半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子
【課題】 光の出射効率を高めながらも、耐食性に優れた半導体発光素子やその製造方法を提供する。
【解決手段】 電力を供給することで発光する発光層１２を有した半導体積層構造１１〜１４を形成し、さらにその上に、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜２ｂを有した電極２１，２２を形成する。そして、電極２１，２２の露出面を酸化することで、少なくとも反射膜２ｂの表面に酸化被膜２ｂｘを形成する。これにより、反射膜２ｂの耐食性を高めることができる。
【解決手段】 電力を供給することで発光する発光層１２を有した半導体積層構造１１〜１４を形成し、さらにその上に、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜２ｂを有した電極２１，２２を形成する。そして、電極２１，２２の露出面を酸化することで、少なくとも反射膜２ｂの表面に酸化被膜２ｂｘを形成する。これにより、反射膜２ｂの耐食性を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などに代表される半導体発光素子や、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤなどに代表される半導体発光素子は、低消費電力や、小型、高輝度、長寿命などの利点があるため、近年様々な用途で利用されている。例えば、消費電力の大きい白熱灯の代替として、照明装置に利用されるようになってきている。
【０００３】
また、半導体発光素子の光の出射効率をより高くするために、発光層から出射される光を反射し得る電極を備えるものがある。例えば、特許文献１や特許文献２では、反射率が大きいＡｌから成る層を電極に備えた半導体発光素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４４１６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の半導体発光素子では、半導体発光素子の製造工程や実装工程、さらにその後の使用期間において、電極の一部を構成するＡｌが腐食して、動作に障害が生じ得るため、問題になる。
【０００６】
具体的に例えば、Ａｌは、半導体発光素子（特に、半導体層）を加工する際に行われる、ハロゲン系のガスなどを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によって、腐食され得る。また、Ａｌは、リードフレーム等の支持基体に半導体発光素子を封止して実装する封止樹脂に含まれるハロゲンによっても、腐食され得る。さらに、Ａｌは、半導体発光素子と封止樹脂との界面から侵入してくる水分によっても、腐食され得る。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、光の出射効率を高めながらも、耐食性に優れた半導体発光素子やその製造方法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】
上記目的を達成するため、本発明は、電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造を形成する工程と、
当該工程で形成された前記半導体積層構造上に、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極を形成する工程と、
当該工程で形成された前記電極の露出面を酸化することで、少なくとも前記反射膜の表面に酸化被膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法を提供する。
【０００９】
なお、酸化被膜を形成する工程とは、例えば何らかの手法を用いて電極の露出面を積極的に酸化することで、自然酸化膜とは異なる酸化被膜を形成する工程である。
【００１０】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が５０％以上である前記酸化被膜を、形成するものであると、好ましい。
【００１１】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、酸素プラズマに前記電極を曝露するものであると、好ましい。
【００１２】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、６００Ｗ以上の高周波電力を用いて発生させた前記酸素プラズマに、前記電極を１０分以上曝露するものであると、好ましい。
【００１３】
このように構成すると、反射膜の表面に、十分な酸化被膜を形成することができる。
【００１４】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程の後に、前記半導体積層構造の少なくとも一部の露出面に絶縁体から成る保護膜を形成する工程を、
さらに備えると、好ましい。
【００１５】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程の後に、ハロゲンの元素が含まれるガスを用いたドライエッチングによって、少なくとも前記半導体積層構造を加工する工程を、
さらに備えると、好ましい。
【００１６】
この場合、ハロゲンの元素を含むガスによって、反射膜が腐食されることが懸念されるが、酸化被膜を形成することで反射膜の耐食性が改善されているため、腐食を抑制することができる。
【００１７】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、Ａｌを含む前記反射膜を形成すると、好ましい。
【００１８】
このように、反射率は大きいが耐食性が悪いＡｌであっても、上記特徴の半導体発光素子には適用することができる。
【００１９】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、前記半導体積層構造上に接触する接触層を形成した後に、当該接触層上に前記反射膜を形成すると、好ましい。
【００２０】
このように、接触層を設けることによって、電極と半導体積層構造とを好適に接触（例えば、オーミック接触）させることができる。
【００２１】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、Ｎｉを含む前記接触層を形成すると、好ましい。
【００２２】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、厚さが１.２５ｎｍ以下の前記接触層を形成すると、好ましい。
【００２３】
このように構成すると、接触層を設けることで、反射膜による光の反射率が低下することを、好適に抑制することができる。
【００２４】
また、本発明は、電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造と、
前記半導体積層構造上に形成される、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極と、
前記電極の少なくとも前記反射膜の表面に形成される酸化被膜と、を備え、
前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が、５０％以上であることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
上記特徴の半導体発光素子やその製造方法によれば、発光層が出射する少なくとも一部の光を反射する反射膜を設けることで、光の出射効率を高めるとともに、当該反射膜の表面に酸化被膜を形成することで、耐食性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図４】半導体発光装置の動作例を示すグラフ。
【図５】Ａｌ膜表面のＸＰＳ（X-ray photoelectron spectroscopy）分析結果を示すグラフ。
【図６】Ａｌ膜の深さ方向に対するＡｌ原子とＯ原子の原子割合の変化を示すグラフ。
【図７】第１Ｎｉ膜の厚さが異なる場合における波長と反射率との関係を示すグラフ。
【図８】第１Ｎｉ膜の厚さと反射率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態として、本発明をＬＥＤに適用する場合を例示する。ただし、本発明が適用可能な半導体発光素子は、ＬＥＤに限られない。例えばレーザダイオードなど、電極を介して供給される電力により発光する半導体発光素子の全般に対して、本発明を適用することが可能である。
【００２８】
＜半導体発光素子の製造方法＞
最初に、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例について、図１〜図３を参照して説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図である。図１は、各種半導体層の積層方法（半導体積層構造の作製方法）について例示したものである。また、図２は、図１の後の工程を示したものであり、電極の形成方法について例示したものである。また、図３は、図２の後の工程を示したものであり、保護膜の形成方法について例示したものである。
【００２９】
最初に、図１（ａ）に示すように、サファイアなどから成る基板１０を用意する。そして、図１（ｂ）に示すように、基板１０の一方の主面（以下、表面とする）を凹凸状に加工する。例えば、このような凹凸状は、凹部（溝）を形成すべき部分を除いて基板１０の表面上にレジストを形成し、ハロゲン系ガス（例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２及びＡｒの混合ガス）を用いたＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等のエッチングを行うことで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、当該エッチングの後に除去する。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、凹凸状になった基板１０の表面上に、ｎ型のＧａＮから成るｎクラッド層１１、ＧａＮから成る障壁層とＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）から成る井戸層とが交互に積層されるとともに最初及び最後の層が障壁層となる多重量子井戸構造を備えた発光層（活性層）１２、ｐ型のＧａＮから成るｐクラッド層１３を、この順番で積層する。
【００３１】
ｎクラッド層１１、発光層１２及びｐクラッド層１３は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などによって積層することができる。また、ｎ型のＧａＮのドーパントとして、例えばＳｉを用いることができる。また、ｐ型のＧａＮのドーパントとして、例えばＭｇを用いることができる。また、このｐクラッド層１３の積層後、ｐ型ドーパンドを活性化するべくアニールを行ってもよい。また、ｎクラッド層１１、発光層１２及びｐクラッド層１３を構成するＧａＮやＩｎｘＧａ１−ｘＮに、Ａｌなどの他の元素が含まれていてもよい。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、ｐクラッド層１３上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から成る透明電極１４を形成する。この透明電極１４は、例えばスパッタなどによって形成することができる。
【００３３】
本例の半導体発光素子の製造方法では、後の工程でｎクラッド層１１に電極を形成するため、当該電極を形成する領域についてはｎクラッド層１１を露出させる必要がある。そこで、図１（ｅ）に示すように、当該領域における透明電極１４と、ｐクラッド層１３と、発光層１２と、ｎクラッド層１１の一部と、を除去する。
【００３４】
例えば、透明電極１４は、王水等によるエッチングによって除去することができる。さらに例えば、ｐクラッド層１３、発光層１２及びｎクラッド層１１は、ハロゲン系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４）を用いたＩＣＰ等のエッチングによって除去することができる。ただし、これらのエッチングを行う場合、除去すべき部分を除いてレジストを形成する必要がある。なお、それぞれのエッチングで使用したそれぞれのレジストは、それぞれのエッチングの終了後に除去する。
【００３５】
次に、図２（ａ）に示すように、透明電極１４の一部の上に設けられるｐ電極２１と、上述の工程によって露出させたｎクラッド層１１の一部の上に設けられるｎ電極２２と、を形成する。ｐ電極２１及びｎ電極２２のそれぞれは、透明電極１４上またはｎクラッド層１１上に形成されＮｉから成る第１Ｎｉ膜２ａと、第１Ｎｉ膜２ａ上に形成されＡｌから成るＡｌ膜２ｂと、Ａｌ膜２ｂ上に形成されＮｉから成る第２Ｎｉ膜２ｃと、第２Ｎｉ膜２ｃ上に形成されＰｔから成るＰｔ膜２ｄと、Ｐｔ膜２ｄ上に形成されＡｕから成るＡｕ膜２ｅと、Ａｕ膜２ｅ上に形成されＮｉから成る第３Ｎｉ膜２ｆと、を備える。
【００３６】
各膜２ａ〜２ｆの厚さは、例えば、第１Ｎｉ膜２ａが１．２５ｎｍ、Ａｌ膜２ｂが２００ｎｍ、第２Ｎｉ膜２ｃが４０ｎｍ、Ｐｔ膜２ｄが１００ｎｍ、Ａｕ膜２ｅが７００ｎｍ、第３Ｎｉ膜が２０ｎｍである。
【００３７】
第１Ｎｉ膜２ａは、透明電極１４及びｎクラッド層１１のそれぞれとオーミック接触する。また、Ａｌ膜２ｂ（反射膜に相当）は、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を好適に反射する。また、第２Ｎｉ膜２ｃは、Ａｌ膜２ｂ及びＰｔ膜２ｄを強固に結びつける。また、Ａｕ膜２ｅ及び第３Ｎｉ膜２ｆは、電力を供給する外部の電源装置と電気的に接続するためのワイヤ等と、電気的及び物理的に接続する。なお、Ａｌ膜２ｂ以外の膜（例えば、Ｐｔ膜２ｄ）も、発光層１２が出射する光を反射し得る。
【００３８】
ｐ電極２１及びｎ電極２２は、例えばｐ電極２１及びｎ電極２２を形成すべき部分を除いてレジストを形成し、蒸着等によって金属膜を順次形成した後に当該レジストをリフトオフすることで、同時に形成することができる。なお、ｐ電極２１及びｎ電極２２を同時に形成する場合について例示したが、別々に形成してもよい。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ電極２１及びｎ電極２２の露出している表面の酸化を行い、少なくともＡｌ膜２ｂについては、酸化被膜２ｂｘを形成する。この酸化被膜２ｂｘは、自然に形成され得る酸化膜（以下、自然酸化膜とする）とは、異なるものである。
【００４０】
本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、この酸化被膜２ｂｘを敢えて形成する工程を備える。なお、Ａｌ膜２ｂに限られず、他の膜２ａ，２ｃ〜２ｆの露出している表面にも酸化被膜が形成される可能性があるが、以下ではＡｌ膜２ｂに形成される酸化被膜２ｂｘに着目する。また、酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法の詳細は、後述する。
【００４１】
次に、図３に示すように、ｐ電極２１が形成されていない透明電極１４上と、ｎ電極２２が形成されていないｎクラッド層１１上と、をそれぞれ覆うように、ＳｉＯ２から成る保護膜３０を形成する。なお、図３に示すように、ｐ電極２１及びｎ電極２２の上面の一部（端部）や側面に、保護膜３０が形成され得る。また、後述する分割工程において、分割溝を形成する位置には、保護膜３０が形成されないようにすると、好ましい。
【００４２】
保護膜３０は、例えばプラズマＣＶＤ等によりＳｉＯ２を全面的に形成した後、除去すべき部分を除いてレジストを形成し、フッ酸等のエッチャントを用いて当該部分のＳｉＯ２を除去することで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、エッチングの終了後に除去する。
【００４３】
以上の工程によって、半導体発光素子１が形成される。ただし、この段階ではウエハの状態（基板１０及びｎクラッド層１１が共通となり、複数の半導体発光素子１が一体となっている状態）であるため、必要に応じてチップへの分割を行う。この分割は、半導体発光素子１を単位として行われ、１つのチップには少なくとも１つの半導体発光素子１が含まれる。
【００４４】
この分割工程では、まず、ｎクラッド層１１に対して分割溝を形成する。この分割溝は、例えば分割溝を形成すべき部分を除いてレジストを形成し、ハロゲン系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４）を用いたＩＣＰ等のエッチングを行うことで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、エッチングの終了後に除去する。
【００４５】
次に、基板１０の凹凸が形成されていない方の面（以下、裏面とする）を、研磨等によって薄くする。そして、当該基板１０の裏面に対して、レーザスクライブ等によってスクライブ溝を形成する。このとき、基板１０におけるスクライブ溝を、ｎクラッド層１１における分割溝と対向する位置に形成する。そして、例えば基板１０の裏面側に形成されたスクライブ溝に刃を押し当てることで、スクライブ溝と分割溝との間が割れ、ウエハが分割される。
【００４６】
上記の分割によって生成される、チップ化された半導体発光素子１（以下、チップとする）は、例えばワイヤボンディング実装により、半導体発光装置に実装される。このように実装される場合、発光層１２が出射する光は、ｐ電極２１及びｎ電極２２側から取り出される。
【００４７】
発光層１２が出射する光は、基板１０側と、ｐ電極２１及びｎ電極２２側と、にそれぞれ向かう。ｐ電極２１及びｎ電極２２側に向かう光は、そのまま電極側に向かうだけでなく、ｐ電極２１及びｎ電極２２が備えるＡｌ膜２ｂやＰｔ膜２ｄなど（特に、Ａｌ膜２ｂ）によって反射されることで、基板１０側にも向かう。基板１０側に向かう光は、凹凸状の基板１０の表面で反射され、ｐ電極２１及びｎ電極２２側に向かう。そのため、効率よくチップから光を出射することが可能になる。
【００４８】
この半導体発光装置の動作例について、図面を参照して説明する。図４は、半導体発光装置の動作例を示すグラフである。図４のグラフは、半導体発光装置に対して所定の電流（例えば、３０ｍＡ）を供給し、出射される光を積分球により集光して計測した結果を、波長毎の光出力として表したものである。図４のグラフには、上述の製造方法により得られた半導体発光素子１を適用した半導体発光装置（以下、「実施例」とする）の動作例（図中の○）と、当該半導体発光素子１のｐ電極２１及びｎ電極２２に第１Ｎｉ膜２ａ及びＡｌ膜２ｂを設けない半導体発光素子を適用した半導体発光装置（以下、「比較例」とする）の動作例（図中の×）と、を併せて表示している。なお、図４のグラフの横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は光出力（ｍＷ）である。
【００４９】
図４に示すように、波長の全体において、実施例が出射する光の光出力が、比較例が出射する光の光出力よりも大きくなる。即ち、実施例の方が、比較例よりも効率よく光を出射することが可能である。
【００５０】
＜酸化被膜を形成するための酸化方法＞
上述した酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法や、形成される酸化被膜２ｂｘの特性について説明する。最初に、酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法について、説明する。
【００５１】
以下では説明の具体化のために、酸素プラズマにｐ電極２１及びｎ電極２２を曝露することで、ｐ電極２１及びｎ電極２２の露出した表面を酸化して、少なくとも酸化被膜２ｂｘを形成する酸化方法について、例示する。ただし、酸化被膜２ｂｘを形成可能な酸化方法であれば、酸素プラズマへの曝露に限られず、どのような酸化方法を採用してもよい。
【００５２】
例えば、酸素プラズマは、高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）電力を酸素ガスに印加することで、発生させることができる。具体的に例えば、高周波電力を６００Ｗ以上１３００Ｗ以下、酸素の流量を５００ｓｃｃｍ以上１５００ｓｃｃｍ以下、酸素プラズマを発生させるチャンバー内の圧力が４００ｍＴｏｒｒ以上１３００ｍＴｏｒｒ以下となる条件で、酸素プラズマを発生させることができる。また、この条件で発生させた酸素プラズマに対して、ｐ電極２１及びｎ電極２２を、例えば１０分以上３０分以下曝露することで、酸化被膜２ｂｘを形成することができる。
【００５３】
なお、以下では説明の具体化のために、高周波電力が１０００Ｗ、酸素流量が９００ｓｃｃｍ、チャンバー内の圧力が８００ｍＴｏｒｒ、曝露時間が１５分の条件で、ｐ電極２１及びｎ電極２２の表面に酸化被膜２ｂｘを形成する場合について、例示する。
【００５４】
この酸化被膜２ｂｘについて、図面を参照して説明する。図５は、Ａｌ膜表面のＸＰＳ分析結果を示すグラフである。図６は、Ａｌ膜の深さ方向に対するＡｌ原子とＯ原子の原子割合の変化を示すグラフである。
【００５５】
図５のグラフは、酸素プラズマに曝露する前後のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果を示したものであり、Ａｌの２ｐの結合エネルギーについて分析したものである。図５（ａ）が酸素プラズマに曝露する前のグラフであり、図５（ｂ）が酸素プラズマに曝露した後のグラフである。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）のグラフの横軸は結合エネルギー（ｅＶ）であり、縦軸は規格化した強度である。
【００５６】
また、図６のグラフは、Ａｒプラズマを用いてＡｌ膜２ｂを表面から掘り込みながら、図５と同様にＸＰＳ分析を順次行うことによって求めたＡｌの原子割合（図中の細線）及びＯの原子割合（図中の太線）を示したものである。また、図６のグラフには、酸素プラズマに曝露する前の原子割合（図中の破線）と酸素プラズマに曝露した後の原子割合（図中の実線）とを併せて表示している。なお、図６のグラフの横軸はＡｌ膜２ｂの表面（即ち、自然酸化膜または酸化被膜２ｂｘの表面）からの深さ（ｎｍ）であり、縦軸は原子割合（％）である。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、酸素プラズマに曝露する前のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果では、自然酸化膜に起因するＡｌ−Ｏのピークと、金属のＡｌに起因するＡｌ−Ａｌのピークと、の双方が確認される。即ち、酸素プラズマ曝露前のＡｌ膜２ｂの表面には、純粋な金属のＡｌの他に、自然に酸化したＡｌも含まれている。
【００５８】
一方、図５（ｂ）に示すように、酸素プラズマに曝露した後のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果では、Ａｌ−Ｏのピークは確認されるが、金属のＡｌに起因するＡｌ−Ａｌのピークは埋没し（相対的に弱くなり）、確認し難くなっている。即ち、酸素プラズマ曝露後のＡｌ膜２ｂの表面には、酸化したＡｌが十分に含まれている（酸化被膜２ｂｘが形成されている）。
【００５９】
また、図６に示すように、酸素プラズマに曝露する前のＡｌ膜２ｂでは、Ａｌが自然に酸化するため、表面近傍に酸素原子が存在する。ただし、表面からの深さが５ｎｍで、酸素の原子割合が２５％以下になる程度である。
【００６０】
一方、酸素プラズマに曝露した後のＡｌ膜２ｂでは、酸化被膜２ｂｘが形成されるため、表面近傍に十分な酸素原子が存在する。特に、表面からの深さが５ｎｍで、酸素の原子割合が５０％以上になっている。なお、表面からの深さが２０ｎｍ以上では、酸素の原子割合が限りなく０に近づいている（金属のＡｌになっている）。
【００６１】
Ａｌ膜２ｂの表面に形成される酸化被膜２ｂｘは、不動態皮膜として作用する。したがって、酸化被膜２ｂｘを形成することで、ハロゲンや水分等によって腐食され得るＡｌ膜２ｂの耐食性を、向上することができる。
【００６２】
以上のように、本発明の実施形態における半導体発光素子１では、発光層１２が出射する少なくとも一部の光を反射するＡｌ膜２ｂを設けることで、光の出射効率を高めるとともに、当該Ａｌ膜２ｂの表面に酸化被膜２ｂｘを形成することで、耐食性を向上することが可能になる。
【００６３】
＜第１Ｎｉ膜の厚さ＞
次に、上述したｐ電極２１及びｎ電極２２における第１Ｎｉ膜２ａの最適な厚さについて、図面を参照して説明する。図７は、第１Ｎｉ膜の厚さが異なる場合における波長と反射率との関係を示すグラフである。図８は、第１Ｎｉ膜の厚さと反射率との関係を示すグラフである。
【００６４】
図７のグラフは、Ａｌ膜２ｂの厚さを上述の２００ｎｍで固定して、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを変えた場合において、第１Ｎｉ膜２ａ側から入射させた光の反射率を、波長毎に測定して得られたものである。また、図７のグラフでは、第１Ｎｉ膜２ａの厚さが、０ｎｍ（図中の破線）、１．２５ｎｍ（図中の極太線）、２．５ｎｍ（図中の灰色線）、５ｎｍ（図中の細線）、１０ｎｍ（図中の中太線）の各場合について、併せて表示している。なお、図７のグラフの横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【００６５】
図８のグラフは、図７の測定結果について、ある波長（４５０ｎｍ）に注目した場合における第１Ｎｉ膜２ａの厚さと反射率との関係を示すものである。なお、図８のグラフの横軸は第１Ｎｉ膜２ａの厚さ（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【００６６】
図７に示すように、半導体発光素子１が出射し得る光の波長全体において、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍにすることで、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合（厚さが０ｎｍ）よりも、反射率を改善することができる。一方、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを２．５ｎｍ以上に厚くすると、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合よりも、反射率が悪くなる。
【００６７】
さらに、図８に示すように、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍ以下にすると、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合よりも、確実に反射率を改善することができる。
【００６８】
したがって、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１では、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍ以下にすることで、光の出射効率を高めることが可能である。
【００６９】
＜変形等＞
上述した半導体発光素子１の構成は一例に過ぎず、適宜変更してもよい。例えば、半導体積層構造１１〜１４については、周知のどのような構造を採用してもよい。ただし、半導体発光素子が、発光層と、当該発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を備えた電極と、を備えた構成であると、好ましい。
【００７０】
また、上述したｐ電極２１及びｎ電極２２の構成は一例に過ぎず、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を反射する膜を備える限り、どのような構成にしてもよい。例えば、上述の例では、ｐ電極２１及びｎ電極２２を構成するそれぞれの膜２ａ〜２ｆが、１種類の金属から成る場合について例示したが、これらの少なくとも１つが複数種類の金属を含むものであってもよい。また、ｐ電極２１及びｎ電極２２を構成するそれぞれの膜２ａ〜２ｆの一部または全部が、異なっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る半導体発光素子やその製造方法は、照明装置等に搭載されるＬＥＤ等に、好適に利用され得る。
【符号の説明】
【００７２】
１ ： 半導体発光素子
１０ ： 基板
１１ ： ｎクラッド層
１２ ： 発光層
１３ ： ｐクラッド層
１４ ： 透明電極
２１ ： ｐ電極
２２ ： ｎ電極
２ａ ： 第１Ｎｉ膜
２ｂ ： Ａｌ膜
２ｃ ： 第２Ｎｉ膜
２ｄ ： Ｐｔ膜
２ｅ ： Ａｕ膜
２ｆ ： 第３Ｎｉ膜
３０ ： 保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などに代表される半導体発光素子や、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤなどに代表される半導体発光素子は、低消費電力や、小型、高輝度、長寿命などの利点があるため、近年様々な用途で利用されている。例えば、消費電力の大きい白熱灯の代替として、照明装置に利用されるようになってきている。
【０００３】
また、半導体発光素子の光の出射効率をより高くするために、発光層から出射される光を反射し得る電極を備えるものがある。例えば、特許文献１や特許文献２では、反射率が大きいＡｌから成る層を電極に備えた半導体発光素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４４１６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の半導体発光素子では、半導体発光素子の製造工程や実装工程、さらにその後の使用期間において、電極の一部を構成するＡｌが腐食して、動作に障害が生じ得るため、問題になる。
【０００６】
具体的に例えば、Ａｌは、半導体発光素子（特に、半導体層）を加工する際に行われる、ハロゲン系のガスなどを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によって、腐食され得る。また、Ａｌは、リードフレーム等の支持基体に半導体発光素子を封止して実装する封止樹脂に含まれるハロゲンによっても、腐食され得る。さらに、Ａｌは、半導体発光素子と封止樹脂との界面から侵入してくる水分によっても、腐食され得る。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、光の出射効率を高めながらも、耐食性に優れた半導体発光素子やその製造方法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】
上記目的を達成するため、本発明は、電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造を形成する工程と、
当該工程で形成された前記半導体積層構造上に、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極を形成する工程と、
当該工程で形成された前記電極の露出面を酸化することで、少なくとも前記反射膜の表面に酸化被膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法を提供する。
【０００９】
なお、酸化被膜を形成する工程とは、例えば何らかの手法を用いて電極の露出面を積極的に酸化することで、自然酸化膜とは異なる酸化被膜を形成する工程である。
【００１０】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が５０％以上である前記酸化被膜を、形成するものであると、好ましい。
【００１１】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、酸素プラズマに前記電極を曝露するものであると、好ましい。
【００１２】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程が、６００Ｗ以上の高周波電力を用いて発生させた前記酸素プラズマに、前記電極を１０分以上曝露するものであると、好ましい。
【００１３】
このように構成すると、反射膜の表面に、十分な酸化被膜を形成することができる。
【００１４】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程の後に、前記半導体積層構造の少なくとも一部の露出面に絶縁体から成る保護膜を形成する工程を、
さらに備えると、好ましい。
【００１５】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記酸化被膜を形成する工程の後に、ハロゲンの元素が含まれるガスを用いたドライエッチングによって、少なくとも前記半導体積層構造を加工する工程を、
さらに備えると、好ましい。
【００１６】
この場合、ハロゲンの元素を含むガスによって、反射膜が腐食されることが懸念されるが、酸化被膜を形成することで反射膜の耐食性が改善されているため、腐食を抑制することができる。
【００１７】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、Ａｌを含む前記反射膜を形成すると、好ましい。
【００１８】
このように、反射率は大きいが耐食性が悪いＡｌであっても、上記特徴の半導体発光素子には適用することができる。
【００１９】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、前記半導体積層構造上に接触する接触層を形成した後に、当該接触層上に前記反射膜を形成すると、好ましい。
【００２０】
このように、接触層を設けることによって、電極と半導体積層構造とを好適に接触（例えば、オーミック接触）させることができる。
【００２１】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、Ｎｉを含む前記接触層を形成すると、好ましい。
【００２２】
さらに、上記特徴の半導体発光素子の製造方法は、前記電極を形成する工程で、厚さが１.２５ｎｍ以下の前記接触層を形成すると、好ましい。
【００２３】
このように構成すると、接触層を設けることで、反射膜による光の反射率が低下することを、好適に抑制することができる。
【００２４】
また、本発明は、電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造と、
前記半導体積層構造上に形成される、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極と、
前記電極の少なくとも前記反射膜の表面に形成される酸化被膜と、を備え、
前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が、５０％以上であることを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
上記特徴の半導体発光素子やその製造方法によれば、発光層が出射する少なくとも一部の光を反射する反射膜を設けることで、光の出射効率を高めるとともに、当該反射膜の表面に酸化被膜を形成することで、耐食性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図。
【図４】半導体発光装置の動作例を示すグラフ。
【図５】Ａｌ膜表面のＸＰＳ（X-ray photoelectron spectroscopy）分析結果を示すグラフ。
【図６】Ａｌ膜の深さ方向に対するＡｌ原子とＯ原子の原子割合の変化を示すグラフ。
【図７】第１Ｎｉ膜の厚さが異なる場合における波長と反射率との関係を示すグラフ。
【図８】第１Ｎｉ膜の厚さと反射率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態として、本発明をＬＥＤに適用する場合を例示する。ただし、本発明が適用可能な半導体発光素子は、ＬＥＤに限られない。例えばレーザダイオードなど、電極を介して供給される電力により発光する半導体発光素子の全般に対して、本発明を適用することが可能である。
【００２８】
＜半導体発光素子の製造方法＞
最初に、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例について、図１〜図３を参照して説明する。図１〜図３は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図である。図１は、各種半導体層の積層方法（半導体積層構造の作製方法）について例示したものである。また、図２は、図１の後の工程を示したものであり、電極の形成方法について例示したものである。また、図３は、図２の後の工程を示したものであり、保護膜の形成方法について例示したものである。
【００２９】
最初に、図１（ａ）に示すように、サファイアなどから成る基板１０を用意する。そして、図１（ｂ）に示すように、基板１０の一方の主面（以下、表面とする）を凹凸状に加工する。例えば、このような凹凸状は、凹部（溝）を形成すべき部分を除いて基板１０の表面上にレジストを形成し、ハロゲン系ガス（例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２及びＡｒの混合ガス）を用いたＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等のエッチングを行うことで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、当該エッチングの後に除去する。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、凹凸状になった基板１０の表面上に、ｎ型のＧａＮから成るｎクラッド層１１、ＧａＮから成る障壁層とＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）から成る井戸層とが交互に積層されるとともに最初及び最後の層が障壁層となる多重量子井戸構造を備えた発光層（活性層）１２、ｐ型のＧａＮから成るｐクラッド層１３を、この順番で積層する。
【００３１】
ｎクラッド層１１、発光層１２及びｐクラッド層１３は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などによって積層することができる。また、ｎ型のＧａＮのドーパントとして、例えばＳｉを用いることができる。また、ｐ型のＧａＮのドーパントとして、例えばＭｇを用いることができる。また、このｐクラッド層１３の積層後、ｐ型ドーパンドを活性化するべくアニールを行ってもよい。また、ｎクラッド層１１、発光層１２及びｐクラッド層１３を構成するＧａＮやＩｎｘＧａ１−ｘＮに、Ａｌなどの他の元素が含まれていてもよい。
【００３２】
次に、図１（ｄ）に示すように、ｐクラッド層１３上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から成る透明電極１４を形成する。この透明電極１４は、例えばスパッタなどによって形成することができる。
【００３３】
本例の半導体発光素子の製造方法では、後の工程でｎクラッド層１１に電極を形成するため、当該電極を形成する領域についてはｎクラッド層１１を露出させる必要がある。そこで、図１（ｅ）に示すように、当該領域における透明電極１４と、ｐクラッド層１３と、発光層１２と、ｎクラッド層１１の一部と、を除去する。
【００３４】
例えば、透明電極１４は、王水等によるエッチングによって除去することができる。さらに例えば、ｐクラッド層１３、発光層１２及びｎクラッド層１１は、ハロゲン系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４）を用いたＩＣＰ等のエッチングによって除去することができる。ただし、これらのエッチングを行う場合、除去すべき部分を除いてレジストを形成する必要がある。なお、それぞれのエッチングで使用したそれぞれのレジストは、それぞれのエッチングの終了後に除去する。
【００３５】
次に、図２（ａ）に示すように、透明電極１４の一部の上に設けられるｐ電極２１と、上述の工程によって露出させたｎクラッド層１１の一部の上に設けられるｎ電極２２と、を形成する。ｐ電極２１及びｎ電極２２のそれぞれは、透明電極１４上またはｎクラッド層１１上に形成されＮｉから成る第１Ｎｉ膜２ａと、第１Ｎｉ膜２ａ上に形成されＡｌから成るＡｌ膜２ｂと、Ａｌ膜２ｂ上に形成されＮｉから成る第２Ｎｉ膜２ｃと、第２Ｎｉ膜２ｃ上に形成されＰｔから成るＰｔ膜２ｄと、Ｐｔ膜２ｄ上に形成されＡｕから成るＡｕ膜２ｅと、Ａｕ膜２ｅ上に形成されＮｉから成る第３Ｎｉ膜２ｆと、を備える。
【００３６】
各膜２ａ〜２ｆの厚さは、例えば、第１Ｎｉ膜２ａが１．２５ｎｍ、Ａｌ膜２ｂが２００ｎｍ、第２Ｎｉ膜２ｃが４０ｎｍ、Ｐｔ膜２ｄが１００ｎｍ、Ａｕ膜２ｅが７００ｎｍ、第３Ｎｉ膜が２０ｎｍである。
【００３７】
第１Ｎｉ膜２ａは、透明電極１４及びｎクラッド層１１のそれぞれとオーミック接触する。また、Ａｌ膜２ｂ（反射膜に相当）は、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を好適に反射する。また、第２Ｎｉ膜２ｃは、Ａｌ膜２ｂ及びＰｔ膜２ｄを強固に結びつける。また、Ａｕ膜２ｅ及び第３Ｎｉ膜２ｆは、電力を供給する外部の電源装置と電気的に接続するためのワイヤ等と、電気的及び物理的に接続する。なお、Ａｌ膜２ｂ以外の膜（例えば、Ｐｔ膜２ｄ）も、発光層１２が出射する光を反射し得る。
【００３８】
ｐ電極２１及びｎ電極２２は、例えばｐ電極２１及びｎ電極２２を形成すべき部分を除いてレジストを形成し、蒸着等によって金属膜を順次形成した後に当該レジストをリフトオフすることで、同時に形成することができる。なお、ｐ電極２１及びｎ電極２２を同時に形成する場合について例示したが、別々に形成してもよい。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ電極２１及びｎ電極２２の露出している表面の酸化を行い、少なくともＡｌ膜２ｂについては、酸化被膜２ｂｘを形成する。この酸化被膜２ｂｘは、自然に形成され得る酸化膜（以下、自然酸化膜とする）とは、異なるものである。
【００４０】
本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法では、この酸化被膜２ｂｘを敢えて形成する工程を備える。なお、Ａｌ膜２ｂに限られず、他の膜２ａ，２ｃ〜２ｆの露出している表面にも酸化被膜が形成される可能性があるが、以下ではＡｌ膜２ｂに形成される酸化被膜２ｂｘに着目する。また、酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法の詳細は、後述する。
【００４１】
次に、図３に示すように、ｐ電極２１が形成されていない透明電極１４上と、ｎ電極２２が形成されていないｎクラッド層１１上と、をそれぞれ覆うように、ＳｉＯ２から成る保護膜３０を形成する。なお、図３に示すように、ｐ電極２１及びｎ電極２２の上面の一部（端部）や側面に、保護膜３０が形成され得る。また、後述する分割工程において、分割溝を形成する位置には、保護膜３０が形成されないようにすると、好ましい。
【００４２】
保護膜３０は、例えばプラズマＣＶＤ等によりＳｉＯ２を全面的に形成した後、除去すべき部分を除いてレジストを形成し、フッ酸等のエッチャントを用いて当該部分のＳｉＯ２を除去することで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、エッチングの終了後に除去する。
【００４３】
以上の工程によって、半導体発光素子１が形成される。ただし、この段階ではウエハの状態（基板１０及びｎクラッド層１１が共通となり、複数の半導体発光素子１が一体となっている状態）であるため、必要に応じてチップへの分割を行う。この分割は、半導体発光素子１を単位として行われ、１つのチップには少なくとも１つの半導体発光素子１が含まれる。
【００４４】
この分割工程では、まず、ｎクラッド層１１に対して分割溝を形成する。この分割溝は、例えば分割溝を形成すべき部分を除いてレジストを形成し、ハロゲン系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４）を用いたＩＣＰ等のエッチングを行うことで、形成することができる。なお、エッチングで使用したレジストは、エッチングの終了後に除去する。
【００４５】
次に、基板１０の凹凸が形成されていない方の面（以下、裏面とする）を、研磨等によって薄くする。そして、当該基板１０の裏面に対して、レーザスクライブ等によってスクライブ溝を形成する。このとき、基板１０におけるスクライブ溝を、ｎクラッド層１１における分割溝と対向する位置に形成する。そして、例えば基板１０の裏面側に形成されたスクライブ溝に刃を押し当てることで、スクライブ溝と分割溝との間が割れ、ウエハが分割される。
【００４６】
上記の分割によって生成される、チップ化された半導体発光素子１（以下、チップとする）は、例えばワイヤボンディング実装により、半導体発光装置に実装される。このように実装される場合、発光層１２が出射する光は、ｐ電極２１及びｎ電極２２側から取り出される。
【００４７】
発光層１２が出射する光は、基板１０側と、ｐ電極２１及びｎ電極２２側と、にそれぞれ向かう。ｐ電極２１及びｎ電極２２側に向かう光は、そのまま電極側に向かうだけでなく、ｐ電極２１及びｎ電極２２が備えるＡｌ膜２ｂやＰｔ膜２ｄなど（特に、Ａｌ膜２ｂ）によって反射されることで、基板１０側にも向かう。基板１０側に向かう光は、凹凸状の基板１０の表面で反射され、ｐ電極２１及びｎ電極２２側に向かう。そのため、効率よくチップから光を出射することが可能になる。
【００４８】
この半導体発光装置の動作例について、図面を参照して説明する。図４は、半導体発光装置の動作例を示すグラフである。図４のグラフは、半導体発光装置に対して所定の電流（例えば、３０ｍＡ）を供給し、出射される光を積分球により集光して計測した結果を、波長毎の光出力として表したものである。図４のグラフには、上述の製造方法により得られた半導体発光素子１を適用した半導体発光装置（以下、「実施例」とする）の動作例（図中の○）と、当該半導体発光素子１のｐ電極２１及びｎ電極２２に第１Ｎｉ膜２ａ及びＡｌ膜２ｂを設けない半導体発光素子を適用した半導体発光装置（以下、「比較例」とする）の動作例（図中の×）と、を併せて表示している。なお、図４のグラフの横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は光出力（ｍＷ）である。
【００４９】
図４に示すように、波長の全体において、実施例が出射する光の光出力が、比較例が出射する光の光出力よりも大きくなる。即ち、実施例の方が、比較例よりも効率よく光を出射することが可能である。
【００５０】
＜酸化被膜を形成するための酸化方法＞
上述した酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法や、形成される酸化被膜２ｂｘの特性について説明する。最初に、酸化被膜２ｂｘを形成するための酸化方法について、説明する。
【００５１】
以下では説明の具体化のために、酸素プラズマにｐ電極２１及びｎ電極２２を曝露することで、ｐ電極２１及びｎ電極２２の露出した表面を酸化して、少なくとも酸化被膜２ｂｘを形成する酸化方法について、例示する。ただし、酸化被膜２ｂｘを形成可能な酸化方法であれば、酸素プラズマへの曝露に限られず、どのような酸化方法を採用してもよい。
【００５２】
例えば、酸素プラズマは、高周波（例えば、１３．５６ＭＨｚ）電力を酸素ガスに印加することで、発生させることができる。具体的に例えば、高周波電力を６００Ｗ以上１３００Ｗ以下、酸素の流量を５００ｓｃｃｍ以上１５００ｓｃｃｍ以下、酸素プラズマを発生させるチャンバー内の圧力が４００ｍＴｏｒｒ以上１３００ｍＴｏｒｒ以下となる条件で、酸素プラズマを発生させることができる。また、この条件で発生させた酸素プラズマに対して、ｐ電極２１及びｎ電極２２を、例えば１０分以上３０分以下曝露することで、酸化被膜２ｂｘを形成することができる。
【００５３】
なお、以下では説明の具体化のために、高周波電力が１０００Ｗ、酸素流量が９００ｓｃｃｍ、チャンバー内の圧力が８００ｍＴｏｒｒ、曝露時間が１５分の条件で、ｐ電極２１及びｎ電極２２の表面に酸化被膜２ｂｘを形成する場合について、例示する。
【００５４】
この酸化被膜２ｂｘについて、図面を参照して説明する。図５は、Ａｌ膜表面のＸＰＳ分析結果を示すグラフである。図６は、Ａｌ膜の深さ方向に対するＡｌ原子とＯ原子の原子割合の変化を示すグラフである。
【００５５】
図５のグラフは、酸素プラズマに曝露する前後のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果を示したものであり、Ａｌの２ｐの結合エネルギーについて分析したものである。図５（ａ）が酸素プラズマに曝露する前のグラフであり、図５（ｂ）が酸素プラズマに曝露した後のグラフである。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）のグラフの横軸は結合エネルギー（ｅＶ）であり、縦軸は規格化した強度である。
【００５６】
また、図６のグラフは、Ａｒプラズマを用いてＡｌ膜２ｂを表面から掘り込みながら、図５と同様にＸＰＳ分析を順次行うことによって求めたＡｌの原子割合（図中の細線）及びＯの原子割合（図中の太線）を示したものである。また、図６のグラフには、酸素プラズマに曝露する前の原子割合（図中の破線）と酸素プラズマに曝露した後の原子割合（図中の実線）とを併せて表示している。なお、図６のグラフの横軸はＡｌ膜２ｂの表面（即ち、自然酸化膜または酸化被膜２ｂｘの表面）からの深さ（ｎｍ）であり、縦軸は原子割合（％）である。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、酸素プラズマに曝露する前のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果では、自然酸化膜に起因するＡｌ−Ｏのピークと、金属のＡｌに起因するＡｌ−Ａｌのピークと、の双方が確認される。即ち、酸素プラズマ曝露前のＡｌ膜２ｂの表面には、純粋な金属のＡｌの他に、自然に酸化したＡｌも含まれている。
【００５８】
一方、図５（ｂ）に示すように、酸素プラズマに曝露した後のＡｌ膜２ｂの表面のＸＰＳ分析結果では、Ａｌ−Ｏのピークは確認されるが、金属のＡｌに起因するＡｌ−Ａｌのピークは埋没し（相対的に弱くなり）、確認し難くなっている。即ち、酸素プラズマ曝露後のＡｌ膜２ｂの表面には、酸化したＡｌが十分に含まれている（酸化被膜２ｂｘが形成されている）。
【００５９】
また、図６に示すように、酸素プラズマに曝露する前のＡｌ膜２ｂでは、Ａｌが自然に酸化するため、表面近傍に酸素原子が存在する。ただし、表面からの深さが５ｎｍで、酸素の原子割合が２５％以下になる程度である。
【００６０】
一方、酸素プラズマに曝露した後のＡｌ膜２ｂでは、酸化被膜２ｂｘが形成されるため、表面近傍に十分な酸素原子が存在する。特に、表面からの深さが５ｎｍで、酸素の原子割合が５０％以上になっている。なお、表面からの深さが２０ｎｍ以上では、酸素の原子割合が限りなく０に近づいている（金属のＡｌになっている）。
【００６１】
Ａｌ膜２ｂの表面に形成される酸化被膜２ｂｘは、不動態皮膜として作用する。したがって、酸化被膜２ｂｘを形成することで、ハロゲンや水分等によって腐食され得るＡｌ膜２ｂの耐食性を、向上することができる。
【００６２】
以上のように、本発明の実施形態における半導体発光素子１では、発光層１２が出射する少なくとも一部の光を反射するＡｌ膜２ｂを設けることで、光の出射効率を高めるとともに、当該Ａｌ膜２ｂの表面に酸化被膜２ｂｘを形成することで、耐食性を向上することが可能になる。
【００６３】
＜第１Ｎｉ膜の厚さ＞
次に、上述したｐ電極２１及びｎ電極２２における第１Ｎｉ膜２ａの最適な厚さについて、図面を参照して説明する。図７は、第１Ｎｉ膜の厚さが異なる場合における波長と反射率との関係を示すグラフである。図８は、第１Ｎｉ膜の厚さと反射率との関係を示すグラフである。
【００６４】
図７のグラフは、Ａｌ膜２ｂの厚さを上述の２００ｎｍで固定して、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを変えた場合において、第１Ｎｉ膜２ａ側から入射させた光の反射率を、波長毎に測定して得られたものである。また、図７のグラフでは、第１Ｎｉ膜２ａの厚さが、０ｎｍ（図中の破線）、１．２５ｎｍ（図中の極太線）、２．５ｎｍ（図中の灰色線）、５ｎｍ（図中の細線）、１０ｎｍ（図中の中太線）の各場合について、併せて表示している。なお、図７のグラフの横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【００６５】
図８のグラフは、図７の測定結果について、ある波長（４５０ｎｍ）に注目した場合における第１Ｎｉ膜２ａの厚さと反射率との関係を示すものである。なお、図８のグラフの横軸は第１Ｎｉ膜２ａの厚さ（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【００６６】
図７に示すように、半導体発光素子１が出射し得る光の波長全体において、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍにすることで、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合（厚さが０ｎｍ）よりも、反射率を改善することができる。一方、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを２．５ｎｍ以上に厚くすると、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合よりも、反射率が悪くなる。
【００６７】
さらに、図８に示すように、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍ以下にすると、第１Ｎｉ膜２ａを設けない場合よりも、確実に反射率を改善することができる。
【００６８】
したがって、本発明の実施形態に係る半導体発光素子１では、第１Ｎｉ膜２ａの厚さを１．２５ｎｍ以下にすることで、光の出射効率を高めることが可能である。
【００６９】
＜変形等＞
上述した半導体発光素子１の構成は一例に過ぎず、適宜変更してもよい。例えば、半導体積層構造１１〜１４については、周知のどのような構造を採用してもよい。ただし、半導体発光素子が、発光層と、当該発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を備えた電極と、を備えた構成であると、好ましい。
【００７０】
また、上述したｐ電極２１及びｎ電極２２の構成は一例に過ぎず、発光層１２が出射する光の少なくとも一部を反射する膜を備える限り、どのような構成にしてもよい。例えば、上述の例では、ｐ電極２１及びｎ電極２２を構成するそれぞれの膜２ａ〜２ｆが、１種類の金属から成る場合について例示したが、これらの少なくとも１つが複数種類の金属を含むものであってもよい。また、ｐ電極２１及びｎ電極２２を構成するそれぞれの膜２ａ〜２ｆの一部または全部が、異なっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る半導体発光素子やその製造方法は、照明装置等に搭載されるＬＥＤ等に、好適に利用され得る。
【符号の説明】
【００７２】
１ ： 半導体発光素子
１０ ： 基板
１１ ： ｎクラッド層
１２ ： 発光層
１３ ： ｐクラッド層
１４ ： 透明電極
２１ ： ｐ電極
２２ ： ｎ電極
２ａ ： 第１Ｎｉ膜
２ｂ ： Ａｌ膜
２ｃ ： 第２Ｎｉ膜
２ｄ ： Ｐｔ膜
２ｅ ： Ａｕ膜
２ｆ ： 第３Ｎｉ膜
３０ ： 保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造を形成する工程と、
当該工程で形成された前記半導体積層構造上に、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極を形成する工程と、
当該工程で形成された前記電極の露出面を酸化することで、少なくとも前記反射膜の表面に酸化被膜を形成する工程と、
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２】
前記酸化被膜を形成する工程が、前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が５０％以上である前記酸化被膜を、形成す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の製造方法。
【請求項３】
前記酸化被膜を形成する工程が、酸素プラズマに前記電極を曝露するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記酸化被膜を形成する工程が、６００Ｗ以上の高周波電力を用いて発生させた前記酸素プラズマに、前記電極を１０分以上曝露するものであることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記酸化被膜を形成する工程の後に、前記半導体積層構造の少なくとも一部の露出面に絶縁体から成る保護膜を形成する工程を、
さらに備え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の製造方法。
【請求項６】
前記酸化被膜を形成する工程の後に、ハロゲンの元素が含まれるガスを用いたドライエッチングによって、少なくとも前記半導体積層構造を加工する工程を、
さらに備え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の製造方法。
【請求項７】
前記電極を形成する工程で、Ａｌを含む前記反射膜を形成す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の製造方法。
【請求項８】
前記電極を形成する工程で、前記半導体積層構造上に接触する接触層を形成した後に、当該接触層上に前記反射膜を形成す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の製造方法。
【請求項９】
前記電極を形成する工程で、Ｎｉを含む前記接触層を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記電極を形成する工程で、厚さが１.２５ｎｍ以下の前記接触層を形成することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造と、
前記半導体積層構造上に形成される、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極と、
前記電極の少なくとも前記反射膜の表面に形成される酸化被膜と、を備え、
前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が、５０％以上であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１】
電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造を形成する工程と、
当該工程で形成された前記半導体積層構造上に、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極を形成する工程と、
当該工程で形成された前記電極の露出面を酸化することで、少なくとも前記反射膜の表面に酸化被膜を形成する工程と、
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２】
前記酸化被膜を形成する工程が、前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が５０％以上である前記酸化被膜を、形成す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の製造方法。
【請求項３】
前記酸化被膜を形成する工程が、酸素プラズマに前記電極を曝露するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記酸化被膜を形成する工程が、６００Ｗ以上の高周波電力を用いて発生させた前記酸素プラズマに、前記電極を１０分以上曝露するものであることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記酸化被膜を形成する工程の後に、前記半導体積層構造の少なくとも一部の露出面に絶縁体から成る保護膜を形成する工程を、
さらに備え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の製造方法。
【請求項６】
前記酸化被膜を形成する工程の後に、ハロゲンの元素が含まれるガスを用いたドライエッチングによって、少なくとも前記半導体積層構造を加工する工程を、
さらに備え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の製造方法。
【請求項７】
前記電極を形成する工程で、Ａｌを含む前記反射膜を形成す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の製造方法。
【請求項８】
前記電極を形成する工程で、前記半導体積層構造上に接触する接触層を形成した後に、当該接触層上に前記反射膜を形成す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の製造方法。
【請求項９】
前記電極を形成する工程で、Ｎｉを含む前記接触層を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記電極を形成する工程で、厚さが１.２５ｎｍ以下の前記接触層を形成することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
電力を供給することで発光する発光層を有した半導体積層構造と、
前記半導体積層構造上に形成される、前記発光層が出射する光の少なくとも一部を反射する反射膜を有した電極と、
前記電極の少なくとも前記反射膜の表面に形成される酸化被膜と、を備え、
前記反射膜の前記酸化被膜の表面から深さ５ｎｍにおける酸素の原子割合が、５０％以上であることを特徴とする半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８９２４（Ｐ２０１３−８９２４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２０３４（Ｐ２０１１−１４２０３４）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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