JPH10308532A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH10308532A JP11586097A JP11586097A JPH10308532A JP H10308532 A JPH10308532 A JP H10308532A JP 11586097 A JP11586097 A JP 11586097A JP 11586097 A JP11586097 A JP 11586097A JP H10308532 A JPH10308532 A JP H10308532A
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light
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームなどの基台上に接着剤で接着
して使用する場合に、輝度劣化を防止して信頼性の向上
を図ることができるとともに、接着剤の選択の自由度を
高くすることができる半導体発光素子を提供する。ま
た、外部に光を有効に取り出すことができる半導体発光
素子を提供する。 【解決手段】 ＧａＮ系発光ダイオードにおいて、サフ
ァイア基板１の表面に発光ダイオード構造を形成するＧ
ａＮ系化合物半導体層２〜７を積層し、裏面に反射膜１
１を設ける。あるいは、発光ダイオード構造を形成する
ＧａＮ系化合物半導体層にエッチングにより逆メサ形状
の端面を形成し、この端面に反射膜を設ける。ｐ側電極
９およびｎ側電極１０はＧａＮ系化合物半導体層２〜７
と同じ側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】緑色から青色、さらには紫外線の発光が
可能な半導体発光素子として、窒化ガリウム（ＧａＮ）
に代表されるウルツ鉱型結晶構造を有する窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体をサファイア基板や炭化ケイ素
（ＳｉＣ）基板などの上にエピタキシャル成長させて発
光ダイオード構造を形成したＧａＮ系発光ダイオードが
知られている。
【０００３】従来のダブルヘテロ構造を有する一般的な
ＧａＮ系発光ダイオードの構造を図５に示す。図５に示
すように、この従来のＧａＮ系発光ダイオードにおいて
は、サファイア基板１０１上にＧａＮバッファ層１０
２、ｎ型ＧａＮ層１０３、ｎ型ＡｌＧａＮ層１０４、Ｇ
ａＩｎＮからなる発光層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ層１０
６およびｐ型ＧａＮ層１０７が順次積層されている。ｎ
型ＧａＮ層１０３の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮ層１０４、
発光層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ層１０６およびｐ型Ｇａ
Ｎ層１０７は、基板表面にほぼ垂直な端面を有する所定
形状を有する。これらの表面を覆うようにＳｉＯ2 膜の
ような絶縁膜１０８が設けられている。この絶縁膜１０
８は表面保護のためのものである。この絶縁膜１０８に
は、ｐ型ＧａＮ層１０７の上およびｎ型ＧａＮ層１０３
の上にそれぞれ開口１０８ａ、１０８ｂが設けられてい
る。そして、開口１０８ａを通じてｐ型ＧａＮ層１０７
にｐ側電極１０９がコンタクトしているとともに、開口
１０８ｂを通じてｎ型ＧａＮ層１０３にｎ側電極１１０
がコンタクトしている。
【０００４】このようなＧａＮ系発光ダイオードは通
常、図６に示すように樹脂でモールド封止が行われた状
態で使用される（例えば、特開平８−７８７２７号公
報）。すなわち、図６に示すように、このモールド封止
型ＧａＮ系発光ダイオードにおいては、図５に示すＧａ
Ｎ系発光ダイオードのサファイア基板１０１が、リード
フレーム１２１の上部に設けられた凹部１２１ａの底面
に接着剤１２２で接着されている。この凹部１２１ａの
底面および内壁面は、動作時にＧａＮ系発光ダイオード
の発光層１０５から発生する光を外部に取り出すための
反射面となっている。接着剤１２２としては、エポキシ
樹脂系の接着剤が用いられている。ＧａＮ系発光ダイオ
ードのｐ側電極１０９（図６においては図示せず）はワ
イヤー１２３によりリードフレーム１２１とボンディン
グされ、そのｎ側電極１１０（図６においては図示せ
ず）はワイヤー１２４によりリードフレーム１２５とボ
ンディングされている。そして、ＧａＮ系発光ダイオー
ドは、集光機能を持たせることなどを目的として、その
近傍の部分のリードフレーム１２１、１２５とともに樹
脂１２６でレンズ形状にモールド封止されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオードにおいて
は、使用を続けて行くと、経時劣化、具体的には輝度劣
化が生じてしまうという問題があった。これは、動作時
にＧａＮ系発光ダイオードの発光層１０５から発生する
光の影響で接着剤１２２が光学的に変色または着色する
ことにより透過率が低下し、サファイア基板１０１の裏
面から抜け出て接着剤１２２を通過し、さらにリードフ
レーム１２１の面で反射されて外部に取り出される光の
強度が減少するためであると考えられる。
【０００６】したがって、この発明の目的は、リードフ
レームなどの基台上に接着剤で接着して使用する場合
に、輝度劣化を防止し、信頼性の向上を図ることができ
る半導体発光素子を提供することにある。
【０００７】この発明の他の目的は、リードフレームな
どの基台上に接着剤で接着して使用する場合に、接着剤
の選択の自由度を高くすることができる半導体発光素子
を提供することにある。
【０００８】この発明の他の目的は、外部に光を有効に
取り出すことができる半導体発光素子を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、光透過性の基板の一方の
主面に発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層が積層された半導体発光素子において、基
板の他方の主面に反射膜が設けられていることを特徴と
するものである。
【００１０】この第１の発明において、反射膜として
は、単層または多層構造の金属または合金の膜や、酸化
シリコン（ＳｉＯ2 ）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜か
らなる多層絶縁膜などを用いることができる。また、場
合によっては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
端面にも同様な反射膜を設けてもよい。基板としては、
サファイア基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、窒化ガリ
ウム（ＧａＮ）基板などが用いられる。
【００１１】この発明の第２の発明は、基板の一方の主
面に発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層が積層された半導体発光素子において、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の端面の少なくとも一
部が逆メサ形状を有することを特徴とするものである。
【００１２】この第２の発明においては、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の端面の反射率をより高め、外
部に光をより有効に取り出す観点から、この窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の端面に反射膜が設けられ
る。この反射膜としては、典型的には、ＳｉＯ2 膜やＳ
ｉＮ膜からなる多層絶縁膜が用いられる。基板は、光透
過性のものであっても光非透過性のものであってもよ
い。光透過性の基板としては、サファイア基板、ＳｉＣ
基板、ＧａＮ基板などが用いられる。光透過性の基板を
用いる場合、外部に光をより有効に取り出す観点から、
好適には、基板の他方の主面にも反射膜が設けられる。
【００１３】この発明において、光透過性の基板の他方
の主面、すなわち裏面に反射膜が設けられる場合、この
反射膜は裏面に直接設けてもよいし、裏面の平坦性が十
分でないときには光透過性の平坦化膜を介して設けても
よい。このようにすることにより、基板の裏面の反射率
をより高くすることができる。
【００１４】この発明においては、典型的には、基板に
関して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と同じ側に
ｐ側電極およびｎ側電極が設けられる。
【００１５】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より
選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と少なくともＮ
を含むＶ族元素とからなり、具体的には、ＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどである。
【００１６】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、基板の他方の主面、すなわち発光素子構
造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が積
層された一方の主面と反対側の主面に反射膜が設けられ
ているので、動作時にこの半導体発光素子の発光層から
発生し、基板を透過して他方の主面から外部に抜け出よ
うとする光をこの反射膜で基板側に反射させることがで
きる。このため、この半導体発光素子をリードフレーム
などの基台上に接着剤で接着して使用する場合に、接着
剤に入射する光の量を大幅に減少させることができる。
【００１７】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の端面の少なくとも一部が逆メサ
形状を有するので、動作時にこの半導体発光素子の発光
層から発生する光をこの逆メサ形状を有する端面で基板
と反対側に反射させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００１９】図１はこの発明の第１の実施形態によるダ
ブルヘテロ構造を有するＧａＮ系発光ダイオードを示
す。図１に示すように、このＧａＮ系発光ダイオードに
おいては、サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２、
ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、ＧａＩｎＮから
なる発光層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層
７が順次積層されている。ｎ型ＧａＮ層３の上層部、ｎ
型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６およ
びｐ型ＧａＮ層７は、基板表面にほぼ垂直な端面を有す
る所定形状を有する。これらの表面を覆うように例えば
ＳｉＯ2 膜のような絶縁膜８が設けられている。この絶
縁膜８は表面保護のためのものである。この絶縁膜８に
は、ｐ型ＧａＮ層７の上およびｎ型ＧａＮ層３の上にそ
れぞれ開口８ａ、８ｂが設けられている。そして、開口
８ａを通じてｐ型ＧａＮ層７にｐ側電極９がコンタクト
しているとともに、開口８ｂを通じてｎ型ＧａＮ層３に
ｎ側電極１０がコンタクトしている。ｐ側電極９として
は例えばＡｕ膜が用いられ、ｎ側電極１０としては例え
ばＴｉ／Ａｌ／Ａｕ膜が用いられる。
【００２０】このＧａＮ系発光ダイオードにおいては、
図５に示す従来のＧａＮ系発光ダイオードと同様な上述
の構成に加えて、サファイア基板１の裏面に反射膜１１
が設けられている。この反射膜１１は例えば単層のＡｕ
膜からなる。このようにサファイア基板１の裏面に反射
膜１１が設けられていることにより、動作時にこのＧａ
Ｎ系発光ダイオードの発光層５から発生する光のうちサ
ファイア基板１を透過してその裏面から外部に抜け出よ
うとする光をサファイア基板１側に反射させることがで
きる。
【００２１】図２は、このＧａＮ系発光ダイオードを樹
脂でモールド封止したものを示す。図２に示すように、
このモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオードにおいて
は、図１に示すＧａＮ系発光ダイオードのサファイア基
板１の裏面の反射膜１１が、リードフレーム２１の上部
に設けられた凹部２１ａの底面に接着剤２２で接着され
ている。この凹部２１ａの底面および内壁面は、ＧａＮ
系発光ダイオードから発生する光を外部に取り出すため
の反射面となっている。接着剤２２としては、例えばエ
ポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。ＧａＮ系発光ダイ
オードのｐ側電極９（図２においては図示せず）はワイ
ヤー２３によりリードフレーム２１とボンディングさ
れ、そのｎ側電極１０（図２においては図示せず）はワ
イヤー２４によりリードフレーム２５とボンディングさ
れている。そして、ＧａＮ系発光ダイオードは、集光機
能を持たせることなどを目的として、その近傍の部分の
リードフレーム２１、２５とともに樹脂２６でレンズ形
状にモールド封止されている。樹脂２６としては、例え
ばエポキシ樹脂が用いられる。
【００２２】このモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオー
ドにおいては、動作時にＧａＮ系発光ダイオードの発光
層５から発生する光のうちサファイア基板１を透過して
その裏面から抜け出ようとする光をこのサファイア基板
１の裏面に設けられた反射膜１１でサファイア基板１側
に反射させることができることにより、接着剤２２に入
射する光の量を大幅に減少させることができる。また、
この反射膜１１により、外部に光をより有効に取り出す
ことができる。
【００２３】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態によるＧａＮ系発光ダイオードの製造方法およ
びモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオードの実装方法に
ついて説明する。
【００２４】まず、このＧａＮ系発光ダイオードを製造
するには、図１に示すように、サファイア基板１上に、
例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、
例えば５５０℃程度の低温でＧａＮバッファ層２を成長
させる。引き続いて、このＧａＮバッファ層２上に、例
えば１０００℃程度の温度でｎ型ＧａＮ層３、ｎ型Ａｌ
ＧａＮ層４、ＧａＩｎＮからなる発光層５、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層７を順次エピタキシャル成
長させる。次に、ｐ型ＧａＮ層７上に所定形状のレジス
トパターン（図示せず）をリソグラフィーにより形成し
た後、このレジストパターンをマスクとして、例えば反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、ｎ型ＧａＮ
層３の厚さ方向の途中の深さまで異方性エッチングする
ことにより溝を形成する。この後、レジストパターンを
除去する。
【００２５】次に、この溝の側面を含む全面に例えばＣ
ＶＤ法やスパッタリング法などによりＳｉＯ2 膜のよう
な絶縁膜８を形成した後、この絶縁膜８の所定部分をエ
ッチング除去して開口８ａ、８ｂを形成する。次に、例
えば真空蒸着法やスパッタリング法などにより全面に例
えばＡｕ膜を形成した後、このＡｕ膜をエッチングによ
り所定形状にパターニングし、開口８ａの部分にｐ側電
極９を形成する。また、例えば真空蒸着法やスパッタリ
ング法などにより全面に例えばＴｉ／Ａｌ／Ａｕ膜を形
成した後、このＴｉ／Ａｌ／Ａｕ膜をエッチングにより
所定形状にパターニングし、開口８ｂの部分にｎ側電極
１０を形成する。
【００２６】次に、必要に応じてサファイア基板１の裏
面をラッピングや切削などにより削ってこのサファイア
基板１を所望の厚さにした後、化学機械研磨や化学エッ
チングなどによりこの裏面を平坦化し、鏡面とする。た
だし、この平坦化の工程は、裏面が最初から鏡面となっ
ているサファイア基板１を用いることにより省略するこ
とが可能である。
【００２７】次に、サファイア基板１の裏面に真空蒸着
法やスパッタリング法などにより例えばＡｕ膜を形成し
て反射膜１１を形成する。
【００２８】ここで、サファイア基板１の裏面の平坦性
を確保することができないとき、または、裏面がラッピ
ングや切削などを行ったままの凹凸のある面であるサフ
ァイア基板１を用いる場合には、このサファイア基板１
の裏面にＳｉＯ2 膜、ＳｉＮ膜、ガラス膜などの光透過
性の平坦化膜を形成して平坦化を行った後、この平坦化
膜上に反射膜１１を形成する。この平坦化膜の形成に
は、ＣＶＤ法やスパッタリング法や真空蒸着法などが用
いられる。平坦化膜としては、上述のような無機膜のほ
かに、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂などの樹脂の膜
を用いることもできる。これらの樹脂膜は、スピンコー
ト法や真空蒸着法などにより、均一でしかも平坦に形成
することができる。
【００２９】その後、上述のようにして発光ダイオード
構造が形成されたサファイア基板１をダイシングやスク
ライブなどにより分離してチップ化する。なお、反射膜
１１の形成はこの分離後に行うようにしてもよい。
【００３０】次に、このようにして製造されたＧａＮ系
発光ダイオードを次のようにして実装する。すなわち、
図２に示すように、ＧａＮ系発光ダイオードのサファイ
ア基板１の裏面に形成された反射膜１１を、リードフレ
ーム２１の凹部２１ａの底面に接着剤２２で接着する。
次に、ＧａＮ系発光ダイオードのｐ側電極９とリードフ
レーム２１とをワイヤー２３によりボンディングすると
ともに、ｎ側電極１０とリードフレーム２５とをワイヤ
ー２４によりボンディングする。その後、ＧａＮ系発光
ダイオードを、その近傍の部分のリードフレーム２１、
２５とともに樹脂２６でレンズ形状にモールド封止す
る。これによって、モールド封止型ＧａＮ系発光ダイオ
ードが製造される。
【００３１】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ＧａＮ系発光ダイオードのサファイア基板１の裏面
に反射膜１１が設けられていることにより、このサファ
イア基板１をその反射膜１１が下側にくるようにしてリ
ードフレーム２１の凹部２１ａの底面に接着剤２２で接
着した場合、動作時に発光層５から発生する光のうちサ
ファイア基板１を透過してその裏面から外部に抜け出よ
うとする光が接着剤２２に入射するのを防止することが
でき、接着剤２２に入射する光の量を大幅に減少させる
ことができる。このため、光の影響で接着剤２２が光学
的に変色または着色するのを有効に防止することがで
き、接着剤２２の本来の透過率を保つことができる。こ
れによって、モールド封止型ＧａＮ系発光ダイオードの
輝度劣化を防止することができ、信頼性の向上を図るこ
とができる。さらに、動作時に発光層５から発生する光
のうちサファイア基板１を透過してその裏面から外部に
抜け出ようとする光は接着剤２２に到達する前に反射膜
１１で反射されるので、接着剤２２としてエポキシ樹脂
系の接着剤のような透明な接着剤を用いる必要がなくな
り、例えばより短時間で固まる接着剤やより安価な接着
剤を用いることができるようになるなど、接着剤の選択
の自由度を高くすることができる。
【００３２】図３は、この発明の第２の実施形態による
ＧａＮ系発光ダイオードを示す。図３に示すように、こ
のＧａＮ系発光ダイオードにおいては、ｎ型ＧａＮ層３
の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層７が、逆メサ形状の端面１
２を有する。また、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型ＡｌＧａＮ層
４、発光層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層
７の最外周にも、逆メサ形状の端面１３、１４を有す
る。これらの端面１２、１３、１４は、これらの端面１
２、１３、１４で反射されて外部に取り出される光の妨
げとならないようにするために、ｐ側電極９およびｎ側
電極１０のいずれとも重ならない位置に設けられてい
る。具体的には、端面１２はｐ側電極９とｎ側電極１０
との間に設けられ、端面１３はｐ側電極９の外側に設け
られ、端面１４はｎ側電極１０の外側に設けられてい
る。また、これらの端面１２、１３、１４は、エッチン
グにより形成された平坦性の良好な面からなり、散乱あ
るいは乱反射による光損失は極めて少ない。これらの端
面１２、１３、１４には反射膜１５が設けられている。
この反射膜１５としては、多層絶縁膜が用いられる。こ
こで、これらの端面１２、１３、１４の傾斜角度は、動
作時にこのＧａＮ系発光ダイオードの発光層５から発生
する光をより有効に外部に取り出す観点からは、好適に
は４５°程度に選ばれるが、これに限定されるものでは
なく、必要に応じて選ぶことが可能である。また、この
場合、サファイア基板１の裏面には反射膜１１が設けら
れていない。その他のことは、第１の実施形態と同様で
あるので、説明を省略する。
【００３３】このＧａＮ系発光ダイオードにおいては、
ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、ｐ型
ＡｌＧａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層７が逆メサ形状の端
面１２、１３、１４を有し、しかもこれらの端面１２、
１３、１４に反射膜１５が設けられていることにより、
動作時に発光層５から発生する光のうちこれらの端面１
２、１３、１４に入射する光をこれらの端面１２、１
３、１４でサファイア基板１と反対側に反射させること
ができる。
【００３４】図４は、このＧａＮ系発光ダイオードを樹
脂でモールド封止したものを示す。図４に示すように、
このモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオードにおいて
は、図３に示すＧａＮ系発光ダイオードのサファイア基
板１の裏面が、リードフレーム２１の凹部２１ａの底面
に接着剤２２で接着されている。その他のことは、第１
の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】このモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオー
ドにおいては、動作時に発光層５から発生する光のうち
ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、ｐ型
ＡｌＧａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層７の端面１２、１
３、１４に入射する光をこれらの端面１２、１３、１４
でサファイア基板１側に反射させることができることに
より、外部に光を有効に取り出すことができると同時
に、接着剤２２に入射する光の量を大幅に減少させるこ
とができる。
【００３６】なお、ＧａＮ系発光ダイオードの逆メサ形
状の端面１２、１３、１４に反射膜１５を設けているの
は、このＧａＮ系発光ダイオードを図４に示すように樹
脂２６でモールド封止すると、発光ダイオード構造を形
成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と樹脂２６
との屈折率差が封止前に比べて減少するために端面１
２、１３、１４を透過する光が増え、これらの端面１
２、１３、１４による反射効果が減少することから、こ
れを防止するためである。また、これらの端面１２、１
３、１４の傾斜角度が４５°程度でなくてもよい理由
は、樹脂２６が集光機能を有するレンズ形状にモールド
されているからである。
【００３７】この第２の実施形態によるＧａＮ系発光ダ
イオードを製造するには、図３に示すように、第１の実
施形態と同様にして、まず、サファイア基板１上にＧａ
Ｎバッファ層２を成長させた後、その上にｎ型ＧａＮ層
３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層
６およびｐ型ＧａＮ層７を順次エピタキシャル成長させ
る。次に、ｐ型ＧａＮ層７上に所定の形状のレジストパ
ターン（図示せず）をリソグラフィーにより形成した
後、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ法に
よりｎ型ＧａＮ層３の厚さ方向の途中の深さまでエッチ
ングし、逆メサ形状の側面（端面１２に相当する）を有
する溝を形成する。この後、レジストパターンを除去す
る。ここで、このエッチングの際には、例えば、誘導結
合プラズマ−反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩ
Ｅ）装置を用い、低圧条件下で高プラズマ密度にするこ
とによって、逆メサ形状にエッチングすることができ
る。圧力は、例えば１Ｐａ以下とする。また、エッチン
グガスとしては、例えば塩素系のガスを含むものを用い
る。
【００３８】次に、この溝の側面を含む全面に例えばＣ
ＶＤ法やスパッタリング法などによりＳｉＯ2 膜のよう
な絶縁膜８を形成する。次に、例えばＣＶＤ法やスパッ
タリング法などにより端面１２の部分に絶縁膜８を介し
て例えば多層絶縁膜からなる反射膜１５を形成する。次
に、絶縁膜８の所定部分をエッチング除去して開口８
ａ、８ｂを形成する。この後、第１の実施形態と同様に
して、開口８ａの部分にｐ側電極９を形成するととも
に、開口８ｂの部分にｎ側電極１０を形成する。
【００３９】次に、絶縁膜８上に所定形状のレジストパ
ターン（図示せず）をリソグラフィーにより形成した
後、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ法に
よりサファイア基板１が露出するまでエッチングするこ
とにより、逆メサ形状の端面１３、１４を形成する。こ
のエッチングには、上述と同様なＩＣＰ−ＲＩＥ装置お
よび条件を用いることができる。次に、例えばＣＶＤ法
やスパッタリング法などにより端面１３、１４に例えば
多層絶縁膜からなる反射膜１５をそれぞれ形成する。
【００４０】この後、第１の実施形態と同様に、サファ
イア基板１の裏面のラッピングなどの工程以降の工程を
進め、目的とするＧａＮ系発光ダイオードを製造する。
【００４１】そして、このようにして製造されたＧａＮ
系発光ダイオードを、第１の実施形態と同様な方法で実
装し、図４に示すようなモールド封止型ＧａＮ系発光ダ
イオードを製造する。
【００４２】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、ｎ型ＧａＮ層３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４、発光層５、
ｐ型ＡｌＧａＮ層６およびｐ型ＧａＮ層７がエッチング
により形成された平坦性の良好な逆メサ形状の端面１
２、１３、１４を有し、しかもこれらの端面１２、１
３、１４に反射膜１５が設けられているので、動作時に
発光層５から発生する光をこれらの端面１２、１３、１
４でサファイア基板１と反対側に反射させることにより
直接外部に、しかも有効に取り出すことができる。ま
た、接着剤２２に入射する光の量を大幅に減少させるこ
とができ、接着剤２２の光学的な変色または着色を防止
することができる。これによって、モールド封止型Ｇａ
Ｎ系発光ダイオードの輝度劣化を防止することができ、
信頼性の大幅な向上を図ることができる。さらに、第１
の実施形態と同様に、接着剤２２としてエポキシ樹脂系
の接着剤のような透明な接着剤を用いる必要がなくなる
ため、例えばより短時間で固まる接着剤やより安価な接
着剤を用いることができるようになるなど、接着剤の選
択の自由度を高くすることができる。
【００４３】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００４４】例えば、上述の第１の実施形態において、
必要に応じて、サファイア基板１の端面にも反射膜を設
けてもよい。また、上述の第２の実施形態において、必
要に応じて、サファイア基板１の裏面にも反射膜を設け
てもよい。
【００４５】また、上述の第２の実施形態においては、
端面１２、１３、１４は、ｐ側電極９およびｎ側電極１
０のいずれとも重ならない位置に設けられているが、ｐ
側電極９およびｎ側電極１０が十分に薄く構成されて透
明になっている場合には、このようにする必要はなくな
り、端面１２、１３、１４の位置を自由に選択すること
ができる。
【００４６】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長にＭＯＣＶＤ法を用いて
いるが、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の成長には例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用
いてもよい。
【００４７】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいて用いたサファイア基板１の代わりに、必要に応じ
て、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板などを用いてもよい。
【００４８】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、ＧａＮ系発光ダイオードを凹部２１ａからな
る反射構造を有するリードフレーム２１上に取り付けて
いるが、このような反射構造のないリードフレーム上に
このＧａＮ系発光ダイオードを取り付けてもよく、この
場合にも上述と同様な効果を得ることができる。
【００４９】さらに、上述の第１および第２の実施形態
においては、ＧａＮ系発光ダイオードを樹脂２６でモー
ルド封止したが、封止材料としては低融点ガラスなどの
他の材料を用いてもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の第１の
発明によれば、基板の他方の主面、すなわち裏面に反射
膜が設けられていることにより、リードフレームなどの
基台上に接着剤で接着して使用する場合に、動作時に発
光層から発生する光の影響で接着剤が光学的に変色また
は着色するのを防止することができる。これによって、
輝度劣化を防止することができ、信頼性の向上を図るこ
とができる。また、接着剤の選択の自由度を高くするこ
とができる。
【００５１】また、この発明の第２の発明によれば、発
光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の端面の少なくとも一部が逆メサ形状を有すること
により、外部に光を有効に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系発光
ダイオードを示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるモールド封止
型ＧａＮ系発光ダイオードを示す断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系発光
ダイオードを示す断面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態によるモールド封止
型ＧａＮ系発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】従来のＧａＮ系発光ダイオードを示す断面図で
ある。
【図６】従来のモールド封止型ＧａＮ系発光ダイオード
を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・サファイア基板、４・・・ｎ型ＡｌＧａＮ層、
５・・・発光層、６・・・ｐ型ＡｌＧａＮ層、８・・・
絶縁膜、９・・・ｐ側電極、１０・・・ｎ側電極、１
１、１５・・・反射膜、１２、１３、１４・・・端面、
２１、２５・・・リードフレーム、２１ａ・・・凹部、
２２・・・接着剤、２６・・・樹脂

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光透過性の基板の一方の主面に発光素子
    構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が
    積層された半導体発光素子において、 上記基板の他方の主面に反射膜が設けられていることを
    特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項２】 上記反射膜は金属または合金の膜からな
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
  3. 【請求項３】 上記反射膜は多層絶縁膜からなることを
    特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
  4. 【請求項４】 上記基板はサファイア基板、炭化ケイ素
    基板または窒化ガリウム基板であることを特徴とする請
    求項１記載の半導体発光素子。
  5. 【請求項５】 上記基板と上記反射膜との間に光透過性
    の平坦化膜が設けられていることを特徴とする請求項１
    記載の半導体発光素子。
  6. 【請求項６】 上記基板に関して上記窒化物系ＩＩＩ−
    Ｖ族化合物半導体層と同じ側にｐ側電極およびｎ側電極
    が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導
    体発光素子。
  7. 【請求項７】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
    層の端面に反射膜が設けられていることを特徴とする請
    求項１記載の半導体発光素子。
  8. 【請求項８】 基板の一方の主面に発光素子構造を形成
    する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が積層された
    半導体発光素子において、 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の端面の少な
    くとも一部が逆メサ形状を有することを特徴とする半導
    体発光素子。
  9. 【請求項９】 上記端面はエッチングにより形成された
    ものであることを特徴とする請求項８記載の半導体発光
    素子。
  10. 【請求項１０】 上記端面に反射膜が設けられているこ
    とを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子。
  11. 【請求項１１】 上記反射膜は多層絶縁膜からなること
    を特徴とする請求項１０記載の半導体発光素子。
  12. 【請求項１２】 上記基板は光透過性を有することを特
    徴とする請求項８記載の半導体発光素子。
  13. 【請求項１３】 上記基板はサファイア基板、炭化ケイ
    素基板または窒化ガリウム基板であることを特徴とする
    請求項８記載の半導体発光素子。
  14. 【請求項１４】 上記基板の他方の主面に反射膜が設け
    られていることを特徴とする請求項１２記載の半導体発
    光素子。
  15. 【請求項１５】 上記基板に関して上記窒化物系ＩＩＩ
    −Ｖ族化合物半導体層と同じ側にｐ側電極およびｎ側電
    極が設けられていることを特徴とする請求項８記載の半
    導体発光素子。
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