JP6601243B2 - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。

サファイア基板の上面にｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層が順次積層して設けられ、活性層からの光をサファイア基板側から有効に取り出すために、ｐ側半導体層の上方に光反射膜を有する発光素子が知られている。例えば、特許文献１には、ｐ側半導体層の上面の略全面に、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）からなる透光性導電膜が設けられており、更に、この透光性導電膜の上面にＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜が設けられた発光素子が開示されている。

特許第５７４３８０６号公報

しかしながら、例えば、透光性導電膜と導通するパッド電極を設けるためにＤＢＲ膜に開口部を設ける場合、その開口部の端面が傾斜してＤＢＲ膜の膜厚が薄くなる部分が生じることがある。このような膜厚の薄い部分では、誘電体多層膜の積層数が減少するため、光反射率が低下する。その結果、発光素子の光取り出し効率が低下することがある。

本発明は、光取り出し効率が向上する発光素子を提供することを課題とする。

本発明に係る発光素子は、ｎ側半導体層とｐ側半導体層とが上方に向かって順に設けられた半導体積層体と、前記ｐ側半導体層の上面の一部に設けられた透光性の絶縁膜と、前記絶縁膜を被覆するとともに前記ｐ側半導体層の上面に設けられたｐ側透光性電極と、前記半導体積層体及び前記ｐ側透光性電極を被覆し、前記ｐ側透光性電極の上方の一部に開口部を有する光反射膜と、前記開口部を介して前記ｐ側透光性電極と電気的に接続されるｐ電極と、を備え、前記光反射膜は、前記半導体積層体の上方であって前記ｐ側透光性電極が設けられていない領域に位置する第１部位と、前記ｐ側透光性電極の上方に位置する第２部位と、を有し、前記第１部位は、最下層を第１誘電体層として、前記第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも屈折率の高い第２誘電体層とが交互に積層されてなり、前記第２部位は、最下層を空気層として、前記空気層と、前記第２誘電体層とが交互に積層されてなる。

本発明に係る発光素子の製造方法は、ｎ側半導体層とｐ側半導体層とが上方に向かって順に設けられた半導体積層体であって、前記ｐ側半導体層の上面の一部に設けられた透光性の絶縁膜と、前記絶縁膜を被覆するとともに前記ｐ側半導体層の上面に設けられたｐ側透光性電極と、が設けられた前記半導体積層体を準備する工程と、前記半導体積層体の上方において、最下層を第１誘電体層として、前記第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも屈折率の高い第２誘電体層とが交互に積層された光反射膜を設ける工程と、ドライエッチング法により、前記ｐ側透光性電極の上方の一部において、前記光反射膜に開口部を設ける工程と、前記開口部の端面をウェットエッチングすることによって、上面側からみて前記ｐ側透光性電極が配置された領域内において前記第１誘電体層を除去する工程と、を含む。

本発明に係る発光素子及びその製造方法によれば、光取り出し効率が向上する発光素子を提供することができる。

実施形態に係る発光素子の構成を示す平面図である。 実施形態に係る発光素子の構成を示す平面図であり、図１Ａにおいて二点鎖線で示した領域ＩＢの拡大図である。 実施形態に係る発光素子の構成を示す断面図であり、図１ＢのＩＣ−ＩＣ線における断面を示す。 実施形態に係る発光素子におけるｎ側電極構造体の構成を示す断面図であり、図１Ｃにおいて二点鎖線で示した領域ＩＤの拡大図である。 実施形態に係る発光素子におけるｐ側電極構造体の構成を示す断面図であり、図１Ｃにおいて二点鎖線で示した領域ＩＥの拡大図である。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、ｎ側半導体層及びｐ側半導体層の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、第１絶縁膜の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、ｎ側透光性電極及びｐ側透光性電極の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、光反射膜の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、ｎパッド電極及びｐパッド電極の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、第２絶縁膜の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の積層構造を説明するための平面図であり、外部接続用電極の配置領域を示す。 実施形態に係る発光素子の製造方法の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る発光素子の製造方法の半導体積層体準備工程において、半導体積層体形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法の半導体積層体準備工程において、第１絶縁膜形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法の半導体積層体準備工程において、透光性電極形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法において、光反射膜形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法の光反射膜形成工程において、誘電体多層膜形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法の光反射膜形成工程において、開口部形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法の光反射膜形成工程において、第１誘電体層除去工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法において、パッド電極形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法において、第２絶縁膜形成工程を示す断面図である。 実施形態に係る発光素子の製造方法において、外部接続用電極形成工程を示す断面図である。

以下、実施形態に係る発光素子及びその製造方法について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、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、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。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又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
また、本明細書において、「上」、「下」などは構成要素間の相対的な位置を示すものであって、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。

［発光素子の構成］
図１Ａ〜図２Ｇを参照して、実施形態に係る発光素子１について説明する。
なお、図２Ａ〜図２Ｇは、発光素子１の積層構造を説明するために、下層側から順次に積層した状態を示している。図２Ａ〜図２Ｇは平面図であるが、便宜的に各図における最上層にハッチングを施している。

本実施形態に係る発光素子１は、図１Ａ〜図１Ｅに示すように、上面視で外縁の形状が略正方形であり、基板１１と、半導体積層体１２と、ｎ側電極構造体１３と、ｐ側電極構造体１４と、第１絶縁膜１５と、光反射膜１６と、第２絶縁膜１７と、外部接続用電極１８ｎ，１８ｐと、を備えて構成されている。
発光素子１は、外部接続用電極１８ｎ，１８ｐが設けられた上面側が実装面であり、基板１１が設けられた下面側が光取り出し面である。
以下、各部材について、順次に詳細に説明する。

（基板）
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。基板１１としては、例えば、半導体積層体１２に窒化物半導体を用いる場合、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板を用いることができる。
なお、基板１１は、その上面に半導体積層体１２を形成し、更に半導体積層体１２の上面側に樹脂などの支持部材を設けた後で除去することもできる。発光素子１が基板１１を有する構成の場合は、基板１１は良好な透光性を有することが好ましい。

（半導体積層体）
半導体積層体１２は、基板１１の一方の主面である上面に、ｎ側半導体層１２ｎ及びｐ側半導体層１２ｐが順に積層されてなる。図１Ｃに示すように、ｎ側半導体層１２ｎとｐ側半導体層１２ｐとの間に活性層１２ａを設けることが好ましい。

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、すなわち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ｐ側半導体層１２ｐから露出した領域である第１露出部１２ｂ及び第２露出部１２ｃが形成されている。図２Ａにおいて右上がりの斜線のハッチングを施した領域が、ｐ側半導体層１２ｐが配置された領域であり、左上がりの斜線のハッチングを施した領域が、第１露出部１２ｂ及び第２露出部１２ｃである。

第１露出部１２ｂは、上面視で略円形を有しており、複数個の第１露出部１２ｂが、図２Ａに示した平面図における中段領域を除き、半導体積層体１２の上面側全体に亘って略均等な間隔で千鳥状に配置されている。
第２露出部１２ｃは、上面視で、発光素子１の外周に沿って設けられている。第２露出部１２ｃは、複数個の発光素子１をウエハレベルプロセスで製造する際に、発光素子１を区画するダイシングストリートに設けられるものである。

ｎ側半導体層１２ｎ、活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐは、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）などの窒化物半導体が用いられる。

（電極構造）
発光素子１は、図１Ｃに示すように、第１露出部１２ｂ内においてｎ側半導体層１２ｎと電気的に接続されるｎ側電極構造体１３と、ｐ側半導体層１２ｐの上面においてｐ側半導体層１２ｐと電気的に接続されるｐ側電極構造体１４と、を有している。

（ｎ側電極構造体）
ｎ側電極構造体１３は、図１Ｄに示すように、第１露出部１２ｂ内のｎ側半導体層１２ｎ上に設けられるｎ側透光性電極１３１と、ｎ側透光性電極１３１上に設けられるｎパッド電極１３２と、ｎパッド電極１３２上に設けられる外部接続用電極１８ｎと、から構成されている。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｄに示すように、ｎ側電極構造体１３は、第１露出部１２ｂ及びその近傍領域ごとに離散して配置されている離散配置部１３ａを有している。各離散配置部１３ａは、ｎ側透光性電極１３１とｎパッド電極１３２とから構成されている。ｎ側透光性電極１３１、ｎパッド電極１３２、後記する光反射膜１６の開口部１６ｎ及び第２絶縁膜１７の開口部１７ｎは、上面視で、それぞれ第１露出部１２ｂの円形の外形形状と略同心円になるように設けられている。
また、各離散配置部１３ａのｎパッド電極１３２は、外部接続用電極１８ｎと電気的に接続されている。

（ｎ側透光性電極）
ｎ側透光性電極１３１は、図２Ｃに右下がりの斜線のハッチングを施して示すように、第１露出部１２ｂごとに離散して設けられている。ｎ側透光性電極１３１は、各第１露出部１２ｂ内において、ｎ側半導体層１２ｎの上面とオーミック接触するように設けられている。図１Ｃ、図１Ｄ及び図２Ｄに示すように、ｎ側透光性電極１３１は、絶縁性の光反射膜１６によって半導体積層体１２の表面と連続して被覆されている。また、ｎ側透光性電極１３１の上方には、離散配置部１３ａごとに光反射膜１６の開口部１６ｎが設けられている。
なお、ｎ側透光性電極１３１を設けずに、ｎパッド電極１３２とｎ側半導体層１２ｎとが直接にオーミック接触するように構成してもよい。

ｎ側透光性電極１３１は、導電性金属酸化物から形成される。導電性金属酸化物としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ及びＴｉ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。特に、可視光に対して高い透光性を有し、導電率の高い材料であることから、ＩＴＯを用いることが好ましい。

（ｎパッド電極）
ｎパッド電極１３２は、図２Ｅに右下がりの斜線のハッチングを施して示すように、第１露出部１２ｂごとに離散して設けられている。ｎパッド電極１３２は、第１露出部１２ｂ内及びその近傍に設けられている。ｎパッド電極１３２は、光反射膜１６の開口部１６ｎ内においてｎ側透光性電極１３１と電気的に接続されるように設けられている。ｎパッド電極１３２は、更に、絶縁性の光反射膜１６を介して第１露出部１２ｂの外側であるｐ側半導体層１２ｐ上にまで延在するように設けられている。
ｎパッド電極１３２は、第２絶縁膜１７によって光反射膜１６の上面と連続して被覆されているが、図１Ｃ、図１Ｄ及び図２Ｆに示すように、離散配置部１３ａごとに、ｎパッド電極１３２の上面の位置に第２絶縁膜１７の開口部１７ｎが設けられている。

ｎパッド電極１３２は、半導体積層体１２側から照射される光を半導体積層体１２側に効率よく反射させるために、光反射性の良好な金属、特にＡｇ又はその合金を用いることができる。また、ｎパッド電極１３２は、積層構造としてもよく、例えば、下層側にＡｇ又はその合金などの光反射性の良好な材料を用いた光反射層を設け、上層側に光反射層に用いた金属材料のマイグレーションを抑制するためのバリア層、例えばＮｉ層又はＴｉ層を設けるようにしてもよい。

（ｎ側の外部接続用電極）
外部接続用電極１８ｎは、外部電源と接続するための発光素子１のｎ側の端子であり、図２Ｇに右下がりの斜線のハッチングを施して示すように、上面視で中段部を除く、上段部及び下段部に横長の長方形形状に配置されている。また、外部接続用電極１８ｎは、上段部及び下段部に配置されている部分が、中段部の右端で接続されており、全体として逆Ｃ字の上面視形状を有している。
外部接続用電極１８ｎは、第２絶縁膜１７上に設けられており、ｎ側の離散配置部１３ａごとに設けられている開口部１７ｎにおいて、各離散配置部１３ａのｎパッド電極１３２と電気的に接続されている。

外部接続用電極１８ｎとしては、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属を用いることができる。また、外部接続用電極１８ｎを複数種類の金属を用いた積層構造としてもよい。外部接続用電極１８ｎは、腐食防止及びＡｕ−Ｓｎ共晶半田などのＡｕ合金系の接着部材を用いた実装基板との接合性を高めるために、少なくとも最上層をＡｕで形成することが好ましい。

（ｐ側電極構造体）
ｐ側電極構造体１４は、図１Ｅに示すように、ｐ側半導体層１２ｐ上に離散的に設けられる第１絶縁膜１５と、各第１絶縁膜１５の上面とｐ側半導体層１２ｐの上面とを連続して被覆するように設けられるｐ側透光性電極１４１と、ｐ側透光性電極１４１上に設けられるｐパッド電極１４２と、ｐパッド電極１４２上に設けられる外部接続用電極１８ｐと、から構成されている。

図１Ａに示すように、ｐ側電極構造体１４は、ｐ側半導体層１２ｐの上面側に、複数の離散配置部１４ａを有している。複数の離散配置部１４ａは、第１露出部１２ｂが設けられた領域及びその近傍領域を除く略全面に亘って２次元に正方配列するように配置されている。図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｅに示すように、各離散配置部１４ａは、第１絶縁膜１５とｐ側透光性電極１４１とから構成されている。第１絶縁膜１５、ｐ側透光性電極１４１及び後記する光反射膜１６の開口部１６ｐは、上面視で略同心円になるように設けられている。
また、各離散配置部１４ａのｐ側透光性電極１４１は、ｐ側半導体層１２ｐの上面側の略全面を被覆するように設けられているｐパッド電極１４２と電気的に接続されている。また、ｐパッド電極１４２の上面の一部に外部接続用電極１８ｐが設けられている。

各離散配置部１４ａは、上面視で略円形に設けられており、径の異なる２つの大きさのものが設けられている。離散配置部１４ａは、近傍に第１露出部１２ｂが設けられている場合のようにスペースが制約される配置位置に、小さい径のものが配置されている。
なお、詳細は後記するが、離散配置部１４ａは、小さい径のものも、大きい径のものも、上面視のサイズが異なるだけで、同様の積層構造を有している。

（第１絶縁膜）
第１絶縁膜１５は、図２Ｂにドットのハッチングを施して示すように、ｐ側半導体層１２ｐ上の略全面に亘って２次元に正方配列されるように、離散的に配置されている。各第１絶縁膜１５は、上面視で略円形を有しており、図１Ｃに示すように、その上方のｐ側透光性電極１４１が配置された領域であって、ｐ側透光性電極１４１とｐパッド電極１４２とが接触する領域である光反射膜１６の開口部１６ｐの配置領域に設けられている。ｐ側半導体層１２ｐとｐ側透光性電極１４１との間に第１絶縁膜１５を設けることにより、第１絶縁膜１５の直下領域のｐ側半導体層１２ｐに電流が流れにくくなり、当該領域における発光が抑制される。そして、ｐパッド電極１４２の下面に向かって伝播する光量を低減させることで、金属膜であるｐパッド電極１４２によって吸収される光量を低減させることができる。
なお、第１絶縁膜１５は、上面視で開口部１６ｐと同じ領域に設けているが、開口部１６ｐを包含するように、開口部１６ｐよりも広い範囲に設けるようにしてもよい。

また、第１絶縁膜１５は、透光性を有することが好ましく、更にｐ側半導体層１２ｐよりも屈折率が低く、ｐ側半導体層１２ｐとの屈折率差が大きいことがより好ましい。これによって、ｐ側半導体層１２ｐと第１絶縁膜１５との界面で、屈折率差とスネルの法則とに基づいて、半導体積層体１２内を上方に伝播する光を効果的に反射させることができる。その結果として、ｐパッド電極１４２による光吸収を、より低減させることができる。

第１絶縁膜１５としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を用いることができる。特に、屈折率が低く、透光性に優れるＳｉＯ_２を用いることが好ましい。

（ｐ側透光性電極）
ｐ側透光性電極１４１は、図２Ｃに右上がりの斜線のハッチングを施して示すように、離散配置部１４ａごとに、第１絶縁膜１５の上面とｐ側半導体層１２ｐの上面とを連続して被覆するように設けられている。また、ｐ側透光性電極１４１は、その上面であって、上面視で第１絶縁膜１５が配置された領域内に開口部１６ｐを有するように、絶縁性の光反射膜１６によって被覆されている。また、光反射膜１６の開口部１６ｐ内において、ｐパッド電極１４２がｐ側透光性電極１４１の上面と電気的に接続されるように設けられている。

ｐ側透光性電極１４１は、ｐ側半導体層１２ｐとオーミック接触するように設けられている。ｐ側透光性電極１４１は離散的に配置されているが、ｐ側透光性電極１４１がｐ側半導体層１２ｐの上面の略全面に亘って配置されることで、ｐパッド電極１４２を介して供給される電流を、ｐ側半導体層１２ｐ全体に拡散させることができる。ｐ側透光性電極１４１がｐパッド電極１４２と接触する領域の直下領域には、第１絶縁膜１５が設けられており、当該領域に対して電流が流れにくいように構成されている。

ｐ側透光性電極１４１は、ｐ側半導体層１２ｐの上面の略全面を連続して被覆するように配置してもよいが、本実施形態のように、ｐ側透光性電極１４１を配置する面積を少なくすることが好ましい。ｐ側透光性電極１４１が配置されていない領域では、ｐ側半導体層１２ｐからの光を、ｐ側透光性電極１４１を介さずに光反射膜１６によって効率よく半導体積層体１２側に反射させることができる。従って、ｐ側透光性電極１４１の配置面積を少なくすることで、ｐ側透光性電極１４１による光の吸収を低減することができ、その結果として、発光素子１の光取り出し効率を高めることができる。
なお、ｐ側透光性電極１４１は、例えば、ＩＴＯのような、前記したｎ側透光性電極１３１と同様の材料を用いることができる。

（ｐパッド電極）
ｐパッド電極（ｐ電極）１４２は、図２Ｅに右上がりの斜線のハッチングを施して示すように、第１露出部１２ｂが設けられた領域及びその近傍領域に開口部１４２ａを有し、ｐ側半導体層１２ｐの上面側の略全面を、光反射膜１６を介して被覆するように設けられている。また、ｐパッド電極１４２は、離散配置部１４ａごとに設けられている光反射膜１６の開口部１６ｐ内において、ｐ側透光性電極１４１と電気的に接続されている。
また、ｐパッド電極１４２の上面は、上面視で中段の領域に開口部１７ｐを有するように、第２絶縁膜１７によって被覆されている。また、ｐパッド電極１４２は、開口部１７ｐにおいて、外部接続用電極１８ｐと電気的に接続されている。
なお、ｐパッド電極１４２は、前記したｎパッド電極１３２と同様の材料を用いることができ、ｎパッド電極１３２と同様の積層構造を有するように構成してもよい。

（ｐ側の外部接続用電極）
外部接続用電極１８ｐは、外部電源と接続するための発光素子１のｐ側の端子であり、図２Ｇに右上がりの斜線のハッチングを施して示すように、上面視で中段部において、横長の長方形形状に配置されている。
外部接続用電極１８ｐは、第２絶縁膜１７上に設けられており、第２絶縁膜１７の開口部１７ｐにおいて、ｐパッド電極１４２と電気的に接続されている。
なお、ｐ側の外部接続用電極１８ｐは、前記したｎ側の外部接続用電極１８ｎと同様の材料を用いることができる。

（光反射膜）
光反射膜１６は、図２Ｄにドットのハッチングを施して示すように、半導体積層体１２の上面側の略全面を被覆するように設けられている。光反射膜１６は、図１Ｄ及び図１Ｅに示すように、屈折率の異なる２種類の誘電体層である第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とを交互に積層してなる誘電体多層膜である。より詳細には、当該誘電体多層膜はＤＢＲ膜を構成している。
光反射膜１６として、ＤＢＲ膜を備えることで、単に金属膜を設ける場合よりも高い光反射率で半導体積層体１２からの光を光取り出し面である下面側に反射させることができる。その結果、発光素子１の光取り出し効率を高めることができる。
また、絶縁膜である光反射膜１６の上面の大部分の領域は、金属膜であるｎパッド電極１３２又はｐパッド電極１４２によって被覆されており、ＤＢＲ膜である光反射膜１６と組み合わせることで、より高い光反射率を得ることができる。

光反射膜１６は、ｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１よりも上層側に設けられており、離散配置部１３ａごとにｎ側透光性電極１３１の上面に開口部１６ｎを有するとともに、離散配置部１４ａごとにｐ側透光性電極１４１の上面に開口部１６ｐを有している。また、開口部１６ｎにおいてｎ側透光性電極１３１とｎパッド電極１３２とが導通し、開口部１６ｐにおいてｐ側透光性電極１４１とｐパッド電極１４２とが導通するように構成されている。
なお、ｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１が設けられていない領域では、光反射膜１６は、半導体積層体１２と接するように設けられている。このため、半導体積層体１２からの光を効率よく反射して半導体積層体１２側に戻すことができる。

開口部１６ｎ，１６ｐは、第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とを交互に積層した誘電体積層膜を形成した後に（図６Ａ参照）、エッチングマスクを用いてドライエッチングすることで形成することができる（図６Ｂ参照）。このとき、上面視で開口部１６ｎ，１６ｐの中心ほどエッチングレートが遅くなるため、図６Ｂに示すように、形成される開口部１６ｐ（開口部１６ｎも同様）の端面は、上方ほど広がるように傾斜した傾斜面となる。
このため、光反射膜１６は、開口部１６ｎ，１６ｐの近傍において第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２の積層数が部分的に減少することとなる。ＤＢＲ膜は、積層数が少ないと、十分に高い光反射率を得られなくなる。従って、光反射膜１６は、開口部１６ｎ，１６ｐの近傍において、他の領域よりも光反射率が低くなる。

ここで、図１Ｄ及び図１Ｅに示すように、光反射膜１６において、誘電体多層膜の積層数が減少していない領域を第１部位１６ａとし、開口部１６ｎ，１６ｐの近傍領域であるｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１上の領域を第２部位１６ｂとする。
本実施形態では、光反射膜１６は、第２部位１６ｂにおける第１誘電体層１６１を空気層１６３に置き換えるように構成されている。空気は、第１誘電体層１６１を構成する固体層よりも屈折率が小さいため、低屈折率側の第１誘電体層１６１を空気層１６３に置き換えたＤＢＲ膜は、第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とからなるＤＢＲ膜よりも高い光反射率とすることができる。従って、第２部位１６ｂにおいて、部分的に誘電体多層膜の積層数が減少することによる光反射率の低下を軽減することができる。

製造方法の詳細は後記するが、誘電体多層膜に開口部１６ｎ，１６ｐを形成した後で、ウェットエッチング法によって光反射膜１６の開口部１６ｎ，１６ｐの端面をサイドエッチングして第１誘電体層１６１を選択的に除去することで（図６Ｃ参照）、第２部位１６ｂに空気層１６３を形成することができる。

また、光反射膜１６であるＤＢＲ膜の最下層となる第１誘電体層１６１が、第２誘電体層１６２よりも屈折率が低くなるように構成することが好ましい。更に、第１誘電体層１６１が、半導体積層体１２よりも屈折率が低いことが好ましい。
特に、半導体積層体１２として、窒化物半導体、例えばＧａＮのように比較的高い屈折率（２．４７）の半導体を用いる場合は、半導体積層体１２と光反射膜１６の第１誘電体層１６１との界面において、半導体積層体１２と第１誘電体層１６１との屈折率差が大きくなる。このため、屈折率差に基づく界面での光反射率を高めることができるとともに、スネルの法則に基づく界面での全反射を得ることができる。すなわち、光反射膜１６は、当該界面での光反射率を、より高めることができる。

また、ｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１として、ＩＴＯのような比較的高い屈折率（２．０４）の材料を用いる場合も、第２誘電体層１６２よりも屈折率の低い第１誘電体層１６１を最下層とし、更に第１誘電体層１６１がｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１よりも屈折率が低くなるように構成することが好ましい。前記した第１誘電体層１６１と半導体積層体１２との界面と同様に、第１誘電体層１６１とｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１のそれぞれとの界面においても、光反射率をより高めることができる。

また、第２部位１６ｂにおいて、第１誘電体層１６１が、より屈折率の低い空気層１６３に置き換えられることによって、光反射膜１６とｎ側透光性電極１３１又はｐ側透光性電極１４１のそれぞれとの界面での屈折率差がより大きくなる。このため、屈折率差及びスネルの法則に基づく当該界面での光反射率を、更に高めることができる。

また、ｐ側半導体層１２ｐ上においては、第１絶縁膜１５の直下の領域に位置する半導体積層体１２に電流が流れ難く、第１絶縁膜１５の周囲に設けられたｐ側透光性電極１４１と半導体積層体１２とが接する領域に電流が流れ易くなる。このため、ｐ側透光性電極１４１と半導体積層体１２とが接する領域の直下の活性層１２ａが強く発光する傾向がある。
従って、開口部１６ｐの端面近傍では、光反射膜１６であるＤＢＲ膜の積層数の減少による光反射率の低下が、光取り出し効率に影響を与え易くなる。
そこで、開口部１６ｐの端面近傍である第２部位１６ｂにおける第１誘電体層１６１を空気層１６３に置き換えて光反射率の低下の少なくとも一部を補うことで、光取り出し効率の低下を軽減することができる。

また、空気層１６３を設ける範囲は、第２部位１２ｂ内とすることが好ましい。空気層１６３は、開口部１６ｎ，１６ｐの端面から奥深くまで設けないようにすることで、前記したウェットエッチング法によって容易に形成することができる。また、空気層１６３を広範囲に連続して設けないようにすることで、光反射膜１６が外部からの衝撃などに対して損傷を受け難くすることができる。

なお、空気層１６３は、空気が充填される場合に限らず、空気に代えて窒素ガスやアルゴンガスなどのガスが充填されてもよく、空気と同等の屈折率（約１．０）を有するように構成されればよい。

光反射膜１６は、互いに屈折率の異なる第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とを交互に積層することで、所定の波長を中心とする波長域の光を高効率に反射することができる。すなわち、半導体積層体１２が発光する光の真空中における波長をλ_０とし、第１誘電体層１６１の屈折率をｎ_１、第２誘電体層１６２の屈折率をｎ_２としたときに、第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２の厚さを、それぞれλ_０／（４ｎ_１）、λ_０／（４ｎ_２）とする。これによって、波長λ_０を中心とした波長域の光を高効率に反射させることができる。

ＤＢＲ膜である光反射膜は、第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とのペアの積層数が多いほど高い光反射率を得ることができるが、３ペア以上とすることが好ましく、７ペア以上とすることが更に好ましい。例えば、誘電体として、ＳｉＯ_２（屈折率１．４７）とＮｂ_２Ｏ_５（屈折率２．３３）とを組み合わせて、積層数を３ペアとすることで、理論的には、所定の波長（例えば、５６０ｎｍ）を中心に、広い波長領域で９０％以上の光反射率を得ることができる。

なお、空気層１６３は、空気よりも屈折率の高い第１誘電体層１６１と同じ膜厚となる。このため、空気層１６３を備えるＤＢＲ膜は、最大の光反射率が得られる波長がシフトするが、ＤＢＲ膜は広い波長領域で高反射率を得ることができる。従って、所定の波長の光に対しても、空気層１６３を備えるＤＢＲ膜は、第１誘電体層１６１を備えるＤＢＲ膜よりも高い光反射率を得ることができる。

第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２に用いる誘電体材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を用いることができる。光反射膜１６は、第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２として、これらの材料から、互いに屈折率の異なる２種類の材料を組み合わせて構成することができる。２種類の材料の組み合わせ例としては、低屈折率材料としてＳｉＯ_２を、また、高屈折率材料としてＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５などを挙げることができる。
また、ウェットエッチング法によって、第１誘電体層１６１が選択的に除去できるように、第１誘電体層１６１に用いる誘電体材料と、第２誘電体層１６２に用いる誘電体材料に対するエッチングレートの差が大きな材料を組み合わせて選択することが好ましい。

透光性が良好で、屈折率差が大きく、例えば、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）をエッチング液とした場合のエッチングレートの差が大きい誘電体材料の組み合わせとして、ＳｉＯ_２とＮｂ_２Ｏ_５との組み合わせを挙げることができる。

なお、第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２からなる誘電体多層膜は、前記した２種類の誘電体材料を、スパッタリング法や蒸着法などによって交互に積層するように成膜することで形成することができる。

（第２絶縁膜）
第２絶縁膜１７は、図２Ｆにドットのハッチングを施して示すように、半導体積層体１２の上面側の略全面を、光反射膜１６、ｎパッド電極１３２及びｐパッド電極１４２を介して被覆するように設けられている。
第２絶縁膜１７は、図１Ｃに示すように、光反射膜１６、ｎパッド電極１３２及びｐパッド電極１４２よりも上層側に設けられており、離散配置部１３ａごとにｎパッド電極１３２の上面に円形状の開口部１７ｎを有している。また、第２絶縁膜１７は、上面視で中段の領域において、ｐパッド電極１４２の上面に横長の略長方形の開口部１７ｐを有している。また、開口部１７ｎにおいてｎパッド電極１３２と外部接続用電極１８ｎとが導通し、開口部１７ｐにおいてｐパッド電極１４２と外部接続用電極１８ｐとが導通するように構成されている。

第２絶縁膜１７は、前記した第１絶縁膜１５と同様の材料を用いて形成することができる。第２絶縁膜１７は、下層側のｎパッド電極１３２、ｐパッド電極１４２、半導体積層体１２などを、外気から保護できるように、ガスバリア性の良好な材料を用いることが好ましい。例えば、ＳｉＮはＳｉＯ_２よりも浸水耐性が高いため、ＳｉＮを第２絶縁膜１７に用いることで、ｎパッド電極１３２やｐパッド電極１４２に含有されているＡｇのマイグレーションを良好に抑制することができる。

発光素子１の外形形状、第１露出部１２ｂ、ｎ側透光性電極１３１並びにｎパッド電極１３２の形状や配置場所並びに配置数、第１絶縁膜１５並びにｐ側透光性電極１４１の配置場所や配置数、外部接続用電極１８ｎ，１８ｐの形状や配置場所などは、適宜に定めることができる。
特に離散配置部１３ａ，１４ａの配置数が多く、従って、光反射膜１６の開口部１６ｎ，１６ｐの個数が多いほど、光反射膜１６に傾斜した側面が多く形成される。このため、空気層１６３に置き換わる第１誘電体層１６１が多くなり、光反射率を向上させる効果が大きくなる。

［発光素子の製造方法］
次に、実施形態に係る発光素子１の製造方法について、図３〜図９を参照（適宜に図２Ａ〜図２Ｇ参照）して説明する。
なお、図４Ａ〜図５、図７〜図９は、図１ＢにおけるＩＣ−ＩＣ線に相当する位置の断面を示している。また、図６Ａ〜図６Ｃは、図１Ｅに相当する位置の断面を示している。

発光素子１の製造方法は、図３に示すように、半導体積層体準備工程Ｓ１０と、光反射膜形成工程Ｓ２０と、パッド電極形成工程Ｓ３０と、第２絶縁膜形成工程Ｓ４０と、外部接続用電極形成工程Ｓ５０と、個片化工程Ｓ６０と、を含み、この順で各工程が行われる。
また、半導体積層体準備工程Ｓ１０は、半導体積層体形成工程Ｓ１０１と、第１絶縁膜形成工程Ｓ１０２と、透光性電極形成工程Ｓ１０３と、を含んでいる。光反射膜形成工程Ｓ２０は、誘電体多層膜形成工程Ｓ２０１と、開口部形成工程Ｓ２０２と、第１誘電体層除去工程Ｓ２０３と、を含んでいる。

各工程は、１枚の基板１１上に、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、基板１１上に複数の発光素子１が２次元配列するように形成される。図４Ａ〜図５及び図７〜図９は、１個の発光素子１の一部についての断面を示すものである。
以下、各工程について順次に説明する。

（半導体積層体準備工程（半導体積層体を準備する工程））
半導体積層体準備工程Ｓ１０において、ｎ側半導体層１２ｎとｐ側半導体層１２ｐとが上方に向かって順に設けられた半導体積層体１２であって、ｐ側半導体層１２ｐの上面の一部に設けられた透光性の第１絶縁膜１５と、第１絶縁膜１５を被覆するとともにｐ側半導体層１２ｐの上面に設けられたｐ側透光性電極１４１と、が設けられた半導体積層体１２を準備する。
半導体積層体準備工程Ｓ１０は、より詳細には、以下に説明する３つの工程が順次に行われる。

（半導体積層体形成工程）
まず、半導体積層体形成工程Ｓ１０１において、図４Ａに示すように、第１露出部１２ｂ及び第２露出部１２ｃ（図２Ａ参照）を有する半導体積層体１２を形成する。半導体積層体１２は、サファイアなどからなる基板１１の上面に、窒化物半導体などを用いて、ＭＯＣＶＤ法などにより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得られる。次に、ｎ側電極構造体１３の離散配置部１３ａを形成するための領域及び複数の発光素子１を区画する境界線ＢＤに沿った領域である境界領域（ダイシングストリート）に、エッチング法などによりｎ側半導体層１２ｎが露出した第１露出部１２ｂ及び第２露出部１２ｃを形成することができる。

（第１絶縁膜形成工程）
次に、第１絶縁膜形成工程Ｓ１０２において、図４Ｂに示すように、ｐ側半導体層１２ｐの上面の離散配置部１４ａを形成する領域ごとに、第１絶縁膜１５を形成する。
第１絶縁膜１５は、ＳｉＯ_２などの絶縁性を有する材料を用いて、スパッタリング法などにより形成することができる。

（透光性電極形成工程）
次に、透光性電極形成工程Ｓ１０３において、図４Ｃに示すように、第１露出部１２ｂにおいてｎ側半導体層１２ｎの上面を被覆するｎ側透光性電極１３１と、各第１絶縁膜１５とｐ側半導体層１２ｐの上面とを連続して被覆するｐ側透光性電極１４１と、を形成する。
ｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１は、ＩＴＯなどの透光性及び導電性を有する材料を用いて、スパッタリング法などによって同時に形成することができる。また、成膜後に、ｎ側透光性電極１３１及びｐ側透光性電極１４１と半導体積層体１２とがオーミック接触するように、加熱処理を行う。

（光反射膜形成工程（光反射膜を設ける工程））
次に、光反射膜形成工程Ｓ２０において、図５に示すように、ＤＢＲ膜である光反射膜１６を形成する。光反射膜形成工程Ｓ２０は、より詳細には、以下に説明する３つの工程が順次に行われる。

以下に、図６Ａ〜図６Ｃを参照して、ｐ側の離散配置部１４ａに設けられる光反射膜１６の形成について説明する。
なお、図示は省略するが、第１露出部１２ｂ内のｎ側半導体層１２ｎ上においても、ｐ側半導体層１２ｐ上と同様のプロセスで、ｎ側透光性電極１３１の上面に開口部１６ｎを有するように光反射膜１６が形成される。

（誘電体多層膜形成工程）
まず、誘電体多層膜形成工程Ｓ２０１において、ＳｉＯ_２及びＮｂ_２Ｏ_５のような２種類の誘電体材料を交互に用いて、スパッタリング法などによって、それぞれ所定の膜厚で積層することで、図６Ａに示すように、第１誘電体層１６１及び第２誘電体層１６２からなる誘電体多層膜である光反射膜１６を形成する。

（開口部形成工程（光反射膜に開口部を設ける工程））
次に、開口部形成工程Ｓ２０２において、図６Ｂに示すように、フォトリソグラフィ法などによって、ｐ側透光性電極１４１（及びｎ側透光性電極１３１）上に開口を有するように、マスクＭを形成する。そして、マスクＭをエッチングマスクとして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッチング法によって、光反射膜１６に開口部１６ｐ（及び開口部１６ｎ）を形成する。前記したように、エッチングによって形成される開口部１６ｐ（及び開口部１６ｎ）の端面は、上方ほど開口が広くなるように傾斜して形成される。

（第１誘電体層除去工程（第１誘電体層を除去する工程））
次に、第１誘電体層除去工程Ｓ２０３において、図６Ｃに示すように、ウェットエッチング法によって、光反射膜１６の開口部１６ｐ（及び開口部１６ｎ）の端面をサイドエッチングすることで、第１誘電体層１６１を除去する。
例えば、第１誘電体層１６１にＳｉＯ_２を用い、第２誘電体層１６２にＮｂ_２Ｏ_５を用いた場合、エッチング液としてＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いることで、第１誘電体層１６１と第２誘電体層１６２とに対するエッチングレートの差を大きくすることができる。これによって、実質的に第１誘電体層を選択的に除去することができる。
開口部１６ｐの端面から横方向にエッチングが進行し、ｐ側透光性電極１４１上の領域である第２部位１６ｂにおける第１誘電体層１６１が除去されるように、ウェットエッチングの時間や温度を調整する。ｎ側透光性電極１３１上に設けられている光反射膜１６についても同様である。

なお、第２部位１６ｂにおける第１誘電体層１６１の除去は、図６Ｃに模式的に示したように厳密でなくともよい。例えば、上層側に配置された第１誘電体層１６１は、第１部位１６ａの一部まで除去されてもよく、下層側に配置された第１誘電体層１６１は、第２部位１６ｂの一部が除去されなくてもよい。

（パッド電極形成工程）
次に、パッド電極形成工程Ｓ３０において、図７に示すように、開口部１６ｎ内及びその近傍の光反射膜１６の上面を被覆すようにｎパッド電極１３２を形成するとともに、開口部１６ｐ内及びｐ側半導体層１２ｐの上方の略全面を被覆するようにｐパッド電極１４２を形成する。
ｎパッド電極１３２及びｐパッド電極１４２は、Ａｇなどの金属材料を用いて、スパッタリング法や蒸着法などによって形成することができる。

（第２絶縁膜形成工程）
次に、第２絶縁膜形成工程Ｓ４０において、図８に示すように、各ｎパッド電極１３２上に開口部１７ｎを有し、ｐパッド電極１４２上の所定領域に開口部１７ｐを有して、ウエハの上面全体を被覆するように第２絶縁膜１７を形成する。
第２絶縁膜１７は、ＳｉＯ_２などの絶縁材料を用いて、スパッタリング法などによって形成することができる。

（外部接続用電極形成工程）
次に、外部接続用電極形成工程Ｓ５０において、図９に示すように、第２絶縁膜１７上の所定領域に、外部接続用電極１８ｎ，１８ｐを形成する。外部接続用電極１８ｎは、各開口部１７ｎ内でｎパッド電極１３２と電気的に接続され、外部接続用電極１８ｐは、開口部１７ｐ内でｐパッド電極１４２と電気的に接続される。
外部接続用電極１８ｎ，１８ｐは、Ａｕなどの金属材料を用いて、スパッタリング法や蒸着法、メッキ法などによって形成することができる。

（個片化工程）
次に、個片化工程Ｓ６０において、第２露出部１２ｃ上に設定された境界線に沿って、ダイシング法やスクライビング法などにより切断することで、ウエハを複数の発光素子１に個片化する。

なお、ウエハを切断する前に、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、半導体積層体１２の上面側に樹脂などの支持部材を設け、基板１１をＬＬＯ（レーザ・リフト・オフ）法などによって除去するようにしてもよい。
また、発光素子１の光取り出し面側に、蛍光体層を設け、発光素子１と蛍光体層との光を合成した合成光を取り出すようにしてもよい。
以上の工程により、発光素子１を製造することができる。

以上、本発明に係る発光素子及びその製造方法について、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。

本発明に係る発光素子及びその製造方法によって製造される発光素子は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイなど、種々の光源に利用することができる。

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
１２ｂ 第１露出部
１２ｃ 第２露出部
１３ ｎ側電極構造体
１３ａ 離散配置部
１３１ ｎ側透光性電極
１３２ ｎパッド電極
１４ ｐ側電極構造体
１４ａ 離散配置部
１４１ ｐ側透光性電極
１４２ ｐパッド電極
１４２ａ 開口部
１５ 第１絶縁膜
１６ 光反射膜
１６１ 第１誘電体層
１６２ 第２誘電体層
１６３ 空気層
１６ａ 第１部位
１６ｂ 第２部位
１６ｎ，１６ｐ 開口部
１７ 第２絶縁膜
１７ｎ，１７ｐ 開口部
１８ｎ，１８ｐ 外部接続用電極
Ｍ マスク

Claims (6)

1. ｎ側半導体層とｐ側半導体層とが上方に向かって順に設けられた半導体積層体と、
   前記ｐ側半導体層の上面の一部に設けられた透光性の絶縁膜と、
   前記絶縁膜を被覆するとともに前記ｐ側半導体層の上面に設けられたｐ側透光性電極と、
   前記半導体積層体及び前記ｐ側透光性電極を被覆し、前記ｐ側透光性電極の上方の一部に開口部を有する光反射膜と、
   前記開口部を介して前記ｐ側透光性電極と電気的に接続されるｐ電極と、を備え、
   前記光反射膜は、ＤＢＲ膜であり、前記半導体積層体の上方であって前記ｐ側透光性電極が設けられていない領域に位置する第１部位と、前記ｐ側透光性電極の上方に位置する第２部位と、を有し、
   前記第１部位は、最下層を第１誘電体層として、前記第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも屈折率の高い第２誘電体層とが交互に積層されてなり、
   前記第２部位は、最下層を空気層として、前記空気層と、前記第２誘電体層とが交互に積層され、
   前記開口部の端面が、上方ほど開口が広くなるように傾斜し、
   前記第２部位の光反射膜の積層数は、前記第１部位の光反射膜の積層数より少ない発光素子。
2. 前記半導体積層体は、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化物半導体からなる請求項１に記載の発光素子。
3. 前記ｐ側透光性電極は、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）である請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
4. 前記第１誘電体層は、ＳｉＯ₂である請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光素子。
5. 前記第２誘電体層は、Ｎｂ₂Ｏ₅である請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発光素子。
6. ｎ側半導体層とｐ側半導体層とが上方に向かって順に設けられた半導体積層体であって、前記ｐ側半導体層の上面の一部に設けられた透光性の絶縁膜と、前記絶縁膜を被覆するとともに前記ｐ側半導体層の上面に設けられたｐ側透光性電極と、が設けられた前記半導体積層体を準備する工程と、
   前記半導体積層体の上方において、最下層を第１誘電体層として、前記第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも屈折率の高い第２誘電体層とが交互に積層された光反射膜を設ける工程と、
   ドライエッチング法により、前記ｐ側透光性電極の上方の一部において、前記光反射膜に上方ほど開口が広くなるように傾斜した開口部を設ける工程と、
   前記開口部の端面をウェットエッチングすることによって、上面側からみて前記ｐ側透光性電極が配置された領域内において前記第１誘電体層を除去する工程と、を含み、
   前記光反射膜は、ＤＢＲ膜であり、前記半導体積層体の上方であって前記ｐ側透光性電極が設けられていない領域に位置する第１部位と、前記ｐ側透光性電極の上方に位置する第２部位と、を有し、
   前記第１部位は、最下層を前記第１誘電体層として、前記第１誘電体層と、前記第１誘電体層よりも屈折率の高い前記第２誘電体層とが交互に積層されてなり、
   前記第２部位は、最下層を空気層として、前記空気層と、前記第２誘電体層とが交互に積層され、
   前記第２部位の光反射膜の積層数は、前記第１部位の光反射膜の積層数より少ない発光素子の製造方法。

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