ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法およびＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、ランプ、電子機器、機械装置
【課題】高電流通電時の電流の集中や光の吸収や多重反射を防ぐ補助電極を形成することにより、光の透過率と発光出力と信頼性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を採用する。
【解決手段】基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法およびＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、ランプ、電子機器、機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発光ダイオードに用いられるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子として、サファイア単結晶からなる基板上に、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層してなるものが知られている。一般的にこのようなＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、ｐ型半導体層上に透光性電極と正極（ｐ型ボンディングパッド電極）が形成され、ｎ型半導体層上に負極（ｎ型ボンディングパッド電極）が形成されている。また、このような構成のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、ｐ型半導体層側から光を取り出すように構成されている。
【０００３】
上述のようなＩＩＩ族窒化物半導体発光素子としては、ｐ型ボンディングパッド電極と透光性電極との間に絶縁層が設けられたものが知られている（特許文献１、２）。特許文献１、２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によれば、ｐ型ボンディングパッド電極に対応する位置に絶縁層を設けることにより、ｐ型ボンディングパッド電極直下への電流の集中が抑制され、透光性電極への電流拡散が促進するとされている。また、ｐ型ボンディングパッド電極付近への発光集中を防ぐ方法として、線状の補助電極を、ｐ型ボンディングパッド電極から透光性電極上に延在させる方法も知られている（特許文献２）。また、光の拡散効果をさらに高めるために、絶縁層を補助電極下に対応する位置に形成する方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５０７６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１９２７１０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、ｐ型半導体層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に透光性電極を形成し、さらに、透光性電極上に、絶縁層と重なる位置になるように補助電極を形成すると、補助電極の絶縁層側の面で光が反射し、光の取り出し効率が低下する。また、補助電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、補助電極に電圧が集中して、補助電極周囲の透光性電極に焦げや孔が発生しやすい。特に、大型のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に上記構成を適用した場合、ｐ型ボンディングパッド電極とｎ型ボンディングパッド電極との間隔が大きくなるため、この問題は特に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電流の集中や光の反射を防ぐ補助電極を形成することにより、光の取り出し効率と発光出力と信頼性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔２〕 前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする〔１〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔３〕 前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程において、前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔を設けた後に、前記貫通孔を充填するように前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成することにより、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とを接合することを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔４〕 前記ｐ型電極層を、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔３〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔５〕 前記絶縁層を、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔４〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔６〕 前記ｐ型電極層を、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔５〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔７〕 前記ｐ型電極層が、Ｒｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする〔１〕乃至〔６〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔８〕 前記絶縁層が、酸化シリコンからなることを特徴とする〔１〕乃至〔７〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔９〕 ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が順次積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層上に配置され、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、前記ｐ型電極層と前記ｐ型半導体層との間に配置された絶縁層と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆う透光性電極と、前記透光性電極上であって前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に形成されたｐ型ボンディングパッド電極と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１０〕 前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする〔９〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１１〕 前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔に前記ｐ型ボンディングパッド電極が挿入され、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とが接合されていることを特徴とする〔９〕または〔１０〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１２〕 前記ｐ型電極層が、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１１〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１３〕 前記絶縁層が、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１２〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１４〕 前記ｐ型補助電極部が、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１３〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１５〕 前記ｐ型電極層がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする〔９〕乃至〔１４〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１６〕 前記絶縁層が酸化シリコンからなることを特徴とする〔９〕乃至〔１５〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１７〕 〔９〕乃至〔１６〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
〔１８〕 〔１７〕に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
〔１９〕 〔１８〕に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によれば、ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されることで、積層半導体層の発光層から発した光は、ｐ型電極層に直接当たらず、絶縁層に反射されて積層半導体層に戻るか、透光性電極を透過して外部に放射される。これにより、光の取り出し効率が大幅に高められる。ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されていない場合、積層半導体層の発光層から発した光がｐ型電極層に当たると、光はｐ型半導体層とｐ型電極層との界面において吸収され、光取り出し効率が大幅に低下するおそれがあるが、本発明ではこのような不具合は生じない。
また、電流は主として、ｐ型パッド、ｐ型電極層、透光性電極、ｐ型半導体層の経路を流れるが、ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されることにより、ｐ型電極層からｐ型半導体層に直接電流が流れずに、ｐ型電極層を覆う透光性電極を介してｐ型半導体層に電流が流れる。これにより、電流の集中が起こりにくく、ｐ型半導体層の焼き付きを防止できる。このため、焦げや孔がｐ型半導体層に発生することを防止できる。さらには、ｐ型電極層が金属で構成されるので、線状のｐ型補助電極部にも十分に電流が流れ、電流の集中を抑制できる。
以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率と信頼性を向上することができる。
【０００９】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、絶縁層とｐ型電極層をｐ型半導体層上に同じ工程で形成することにより、ｐ型ボンディングパッド電極よりも膜厚が薄いｐ型電極層を、工程数を増やすことなく形成できる。
以上により、補助電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した断面模式図である。
【図２】図２は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した平面模式図である。
【図３】図３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した平面模式図である。
【図４】図４は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する工程を説明するための断面模式図である。
【図５】図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えるランプの一例を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１について、図１を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、便宜上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は実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１２】
図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した断面模式図である。
図１に示す本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、基板１１と、基板１１上に積層された積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１５と、透光性電極１５上に積層されたｐ型ボンディングパッド電極１６と、積層半導体層２０の露出面２０ａ上に積層されたｎ型電極１７と、から概略構成されている。
【００１３】
積層半導体層２０は、基板１１側から、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４がこの順に積層されて構成されている。図１に示すように、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層１２の一部が露出されている。そして、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａには、ｎ型電極１７が積層されている。
また、絶縁層５とｐ型電極層４０とが、ｐ型半導体層１４上に積層されている。さらに、透光性電極１５が、ｐ型半導体層１４およびｐ型電極層４０を覆うように形成されている。また、ｐ型ボンディングパッド電極１６が透光性電極１５上に形成されている。また、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６によって、ｐ型電極１８が構成されている。
【００１４】
ｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する半導体としては、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることが好ましく、窒化ガリウム系化合物半導体を用いることがより好ましい。本発明におけるｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としては、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００１５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、ｐ型電極１８とｎ型電極１７との間に電流を通じることで、積層半導体層２０を構成する発光層１３から発光を発せられるようになっており、発光層１３からの光を、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。なお、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、フリップチップ型の発光素子であってもよい。
以下、それぞれの構成について詳細に説明する。
【００１６】
＜基板１１＞
基板１１としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン等からなる基板を用いることができる。上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。
【００１７】
（バッファ層２１）
バッファ層２１は、設けられていなくてもよいが、基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和して、基板１１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にするために、設けられていることが好ましい。
【００１８】
バッファ層２１は、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが特に好ましいが、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものであってもかまわない。
バッファ層２１は、例えば、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層２１の膜厚が０．０１μｍ未満であると、バッファ層２１により基板１１と下地層２２との格子定数の違い緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層２１の膜厚が０．５μｍを超えると、バッファ層２１としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層２１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００１９】
このような多結晶構造又は単結晶構造を有するバッファ層２１を基板１１上にＭＯＣＶＤ法またはスパッタ法にて成膜した場合、バッファ層２１のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
【００２０】
（下地層２２）
下地層２２の材料としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
下地層２２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。また、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下が好ましい。
下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合には、下地層２２にアクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
【００２１】
＜積層半導体層２０＞
（ｎ型半導体層１２）
ｎ型半導体層１２はさらに、ｎコンタクト層１２ａと、ｎクラッド層１２ｂから構成されている。
【００２２】
（ｎコンタクト層１２ａ）
ｎコンタクト層１２ａは、ｎ型電極１７を設けるための層であり、図１に示すように、ｎ型電極１７を設けるための露出面２０ａが一部に形成されている。
ｎコンタクト層１２ａの膜厚は、０．５〜５μｍであることが好ましく、２μｍ〜４μｍの範囲であることがより好ましい。ｎコンタクト層１２ａの膜厚が上記範囲内であると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００２３】
ｎコンタクト層１２ａは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましく、ｎ型不純物（ドーパント）がドープされている。ｎコンタクト層１２ａにｎ型不純物が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有されている場合、ｎ型電極１７との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。ｎコンタクト層１２ａに用いられるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等が挙げられ、ＳｉおよびＧｅが好ましく、Ｓｉが最も好ましい。なお、本実施形態ではｎ型不純物（ドーパント）として５×１０１８／ｃｍ３程度のＳｉが含有されている。
【００２４】
ｎクラッド層１２ｂは、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間に設けられている。ｎクラッド層１２ｂは、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層であり、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合を緩和する発光層１３のバッファ層としても機能する。また、ｎクラッド層１２ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、明細書中各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮと記述する場合がある。
【００２５】
ｎクラッド層１２ｂは、単層または超格子構造のどちらの構造であっても構わない。ｎクラッド層１２ｂが単層からなるものである場合、ｎクラッド層１２ｂの膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２６】
本実施形態においては、ｎクラッド層１２ｂは、単層であってもよいが、組成の異なる２つの薄膜層を繰り返し成長させて１０ペア数（２０層）〜４０ペア数（８０層）からなる超格子構造であることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂが超格子構造からなるものである場合、薄膜層の積層数が２０層以上であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合をより効果的に緩和することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の出力を向上させる効果がより顕著となる。しかし、薄膜層の積層数が８０層を超えると、超格子構造が乱れやすくなる場合もあり、発光層１３に悪影響を来たす恐れが生じる。さらに、ｎクラッド層１２ｂの成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００２７】
＜発光層１３＞
発光層１３は、障壁層１３ａと井戸層１３ｂとが交互に複数積層された多重量子井戸構造からなる。また、多重量子井戸構造における積層数は３層から１０層であることが好ましく、４層から７層であることがさらに好ましい
【００２８】
（井戸層１３ｂ）
井戸層１３ｂの膜厚は、１５オングストローム以上５０オングストローム以下の範囲であることが好ましい。井戸層１３ｂの膜厚が上記範囲内であることにより、より高い発光出力を得ることができる。
また、井戸層１３ｂは、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体であることが好ましい。Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体は、青色の波長領域の強い光を発光するものであるため、好ましい。また、井戸層１３ｂには、不純物をドープすることができる。また、本実施形態におけるドーパントとしてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度が好適である。
【００２９】
（障壁層１３ａ）
障壁層１３ａの膜厚は、２０オングストローム以上１００オングストローム未満の範囲であることが好ましい。障壁層１３ａの膜厚が薄すぎると、障壁層１３ａ上面の平坦化を阻害し、光の取り出し効率の低下やエージング特性の低下を引き起こす。また、障壁層１３ａの膜厚が厚すぎると、駆動電圧の上昇や発光の低下を引き起こす。このため、障壁層１３ａの膜厚は７０オングストローム以下であることがより好ましい。
また、障壁層１３ａは、ＧａＮやＡｌＧａＮのほか、井戸層を構成するＩｎＧａＮよりもＩｎ比率の小さいＩｎＧａＮで形成することができる。中でも、ＧａＮが好適である。また、障壁層１３ａには、不純物をドープすることができる。本実施形態におけるドーパントとしてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１８ｃｍ−３程度が好適である。
【００３０】
＜ｐ型半導体層１４＞
ｐ型半導体層１４は、通常、ｐクラッド層１４ａおよびｐコンタクト層１４ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１４ｂがｐクラッド層１４ａを兼ねることも可能である。
【００３１】
（ｐクラッド層１４ａ）
本実施形態におけるｐクラッド層１４ａは、発光層１３の上に形成されている。ｐクラッド層１４ａは、発光層１３へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１４ａとしては、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へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが好ましい。ｐクラッド層１４ａが、このようなＡｌＧａＮからなるものである場合、発光層１３へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３２】
ｐクラッド層１４ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐクラッド層１４ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。また、ｐクラッド層１４ａは、薄膜を複数回積層してなる超格子構造であってもよい。
【００３３】
ｐクラッド層１４ａが超格子構造を含むものである場合には、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第一層と、該ｐ型第一層と組成が異なるＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第二層とが積層されたものとすることができる。ｐクラッド層１４ａが超格子構造を含むものである場合、ｐ型第一層とｐ型第二層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであっても良い。
【００３４】
（ｐコンタクト層１４ｂ）
ｐコンタクト層１４ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１４ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。また、ｐコンタクト層１４ｂがｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３を５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有しているものである場合、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えばＭｇを用いることが特に好ましい。
【００３５】
また、ｐコンタクト層１４ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐコンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００３６】
＜ｎ型電極１７＞
ｎ型電極１７は、ボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０の一部が露出された露出面２０ａに接するように形成されている。このため、ｎ型電極１７を形成する際には、少なくともｐ半導体層１４および発光層１３の一部を除去してｎ型半導体層１２を露出させ、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１７を形成する。また、ｎ型電極１７は、後述するｐ型ボンディングパッド電極１６およびｐ型パッド部４０ａと対向する位置に配置されている。ｎ型電極１７としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００３７】
＜絶縁層５、ｐ型電極層４０＞
絶縁層５とｐ型電極層４０は、ｐコンタクト層１４ｂ上に積層されており、絶縁層５はｐ型電極層４０とｐコンタクト層１４ｂとの間に配置されている。
また、絶縁層５は、ｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状の第一の絶縁層５ａと、第一の絶縁層５ａから伸びた線状の第二の絶縁層５ｂから構成されている。また、第一の絶縁層５ａは、ｐ型ボンディングパッド電極１６の直下に形成されている。
【００３８】
また、絶縁層５は、光の透過率の面から、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなることが好ましい。また、絶縁層５の材料は酸化シリコンに限定されず、従来公知の絶縁性酸化膜等を何ら制限無く用いることができる。
また、絶縁層５は、アモルファス相を主体とする膜からなることが好ましい。
【００３９】
また、絶縁層５は、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることが好ましい。さらに、絶縁層５は、５ｎｍ〜７０ｎｍの膜厚で形成されていることがより好ましい。絶縁層５が上記範囲内の膜厚で形成されていることにより、光の透過率の低下を防ぐとともに、ｐ型電極層４０からｐ型半導体層１４に直接電流が流れることを防止できる。
一方、絶縁層５の膜厚が２ｎｍ未満であると、絶縁層５の表面形状が絶縁層５の下地であるｐコンタクト層１４ｂの表面粗さを反映し、これにより絶縁層５の上に形成されるｐ型電極層４０が分断される恐れがあるため好ましくない。
また、絶縁層５の膜厚が１００ｎｍを超えると、絶縁層５の光の透過率が低下するため好ましくない。
【００４０】
ｐ型電極層４０は、絶縁層５と概略同じ平面視形状であり、絶縁層５上に積層されている。また、ｐ型電極層４０は、ｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状のｐ型パッド部４０ａと、ｐ型パッド部４０ａから伸びた線状のｐ型補助電極部４０ｂから構成されている。また、ｐ型パッド部４０ａは、ｐ型ボンディングパッド電極１６の直下に形成されている。
【００４１】
また、ｐ型電極層４０は金属からなるが、特にＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましく、さらにＲｈ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることがより好ましい。また、ｐ型電極層４０は複数の金属の積層構造としてもかまわない。
【００４２】
また、ｐ型電極層４０は、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることが好ましい。ｐ型電極層４０が上記範囲内の膜厚で形成されていることにより、光の透過率の低下を防ぐとともに、電流を十分に流すことができる。
一方、ｐ型電極層４０の膜厚が５ｎｍ未満であると、ｐ型電極層４０の電気抵抗が高くなる。このため、電流の集中が起こりやすくなり好ましくない。また、ｐ型電極層４０の膜厚が３０ｎｍを超えると、光の透過率が低下するため好ましくない。
【００４３】
また、ｐ型補助電極部４０ｂは、１００ｎｍ〜４００００ｎｍの幅で形成されていることが好ましい。さらに、ｐ型補助電極部４０ｂは、１０００ｎｍ〜１００００ｎｍの幅で形成されていることが好ましい。ｐ型補助電極部４０ｂがこの範囲内の幅で形成されていることにより、ｐ型補助電極部４０ｂへの電流集中を十分抑制し、かつ、光取り出し面の開口面積を十分保つことができる。
一方、ｐ型補助電極部４０ｂの幅が１００ｎｍ未満であると、ｐ型補助電極部４０ｂの電気抵抗が高くなり、半導体発光素子１の発光出力が低下するため好ましくない。また、ｐ型補助電極部４０ｂの幅が４００００ｎｍを超えると、光取り出し面の開口面積が小さくなり、半導体発光素子１の発光出力が低下するため好ましくない。
【００４４】
また、ｐ型電極層４０の幅は、絶縁層５の幅よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さく形成されていることが好ましく、その差は小さいほど好ましい。ｐ型電極層４０の幅と絶縁層５の幅の差を０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることにより、ｐ型電極層４０のｐ型半導体層１４側の面は全て絶縁層５で覆われる。そのため、ｐ型電極層４０を流れる電流はｐ型電極層４０を覆う透光性電極１５を介してｐ型半導体層１４に流れ、ｐ型半導体層１４に直接流れることがない。そのため、ｐ型半導体層１４の焼き付きを防止できる。また、発光層１３からの発光がｐ型電極層４０に直接当たらないため、発光がｐ型電極層４０に吸収されることが防がれる。そのため、発光出力を向上させることができる。
【００４５】
一方、ｐ型電極層４０の幅が、絶縁層５の幅よりも大きいと、ｐ型電極層４０の絶縁層５と重なっていない部分に電流が集中するため、発光が均一にならない。
また、ｐ型電極層４０の幅が絶縁層５の幅よりも２０００ｎｍを超えて小さいと、ｐ型電極層４０から透光性電極１５への電流拡散に偏りが生じるため好ましくない。
【００４６】
（透光性電極１５）
透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４およびｐ型電極層４０を覆うように形成されるものであり、ｐ型半導体層１４との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、発光層１３からの光を効率良くＩＩＩ族窒化物半導体発光素子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。また、透光性電極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。
【００４７】
透光性電極１５の構成材料としては、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。導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、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、酸化チタン等があげられる。
【００４８】
また、透光性電極１５の構造は、従来公知の構造を含めて如何なる構造であってもよい。透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４のほぼ全面を覆うように形成してもよく、また、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。
【００４９】
（ｐ型ボンディングパッド電極１６）
ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ボンディングパットを兼ねており、ｐ型パッド部４０ａに重なる位置（ｐ型パッド部４０ａの直上）に形成されている。ｐ型ボンディングパッド電極１６としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができる。例えば、ボンディングパッドとしては、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造を何ら制限無く用いることができる。ここでは、たとえば、１００〜１５００ｎｍの範囲内である膜厚の金属の積層膜からなるｐ型ボンディングパッド電極１６を用いることができる。
【００５０】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ｎ型電極１７からできるだけ離れた位置になるように、ｎ型電極１７と対向する位置に形成されることが好ましい。ｐ型ボンディングパッド電極１６がｎ型電極１７に近接した位置に形成されると、電流がｐ型ボンディングパッド電極１６とｎ型電極１７の間に集中するため、好ましくない。また、ボンディングした際にワイヤ間、ボール間のショートを生じてしまうため好ましくない。
【００５１】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ｐ型パッド部４０ａ直上の透光性電極１５に設けられた貫通孔１５ａに挿入されていることが好ましい。ｐ型ボンディングパッド電極１６の幅は、ｐ型パッド部４０ａの幅以下であればよく、ｐ型ボンディングパッド電極１６とｐ型パッド部４０ａとが直接接合されていればかまわない。
【００５２】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積は、できるだけ大きいほうがボンディング作業はしやすいが、発光の取り出しの妨げになる。逆に、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積が小さすぎると、ボンディング作業がしにくくなり、製品の収率を低下させる。具体的には、ボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍの程度の平面視形状略円形であることが一般的である。
【００５３】
（保護膜層）
図示しない保護膜層は、必要に応じて透光性電極１５の上面および側面と、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ、発光層１３およびｐ型半導体層１４の側面、ｎ型電極１７およびｐ型ボンディングパッド電極１６の側面や周辺部を覆うよう形成される。保護膜層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の内部への水分等の浸入を防止でき、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の劣化を抑制することができる。
保護膜層としては、絶縁性を有し、３００〜５５０ｎｍの範囲の波長において８０％以上の透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。このうちＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、ＣＶＤ成膜で緻密な膜が容易に作製でき、より好ましい。
【００５４】
次いで、ｐ型電極層４０とｎ型電極１７の位置関係について詳細に説明する。図２および図３は、それぞれ本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した平面模式図である。なお、ｐ型電極層４０は、実際は透光性電極１５下に形成されており、また、ｐ型パッド部４０ａの直上には、ｐ型ボンディングパッド電極１６が形成されているが、ここでは位置関係をわかりやすくするため、ｐ型パッド部４０ａおよびｐ型補助電極部４０ｂの位置を図に示している。
【００５５】
図２に、ｐ型補助電極部４０ｂが一本のみ形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を示す。ｐ型パッド部４０ａはｎ型電極１７と対向する位置に設けられている。また、線状のｐ型補助電極部４０ｂが、ｐ型パッド部４０ａの中心とｎ型電極１７の中心を通る線に沿って延在している。
このように、ｐ型補助電極部４０ｂが一本のみ形成される場合は、ｐ型ボンディングパッド電極１６（ｐ型パッド部４０ａ）の中心とｎ型電極１７の中心を通る線上に延在する構成とすることにより、電流を効果的に拡散させることができる。そのため、発光の偏りや集中を効果的に防ぐことができる。
【００５６】
図３に、ｐ型補助電極部４０ｂが二本形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を示す。ｐ型補助電極部４０ｂは、ｐ型パッド部４０ａからＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外縁に沿って延在し、互いにｐ型パッド部４０ａの中心とｎ型電極１７の中心を通る線から同じ間隔となるように配置されている。
このように、ｐ型補助電極部４０ｂを複数本形成する場合は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外縁に沿って延在するとともに、互いに同じ間隔となるように形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、電流を効果的に拡散させるとともに、発光の偏りや集中を効果的に防ぐことができる。
なお、図２、図３に示したｐ型補助電極部４０ｂの数および配置は一例を示すものであり、ここに示したものに限定されない。
【００５７】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１によれば、ｐ型電極層４０とｐ型半導体層１４との間に絶縁層５が配置されることで、発光層１３から発した光は、ｐ型電極層４０に直接当たらず、絶縁層５に反射されて積層半導体層２０に戻るか、透光性電極１５を透過して外部に放射される。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が大幅に高められる。
【００５８】
また、ｐ型電極層４０とｐ型半導体層１４との間に絶縁層５が配置されることにより、ｐ型電極層４０からｐ型半導体層１４に直接電流が流れずに、ｐ型電極層４０を覆う透光性電極１５を介してｐ型半導体層１４に電流が流れる。これにより、電流の集中が起こりにくく、ｐ型半導体層１４の焼き付きを防止できる。このため、焦げや孔がｐ型半導体層１４に発生することを防止できる。また、ｐ型電極層４０が金属で構成されるため、線状のｐ型補助電極部４０ｂにも十分に電流が流れ、電流の集中を抑制できる。
【００５９】
また、絶縁層５が酸化シリコンからなることにより、表面の平坦な絶縁層５が形成される。これにより絶縁層５上に、表面の平坦なｐ型電極層４０が形成される。そのため、ｐ型電極層４０に流れる電流の偏りを防ぐことができる。
また、絶縁層５がアモルファス相を主体とする膜からなることにより、絶縁層５の表面はきわめて平滑な面になる。このため、絶縁層５上に薄膜状のｐ型電極層４０を形成しても、ｐ型電極層４０が分断される恐れがない。従って、膜厚の薄いｐ型電極層４０を形成することができ、発光層１３から発した光を遮ることなく透過させることができ、光取り出し効率を高められる。
また、ｐ型電極層４０がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることにより、透光性電極１５を形成する際の熱処理による、ｐ型電極層４０への影響が抑えられる。このため、平坦性が高く、光の透過性の高いｐ型電極層４０が形成される。
【００６０】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６が、ｐ型パッド部４０ａ直上の透光性電極１５に設けられた貫通孔１５ａに挿入されていることにより、電流をｐ型ボンディングパッド電極１６からｐ型電極層４０に効率よく流すことができる。また、ｐ型ボンディングパッド電極１６とｐ型電極層４０とが直接接合されることにより、ｐ型ボンディングパッド電極１６と透光性電極１５との接合強度を向上することができる。このため、ボンディング作業の際の不良発生を防止できる。
以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の光取り出し効率と信頼性を向上することができる。
【００６１】
続いて、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の寸法関係とは異なっている。
【００６２】
まず、図４に示す積層半導体層２０を製造する。積層半導体層２０の製造方法は、基板１１上にバッファ層２１と下地層２２を積層する工程と、下地層２２上にｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とを順次積層する工程と、ｐ型半導体層１４上に絶縁層５およびｐ型電極層４０を形成する工程と、ｐ型半導体層１４上およびｐ型電極層４０を覆うように、透光性電極１５を形成する工程と、から概略構成されている。以下、図４を用いて各工程について詳細に説明する。
【００６３】
はじめに、サファイア等からなる基板１１を用意する。
次に、基板１１をＭＯＣＶＤ装置（有機金属化学気相成長装置）の成長室内に設置し、ＭＯＣＶＤ法によって、基板１１上に、バッファ層２１を形成する。
【００６４】
（下地層２２形成工程）
次いで、バッファ層２１上に下地層２２を積層する。なお、本発明では、サファイア等からなる基板１１上に、ＲＦスパッタリング法を用いてＡｌＮからなるバッファ層２１を形成し、さらにＭＯＣＶＤ装置の成長室内で当該基板上に下地層２２を順次積層してもよい。
下地層２２の材料としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
【００６５】
下地層２２は０．１μｍ以上の膜厚で形成することが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましく、１μｍ以上とすることが最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。また、下地層２２は１０μｍ以下の膜厚で形成することが好ましい。
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。
【００６６】
（ｎコンタクト層１２ａ積層工程）
次いで前記下地層２２を有する基板上に、ｎコンタクト層１２ａを積層する。
ｎコンタクト層１２ａを成長させる際には、基板１１の温度を１０００℃〜１１００℃の範囲とすることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１２ａを成長させる原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）などのＩＩＩ族金属の有機金属原料とアンモニア（ＮＨ３）などの窒素原料とを用い、熱分解によりバッファ層上にＩＩＩ族窒化物半導体層を堆積させる。ＭＯＣＶＤ装置の成長室内の圧力は１５〜８０ｋＰａとすることが好ましい。
【００６７】
（ｎクラッド層１２ｂ形成工程）
次いで、ｎコンタクト層１２ａ上にｎクラッド層１２ｂを形成する。超格子構造のｎクラッド層１２ｂを形成する工程は、膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第一層と、ｎ側第一層と組成が異なる膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第二層とを交互に２０層〜８０層繰返し積層する工程とすることができる。ｎ側第一層および／またはｎ側第二層は、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなるものであることが好ましい。
【００６８】
（発光層１３形成工程）
次いで、多重量子井戸構造の発光層１３を形成する。まず、井戸層１３ｂと障壁層１３ａとを交互に繰返し積層する。このとき、ｎ型半導体層１２側及びｐ型半導体層１４側に障壁層１３ａが配されるように積層する。
井戸層１３ｂおよび障壁層１３ａの組成や膜厚は、所定の発光波長になるように適宜設定することができる。また、発光層１３を成長させる際の基板温度は６００〜９００℃とすることができ、キャリアガスとしては窒素ガスを用いることが好ましい。
この後、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内から、発光層１３までの各層の形成された基板１１を取り出す。
【００６９】
（ｐ型半導体層１４形成工程）
次いで、ｐ型半導体層１４を形成する。ｐ型半導体層１４の形成は、発光層１３上にｐクラッド層１４ａと、ｐコンタクト層１４ｂとを順次積層すればよい。なお、ｐクラッド層１４ａを、超格子構造を含む層とする場合には、膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第一層と、ｐ型第一層と組成が異なる膜厚１００オングストローム以下ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第二層とを交互に繰返し積層すればよい。
【００７０】
（絶縁層５およびｐ型電極層４０形成工程）
まず、ｐコンタクト層１４ｂ上に絶縁層と金属膜を順次積層する。
次いで、前記金属膜上に図示しないフォトレジストパターン（レジストマスク）を形成する。次に、前記レジストマスクをマスクにして、金属膜と絶縁層をエッチングすることで、絶縁層５およびｐ型電極層４０を同一形状に形成する。また、フォトレジストパターンを先に形成し、絶縁層及び金属膜を成膜した後にリフトオフを行なってもよい。
【００７１】
このパターニングにより、後述するｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状の第一の絶縁層５ａとｐ型パッド部４０ａ、および第一の絶縁層５ａから伸びた線状の第二の絶縁層５ｂとｐ型補助電極部４０ｂが形成される。このとき、ｐ型パッド部４０ａが、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成予定位置の直下に位置するようにレジストマスクの形成位置を調整する。
【００７２】
（透光性電極１５形成工程）
次いで、ｐ型半導体層１４上およびｐ型電極層４０上を覆うように、透光性電極１５を積層する。
次いで、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光性電極１５を除去する。このエッチングの際、透光性電極１５を貫通し、かつ、ｐ型電極層４０（ｐ型パッド部４０ａ）の一部を露出する貫通孔１５ａを設けることが好ましい。このとき、貫通孔１５ａの径は、ｐ型パッド部４０ａの径よりも小さく形成する。
その後、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を行い、所定の領域の積層半導体層２０の一部をエッチングしてｎコンタクト層１２ａの一部を露出させる。
【００７３】
その後、ｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａにｎ型電極１７を形成し、ｐ型電極層４０のｐ型パッド部４０ａに対応する位置（ｐ型パッド部４０ａの上方）に、たとえば１４００ｎｍの膜厚の金属の積層膜からなるｐ型ボンディングパッド電極１６を形成する。このとき、貫通孔１５ａを充填するようにｐ型ボンディングパッド電極１６を形成することにより、透光性電極１５を貫通する構成のｐ型ボンディングパッド電極１６が形成される。
以上のようにして、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が製造される。
【００７４】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、絶縁層５とｐ型電極層４０をｐ型半導体層１４上に同一工程で形成する。このため、ｐ型電極層４０を、工程数を増やすことなく形成できる。
【００７５】
＜ランプ３＞
本実施形態のランプ３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるものであり、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものである。本実施形態のランプ３は、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。例えば、本実施形態のランプ３においては、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術を何ら制限されることなく採用できる。
【００７６】
図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるランプの一例を示した断面模式図である。図３に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられている。図５に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｐ型ボンディングパッド電極１６がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図５ではフレーム３１）に接続され、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｎ型電極１７（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接続されることにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が実装されている。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。
【００７７】
本実施形態のランプ３は、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、高い発光出力が得られるものとなる。
【００７８】
また、本実施形態のランプ３を組み込んだバックライト、携帯電話、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置は、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えたものとなる。特に、バックライト、携帯電話、ディスプレイ、ゲーム機、照明などのバッテリ駆動させる電子機器においては、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を具備した優れた製品を提供することができるため、好ましい。
【実施例】
【００７９】
以下に、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、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１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を製造した。
実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、サファイアからなる基板１１上に、ＡｌＮからなるバッファ層２１、厚さ６μｍのアンドープＧａＮからなる下地層２２を形成した。次に、発光層１３上に厚さ２０ｎｍのＭｇドープ単層Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐクラッド層１４ａ、厚さ１７０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮからなるｐコンタクト層１４ｂを順に積層した。次いで、ｐコンタクト層１４ｂ上に、絶縁層５（第一の絶縁層５ａ、第二の絶縁層５ｂ）およびｐ型電極層４０（ｐ型パッド部４０ａ、ｐ型補助電極部４０ｂ）を積層した。また、絶縁層およびｐ型電極層４０は以下に示す条件で形成した。
【００８０】
「絶縁層５およびｐ型電極層４０の形成条件」
絶縁層５は、材料としてアモルファス層の酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用い、５０ｎｍの膜厚に形成した。また、第二の絶縁層５ｂは、５０００ｎｍの幅に形成した。
また、ｐ型電極層４０は、材料としてＰｔを用い、２０ｎｍの膜厚に形成した。また、ｐ型補助電極部４０ｂは、４０００ｎｍの幅に形成した。またｐ型パッド部４０ａは、第二の絶縁層５ｂよりも１０００ｎｍ小さい径に形成した。
【００８１】
その後、ｐコンタクト層１４ｂおよびｐ型電極層４０上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を、一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成した。
次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成した。
このエッチングの際、透光性電極１５を貫通し、かつ、ｐ型パッド部４０ａの一部を露出する貫通孔１５ａを設けた。
【００８２】
次いで、ｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａにＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１７を形成した。次いで、貫通孔１５ａを充填するように、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層と８０ｎｍのＴｉからなるバリア層と１１００ｎｍのＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のｐ型ボンディングパッド電極構造１６を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した。これにより、透光性電極１５を貫通する構成のｐ型ボンディングパッド電極１６が形成された。
以上のようにして、図１に示す実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を得た。
【００８３】
このようにして得られた実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の特性は、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．０ｍＷであった。
【００８４】
（実施例２）
実施例１の絶縁層５の膜厚を５ｎｍ、ｐ型電極層４０の膜厚を５ｎｍ、第二の絶縁層５ｂおよびｐ型補助電極部４０ｂの幅を４００００ｎｍにした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１４Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．３ｍＷであった。
【００８５】
（実施例３）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を３０ｎｍに、ｐ型補助電極部４０ｂの幅を３０００ｎｍにした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷであった。
【００８６】
（実施例４）
実施例１の絶縁層５の膜厚を７０ｎｍに、第二の絶縁層５ｂの幅を４０００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．２ｍＷであった。
【００８７】
（実施例５）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を６０００ｎｍに、ｐ型電極層４０をＲｈとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０７Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷ、であった。
【００８８】
（実施例６）
実施例１の絶縁層５の膜厚を２ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．０ｍＷであった。
【００８９】
（実施例７）
実施例１の絶縁層５の膜厚１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷであった。
【００９０】
（実施例８）
実施例１のｐ型電極層４０の材質をＰｄとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．８ｍＷであった。
【００９１】
（実施例９）
実施例１の貫通孔１５ａを設けず、ｐ型ボンディングパッド電極１６を、ｐ型パッド部４０ａと重なる位置の透光性電極１５上に形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．１ｍＷであった。
【００９２】
（比較例１）
実施例１の絶縁層５を形成しなかった以外は、実施例１と同様の操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．０ｍＷであった。
【００９３】
（比較例２）
実施例１の絶縁層５の材質をＴｉＯ２とした以外は、実施例１と同様の操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．８ｍＷであった。
【００９４】
（比較例３）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を３ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．９ｍＷであった。
【００９５】
（比較例４）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．１ｍＷであった。
【００９６】
（比較例５）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を３５００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２５Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．３ｍＷであった。
【００９７】
（比較例６）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を７５００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１１Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．４ｍＷであった。
【００９８】
（比較例７）
実施例１の絶縁層５の膜厚を１ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１１Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．５ｍＷであった。
【００９９】
（比較例８）
実施例１の絶縁層５の膜厚を２００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．１ｍＷであった。
【０１００】
実施例１〜実施例９、比較例１〜比較例８のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の順方向電圧、発光出力（Ｐｏ）の結果を表１に示す。
なお、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１についての順方向電圧Ｖｆは、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける電圧を測定したものである。同じく、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１についての発光出力（Ｐｏ）は、それぞれ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における発光出力を測定したものである。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１に示すように、実施例１〜実施例９のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１はいずれも、順方向電圧が比較的低く、発光出力（Ｐｏ）が十分に高く、高輝度で低消費電力であった。
一方、比較例１〜比較例８では、実施例１〜実施例９と比較して発光出力（Ｐｏ）が低く、順方向電圧が比較的高かった。
【０１０３】
以上により、実施例１〜実施例１０のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、効果的に発光出力を向上させることができ、比較例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と比較して、高い発光出力が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【０１０４】
１…ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、３…ランプ、５…絶縁層、５ａ…第一の絶縁層、５ｂ…第二の絶縁層、１２…ｎ型半導体層、１２ａ…ｎコンタクト層、１２ｂ…ｎクラッド層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１４ｂ…ｐコンタクト層、１５…透光性電極、１５ａ…貫通孔、１６…ｐ型ボンディングパッド電極、２２…下地層、４０…ｐ型電極層４０ａ…ｐ型パッド部、４０ｂ…ｐ型補助電極部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法およびＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、ランプ、電子機器、機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発光ダイオードに用いられるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子として、サファイア単結晶からなる基板上に、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層してなるものが知られている。一般的にこのようなＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、ｐ型半導体層上に透光性電極と正極（ｐ型ボンディングパッド電極）が形成され、ｎ型半導体層上に負極（ｎ型ボンディングパッド電極）が形成されている。また、このような構成のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、ｐ型半導体層側から光を取り出すように構成されている。
【０００３】
上述のようなＩＩＩ族窒化物半導体発光素子としては、ｐ型ボンディングパッド電極と透光性電極との間に絶縁層が設けられたものが知られている（特許文献１、２）。特許文献１、２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によれば、ｐ型ボンディングパッド電極に対応する位置に絶縁層を設けることにより、ｐ型ボンディングパッド電極直下への電流の集中が抑制され、透光性電極への電流拡散が促進するとされている。また、ｐ型ボンディングパッド電極付近への発光集中を防ぐ方法として、線状の補助電極を、ｐ型ボンディングパッド電極から透光性電極上に延在させる方法も知られている（特許文献２）。また、光の拡散効果をさらに高めるために、絶縁層を補助電極下に対応する位置に形成する方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５０７６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１９２７１０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、ｐ型半導体層上に絶縁層を形成し、絶縁層上に透光性電極を形成し、さらに、透光性電極上に、絶縁層と重なる位置になるように補助電極を形成すると、補助電極の絶縁層側の面で光が反射し、光の取り出し効率が低下する。また、補助電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、補助電極に電圧が集中して、補助電極周囲の透光性電極に焦げや孔が発生しやすい。特に、大型のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に上記構成を適用した場合、ｐ型ボンディングパッド電極とｎ型ボンディングパッド電極との間隔が大きくなるため、この問題は特に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電流の集中や光の反射を防ぐ補助電極を形成することにより、光の取り出し効率と発光出力と信頼性に優れたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔２〕 前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする〔１〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔３〕 前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程において、前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔を設けた後に、前記貫通孔を充填するように前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成することにより、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とを接合することを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔４〕 前記ｐ型電極層を、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔３〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔５〕 前記絶縁層を、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔４〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔６〕 前記ｐ型電極層を、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成することを特徴とする〔１〕乃至〔５〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔７〕 前記ｐ型電極層が、Ｒｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする〔１〕乃至〔６〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔８〕 前記絶縁層が、酸化シリコンからなることを特徴とする〔１〕乃至〔７〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔９〕 ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が順次積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層上に配置され、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、前記ｐ型電極層と前記ｐ型半導体層との間に配置された絶縁層と、前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆う透光性電極と、前記透光性電極上であって前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に形成されたｐ型ボンディングパッド電極と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１０〕 前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする〔９〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１１〕 前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔に前記ｐ型ボンディングパッド電極が挿入され、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とが接合されていることを特徴とする〔９〕または〔１０〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１２〕 前記ｐ型電極層が、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１１〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１３〕 前記絶縁層が、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１２〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１４〕 前記ｐ型補助電極部が、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成されていることを特徴とする〔９〕乃至〔１３〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１５〕 前記ｐ型電極層がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする〔９〕乃至〔１４〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１６〕 前記絶縁層が酸化シリコンからなることを特徴とする〔９〕乃至〔１５〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔１７〕 〔９〕乃至〔１６〕のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
〔１８〕 〔１７〕に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
〔１９〕 〔１８〕に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子によれば、ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されることで、積層半導体層の発光層から発した光は、ｐ型電極層に直接当たらず、絶縁層に反射されて積層半導体層に戻るか、透光性電極を透過して外部に放射される。これにより、光の取り出し効率が大幅に高められる。ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されていない場合、積層半導体層の発光層から発した光がｐ型電極層に当たると、光はｐ型半導体層とｐ型電極層との界面において吸収され、光取り出し効率が大幅に低下するおそれがあるが、本発明ではこのような不具合は生じない。
また、電流は主として、ｐ型パッド、ｐ型電極層、透光性電極、ｐ型半導体層の経路を流れるが、ｐ型電極層とｐ型半導体層との間に絶縁層が配置されることにより、ｐ型電極層からｐ型半導体層に直接電流が流れずに、ｐ型電極層を覆う透光性電極を介してｐ型半導体層に電流が流れる。これにより、電流の集中が起こりにくく、ｐ型半導体層の焼き付きを防止できる。このため、焦げや孔がｐ型半導体層に発生することを防止できる。さらには、ｐ型電極層が金属で構成されるので、線状のｐ型補助電極部にも十分に電流が流れ、電流の集中を抑制できる。
以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の光取り出し効率と信頼性を向上することができる。
【０００９】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、絶縁層とｐ型電極層をｐ型半導体層上に同じ工程で形成することにより、ｐ型ボンディングパッド電極よりも膜厚が薄いｐ型電極層を、工程数を増やすことなく形成できる。
以上により、補助電極を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した断面模式図である。
【図２】図２は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した平面模式図である。
【図３】図３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した平面模式図である。
【図４】図４は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する工程を説明するための断面模式図である。
【図５】図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えるランプの一例を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１について、図１を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、便宜上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は実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１２】
図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した断面模式図である。
図１に示す本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、基板１１と、基板１１上に積層された積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１５と、透光性電極１５上に積層されたｐ型ボンディングパッド電極１６と、積層半導体層２０の露出面２０ａ上に積層されたｎ型電極１７と、から概略構成されている。
【００１３】
積層半導体層２０は、基板１１側から、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４がこの順に積層されて構成されている。図１に示すように、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層１２の一部が露出されている。そして、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａには、ｎ型電極１７が積層されている。
また、絶縁層５とｐ型電極層４０とが、ｐ型半導体層１４上に積層されている。さらに、透光性電極１５が、ｐ型半導体層１４およびｐ型電極層４０を覆うように形成されている。また、ｐ型ボンディングパッド電極１６が透光性電極１５上に形成されている。また、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６によって、ｐ型電極１８が構成されている。
【００１４】
ｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する半導体としては、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることが好ましく、窒化ガリウム系化合物半導体を用いることがより好ましい。本発明におけるｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としては、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００１５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、ｐ型電極１８とｎ型電極１７との間に電流を通じることで、積層半導体層２０を構成する発光層１３から発光を発せられるようになっており、発光層１３からの光を、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。なお、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、フリップチップ型の発光素子であってもよい。
以下、それぞれの構成について詳細に説明する。
【００１６】
＜基板１１＞
基板１１としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン等からなる基板を用いることができる。上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。
【００１７】
（バッファ層２１）
バッファ層２１は、設けられていなくてもよいが、基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和して、基板１１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にするために、設けられていることが好ましい。
【００１８】
バッファ層２１は、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが特に好ましいが、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものであってもかまわない。
バッファ層２１は、例えば、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層２１の膜厚が０．０１μｍ未満であると、バッファ層２１により基板１１と下地層２２との格子定数の違い緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層２１の膜厚が０．５μｍを超えると、バッファ層２１としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層２１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００１９】
このような多結晶構造又は単結晶構造を有するバッファ層２１を基板１１上にＭＯＣＶＤ法またはスパッタ法にて成膜した場合、バッファ層２１のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
【００２０】
（下地層２２）
下地層２２の材料としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
下地層２２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。また、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下が好ましい。
下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合には、下地層２２にアクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することができる。
【００２１】
＜積層半導体層２０＞
（ｎ型半導体層１２）
ｎ型半導体層１２はさらに、ｎコンタクト層１２ａと、ｎクラッド層１２ｂから構成されている。
【００２２】
（ｎコンタクト層１２ａ）
ｎコンタクト層１２ａは、ｎ型電極１７を設けるための層であり、図１に示すように、ｎ型電極１７を設けるための露出面２０ａが一部に形成されている。
ｎコンタクト層１２ａの膜厚は、０．５〜５μｍであることが好ましく、２μｍ〜４μｍの範囲であることがより好ましい。ｎコンタクト層１２ａの膜厚が上記範囲内であると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００２３】
ｎコンタクト層１２ａは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましく、ｎ型不純物（ドーパント）がドープされている。ｎコンタクト層１２ａにｎ型不純物が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有されている場合、ｎ型電極１７との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。ｎコンタクト層１２ａに用いられるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等が挙げられ、ＳｉおよびＧｅが好ましく、Ｓｉが最も好ましい。なお、本実施形態ではｎ型不純物（ドーパント）として５×１０１８／ｃｍ３程度のＳｉが含有されている。
【００２４】
ｎクラッド層１２ｂは、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間に設けられている。ｎクラッド層１２ｂは、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層であり、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合を緩和する発光層１３のバッファ層としても機能する。また、ｎクラッド層１２ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、明細書中各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮと記述する場合がある。
【００２５】
ｎクラッド層１２ｂは、単層または超格子構造のどちらの構造であっても構わない。ｎクラッド層１２ｂが単層からなるものである場合、ｎクラッド層１２ｂの膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２６】
本実施形態においては、ｎクラッド層１２ｂは、単層であってもよいが、組成の異なる２つの薄膜層を繰り返し成長させて１０ペア数（２０層）〜４０ペア数（８０層）からなる超格子構造であることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂが超格子構造からなるものである場合、薄膜層の積層数が２０層以上であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合をより効果的に緩和することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の出力を向上させる効果がより顕著となる。しかし、薄膜層の積層数が８０層を超えると、超格子構造が乱れやすくなる場合もあり、発光層１３に悪影響を来たす恐れが生じる。さらに、ｎクラッド層１２ｂの成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００２７】
＜発光層１３＞
発光層１３は、障壁層１３ａと井戸層１３ｂとが交互に複数積層された多重量子井戸構造からなる。また、多重量子井戸構造における積層数は３層から１０層であることが好ましく、４層から７層であることがさらに好ましい
【００２８】
（井戸層１３ｂ）
井戸層１３ｂの膜厚は、１５オングストローム以上５０オングストローム以下の範囲であることが好ましい。井戸層１３ｂの膜厚が上記範囲内であることにより、より高い発光出力を得ることができる。
また、井戸層１３ｂは、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体であることが好ましい。Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体は、青色の波長領域の強い光を発光するものであるため、好ましい。また、井戸層１３ｂには、不純物をドープすることができる。また、本実施形態におけるドーパントとしてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度が好適である。
【００２９】
（障壁層１３ａ）
障壁層１３ａの膜厚は、２０オングストローム以上１００オングストローム未満の範囲であることが好ましい。障壁層１３ａの膜厚が薄すぎると、障壁層１３ａ上面の平坦化を阻害し、光の取り出し効率の低下やエージング特性の低下を引き起こす。また、障壁層１３ａの膜厚が厚すぎると、駆動電圧の上昇や発光の低下を引き起こす。このため、障壁層１３ａの膜厚は７０オングストローム以下であることがより好ましい。
また、障壁層１３ａは、ＧａＮやＡｌＧａＮのほか、井戸層を構成するＩｎＧａＮよりもＩｎ比率の小さいＩｎＧａＮで形成することができる。中でも、ＧａＮが好適である。また、障壁層１３ａには、不純物をドープすることができる。本実施形態におけるドーパントとしてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１８ｃｍ−３程度が好適である。
【００３０】
＜ｐ型半導体層１４＞
ｐ型半導体層１４は、通常、ｐクラッド層１４ａおよびｐコンタクト層１４ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１４ｂがｐクラッド層１４ａを兼ねることも可能である。
【００３１】
（ｐクラッド層１４ａ）
本実施形態におけるｐクラッド層１４ａは、発光層１３の上に形成されている。ｐクラッド層１４ａは、発光層１３へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１４ａとしては、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へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが好ましい。ｐクラッド層１４ａが、このようなＡｌＧａＮからなるものである場合、発光層１３へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３２】
ｐクラッド層１４ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐクラッド層１４ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。また、ｐクラッド層１４ａは、薄膜を複数回積層してなる超格子構造であってもよい。
【００３３】
ｐクラッド層１４ａが超格子構造を含むものである場合には、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第一層と、該ｐ型第一層と組成が異なるＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第二層とが積層されたものとすることができる。ｐクラッド層１４ａが超格子構造を含むものである場合、ｐ型第一層とｐ型第二層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであっても良い。
【００３４】
（ｐコンタクト層１４ｂ）
ｐコンタクト層１４ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１４ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。また、ｐコンタクト層１４ｂがｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３を５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有しているものである場合、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えばＭｇを用いることが特に好ましい。
【００３５】
また、ｐコンタクト層１４ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐコンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００３６】
＜ｎ型電極１７＞
ｎ型電極１７は、ボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０の一部が露出された露出面２０ａに接するように形成されている。このため、ｎ型電極１７を形成する際には、少なくともｐ半導体層１４および発光層１３の一部を除去してｎ型半導体層１２を露出させ、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１７を形成する。また、ｎ型電極１７は、後述するｐ型ボンディングパッド電極１６およびｐ型パッド部４０ａと対向する位置に配置されている。ｎ型電極１７としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００３７】
＜絶縁層５、ｐ型電極層４０＞
絶縁層５とｐ型電極層４０は、ｐコンタクト層１４ｂ上に積層されており、絶縁層５はｐ型電極層４０とｐコンタクト層１４ｂとの間に配置されている。
また、絶縁層５は、ｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状の第一の絶縁層５ａと、第一の絶縁層５ａから伸びた線状の第二の絶縁層５ｂから構成されている。また、第一の絶縁層５ａは、ｐ型ボンディングパッド電極１６の直下に形成されている。
【００３８】
また、絶縁層５は、光の透過率の面から、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなることが好ましい。また、絶縁層５の材料は酸化シリコンに限定されず、従来公知の絶縁性酸化膜等を何ら制限無く用いることができる。
また、絶縁層５は、アモルファス相を主体とする膜からなることが好ましい。
【００３９】
また、絶縁層５は、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることが好ましい。さらに、絶縁層５は、５ｎｍ〜７０ｎｍの膜厚で形成されていることがより好ましい。絶縁層５が上記範囲内の膜厚で形成されていることにより、光の透過率の低下を防ぐとともに、ｐ型電極層４０からｐ型半導体層１４に直接電流が流れることを防止できる。
一方、絶縁層５の膜厚が２ｎｍ未満であると、絶縁層５の表面形状が絶縁層５の下地であるｐコンタクト層１４ｂの表面粗さを反映し、これにより絶縁層５の上に形成されるｐ型電極層４０が分断される恐れがあるため好ましくない。
また、絶縁層５の膜厚が１００ｎｍを超えると、絶縁層５の光の透過率が低下するため好ましくない。
【００４０】
ｐ型電極層４０は、絶縁層５と概略同じ平面視形状であり、絶縁層５上に積層されている。また、ｐ型電極層４０は、ｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状のｐ型パッド部４０ａと、ｐ型パッド部４０ａから伸びた線状のｐ型補助電極部４０ｂから構成されている。また、ｐ型パッド部４０ａは、ｐ型ボンディングパッド電極１６の直下に形成されている。
【００４１】
また、ｐ型電極層４０は金属からなるが、特にＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることが好ましく、さらにＲｈ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることがより好ましい。また、ｐ型電極層４０は複数の金属の積層構造としてもかまわない。
【００４２】
また、ｐ型電極層４０は、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることが好ましい。ｐ型電極層４０が上記範囲内の膜厚で形成されていることにより、光の透過率の低下を防ぐとともに、電流を十分に流すことができる。
一方、ｐ型電極層４０の膜厚が５ｎｍ未満であると、ｐ型電極層４０の電気抵抗が高くなる。このため、電流の集中が起こりやすくなり好ましくない。また、ｐ型電極層４０の膜厚が３０ｎｍを超えると、光の透過率が低下するため好ましくない。
【００４３】
また、ｐ型補助電極部４０ｂは、１００ｎｍ〜４００００ｎｍの幅で形成されていることが好ましい。さらに、ｐ型補助電極部４０ｂは、１０００ｎｍ〜１００００ｎｍの幅で形成されていることが好ましい。ｐ型補助電極部４０ｂがこの範囲内の幅で形成されていることにより、ｐ型補助電極部４０ｂへの電流集中を十分抑制し、かつ、光取り出し面の開口面積を十分保つことができる。
一方、ｐ型補助電極部４０ｂの幅が１００ｎｍ未満であると、ｐ型補助電極部４０ｂの電気抵抗が高くなり、半導体発光素子１の発光出力が低下するため好ましくない。また、ｐ型補助電極部４０ｂの幅が４００００ｎｍを超えると、光取り出し面の開口面積が小さくなり、半導体発光素子１の発光出力が低下するため好ましくない。
【００４４】
また、ｐ型電極層４０の幅は、絶縁層５の幅よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さく形成されていることが好ましく、その差は小さいほど好ましい。ｐ型電極層４０の幅と絶縁層５の幅の差を０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることにより、ｐ型電極層４０のｐ型半導体層１４側の面は全て絶縁層５で覆われる。そのため、ｐ型電極層４０を流れる電流はｐ型電極層４０を覆う透光性電極１５を介してｐ型半導体層１４に流れ、ｐ型半導体層１４に直接流れることがない。そのため、ｐ型半導体層１４の焼き付きを防止できる。また、発光層１３からの発光がｐ型電極層４０に直接当たらないため、発光がｐ型電極層４０に吸収されることが防がれる。そのため、発光出力を向上させることができる。
【００４５】
一方、ｐ型電極層４０の幅が、絶縁層５の幅よりも大きいと、ｐ型電極層４０の絶縁層５と重なっていない部分に電流が集中するため、発光が均一にならない。
また、ｐ型電極層４０の幅が絶縁層５の幅よりも２０００ｎｍを超えて小さいと、ｐ型電極層４０から透光性電極１５への電流拡散に偏りが生じるため好ましくない。
【００４６】
（透光性電極１５）
透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４およびｐ型電極層４０を覆うように形成されるものであり、ｐ型半導体層１４との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、発光層１３からの光を効率良くＩＩＩ族窒化物半導体発光素子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。また、透光性電極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。
【００４７】
透光性電極１５の構成材料としては、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。導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、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、酸化チタン等があげられる。
【００４８】
また、透光性電極１５の構造は、従来公知の構造を含めて如何なる構造であってもよい。透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４のほぼ全面を覆うように形成してもよく、また、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。
【００４９】
（ｐ型ボンディングパッド電極１６）
ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ボンディングパットを兼ねており、ｐ型パッド部４０ａに重なる位置（ｐ型パッド部４０ａの直上）に形成されている。ｐ型ボンディングパッド電極１６としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができる。例えば、ボンディングパッドとしては、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造を何ら制限無く用いることができる。ここでは、たとえば、１００〜１５００ｎｍの範囲内である膜厚の金属の積層膜からなるｐ型ボンディングパッド電極１６を用いることができる。
【００５０】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ｎ型電極１７からできるだけ離れた位置になるように、ｎ型電極１７と対向する位置に形成されることが好ましい。ｐ型ボンディングパッド電極１６がｎ型電極１７に近接した位置に形成されると、電流がｐ型ボンディングパッド電極１６とｎ型電極１７の間に集中するため、好ましくない。また、ボンディングした際にワイヤ間、ボール間のショートを生じてしまうため好ましくない。
【００５１】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６は、ｐ型パッド部４０ａ直上の透光性電極１５に設けられた貫通孔１５ａに挿入されていることが好ましい。ｐ型ボンディングパッド電極１６の幅は、ｐ型パッド部４０ａの幅以下であればよく、ｐ型ボンディングパッド電極１６とｐ型パッド部４０ａとが直接接合されていればかまわない。
【００５２】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積は、できるだけ大きいほうがボンディング作業はしやすいが、発光の取り出しの妨げになる。逆に、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積が小さすぎると、ボンディング作業がしにくくなり、製品の収率を低下させる。具体的には、ボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍの程度の平面視形状略円形であることが一般的である。
【００５３】
（保護膜層）
図示しない保護膜層は、必要に応じて透光性電極１５の上面および側面と、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ、発光層１３およびｐ型半導体層１４の側面、ｎ型電極１７およびｐ型ボンディングパッド電極１６の側面や周辺部を覆うよう形成される。保護膜層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の内部への水分等の浸入を防止でき、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の劣化を抑制することができる。
保護膜層としては、絶縁性を有し、３００〜５５０ｎｍの範囲の波長において８０％以上の透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。このうちＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、ＣＶＤ成膜で緻密な膜が容易に作製でき、より好ましい。
【００５４】
次いで、ｐ型電極層４０とｎ型電極１７の位置関係について詳細に説明する。図２および図３は、それぞれ本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した平面模式図である。なお、ｐ型電極層４０は、実際は透光性電極１５下に形成されており、また、ｐ型パッド部４０ａの直上には、ｐ型ボンディングパッド電極１６が形成されているが、ここでは位置関係をわかりやすくするため、ｐ型パッド部４０ａおよびｐ型補助電極部４０ｂの位置を図に示している。
【００５５】
図２に、ｐ型補助電極部４０ｂが一本のみ形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を示す。ｐ型パッド部４０ａはｎ型電極１７と対向する位置に設けられている。また、線状のｐ型補助電極部４０ｂが、ｐ型パッド部４０ａの中心とｎ型電極１７の中心を通る線に沿って延在している。
このように、ｐ型補助電極部４０ｂが一本のみ形成される場合は、ｐ型ボンディングパッド電極１６（ｐ型パッド部４０ａ）の中心とｎ型電極１７の中心を通る線上に延在する構成とすることにより、電流を効果的に拡散させることができる。そのため、発光の偏りや集中を効果的に防ぐことができる。
【００５６】
図３に、ｐ型補助電極部４０ｂが二本形成されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を示す。ｐ型補助電極部４０ｂは、ｐ型パッド部４０ａからＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外縁に沿って延在し、互いにｐ型パッド部４０ａの中心とｎ型電極１７の中心を通る線から同じ間隔となるように配置されている。
このように、ｐ型補助電極部４０ｂを複数本形成する場合は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外縁に沿って延在するとともに、互いに同じ間隔となるように形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、電流を効果的に拡散させるとともに、発光の偏りや集中を効果的に防ぐことができる。
なお、図２、図３に示したｐ型補助電極部４０ｂの数および配置は一例を示すものであり、ここに示したものに限定されない。
【００５７】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１によれば、ｐ型電極層４０とｐ型半導体層１４との間に絶縁層５が配置されることで、発光層１３から発した光は、ｐ型電極層４０に直接当たらず、絶縁層５に反射されて積層半導体層２０に戻るか、透光性電極１５を透過して外部に放射される。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の光の取り出し効率が大幅に高められる。
【００５８】
また、ｐ型電極層４０とｐ型半導体層１４との間に絶縁層５が配置されることにより、ｐ型電極層４０からｐ型半導体層１４に直接電流が流れずに、ｐ型電極層４０を覆う透光性電極１５を介してｐ型半導体層１４に電流が流れる。これにより、電流の集中が起こりにくく、ｐ型半導体層１４の焼き付きを防止できる。このため、焦げや孔がｐ型半導体層１４に発生することを防止できる。また、ｐ型電極層４０が金属で構成されるため、線状のｐ型補助電極部４０ｂにも十分に電流が流れ、電流の集中を抑制できる。
【００５９】
また、絶縁層５が酸化シリコンからなることにより、表面の平坦な絶縁層５が形成される。これにより絶縁層５上に、表面の平坦なｐ型電極層４０が形成される。そのため、ｐ型電極層４０に流れる電流の偏りを防ぐことができる。
また、絶縁層５がアモルファス相を主体とする膜からなることにより、絶縁層５の表面はきわめて平滑な面になる。このため、絶縁層５上に薄膜状のｐ型電極層４０を形成しても、ｐ型電極層４０が分断される恐れがない。従って、膜厚の薄いｐ型電極層４０を形成することができ、発光層１３から発した光を遮ることなく透過させることができ、光取り出し効率を高められる。
また、ｐ型電極層４０がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることにより、透光性電極１５を形成する際の熱処理による、ｐ型電極層４０への影響が抑えられる。このため、平坦性が高く、光の透過性の高いｐ型電極層４０が形成される。
【００６０】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６が、ｐ型パッド部４０ａ直上の透光性電極１５に設けられた貫通孔１５ａに挿入されていることにより、電流をｐ型ボンディングパッド電極１６からｐ型電極層４０に効率よく流すことができる。また、ｐ型ボンディングパッド電極１６とｐ型電極層４０とが直接接合されることにより、ｐ型ボンディングパッド電極１６と透光性電極１５との接合強度を向上することができる。このため、ボンディング作業の際の不良発生を防止できる。
以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の光取り出し効率と信頼性を向上することができる。
【００６１】
続いて、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の寸法関係とは異なっている。
【００６２】
まず、図４に示す積層半導体層２０を製造する。積層半導体層２０の製造方法は、基板１１上にバッファ層２１と下地層２２を積層する工程と、下地層２２上にｎ型半導体層１２と発光層１３とｐ型半導体層１４とを順次積層する工程と、ｐ型半導体層１４上に絶縁層５およびｐ型電極層４０を形成する工程と、ｐ型半導体層１４上およびｐ型電極層４０を覆うように、透光性電極１５を形成する工程と、から概略構成されている。以下、図４を用いて各工程について詳細に説明する。
【００６３】
はじめに、サファイア等からなる基板１１を用意する。
次に、基板１１をＭＯＣＶＤ装置（有機金属化学気相成長装置）の成長室内に設置し、ＭＯＣＶＤ法によって、基板１１上に、バッファ層２１を形成する。
【００６４】
（下地層２２形成工程）
次いで、バッファ層２１上に下地層２２を積層する。なお、本発明では、サファイア等からなる基板１１上に、ＲＦスパッタリング法を用いてＡｌＮからなるバッファ層２１を形成し、さらにＭＯＣＶＤ装置の成長室内で当該基板上に下地層２２を順次積層してもよい。
下地層２２の材料としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
【００６５】
下地層２２は０．１μｍ以上の膜厚で形成することが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましく、１μｍ以上とすることが最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１−ｘＮ層が得られやすい。また、下地層２２は１０μｍ以下の膜厚で形成することが好ましい。
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。
【００６６】
（ｎコンタクト層１２ａ積層工程）
次いで前記下地層２２を有する基板上に、ｎコンタクト層１２ａを積層する。
ｎコンタクト層１２ａを成長させる際には、基板１１の温度を１０００℃〜１１００℃の範囲とすることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１２ａを成長させる原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）などのＩＩＩ族金属の有機金属原料とアンモニア（ＮＨ３）などの窒素原料とを用い、熱分解によりバッファ層上にＩＩＩ族窒化物半導体層を堆積させる。ＭＯＣＶＤ装置の成長室内の圧力は１５〜８０ｋＰａとすることが好ましい。
【００６７】
（ｎクラッド層１２ｂ形成工程）
次いで、ｎコンタクト層１２ａ上にｎクラッド層１２ｂを形成する。超格子構造のｎクラッド層１２ｂを形成する工程は、膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第一層と、ｎ側第一層と組成が異なる膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第二層とを交互に２０層〜８０層繰返し積層する工程とすることができる。ｎ側第一層および／またはｎ側第二層は、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなるものであることが好ましい。
【００６８】
（発光層１３形成工程）
次いで、多重量子井戸構造の発光層１３を形成する。まず、井戸層１３ｂと障壁層１３ａとを交互に繰返し積層する。このとき、ｎ型半導体層１２側及びｐ型半導体層１４側に障壁層１３ａが配されるように積層する。
井戸層１３ｂおよび障壁層１３ａの組成や膜厚は、所定の発光波長になるように適宜設定することができる。また、発光層１３を成長させる際の基板温度は６００〜９００℃とすることができ、キャリアガスとしては窒素ガスを用いることが好ましい。
この後、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内から、発光層１３までの各層の形成された基板１１を取り出す。
【００６９】
（ｐ型半導体層１４形成工程）
次いで、ｐ型半導体層１４を形成する。ｐ型半導体層１４の形成は、発光層１３上にｐクラッド層１４ａと、ｐコンタクト層１４ｂとを順次積層すればよい。なお、ｐクラッド層１４ａを、超格子構造を含む層とする場合には、膜厚１００オングストローム以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第一層と、ｐ型第一層と組成が異なる膜厚１００オングストローム以下ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ型第二層とを交互に繰返し積層すればよい。
【００７０】
（絶縁層５およびｐ型電極層４０形成工程）
まず、ｐコンタクト層１４ｂ上に絶縁層と金属膜を順次積層する。
次いで、前記金属膜上に図示しないフォトレジストパターン（レジストマスク）を形成する。次に、前記レジストマスクをマスクにして、金属膜と絶縁層をエッチングすることで、絶縁層５およびｐ型電極層４０を同一形状に形成する。また、フォトレジストパターンを先に形成し、絶縁層及び金属膜を成膜した後にリフトオフを行なってもよい。
【００７１】
このパターニングにより、後述するｐ型ボンディングパッド電極１６と概略同じ平面視形状の第一の絶縁層５ａとｐ型パッド部４０ａ、および第一の絶縁層５ａから伸びた線状の第二の絶縁層５ｂとｐ型補助電極部４０ｂが形成される。このとき、ｐ型パッド部４０ａが、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成予定位置の直下に位置するようにレジストマスクの形成位置を調整する。
【００７２】
（透光性電極１５形成工程）
次いで、ｐ型半導体層１４上およびｐ型電極層４０上を覆うように、透光性電極１５を積層する。
次いで、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光性電極１５を除去する。このエッチングの際、透光性電極１５を貫通し、かつ、ｐ型電極層４０（ｐ型パッド部４０ａ）の一部を露出する貫通孔１５ａを設けることが好ましい。このとき、貫通孔１５ａの径は、ｐ型パッド部４０ａの径よりも小さく形成する。
その後、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を行い、所定の領域の積層半導体層２０の一部をエッチングしてｎコンタクト層１２ａの一部を露出させる。
【００７３】
その後、ｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａにｎ型電極１７を形成し、ｐ型電極層４０のｐ型パッド部４０ａに対応する位置（ｐ型パッド部４０ａの上方）に、たとえば１４００ｎｍの膜厚の金属の積層膜からなるｐ型ボンディングパッド電極１６を形成する。このとき、貫通孔１５ａを充填するようにｐ型ボンディングパッド電極１６を形成することにより、透光性電極１５を貫通する構成のｐ型ボンディングパッド電極１６が形成される。
以上のようにして、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が製造される。
【００７４】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、絶縁層５とｐ型電極層４０をｐ型半導体層１４上に同一工程で形成する。このため、ｐ型電極層４０を、工程数を増やすことなく形成できる。
【００７５】
＜ランプ３＞
本実施形態のランプ３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるものであり、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものである。本実施形態のランプ３は、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。例えば、本実施形態のランプ３においては、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術を何ら制限されることなく採用できる。
【００７６】
図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるランプの一例を示した断面模式図である。図３に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられている。図５に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｐ型ボンディングパッド電極１６がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図５ではフレーム３１）に接続され、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｎ型電極１７（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接続されることにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が実装されている。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。
【００７７】
本実施形態のランプ３は、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、高い発光出力が得られるものとなる。
【００７８】
また、本実施形態のランプ３を組み込んだバックライト、携帯電話、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置は、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えたものとなる。特に、バックライト、携帯電話、ディスプレイ、ゲーム機、照明などのバッテリ駆動させる電子機器においては、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を具備した優れた製品を提供することができるため、好ましい。
【実施例】
【００７９】
以下に、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、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１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を製造した。
実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、サファイアからなる基板１１上に、ＡｌＮからなるバッファ層２１、厚さ６μｍのアンドープＧａＮからなる下地層２２を形成した。次に、発光層１３上に厚さ２０ｎｍのＭｇドープ単層Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐクラッド層１４ａ、厚さ１７０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮからなるｐコンタクト層１４ｂを順に積層した。次いで、ｐコンタクト層１４ｂ上に、絶縁層５（第一の絶縁層５ａ、第二の絶縁層５ｂ）およびｐ型電極層４０（ｐ型パッド部４０ａ、ｐ型補助電極部４０ｂ）を積層した。また、絶縁層およびｐ型電極層４０は以下に示す条件で形成した。
【００８０】
「絶縁層５およびｐ型電極層４０の形成条件」
絶縁層５は、材料としてアモルファス層の酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用い、５０ｎｍの膜厚に形成した。また、第二の絶縁層５ｂは、５０００ｎｍの幅に形成した。
また、ｐ型電極層４０は、材料としてＰｔを用い、２０ｎｍの膜厚に形成した。また、ｐ型補助電極部４０ｂは、４０００ｎｍの幅に形成した。またｐ型パッド部４０ａは、第二の絶縁層５ｂよりも１０００ｎｍ小さい径に形成した。
【００８１】
その後、ｐコンタクト層１４ｂおよびｐ型電極層４０上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を、一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成した。
次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成した。
このエッチングの際、透光性電極１５を貫通し、かつ、ｐ型パッド部４０ａの一部を露出する貫通孔１５ａを設けた。
【００８２】
次いで、ｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａにＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１７を形成した。次いで、貫通孔１５ａを充填するように、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層と８０ｎｍのＴｉからなるバリア層と１１００ｎｍのＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のｐ型ボンディングパッド電極構造１６を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した。これにより、透光性電極１５を貫通する構成のｐ型ボンディングパッド電極１６が形成された。
以上のようにして、図１に示す実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を得た。
【００８３】
このようにして得られた実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の特性は、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．０ｍＷであった。
【００８４】
（実施例２）
実施例１の絶縁層５の膜厚を５ｎｍ、ｐ型電極層４０の膜厚を５ｎｍ、第二の絶縁層５ｂおよびｐ型補助電極部４０ｂの幅を４００００ｎｍにした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１４Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．３ｍＷであった。
【００８５】
（実施例３）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を３０ｎｍに、ｐ型補助電極部４０ｂの幅を３０００ｎｍにした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷであった。
【００８６】
（実施例４）
実施例１の絶縁層５の膜厚を７０ｎｍに、第二の絶縁層５ｂの幅を４０００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．２ｍＷであった。
【００８７】
（実施例５）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を６０００ｎｍに、ｐ型電極層４０をＲｈとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０７Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷ、であった。
【００８８】
（実施例６）
実施例１の絶縁層５の膜厚を２ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．０ｍＷであった。
【００８９】
（実施例７）
実施例１の絶縁層５の膜厚１００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．９ｍＷであった。
【００９０】
（実施例８）
実施例１のｐ型電極層４０の材質をＰｄとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．８ｍＷであった。
【００９１】
（実施例９）
実施例１の貫通孔１５ａを設けず、ｐ型ボンディングパッド電極１６を、ｐ型パッド部４０ａと重なる位置の透光性電極１５上に形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２１．１ｍＷであった。
【００９２】
（比較例１）
実施例１の絶縁層５を形成しなかった以外は、実施例１と同様の操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．０ｍＷであった。
【００９３】
（比較例２）
実施例１の絶縁層５の材質をＴｉＯ２とした以外は、実施例１と同様の操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．８ｍＷであった。
【００９４】
（比較例３）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を３ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．９ｍＷであった。
【００９５】
（比較例４）
実施例１のｐ型電極層４０の膜厚を５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．１ｍＷであった。
【００９６】
（比較例５）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を３５００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２５Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．３ｍＷであった。
【００９７】
（比較例６）
実施例１の第二の絶縁層５ｂの幅を７５００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１１Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．４ｍＷであった。
【００９８】
（比較例７）
実施例１の絶縁層５の膜厚を１ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１１Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１９．５ｍＷであった。
【００９９】
（比較例８）
実施例１の絶縁層５の膜厚を２００ｎｍとした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．１２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０．１ｍＷであった。
【０１００】
実施例１〜実施例９、比較例１〜比較例８のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の順方向電圧、発光出力（Ｐｏ）の結果を表１に示す。
なお、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１についての順方向電圧Ｖｆは、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける電圧を測定したものである。同じく、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１についての発光出力（Ｐｏ）は、それぞれ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における発光出力を測定したものである。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１に示すように、実施例１〜実施例９のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１はいずれも、順方向電圧が比較的低く、発光出力（Ｐｏ）が十分に高く、高輝度で低消費電力であった。
一方、比較例１〜比較例８では、実施例１〜実施例９と比較して発光出力（Ｐｏ）が低く、順方向電圧が比較的高かった。
【０１０３】
以上により、実施例１〜実施例１０のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、効果的に発光出力を向上させることができ、比較例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と比較して、高い発光出力が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【０１０４】
１…ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、３…ランプ、５…絶縁層、５ａ…第一の絶縁層、５ｂ…第二の絶縁層、１２…ｎ型半導体層、１２ａ…ｎコンタクト層、１２ｂ…ｎクラッド層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１４ｂ…ｐコンタクト層、１５…透光性電極、１５ａ…貫通孔、１６…ｐ型ボンディングパッド電極、２２…下地層、４０…ｐ型電極層４０ａ…ｐ型パッド部、４０ｂ…ｐ型補助電極部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、
前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程において、
前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔を設けた後に、前記貫通孔を充填するように前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成することにより、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とを接合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記ｐ型電極層を、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層を、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ｐ型電極層を、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ｐ型電極層が、Ｒｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層が、酸化シリコンからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が順次積層されてなる積層半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に配置され、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、
前記ｐ型電極層と前記ｐ型半導体層との間に配置された絶縁層と、
前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆う透光性電極と、
前記透光性電極上であって前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に形成されたｐ型ボンディングパッド電極と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔に前記ｐ型ボンディングパッド電極が挿入され、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とが接合されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記ｐ型電極層が、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記絶縁層が、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記ｐ型補助電極部が、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
前記ｐ型電極層がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記絶縁層が酸化シリコンからなることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を順次積層する工程と、
前記ｐ型半導体層上に、絶縁層と、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆うように透光性電極を形成する工程と、
前記透光性電極上の前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に、前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成する工程において、
前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔を設けた後に、前記貫通孔を充填するように前記ｐ型ボンディングパッド電極を形成することにより、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とを接合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記ｐ型電極層を、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層を、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ｐ型電極層を、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ｐ型電極層が、Ｒｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層が、酸化シリコンからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が順次積層されてなる積層半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に配置され、ｐ型パッド部及び前記ｐ型パッド部から伸びた線状のｐ型補助電極部を有する金属からなるｐ型電極層と、
前記ｐ型電極層と前記ｐ型半導体層との間に配置された絶縁層と、
前記ｐ型半導体層及び前記ｐ型電極層を覆う透光性電極と、
前記透光性電極上であって前記ｐ型電極層の前記ｐ型パッド部に重なる位置に形成されたｐ型ボンディングパッド電極と、を具備してなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記絶縁層が、アモルファス相を主体とする膜からなることを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記ｐ型パッド部上の前記透光性電極層に貫通孔が設けられ、前記貫通孔に前記ｐ型ボンディングパッド電極が挿入され、前記ｐ型ボンディングパッド電極と前記ｐ型パッド部とが接合されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記ｐ型電極層が、５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記絶縁層が、２ｎｍ〜１００ｎｍの膜厚で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１４】
前記ｐ型補助電極部が、前記絶縁層よりも０ｎｍ〜２０００ｎｍ小さい幅で形成されていることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
前記ｐ型電極層がＲｈ，Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ，Ｔａ，Ｎｂ、Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも１種からなることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記絶縁層が酸化シリコンからなることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか一項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３８４６５（Ｐ２０１２−１３８４６５Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９７４０（Ｐ２０１０−２８９７４０）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【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７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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