半導体発光素子、ランプおよび半導体発光素子の製造方法
【課題】効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる半導体発光素子およびこれを用いたランプを提供する。
【解決手段】ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とがこの順に積層された半導体層１０と、ｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものである半導体発光素子１とする。
【解決手段】ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とがこの順に積層された半導体層１０と、ｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものである半導体発光素子１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、ランプおよび半導体発光素子の製造方法に関し、特に、優れた発光効率および光取り出し効率が得られる半導体発光素子、ランプおよび半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのランプに用いられる半導体発光素子として、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で積層され、ｐ型半導体層上に正極が形成され、ｎ型半導体層上に負極が形成され、ｐ型半導体層側に光取り出し面を有するものがある。
【０００３】
このような半導体発光素子において、ｐ型半導体層上に部分的に形成された絶縁層と、ｐ型半導体層上および絶縁層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上における絶縁層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものがある。このような半導体発光素子では、正極と平面視で重なる位置に形成されたｐ型半導体層に、正極から透明導電層を介して流れる電流が、絶縁層によって妨げられるため、正極からｐ型半導体層に印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させることができる。このことにより、ｐ型半導体層における電流の集中を抑制できるので、発光層に効率よく発光させることができ、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、正極と平面視で重なる位置に形成された発光層における発光が抑制されるので、光取り出し効率に優れた半導体発光素子となる。
【０００４】
具体的には、例えば、特許文献１には、第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層の上面の少なくとも一部に形成された活性層と、活性層上に形成された第２導電型半導体層と、第２導電型半導体層の上面に形成された透光性導電膜と、透光性導電膜上の一部に形成された第２導電側パッド電極とを備えた半導体発光素子において、第２導電型半導体層に、傾斜した側面を有し開口側の広い凹部が設けられ、該凹部表面が反射膜を介して前記透光性導電膜に覆われており、その反射膜を覆う透光性導電膜上に前記第２導電側パッド電極が設けられ、反射膜と前記透光性導電膜の間に絶縁層が設けられ、前記反射膜と前記透光性導電膜が電気的に分離されている半導体発光素子が提案されている。
【０００５】
また、半導体発光素子における光取り出し効率（または外部量子効率）を向上させるために、発光層からの光を反射する反射率の高い反射膜を用いる技術として、例えば、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層され、前記発光層からの光の取出し面とは反対側に反射膜を備え、反射膜は、発光層の発光波長において透光性を有する透明層と、透明層の、前記発光層とは反対側に積層され、高反射率を有する金属材料から成る金属層とを備える半導体発光素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０２８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、正極と平面視で重なる位置に絶縁層を形成し、正極からｐ型半導体層に透明導電層を介して印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させる従来の半導体発光素子は、発光効率および光取り出し効率が不十分であり、発光効率および光取り出し効率を向上させることが望まれていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる半導体発光素子およびこれを用いたランプ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】
本発明者は、上記問題を解決するために、正極と平面視で重なる位置に絶縁層を形成し、正極からｐ型半導体層に透明導電層を介して印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させる従来の半導体発光素子において、十分な光取り出し効率が得られない原因について、鋭意検討した。その結果、発光層からの光が絶縁層および透明電極を透過して正極に達し、正極に吸収されてしまう場合があることが分かった。
【０００９】
そこで、本発明者は、正極に達する発光層からの光に着目して、検討を重ねた。そして、本発明者は、ｐ型半導体層上に部分的に形成した絶縁層と、絶縁層上に積層した金属反射層と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上における絶縁層および金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備える半導体発光素子とすればよいことを見出した。
【００１０】
すなわち、発光層からの光が、絶縁層を透過したとしても、金属反射層によってｐ型半導体層側に反射される。その結果、発光層からの光が正極に達して、正極に吸収されることが防止され、優れた光取り出し効率が得られる。
しかも、透明導電層上の絶縁層および金属反射層と平面視で重なる位置に正極を形成することで、正極からｐ型半導体層に印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させることができる。その結果、ｐ型半導体層における電流の集中を抑制することができ、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
【００１１】
しかし、絶縁層を透過した発光層からの光を、絶縁層上に積層した金属反射層によってｐ型半導体層側に反射させた場合であっても、金属反射層の反射率が不十分であり、光取り出し効率が不十分となる場合があった。本発明者が検討した結果、絶縁層側の金属反射層の反射率は、絶縁層の屈折率と膜厚によって変化するものであり、十分な反射率を得るためには、絶縁層の屈折率を１．５以上とし、好ましくは絶縁層の屈折率を２．７以下とし、かつ絶縁層の膜厚を５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とする必要があることを見出した。
【００１２】
また、絶縁層を透過した発光層からの光を、絶縁層上に積層した金属反射層によってｐ型半導体層側に反射させた場合、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層に熱処理を行うことによって、絶縁層上に積層された金属反射層に凝集が生じて反射率が低下したり、金属反射層が剥離したりする場合があった。本発明者が検討した結果、絶縁層の熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）未満である場合に、透明導電層の熱処理によって、金属反射層に凝集（ボールアップ）が生じたり、金属反射層が剥離したりすることが分かった。
【００１３】
また、本発明者が検討した結果、発光層からの光を反射する金属反射層を、ｐ型半導体層上に直接形成した場合、透明導電層の熱処理を行うことにより、金属反射層の材料がｐ型半導体層に拡散して、発光効率を低下させたり、金属反射層と透明導電層とがリーク電流によって電気的に接続されて、正極と平面視で重なる位置に形成された発光層における発光を十分に抑制できず、光取り出し効率を低下させたりする場合があることが分かった。
本発明者は、上記事情を鑑みて鋭意検討を重ね、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層上に金属反射層を形成することにより、透明導電層の熱処理を行っても、優れた発光効率および光取り出し効率が得られることを見出した。
【００１４】
即ち、本発明は以下に関する。
（１）ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順に積層された半導体層と、前記ｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、前記絶縁層上に積層され、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、前記透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであることを特徴とする半導体発光素子。
【００１５】
（２）前記絶縁層が、酸化ジルコニウムからなるものであることを特徴とする（１）に記載の半導体発光素子。
（３）前記絶縁層の膜厚が１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲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。
【００１６】
（４）前記絶縁層の縁部と前記金属反射層の縁部とが、前記ｐ型半導体層に向かって連続して広がる傾斜面とされていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（５）前記透明導電層が、酸化インジウム亜鉛からなるものであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（６）前記絶縁層が平面視で前記正極の周囲を取り囲んでいることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００１７】
（７）前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記金属反射層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００１８】
（８）前記金属反射層と前記透明導電層との間に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である第２絶縁膜が設けられており、前記金属反射層が、前記絶縁層と前記第２絶縁膜との間に挟まれていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（９）前記第２絶縁膜上と前記透明導電層との間に導電層が積層され、前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記導電層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする（８）に記載の半導体発光素子。
【００１９】
（１０）（１）〜（９）のいずれか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。
（１１）基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とをこの順に積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層を部分的に形成する工程と、前記絶縁層上に、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層を積層する工程と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように透明導電層を形成して熱処理する工程と、前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置の前記透明導電層に貫通孔を設け、前記透明導電層上に正極を形成するとともに前記貫通孔に正極材料を充填する工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体発光素子は、半導体層のｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、絶縁層上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであるので、透明導電層の熱処理を行っても、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られるものとなる。
【００２１】
より詳細には、半導体層のｐ型半導体層上に部分的に形成された絶縁層が、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、絶縁層上に膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層が積層されているので、絶縁層上に積層された金属反射層の反射率が良好なものとなり、絶縁層を透過した発光層からの光が、金属反射層によってｐ型半導体層側に効率よく反射される。その結果、発光層からの光が正極に達して、正極に吸収されることが防止され、優れた光取り出し効率が得られる。また、絶縁層上に金属反射層が積層されているので、透明導電層の熱処理を行っても、金属反射層の材料が半導体層に拡散することを防止でき、発光効率および光取り出し効率に支障を来たすことのないものとなる。
【００２２】
また、本発明のランプは、本発明の半導体発光素子を備えたものであるので、優れた発光効率および光取り出し効率を有する半導体発光素子を備える優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の半導体発光素子の一例を示した平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す半導体発光素子の一部を示した拡大断面図であり、半導体発光素子の半導体層を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図７】本発明のランプの一例を示した断面模式図である。
【図８】図８は、Ａｇ層上に設けられたＺｒＯ２の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。
【図９】図９は、Ａｇ層上に設けられたＳｉＯ２の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明を説明するために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
「第１実施形態」
「半導体発光素子」
図１は、本発明の半導体発光素子の一例を示した平面図であり、図２は、図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ’線における断面図である。また、図３は、図１および図２に示す半導体発光素子の一部を示した拡大断面図であり、半導体発光素子の半導体層を説明するための図である。
【００２５】
図１および図２に示す半導体発光素子１は、フェイスアップ型の半導体発光素子１である。半導体発光素子１は、図２に示すように、基板１１の一面（図２においては上面）に、中間層３１と、下地層３２と、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とからなる半導体層１０と、絶縁層２１と、金属反射層２２と、透明導電層１５とがこの順で積層されているものである。
【００２６】
半導体発光素子１の透明導電膜１５上には、平面視円形状の正極１７が形成されている。また、本実施形態の半導体発光素子１では、発光層１３とｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１２の一部が切り欠けられて、ｎ型半導体層１２の一部が露出されており、図１および図２に示すように、ｎ型半導体層１２の露出面１２ａ上に円形状の負極１８が形成されている。
【００２７】
＜基板＞
基板１１としては、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶等の酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶及びＺｒＢ２等のホウ化物単結晶等の周知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの基板材料の中でも、特に、基板１１としてサファイア単結晶及びＳｉＣ単結晶を用いることが好ましい。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いし、オフ角を付与した基板であっても良い。
【００２８】
本実施形態の半導体発光素子１においては、基板１１と半導体層１０のｎ型半導体層１２との間に、基板１１側から順に中間層３１および下地層３２が形成されている。なお、中間層３１および下地層３２は、形成されていることが好ましいが、形成されていなくてもよいし、いずれか一方のみ形成されていてもよい。
【００２９】
＜中間層(バッファ層)＞
中間層３１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く、例えば、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。なお、中間層３１は、基板１１と下地層との格子定数の違いを緩和し、基板１１の（０００１）面（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。
【００３０】
＜下地層＞
下地層３２は、中間層３１上に形成されるものであり、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）からなるものであることが好ましい。下地層３２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、１μｍ以上であることが最も好ましい。下地層３２の膜厚を１μｍ以上とすることにより、結晶性の良好なＡｌＸＧａ１―ＸＮ層が得られやすくなる。また、下地層３２の膜厚は１２μｍ以下とするのが好ましい。下地層３２の膜厚が１２μｍを超えると成長時間が長くなり、製造コストアップとなるため、好ましくない。
【００３１】
下地層３２は、アンドープ（＜１×１０１７／ｃｍ３）であることが好ましい。下地層３２がアンドープである場合、良好な結晶性を維持できる。また、下地層３２にｎ型不純物をドープする場合、１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲内であることが好ましい。下地層３２にドープされるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎ等を挙げることができ、Ｓｉ及びＧｅが好ましい。
【００３２】
＜半導体層＞
図２に示すように、基板１１上には、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とが積層されてなる半導体層１０が形成されている。半導体層１０は、窒化物系化合物半導体からなるものであることが好ましく、ＧａＮ系化合物半導体からなるものであることがより好ましい。ＧａＮ系化合物半導体としては、例えば、一般式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ１−ＡＭＡ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるものを用いることができる。
【００３３】
ＧａＮ系化合物半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有していてもよい。さらに、ＧａＮ系化合物半導体には、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物が含まれている場合がある。
【００３４】
＜ｎ型半導体層＞
ｎ型半導体層１２は、ｎ型コンタクト層３３と、ｎ型クラッド層３４とから構成されていることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３は、ｎ型クラッド層３４を兼ねてもよい。
【００３５】
ｎ型コンタクト層３３は、下地層３２と同様に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）からなるものであることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３は、ｎ型不純物がドープされたものであることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物の濃度は１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３であることがより好ましい。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物の濃度が１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３である場合、負極と良好なオーミック接触を維持できるとともに、クラックの発生を抑制でき、良好な結晶性を維持できる。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎ等を挙げることができ、Ｓｉ及びＧｅが好ましい。
【００３６】
ｎ型コンタクト層３３と下地層３２の合計の膜厚は、１〜２０μｍであることが好ましく、２〜１５μｍであることがより好ましく、３〜１２μｍであることがさらに好ましい。ｎ型コンタクト層３３と下地層３２との合計の膜厚が１〜２０μｍである場合、ＧａＮ系化合物半導体の結晶性をより良好に維持できる。
【００３７】
ｎ型コンタクト層３３と発光層１３との間には、ｎ型クラッド層３４を設けることが好ましい。ｎ型クラッド層３４が設けられている場合、ｎ型コンタクト層３３の最表面に平坦性の悪化した箇所があったとしても埋めることができ、良好な平坦性が得られる。ｎ型クラッド層３４は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成できる。なお、明細書中、各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮに記述することがある。ｎ型クラッド層３４は、これらの組成から選択される２つ以上の組成を複数回積層した超格子構造であってもよい。また、ｎ型クラッド層３４のバンドギャップは、発光層１３のバンドギャップよりも大きいものとされている。
【００３８】
ｎ型クラッド層３４の膜厚は、特に限定されないが、０．００５〜１μｍであることが好ましく、０．００５〜０．５μｍであることがより好ましい。ｎ型クラッド層３４のｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３であることがより好ましい。ｎ型クラッド層３４のｎ型ドープ濃度が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３である場合、良好な結晶性を維持できるとともに、半導体発光素子１の動作電圧を低減できる。
【００３９】
＜発光層＞
発光層１３に用いられるＧａＮ系化合物半導体としては、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜０．４）が挙げられる。発光層１３の膜厚は、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚とすることが好ましい。具体的には、発光層１３の膜厚は１〜１０ｎｍであることが好ましく、２〜６ｎｍであることがより好ましい。発光層１３の膜厚を１〜１０ｎｍとすることにより、発光出力を向上させることができる。
【００４０】
発光層１３は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造であってもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としては、例えば、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮからなる井戸層（以下、ＧａＩｎＮ井戸層）と、この井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ＜０．３かつｂ＞ｃ）からなる障壁層（以下、ＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層）とを互い違いになるように複数積層してなるものが挙げられる。多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を構成する井戸層および／または障壁層には、それぞれ不純物をドープしてもよい。具体的には、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を構成する障壁層として、ＳｉドープＧａＮ障壁層を用いてもよい。
【００４１】
＜ｐ型半導体層＞
ｐ型半導体層１４は、ｐクラッド層３７とｐコンタクト層３８とからなるものであることが好ましい。ｐコンタクト層３８は、ｐクラッド層３７を兼ねるものであってもよい。
ｐクラッド層３７は、発光層１３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１３へキャリアを閉じ込められるものであればよく、特に限定されない。例えば、ｐクラッド層３７として、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０≦ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）からなるものが挙げられる。ｐクラッド層３７の膜厚は、特に限定されないが、１〜４００ｎｍであることが好ましく、５〜１００ｎｍであることがより好ましい。ｐクラッド層３７は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ等によって形成できる。ｐクラッド層３７は、これらの組成から選択される２つ以上の組成を複数回積層した超格子構造であってもよい。
ｐクラッド層３７のｐ型ドープ濃度は１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３であることがより好ましい。ｐクラッド層３７のｐ型ドープ濃度を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３とすることにより、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。
【００４２】
ｐコンタクト層３８としては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含むＧａＮ系化合物半導体を用いることが好ましい。ＡｌｅＧａ１−ｅＮにおけるＡｌ組成を０≦ｅ＜０．５とすることにより、良好な結晶性を維持できるとともに、ｐオーミック電極と良好にオーミック接触させることができる。また、ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパントの濃度は１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３であることがより好ましい。ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパントの濃度を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３とすることで、良好なオーミック接触を維持できるとともに、クラックの発生を防止でき、良好な結晶性を維持できる。ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパント（ｐ型不純物）としては、特に限定されないが、例えば、Ｍｇが挙げられる。ｐコンタクト層３８の膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍであることが好ましく、０．０５〜０．２μｍであることがより好ましい。ｐコンタクト層３８の膜厚を０．０１〜０．５μｍとすることにより、発光出力を向上させることができる。
【００４３】
＜絶縁層＞
絶縁層２１は、図１および図２に示すように、平面視円形状であり、ｐ型半導体層１４上に部分的に形成されている。また、絶縁層２１上には、平面視円形状の金属反射層２２が積層されている。そして、本実施形態においては、図２に示すように、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、本実施形態の半導体発光素子１においては、絶縁層２１および金属反射層２２を設けることによって形成される段差が、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を覆う透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００４４】
絶縁層２１は、図１および図２に示すように、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、本実施形態の半導体発光素子１においては、例えば、絶縁層２１が平面視で正極１７の輪郭の内側に形成されている場合と比較して、ｐ型半導体層１４における電流の集中をより効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができる。その結果、本実施形態の半導体発光素子１は、高い発光効率が得られるものとなる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、絶縁層２１と金属反射層２２と正極１７はいずれも平面視円形状である場合を例に挙げて説明したが、これらの平面形状は円形状でなくてもよく、例えば、楕円形状や多角形状であってもよい。また、絶縁層２１と金属反射層２２と正極１７とは、正極１７からｐ型半導体層１４に印加される電流を、平面視で絶縁層２１の周囲に均一に拡散させるために、相似形状であることが好ましいが、相似形状でなくてもよい。
【００４６】
絶縁層２１は、屈折率が１．５以上であり、好ましくは２．７以下であり、１．９〜２．５の範囲であることがより好ましく、２．０〜２．４の範囲であることがさらに好ましい。なお、本発明においては、屈折率として、例えばエリプソメトリーで波長４５０ｎｍ下で見積もられる値を採用することができる。
絶縁層２１の屈折率が１．５未満であると、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率が絶縁層２１の膜厚に応じて大きく変化するものとなるため、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を十分に確保するために、絶縁層２１の膜厚を十分に厚くしなければならなくなる。しかし、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を確保するために絶縁層２１の膜厚を厚くすると、絶縁層２１および金属反射層２２を設けることによって形成される段差が大きくなる。このため、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を良好に被覆することが困難となり、透明導電層１５の膜厚を厚くしないと、透明導電層１５の被覆の信頼性が不十分となる。しかし、透明導電層１５の厚みを厚くすると、透明導電層１５による光の吸収が大きくなって、光取り出し効率が低下する。
【００４７】
また、絶縁層２１は、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものであり、７．０×１０−６（１／Ｋ）〜１２．０×１０−６（１／Ｋ）の範囲であることがより好ましい。絶縁層２１の熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）未満である場合、絶縁層２１上に積層された金属反射層２２に凝集が生じて金属反射層２２の反射率が不十分となる。また、絶縁層２１の熱膨張係数が１５．０×１０−６（１／Ｋ）を超える場合、金属との熱膨張係数の差は小さくなるが、ｃ軸配向したＧａＮのa軸方向の熱膨張係数が５．６×１０−６（１／Ｋ）程度であるため、ＧａＮと絶縁層２１との界面での剥離が懸念される。
【００４８】
本発明において使用される絶縁層２１の材料としては、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯなどが挙げられる。これらの材料の屈折率（エリプソメトリーによる波長４５０ｎｍ下による測定値）および熱膨張係数を表１に示す。表１に示す絶縁層２１の材料の中でも特に、優れた透明性を有するものであって、金属反射層２２が優れた反射率を有する材料であるＡｇまたはＡｇ合金である場合に、金属反射層２２との熱膨張係数の差が小さいものとなる酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。
【００４９】
【表１】
【００５０】
また、絶縁層２１は、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であるものである。絶縁層２１の膜厚の下限値は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、絶縁層２１の膜厚の上限値は、３００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５１】
絶縁層２１の膜厚が５ｎｍ未満であると、耐熱性や絶縁性が不十分となる場合がある。なお、本実施形態においては、絶縁層２１の屈折率が１．５以上であるので、絶縁層２１の膜厚が５ｎｍ程度の薄い膜厚であっても、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を十分に確保することができる。
また、絶縁層２１の膜厚が５００ｎｍを超えると、絶縁層２１を設けることによって形成される段差が大きいものとなり、絶縁層２１上に積層された金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を透明導電層１５によって良好に覆うことができなくなり、半導体発光素子１の信頼性を低下させる場合がある。
【００５２】
＜金属反射層＞
金属反射層２２は、絶縁層２１上に積層されたものであり、高い反射率を有する材料からなるものであることが好ましく、具体的にはＡｇ、Ａｇ合金、Ａｌなどから形成されていることが好ましい。また、金属反射層２２は、絶縁層２１との熱膨張係数の差が小さいものであることが好ましく、具体的には、絶縁層２１との熱膨張係数の差が１５．０×１０−６（１／Ｋ）以下であることが好ましい。
【００５３】
金属反射層２２の膜厚は、３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とされている。金属反射層２２の膜厚の下限は、５０ｎｍ以上であることがより好ましく、６０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、金属反射層２２の膜厚の上限は、３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
金属反射層２２の膜厚が薄すぎると反射率が十分に得られない。また、金属反射層２２の膜厚が厚すぎると、金属反射層２２を設けることによって形成される段差が大きいものとなり、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を覆う透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）が低下して、半導体発光素子１の順方向電圧（ＶＦ）を上昇させ、信頼性を低下させる。
【００５４】
＜透明導電層＞
図２に示すように、透明導電層１５は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように設けられている。透明導電層１５は、図２に示すように、効率よく電流を拡散させるために、ｐ型半導体層１４上の全域に設けられていることが好ましいが、ｐ型半導体層１４上の一部にのみ設けられていてもよい。
【００５５】
透明導電層１５は、発光層１３からの光を効率良く半導体発光素子１の外部に取り出すために、光透過性に優れたものであることが好ましい。さらに、透明導電層１５は、ｐ型半導体層１４の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、優れた導電性を有していることが好ましい。
本実施形態における透明導電層１５は、導電性および光透過性に優れたものとするために、７５０℃程度の温度で熱処理されたものである。
【００５６】
透明導電層１５の材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料が挙げられる。例えば、導電性の酸化物としては、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、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、酸化チタン等が挙げられる。上記の中でも、光透過性および導電性に優れるＩＴＯまたはＩＺＯを用いることが好ましい。
【００５７】
透明導電層１５の膜厚は、３５ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍであることが最も好ましい。透明導電層１５の膜厚が３５ｎｍ未満である場合、電流拡散効率が不十分となり、十分な導電性が得られない場合がある。透明導電層１５の膜厚が２０００ｎｍを超える場合には、透過率が低下して光取り出し効率が低下し、半導体発光素子１の出力が不十分となる場合がある。透明導電層１５の膜厚が３５〜２０００ｎｍの範囲である場合、良好な導電性が得られるため駆動電圧が低く、しかも、光取り出し効率に優れた半導体発光素子１となる。
【００５８】
＜正極＞
正極１７は、透明導電膜１５の一面１５ａ上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成されている。正極１７は、ボンディングパッドとして使用される。正極１７としては、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等の周知の材料を用いた各種構造を何ら制限無く用いることができる。正極１７の厚さは１００ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、３００ｎｍ〜３μｍであることがより好ましい。正極１７の厚さを３００ｎｍ以上とすることにより、ボンディングパッドとしてのボンダビリティーを向上させることができる。また、正極１７の厚さを３μｍ以下にすることで、製造コストを低減できる。
【００５９】
＜負極＞
負極１８は、ｎ型半導体層１２の露出面１２ａ上に形成されることにより、ｎ型半導体層１２に接している。負極１８は、ボンディングパッドとして使用される。負極１８としては、周知の各種組成および構造を何ら制限無く用いることができる。
【００６０】
「半導体発光素子の製造方法」
図１および図２に示す半導体発光素子１を製造するには、まず、図３に示すように、基板１１の一面１１ａ上に、中間層３１と下地層３２とｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とをこの順で積層する。
【００６１】
ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とを構成するＧａＮ系化合物半導体の形成方法は、特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）などの方法を適用できる。ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００６２】
ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としてＭＯＣＶＤ法を用いる場合、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）などを用いることができ、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などを用いることができる。
【００６３】
また、ＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮ系化合物半導体を形成する場合、ｎ型ドーパントとしてＳｉ原料であるモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）や、Ｇｅ原料であるゲルマンガス（ＧｅＨ４）や、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ３）４Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ２Ｈ５）４Ｇｅ）等の有機ゲルマニウム化合物などを用いることができる。
また、ＭＯＣＶＤ法を用いる場合、ｐ型ドーパントとしてＭｇ原料であるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）やビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）などを用いることができる。
【００６４】
また、ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としてＭＢＥ法を用いる場合、ｎ型ドーパントとして元素状のゲルマニウムを用いることができる。
【００６５】
次に、ｐ型半導体層１４上に、高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて絶縁層２１及び金属反射層２２を形成する。
本実施形態においては、絶縁層２１及び金属反射層２２として、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような外周側に向けて膜厚が漸次薄くなる傾斜面を有する絶縁層２１及び金属反射層２２の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の接合層や接合層を覆うように形成されたボンディングパッド電極を形成する方法と同様、逆テーパー型マスクを利用する方法などにより形成できる。
【００６６】
次に、図１に示すように、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように、例えばＩＴＯまたはＩＺＯなどを用いて、透明導電層１５を形成する。次に、例えば、一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透明導電層１５を除去する。次いで、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層１５の熱処理を行う。透明導電層１５の熱処理は、例えば、７５０℃の温度で、１〜６０分間行うことが好ましい。
続いて、例えばフォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、図１および図２に示すように、所定の領域の半導体層１０（ｐ型半導体層１４、発光層１３、ｎ型半導体層１２）の一部をエッチングして、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａを露出させる。
【００６７】
次に、図１および図２に示すように、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａに負極１８を形成する。負極（ｎ型電極）１８としては、露出面１２ａ側からＴｉ／Ａｕの二層構造のものを形成することが好ましい。
その後、図１および図２に示すように、透明導電層１５の一面に正極１７を形成する。正極（ｐ型電極）１７としては、透明導電層１５側から例えば、Ａｌからなる金属反射層とＴｉからなるバリア層とＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のものを、フォトリソグラフィの手法を用いて形成することが好ましい。
【００６８】
また、正極１７と負極１８とは、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。正極１７と負極１８とが、同じ構造である場合、例えば、Ａｕからなる第１の層、Ｔｉからなる第２の層、Ａｌからなる第３の層、Ｔｉからなる第４の層、Ａｕからなる第５の層を順に積層してなる５層構造のものとしてもよい。
【００６９】
その後、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図１および図２に示す半導体発光素子１が得られる。
【００７０】
本実施形態の半導体発光素子１は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、透明導電層１５の熱処理を行っても、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られるものとなる。
【００７１】
「第２実施形態」
図４は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図４に示す半導体発光素子が、図１および図２に示す半導体発光素子１と異なるところは、第２絶縁膜２１ｂが設けられている点のみであるので、異なるところのみ説明し、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材の説明を省略する。また、図４において、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００７２】
図４に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２と透明導電層１５との間に、第２絶縁膜２１ｂが設けられており、金属反射層２２が、絶縁層２１と第２絶縁膜２１ｂとの間に挟まれている。図４に示す半導体発光素子の第２絶縁膜２１ｂには、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものが用いられている。第２絶縁膜２１ｂの材料としては、具体的には、絶縁層２１の材料と同じものを用いることができ、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯなどを用いることができる。
【００７３】
図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１として、図１および図２に示す絶縁層２１と同じものが用いられる。なお、図４に示す絶縁層２１と第２絶縁膜２１ｂとは、同じ材料からなるものとすることができるが、異なる材料からなるものであってもよい。
【００７４】
また、図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部と第２絶縁膜２１ｂの縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂとを設けることによって形成される段差が、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂを介して金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５の、段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００７５】
また、図４に示す絶縁層２１は、図１および図２に示す絶縁層２１と同様に、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、図４に示す半導体発光素子においても、ｐ型半導体層１４における電流の集中を効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
また、図４に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２が、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層２１および第２絶縁膜２１ｂの間に挟まれているので、透明導電層１５に熱処理を行うことによって金属反射層２２に凝集が生じることを、より一層効果的に防止できる。
【００７６】
また、図４に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂを介して絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００７７】
図４に示す半導体発光素子を製造する場合には、図１および図２に示す半導体発光素子１の製造方法と同様にして形成した金属反射層２２の上部に、絶縁層２１と同様にして所定の膜厚で第２絶縁膜２１ｂを形成すればよい。なお、本実施形態においては、ｐ型半導体層１４上に、絶縁層２１、金属反射層２２および第２絶縁層２１ｂを形成する際においては、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような絶縁層２１、金属反射層２２および第２絶縁層２１ｂの形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の逆テーパー型マスクを利用する方法を採用することができる。
【００７８】
「第３実施形態」
図５は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図５に示す半導体発光素子が、図１および図２に示す半導体発光素子１と異なるところは、透明導電層１５および正極１７の形状のみであるので、異なるところのみ説明し、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材の説明を省略する。また、図５において、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００７９】
図５に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられており、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続されている。図５に示す半導体発光素子においては、貫通孔１５ａは、直径１０〜５０μｍの円筒状とされている。なお、貫通孔１５ａは、金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続できればよく、貫通孔１５ａの形状および数は特に限定されるものではない。したがって、図５に示す半導体発光素子においては、貫通孔１５ａが１つ設けられているが、複数であってもよい。また、図５に示す貫通孔１５ａは、円筒状とされているが、例えば平面視多角形状や平面視楕円状の孔であってもよい。
【００８０】
図５に示す半導体発光素子は、例えば、以下に示す製造方法によって製造できる。すなわち、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、透明導電層１５を形成して、透明導電層１５を熱処理し、負極１８を形成するまでの工程を行う。その後、絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置の透明導電層１５の一部に貫通孔１５ａを設け、透明導電層１５上に正極を例えば公知なスパッタ法などを用いて形成するとともに貫通孔１５ａ内に正極材料を充填する。このことにより、金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続される。その後、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図５に示す半導体発光素子が得られる。
【００８１】
図５に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられ、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とが電気的に接続されているので、金属反射層２２を正極１７と透明導電層１５との接続部材として用いることができ、正極１７の平面積を大きくして光取り出し効率を低下させることなく、正極１７と透明導電層１５との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）を低下させることができる。
【００８２】
また、図５に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００８３】
「第４実施形態」
図６は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図６に示す半導体発光素子が、図５に示す半導体発光素子と異なるところは、第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とが設けられている点のみであるので、異なるところのみ説明し、図５に示す半導体発光素子と同じ部材の説明を省略する。また、図６において、図５に示す半導体発光素子と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００８４】
図６に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２と透明導電層１５との間に、第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とが金属反射層２２側から順に設けられている。また、図６に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられており、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１５とが直接接触して電気的に接続されている。
【００８５】
図６に示す半導体発光素子の第２絶縁膜２１ｂには、図４に示す絶縁層２１と同様に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものが用いられている。
また、導電層２３としては、透明導電層１５に熱処理を行うことによる透明導電層１５からの熱拡散の影響を受けにくく、導電性に優れたものを用いることが好ましく、特に限定されないが、例えば、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどを用いることができる。
【００８６】
図６に示す半導体発光素子は、例えば、以下に示す製造方法によって製造できる。すなわち、図４に示す半導体発光素子と同様にして、第２絶縁膜２１ｂを形成するまでの工程を行う。その後、第２絶縁膜２１ｂ上に、例えば公知な高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて所定の膜厚で導電層２３を形成する。次いで、図４に示す半導体発光素子と同様にして、透明導電層１５を形成して、透明導電層１５を熱処理し、負極１８を形成するまでの工程を行う。その後、絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置の透明導電層１５の一部に貫通孔１５ａを設け、透明導電層１５上に正極を例えば公知なスパッタ法などを用いて形成するとともに貫通孔１５ａ内に正極材料を充填する。このことにより、導電層２３と正極１７とが直接接触して電気的に接続される。その後、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図６に示す半導体発光素子が得られる。
【００８７】
図６に示す半導体発光素子を製造する場合には、図４に示す半導体発光素子１の製造方法と同様にして形成した第２絶縁膜２１ｂの上部に、例えば公知な高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて導電層２３を形成すればよい。なお、本実施形態においては、ｐ型半導体層１４上に、絶縁層２１、金属反射層２２、第２絶縁層２１ｂ、導電層２３を形成する際においては、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような絶縁層２１、金属反射層２２、第２絶縁層２１ｂ、導電層２３の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の逆テーパー型マスクを利用する方法を採用することができる。
【００８８】
図６に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられ、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１５とが電気的に接続されているので、導電層２３を正極１７と透明導電層１５との接続部材として用いることができ、正極１７の平面積を大きくして光取り出し効率を低下させることなく、正極１７と透明導電層１５との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）を低下させることができる。
【００８９】
また、図６に示す絶縁層２１は、図１および図２に示す絶縁層２１と同様に、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、図６に示す半導体発光素子においても、ｐ型半導体層１４における電流の集中を効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
また、図６に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２が、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層２１および第２絶縁膜２１ｂの間に挟まれているので、透明導電層１５に熱処理を行うことによって金属反射層２２に凝集が生じることを、より一層効果的に防止できる。
【００９０】
また、図６に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部と第２絶縁膜２１ｂの縁部と導電層２３の縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、図６に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とを設けることによって形成される段差が、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂおよび導電層２３を介して金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５の、段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００９１】
また、図６に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂおよび導電層２３を介して絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００９２】
「ランプ」
次に、本発明のランプとして、図１および図２に示す半導体発光素子１を備えたランプを例に挙げて説明する。
図７は、本発明のランプの一例を示した断面模式図である。図７に示すランプ５（ＬＥＤ）においては、図１および図２に示す半導体発光素子１がフレーム５１、５２にワイヤー５３、５４により接合され、透明な樹脂からなるモールド５５で砲弾型に封止されている。
【００９３】
本実施形態のランプ５は、図１および図２に示す半導体発光素子１を用いて、従来公知の方法により製造でき、例えば、以下に示す方法などにより製造できる。まず、半導体発光素子１を、２本のフレーム５１、５２の内の一方（図７ではフレーム５１）に樹脂等を用いて接着し、半導体発光素子１の正極１７及び負極１８を、金等の材質からなるワイヤー５３、５４でそれぞれフレーム５１、５２に接合することにより、半導体発光素子１を実装する。その後、半導体発光素子１の周辺を、モールド５５で封止することにより、ランプ５とする方法などにより得られる。
【００９４】
なお、本発明のランプは、図７に示すランプ５に限定されるものではない。例えば、本発明のランプは、半導体発光素子１の発光色と蛍光体の発光色とが混色されることにより、白色光を出射するランプとされていてもよい。また、本発明のランプは、一般用途の砲弾型であってもよいし、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等であってもよい。
【００９５】
本実施形態のランプ５は、図１および図２に示す半導体発光素子１を備えたものであるので、優れた発光効率および光取り出し効率を有する半導体発光素子１を備えるものとなる。
【実施例】
【００９６】
以下に、本発明を、実施例を挙げて詳細に説明するが、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１）
以下に示す方法により、図４に示す半導体発光素子１を製造した。
まず、ＭＯＣＶＤ法を用いて、図３に示すように、基板１１の一面に、ＡｌＮからなる中間層３１と、アンドープＧａＮからなる下地層３２とを形成した。
【００９７】
その後、下地層３２上に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３３と、Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層３４とをこの順に積層して、ｎ型半導体層１２を形成した。次に、ｎ型半導体層１２上に、ＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層とＧａＩｎＮ井戸層とを６回積層し、最後にＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層を積層して多重量子井戸構造からなる発光層１３を形成した。次に、発光層１３上に、ＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３７と、Ｍｇドープｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３８とを積層してｐ型半導体層１４を形成した。これにより、基板１１上に、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とからなる半導体層１０を形成した。
【００９８】
次に、ｐ型半導体層１４上の所定の位置に膜厚１００ｎｍの酸化ジルコニウム（熱膨張係数７．２×１０−６（１／Ｋ）、屈折率２．２）からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている絶縁層２１を公知なＲＦスパッタ法で形成した。なお、スパッタ原料としてＺｒＯ２からなるターゲットを使用した。
次に、絶縁層２１上に膜厚３００ｎｍのＡｇ合金（ＡｇＰｄＣｕ合金（熱膨張係数２０×１０−６（１／Ｋ））からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている金属反射層２２を公知なＲＦスパッタ法で形成した。なお、スパッタ原料としては株式会社フルヤ金属製ＡＰＣ合金からなるターゲットを使用した。
次に、金属反射層２２上に絶縁層２１と同様にして、膜厚１００ｎｍの酸化ジルコニウム（熱膨張係数７．２×１０−６（１／Ｋ）、屈折率２．２）からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている第２絶縁膜２１ｂを形成した。
【００９９】
次に、ｐ型半導体層１４上および第２絶縁膜２１ｂ上を覆うようにスパッタ法により、膜厚２５０ｎｍのＩＺＯからなる透明導電層１５を形成した。
次に、一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透明導電層１５を除去した。
【０１００】
次いで、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層１５の熱処理を行った。透明導電層１５の熱処理は、７５０℃の温度で、１時間行った。
続いて、フォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、図１および図２に示すように、所定の領域の半導体層（ｐ型半導体層１４、発光層１３、ｎ型半導体層１２）の一部をエッチングしてｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａを露出させた。
【０１０１】
次に、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａに、負極１８を形成した。その後、透光性電極１５の一面１５ａに、正極１７を形成した。
なお、正極１７および負極１８としては、Ａｕからなる第１の層、Ｔｉからなる第２の層、Ａｌからなる第３の層、Ｔｉからなる第４の層、Ａｕからなる第５の層を順に積層してなる５層構造のものを形成した。
その後、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図４に示す実施例１の半導体発光素子を得た。
【０１０２】
（実施例２）
金属反射層２２の膜厚を１００ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の半導体発光素子を得た。
（実施例３）
第２絶縁膜２１ｂを設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして実施例３の半導体発光素子を得た。
【０１０３】
（実施例４）
透明導電層１５に１つの貫通孔１５ａを設け、貫通孔１５ａの内部に正極材料を充填し、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とを直接接触して電気的に接続し、絶縁層２１の膜厚を１０ｎｍとし、金属反射層２２の膜厚を３０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例４の半導体発光素子を得た。なお、貫通孔１５ａの径は４０μｍとした。
【０１０４】
（実施例５）
実施例１において形成した第２絶縁膜２１ｂの上に、さらに図６に示すように、Ｔａからなる導電層２３を公知なスパッタ法で形成し、その上に透明導電層１５を形成したのち、透明導電層１５に１つの貫通孔１５ａを設け、貫通孔の内部に正極材料を充填し、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１７とを直接接触して電気的に接続し、絶縁層２１の膜厚を３０ｎｍとし、金属反射層２２の膜厚を５０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例５の半導体発光素子を得た。なお、貫通孔１５ａの径は４０μｍとした。
【０１０５】
（比較例１）
絶縁層２１及び第２絶縁膜２１ｂの材料をＳｉＯ２（屈折率；１．４５）としたこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の半導体発光素子を得た。
（比較例２）
金属反射層２２の膜厚を１００ｎｍとしたこと以外は、比較例１と同様にして比較例２の半導体発光素子を得た。
（比較例３）
絶縁層２１の材料をＳｉＯ２としたこと以外は、実施例３と同様にして比較例３の半導体発光素子を得た。
（比較例４）
絶縁層２１、金属反射層２２及び第２絶縁膜２１ｂを形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例４の半導体発光素子を得た。
（比較例５）
絶縁層２１を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例５の半導体発光素子を得た。
【０１０６】
（比較例６）
絶縁層２１の材料をＡｌ２Ｏ３とし、金属反射層２２の厚みを２８ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして比較例６の半導体発光素子を得た。
（比較例７）
絶縁層２１の材料をＴａ２Ｏ５とし、金属反射層２２の厚みを５１０ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして比較例７の半導体発光素子を得た。
【０１０７】
このようにして得られた実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、透明導電層１５の熱処理前と熱処理後の反射率を測定し、反射率変化（熱処理後／熱処理前）を求めた。また、実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例３の半導体発光素子について、熱処理後の基板側からの写真と、透明導電層１５側からの写真とを撮影した。その結果を表２および表３に示す。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
また、このようにして得られた実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、ＴＯ−１８缶パッケージに実装し、テスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力（Ｐｏ）を測定した。
また、実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、プローブ針による通電で印加電流２０ｍＡにおける順方向電圧（ＶＦ）を測定した。
その結果を表２および表３に示す。
【０１１１】
表２および表３に示すように、実施例１〜実施例３は、比較例１〜比較例３と比較して、反射率変化の数値が大きく、熱処理による反射率の低下が抑制されていることが確認できた。
また、表２および表３に示すように、実施例１〜実施例５は、比較例１〜比較例７と比較して、発光出力が上昇していることが確認できた。また、実施例１および実施例３は、絶縁層２１を設けずに金属反射層２２及び第２絶縁膜２１ｂを形成した比較例５と比較して、発光出力が高かった。この理由は、比較例５では、透明導電層１５の熱処理を行うことにより、金属反射層２２の材料がｐ型半導体層１４に拡散したためと推定される。
【０１１２】
また、表２および表３に示すように、透明導電層１５に貫通孔１５ａを設け、貫通孔１５ａの内部に正極材料を充填した実施例４および実施例５では、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）が低くなっている。
また、表２および表３に示すように、金属反射層２２の膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲外である比較例６および比較例７では、発光出力が、実施例１〜実施例５と比較して低くなっている。また、金属反射層２２の膜厚が５００ｎｍを超える比較例７では、透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）が低下し、ＶＦが高くなっている。
【０１１３】
「反射率の変化のシュミレーション」
基板上に設けられた厚み１００ｎｍのＡｇ層上に、厚みを変化させたＺｒＯ２からなる膜を設けた場合の反射率の変化と、基板上に設けられた厚み１００ｎｍのＡｇ層上に、厚みを変化させたＳｉＯ２からなる膜を設けた場合の反射率の変化とを、コンピューターシミュレーションにより調べた。
【０１１４】
その結果を、図８および図９に示す。図８は、Ａｇ層上に設けられたＺｒＯ２からなる膜の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。図９は、Ａｇ層上に設けられたＳｉＯ２からなる膜の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。なお、図８において、ＺｒＯ２の後ろに記載の括弧内の数値はＺｒＯ２の厚みを示し、図９において、ＳｉＯ２の後ろに記載の括弧内の数値はＳｉＯ２の厚みを示す。図８および図９の括弧内の分数は、４５０ｎｍの光に対し、光学膜厚が１波長分であるときを１／１として表示している。例えば、ＺｒＯ２（１／１）とは１１２．５ｎｍをＺｒＯ２の屈折率で割った値である。また、（０／４）とは、光学膜厚が存在しない（ＺｒＯ２またはＳｉＯ２を設けていない）ことを示す。
【０１１５】
図８より、Ａｇ層上にＺｒＯ２からなる膜を設けた場合、ＺｒＯ２からなる膜の厚みを変化させても反射率の変化は少なく、厚みに関わらず高い反射率が得られることが分かる。
これに対し、図９に示すように、Ａｇ層上にＳｉＯ２からなる膜を設けた場合、ＳｉＯ２からなる膜の厚みを変化させることによって反射率が大きく変化していることが分かる。また、Ａｇ層上にＳｉＯ２からなる膜を設けた場合、厚みを厚くするほど、光の入射角度に関わらず安定して高い反射率が得られることが分かる。
【符号の説明】
【０１１６】
１…半導体発光素子、５…ランプ、１０…半導体層、１１…基板、１２…ｎ型半導体層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１５…透明導電膜、１７…正極、１８…負極、２１…絶縁層、２１ｂ…第２絶縁膜、２２…金属反射層、２３…導電層、３１…中間層、３２…下地層、３３…ｎ型コンタクト層、３４…ｎ型クラッド層、３７…ｐ型クラッド層、３８…ｐ型コンタクト層、５１、５２…フレーム、５３、５４…ワイヤー、５５…モールド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、ランプおよび半導体発光素子の製造方法に関し、特に、優れた発光効率および光取り出し効率が得られる半導体発光素子、ランプおよび半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのランプに用いられる半導体発光素子として、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で積層され、ｐ型半導体層上に正極が形成され、ｎ型半導体層上に負極が形成され、ｐ型半導体層側に光取り出し面を有するものがある。
【０００３】
このような半導体発光素子において、ｐ型半導体層上に部分的に形成された絶縁層と、ｐ型半導体層上および絶縁層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上における絶縁層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものがある。このような半導体発光素子では、正極と平面視で重なる位置に形成されたｐ型半導体層に、正極から透明導電層を介して流れる電流が、絶縁層によって妨げられるため、正極からｐ型半導体層に印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させることができる。このことにより、ｐ型半導体層における電流の集中を抑制できるので、発光層に効率よく発光させることができ、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、正極と平面視で重なる位置に形成された発光層における発光が抑制されるので、光取り出し効率に優れた半導体発光素子となる。
【０００４】
具体的には、例えば、特許文献１には、第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層の上面の少なくとも一部に形成された活性層と、活性層上に形成された第２導電型半導体層と、第２導電型半導体層の上面に形成された透光性導電膜と、透光性導電膜上の一部に形成された第２導電側パッド電極とを備えた半導体発光素子において、第２導電型半導体層に、傾斜した側面を有し開口側の広い凹部が設けられ、該凹部表面が反射膜を介して前記透光性導電膜に覆われており、その反射膜を覆う透光性導電膜上に前記第２導電側パッド電極が設けられ、反射膜と前記透光性導電膜の間に絶縁層が設けられ、前記反射膜と前記透光性導電膜が電気的に分離されている半導体発光素子が提案されている。
【０００５】
また、半導体発光素子における光取り出し効率（または外部量子効率）を向上させるために、発光層からの光を反射する反射率の高い反射膜を用いる技術として、例えば、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が積層され、前記発光層からの光の取出し面とは反対側に反射膜を備え、反射膜は、発光層の発光波長において透光性を有する透明層と、透明層の、前記発光層とは反対側に積層され、高反射率を有する金属材料から成る金属層とを備える半導体発光素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０２８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、正極と平面視で重なる位置に絶縁層を形成し、正極からｐ型半導体層に透明導電層を介して印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させる従来の半導体発光素子は、発光効率および光取り出し効率が不十分であり、発光効率および光取り出し効率を向上させることが望まれていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる半導体発光素子およびこれを用いたランプ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】
本発明者は、上記問題を解決するために、正極と平面視で重なる位置に絶縁層を形成し、正極からｐ型半導体層に透明導電層を介して印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させる従来の半導体発光素子において、十分な光取り出し効率が得られない原因について、鋭意検討した。その結果、発光層からの光が絶縁層および透明電極を透過して正極に達し、正極に吸収されてしまう場合があることが分かった。
【０００９】
そこで、本発明者は、正極に達する発光層からの光に着目して、検討を重ねた。そして、本発明者は、ｐ型半導体層上に部分的に形成した絶縁層と、絶縁層上に積層した金属反射層と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上における絶縁層および金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備える半導体発光素子とすればよいことを見出した。
【００１０】
すなわち、発光層からの光が、絶縁層を透過したとしても、金属反射層によってｐ型半導体層側に反射される。その結果、発光層からの光が正極に達して、正極に吸収されることが防止され、優れた光取り出し効率が得られる。
しかも、透明導電層上の絶縁層および金属反射層と平面視で重なる位置に正極を形成することで、正極からｐ型半導体層に印加される電流を、平面視で絶縁層の周囲に拡散させることができる。その結果、ｐ型半導体層における電流の集中を抑制することができ、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
【００１１】
しかし、絶縁層を透過した発光層からの光を、絶縁層上に積層した金属反射層によってｐ型半導体層側に反射させた場合であっても、金属反射層の反射率が不十分であり、光取り出し効率が不十分となる場合があった。本発明者が検討した結果、絶縁層側の金属反射層の反射率は、絶縁層の屈折率と膜厚によって変化するものであり、十分な反射率を得るためには、絶縁層の屈折率を１．５以上とし、好ましくは絶縁層の屈折率を２．７以下とし、かつ絶縁層の膜厚を５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とする必要があることを見出した。
【００１２】
また、絶縁層を透過した発光層からの光を、絶縁層上に積層した金属反射層によってｐ型半導体層側に反射させた場合、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層に熱処理を行うことによって、絶縁層上に積層された金属反射層に凝集が生じて反射率が低下したり、金属反射層が剥離したりする場合があった。本発明者が検討した結果、絶縁層の熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）未満である場合に、透明導電層の熱処理によって、金属反射層に凝集（ボールアップ）が生じたり、金属反射層が剥離したりすることが分かった。
【００１３】
また、本発明者が検討した結果、発光層からの光を反射する金属反射層を、ｐ型半導体層上に直接形成した場合、透明導電層の熱処理を行うことにより、金属反射層の材料がｐ型半導体層に拡散して、発光効率を低下させたり、金属反射層と透明導電層とがリーク電流によって電気的に接続されて、正極と平面視で重なる位置に形成された発光層における発光を十分に抑制できず、光取り出し効率を低下させたりする場合があることが分かった。
本発明者は、上記事情を鑑みて鋭意検討を重ね、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層上に金属反射層を形成することにより、透明導電層の熱処理を行っても、優れた発光効率および光取り出し効率が得られることを見出した。
【００１４】
即ち、本発明は以下に関する。
（１）ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順に積層された半導体層と、前記ｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、前記絶縁層上に積層され、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、前記透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであることを特徴とする半導体発光素子。
【００１５】
（２）前記絶縁層が、酸化ジルコニウムからなるものであることを特徴とする（１）に記載の半導体発光素子。
（３）前記絶縁層の膜厚が１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲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。
【００１６】
（４）前記絶縁層の縁部と前記金属反射層の縁部とが、前記ｐ型半導体層に向かって連続して広がる傾斜面とされていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（５）前記透明導電層が、酸化インジウム亜鉛からなるものであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（６）前記絶縁層が平面視で前記正極の周囲を取り囲んでいることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００１７】
（７）前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記金属反射層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の半導体発光素子。
【００１８】
（８）前記金属反射層と前記透明導電層との間に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である第２絶縁膜が設けられており、前記金属反射層が、前記絶縁層と前記第２絶縁膜との間に挟まれていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の半導体発光素子。
（９）前記第２絶縁膜上と前記透明導電層との間に導電層が積層され、前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記導電層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする（８）に記載の半導体発光素子。
【００１９】
（１０）（１）〜（９）のいずれか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。
（１１）基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とをこの順に積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層を部分的に形成する工程と、前記絶縁層上に、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層を積層する工程と、前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように透明導電層を形成して熱処理する工程と、前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置の前記透明導電層に貫通孔を設け、前記透明導電層上に正極を形成するとともに前記貫通孔に正極材料を充填する工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体発光素子は、半導体層のｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、絶縁層上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであるので、透明導電層の熱処理を行っても、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られるものとなる。
【００２１】
より詳細には、半導体層のｐ型半導体層上に部分的に形成された絶縁層が、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であり、絶縁層上に膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層が積層されているので、絶縁層上に積層された金属反射層の反射率が良好なものとなり、絶縁層を透過した発光層からの光が、金属反射層によってｐ型半導体層側に効率よく反射される。その結果、発光層からの光が正極に達して、正極に吸収されることが防止され、優れた光取り出し効率が得られる。また、絶縁層上に金属反射層が積層されているので、透明導電層の熱処理を行っても、金属反射層の材料が半導体層に拡散することを防止でき、発光効率および光取り出し効率に支障を来たすことのないものとなる。
【００２２】
また、本発明のランプは、本発明の半導体発光素子を備えたものであるので、優れた発光効率および光取り出し効率を有する半導体発光素子を備える優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の半導体発光素子の一例を示した平面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す半導体発光素子の一部を示した拡大断面図であり、半導体発光素子の半導体層を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。
【図７】本発明のランプの一例を示した断面模式図である。
【図８】図８は、Ａｇ層上に設けられたＺｒＯ２の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。
【図９】図９は、Ａｇ層上に設けられたＳｉＯ２の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明を説明するために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
「第１実施形態」
「半導体発光素子」
図１は、本発明の半導体発光素子の一例を示した平面図であり、図２は、図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ’線における断面図である。また、図３は、図１および図２に示す半導体発光素子の一部を示した拡大断面図であり、半導体発光素子の半導体層を説明するための図である。
【００２５】
図１および図２に示す半導体発光素子１は、フェイスアップ型の半導体発光素子１である。半導体発光素子１は、図２に示すように、基板１１の一面（図２においては上面）に、中間層３１と、下地層３２と、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とからなる半導体層１０と、絶縁層２１と、金属反射層２２と、透明導電層１５とがこの順で積層されているものである。
【００２６】
半導体発光素子１の透明導電膜１５上には、平面視円形状の正極１７が形成されている。また、本実施形態の半導体発光素子１では、発光層１３とｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１２の一部が切り欠けられて、ｎ型半導体層１２の一部が露出されており、図１および図２に示すように、ｎ型半導体層１２の露出面１２ａ上に円形状の負極１８が形成されている。
【００２７】
＜基板＞
基板１１としては、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶等の酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶及びＺｒＢ２等のホウ化物単結晶等の周知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの基板材料の中でも、特に、基板１１としてサファイア単結晶及びＳｉＣ単結晶を用いることが好ましい。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いし、オフ角を付与した基板であっても良い。
【００２８】
本実施形態の半導体発光素子１においては、基板１１と半導体層１０のｎ型半導体層１２との間に、基板１１側から順に中間層３１および下地層３２が形成されている。なお、中間層３１および下地層３２は、形成されていることが好ましいが、形成されていなくてもよいし、いずれか一方のみ形成されていてもよい。
【００２９】
＜中間層(バッファ層)＞
中間層３１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く、例えば、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。なお、中間層３１は、基板１１と下地層との格子定数の違いを緩和し、基板１１の（０００１）面（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。
【００３０】
＜下地層＞
下地層３２は、中間層３１上に形成されるものであり、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）からなるものであることが好ましい。下地層３２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、１μｍ以上であることが最も好ましい。下地層３２の膜厚を１μｍ以上とすることにより、結晶性の良好なＡｌＸＧａ１―ＸＮ層が得られやすくなる。また、下地層３２の膜厚は１２μｍ以下とするのが好ましい。下地層３２の膜厚が１２μｍを超えると成長時間が長くなり、製造コストアップとなるため、好ましくない。
【００３１】
下地層３２は、アンドープ（＜１×１０１７／ｃｍ３）であることが好ましい。下地層３２がアンドープである場合、良好な結晶性を維持できる。また、下地層３２にｎ型不純物をドープする場合、１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲内であることが好ましい。下地層３２にドープされるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎ等を挙げることができ、Ｓｉ及びＧｅが好ましい。
【００３２】
＜半導体層＞
図２に示すように、基板１１上には、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とが積層されてなる半導体層１０が形成されている。半導体層１０は、窒化物系化合物半導体からなるものであることが好ましく、ＧａＮ系化合物半導体からなるものであることがより好ましい。ＧａＮ系化合物半導体としては、例えば、一般式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ１−ＡＭＡ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされるものを用いることができる。
【００３３】
ＧａＮ系化合物半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有していてもよい。さらに、ＧａＮ系化合物半導体には、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物が含まれている場合がある。
【００３４】
＜ｎ型半導体層＞
ｎ型半導体層１２は、ｎ型コンタクト層３３と、ｎ型クラッド層３４とから構成されていることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３は、ｎ型クラッド層３４を兼ねてもよい。
【００３５】
ｎ型コンタクト層３３は、下地層３２と同様に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）からなるものであることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３は、ｎ型不純物がドープされたものであることが好ましい。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物の濃度は１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３であることがより好ましい。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物の濃度が１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３である場合、負極と良好なオーミック接触を維持できるとともに、クラックの発生を抑制でき、良好な結晶性を維持できる。ｎ型コンタクト層３３のｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎ等を挙げることができ、Ｓｉ及びＧｅが好ましい。
【００３６】
ｎ型コンタクト層３３と下地層３２の合計の膜厚は、１〜２０μｍであることが好ましく、２〜１５μｍであることがより好ましく、３〜１２μｍであることがさらに好ましい。ｎ型コンタクト層３３と下地層３２との合計の膜厚が１〜２０μｍである場合、ＧａＮ系化合物半導体の結晶性をより良好に維持できる。
【００３７】
ｎ型コンタクト層３３と発光層１３との間には、ｎ型クラッド層３４を設けることが好ましい。ｎ型クラッド層３４が設けられている場合、ｎ型コンタクト層３３の最表面に平坦性の悪化した箇所があったとしても埋めることができ、良好な平坦性が得られる。ｎ型クラッド層３４は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成できる。なお、明細書中、各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮに記述することがある。ｎ型クラッド層３４は、これらの組成から選択される２つ以上の組成を複数回積層した超格子構造であってもよい。また、ｎ型クラッド層３４のバンドギャップは、発光層１３のバンドギャップよりも大きいものとされている。
【００３８】
ｎ型クラッド層３４の膜厚は、特に限定されないが、０．００５〜１μｍであることが好ましく、０．００５〜０．５μｍであることがより好ましい。ｎ型クラッド層３４のｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３であることがより好ましい。ｎ型クラッド層３４のｎ型ドープ濃度が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３である場合、良好な結晶性を維持できるとともに、半導体発光素子１の動作電圧を低減できる。
【００３９】
＜発光層＞
発光層１３に用いられるＧａＮ系化合物半導体としては、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜０．４）が挙げられる。発光層１３の膜厚は、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚とすることが好ましい。具体的には、発光層１３の膜厚は１〜１０ｎｍであることが好ましく、２〜６ｎｍであることがより好ましい。発光層１３の膜厚を１〜１０ｎｍとすることにより、発光出力を向上させることができる。
【００４０】
発光層１３は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造であってもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。多重量子井戸（ＭＱＷ）構造としては、例えば、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮからなる井戸層（以下、ＧａＩｎＮ井戸層）と、この井戸層よりバンドギャップエネルギーの大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ＜０．３かつｂ＞ｃ）からなる障壁層（以下、ＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層）とを互い違いになるように複数積層してなるものが挙げられる。多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を構成する井戸層および／または障壁層には、それぞれ不純物をドープしてもよい。具体的には、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を構成する障壁層として、ＳｉドープＧａＮ障壁層を用いてもよい。
【００４１】
＜ｐ型半導体層＞
ｐ型半導体層１４は、ｐクラッド層３７とｐコンタクト層３８とからなるものであることが好ましい。ｐコンタクト層３８は、ｐクラッド層３７を兼ねるものであってもよい。
ｐクラッド層３７は、発光層１３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１３へキャリアを閉じ込められるものであればよく、特に限定されない。例えば、ｐクラッド層３７として、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０≦ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）からなるものが挙げられる。ｐクラッド層３７の膜厚は、特に限定されないが、１〜４００ｎｍであることが好ましく、５〜１００ｎｍであることがより好ましい。ｐクラッド層３７は、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ等によって形成できる。ｐクラッド層３７は、これらの組成から選択される２つ以上の組成を複数回積層した超格子構造であってもよい。
ｐクラッド層３７のｐ型ドープ濃度は１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３であることがより好ましい。ｐクラッド層３７のｐ型ドープ濃度を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３とすることにより、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。
【００４２】
ｐコンタクト層３８としては、ＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含むＧａＮ系化合物半導体を用いることが好ましい。ＡｌｅＧａ１−ｅＮにおけるＡｌ組成を０≦ｅ＜０．５とすることにより、良好な結晶性を維持できるとともに、ｐオーミック電極と良好にオーミック接触させることができる。また、ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパントの濃度は１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３であることがより好ましい。ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパントの濃度を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３とすることで、良好なオーミック接触を維持できるとともに、クラックの発生を防止でき、良好な結晶性を維持できる。ｐコンタクト層３８のｐ型ドーパント（ｐ型不純物）としては、特に限定されないが、例えば、Ｍｇが挙げられる。ｐコンタクト層３８の膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍであることが好ましく、０．０５〜０．２μｍであることがより好ましい。ｐコンタクト層３８の膜厚を０．０１〜０．５μｍとすることにより、発光出力を向上させることができる。
【００４３】
＜絶縁層＞
絶縁層２１は、図１および図２に示すように、平面視円形状であり、ｐ型半導体層１４上に部分的に形成されている。また、絶縁層２１上には、平面視円形状の金属反射層２２が積層されている。そして、本実施形態においては、図２に示すように、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、本実施形態の半導体発光素子１においては、絶縁層２１および金属反射層２２を設けることによって形成される段差が、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を覆う透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００４４】
絶縁層２１は、図１および図２に示すように、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、本実施形態の半導体発光素子１においては、例えば、絶縁層２１が平面視で正極１７の輪郭の内側に形成されている場合と比較して、ｐ型半導体層１４における電流の集中をより効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができる。その結果、本実施形態の半導体発光素子１は、高い発光効率が得られるものとなる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、絶縁層２１と金属反射層２２と正極１７はいずれも平面視円形状である場合を例に挙げて説明したが、これらの平面形状は円形状でなくてもよく、例えば、楕円形状や多角形状であってもよい。また、絶縁層２１と金属反射層２２と正極１７とは、正極１７からｐ型半導体層１４に印加される電流を、平面視で絶縁層２１の周囲に均一に拡散させるために、相似形状であることが好ましいが、相似形状でなくてもよい。
【００４６】
絶縁層２１は、屈折率が１．５以上であり、好ましくは２．７以下であり、１．９〜２．５の範囲であることがより好ましく、２．０〜２．４の範囲であることがさらに好ましい。なお、本発明においては、屈折率として、例えばエリプソメトリーで波長４５０ｎｍ下で見積もられる値を採用することができる。
絶縁層２１の屈折率が１．５未満であると、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率が絶縁層２１の膜厚に応じて大きく変化するものとなるため、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を十分に確保するために、絶縁層２１の膜厚を十分に厚くしなければならなくなる。しかし、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を確保するために絶縁層２１の膜厚を厚くすると、絶縁層２１および金属反射層２２を設けることによって形成される段差が大きくなる。このため、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を良好に被覆することが困難となり、透明導電層１５の膜厚を厚くしないと、透明導電層１５の被覆の信頼性が不十分となる。しかし、透明導電層１５の厚みを厚くすると、透明導電層１５による光の吸収が大きくなって、光取り出し効率が低下する。
【００４７】
また、絶縁層２１は、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものであり、７．０×１０−６（１／Ｋ）〜１２．０×１０−６（１／Ｋ）の範囲であることがより好ましい。絶縁層２１の熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）未満である場合、絶縁層２１上に積層された金属反射層２２に凝集が生じて金属反射層２２の反射率が不十分となる。また、絶縁層２１の熱膨張係数が１５．０×１０−６（１／Ｋ）を超える場合、金属との熱膨張係数の差は小さくなるが、ｃ軸配向したＧａＮのa軸方向の熱膨張係数が５．６×１０−６（１／Ｋ）程度であるため、ＧａＮと絶縁層２１との界面での剥離が懸念される。
【００４８】
本発明において使用される絶縁層２１の材料としては、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯなどが挙げられる。これらの材料の屈折率（エリプソメトリーによる波長４５０ｎｍ下による測定値）および熱膨張係数を表１に示す。表１に示す絶縁層２１の材料の中でも特に、優れた透明性を有するものであって、金属反射層２２が優れた反射率を有する材料であるＡｇまたはＡｇ合金である場合に、金属反射層２２との熱膨張係数の差が小さいものとなる酸化ジルコニウムを用いることが好ましい。
【００４９】
【表１】
【００５０】
また、絶縁層２１は、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であるものである。絶縁層２１の膜厚の下限値は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、絶縁層２１の膜厚の上限値は、３００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５１】
絶縁層２１の膜厚が５ｎｍ未満であると、耐熱性や絶縁性が不十分となる場合がある。なお、本実施形態においては、絶縁層２１の屈折率が１．５以上であるので、絶縁層２１の膜厚が５ｎｍ程度の薄い膜厚であっても、絶縁層２１側の金属反射層２２の反射率を十分に確保することができる。
また、絶縁層２１の膜厚が５００ｎｍを超えると、絶縁層２１を設けることによって形成される段差が大きいものとなり、絶縁層２１上に積層された金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を透明導電層１５によって良好に覆うことができなくなり、半導体発光素子１の信頼性を低下させる場合がある。
【００５２】
＜金属反射層＞
金属反射層２２は、絶縁層２１上に積層されたものであり、高い反射率を有する材料からなるものであることが好ましく、具体的にはＡｇ、Ａｇ合金、Ａｌなどから形成されていることが好ましい。また、金属反射層２２は、絶縁層２１との熱膨張係数の差が小さいものであることが好ましく、具体的には、絶縁層２１との熱膨張係数の差が１５．０×１０−６（１／Ｋ）以下であることが好ましい。
【００５３】
金属反射層２２の膜厚は、３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲とされている。金属反射層２２の膜厚の下限は、５０ｎｍ以上であることがより好ましく、６０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、金属反射層２２の膜厚の上限は、３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
金属反射層２２の膜厚が薄すぎると反射率が十分に得られない。また、金属反射層２２の膜厚が厚すぎると、金属反射層２２を設けることによって形成される段差が大きいものとなり、金属反射層２２上およびｐ型半導体層１４上を覆う透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）が低下して、半導体発光素子１の順方向電圧（ＶＦ）を上昇させ、信頼性を低下させる。
【００５４】
＜透明導電層＞
図２に示すように、透明導電層１５は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように設けられている。透明導電層１５は、図２に示すように、効率よく電流を拡散させるために、ｐ型半導体層１４上の全域に設けられていることが好ましいが、ｐ型半導体層１４上の一部にのみ設けられていてもよい。
【００５５】
透明導電層１５は、発光層１３からの光を効率良く半導体発光素子１の外部に取り出すために、光透過性に優れたものであることが好ましい。さらに、透明導電層１５は、ｐ型半導体層１４の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、優れた導電性を有していることが好ましい。
本実施形態における透明導電層１５は、導電性および光透過性に優れたものとするために、７５０℃程度の温度で熱処理されたものである。
【００５６】
透明導電層１５の材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料が挙げられる。例えば、導電性の酸化物としては、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、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、酸化チタン等が挙げられる。上記の中でも、光透過性および導電性に優れるＩＴＯまたはＩＺＯを用いることが好ましい。
【００５７】
透明導電層１５の膜厚は、３５ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好ましく、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることがより好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍであることが最も好ましい。透明導電層１５の膜厚が３５ｎｍ未満である場合、電流拡散効率が不十分となり、十分な導電性が得られない場合がある。透明導電層１５の膜厚が２０００ｎｍを超える場合には、透過率が低下して光取り出し効率が低下し、半導体発光素子１の出力が不十分となる場合がある。透明導電層１５の膜厚が３５〜２０００ｎｍの範囲である場合、良好な導電性が得られるため駆動電圧が低く、しかも、光取り出し効率に優れた半導体発光素子１となる。
【００５８】
＜正極＞
正極１７は、透明導電膜１５の一面１５ａ上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成されている。正極１７は、ボンディングパッドとして使用される。正極１７としては、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等の周知の材料を用いた各種構造を何ら制限無く用いることができる。正極１７の厚さは１００ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、３００ｎｍ〜３μｍであることがより好ましい。正極１７の厚さを３００ｎｍ以上とすることにより、ボンディングパッドとしてのボンダビリティーを向上させることができる。また、正極１７の厚さを３μｍ以下にすることで、製造コストを低減できる。
【００５９】
＜負極＞
負極１８は、ｎ型半導体層１２の露出面１２ａ上に形成されることにより、ｎ型半導体層１２に接している。負極１８は、ボンディングパッドとして使用される。負極１８としては、周知の各種組成および構造を何ら制限無く用いることができる。
【００６０】
「半導体発光素子の製造方法」
図１および図２に示す半導体発光素子１を製造するには、まず、図３に示すように、基板１１の一面１１ａ上に、中間層３１と下地層３２とｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とをこの順で積層する。
【００６１】
ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とを構成するＧａＮ系化合物半導体の形成方法は、特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）などの方法を適用できる。ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００６２】
ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としてＭＯＣＶＤ法を用いる場合、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）などを用いることができ、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などを用いることができる。
【００６３】
また、ＭＯＣＶＤ法を用いてＧａＮ系化合物半導体を形成する場合、ｎ型ドーパントとしてＳｉ原料であるモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）や、Ｇｅ原料であるゲルマンガス（ＧｅＨ４）や、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ３）４Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ２Ｈ５）４Ｇｅ）等の有機ゲルマニウム化合物などを用いることができる。
また、ＭＯＣＶＤ法を用いる場合、ｐ型ドーパントとしてＭｇ原料であるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）やビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）などを用いることができる。
【００６４】
また、ＧａＮ系化合物半導体の形成方法としてＭＢＥ法を用いる場合、ｎ型ドーパントとして元素状のゲルマニウムを用いることができる。
【００６５】
次に、ｐ型半導体層１４上に、高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて絶縁層２１及び金属反射層２２を形成する。
本実施形態においては、絶縁層２１及び金属反射層２２として、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような外周側に向けて膜厚が漸次薄くなる傾斜面を有する絶縁層２１及び金属反射層２２の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の接合層や接合層を覆うように形成されたボンディングパッド電極を形成する方法と同様、逆テーパー型マスクを利用する方法などにより形成できる。
【００６６】
次に、図１に示すように、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように、例えばＩＴＯまたはＩＺＯなどを用いて、透明導電層１５を形成する。次に、例えば、一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透明導電層１５を除去する。次いで、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層１５の熱処理を行う。透明導電層１５の熱処理は、例えば、７５０℃の温度で、１〜６０分間行うことが好ましい。
続いて、例えばフォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、図１および図２に示すように、所定の領域の半導体層１０（ｐ型半導体層１４、発光層１３、ｎ型半導体層１２）の一部をエッチングして、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａを露出させる。
【００６７】
次に、図１および図２に示すように、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａに負極１８を形成する。負極（ｎ型電極）１８としては、露出面１２ａ側からＴｉ／Ａｕの二層構造のものを形成することが好ましい。
その後、図１および図２に示すように、透明導電層１５の一面に正極１７を形成する。正極（ｐ型電極）１７としては、透明導電層１５側から例えば、Ａｌからなる金属反射層とＴｉからなるバリア層とＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のものを、フォトリソグラフィの手法を用いて形成することが好ましい。
【００６８】
また、正極１７と負極１８とは、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。正極１７と負極１８とが、同じ構造である場合、例えば、Ａｕからなる第１の層、Ｔｉからなる第２の層、Ａｌからなる第３の層、Ｔｉからなる第４の層、Ａｕからなる第５の層を順に積層してなる５層構造のものとしてもよい。
【００６９】
その後、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図１および図２に示す半導体発光素子１が得られる。
【００７０】
本実施形態の半導体発光素子１は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、透明導電層１５の熱処理を行っても、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られるものとなる。
【００７１】
「第２実施形態」
図４は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図４に示す半導体発光素子が、図１および図２に示す半導体発光素子１と異なるところは、第２絶縁膜２１ｂが設けられている点のみであるので、異なるところのみ説明し、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材の説明を省略する。また、図４において、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００７２】
図４に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２と透明導電層１５との間に、第２絶縁膜２１ｂが設けられており、金属反射層２２が、絶縁層２１と第２絶縁膜２１ｂとの間に挟まれている。図４に示す半導体発光素子の第２絶縁膜２１ｂには、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものが用いられている。第２絶縁膜２１ｂの材料としては、具体的には、絶縁層２１の材料と同じものを用いることができ、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯなどを用いることができる。
【００７３】
図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１として、図１および図２に示す絶縁層２１と同じものが用いられる。なお、図４に示す絶縁層２１と第２絶縁膜２１ｂとは、同じ材料からなるものとすることができるが、異なる材料からなるものであってもよい。
【００７４】
また、図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部と第２絶縁膜２１ｂの縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、図４に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂとを設けることによって形成される段差が、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂを介して金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５の、段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００７５】
また、図４に示す絶縁層２１は、図１および図２に示す絶縁層２１と同様に、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、図４に示す半導体発光素子においても、ｐ型半導体層１４における電流の集中を効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
また、図４に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２が、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層２１および第２絶縁膜２１ｂの間に挟まれているので、透明導電層１５に熱処理を行うことによって金属反射層２２に凝集が生じることを、より一層効果的に防止できる。
【００７６】
また、図４に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂを介して絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００７７】
図４に示す半導体発光素子を製造する場合には、図１および図２に示す半導体発光素子１の製造方法と同様にして形成した金属反射層２２の上部に、絶縁層２１と同様にして所定の膜厚で第２絶縁膜２１ｂを形成すればよい。なお、本実施形態においては、ｐ型半導体層１４上に、絶縁層２１、金属反射層２２および第２絶縁層２１ｂを形成する際においては、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような絶縁層２１、金属反射層２２および第２絶縁層２１ｂの形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の逆テーパー型マスクを利用する方法を採用することができる。
【００７８】
「第３実施形態」
図５は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図５に示す半導体発光素子が、図１および図２に示す半導体発光素子１と異なるところは、透明導電層１５および正極１７の形状のみであるので、異なるところのみ説明し、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材の説明を省略する。また、図５において、図１および図２に示す半導体発光素子１と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００７９】
図５に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられており、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続されている。図５に示す半導体発光素子においては、貫通孔１５ａは、直径１０〜５０μｍの円筒状とされている。なお、貫通孔１５ａは、金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続できればよく、貫通孔１５ａの形状および数は特に限定されるものではない。したがって、図５に示す半導体発光素子においては、貫通孔１５ａが１つ設けられているが、複数であってもよい。また、図５に示す貫通孔１５ａは、円筒状とされているが、例えば平面視多角形状や平面視楕円状の孔であってもよい。
【００８０】
図５に示す半導体発光素子は、例えば、以下に示す製造方法によって製造できる。すなわち、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、透明導電層１５を形成して、透明導電層１５を熱処理し、負極１８を形成するまでの工程を行う。その後、絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置の透明導電層１５の一部に貫通孔１５ａを設け、透明導電層１５上に正極を例えば公知なスパッタ法などを用いて形成するとともに貫通孔１５ａ内に正極材料を充填する。このことにより、金属反射層２２と正極１７とが直接接触して電気的に接続される。その後、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図５に示す半導体発光素子が得られる。
【００８１】
図５に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられ、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とが電気的に接続されているので、金属反射層２２を正極１７と透明導電層１５との接続部材として用いることができ、正極１７の平面積を大きくして光取り出し効率を低下させることなく、正極１７と透明導電層１５との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）を低下させることができる。
【００８２】
また、図５に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２と、ｐ型半導体層１４上および金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００８３】
「第４実施形態」
図６は、本発明の半導体発光素子の他の例を説明するための図であり、半導体発光素子の一部を示した拡大断面図である。図６に示す半導体発光素子が、図５に示す半導体発光素子と異なるところは、第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とが設けられている点のみであるので、異なるところのみ説明し、図５に示す半導体発光素子と同じ部材の説明を省略する。また、図６において、図５に示す半導体発光素子と同じ部材には、同じ符号を付す。
【００８４】
図６に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２と透明導電層１５との間に、第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とが金属反射層２２側から順に設けられている。また、図６に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられており、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１５とが直接接触して電気的に接続されている。
【００８５】
図６に示す半導体発光素子の第２絶縁膜２１ｂには、図４に示す絶縁層２１と同様に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であるものが用いられている。
また、導電層２３としては、透明導電層１５に熱処理を行うことによる透明導電層１５からの熱拡散の影響を受けにくく、導電性に優れたものを用いることが好ましく、特に限定されないが、例えば、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどを用いることができる。
【００８６】
図６に示す半導体発光素子は、例えば、以下に示す製造方法によって製造できる。すなわち、図４に示す半導体発光素子と同様にして、第２絶縁膜２１ｂを形成するまでの工程を行う。その後、第２絶縁膜２１ｂ上に、例えば公知な高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて所定の膜厚で導電層２３を形成する。次いで、図４に示す半導体発光素子と同様にして、透明導電層１５を形成して、透明導電層１５を熱処理し、負極１８を形成するまでの工程を行う。その後、絶縁層２１および金属反射層２２と平面視で重なる位置の透明導電層１５の一部に貫通孔１５ａを設け、透明導電層１５上に正極を例えば公知なスパッタ法などを用いて形成するとともに貫通孔１５ａ内に正極材料を充填する。このことにより、導電層２３と正極１７とが直接接触して電気的に接続される。その後、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図６に示す半導体発光素子が得られる。
【００８７】
図６に示す半導体発光素子を製造する場合には、図４に示す半導体発光素子１の製造方法と同様にして形成した第２絶縁膜２１ｂの上部に、例えば公知な高周波（ＲＦ）スパッタ法などを用いて導電層２３を形成すればよい。なお、本実施形態においては、ｐ型半導体層１４上に、絶縁層２１、金属反射層２２、第２絶縁層２１ｂ、導電層２３を形成する際においては、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様にして、縁部が、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされているものを形成する。このような絶縁層２１、金属反射層２２、第２絶縁層２１ｂ、導電層２３の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、国際公開公報ＷＯ２００９／１５４１９１号に記載の逆テーパー型マスクを利用する方法を採用することができる。
【００８８】
図６に示す半導体発光素子においては、透明導電層１５に貫通孔１５ａが設けられ、貫通孔１５ａの内部には正極材料が充填され、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１５とが電気的に接続されているので、導電層２３を正極１７と透明導電層１５との接続部材として用いることができ、正極１７の平面積を大きくして光取り出し効率を低下させることなく、正極１７と透明導電層１５との接触面積を大きくすることができる。したがって、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）を低下させることができる。
【００８９】
また、図６に示す絶縁層２１は、図１および図２に示す絶縁層２１と同様に、平面視で正極１７の周囲を取り囲んでいる。したがって、図６に示す半導体発光素子においても、ｐ型半導体層１４における電流の集中を効果的に抑制することができ、効率よく発光層１３を発光させることができ、高い発光効率が得られる。
また、図６に示す半導体発光素子においては、金属反射層２２が、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である絶縁層２１および第２絶縁膜２１ｂの間に挟まれているので、透明導電層１５に熱処理を行うことによって金属反射層２２に凝集が生じることを、より一層効果的に防止できる。
【００９０】
また、図６に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１の縁部と金属反射層２２の縁部と第２絶縁膜２１ｂの縁部と導電層２３の縁部とが、ｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面２ａとされている。したがって、図６に示す半導体発光素子においては、絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと導電層２３とを設けることによって形成される段差が、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂおよび導電層２３を介して金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５の、段差被覆性（ステップカバレッジ）に支障を来たすことを防止でき、信頼性に優れた半導体発光素子１となる。
【００９１】
また、図６に示す半導体発光素子は、半導体層１０のｐ型半導体層１４上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層２１と、ｐ型半導体層１４上を覆うとともに、第２絶縁膜２１ｂおよび導電層２３を介して絶縁層２１上に積層された膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層２２上を覆うように形成された透明導電層１５と、透明導電層１５上の絶縁層２１と金属反射層２２と第２絶縁膜２１ｂと平面視で重なる位置に形成された正極１７とを備えるものであるので、図１および図２に示す半導体発光素子１と同様に、効率よく発光層を発光させることができ、高い発光効率が得られ、しかも、優れた光取り出し効率が得られる。
【００９２】
「ランプ」
次に、本発明のランプとして、図１および図２に示す半導体発光素子１を備えたランプを例に挙げて説明する。
図７は、本発明のランプの一例を示した断面模式図である。図７に示すランプ５（ＬＥＤ）においては、図１および図２に示す半導体発光素子１がフレーム５１、５２にワイヤー５３、５４により接合され、透明な樹脂からなるモールド５５で砲弾型に封止されている。
【００９３】
本実施形態のランプ５は、図１および図２に示す半導体発光素子１を用いて、従来公知の方法により製造でき、例えば、以下に示す方法などにより製造できる。まず、半導体発光素子１を、２本のフレーム５１、５２の内の一方（図７ではフレーム５１）に樹脂等を用いて接着し、半導体発光素子１の正極１７及び負極１８を、金等の材質からなるワイヤー５３、５４でそれぞれフレーム５１、５２に接合することにより、半導体発光素子１を実装する。その後、半導体発光素子１の周辺を、モールド５５で封止することにより、ランプ５とする方法などにより得られる。
【００９４】
なお、本発明のランプは、図７に示すランプ５に限定されるものではない。例えば、本発明のランプは、半導体発光素子１の発光色と蛍光体の発光色とが混色されることにより、白色光を出射するランプとされていてもよい。また、本発明のランプは、一般用途の砲弾型であってもよいし、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等であってもよい。
【００９５】
本実施形態のランプ５は、図１および図２に示す半導体発光素子１を備えたものであるので、優れた発光効率および光取り出し効率を有する半導体発光素子１を備えるものとなる。
【実施例】
【００９６】
以下に、本発明を、実施例を挙げて詳細に説明するが、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１）
以下に示す方法により、図４に示す半導体発光素子１を製造した。
まず、ＭＯＣＶＤ法を用いて、図３に示すように、基板１１の一面に、ＡｌＮからなる中間層３１と、アンドープＧａＮからなる下地層３２とを形成した。
【００９７】
その後、下地層３２上に、Ｓｉドープｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層３３と、Ｉｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなるｎ型クラッド層３４とをこの順に積層して、ｎ型半導体層１２を形成した。次に、ｎ型半導体層１２上に、ＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層とＧａＩｎＮ井戸層とを６回積層し、最後にＡｌｃＧａ１−ｃＮ障璧層を積層して多重量子井戸構造からなる発光層１３を形成した。次に、発光層１３上に、ＭｇドープＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３７と、Ｍｇドープｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層３８とを積層してｐ型半導体層１４を形成した。これにより、基板１１上に、ｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とからなる半導体層１０を形成した。
【００９８】
次に、ｐ型半導体層１４上の所定の位置に膜厚１００ｎｍの酸化ジルコニウム（熱膨張係数７．２×１０−６（１／Ｋ）、屈折率２．２）からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている絶縁層２１を公知なＲＦスパッタ法で形成した。なお、スパッタ原料としてＺｒＯ２からなるターゲットを使用した。
次に、絶縁層２１上に膜厚３００ｎｍのＡｇ合金（ＡｇＰｄＣｕ合金（熱膨張係数２０×１０−６（１／Ｋ））からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている金属反射層２２を公知なＲＦスパッタ法で形成した。なお、スパッタ原料としては株式会社フルヤ金属製ＡＰＣ合金からなるターゲットを使用した。
次に、金属反射層２２上に絶縁層２１と同様にして、膜厚１００ｎｍの酸化ジルコニウム（熱膨張係数７．２×１０−６（１／Ｋ）、屈折率２．２）からなり、縁部がｐ型半導体層１４に向かって連続して広がる傾斜面とされている第２絶縁膜２１ｂを形成した。
【００９９】
次に、ｐ型半導体層１４上および第２絶縁膜２１ｂ上を覆うようにスパッタ法により、膜厚２５０ｎｍのＩＺＯからなる透明導電層１５を形成した。
次に、一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透明導電層１５を除去した。
【０１００】
次いで、導電性および光透過性を向上させるために透明導電層１５の熱処理を行った。透明導電層１５の熱処理は、７５０℃の温度で、１時間行った。
続いて、フォトリソグラフィーの手法によりパターニングして、図１および図２に示すように、所定の領域の半導体層（ｐ型半導体層１４、発光層１３、ｎ型半導体層１２）の一部をエッチングしてｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａを露出させた。
【０１０１】
次に、ｎ型コンタクト層３３からなる露出面１２ａに、負極１８を形成した。その後、透光性電極１５の一面１５ａに、正極１７を形成した。
なお、正極１７および負極１８としては、Ａｕからなる第１の層、Ｔｉからなる第２の層、Ａｌからなる第３の層、Ｔｉからなる第４の層、Ａｕからなる第５の層を順に積層してなる５層構造のものを形成した。
その後、正極１７および負極１８の形成された基板を分割（チップ化）することにより、図４に示す実施例１の半導体発光素子を得た。
【０１０２】
（実施例２）
金属反射層２２の膜厚を１００ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の半導体発光素子を得た。
（実施例３）
第２絶縁膜２１ｂを設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして実施例３の半導体発光素子を得た。
【０１０３】
（実施例４）
透明導電層１５に１つの貫通孔１５ａを設け、貫通孔１５ａの内部に正極材料を充填し、貫通孔１５ａを介して金属反射層２２と正極１７とを直接接触して電気的に接続し、絶縁層２１の膜厚を１０ｎｍとし、金属反射層２２の膜厚を３０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例４の半導体発光素子を得た。なお、貫通孔１５ａの径は４０μｍとした。
【０１０４】
（実施例５）
実施例１において形成した第２絶縁膜２１ｂの上に、さらに図６に示すように、Ｔａからなる導電層２３を公知なスパッタ法で形成し、その上に透明導電層１５を形成したのち、透明導電層１５に１つの貫通孔１５ａを設け、貫通孔の内部に正極材料を充填し、貫通孔１５ａを介して導電層２３と正極１７とを直接接触して電気的に接続し、絶縁層２１の膜厚を３０ｎｍとし、金属反射層２２の膜厚を５０ｎｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして実施例５の半導体発光素子を得た。なお、貫通孔１５ａの径は４０μｍとした。
【０１０５】
（比較例１）
絶縁層２１及び第２絶縁膜２１ｂの材料をＳｉＯ２（屈折率；１．４５）としたこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の半導体発光素子を得た。
（比較例２）
金属反射層２２の膜厚を１００ｎｍとしたこと以外は、比較例１と同様にして比較例２の半導体発光素子を得た。
（比較例３）
絶縁層２１の材料をＳｉＯ２としたこと以外は、実施例３と同様にして比較例３の半導体発光素子を得た。
（比較例４）
絶縁層２１、金属反射層２２及び第２絶縁膜２１ｂを形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例４の半導体発光素子を得た。
（比較例５）
絶縁層２１を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例５の半導体発光素子を得た。
【０１０６】
（比較例６）
絶縁層２１の材料をＡｌ２Ｏ３とし、金属反射層２２の厚みを２８ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして比較例６の半導体発光素子を得た。
（比較例７）
絶縁層２１の材料をＴａ２Ｏ５とし、金属反射層２２の厚みを５１０ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして比較例７の半導体発光素子を得た。
【０１０７】
このようにして得られた実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、透明導電層１５の熱処理前と熱処理後の反射率を測定し、反射率変化（熱処理後／熱処理前）を求めた。また、実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例３の半導体発光素子について、熱処理後の基板側からの写真と、透明導電層１５側からの写真とを撮影した。その結果を表２および表３に示す。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
また、このようにして得られた実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、ＴＯ−１８缶パッケージに実装し、テスターによって印加電流２０ｍＡにおける発光出力（Ｐｏ）を測定した。
また、実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例７の半導体発光素子について、プローブ針による通電で印加電流２０ｍＡにおける順方向電圧（ＶＦ）を測定した。
その結果を表２および表３に示す。
【０１１１】
表２および表３に示すように、実施例１〜実施例３は、比較例１〜比較例３と比較して、反射率変化の数値が大きく、熱処理による反射率の低下が抑制されていることが確認できた。
また、表２および表３に示すように、実施例１〜実施例５は、比較例１〜比較例７と比較して、発光出力が上昇していることが確認できた。また、実施例１および実施例３は、絶縁層２１を設けずに金属反射層２２及び第２絶縁膜２１ｂを形成した比較例５と比較して、発光出力が高かった。この理由は、比較例５では、透明導電層１５の熱処理を行うことにより、金属反射層２２の材料がｐ型半導体層１４に拡散したためと推定される。
【０１１２】
また、表２および表３に示すように、透明導電層１５に貫通孔１５ａを設け、貫通孔１５ａの内部に正極材料を充填した実施例４および実施例５では、正極１７と透明導電層１５との接続抵抗が低くなり、順方向電圧（ＶＦ）が低くなっている。
また、表２および表３に示すように、金属反射層２２の膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲外である比較例６および比較例７では、発光出力が、実施例１〜実施例５と比較して低くなっている。また、金属反射層２２の膜厚が５００ｎｍを超える比較例７では、透明導電層１５の段差被覆性（ステップカバレッジ）が低下し、ＶＦが高くなっている。
【０１１３】
「反射率の変化のシュミレーション」
基板上に設けられた厚み１００ｎｍのＡｇ層上に、厚みを変化させたＺｒＯ２からなる膜を設けた場合の反射率の変化と、基板上に設けられた厚み１００ｎｍのＡｇ層上に、厚みを変化させたＳｉＯ２からなる膜を設けた場合の反射率の変化とを、コンピューターシミュレーションにより調べた。
【０１１４】
その結果を、図８および図９に示す。図８は、Ａｇ層上に設けられたＺｒＯ２からなる膜の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。図９は、Ａｇ層上に設けられたＳｉＯ２からなる膜の反射率と光の入射角度との関係を示したグラフである。なお、図８において、ＺｒＯ２の後ろに記載の括弧内の数値はＺｒＯ２の厚みを示し、図９において、ＳｉＯ２の後ろに記載の括弧内の数値はＳｉＯ２の厚みを示す。図８および図９の括弧内の分数は、４５０ｎｍの光に対し、光学膜厚が１波長分であるときを１／１として表示している。例えば、ＺｒＯ２（１／１）とは１１２．５ｎｍをＺｒＯ２の屈折率で割った値である。また、（０／４）とは、光学膜厚が存在しない（ＺｒＯ２またはＳｉＯ２を設けていない）ことを示す。
【０１１５】
図８より、Ａｇ層上にＺｒＯ２からなる膜を設けた場合、ＺｒＯ２からなる膜の厚みを変化させても反射率の変化は少なく、厚みに関わらず高い反射率が得られることが分かる。
これに対し、図９に示すように、Ａｇ層上にＳｉＯ２からなる膜を設けた場合、ＳｉＯ２からなる膜の厚みを変化させることによって反射率が大きく変化していることが分かる。また、Ａｇ層上にＳｉＯ２からなる膜を設けた場合、厚みを厚くするほど、光の入射角度に関わらず安定して高い反射率が得られることが分かる。
【符号の説明】
【０１１６】
１…半導体発光素子、５…ランプ、１０…半導体層、１１…基板、１２…ｎ型半導体層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１５…透明導電膜、１７…正極、１８…負極、２１…絶縁層、２１ｂ…第２絶縁膜、２２…金属反射層、２３…導電層、３１…中間層、３２…下地層、３３…ｎ型コンタクト層、３４…ｎ型クラッド層、３７…ｐ型クラッド層、３８…ｐ型コンタクト層、５１、５２…フレーム、５３、５４…ワイヤー、５５…モールド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順に積層された半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、
前記絶縁層上に積層され、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、
前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、
前記透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記絶縁層が、酸化ジルコニウムからなるもの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】
前記絶縁層の膜厚が１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲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】
前記絶縁層の縁部と前記金属反射層の縁部とが、前記ｐ型半導体層に向かって連続して広がる傾斜面とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明導電層が、酸化インジウム亜鉛からなるものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記絶縁層が平面視で前記正極の周囲を取り囲んでいることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記金属反射層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記金属反射層と前記透明導電層との間に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である第２絶縁膜が設けられており、
前記金属反射層が、前記絶縁層と前記第２絶縁膜との間に挟まれていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第２絶縁膜上と前記透明導電層との間に導電層が積層され、前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記導電層と前記正極とが電気的に接続さ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。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一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１１】
基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とをこの順に積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上に、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層を部分的に形成する工程と、
前記絶縁層上に、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層を積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように透明導電層を形成して熱処理する工程と、
前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置の前記透明導電層に貫通孔を設け、前記透明導電層上に正極を形成するとともに前記貫通孔に正極材料を充填する工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順に積層された半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に部分的に形成され、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層と、
前記絶縁層上に積層され、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層と、
前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように形成された透明導電層と、
前記透明導電層上の前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置に形成された正極とを備えるものであることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記絶縁層が、酸化ジルコニウムからなるもの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】
前記絶縁層の膜厚が１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲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】
前記絶縁層の縁部と前記金属反射層の縁部とが、前記ｐ型半導体層に向かって連続して広がる傾斜面とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明導電層が、酸化インジウム亜鉛からなるものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記絶縁層が平面視で前記正極の周囲を取り囲んでいることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記金属反射層と前記正極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記金属反射層と前記透明導電層との間に、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）である第２絶縁膜が設けられており、
前記金属反射層が、前記絶縁層と前記第２絶縁膜との間に挟まれていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第２絶縁膜上と前記透明導電層との間に導電層が積層され、前記透明導電層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には正極材料が充填され、前記貫通孔を介して前記導電層と前記正極とが電気的に接続さ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。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一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１１】
基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とをこの順に積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上に、屈折率が１．５以上であり、熱膨張係数が５．０×１０−６（１／Ｋ）〜１５．０×１０−６（１／Ｋ）であり、膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である絶縁層を部分的に形成する工程と、
前記絶縁層上に、膜厚が３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である金属反射層を積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上および前記金属反射層上を覆うように透明導電層を形成して熱処理する工程と、
前記絶縁層および前記金属反射層と平面視で重なる位置の前記透明導電層に貫通孔を設け、前記透明導電層上に正極を形成するとともに前記貫通孔に正極材料を充填する工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【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２０１２−１２４３２１（Ｐ２０１２−１２４３２１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３７４３（Ｐ２０１０−２７３７４３）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]