JP3994287B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、表示器又はランプ等に使用するための半導体発光素子に関する。

半導体発光素子の発光機能を有する半導体領域は、一般にｎ型クラッド層と呼ばれているｎ型半導体層と、活性層と、一般にｐ型クラッド層と呼ばれているｐ型半導体層とを有している。一般の半導体発光素子においては、発光機能を有する半導体領域の対の主面の内の一方の側が光取り出し面となる。ところで、活性層から発光機能を有する半導体領域の一方の主面側のみでなく、他方の主面側にも光が放射される。従って、半導体発光素子の光の取り出し効率を高めるために、活性層から他方の主面側に放射された光を一方の主面側に反射させることが重要になる。

上記の光の反射を実現するために発光機能を有する半導体領域を支持している基板の底面に光反射層を設けることが知られている。しかし、この基板の底面に光反射層を設けた半導体発光素子は、基板における光吸収のために光取り出し効率の大幅な向上が困難であるという問題、及び発光機能を有する半導体領域と基板との間の電気抵抗が比較的高くなるという問題を有する。後者の問題を有する半導体発光素子において、基板を半導体発光素子の電流通路として使用し、基板に例えばカソード電極を設けた時には、アノード電極とカソード電極との間の順方向電圧が大きくなる。

上記の問題を解決するために、発光機能を有する主半導体領域と基板との間に光反射層を設けることが特開２００２−２１７４５０号公報（以下、特許文献１と言う。）に開示されている。即ち、前記特許文献１には、発光機能を有する主半導体領域の下面側にＡｕＧｅＧａ合金層を分散的に形成し、ＡｕＧｅＧａ合金層及びこれによって覆われていない発光機能を有する主半導体領域の下面との両方をＡｌ等の金属反射膜で覆い、更に、この金属反射膜に例えば導電性を有するシリコンから成る導電性支持基板を貼着することが開示されている。ＡｕＧｅＧａ合金層は例えばＡｌＧａＩｎＰ等の３−５族化合物半導体に対して比較的良好にオーミック接触する。従って、この構造によると、アノード電極とカソード電極との間の順方向電圧を低下させることができる。
また、発光機能を有する主半導体領域から導電性支持基板側に放出された光を金属反射膜によって反射させることができるので、高い発光効率を得ることができる。

しかし、前記特許文献１に記載の発光素子において、AuGeGa合金層が形成された部分は、低抵抗性接触は比較的良好に得られるものの、光反射率は低い。一方、金属反射膜は良好な反射率を有するが、良好な電気的接触は得られない。このため、低い順方向電圧と高い発光効率とを同時に得ることは難しかった。
更に、前記特許文献１に記載の発光素子では、製造プロセス中の種々の熱処理工程を経る過程において、金属反射膜及びＡｕＧｅＧａ合金層とこれに隣接する主半導体領域との間に反応が生じ、その界面における反射率が低下することもある。このため、期待されたほどには、発光効率の高い半導体発光素子を歩留り良く生産することができなかった。
特開２００２−２１７４５０号公報

そこで、本発明の課題は、発光効率の高い半導体発光素子を容易に得ることができないことである。

上記の課題を解決するための本発明は、
発光に必要な複数の半導体層を含み且つ一方の主面と光を取り出すための他方の主面とを有している半導体領域と、
前記半導体領域の一方の主面に接触している導電性光反射層と、
前記半導体領域と前記光反射層との間に配置された波長変換層と、
前記光反射層及び前記波長変換層を介して前記半導体領域を支持している支持基板と、
前記半導体領域の他方の主面に接続されている電極と
を備え、
前記光反射層は、
Ａｇと、
Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、及びＳｎから選択された少なくとも１つの添加元素と
の合金から成り、
前記Ａｇに対する前記添加元素の割合は０．５〜１０重量％であることを特徴とする半導体発光素子に係わるものである。
前記支持基板は前記半導体領域を機械的に支持するものであって、導電性材料又は絶縁性材料で形成される。前記導電性材料としてCu（銅）、Ag（銀）、Al（アルミニウム）、Ni（ニッケル）、Pt（白金）等の金属又は導電型決定不純物を含むSi（シリコン）、GaAs(ガリウム砒素)等の半導体を使用することができる。前記絶縁性材料として石英ガラス、ソーダガラス、サファイア等を使用することができる。
前記半導体領域は、少なくともｎ型半導体層とp型半導体層とを含む発光機能を有する主半導体領域を意味し、好ましくは更に活性層を有する。

なお、前記光反射層は、５０〜１５００ｎｍの厚さを有していることが望ましい。
また、前記電極は光非透過電極又は光非透過部分を有する電極であり、前記光非透過電極又は前記光非透過部分は前記半導体領域の他方の主面の一部の上に配置されており、前記光非透過電極又は前記光非透過部分と前記支持基板との間に電流ブロック層が配置されていることが望ましい。

本発明によれば、特許文献１に示されている従来のＡｌから成る光反射層に比べて反射率が大きく且つ半導体領域との間の電気的抵抗が小さい光反射層を提供することができる。
即ち、本発明で特定された添加元素を特定された割合（０．５〜１０重量％）でＡｇ（銀）に添加すれば、光反射層における高い反射率を維持して、光反射層の酸化、硫化を防止することができ、反射率とオーミックコンタクト性との両方に優れた光反射層を得ることができる。
また、半導体領域から放射された光と波長変換層で変換された光との混合光を半導体領域の他方の主面から取り出すことができる。

次に、図１〜図１１を参照して本発明の実施形態に係わる半導体発光素子を説明する。なお、本発明の基本構成の理解を容易にするために、図１〜図１０に本発明に従う波長変換層を除いた半導体発光素子の実施例が示めされ、図１１に波長変換層を伴った半導体発光素子が示めされている。

図１に示す半導体発光素子としての発光ダイオードは、導電性を有する支持基板１と、光反射層２と、発光機能を有している半導体領域３と、第１の電極４と、第２の電極５とから成る。半導体領域３はダブルヘテロ接合構造の発光ダイオードを構成するために、一般にｎ型クラッド層と呼ばれているｎ型半導体層６と、活性層７と、一般にｐ型クラッド層と呼ばれているｐ型半導体層８と、ｐ型補助半導体層９とを有している。半導体領域３の詳細は後述する。

支持基板１は、一方の主面１０と他方の主面１１とを有する導電性シリコン半導体から成り、５×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×１０¹⁹ｃｍ^-3のｎ型不純物濃度を有し、且つ０．０００１〜０．０１Ω・ｃｍの抵抗率を有し、第１及び第２の電極４、５間の電流通路として機能する。この支持基板１は、光反射層２、半導体領域３及び第１及び第２の電極４、５を機械的に支持することが可能な厚み、好ましくは３００〜１０００μｍ、を有する。なお、基板１の不純物をｐ型不純物とすることもできる。

支持基板１の一方の主面１０と半導体領域３の一方の主面１２との間に配置された光反射層２は、半導体領域３で発生した例えば４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光に対して９０％以上の反射率を有し且つ支持基板１の一方の主面１０と半導体領域３の一方の主面１２との両方にオーミック接触している。この光反射層２は支持基板１及び半導体領域３に対して良好にオーミック接触し、且つ良好な光反射性を有するので、前記特許文献１に示すように分散して設けることが不要であり、支持基板１の一方の主面１０と半導体領域３の一方の主面１２との実質的に全体に接触している。

光反射層２は、光反射性とオーミック性との両方を満足させるために、Ａｇ（銀）、又はＡｇ合金で形成される。
前記Ａｇ合金は、
Ａｇ ９０〜９９．５重量％
添加元素 ０．５〜１０重量％
から成るＡｇを主成分とする合金であることが望ましい。
前記添加元素は、合金元素とも呼ばれるものであって、好ましくは、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｗ（タングステン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｉｎ（インジウム）、及びＳｎ（スズ）から選択された１つ又は複数から成ることが望ましい。

添加元素は、Ａｇ又はＡｇ合金から成る光反射層２の酸化を抑制する機能、光反射層２の硫化を抑制する機能、及び光反射層２と半導体領域３との間の合金化を抑制する機能の内の少なくとも１つを有する。光反射層２の酸化を抑制するためには特にＣｕ、Ａｕが有利である。光反射層２の硫化を抑制するためには特にＺｎ、Ｓｎが有利である。もし、Ａｇ又はＡｇ合金から成る光反射層２の酸化又は硫化が生じると、光反射層２と半導体領域３及び基板１との間のオーミック接触が悪くなり、且つ反射率が低下する。また、光反射層２と半導体領域３との間に厚い合金化領域が生じると、光反射層２の反射率が低下する。図１の光反射層２は、後述から明らかになるように支持基板１に対する半導体領域３の貼付けに使用されている。もし、Ａｇ又はＡｇ合金から成る光反射層２に酸化又は硫化が生じていると、光反射層２を介した支持基板１と半導体領域３の良好な貼付けを達成できなくなる。

光反射層２をＡｇ合金で構成する場合において、Ａｇに対する添加元素の割合を増大させるに従ってＡｇ又はＡｇ合金の酸化又は硫化の抑制効果は増大する反面、光反射率が低下する。前記特許文献１のＡｌ反射層よりも高い反射率及びオーミック性を得るために、Ａｇに対する添加元素の割合を０．５〜１０重量％にすることが望ましい。添加元素の割合が０．５重量％よりも少なくなると、所望の酸化又は硫化の抑制効果を得ることが困難になり、１０重量％よりも大きくなると所望の反射率を得ることが困難になる。添加元素のより好ましい割合は１．５〜５重量％である。

光反射層２は、ここでの光の透過を阻止するために５０ｎｍ以上の厚さを有することが望ましい。また、支持基板１に対する半導体領域３の貼付け機能を良好に得るために光反射層２の厚みを８０ｎｍ以上にすることが望ましい。しかし、光反射層２の厚さが１５００ｎｍを越えると光反射層２を構成するＡｇ層又はＡｇ合金層にクラックが発生する。従って、光反射層２の好ましい厚みは５０〜１５００ｎｍ、より好ましい厚みは８０〜１０００ｎｍである。

ダブルヘテロ接合構造の発光ダイオードを構成する半導体領域３におけるｎ型半導体層６は、例えば
化学式 Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、を満足する数値、
で示される窒化物半導体にｎ型不純物をドーピングしたものであることが望ましく、ｎ型ＧａＮであることがより望ましい。

ｎ型半導体層６の上の活性層７は、例えば
化学式 Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、を満足する数値、
で示される不純物非ドープの窒化物半導体であることが望ましく、ＩｎＧａＮであることがより望ましい。なお、図１では活性層７が１つの層で概略的に示されているが、実際には周知の多重量子井戸構造を有している。勿論、活性層７を１つの層で構成することもできる。また、活性層７を省いてｎ型半導体層６をｐ型半導体層８に直接に接触させる構成にすることもできる。また、この実施例では活性層７に導電型決定不純物がドーピングされていないが、ｐ型又はｎ型不純物をドーピングすることもできる。

活性層７の上に配置されたｐ型半導体層８は、例えば、
化学式 Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、を満足する数値、
で示される窒化物半導体にｐ型不純物をドーピングしたものであることが望ましく、ｐ型ＧａＮであることがより望ましい。

ｐ型半導体層８の上に配置されたｐ型補助半導体層９は、電流拡散機能及びオーミックコンタクト機能を有するものであって、例えば、ｐ型半導体層８と同一の窒化物半導体材料にｐ型半導体層８よりも高い濃度にｐ型不純物をドープしたGaNから成る。
但し、このｐ型補助半導体層９を複数の第１及び第２の層の積層体から成る多層構造に形成することができる。この多層構造の場合の第１の層は、
化学式 Ａｌ_xＭ_yＧａ_1-x-yＮ
ここで、前記Ｍは、Ｉｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも1種の元素、
前記ｘ及びｙは、 ０＜ｘ≦１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
ａ＜ｘ
を満足する数値、
で示される材料にｐ型不純物がドーピングされたｐ型窒化物半導体であり、前記第２の層は、
化学式 Ａｌ_aＭ_bＧａ_1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、 ０≦ａ＜１、
０≦ｂ＜１、
ａ＋ｂ≦１、
ａ＜ｘ
を満足させる数値、
で示される材料にｐ型不純物がドーピングされたｐ型窒化物半導体であることが望ましい。
また、第１の層は０．５〜１０ｎｍの厚さを有し、前記多層構造バッファ領域の前記第２の層は１〜１００ｎｍの厚さを有していることが望ましい。
なお、補助補助半導層９を省いてｐ型半導体層８に第１の電極４を直接に接続することもできる。

アノード電極としての第１の電極４はｐ型補助半導体層９の主面即ち半導体領域３の他方の主面１３の中央一部の上に配置され、ここに電気的に接続されている。この第１の電極４は、図示されていないワイヤ等の接続部材をボンデイングするためのボンディングパッド部分としての機能を有し、光非透過性に形成されている。カソード電極としての第２の電極５は支持基板１の他方の主面１１即ち下面の全体に配置され、ここに電気的に接続されている。
なお、補助半導体領域９の表面に周知の光透過性電極を配置し、この上に第１の電極４を配置することができる。

第１及び第２の電極４、５間に順方向電圧を印加すると、活性層７から光が一方の主面１２と他方の主面１３との両方向に放射される。活性層７から他方の主面１３側に放射された光は他方の主面１３の第１の電極４で覆われていない部分から外部に取り出される。活性層７から一方の主面１２側に放射された光は光反射層２で他方の主面１３側に反射されて外部に取り出される。

図１の半導体発光素子を製造する時には、まず、図２に示す成長用基板２０を用意する。成長用基板２０は、この上に半導体領域３を気相成長させることができるものであればどのようなものでもよく、例えば、GaAs等の３−５族半導体、又はシリコン、又はサファイア等から選択される。この実施例では、低コスト化のために成長用基板２０がシリコンで形成されている。

次に、成長用基板２０の上に図１に示したｐ型補助半導体層９とｐ型半導体層８と活性層７とｎ型半導体層６とを順次に周知の気相成長法で形成して発光機能を有する半導体領域３を得る。この気相成長時にｐ型補助半導体層９はｐ型半導体層８、活性層７、ｎ型半導体層６のバッファ層として機能する。

次に、図３に示すように半導体領域３の一方の主面１２上にＡｇ又はＡｇ合金から成る第１の貼合せ層２ａを周知のスパッタリング方法で形成する。勿論、第１の貼合せ層２aをスパッタリング方法以外の別の蒸着方法等で形成することもできる。この第１の貼合せ層２ａの厚さは図１に示した完成後の光反射層２の約半分の厚さであることが望ましい。

次に、図４に示すように図１と同一構成の導電性を有するシリコンから成る支持基板１を用意し、この一方の主面１０上にＡｇ又はＡｇ合金から第２の貼合せ層２ｂを周知のスパッタリング方法で形成する。

次に、図５に示すように支持基板１上の第２の貼合せ層２ｂに対して図３に示した半導体領域３の一方の主面１２上の第１の貼合せ層２ａを重ね合せ、且つ互いに加圧接触させて例えば２１０〜４００℃の熱処理を施してＡｇ又はＡｇ合金材料を相互に拡散させて第１及び第２の貼合せ層２ａ、２ｂを一体化して光反射層２を得る。この種の接合は一般に拡散接合又は熱圧着と呼ばれている。第１及び第２の貼合せ層２ａ、２ｂがＡｇの場合には表面をエッチングして酸化又は硫化膜を除去した後に貼合せるのが望ましい。光反射層２は既に説明したように支持基板１及び半導体領域３に良好にオーミック接触し且つ比較的大きい反射率を有する。

次に、成長用基板２０を切削又はエッチングで除去して図６に示す半導体基体を得る。なお、図３の貼付け工程前の状態で成長用基板２０を除去し、半導体領域３のみを第１及び第２の貼合せ層２ａ、２ｂを介して支持基板１に貼付けることもできる。

次に、図１に示した第１及び第２の電極４、５を形成して半導体発光素子を完成させる。なお、半導体発光素子を量産する時には、図６に示す半導体基体を比較的広い表面積を有するように形成し、複数の半導体発光素子のための複数の第１の電極４を形成し、その後に半導体基体を分割して複数の個別の半導体発光素子を得る。

本実施例は次の効果を有する。
（１） 図７の特性線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは光反射層２をＡｇ合金、Ａｇ、Ａｌ、Ａｌ合金、ＮｉＡｕとＡｌの積層体で形成した場合の反射率を示す。この図７から明らかなように特性線Ａで示すＡｇ合金の反射率及び特性線Ｂで示すＡｇの反射率は波長４００〜６００ｎｍにおいて９０％以上であり、従来の特性線Ｃで示すＡｌの反射率、特性線Ｄで示すＡｌ合金の反射率、特性線Eで示すＮｉＡｕとＡｌの積層体の反射率よりも大きい。従って、半導体発光素子の光取り出し効率を高くすることができる。
（２） 前記特許文献１では光反射層と半導体領域との間にコンタクト用合金層が分散配置されているのに対し、本実施例では光反射層２が半導体領域３及びシリコンから成る支持基板１に良好にオーミック接触し且つ半導体領域３の一方の主面１２の実質的に全体に接触している。従って、本実施例の半導体発光素子は、前記特許文献１よりも大きい光反射量を有し、且つ前記特許文献１よりも小さい第１及び第２の電極４、５間の順方向電圧を有する。
（３） 前記特許文献１ではオーミックコンタクト合金層と反射層との両方を設けることが要求されたが、本実施例では光反射層２を設けるのみで反射層とオーミック接触との両方を得ることができ、製造工程が簡略化される。
（４） 光反射層２をＡｇ合金で形成する場合には、Ａｇの酸化、硫化が抑制されるのみでなく、Ａｇの凝集を防ぐことができ、反射特性の良い光反射層２を容易に形成することができる。

次に、図８を参照して実施例２の半導体発光素子を説明する。但し、図８及び後述する図９〜図１１において図１〜図６と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図８の半導体発光素子は、図１の支持基板１の形状と第２の電極５の位置と光反射層２のパターンとを変形し、且つ新たに電流ブロック層２１を設けた他は図１と同一に形成したものである。図８の導電性を有する支持基板１の一方の主面１０は半導体領域３の一方の主面１２よりも大きい表面積を有している。従って、支持基板１は半導体領域３の側面よりも外側に突出している。第２の電極５は支持基板１の一方の主面１０上に配置され、ここに電気的に接続されている。

図８の光反射層２は半導体領域３の一方の主面１２の中央部分に形成されておらず、第１の電極４が対向する部分よりも外側に形成されている。半導体領域３の一方の主面１２における第１の電極４に対向する部分に電流ブロック層２１が接触している。絶縁層から成る電流ブロック層２１は図８で２本の鎖線で区画して示す半導体領域３の第１の電極４に対向する部分に電流が流れることを阻止又は抑制する機能を有する。電流ブロック層２１の大きさは鎖線２２に示す中央部分に一致していることが望ましいが、これよりも小さくすること、又は大きくすることもできる。

図８では電流ブロック層２１が半導体領域３の一方の主面１２から支持基板１の一方の主面１０に至るように形成されているが、この代りに電流ブロック層２１を図３に示す第１の貼合せ層２ａの中央に相当する部分のみに形成することができる。この場合には、電流ブロック層２１を覆うように第２の貼合せ層２ｂが形成される。また、電流ブロック層２１を絶縁層で形成する代りに半導体領域３との間の接触抵抗が大きい金属層又は半導体層で形成すること、又は空隙で形成することができる。

図８の実施例２は、図１の実施例１と同一の効果を有する他に、電流ブロック層２１の働きによる光取り出し効率を向上させる効果を有する。即ち、半導体領域３の他方の主面１３の中央部分に配置された第１の電極４は図示されていないワイヤ等の接続部材を接続するためのボンディングパッドとして使用されるために比較的厚く形成されており、活性層７から放射された光を透過させない。従って、活性層７の第１の電極４に対向する部分に流れる電流は光の取り出しに無関係な無効電流である。電流ブロック層２１を設けると外部への光の取り出しに対する寄与が少ない活性層７の中央部分の電流が抑制され、外部への光の取り出しに対する寄与の大きい活性層７の外周部分の電流が増大し、発光効率が向上する。なお、図８の電流ブロック層２１は図１の第２の電極５を支持基板１の第２の主面１１に配置する半導体発光素子にも適用可能である。

図９に示す実施例３の半導体発光素子は、図１の支持基板１の大きさ、第２の貼合せ層２ｂの大きさ、及び第２の電極５の位置を変形し、更に、電流ブロック層２１を設け、この他は図１と同一に形成したものである。

図９の支持基板１は、図８と同様に半導体領域３の一方の主面１２よりも大きい一方の主面１０を有する。また、Ａｇ又はＡｇ合金等の金属から成る第２の貼合せ層２ｂが支持基板１の一方の主面１０の外周部分まで延びている。第２の電極５は第２の貼合せ層２ｂに対して電気的に接続されている。図９の電流ブロック層２１は、光反射層２を構成する第１の貼合せ層２ａの中央に配置されている。

図９の実施例３は、図１及び図２の実施例１及び２と同一の効果を有する他に、支持基板１として導電性が低い材料を使用できるという効果を有する。即ち、図９の実施例の支持基板１は電流通路として使用されていないので、支持基板１を光反射層２に低抵抗接触しない半導体又は絶縁体で形成できる。

図１０に示す実施例４の半導体発光素子は、図１の支持基板１の代りに光反射層２に接合可能な金属から成る支持基板１ａを設け、且つ半導体領域３の一方の主面１２に形成された光反射層２に対して金属製支持基板１ａを直接に又は導電性接合材を介して結合させ、更に電流ブロック層２１と絶縁性保護膜２２とを設け、この他は図１と同一に構成したものである。

図１０の実施例の光反射層２は、図３に示した半導体領域３側の第１の貼合せ層２ａと同様なもののみから成る。支持基板１ａは光反射層２に結合可能な金属から成り、貼合せ前において図４に示した第２の貼合せ層２ｂに相当するものを有さない。
絶縁性保護膜２２は半導体発光素子を被覆する周知の光透過性樹脂よりも半導体領域３の側面に対する密着性の高いシリコン酸化物等の絶縁膜から成り、半導体領域３の少なくとも側面を覆うように設けられている。図１、図８〜図１１では図示を簡略化するために半導体領域３の側面が垂直に示されているが、実際には傾斜を有する。保護膜２２は半導体領域３の側面のリーク電流及び短絡を防ぐために寄与する。特に、光反射層２を構成するＡｇ又はＡｇ合金はマイグレーション即ち移動が生じ易いが、保護膜２２を設けると、半導体領域３の側面に対するＡｇ又はＡｇ合金の直接の付着を防ぐことができる。
この図１０の実施例４は、図１と同様な光反射層２の効果、及び図８と同様な電流ブロック層２１の効果も有する。
なお、図１０の絶縁性保護膜２２と同様なものを図１、図８、及び図９に示す半導体領域３の側面に形成することが望ましい。

図１１に示す実施例５の半導体発光素子は、図１に波長変換層２３及び光透過性電極４ａを付加し、この他は図１と同一に形成したものである。

波長変換層２３は、活性層７から放射された光の波長を変換する機能を有する周知の蛍光体膜から成る。波長変換層２３は光反射層２と半導体領域３との間に断面形状において分散配置された複数の島から成る。なお、波長変換層２３は、平面形状において複数の島、又は格子状、又は複数の帯によって形成され、半導体領域３の一方の主面１２の一部のみに接触する。但し、波長変換層２３をその厚み方向の抵抗を無視できる程度に薄く形成する場合には、半導体領域３の一方の主面１２の全体に設けることもできる。

活性層７から放射された光は半導体領域３の他方の主面１３側に直接に取り出されると共に光反射層２で反射して取り出される。また、活性層７から放射された光は波長変換層２３で異なる波長に変換され、これが他方の主面１２側に反射して取り出される。従って、活性層７から放射された光と波長変換層２３で変換された光との混合光を半導体領域３の他方の主面１３から取り出すことができる。

図１１では第１の電極４′が光透過性電極４ａとボンディングパッド電極４ｂとから成る。光透過性電極４ａは半導体領域３の他方の主面１３のほぼ全部を覆うように形成され、ボンディングパッド電極４ｂよりも大きな表面積を有し、半導体領域３の外周側部分に比較的良好に電流を流すために寄与する。図１１のボンディングパット電極４ｂは、図１、図７〜図１０で示した第１の電極４と同様に半導体領域３の他方の主面１３の中央一部のみに対向するパターンを有し、光非透過部分と呼ぶこともできるものである。
なお、図１１の光透過性電極４ａを、図１、図８〜図１０の半導体発光素子にも設けることができる。

図１１の実施例５は、前述の波長変換層２３の効果の他に、図１と同様な光反射層２の効果も有する。なお、図１１の波長変換層２３を図８〜図１０の半導体発光素子にも適用可能である。

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次に変形が可能なものである。
（１） 半導体領域３を窒化物半導体以外のＡｌＧａＩｎＰ系半導体等の別の半導体で形成することができる。
（２） 光反射層２とｎ型半導体層６との間にＡｌＩｎＧａＮ等から成るバッファ層を介在させることができる。
（３） 半導体領域３の他方の主面１３に光の取り出し効率の増大に寄与する多数の凹凸を形成することができる。
（４） 支持基板１を金属基板とする場合には、これを電極として使用して第２の電極５を省くことができる。
（５） 光反射層２に対して金属を比較的厚くメッキすることによって支持基板１を形成できる。
（６） 半導体領域３の各層の導電型を図１の実施例と逆にすることができる。
（７） 支持基板１を半導体で形成する場合にはここにダイオード等の半導体素子を形成することができる。
（８） 光透過性電極を半導体領域３の他方の主面１３の上に配置する場合は、第１の電極４と半導体領域３との間に電流ブロック層を設けることができる。
（９） 図３の第１の貼合せ層２aを省き、図４の第２の貼合せ層２ｂを半導体領域３に接合することができる。

本発明の実施例１に従う半導体発光素子を示す断面図である。 図１の半導体発光素子の製造段階における半導体基板と半導体領域とを示す断面図である。 図２の半導体領域の主面に第１の貼合せ層を設けたものを示す断面図である。 第２の貼合せ層を伴なった支持基板を示す断面図である。 支持基板に半導体領域を貼付けたものを示す断面図である。 図５から半導体基板を除去した後の支持基板と半導体領域とを示す断面図である。 本発明の実施例及び従来例の光反射層の波長と反射率との関係を示す図である。 第２の実施例の半導体発光素子を示す断面図である。 第３の実施例の半導体発光素子を示す断面図である。 第４の実施例の半導体発光素子を示す断面図である。 第５の実施例の半導体発光素子を示す断面図である。

符号の説明

１ 支持基板
２ Ag又はAg合金から成る光反射層
３ 半導体領域
４ 第１の電極
５ 第２の電極

Claims (4)

1. 発光に必要な複数の半導体層を含み且つ一方の主面と光を取り出すための他方の主面とを有している半導体領域と、
   前記半導体領域の一方の主面に接触している導電性光反射層と、
   前記半導体領域と前記光反射層との間に配置された波長変換層と、
   前記光反射層及び前記波長変換層を介して前記半導体領域を支持している支持基板と、
   前記半導体領域の他方の主面に接続されている電極と
   を備え、
   前記光反射層は、
   Ａｇと、
   Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｙ、Ｉｎ、及びＳｎから選択された少なくとも１つの添加元素と
   の合金から成り、
   前記Ａｇに対する前記添加元素の割合は０．５〜１０重量％であることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記光反射層は、５０〜１５００ｎｍの厚さを有し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。
3. 前記半導体領域は窒化物半導体から成ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
4. 前記電極は光非透過電極又は光非透過部分を有する電極であり、前記光非透過電極又は前記光非透過部分は前記半導体領域の他方の主面の一部の上に配置されており、前記光非透過電極又は前記光非透過部分と前記支持基板との間に電流ブロック層が配置さ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。

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