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JP6013931B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子に関する。
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子の構造として、例えば成長用基板上に形成した結晶層を導電性基板に接合した後に、成長用基板を除去した構造がある。この構造では、成長用基板を除去することで露出した結晶層の表面に凹凸加工を施すことにより、光取り出し効率を高めることができる。また、光取り出し面となる結晶層の表面には電極を形成せず、基板を除去した面とは逆側の結晶面にｐ側電極及びｎ側電極を形成する構造もある。このような半導体発光素子において、さらなる発光効率の向上が求められている。
T. Fujii, Y.Gao, R.Sharma, E,L.Hu, S. P. DenBaars, and S.Nakamura, Applied Physics Letters vol.84 No.6, pp.855-857 (2004)
本発明の実施形態は、発光効率が高く実用的な半導体発光素子を提供する。
本発明の実施形態によれば、第１金属層と、第２金属層と、第３金属層と、半導体発光部と、絶縁部と、電極層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記半導体発光部は、第１方向において前記第１金属層と離間する。前記第２金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、前記第１金属層と電気的に接続され、光反射性である。前記第２金属層は、前記半導体発光部に接する接触金属部と、前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、を含む。前記第３金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、光反射性である。前記第３金属層は、前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、を含む。前記絶縁部は、前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、を含む。前記電極層と前記第１金属層との間に前記半導体発光部が配置される。前記第３金属層は、前記第１金属層及び前記電極層のいずれかに電気的に接続される。
本発明の別の実施形態によれば、第１金属層と、第２金属層と、第３金属層と、半導体発光部と、絶縁部と、パッド部と、電極層と、配線層と、層間絶縁層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記半導体発光部は、第１方向において前記第１金属層と離間する。前記第２金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、前記第１金属層と電気的に接続され、光反射性である。前記第２金属層は、前記半導体発光部に接する接触金属部と、前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、を含む。前記第３金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、光反射性である。前記第３金属層は、前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、を含む。前記絶縁部は、前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、を含む。前記パッド部は、前記第１金属層の前記半導体発光部に対向する面側に設けられ前記第１金属層と電気的に絶縁される。前記電極層は、前記第１金属層と電気的に絶縁される。前記配線層は、前記第１金属層と電気的に絶縁される。前記半導体発光部は、第１半導体部分と、前記平面に対して平行な方向において前記第１半導体部分と並ぶ第２半導体部分と、を含む第１導電形の第１半導体層と、前記第１半導体部分と前記接触金属部との間に設けられた第２半導体層と、前記第１半導体部分と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む。前記電極層は、前記第２半導体部分と前記第１金属層との間に設けられ、前記第２半導体部分に電気的に接続される。前記配線層は、前記第１金属層と前記第２半導体部分との間に設けられ前記電極層と前記パッド部とを電気的に接続する。前記層間絶縁層は、前記電極層と前記第１金属層との間に設けられた第１層間絶縁部分と、前記配線層と前記第１金属層との間に設けられた第２層間絶縁部分と、前記パッド部と前記第１金属層との間に設けられた第３層間絶縁部分と、を含む。
本発明の別の実施形態によれば、第１金属層と、第２金属層と、第３金属層と、半導体発光部と、絶縁部と、を含む半導体発光素子が提供される。前記半導体発光部は、第１方向において前記第１金属層と離間する。前記第２金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、前記第１金属層と電気的に接続され、光反射性である。前記第２金属層は、前記半導体発光部に接する接触金属部と、前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、を含む。前記第３金属層は、前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ、光反射性である。前記第３金属層は、前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、を含む。前記絶縁部は、前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、を含む。前記第１絶縁部分と前記第１金属層との間に前記外側部分が配置される。前記外側部分は、前記第１絶縁部分と前記第２絶縁部分との間に配置される。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。 第１参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第３参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第４参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
図１（ｂ）は平面図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、透過模式図であり、図１（ｂ）においては、絶縁部分の図示を省略している。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３と、半導体発光部１５と、を含む。
この例では、裏面電極６５の上に、支持基板６４が設けられ、支持基板６４の上に、接合層６３が設けられ、接合層６３の上に第１金属層５１が設けられている。
本願明細書において、上に設けられる状態は、直接に接して設けられる状態に加え、間に別の要素が挿入される状態も含む。
支持基板６４及び接合層６３は、導電性である。裏面電極６５は、支持基板６４及び接合層６３を介して第１金属層５１と接続される。
第１金属層５１の上に、第２金属層５２が設けられる。支持基板６４と半導体発光部１５との間に第１金属層５１が配置されており、支持基板６４と第２金属層５２とが第１金属層５１を介して電気的に接続される。
この例では、第２金属層５２は、第１金属層５１の平面形状の中心部分に設けられている。第２金属層５２は、接触金属部５２ｃと、その周りに設けられた部分（外縁部５２ｒ）を含む周辺金属部５２ｐと、を含む。
第２金属層５２の上に、半導体発光部１５が設けられる。半導体発光部１５は、少なくとも接触金属部５２ｃの上に配置される部分を有する。接触金属部５２ｃは、半導体発光部１５と接している。
第１金属層５１から半導体発光部１５に向かう方向を第１方向（Ｚ軸方向）とする。半導体発光部１５は、第１方向において第１金属層５１と離間している。
Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
この例では、第１金属層５１をＸ−Ｙ平面（第１方向に対して垂直な平面）に投影したときの形状は、矩形である。その矩形の１つの辺がＸ軸方向に対して平行であり、別の１つの辺がＹ軸方向に対して平行である。この例では、半導体発光部１５をＸ−Ｙ平面に投影したときの形状は、矩形である。その矩形の１つの辺がＸ軸方向に対して平行であり、別の１つの辺がＹ軸方向に対して平行である。ただし、実施形態において、第１金属層５１及び半導体発光部１５のそれぞれの形状は、任意である。
半導体発光部１５は、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、発光層３０と、を含む。この例では、第２半導体層２０は、第１半導体層１０と、接触金属部５２ｃと、の間に設けられる。発光層３０は、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられる。
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。実施形態において、第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。以下の例では、第１導電形がｎ形であり、第２導電形がｐ形である。
この例では、第２金属層５２は、ｐ側電極となる。第２金属層５２は、光反射性である。
一方、半導体発光部１５の上、すなわち、第１半導体層１０の上に、電極層４０が設けられている。すなわち、電極層４０と第１金属層５１との間に、半導体発光部１５が配置されている。電極層４０は、半導体発光部１５（具体的には第１半導体層１０）と接続される。電極層４０は、ｎ側電極として機能する。
図１（ｂ）に表したように、電極層４０はパッド部４２に接続されている。
裏面電極６５とパッド部４２との間に電圧を印加することで、第１金属層５１、第２金属層５２、第２半導体層２０、電極層４０及び第１半導体層１０を介して発光層３０に電流が供給される。これにより、発光層３０から光が放出される。
放出された光は、主に上方向に向かって素子の外部に出射する。すなわち、発光層３０から放出された光の一部は、そのまま上方向に進行し、素子外に出射する。一方、発光層３０から放出された光の別の一部は、光反射性の第２金属層５２で効率良く反射し、上方向に進行し、素子外に出射する。後述するように、この例では、光は、第３金属層５３でも反射して、素子外に出射する。
例えば、図１（ａ）に表したように、半導体発光部１５は、第１金属層５１の側の第１面１５ａ（下面）と、第１面１５ａとは反対側（第１金属層５１とは反対側）の第２面１５ｂ（上面）と、を有している。半導体発光部１５から放出された光は、半導体発光部１５の第２面１５ｂから主に取り出される。すなわち、半導体発光素子１１０において、光は、第２面１５ｂから素子外に出射する。例えば、半導体発光部１５から放出された光のうちの、半導体発光部１５の第１金属層５１とは反対側の面（第２面１５ｂ）から出射する光の強度は、半導体発光部１５の第１金属層５１の側の面（第１面１５ａ）から出射する光の強度よりも高い。
半導体発光素子１１０においては、光反射性の第３金属層５３（図１（ｂ）において粗いドットで表示）が設けられている。第３金属層５３は、半導体発光部１５の周辺部に沿って設けられる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３は、第２金属層５２と重なる。そして、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３は、半導体発光部１５の周辺部とも重なる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の中心部は、光反射性の第２金属層５２と重なり、周辺部は、光反射性の第３金属層５３と重なる。
半導体発光素子１１０においては、半導体発光部１５の全面が、光反射性の金属層（第２金属層５２及び第３金属層５３）と重なる。このため、半導体発光部１５から放出された光は、この金属層で反射され上方向に進行できる。素子の下側（支持基板６４側）に漏れる光が無くなる。これにより、光取り出し効率を高めることができる。
光反射性の第３金属層５３には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）及び銀（Ａｇ）の少なくともいずれかを用いることができる。第３金属層５３には、例えば、Ａｌ膜、Ａｇ膜、または、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを含む合金膜を用いることができる。
光反射性の第２金属層５２にも、例えば、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを用いることができる。第２金属層５２には、例えば、Ａｌ膜、Ａｇ膜、または、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを含む合金膜を用いることができる。第２金属層５２のうちの接触金属部５２ｃは、接触抵抗が低いことが好ましい。このため、接触金属部５２ｃには、それ以外の部分（周辺金属部５２ｐ）とは異なる材料を用いても良い。
本願発明者は、このような光反射率が高い材料（ＡｌまたはＡｇなど）は、密着性が低いことを見出した。特に、半導体発光部１５の周辺部に沿って設けられる第３金属層５３として、これらの材料を用いると、第３金属層５３において密着性が低いために、半導体発光部１５または、第３金属層５３が剥がれてしまうことが、判明した。
すなわち、光取り出し効率を高めるために、半導体発光部１５の周辺部に沿って、光反射性の第３金属層５３を設けると、剥がれが生じ、実用的な半導体発光素子を得ることが困難であることが分かった。
本実施形態は、この新たに見出された課題を解決する。
本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３と、半導体発光部１５と、絶縁部８０と、を含む。
半導体発光部１５は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１金属層５１と離間する。
第１金属層５１の半導体発光部１５側には、反射率は低いが、密着性が高い金属を用いることができる。この密着性が高い金属においては、第２金属層５２、第３金属層５３及び絶縁部８０との密着性が良好である。この金属として、例えば、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＷ（チタン−タングステン）が用いられる。
第２金属層５２は、第１金属層５１と半導体発光部１５との間に設けられる。第２金属層５２は、第１金属層５１と電気的に接続され、光反射性である。第２金属層５２の光反射率は、第１金属層５１の光反射率よりも高い。第２金属層５２は、接触金属部５２ｃと、周辺金属部５２ｐと、を含む。接触金属部５２ｃは、半導体発光部１５に接する。周辺金属部５２ｐは、Ｘ−Ｙ平面（第１方向に対して垂直な平面）に投影したときに、接触金属部５２ｃの周りに設けられる。周辺金属部５２ｐは、外縁部５２ｒを有する。外縁部５２ｒは、半導体発光部１５と離間する。
第３金属層５３は、光反射性である。第３金属層５３の光反射率は、第１金属層５１の光反射率よりも高い。図１（ａ）に表したように、第３金属層５３は、内側部分５３ｉと、中間部分５３ｍと、外側部分５３ｏと、を含む。内側部分５３ｉは、半導体発光部１５と外縁部５２ｒとの間に設けられる。中間部分５３ｍは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに半導体発光部１５と重なり、外縁部５２ｒと重ならない。外側部分５３ｏは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の外側である。
絶縁部８０は、第１〜第３絶縁部分８１〜８３を含む。第１絶縁部分８１は、中間部分５３ｍと半導体発光部１５との間、及び、内側部分５３ｉと半導体発光部１５との間に設けられる。第２絶縁部分８２は、内側部分５３ｉと第１金属層５１との間、及び、外側部分５３ｏと第１金属層５１との間に設けられる。第３絶縁部分８３は、第１絶縁部分８１及び第２絶縁部分８２と連続している。第３絶縁部分８３は、内側部分５３ｉと第２金属層５２との間に設けられる。第１〜第３絶縁部分８１〜８３どうしの間の境界は、観測される場合と、観測されない場合と、がある。
この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１絶縁部分８１は、第１金属層５１の外縁５１ｒまで延在している。そして、第１絶縁部分８１と第１金属層５１との間に、第３金属層５３の外側部分５３ｏが配置されている。外側部分５３ｏは、第１絶縁部分８１と第２絶縁部分８２との間に配置されている。
絶縁部８０（第１〜第３絶縁部分８１〜８３）には、例えば、誘電体などが用いられる。具体的には、絶縁部８０（第１〜第３絶縁部分８１〜８３）には、酸化珪素、窒化珪素または酸窒化珪素を用いることができる。Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＨｆ等の少なくともいずれかの金属の酸化物、上記の少なくともいずれかの金属の窒化物、または、上記の少なくともいずれかの金属の酸窒化物を用いても良い。
このように、絶縁部８０として用いられる誘電体の、半導体発光部１５（半導体層）に対する密着性は、第３金属層５３として用いられる光反射性が高い金属（ＡｌまたはＡｇ）の半導体発光部１５に対する密着性よりも高い。
すなわち、本実施形態において、絶縁部８０の半導体発光部１５に対する密着性は、第３金属層５３の半導体発光部１５に対する密着性よりも高い。絶縁部８０の第１金属層５１に対する密着性は、絶縁部８０の第３金属層５３に対する密着性よりも高い。 すなわち、第２金属層５２の半導体発光部１５に対する密着性は低く、第２金属層５２の絶縁部８０に対する密着性も低い。そして、第３金属層５３の半導体発光部１５に対する密着性は低く、第３金属層５３の絶縁部８０に対する密着性も低い。一方、絶縁部８０の半導体発光部１５に対する密着性は高い。本実施形態においては、絶縁部８０が、第１金属層５１から半導体発光部１５までを繋げているため、第１金属層５１から半導体発光部１５が剥がれることが抑制される。
このように、本実施形態においては、高い密着性の絶縁部８０を、第１〜第３絶縁部分８１〜８３を含むように設けることで、剥がれが抑制できる。本実施形態によれば、発光効率が高く実用的な半導体発光素子を提供することができる。
上記のように、半導体発光素子１１０は、第１半導体層１０（例えばｎ形半導体層）と、第２半導体層２０（例えばｐ形半導体層）と、それらの間に設けられた発光層３０と、を含む積層体（半導体発光部１５）を含む。そして、積層体の第１半導体層１０の側の主面（第２面１５ｂ）上に電極層４０（例えばｎ側電極）が設けられる。さらに、積層体の第２半導体層２０側の主面（第１面１５ａ)上に、接触金属部５２ｃ（ｐ側電極）が設けられる。さらに、接触金属部５２ｃに電気的に接続された周辺金属部５２ｐが設けられる。後述するように、接触金属部５２ｃ及び周辺金属部５２ｐ（すなわち、第２金属層５２）は、一体的でも良い。さらに、第３金属層５３が設けられる。第３金属層５３は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接触金属部５２ｃと積層体とが接していない領域において、積層体の端部を含む周辺の部分（内側部分５３ｉ及び中間部分５３ｍ）を有する。周辺金属部５２ｐは、第２絶縁部分８２を介して第３金属層５３を覆う。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、周辺金属部５２ｐの外縁は、積層体の外縁よりも内側に位置する。さらに、接触金属部５２ｃと積層体とが接していない領域において、第３金属層５３と積層体の間に、第１絶縁部分８１が設けられている。
半導体発光素子１１０においては、第２金属層５２（接触金属部５２ｃ及び周辺金属部５２ｐ）、及び、第３金属層５３は光反射性である。Ｚ軸方向からみたときに、積層体と重なる領域には、高反射率の反射膜が配置されている。これにより、取り出し効率を最大化することができる。
さらに、密着性の高い絶縁部８０で、積層体（半導体発光部１５）と第１金属層５１とが接続されるため、剥がれが抑制される。半導体発光素子１１０によれば、発光効率が高く実用的な半導体発光素子を提供することができる。
図２は、第１参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
図２においては、半導体発光素子の周辺部の一部の断面が示されている。図２に表したように、第１参考例の半導体発光素子１１８ａにおいては、第３金属層５３が設けられていない。半導体発光部１５に接続された第２金属層５２が、絶縁部８０と並置されている。半導体発光素子１１８ａにおいては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の内側に第２金属層５２が配置されている。すなわち、半導体発光部１５の外縁は、密着性の高い絶縁部８０と接している。このため、剥がれは、生じ難い。しかしながら、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の外縁部分の一部は、高反射率の反射膜（第２金属層５２）と重ならない。従って、半導体発光部１５の外縁部分の一部から出射した光が絶縁部８０を介して第１金属層５１に入射し、吸収される。このため、半導体発光素子１１８ａにおいては、光取り出し効率が低く、発光効率が低い。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
これらの図においては、半導体発光素子の周辺部の一部の断面が示されている。図３（ａ）は、第２参考例の半導体発光素子１１８ｂの構成を表している。図３（ｂ）は、剥がれが発生している状態を表している。図３（ａ）に表したように、半導体発光素子１１８ｂにおいても、第３金属層５３が設けられていない。半導体発光素子１１８ｂにおいては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の外側にも第２金属層５２が延在している。その外側に、絶縁部８０が設けられている。第２金属層５２が、絶縁部８０と並置されており、これらの層は互いに重なっていない。半導体発光素子１１８ｂにおいては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の全てが、高反射率の反射膜（第２金属層５２）と重なる。従って、光取り出し効率は高い。しかしながら、半導体発光部１５の外縁は、密着性の低い第２金属層５２と接している。このため、図３（ｂ）に例示したように、第２金属層５２と半導体発光部１５との間に剥がれが生じる。すなわち、第２金属層５２（例えばＡｇ層）と半導体発光部１５（例えばＧａＮ層）との密着性が悪いため、例えば、半導体発光部１５の内部に蓄積している応力により、半導体発光部１５が第２金属層５２から剥離する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第３参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
これらの図においては、半導体発光素子の周辺部の一部の断面が示されている。図４（ａ）は、第３参考例の半導体発光素子１１８ｃの構成を表している。図４（ｂ）は、剥がれが発生している状態を表している。図４（ａ）に表したように、半導体発光素子１１８ｃにおいても、第３金属層５３が設けられていない。半導体発光素子１１８ｃにおいては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の外側にも第２金属層５２が延在している。このとき、第２金属層５２は、絶縁部８０の一部を覆っており、第２金属層５２は、絶縁部８０と第１金属層５１との間に延在している。半導体発光素子１１８ｃにおいては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の全てが、高反射率の反射膜（第２金属層５２）と重なる。従って、光取り出し効率は高い。半導体発光部１５の外縁は、密着性の高い絶縁部８０と接している。このため、半導体発光部１５と絶縁部８０との間での剥がれは生じ難い。しかしながら、図４（ｂ）に例示したように、第２金属層５２と絶縁部８０との間に剥がれが生じる。すなわち、第２金属層５２（例えばＡｇ層）と絶縁部８０（例えばＳｉＯ２層）との密着性が悪いため、半導体発光部１５の内部に蓄積している応力により、第２金属層５２と絶縁部８０との間、及び、半導体発光部１５と第２金属層５２との間に、剥がれが生じる。
図５は、第４参考例の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
図５においては、半導体発光素子の周辺部の一部の断面が示されている。図５に表したように、第４参考例の半導体発光素子１１８ｄにおいては、絶縁部８０が、第２金属層５２を覆っている。すなわち、絶縁部８０は、半導体発光部１５の外縁と第１金属層５１との間、及び、第２金属層５２と第１金属層５１との間に連続的に設けられている。半導体発光部１５の外縁は、絶縁部８０に接している。そして、第３金属層５３が、第１金属層５１と、絶縁部８０と、の間に配置されている。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２金属層５２の外縁は、半導体発光部１５の外縁よりも内側である。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３は、第２金属層５２と重なり、半導体発光部１５の外縁とも重なる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５は、第２金属層５２及び第３金属層５３の少なくともいずれかの高反射率の反射膜と重なっている。このため、光取り出し効率は高い。絶縁部８０の一部は、半導体発光部１５に接しており、絶縁部８０の別の一部は、第１金属層５１に接している。絶縁部８０により、半導体発光部１５と第１金属層５１とが結合されているため、剥がれは生じ難い。
しかしながら、半導体発光素子１１８ｄにおいては、第２金属層５２と第１金属層５１との間に絶縁部８０が設けられている。絶縁部８０には、誘電体などが用いられ、絶縁部８０熱伝導率は、金属の熱伝導率よりも低い。このため、半導体発光素子１１８ｄにおいては、第２金属層５２の直上で発生した熱が、第１金属層５１及び支持基板６４に向けて伝わり難く、放熱性が低い。このため、発光効率が低い。または、素子の信頼性が低く、寿命が短い。
これに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、半導体発光部１５は、高反射率の反射膜（第２金属層５２及び第３金属層５３の少なくともいずれか）と重なる。これにより、光取り出し効率が高い。さらに、絶縁部８０の一部（第１絶縁部分８１）が半導体発光部１５に接しており、絶縁部８０の別の一部（第２絶縁部分８２）が第１金属層５１に接しており、それらが、第３絶縁部分８３を介して連続している。絶縁部８０により、半導体発光部１５と第１金属層５１とが結合されているため、剥がれは生じ難い。さらに、絶縁部８０は、第２金属層５２と第１金属層５１との間には設けられていない。すなわち、第２金属層５２（の少なくとも一部）は、第１金属層５１に接している。このため、放熱性が高く、高い発光効率が得られる。そして、信頼性も高い。
以下、本実施形態に係る半導体発光素子１１０の構成の例についてさらに説明する。
第１半導体層１０、第２半導体層２０及び発光層３０は、それぞれ窒化物半導体を含む。第１半導体層１０、第２半導体層２０及び発光層３０は、例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む。
第１半導体層１０は、例えば、Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層と、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層と、を含む。Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層と、発光層３０との間に、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層が配置される。第１半導体層１０は、ＧａＮバッファ層をさらに含んでも良く、ＧａＮバッファ層とＳｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層との間に、Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層が配置される。この場合には、ＧａＮバッファ層に開口部が設けられ、電極層４０は、開口部を介して、Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層に接続される。
発光層３０は、例えば、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。ＭＱＷ構造においては、例えば、複数のバリア層と、複数の井戸層と、が交互に、積層される。
本願明細書において、積層される状態は、直接接している状態に加え、間に別の要素が挿入される状態も含む。
井戸層の数は、例えば、６であり、バリア層の数は、例えば、７である。ＭＱＷ構造における積層の周期は、例えば、６である。例えば、発光層３０の厚さは、２５ｎｍ（ナノメートル）以上２００ｎｍ以下であり、例えば、約７５ｎｍである。
例えば、井戸層には、ＡｌＧａＩｎＮが用いられる。例えば、井戸層には、ＧａＩｎＮが用いられる。井戸層の厚さは、例えば、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
バリア層には、例えば、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮが用いられる。例えば、バリア層には、Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎが用いられる。Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎのバリア層においては、Ｓｉ濃度が、例えば、１．１×１０１９ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下である。バリア層の厚さは、例えば、２ｎｍ以上３０ｍ以下である。複数のバリア層のうちで、最も第２半導体層２０に近いバリア層（ｐ側バリア層）は、他のバリア層とは、異なっても良く、厚くても、薄くても良い。ｐ側バリア層の厚さは、例えば、１０ｎｍである。
発光層３０から放出される光（発光光）の波長（ピーク波長）は、例えば、２１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。発光光のピーク波長は、例えば、３７０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下でも良い。
第２半導体層２０は、例えば、ノンドープＡｌＧａＮスペーサ層と、Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層と、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と、を含む。高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と発光層３０との間に、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層が配置される。Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と発光層３０との間に、Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層が配置される。Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層と発光層３０との間に、ノンドープＡｌＧａＮスペーサ層が配置される。例えば、第２半導体層２０は、ノンドープＡｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎスペーサ層（例えば厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ｎクラッド層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、厚さが０．４μｍ）、及び、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が５×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）を含む。
なお、上記の半導体層において、組成、組成比、不純物の種類、不純物濃度、及び、厚さは、例であり、種々の変形が可能である。
絶縁部８０のうちの第１絶縁部分８１は、半導体発光部１５の第１面１５ａ（すなわち、第２半導体層２０のうちの第１面１５ａの側の面）の一部と、接している。
第１絶縁部分８１の半導体発光部１５とは反対側に、第３金属層５３が設けられている。すなわち、第３金属層５３と、半導体発光部１５の一部と、の間に、第１絶縁部分８１が配置される。第３金属層５３は、例えば、発光層３０から放出される光に対して、高い反射率を有することが好ましい。第３金属層５３のうちの、第１絶縁部分８１の側の部分は、例えば、Ａｇ、Ａｌ、または、Ａｇ及びＡｌの少なくともいずれかを含む合金を含む。第３金属層５３の反射率を高めることで、光取り出し効率を向上させることができる。第３金属層５３の厚さは、吸収係数の逆数よりも厚いほうが良い。例えば、Ａｇの場合は、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、例えば２００ｎｍである。
この例では、第３金属層５３は、第２金属層５２と電気的に絶縁されている。この場合、第３金属層５３の電位は、例えば、固定されても良く、例えば、接地されていても良い。第３金属層５３の電位は、浮遊電位でも良い。さらに、実施形態において、第３金属層５３は、第２金属層５２と電気的に接続されても良い。実施形態において、第３金属層５３は、第２金属層５２と絶縁され、電極層４０と電気的に接続されても良い。
この例では、第３金属層５３は、絶縁部８０で覆われている。例えば、第３金属層５３のうちの第１絶縁部分８１と接していない部分は、第２絶縁部分８２または第３絶縁部分８３で覆われている。
絶縁部８０に含まれる各部分（第１〜第３絶縁部分８１〜８３など）は、同じ、材料により形成されても良い。または、各部分は、互いに異なる材料により形成されても良い。各部分は、同じ方法により形成されても良い。または、各部分は、互いに異なる方法により形成されても良い。既に説明したように、各部分の間の境界は、観測される場合と、観測されない場合と、がある。
例えば、第１絶縁部分８１の厚さは、例えば１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、例えば、４００ｎｍである。第２絶縁部分８２の厚さは、例えば１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、例えば６００ｎｍである。第３絶縁部分８３の厚さは、例えば、第２絶縁部分８２の厚さと実質的に同じである。
第２金属層５２は、半導体発光部１５の第１面１５ａ（すなわち、第２半導体層２０のうちの第１面１５ａの側の面）の別の一部と、接している。この例では、第２金属層５２は、接触金属部５２ｃと、周辺金属部５２ｐと、を含む。
接触金属部５２ｃは、第２半導体層２０に接する。接触金属部５２ｃは、例えば、第２半導体層２０に対してオーミック接触する。接触金属部５２ｃは、発光光に対して高い反射率を有することが好ましい。接触金属部５２ｃ（第２金属層５２）の反射率を高めることで、光取り出し効率を向上させることができる。接触金属部５２ｃは、例えばＡｇを含む。接触金属部５２ｃの厚さは、例えば２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、例えば約２００ｎｍである。
周辺金属部５２ｐは、例えば、接触金属部５２ｃの少なくとも一部を覆う。周辺金属部５２ｐは、接触金属部５２ｃと電気的に接続されている。周辺金属部５２ｐは、第２半導体層２０の表面（半導体発光部１５の第１面１５ａ）のうちの接触金属部５２ｃと接触していない部分を覆う。周辺金属部５２ｐの一部と、半導体発光部１５の一部と、の間に、第３金属層５３の一部が配置されている。すなわち、周辺金属部５２ｐの一部は、第２絶縁部分８２の第３金属層５３とは反対側に延在している。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、周辺金属部５２ｐの外縁は、半導体発光部１５の外縁の内側に位置する。
周辺金属部５２ｐは、発光光に対して高い反射率を有することが好ましい。周辺金属部５２ｐの反射率を高めることで、光取り出し効率を向上させることができる。周辺金属部５２ｐは、例えば、Ａｇを含む。周辺金属部５２ｐの厚さは、例えば、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、例えば２００ｎｍである。
第１金属層５１は、接触金属部５２ｃの第２半導体層２０とは反対側に設けられる。この例では、第１金属層５１は、接合層６３を介して支持基板６４と電気的に接続されている。接合層６３は、省略しても良い。第１金属層５１は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接触金属部５２ｃ及び周辺金属部５２ｐと重なっている。第１金属層５１には、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜が用いられる。このとき、Ａｕ（金）膜と半導体発光部１５との間に、Ｐｔ（白金）膜が配置され、Ｐｔ膜と半導体発光部１５との間にＴｉ（チタン）膜が配置される。
電極層４０は、第１半導体層１０のうちの例えば、ｎ型ＧａＮコンタクト層と電気的に接続される。
図１（ｂ）に例示したように、電極層４０は、例えば、細線部４３を介してパッド部４２と電気的に接続される。パッド部４２は、ボンディングパッドを形成するための領域である。パッド部４２の平面形状のサイズは、例えば、約１００μｍ×１００μｍの大きさ以上である。細線部４３を設けることにより、例えば、第１半導体層１０の広い領域に電流を広げることができる。
電極層４０は、例えば、第１半導体層１０に対してオーミック接触する。電極層４０のうちの、少なくとも半導体発光部１５に接する部分（接触部分）には、例えば、チタン（Ｔｉ）、または、Ｔｉ及びＡｌの少なくともいずれかを含む合金が用いられる。この接触部分には、導電性で光透過性の酸化物（例えば、酸化インジウム錫、ＩＴＯ）を用いても良い。これらの材料は、第１半導体層１０に対して良好なオーミック特性を有する。但し、これらの材料の光の反射率は、比較的低い。
電極層４０のうちの、少なくとも半導体発光部１５に接する部分（接触部分）に、反射率の高い、Ａｌ、または、Ａｇを用いても良い。または、この接触部分に、Ａｌ、及びＡｇの少なくともいずれかを含む合金を用いても良い。電極層４０の反射率を高めることで、光取り出し効率を向上させることができる。
接合層６３には、例えば、第１金属層５１とは、異なる材料が用いられる。接合層６３には、例えば、ＡｕＳｎ合金のはんだが用いられる。
支持基板６４は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１半導体層１０と重なる。支持基板６４の面積は、第１半導体層１０の面積以上である。支持基板６４には、例えば、Ｓｉなどの半導体基板が用いられる。支持基板６４として、ＣｕまたはＣｕＷなどの金属基板を用いても良い。支持基板６４に、めっき層（厚膜めっき層）を用いても良い。すなわち、支持基板６４は、めっきにより形成されても良い。この場合は、接合層６３は省略され、接合層６３を用いた接合工程で加わる熱履歴がなくなる。このため、コストが低減でき、さらに熱劣化も抑制できる。
支持基板６４の半導体発光部１５とは反対側には、裏面電極６５が設けられている。裏面電極６５には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜が用いられる。このとき、Ａｕ膜と支持基板６４との間にＰｔ膜が配置され、Ｐｔ膜と支持基板６４との間にＴｉ膜が配置される。裏面電極６５の厚さは、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、例えば、８００ｎｍである。
後述するように、成長用基板上に半導体発光部１５となる半導体積層膜が成長された後に、成長用基板が除去されて、半導体発光部１５が得られる。すなわち、例えば、第１半導体層１０の第２面１５ｂから、成長用基板が除去されている。
図１（ａ）に表したように、半導体発光部１５の第２面１５ｂ（すなわち、第１半導体層１０の上面）には、凹凸１４が設けられている。凹凸１４は、複数の凸部１４ｐを有する。複数の凸部１４ｐのうちの隣接する２つの凸部１４ｐどうしの間の距離は、半導体発光部１５から放射される発光光の発光波長以上であることが好ましい。発光波長は、半導体発光部１５（第１半導体層１０）中のピーク波長である。このような凹凸１４を設けることで、光取り出し効率が向上する。
凸部１４ｐどうしの間の距離が、発光波長よりも短いと、凹凸１４に入射した発光光は、凹凸１４の界面で散乱や回折等の波動光学で説明される挙動を示す。このため、凹凸１４において、発光光の一部が取り出されなくなる。凸部１４ｐどうしの間の距離がさらに短いと、凹凸１４は連続的に屈折率が変化する層として見なされる。このため、凹凸のない平坦な面と同様になり、光取り出し効率の改善効果が小さくなる。
凹凸１４の複数の凸部１４ｐのそれぞれ平面形状は、例えば六角形である。例えば、凹凸１４は、例えば、第１半導体層１０をＫＯＨ溶液を用いて異方性エッチングすることにより形成される。これにより、第１半導体層１０と外界との界面において、発光層３０から放出される発光光は、ランバート反射される。
凹凸１４は、マスクを用いたドライエッチングにより形成されても良い。この方法においては、設計どおりの凹凸１４を形成できるため、再現性が向上し、光取り出し効率を高め易い。
半導体発光素子１１０は、第１半導体層１０の側面、発光層３０の側面、及び、第２半導体層２０の側面を覆う絶縁層（図示しない）をさらに含んでも良い。この絶縁層は、例えば、第１絶縁部分８１と同じ材料を含む。例えば、この絶縁層は、ＳｉＯ２を含む。この絶縁層は、半導体発光部１５の保護層として機能する。これにより、半導体発光素子１１０における劣化やリークが抑制される。
半導体発光素子１１０は、半導体発光部１５を覆う封止部（図示しない）をさらに含んでも良い。この封止部には、例えば、樹脂が用いられる。封止部は、波長変換体を含んでも良い。波長変換体は、半導体発光素子１１０から出射する発光光の一部を吸収して、発光光の波長（ピーク波長）とは異なる波長（ピーク波長）の光を放出する。波長変換体には、例えば、蛍光体が用いられる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
これらの図は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面の一部（周辺部）を例示している。
図６（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１０ａにおいては、周辺金属部５２ｐは、接触金属部５２ｃの一部を覆っている。この例では、周辺金属部５２ｐは、接触金属部５２ｃの周辺部を覆い、接触金属部５２ｃの中央部は、第１金属層５１と接している。
図６（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１０ｂにおいては、周辺金属部５２ｐは、接触金属部５２ｃと一体的である。周辺金属部５２ｐと接触金属部５２ｃには、同じ材料が用いられ、同時に形成される。半導体発光素子１１０ｂにおいては、例えば、工程が簡略化され、例えば、コストが低減する。
以下、本実施形態に係る半導体発光素子１１０の製造方法の例について説明する。
例えば、成長用基板の上に、バッファ層（図示しない）、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を順次形成する。これより半導体発光部１５となる半導体積層膜が形成される。この形成は、例えば、エピタキシャル成長による。成長用基板には、例えば、サファイア基板が用いられる。成長用基板にシリコン（Ｓｉ）基板を用いても良い。
第２半導体層２０の上面に第１絶縁部分８１となる第１のＳｉＯ２膜を形成する。この形成には、例えば、熱ＣＶＤ法が用いられる。第１のＳｉＯ２膜の厚さは、例えば、４００ｎｍである。
この上に、第３金属層５３となるＡｌ／Ｔｉの積層膜を、例えば蒸着法で形成する。Ａｌ／Ｔｉの積層膜の厚さは、例えば、２００ｎｍである。リフトオフ法により、Ａｌ／Ｔｉの積層膜を加工して、第３金属層５３が形成される。
第２絶縁部分８２及び第３絶縁部分８３となる第２のＳｉＯ２膜を、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成する。第２のＳｉＯ２膜の厚さは、例えば６００ｎｍである。第２のＳｉＯ２膜の一部を除去することで、第２絶縁部分８２及び第３絶縁部分８３が形成される。さらに、第１のＳｉＯ２膜の一部を除去することで、第１絶縁部分８１が形成される。
第１のＳｉＯ２膜及び第２のＳｉＯ２膜が除去された領域に、接触金属部５２ｃを例えば、リフトオフ法により形成する。この際、例えば、接触金属部５２ｃとなる第１のＡｇ膜を例えば蒸着法により形成し、第１のＡｇ膜の一部を除去し、４００℃の酸素雰囲気で１分間熱処理することで、接触金属部５２ｃが得られる。第１のＡｇ膜の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
さらに、周辺金属部５２ｐを、例えば、リフトオフ法により形成する。この際、周辺金属部５２ｐとなる第２のＡｇ膜を蒸着法により形成し、第２のＡｇ膜の一部を除去することで、周辺金属部５２ｐが得られる。第２のＡｇ膜の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
第１金属層５１を全面に形成する。具体的には、第１金属層５１となる、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜を、蒸着法により形成する。第１金属層５１の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
例えば、接合層６３が設けられた支持基板６４を用意する。支持基板６４には、例えば、厚さが６００μｍのＳｉ基板が用いられる。接合層６３には、例えば、ＡｕＳｎはんだが用いられる。接合層６３と第１金属層５１とを対向させ、支持基板６４と、上記の加工体と、を接合する。例えば、熱圧着により接合が行われる。
成長用基板を除去する。成長用基板として、サファイア基板を用いる場合には、例えば、レーザリフトオフ法が用いられる。レーザリフトオフ法においては、例えば、レーザ光を照射して半導体層のＧａＮの一部を分解し、成長用基板と半導体層とを分離する。成長用基板としてＳｉ基板が用いられる場合には、例えば、研削及びドライエッチングによりで除去する。これらの方法を組み合わせて実施しても良い。
バッファ層を例えばドライエッチングにより除去して、ｎ形ＧａＮコンタクト層を露出させる。
半導体積層体膜の一部を除去して、半導体積層体膜を複数の領域に分断する。これにより、複数の素子部が形成される。この複数の素子部のそれぞれが、複数の半導体発光部１５となる。
半導体発光部１５の表面（第２面１５ｂ）、すなわち、第１半導体層１０のｎ型ＧａＮコンタクト層側に、凹凸１４を形成する。凹凸１４は、例えば、ＫＯＨ処理またはドライエッチング処理により形成される。
第１半導体層１０（ｎ形ＧａＮコンタクト層）上に、電極層４０を形成する。すなわち、電極層４０となるＡｌ／Ｎｉ／Ａｕの積層膜を例えば蒸着法により形成し、この積層膜を加工することで電極層４０が得られる。電極層４０の厚さは、例えば、２０００ｎｍである。
支持基板６４を研削して、支持基板６４の厚さを、例えば、１５０μｍとする。支持基板６４の研削した面に、裏面電極６５を形成する。例えば、裏面電極６５となるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜を蒸着法により形成する。裏面電極６５の厚さは、例えば、８００ｎｍである。以上により、半導体発光素子１１０が形成される。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
図７（ｂ）は平面図であり、図７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図７（ｂ）は、透過模式図であり、図７（ｂ）においては、絶縁部分の図示を省略している。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１１においては、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３と、半導体発光部１５と、絶縁部８０と、電極層４０と、配線層４１と、パッド部４２と、層間絶縁層８５と、が設けられる。
半導体発光素子１１１における半導体発光部１５の周辺部分における断面構造は、半導体発光素子１１０のそれと同様である。
半導体発光素子１１１においては、電極層４０が、半導体発光部１５の第１面１５ａの側に設けられている。そして、電極層４０とパッド部４２とが、配線層４１により電気的に接続される。パッド部４２、電極層４０及び配線層４１は、第１金属層５１と電気的に絶縁されている。
すなわち、パッド部４２は、第１金属層５１の半導体発光部１５に対向する面（上面５１ｕ）側に設けられる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、パッド部４２は、半導体発光部１５と重ならない。
この例でも、半導体発光部１５は、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、発光層３０と、を含む。
第１半導体層１０は、第１半導体部分１１と、第２半導体部分１２と、を含む。第２半導体部分１２は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行な方向において、第１半導体部分１１と並ぶ。第２半導体層２０は、第１半導体部分１１と、第２金属層５２（接触金属部５２ｃ）と、の間に設けられる。発光層３０は、第１半導体部分１１と第２半導体層２０との間に設けられる。
電極層４０は、第２半導体部分１２と第１金属層５１との間に設けられる。電極層４０は、第２半導体部分１２に電気的に接続される。
配線層４１は、第１金属層５１と第２半導体部分１２との間に設けられる。配線層４１は、電極層４０とパッド部４２とを電気的に接続する。
層間絶縁層８５は、第１〜第３層間絶縁部分８６〜８８を含む。層間絶縁層８５には、絶縁部８０に用いられる材料が用いられる。層間絶縁層８５の少なくとも一部は、絶縁部８０の少なくとも一部と一緒に形成することができる。
第１層間絶縁部分８６は、電極層４０と第１金属層５１との間に設けられる。第２層間絶縁部分８７は、配線層４１と第１金属層５１との間に設けられる。第３層間絶縁部分８８は、パッド部４２と第１金属層５１との間に設けられ。
層間絶縁層８５により、パッド部４２、電極層４０及び配線層４１が、第１金属層５１と電気的に絶縁されている。
Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２金属層５２の一部は、電極層４０と重なる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２金属層５２の一部は、電極層４０及び配線層４１の少なくともいずれかと重なっても良い。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５は、第２金属層５２、第３金属層５３、電極層４０及び配線層４１の少なくともいずれかと重なる。これにより、高い光取り出し効率が得られる。
この例では、電極層４０は反射性である。例えば、電極層４０は、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを含む。
配線層４１の反射率は、高いことが好ましい。例えば、配線層４１は、Ａｌ及びＡｇの少なくともいずれかを含む。
半導体発光素子１１１においても、高い光取り出しが得られ、剥がれが抑制できる。発光効率が高く実用的な半導体発光素子が提供できる。
半導体発光素子１１１においては、例えば、３５０ｍＡの電流で、波長が４４０ｎｍにおける光出力は、４７０ｍＷである。一方、第１参考例の半導体発光素子１１８ａにおいては、光出力は、４２０ｍＷである。このように、本実施形態によれば、第１参考例よりも１１％高い光出力が得られる。さらに、本実施形態によれば、剥がれも発生しない。
半導体発光素子１１１においては、半導体発光部１５の上面には光遮蔽膜が設けられていない。このため、半導体発光素子１１１においては、より高い発光効率が得られる。
図７（ａ）に例示したように、層間絶縁層８５は、第４層間絶縁部分８９をさらに含んでも良い。第４層間絶縁部分８９は、配線層４１と第２半導体部分１２との間に設けられる。第４層間絶縁部分８９を設けることで、パッド部４２から供給される電流（電極層４０及び配線層４１から供給される電流）の第１半導体層１０への注入領域を、パッド部４２から遠ざけることができる。これにより、光吸収率が比較的高いパッド部４２から発光領域が遠ざかる。これにより、光取り出し効率がさらに向上する。
図８は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図８に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１２においては、第４層間絶縁部分８９が設けられていない。これ以外は、半導体発光素子１１１と同様である。
半導体発光素子１１２においては、配線層４１の半導体発光部１５（この例では、第２半導体層２０）に対する接触抵抗は、電極層４０の半導体発光部１５に対する接触抵抗よりも高い。
本願明細書において、接触抵抗が高い状態は、オーミック接触していて電気抵抗が高い状態と、非オーミック接触（例えば、ショットキー接触）の状態と、を含む。
例えば、配線層４１は、半導体発光部１５と、非オーミック接触する。これにより、電極層４０と半導体発光部１５との間を流れる電流は、配線層４１と半導体発光部１５との間に流れる電流よりも大きくなる。例えば、配線層４１と半導体発光部１５との間には、電流が実質的に流れない。これにより、電流注入領域が制御され、電流注入領域がパッド部４２から遠ざかる。これにより、光取り出し効率がさらに向上する。
このように、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの、電極層４０とパッド部４２との間の領域において、電極層４０と半導体発光部１５との間の電気抵抗よりも高い部分（例えば、第４層間絶縁部分８９及び配線層４１の少なくともいずれか）を設ける。このときの配線層４１の半導体発光部１５に対する接触抵抗は、電極層４０の半導体発光部１５に対する接触抵抗よりも高い。このような構成により、さらに高い光取り出し効率が得られる。
半導体発光素子１１１及び１１２において、第２金属層５２には、半導体発光素子１１０ａまたは１１０ｂに関して説明した構成を適用しても良い。
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図９は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る半導体発光素子１２０においては、第２金属層５２、第３金属層５３、及び、絶縁部８０の構成が、半導体発光素子１１０の構成とは異なる。それ以外の構成は、半導体発光素子１１０と同様とすることができるので説明を省略する。以下では、半導体発光素子１２０について、第２金属層５２、第３金属層５３、及び、絶縁部８０について説明する。
図９に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１２０においては、第１金属層５１の周辺部分の上に第３金属層５３が設けられている。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３は、半導体発光部１５の外縁よりも外側の部分（外側部分５３ｏ）と、内側の部分（内側部分５３ｉ及び中間部分５３ｍ）と、を有している。そして、第３金属層５３の上に、絶縁部８０のうちの第２絶縁部分８２が設けられている。第２絶縁部分８２の一部の上に、第２金属層５２の周辺金属部５２ｐ（外縁部５２ｒ）が配置される。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３の一部（内側部分５３ｉ）と第２金属層５２（周辺金属部５２ｐの少なくとも一部）とが重なる。第２絶縁部分８２の一部（外側の部分）と、第２金属層５２の周辺金属部５２ｐと、の上に、第１絶縁部分８１が設けられている。第１絶縁部分８１と第２絶縁部分８２とは、第３絶縁部分８３を介して結合されており、第１絶縁部分８１と第２絶縁部分８２とは連続している。第１絶縁部分８１の上、及び、第２金属層５２の上に、半導体発光部１５が設けられている。第２絶縁部分８２は、内側部分５３ｉと外縁部５２ｒとの間、及び、外縁部５２ｒと第１金属層５１との間に設けられる。第２絶縁部分８２の内側の端は、第３金属層５３の内側の端よりも内側である。
この例においても、半導体発光部１５は、第１半導体層１０と、第１半導体層１０と第１金属層５１との間に設けられた第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を含む。第１半導体層１０の上面（第２面１５ｂ）には、複数の凸部１４ｐを有する凹凸１４が設けられている。
この例においても、裏面電極６５の上に支持基板６４が設けられ、支持基板６４の上に接合層６３が設けられ、接合層６３の上に第１金属層５１が設けられている。
上記の各要素（各層など）には、第１の実施形態において説明した構成及び材料を用いることができる。
このように、半導体発光素子１２０は、第１〜第３金属層５１〜５３と、半導体発光部１５と、絶縁部８０と、を含む。半導体発光部１５は、第１方向（例えばＺ軸方向）において、第１金属層５１と離間する。
第２金属層５２は、第１金属層５１と半導体発光部１５との間に設けられる。第２金属層５２は、光反射性である。第２金属層５２は、第１金属層５１と接し、半導体発光部１５とも接する。第２金属層５２は、接触金属部５２ｃと、周辺金属部５２ｐと、を含む。
接触金属部５２ｃは、半導体発光部１５に接する。周辺金属部５２ｐは、外縁部５２ｒを含む。外縁部５２ｒは、Ｘ−Ｙ平面（第１方向に対して垂直な平面）に投影したときに、接触金属部５２ｃの周りに設けられる。この例では、外縁部５２ｒは、半導体発光部１５と離間する。
第３金属層５３は、第１金属層５１と半導体発光部１５との間に設けられ、光反射性である。第３金属層５３は、内側部分５３ｉと、中間部分５３ｍと、外側部分５３ｏと、を含む。内側部分５３ｉは、外縁部５２ｒと第１金属層５１との間に設けられる。中間部分５３ｍは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５と重なり、外縁部５２ｒと重ならない。外側部分５３ｏは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５の外側に位置する。
絶縁部８０は、第１〜第３絶縁部分８１〜８３を含む。
第１絶縁部分８１は、中間部分５３ｍと半導体発光部１５との間に設けられる。この例では、外縁部５２ｒは、半導体発光部１５と離間しており、第１絶縁部分８１は、外縁部５２ｒと半導体発光部１５との間に延在している。
第２絶縁部分８２は、内側部分５３ｉと外縁部５２ｒとの間、及び、外縁部５２ｒと第１金属層５１との間に設けられる。
第３絶縁部分８３は、第１絶縁部分８１及び第２絶縁部分８２と連続している。第３絶縁部分８３は、第３金属層５３と第１絶縁部分８１との間に設けられる。
半導体発光素子１１０は、電極層４０をさらに含む。電極層４０と接触金属部５２ｃとの間に、半導体発光部１５が配置される。
本実施形態に係る半導体発光素子１２０においても、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、半導体発光部１５は、高反射率の反射膜（第２金属層５２及び第３金属層５３の少なくともいずれか）と重なる。このため、発光光が、反射率が低い第１金属層５１に到達して損失されることが抑制される。
さらに、密着力が高い絶縁部８０の一部（第１絶縁部分８１）と、半導体発光部１５の外縁部分と、が接合される。そして、絶縁部８０の別の一部（第２絶縁部分８２）と、第１金属層５１と、が接合される。第１絶縁部分８１と第２絶縁部分８２とは、互いに直接接合される、または、第３絶縁部分８３を介して接合される。これにより、剥がれの発生が抑制される。
このように、本実施形態においても、発光効率が高く実用的な半導体発光素子が提供できる。
半導体発光素子１２０においては、第３金属層５３の少なくとも一部が、第２金属層５２よりも第１金属層５１の側に配置されている。
Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接触金属部５２ｃと半導体発光部１５とが接していない領域において、第３金属層５３は、半導体発光部１５の端部を含む周辺部に形成された部分（内側部分５３ｉ）を含む。
周辺金属部５２ｐは、第１絶縁部分８１の半導体発光部１５とは反対側の部分と接する。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、周辺金属部５２ｐの外縁は、半導体発光部１５の外縁よりも内側に位置している。
第２絶縁部分８２は、第２金属層５２の第１絶縁部分８１とは反対側の部分と接する。第３金属層５３は、第２絶縁部分８２の第２金属層５２とは反対側の部分と接する。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第３金属層５３は、第２金属層５２と重なる部分（内側部分５３ｉ）と、第２金属層５２と重ならず半導体発光部１５と重なる部分（中間部分５３ｍ）と、半導体発光部１５と重ならない部分（外側部分５３ｏ）と、を含む。
この例では、第３金属層５３は、第１金属層５１と電気的に接続されている。
以下、半導体発光素子１２０の製造方法の例について説明する。以下の製造方法の一部には、第１の実施形態に関して説明した製造方法の一部、または、その変形を適用できる。
成長用基板の上に、半導体発光部１５となる半導体積層膜を形成する。半導体積層膜の上面は、第２半導体層２０の表面となる。
第２半導体層２０の一部の上に、第１絶縁部分８１となる第１のＳｉＯ２膜を形成する。この形成には、例えば、熱ＣＶＤ法が用いられる。第１のＳｉＯ２膜の厚さは、例えば、４００ｎｍである。第１のＳｉＯ２膜の一部を除去することで、第１絶縁部分８１が形成される。
第１のＳｉＯ２膜が除去された領域に、例えば、リフトオフ法を用いて、接触金属部５２ｃを形成する。例えば、接触金属部５２ｃとなる第１のＡｇ膜（厚さが２００ｎｍ）を蒸着により形成し、第１のＡｇ膜を加工し、４００℃の酸素雰囲気で１分間熱処理することで、接触金属部５２ｃが形成される。
周辺金属部５２ｐとなる第２のＡｇ膜（厚さ２００ｎｍ）を、例えば、蒸着法により形成し、第２のＡｇ膜を加工して、周辺金属部５２ｐが形成される。第２のＡｇ膜の加工には、例えばリフトオフ法が用いられる。周辺金属部５２ｐの一部は、第１絶縁部分８１の一部を覆う。
第２絶縁部分８２及び第３絶縁部分８３となる第２のＳｉＯ２膜（厚さ６００ｎｍ）を、例えば、プラズマＣＶＤ法により形成する。接触金属部５２ｃの上に設けられている第２のＳｉＯ２膜を除去して、接触金属部５２ｃ（及び周辺金属部５２ｐの少なくともいずれか）を露出させることで、第２絶縁部分８２及び第３絶縁部分８３が形成される。
例えば、リフトオフ法により、第３金属層５３を形成する。すなわち、例えば、蒸着法により、Ａｌ／Ｔｉの積層膜を形成し、この積層膜を加工することで、第３金属層５３が形成される。第３金属層５３の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
第１金属層５１を全面に形成する。すなわち、第１金属層５１となる、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜を、例えば、蒸着法により形成する。第１金属層５１の厚さは、例えば、２００ｎｍである。
以降、第１の実施形態に関して説明したのと同様の工程を実施して、半導体発光素子１２０が形成される。
図１０は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図１０は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
図１０に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１２１においては、周辺金属部５２ｐは、接触金属部５２ｃの外縁に沿って設けられており、接触金属部５２ｃの中央部分の上には、周辺金属部５２ｐは設けられていない。接触金属部５２ｃの一部（中央部分）は、第１金属層５１と接している。この他は、半導体発光素子１２０と同じである。半導体発光素子１２１においても、発光効率が高く実用的な半導体発光素子が提供できる。
図１１は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図１１は、図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１２２においては、第２金属層５２の周辺金属部５２ｐの外縁部５２ｒは、半導体発光部１５に接している。そして、絶縁部８０は、第２金属層５２の周辺金属部５２ｐを覆っている。これ以外は、半導体発光素子１２０と同様なので説明を省略する。
半導体発光素子１２２においても、絶縁部８０の第１絶縁部分８１は、中間部分５３ｍと半導体発光部１５との間に設けられている。第１絶縁部分８１は、外側部分５３ｏと半導体発光部１５との間にさらに設けられている。第２絶縁部分８２は、内側部分５３ｉと外縁部５２ｒとの間、及び、外縁部５２ｒと第１金属層５１との間に設けられている。第３絶縁部分８３は、第１絶縁部分８１及び第２絶縁部分８２と連続しており、第３金属層５３と第１絶縁部分８１との間に設けられている。
半導体発光素子１２２においても、発光効率が高く実用的な半導体発光素子が提供できる。
半導体発光素子１２２においては、第２金属層５２（接触金属部５２ｃ）は、第１金属層５１と接している。このため、半導体発光素子１２２における放熱性は、第４参考例の半導体発光素子１１８ｄに比べて高い。放熱性が高いことから、高い発光効率が得られる。
放熱性が低いと、発光層３０で発生した熱により、局部的に温度が上昇し易い。温度が上昇すると、半導体層の抵抗率が下がり、電流密度が上がり、より発光するようになり、より熱が発生する。このサイクルを繰り返すことで、素子の劣化が進む。半導体発光素子１２２においては、放熱性が高いため、素子の劣化を抑制できる。
半導体発光素子１２２において、周辺金属部５２ｐの半導体発光部１５（この例では第２半導体層２０）に対する接触抵抗を、接触金属部５２ｃの半導体発光部１５に対する接触抵抗よりも高くしても良い。これにより、半導体発光部１５と第１金属層５１の間に絶縁部８０が設けられている領域での発光を抑えることができ、放熱性が悪い周辺金属部５２ｐでの発熱量を減らすことができる。それによって、寿命を長くすることができる。
第２金属層５２において、接触金属部５２ｃとなる膜により、周辺金属部５２ｐを形成しても良い。すなわち、これらの部分を、同じ膜から形成しても良い。これにより、工程数が少なくなり、コストを低減することができる。
第１、第２の実施形態に係る半導体発光素子において、成長基板の上に形成されるバッファ層には、例えば、低温成長のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）の薄膜を用いることができる。
第２金属層５２は、例えば、銀またはその合金を含む。銀以外の金属の膜の可視光帯域に対する反射率は、４００ｎｍ以下の紫外域では、波長が短くなるほど低下する傾向にある。一方、銀は、３７０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外帯域の光に対しても、高い反射効率を有する。例えば、紫外発光の半導体発光素子であり、かつ、第２金属層５２として銀合金を用いる場合には、第２金属層５２の半導体発光部１５との界面部分における銀の成分比が高いことが好ましい。第２金属層５２（例えば接触金属部５２ｃ）の厚さは、光に対する反射効率を確保するため、１００ｎｍ以上であることが好ましい。
例えば、半導体発光部１５と支持基板６４との接合時、または、成長用基板の除去（例えばレーザリフトオフ）時に、半導体層（結晶）に欠陥または損傷が生じ易い。欠陥または損傷は、例えば、支持基板６４と半導体発光部１５との間の熱膨張係数差、支持基板６４と成長用基板との間の熱膨張係数差、局所的な加熱よる熱、レーザリフトオフ時のＧａＮの分解に伴う生成物、などに起因する。半導体層に欠陥や損傷が生じると、例えば、そこから、第２金属層５２のＡｇが拡散し、結晶内部にリークが生じ、または、結晶欠陥が加速度的に増加する。
実施形態においては、例えば、単結晶ＡｌＮバッファ層を用いる。これにより、高品質な半導体層を形成することができる。このため、結晶に対する損傷が大幅に軽減される。この単結晶ＡｌＮバッファ層の熱伝導率は、高い。このため、ＧａＮ層をレーザ光で分解する際に、ＧａＮ層の近傍に配置されている単結晶ＡｌＮバッファ層に効率良く熱が拡散する。このため、局所的な加熱による熱損傷が生じ難い。
凹凸１４は、バッファ層（例えばＧａＮバッファ層）に形成しても良い。ｎ型コンタクト層は、電極層４０との低抵抗のオーミック接続を形成する。このために、ｎ形コンタクト層におけるキャリア濃度（例えば不純物濃度）は高く設定される。このｎ型コンタクト層に凹凸１４を形成すると、表面の平坦性が低くなり易く、さらに、不純物析出が生じ易い。その結果として、光取り出し効率を低下させることがある。一方、バッファ層（ＧａＮバッファ層）におけるキャリア濃度（例えば不純物濃度）は、ｎ型コンタクト層に比べて低い。このため、バッファ層（例えばＧａＮバッファ層）に凹凸１４を形成することで、表面の平坦性は維持され、不純物析出も生じ難い。
凹凸１４の形成には、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができる。例えば、ＫＯＨ溶液などによるアルカリエッチングを用いると、ＧａＮ結晶の面方位（主に{１０−１−１}）に沿って、異方性エッチングが生じる。その結果、六角錐の構造が形成される。エッチング温度、時間、ｐＨ（別の物質を添加することで調整する）、濃度、ＵＶ光またはＵＶレーザ照射の有無などによりエッチングレートが変化する。これらの条件により、六角錐の大きさや密度は、大きく変化する。一般的に、エッチング量（エッチング前の表面から、エッチング後にできた凹凸１４の最も深い所までの深さ）が大きいほど、凹凸１４は大きく、かつ、密に形成される。
ＧａＮをドライエッチングで加工する場合、Ｎ面は、Ｇａ面とは異なり、結晶方位や転位の影響を受け易く、異方性エッチングされ易い。ｃ面サファイア基板上に成長させたＧａＮの表面は、通常はＧａ面である。例えば、成長用基板（例えばサファイア基板）を除去することで露出したＧａＮの表面は、Ｎ面となっている。このため、ドライエッチングを用いた異方性エッチングによって、容易に凹凸１４を形成することができる。マスクを用いたドライエッチングにより、凹凸１４を形成してもよい。この場合には、設計どおりの凹凸１４を形成し易いため、光取り出し効率を高め易い。
凹凸１４により、入射した発光光を有効に取り出す、または、入射角度を変えることができる。凹凸１４の大きさ（隣接する２つの凸部１４ｐどうしのＺ軸方向に沿った距離）は、結晶層内における発光波長以上であることが好ましい。本願発明者の実験によると、発光波長が３９０ｎｍの半導体発光素子（結晶層内の発光波長は約１５５ｎｍ）においては、凹凸１４が大きいと、光出力が増加する傾向がある。凹凸１４の大きさが、発光波長以上約３μｍ以下において、凹凸１４の大きさが大きいと光出力が緩やかに増加する。凹凸１４の大きさは、結晶層内の発光波長の２倍以上が好ましく、１０倍以上でことがさらに好ましい。
実施形態に係る半導体発光素子において、半導体層の成長方法には、例えば、有機金属気相堆積（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法、または、有機金属気相成長（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法などを用いることができる。
実施形態によれば、発光効率が高く実用的な半導体発光素子が提供できる。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる第１〜第３金属層、半導体発光部、第１半導体層、第２半導体層、発光層、絶縁部、第１〜第３絶縁部分、電極層４０、パッド部、配線層、層間絶縁層、第１〜第４層間絶縁部分、接合層、支持基板及び裏面電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…第１半導体層、 １１…第１半導体部分、 １２…第２半導体部分、 １４…凹凸、 １４ｐ…凸部、 １５…半導体発光部、 １５ａ…第１面、 １５ｂ…第２面、 ２０…第２半導体層、 ３０…発光層、 ４０…電極層、 ４１…配線層、 ４２…パッド部、 ４３…細線部、 ５１…第１金属層、 ５１ｒ…外縁、 ５１ｕ…上面、 ５２…第２金属層、 ５２ｃ…接触金属部、 ５２ｐ…周辺金属部、 ５２ｒ…外縁部、 ５３…第３金属層、 ５３ｉ…内側部分、 ５３ｍ…中間部分、 ５３ｏ…外側部分、 ６３…接合層、 ６４…支持基板、 ６５…裏面電極、 ８０…絶縁部、 ８１〜８３…第１〜第３絶縁部分、 ８５…層間絶縁層、 ８６〜８９…第１〜第４層間絶縁部分、 １１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１１、１１２、１１８ａ〜１１８ｄ、１２０、１２１、１２２…半導体発光素子

Claims (16)

  1. 第１金属層と、
    第１方向において前記第１金属層と離間した半導体発光部と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ前記第１金属層と電気的に接続された光反射性の第２金属層であって、
    前記半導体発光部に接する接触金属部と、
    前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、
    を含む第２金属層と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられた光反射性の第３金属層であって、
    前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、
    を含む第３金属層と、
    前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、
    前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、
    前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、
    を含む絶縁部と、
    電極層と、
    を備え、
    前記電極層と前記第１金属層との間に前記半導体発光部が配置され、
    前記第３金属層は、前記第１金属層及び前記電極層のいずれかに電気的に接続された半導体発光素子。
  2. 前記電極層は、アルミニウム及び銀の少なくともいずれかを含む請求項１記載の半導体発光素子。
  3. 第１金属層と、
    第１方向において前記第１金属層と離間した半導体発光部と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ前記第１金属層と電気的に接続された光反射性の第２金属層であって、
    前記半導体発光部に接する接触金属部と、
    前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、
    を含む第２金属層と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられた光反射性の第３金属層であって、
    前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、
    を含む第３金属層と、
    前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、
    前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、
    前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、
    を含む絶縁部と、
    前記第１金属層の前記半導体発光部に対向する面側に設けられ前記第１金属層と電気的に絶縁されたパッド部と、
    前記第１金属層と電気的に絶縁された電極層と、
    前記第１金属層と電気的に絶縁された配線層と、
    層間絶縁層と、
    を備え、
    前記半導体発光部は、
    第１半導体部分と、前記平面に対して平行な方向において前記第１半導体部分と並ぶ第２半導体部分と、を含む第１導電形の第１半導体層と、
    前記第１半導体部分と前記接触金属部との間に設けられた第２半導体層と、
    前記第１半導体部分と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
    を含み、
    前記電極層は、前記第２半導体部分と前記第１金属層との間に設けられ、前記第２半導体部分に電気的に接続され、
    前記配線層は、前記第１金属層と前記第２半導体部分との間に設けられ前記電極層と前記パッド部とを電気的に接続し、
    前記層間絶縁層は、
    前記電極層と前記第１金属層との間に設けられた第１層間絶縁部分と、
    前記配線層と前記第１金属層との間に設けられた第２層間絶縁部分と、
    前記パッド部と前記第１金属層との間に設けられた第３層間絶縁部分と、
    を含む半導体発光素子。
  4. 前記平面に投影したときに、前記第２金属層の一部は、前記電極層及び前記配線層の少なくともいずれかと重なる請求項３記載の半導体発光素子。
  5. 前記層間絶縁層は、前記配線層と前記第２半導体部分との間に設けられた第４層間絶縁部分をさらに含む請求項３または４に記載の半導体発光素子。
  6. 前記第３金属層は、前記第１金属層及び前記電極層のいずれかに電気的に接続される請求項３〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  7. 前記電極層は、アルミニウム及び銀の少なくともいずれかを含む請求項３〜６に記載の半導体発光素子。
  8. 前記第３金属層は、アルミニウム及び銀の少なくともいずれかを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  9. 前記半導体発光部から放出された光のうちの、前記半導体発光部の前記第１金属層とは反対側の面から出射する光の強度は、前記半導体発光部の前記第１金属層の側の面から出射する光の強度よりも高い請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  10. 導電性の支持基板をさらに備え、
    前記支持基板と前記半導体発光部との間に前記第１金属層が配置され、前記支持基板と前記第２金属層とが前記第１金属層を介して電気的に接続される請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  11. 第１金属層と、
    第１方向において前記第１金属層と離間した半導体発光部と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられ前記第１金属層と電気的に接続された光反射性の第２金属層であって、
    前記半導体発光部に接する接触金属部と、
    前記第１方向に対して垂直な平面に投影したときに前記接触金属部の周りに設けられ前記半導体発光部と離間する外縁部を含む周辺金属部と、
    を含む第２金属層と、
    前記第１金属層と前記半導体発光部との間に設けられた光反射性の第３金属層であって、
    前記半導体発光部と前記外縁部との間に設けられた内側部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部と重なり前記外縁部と重ならない中間部分と、
    前記平面に投影したときに前記半導体発光部の外側の外側部分と、
    を含む第３金属層と、
    前記中間部分と前記半導体発光部との間、及び、前記内側部分と前記半導体発光部との間に設けられた第１絶縁部分と、
    前記内側部分と前記第１金属層との間、及び、前記外側部分と前記第１金属層との間に設けられた第２絶縁部分と、
    前記第１絶縁部分及び前記第２絶縁部分と連続する第３絶縁部分と、
    を含む絶縁部と、
    を備え、
    前記第１絶縁部分と前記第１金属層との間に前記外側部分が配置され、
    前記外側部分は、前記第１絶縁部分と前記第２絶縁部分との間に配置された半導体発光素子。
  12. 前記第１絶縁部分と前記第１金属層との間に前記外側部分が配置され、
    前記外側部分は、前記第１絶縁部分と前記第２絶縁部分との間に配置される請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  13. 前記絶縁部の前記半導体発光部に対する密着性は、前記第３金属層の前記半導体発光部に対する密着性よりも高い請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  14. 前記絶縁部の前記第１金属層に対する密着性は、前記絶縁部の前記第３金属層に対する密着性よりも高い請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  15. 前記絶縁部は、酸化珪素、窒化珪素及び酸窒化珪素の少なくともいずれかを含む請求項１〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
  16. 前記第２金属層の光反射率は、前記第１金属層の光反射率よりも高く、
    前記第３金属層の光反射率は、前記第１金属層の前記光反射率よりも高い請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
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