JP2009054764A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光取り出し効率の向上ができると共に、駆動電圧の上昇を抑制できる発光装置をを提供する。
【解決手段】本発明に係る発光装置は、支持基板と、支持基板上に形成された発光層を有する半導体積層構造と、支持基板と半導体積層構造との間に配置されたイオン液体層とを備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、発光装置に関する。特に、本発明は、導電性液体を用いた発光装置に関する。

従来の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）として、例えば、発光層と基板との間に複数の凹部を設け、光取り出し効率を向上させた発光ダイオードがある。この発光ダイオードは、ＧａＡｓ基板と、ＧａＡｓ基板の表面に形成された複数の凹部と、複数の凹部を除くＧａＡｓ基板の表面と接合するｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層と、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層の上に形成されるｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層の上に形成されるｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とを備える（例えば、特許文献１参照）。この発光ダイオードは、複数の空洞部とｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層との界面において活性層が発した光が反射されるので、複数の空洞部を備えていない発光ダイオードに比べて、光取り出し効率を向上させることができる。
特許第３２５７２８６号公報

しかし、特許文献１に記載の発光ダイオードでは、複数の空洞部は電流を流さないので、電流はＧａＡｓ基板とｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とが接する部分に集中して駆動電圧が上昇する。また、特許文献１に記載の発光ダイオードにおいてｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層の発光する主な領域は、電流が通過する部分、すなわち、空洞部間を流れる電流に対応した電流が流れる発光層の領域なので、空洞部がない発光ダイオードに比べて発光量が減少する。また、ＧａＡｓ基板上に占める空洞部の面積はある一定以上の面積にできないので、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層が発する光の外部への光取り出し量の向上には限界がある。

したがって、本発明の目的は、光取り出し効率の向上ができると共に、駆動電圧の上昇を抑制できる発光装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、支持基板と、支持基板上に形成された発光層を有する半導体積層構造と、支持基板と半導体積層構造との間に配置されたイオン液体層とを備える発光装置が提供される。

また、上記発光装置は、イオン液体層が、イミダゾリウム系化合物、ピリジニウム系化合物、脂環式アミン系化合物、脂肪族アミン系化合物、又は脂肪族ホスホニウム系化合物のいずれかを含んでいてよい。また、イオン液体層が、発光層が発する波長の光を透過してもよい。更に、発光層が、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される化合物半導体層を有していてもよく、また、支持基板が、ＧａＡｓから形成されてもよい。

本発明の発光装置によれば、光取り出し効率の向上ができると共に、駆動電圧の上昇を抑制することができる。

［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る発光装置の断面図を示す。

（発光装置の構造）
本実施の形態に係る発光装置１０は、導電性を有すると共に凹部１１０ａを有する支持基板１００と、凹部１１０ａ内を満たすイオン液体層としてのイオン液体１１０と、支持基板１００の凹部１１０ａが設けられていない表面において支持基板１００と接合する半導体積層構造１２０と、半導体積層構造１２０の支持基板１００と接する面の反対側の面の所定の領域に形成される上部電極１３０と、支持基板１００の凹部１１０ａが形成されている側の反対側の面の略全面に形成される下部電極１３５とを備える。

また、半導体積層構造１２０は、支持基板１００と接する側に形成される第１導電型としてのｐ型のｐ型コンタクト層１２１と、ｐ型コンタクト層１２１の上に形成されるｐ型クラッド層１２３と、ｐ型クラッド層１２３の上に形成される発光層としての活性層１２５と、活性層１２５の上に形成される第２導電型としてのｎ型のｎ型クラッド層１２７とを有する。

本実施形態に係る発光装置１０は上面視にて略正方形に形成される。一例として、発光装置１０の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３００μｍである。また、発光装置１０の厚さは、略３５０μｍに形成される。

本実施形態に係る半導体積層構造１２０は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体からなる層を有して形成される。具体的に、半導体積層構造１２０は、不純物であるドーパントがドープされていないアンドープのＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から形成される活性層１２５を、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｐ型クラッド層１２３と、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｎ型クラッド層１２７とで挟んだ構成を有する。

更に、半導体積層構造１２０は、ｐ型クラッド層１２３の活性層１２５と接している面の反対側に、ｐ型クラッド層１２３にドープされているドーパントの濃度よりも高い濃度のｐ型のドーパントがドープされているｐ型コンタクト層１２１を有する。なお、半導体積層構造１２０は、ｎ型クラッド層１２７の活性層１２５と接している面の反対側の所定の領域に、ｎ型クラッド層１２３にドープされているドーパントの濃度よりも高い濃度のｎ型のドーパントがドープされているｎ型コンタクト層を更に有して形成することもできる。

ここで、活性層１２５は、外部から電力が供給されると所定の波長の光を発する化合物半導体層である。具体的に、活性層１２５は、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される化合物半導体層から形成される。より具体的には、活性層１２５は、波長が６３０ｎｍの赤色光を発するＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される化合物半導体層から形成される。一例として、活性層１２５は、アンドープの（Ａｌ_０．１５Ｇａ_０．８５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層から形成される。

また、ｎ型クラッド層１２７は、Ｓｉ、Ｓｅ等のｎ型のドーパントを所定の濃度含む。一例として、ｎ型クラッド層１２７は、Ｓｅがドープされたｎ型の（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層から形成される。更に、ｐ型クラッド層１２３は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ等のｐ型のドーパントを所定の濃度含む。一例として、ｐ型クラッド層１２３は、Ｚｎがドープされたｐ型の（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層から形成される。

更に、半導体積層構造１２０が有するｐ型コンタクト層１２１は、一例として、Ｚｎが所定の濃度ドープされたｐ型のＧａＰ層から形成される。なお、半導体積層構造１２０がｎ型コンタクト層を有する場合には、ｎ型コンタクト層は、Ｓｉ等のｎ型のドーパントが所定の濃度ドープされたＧａＡｓ層から形成することができる。

支持基板１００は、導電性材料から形成される。具体的に、支持基板１００は、所定の導電型を有する化合物半導体から形成される。より具体的には、支持基板１００は、支持基板１００と接する化合物半導体層の線膨張係数と近い線膨張係数を有する材料から形成される。一例として、支持基板１００は、所定の濃度のＺｎがドーピングされたｐ型のＧａＡｓ基板から形成される。なお、支持基板１００は、ｐ型又はｎ型の導電性Ｓｉ基板等の半導体基板、ｎ型のＧａＡｓ基板、若しくはＣｕ等の金属材料からなる基板等から形成することもできる。

更に、支持基板１００は、活性層１２５が発した光を発光装置１０の外部に効率よく取り出すことを目的として、活性層１２５が発する光に対して透明な材料から形成することもできる。具体的には、活性層１２５が発する光の波長が６３０ｎｍである場合、支持基板１００を波長６３０ｎｍの光を透過するＧａＰから形成することができる。

また、支持基板１００の凹部１１０ａの表面に、活性層１２５が発する波長の光に対して所定の反射率を有する反射層を更に形成することもできる。例えば、反射層は、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ等の金属材料から形成することができる。

そして、支持基板１００は、表面に所定形状の凹部１１０ａを有して形成される。具体的には、凹部１１０ａは、上面視にて略正方形状に形成される。一例として、発光装置１０の平面寸法が略３００μｍの場合、凹部１１０ａは、上面視における平面寸法が２６０μｍの正方形に形成される。なお、凹部１１０ａの形状は正方形に限られず、円形、又は多角形等の他の形状にすることもできる。更に、複数の凹部１１０ａを、支持基板１００に形成することもできる。この場合には、一例として、平面寸法が２６０μｍよりも小さい略四角形状の複数の凹部１１０ａを、支持基板１００上に形成することとなる。

上部電極１３０は、ｎ型クラッド層１３７と電気的に接合する材料から形成され、一例として、Ａｕ、Ｇｅ、Ｎｉ等を含む金属材料から形成される。ここで、上部電極１３０は、ｎ型クラッド層１２７の活性層１２５と接する面の反対側の所定の領域に形成される。一例として、上部電極１３０は、ｎ型クラッド層１２７の表面の略中央に、１００μｍの直径を有して形成される円形電極である。

なお、上部電極１３０の形状は円形に限られず、ｎ型クラッド層１２７の表面の外周に向かって、所定の幅の枝を有する枝付き電極形状に形成することもできる。そして、半導体積層構造１２０がｎ型コンタクト層を有する場合には、ｎ型コンタクト層は、ｎ型クラッド層１２７の上面において、表面電極１３０が設けられる領域にだけ形成することができる。また、下部電極１３５は、支持基板１００と電気的に接合する材料から形成され、例えば、Ａｕ、Ｚｎ、又はＢｅ等の金属材料から形成される。

イオン液体１１０は、導電性を有すると共に、常温で液状の化合物から形成される導電性液体である。イオン液体１１０は、凹部１１０ａに満たされ、支持基板１００とｐ型コンタクト層１２１とにより封止される。本実施の形態に係るイオン液体１１０は、イミダゾリウム系化合物、ピリジニウム系化合物、脂環式アミン系化合物、脂肪族アミン系化合物、又は脂肪族ホスホニウム系化合物から形成される。イオン液体１１０は、一例として、イミダゾリウム系化合物の１つであるＩＬ−ＩＭ１（広栄化学工業株式会社）を用いることができる。

なお、イオン液体１１０は導電性を有するため、支持基板１００とｐ型コンタクト層１２１との間の凹部１１０ａにイオン液体１１０を封入しても、上部電極１３０と下部電極１３５との間を流れる電流を阻害しない。

また、イオン液体１１０は、ｐ型コンタクト層１２１の屈折率（略３．０）及び支持基板１００の屈折率（約３．０）よりも小さい屈折率（約１．２〜１．５）を示す化合物から形成される。更に、イオン液体１１０は、活性層１２５が発する光を実質的に透過する化合物から形成される。したがって、活性層１２５が発した光であってｐ型コンタクト層１２１を伝播した光の一部は、ｐ型コンタクト層１２１とイオン液体１１０との界面で発光装置１０の外部に向かって反射される。更に、イオン液体１１０を透過した光の一部は、イオン液体１１０と支持基板１００との界面においても発光装置１０の外部に向かって反射される。

なお、本実施形態に係る発光装置１０は、波長が６３０ｎｍの赤色を含む光を発するが、発光装置１０が発する光の波長はこの波長に限定されない。半導体積層構造１２０の活性層１２５の構造を制御して、所定の波長範囲の光を発する発光装置１０を形成することもできる。例えば、活性層１２５を、波長６６０ｎｍの赤色を含む光を発するＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）から形成することができる。また、活性層１２５を、波長７００ｎｍの赤色又は波長５６５ｎｍの緑色を含む光を発するＧａＰから形成することもできる。

更に、活性層１２５を、波長８００ｎｍから１０００ｎｍの赤外光を含む光を発するＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰから形成することもできる。また、発光装置１０が備える半導体積層構造１２０は、紫外領域、紫色領域、若しくは青色領域の光を発する活性層１２５を含むＩｎＡｌＧａＮ系の化合物半導体から形成することもできる。更に、活性層１２５は、量子井戸構造を有して形成することもでき、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、又は歪み多重量子井戸構造のいずれかの構造から形成することができる。

また、発光装置１０の平面寸法は上記実施の形態における平面寸法に限られない。例えば、発光装置１０の平面寸法は、略２５０μｍ角、略３５０μｍ角、又は略５００μｍ角等に形成することができる。この場合において、支持基板１００が有する凹部１１０ａの平面寸法についても、発光装置１０の平面寸法に応じて適宜変更して形成される。

図１Ｂは、本発明の実施の形態に係るイオン液体の基本的な化学構造式を示す。

図１Ｂ（ａ）は、イオン液体１１０の一例としての２置換のイミダゾリウム系化合物の基本構造式である。Ｒ１はアルキル基であり、具体的には炭素数が１から１８のアルキル基から選択される。本発明の実施の形態においては、イミダゾリウム系化合物として、上述のように、広栄化学工業株式会社製のＩＬ−ＩＭ１（分解温度：３７２．０℃）を用いることができる。なお、炭素数は１から１８に限られず、その他の炭素数のアルキル基から選択してもよい。Ｘ⁻はアニオンであり、ＢＦ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ⁻、Ｂ（Ｃ_２Ｏ_４）_２ ⁻、又はＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻等から選択される。また、３置換のイミダゾリウム系化合物をイオン液体１１０として用いてもよい。

図１Ｂ（ｂ）は、イオン液体１１０の一例としてのピリジニウム系化合物の基本構造式である。Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれアルキル基であり、具体的には炭素数が１から１８のアルキル基から選択される。なお、炭素数は１から１８に限られず、その他の炭素数のアルキル基から選択してもよい。Ｘ⁻はアニオンであり、その種類は図１Ｂ（ａ）の場合と同様である。本発明の実施の形態においては、ピリジニウム系化合物として、広栄化学工業株式会社製のＩＬ−Ｐ１１（分解温度：４３６．０℃）を用いることができる。

図１Ｂ（ｃ）は、イオン液体１１０の一例としての脂環式アミン系化合物の基本構造式である。Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３は図１Ｂ（ｂ）の上記説明と同様なアルキル基であり、Ｘ⁻は図１Ｂ（ａ）の場合と同様なアニオンである。また、ｎは１以上の自然数である。本発明の実施の形態においては、脂環式アミン系化合物として、広栄化学工業株式会社製のＩＬ−Ｃ１（分解温度：４８６．５℃）を用いることができる。

図１Ｂ（ｄ）は、イオン液体１１０の一例としての、脂肪族アミン系化合物の基本構造式である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、図１Ｂ（ｂ）の上記説明と同様なアルキル基であり、Ｘ⁻は図１Ｂ（ａ）の場合と同様なアニオンである。本発明の実施の形態においては、脂肪族アミン系化合物として、広栄化学工業株式会社製のＩＬ−Ａ１（分解温度：４８０．４℃）を用いることができる。

図１Ｂ（ｅ）は、イオン液体１１０の一例としての、脂肪族ホスホニウム系化合物の基本構造式である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、図１Ｂ（ｂ）の上記説明と同様なアルキル基であり、Ｘ⁻は図１Ｂ（ａ）の場合と同様なアニオンである。

本実施形態に係るイオン液体１１０としては、一例として、活性層１２５が発する光の波長６３０ｎｍに対して透明で、融点が１１℃であり、２５℃における粘度が４３．０ｃＰの広栄化学工業株式会社製のＩＬ−ＩＭ１を用いることができるが、イオン液体１１０はＩＬ−ＩＭ１に限られない。イオン液体１１０として用いる化合物は、活性層１２５が発する光に対して透明であり、分解温度が３００℃を超えるか、好ましくは３５０℃以上であると共に、室温において導電性を示す液体である限り、上記に示した化合物から適宜選択することができる。また、上記に示した複数の化合物から選択した２種類以上の化合物の混合物を、イオン液体１１０として用いてもよい。

（発光装置１０の製造方法）
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る発光装置の製造工程の流れを示す。

まず、図２Ａ（ａ）に示すように、ｎ型半導体基板２００の上に有機金属化学気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法を用いて半導体積層構造１２０を形成する。ｎ型半導体基板２００は、一例として、直径が７６．２ｍｍであり、厚さが３００μｍのｎ型ＧａＡｓ基板（Ｓｉドープ）を用いることができる。

具体的には、ｎ型クラッド層１２７と、活性層１２５と、ｐ型クラッド層１２３と、ｐ型コンタクト層１２１とを、ＭＯＣＶＤ法を利用するＭＯＣＶＤ装置によりｎ型半導体基板２００の上にこの順に形成する。これにより、エピタキシャル基板１が形成される。

次に、支持基板１００を準備する。支持基板１００は、一例として、直径が７６．２ｍｍ、厚さが３５０μｍのｐ型ＧａＡｓ基板（Ｚｎドープ）を用いることができる。そして、支持基板１００の鏡面仕上げがなされた面に、図２Ａ（ｂ）に示すように、複数の凹部１１０ａを形成する。

具体的には、まず、支持基板１００の鏡面仕上げがなされた面にスピンコート法によりフォトレジストを塗布する。そして、一辺の長さが２６０μｍである複数の正方形が３５０μｍ間隔で正方格子状に配列したレジストパターンを、フォトリソグラフィー法を用いて支持基板１００上に形成する。続いて、レジストパターンが形成された支持基板１００をドライエッチング装置に投入して、メタンと水素とを流量比１：１で混合した混合ガスを用いて、支持基板１００のレジストパターンが形成されている面をエッチングする。

これにより、レジストパターンがマスクとして機能して、正方形状に露出している支持基板１００の表面がエッチングされる。そして、エッチングにより支持基板１００上に一辺の長さが２６０μｍの正方形状であって、深さが３００ｎｍの凹部１１０ａが形成される。続いて、有機溶媒を用いてレジストパターンを有する支持基板１００を有機洗浄することにより、レジストパターンを除去する。更に、酸素プラズマを用いたアッシングにより、支持基板１００上の残渣物を除去する。これにより、図２Ａの（ｂ）に示すような、本実施の形態において用いる支持基板１００が形成される。

次に、支持基板１００の凹部１１０ａにイオン液体１１０を満たす。本実施の形態では、イオン液体１１０として広栄化学工業株式会社製のＩＬ−ＩＭ１を用いる。そして、支持基板１００の凹部１１０ａが形成されている側の面と、エピタキシャル基板１のｐ型コンタクト層１２１の面とを重ね合わせる。この状態で、水素雰囲気下、３５０℃の条件で、２４５Ｎ／ｃｍ^２（２５ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力を加え、６０分間保持する。これにより、エピタキシャル基板１のｐ型コンタクト層１２１と支持基板１００の凹部１１０ａを除く領域とが接合して、図２Ａの（ｃ）に示すような接合基板２ａが形成される。

なお、支持基板１００とエピタキシャル基板１とを接合する条件のうち、温度条件は、約３００℃に設定することもできる。この場合、支持基板１００とエピタキシャル基板１とを保持する時間を温度が３５０℃の場合よりも長くする点以外は、温度が３５０℃の場合における条件と略同一の条件を用いて、接合基板２ａを形成することができる。また、支持基板１００とエピタキシャル基板１とを接合する温度条件は、３５０℃よりも高い温度に設定することもできる。この場合、支持基板１００とエピタキシャル基板１とを保持する時間を温度が３５０℃の場合よりも短くする点以外は、温度が３５０℃の場合における条件と略同一の条件を用いて、接合基板２ａを形成することができる。なお、イオン液体１１０は、支持基板１００とエピタキシャル基板１とを接合する温度よりも高い分解温度を有する化合物を用いる。

続いて、接合基板２ａのｎ型半導体基板２００を除去する。具体的には、まず、接合基板２ａのｎ型半導体基板２００を、厚さが５０μｍ程度になるまで研磨する。そして、アンモニア水と過酸化水素水との混合液から形成されるエッチャントを用いて、ｎ型半導体基板２００を完全に除去する。これにより、図２Ｂ（ｄ）に示すような、接合基板２ａからｎ型半導体基板２００が完全に除去された接合基板２ｂが形成される。

次に、接合基板２ｂのｎ型クラッド層１２７の表面に、フォトリソグラフィー法及び真空蒸着法を用いて、複数の上部電極１３０を形成する。複数の上部電極１３０は、複数の上部電極１３０の中心がそれぞれ、凹部１１０ａの略中心と略一致するように形成される。また、接合基板２ｂの支持基板１００の表面に、真空蒸着法を用いて下部電極１３５を形成する。なお、上部電極１３０及び下部電極１３５は、スパッタ法を用いて形成することもできる。

次に、複数の上部電極１３０と下部電極１３５とを接合基板２ｂに形成した後、上部電極１３０とｎ型クラッド層１２７との界面、及び下部電極１３５と支持基板１００との界面のそれぞれがオーミック接合するように、所定の温度、所定の雰囲気下で合金化処理を施す。なお、合金化処理は、イオン液体１１０の分解温度以下で実施することが望ましい。これにより、図２Ｂの（ｅ）に示すように、接合基板２ｂに複数の上部電極１３０と下部電極１３５とが形成された接合基板２ｃが形成される。

続いて、ダイシング装置を用いて、接合基板２ｃから３００μｍ角の複数のチップを切り出す。この場合に、イオン液体１１０が封入されている凹部１１０ａの領域を切断しないように、チップを切り出す。これにより、図２Ｂの（ｆ）に示すように、複数の発光装置１０が形成される。

そして、切り出した発光装置１０は、Ｃｕ等の金属材料から形成される金属ステムに、Ａｇペースト等の導電性接着剤を用いて搭載される。なお、発光装置１０は、下部電極１３５を介して金属ステムに搭載される。そして、金属ステムの所定の位置と上部電極１３０とを、Ａｕ等の金属ワイヤを用いて電気的に接続する。

これにより、発光装置１０の活性層１２５に、外部から電力を供給することができるようになる。本実施形態に係る発光装置１０は、例えば、照明機器、液晶用バックライト、各種インジケータ、及び表示パネル等に用いることができる。

このようにして形成された本実施形態に係る発光装置１０に２０ｍＡの電流を供給すると、発光出力が６．３ｍＷであり、印加電圧が２．２Ｖであった。また、この発光装置１０が発する光の発光ピーク波長は６３０ｎｍであった。

図３は、比較例に係る発光装置の断面図を示す。

比較例に係る発光装置１５は、支持基板１００が複数の空洞部３００を有すると共に、イオン液体１１０を有さない点を除いて、本発明の実施の形態に係る発光装置１０と同一の構造を有するので、相違点を除いて詳細な説明は省略する。

比較例に係る発光装置１５は、支持基板１００とｐ型コンタクト層１２１との間に、４０μｍの間隔で正方格子状に配列すると共に、直径が１５μｍの円形状を有する複数の空洞部３００を備える。そして、空洞部３００内には、イオン液体１１０は封入されていない。その他の構成は、実施の形態に係る発光装置１０と同一である。

比較例に係る発光装置１５の製造方法についても、発光装置１０の製造方法と略同一である。すなわち、実施の形態に係る発光装置１０の製造に用いるｎ型半導体基板２００と同一ロットのｎ型半導体基板２００と、発光装置１０が備える支持基板１００と同一ロットの支持基板１００を用いる。そして、実施の形態と同様に、図２Ａ（ａ）に示すエピタキシャル基板１を形成する。

続いて、図２Ａ（ｂ）に示す実施の形態に係る支持基板１００の製造工程と同様の工程を用い、４０μｍの間隔で正方格子状に配列すると共に、直径が１５μｍの円形状を有する複数の空洞部３００を、支持基板１００上に形成する。空洞部３００の深さは３００ｎｍである。次に、図２Ａ（ｃ）の工程と同様の工程により、複数の空洞部３００を有する支持基板１００とエピタキシャル基板１とを貼り合わせる。

なお、比較例においては、水素雰囲気下、６５０℃の条件で、２４５Ｎ／ｃｍ^２（２５ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力を加え、３０分間保持することにより、複数の空洞部３００を有する支持基板１００とエピタキシャル基板１とを貼り合わせる。その他の工程は実施の形態に係る発光装置１０の製造工程と同一である。これにより、比較例に係る発光装置１５が形成される。

比較例に係る発光装置１５に２０ｍＡの電流を供給すると、発光出力が５．１ｍＷであり、印加電圧が２．５Ｖであった。なお、比較例に係る発光装置１５が発する光の発光ピーク波長は６３０ｎｍであり、実施の形態に係る発光装置１０と同一である。実施の形態に係る発光装置１０は、比較例に係る発光装置１５よりも発光出力が大きく、かつ駆動電圧も低いので、実施の形態に係る発光装置１０は、比較例に係る発光装置１５よりも光取り出し効率に優れていることが分かる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る発光装置１０は、活性層１２５と支持基板１００との間にイオン液体１１０を備えており、発光装置１０に供給された電流を活性層１２５の広い領域に分散させることができるので、発光装置１０の駆動電圧をイオン液体１１０がない場合に比べて低下させることができる。

また、本発明の実施の形態に係る発光装置１０は、活性層１２５と支持基板１００との間にイオン液体１１０を備えており、イオン液体１１０の屈折率と接する半導体層の屈折率との差によりイオン液体１１０と半導体層（ｐ型コンタクト層１２１及び支持基板１００）との界面において活性層１２５が発した光を反射させることができる。これにより、発光装置１０は、活性層１０が発した光を発光装置１０の外部に効率よく放射させることができる。

図４は、本発明の変形例に係る発光装置の断面図を示す。

変形例に係る発光装置１１は、複数の凹部１１０ｂと高抵抗領域１４０とを備えることを除き、実施の形態に係る発光装置１０と略同一の構成を備えるので、相違点を除き詳細な説明は省略する。

変形例に係る発光装置１１は、支持基板１００の上部電極１３０の直下に該当する領域に、発光装置１１に供給された電流を流さない高抵抗領域１４０を備える。この高抵抗領域１４０と、支持基板１００の凹部１１０ｂが形成されていない領域であって高抵抗領域１４０を除く領域とがｐ型コンタクト層１２１と接合する。なお、凹部１１０ｂは、一例として、上部電極１３０に対応する支持基板１００上の領域と、発光装置１１の外周から内側へ所定の距離だけ入り込んだ領域とを除く支持基板１００上の領域に形成される。

これにより、例えば、発光装置１１の上面視における平面寸法が１ｍｍ等のように大型化した場合等において、半導体積層構造１２０と支持基板１００との接合強度を保つことができる。更に、高抵抗領域１４０には電流が流れないので、高抵抗領域１４０の直上の活性層１２５の発光を抑制して、発光装置１１の光取り出し効率の低下を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

実施の形態に係る発光装置の断面図である。 実施の形態に係るイオン液体の基本的な化学構造式を示す図である。 実施の形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 実施の形態に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 比較例に係る発光装置の断面図である。 変形例に係る発光装置の断面図である。

符号の説明

１ エピタキシャル基板
２ａ、２ｂ、２ｃ 接合基板
１０、１１、１５ 発光装置
１００ 支持基板
１１０ イオン液体
１１０ａ、１１０ｂ 凹部
１２０ 半導体積層構造
１２１ ｐ型コンタクト層
１２３ ｐ型クラッド層
１２５ 活性層
１２７ ｎ型クラッド層
１３０ 上部電極
１３５ 下部電極
１４０ 高抵抗領域
２００ ｎ型半導体基板
３００ 空洞部

Claims (5)

1. 支持基板と、
   前記支持基板上に形成された発光層を有する半導体積層構造と、
   前記支持基板と前記半導体積層構造との間に配置されたイオン液体層と
   を備える発光装置。
2. 前記イオン液体層が、イミダゾリウム系化合物、ピリジニウム系化合物、脂環式アミン系化合物、脂肪族アミン系化合物、又は脂肪族ホスホニウム系化合物のいずれかを含む
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記イオン液体層が、前記発光層が発する波長の光を透過する
   請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記発光層が、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される化合物半導体層を有する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記支持基板が、ＧａＡｓから形成される
   請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。

Images