JP2014086572A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率および信頼性の高い半導体発光素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子１は、基板１１と、半導体積層体１９と、第１電極１５および第２電極１７とを備え、半導体積層体１９が溝部２２によって複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに分離され、第１電極１５が、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通して第１半導体層１９ａと接続される突出部１５１を有し、第２電極１７は、第２半導体層１９ｂと接続され、かつ、溝部２２の底部に露出する外部接続部１７ｃを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体積層体と基板との間に電極が配置された半導体発光素子に関する。

従来、ＬＥＤなどの半導体発光素子において、半導体層を複数に分割することで発光効率を高める技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば特許文献１で提案された半導体発光素子は、半導体積層体を複数に分割することで、分割されたそれぞれの半導体積層体における電極の面積を小さくし、当該電極による光の吸収を最小限に止めている。また、この半導体発光素子は、分割された個々の半導体積層体の面積を小さくすることができるため、当該半導体積層体を複数に分割しない場合と比較して、電流拡散を均一に行えるようになり、発光効率も高めている。

米国特許第７７８６４９８号明細書

しかしながら、特許文献１で提案された半導体発光素子は、導電性基板、第２電極、半導体積層体、第１電極（コンタクトホール、配線部およびボンディング部）の順に電流経路が形成されているため、半導体積層体に埋め込まれた第１電極のボンディング部に近い領域（ここでは半導体積層体の中心領域）に電流が集中する。従って、この半導体発光素子は、実質的には半導体積層体における電流拡散が不均一となり、発光効率や信頼性が悪化してしまうという問題があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、発光効率および信頼性の高い半導体発光素子を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明に係る半導体発光素子は、基板と、前記基板の上部に配置され、第２半導体層、活性層および第１半導体層が順に積層された半導体積層体と、前記基板と前記半導体積層体との間に配置された第１電極および第２電極とを備える発光素子であって、前記半導体積層体が、溝部によって複数の半導体ブロックに分離され、前記第１電極が、前記複数の半導体ブロックのそれぞれにおいて、前記第２半導体層および前記活性層を貫通して前記第１半導体層と接続される突出部を有し、前記第２電極が、前記複数の半導体ブロックのそれぞれにおいて、前記第２半導体層と接続され、かつ、前記溝部の底部に露出する外部接続部を備えている構成とした。

このような構成を備える半導体発光素子は、半導体積層体を分離する溝部の底部、すなわち複数の半導体ブロックの間に外部接続部が設けられているため、当該外部接続部に電流が供給されると、各半導体ブロックに電流が均一に流れ、一部の半導体ブロックに対する電流集中が緩和される。また、半導体発光素子は、半導体積層体が溝部によって分離されることで、当該溝部の位置で活性層が露出するため、当該活性層から放出された光が溝部からも出射し、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記外部接続部が、前記溝部の一端および他端に配置されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、半導体積層体を分離する溝部を挟んで、当該溝部の一端および他端に外部接続部がそれぞれ設けられているため、溝部の一端および他端の位置から半導体積層体に電流が均等に注入される。

また、このとき半導体発光素子は、前記第２電極が、前記半導体ブロック同士を接続する配線部と、前記配線部と接続される前記外部接続部とから構成され、さらに前記第２電極が、前記溝部の両端に配置された外部接続部の間であって、上面視において前記溝部と重なる位置に前記配線部が設けられていない部分がある。これにより、半導体発光素子は、２つの外部接続部に供給された電流が溝部から離れて流れるようになり、外部接続部間の電流集中がさらに緩和される。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記溝部の幅が、前記外部接続部の幅よりも狭く形成されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、半導体積層体に溝部を形成することによる発光面積の減少を最小限に抑えることができるため、発光効率が高くなる。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記複数の半導体ブロックのそれぞれの形状が同じである構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、半導体積層体が溝部によって均等に分離されているため、各半導体ブロックに流れる電流分布の均一性が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記溝部を形成する前記複数の半導体ブロックの対向する側面が、テーパ状に傾斜されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、活性層から放出された光が各半導体ブロックのテーパ状の側面から出射されやすくなり、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記溝部を形成する前記複数の半導体ブロックの対向する側面に、凹凸部が形成されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、活性層から放出された光が各半導体ブロックの凹凸状の側面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記溝部の底部における前記外部接続部が設けられた領域以外の領域に、白色樹脂または分布ブラッグ反射鏡を有する光反射性部材が設けられている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、例えば活性層から放出された光が各半導体ブロックの側面から出射された後に溝部の底部に向かって進行した場合であっても、白色樹脂または分布ブラッグ反射鏡からなる光反射部材によって反射されるため、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射部材が、前記溝部の底部から前記第２半導体層の下部に入り込むように設けられている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、活性層から放出された光が各半導体ブロックの第２半導体層の方向（下方向）に進行した場合であっても、光反射部材によって反射することができるため、基板側からの光漏れが防止されて光の取り出し効率が向上する。

また、本発明に係る発光素子は、前記第２電極が、前記半導体ブロック同士を接続する配線部と、前記配線部と接続される前記外部接続部とから構成され、前記配線部が、Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｌ，Ａｌ合金から選択される材料を含む構成としても構わない。

また、本発明に係る半導体発光素子は、前記光反射部材が、前記溝部に対して線対称の位置に形成されている構成とすることが好ましい。

このような構成を備える半導体発光素子は、溝部を中心とした線対称の位置に光反射部材が形成されているため、溝部の両側で光が均等に反射されることになる。

本発明に係る半導体発光素子によれば、半導体積層体を複数の半導体ブロックに分離し、かつ、各半導体ブロックの間に第２電極の外部接続部を設けることで、各半導体ブロックに均一に電流を流すことができ、発光効率を高めることができる。

本発明の実施形態に係る半導体発光素子の全体構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の全体構成の一部を切り欠いて示す斜視断面図であって、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の全体構成の一部を切り欠いて示す断面図であって、図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の全体構成の一部を切り欠いて示す断面図であって、図１におけるＣ−Ｃ’断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第１変形例を説明するための概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第２変形例を説明するための概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第３変形例を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の第４変形例を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子について、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、本発明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、以下の説明では、同一の名称およ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。

［半導体発光素子の構成］
本発明の実施形態に係る半導体発光素子１の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。

半導体発光素子１は、図１に示すように平面視すると、略矩形状に形成されている。また、半導体発光素子１は、図２および図３に示すように、上部が断面視で略台形状に形成されるとともに、後記する溝部２２によって当該断面台形状の上部が２つに分離されている。また、半導体発光素子１は、図３に示すように、所定厚さの平板の上に、溝部２２を挟んで２つの略四角錐台が配置された形状を有している。また、半導体発光素子１の略台形状の上部は、図１および図２に示すように、溝部２２の一端および他端において、後記する第２電極１７の外部接続部１７ｃが形成される領域が切り欠かれている。言い換えれば、半導体発光素子１は、図２に示すように、前記した平板の上に配置された２つの略四角錐台において、溝部２２を挟んで隣接する角部がそれぞれ切り欠かれている。

半導体発光素子１は、ここでは図３に示すように、基板１１と、裏面接着層１２と、基板側接着層１３と、第１電極側接着層１４と、第１電極１５と、絶縁膜１６と、第２電極１７と、第１保護膜１８と、半導体積層体１９と、第２保護膜２１とが積層された構造を有している。なお、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面に相当するが、ここでは図示の便宜上、図１において、Ｂ−Ｂ’断面上に４個設けられている貫通孔２０、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１を２個だけ図示している。

（基板１１）
基板１１は、半導体積層体１９が電極などの部材を介して貼り合わせられ、半導体積層体１９などを支持するためのものである。基板１１は、図１〜図３に示すように、略矩形平板状に形成されている。また、基板１１は、図３に示すように、下面に裏面接着層１２が形成され、上面に基板側接着層１３が形成されている。この基板１１の面積は特に限定されず、当該基板１１上に積層される部材の大きさに応じて適宜選択される。また、基板１１の厚さは、放熱性の観点から５０μｍ〜５００μｍとすることが好ましい。

基板１１の具体例としては、Ｓｉ基板の他、ＧａＡｓなどからなる半導体基板や、Ｃｕ，Ｇｅ，Ｎｉなどの金属材料、あるいは、Ｃｕ−Ｗなどの複合材料からなる導電性基板を挙げることができる。また、基板１１としては、上記の他にもＣｕ−Ｍｏ，ＡｌＳｉＣ，ＡｌＳｉ，ＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｃｕ−ダイヤなどの金属とセラミックの複合体なども利用することができる。なお、このような複合体は、例えばＣｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏの一般式をＣｕ_ｘＷ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦３０），Ｃｕ_ｘＭｏ_{１００−ｘ}（０≦ｘ≦５０）のようにそれぞれ示すことができる。

ここで、基板１１の一例としてＳｉ基板を挙げたのは、安価でチップ化しやすいという利点があるためである。一方、前記したように基板１１に導電性基板を用いると、基板１１側からの電力供給が可能となるほか、高い静電耐圧および放熱性に優れた素子とすることができるという利点がある。

また、基板１１は、例えばＳｉ，Ｃｕ（Ｃｕ−Ｗ）などの材料で構成し、当該基板１１と半導体積層体１９との間に電極を設けるか、あるいは、半導体積層体１９との間に光反射構造を設けることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、放熱性や発光特性を向上させることができる。

（裏面接着層１２）
裏面接着層１２は、基板１１と電気的に接続されており、かつ半導体発光素子１を例えば発光装置の実装基板（図示省略）に実装するための層である。裏面接着層１２は、図３に示すように、基板１１の下面全域、すなわち基板１１の基板側接着層１３が形成されている面の反対側に形成されている。裏面接着層１２の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、裏面接着層１２の具体例としては、ＴｉＳｉ_２，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｓｎ，Ａｌなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。なお、裏面接着層１２は、後記する基板側接着層１３、第１電極側接着層１４と同様の材料を使用することができるが、例えば導電性樹脂材料を使用してもよい。

（基板側接着層１３）
基板側接着層１３は、基板１１を第１電極側接着層１４に接合し、かつ第１電極接着層１４と基板１１とを電気的に接続するための層である。基板側接着層１３は、図３に示すように、基板１１の上面全域、すなわち基板１１の裏面接着層１２が形成されている面の反対側に形成され、基板と電気的に接続されている。裏面接着層１２の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、基板側接着層１３の具体例としては、Ａｌ，Ａｌ合金，ＴｉＳｉ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

基板側接着層１３を前記した金属の積層構造とする場合、第１電極側接着層１４とＡｕ−Ａｕ接合するために、最上面をＡｕで構成することが好ましく、例えば基板１１側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／ＡｕＳｎ，ＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕなどのように積層することができる。また、基板側接着層１３と第１電極側接着層１４の最表面をＡｕとし、接合面をＡｕ−Ａｕ接合することで、熱に対する耐性を向上させることができるため、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。

（第１電極側接着層１４）
第１電極側接着層１４は、第１電極１５を基板側接着層１３と接合し、かつ基板側接着層１３と半導体積層体１９とを電気的に接続するための層である。第１電極側接着層１４は、図３に示すように、第１電極１５の下面全域に形成されている。第１電極側接着層１４の厚さは特に限定されず、所望の接合性および導電性に応じて適宜調整することができる。また、第１電極側接着層１４の具体例としては、前記した基板側接着層１３と同様に、Ａｌ，Ａｌ合金，ＴｉＳｉ_２，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｎなどの金属を含む層やその積層構造で構成することができる。

第１電極側接着層１４を前記した金属の積層構造とする場合、前記したように基板側接着層１３とＡｕ−Ａｕ接合するために、最下面はＡｕで構成することが好ましく、例えば第１電極１５側から順にＴｉＳｉ_２／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ，Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕなどのように積層することができる。

（第１電極１５）
第１電極１５は、第１半導体層１９ａに対して電流を供給するためのものである。第１電極１５は、第１半導体層１９ａがｎ型半導体層である本実施形態においてはｎ側電極として機能する。第１電極１５は、図３に示すように、第１電極側接着層１４の上面全域に形成され、後記する絶縁膜１６を挟んで、第２電極１７と対向するように配置されている。また、第１電極１５は、後記する半導体積層体１９（半導体ブロック１９Ａおよび半導体ブロック１９Ｂ）よりも広い範囲に形成されている。すなわち、第１電極１５は、半導体積層体１９の面積よりも広い面積で形成されており、当該半導体積層体１９の下面を超えた縁の部分に段差が形成されている。なお、前記した「半導体積層体１９の面積」とは、ここでは図１に示すように、半導体積層体１９を構成する各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの下面の面積と、これらの間に形成された溝部２２の面積とを合計した、半導体積層体１９の外形の面積のことを意味している。

第１電極１５は、図２および図３に示すように、半導体積層体１９の方向（ここでは上方向）に突出する複数の突出部１５１を備えており、当該突出部１５１を介して、第１半導体層１９ａと電気的に接続されている。この突出部１５１は、図３に示すように断面視すると、それぞれ略台形状に形成されている。また、突出部１５１は、図１〜図３に示すように、略円錐台形状に形成されており、略円錐形状の先端が切断された形状を有している。また、突出部１５１は、図１に示すように平面視すると、真円状に形成されている。そして、突出部１５１は、ここでは図１に示すように、後記する半導体積層体１９を構成する半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれの下部に１６個ずつ、合計３２個形成されており、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれと１６箇所で接続されている。

突出部１５１は、図１に示すように配列されている。より具体的には、１行目（図１における最も上側）に配置された４個の突出部１５１と、２行目に配置された６個の突出部１５１とが三角格子（千鳥格子）状に配置され、２行目〜５行目に配置された合計２４個の突出部１５１が四角格子（正方格子）状に配置され、５行目に配置された６個の突出部１５１と、６行目（図１における最も下側）に配置された４個の突出部１５１とが三角格子（千鳥格子）状に配置されている。これにより、半導体発光素子１は、複数の突出部１５１が小さい面積で分散配置されているため、広い発光面積を確保することができる。従って、半導体発光素子１は、電流密度を均一にしてＶｆ（順方向電圧）を低減させることができ、均一発光が可能となる。

突出部１５１は、図３に示すように、後記する絶縁膜１６、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃをそれぞれ貫通するように突出して形成され、先端が第１半導体層１９ａと接している。また、突出部１５１は、より具体的には、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通して形成された貫通孔２０内に挿通された絶縁膜１６の開口突出部１６１内に挿入され、貫通孔２０および開口突出部１６１を介して第１半導体層１９ａと接続されている。

なお、突出部１５１は、先端の一部が開口突出部１６１から露出し、その露出した部分が第１半導体層１９ａと接触している。すなわち、突出部１５１は、図３のＤ部に示すように、先端の上面と先端の外周面の２箇所で第１半導体層１９ａと接触している。これにより、半導体発光素子１は、例えば突出部１５１の先端の上面のみで第１半導体層１９ａと接触する場合と比較して、突出部１５１と第１半導体層１９ａとの接触面積が大きくなるため、第１半導体層１９ａに電流が広がりやすくなり、順方向電圧Ｖｆが低減する。

また、突出部１５１は、後記する複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、第１半導体層１９ａに対する接触面積が同じであることが好ましい。すなわち、突出部１５１は、先端の上面と先端の外周面の２箇所で第１半導体層１９ａと接触しているが、半導体ブロック１９Ａ側において突出部１５１と第１半導体層１９ａとが接触する面積の合計と、半導体ブロック１９Ｂ側において突出部１５１と第１半導体層１９ａとが接触する面積の合計とが同じであることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに流れる電流分布の均一性が向上する。なお、前記した「接触面積が同じ」とは、接触面積が完全に同一の場合のみならず、実質的に同一（バラつき程度を含む）の場合も含んでいる。

突出部１５１は、図１および図２に示すように、後記する半導体積層体１９を構成する複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに形成された複数の貫通孔２０のそれぞれを介して、第１半導体層１９ａと複数個所で接続された構成とすることが好ましい。すなわち、突出部１５１は、図１および図２に示すように、溝部２２の両側に配置された半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを複数個所（ここでは１６箇所ずつ）で貫通し、複数個所（ここでは１６箇所ずつ）で第１半導体層１９ａと接触している。これにより、半導体発光素子１は、複数の突出部１５１を介して、第１電極１５と第１半導体層１９ａとが複数の位置で電気的に接続されているため、半導体層１９の全体に電流を均等に行き渡らせることができる。

また、突出部１５１は、後記する半導体積層体１９を構成する複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに形成された複数の貫通孔２０のそれぞれを介して、溝部２２に対して線対称の位置で第１半導体層１９ａと接続された構成とすることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、複数の突出部１５１を介して、第１電極１５と各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの第１半導体層１９ａとが同等な位置で接続されているため、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの全体に、均一に電流を行き渡らせることができる。

第１電極１５の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、第１電極１５は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂにおいて膜厚が同じとなるように形成される。これにより、半導体発光素子１は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに流れる電流分布の均一性が向上する。なお、第１電極１５の厚さとは、ここでは突出部１５１の高さと、突出部１５１以外の部分の膜厚のことを意味している。また、前記した「膜厚が同じ」とは、膜厚が完全に同一の場合のみならず、実質的に同一（バラつき程度を含む）の場合も含んでいる。

第１電極１５の具体例としては、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属またはこれらの酸化物あるいはこれらの窒化物により形成することができ、その他にも、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することができる。また、第１電極１５は、図３に示すように、先端の位置では第１半導体層１９ａと接し、また貫通孔２０の位置では絶縁膜１６を介して半導体積層体１９と隣接しているため、第１半導体層１９ａとのオーミック性接触を考慮するとともに、活性層１９ｃから出た光を反射する材料を用いて形成することが好ましく、具体的にはＡｌおよびＡｌ合金を用いて形成することが好ましい。

（絶縁膜１６）
絶縁膜１６は、第１電極１５と、第２電極１７と、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃとを絶縁するためのものである。絶縁膜１６は、図３に示すように、第１電極１５の突出部１５１の先端の上面と先端の外周面とを除いた、第１電極１５の表面を全て覆うように形成されている。また、絶縁膜１６は、第１電極１５と、後記する第２電極１７の配線部１７ａとの間に形成されている。

絶縁膜１６は、図２および図３に示すように、半導体積層体１９の方向（ここでは上方向）に開口および突出する複数の開口突出部１６１を備えており、当該開口突出部１６１によって第１電極１５の突出部１５１の外周面を覆っている。この開口突出部１６１は、図３に示すように断面視すると、筒状に形成されている。また、開口突出部１６１は、より具体的には図１〜図３に示すように、中空の略円錐台形状に形成されており、中空の略円錐形状の先端が切断された形状を有している。また、開口突出部１６１は、図１に示すように平面視すると、真円状に形成されている。そして、開口突出部１６１は、後記する半導体積層体１９を構成する半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれの下部に１６個ずつ、合計３２個形成されている。

開口突出部１６１は、図３に示すように、後記する第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通するように突出して形成され、開口の先端が第１半導体層１９ａと接している。開口突出部１６１は、より具体的には、第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃを貫通して形成された貫通孔２０内に挿通されている。半導体発光素子１は、このような絶縁膜１６を備えることで、第１電極１５と第２電極１７とが絶縁され、電極の立体的な構造が可能となっている。

絶縁膜１６の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、絶縁膜１６の具体例としては、例えばＳｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ａｌからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜などで構成することができ、特に、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯＣ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどで構成することができる。また、絶縁膜１６は、単一の材料の単層膜または積層膜で構成してもよく、異なる材料の積層膜で構成してもよい。さらに、絶縁膜１６は、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）膜で構成してもよい。

（第２電極１７）
第２電極１７は、第２半導体層１９ｂに対して電流を供給するためのものである。第２電極１７は、第２半導体層１９ｂがｐ型半導体層である本実施形態においてはｐ側電極として機能する。第２電極１７は、図３に示すように、第２半導体層１９ｂの下部に膜状に形成され、絶縁膜１６を挟んで第１電極１５と対向するように配置されている。第２電極１７は、より具体的には、第２半導体層１９ｂと接続される内部接続部１７ｂと、内部接続部１７ｂを介して第２半導体層１９ｂに電気的に接続される配線部１７ａと、配線部１７ａと接続される外部接続部１７ｃとから構成されている。

配線部１７ａは、外部接続部１７ｃからの電流を、内部接続部１７ｂを介して後記する半導体積層体１９を構成する複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれの第２半導体層１９ｂに供給するためのものである。すなわち、配線部１７ａは、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂ同士を接続するものである。配線部１７ａは、図３に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が設けられた領域を除く、第２半導体層１９ｂの下面のほぼ全域に対応する領域に形成されている。また、配線部１７ａは、第２半導体層１９ｂの下面全域に対応する領域から、溝部２２の下部に露出するように形成されている。そして、このように溝部２２の下部に露出した配線部１７ａ上には、後記する外部接続部１７ｃが形成されている。

配線部１７ａは、ここでは図示を省略したが、具体的には半導体積層体１９の底面積とほぼ同様の面積からなる板状の部材で構成されており、図３に示すように、絶縁膜１６の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部（符号省略）が当該開口突出部１６１と同心に形成されている。また、配線部１７ａは、後記する内部接続部１７ｂと同様に、活性層１９ｃからの光に対して反射率の高い材料で構成されることが好ましく、かつ、導電性の高い材料で構成されることが好ましい。

内部接続部１７ｂは、半導体積層体１９とのオーミック接触性に優れ、活性層１９ｃからの光を効率よく反射させるためのものである。内部接続部１７ｂは、図３に示すように、第１電極１５の突出部１５１が設けられた領域と、第１保護膜１８が設けられた領域とを除く、第２半導体層１９ｂの下面のほぼ全域に形成されている。また、内部接続部１７ｂの下面には、図３に示すように、配線部１７ａが形成されている。

ここで、内部接続部１７ｂは、第２半導体層１９ｂの下面の面積に対して、７０％以上の面積で構成されることが好ましく、さらに好ましくは８０％以上の面積で構成される、さらにより好ましくは９０％以上の面積で構成される。これにより、接触抵抗を低下させ、半導体発光素子１の駆動電圧を低減させることができる。特に、内部接続部１７ｂを第２半導体層１９ｂの面積に対して７０％以上の面積で構成することで、活性層１９ｃからの光を第２半導体層１９ｂのほぼ全域で反射させることが可能となるため、光の取り出し効率を向上させることができる。

内部接続部１７ｂは、ここでは図示を省略したが、具体的には半導体積層体１９の底面積とほぼ同様の面積からなる板状の部材で構成されており、図３に示すように、後記する第１保護膜１８を介して、絶縁膜１６の開口突出部１６１が挿通される複数の開口部（符号省略）が当該開口突出部１６１と同心に形成されている。

内部接続部１７ｂは、半導体積層体１９からの光を反射させる材料として、Ａｌ，ＲｈおよびＡｇから選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することが好ましく、その中でもＡｇまたはＡｇ合金を含む金属膜により形成することがより好ましい。例えば、内部接続部１７ｂを積層膜により形成する場合には、半導体積層体１９側がＡｇとなるように、基板１１側から順に積層されたＰｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｇなどが挙げられる。なお、内部接続部１７ｂは、マイグレーション防止のために、カバー電極となる別の金属含有層で側面と下側（基板１１側）が完全に被覆された構成であってもよい。なお、半導体発光素子１は、図３に示すように、内部接続部１７ｂの下部に配線部１７ａが配置され、内部接続部１７ｂの側面が第１保護膜１８で覆われているため、これらがマイグレーション防止としての役割も担っている。

外部接続部１７ｃは、第２電極１７において、外部電源と接続するためのパッド電極として機能するものである。外部接続部１７ｃは、図１に示すように、溝部２２の底部に露出するように設けられている。外部接続部１７ｃは、より具体的には、図２〜図４に示すように、配線部１７ａ上に設けられ、第１保護膜１８を貫通して溝部２２の底部に露出するように形成されている。

外部接続部１７ｃは、半導体発光素子１の角部以外の領域に設けることが好ましく、ここでは図１および図４に示すように、溝部２２および半導体積層体１９の一部を挟むように、素子端部の対向する２辺にそれぞれ配置されている。すなわち、外部接続部１７ｃは、溝部２２の底部に複数設けられ、当該溝部２２の長手方向における一端および他端に対向して配置されている。これにより、半導体発光素子１は、半導体積層体１９を分離する溝部２２を挟んで、当該溝部２２の一端および他端に外部接続部１７ｃがそれぞれ設けられているため、溝部２２の一端および他端の位置から半導体積層体１９に電流が均等に注入される。また、半導体発光素子１は、溝部２２に沿って配線部１７ｂに貫通孔が形成され、溝部２２に配線部１７ｂが設けられていないため、２つの外部接続部１７ｃに供給された電流が溝部２２から離れるように流れ易くなり、外部接続部１７ｃ間の電流集中が緩和される。

またこのとき、半導体発光素子１は、配線部１７ｂの材料よりも光反射率の高い材料によってｎ側電極である第１電極１５を構成するのが好ましい。例えば本実施形態においては、配線部１７ｂを基板１１側からＴｉ／Ｒｈ／Ｔｉの順に積層し、第１電極１５を基板１１側からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＡｌＣｕの順に積層膜することで、配線部１７ｂの溝部２２の位置に形成された貫通孔を介して、第１電極１５の最表面であるＡｌＣｕ層を光反射層（主として戻り光を反射する光反射層）として用いることができる。なお、この場合において、第１保護膜１８は例えばＳｉＯ_２からなるため、前記した貫通孔を介して第１電極１５まで光が透過することになる。

外部接続部１７ｃは、図１に示すように、半円状に形成されているとともに、図３に示すように、溝部２２の底部において所定の高さで形成されている。また、外部接続部１７ｃは、ここでは図示を省略したが、その上面に導電性ワイヤなどで外部電源と接続するためのバンプが形成される。

なお、外部接続部１７ｃは、外部接続用の導電性ワイヤが発光を遮ることを考慮すると、図１に示すように、半導体発光素子１の周縁領域に配置するほうが好ましいが、例えば半導体発光素子１の中央領域に設置しても構わない。また、外部接続部１７ｃの大きさ、形状、個数および位置は特に限定されず、半導体発光素子１の大きさや半導体積層体１９の大きさおよび形状に応じて適宜調整することができる。

ここで、第２電極１７は、後記する半導体積層体１９を構成する複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、第２半導体層１９ｂに対する接触面積が同じであることが好ましい。すなわち、第２電極１７は、図３に示すように、内部接続部１７ｂの上面が第２半導体層１９ｂの下面と接触しているが、半導体ブロック１９Ａ側において内部接続部１７ｂの上面が第２半導体層１９ｂの下面とが接触する面積の合計と、半導体ブロック１９Ｂ側において内部接続部１７ｂの上面が第２半導体層１９ｂの下面とが接触する面積の合計とが同じであることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに流れる電流分布の均一性が向上する。なお、前記した「接触面積が同じ」とは、接触面積が完全に同一の場合のみならず、実質的に同一（バラつき程度を含む）の場合も含んでいる。

第２電極１７の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、第２電極１７は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂにおいて膜厚が同じとなるように形成される。これにより、半導体発光素子１は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに流れる電流分布の均一性が向上する。また、前記した「膜厚が同じ」とは、膜厚が完全に同一の場合のみならず、実質的に同一（バラつき程度を含む）の場合も含んでいる。

第２電極１７の配線部１７ａおよび外部接続部１７ｃの具体例としては、例えばＮｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｌａ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｙ，Ａｌ，Ｓｉ，Ａｕなどの金属またはこれらの酸化物あるいはこれらの窒化物により形成することができ、その他にも、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３などの透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜または積層膜により形成することができる。

（第１保護膜（光反射部材）１８）
第１保護膜１８は、図３に示すように、内部接続部１７ｂと同層に配置され、当該内部接続部１７ｂと外部接続部１７ｃとの間、および、内部接続部１７ｂと絶縁膜１６の開口突出部１６１との間をそれぞれ満たすように形成されている。また、第１保護膜１８は、半導体積層体１９の外側に露出する絶縁膜１６の上面を覆うように形成されている。これにより、第１保護膜１８は、配線部１７ａおよび第２保護膜２１の間と、配線部１７ａおよび第２半導体層１９ｂの間と、絶縁膜１６および第２半導体層１９ｂの間と、絶縁膜１６および第２保護膜２１の間とに設けられている。この第１保護膜１８は、活性層１９ｃから放出された光の一部を反射するための光反射部材として機能させることができ、例えば樹脂にＴｉＯ_２などの光拡散材を含有させた白樹脂や、分布ブラッグ反射鏡膜などから構成することができる。また、第１保護膜１８に、光反射部材としてＳｉＯ_２などの透光性絶縁膜を用いることもでき、透光性絶縁膜が形成された前記各部材との界面で光を反射することができる。また、第１保護膜１８の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

このような第１保護膜１８は、図４に示すように、溝部２２の底部における外部接続部１７ｃが設けられた領域以外の領域に設けられていることが好ましい。すなわち、第１保護膜１８は、溝部２２に沿って断面視した場合において、２つの外部接続部１７ｃの間の領域と、２つの外部接続部１７ｃのそれぞれの外側の領域とに形成されている。これにより、半導体発光素子１は、例えば活性層１９ｃから放出された光が各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面から出射された後に溝部２２の底部に向かって進行した場合であっても、第１保護膜１８によって反射されるため、光の取り出し効率が向上する。

また、第１保護膜１８は、図３に示すように、溝部２２の底部から第２半導体層１９ｂの下部に入り込むように設けられていることが好ましい。すなわち、第１保護膜１８は、図３に示すように断面視すると、溝部２２の底部に対応する領域から両側に延出し、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの第２半導体層１９ｂの端部と接触するように形成されている。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの第２半導体層１９ｂの方向（下方向）に進行した場合であっても、第１保護膜１８によって反射することができるため、基板１１側からの光漏れが防止されて光の取り出し効率が向上する。

また、第１保護膜１８は、図３に示すように、溝部２２に対して線対称の位置に形成されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、溝部２２を中心とした線対称の位置に第１保護膜１８が形成されているため、溝部２２の両側で光が均等に反射されることになる。

（半導体積層体１９）
半導体積層体１９は、半導体発光素子１における発光部を構成するものである。半導体積層体１９は、図３に示すように、基板１１の上部に配置されている。また、半導体積層体１９と基板１１との間には、基板側接着層１３、第１電極側接着層１４、第１電極１５、絶縁膜１６、第２電極１７および第１保護膜１８が配置されている。そして、半導体積層体１９は、具体的には図３に示すように、第２電極１７の内部接続部１７ｂ上および第１保護膜１８上に形成されているとともに、図２に示すように、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１によって、複数個所が貫かれた状態となっている。なお、前記した「貫かれた状態」とは、ここでは図３に示すように、突出部１５１および開口突出部１６１によって、半導体積層体１９の第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃが完全に貫通されており、かつ、半導体積層体１９の第1半導体層１９ａの一部がえぐられた状態のことを意味している。

半導体積層体１９は、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａが下からこの順に積層された構造を有している。この第１半導体層１９ａ、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃの具体的構成は特に限定されず、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、これらの混晶、ＧａＮ系などの窒化物半導体のいずれかであってもよい。なお、窒化物半導体としては、ＧａＮ，ＡｌＮもしくはＩｎＮ，またはこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ，０≦Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１））が挙げられる。さらに、ＩＩＩ族元素は、一部または全部にＢを用いてもよく、Ｖ族元素は、Ｎの一部をＰ，Ａｓ，Ｓｂで置換した混晶であってもよい。これらの半導体層は、通常、ｎ型およびｐ型のいずれかの不純物がドーピングされている。

ここで、第１半導体層１９ａとは、ｎ型またはｐ型半導体層を指し、第２半導体層１９ｂとは、第１半導体層１９ａとは異なる導電型、すなわちｐ型またはｎ型半導体層を指している。半導体発光素子１は、ここでは好ましい形態として、第１半導体層１９ａがｎ型半導体層で構成され、第２半導体層１９ｂがｐ型半導体層で構成されており、第２半導体層１９ｂよりも第１半導体層１９ａの抵抗を低くすることで、第１電極１５に接続された第１半導体層１９ａ中を電流が拡散しやすくなり、半導体積層体１９を流れる電流の集中をより緩和することができる。

半導体積層体１９を構成する第１半導体層１９ａおよび第２半導体層１９ｂは、それぞれ単層構造でもよいが、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造またはダブルへテロ構造などの積層構造であってもよい。また、半導体発光素子１は、図３に示すように、第１半導体層１９ａ（ｎ型半導体層）と第２半導体層１９ｂ（ｐ型半導体層）との間に活性層１９ｃを設け、当該活性層１９ｃが発光部となる素子でもよく、あるいは、第１半導体層１９ａ（ｎ型半導体層）と第２半導体層１９ｂ（ｐ型半導体層）とが直接接して発光部となる素子でもよい。なお、半導体積層体１９を構成する第１半導体層１９ａ、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃのそれぞれの厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。

半導体積層体１９は、図２および図３に示すように、第１半導体層１９ａ、活性層１９ｃおよび第２半導体層１９ｂを貫通する溝部２２によって、複数（ここでは２つ）の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに分離されている。この溝部２２は、図１および図２に示すように、半導体発光素子１の中央の位置で半導体積層体１９を分離するように直線状に形成されている。なお、溝部２２の幅は、当該溝部２２を形成することによる光出力の増加および駆動電圧の増加のバランスを考慮して適宜調整する。

溝部２２の底部は、図４に示すように、具体的には第１保護膜１８の上面によって構成されており、当該溝部２２の底部には、前記したように外部接続部１７ｃが露出して設けられている。また、溝部２２は、図１および図２に示すように、長手方向における一端および他端の位置、すなわち第２電極１７の２つの外部接続部１７ｃが設けられた位置まで連続して形成されており、当該外部接続部１７ｃが設けられた位置の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの角部が切り欠かれており、溝部２２は半円状に広がっている。

ここで、溝部２２は、図１に示すように、その幅が外部接続部１７ｃの幅よりも狭く形成されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、半導体積層体１９に溝部２２を形成することによる発光面積の減少を最小限に抑えることができるため発光効率が高くなる。

また、溝部２２によって分離された半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂは、図１に示すように、それぞれの形状が同じになるように構成されることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、半導体積層体１９が溝部２２によって均等に分離されているため、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに流れる電流分布の均一性が向上する。また、前記した「それぞれの形状が同じ」とは、形状が完全に同一の場合のみならず、実質的に同一（バラつき程度を含む）の場合も含んでいる。

また、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面は、図３に示すように、テーパ状に傾斜して形成されることが好ましい。すなわち、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれは、図１〜図３に示すように、第２半導体層１９ｂの面積よりも第１半導体層１９ａの面積のほうが小さくなるように構成され、側面に順テーパ状の傾斜が設けられている。そのため、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂは、図３に示すように、断面視でそれぞれ略台形状に形成されている。また、半導体発光素子１は、溝部２２を形成する各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの対向する側面が、テーパ状に傾斜されている。これにより、半導体発光素子１は、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面と側面との間の角度が鈍角になって緩やかになるため、当該半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面と側面とに連続して形成された第２保護膜２１の割れを防止することができる。また、半導体発光素子１は、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面がテーパ状に形成されているため、当該活性層１９ｃから放出された光が当該テーパ状の側面から出射されやすくなり、光の取り出し効率が向上する。

また、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面、すなわち第１半導体層１９ａの上面は、図３に示すように、粗面化されて凹凸部が形成されていることが好ましい。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの凹凸状の上面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率が向上する。

各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂには、図３に示すように、複数の貫通孔２０がそれぞれ形成されている。この貫通孔２０は、複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれにおいて、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａが部分的に除去されて形成されたものであり、第２半導体層１９ｂおよび活性層１９ｃが円形状に貫通して形成され、内部に絶縁膜１６の開口突出部１６１および第１電極１５の突出部１５１が挿通されている。

貫通孔２０は、図１〜図３に示すように、開口突出部１６１の外形に対応して、それぞれ略円錐台形状に形成されている。また、貫通孔２０は、図１に示すように平面視すると、開口断面形状が真円状に形成されている。そして、貫通孔２０は、半導体積層体１９を構成する半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれに１６個ずつ、合計３２個形成されている。なお、このように貫通孔２０を真円状に形成することで、半導体積層体１９における発光に寄与しない領域を最小化することができる。

ここで、貫通孔２０は、半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれに同数の１６個ずつ形成されており、半導体積層体１９全体で合計３２個形成されている。また、貫通孔２０は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂにおいて、溝部２２に対して線対称の位置に形成されている。これにより、半導体発光素子１は、各貫通孔２０に第１電極１５の突出部１５１が挿通され、当該複数の突出部１５１を介して、第１電極１５と各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの第１半導体層１９ａとが同等な位置で接続されているため、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの全体に、均一に電流を行き渡らせることができる。

（第２保護膜２１）
第２保護膜２１は、半導体積層体１９を埃、塵の付着などによる電流のショートや物理的ダメージから保護するための層である。第２保護膜２１は、図３に示すように、半導体積層体１９を構成する半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂのそれぞれの上面および側面を全て覆うように形成されている。また、第２保護膜２１の下面は、図３に示すように、第１半導体層１９ａの上面の凹凸部に対応して、凹凸状に形成されている。

第２保護膜２１の厚さは特に限定されず、所望の特性に応じて適宜調整することができる。また、第２保護膜２１の具体例としては、絶縁膜１６および第１保護膜１８と同様に、例えばＳｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ａｌからなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜などで構成することができ、特に、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯＣ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＡｌＧａＮなどで構成することができる。また、第２保護膜２１は、単一の材料の単層膜または積層膜で構成してもよく、異なる材料の積層膜で構成してもよい。

以上のような構成を備える半導体発光素子１は、半導体積層体１９を分離する溝部２２の底部、すなわち複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの間に外部接続部１７ｃが設けられているため、当該外部接続部１７ｃに電流が供給されると、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに電流が均一に流れ、一部の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに対する電流集中が緩和される。また、半導体発光素子１は、半導体積層体１９が溝部２２によって分離されることで、当該溝部２２の位置で活性層１９ｃが露出するため、当該活性層１９ｃから放出された光が溝部２２からも出射し、光の取り出し効率が向上する。

従って、半導体発光素子１によれば、半導体積層体１９を複数の半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに分離し、かつ、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの間に第２電極１７の外部接続部１７ｃを設けることで、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂに均一に電流を流すことができ、発光効率を高めることができる。

［半導体発光素子の製造方法］
以下、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１の製造方法について、図５〜図７を参照（構成については図１〜図３参照）しながら説明する。なお、以下で参照する図５〜図７は、前記した図３と同様に、図１のＢ−Ｂ’断面に相当する断面図であり、貫通孔２０、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１をそれぞれ２個だけ図示し、その他を省略している。

半導体発光素子１の製造方法は、まず図５（ａ）に示すように、サファイア基板Ｓｂ上に第１半導体層１９ａ、活性層１９ｃおよび第２半導体層１９ｂからなる半導体積層体１９を結晶成長させ、第２半導体層１９ｂ上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して第２電極１７の内部接続部１７ｂを形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｂ）に示すように、第２半導体層１９ｂ上における内部接続部１７ｂ間に、例えばスパッタリングを利用して第１保護膜１８を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｃ）に示すように、内部接続部１７ｂ上および第１保護膜１８上の所定領域に、例えばスパッタリングを利用して配線部１７ａを形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｄ）に示すように、例えばドライエッチングによって第１保護膜１８、第２半導体層１９ｂ、活性層１９ｃおよび第１半導体層１９ａを部分的に除去して複数の貫通孔２０を形成する。この貫通孔２０は、前記したように、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１を挿通するためのものである。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｅ）に示すように、配線部１７ａ上、第１保護膜１８上および貫通孔２０内に、例えばスパッタリングを利用して絶縁膜１６を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図５（ｆ）に示すように、例えばドライエッチングによって貫通孔２０の底部に形成された絶縁膜１６を所定深さまで除去して第１半導体層１９ａを露出させる。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図６（ａ）に示すように、絶縁膜１６上および貫通孔２０内に、例えばスパッタリングを利用して第１電極１５を厚めに形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図６（ｂ）に示すように研磨、例えばＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing）によって第１電極１５を平坦化する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図６（ｃ）に示すように、平坦化した第１電極１５上に、例えばスパッタリングを利用して第１電極側接着層１４を形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図６（ｄ）に示すように、基板側接着層１３が形成された基板１１を用意し、図６（ｅ）に示すように、基板１１の基板側接着層１３と第１電極側接着層１４とを貼り合わせる。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図６（ｆ）に示すように、レーザーリフトオフ法によって、サファイア基板Ｓｂ側からレーザー光を照射してサファイア基板Ｓｂと半導体積層体１９（具体的には第１半導体層１９ａ）との界面を分解し、サファイア基板Ｓｂを剥離する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ａ）に示すように、半導体積層体１９の中央領域を第１保護膜１８が露出するまで、例えばドライエッチングによってエッチングし、溝部２２を形成する。これにより、半導体積層体１９が複数の半導体ブロック１９Ａ，１９ｂに分離される。また、ここでは図７（ａ）に示すように、半導体積層体１９の中央領域のみならず、周縁領域についても第１保護膜１８が露出するまでエッチングを行い、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面を順テーパ状に形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ｂ）に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面を、例えばウェットエッチングによってエッチングして粗面化し、凹凸部を形成する。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ｃ）に示すように、中央領域に形成された第１保護膜１８を、例えばウェットエッチングによってエッチングして配線部１７ａを露出させる。次に、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ｄ）に示すように、露出した配線部１７ａ上に外部接続部１７ｃを形成する。

次に、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ｅ）に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面および側面に、例えばスパッタリングを利用して第２保護膜２１を形成する。そして、半導体発光素子１の製造方法は、図７（ｆ）に示すように、最後に基板１１の下面に、例えばスパッタリングを利用して裏面接着層１２を形成する。以上の工程により、図１に示すような半導体発光素子１を製造することができる。

以下、本発明の効果を確認するための実験例について説明する。ここでは、溝部によって半導体積層体が分離された本発明の実施例に係る半導体発光素子（図１参照）と、溝部を備えない比較例に係る半導体発光素子（図示省略）とをそれぞれ用意し、両者に所定の電流（ここでは３５０ｍＡ）を流して光出力Ｐｏを比較した。

両者の光出力Ｐｏをそれぞれ測定した結果、半導体積層体に溝部が形成されている実施例に係る半導体発光素子の光出力Ｐｏは約６４３ｍＷ、半導体積層体に溝部が形成されていない比較例に係る半導体発光素子の光出力Ｐｏは約６３２ｍＷであった。従って、本発明のように半導体積層体に溝部を形成することで、半導体発光素子の光出力Ｐｏが増加することが確認できた。これは、半導体積層体を溝部によって分離することで、当該溝部の位置で活性層が露出し、当該活性層からの光の放出量が増えたことが要因であると考えられる。

以上、本発明に係る半導体発光素子およびその製造方法について、発明を実施するための形態および実施例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。

例えば、前記した半導体発光素子１は、メッキによって半導体積層体１９上にメッキ部材を形成し、当該メッキ部材を基板１１や基板側接着層１３として利用することもできる。あるいは、半導体発光素子１は、基板１１自体を設けない構成でもよく、例えば基板１１を備えていない半導体発光素子１を、図示しない発光装置の載置部や基台上に直接実装しても構わない。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、第１保護膜１８を光反射部材として機能させる構成としたが、当該第１保護膜１８を設けずに配線部１７ａを光反射部材として機能させる構成としても構わない。この場合、配線部１７ａは、溝部２２に対応する貫通孔を設けない構成とし、外部接続部１７ｃ間に配線部１７ａが露出するように構成する。また、この場合の配線部１７ａは、Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｌ，Ａｌ合金から選択される材料を含んで構成することが好ましい。

また、前記した半導体発光素子１は、図１に示すように、貫通孔２０と、第１電極１５の突出部１５１と、絶縁膜１６の開口突出部１６１とが、平面視でそれぞれ真円状に形成されていたが、これらの平面視における形状は真円状に限らず、楕円状、多角形状、線状または曲線状などの任意の形状とすることができるとともに、形状が統一されていなくても構わない。また、貫通孔２０、突出部１５１および開口突出部１６１は、複数が一つに結合されたような形状であってもかまわない。なお、貫通孔２０、突出部１５１および開口突出部１６１は、面積が小さすぎると順方向電圧Ｖｆが高くなるおそれがあるため、例えば真円状よりも少し面積の大きい楕円形状や直線状の形状とすることもできる。なお、貫通孔２０、突出部１５１および開口突出部１６１の形状を例えば楕円形状にすると、半導体積層体１９の形状に応じて、これらの距離を揃えることができるため、発光状態を均一にすることができる。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、略円錐台形状に形成された突出部１５１の側面に段差や凹凸部が形成されていない構成について説明したが、この「略円錐台形状」には、例えば図８に示す突出部１５１Ａのように、側面に段差（あるいは凹凸部）が形成され、上方向に徐々に縮径するような形状も含まれる。

なお、貫通孔２０、突出部１５１および開口突出部１６１の大きさ、個数および位置は特に限定されず、半導体積層体１９の大きさおよび形状に応じて適宜調整することができる。例えば、貫通孔２０、突出部１５１および開口突出部１６１は、図１に示すような行列配置に限らず、線対称配置、点対称配置、あるいは、距離が不均一な配置であってもよい。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面に順テーパ状の傾斜が設けられていたが、例えば第２半導体層１９ｂの面積よりも第１半導体層１９ａの面積のほうが大きくなるように構成し、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面に逆テーパ状の傾斜が設けられるようにしても構わない。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光を各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面（具体的には内部の側面）で反射させ、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上方へ光を取り出すことができる。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面に順テーパ状の傾斜が設けられていたが、このようなテーパ状の傾斜が設けられていない構成であってもよい。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面（第１半導体層１９ａの上面）に凹凸部が形成されていたが、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面のみならず、側面も粗面化されて凹凸部が形成されていることがより好ましく、少なくとも各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂが対向する側面にそれぞれ形成されているのがより好ましい。すなわち、半導体発光素子１は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面に凹凸部が形成されているのみならず、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面の外周方向に沿って凹凸部が形成され、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面の外周方向に凹部と凸部が交互に形成されている。ここで、図９（ａ）は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂを垂直方向に切断して横から断面視したものを示しており、図９（ｂ）は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂを水平方向に切断して上から断面視したものを示している。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの凹凸状の側面で拡散されて出射されるため、光の取り出し効率がさらに向上する。なお、図９では、半導体発光素子１の第２保護膜２１（図３参照）は図示を省略している。

また、半導体発光素子１は、図１０（ａ）に示すように、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの上面のみならず、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの周囲の上下方向に沿って凹凸部が形成された構成としても構わない。すなわち、図１０（ａ）に示す半導体発光素子１は、各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの側面の上下方向に凹部と凸部が交互に形成されている。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光が各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの凹凸状の側面でより多く拡散されて出射されるため、光の取り出し効率がさらに向上する。なお、図１０（ａ）では、半導体発光素子１の第２保護膜２１（図３参照）は図示を省略している。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、第１半導体層１９ａの上面に凹凸部が一様に同じ高さおよび深さで形成されていたが、例えば図１０（ｂ）に示すように、高低差ｈ１を有する大きな凹凸と、高低差ｈ２を有する小さな凹凸からなる高さの異なる凹凸が重畳した凹凸部を第１半導体層１９ａに形成してもよい。これにより、半導体発光素子１は、活性層１９ｃから放出された光がより大きな方向に拡散するため、光の取り出し効率がさらに向上する。

ここで、第１半導体層１９ａに、図１０（ｂ）に示すような凹凸部を形成する場合は、電流の拡散を妨害しないように、同図に示すように、第１電極１５の突出部１５１および絶縁膜１６の開口突出部１６１を、高低差ｈ１を有する凹凸の凸部に合わせて配置するとともに、高低差ｈ１を有する凹凸の幅ｄ１よりも、第１電極１５の突出部１５１の幅ｄ２を小さく形成することが好ましい。

また、前記した半導体発光素子１は、図３に示すように、溝部２２を形成する各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの対向する側面がテーパ状に傾斜されていたが、例えば図１１に示すように、このようなテーパ状の傾斜が設けられていない構成であってもよい。すなわち、変形例に係る半導体発光素子１Ａは、図１１に示すように、溝部２２Ａを構成する各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの対向する側面が垂直に形成され、溝部２２Ａが上下に一定の幅で形成されている。これにより、半導体発光素子１Ａは、前記した半導体発光素子１と同様に、活性層１９ｃから放出された光が溝部２２Ａ、すなわち各半導体ブロック１９Ａ，１９Ｂの対向する側面から出射されやすくなり、半導体積層体１９にこのような溝部２２Ａを形成しない場合と比較して、光の取り出し効率が向上する。

１ 半導体発光素子
１１ 基板
１２ 裏面接着層
１３ 基板側接着層
１４ 第１電極側接着層
１５ 第１電極
１５１，１５１Ａ 突出部
１６ 絶縁膜
１６１ 開口突出部
１７ 第２電極
１７ａ 配線部
１７ｂ 内部接続部
１７ｃ 外部接続部
１８ 第１保護膜（光反射部材）
１９ 半導体積層体
１９Ａ，１９Ｂ 半導体ブロック
１９ａ 第１半導体層
１９ｂ 第２半導体層
１９ｃ 活性層
２０ 貫通孔
２１ 第２保護膜
２２，２２Ａ 溝部
Ｓｂ サファイア基板

Claims (11)

1. 基板と、前記基板の上部に配置され、第２半導体層、活性層および第１半導体層が順に積層された半導体積層体と、前記基板と前記半導体積層体との間に配置された第１電極および第２電極とを備える発光素子であって、
   前記半導体積層体は、溝部によって複数の半導体ブロックに分離され、
   前記第１電極は、前記複数の半導体ブロックのそれぞれにおいて、前記第２半導体層および前記活性層を貫通して前記第１半導体層と接続される突出部を有し、
   前記第２電極は、前記複数の半導体ブロックのそれぞれにおいて、前記第２半導体層と接続され、かつ、前記溝部の底部に露出する外部接続部を備えていることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記外部接続部は、前記溝部の一端および他端に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記第２電極は、前記半導体ブロック同士を接続する配線部と、前記配線部と接続される前記外部接続部とから構成され、
   前記第２電極は、前記溝部の両端に配置された外部接続部の間であって、上面視において前記溝部と重なる位置に前記配線部が設けられていない部分があることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記溝部の幅は、前記外部接続部の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体発光素子。
5. 前記複数の半導体ブロックは、それぞれの形状が同じであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記溝部を形成する前記複数の半導体ブロックの対向する側面は、テーパ状に傾斜されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記溝部を形成する前記複数の半導体ブロックの対向する側面に、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. 前記溝部の底部における前記外部接続部が設けられた領域以外の領域に、白色樹脂または分布ブラッグ反射鏡を有する光反射性部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
9. 前記光反射部材は、前記溝部の底部から前記第２半導体層の下部に入り込むように設けられていることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
10. 前記第２電極は、前記半導体ブロック同士を接続する配線部と、前記配線部と接続される前記外部接続部とから構成され、
    前記配線部は、Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｌ，Ａｌ合金から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
11. 前記光反射部材は、前記溝部に対して線対称の位置に形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体発光素子。

Images