JP6637704B2 - 発光素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた受発光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、発光素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた受発光モジュールに関する。

従来、赤外線データ通信や近接センサなど、種々の用途で受発光モジュールが利用されている。一般的に、受発光モジュールには、絶縁基板上にＬＥＤチップからなる発光素子と、フォトダイオードからなる受光素子とが配置される。

例えば近接センサに用いる受発光モジュールは、発光素子が赤外線を照射し、受発光モジュールに近づいた物体によって反射された赤外線を受光素子が受光することによって、物体の接近を非接触で検出する。

ところで、発光素子により照射される赤外線は、発光素子の正面および側方にも照射される。側方への照射光（側光）が受発光モジュールとしての誤作動の原因となり得ることは、例えば特許文献１においても知られている。

このような側光による誤作動を防止するため、特許文献１では、基板と、該基板に搭載された発光素子と、前記基板に搭載され、前記発光素子から発せられる波長の光に対して光電変換機能を有する受光素子と、樹脂パッケージと、を備える受発光モジュールにおいて、前記樹脂パッケージを、上記発光素子を覆う発光側部分と、上記受光素子を覆う受光側部分とに分割し、前記樹脂パッケージを覆い、かつ前記発光側部分と前記受光側部分との間に位置する隔壁を有するカバーをさらに設けることを提案している。

また、特許文献２では、赤外線発光素子、赤外線受光素子、およびＩＣチップを備えて、かつこれらが基板に搭載されて封止樹脂により覆われている赤外線データ通信モジュールにおいて、前記基板に、グランド接続された金属層によって内面が覆われた凹部を形成し、かつこの凹部内に、前記発光素子を配置することにより、側光によるＩＣチップの誤作動を防止することを提案している。

特開２００８−２７７４８８号公報 特開２００５−１９１１８９号公報

特許文献１に記載の受発光モジュールは、発光側部分と前記受光側部分との間に位置する隔壁を設けることで、前述の側光に起因する誤作動を防ごうとするものである。また、特許文献２に記載の受発光モジュールは、モジュール中に凹部を設けて、該凹部内に発光素子を配置することにより、側光に起因する誤作動を防ごうとするものである。

近年、スマートフォンなどの携帯端末に光学センサとして組み込むために受発光モジュールの小型化が求められている。特許文献１，２のいずれも、誤作動を防止するために受発光モジュール全体の構造に改善を加えることに着目しているが、上記隔壁の形成や、上記凹部の形成では、受発光モジュールのさらなる小型化には限界がある。

そこで本発明は、受発光モジュールのさらなる小型化を実現するため、受発光モジュールに供して好適な発光素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた受発光モジュールを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討し、発光素子からの側光そのものを遮蔽すれば、前述の隔壁の形成や、凹部の形成が不要となり、受発光モジュールの小型化に資するのではないかと考えた。ここで、発光素子の発光強度は、側光を含む放射光全体の強度として評価される。そのため、発光効率の向上が求められる発光素子に対して、発光効率の低下に繋がる側光の遮蔽が求められるという課題認識はこれまでのところ存在しなかった。しかしながら、本発明者らは上記課題認識を着想し、発光素子の電極形状を適切化することで側光を遮蔽すれば、受発光モジュールの誤作動を防止できると共に、受発光モジュールの小型化に資することを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）平面視略四角形状の発光素子であって、支持基板と、該支持基板上に形成された、表面が発光積層体形成領域および、該発光積層体形成領域と離隔した第１導電型電極形成領域を含む導電層と、前記発光積層体形成領域上に形成された、第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に備える発光積層体と、前記発光積層体の前記第２導電型半導体層表面上に形成された、該第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極と、前記第１導電型電極形成領域上に形成された、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極と、を有し、
前記第１導電型電極と前記発光積層体との間で溝部を構成し、該溝部を介して前記発光積層体と前記第１導電型電極とが対面し、該第１導電型電極が、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記発光積層体の側光の全部および前記少なくとも一辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光を遮蔽し、前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、前記発光積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上であることを特徴とする発光素子。

（２）前記第１導電型電極は、前記第１導電型電極形成領域上に形成された、前記第１導電型半導体層と同種の第１層と、前記発光層と同種の第２層と、前記第２導電型半導体層と同種の第３層と、をこの順に備える構造体と接し、前記構造体の上面と前記導電層とを電気的に接続し、前記構造体の少なくとも一部を被覆する金属部である、前記（１）に記載の発光素子。

（３）前記第１導電型電極が前記構造体の全部を被覆する、前記（２）に記載の発光素子。

（４）前記発光積層体形成領域が平面視凸形状であり、前記第１導電型電極形成領域が平面視凹形状である、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の発光素子。

（５）前記第１導電型電極上にはんだが設けられる、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の発光素子。

（６）前記導電層は導電体および絶縁体からなるパターン形状を有する、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の発光素子。

（７）平面視略四角形状の発光素子の製造方法であって、成長用基板上に、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層を順次形成してなる積層体を形成する工程と、前記第１導電型半導体層上に導電層を形成する工程と、前記導電層および支持基板を接合する工程と、前記成長用基板を剥離する工程と、前記積層体の表面を第１領域および第２領域に区画し、前記第２領域における前記積層体の全部を、前記導電層が露出するまで除去する除去工程と、該除去工程の後、前記積層体の前記第１領域上に、前記第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極を形成する第２導電型電極形成工程と、前記露出した前記導電層の第１導電型電極形成領域上に、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極の少なくとも一部を形成する第１導電型電極形成工程と、を有し、
前記第１導電型電極形成工程において、前記第１導電型電極と前記積層体との間で構成される溝部を介して、前記積層体と前記第１導電型電極とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記積層体の側光の全部および前記少なくとも１辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光が前記第１導電型電極によって遮蔽され、前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、前記積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上となるように前記第１導電型電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。

（８）平面視略四角形状の発光素子の製造方法であって、成長用基板上に、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層を順次形成してなる積層体を形成する工程と、前記第１導電型半導体層上に導電層を形成する工程と、前記導電層および支持基板を接合する工程と、前記成長用基板を剥離する工程と、前記積層体の表面を第１領域および第２領域に区画し、前記第２領域における前記積層体の一部を前記導電層が露出するまで除去する除去工程と、該除去工程の後、前記第１領域側の前記積層体の前記第２導電型半導体層上に、該第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極を形成する第２導電型電極形成工程と、前記露出した前記導電層の第１導電型電極形成領域上に、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極を、前記第２領域側の前記積層体の少なくとも一部を被覆して形成する第１導電型電極形成工程と、を有し、
前記除去工程の後、前記第１領域側の前記積層体と、前記第２領域側の前記積層体とは離隔し、前記第１導電型電極形成工程において、前記第１導電型電極と前記第１領域側の前記積層体との間で構成される溝部を介して、前記第１領域側の前記積層体と前記第１導電型電極とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記第１領域側の前記積層体の側光の全部および前記少なくとも１辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光が前記第１導電型電極によって遮蔽され、前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、前記積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上となるように前記第１導電型電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。

（９）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の発光素子と、受光素子とを有し、前記発光素子の前記側光が遮蔽される側に、前記受光素子が配置されることを特徴とする受発光モジュール。

本発明によれば、平面視略四角形状の発光素子において、所定方向に向かう側光を遮蔽するよう第１導電型電極を適切に設けたので、受発光モジュールに供して好適な発光素子を提供することができる。

本発明の第１実施形態に従う発光素子１００を説明する模式図であり、（Ａ）は模式断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子１１０の模式図であり、（Ａ）は模式断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子２００の模式図であり、（Ａ）は模式断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 本発明の第２実施形態に従う発光素子２１０の模式図であり、（Ａ）は模式断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施形態に従う発光素子の平面図である。 本発明の第１実施形態に従う発光素子１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に従う発光素子２００の製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜上、各層の縦横の比率を実際の比率から誇張して示している。予め、図１〜図４の対応関係を説明すると、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）のＩ−Ｉ断面図であり、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面図であり、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図４（Ａ）は、図４（Ｂ）のＩＶ−ＩＶ断面図である。また、図１〜図５中の二点鎖線はダイシング用の取りしろを意味する。

（発光素子）
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態に従う発光素子１００は、平面視略四角形状である。発光素子１００は、支持基板１０と、支持基板１０上に形成された、表面が発光積層体形成領域ＲＬおよび、発光積層体形成領域ＲＬと離隔した第１導電型電極形成領域ＲＥを含む導電層２０と、発光積層体形成領域ＲＬ上に形成された、第１導電型半導体層３１、発光層３２および第２導電型半導体層３３をこの順に備える発光積層体３０と、発光積層体３０の第２導電型半導体層３３表面に形成された第２導電型電極４０と、第１導電型電極形成領域ＲＥ上に形成された、第１導電型電極５０と、を有する。なお、第１導電型電極５０は、第１導電型半導体層３１と同じ導電型であり、第２導電型電極４０は、第２導電型半導体層３３と同じ導電型であり、第１導電型半導体層３１と、第２導電型半導体層３３とは導電型が異なる。例えば第１導電型半導体層３１がｎ型の場合、第２導電型半導体層はｐ型となる。同様に、第１導電型半導体層３１がｐ型の場合、第２導電型半導体層はｎ型となる。各層および各電極は、半導体発光素子（ＬＥＤ）において用いられる一般的な材料から構成することができ、発光積層体３０により放射される光の波長も、発光素子１００の用途に応じて各層の材料を適宜選択することによって、赤外光、可視光および紫外光のいずれとすることもできる。

なお、導電層２０の表面が発光積層体形成領域ＲＬおよび第１導電型電極形成領域ＲＥを「含む」とは、導電層２０の表面を互いに重なり合わない所定の領域ＲＬ，ＲＥに区切ることを意味し、領域ＲＬおよび領域ＲＥ以外の領域もこの表面には存在してもよい。ただし、発光積層体形成領域ＲＬおよび第１導電型電極形成領域ＲＥ間は電気的に接続されるものとする。さらに、第１導電型電極形成領域ＲＥとは、その領域の直上に第１導電型電極５０が形成される領域を意味し、第１導電型電極５０は第１導電型電極形成領域ＲＥ以外の導電層２０の上方に他の構成を介して延在していてもよい（例えば後述の図２参照）。発光積層体形成領域ＲＬも同様に、その領域の直上に発光積層体３０が形成される領域を意味する。

以下、本実施形態では簡単のため、第１導電型半導体層３１をｐ型半導体層３１（「ｐ層３１」と略記する。）とし、第２導電型半導体層３３をｎ型半導体層３３（「ｎ層３３」と略記する。）と表記する。同様に、第２導電型電極４０をｎ型電極４０とし、第１導電型電極５０をｐ型電極５０と表記する。ただし、上記各層および各電極のｐ型およびｎ型を入れ替えてもよいことは勿論である。なお、本明細書でいう「略四角形状」には、四角形が含まれることは勿論のこと、四角形の角部を面取り等して丸みを付けたものであってもよいことを意味する。後者の場合、丸みが付けられていないと仮想化したときの四角形の四辺を、平面視略四角形状のそれぞれの辺とみなす。

さらに、発光素子１００において、ｐ型電極５０と発光積層体３０との間で溝部Ｔを構成し、該溝部Ｔを介して発光積層体３０とｐ型電極５０とが対面する。ｐ型電極５０が、平面視略四角形状の外縁の四辺のうち第１導電型電極形成領域ＲＥに隣接する少なくとも一辺に向かう発光積層体３０の側光Ｌの全部を遮蔽する。図１（Ｂ）に示す一例では、ｐ型電極５０は、コの字型に配置され、四角形の右辺に向かう側光Ｌの全部がｐ型電極５０により遮蔽されるとともに、上辺および下辺でも遮蔽される。ここで、本明細書における「側光」とは、基板面に対して水平方向に取り出される光をいう。第１導電型電極５０の高さは発光積層体３０の導電層２０からの高さよりも高く形成することが好ましい。さらに、発光積層体３０の上面の、第１導電型電極側の端部における、第１導電型電極５０への仰角θが３０度以上であることが好ましい。換言すれば、図１（Ａ）の一実施形態において、第１導電型電極５０と発光積層体３０との高さの差をΔH、溝部Ｔの幅をｔとすると、tanθ＝ΔH／tについて、tanθ≧1/√3（θは３０度以上）であることが好ましい。こうすることで、発光積層体３０の側面から第１導電型電極５０に向かう側光がより確実に遮蔽される。水平方向より斜め上方への光については、θが３０度以上であれば、この角度を超えて第1導電型電極より上方に抜ける光の成分は受光素子へ光が直接届く方向ではない（但し、対象物に当たって反射した光を除く）ため、受光素子への悪影響を考慮する必要がないためである。この場合、第１導電型電極５０と発光積層体３０との高さの差ΔHを１〜１００μｍとすることができ、溝部Ｔの幅ｔを１〜５０μｍとすることができる。例えば、ΔHを１０μｍ、ｔを１０μｍ、θを４５度とすることができる。なお、図２（Ａ）を用いて後述する発光素子１１０のように、ｐ型電極５０の一部が発光積層体３０の上面の、第１導電型電極側の端部を被覆しているような場合には、θは９０度であるとみなす。

ｎ型電極４０およびｐ型電極５０に電圧が印加されると、導電層２０を介して発光積層体３０に電流が流れ（発光素子１００は、いわゆる「横型」の発光素子と言える。）、発光積層体３０から光が放射される。ｐ型電極５０は既述のとおりであるため、図１（Ｂ）の実施形態では、右辺に向かう側光Ｌの全てが遮蔽される。そのため、受発光モジュールに用いた場合に、受光素子を側光Ｌが遮蔽される側（本実施形態では右辺側）に配置すれば、その誤作動が防止できると共に、受発光モジュールの小型化に資するため、受発光モジュールに供して好適である。

ここで、ｐ型電極５０は、図１（Ｂ）に例示するように、平面視略四角形状の外縁の四辺のうち、前記少なくとも一辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光をさらに遮蔽することが好ましい。既述のとおり、図１（Ｂ）に示す一例では、コの字型に配置されたｐ型電極５０が、四角形の右辺に向かう側光Ｌを遮蔽するとともに、上辺および下辺でも遮蔽する。発光積層体３０の側光をより確実に遮蔽することができるためである。さらに、溝部Ｔは導電層２０を露出することが好ましい。溝部Ｔが第１導電型半導体層３１を残すように形成された場合の、残存する第１導電型半導体層３１を経由した側光Ｌの漏れを防ぎ、側光Ｌをより確実に遮蔽できるためである。

また、上述の第１実施形態に従う発光素子１００の変形態様として、図２に示すように、溝部Ｔが保護膜６０によって充填された発光素子１１０を挙げることができる（図２（Ａ））。発光素子１００では、ｐ型電極５０が全て第１導電型（ｐ型）電極形成領域ＲＥの上方のみに形成されていたが、発光素子１１０では、ｐ型電極５０の一部は、発光積層体形成領域ＲＬの上方に、保護膜６０を介して延在して設けられている。なお、本明細書における発光積層体３０とｐ型電極５０とが「対面する」とは、図２（Ａ）に示す発光素子１１０のように、保護膜６０などの他の構成を介して発光積層体３０とｐ型電極５０（の少なくとも一部）とが対面する場合も含むものとする。

図２（Ｂ）に図示する発光素子１１０においては、平面視略四角形状の外縁の四辺のうち、左辺の全部（と共に、上辺および下辺の少なくとも一部）に向かう発光積層体３０の側光が取り出される。そして、ｐ型電極５０と発光積層体３０との間で溝部Ｔを構成し、該溝部Ｔを介して発光積層体３０とｐ型電極５０とが対面する。発光素子１１０では、ｐ型電極５０が、（ダイシング用の取りしろ部分を除き）発光素子１１０の右辺全てを覆っているので、右辺に向かう発光積層体３０の側光Ｌの全部を確実に遮蔽することができる。また、ｐ型電極５０が発光積層体３０の一部を覆っているので、該覆った部分の光を遮蔽できる点でも好ましい。なお、保護膜６０には、例えばＳｉＯ₂膜を用いることができる。

なお、図１には図示しないが、発光素子１１０と同様に、保護膜６０は、発光素子１００の溝部Ｔの一部または全部を充填してもよく、発光積層体を被覆することも好ましい。ｐ型電極５０と、発光積層体３０との絶縁性を高め短絡を抑制することができる。

さらに、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態に従う発光素子２００は、導電層２０の発光積層体形成領域ＲＬ以外の領域上の、例えば第１導電型電極形成領域ＲＥに囲まれた領域上に、第１導電型半導体層３１（ｐ層３１）と同種の第１層３１’と、発光層３２と同種の第２層３２’と、第２導電型半導体層３３（ｎ層３３）と同種の第３層３３’をこの順に備える構造体３０’が形成されていてもよい。そして、第１導電型電極５０（ｐ型電極５０）は構造体３０’と接し、かつ、構造体３０’の上面と導電層２０とを電気的に接続し、さらに、構造体３０’の少なくとも一部を被覆する金属部であることも好ましい。図３（Ａ）は、ｐ型電極５０が構造体３０’の全部を被覆する場合の例である。また、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ｐ型電極５０が構造体３０’の一部のみを被覆してもよく、この場合、構造体３０’は、発光積層体形成領域ＲＬ以外の領域上の、第１導電型電極形成領域ＲＥと接し、かつ、領域ＲＬと離隔した領域上に形成することができる。発光素子２００，２１０のいずれも、ｎ型電極４０およびｐ型電極に電圧が印加されると、導電層２０を介して発光積層体３０に電流が流れ、発光積層体３０から光が放射される。なお、構造体３０’は第１導電型電極５０により短絡しているため、発光しない。

なお、第１導電型半導体層３１と、第１層３１’が「同種」であるとは、両者の極性、組成および厚みが同じまたは略等しいことを意味し、第２層３２’および第３層３３’についても同様である。構造体３０’の技術的意義については後述する。

また、詳述しないが、発光素子１１０と同様に、第２実施形態に従う発光素子２００，２１０においても、溝部Ｔの一部または全部に保護膜６０が充填されていてもよい。

さらに、本発明のｎ型電極４０およびｐ型電極５０の電極形状は、図１〜図４の形状に何ら制限されるものではなく、発光積層体３０に流れる電流を適正化するために、例えば、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すような、種々の電極形状を取ることができる。

図５（Ａ）は、断面図としては図１（Ａ）と同様の電極形状であるが、平面視したときに、ｐ型電極５０が、発光積層体形成領域ＲＬおよび溝部Ｔを除く領域の全面に渡り形成されている。この場合、右辺、上辺および下辺の３辺への側光を遮蔽することができ、好ましい。以下、本段落では、光を取り出す側の辺を「左辺」とし、側光Ｌの全部を遮蔽する辺を「右辺」とする。遮蔽すべき右辺以外の、例えば上辺または下辺から斜方に漏れた光が反射して右辺方向に周り込む場合を防ぐため、図５（Ａ）のように、左辺の端部から背後に漏れる方向の光の過半を防ぐ形状であることが好ましい。また、図５（Ｂ）に示すように、右辺側全てと、上辺および下辺の、右辺側の一部が覆われるようにｐ型電極５０を設けることも好ましく、この場合も反射による側光Ｌの右辺側への回り込みを抑制することができる。また、図５（Ｃ）では、発光積層体３０（すなわち発光積層体形成領域ＲＬ）が平面視凸形状であり、ｐ型電極５０（すなわち第１導電型電極形成領域ＲＥ）が平面視凹形状である。図５（Ｄ）も、図５（Ｃ）と同様に、発光積層体形成領域ＲＬが平面視凸形状であり、第１導電型電極形成領域ＲＥが平面視凹形状となっているが、発光積層体形成領域ＲＬの凸部に丸みが設けられており、直線部と曲線部から凸部が形成されている。図５（Ｅ）も、図５（Ｃ）と同様に、発光積層体形成領域ＲＬが平面視凸形状であり、第１導電型電極形成領域ＲＥが平面視凹形状となっているが、発光積層体形成領域ＲＬの凸部が放物線上の丸みを有している。また、図５（Ｃ）〜（Ｅ）では、ｎ型電極４０が複数設けられている。このように、ｎ型電極４０およびｐ型電極５０の形状は、所望に応じて適宜設計することができる。

なお、本発明に従う発光素子はフリップチップ型およびワイヤーボンディング型のいずれにも適用可能であり、第１導電型電極５０（ｐ型電極５０）上にはんだが設けられることが好ましい。

また、支持基板１０は導電層２０を介して基板接合またはメッキ形成が可能であり、かつ、発光積層体３０を支持できる材料であればどのようなものでもよいが、発光積層体３０との間の熱膨張係数が近い材料であることが好ましい。発光積層体３０の材料に合わせて、例えば、Ｓｉ基板やＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮやＡｌＮ等の基板、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ等の金属や合金材料など、また、エポキシやポリイミドなどの樹脂、ガラス基板等の透光性基板を支持基板１０に用いることができる。導電層２０は、発光積層体形成領域ＲＬと第１導電型電極形成領域ＲＥとの間の電気的な接続が維持される形態であれば、導電体および絶縁体からなるパターン形状（図示せず）を有してもよい。

以下、各構成を例示するが、本実施形態は発光素子に用いることのできる種々の材料を適用することができ、以下の具体例に何ら制限されるものではない。

まず、支持基板１０には、例えばＳｉ基板を用いることができる。図示しないが、支持基板１０と、導電層２０との間には、支持基板１０および導電層２０を接合するためのＳｉ基板側の接合層および導電層側の反射接合層が設けられていることが好ましい。この接合層には、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕおよびこれらの金属より選択される合金、ならびにこれらの積層構造を用いることができる。また、反射接合層には、発光波長に対して高反射率を有する材料である例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕなどの金属、およびこれらの金属より選択される合金、ならびにこれらの積層構造を用いることができる。接合層および反射接合層の接合面にあたる表面は、Ａｕのような酸化しない金属を用いることが接合強度の点から望ましい。また、半田系の材料を用いて接合することも可能である。導電層が前述の絶縁体を含むパターン形状を有する場合、斯かる絶縁体には例えばＳｉＯ₂を用いることができる。

ｐ層３１、発光層３２およびｎ層３３からなる発光積層体３０の各層には、例えば発光積層体３０が赤外光を放射する場合には、ＧａＡｓ材料，ＡｌＧａＡｓ材料，ＩｎＧａＡｓ材料，ＡｌＧａＩｎＡｓ材料およびＩｎＧａＡｓＰ材料などから、組成を適宜選択して用いることができる。発光積層体３０はバッファ層を有していてもよいし、発光層３２は多重量子井戸構造を有していてもよい。ｎ型およびｐ型の不純物も一般的なものを使用することができる。

また、ｎ型電極４０にはｎ層３３と良好なコンタクトを形成する材料が用いられ、例えばＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇおよびこれらの金属より選択される合金、ならびにこれらの積層構造を用いることができる。例えば、ｎ型電極４０のオーミック電極としてＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉを、半田めっきの材料としてＣｕ、Ｓｎ、Ａｇを、これらの間のシードまたはバリア層としてＴｉ、Ｎｉ、Ｐｔを用いることができる。なお、ｐ型電極５０には、発光積層体３０から放射される光を透過しない材料を用いる。例えばＡｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇおよびその合金、ならびにこれらの積層構造を用いることができる。また、オーミック電極としてＡｕＺｎを用いることができ、シードまたはバリア層としてのＴｉ、Ｎｉ、Ｐｔを、半田めっきの材料としてＣｕ、Ｓｎ、Ａｇを用いることができる。

（発光素子の製造方法）
次に、これまで説明してきた本発明の第１実施形態に従う発光素子１００の製造方法の一実施形態を、図６を用いて説明する。なお、図１〜５では、ダイシング用の取りしろを二点鎖線で表記したが、簡単のため図６および後述の図７では表記しない。平面視略四角形状である発光素子１００の製造方法は、成長用基板９０（図６（Ａ））上に、第２導電型半導体層３３、発光層３２および第１導電型半導体層３１を順次形成してなる積層体３０を形成する工程（図６（Ｂ））と、第１導電型半導体層３１上に導電層２０を形成する工程（図６（Ｃ））と、導電層２０および支持基板１０を接合する工程（図６（Ｄ））と、成長用基板９０を剥離する工程（図６（Ｅ））と、積層体３０の表面を第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に区画し、第２領域Ｒ２における積層体３０の全部を、導電層２０が露出するまで除去する除去工程（図６（Ｆ））と、該除去工程の後、積層体３０の第２導電型半導体層３３上に、第２導電型半導体層３３と同じ導電型の第２導電型電極４０を形成する第２導電型電極形成工程と、前記露出した導電層２０の第１導電型電極形成領域ＲＥ上に、第１導電型半導体層３１と同じ導電型の第１導電型電極５０の少なくとも一部を形成する第１導電型電極形成工程（図６（Ｇ）〜（Ｈ））と、を有する。なお、ここでいう積層体３０の表面を第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に「区画する」とは、積層体３０の表面を所定の領域に二分することを意味し、他の領域は含まないものとする。

ここで、第１導電型電極形成工程において、第１導電型電極５０と積層体３０との間で構成される溝部Ｔを介して、積層体３０と第１導電型電極５０とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち第１導電型電極形成領域ＲＥに隣接する少なくとも一辺に向かう積層体３０の側光の全部が第１導電型電極５０によって遮蔽されるように第１導電型電極５０を形成する。こうして作製された発光素子１００は、受発光モジュールに用いた場合に、受光素子を側光が遮蔽される側に配置すれば、その誤作動が防止できると共に、受発光モジュールの小型化に資するため、受発光モジュールに供して好適である。各工程については、ＭＯＣＶＤ法、スパッタリング法、めっき成長法などの常法を適用することが可能であり、以下の説明はその具体例および好適な例に過ぎない。

成長用基板９０には、例えばＧａＡｓ基板を用いることができる。成長用基板９０を剥離する工程（図６（Ｅ））を容易に行うため、積層体３０を形成する工程（図６（Ｂ））に先立ち、成長用基板に対して適切なエッチング選択比を有するエッチングストップ層を形成してもよい。この場合、剥離する工程（図６（Ｅ））においては、エッチングにより成長用基板を除去して剥離することができる。また、レーザー照射等によって成長用基板を剥離してもよい。

除去工程（図６（Ｆ））においては、例えばフォトレジスト等を第２導電型半導体層３３表面に塗布してマスクを形成し、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に区画して、リン酸および過酸化水素等を用いてエッチングを行うことができる。

電極形成工程（図６（Ｇ）〜（Ｈ））においては、まずＴｉ、Ｃｕなどのめっきシード層４１，５１を積層体３０および露出した導電層２０表面に形成する。次いでレジストパターンを形成した後に、めっき成長法により第２導電型電極４２および第１導電型電極５２をそれぞれのシード層４１，５１上にめっき成長させて、第２導電型電極４０および第１導電型電極５０を形成することができる。なお、本実施形態の場合、電極の高さを揃えるため、別々に第２導電型電極４２および第１導電型電極５２を成長させることが好ましい。なお、めっき成長後、不要な部分のシード層４１、５１をエッチングにより除去する。既述のとおり、第１導電型電極５０が、所定の一辺側に向かう積層体３０の側光を遮蔽するように形成する限りは、種々の電極形状とすることができる。また、発光素子１００，２００の説明において既述のとおり、保護膜６０を設けてもよい。

また、本発明の製造方法の変形態様として、第２実施形態に従う発光素子２００の製造方法を、図６，７を用いて説明する。平面視略四角形状である発光素子１００の製造方法は、成長用基板９０（図６（Ａ））上に、第２導電型半導体層３３、発光層３２および第１導電型半導体層３１を順次形成してなる積層体３０を形成する工程（図６（Ｂ））と、第１導電型半導体層３１上に導電層２０を形成する工程（図６（Ｃ））と、導電層２０および支持基板１０を接合する工程（図６（Ｄ））と、成長用基板９０を剥離する工程（図６（Ｅ），図７（Ａ））と、積層体３０の表面を第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に区画し、第２領域Ｒ２における積層体３０の一部を導電層２０が露出するまで除去する除去工程（図７（Ｂ））と、該除去工程の後、第１領域Ｒ１側の積層体３０の第２導電型半導体層３３上に、該第２導電型半導体層３３と同じ導電型の第２導電型電極４０を形成する第２導電型電極形成工程と、前記露出した導電層２０の第１導電型電極形成領域ＲＥ上に、第１導電型半導体層３１と同じ導電型の第１導電型電極５０を、第２領域Ｒ２側の積層体の少なくとも一部を被覆して形成する第１導電型電極形成工程（図７（Ｃ）〜（Ｄ））と、を有する。ここで、便宜上、除去工程（図７（Ｂ））の後、第２領域Ｒ２側に残留した積層体を積層体３０’と表記する。除去工程（図７（Ｂ））の後、第１領域Ｒ１側の積層体３０と、第２領域Ｒ２側の積層体３０’とは離隔する。第２領域Ｒ２側の第１半導体層が前述の第１層３１’となり、同様に、発光層が前述の第２層３２’となり、第２半導体層が第３層３３’となる。なお、図７の実施形態の場合、積層体３０’の上面で第１導電型電極５０が延在してつながっており、積層体の全部を被覆している。

第１導電型電極形成工程において、第１導電型電極５０と第１領域Ｒ１側の積層体３０との間で構成される溝部Ｔを介して、第１領域Ｒ１側の積層体３０と第１導電型電極５０とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう第１領域Ｒ１側の積層体３０の側光の全部が第１導電型電極５０によって遮蔽されるように第１導電型電極５０を形成する。

こうして作製された発光素子２００は、受発光モジュールに用いた場合に、受光素子を側光が遮蔽される側に配置すれば、その誤作動が防止できると共に、受発光モジュールの小型化に資するため、受発光モジュールに供して好適である。

また、本実施形態の場合、前述の発光素子１００の製造方法の実施形態と異なり、積層体３０と、積層体３０’との高さが揃っているため、第２導電型電極４０および第１導電型電極５０の高さを揃えるためにめっき成長を別々に行う必要がなく、工程数を減少させることができ、好ましい。

（受発光モジュール）
本発明の一実施形態に従う受発光モジュールは、前述の発光素子と、受光素子とを有し、前記発光素子の前記遮蔽される前記一辺の側に、前記受光素子が配置されることを特徴とする。例えば、透光性基板上に回路を形成し、回路の一方に前述の発光素子の第１導電型電極と第２導電型電極の位置を合わせて半田等を用いて実装し、回路の他方に受光素子を実装する。これにより透光性基板を透過して出射した発光素子の光が、対象物に反射して透光性基板に入射し、受光素子によって検出されることになる。本発明の特徴部によって、透光性基板の回路を形成する側においては、発光素子と受光素子との間の誤作動防止措置が発光素子自体に備えられているため、発光素子と受光素子との間の遮光構造は不要であり、より小型の受発光モジュール設計が可能となる。

本発明によれば、受発光モジュールに供して好適な発光素子を提供することができる。

１０ 支持基板
２０ 導電層
３０ 発光積層体（積層体）
３１ 第１導電型半導体層（ｐ層）
３２ 発光層
３３ 第２導電型半導体層（ｎ層）
４０ 第２導電型電極（ｎ型電極）
５０ 第１導電型電極（ｐ型電極）
９０ 成長用基板
１００ 発光素子
Ｌ 側光
ＲＬ 発光積層体形成領域
ＲＥ 第１導電型電極形成領域
Ｔ 溝部

Claims (9)

1. 平面視略四角形状の発光素子であって、
   支持基板と、
   該支持基板上に形成された、表面が発光積層体形成領域および、該発光積層体形成領域と離隔した第１導電型電極形成領域を含む導電層と、
   前記発光積層体形成領域上に形成された、第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順に備える発光積層体と、
   前記発光積層体の前記第２導電型半導体層表面上に形成された、該第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極と、
   前記第１導電型電極形成領域上に形成された、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極と、を有し、
   前記第１導電型電極と前記発光積層体との間で溝部を構成し、該溝部を介して前記発光積層体と前記第１導電型電極とが対面し、該第１導電型電極が、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記発光積層体の側光の全部および前記少なくとも一辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光を遮蔽し、
   前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、
   前記発光積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上であることを特徴とする発光素子。
2. 前記第１導電型電極は、前記第１導電型電極形成領域上に形成された、前記第１導電型半導体層と同種の第１層と、前記発光層と同種の第２層と、前記第２導電型半導体層と同種の第３層と、をこの順に備える構造体と接し、
   前記構造体の上面と前記導電層とを電気的に接続し、
   前記構造体の少なくとも一部を被覆する金属部である、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１導電型電極が前記構造体の全部を被覆する、請求項２に記載の発光素子。
4. 前記発光積層体形成領域が平面視凸形状であり、前記第１導電型電極形成領域が平面視凹形状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
5. 前記第１導電型電極上にはんだが設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
6. 前記導電層は導電体および絶縁体からなるパターン形状を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
7. 平面視略四角形状の発光素子の製造方法であって、
   成長用基板上に、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層を順次形成してなる積層体を形成する工程と、
   前記第１導電型半導体層上に導電層を形成する工程と、
   前記導電層および支持基板を接合する工程と、
   前記成長用基板を剥離する工程と、
   前記積層体の表面を第１領域および第２領域に区画し、前記第２領域における前記積層体の全部を、前記導電層が露出するまで除去する除去工程と、
   該除去工程の後、前記積層体の前記第１領域上に、前記第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極を形成する第２導電型電極形成工程と、
   前記露出した前記導電層の第１導電型電極形成領域上に、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極の少なくとも一部を形成する第１導電型電極形成工程と、を有し、
   前記第１導電型電極形成工程において、前記第１導電型電極と前記積層体との間で構成される溝部を介して、前記積層体と前記第１導電型電極とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記積層体の側光の全部および前記少なくとも１辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光が前記第１導電型電極によって遮蔽され、前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、前記積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上となるように前記第１導電型電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
8. 平面視略四角形状の発光素子の製造方法であって、
   成長用基板上に、第２導電型半導体層、発光層および第１導電型半導体層を順次形成してなる積層体を形成する工程と、
   前記第１導電型半導体層上に導電層を形成する工程と、
   前記導電層および支持基板を接合する工程と、
   前記成長用基板を剥離する工程と、
   前記積層体の表面を第１領域および第２領域に区画し、前記第２領域における前記積層体の一部を前記導電層が露出するまで除去する除去工程と、
   該除去工程の後、前記第１領域側の前記積層体の前記第２導電型半導体層上に、該第２導電型半導体層と同じ導電型の第２導電型電極を形成する第２導電型電極形成工程と、
   前記露出した前記導電層の第１導電型電極形成領域上に、前記第１導電型半導体層と同じ導電型の第１導電型電極を、前記第２領域側の前記積層体の少なくとも一部を被覆して形成する第１導電型電極形成工程と、を有し、
   前記除去工程の後、前記第１領域側の前記積層体と、前記第２領域側の前記積層体とは離隔し、
   前記第１導電型電極形成工程において、前記第１導電型電極と前記第１領域側の前記積層体との間で構成される溝部を介して、前記第１領域側の前記積層体と前記第１導電型電極とが対面し、前記平面視略四角形状の外縁の四辺のうち前記第１導電型電極形成領域に隣接する少なくとも一辺に向かう前記第１領域側の前記積層体の側光の全部および前記少なくとも１辺以外の辺の一部に向かう前記発光積層体の側光が前記第１導電型電極によって遮蔽され、前記第１導電型電極の高さは、前記発光積層体の前記導電層からの高さよりも高く、前記積層体の上面の、前記第１導電型電極側の端部における、前記第１導電型電極への仰角θが３０度以上となるように前記第１導電型電極を形成することを特徴とする発光素子の製造方法。
9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子と、受光素子とを有し、
   前記発光素子の前記側光が遮蔽される側に、前記受光素子が配置されることを特徴とする受発光モジュール。

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