半導体発光素子及びその製造方法
【課題】高効率の半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、積層構造体、第１電極、第２電極、高抵抗層及び透明導電層を備えた半導体発光素子が提供される。積層構造体は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、それらの間の発光層と、を含む。第１電極は第１半導体層の第２半導体層とは反対側に設けられる。第２電極は第２半導体層の第１半導体層とは反対側に設けられ反射性を有す。高抵抗層は、第２半導体層と第２電極との間で第２半導体層に接し、第１半導体層から第２半導体層への方向に沿ってみたときに第１電極と重なる部分を有し、第２半導体層よりも抵抗が高い。透明導電層は、第２半導体層と第２電極との間で第２半導体層に接し、透過性を有し、第２半導体層よりも屈折率が低く、高抵抗層よりも抵抗が低い。
【解決手段】実施形態によれば、積層構造体、第１電極、第２電極、高抵抗層及び透明導電層を備えた半導体発光素子が提供される。積層構造体は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、それらの間の発光層と、を含む。第１電極は第１半導体層の第２半導体層とは反対側に設けられる。第２電極は第２半導体層の第１半導体層とは反対側に設けられ反射性を有す。高抵抗層は、第２半導体層と第２電極との間で第２半導体層に接し、第１半導体層から第２半導体層への方向に沿ってみたときに第１電極と重なる部分を有し、第２半導体層よりも抵抗が高い。透明導電層は、第２半導体層と第２電極との間で第２半導体層に接し、透過性を有し、第２半導体層よりも屈折率が低く、高抵抗層よりも抵抗が低い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子において、効率の向上が望まれている。効率の向上のために、半導体発光素子の発光層から放出された光の取り出し効率の向上が重要である。
【０００３】
例えば、半導体発光素子において、コンタクト層の表面にオーミック接触しこのコンタクト層の表面のほぼ全域を覆う透明電極と、この透明電極のほぼ全域に対向して配置された金属反射膜と、を備えた構成がある。
光取り出し効率の向上には、改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００６／００６５５５Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高効率の半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、積層構造体と、第１電極と、第２電極と、高抵抗層と、透明導電層と、を備えた半導体発光素子が提供される。前記積層構造体は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む。前記第１電極は、前記第１半導体層の前記第２半導体層とは反対の側に設けられる。前記第２電極は、前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対の側に設けられ、前記発光層から放出される発光光に対して反射性を有する。前記高抵抗層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記第１電極と重なる部分を有し、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する。前記透明導電層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、半導体発光素子の製造方法は提供される。前記製造方法は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体の前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、前記発光層から放出される発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、を形成することを含む。前記製造方法は、前記高抵抗層と前記透明導電層との上に、前記発光光に対して反射性を有する第２電極を形成することをさらに含む。前記製造方法は、前記第１半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記高抵抗層と重なる部分を有する第１電極を形成することをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の一部を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、半導体発光素子の動作を示す模式的断面図である。
【図４】半導体発光素子の光学特性を示すグラフ図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の動作を示す模式的断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
【図１０】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１１】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１２】実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、図１（ｂ）は模式的平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１０は、積層構造体１０ｓと、第１電極７０と、第２電極８０と、高抵抗層６０と、透明導電層５０と、を備える。
【００１１】
積層構造体１０ｓは、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を含む。
【００１２】
第１半導体層１０、第２半導体層２０及び発光層３０は、例えば、窒化物半導体を含む。
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。ただし、実施形態はこれに限らず、第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。以下では、第１導電形がｎ形であり、第２導電形がｐ形である場合として説明する。
【００１３】
ここで、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸方向に垂直な１つの方向をＸ軸方向（第２方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直で、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向（第３方向）とする。
【００１４】
このように、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０は、Ｚ軸方向に沿って積層されている。ここで、本願明細書において、「積層」とは、互いに接して重ねられる場合の他に、間に他の層が挿入されて重ねられる場合も含む。
発光層３０の構成の例については、後述する。
【００１５】
第１電極７０は、第１半導体層１０の第２半導体層２０とは反対の側に設けられる。第１電極７０は、第１半導体層１０に接触する。ただし、第１電極７０は、第１半導体層１０に電気的に接続されていれば良い。
【００１６】
第２電極８０は、第２半導体層２０の第１半導体層１０とは反対の側に設けられる。第２電極８０は、発光層３０から放出される発光光に対して反射性を有する。第２電極８０は、少なくとも透明導電層５０を介して、第２半導体層２０と電気的に接続されている。
【００１７】
高抵抗層６０は、第２半導体層２０と第２電極８０との間において第２半導体層２０に接する。高抵抗層６０は、第１半導体層１０から第２電極８０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに第１電極７０と重なる部分を有する。高抵抗層６０は、第２半導体層２０の抵抗よりも高い抵抗を有する。高抵抗層６０には、例えば絶縁材料が用いられる。高抵抗層６０には、例えば酸化シリコンなどが用いられる。
【００１８】
本具体例では、第１電極７０の平面形状（Ｚ軸方向に沿ってみたときの形状）は矩形（例えば長方形）であり、高抵抗層６０の平面形状（Ｚ軸方向に沿ってみたときの形状）は矩形（例えば長方形）であるが、実施形態はこれに限らない。第１電極７０及び高抵抗層６０は、任意の多角形、または、扁平円及び円を含む、曲線の外形を含む任意の形状の背面形状を有することができる。
【００１９】
透明導電層５０は、第２半導体層２０と第２電極８０との間において第２半導体層２０に接する。透明導電層５０は、例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内において高抵抗層６０と並置される。透明導電層５０は、発光光に対して透過性を有し、第２半導体層２０の屈折率よりも低い屈折率を有する。透明導電層５０は、高抵抗層６０の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【００２０】
透明導電層５０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む酸化物を含む。透明導電層５０には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられる。透明導電層５０の屈折率は、例えば１．８０以上２．２０以下である。一方、第２半導体層２０には、例えばＧａＮ層などが用いられる。第２半導体層２０の屈折率は、例えば２．１５以上２．７０以下である。
【００２１】
本具体例では、半導体発光素子１１０は、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側に設けられた導電性基板９３と、導電性基板９３と第２電極８０との間に設けられた第１導電層９１と、導電性基板９３と第１導電層９１との間に設けられた第２導電層９２と、をさらに備える。導電性基板９３は、第２電極８０と電気的に接続される。導電性基板９３には、例えばシリコン基板などが用いられる。第１導電層９１及び第２導電層９２は、例えば、第２電極８０と導電性基板９３とを接着する機能を有する。第１導電層９１及び第２導電層９２には、種々の金属層が用いられる。
【００２２】
このように、半導体発光素子１１０は、導電性基板９３と、第２電極８０と導電性基板９３との間に設けられた導電層（第１導電層９１及び第２導電層９２）と、をさらに備えることができる。
【００２３】
導電性基板９３を設けることで、積層構造体１０ｓで動作時に発生する熱を、導電性基板９３に効率良く伝達し、効率良く放熱できる。これにより、発光層３０における発光効率を向上できる。
【００２４】
発光層３０は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造を有する。
【００２５】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、これらの図は、発光層３０の構成の例を示す模式図である。
【００２６】
図２（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ａにおいては、発光層３０は、ＳＱＷ構造を有している。すなわち、発光層３０は、第１障壁層ＢＬ１と、ｐ側障壁層ＢＬｐと、第１障壁層ＢＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられた第１井戸層ＷＬ１と、を含む。
【００２７】
なお、第１障壁層ＢＬ１と第１井戸層ＷＬ１との間、及び、第１井戸層ＷＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に別の層が設けられても良い。
【００２８】
図２（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｂにおいては、発光層３０は、ＭＱＷ構造を有している。すなわち、発光層３０は、Ｚ軸方向に沿って積層された複数の障壁層（第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）と、複数の障壁層どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層（第１〜第４井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４）と、を含む。本具体例では、井戸層が４層設けられているが、井戸層の数は任意である。
【００２９】
このように、発光層３０は、２以上の整数Ｎにおいて、第（Ｎ−１）井戸層ＷＬの第（Ｎ−１）障壁層とは反対の側に設けられた第Ｎ障壁層と、第Ｎ障壁層の第（Ｎ−１）井戸層とは反対の側に設けられた第Ｎ井戸層と、をさらに含む。
【００３０】
図２（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｃにおいては、発光層３０は、障壁層と井戸層との間のそれぞれに設けられた中間層をさらに含む。すなわち、発光層３０は、第（Ｎ−１）障壁層と第（Ｎ−１）井戸層との間に設けられた第１中間層ＩＬ１と、第（Ｎ−１）井戸層と第Ｎ障壁層との間に設けられた第２中間層ＩＬ２と、をさらに含む。さらに、第２中間層ＩＬ２は、第Ｎ井戸層とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。なお、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２は、必要に応じて設けられ、省略可能である。また、第１中間層ＩＬ１を設け、第２中間層ＩＬ２を省略しても良い。また、第２中間層ＩＬ２を設け、第１中間層ＩＬ１を省略しても良い。
【００３１】
障壁層（例えば第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層）には、例えば、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を用いることができる。障壁層には、例えばＩｎ０．０２Ａｌ０．３３Ｇａ０．６５Ｎを用いることができる。障壁層の厚さは、例えば１２．５ｎｍとすることができる。
【００３２】
ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えば、Ｉｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を用いることができる。ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えばＩｎ０．０２Ａｌ０．３３Ｇａ０．６５Ｎを用いることができる。障壁層の厚さは、例えば１２．５ｎｍとすることができる。
【００３３】
井戸層（例えば、第１井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４、第Ｎ井戸層）には、例えば、Ｉｎｘ３Ａｌｙ３Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を用いることができる。井戸層には、例えばＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを用いることができる。井戸層の厚さは、例えば２．５ｎｍとすることができる。
【００３４】
井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、障壁層（第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、障壁層におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。
【００３５】
第１中間層ＩＬ１には、例えば、Ｉｎｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（０≦ｘ４＜１）を用いることができる。第１中間層ＩＬ１には、例えばＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを用いることができる。第１中間層ＩＬ１の厚さは、例えば０．５ｎｍとすることができる。
【００３６】
第２中間層ＩＬ２には、例えば、Ｉｎｘ５Ｇａ１−ｘ５Ｎ（０≦ｘ５＜１）を用いることができる。第２中間層ＩＬ２には、例えばＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを用いることができる。第２中間層ＩＬ２の厚さは、例えば０．５ｎｍとすることができる。
【００３７】
なお、井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。
【００３８】
なお、第１中間層ＩＬ１は、障壁層の一部と見なすこともできる。また、第２中間層ＩＬ２は、障壁層の一部とみなすこともできる。すなわち、井戸層と積層される障壁層は、組成の異なる複数の層を含んでも良い。
【００３９】
なお、図２（ａ）に例示したＳＱＷ構造において、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２とを設けても良い。この場合には、第１中間層ＩＬ１は、第１障壁層ＢＬ１と第１井戸層ＷＬ１との間に設けられ、第２中間層ＩＬ２は、第１井戸層ＷＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。
【００４０】
上記は、発光層３０の構成の例であり、実施形態はこれに限らず、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に用いられる材料及び厚さは種々の変形が可能である。なお、上記のように、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２は、窒化物半導体を含む。
半導体発光素子１１０においては、上記の半導体発光素子１１０ａ〜１１０ｃに関して説明した種々の構成の発光層３０を有することができる。
【００４１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、半導体発光素子の動作を例示する模式的断面図である。 すなわち、図３（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０における光学的な動作を例示し、図３（ｂ）は、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおける光学的な動作を例示している。
【００４２】
図３（ｂ）に表したように、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおいては、透明導電層５０が設けられていない。この場合、発光層３０から放出された発光光のうちの一部の光Ｌ５（第２電極８０の側に進行する光）は、第２半導体層２０と第２電極８０との界面５３において反射し、光Ｌ６として半導体発光素子１１９ａの外部に取り出される。
【００４３】
一方、図３（ａ）に表したように、発光層３０から放出された発光光のうちの一部の光Ｌ１は、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１において反射し、光Ｌ２として半導体発光素子１１０の外部に取り出される。さらに、発光光のうちの別の一部の光Ｌ３は、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２において反射し、光Ｌ４として半導体発光素子１１０の外部に取り出される。
【００４４】
このように、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおいては、発光光は、第２半導体層２０と第２電極８０との界面５３の１つの界面で反射するのに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、発光光は、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１と、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２と、の２つの界面で反射することで、半導体発光素子１１９ａよりも、光取り出し効率が高い。
【００４５】
図４は、半導体発光素子の光学特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、金属層と、金属層に積層した第１透明層と、を有する２層積層膜１１９ｓ１及び１１９ｓ２の光学特性と、金属層と、第１透明層と、金属層と第１透明層との間に設けられ、第１透明層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２透明層と、を有する３層積層膜１１０ｓ１及び１１０ｓ２の光学特性のシミュレーション結果を例示している。このシミュレーションでは、第１透明層の屈折率は１．７８とされ、第２透明層の屈折率は１．４６とされた。２層積層膜１１９ｓ１及び３層積層膜１１０ｓ１においては、金属層として金（Ａｕ）が用いられた場合とされ、２層積層膜１１９ｓ２及び３層積層膜１１０ｓ２においては、金属層として銀（Ａｇ）が用いられた場合とされた。発光光の波長は４５０ナノメートル（ｎｍ）とされた。
同図の横軸は、２層積層膜または３層積層膜への光の入射角θ（度）であり、縦軸は、反射率Ｒｒである。
【００４６】
２層積層膜１１９ｓ１及び１１９ｓ２は、第１参考例の半導体発光素子１１９ａに相当し、３層積層膜１１０ｓ１及び１１０ｓ２は、実施形態に係る半導体発光素子１１０に相当する。
【００４７】
図４に表したように、金属層がＡｕである場合、２層積層膜１１９ｓ１においては、入射角θが０度のときの反射率Ｒｒは約０．３であり、入射角θが大きくなると反射率Ｒｒは徐々に高くなる。金属層がＡｕである場合、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが０度のときの反射率Ｒｒは２層積層膜１１９ｓ１とほぼ同じであるが、入射角θが５０度以上になると反射率Ｒｒは急激に大きくなり、ほぼ１になる。このように、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが５０度以上において、２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが著しく向上する。
【００４８】
また、図４に表したように、金属層がＡｇである場合においても、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが５０度以上において、２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが向上する。
【００４９】
このように、３層積層膜１１０ｓ１において２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが向上するのは、第１透明層と第２透明層との間の屈折率差により、全反射現象が生じるためである。
【００５０】
本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、この現象を利用する。すなわち、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射に加え、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における例えば全反射による反射を利用することで、高い光取り出し効率が得られる。
【００５１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の動作を例示する模式的断面図である。 すなわち、図５（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０における電気的な動作を例示し、図５（ｂ）は、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおける電気的な動作を例示している。
【００５２】
図５（ｂ）に表したように、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、透明導電層５０が第２電極８０と第２半導体層２０との間、及び、高抵抗層６０と第２半導体層２０との間、に設けられている。半導体発光素子１１９ｂにおいては、第２電極８０から第１半導体層１０に向かって流れる電流Ｉｃは、透明導電層５０において横方向（Ｚ軸方向に対して垂直な方向）に広がる。このため、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域にも電流Ｉｃが流れる。このため、発光層３０においては、電流Ｉｃによって発光する発光領域３８は、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域に重なる。高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域で発光した光は、第１電極７０によって遮蔽されるため、直接外部には取り出されない。このため、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、光取り出し効率が低い。
【００５３】
これに対し、図５（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、電流Ｉｃは、高抵抗層６０が設けられている領域には実質的には流れない。すなわち、電流Ｉｃは、横方向（Ｚ軸方向に対して垂直な方向）に広がらずに第２電極８０から第１半導体層１０に向かって流れる。このため、電流Ｉｃによって発光する発光領域３８は、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域とは実質的に重ならない。すなわち、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向し、第１電極７０によって遮蔽される領域においては、実質的に発光しない構成が実現できる。このため、半導体発光素子１１０においては、光取り出し効率が高い。
【００５４】
第２参考例においては、透明導電層５０が設けられるため、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射と、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における反射と、を利用できるため、光学的には第１参考例よりも高い光取り出し効率が得られる可能性がある。しかしながら、第２参考例においては、透明導電層５０が高抵抗層６０と第２半導体層２０との間にも設けられているため、電流Ｉｃが横方向に広がり、第１電極７０で遮蔽される領域で発光するため、光が損失される。
【００５５】
これに対し、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射と、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における反射と、を利用できるため、光学的に高い光取り出し効率が得られると同時に、高抵抗層６０が第２半導体層２０と接触し、透明導電層５０は高抵抗層６０と並置されるため、電流Ｉｃが広がらず、第１電極７０で遮蔽される領域での発光が抑制される。これにより、光の損失が抑制され、光取り出し効率が高い半導体発光素子が提供できる。すなわち、透明導電層５０の界面による反射と、高抵抗層６０による電流Ｉｃの制御と、により、高効率の半導体発光素子が提供できる。
【００５６】
実施形態において、高抵抗層６０の厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）以上２００ｎｍ以下とすることが望ましい。高抵抗層６０の厚さが５０ｎｍよりも薄いときは、高抵抗層６０による電流Ｉｃのブロック性が低下し、電流Ｉｃの制御性が低下する場合がある。高抵抗層６０の厚さが２００ｎｍよりも厚い場合は、第２電極８０の平坦性が劣化し、後述する第１導電層９１と第２導電層９２との接着性が低下する場合がある。ただし、実施形態はこれに限らず、高抵抗層６０の厚さは任意である。
【００５７】
以下、半導体発光素子１１０の製造方法の例について説明する。
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
以下の製造方法において、半導体層の結晶成長には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）が用いられる。この他、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）により結晶成長を行っても良い。
【００５８】
図６（ａ）に表したように、サファイアなどの基板５の主面上に、バッファ層６を形成する。基板５には、サファイア以外に、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びＧａＡsなどの各種の材料を用いることができる。バッファ層６には、例えばＡｌｘ０Ｇａ１−ｘ０Ｎ（０≦ｘ０≦１）層が用いられる。バッファ層６の上に、第１半導体層１０の結晶を成長させる。第１半導体層１０には、例えばｎ形ＧａＮ層などが用いられる。第１半導体層１０の上に発光層３０の結晶を成長させる。発光層３０には、図２（ａ）〜図２（ｃ）に関して説明した種々の構成が適用される。発光層３０の上に第２半導体層２０の結晶を成長させる。第２半導体層２０には、例えばｐ形ＧａＮ層などが用いられる。
【００５９】
第２半導体層２０の上に、例えばＩＴＯ膜を成膜し、ＩＴＯ膜を所定の形状に加工して透明導電層５０を形成する。この加工には、例えばウェットエッチングが用いられる。透明導電層５０の上、及び、透明導電層５０から露出する第２半導体層２０の上に、高抵抗層６０となる絶縁膜６０ｆを形成する。絶縁膜６０ｆには、例えば、酸化シリコンが用いられる。絶縁膜６０ｆの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が用いられる。
【００６０】
図６（ｂ）に表したように、絶縁膜６０ｆを研磨して、平坦化し、透明導電層５０の表面を露出させる。これにより、高抵抗層６０が形成される。
【００６１】
図６（ｃ）に表したように、高抵抗層６０及び透明導電層５０の上に、第２電極８０を形成する。第２電極８０として、Ａｇ層が用いられる。本具体例では、第２電極８０は、Ａｇ層の上に設けられたＮｉ層をさらに含む。すなわち、第２電極８０は、第１金属層８１（例えばＮｉ層）と、第１金属層８１と高抵抗層６０との間、及び、第１金属層８１と透明導電層５０との間に設けられ、発光光に対する反射率が第１金属層８１よりも高い第２金属層８２（銀層）と、を含むことができる。第１金属層８１は、例えばバリアメタル層として機能し、例えばニッケルなどが用いられる。
【００６２】
さらに、第２電極８０の上に、第１導電層９１を形成する。具体的には、第２電極８０の上に第３金属層９１ｃを形成し、第３金属層９１ｃの上に第４金属層９１ｄを形成し、第４金属層９１ｄの上に第５金属層９１ｅを形成する。第３金属層９１ｃには例えばＴｉ層が用いられ、第４金属層９１ｄには例えばＰｔ層が用いられ、第５金属層９１ｅには例えばＡｕ層が用いられる。
【００６３】
図７（ａ）に表したように、導電性基板９３の主面に設けられた第２導電層９２と、第１導電層９１と、が互いに対向して設置される。第２導電層９２には、Ａｕ及びＳｎを含む層が用いられる。第２導電層９２と第１導電層９１とを接触させた状態で、例えば、２５０℃以上の高温下において、一定時間圧力が印加される。
【００６４】
これにより、図７（ｂ）に表したように、第１導電層９１と第２導電層９２とが互いに接着される。
【００６５】
そして、基板５の第１半導体層１０とは反対の側から紫外光レーザ（例えば、ＫｒＦの波長が２４８ｎｍのレーザ）をパルス照射する。
これにより、図７（ｂ）に表したように、積層構造体１０ｓが基板５から剥離される。このように、積層構造体１０ｓを形成する際に用いられた基板５が除去されることにより、半導体発光素子１１０においては、放熱性を向上でき、高い発光効率が得られる。
【００６６】
その後、積層構造体１０ｓを所定の形状に加工にする。すなわち、基板５の上に複数の積層構造体１０ｓが形成され、複数の積層構造体１０ｓごとに分離される。なお、このとき、分離された複数の積層構造体１０ｓどうしの間において、第１金属層８１が露出する。積層構造体１０ｓにおいては、例えば、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうに従って、積層構造体１０ｓのＸ−Ｙ平面における面積が増大する。すなわち、積層構造体１０ｓの側壁がＺ軸方向に対して傾斜したテーパー形状のメサ形状が形成される。
【００６７】
積層構造体１０ｓ及び第１金属層８１を覆うように、保護層としてシリコン酸化膜（図示しない）を形成する。積層構造体１０ｓがメサ形状を有することで、保護層の被覆性が向上する。なお、保護層は必要に応じて設けられ、場合によっては省略しても良い。
【００６８】
第１半導体層１０の上面（第２半導体層２０とは反対の側の面）を覆っている保護層の一部を除去し、第１半導体層１０を露出させる。第１半導体層１０に対して、例えば、濃度が１モル／リットル（ｍｏｌ／ｌ）で、温度が７０℃の水酸化カリウムを用いて１５分間のエッチング処理を実施する。これにより、第１半導体層１０の上面が粗面化される。 なお、上記の第１半導体層１０の粗面化は必要に応じて実施され、場合によっては省略される。
【００６９】
図７（ｃ）に表したように、第１半導体層１０の上（第２半導体層２０とは反対の側）に、第１電極７０を形成する。すなわち、第１半導体層１０の上に、第１電極７０となる導電膜が形成され、この導電膜が、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに高抵抗層６０と重なる部分を有するように加工される。
【００７０】
なお、第１電極７０の形成と、第１半導体層１０の粗面化と、の順序は互いに入れ替えても良い。第１電極７０には、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ及びＴｉからなる群から選ばれたいずれかを含む材料を用いることができる。ただし、実施形態において、第１電極７０には任意の導電材料を用いることができる。
【００７１】
以上のような工程により、図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示した半導体発光素子１１０が製造できる。
【００７２】
図１（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１０においては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐは、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐの内側に位置する。これにより、電流Ｉｃが、発光層３０のうちで第１電極７０に覆われた領域の中に通電されることが抑制され、効率がより向上し易い。
【００７３】
高抵抗層６０の面積は、透明導電層５０の面積よりも小さい。すなわち、高抵抗層６０は、第２半導体層２０のうちで第１電極７０に対応する領域に、電流Ｉｃが通電されないように制御できればよい。高抵抗層６０の面積を透明導電層５０の面積よりも小さくすることで、電流Ｉｃが通電される面積を大きくでき、すなわち、発光領域３８を大きく設定できる。これにより、効率がより向上できる。
【００７４】
半導体発光素子１１０においては、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じである。
【００７５】
すなわち、本具体例では、高抵抗層６０の第２電極８０の側の面６０ａと第２半導体層２０との距離は、透明導電層５０の第２電極８０の側の面５０ａと第２半導体層２０との距離と同じである。高抵抗層６０の第２電極８０の側の面６０ａと、透明導電層５０の第２電極８０の側の面５０ａ、とは、同じ平面内に位置している。面６０ａと面５０ａとは平坦である。
【００７６】
これにより、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側の面を平坦にし易くなり、第２電極８０上の第１導電層９１と、第２導電層９２との接着がより安定して実施できる。
【００７７】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
図８（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ａにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置と、実質的に一致する。
【００７８】
図８（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ｂにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置と、異なっている。ただし、この場合も、高抵抗層６０は、Ｚ軸方向に沿ってみたときに第１電極７０と重なる部分を有している。
【００７９】
図８（ｃ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ｃにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＹ軸方向に沿った位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＹ軸方向に沿った位置と、実質的に一致している。そして、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ軸方向に沿った位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ軸方向に沿った位置と、異なっている。このように、外縁７０ｐの１つの位置が、外縁６０ｐの位置と一致しており、外縁７０ｐの別の１つの位置が、外縁６０ｐの位置と異なっていても良い。
【００８０】
図８（ａ）〜図８（ｃ）において、第１電極７０及び高抵抗層６０は、任意の多角形、または、扁平円及び円を含む、曲線の外形を含む任意の形状の背面形状を有することができ、この場合も、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置、及び、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置、は種々の変形が可能である。
【００８１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図９（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１２においては、透明導電層５０の一部は、高抵抗層６０と第２電極８０との間に延在している。このように、高抵抗層６０と透明導電層５０とのそれぞれが、第２半導体層２０に接していれば良く、第２半導体層２０と第２電極８０との電気的な接続が得られれば、透明導電層５０の形状は任意である。
【００８２】
なお、半導体発光素子１１２においても、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じである。
【００８３】
図９（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１３においては、透明導電層５０の一部は、高抵抗層６０と第２電極８０との間に延在している。そして、この場合には、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離よりも長い。すなわち、第２電極８０の第１電極７０の側の面（面８０ａ及び面８０ｂ）には段差がある。この場合も、高効率の半導体発光素子が提供できる。
【００８４】
ただし、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側の面が平坦である場合の方が、第１導電層９１と第２導電層９２との接着がより安定して実施でき、より望ましい。
【００８５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、半導体発光素子の製造方法である。
図１０は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１０に表したように、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を含む積層構造体１０ｓの第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に、高抵抗層６０と透明導電層５０とを形成する（ステップＳ１１０）。
高抵抗層６０は、第２半導体層２０の抵抗よりも高い抵抗を有する。透明導電層５０は、発光層３０から放出される発光光に対して透過性を有し、第２半導体層２０の屈折率よりも低い屈折率を有し、高抵抗層６０の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【００８６】
本製造方法においては、高抵抗層６０と透明導電層５０との上に、発光層３０から放出される発光光に対して反射性を有する第２電極８０を形成する（ステップＳ１２０）。
【００８７】
本製造方法においては、第１半導体層１０の発光層３０とは反対の側の面の上に、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに高抵抗層６０と重なる部分を有する第１電極７０を形成する（ステップＳ１３０）。
【００８８】
すなわち、例えば、図６（ａ）〜図６（ｃ）、及び、図７（ａ）〜図７（ｃ）に関して説明した処理を実施する。これにより、透明導電層５０の界面による反射と、高抵抗層６０による電流Ｉｃの制御と、が可能になり、高効率の半導体発光素子が製造できる。
【００８９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に例示した方法では、透明導電層５０を形成した後に高抵抗層６０が形成される。
【００９０】
すなわち、図１１（ａ）に表したように、高抵抗層６０と透明導電層５０との形成（ステップＳ１１０）は、第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の一部の上に透明導電層５０を形成すること（ステップＳ１１１ａ）を含む。
【００９１】
ステップＳ１１０は、透明導電層５０の形成の後に、透明導電層５０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に高抵抗層６０を形成すること（ステップＳ１１２ａ）をさらに含む。すなわち、すなわち、図６（ａ）に関して説明した処理が実施される。
【００９２】
図１１（ｂ）に表したように、高抵抗層の形成（ステップＳ１１２ａ）は、透明導電層５０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上、及び、透明導電層５０の上、に高抵抗材料膜を形成すること（ステップＳ１１２ｂ）と、高抵抗材料膜を研磨して、透明導電層５０を露出すること（ステップＳ１１２ｃ）と、を含む。
【００９３】
上記において、透明導電層５０の形成、及び、高抵抗層６０の形成には任意の手法を用いることができる。透明導電層５０または高抵抗層６０となる膜を形成したのち、フォトリソグラフィとエッチングにより、透明導電層５０または高抵抗層６０を形成することができる。また、リフトオフ法を用いても良い。
【００９４】
図１２は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１２に表したように、本製造方法においては、高抵抗層６０と透明導電層５０との形成（ステップＳ１１０）は、第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の一部の上に高抵抗層６０を形成すること（ステップＳ１１２ｄ）を含む。
【００９５】
そして、ステップＳ１１０は、高抵抗層６０の形成の後に、高抵抗層６０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に透明導電層５０を形成すること（ステップＳ１１１ｂ）をさらに含む。
【００９６】
これにより、例えば図９（ｂ）に例示した半導体発光素子１１３が製造できる。
【００９７】
図１２に表したように、本製造方法においては、ステップＳ１１０は、透明導電層５０を研磨して平坦化すること（ステップＳ１１３）をさらに含むことができる。これにより、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じすることができ、第１導電層９１と第２導電層９２との接着がより安定して実施でき、より望ましい。
【００９８】
実施形態によれば、高効率の半導体発光素子及びその製造方法が提供できる。
【００９９】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【０１００】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１０１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる基板、バッファ層、半導体層、障壁層、井戸層、積層構造体、電極、高抵抗層、透明導電層、導電層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した組成や膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
【０１０２】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１０３】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
５…基板、 ６…バッファ層、 １０…第１半導体層、 １０ｓ…積層構造体、 ２０…第２半導体層、 ３０…発光層、 ３３…発光領域、 ５０…透明導電層、 ５０ａ…面、 ５１、５２、５３…界面、 ６０…高抵抗層、 ６０ａ…面、 ６０ｆ…絶縁膜、 ６０ｐ…外縁、 ７０…第１電極、 ７０ｐ…外縁、 ８０…第２電極、 ８０ａ、８０ｂ…面、 ８１…第１金属層、 ８２…第２金属層、 ９１…第１導電層、 ９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ…第３、第４及び第５金属層、 ９２…第２導電層、 ９３…導電性基板、 θ…入射角、 １１０、１１０ａ〜１１０ｃ…半導体発光素子、 １１０ｓ１、１１０ｓ２…３層積層膜、 １１１ａ〜１１１ｃ、１１２、１１３、１１９ａ、１１９ｂ…半導体発光素子、 １１９ｓ１、１１９ｓ２…２層積層膜、 ＢＬ１〜ＢＬ４…第１〜第４障壁層、 ＢＬｐ…ｐ側障壁層、 ＩＬ１、ＩＬ２…第１及び第２中間層、 Ｉｃ…電流、 Ｌ１〜Ｌ６…光、 Ｒｒ…反射率、 ＷＬ１〜ＷＬ４…井戸層
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子において、効率の向上が望まれている。効率の向上のために、半導体発光素子の発光層から放出された光の取り出し効率の向上が重要である。
【０００３】
例えば、半導体発光素子において、コンタクト層の表面にオーミック接触しこのコンタクト層の表面のほぼ全域を覆う透明電極と、この透明電極のほぼ全域に対向して配置された金属反射膜と、を備えた構成がある。
光取り出し効率の向上には、改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００６／００６５５５Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高効率の半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、積層構造体と、第１電極と、第２電極と、高抵抗層と、透明導電層と、を備えた半導体発光素子が提供される。前記積層構造体は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む。前記第１電極は、前記第１半導体層の前記第２半導体層とは反対の側に設けられる。前記第２電極は、前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対の側に設けられ、前記発光層から放出される発光光に対して反射性を有する。前記高抵抗層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記第１電極と重なる部分を有し、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する。前記透明導電層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、半導体発光素子の製造方法は提供される。前記製造方法は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体の前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、前記発光層から放出される発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、を形成することを含む。前記製造方法は、前記高抵抗層と前記透明導電層との上に、前記発光光に対して反射性を有する第２電極を形成することをさらに含む。前記製造方法は、前記第１半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記高抵抗層と重なる部分を有する第１電極を形成することをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光素子を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の一部を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、半導体発光素子の動作を示す模式的断面図である。
【図４】半導体発光素子の光学特性を示すグラフ図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の動作を示す模式的断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。
【図１０】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１１】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１２】実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、図１（ｂ）は模式的平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１０は、積層構造体１０ｓと、第１電極７０と、第２電極８０と、高抵抗層６０と、透明導電層５０と、を備える。
【００１１】
積層構造体１０ｓは、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を含む。
【００１２】
第１半導体層１０、第２半導体層２０及び発光層３０は、例えば、窒化物半導体を含む。
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。ただし、実施形態はこれに限らず、第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。以下では、第１導電形がｎ形であり、第２導電形がｐ形である場合として説明する。
【００１３】
ここで、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸方向に垂直な１つの方向をＸ軸方向（第２方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直で、Ｘ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向（第３方向）とする。
【００１４】
このように、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０は、Ｚ軸方向に沿って積層されている。ここで、本願明細書において、「積層」とは、互いに接して重ねられる場合の他に、間に他の層が挿入されて重ねられる場合も含む。
発光層３０の構成の例については、後述する。
【００１５】
第１電極７０は、第１半導体層１０の第２半導体層２０とは反対の側に設けられる。第１電極７０は、第１半導体層１０に接触する。ただし、第１電極７０は、第１半導体層１０に電気的に接続されていれば良い。
【００１６】
第２電極８０は、第２半導体層２０の第１半導体層１０とは反対の側に設けられる。第２電極８０は、発光層３０から放出される発光光に対して反射性を有する。第２電極８０は、少なくとも透明導電層５０を介して、第２半導体層２０と電気的に接続されている。
【００１７】
高抵抗層６０は、第２半導体層２０と第２電極８０との間において第２半導体層２０に接する。高抵抗層６０は、第１半導体層１０から第２電極８０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに第１電極７０と重なる部分を有する。高抵抗層６０は、第２半導体層２０の抵抗よりも高い抵抗を有する。高抵抗層６０には、例えば絶縁材料が用いられる。高抵抗層６０には、例えば酸化シリコンなどが用いられる。
【００１８】
本具体例では、第１電極７０の平面形状（Ｚ軸方向に沿ってみたときの形状）は矩形（例えば長方形）であり、高抵抗層６０の平面形状（Ｚ軸方向に沿ってみたときの形状）は矩形（例えば長方形）であるが、実施形態はこれに限らない。第１電極７０及び高抵抗層６０は、任意の多角形、または、扁平円及び円を含む、曲線の外形を含む任意の形状の背面形状を有することができる。
【００１９】
透明導電層５０は、第２半導体層２０と第２電極８０との間において第２半導体層２０に接する。透明導電層５０は、例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内において高抵抗層６０と並置される。透明導電層５０は、発光光に対して透過性を有し、第２半導体層２０の屈折率よりも低い屈折率を有する。透明導電層５０は、高抵抗層６０の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【００２０】
透明導電層５０は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を含む酸化物を含む。透明導電層５０には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられる。透明導電層５０の屈折率は、例えば１．８０以上２．２０以下である。一方、第２半導体層２０には、例えばＧａＮ層などが用いられる。第２半導体層２０の屈折率は、例えば２．１５以上２．７０以下である。
【００２１】
本具体例では、半導体発光素子１１０は、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側に設けられた導電性基板９３と、導電性基板９３と第２電極８０との間に設けられた第１導電層９１と、導電性基板９３と第１導電層９１との間に設けられた第２導電層９２と、をさらに備える。導電性基板９３は、第２電極８０と電気的に接続される。導電性基板９３には、例えばシリコン基板などが用いられる。第１導電層９１及び第２導電層９２は、例えば、第２電極８０と導電性基板９３とを接着する機能を有する。第１導電層９１及び第２導電層９２には、種々の金属層が用いられる。
【００２２】
このように、半導体発光素子１１０は、導電性基板９３と、第２電極８０と導電性基板９３との間に設けられた導電層（第１導電層９１及び第２導電層９２）と、をさらに備えることができる。
【００２３】
導電性基板９３を設けることで、積層構造体１０ｓで動作時に発生する熱を、導電性基板９３に効率良く伝達し、効率良く放熱できる。これにより、発光層３０における発光効率を向上できる。
【００２４】
発光層３０は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造を有する。
【００２５】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の一部の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、これらの図は、発光層３０の構成の例を示す模式図である。
【００２６】
図２（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ａにおいては、発光層３０は、ＳＱＷ構造を有している。すなわち、発光層３０は、第１障壁層ＢＬ１と、ｐ側障壁層ＢＬｐと、第１障壁層ＢＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられた第１井戸層ＷＬ１と、を含む。
【００２７】
なお、第１障壁層ＢＬ１と第１井戸層ＷＬ１との間、及び、第１井戸層ＷＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に別の層が設けられても良い。
【００２８】
図２（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｂにおいては、発光層３０は、ＭＱＷ構造を有している。すなわち、発光層３０は、Ｚ軸方向に沿って積層された複数の障壁層（第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）と、複数の障壁層どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層（第１〜第４井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４）と、を含む。本具体例では、井戸層が４層設けられているが、井戸層の数は任意である。
【００２９】
このように、発光層３０は、２以上の整数Ｎにおいて、第（Ｎ−１）井戸層ＷＬの第（Ｎ−１）障壁層とは反対の側に設けられた第Ｎ障壁層と、第Ｎ障壁層の第（Ｎ−１）井戸層とは反対の側に設けられた第Ｎ井戸層と、をさらに含む。
【００３０】
図２（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｃにおいては、発光層３０は、障壁層と井戸層との間のそれぞれに設けられた中間層をさらに含む。すなわち、発光層３０は、第（Ｎ−１）障壁層と第（Ｎ−１）井戸層との間に設けられた第１中間層ＩＬ１と、第（Ｎ−１）井戸層と第Ｎ障壁層との間に設けられた第２中間層ＩＬ２と、をさらに含む。さらに、第２中間層ＩＬ２は、第Ｎ井戸層とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。なお、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２は、必要に応じて設けられ、省略可能である。また、第１中間層ＩＬ１を設け、第２中間層ＩＬ２を省略しても良い。また、第２中間層ＩＬ２を設け、第１中間層ＩＬ１を省略しても良い。
【００３１】
障壁層（例えば第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層）には、例えば、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）を用いることができる。障壁層には、例えばＩｎ０．０２Ａｌ０．３３Ｇａ０．６５Ｎを用いることができる。障壁層の厚さは、例えば１２．５ｎｍとすることができる。
【００３２】
ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えば、Ｉｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）を用いることができる。ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えばＩｎ０．０２Ａｌ０．３３Ｇａ０．６５Ｎを用いることができる。障壁層の厚さは、例えば１２．５ｎｍとすることができる。
【００３３】
井戸層（例えば、第１井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４、第Ｎ井戸層）には、例えば、Ｉｎｘ３Ａｌｙ３Ｇａ１−ｘ３−ｙ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）を用いることができる。井戸層には、例えばＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎを用いることができる。井戸層の厚さは、例えば２．５ｎｍとすることができる。
【００３４】
井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、障壁層（第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、障壁層におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。
【００３５】
第１中間層ＩＬ１には、例えば、Ｉｎｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（０≦ｘ４＜１）を用いることができる。第１中間層ＩＬ１には、例えばＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを用いることができる。第１中間層ＩＬ１の厚さは、例えば０．５ｎｍとすることができる。
【００３６】
第２中間層ＩＬ２には、例えば、Ｉｎｘ５Ｇａ１−ｘ５Ｎ（０≦ｘ５＜１）を用いることができる。第２中間層ＩＬ２には、例えばＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎを用いることができる。第２中間層ＩＬ２の厚さは、例えば０．５ｎｍとすることができる。
【００３７】
なお、井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。
【００３８】
なお、第１中間層ＩＬ１は、障壁層の一部と見なすこともできる。また、第２中間層ＩＬ２は、障壁層の一部とみなすこともできる。すなわち、井戸層と積層される障壁層は、組成の異なる複数の層を含んでも良い。
【００３９】
なお、図２（ａ）に例示したＳＱＷ構造において、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２とを設けても良い。この場合には、第１中間層ＩＬ１は、第１障壁層ＢＬ１と第１井戸層ＷＬ１との間に設けられ、第２中間層ＩＬ２は、第１井戸層ＷＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。
【００４０】
上記は、発光層３０の構成の例であり、実施形態はこれに限らず、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に用いられる材料及び厚さは種々の変形が可能である。なお、上記のように、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２は、窒化物半導体を含む。
半導体発光素子１１０においては、上記の半導体発光素子１１０ａ〜１１０ｃに関して説明した種々の構成の発光層３０を有することができる。
【００４１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、半導体発光素子の動作を例示する模式的断面図である。 すなわち、図３（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０における光学的な動作を例示し、図３（ｂ）は、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおける光学的な動作を例示している。
【００４２】
図３（ｂ）に表したように、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおいては、透明導電層５０が設けられていない。この場合、発光層３０から放出された発光光のうちの一部の光Ｌ５（第２電極８０の側に進行する光）は、第２半導体層２０と第２電極８０との界面５３において反射し、光Ｌ６として半導体発光素子１１９ａの外部に取り出される。
【００４３】
一方、図３（ａ）に表したように、発光層３０から放出された発光光のうちの一部の光Ｌ１は、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１において反射し、光Ｌ２として半導体発光素子１１０の外部に取り出される。さらに、発光光のうちの別の一部の光Ｌ３は、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２において反射し、光Ｌ４として半導体発光素子１１０の外部に取り出される。
【００４４】
このように、第１参考例の半導体発光素子１１９ａにおいては、発光光は、第２半導体層２０と第２電極８０との界面５３の１つの界面で反射するのに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、発光光は、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１と、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２と、の２つの界面で反射することで、半導体発光素子１１９ａよりも、光取り出し効率が高い。
【００４５】
図４は、半導体発光素子の光学特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、金属層と、金属層に積層した第１透明層と、を有する２層積層膜１１９ｓ１及び１１９ｓ２の光学特性と、金属層と、第１透明層と、金属層と第１透明層との間に設けられ、第１透明層の屈折率よりも低い屈折率を有する第２透明層と、を有する３層積層膜１１０ｓ１及び１１０ｓ２の光学特性のシミュレーション結果を例示している。このシミュレーションでは、第１透明層の屈折率は１．７８とされ、第２透明層の屈折率は１．４６とされた。２層積層膜１１９ｓ１及び３層積層膜１１０ｓ１においては、金属層として金（Ａｕ）が用いられた場合とされ、２層積層膜１１９ｓ２及び３層積層膜１１０ｓ２においては、金属層として銀（Ａｇ）が用いられた場合とされた。発光光の波長は４５０ナノメートル（ｎｍ）とされた。
同図の横軸は、２層積層膜または３層積層膜への光の入射角θ（度）であり、縦軸は、反射率Ｒｒである。
【００４６】
２層積層膜１１９ｓ１及び１１９ｓ２は、第１参考例の半導体発光素子１１９ａに相当し、３層積層膜１１０ｓ１及び１１０ｓ２は、実施形態に係る半導体発光素子１１０に相当する。
【００４７】
図４に表したように、金属層がＡｕである場合、２層積層膜１１９ｓ１においては、入射角θが０度のときの反射率Ｒｒは約０．３であり、入射角θが大きくなると反射率Ｒｒは徐々に高くなる。金属層がＡｕである場合、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが０度のときの反射率Ｒｒは２層積層膜１１９ｓ１とほぼ同じであるが、入射角θが５０度以上になると反射率Ｒｒは急激に大きくなり、ほぼ１になる。このように、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが５０度以上において、２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが著しく向上する。
【００４８】
また、図４に表したように、金属層がＡｇである場合においても、３層積層膜１１０ｓ１においては、入射角θが５０度以上において、２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが向上する。
【００４９】
このように、３層積層膜１１０ｓ１において２層積層膜１１９ｓ１よりも反射率Ｒｒが向上するのは、第１透明層と第２透明層との間の屈折率差により、全反射現象が生じるためである。
【００５０】
本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、この現象を利用する。すなわち、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射に加え、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における例えば全反射による反射を利用することで、高い光取り出し効率が得られる。
【００５１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、半導体発光素子の動作を例示する模式的断面図である。 すなわち、図５（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０における電気的な動作を例示し、図５（ｂ）は、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおける電気的な動作を例示している。
【００５２】
図５（ｂ）に表したように、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、透明導電層５０が第２電極８０と第２半導体層２０との間、及び、高抵抗層６０と第２半導体層２０との間、に設けられている。半導体発光素子１１９ｂにおいては、第２電極８０から第１半導体層１０に向かって流れる電流Ｉｃは、透明導電層５０において横方向（Ｚ軸方向に対して垂直な方向）に広がる。このため、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域にも電流Ｉｃが流れる。このため、発光層３０においては、電流Ｉｃによって発光する発光領域３８は、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域に重なる。高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域で発光した光は、第１電極７０によって遮蔽されるため、直接外部には取り出されない。このため、第２参考例の半導体発光素子１１９ｂにおいては、光取り出し効率が低い。
【００５３】
これに対し、図５（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、電流Ｉｃは、高抵抗層６０が設けられている領域には実質的には流れない。すなわち、電流Ｉｃは、横方向（Ｚ軸方向に対して垂直な方向）に広がらずに第２電極８０から第１半導体層１０に向かって流れる。このため、電流Ｉｃによって発光する発光領域３８は、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向する領域とは実質的に重ならない。すなわち、高抵抗層６０と第１電極７０とが互いに対向し、第１電極７０によって遮蔽される領域においては、実質的に発光しない構成が実現できる。このため、半導体発光素子１１０においては、光取り出し効率が高い。
【００５４】
第２参考例においては、透明導電層５０が設けられるため、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射と、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における反射と、を利用できるため、光学的には第１参考例よりも高い光取り出し効率が得られる可能性がある。しかしながら、第２参考例においては、透明導電層５０が高抵抗層６０と第２半導体層２０との間にも設けられているため、電流Ｉｃが横方向に広がり、第１電極７０で遮蔽される領域で発光するため、光が損失される。
【００５５】
これに対し、本実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、透明導電層５０と第２電極８０との界面５２における反射と、第２半導体層２０と透明導電層５０との界面５１における反射と、を利用できるため、光学的に高い光取り出し効率が得られると同時に、高抵抗層６０が第２半導体層２０と接触し、透明導電層５０は高抵抗層６０と並置されるため、電流Ｉｃが広がらず、第１電極７０で遮蔽される領域での発光が抑制される。これにより、光の損失が抑制され、光取り出し効率が高い半導体発光素子が提供できる。すなわち、透明導電層５０の界面による反射と、高抵抗層６０による電流Ｉｃの制御と、により、高効率の半導体発光素子が提供できる。
【００５６】
実施形態において、高抵抗層６０の厚さは、５０ナノメートル（ｎｍ）以上２００ｎｍ以下とすることが望ましい。高抵抗層６０の厚さが５０ｎｍよりも薄いときは、高抵抗層６０による電流Ｉｃのブロック性が低下し、電流Ｉｃの制御性が低下する場合がある。高抵抗層６０の厚さが２００ｎｍよりも厚い場合は、第２電極８０の平坦性が劣化し、後述する第１導電層９１と第２導電層９２との接着性が低下する場合がある。ただし、実施形態はこれに限らず、高抵抗層６０の厚さは任意である。
【００５７】
以下、半導体発光素子１１０の製造方法の例について説明する。
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
以下の製造方法において、半導体層の結晶成長には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）が用いられる。この他、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）により結晶成長を行っても良い。
【００５８】
図６（ａ）に表したように、サファイアなどの基板５の主面上に、バッファ層６を形成する。基板５には、サファイア以外に、ＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ及びＧａＡsなどの各種の材料を用いることができる。バッファ層６には、例えばＡｌｘ０Ｇａ１−ｘ０Ｎ（０≦ｘ０≦１）層が用いられる。バッファ層６の上に、第１半導体層１０の結晶を成長させる。第１半導体層１０には、例えばｎ形ＧａＮ層などが用いられる。第１半導体層１０の上に発光層３０の結晶を成長させる。発光層３０には、図２（ａ）〜図２（ｃ）に関して説明した種々の構成が適用される。発光層３０の上に第２半導体層２０の結晶を成長させる。第２半導体層２０には、例えばｐ形ＧａＮ層などが用いられる。
【００５９】
第２半導体層２０の上に、例えばＩＴＯ膜を成膜し、ＩＴＯ膜を所定の形状に加工して透明導電層５０を形成する。この加工には、例えばウェットエッチングが用いられる。透明導電層５０の上、及び、透明導電層５０から露出する第２半導体層２０の上に、高抵抗層６０となる絶縁膜６０ｆを形成する。絶縁膜６０ｆには、例えば、酸化シリコンが用いられる。絶縁膜６０ｆの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）が用いられる。
【００６０】
図６（ｂ）に表したように、絶縁膜６０ｆを研磨して、平坦化し、透明導電層５０の表面を露出させる。これにより、高抵抗層６０が形成される。
【００６１】
図６（ｃ）に表したように、高抵抗層６０及び透明導電層５０の上に、第２電極８０を形成する。第２電極８０として、Ａｇ層が用いられる。本具体例では、第２電極８０は、Ａｇ層の上に設けられたＮｉ層をさらに含む。すなわち、第２電極８０は、第１金属層８１（例えばＮｉ層）と、第１金属層８１と高抵抗層６０との間、及び、第１金属層８１と透明導電層５０との間に設けられ、発光光に対する反射率が第１金属層８１よりも高い第２金属層８２（銀層）と、を含むことができる。第１金属層８１は、例えばバリアメタル層として機能し、例えばニッケルなどが用いられる。
【００６２】
さらに、第２電極８０の上に、第１導電層９１を形成する。具体的には、第２電極８０の上に第３金属層９１ｃを形成し、第３金属層９１ｃの上に第４金属層９１ｄを形成し、第４金属層９１ｄの上に第５金属層９１ｅを形成する。第３金属層９１ｃには例えばＴｉ層が用いられ、第４金属層９１ｄには例えばＰｔ層が用いられ、第５金属層９１ｅには例えばＡｕ層が用いられる。
【００６３】
図７（ａ）に表したように、導電性基板９３の主面に設けられた第２導電層９２と、第１導電層９１と、が互いに対向して設置される。第２導電層９２には、Ａｕ及びＳｎを含む層が用いられる。第２導電層９２と第１導電層９１とを接触させた状態で、例えば、２５０℃以上の高温下において、一定時間圧力が印加される。
【００６４】
これにより、図７（ｂ）に表したように、第１導電層９１と第２導電層９２とが互いに接着される。
【００６５】
そして、基板５の第１半導体層１０とは反対の側から紫外光レーザ（例えば、ＫｒＦの波長が２４８ｎｍのレーザ）をパルス照射する。
これにより、図７（ｂ）に表したように、積層構造体１０ｓが基板５から剥離される。このように、積層構造体１０ｓを形成する際に用いられた基板５が除去されることにより、半導体発光素子１１０においては、放熱性を向上でき、高い発光効率が得られる。
【００６６】
その後、積層構造体１０ｓを所定の形状に加工にする。すなわち、基板５の上に複数の積層構造体１０ｓが形成され、複数の積層構造体１０ｓごとに分離される。なお、このとき、分離された複数の積層構造体１０ｓどうしの間において、第１金属層８１が露出する。積層構造体１０ｓにおいては、例えば、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうに従って、積層構造体１０ｓのＸ−Ｙ平面における面積が増大する。すなわち、積層構造体１０ｓの側壁がＺ軸方向に対して傾斜したテーパー形状のメサ形状が形成される。
【００６７】
積層構造体１０ｓ及び第１金属層８１を覆うように、保護層としてシリコン酸化膜（図示しない）を形成する。積層構造体１０ｓがメサ形状を有することで、保護層の被覆性が向上する。なお、保護層は必要に応じて設けられ、場合によっては省略しても良い。
【００６８】
第１半導体層１０の上面（第２半導体層２０とは反対の側の面）を覆っている保護層の一部を除去し、第１半導体層１０を露出させる。第１半導体層１０に対して、例えば、濃度が１モル／リットル（ｍｏｌ／ｌ）で、温度が７０℃の水酸化カリウムを用いて１５分間のエッチング処理を実施する。これにより、第１半導体層１０の上面が粗面化される。 なお、上記の第１半導体層１０の粗面化は必要に応じて実施され、場合によっては省略される。
【００６９】
図７（ｃ）に表したように、第１半導体層１０の上（第２半導体層２０とは反対の側）に、第１電極７０を形成する。すなわち、第１半導体層１０の上に、第１電極７０となる導電膜が形成され、この導電膜が、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに高抵抗層６０と重なる部分を有するように加工される。
【００７０】
なお、第１電極７０の形成と、第１半導体層１０の粗面化と、の順序は互いに入れ替えても良い。第１電極７０には、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ及びＴｉからなる群から選ばれたいずれかを含む材料を用いることができる。ただし、実施形態において、第１電極７０には任意の導電材料を用いることができる。
【００７１】
以上のような工程により、図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示した半導体発光素子１１０が製造できる。
【００７２】
図１（ｂ）に表したように、半導体発光素子１１０においては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐは、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐの内側に位置する。これにより、電流Ｉｃが、発光層３０のうちで第１電極７０に覆われた領域の中に通電されることが抑制され、効率がより向上し易い。
【００７３】
高抵抗層６０の面積は、透明導電層５０の面積よりも小さい。すなわち、高抵抗層６０は、第２半導体層２０のうちで第１電極７０に対応する領域に、電流Ｉｃが通電されないように制御できればよい。高抵抗層６０の面積を透明導電層５０の面積よりも小さくすることで、電流Ｉｃが通電される面積を大きくでき、すなわち、発光領域３８を大きく設定できる。これにより、効率がより向上できる。
【００７４】
半導体発光素子１１０においては、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じである。
【００７５】
すなわち、本具体例では、高抵抗層６０の第２電極８０の側の面６０ａと第２半導体層２０との距離は、透明導電層５０の第２電極８０の側の面５０ａと第２半導体層２０との距離と同じである。高抵抗層６０の第２電極８０の側の面６０ａと、透明導電層５０の第２電極８０の側の面５０ａ、とは、同じ平面内に位置している。面６０ａと面５０ａとは平坦である。
【００７６】
これにより、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側の面を平坦にし易くなり、第２電極８０上の第１導電層９１と、第２導電層９２との接着がより安定して実施できる。
【００７７】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的平面図である。
図８（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ａにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置と、実質的に一致する。
【００７８】
図８（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ｂにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置と、異なっている。ただし、この場合も、高抵抗層６０は、Ｚ軸方向に沿ってみたときに第１電極７０と重なる部分を有している。
【００７９】
図８（ｃ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１１ｃにおいては、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＹ軸方向に沿った位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＹ軸方向に沿った位置と、実質的に一致している。そして、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ軸方向に沿った位置は、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ軸方向に沿った位置と、異なっている。このように、外縁７０ｐの１つの位置が、外縁６０ｐの位置と一致しており、外縁７０ｐの別の１つの位置が、外縁６０ｐの位置と異なっていても良い。
【００８０】
図８（ａ）〜図８（ｃ）において、第１電極７０及び高抵抗層６０は、任意の多角形、または、扁平円及び円を含む、曲線の外形を含む任意の形状の背面形状を有することができ、この場合も、第１電極７０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁７０ｐのＸ−Ｙ平面における位置、及び、高抵抗層６０のＺ軸方向に沿ってみたときの外縁６０ｐのＸ−Ｙ平面における位置、は種々の変形が可能である。
【００８１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図９（ａ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１２においては、透明導電層５０の一部は、高抵抗層６０と第２電極８０との間に延在している。このように、高抵抗層６０と透明導電層５０とのそれぞれが、第２半導体層２０に接していれば良く、第２半導体層２０と第２電極８０との電気的な接続が得られれば、透明導電層５０の形状は任意である。
【００８２】
なお、半導体発光素子１１２においても、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じである。
【００８３】
図９（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１１３においては、透明導電層５０の一部は、高抵抗層６０と第２電極８０との間に延在している。そして、この場合には、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離よりも長い。すなわち、第２電極８０の第１電極７０の側の面（面８０ａ及び面８０ｂ）には段差がある。この場合も、高効率の半導体発光素子が提供できる。
【００８４】
ただし、第２電極８０の第２半導体層２０とは反対の側の面が平坦である場合の方が、第１導電層９１と第２導電層９２との接着がより安定して実施でき、より望ましい。
【００８５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、半導体発光素子の製造方法である。
図１０は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１０に表したように、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた発光層３０と、を含む積層構造体１０ｓの第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に、高抵抗層６０と透明導電層５０とを形成する（ステップＳ１１０）。
高抵抗層６０は、第２半導体層２０の抵抗よりも高い抵抗を有する。透明導電層５０は、発光層３０から放出される発光光に対して透過性を有し、第２半導体層２０の屈折率よりも低い屈折率を有し、高抵抗層６０の抵抗よりも低い抵抗を有する。
【００８６】
本製造方法においては、高抵抗層６０と透明導電層５０との上に、発光層３０から放出される発光光に対して反射性を有する第２電極８０を形成する（ステップＳ１２０）。
【００８７】
本製造方法においては、第１半導体層１０の発光層３０とは反対の側の面の上に、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうＺ軸方向に沿ってみたときに高抵抗層６０と重なる部分を有する第１電極７０を形成する（ステップＳ１３０）。
【００８８】
すなわち、例えば、図６（ａ）〜図６（ｃ）、及び、図７（ａ）〜図７（ｃ）に関して説明した処理を実施する。これにより、透明導電層５０の界面による反射と、高抵抗層６０による電流Ｉｃの制御と、が可能になり、高効率の半導体発光素子が製造できる。
【００８９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に例示した方法では、透明導電層５０を形成した後に高抵抗層６０が形成される。
【００９０】
すなわち、図１１（ａ）に表したように、高抵抗層６０と透明導電層５０との形成（ステップＳ１１０）は、第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の一部の上に透明導電層５０を形成すること（ステップＳ１１１ａ）を含む。
【００９１】
ステップＳ１１０は、透明導電層５０の形成の後に、透明導電層５０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に高抵抗層６０を形成すること（ステップＳ１１２ａ）をさらに含む。すなわち、すなわち、図６（ａ）に関して説明した処理が実施される。
【００９２】
図１１（ｂ）に表したように、高抵抗層の形成（ステップＳ１１２ａ）は、透明導電層５０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上、及び、透明導電層５０の上、に高抵抗材料膜を形成すること（ステップＳ１１２ｂ）と、高抵抗材料膜を研磨して、透明導電層５０を露出すること（ステップＳ１１２ｃ）と、を含む。
【００９３】
上記において、透明導電層５０の形成、及び、高抵抗層６０の形成には任意の手法を用いることができる。透明導電層５０または高抵抗層６０となる膜を形成したのち、フォトリソグラフィとエッチングにより、透明導電層５０または高抵抗層６０を形成することができる。また、リフトオフ法を用いても良い。
【００９４】
図１２は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１２に表したように、本製造方法においては、高抵抗層６０と透明導電層５０との形成（ステップＳ１１０）は、第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の一部の上に高抵抗層６０を形成すること（ステップＳ１１２ｄ）を含む。
【００９５】
そして、ステップＳ１１０は、高抵抗層６０の形成の後に、高抵抗層６０が設けられていない第２半導体層２０の発光層３０とは反対の側の面の上に透明導電層５０を形成すること（ステップＳ１１１ｂ）をさらに含む。
【００９６】
これにより、例えば図９（ｂ）に例示した半導体発光素子１１３が製造できる。
【００９７】
図１２に表したように、本製造方法においては、ステップＳ１１０は、透明導電層５０を研磨して平坦化すること（ステップＳ１１３）をさらに含むことができる。これにより、第２電極８０の第１電極７０に対向する部分の第１電極７０の側の面８０ａと、第２半導体層２０と、の距離は、第２電極８０の第１電極には対向しない部分の第１電極７０の側の面８０ｂと、第２半導体層２０と、の距離と同じすることができ、第１導電層９１と第２導電層９２との接着がより安定して実施でき、より望ましい。
【００９８】
実施形態によれば、高効率の半導体発光素子及びその製造方法が提供できる。
【００９９】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【０１００】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１０１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる基板、バッファ層、半導体層、障壁層、井戸層、積層構造体、電極、高抵抗層、透明導電層、導電層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施形態の中で説明した組成や膜厚なども一例であり、種々の選択が可能である。
【０１０２】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１０３】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０６】
５…基板、 ６…バッファ層、 １０…第１半導体層、 １０ｓ…積層構造体、 ２０…第２半導体層、 ３０…発光層、 ３３…発光領域、 ５０…透明導電層、 ５０ａ…面、 ５１、５２、５３…界面、 ６０…高抵抗層、 ６０ａ…面、 ６０ｆ…絶縁膜、 ６０ｐ…外縁、 ７０…第１電極、 ７０ｐ…外縁、 ８０…第２電極、 ８０ａ、８０ｂ…面、 ８１…第１金属層、 ８２…第２金属層、 ９１…第１導電層、 ９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ…第３、第４及び第５金属層、 ９２…第２導電層、 ９３…導電性基板、 θ…入射角、 １１０、１１０ａ〜１１０ｃ…半導体発光素子、 １１０ｓ１、１１０ｓ２…３層積層膜、 １１１ａ〜１１１ｃ、１１２、１１３、１１９ａ、１１９ｂ…半導体発光素子、 １１９ｓ１、１１９ｓ２…２層積層膜、 ＢＬ１〜ＢＬ４…第１〜第４障壁層、 ＢＬｐ…ｐ側障壁層、 ＩＬ１、ＩＬ２…第１及び第２中間層、 Ｉｃ…電流、 Ｌ１〜Ｌ６…光、 Ｒｒ…反射率、 ＷＬ１〜ＷＬ４…井戸層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体と、
前記第１半導体層の前記第２半導体層とは反対の側に設けられた第１電極と、
前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対の側に設けられ、前記発光層から放出される発光光に対して反射性を有する第２電極と、
前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記第１電極と重なる部分を有し、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、
前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１電極の前記第１方向に沿ってみたときの外縁は、前記高抵抗層の前記第１方向に沿ってみたときの外縁の内側に位置すること特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記高抵抗層の面積は、前記透明導電層の面積よりも小さい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。
【請求項４】
前記第２電極の前記第１電極に対向する部分の前記第１電極の側の面と、前記第２半導体層と、の距離は、前記第２電極の前記第１電極には対向しない部分の前記第１電極の側の面と、前記第２半導体層と、の距離と同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２電極の前記第２半導体層とは反対の側に設けられた導電性基板と、
前記第２電極と前記導電性基板との間に設けられた導電層と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記高抵抗層の厚さは、５０ナノメートル以上２００ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体の前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、前記発光層から放出される発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、を形成し、
前記高抵抗層と前記透明導電層との上に、前記発光光に対して反射性を有する第２電極を形成し、
前記第１半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記高抵抗層と重なる部分を有する第１電極を形成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８】
前記高抵抗層と前記透明導電層との形成は、
前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の一部の上に前記透明導電層を形成し、
前記透明導電層の形成の後に、前記透明導電層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上に前記高抵抗層を形成することを含むことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記高抵抗層の形成は、
前記透明導電層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上、及び、前記透明導電層の上、に高抵抗材料膜を形成し、
前記高抵抗材料膜を研磨して、前記透明導電層を露出することを含むことを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記高抵抗層と前記透明導電層との形成は、
前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の一部の上に前記高抵抗層を形成し、
前記高抵抗層の形成の後に、前記高抵抗層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上に前記透明導電層を形成することを含むことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体と、
前記第１半導体層の前記第２半導体層とは反対の側に設けられた第１電極と、
前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対の側に設けられ、前記発光層から放出される発光光に対して反射性を有する第２電極と、
前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記第１電極と重なる部分を有し、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、
前記第２半導体層と前記第２電極との間において前記第２半導体層に接し、前記発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１電極の前記第１方向に沿ってみたときの外縁は、前記高抵抗層の前記第１方向に沿ってみたときの外縁の内側に位置すること特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記高抵抗層の面積は、前記透明導電層の面積よりも小さい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。
【請求項４】
前記第２電極の前記第１電極に対向する部分の前記第１電極の側の面と、前記第２半導体層と、の距離は、前記第２電極の前記第１電極には対向しない部分の前記第１電極の側の面と、前記第２半導体層と、の距離と同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２電極の前記第２半導体層とは反対の側に設けられた導電性基板と、
前記第２電極と前記導電性基板との間に設けられた導電層と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記高抵抗層の厚さは、５０ナノメートル以上２００ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む積層構造体の前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第２半導体層の抵抗よりも高い抵抗を有する高抵抗層と、前記発光層から放出される発光光に対して透過性を有し、前記第２半導体層の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記高抵抗層の抵抗よりも低い抵抗を有する透明導電層と、を形成し、
前記高抵抗層と前記透明導電層との上に、前記発光光に対して反射性を有する第２電極を形成し、
前記第１半導体層の前記発光層とは反対の側の面の上に、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿ってみたときに前記高抵抗層と重なる部分を有する第１電極を形成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８】
前記高抵抗層と前記透明導電層との形成は、
前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の一部の上に前記透明導電層を形成し、
前記透明導電層の形成の後に、前記透明導電層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上に前記高抵抗層を形成することを含むことを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記高抵抗層の形成は、
前記透明導電層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上、及び、前記透明導電層の上、に高抵抗材料膜を形成し、
前記高抵抗材料膜を研磨して、前記透明導電層を露出することを含むことを特徴とする請求項８記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記高抵抗層と前記透明導電層との形成は、
前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の一部の上に前記高抵抗層を形成し、
前記高抵抗層の形成の後に、前記高抵抗層が設けられていない前記第２半導体層の前記発光層とは反対の側の前記面の上に前記透明導電層を形成することを含むことを特徴とする請求項７記載の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１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４３８９３（Ｐ２０１２−４３８９３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８２３７９（Ｐ２０１０−１８２３７９）
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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