JP6940739B2 - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、発光素子及び発光素子の製造方法に関するものである。

近年、発光素子には、ＧａＮ系化合物半導体が用いられている。一般的なＧａＮ系化合物半導体からなる発光素子の構造として、サファイア単結晶基板を用いた場合、ｎ側半導体層、発光層、ｐ側半導体層がこの順で積層される。サファイア基板は絶縁体であるので、ｐ側半導体層上に形成されたｐ電極とｎ側半導体層上に形成されたｎ電極とが同一面側に存在する構造となる。このような発光素子には、透光性を有する電極をｐ電極に使用してｐ側半導体層側から光を取り出すフェースアップ型がある。

ところで、発光素子の電極の電気抵抗を低減するためには、電極自体を厚膜に形成することが望ましい。電極を形成するための手法には、例えば、メッキ法やスパッタ法などがある。メッキ法は、短時間で厚膜の電極を形成できるので好適である。この点に関し、特許文献１には、金やニッケルなどを用いた無電解メッキ法により、電極などになる金属層を形成することが開示されている。

特開２００４−１０３９７５号公報

スパッタ法によって電極を形成する場合には、マスクを用いて電極となる材料をスパッタリングする。このため、図１１に示すように、マスクを除去した後の電極２１３の側面は、保護膜２１７の表面に対して略垂直面となってしまう。このような電極２１３の側面に活性層（発光層）から放射された光が照射されると、図中の矢印で示すように、光は電極２１３の側面で概ね反対方向に反射してしまい、上方には反射しない。このため、発光素子２０１の出力（放射光量）が低下してしまう。また、メッキ法を用いて金属層を形成する場合については、このような電極をフェースアップ型の発光素子に用いたときの利点について十分に検討されていなかった。例えば、メッキ法では、マスクを用いなければ、膜厚の増大に伴って電極の幅も増大してしまう。この電極の幅の増大は、フェースアップ型の発光素子では、電極による遮光面積の増大を引き起こす。電極による遮光面積が増大すれば、発光素子の出力は低下するのが通常の予想である。しかしながら、実際にフェースアップ型の発光素子の電極をメッキ法によって形成したところ、遮光面積の増大にも拘わらず出力は低下しなかった。

本開示に係る実施形態は、同一面側にｐ電極及びｎ電極を有し、この面側から光を取り出す（いわゆる、フェースアップ型）発光素子において、メッキ法によって電極を形成した場合の利点について検討し、発光素子の光取り出し効率を向上させることを課題とする。

本開示の実施形態に係る発光素子は、同一面側にｐ電極及びｎ電極を有し、前記ｐ電極及びｎ電極が設けられた側から光を取り出すものであって、ｐ電極及びｎ電極の少なくとも一方は、断面における周縁端部に丸み部を有する少なくとも１つのメッキ層を備えている。
また、本開示の実施形態に係る発光素子の製造方法では、同一面側にｐ電極及びｎ電極を有し、前記ｐ電極及びｎ電極が設けられた側から光を取り出す発光素子の製造方法であって、前記ｐ電極及びｎ電極の少なくともいずれか一方を形成する工程は、所定の半導体層上に、金属層を形成する第１工程と、前記金属層上に無電解メッキ法によって、メッキ層を形成する第２工程とを含む。

本開示の実施形態によれば、メッキ法によって電極を形成する場合でも、高い光取り出し効率の発光素子を実現することができる。

本開示の実施形態に係る発光素子を模式的に示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における発光素子の断面図である。 図１に開示した発光素子を備える発光装置を示す断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線における発光素子の部分断面図である。 本実施形態の発光素子及び発光装置の製造工程を示すフローチャートである。 図６（ａ）は発光素子における開口部からＩＴＯ膜が露出している状態を示し、図６（ｂ）は露出しているＩＴＯ膜の表面に金属層が形成された状態を示し、図６（ｃ）は金属層上に電極が形成された状態を示す。 図７（ａ）は、実施例および比較例の発光素子の順方向電流に対する順方向電圧を示す図であり、図７（ｂ）は、順方向電流に対する出力を示す図である。 第２実施形態に係る発光素子の部分断面図である。 第３実施形態に係る発光素子の部分断面図である。 第４実施形態に係る発光素子の部分断面図である。 従来の発光素子の電極を示す断面図である。

以下、各実施形態に係る発光素子及び発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、各実施形態を概略的に示したものである。このため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略することとする。さらに、各図において示す「上」、「下」、「左」及び「右」などの方向は、構成要素間の相対的な位置関係を示し、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。

＜第１実施形態＞
［発光装置の構成］
第１実施形態に係る発光素子及びその発光素子を用いた発光装置の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る発光素子１は、図１及び図２に示すように、平面視で略正方形に形成されている。また、発光素子１は、基板１１と、半導体積層体１２と、ｎ電極と、ｐ電極と、保護膜１７とを備えて構成されている。ｎ電極は、半導体積層体１２から順に、透光性電極（ＩＴＯ膜）１４と、金属層１６と、メッキ層１３とを有する。ｐ電極は、半導体積層体１２から順に、透光性電極１４と、金属層１６と、メッキ層１５とを有する。発光素子１は、同一面側にｎ電極及びｐ電極を有し、前記ｎ電極及びｐ電極が設けられた側から光を取り出すものである。すなわち、発光素子１は、フェースアップ型の実装に適した構造を有している。また、ｎ電極及びｐ電極の少なくとも一方は、断面における周縁端部に丸み部１３ｃ、１５ｃを有する少なくとも１つのメッキ層１３，１５を備えている。また、図３に示すように、本実施形態に係る発光装置１００は、発光素子１が実装基板２に実装され、発光素子１が封止部材４によって被覆されている。

次に、各構成要素について説明する。基板１１は、半導体積層体１２を支持するものである。また、基板１１は、半導体積層体１２をエピタキシャル成長させるための成長基板であってもよい。例えば、半導体積層体１２に窒化物半導体を用いる場合、基板１１としてはサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板を用いることができる。基板１１の厚みは例えば５０〜４００μｍ程度である。

また、図２に示すように、半導体積層体１２は、基板１１の上面である一方の主面上に、ｎ側半導体層１２ｎが積層されている。また、半導体積層体１２には、ｎ側半導体層１２ｎの上方であって、ｎ側半導体層１２ｎの一部の領域に設けられたｐ側半導体層１２ｐが積層されている。ｎ電極は、ｎ側半導体層１２ｎの上方であってｐ側半導体層１２ｐが設けられた領域と異なる領域に設けられ、かつｎ側半導体層１２ｎと電気的に接続されている。ｐ電極は、ｐ側半導体層１２ｐの上方に設けられ、かつｐ側半導体層１２ｐと電気的に接続されている。これらｎ電極及びｐ電極との間に電流を通電することにより、活性層１２ａが発光するようになっている。

半導体積層体１２には、ｐ側半導体層１２ｐ及び活性層１２ａが部分的に存在しない領域が形成されている。すなわち、半導体積層体１２に、ｐ側半導体層１２ｐの表面から凹んで、上面側にｎ側半導体層１２ｎが露出した領域が形成されている。ｎ側半導体層１２ｎが露出した領域は、ｎ電極を設けるためのｎ電極領域１２１となっている。なお、ｎ電極領域１２１の底面及び側面は、完成した発光素子１においては、保護膜１７によって被覆されている。しかしながら、本明細書において半導体積層体１２の構成を説明する際に、便宜的に「露出」していると言うことがある。

ｎ電極領域１２１は、平面視において半導体積層体１２の中央領域に略Ｃ字形状に設けられている。ｎ電極領域１２１の底面には、その略Ｃ字形状に沿ってｎ電極が設けられている。ｎ電極領域１２１の側面１２１ａは、半導体積層体１２の側面であって、ｐ側半導体層１２ｐ及び活性層１２ａが露出した端面である。ｎ電極領域１２１の側面１２１ａは、ｎ電極領域１２１に設けられたメッキ層１３の側面と対向している。半導体積層体１２を構成するｎ側半導体層１２ｎ、活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐの材料としては、例えば、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化物半導体を用いることができる。また、ｎ側半導体層１２ｎはＳｉ等のｎ型不純物が添加されたｎ型半導体層を含み、ｐ側半導体層１２ｐはＭｇ等のｐ型不純物が添加されたｐ型半導体層を含む。半導体積層体１２の厚みは例えば５〜１５μｍ程度である。

透光性電極１４は、ｎ電極領域１２１の底面とｐ側半導体層１２ｐの上面の略全面を覆うように設けられている。ｎ電極領域１２１の底面の透光性電極１４は、メッキ層１３および金属層１６を介して、外部から供給される電流を、ｎ側半導体層１２ｎに供給する機能を有する。また、ｐ側半導体層１２ｐの上面の透光性電極１４は、メッキ層１５及び金属層１６を介して外部から供給される電流を、ｐ側半導体層１２ｐの全面に拡散させる機能を有する。ここで略全面とは、ｐ側半導体層１２ｐの上面において、ｎ電極領域１２１に沿った内縁の領域以外の領域をいう。例えば、透光性電極１４は、ｐ側半導体層１２ｐの上面のうち９０％以上の面に設けられているのが好ましい。

発光素子１がフェースアップ実装型である場合、半導体積層体１２の活性層１２ａが発光した光は、主として、透光性電極１４を介して上面側から外部に取り出される。このため、透光性電極１４は、半導体積層体１２が発する光の波長に対して良好な透光性を有することが好ましい。透光性電極１４に用いられる透光性導電材料としては、金属薄膜や導電性金属酸化物を挙げることができる。更に、導電性金属酸化物としては、Ｚｎ（亜鉛）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｇａ（ガリウム）及びＴｉ（チタン）からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物が挙げられる。なかでも、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ_２Ｏ_３）は、可視光（可視領域）において高い透光性を有し、導電率の高い材料である。このため、ＩＴＯは、ｐ側半導体層１２ｐの上面の略全面を覆うのに好適な材料である。

また、透光性電極１４が形成された領域のうち、メッキ層１３、１５が形成される部分には、所定の金属層１６が形成されている。この金属層１６は、メッキ工程においてメッキ層１３、１５を形成するためのシード層となるものである。金属層１６は、例えば、スパッタ法により、Ｔｉ（１．５ｎｍ）／Ｐｔ（２００ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）を積層した構成を有している。但し、金属層１６は、上記各材料のいずれか１種類を用いて形成してもよいし、上記各材料の合金を用いて形成してもよい。

また、金属層１６の表面に形成されるメッキ層１３は、発光素子１に外部からの電流を供給するためのパッド電極（ｎパッド電極）である。メッキ層１３は、ワイヤボンディングなどによる外部との接続に適するように、例えば、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金を用いることができる。また、ｎ電極の最下層（ｎ側半導体層１２ｎ側）として、光反射性の良好な金属材料を用いた光反射層を設けるようにしてもよい。光反射性の良好な金属材料としては、Ａｌ、Ｒｈ、Ａｇ又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金を有するものを挙げることができる。

また、メッキ層１３は、略Ｃ字形状の中央部近傍に円形状に形成された外部接続部１３ａを備えている。また、メッキ層１３は、外部接続部１３ａから円弧状に延伸する延伸部１３ｂも備えている。外部接続部１３ａ及び延伸部１３ｂは、ともに同じ材料で構成されている。外部接続部１３ａは、外部と接続するための領域である。一方、延伸部１３ｂは、外部接続部１３ａから供給される電流を、ｎ側半導体層１２ｎの全領域に効率的に拡散させるための機能を有する。後記する丸み部１３ｃによる光出力の低下抑制効果は、メッキ層１３の外縁の長さが長いほど得られやすいと考えられるため、このようにメッキ層１３は延伸部１３ｂを有することが好ましい。

メッキ層１５は、発光素子１に外部からの電流を供給するためのパッド電極（ｐパッド電極）であり、透光性電極１４の上面の一部に設けられている。メッキ層１５は、平面視で略円形状に形成された外部接続部１５ａを備えている。また、メッキ層１５は、外部接続部１５ａから延伸して、平面視でｐ側半導体層１２ｐ上の広範囲に配置された延伸部１５ｂを備えている。外部接続部１５ａは、外部と接続するための領域であり、延伸部１５ｂは、外部接続部１５ａから供給される電流を、透光性電極１４の全領域に効率的に拡散させるための機能を有する。なお、延伸部１５ｂは、平面視で、メッキ層１３を囲むように円弧状に延伸した部分と、当該円弧の途中から分岐して直線状に延伸する部分と、外部接続部１５ａからメッキ層１３の外部接続部１３ａに向かって直線状に延伸する部分とを有している。また、メッキ層１３の外部接続部１３ａとメッキ層１５の外部接続部１５ａとは、平面視で略正方形である発光素子１の一方の対角線上に離間して配置されている。後記する丸み部１３ｃによる光出力の低下抑制効果は、ｎ電極のメッキ層１３の外縁の長さが長いほど得られやすいと考えられるため、このようにｐ電極のメッキ層１５は延伸部１５ｂを有することが好ましい。

ｐ電極のメッキ層１５は、外部接続部１５ａが、前記したｎ電極のメッキ層の外部接続部１３ａと同様に、ワイヤボンディングなどによる外部との接続に適するように、例えば、Ｃｕ、Ｐｔ，Ａｕ又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金を用いることができる。また、ｐ電極は、前記したｎ電極と同様に、最下層（透光性電極１４側）として、光反射層を設けるようにしてもよい。なお、ｐ電極のメッキ層１５も、外部接続部１５ａ及び延伸部１５ｂが、ともに同じ材料で構成されている。

ｎ電極及びｐ電極のメッキ層１３，１５は、無電解メッキ法によって形成されている。図４に示すように、メッキ層１３，１５は、断面における周縁端部（側面部）に所定の丸み部１３ｃ、１５ｃが形成されている。本開示では、メッキ法として無電解メッキ法を用いたが、丸み部１３ｃ、１５ｃを形成することが可能であれば、他のメッキ法を用いてもよい。メッキ層の厚みは、１〜３μｍ程度が望ましい。これにより、薄膜の電極と比較して配線抵抗を低減することができ、また、丸み部１３ｃ、１５ｃによる光出力の低下抑制効果をより顕著に得ることができる。

保護膜１７は、絶縁性を有し、ｎ電極及びｐ電極が設けられた領域を除いて、透光性電極１４の上面及び側面を被覆する。また、保護膜１７は、ｎ電極領域１２１の上面及び側面１２１ａを被覆するように設けられている。

保護膜１７としては、透光性が良好で、かつ、屈折率が比較的低いＳｉＯ_２を好適に用いることができる。また、保護膜１７は、前記したように透光性電極１４を被覆している。このため、発光素子１の上面側からは、半導体積層体１２、透光性電極１４及び保護膜１７を透過して光が取り出される。このとき、半導体積層体１２、透光性電極１４、保護膜１７の順で、外側ほど屈折率が低くなるように材料を選択することが好ましい。このような組み合わせとして、例えば、半導体積層体１２にＧａＮ、透光性電極１４にＩＴＯ膜、保護膜１７にＳｉＯ_２を用いることができる。これによって、発光素子１の上面側からの光取り出し効率を向上させることができる。

図１〜図３に戻って、第１実施形態に係る発光装置１００の構成について説明する。
実装基板２は、発光素子１を実装するための基板である。そのために、実装基板２は、絶縁性の基体２１と、基体２１の上面に発光素子１を実装するための上部配線２２と、基体２１の下面に他の回路基板などに２次実装するための下部配線２３と、上部配線２２及び下部配線２３を電気的に接続するために基体２１を厚さ方向に貫通するビア２４と、を備えている。発光素子１は、実装基板２の上面にダイボンドされ、ｎ電極及びｐ電極が、それぞれ対応する極性の上部配線２２とワイヤ３を用いて電気的に接続されている。また、実装基板２の上面には、発光素子１を被覆する略半球状の封止部材４が設けられている。

なお、実装基板２は一例を示したものであり、これに限定されるものではなく、発光素子１を実装し、発光素子１が封止部材４で封止可能な形態であればよい。例えば、実装基板２は、発光素子１を搭載するキャビティを備え、当該キャビティに封止部材を充填することで発光素子１を封止する構成のセラミックパッケージや樹脂パッケージであってもよい。また、一対のリードフレームに発光素子１を実装し、リードフレームの外部接続部を除いて、全体を樹脂などで封止する構成のものであってもよい。

封止部材４は、実装基板２の上面に実装された発光素子１及びワイヤ３などを、外部環境から保護するための透光性を有する部材である。封止部材４の材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを好適に用いることができる。また、このような樹脂材料には、適宜に、波長変換物質（蛍光体）、着色剤、光拡散性物質、その他のフィラーを含有させてもよい。また、封止部材４は樹脂材料に限定されず、ガラスなどの耐光性に優れた無機材料を用いることもできる。

波長変換物質である蛍光体材料としては、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などの当該分野で公知のものを使用することができる。なお、封止部材４は、発光素子１と接するように設けられることに限らず、空気、窒素ガス、その他の不活性ガスなどの気体の層を介して発光素子１を気密封止するカバー部材であってもよい。

［発光装置の動作］
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の動作について、図３及び図４を参照して説明する。発光素子１は、実装基板２及びワイヤ３を介して外部接続部１３ａ及び外部接続部１５ａに外部電源が接続され、ｎ側半導体層１２ｎ及びｐ側半導体層１２ｐ間に電流が供給されると、活性層１２ａが発光する。発光素子１の活性層１２ａが発した光は、半導体積層体１２内を伝播して、主に透光性電極１４及び保護膜１７を通って、発光素子１の上面又は側面から出射する。発光素子１から出射した光は、更に封止部材４を通って、発光装置１００の外部に取り出される。

また、ｐ電極に着目すると、図４に示すように、発光素子１の活性層１２ａが発した光の一部はメッキ層１５の周縁端部に照射される。メッキ層１５の周縁端部には、前記した所定の丸み部１５ｃが形成されている。このため、照射された光はこの丸み部１５ｃによって反射し、その反射した光は発光素子１の上方に向かうと考えられる。その結果、これまではｎ電極及びｐ電極によって取り出せなかった光の一部を出力として取り出すことが可能となる。後記するようにスパッタ法によって形成された電極を有する発光素子と比較しても、出力が低下することはなく、スパッタ法の場合よりも出力が増大することもあるのは、このためであると考えられる。なお、前記作用はｎ電極のメッキ層１３も同様である。

［発光装置の製造方法］
図５に示すように、本実施形態の発光装置が完成するまでの工程には、発光素子製造工程Ｓ１０と、発光装置製造工程Ｓ２０と、が含まれている。発光素子製造工程Ｓ１０には、半導体積層体形成工程Ｓ１０１と、ｎ側半導体層露出工程Ｓ１０２と、透光性電極形成工程Ｓ１０３と、保護膜形成工程Ｓ１０４と、保護膜開口形成工程Ｓ１０５と、金属層形成工程Ｓ１０６と、メッキ工程Ｓ１０７と、個片化工程Ｓ１０８と、が含まれている。発光装置製造工程Ｓ２０には、発光素子実装工程Ｓ２０１と、封止工程Ｓ２０２と、が含まれている。以下、各工程について、図５及び図６に基づいて詳細に説明する。

（発光素子製造工程Ｓ１０）
先ず、図６（ａ）は、基板１１上に半導体積層体１２、透光性電極１４及び保護膜１７が形成されている状態を示している。先ず、この図６（ａ）までの製造工程について、説明する。半導体積層体形成工程Ｓ１０１において、基板１１上に半導体積層体１２を形成する。この工程では、例えば、サファイアからなる基板１１の一方の主面上に、前記した窒化物半導体材料の原料を用いて、ＭＯＣＶＤ法によりｎ側半導体層１２ｎ、活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐを順次に積層することで、半導体積層体１２を形成する。なお、発光素子製造工程Ｓ１０の各工程は、１枚の基板１１のウエハに、複数の発光素子１が形成されるウエハレベルプロセスで行われる。すなわち、１枚のウエハに複数の発光素子１が１次元又は２次元に配列するように形成される。

次に、ｎ側半導体層露出工程Ｓ１０２において、ｎ電極を形成するためのｎ電極領域１２１に、ｎ側半導体層１２ｎが露出した領域を形成する。ｎ電極領域１２１は、例えば、フォトリソグラフィ法により、ｎ電極領域１２１を形成する領域に開口部を有するレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをエッチングマスクとして、半導体積層体１２を上面側からｎ側半導体層１２ｎが露出するまでエッチングすることで形成することができる。

次に、透光性電極形成工程Ｓ１０３において、ｐ側半導体層１２ｐの上面の略全領域を被覆するように透光性電極１４を形成する。透光性電極１４は、例えば、ＩＴＯなどの材料を用いて、スパッタ法により成膜し、その後にフォトリソグラフィ法で形成したエッチングマスクを用いてエッチングすることで形成することができる。

次に、保護膜形成工程Ｓ１０４において、ＳｉＯ_２などの材料を用いて、スパッタ法や蒸着法などにより、透光性電極１４の表面に保護膜１７を形成する。保護膜１７のパターニングは、フォトリソグラフィ法によって形成されるマスクを用いたエッチング法によって行うことができる。

次に、保護膜開口形成工程Ｓ１０５において、ｎ電極領域１２１に透光性電極１４を露出させる開口部１７ｎを形成するとともに、ｐ側半導体層１２ｐ上の透光性電極１４を露出させる開口部１７ｐを形成する。この工程では、フォトリソグラフィ法によってｎ電極領域１２１の底面及びｐ側半導体層１２ｐ上の保護膜１７上に、ｎ電極及びｐ電極を設けるための領域に開口を有するマスクを形成し、当該マスクの開口内の保護膜１７をエッチングにより除去する。これによって、開口部１７ｎ、１７ｐに透光性電極１４の一部が露出する。以上が、図６（ａ）に示す状態となるまでの一連の工程である。

次に、金属層形成工程Ｓ１０６において、図６（ｂ）に示すように、開口部１７ｎ、１７ｐに金属層１６を形成する。この工程では、保護膜開口形成工程Ｓ１０５でエッチングに用いたマスクを除去せずに、所定の金属材料を用いて、スパッタ法、蒸着法などにより金属層１６を成膜する。ここで、金属層１６の材料には、少なくとも最表面が後記するメッキ工程のシード層として使用可能であるものを用いる。例えば、Ａｕが挙げられる。これらの金属材料は、金属層１６として単独で用いてもよいし、異なる金属材料からなる複数の層を積層してもよい。例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造が挙げられる。また、金属層１６として、上記各金属材料を含んだ合金を用いてもよい。なお、図６（ｂ）において、金属層１６の厚さは保護膜１７の厚さよりも薄くなっている。後記するメッキ工程において厚膜の電極を形成するため、金属層１６の厚みはこの程度とすることができる。

次に、メッキ工程Ｓ１０７において、図６（ｃ）に示すように、開口部１７ｎにｎ電極のメッキ層１３を形成する。メッキ層１３は、金属層１６及び透光性電極１４を介してｎ側半導体層１２ｎと接続される。また、開口部１７ｐにはｐ電極のメッキ層１５を形成する。メッキ層１５は、金属層１６及び透光性電極１４を介してｐ側半導体層１２ｐと電気的に接続される。このメッキ工程では、保護膜開口形成工程Ｓ１０５でエッチングに用いたマスクを予め除去しておく。そして、発光素子１をメッキ液に浸漬する。メッキ工程において、メッキ液は、約６０℃に維持され、発光素子を約３００分間程度メッキ液に浸漬する。その後、発光素子１をメッキ液から取り出す。これらの工程により、ｎ電極及びｐ電極を形成する。なお、ｎ電極とｐ電極のメッキ層１３，１５に同じ材料を用いる場合は、両電極を同時に形成することができる。また、ｎ電極とｐ電極とに異なる材料を用いる場合には、それぞれ別の工程で行うようにすればよい。また、ｎ電極及びｐ電極の両方をメッキ法で形成することは必須ではなく、２つの電極のいずれか一方をメッキ法で形成するようにしてもよい。丸み部１３ｃ（１５ｃ）を有するｎ電極及びｐ電極のメッキ層１３，１５を形成するためには、メッキ工程Ｓ１０７においてマスクを用いないことが好ましい。

上記メッキ工程Ｓ１０７に用いられるメッキ液には、Ａｕが含まれている。これは、ｎ電極とｐ電極の表面に、Ａｕワイヤを用いてワイヤボンディングをするからである。但し、ｎ電極、ｐ電極の材料としては、Ａｕの他、ＰｄやＮｉなども用いることができる。ｎ電極、ｐ電極の表面の平滑性に着目した場合、ＰｄやＮｉによって形成されるメッキ層１３，１５は、Ａｕによって形成される場合と比較して高い平滑性を有することができる。このため、メッキ層１３，１５の表面の平滑性をより重要視する場合には、ＰｄやＮｉを用いることが望ましい。メッキ液の温度は５０〜８０℃程度が望ましい。メッキ液の温度が低すぎるとＡｕ等が析出しにくく、また、温度が高すぎると形成レートが速くなりメッキ層の表面の荒れが懸念されるためである。また、メッキ液に浸漬する時間は、メッキ層の厚みが１〜３μｍ程度となる時間が望ましい。メッキ法としては、無電解メッキ法を用いている。メッキ工程の後、発光素子１を洗浄する。

なお、メッキ層を形成した後に、このメッキ層の表面の少なくとも一部に光反射膜を形成する工程を設けてもよい。光反射膜を形成することで、後記するように、より多くの光を取り出すことが可能となるからである。光反射膜は、スパッタ法によって形成される。

次に、個片化工程Ｓ１０８において、ダイシング法やスクライビング法などによりウエハを切断することで、発光素子１を個片化する。なお、個片化する前に、基板１１の裏面を研磨して薄肉化するようにしてもよい。また、個片化する前に、又は個片化した後で、基板１１の裏面側に金属や誘電体多層膜などからなる反射層を設けるようにしてもよい。以上の工程を行うことによって、発光素子１を形成することができる。

（発光装置製造工程Ｓ２０）
次に、発光素子実装工程Ｓ２０１において、実装基板２に、発光素子１を実装する。この工程において、発光素子１は、基板１１の裏面（下面）を実装基板２側として、実装基板２の所定位置に、樹脂や半田などのダイボンド部材を用いて接合される。そして、ｎ電極及びｐ電極の外部接続部１３ａ，１５ａは、それぞれ実装基板２の対応する極性の上部配線２２と、ワイヤ３を用いて電気的に接続される。以上の工程を行うことによって、発光装置１００を製造することができる。

実施例として、以下の仕様の発光素子を製作して、その順方向電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏとを測定した。
・サイズおよび形状：一辺約６５０μｍの略正方形
・基板：サファイア基板
・半導体層：ＧａＮ系半導体、発光波長ピークは約４５０ｎｍ
・シード層：ＩＴＯ膜（約６０ｎｍ）側から順に、Ｔｉ（約１．５ｎｍ）／Ｐｔ（約２００ｎｍ）／Ａｕ（約２００ｎｍ）を積層
・ｐ電極のメッキ層（ｐパッド電極）：Ａｕ（約２μｍ）
・ｎ電極のメッキ層（ｎパッド電極）：Ａｕ（約２μｍ）
・保護膜：ＳｉＯ_２膜
・光出力の測定法：積分球による測定
上記実施例に対する比較例として、ｎパッド電極及びｐパッド電極をスパッタ法によって形成した発光素子を製作した。この比較例のｎパッド電極及びｐパッド電極は、上記実施例と同様に２μｍの厚さで、材料はＡｕである。なお、上面視における面積は、実施例のシード層の合計面積が比較例のｎ電極及びｐ電極の合計面積と略等しい。すなわち、実施例のメッキ層の合計面積は、比較例のｎ電極及びｐ電極の合計面積よりも一回り大きい。

＜測定結果＞
測定結果を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す。これらの図は、実施例の発光素子と、比較例の発光素子について、順方向電流（Ｉｆ）がそれぞれ６０ｍＡ，１２０ｍＡ及び２４０ｍＡの場合の、順方向電圧（Ｖｆ）と出力（Ｐｏ）を示すものである。図７（ａ）に示すように、順方向電圧（Ｖｆ）については、順方向電流（Ｉｆ）が６０ｍＡの場合、両者とも２．９７Ｖであり差は無かった。また、順方向電流（Ｉｆ）が１２０ｍＡでは、メッキ法の場合の順方向電圧は３．２２Ｖでスパッタ法の場合のそれは３．２３Ｖとなっており、メッキ法の方が０．０１Ｖ低くなった。更に、順方向電流（Ｉｆ）が２４０ｍＡでは、メッキ法の場合の順方向電圧は３．６２Ｖでスパッタ法の場合のそれは３．６５Ｖとなっており、メッキ法の場合が０．０３Ｖ低くなった。

また、図７（ｂ）に示すように、出力（Ｐｏ）については、順方向電流（Ｉｆ）が６０ｍＡの場合、両者とも１２５．２ｍＷであり差は無かった。また、順方向電流（Ｉｆ）が１２０ｍＡでは、メッキ法の場合の出力は２３９．０ｍＷでスパッタ法の場合が２３９．８ｍＷとなり、メッキ法の方が０．８ｍＷ低かった。一方、順方向電流（Ｉｆ）が２４０ｍＡでは、メッキ法の場合の出力は４４４．１ｍＷでスパッタ法の場合のそれは４４３．５ｍＷとなり、メッキ法の場合が０．６ｍＷ高かった。このように、メッキ法の場合とスパッタ法の場合とで大きな出力差が生じないのは、メッキ法による電極に前記丸み部が形成されるからと考えられる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る発光素子は、図８に示すように、図４に示す発光素子と主要な構成要素が共通している。一方で、この第２実施形態に係る発光素子は、ｎ電極のメッキ層１３Ｄ、ｐ電極のメッキ層１５Ｄの表面に光反射膜１８Ｂが形成されている点が特徴である。この光反射膜１８Ｄは、活性層から出力された光を反射するためのものである。このため、光反射膜１８Ｄを形成することで、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄによって光が吸収されにくく、より多くの光を外部に取り出すことができる。光反射膜１８Ｄの材料としてはＡｌが挙げられる。これは、ＡｌがＡｕからなるメッキ層１３Ｄ、１５Ｄよりも紫外域から可視光域において高い反射率を有するからである。図８に示す発光素子では、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの表面全体に光反射膜１８Ｄが形成されている。しかし、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの表面の一部にだけ光反射膜１８Ｄを形成するようにしてもよい。その場合には、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの周縁端部の丸み部（メッキ層の側面部）にのみ形成するようにしてもよい。こうすることで、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの側面に照射された光を発光素子の上方に反射させることができるからである。

光反射膜１８Ｄは、スパッタ法を用いて形成されている。具体的には、先ず、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄが形成されている領域以外をマスクでパターニングする。その後、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの表面にＡｌをスパッタリングする。Ａｌはメッキ法を用いて形成するよりもスパッタ法を用いて形成する方が適しているため、Ａｌの形成にはスパッタ法を用いることが好ましい。但し、Ａｌは、Ａｕワイヤによるワイヤボンディングには不向きである。このため、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄのワイヤボンディング部には、光反射膜１８Ｄが形成されないように、マスクでパターニングする必要がある。なお、光反射膜１８Ｄの材料はＡｌに限定されるものではなく、光を反射するものであれば、Ａｇやその他の材料を用いてもよい。但し、光反射膜１８Ｄの材料としてＡｇを用いた場合、マイグレーションが発生する可能性もある。マイグレーションを低減するためには、光反射膜１８Ｄの材料を、例えばＡｇとＰｄとＣｕの合金とすることが望ましい。また、光反射膜１８Ｄがメッキ層１３Ｄ、１５Ｄの形成領域以外に形成されると、発光素子１の中から外に出ようとする光を遮る部材の面積が、光反射膜１８Ｄがない場合よりも増大するため、光反射膜１８Ｄはメッキ層１３Ｄ、１５Ｄの上のみに形成されることが好ましい。このため、光反射膜１８Ｄは、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄよりも上面視における面積が小さく、メッキ層１３Ｄ、１５Ｄの外縁よりも内側に形成されていることが好ましい。これにより、製造時に光反射膜１８Ｄの形成位置がずれても、ｎ電極、ｐ電極の形成領域以外に形成されにくい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る発光素子は、図９に示すように、図８に示す発光素子と主要な構成要素が共通している。一方で、この第３実施形態に係る発光素子は、メッキ層１３Ｅ，１５Ｅの断面形状が略半円形状となっている。このような半円形状は、メッキ層１３Ｅ，１５Ｅの幅およびメッキ条件を適切に調整することで実現することができる。半円形状の断面を有するメッキ層１３Ｅ，１５Ｅに光が照射された場合でも、メッキ層１３Ｅ，１５Ｅの表面で反射した光は、発光素子の上方に反射される。なお、本実施形態のメッキ層１３Ｅ，１５Ｅの表面には、光反射膜１８Ｅが形成されている。しかしながら、光反射膜１８Ｅは必須ではなく、この点は以下の実施形態についても同様である。

＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る発光素子は、図１０に示すように、図８に示す発光素子と主要な構成要素が共通している。一方で、この第４実施形態に係る発光素子は、メッキ層１３Ｆ，１５Ｆの断面形状が略半楕円形状となっている。このような半楕円形状も、メッキ層１３Ｆ，１５Ｆの幅およびメッキ条件を適切に調整することで実現することができる。半楕円形状の断面を有するメッキ層１３Ｆ，１５Ｆに光が照射された場合でも、メッキ層１３Ｆ，１５Ｆの表面で反射した光は、発光素子の上方に反射される。なお、本実施形態のメッキ層１３Ｆ，１５Ｆの表面にも、光反射膜１８Ｆが形成されている。

以上、本発明に係る発光素子及び発光装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１ 発光素子
１１ 基板
１２ 半導体積層体
１２ｎ ｎ側半導体層
１２ａ 活性層
１２ｐ ｐ側半導体層
１２１ ｎ電極領域
１２１ａ 側面
１３，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ ｎ電極のメッキ層（ｎパッド電極）
１３ａ 外部接続部
１３ｂ 延伸部
１３ｃ 丸み部
１４ 透光性電極
１５ ｐ電極のメッキ層（ｐパッド電極）
１５ａ 外部接続部
１５ｂ 延伸部
１５ｃ 丸み部
１６ 金属層
１７ 保護膜
１７ｎ，１７ｐ 開口部
１８，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆ 光反射膜
２ 実装基板
２１ 基体
２２ 上部配線
２３ 下部配線
２４ ビア
３ ワイヤ
４ 封止部材
１００ 発光装置

Claims (11)

1. ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層と、を順次含み、前記ｐ側半導体層の表面から凹み前記ｐ側半導体層および前記活性層が部分的に存在せずｎ電極が設けられる前記ｎ側半導体層が露出した領域を含む半導体積層体と、前記半導体積層体の同一面側にｐ電極及び前記ｎ電極を有し、前記ｐ電極及びｎ電極が設けられた側から光を取り出す発光素子であって、
   少なくとも前記ｐ電極は、金属層と、前記金属層上に形成され、断面における周縁端部に丸み部を有する少なくとも１つのメッキ層を備え、
   前記メッキ層は、上面視における面積が前記金属層の面積よりも大きく、表面の少なくとも周縁端部の丸み部に材料にＡｌを含む光反射膜が形成され、
   前記光反射膜は、ワイヤが接続される領域には形成されていない、発光素子。
2. 前記メッキ層の材料は、Ａｕ、Ｐｄ及びＮｉからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記光反射膜は、前記メッキ層の少なくとも側面部に形成される、請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
4. 前記ｐ電極及びｎ電極の少なくとも一方は、前記ワイヤが接続される領域を含む外部接続部と、延伸部と、を備え、
   前記延伸部は前記光反射膜で覆われている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光素子。
5. 前記ｐ電極は、透光性電極を備え、
   前記金属層は、前記透光性電極の上面の一部に形成される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光素子。
6. 前記透光性電極は、前記ｎ電極および前記ｐ電極が設けられる領域を除いて、前記透光性電極の上面および側面を被覆する保護膜を有し、
   前記金属層の厚さは、前記保護膜の厚さよりも薄い、請求項５に記載の発光素子。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発光素子と、前記ワイヤが接続される領域にＡｕワイヤと、を備える発光装置。
8. ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層と、を順次含み、前記ｐ側半導体層の表面から凹み前記ｐ側半導体層および前記活性層が部分的に存在せずｎ電極が設けられる前記ｎ側半導体層が露出した領域を含む半導体積層体と、前記半導体積層体の同一面側にｐ電極及び前記ｎ電極を有し、前記ｐ電極及びｎ電極が設けられた側から光を取り出す発光素子の製造方法であって、
   少なくとも前記ｐ電極を形成する工程は、
   前記ｐ側半導体層上に、金属層を形成する第１工程と、
   前記金属層上に無電解メッキ法によって、上面視において前記金属層よりも面積が大きいメッキ層を形成する第２工程と、
   前記メッキ層の表面の少なくとも周縁端部の丸み部に材料にＡｌを含む光反射膜を形成する第３工程と、を含み、
   前記第３工程は、ワイヤが接続される領域には前記光反射膜を形成しない、発光素子の製造方法。
9. 前記光反射膜は、スパッタ法によって形成する、請求項８に記載の発光素子の製造方法。
10. 前記メッキ層の形成に先だって、前記ｐ電極及びｎ電極を形成する部位以外に保護膜を形成する、請求項８又は請求項９に記載の発光素子の製造方法。
11. 前記第１工程は、前記ｐ側半導体層上に、透光性電極を介して前記金属層を形成する、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法。

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