半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置
【課題】金属反射層の構成材料の拡散を防止することが可能な電極を備えた半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層５１と金属反射層５２と第２の拡散防止層５３がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、第１の拡散防止層５１がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる半導体発光素子１を用いることにより、上記課題を解決できる。
【解決手段】基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層５１と金属反射層５２と第２の拡散防止層５３がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、第１の拡散防止層５１がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる半導体発光素子１を用いることにより、上記課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものであり、特に、金属反射層の材料の拡散を防止した電極を備えた半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮ系化合物半導体は、短波長発光素子用の半導体材料として注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、一般に、サファイア単結晶、種々の酸化物及びＩＩＩ−Ｖ族化合物などの基板上に、有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等の薄膜形成手段を用いて形成される。
【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体発光素子は、一般にｎ型のＧａＮ系化合物半導体（以下、ｎ型半導体層）、活性層（以下、発光層）及びｐ型のＧａＮ系化合物半導体層（以下、ｐ型半導体層）からなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層上のｐ型電極と、前記ｎ型半導体層上のｎ型電極とを備える。
このようなＧａＮ系化合物半導体発光素子には、基板を上に、電極を下にして発光素子を配線基板に実装することで、発光層から発射される光を基板を介して外部に取り出す、所謂フリップチップ型半導体発光素子がある。
【０００４】
フリップチップ型半導体発光素子においては、電極によって光を反射させるために、ＡｇやＡｌなどの反射層を有する電極が形成される。しかし、Ａｇは酸化されやすい金属であり、また３００℃以上の高温域で容易にマイグレーションを起こすためにＡｇと反応しない金属でＡｇを覆うように取り囲む技術（特許文献１）や反射率の高い白金属、またはその合金を反射層として用いる技術（特許文献２）が開示されている。
【０００５】
しかしながら、Ａｇと反応しない金属でＡｇを覆うように取り囲んでも、Ａｇ電極とＧａＮ系化合物半導体との間の接触面が多い場合にはＧａＮ系化合物半導体へのＡｇのマイグレーションが起こり、反射率の低下による発光効率の低下とコンタクト不良によるＶＦ上昇することが起こること、Ｐｔ族もマイグレーションはしにくいがＡｇに比べるとそもそも反射率が低く、かつ４００℃近い温度になるとマイグレーションが防止できないことが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４５２３２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、正負電極部（ｎ型電極及び／またはｐ型電極）と半導体の積層半導体層（当該電極に接するｎ型半導体層及び／又はｐ型半導体層）との、良好なオーミックコンタクトを取りかつ過酷条件下でもＡｇ（銀）の化合物半導体へのマイグレーションを有効に防止することにより、高信頼性、高品質の半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１） 基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、前記一方の電極または前記他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることを特徴とする半導体発光素子。
【０００９】
（２） 前記第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることを特徴とする（１）に記載の半導体発光素子。
（３） 前記第１の拡散防止層の最大厚さが１ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４） 前記第１の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１０】
（５） 前記金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（６） 前記金属反射層がＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（７） 前記金属反射層の最大厚さが２０〜３０００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１１】
（８） 前記金属反射層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（９） 前記第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１０） 前記第２の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１２】
（１１） 前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１２） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部に接続されていることを特徴とするランプ。
【００１３】
（１３） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
（１４） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えたことを特徴とするランプ。
（１５） （１２）または（１４）に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
（１６） （１５）に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成によれば、正負電極部（ｎ型電極及び／またはｐ型電極）と半導体の積層半導体層（当該電極に接するｎ型半導体層及び／又はｐ型半導体層）との、良好なオーミックコンタクトを取りかつ過酷条件下でもＡｇ（銀）の化合物半導体へのマイグレーションを有効に防止することにより、高信頼性、高品質の半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の半導体発光素子は、一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる構成なので、第１の拡散防止層と第２の拡散防止層により金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止できる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層の構成材料を拡散させることなく、金属反射層の反射率の低減を防止できる。また、第１の拡散防止層の透過率を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。さらに、第１の拡散防止層をｐ型半導体層とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極とｐ型半導体層との間の導電性を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明の半導体発光素子は、第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかである構成なので、金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止できる。また、第１の拡散防止層の透過率を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。さらに、第１の拡散防止層をｐ型半導体層とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極とｐ型半導体層との間の導電性を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明の半導体発光素子は、金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層の反射率を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明の半導体発光素子は、金属反射層に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されている構成なので、金属反射層の外縁部も覆うように第２の拡散防止層を形成することができ、第２の拡散防止層により金属反射層をシールド性高く覆い、金属反射層を構成する金属がボンディング層側へ拡散することを防止できる。
【００１９】
本発明の半導体発光素子は、第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層を構成する金属がボンディング層へ拡散することを防止できる。
【００２０】
本発明のランプは、先に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記他方の電極が前記他の配線部に接続されている構成なので、金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止した半導体発光素子を具備したランプとすることができる。
【００２１】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、先に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有する構成なので、前記熱処理工程で第１の拡散防止層を結晶化して、金属反射層の構成材料の拡散防止性、透明性および導電性を向上させた後に、金属反射層を積層することができる。これにより、金属反射層の反射率を向上させるために、この後、金属反射層を熱処理しても、金属反射層の構成材料がｐ半導体層側に拡散することを防止できる。また、ランプ製造工程で、電極に熱が加えられても、金属反射層の構成材料がｐ半導体層側に拡散することを防止できる。さらに、金属反射層上に第２の拡散防止層を形成することにより、ランプ製造工程で、電極に熱が加えられた際に、金属反射層の構成材料がボンディング層側に拡散することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す半導体発光素子の平面模式図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面模式図である。
【図４】本発明の半導体発光素子の積層半導体層の一例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の一例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図７】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図８】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図９】本発明のランプの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図５は、本発明の実施形態である半導体発光素子の一例を示す図である。尚、以下の説明において参照する図面で、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体発光素子等の寸法関係とは異なっている。
図１は本発明の実施形態である半導体発光素子の一例を示す断面模式図であり、図２は図１に示す半導体発光素子の平面模式図であり、図３は図２のＢ−Ｂ’線における断面模式図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ’線における断面模式図である。図４は、図１に示す半導体発光素子を構成する積層半導体層の一例を示す断面模式図であり、図５は、図１に示す半導体発光素子のｐ型電極の拡大断面図である。
【００２４】
（半導体発光素子）
図１及び図３に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１の一面１０１ｃ上に、バッファ層１０２と、下地層１０３と、積層半導体層２０とが順次積層されて構成されている。積層半導体層２０は、基板１０１側から、ｎ型半導体層１０４と、発光層１０５と、ｐ型半導体層１０６とがこの順に積層されて構成されている。
【００２５】
図１に示すように、積層半導体層２０は一側面側が断面視矩形状に切り欠けられて切欠部１６とされ、切り欠けられず残された部分が切欠残部１７とされている。
切欠部１６では、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上にｎ型電極１０８が形成されている。また、ｎ型電極１０８の側面、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃの露出された面および積層半導体層２０の側面を覆うように絶縁保護膜１０が形成されている。なお、ｎ型電極１０８の上面は露出されている。
【００２６】
切欠残部１７では、ｐ型半導体層１０６の基板１０１と反対側の面（以下、上面）１０６ｃ上に第１の拡散防止層５１と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５と、絶縁保護膜１０とがこの順序で積層されるとともに、絶縁保護膜１０の一部及びボンディング層５５の一部を除去するように凹部１１１ｃが設けられ、ｐ型電極１１１が形成されている。
また、ｐ型電極１１１は傾斜形状（以下、テーパー形状）とされている。
また、半導体発光素子１の光の出射方向が矢印ｆで示されている。
【００２７】
図２に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は平面視矩形状であり、一辺側に平面視半円半矩形状に切り欠けられた切欠部１６が設けられており、切り欠けられず残された部分は切欠残部１７とされている。
切欠部１６には、平面視円形状のｎ型電極１０８が設けられている。また、切欠部１６の露出された面を覆うように絶縁保護膜１０が形成されている。ｎ型電極１０８の上面は露出されているが、ｎ型電極１０８の側面は絶縁保護膜１０に覆われている。
切欠残部１７は絶縁保護膜１０に覆われている。絶縁保護膜１０の領域内には平面視円形状の凹部１１１ｃが設けられ、凹部１１１ｃからボンディング層５５が露出されて、ｐ型電極１１１が構成されている。
以下、各部材について説明する。
【００２８】
＜基板＞
基板１０１は、透明であり、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。例えば、サファイア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン等からなる基板を用いることができる。
また、上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましく、サファイアのｃ面上にバッファ層１０２を形成するとよい。
【００２９】
なお、バッファ層１０２をスパッタ法により形成した場合、アンモニアを使用せずにバッファ層１０２を成膜することもでき、上記基板の内、高温でアンモニアに接触することで化学的な変性を引き起こすことが知られている酸化物基板や金属基板等を用いることができる。
また、基板１０１の温度を低く抑えることが可能なので、高温で分解してしまう性質を持つ材料からなる基板１０１を用いた場合でも、基板１０１にダメージを与えることなく基板上への各層の成膜が可能である。
【００３０】
＜積層半導体層＞
積層半導体層２０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、図１及び図３に示すように、基板１０１上に、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層がこの順で積層されてなる。なお、積層半導体層２０は、さらに下地層１０３、バッファ層１０２を含めてもよい（但し、図１及び図３は分けて図示している）。
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層はそれぞれ、複数の半導体層で構成することができる。
なお、積層半導体層２０は、ＭＯＣＶＤ法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタ法によっても条件を最適化することで、ＭＯＣＶＤ法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
【００３１】
＜バッファ層＞
バッファ層１０２は、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。
バッファ層１０２は、上述のように、例えば、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層１０２の厚みが０．０１μｍ未満であると、バッファ層１０２により基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層１０２の厚みが０．５μｍを超えると、バッファ層１０２としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層１０２の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する。
バッファ層１０２は、基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和し、基板１０１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、バッファ層１０２の上に単結晶の下地層１０３を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１０３が積層できる。なお、本発明においては、バッファ層形成工程を行なうことが好ましいが、行なわなくても良い。
【００３２】
バッファ層１０２は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる六方晶系の結晶構造を持つものであってもよい。また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものであってもよく、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、バッファ層１０２の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のＩＩＩ族窒化物半導体の結晶からなるバッファ層１０２とすることができる。このような単結晶構造を有するバッファ層１０２を基板１０１上に成膜した場合、バッファ層１０２のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶（多結晶）とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。
【００３３】
＜下地層＞
下地層１０３としては、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が挙げられるが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１０３を形成できるため好ましい。
下地層１０３の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。
下地層１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
【００３４】
＜ｎ型半導体層＞
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４は、通常ｎコンタクト層１０４ａとｎクラッド層１０４ｂとから構成されるのが好ましい。なお、ｎコンタクト層１０４ａはｎクラッド層１０４ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層をｎ型半導体層１０４に含めてもよい。
ｎコンタクト層１０４ａは、ｎ型電極を設けるための層である。ｎコンタクト層１０４ａとしては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１０４ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ型電極との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
ｎコンタクト層１０４ａの膜厚は、０．５〜５μｍとされることが好ましく、１〜３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層１０４ａの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００３５】
ｎコンタクト層１０４ａと発光層１０５との間には、ｎクラッド層１０４ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１０４ｂは、発光層１０５へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。ｎクラッド層１０４ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１０４ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０５のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
ｎクラッド層１０４ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層１０４ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００３６】
なお、ｎクラッド層１０４ｂを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、該ｎ側第１層と組成が異なるとともに１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。
また、ｎクラッド層１０４ｂは、ｎ側第１層とｎ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよい。また、好ましくは、前記ｎ側第１層又はｎ側第２層の何れかが、活性層（発光層１０５）に接する構成とすれば良い。
【００３７】
＜発光層＞
ｎ型半導体層１０４の上に積層される発光層１０５としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などの発光層１０５がある。
図４に示すような、量子井戸構造の井戸層１０５ｂとしては、Ｇａ１−ｙＩｎｙＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層１０５ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
また、多重量子井戸構造の発光層１０５の場合は、上記Ｇａ１−ｙＩｎｙＮを井戸層１０５ｂとし、井戸層１０５ｂよりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層１０５ａとする。井戸層１０５ｂおよび障壁層１０５ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
【００３８】
＜ｐ型半導体層＞
図４に示すように、ｐ型半導体層１０６は、通常、ｐクラッド層１０６ａおよびｐコンタクト層１０６ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１０６ｂがｐクラッド層１０６ａを兼ねることも可能である。
ｐクラッド層１０６ａは、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１０６ａとしては、発光層１０５のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。
ｐクラッド層１０６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１０６ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
ｐクラッド層１０６ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
また、ｐクラッド層１０６ａは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
【００３９】
なお、ｐクラッド層１０６ａを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第１層と、該ｐ側第１層と組成が異なるとともに１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。また、ｐ側第１層とｐ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであっても良い。
【００４０】
ｐコンタクト層１０６ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）が好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。
ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。
ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００４１】
＜ｐ型電極＞
図５は、図１に示す本発明の実施形態である半導体発光素子１のｐ型電極１１１の一例を示す拡大断面図である。
図５に示すように、ｐ型電極１１１は、第１の拡散防止層５１と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５と、絶縁保護膜１０とが積層されて概略構成されている。
【００４２】
＜第１の拡散防止層＞
図５に示すように、第１の拡散防止層５１は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成されている。また、その外縁部５１ｆには外周５０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅが形成されている。
【００４３】
第１の拡散防止層５１は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることが好ましく、インジウム酸化物、亜鉛酸化物又はチタン酸化物が、特に好ましい。これらの材料は、透明性（透光性）及び導電性に優れるので、第１の拡散防止層５１の透明性及び導電性を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させる。
【００４４】
前記導電性のインジウム酸化物としては、酸化物中にインジウム元素を含む透明な導電性であるものならどんな組成であってもよく、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＩＧＯ（酸化ガリウムインジウム（Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３））を例示できる。また。導電性のチタン酸化物には、ニオブドープ酸化チタンが挙げられる。さらにその他の透明な導電性材料には、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、ニオブドープ酸化チタン等を使用できる。特に、第１の拡散防止層５１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることが好ましい。
【００４５】
第１の拡散防止層５１としては、アモルファス状態でもよいが、結晶化膜を用いることが好ましい。結晶化膜を用いることにより、第１の拡散防止層５１の透明性及び導電性をより高くすることができ、半導体発光素子の発光効率をより向上させることができる。ＩＴＯやＩＺＯの結晶化膜としては、たとえば、六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ２Ｏ３結晶を含む膜を挙げることができる。
なお、結晶化膜の形成は、アモルファス状態で成膜された第１の拡散防止層５１を成膜した後、これを熱処理すればよい。通常、成膜直後の第１の拡散防止層５１はアモルファス状態だが、これを所定の条件で熱アニールすれば、結晶化膜に変えることができる。
【００４６】
第１の拡散防止層５１の最大厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍとすることが望ましく、２ｎｍ〜１００ｎｍとすることがより望ましく、３ｎｍ〜２０ｎｍとすることが更に望ましい。第１の拡散防止層５１の最大厚さは１ｎｍ〜５００ｎｍとすることにより、後述する金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料のボンディング層などへ拡散を防止することができる。
また、第１の拡散防止層５１の形成は、この技術分野でよく知られた慣用の手段を用いることができる。
【００４７】
＜金属反射層＞
図５に示すように、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１を完全に覆うように形成されている。また、その外縁部５２ｆには外周５０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成されている。
【００４８】
金属反射層５２は、ＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましい。ＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金は、反射率の高い金属なので、発光層１０５からの光を効果的に反射させることができる。また、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から優れている。
【００４９】
金属反射層５２は、公知なＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることが好ましい。ＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金は、Ａｇを含む合金であり、光反射率が高く、入手のし易さ、取り扱いの容易さの点で優れている。
【００５０】
金属反射層５２の最大厚さは、２０〜３０００ｎｍであることが望ましく、更に望ましくは５０〜２０００ｎｍであり、最も望ましいのは１００〜１５００ｎｍである。金属反射層５２が薄すぎると充分な反射の効果を得ることができない。逆に厚すぎると特に利点は生じず、工程時間の長時間化と材料の無駄を生じるのみである。
【００５１】
また、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１に密着させて形成することが好ましい。これにより、金属反射層５２を第１の拡散防止層５１に強固に接合することができ、金属反射層５２と第１の拡散防止層５１との間の接合強度を高めて、ｐ型電極１１１の接合強度を高めることができる。また、発光層１０５からの光を効率良く反射させることができる。
【００５２】
＜第２の拡散防止層＞
図５に示すように、金属反射層５２を完全に覆うように、第２の拡散防止層５３が形成されている。また、その外縁部５３ｆには外周５３ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅが形成されている。
【００５３】
第２の拡散防止層５３は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましい。これらの材料を第２の拡散防止層５３として用いることにより、金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料がボンディング層５５側に拡散することを防止することができる。
【００５４】
第２の拡散防止層５３の最大厚さは、５０ｎｍ以上の範囲とすることが望ましく、１００ｎｍ以上の範囲とすることがより望ましく、２００ｎｍ以上の範囲とすることが更に望ましい。
第２の拡散防止層５３の最大厚さを５０ｎｍ以上の範囲とすることにより、金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料のボンディング層などへ拡散を防止することができる。また、第２の拡散防止層５３の最大厚さは５０００ｎｍよりも薄くすることが、材料のコストの点で好ましい。
【００５５】
＜ボンディング層＞
図５に示すように、ボンディング層５５は、第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成されている。さらに、その外縁部５５ｆに外周５５ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅが形成されている。また、ボンディング層５５は、任意の材料からなる層を介して第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成されてもよい。
【００５６】
ボンディング層５５は、Ａｕ、Ａｌのいずれかの金属または前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましく、Ａｕからなることがより好ましい。
ＡｕおよびＡｌはバンプ（半田ボール、ボンディングボール）との密着性が高いので、バンプを介して実装基板に接合した場合には、実装基板とボンディング層５５との間を強固に接合して、半導体発光素子１が実装基板から簡単に剥がれることがなくなる。
【００５７】
ボンディング層５５の最大厚みは、５０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることがより好ましく、２００ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが更に好ましい。
ボンディング層５５の最大厚みを５０ｎｍより薄くすると、ボンディングボールとの密着性が悪くなる。また、ボンディング層５５の最大厚みを２０００ｎｍより厚くしても、特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみなので好ましくない。
【００５８】
＜絶縁保護膜＞
絶縁保護膜は必ずしも必要ではないが、信頼性の観点からは用いることが好ましい。
図５に示すように、絶縁保護膜１０は、ボンディング層５５を覆うように形成されている。また、絶縁保護膜１０は、任意の材料からなる層を介してボンディング層５５を覆うように形成されてもよい。さらに、絶縁保護膜１０の外縁部１０ｆに外周１０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面１０ｅが形成されてもよい。
さらに、図１に示すように、絶縁保護膜１０は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ、積層半導体２０のエッチング露出側面およびｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ、ｎ型電極１０８の側面等を完全に覆うように形成されている。
【００５９】
絶縁保護膜１０は、絶縁性の保護膜であればよく、たとえば、ＳｉＯ２のようなシリコン酸化物からなる膜を挙げることができる。
絶縁保護膜１０の最大厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍとすることがより好ましく、１５０ｎｍ〜４５０ｎｍとすることが更に好ましい。
【００６０】
＜凹部＞
図１及び図５に示すように、絶縁保護膜１０を貫通し、ボンディング層５５を一部露出させるように、断面視矩形状、平面視円形状の凹部１１１ｃが形成されており、内底面１１１ｄが露出されている。
【００６１】
凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの直径は、６０〜１００μｍとすることが好ましい。これにより、凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの面積は、ランプ作製時に用いるバンプの直径よりもわずかに大きい程度にすることができ、実装作業を容易にできる。内底面１１１ｄの直径を１００μｍより大きくすると、実装作業はより容易になるが、絶縁保護膜を形成する面積が小さくなり、絶縁保護膜の効果が損なわれる恐れが生じ、半導体発光素子としての信頼性が低下する。逆に、内底面１１１ｄの直径を６０μｍよりも小さくすると、実装作業が困難となり、製品の製造収率を低下させる。
【００６２】
なお、ｐ型電極１１１の凹部１１１ｃの位置は、図１に示す位置に限られるものではなく、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃであればどこに形成してもよい。例えば、ｎ型電極１０８から最も遠い位置に形成してもよいし、半導体発光素子１の中心に形成してもよい。
【００６３】
＜ｎ型電極＞
図１〜３に示すように、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上には円柱状のｎ型電極１０８が形成されている。ｎ型電極１０８の側面は、絶縁保護膜１０によって覆われているが、上面１０８ｃは露出されている。上面１０８ｃはボンディングパットを兼ねており、バンプを介して実装基板を接合できる。
ｎ型電極１０８の材料及び構成としては、Ｔｉ／Ａｕからなる二層構造などの周知の電極材料及び電極構造を用いることができ、その形成方法としては、この技術分野でよく知られた慣用の手段を用いることができる。
ｎ型電極１０８の形状は円柱状に限らず、多角柱状などとしてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態において図示を省略するものの、ｎ型電極１０８をｐ型電極１１１と同様な構成とすることができる。つまり、ｎ型電極１０８も、ｐ型電極１１１と同様に、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面を備えた構造としてもよく、オーミックコンタクト層５１（第１の拡散防止層５１に該当する）と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５とからなる多層構造としても良い。これにより、外部の空気または水分が、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４の界面へ侵入することを防止することができ、ｎ型電極１０８の耐食性を向上させることができる。
【００６５】
（半導体発光素子の製造方法）
次に、本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。
＜積層半導体層形成工程＞
まず、サファイア基板等の基板１０１を用意し、基板１０１の上面に、スパッタ法によって、バッファ層１０２を積層する。チャンバ内において、基板１０１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なってもよい。
スパッタ法によって、単結晶構造を有するバッファ層１０２を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０％〜１００％、望ましくは７５％程度となるようにすることが望ましい。
なお、バッファ層１０２は、上述したスパッタ法だけでなく、公知なＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００６６】
次に、バッファ層１０２の上面に、単結晶の下地層１０３を形成する。
下地層１０３は、スパッタ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。
【００６７】
下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度、つまり、下地層１０３の成長温度は、８００℃以上とすることが好ましく、より好ましくは９００℃以上の温度であり、１０００℃以上の温度とすることが最も好ましい。これは、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位のループ化が容易に進行するからである。また、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１０３が得られる。
【００６８】
次に、下地層１０３上に、ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂを積層してｎ型半導体層１０４を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。
次に、ｎ型半導体層１０４上に発光層１０５を形成する。スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましく、ＭＯＣＶＤ法を用いることがより好ましい。
具体的には、障壁層１０５ａと井戸層１０５ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配される順で積層すればよい。
【００６９】
次に、発光層１０５上にｐ型半導体層１０６を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。具体的には、ｐクラッド層１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。
以上の工程により、基板１０１の一面１０１ｃ上にバッファ層１０２、下地層１０３及び積層半導体層２０を形成する。
【００７０】
＜電極形成工程＞
本実施形態のｐ型電極形成工程は、ｐ型半導体層上に第１の拡散防止層を形成する工程（以下、第１工程）と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程（以下、第２工程）と、さらに、ボンディング層と、絶縁保護膜とをこの順序で積層する工程（以下、第３工程）を有する。
なお、前記ｐ型電極形成工程に、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程（以下、第４工程）を含めてもよい。また、ボンディング層上に絶縁保護膜を積層する工程（以下、第５工程）を行なってもよい。
まず、図６〜８に示す工程断面図を用いてｐ型電極の形成工程について説明する。
【００７１】
＜第１工程＞
まず、図６（ａ）に示すように、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃにレジストを塗布して、これを乾燥して不溶性レジスト部２１する。前記レジストとしては、たとえば、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）などを用いる。
【００７２】
次に、レジスト部２１の前面にｐ型電極を形成する位置をカバーするように、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状マスク（以下、ｐ型電極形成用マスク）を配置する。
次に、図６（ｂ）に示すように、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射して、レジスト部２１のマスク２５によりカバーされていない部分を露光する（一部露光）。露光されたレジスト部２１は、光反応により第１の可溶性レジスト部２２とされる。なお、この光反応は光の強さに応じて進行するので、光照射面側では光反応の進行が早く、ｐ型半導体層１０６側では光反応の進行が遅くなる。そのため、第１の可溶性レジスト部２２は、その側面が下方に向かうほど後退した逆傾斜形状（逆テーパー形状）となるように形成される。逆に、マスクされた部分の不溶性レジスト部２１は、側面が上方に向かうほど後退した傾斜形状（テーパー形状）となるように形成される。
【００７３】
次に、たとえば、ホットプレートまたはオーブンなどを用いて、第１の可溶性レジスト部２２が形成された基板１０１を加熱する。この加熱に伴う熱反応により、第１の可溶性レジスト部２２は架橋されて、図６（ｃ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３とされる。
次に、図７（ａ）に示すように、マスクを用いず、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射する（全面露光）。これにより、一部露光において露光されなかった不溶性レジスト部２１が、第２の可溶性レジスト部２４とされる。
【００７４】
次に、所定の有機溶媒を用いて、第２の可溶性レジスト部２４を溶解除去する。これにより、図７（ｂ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３が残される。硬化レジスト部２３は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを露出させる幅ｌ１の開口部２７ｃを備える。なお、開口部２７ｃは、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状に形成されている。開口部２７ｃの側面（内壁面）２７ｄは、下方に向かうほど後退する逆傾斜形状（逆テーパー形状）とされており、開口部２７ｃの面積がｐ型半導体層１０６に近づくほど大きくされている。また、開口部２７ｃの側面２７ｄの傾斜角度はほぼ一定とされている。これをマスク２７と呼称する。
【００７５】
次に、図７（ｃ）に示すように、スパッタ法により、マスク２７を介して、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに第１の拡散防止層５１を形成する。
第１の拡散防止層５１は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第１の拡散防止層５１の外縁部５１ｆには、外周５１ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅが形成される。なお、傾斜面５１ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
【００７６】
＜第２工程＞
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、第１の拡散防止層５１上に金属反射層５２を形成する。
金属反射層５２の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、金属反射層５２は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、図８（ａ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、金属反射層５２の外縁部５２ｆには、外周５２ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成される。なお、傾斜面５２ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１を完全に覆うように形成される。
【００７７】
なお、金属反射層５２を形成する前に、第１の拡散防止層５１の表面を洗浄する前処理を施しても良い。洗浄の方法としてはプラズマなどに曝すドライプロセスによるものと薬液に接触させるウェットプロセスによるものがあるが、工程の簡便さの観点より、ドライプロセスが望ましい。
【００７８】
なお、金属反射層５２としてＡｇまたはＡｇ合金を用いて成膜した場合、成膜後、熱処理（アニール）を行うことが好ましい。これにより、金属反射層５２の反射率が高めることができる。たとえば、３８０〜４００℃で熱処理すると、金属反射層５２の反射率は約８％向上する。これは、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１と第２の拡散防止層５３とに囲まれているので、熱処理の際Ａｇが拡散せず、金属反射層５２の密度が高くなったためであると推測している。
また、前記熱処理は、独立した処理として行ってもよく、フリップチップ接続の際の電極への加熱によって行ってもよい。
【００７９】
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、金属反射層５２上に第２の拡散防止層５３を形成する。
第２の拡散防止層５３の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、第２の拡散防止層５３は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、図８（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第２の拡散防止層５３の外縁部５３ｆには、外周５３ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅが形成される。なお、傾斜面５３ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、第２の拡散防止層５３は、金属反射層５２を完全に覆うように形成される。
【００８０】
＜第３工程＞
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、第２の拡散防止層５３上にボンディング層５５を形成する。
ボンディング層５５の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、ボンディング層５５の外縁部５５ｆには、外周５５ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅが形成される。なお、傾斜面５５ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、ボンディング層５５は、第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成される。
【００８１】
次に、レジスト剥離材などを用いてマスク２７を除去することにより、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成された第１の拡散防止層５１、金属反射層５２、第２の拡散防止層５３、ボンディング層５５からなる４層構造体が形成される。
【００８２】
次に、フォトリソグラフィー法を用いて、ｐ型電極１１１の所定の領域に凹部１１１ｃをエッチング形成して、内底面１１１ｄを露出させる。これにより、第１の拡散防止層５１、金属反射層５２、第２の拡散防止層５３、ボンディング層５５が積層され、凹部１１１ｃが設けられたｐ型電極１１１が、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成される。また、任意にボンディング層５５上に絶縁保護膜１０が積層される＜第５工程とも言う＞。
【００８３】
＜第４工程＞
次に、第１の拡散防止層５１の熱処理（アニール）を任意に行うことができる。熱処理により、第１の拡散防止層５１の結晶性を高め、第１の拡散防止層５１の透明性および導電性を向上させることができる。
【００８４】
次に，ｎ型電極の形成工程について説明する。
まず、フォトリソグラフィー法を用いて、所定の領域の積層半導体層２０をエッチングして、ｎ型半導体層の一部を露出させるように、切欠部１６を形成する。これにより、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃが露出される。なお、一面１０４ｃは、ｎコンタクト層１０４ａに形成することが好ましい。
次に、スパッタ法などを用いてｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上にｎ型電極１０８を形成する。
次に、積層半導体層２０の切欠部１６側の側面と、ｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ及びｎ型電極１０８の側面を覆うように絶縁保護膜１０を形成する。
最後に、フォトリソグラフィー法を用いて、ｎ型電極１０８の上面を露出させる。
以上のようにして、図１〜図５に示す半導体発光素子１を製造する。
【００８５】
なお、ｎ型電極形成工程と、ｐ型電極形成工程の順序はどちらを先としてもよく、一部の工程を同時に行ってもよい。
また、ｐ型電極１１１の各層に用いる金属元素は、同一の金属元素を用いてもよく、また異なる金属元素を組み合わせてもよい。
【００８６】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子１であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８の一方または両方が、第１の拡散防止層５１と金属反射層５２と第２の拡散防止層５３がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、第１の拡散防止層５１がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる構成なので、第１の拡散防止層５１と第２の拡散防止層５３とが、金属反射層５２のＡｇなどの金属材料がｐ型半導体層１０６側やボンディング層５５側へ拡散することを防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制できる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層５２の反射率の低減を抑制できる。また、第１の拡散防止層５１の光透過率が高く、発光層１０５からの光を金属反射層５２側に効率よく取り出し、金属反射層５２で反射した光を基板１０１方向へ効率よく取り出して、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。また、金属反射層５２とｐ型半導体層１０６との間の接触抵抗よりも、第１の拡散防止層５１とｐ型半導体層１０６との間の接触抵抗が小さく、第１の拡散防止層５１をｐ型半導体層１０６とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極からｐ型半導体層１０６への導電性を確保して、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の拡散防止層５１がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかが好ましい構成なので、金属反射層５２の材料の拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制して、半導体発光素子１の発光効率を向上させることができる。
【００８８】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の拡散防止層５１の最大厚さが好ましくは１〜５００ｎｍである構成なので、金属反射層５２の材料の拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制した電極とすることができる。また、光を効率よく透過させて、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【００８９】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２が好ましくはＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９０】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２が好ましくはＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金である構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９１】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２の最大厚さが好ましくは２０〜３０００ｎｍである構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９２】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２の外縁部に好ましくは外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成されている構成なので、金属反射層５２上に形成する第２の拡散防止層５３が、金属反射層５２をシールド性高く覆うことができる。
【００９３】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の拡散防止層５３が好ましくはＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、第２の拡散防止層５３が金属反射層５２の材料のボンディング層５５側への拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制した電極とすることができる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層５２の反射率の低減を抑制することができる。
【００９４】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の拡散防止層５３の外縁部に好ましくは外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されている構成なので、第２の拡散防止層５３上に形成するボンディング層５５が、第２の拡散防止層５３をシールド性高く覆うことができる。
【００９５】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、積層半導体層２０が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されている構成なので、発光効率の高い半導体発光素子とすることができる。
【００９６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層１１１またはｎ型半導体層１０８のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層５１を形成する工程と、第１の拡散防止層５１上に金属反射層５２と第２の拡散防止層５３とをこの順序で積層する工程と、を有する構成であって、任意に第１の拡散防止層５１を熱処理する工程を含めてもよい。
前記熱処理工程では、第１の拡散防止層５１を結晶化して、金属反射層５２の構成材料の拡散防止性、透明性および導電性を向上させた後に、金属反射層５２を積層することができる。これにより、金属反射層５２の反射率を向上させるために、この後、金属反射層５２を熱処理しても、金属反射層５２の構成材料がｐ半導体層１０６側に拡散することを防止できる。また、ランプ製造工程で、ｐ型電極１１１に熱が加えられても、金属反射層５２の構成材料がｐ半導体層１０６側に拡散することを防止できる。さらに、金属反射層５２上に第２の拡散防止層５３を形成することにより、ランプ製造工程で、ｐ型電極１１１に熱が加えられた際に、金属反射層５２の構成材料がボンディング層５５側に拡散することも防止できる。これにより、発光効率を向上させた半導体発光素子１を容易に製造することができる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の実施形態であるランプの一例を示す断面概略図である。
図９に示すように、本発明の実施形態であるランプ４は、基板実装用チップ型であり、第１の実施形態で示した半導体発光素子１が用いられている。
なお、本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものであって、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変えることができることが知られているが、このような技術を本発明の実施形態であるランプにおいても何ら制限されることなく採用することが可能である。
【００９８】
本発明の実施形態であるランプ４は、可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた実装基板６１の一面６１ａに他のリードワイヤ６２と、一のリードワイヤ６３が配設されており、それらの一端６２ａ、一端６３ａは実装基板６１のほぼ中央部に位置し、他端６２ｂ、他端６３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
【００９９】
半導体発光素子１は、その一方の電極（ｐ型電極）１１１と他方の電極（ｎ型電極）１０８が実装基板６１の一面６１ａに向くように配置されている。つまり、半導体発光素子１は、基板１０１側が実装基板６１と反対側となるように配置（フリップチップ配置）されている。そのため、半導体発光素子１からの光は主に、実装基板側から基板１０１側へ向けて放射される。
【０１００】
半導体発光素子１のｐ型電極１１１とｎ型電極１０８はそれぞれバンプ７４により他のリードワイヤ６２の一端６２ａと、一のリードワイヤ６３の一端６３ａに接合されている。これにより、半導体発光素子１のｐ型電極１１１は一のリードワイヤ６３と電気的に接続され、ｎ型電極１０８は他のリードワイヤ６２と電気的に接続される。
【０１０１】
基板６１上には、直方体状の壁面部材７０が固定されている。壁面部材７０の中央部には、半導体発光素子１をおさめるための椀状の穴７０ａが形成されている。穴７０ａの斜面７０ｂは、白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面で形成されるとともに、その曲面形が光の反射方向を考慮して決定されて、光を前方に取り出すための反射面（リフレクタ面）とされる。
【０１０２】
穴７０ａの内部に配置された半導体発光素子１を、透明な封止樹脂（モールド）７６がドーム状に被覆している。更に、封止樹脂７６を覆うように、透明な別の封止樹脂（モールド）７８が穴７０ａに充填されている。
【０１０３】
封止樹脂７６、７８の材質は、耐熱性の高いシリコーン樹脂が好ましいが、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料であっても良い。できるだけ紫外線光による劣化の少ない材料を選定することが好ましい。
封止樹脂７６、７８は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いるほうが好ましい。
また、封止樹脂７６、７８には、蛍光体を分散してもよい。これにより、様々な発光色を呈するようにしたり、白色発光の場合には演色性を高くすることができる。
【０１０４】
実装基板６１および／または壁面部材７０は、樹脂製の部材またはセラミクス製部材を含むことが好ましい。樹脂製の部材は安価で、製造コストを低減することができる。また、特に、熱硬化性樹脂を用いることにより、耐熱性に優れたものとすることができる。樹脂としては、たとえば、高耐熱性および高反射率のナイロン樹脂、白色のシリコーン樹脂などを用いる。また、セラミクス製部材は、耐熱性に非常に優れているので、耐熱性に優れたものとすることができる。
なお、実装基板６１としてプリント配線したガラス入りエポキシ基板（以下、配線基板）を用い、半導体発光素子１を前記配線基板上に直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスとしてもよい。
なお、本実施形態では、バンプ７４を用いて接合したが、共晶接合を用いてもよい。
【０１０５】
本発明の実施形態であるランプ４は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子１と、実装基板６１とを具備するランプ４であって、実装基板６１は一面上に一の配線部６３と一の配線部６３と離間して配設された他の配線部６２とを備えており、半導体発光素子１は基板１０１が前記実装基板６１と反対側となるように配置されており、一方の電極１１１が一の配線部６３に接続されるとともに、他方の電極１０８が他の配線部６２に接続されている構成なので、金属反射層の材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を抑制して、発光効率が向上された半導体発光素子を具備したランプすることができる。
【０１０６】
また、本発明の実施形態である半導体発光素子１および本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、照明装置に組み込んで使用することができる。この場合、図示しないが、配線やスルーホール等が形成された基板と、基板表面に取り付けられた複数の半導体発光素子１を用いたランプ４と、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に半導体発光素子１を用いたランプ４が取り付けられるように構成されたリフレクター又はシェードとを備えるようにして照明装置に使用できる。また、実施形態１に記載の半導体発光素子１を用いたランプ４を、特開２００８−１６４１２号公報に記載の内容に準じて照明装置用リフレクター内に固定し、複数の当該リフレクターを備えた照明装置に製作できる。
また、本発明の実施形態であるランプ４は、携帯電話、ディスプレイ、パネル類などの電子機器や、前記電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機などの機械装置類に使用できる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【０１０７】
（実施例１）
＜半導体発光素子の作製＞
第１の実施形態で示した窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子を次のようにして製造した。
まず、サファイアからなる基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層を介して、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層を形成した。
次に、厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、厚さ２５０ｎｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層を形成した後、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層を形成した。
さらに、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層を順に形成した。
なお、窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
【０１０８】
次に、フォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎ型ＧａＮコンタクト層を露出させ、この露出面上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極を形成した。
【０１０９】
次に、第１の実施形態で示したマスク形成工程にしたがって、３５０μｍ角の発光素子を作製するために、一辺の長さが３２０μｍの略正方形状の開口部を備えるマスクを形成した。レジストとしては、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）を用いた。
次に、前記マスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ５ｎｍのＩＺＯからなる第１の拡散防止層を形成した。
次に、前記マスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＡｇからなる金属反射層と、厚さ５０ｎｍのＴａＮからなる第２の拡散防止層を形成した。
次に、前記マスクを除去し、オーブンの内部に配置した後、所定の真空度に減圧した状態で、３００℃まで昇温し、１時間保持して、Ａｇの高密度化のための熱処理を行った。
次に、再度マスクを形成して、厚さ３００ｎｍのＡｕからなるボンディング層を形成した後、マスクを除去した。
【０１１０】
次に、スパッタ法により、ｐ型半導体層１０６の上面および側面およびｎ型半導体層の露出面を覆うように厚さ２５０ｎｍのＳｉＯ２からなる絶縁保護膜を形成した。
次に、公知のフォトリソグラフィーの手法によってパターニングして、ｐ型電極の所定の領域に凹部をエッチング形成して、ボンディング層の一部を露出させるとともに、ｎ型電極の上面を露出して、実施例１の半導体発光素子を製造した。
【０１１１】
＜半導体発光素子の評価＞
実施例１の半導体発光素子について、順方向電圧を測定したところ、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧が３．１Ｖであった。
また、印加電流２０ｍＡにおける発光出力は２２ｍＷを示した。また、その発光面の発光分布は正極下の全面で発光しているのが確認できた。
【０１１２】
（実施例２）〜（実施例７）、（比較例１）、（比較例２）
表１に記載の各条件にした以外は、実施例１と同様に半導体発光素子を作製した。
なお、チップは、実施例１と同様に、４６０ｎｍ発光波長のチップであり、当該チップをＮ２雰囲気下で常温、２００℃、３００℃、４００℃の温度環境下にそれぞれ１０分間保持した後、順方向の電圧（Ｖｆ）測定、発光出力（Ｐｏ）を測定した。
発光出力の測定には、半導体発光素子をＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力を計測した。
印加電流２０ｍＡにおける、実施例１〜７の半導体発光素子の発光効率は、２０℃で、２０ｍＷ以上であった。しかし、比較例１、２に記載された条件では、高温下での金属反射層を形成する元素の拡散が抑制できず、金属反射層の反射率が悪化し、発光効率が低下した。
詳細を省略するが、表１で記載した本発明のチップを各種実装基板に具備したランプやそのランプを特開２００８−１６４１２号公報に記載の内容に準じて照明装置用リフレクター内に固定し、複数の当該リフレクターを備えた照明装置に製作した。またこのようなランプは、電子機器や各種機械装置類に使用した。
【０１１３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものであって、特に金属反射層の構成材料の拡散を防止する電極を備えた半導体発光素子を製造・利用する産業において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１１５】
１…半導体発光素子、４…ランプ、１０…絶縁保護膜、１０ｅ…傾斜面、１０ｆ…外縁部、１０ｇ…外周、１６…切欠部、１７…切欠残部、１９…外周、２０…積層半導体層、２１…不溶性レジスト部、２２…第１の可溶性レジスト部、２３…硬化レジスト部、２４…第２の可溶性レジスト部、２７…マスク、２７ｃ…開口部、２７ｄ…内壁面、５１…第１の拡散防止層、５１ｅ…傾斜面、５１ｆ…外縁部、５１ｇ…外周、５２…金属反射層、５２ｅ…傾斜面、５２ｆ…外縁部、５２ｇ…外周、５３…第２の拡散防止層、５３ｅ…傾斜面、５３ｆ…外縁部、５３ｇ…外周、５５…ボンディング層、５５ｅ…傾斜面、５５ｆ…外縁部、５５ｇ…外周、６１…実装基板、６２…他のリードワイヤ、６２ａ…一端、６２ｂ…他端、６３…一のリードワイヤ、６３ａ…一端、６３ｂ…他端、７０…壁面部材、７４…バンプ、７６、７８…封止樹脂（モールド）、１０１…基板、１０２…バッファ層、１０３…下地層、１０４…ｎ型半導体層、１０４ａ…ｎコンタクト層、１０４ｂ…ｎクラッド層、１０４ｃ…露出面、１０５…発光層、１０５ａ…障壁層、１０５ｂ…井戸層、１０６…ｐ型半導体層、１０６ａ…ｐクラッド層、１０６ｂ…ｐコンタクト層、１０６ｃ…上面、１０８…ｎ型電極、１１１…ｐ型電極、１１１ｃ…凹部、１１１ｄ…内底面、１１１ｅ…傾斜面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものであり、特に、金属反射層の材料の拡散を防止した電極を備えた半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮ系化合物半導体は、短波長発光素子用の半導体材料として注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、一般に、サファイア単結晶、種々の酸化物及びＩＩＩ−Ｖ族化合物などの基板上に、有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等の薄膜形成手段を用いて形成される。
【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体発光素子は、一般にｎ型のＧａＮ系化合物半導体（以下、ｎ型半導体層）、活性層（以下、発光層）及びｐ型のＧａＮ系化合物半導体層（以下、ｐ型半導体層）からなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層上のｐ型電極と、前記ｎ型半導体層上のｎ型電極とを備える。
このようなＧａＮ系化合物半導体発光素子には、基板を上に、電極を下にして発光素子を配線基板に実装することで、発光層から発射される光を基板を介して外部に取り出す、所謂フリップチップ型半導体発光素子がある。
【０００４】
フリップチップ型半導体発光素子においては、電極によって光を反射させるために、ＡｇやＡｌなどの反射層を有する電極が形成される。しかし、Ａｇは酸化されやすい金属であり、また３００℃以上の高温域で容易にマイグレーションを起こすためにＡｇと反応しない金属でＡｇを覆うように取り囲む技術（特許文献１）や反射率の高い白金属、またはその合金を反射層として用いる技術（特許文献２）が開示されている。
【０００５】
しかしながら、Ａｇと反応しない金属でＡｇを覆うように取り囲んでも、Ａｇ電極とＧａＮ系化合物半導体との間の接触面が多い場合にはＧａＮ系化合物半導体へのＡｇのマイグレーションが起こり、反射率の低下による発光効率の低下とコンタクト不良によるＶＦ上昇することが起こること、Ｐｔ族もマイグレーションはしにくいがＡｇに比べるとそもそも反射率が低く、かつ４００℃近い温度になるとマイグレーションが防止できないことが問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４５２３２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、正負電極部（ｎ型電極及び／またはｐ型電極）と半導体の積層半導体層（当該電極に接するｎ型半導体層及び／又はｐ型半導体層）との、良好なオーミックコンタクトを取りかつ過酷条件下でもＡｇ（銀）の化合物半導体へのマイグレーションを有効に防止することにより、高信頼性、高品質の半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１） 基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、前記一方の電極または前記他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることを特徴とする半導体発光素子。
【０００９】
（２） 前記第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることを特徴とする（１）に記載の半導体発光素子。
（３） 前記第１の拡散防止層の最大厚さが１ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４） 前記第１の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１０】
（５） 前記金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（６） 前記金属反射層がＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（７） 前記金属反射層の最大厚さが２０〜３０００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１１】
（８） 前記金属反射層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（９） 前記第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１０） 前記第２の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする（１）〜（９）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【００１２】
（１１） 前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１２） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部に接続されていることを特徴とするランプ。
【００１３】
（１３） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
（１４） （１）〜（１１）のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えたことを特徴とするランプ。
（１５） （１２）または（１４）に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
（１６） （１５）に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【００１４】
上記の構成によれば、正負電極部（ｎ型電極及び／またはｐ型電極）と半導体の積層半導体層（当該電極に接するｎ型半導体層及び／又はｐ型半導体層）との、良好なオーミックコンタクトを取りかつ過酷条件下でもＡｇ（銀）の化合物半導体へのマイグレーションを有効に防止することにより、高信頼性、高品質の半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の半導体発光素子は、一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる構成なので、第１の拡散防止層と第２の拡散防止層により金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止できる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層の構成材料を拡散させることなく、金属反射層の反射率の低減を防止できる。また、第１の拡散防止層の透過率を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。さらに、第１の拡散防止層をｐ型半導体層とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極とｐ型半導体層との間の導電性を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明の半導体発光素子は、第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかである構成なので、金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止できる。また、第１の拡散防止層の透過率を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。さらに、第１の拡散防止層をｐ型半導体層とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極とｐ型半導体層との間の導電性を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明の半導体発光素子は、金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層の反射率を高めて、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明の半導体発光素子は、金属反射層に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されている構成なので、金属反射層の外縁部も覆うように第２の拡散防止層を形成することができ、第２の拡散防止層により金属反射層をシールド性高く覆い、金属反射層を構成する金属がボンディング層側へ拡散することを防止できる。
【００１９】
本発明の半導体発光素子は、第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層を構成する金属がボンディング層へ拡散することを防止できる。
【００２０】
本発明のランプは、先に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記他方の電極が前記他の配線部に接続されている構成なので、金属反射層の構成材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を防止した半導体発光素子を具備したランプとすることができる。
【００２１】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、先に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有する構成なので、前記熱処理工程で第１の拡散防止層を結晶化して、金属反射層の構成材料の拡散防止性、透明性および導電性を向上させた後に、金属反射層を積層することができる。これにより、金属反射層の反射率を向上させるために、この後、金属反射層を熱処理しても、金属反射層の構成材料がｐ半導体層側に拡散することを防止できる。また、ランプ製造工程で、電極に熱が加えられても、金属反射層の構成材料がｐ半導体層側に拡散することを防止できる。さらに、金属反射層上に第２の拡散防止層を形成することにより、ランプ製造工程で、電極に熱が加えられた際に、金属反射層の構成材料がボンディング層側に拡散することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す半導体発光素子の平面模式図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面模式図である。
【図４】本発明の半導体発光素子の積層半導体層の一例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の一例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図７】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図８】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図９】本発明のランプの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図５は、本発明の実施形態である半導体発光素子の一例を示す図である。尚、以下の説明において参照する図面で、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体発光素子等の寸法関係とは異なっている。
図１は本発明の実施形態である半導体発光素子の一例を示す断面模式図であり、図２は図１に示す半導体発光素子の平面模式図であり、図３は図２のＢ−Ｂ’線における断面模式図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ’線における断面模式図である。図４は、図１に示す半導体発光素子を構成する積層半導体層の一例を示す断面模式図であり、図５は、図１に示す半導体発光素子のｐ型電極の拡大断面図である。
【００２４】
（半導体発光素子）
図１及び図３に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１の一面１０１ｃ上に、バッファ層１０２と、下地層１０３と、積層半導体層２０とが順次積層されて構成されている。積層半導体層２０は、基板１０１側から、ｎ型半導体層１０４と、発光層１０５と、ｐ型半導体層１０６とがこの順に積層されて構成されている。
【００２５】
図１に示すように、積層半導体層２０は一側面側が断面視矩形状に切り欠けられて切欠部１６とされ、切り欠けられず残された部分が切欠残部１７とされている。
切欠部１６では、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上にｎ型電極１０８が形成されている。また、ｎ型電極１０８の側面、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃの露出された面および積層半導体層２０の側面を覆うように絶縁保護膜１０が形成されている。なお、ｎ型電極１０８の上面は露出されている。
【００２６】
切欠残部１７では、ｐ型半導体層１０６の基板１０１と反対側の面（以下、上面）１０６ｃ上に第１の拡散防止層５１と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５と、絶縁保護膜１０とがこの順序で積層されるとともに、絶縁保護膜１０の一部及びボンディング層５５の一部を除去するように凹部１１１ｃが設けられ、ｐ型電極１１１が形成されている。
また、ｐ型電極１１１は傾斜形状（以下、テーパー形状）とされている。
また、半導体発光素子１の光の出射方向が矢印ｆで示されている。
【００２７】
図２に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は平面視矩形状であり、一辺側に平面視半円半矩形状に切り欠けられた切欠部１６が設けられており、切り欠けられず残された部分は切欠残部１７とされている。
切欠部１６には、平面視円形状のｎ型電極１０８が設けられている。また、切欠部１６の露出された面を覆うように絶縁保護膜１０が形成されている。ｎ型電極１０８の上面は露出されているが、ｎ型電極１０８の側面は絶縁保護膜１０に覆われている。
切欠残部１７は絶縁保護膜１０に覆われている。絶縁保護膜１０の領域内には平面視円形状の凹部１１１ｃが設けられ、凹部１１１ｃからボンディング層５５が露出されて、ｐ型電極１１１が構成されている。
以下、各部材について説明する。
【００２８】
＜基板＞
基板１０１は、透明であり、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。例えば、サファイア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン等からなる基板を用いることができる。
また、上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましく、サファイアのｃ面上にバッファ層１０２を形成するとよい。
【００２９】
なお、バッファ層１０２をスパッタ法により形成した場合、アンモニアを使用せずにバッファ層１０２を成膜することもでき、上記基板の内、高温でアンモニアに接触することで化学的な変性を引き起こすことが知られている酸化物基板や金属基板等を用いることができる。
また、基板１０１の温度を低く抑えることが可能なので、高温で分解してしまう性質を持つ材料からなる基板１０１を用いた場合でも、基板１０１にダメージを与えることなく基板上への各層の成膜が可能である。
【００３０】
＜積層半導体層＞
積層半導体層２０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、図１及び図３に示すように、基板１０１上に、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層がこの順で積層されてなる。なお、積層半導体層２０は、さらに下地層１０３、バッファ層１０２を含めてもよい（但し、図１及び図３は分けて図示している）。
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層はそれぞれ、複数の半導体層で構成することができる。
なお、積層半導体層２０は、ＭＯＣＶＤ法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタ法によっても条件を最適化することで、ＭＯＣＶＤ法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
【００３１】
＜バッファ層＞
バッファ層１０２は、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。
バッファ層１０２は、上述のように、例えば、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層１０２の厚みが０．０１μｍ未満であると、バッファ層１０２により基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層１０２の厚みが０．５μｍを超えると、バッファ層１０２としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層１０２の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する。
バッファ層１０２は、基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和し、基板１０１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、バッファ層１０２の上に単結晶の下地層１０３を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１０３が積層できる。なお、本発明においては、バッファ層形成工程を行なうことが好ましいが、行なわなくても良い。
【００３２】
バッファ層１０２は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる六方晶系の結晶構造を持つものであってもよい。また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものであってもよく、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、バッファ層１０２の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のＩＩＩ族窒化物半導体の結晶からなるバッファ層１０２とすることができる。このような単結晶構造を有するバッファ層１０２を基板１０１上に成膜した場合、バッファ層１０２のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶（多結晶）とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。
【００３３】
＜下地層＞
下地層１０３としては、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が挙げられるが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１０３を形成できるため好ましい。
下地層１０３の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。
下地層１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
【００３４】
＜ｎ型半導体層＞
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４は、通常ｎコンタクト層１０４ａとｎクラッド層１０４ｂとから構成されるのが好ましい。なお、ｎコンタクト層１０４ａはｎクラッド層１０４ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層をｎ型半導体層１０４に含めてもよい。
ｎコンタクト層１０４ａは、ｎ型電極を設けるための層である。ｎコンタクト層１０４ａとしては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１０４ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ型電極との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
ｎコンタクト層１０４ａの膜厚は、０．５〜５μｍとされることが好ましく、１〜３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層１０４ａの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００３５】
ｎコンタクト層１０４ａと発光層１０５との間には、ｎクラッド層１０４ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１０４ｂは、発光層１０５へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。ｎクラッド層１０４ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１０４ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０５のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
ｎクラッド層１０４ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層１０４ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００３６】
なお、ｎクラッド層１０４ｂを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、該ｎ側第１層と組成が異なるとともに１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。
また、ｎクラッド層１０４ｂは、ｎ側第１層とｎ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよい。また、好ましくは、前記ｎ側第１層又はｎ側第２層の何れかが、活性層（発光層１０５）に接する構成とすれば良い。
【００３７】
＜発光層＞
ｎ型半導体層１０４の上に積層される発光層１０５としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などの発光層１０５がある。
図４に示すような、量子井戸構造の井戸層１０５ｂとしては、Ｇａ１−ｙＩｎｙＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層１０５ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
また、多重量子井戸構造の発光層１０５の場合は、上記Ｇａ１−ｙＩｎｙＮを井戸層１０５ｂとし、井戸層１０５ｂよりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層１０５ａとする。井戸層１０５ｂおよび障壁層１０５ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
【００３８】
＜ｐ型半導体層＞
図４に示すように、ｐ型半導体層１０６は、通常、ｐクラッド層１０６ａおよびｐコンタクト層１０６ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１０６ｂがｐクラッド層１０６ａを兼ねることも可能である。
ｐクラッド層１０６ａは、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１０６ａとしては、発光層１０５のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。
ｐクラッド層１０６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１０６ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
ｐクラッド層１０６ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
また、ｐクラッド層１０６ａは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
【００３９】
なお、ｐクラッド層１０６ａを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第１層と、該ｐ側第１層と組成が異なるとともに１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。また、ｐ側第１層とｐ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであっても良い。
【００４０】
ｐコンタクト層１０６ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）が好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。
ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。
ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００４１】
＜ｐ型電極＞
図５は、図１に示す本発明の実施形態である半導体発光素子１のｐ型電極１１１の一例を示す拡大断面図である。
図５に示すように、ｐ型電極１１１は、第１の拡散防止層５１と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５と、絶縁保護膜１０とが積層されて概略構成されている。
【００４２】
＜第１の拡散防止層＞
図５に示すように、第１の拡散防止層５１は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成されている。また、その外縁部５１ｆには外周５０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅが形成されている。
【００４３】
第１の拡散防止層５１は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることが好ましく、インジウム酸化物、亜鉛酸化物又はチタン酸化物が、特に好ましい。これらの材料は、透明性（透光性）及び導電性に優れるので、第１の拡散防止層５１の透明性及び導電性を高くして、半導体発光素子の発光効率を向上させる。
【００４４】
前記導電性のインジウム酸化物としては、酸化物中にインジウム元素を含む透明な導電性であるものならどんな組成であってもよく、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＩＧＯ（酸化ガリウムインジウム（Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３））を例示できる。また。導電性のチタン酸化物には、ニオブドープ酸化チタンが挙げられる。さらにその他の透明な導電性材料には、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、ニオブドープ酸化チタン等を使用できる。特に、第１の拡散防止層５１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることが好ましい。
【００４５】
第１の拡散防止層５１としては、アモルファス状態でもよいが、結晶化膜を用いることが好ましい。結晶化膜を用いることにより、第１の拡散防止層５１の透明性及び導電性をより高くすることができ、半導体発光素子の発光効率をより向上させることができる。ＩＴＯやＩＺＯの結晶化膜としては、たとえば、六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ２Ｏ３結晶を含む膜を挙げることができる。
なお、結晶化膜の形成は、アモルファス状態で成膜された第１の拡散防止層５１を成膜した後、これを熱処理すればよい。通常、成膜直後の第１の拡散防止層５１はアモルファス状態だが、これを所定の条件で熱アニールすれば、結晶化膜に変えることができる。
【００４６】
第１の拡散防止層５１の最大厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍとすることが望ましく、２ｎｍ〜１００ｎｍとすることがより望ましく、３ｎｍ〜２０ｎｍとすることが更に望ましい。第１の拡散防止層５１の最大厚さは１ｎｍ〜５００ｎｍとすることにより、後述する金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料のボンディング層などへ拡散を防止することができる。
また、第１の拡散防止層５１の形成は、この技術分野でよく知られた慣用の手段を用いることができる。
【００４７】
＜金属反射層＞
図５に示すように、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１を完全に覆うように形成されている。また、その外縁部５２ｆには外周５０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成されている。
【００４８】
金属反射層５２は、ＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましい。ＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金は、反射率の高い金属なので、発光層１０５からの光を効果的に反射させることができる。また、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から優れている。
【００４９】
金属反射層５２は、公知なＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることが好ましい。ＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金は、Ａｇを含む合金であり、光反射率が高く、入手のし易さ、取り扱いの容易さの点で優れている。
【００５０】
金属反射層５２の最大厚さは、２０〜３０００ｎｍであることが望ましく、更に望ましくは５０〜２０００ｎｍであり、最も望ましいのは１００〜１５００ｎｍである。金属反射層５２が薄すぎると充分な反射の効果を得ることができない。逆に厚すぎると特に利点は生じず、工程時間の長時間化と材料の無駄を生じるのみである。
【００５１】
また、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１に密着させて形成することが好ましい。これにより、金属反射層５２を第１の拡散防止層５１に強固に接合することができ、金属反射層５２と第１の拡散防止層５１との間の接合強度を高めて、ｐ型電極１１１の接合強度を高めることができる。また、発光層１０５からの光を効率良く反射させることができる。
【００５２】
＜第２の拡散防止層＞
図５に示すように、金属反射層５２を完全に覆うように、第２の拡散防止層５３が形成されている。また、その外縁部５３ｆには外周５３ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅが形成されている。
【００５３】
第２の拡散防止層５３は、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましい。これらの材料を第２の拡散防止層５３として用いることにより、金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料がボンディング層５５側に拡散することを防止することができる。
【００５４】
第２の拡散防止層５３の最大厚さは、５０ｎｍ以上の範囲とすることが望ましく、１００ｎｍ以上の範囲とすることがより望ましく、２００ｎｍ以上の範囲とすることが更に望ましい。
第２の拡散防止層５３の最大厚さを５０ｎｍ以上の範囲とすることにより、金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料のボンディング層などへ拡散を防止することができる。また、第２の拡散防止層５３の最大厚さは５０００ｎｍよりも薄くすることが、材料のコストの点で好ましい。
【００５５】
＜ボンディング層＞
図５に示すように、ボンディング層５５は、第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成されている。さらに、その外縁部５５ｆに外周５５ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅが形成されている。また、ボンディング層５５は、任意の材料からなる層を介して第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成されてもよい。
【００５６】
ボンディング層５５は、Ａｕ、Ａｌのいずれかの金属または前記金属のいずれかを含む合金からなることが好ましく、Ａｕからなることがより好ましい。
ＡｕおよびＡｌはバンプ（半田ボール、ボンディングボール）との密着性が高いので、バンプを介して実装基板に接合した場合には、実装基板とボンディング層５５との間を強固に接合して、半導体発光素子１が実装基板から簡単に剥がれることがなくなる。
【００５７】
ボンディング層５５の最大厚みは、５０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることがより好ましく、２００ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが更に好ましい。
ボンディング層５５の最大厚みを５０ｎｍより薄くすると、ボンディングボールとの密着性が悪くなる。また、ボンディング層５５の最大厚みを２０００ｎｍより厚くしても、特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみなので好ましくない。
【００５８】
＜絶縁保護膜＞
絶縁保護膜は必ずしも必要ではないが、信頼性の観点からは用いることが好ましい。
図５に示すように、絶縁保護膜１０は、ボンディング層５５を覆うように形成されている。また、絶縁保護膜１０は、任意の材料からなる層を介してボンディング層５５を覆うように形成されてもよい。さらに、絶縁保護膜１０の外縁部１０ｆに外周１０ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面１０ｅが形成されてもよい。
さらに、図１に示すように、絶縁保護膜１０は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ、積層半導体２０のエッチング露出側面およびｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ、ｎ型電極１０８の側面等を完全に覆うように形成されている。
【００５９】
絶縁保護膜１０は、絶縁性の保護膜であればよく、たとえば、ＳｉＯ２のようなシリコン酸化物からなる膜を挙げることができる。
絶縁保護膜１０の最大厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍとすることがより好ましく、１５０ｎｍ〜４５０ｎｍとすることが更に好ましい。
【００６０】
＜凹部＞
図１及び図５に示すように、絶縁保護膜１０を貫通し、ボンディング層５５を一部露出させるように、断面視矩形状、平面視円形状の凹部１１１ｃが形成されており、内底面１１１ｄが露出されている。
【００６１】
凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの直径は、６０〜１００μｍとすることが好ましい。これにより、凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの面積は、ランプ作製時に用いるバンプの直径よりもわずかに大きい程度にすることができ、実装作業を容易にできる。内底面１１１ｄの直径を１００μｍより大きくすると、実装作業はより容易になるが、絶縁保護膜を形成する面積が小さくなり、絶縁保護膜の効果が損なわれる恐れが生じ、半導体発光素子としての信頼性が低下する。逆に、内底面１１１ｄの直径を６０μｍよりも小さくすると、実装作業が困難となり、製品の製造収率を低下させる。
【００６２】
なお、ｐ型電極１１１の凹部１１１ｃの位置は、図１に示す位置に限られるものではなく、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃであればどこに形成してもよい。例えば、ｎ型電極１０８から最も遠い位置に形成してもよいし、半導体発光素子１の中心に形成してもよい。
【００６３】
＜ｎ型電極＞
図１〜３に示すように、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上には円柱状のｎ型電極１０８が形成されている。ｎ型電極１０８の側面は、絶縁保護膜１０によって覆われているが、上面１０８ｃは露出されている。上面１０８ｃはボンディングパットを兼ねており、バンプを介して実装基板を接合できる。
ｎ型電極１０８の材料及び構成としては、Ｔｉ／Ａｕからなる二層構造などの周知の電極材料及び電極構造を用いることができ、その形成方法としては、この技術分野でよく知られた慣用の手段を用いることができる。
ｎ型電極１０８の形状は円柱状に限らず、多角柱状などとしてもよい。
【００６４】
なお、本実施形態において図示を省略するものの、ｎ型電極１０８をｐ型電極１１１と同様な構成とすることができる。つまり、ｎ型電極１０８も、ｐ型電極１１１と同様に、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面を備えた構造としてもよく、オーミックコンタクト層５１（第１の拡散防止層５１に該当する）と、金属反射層５２と、第２の拡散防止層５３と、ボンディング層５５とからなる多層構造としても良い。これにより、外部の空気または水分が、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４の界面へ侵入することを防止することができ、ｎ型電極１０８の耐食性を向上させることができる。
【００６５】
（半導体発光素子の製造方法）
次に、本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。
＜積層半導体層形成工程＞
まず、サファイア基板等の基板１０１を用意し、基板１０１の上面に、スパッタ法によって、バッファ層１０２を積層する。チャンバ内において、基板１０１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なってもよい。
スパッタ法によって、単結晶構造を有するバッファ層１０２を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０％〜１００％、望ましくは７５％程度となるようにすることが望ましい。
なお、バッファ層１０２は、上述したスパッタ法だけでなく、公知なＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００６６】
次に、バッファ層１０２の上面に、単結晶の下地層１０３を形成する。
下地層１０３は、スパッタ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。
【００６７】
下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度、つまり、下地層１０３の成長温度は、８００℃以上とすることが好ましく、より好ましくは９００℃以上の温度であり、１０００℃以上の温度とすることが最も好ましい。これは、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位のループ化が容易に進行するからである。また、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１０３が得られる。
【００６８】
次に、下地層１０３上に、ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂを積層してｎ型半導体層１０４を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。
次に、ｎ型半導体層１０４上に発光層１０５を形成する。スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましく、ＭＯＣＶＤ法を用いることがより好ましい。
具体的には、障壁層１０５ａと井戸層１０５ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配される順で積層すればよい。
【００６９】
次に、発光層１０５上にｐ型半導体層１０６を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。具体的には、ｐクラッド層１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。
以上の工程により、基板１０１の一面１０１ｃ上にバッファ層１０２、下地層１０３及び積層半導体層２０を形成する。
【００７０】
＜電極形成工程＞
本実施形態のｐ型電極形成工程は、ｐ型半導体層上に第１の拡散防止層を形成する工程（以下、第１工程）と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程（以下、第２工程）と、さらに、ボンディング層と、絶縁保護膜とをこの順序で積層する工程（以下、第３工程）を有する。
なお、前記ｐ型電極形成工程に、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程（以下、第４工程）を含めてもよい。また、ボンディング層上に絶縁保護膜を積層する工程（以下、第５工程）を行なってもよい。
まず、図６〜８に示す工程断面図を用いてｐ型電極の形成工程について説明する。
【００７１】
＜第１工程＞
まず、図６（ａ）に示すように、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃにレジストを塗布して、これを乾燥して不溶性レジスト部２１する。前記レジストとしては、たとえば、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）などを用いる。
【００７２】
次に、レジスト部２１の前面にｐ型電極を形成する位置をカバーするように、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状マスク（以下、ｐ型電極形成用マスク）を配置する。
次に、図６（ｂ）に示すように、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射して、レジスト部２１のマスク２５によりカバーされていない部分を露光する（一部露光）。露光されたレジスト部２１は、光反応により第１の可溶性レジスト部２２とされる。なお、この光反応は光の強さに応じて進行するので、光照射面側では光反応の進行が早く、ｐ型半導体層１０６側では光反応の進行が遅くなる。そのため、第１の可溶性レジスト部２２は、その側面が下方に向かうほど後退した逆傾斜形状（逆テーパー形状）となるように形成される。逆に、マスクされた部分の不溶性レジスト部２１は、側面が上方に向かうほど後退した傾斜形状（テーパー形状）となるように形成される。
【００７３】
次に、たとえば、ホットプレートまたはオーブンなどを用いて、第１の可溶性レジスト部２２が形成された基板１０１を加熱する。この加熱に伴う熱反応により、第１の可溶性レジスト部２２は架橋されて、図６（ｃ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３とされる。
次に、図７（ａ）に示すように、マスクを用いず、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射する（全面露光）。これにより、一部露光において露光されなかった不溶性レジスト部２１が、第２の可溶性レジスト部２４とされる。
【００７４】
次に、所定の有機溶媒を用いて、第２の可溶性レジスト部２４を溶解除去する。これにより、図７（ｂ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３が残される。硬化レジスト部２３は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを露出させる幅ｌ１の開口部２７ｃを備える。なお、開口部２７ｃは、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状に形成されている。開口部２７ｃの側面（内壁面）２７ｄは、下方に向かうほど後退する逆傾斜形状（逆テーパー形状）とされており、開口部２７ｃの面積がｐ型半導体層１０６に近づくほど大きくされている。また、開口部２７ｃの側面２７ｄの傾斜角度はほぼ一定とされている。これをマスク２７と呼称する。
【００７５】
次に、図７（ｃ）に示すように、スパッタ法により、マスク２７を介して、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに第１の拡散防止層５１を形成する。
第１の拡散防止層５１は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第１の拡散防止層５１の外縁部５１ｆには、外周５１ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅが形成される。なお、傾斜面５１ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
【００７６】
＜第２工程＞
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、第１の拡散防止層５１上に金属反射層５２を形成する。
金属反射層５２の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、金属反射層５２は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、図８（ａ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、金属反射層５２の外縁部５２ｆには、外周５２ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成される。なお、傾斜面５２ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１を完全に覆うように形成される。
【００７７】
なお、金属反射層５２を形成する前に、第１の拡散防止層５１の表面を洗浄する前処理を施しても良い。洗浄の方法としてはプラズマなどに曝すドライプロセスによるものと薬液に接触させるウェットプロセスによるものがあるが、工程の簡便さの観点より、ドライプロセスが望ましい。
【００７８】
なお、金属反射層５２としてＡｇまたはＡｇ合金を用いて成膜した場合、成膜後、熱処理（アニール）を行うことが好ましい。これにより、金属反射層５２の反射率が高めることができる。たとえば、３８０〜４００℃で熱処理すると、金属反射層５２の反射率は約８％向上する。これは、金属反射層５２は、第１の拡散防止層５１と第２の拡散防止層５３とに囲まれているので、熱処理の際Ａｇが拡散せず、金属反射層５２の密度が高くなったためであると推測している。
また、前記熱処理は、独立した処理として行ってもよく、フリップチップ接続の際の電極への加熱によって行ってもよい。
【００７９】
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、金属反射層５２上に第２の拡散防止層５３を形成する。
第２の拡散防止層５３の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、第２の拡散防止層５３は、マスク２７の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、図８（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第２の拡散防止層５３の外縁部５３ｆには、外周５３ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅが形成される。なお、傾斜面５３ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、第２の拡散防止層５３は、金属反射層５２を完全に覆うように形成される。
【００８０】
＜第３工程＞
次に、スパッタ法により、マスク２７を介して、第２の拡散防止層５３上にボンディング層５５を形成する。
ボンディング層５５の成膜では、第１の拡散防止層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。
また、マスク２７の開口部２７ｃの内壁面２７ｄは下方に向かうほど後退しているので、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、ボンディング層５５の外縁部５５ｆには、外周５５ｇ側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅが形成される。なお、傾斜面５５ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、ボンディング層５５は、第２の拡散防止層５３を完全に覆うように形成される。
【００８１】
次に、レジスト剥離材などを用いてマスク２７を除去することにより、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成された第１の拡散防止層５１、金属反射層５２、第２の拡散防止層５３、ボンディング層５５からなる４層構造体が形成される。
【００８２】
次に、フォトリソグラフィー法を用いて、ｐ型電極１１１の所定の領域に凹部１１１ｃをエッチング形成して、内底面１１１ｄを露出させる。これにより、第１の拡散防止層５１、金属反射層５２、第２の拡散防止層５３、ボンディング層５５が積層され、凹部１１１ｃが設けられたｐ型電極１１１が、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成される。また、任意にボンディング層５５上に絶縁保護膜１０が積層される＜第５工程とも言う＞。
【００８３】
＜第４工程＞
次に、第１の拡散防止層５１の熱処理（アニール）を任意に行うことができる。熱処理により、第１の拡散防止層５１の結晶性を高め、第１の拡散防止層５１の透明性および導電性を向上させることができる。
【００８４】
次に，ｎ型電極の形成工程について説明する。
まず、フォトリソグラフィー法を用いて、所定の領域の積層半導体層２０をエッチングして、ｎ型半導体層の一部を露出させるように、切欠部１６を形成する。これにより、ｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃが露出される。なお、一面１０４ｃは、ｎコンタクト層１０４ａに形成することが好ましい。
次に、スパッタ法などを用いてｎ型半導体層１０４の一面１０４ｃ上にｎ型電極１０８を形成する。
次に、積層半導体層２０の切欠部１６側の側面と、ｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ及びｎ型電極１０８の側面を覆うように絶縁保護膜１０を形成する。
最後に、フォトリソグラフィー法を用いて、ｎ型電極１０８の上面を露出させる。
以上のようにして、図１〜図５に示す半導体発光素子１を製造する。
【００８５】
なお、ｎ型電極形成工程と、ｐ型電極形成工程の順序はどちらを先としてもよく、一部の工程を同時に行ってもよい。
また、ｐ型電極１１１の各層に用いる金属元素は、同一の金属元素を用いてもよく、また異なる金属元素を組み合わせてもよい。
【００８６】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子１であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８の一方または両方が、第１の拡散防止層５１と金属反射層５２と第２の拡散防止層５３がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、第１の拡散防止層５１がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなる構成なので、第１の拡散防止層５１と第２の拡散防止層５３とが、金属反射層５２のＡｇなどの金属材料がｐ型半導体層１０６側やボンディング層５５側へ拡散することを防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制できる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層５２の反射率の低減を抑制できる。また、第１の拡散防止層５１の光透過率が高く、発光層１０５からの光を金属反射層５２側に効率よく取り出し、金属反射層５２で反射した光を基板１０１方向へ効率よく取り出して、半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。また、金属反射層５２とｐ型半導体層１０６との間の接触抵抗よりも、第１の拡散防止層５１とｐ型半導体層１０６との間の接触抵抗が小さく、第１の拡散防止層５１をｐ型半導体層１０６とオーミックコンタクトさせて、ｐ型電極からｐ型半導体層１０６への導電性を確保して、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の拡散防止層５１がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかが好ましい構成なので、金属反射層５２の材料の拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制して、半導体発光素子１の発光効率を向上させることができる。
【００８８】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の拡散防止層５１の最大厚さが好ましくは１〜５００ｎｍである構成なので、金属反射層５２の材料の拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制した電極とすることができる。また、光を効率よく透過させて、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【００８９】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２が好ましくはＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９０】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２が好ましくはＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金である構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９１】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２の最大厚さが好ましくは２０〜３０００ｎｍである構成なので、金属反射層５２の反射率を高めて、光を効率よく反射させて、半導体発光素子１の発光特性を向上させることができる。
【００９２】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２の外縁部に好ましくは外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成されている構成なので、金属反射層５２上に形成する第２の拡散防止層５３が、金属反射層５２をシールド性高く覆うことができる。
【００９３】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の拡散防止層５３が好ましくはＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなる構成なので、第２の拡散防止層５３が金属反射層５２の材料のボンディング層５５側への拡散を防止して、金属反射層５２の反射率の低減を抑制した電極とすることができる。特に、フリップチップ接合時に電極に熱が加えられても、金属反射層５２の反射率の低減を抑制することができる。
【００９４】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の拡散防止層５３の外縁部に好ましくは外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されている構成なので、第２の拡散防止層５３上に形成するボンディング層５５が、第２の拡散防止層５３をシールド性高く覆うことができる。
【００９５】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、積層半導体層２０が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されている構成なので、発光効率の高い半導体発光素子とすることができる。
【００９６】
本発明の半導体発光素子の製造方法は、一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層１１１またはｎ型半導体層１０８のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層５１を形成する工程と、第１の拡散防止層５１上に金属反射層５２と第２の拡散防止層５３とをこの順序で積層する工程と、を有する構成であって、任意に第１の拡散防止層５１を熱処理する工程を含めてもよい。
前記熱処理工程では、第１の拡散防止層５１を結晶化して、金属反射層５２の構成材料の拡散防止性、透明性および導電性を向上させた後に、金属反射層５２を積層することができる。これにより、金属反射層５２の反射率を向上させるために、この後、金属反射層５２を熱処理しても、金属反射層５２の構成材料がｐ半導体層１０６側に拡散することを防止できる。また、ランプ製造工程で、ｐ型電極１１１に熱が加えられても、金属反射層５２の構成材料がｐ半導体層１０６側に拡散することを防止できる。さらに、金属反射層５２上に第２の拡散防止層５３を形成することにより、ランプ製造工程で、ｐ型電極１１１に熱が加えられた際に、金属反射層５２の構成材料がボンディング層５５側に拡散することも防止できる。これにより、発光効率を向上させた半導体発光素子１を容易に製造することができる。
【００９７】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の実施形態であるランプの一例を示す断面概略図である。
図９に示すように、本発明の実施形態であるランプ４は、基板実装用チップ型であり、第１の実施形態で示した半導体発光素子１が用いられている。
なお、本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものであって、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変えることができることが知られているが、このような技術を本発明の実施形態であるランプにおいても何ら制限されることなく採用することが可能である。
【００９８】
本発明の実施形態であるランプ４は、可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた実装基板６１の一面６１ａに他のリードワイヤ６２と、一のリードワイヤ６３が配設されており、それらの一端６２ａ、一端６３ａは実装基板６１のほぼ中央部に位置し、他端６２ｂ、他端６３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
【００９９】
半導体発光素子１は、その一方の電極（ｐ型電極）１１１と他方の電極（ｎ型電極）１０８が実装基板６１の一面６１ａに向くように配置されている。つまり、半導体発光素子１は、基板１０１側が実装基板６１と反対側となるように配置（フリップチップ配置）されている。そのため、半導体発光素子１からの光は主に、実装基板側から基板１０１側へ向けて放射される。
【０１００】
半導体発光素子１のｐ型電極１１１とｎ型電極１０８はそれぞれバンプ７４により他のリードワイヤ６２の一端６２ａと、一のリードワイヤ６３の一端６３ａに接合されている。これにより、半導体発光素子１のｐ型電極１１１は一のリードワイヤ６３と電気的に接続され、ｎ型電極１０８は他のリードワイヤ６２と電気的に接続される。
【０１０１】
基板６１上には、直方体状の壁面部材７０が固定されている。壁面部材７０の中央部には、半導体発光素子１をおさめるための椀状の穴７０ａが形成されている。穴７０ａの斜面７０ｂは、白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面で形成されるとともに、その曲面形が光の反射方向を考慮して決定されて、光を前方に取り出すための反射面（リフレクタ面）とされる。
【０１０２】
穴７０ａの内部に配置された半導体発光素子１を、透明な封止樹脂（モールド）７６がドーム状に被覆している。更に、封止樹脂７６を覆うように、透明な別の封止樹脂（モールド）７８が穴７０ａに充填されている。
【０１０３】
封止樹脂７６、７８の材質は、耐熱性の高いシリコーン樹脂が好ましいが、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料であっても良い。できるだけ紫外線光による劣化の少ない材料を選定することが好ましい。
封止樹脂７６、７８は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いるほうが好ましい。
また、封止樹脂７６、７８には、蛍光体を分散してもよい。これにより、様々な発光色を呈するようにしたり、白色発光の場合には演色性を高くすることができる。
【０１０４】
実装基板６１および／または壁面部材７０は、樹脂製の部材またはセラミクス製部材を含むことが好ましい。樹脂製の部材は安価で、製造コストを低減することができる。また、特に、熱硬化性樹脂を用いることにより、耐熱性に優れたものとすることができる。樹脂としては、たとえば、高耐熱性および高反射率のナイロン樹脂、白色のシリコーン樹脂などを用いる。また、セラミクス製部材は、耐熱性に非常に優れているので、耐熱性に優れたものとすることができる。
なお、実装基板６１としてプリント配線したガラス入りエポキシ基板（以下、配線基板）を用い、半導体発光素子１を前記配線基板上に直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスとしてもよい。
なお、本実施形態では、バンプ７４を用いて接合したが、共晶接合を用いてもよい。
【０１０５】
本発明の実施形態であるランプ４は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子１と、実装基板６１とを具備するランプ４であって、実装基板６１は一面上に一の配線部６３と一の配線部６３と離間して配設された他の配線部６２とを備えており、半導体発光素子１は基板１０１が前記実装基板６１と反対側となるように配置されており、一方の電極１１１が一の配線部６３に接続されるとともに、他方の電極１０８が他の配線部６２に接続されている構成なので、金属反射層の材料の拡散を防止して、金属反射層の反射率の低減を抑制して、発光効率が向上された半導体発光素子を具備したランプすることができる。
【０１０６】
また、本発明の実施形態である半導体発光素子１および本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、照明装置に組み込んで使用することができる。この場合、図示しないが、配線やスルーホール等が形成された基板と、基板表面に取り付けられた複数の半導体発光素子１を用いたランプ４と、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に半導体発光素子１を用いたランプ４が取り付けられるように構成されたリフレクター又はシェードとを備えるようにして照明装置に使用できる。また、実施形態１に記載の半導体発光素子１を用いたランプ４を、特開２００８−１６４１２号公報に記載の内容に準じて照明装置用リフレクター内に固定し、複数の当該リフレクターを備えた照明装置に製作できる。
また、本発明の実施形態であるランプ４は、携帯電話、ディスプレイ、パネル類などの電子機器や、前記電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機などの機械装置類に使用できる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【０１０７】
（実施例１）
＜半導体発光素子の作製＞
第１の実施形態で示した窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子を次のようにして製造した。
まず、サファイアからなる基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層を介して、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層を形成した。
次に、厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、厚さ２５０ｎｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層を形成した後、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層を形成した。
さらに、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層を順に形成した。
なお、窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
【０１０８】
次に、フォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎ型ＧａＮコンタクト層を露出させ、この露出面上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極を形成した。
【０１０９】
次に、第１の実施形態で示したマスク形成工程にしたがって、３５０μｍ角の発光素子を作製するために、一辺の長さが３２０μｍの略正方形状の開口部を備えるマスクを形成した。レジストとしては、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）を用いた。
次に、前記マスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ５ｎｍのＩＺＯからなる第１の拡散防止層を形成した。
次に、前記マスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＡｇからなる金属反射層と、厚さ５０ｎｍのＴａＮからなる第２の拡散防止層を形成した。
次に、前記マスクを除去し、オーブンの内部に配置した後、所定の真空度に減圧した状態で、３００℃まで昇温し、１時間保持して、Ａｇの高密度化のための熱処理を行った。
次に、再度マスクを形成して、厚さ３００ｎｍのＡｕからなるボンディング層を形成した後、マスクを除去した。
【０１１０】
次に、スパッタ法により、ｐ型半導体層１０６の上面および側面およびｎ型半導体層の露出面を覆うように厚さ２５０ｎｍのＳｉＯ２からなる絶縁保護膜を形成した。
次に、公知のフォトリソグラフィーの手法によってパターニングして、ｐ型電極の所定の領域に凹部をエッチング形成して、ボンディング層の一部を露出させるとともに、ｎ型電極の上面を露出して、実施例１の半導体発光素子を製造した。
【０１１１】
＜半導体発光素子の評価＞
実施例１の半導体発光素子について、順方向電圧を測定したところ、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧が３．１Ｖであった。
また、印加電流２０ｍＡにおける発光出力は２２ｍＷを示した。また、その発光面の発光分布は正極下の全面で発光しているのが確認できた。
【０１１２】
（実施例２）〜（実施例７）、（比較例１）、（比較例２）
表１に記載の各条件にした以外は、実施例１と同様に半導体発光素子を作製した。
なお、チップは、実施例１と同様に、４６０ｎｍ発光波長のチップであり、当該チップをＮ２雰囲気下で常温、２００℃、３００℃、４００℃の温度環境下にそれぞれ１０分間保持した後、順方向の電圧（Ｖｆ）測定、発光出力（Ｐｏ）を測定した。
発光出力の測定には、半導体発光素子をＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力を計測した。
印加電流２０ｍＡにおける、実施例１〜７の半導体発光素子の発光効率は、２０℃で、２０ｍＷ以上であった。しかし、比較例１、２に記載された条件では、高温下での金属反射層を形成する元素の拡散が抑制できず、金属反射層の反射率が悪化し、発光効率が低下した。
詳細を省略するが、表１で記載した本発明のチップを各種実装基板に具備したランプやそのランプを特開２００８−１６４１２号公報に記載の内容に準じて照明装置用リフレクター内に固定し、複数の当該リフレクターを備えた照明装置に製作した。またこのようなランプは、電子機器や各種機械装置類に使用した。
【０１１３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、半導体発光素子、その製造方法、ランプ、電子機器及び機械装置に関するものであって、特に金属反射層の構成材料の拡散を防止する電極を備えた半導体発光素子を製造・利用する産業において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１１５】
１…半導体発光素子、４…ランプ、１０…絶縁保護膜、１０ｅ…傾斜面、１０ｆ…外縁部、１０ｇ…外周、１６…切欠部、１７…切欠残部、１９…外周、２０…積層半導体層、２１…不溶性レジスト部、２２…第１の可溶性レジスト部、２３…硬化レジスト部、２４…第２の可溶性レジスト部、２７…マスク、２７ｃ…開口部、２７ｄ…内壁面、５１…第１の拡散防止層、５１ｅ…傾斜面、５１ｆ…外縁部、５１ｇ…外周、５２…金属反射層、５２ｅ…傾斜面、５２ｆ…外縁部、５２ｇ…外周、５３…第２の拡散防止層、５３ｅ…傾斜面、５３ｆ…外縁部、５３ｇ…外周、５５…ボンディング層、５５ｅ…傾斜面、５５ｆ…外縁部、５５ｇ…外周、６１…実装基板、６２…他のリードワイヤ、６２ａ…一端、６２ｂ…他端、６３…一のリードワイヤ、６３ａ…一端、６３ｂ…他端、７０…壁面部材、７４…バンプ、７６、７８…封止樹脂（モールド）、１０１…基板、１０２…バッファ層、１０３…下地層、１０４…ｎ型半導体層、１０４ａ…ｎコンタクト層、１０４ｂ…ｎクラッド層、１０４ｃ…露出面、１０５…発光層、１０５ａ…障壁層、１０５ｂ…井戸層、１０６…ｐ型半導体層、１０６ａ…ｐクラッド層、１０６ｂ…ｐコンタクト層、１０６ｃ…上面、１０８…ｎ型電極、１１１…ｐ型電極、１１１ｃ…凹部、１１１ｄ…内底面、１１１ｅ…傾斜面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、
前記一方の電極または前記他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１の拡散防止層の最大厚さが１ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記金属反射層がＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記金属反射層の最大厚さが２０〜３０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記金属反射層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第２の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、
前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部に接続されていることを特徴とするランプ。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えたことを特徴とするランプ。
【請求項１５】
請求項１２または１４に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【請求項１】
基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、
前記一方の電極または前記他方の電極のいずれか一方または両方が、第１の拡散防止層と金属反射層と第２の拡散防止層がこの順序で積層されてなる構造を有し、かつ、前記第１の拡散防止層がＩｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれかの金属を含む酸化物からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の拡散防止層がＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯまたはＧＺＯのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１の拡散防止層の最大厚さが１ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記金属反射層がＡｇもしくはＲｈまたは前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記金属反射層がＡＰＣ合金またはＡＮＣ合金であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記金属反射層の最大厚さが２０〜３０００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記金属反射層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第２の拡散防止層がＴｉ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎｂのいずれかの金属、前記金属の窒化物または前記金属のいずれかを含む合金からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第２の拡散防止層の外縁部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、実装基板とを具備するランプであって、
前記実装基板は一面上に一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを備えており、前記半導体発光素子は前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側となるように配置されており、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部に接続されるとともに、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部に接続されていることを特徴とするランプ。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記半導体発光素子の一方の電極または他方の電極のいずれか一方または両方の電極を形成する工程が、ｐ型半導体層またはｎ型半導体層のいずれか一方または両方の層上に第１の拡散防止層を形成する工程と、前記第１の拡散防止層を熱処理する工程と、前記第１の拡散防止層上に金属反射層と第２の拡散防止層とをこの順序で積層する工程と、を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子を備えたことを特徴とするランプ。
【請求項１５】
請求項１２または１４に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−３４９８９（Ｐ２０１１−３４９８９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７６６６１（Ｐ２００９−１７６６６１）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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