(57)【要約】  半導体発光素子１００は、基板１０１の上に形成された窒化物半導体層１０３と、絶縁膜１０５と、第１電極１７１及び第２電極１７２とを備えている。窒化物半導体層１０３は、ストライプ状のリッジ部１０３Ａを有する第２クラッド層１３５を含む。絶縁膜１０５は、リッジ部１０３Ａの側面上及び第２クラッド層１３５におけるリッジ部１０３Ａと接する部分の上に跨り、且つ第２クラッド層におけるリッジ部を除く領域の一部を露出するように形成されている。第１電極１７１は、リッジ部１０３Ａの上面に接して形成されている。第２電極１７３は第１電極１７１の上面、絶縁膜１０５の上面及び第２クラッド層１３５の絶縁膜１０５から露出した部分と接するように形成されている。
2012101686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に順次形成された第１クラッド層、発光層及びストライプ状のリッジ部を有する第２クラッド層を含む窒化物半導体層と、
前記第２クラッド層の上に前記第２クラッド層における前記リッジ部を除く領域の一部を露出するように形成された絶縁膜と、
前記リッジ部の上に形成された第１電極と、
前記第１電極及び絶縁膜並びに前記第２クラッド層の前記絶縁膜から露出した部分と接するように形成された第２電極とを備え、
前記絶縁膜は、前記リッジ部の側面上及び前記リッジ部と隣接する領域の上に跨って形成されている半導体発光素子。
【請求項２】
前記絶縁膜における前記リッジ部と隣接する領域の上に形成された部分の幅は、１μｍ以上且つ１０μｍ以下である請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記絶縁膜における前記リッジ部と隣接する領域の上に形成された部分の幅は、１μｍ以上且つ２μｍ以下である請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第２クラッド層は、前記第２電極と接する界面近傍における窒素密度が、前記第２クラッド層内部における窒素密度よりも小さい請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２電極は、前記第１電極よりも仕事関数が小さい材料からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第２クラッド層は、前記絶縁膜に覆われていない部分に形成された凹凸構造を有している請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記凹凸構造は、前記リッジ部と並行して延びるストライプ状である請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記凹凸構造は、格子状である請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第２クラッド層は、前記リッジ部を複数有している請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第２クラッド層は、組成又は材質が異なる複数の層により形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
基板の上に順次形成された第１クラッド層、発光層及び第２クラッド層を含む窒化物半導体層と、
前記第２クラッド層の上に形成され、発光波長に対して透明な材料第１電極からなるストライプ状のリッジ部と、
前記第２クラッド層の上に前記第２クラッド層の一部を露出するように形成された絶縁膜と、
前記リッジ部、絶縁膜及び第２クラッド層の前記絶縁膜から露出した部分と接するように形成された第２電極とを備え、
前記絶縁膜は、前記リッジ部の側面上及び前記リッジ部と隣接する領域の上に跨って形成されている半導体発光素子。
【請求項１２】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに搭載された、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子とを備え、
前記半導体発光素子は、前記基板を前記ヒートシンク側にして搭載されている半導体発光装置。
【請求項１３】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクに搭載された、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子とを備え、
前記半導体発光素子は、前記第２クラッド層を前記ヒートシンク側にして搭載されている半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体発光素子及び発光装置に関し、特に窒化物半導体を用いた半導体発光素子及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、光出力が高く、出射光の指向性が強いため、レーザディスプレイ及びプロジェクター等の画像表示装置の光源やレーザ溶接装置等の産業用加工装置の光源として盛んに開発されている。画像表示装置の分野においてはレーザ素子及びスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）素子等の開発が特に盛んであり、産業用加工装置の分野においてはレーザ素子及びレーザアレイ素子等の開発が特に盛んである。【０００３】
発光波長が赤色（６５０ｎｍ程度）領域から赤外（１０００ｎｍ程度）領域の半導体発光素子には、インジウムアルミニウムガリウムリン（ＩｎＡｌＧａＰ）系の材料が用いられており、発光波長が紫外（３５０ｎｍ程度）領域から緑色（５３０ｎｍ程度）領域の半導体発光素子には、インジウムアルミニウムガリウム窒素（ＩｎＡｌＧａＮ）系の材料が用いられている。【０００４】
特に、ＩｎＡｌＧａＮ系の材料を用いた半導体発光素子は、ディスプレイ用光源として今後市場が伸びると考えられ開発が活発に行われている。このような用途の半導体発光素子には、１ワットを超えるような光出力が要求されている。光出力が１ワットを超える半導体発光素子を実現するためには、半導体発光素子の動作効率及び放熱性の向上が必要となる。一方、製造コストの増大を抑えるために、容易に製造できる構造とすることが求められている。【０００５】
レーザ素子等の半導体発光素子を高効率動作できる構造として、クラッド層の一部を除去してストライプ状の凸部（リッジ部）を形成したリッジ構造が知られている。リッジ構造においては電流の狭窄及び光の閉じ込めを実現するために、リッジ部の上面を除いてクラッド層の上を覆うように、クラッド層よりも屈折率が小さい絶縁膜を形成する。クラッド層の上を絶縁膜により覆うことで、光導波路に効率良く光を閉じ込めることができるだけでなく、活性層に注入する電流を狭窄することも可能となる。このため、半導体発光素子の発光効率が向上し、半導体発光素子の高効率動作を実現できる。【０００６】
一方、半導体発光素子の放熱性を向上させるために、半導体発光素子をヒートシンクと接続することが一般に行われている。ＩｎＡｌＧａＮ系の材料を用いた紫外領域から青色領域の半導体発光素子は、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板の上に形成することが主流となりつつある。ＧａＮ基板の熱伝導率は１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とＧａＡｓ基板と比べて高いため、基板側からの放熱が期待できる。このため、ＧａＮ基板とヒートシンクを接続するジャンクションアップ実装が一般に行われている。ジャンクションアップ実装では活性層で発生した熱は活性層直下の基板側から主に放熱される。しかし、活性層で発生した熱の一部はリッジ部側へも伝わる。リッジ部側へ伝導された熱はリッジ部の上に形成された電極に伝わる。電極に伝わった熱の一部は空気中に放熱され、一部はクラッド層へと伝えられる。しかし、空気中への放熱効率は低い。また、リッジ部の周辺には先に述べたように絶縁膜を形成することが一般的である。代表的な絶縁膜である二酸化珪素（ＳｉＯ2）の熱伝導率は１．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と低い。このため、電極からクラッド層への伝熱効率も低く、電極に熱が蓄積されてしまう。光出力が１ワットを越えるような高出力の半導体発光素子では数ワットの電力を数１００μｍ角の領域に投入するため、リッジ部側からの放熱性を向上させることが重要な課題となっている。【０００７】
リッジ部側からの放熱性を向上させるために、リッジ部を除くクラッド層に凹凸を設けることが検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。凹凸を設けることによりクラッド層の表面積を大きくすることができるので、放熱性の向上が期待される。【０００８】
また、絶縁膜を形成せずに、リッジ部の側面に電極を直接接続することが検討されている（例えば、特許文献２を参照。）。リッジ部の上面にリッジ部とオーミック接触するコンタクト電極を形成し、コンタクト電極の上面及びリッジ部の側面を含むクラッド層上の全面に、クラッド層とショットキー接合する金属からなる配線電極を形成する。配線電極は絶縁膜よりも熱伝導率が遙かに大きいため、リッジ部側からの放熱性を向上できると期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７３２６５号公報
【特許文献２】特開平０３−１５６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構造には以下のような問題がある。まず、クラッド層に凹凸を設ける場合には、電極とクラッド層との間に絶縁膜が存在するため、放熱性を大きく向上させることができない。その一方、製造プロセスが複雑となり、製造コストが増加してしまう。【００１１】
また、クラッド層の上に配線電極を直接形成する場合には、リッジ部側からの放熱性は向上できるが、リッジ部の側面と接する配線電極により光吸収が生じるため、発光効率が低下してしまう。さらに、リッジ部の側面はウエハ面に対して垂直に近い形状とすることが一般であり、リッジ部が立ち上がる部分には大きな段差が生じる。段差を有する部分に配線電極を形成すると、配線電極の段切れが生じやすい。配線電極の段切れが生じると、注入電流が不均一となったり、発熱及び光吸収が増大するため、素子特性の劣化の原因となる。【００１２】
本開示は、前記の問題を解決し、発光効率を低下させることなく、放熱性を大幅に向上させた半導体発光素子の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するため、本開示は半導体発光素子を、リッジ部の側面を含む第２クラッド層の上を覆い且つ第２クラッド層の一部を露出する絶縁膜と、コンタクト電極の上面、絶縁膜の上面及び第２クラッド層の絶縁膜から露出した部分と接する第２電極とを有する構成とする。【００１４】
具体的に、第１の例示の半導体発光素子は、基板の上に順次形成された第１クラッド層、発光層及びストライプ状のリッジ部を有する第２クラッド層を含む窒化物半導体層と、第２クラッド層の上に第２クラッド層におけるリッジ部を除く領域の一部を露出するように形成された絶縁膜と、リッジ部の上に形成された第１電極と、第１電極及び絶縁膜並びに第２クラッド層の絶縁膜から露出した部分と接するように形成された第２電極とを備え、絶縁膜は、リッジ部の側面上及びリッジ部と隣接する領域の上に跨って形成されている。【００１５】
第１の半導体発光素子によれば、第２クラッド層の上に第２クラッド層におけるリッジ部を除く領域の一部を露出するように形成された絶縁膜と、第１電極及び絶縁膜並びに第２クラッド層の絶縁膜から露出した部分と接するように形成された第２電極とを備えている。このため、第２電極と第２クラッド層とが直接接する部分において、第２電極と第２クラッド層との間で効率良く熱を伝えることができる。従って、ジャンクションダウン実装した場合において、発光層において発生した熱のうちリッジ部側に伝わった熱を基板側に接続されたヒートシンクに効率良く伝えることができ、放熱効率を向上させることができる。また、ジャンクションアップ実装した場合においても、電極側に接続されたヒートシンクに効率良く熱を伝えることができ、放熱効率を向上させることができる。一方、リッジ部の側面を含む領域を絶縁膜が覆っているため、リッジ部の周辺における第２電極による光吸収を抑えることができ、発光効率を向上させることができる。【００１６】
第１の半導体発光素子において、絶縁膜におけるリッジ部と隣接する領域の上に形成された部分の幅は、１μｍ以上且つ１０μｍ以下とすればよく、１μｍ以上且つ２μｍ以下であることが好ましい。【００１７】
第１の半導体発光素子において、第２クラッド層は、第２電極と接する界面近傍における窒素密度が、第２クラッド層内部における窒素密度よりも小さいことが好ましい。【００１８】
第１の半導体発光素子において、第２電極は、第１電極よりも仕事関数が小さい材料とすればよい。【００１９】
第１の半導体発光素子において、第２クラッド層は、絶縁膜に覆われていない部分に形成された凹凸構造を有していてもよい。【００２０】
この場合において、凹凸構造は、リッジ部と並行して延びるストライプ状としてもよく、格子状としてもよい。【００２１】
第１の半導体発光素子において、第２クラッド層は、リッジ部を複数有していてもよい。【００２２】
第１の半導体発光素子において、第２クラッド層は、組成又は材質が異なる複数の層により形成されていてもよい。【００２３】
第２の例示の半導体発光素子は、基板の上に順次形成された第１クラッド層、発光層及び第２クラッド層を含む窒化物半導体層と、第２クラッド層の上に形成され、発光波長に対して透明な材料第１電極からなるストライプ状のリッジ部と、第２クラッド層の上に第２クラッド層の一部を露出するように形成された絶縁膜と、リッジ部、絶縁膜及び第２クラッド層の絶縁膜から露出した部分と接するように形成された第２電極とを備え、絶縁膜は、リッジ部の側面上及びリッジ部と隣接する領域の上に跨って形成されている。【００２４】
例示の半導体発光装置は、ヒートシンクと、ヒートシンクに搭載された、本開示の半導体発光素子とを備え、半導体発光素子は、基板をヒートシンク側にして搭載されていても、第２クラッド層をヒートシンク側にして搭載されていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本開示の半導体発光素子によれば、発光効率を低下させることなく、放熱性を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【図２】一実施形態に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図６】一実施形態に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体発光素子の実装例を示し、（ａ）は出射側からみた図であり、（ｂ）は横方向からみた図である。
【図８】（ａ）はクラッド層上の全面に絶縁膜が形成された半導体発光素子の放熱経路を示す断面図であり、（ｂ）は一実施形態に係る半導体発光素子の放熱経路を示す断面図である。
【図９】絶縁膜におけるリッジ部と接する領域の上に形成された部分の幅と光吸収との関係を示すグラフである。
【図１０】絶縁膜におけるリッジ部と接する領域の上に形成された部分の幅と熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図１１】一実施形態に係る半導体発光素子を実装した半導体発光装置の電流−光出力特性を従来の半導体発光装置と比較して示すグラフである。
【図１２】（ａ）は絶縁膜が形成されていない半導体装置のリッジ部を示す断面図であり、（ｂ）は本実施形態の半導体装置のリッジ部を示す断面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体発光素子の実装例を示し、（ａ）は出射側からみた図であり、（ｂ）は横方向からみた図である。
【図１４】一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【図１５】一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の凹凸部の構成の一例を示す平面図である。
【図１６】一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図１７】一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の一製造工程を示す断面図である。
【図１８】一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子の凹凸部の構成の一例を示す平面図である。
【図１９】一実施形態の第２変形例に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【図２０】一実施形態の第３変形例に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【図２１】一実施形態の第４変形例に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【図２２】一実施形態の第４変形例に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（一実施形態）
一実施形態に係る半導体発光素子１００は、図１に示すように  基板１０１の上に形成され、ストライプ状のリッジ部１０３Ａを有する窒化物半導体層１０３と、リッジ部１０３Ａの側面及びその近傍の所定の領域を覆う絶縁膜１０５と、窒化物半導体層１０３の上に形成されたｐ側電極１０７と、基板１０１の窒化物半導体層１０３と反対側の面（裏面）に形成されたｎ側電極１０９とを備えている。
【００２８】
基板１０１は、例えば主面が（０００１）面であるｎ型六方晶ＧａＮ基板とすればよい。窒化物半導体層１０３は、基板１０１側から順次形成されたｎ型クラッド層１３１、ｎ型光ガイド層１３２、バリア層（図示せず）、活性層１３３、ｐ型光ガイド層１３４、キャリアオーバーフロー抑制層（ＯＦＳ層：図示せず）ｐ型クラッド層１３５及びｐ型コンタクト層１３６を有している。ｎ型クラッド層１３１は、例えば厚さが２μｍのｎ型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層とすればよい、ｎ型光ガイド層１３２は、例えば厚さが０．１μｍのｎ型の窒化ガリウム（ＧａＮ）層とすればよい。バリア層は、例えば窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）層とすればよい。活性層１３３は、例えばＩｎＧａＮからなる量子井戸活性層とすればよい。量子井戸活性層の周期は例えば３周期とすればよい。ｐ型光ガイド層１３４は、例えば厚さが０．１μｍのｐ型のＧａＮ層とすればよい。ＯＦＳ層は、例えば厚さが１０ｎｍのＡｌＧａＮ層とすればよい。ｐ型クラッド層１３５は、例えば厚さが１．５ｎｍのｐ型のＡｌＧａＮ層と厚さが１．５ｎｍのＧａＮ層とを１６０周期積層した膜厚が０．４８μｍの歪み超格子層とすればよい。ｐ型コンタクト層１３６は、例えば膜厚が０．０５μｍのｐ型のＧａＮ層とすればよい。
【００２９】
窒化物半導体層１０３は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により形成すればよい。リッジ部１０３Ａは、窒化物半導体層１０３を成膜した後、図２に示すようにｐ型コンタクト層１３６及びｐ型クラッド層１３５を選択的に除去して形成すればよい。ｐ型コンタクト層１３６及びｐ型クラッド層１３５の除去は、例えば塩素（Ｃｌ2）を用いた誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングにより行えばよい。ｐ型クラッド層１３５は４００ｎｍ程度の深さまでエッチングすればよい。ＩＣＰエッチングのマスクには、例えば、厚さが３００ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を用いればよい。マスクを形成する際には、例えばモノシラン（ＳｉＨ4）を用いた熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりｐ型コンタクト層１３６上の全面にＳｉＯ2膜を形成する。この後、フォトリソグラフィーと、四フッ化炭素（ＣＦ4）を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とによりＳｉＯ2膜を選択的に除去して、幅が６μｍ程度のストライプ状とすればよい。リッジ部１０３Ａを形成した後、ＳｉＯ2膜からなるマスクは、１０：１程度に希釈したフッ化水素酸を用いたウェットエッチングにより除去すればよい。
【００３０】
以下に、リッジ部１０３Ａのストライプ幅Ｗ０について説明する。一般にリッジ型の半導体レーザ素子において、ストライプ幅方向（横方向）の光はリッジ部とその周辺部の有効屈折率差により閉じ込められる。ストライプ幅Ｗ０を２μｍ程度よりも小さくした場合、半導体レーザ素子は、一般的に活性層に対して水平な方向の電磁界分布である水平横モードが単峰性となるシングルモード動作となる。一方、ストライプ幅Ｗ０を２μｍ程度以上とした場合、半導体レーザ素子は、複数のモードが共存するマルチモード動作となる。ストライプ幅Ｗ０を広げて半導体レーザ素子をマルチモード動作させることにより、光出射端面における光密度、閾値キャリア密度及び発熱密度を減少させることができ、シングルモード動作の場合と比べて高出力化が可能となる。しかし、ストライプ幅Ｗ０を広くしすぎると、リッジ部の面積が増大するため、注入電流が増加し半導体レーザ素子が発熱してレーザ発振できなくなる。本願発明者らが検証した結果、ストライプ幅Ｗ０を２０μｍ以下とした場合には、半導体レーザ素子をレーザ発振できることが明らかとなった。また、ストライプ幅Ｗ０が６μｍ〜８μの場合に、光出力が最大となることが明らかとなった。このため、リッジ部１０３Ａのストライプ幅Ｗ０は、２μｍ程度以上であり且つ２０μｍ程度以下とすることが好ましく、６μｍ程度〜８μｍ程度であることがさらに好ましい。但し、ストライプ幅Ｗ０が２μｍ程度よりも小さく、半導体レーザ素子がシングルモード動作する条件であってもかまわない。
【００３１】
絶縁膜１０５は、リッジ部１０３Ａの側面上及びリッジ部１０３Ａと隣接する領域の上に形成されている。絶縁膜１０５は、活性層１３３へ注入される電流を狭窄する電流ブロック層として機能する。また、光導波路への光の閉じ込めを行う機能を有する。絶縁膜１０５は、例えば厚さが３００ｎｍ程度のＳｉＯ2膜とすればよい。絶縁膜１０５は例えば以下のようにして形成すればよい。図３に示すように、窒化物半導体層１０３にリッジ部１０３Ａを形成した後、リッジ部１０３Ａを覆うように窒化物半導体層１０３上の全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁膜１０５を形成する。絶縁膜１０５の形成には、例えばＳｉＨ4を用いた熱ＣＶＤ法を用いればよい。次に、図４に示すように、フォトリソグラフィーを用いて絶縁膜１０５の所定の領域を覆うレジストマスク１５１を形成する。レジストマスク１５１は、リッジ部１０３Ａ及びリッジ部１０３Ａの両側方の幅がＷ１の領域を覆うようにする。Ｗ１の値は任意に選ぶことができるが、長すぎると放熱性向上効果が低下し、短すぎると光吸収が生じる。次に、図５に示すように、ＣＦ4を用いたＲＩＥ等により、絶縁膜１０５の露出部分を除去した後、アセトン等の有機溶剤により、レジストマスク１５１を除去する。次に、図６に示すようにフォトリソグラフィーにより、リッジ部１０３Ａの上面を露出するレジストマスク１５２を形成し、ＣＦ4を用いたＲＩＥ等により、絶縁膜１０５の露出部分を除去し、ｐ型コンタクト層１３６を露出させる。
【００３２】
ｐ側電極１０７は、ｐ型コンタクト層１３６と接するコンタクト電極である第１電極１７１と、配線電極である第２電極１７３と、パッド電極である第３電極１７５とを有している。第１電極１７１は、ｐ型コンタクト層１３６とオーミック接触しており、例えば厚さが５０ｎｍのパラジウムと厚さが５０ｎｍの白金との積層膜とすればよい。第２電極１７３は、第１電極１７１、絶縁膜１０５及びｐ型クラッド層１３５の絶縁膜１０５に覆われていない部分と接しており、例えばリッジ部１０３Ａと交差する方向の幅が１５０μｍで、平行な方向の長さが５００μｍとすればよい。第２電極１７３は、例えば厚さが５０ｎｍのチタンと、厚さが２００ｎｍの白金と、厚さが１００ｎｍの金との積層膜とすればよい。第３電極１７５は、厚さが２０μｍの金とすればよい。第１電極１７１及び第２電極１７３は例えば電子ビーム蒸着とリフトオフとにより形成すればよく、第３電極１７５は例えば電界めっき法により形成すればよい。第１電極１７１をオーミック接続させるためには、例えば４００℃の温度でシンターを行えばよい。
【００３３】
ｎ側電極１０９は、例えば厚さが５ｎｍのチタンと、厚さが１０ｎｍの白金と、厚さが１００ｎｍの金との積層膜とすればよい。ｎ側電極１０９は、基板１０１の裏面をダイヤモンドスラリー等により研磨し、基板１０１の厚さを８０μｍ程度とした後、電子ビーム蒸着法等により形成すればよい。
【００３４】
ウェハ上にこのような構造を形成した後、例えばリッジ部１０３Ａと交差する方向の幅が２００μｍ、平行な方向の長さが８００μｍ程度となるように劈開して個片化し、半導体発光素子１００を形成すればよい。
【００３５】
次に、本実施形態の半導体発光素子１００を実装した半導体発光装置について説明する。図７(ａ)及び（ｂ）は、本実施形態の半導体発光素子１００を実装した半導体発光装置の一例を示している。半導体発光素子１００がパッケージ４００に実装されている。パッケージ４００は、発光装置の支持土台となるベース４０１、ベース４０１の一の面の上に固定されたヒートシンク４０３と、ヒートシンク４０３の上に固定されたサブマウント４０４と、ベース４０１を貫通する貫通孔に絶縁部４０７を介在させて固定されたリード４０５とを有している。サブマウント４０４は、サブマウント基板４０４Ａと、サブマウント基板４０４Ａの一の面に設けられたサブマウント電極４０４Ｂとを有している。サブマウント電極４０４Ｂは、半導体発光素子１００のｎ側電極１０９と接続されている。リード４０５の一方は、ワイヤ４１１を介してサブマウント基板４０４Ａと接続され、リード４０５のもう一方は、ワイヤ４１１を介して半導体発光素子１００のｐ側電極１０７と接続されている。
【００３６】
以下に、本実施形態の半導体発光素子１００の放熱効率を向上させることができる理由について説明する。図８（ａ）に示すように、第２電極２７３と窒化物半導体層２０３との間の全面に絶縁膜２０５が存在している従来の半導体発光素子２００の場合、リッジ部２０３Ａの直下の活性層において発生した熱は、経路Ｎ１により基板１０１側に伝わる。また、経路Ｎ２によりリッジ部２０３Ａ側にも伝わり、第１電極２７１、第２電極２７３及び第３電極２７５が積層されたｐ側電極２０７へ伝わる。ｐ側電極２０７に伝わった熱の一部は、第３電極２７５から空気中に放熱される。しかし、空気中への放熱効率は高くない。また、熱伝導率が低い絶縁膜２０５が第２電極２７３と窒化物半導体層２０３との間の全面に存在しているため、第２電極２７３から窒化物半導体層２０３への熱の伝導も生じにくい。このため、経路Ｎ２によりｐ側電極２０７に伝わった熱の大部分は、ｐ側電極２０７に蓄積される。このため、基板２０１をヒートシンクと接続しても、リッジ部２０３Ａ側へ伝わった熱を効率良く放熱することができない。
【００３７】
一方、図８(ｂ)に示すように、本実施形態の半導体発光素子１００の場合、リッジ部１０３Ａの両側方の一部を除いて、第２電極１７３と窒化物半導体層１０３とが直接接している。金属からなる第２電極１７３の熱伝導率は、ＳｉＯ2膜である絶縁膜１０５の熱伝導率よりも２桁程度高い。このため、経路Ｎ２により第１電極１７１、第２電極１７３及び第３電極１７５が積層されたｐ側電極１０７に伝わった熱は、経路Ｎ３により窒化物半導体層１０３に効率良く伝わり、さらには基板１０１へと伝わる。基板１０１側にヒートシンクを接続することにより、活性層から基板１０１側へ直接伝わった熱だけでなく、リッジ部１０３Ａ側に一旦伝わった熱も効率良く放熱することが可能となる。
【００３８】
放熱経路Ｎ２及びＮ３の効果を十分発揮させるには、ｐ側電極１０７の膜厚が厚いことが好ましい。本実施形態においては、第３電極１７５の厚さを２０μｍ程度としているため、放熱経路Ｎ２及びＮ３の効率を向上させることができる。
【００３９】
以下に、本実施形態の半導体発光素子１００において、発光効率を十分に確保できる理由について説明する。図９は、絶縁膜１０５におけるリッジ部１０３Ａと隣接する領域の上に形成された部分の幅Ｗ１を変化させた場合の光吸収を計算により求めた結果を示している。縦軸は、Ｗ１が０μｍの場合に１となり、Ｗ１が１００μｍの場合に０となるように規格化した規格化吸収係数である。図９に示すように、Ｗ１が１μｍより小さい場合には、リッジ部１０３Ａの側方に形成された第２電極１７３による光吸収が存在する。しかし、Ｗ１を１μｍ以上とすることにより、第２電極１７３による光吸収はほとんど存在しなくなる。これは、リッジ部１０３Ａの側面から１μｍ以上離れた領域においては光強度が非常に小さいためである。
【００４０】
図１０は、Ｗ１を変化させた場合の熱抵抗を計算により求めた結果を示している。縦軸は、Ｗ１が０μｍの場合に０となり、Ｗ１が１００μｍの場合に１となるように規格化した規格化熱抵抗である。図１０に示すように、Ｗ１が小さくなるに従い、熱抵抗は小さくなる。一方、熱抵抗の変化率（減少率）はＷ１が小さくなると大きくなる。例えば、１０μｍよりも大きい場合には、０．００１（μｍ-1）程度である規格化熱抵抗の減少率は、Ｗ１が２μｍ〜１０μｍの範囲においては０．０４（μｍ-1）程度となり、Ｗ１が０μｍ〜２μｍの範囲においては０．２５（μｍ-1）程度となる。このように、Ｗ１を小さくしてリッジ部１０３Ａの側面により近い部分において第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５とが直接接するようにした方が熱抵抗を小さくできる。さらに、Ｗ１が小さい場合には熱抵抗の減少率が大きいため、Ｗ１をわずかでも小さくできれば熱抵抗を大きく低下させることができる。これは、熱はリッジ部１０３Ａにおいて発生しそこから拡散するため、熱源に近い部分における熱伝導率を小さくする方が放熱効果が高くなるためである。
【００４１】
以上のことから、光吸収を無視できるようにすると共に、放熱性を確保するためには、絶縁膜１０５の幅Ｗ１を１μｍ〜１０μｍ程度の範囲とすることが好ましく、Ｗ１を１μｍ〜２μｍ程度とすることがさらに好ましい。本実施形態の場合には、Ｗ１が１μｍの場合に、光吸収をほとんど無視でき、放熱性を最大にすることができた。
【００４２】
図１１は本実施形態の半導体発光素子１００をジャンクションアップ実装した半導体発光装置の電流−光出力特性の一例を示している。図１１に示すように、電流ブロック用の絶縁膜がｐ型クラッド層上の全面を覆い、ｐ型クラッド層と配線電極とが直接接する部分を有していない比較例１の場合には、光出力が約１．７Ｗにおいて熱飽和している。一方、本実施形態の半導体発光装置における最大光出力は、約２Ｗとなり、比較例１と比べて約１．２倍大きくなっている。これは、配線電極からｐ型クラッド層への熱の伝達が効率良く行われ、半導体発光装置の放熱性が向上したためである。また、配線電極とｐ型クラッド層との間に絶縁膜を全く形成していない比較例２の場合には、光出力が約１．３Ｗにおいて熱飽和しており、電流−光出力特性の傾きであるスロープ効率が、本実施形態の半導体発光装置及び比較例１の場合と比べて低くなっている。ｐ型クラッド層と配線電極とが直接接している比較例２の場合、本実施形態の発光素子と比べて素子の発光特性が明らかに悪化している。これは、配線電極がリッジ部の側面と直接接することにより生じる光吸収の影響であると考えられる。
【００４３】
次に、本実施形態の半導体発光素子１００において、電極の段切れを改善できる理由について説明する。図１２（ａ）は、リッジ部３０３Ａの上にコンタクト電極である第１電極３７１、配線電極である第２電極３７３及びパッド電極である第３電極３７５を直接形成した半導体発光素子３００を示している。図１２（ａ）に示すようにリッジ部３０３Ａの側面は、ウェハ面に対してほぼ垂直となる。また、ｐ型クラッド層３３５及びｐ型コンタクト層３３６を含むリッジ部３０３Ａの高さは４５０ｎｍ程度となり、大きな段差が生じる。このため、絶縁膜を形成することなく、第２電極３７３及びパッド電極である第３電極３７５を直接形成した半導体発光素子３００においては、第２電極３７３に段切れ部３７３ａが生じやすい。本願発明者らが実際に１枚のウエハ上に本構造を複数作製して評価したところ、複数の素子において電極の段切れが発生していることが確認された。
【００４４】
一方、本実施形態の半導体発光素子１００は、図１２（ｂ）に示すように、リッジ部１０３Ａの側面及びリッジ部１０３Ａの両側方においてｐ型クラッド層１３５の上面の一部を覆う絶縁膜１０５が形成されている。絶縁膜１０５は平坦な部分において膜厚が３００ｎｍ程度となるように堆積している。また、パターニングする際に絶縁膜１０５の端部はエッチングされる。このため、図１２（ｂ）に示すようにリッジ部１０３Ａの両側面上を絶縁膜１０５がなだらかに覆うことができる。従って、大きな段差部分に第２電極１７３を形成する必要がなく、段切れの発生を抑えることができる。
【００４５】
本実施形態の半導体発光素子１００は、第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５とが直接接している部分が存在する。このため、第２電極１７３からｐ型クラッド層１３５へリーク電流が流れることが懸念される。しかし、一般にｐ型のＧａＮの仕事関数は、ニッケル、パラジウム、チタン、金、白金、銅、アルミニウム、タンタル、タングステン及びクロム等の電極材料として通常用いられる金属と比べて高いため、ｐ側電極とｐ型クラッド層とのオーミック接続は困難である。このため、薄く高濃度にドーピングしたｐ型のＧａＮからなるコンタクト層を形成し、さらに、シンターを行いｐ側電極を合金化している。このような構成とすることにより、キャリアにポテンシャル障壁をトンネルさせることが可能となりｐ側電極の低抵抗接続を実現できる。本実施形態の半導体発光素子１００において、第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５との接続界面には、高濃度ドーピング層は存在しない。このため、第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５とはショットキー接合を形成し、第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５との間にほとんど電流は流れない。なお、第１電極１７１のみを合金化する場合には、第１の電極１７１を形成した後、第２の電極１７３を形成する前にシンターを行えばよい。
【００４６】
一般に、Ｎ原子はＧａ原子と比べて他の原子との結合力が弱いため、半導体結晶中から脱離しやすい性質を有している。ｐ型クラッド層１３５のリッジ部をドライエッチングにより形成すると、ｐ型クラッド層１３５の表面がドライエッチングにより損傷を受け、窒素が脱離したＮ空孔が形成される。その結果、エッチングされた表面は、エッチングされていない部分よりも窒素密度が低い窒素抜け層となる。ｐクラッド層１３５における第２電極１７３との接続界面近傍の窒素密度は、ｐ型クラッド層１３５内部の窒素密度よりも小さくなる。Ｎ空孔はドナーとして機能するため、Ｎ空孔の濃度がｐ型クラッド層１３５のアクセプタ濃度と同程度であれば不活性層が形成される。不活性層は高抵抗層として機能するため、電流リークを低減できる。一方、Ｎ空孔の濃度がアクセプタ濃度よりも多くなるとｎ型化層が形成される。ｎ型化層が第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５との間に形成されると、ｎｐｎ接合として機能し電流リークの発生を防止することができる。本実施形態ではｐ型クラッド層１３５をドライエッチングすることによりリッジの形成とＮ空孔の形成とを同時に行っており、製造コストを増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【００４７】
表面の損傷はエッチングのパワーが大きいほど大きくなる。しかし、パワーが大きすぎるとリッジ形状及びエッチング深さの制御性が悪化するという問題がある。本願発明者らは、表面損傷及び制御性を両立できるパワーは１００Ｗ〜２００Ｗ程度であることを見出した。また、ｐ型クラッド層１３５のエッチングを過剰に行いエッチング表面がｎ型クラッド層にまで達すると電流リークが生じる。本願発明者らが検討した結果、エッチング後のｐ型クラッド層１３５の厚さを１０ｎｍ以上とすれば、リーク電流を十分抑制することができる。
【００４８】
表面に損傷をより多く与えるには、ドライエッチング後にイオン照射、プラズマ処理、電子ビーム照射、及び燐酸若しくはアルカリ溶液によるウェットエッチング等を行えばよい。また、Ｎと反応する金属電極を接触させてもよい。例えば、チタン（Ｔｉ）又はバナジウム（Ｖ）等の金属電極をｐ型クラッド層１３５と接触させることにより、これらの金属材料が表面のＮと結合してＴｉＮ又はＶＮ等を形成するため、ｐクラッド層１３５の表面にＮ空孔を形成することができる。
【００４９】
また、高抵抗層を形成するために、イオン注入又はアニール等を行ってもよい。ｐ型クラッド層１３５に、例えば、鉄、亜鉛又はボロン等のイオンを注入することにより、不活性領域を形成し、ｐ型クラッド層１３５の表面を高抵抗化できる。また、損傷を受けたｐ型クラッド層１３５の表面は酸化しやすいため、酸素雰囲気においてアニールを行うことにより、表面を酸化させることができる。本願発明者らは、４００℃〜１０００℃程度の範囲の温度においてアニールを行うことにより、電流リークを抑制する高抵抗層を形成することができることを見出した。また、酸化反応は結晶欠陥密度に応じて進行する。このため、先に述べたような表面に損傷を与える操作を行った後に、酸化を行うことにより、酸化反応をより促進させることができる。本実施形態においては、第１電極１７１を形成した後で酸素雰囲気においてシンターを行うことにより、第１電極１７１のコンタクト接合と同時に、エッチング表面の酸化も行うことが可能である。これにより、製造コストを増加させることなくリーク電流を低減できる。
【００５０】
第２電極にできるだけ仕事関数の小さい電極材料を用いることが、第２電極１７３とｐ型クラッド層１３５との間のリーク電流低減のためには好ましい。また、第１電極１７１に第２電極１７３よりも仕事関数が大きい材料を用いることが、電流をリッジ部１０３Ａのみに供給するためには好ましい。例えば、第１電極１７１と第２電極１７３との組み合わせとして、パラジウムとチタンとの組み合わせ、ニッケルとチタンとの組み合わせ、ニッケルとクロムとの組み合わせ及びニッケルとアルミニウムとの組み合わせ等が好ましい。また、第１電極及び第２電極はそれぞれ、複数の材料からなる積層膜としたり合金としたりしてもよい。複数の材料を組み合わせることにより、密着性を向上させたり、酸化等による電極特性の劣化を抑制したりすることが可能となる。
【００５１】
図７においては、ｎ側電極１０９をサブマウント電極４０４Ｂと接続した構成を示したが、図１３に示すように、ｐ側電極１０７をサブマウント電極４０４Ｂと接続してもよい。この場合、リッジ部直下の活性層において発生した熱は、経路Ｎ４によりリッジ部の上に形成されたｐ側電極１０７へと伝わる。また、窒化物半導体層１０３内へ拡散した熱は、経路Ｎ５により窒化物半導体層１０３と第２電極１７３とが直接接している部分から効率良くｐ側電極１０７へと伝わる。ｐ側電極１０７へと伝わった熱は、最終的にはヒートシンク４０３へと伝わり放熱される。従って、ｐ側電極をヒートシンク側にしてパッケージに搭載したいわゆるジャンクションダウン実装を行った場合においても、本実施形態の半導体発光素子は、従来の半導体発光素子を実装した場合と比べて遙かに効率良く放熱を行うことができる。但しこの場合には、パッド電極である第３電極１７５がサブマウント４０４を介してヒートシンク４０３と接続されているため、第３電極１７５の膜厚が薄くてもヒートシンク４０３へ効率良く熱を伝えることができる。従って、第３電極１７５の膜厚は数μｍ程度あれば十分である。
【００５２】
（一実施形態の第１変形例）
図１４は一実施形態の第１変形例に係る半導体発光素子１００Ａの断面構成を示している。以下において、一実施形態の半導体発光素子１００と異なる点について説明する。図１４に示すように、本変形例の半導体発光素子１００Ａは、窒化物半導体層１０３が凹凸部１０３Ｂを有している。凹凸部１０３Ｂは、リッジ部１０３Ａと間隔を置いて形成されている。また、凹凸部１０３Ｂにおいて窒化物半導体層１０３と配線電極である第２電極１７３とは、絶縁膜１０５を介在させずに直接接している。凹凸部１０３Ｂを設けることにより、第２電極１７３と窒化物半導体層１０３との接触面積を大きくすることができる。従って、第２電極１７３側から窒化物半導体層１０３側への熱の伝達及び窒化物半導体層１０３側から第２電極１７３側への熱の伝達をより効率良く行うことが可能となる。従って、ジャンクションダウン実装を行った場合にも、ジャンクションアップ実装を行った場合にも、効率良く放熱を行うことができる。
【００５３】
凹凸部１０３Ｂは、窒化物半導体層１０３と第２電極１７３との接触面積を大きくできればどのような構成としてもよい。例えば、図１５に示すようにリッジ部１０３Ａと平行な方向に延びるストライプ状の凸部と凹部とを交互に形成すればよい。リッジ部１０３Ａと凹凸部１０３Ｂとの間隔Ｗ２は、絶縁膜１０５のリッジ部１０３Ａの側方に形成された部分の幅Ｗ１よりも大きければよいが、１μｍ〜１０μｍ程度とすれば放熱性を高く維持し光吸収を抑制できるため好ましい。また、凸部の幅Ｗ３及び凹部の幅Ｗ４は任意に設定すればよいが、幅Ｗ３及び幅Ｗ４を共に１μｍ程度とすれば、リソグラフィーによる形成が容易となる。幅Ｗ３及び幅Ｗ４を小さくした方が接触面積を増大させる効果は大きくなる。なお、凸部の幅Ｗ３と凹部の幅Ｗ４とは同じである必要はない。また、全ての凸部又は凹部が同じ幅である必要もない。凸部及び凹部の数は多いほど窒化物半導体層１０３と第２電極１７３との接触面積を大きくすることができる。端面の幅が２００μｍ程度の一般的な半導体発光素子の場合、凸部の幅Ｗ３及び凹部の幅Ｗ４を１μｍとすれば、４７組程度の凹凸を形成することができる。
【００５４】
凹凸部１０３Ｂはどのようにして形成してもよいが、リッジ部１０３Ａと同じ工程により形成すれば、形成工程を簡略化できる。例えば、図１６に示すようにｐ型コンタクト層１３６の上にＳｉＯ2膜を形成した後、フォトリソグラフィーを用いてパターニングを行い、リッジ部１０３Ａを形成するためのストライプ状のマスク１５３Ａと共に、凹凸部１０３Ｂを形成するためのマスク１５３Ｂを形成する。次に、図１７に示すようにＣｌ2等を用いたＩＣＰエッチングによりｐ型コンタクト層１３６及びｐ型クラッド層１３５を選択的に除去すれば、リッジ部１０３Ａと共に、凹凸部１０３Ｂを形成することができる。
【００５５】
凹凸部１０３Ｂは、図１８に示すように格子状に形成してもよい。このようにすれば、窒化物半導体層１０３と第２電極１７３との接触面積をさらに大きくすることができる。例えば、凸部の１辺が１μｍ程度となるようにすれば、窒化物半導体層１０３と第２電極１７３との接触面積を凹部及び凸部を１μｍのストライプ状とした場合の２倍程度に増大させることができる。
【００５６】
（一実施形態の第２変形例）
図１９は、一実施形態の第２変形例に係る半導体発光素子１００Ｂの断面構成を示している。以下において、一実施形態の半導体発光素子１００と異なる点について説明する。図１４に示すように、本変形例の半導体発光素子１００Ｂは、リッジ部１０３Ａを複数備えている。リッジ部１０３Ａを複数設けることにより、半導体発光素子の最大光出力をより高くすることができる。一方、発熱量も増大するが、本変形例の半導体発光素子１００Ｂは、第２電極１７３が絶縁膜１０５を介在させずにｐ型クラッド層１３５と接している部分を有しているため、効率良く放熱を行うことができる。さらに、リッジ部１０３Ａの両側方に凹凸部１０３Ｂを有しているため、第２電極１７３と窒化物半導体層１０３との接触面積を大きくすることができるので、さらに効率良く放熱を行うことができる。但し、本変形例において凹凸部１０３Ｂは必ずしも設ける必要はない。
【００５７】
図１９においては、第２電極１７３及び第３電極１７５がリッジ部１０３Ａごとに独立している構成を示している。このような構成とすることにより、各リッジ部１０３Ａに独立して電力を供給できるので、リッジ部１０３Ａごとに光出力を調整できる。各リッジ部１０３Ａに独立して電力を供給する場合にも、ジャンクションアップ実装及びジャンクションダウン実装のいずれを行うことも可能である。ジャンクションアップ実装を行う場合には、第３電極１７５のそれぞれを対応するリードとワイヤにより接続すればよい。ジャンクションダウン実装を行う場合には、サブマウント電極をパターニングして、第３電極１７５のそれぞれに独立して電力を供給できるようにすればよい。
【００５８】
リッジ部１０３Ａごとに光出力を調整する必要がない場合には、第２電極１７３及び第３電極１７５を全てのリッジ部１０３Ａに共通に形成してもよい。このような構成とした場合には、各リッジ部１０３Ａの直下の活性層１３３において発生する熱を効率良く半導体発光素子１００Ｂ内に拡散させることができ、半導体発光素子１００Ｂ内の温度を均一化することができる。このため、各リッジ部１０３Ａから出射される光の出射強度を均一化できるという効果も得られる。
【００５９】
第１及び第２変形例においては、凸部の上において第２電極１７３とｐ型コンタクト層１３６とが接している。しかし、第１電極１７１とｐ型コンタクト層１３６とのシンターを行った後に第２電極１７３を形成すれば、第２電極とｐ型コンタクト層１３６とがオーミック接触せず、第２電極からｐ型コンタクト層１３６へほとんど電流は流れない。
【００６０】
（一実施形態の第３変形例）
ｐ型クラッド層が１層である例を示したが、ｐ型クラッド層は、組成又は材質が互いに異なる複数の層の積層体としてもよい。図２０は一実施形態の第４変形例に係る半導体発光素子１００Ｃの断面構成を示している。以下において、一実施形態の半導体発光素子１００と異なる点について説明する。図２０に示すように、本変形例の半導体発光素子１００Ｃは、ｐ型クラッド層１３５が、互いに組成が異なる第１の層１３５Ａ及び第２の層１３５Ｂの積層構造を有している。例えば、第２の層１３５Ｂを第１の層１３５ＡよりもＡｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ層とすることにより、第１の層１３５Ａのエッチング速度と第２の層１３５Ｂのエッチング速度とに差を生じさせることができる。これにより、第２の層１３５Ｂをリッジ部１０３Ｃを形成する際のエッチングストップ層とすることができる。第２の層１３５Ｂをエッチングストップ層とすることにより、リッジ部１０３Ｃの高さをより精度良く制御することが可能となる。また、エッチングによる突き抜けを抑制することも可能となる。また、第２の層１３５Ｂをｐ型不純物の濃度が低い層とすることにより、配線電極１７３からの電流リークをさらに低減することも可能である。
【００６１】
図２０において、第２の層が第１の層の間に挟まれた例を示したが、第２の層の下側を第１の層とし、上側を第１の層とは組成が異なる第３の層としてもよい。
【００６２】
なお、本変形例においても、第１変形例と同様に凹凸部を設けてもよい。また、第２変形例と同様にリッジ部を複数設けてもよい。
【００６３】
（一実施形態の第４変形例）
リッジ部をｐ型クラッド層と一体とした例を示したが、リッジ部をｐ型クラッド層と異なる組成又は材質の層により形成してもよい。図２１は、一実施形態の第４変形例に係る半導体発光素子１００Ｄの断面構成を示している。以下において、一実施形態の半導体発光素子１００と異なる点について説明する。
【００６４】
図２１に示すように、本変形例の半導体発光素子１００Ｄは、リッジ部１０３Ｄを発光波長に対して透明な第１電極１７１Ａにより形成している。発光波長に対して透明な第１電極１７１Ａによりリッジ部１０３Ｄを形成しても、ｐ型クラッド層１３５と一体に形成されたリッジ部１０３Ａを有している場合と同様に光閉じ込めを行うことができる。また、第１電極１７１Ａが、ｐ型クラッド層１３５上の一部の領域のみに形成されているため、電流狭窄を行うこともできる。透明な第１電極１７１Ａは、例えば厚さ３００ｎｍ程度の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）とすればよい。
【００６５】
このような構成にすることにより、ｐ型クラッド層１３５を薄膜化することもできる。ｐ型クラッド層１３５の厚さは、例えば０．１μｍ〜０．２μｍとすることができる。一般にｐ型のＩｎＡｌＧａＮ系窒化物半導体は電気抵抗が高いことが知られており、ｐ型クラッド層１３５を薄膜化することにより、直列抵抗を低減し動作電圧を低くすることが可能となる。簡易なプロセスにより、投入電力を低減できるため、発熱量の抑制に有用である。また、ｐ型コンタクト層１３６と第２電極１７３とを接触させることにより、第２電極１７３側から窒化物半導体層１０３側への熱の伝達及び窒化物半導体層１０３側から第２電極１７３側への熱の伝達をより効率良く行うことが可能となる。従って、ジャンクションダウン実装を行った場合にも、ジャンクションアップ実装を行った場合にも、効率良く放熱を行うことができる。
【００６６】
また、図２２に示すようにリッジ部１０３Ｅを除いてｐ型コンタクト層１３６を除去した、半導体発光素子１００Ｅとしてもよい。この場合、例えば、ｐ型クラッド層１３５の上にｐ型コンタクト層１３６及び第１電極１７１Ａを形成した後、ｐ型クラッド層１３５が露出するまで選択的にエッチングを行い、第１電極１７１Ａからなるリッジ部１０３Ｅを形成すればよい。
【００６７】
リッジ部１０３Ｅの直下を除いてｐ型コンタクト層１３６をエッチングにより除去することにより、窒素抜け層を形成することができる。窒素抜け層を形成することにより、配線電極である第２電極１７３からの電流リークをさらに抑制することができる。リッジ部１０３Ｅを形成するためのエッチングは、例えば塩素ガスによるＩＣＰエッチングとすればよい。
【００６８】
図２２では、ｐ型クラッド層１３５の上部もｐ型コンタクト層１３６と共にエッチングされている例を示しているが、ｐ型コンタクト層１３６だけを除去してもよい。
【００６９】
なお、本変形例においても、第１変形例と同様に凹凸部を設けてもよい。また、第２変形例と同様にリッジ部を複数設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本開示の半導体発光素子は、発光効率を低下させることなく、放熱性を大幅に向上することが可能となり、特に窒化物半導体を用いた半導体発光素子及び発光装置等として有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１００      半導体発光素子
１００Ａ    半導体発光素子
１００Ｂ    半導体発光素子
１００Ｃ    半導体発光素子
１００Ｄ    半導体発光素子
１００Ｅ    半導体発光素子
１０１      基板
１０３      窒化物半導体層
１０３Ａ    リッジ部
１０３Ｂ    凹凸部
１０３Ｃ    リッジ部
１０３Ｄ    リッジ部
１０３Ｅ    リッジ部
１０５      絶縁膜
１０７      ｐ側電極
１０９      ｎ側電極
１３１      ｎ型クラッド層
１３２      ｎ型光ガイド層
１３３      活性層
１３４      ｐ型光ガイド層
１３５      ｐ型クラッド層
１３５Ａ    第１の層
１３５Ｂ    第２の層
１３６      ｐ型コンタクト層
１５１      レジストマスク
１５２      レジストマスク
１５３Ａ    マスク
１５３Ｂ    マスク
１７１      第１電極
１７１Ａ    第１電極
１７３      第２電極
１７５      第３電極
２００      半導体発光素子
２０１      基板
２０３      窒化物半導体層
２０３Ａ    リッジ部
２０５      絶縁膜
２０７      ｐ側電極
２７１      第１電極
２７３      第２電極
２７５      第３電極
３００      半導体発光素子
３０３Ａ    リッジ部
３３５      ｐ型クラッド層
３３６      ｐ型コンタクト層
３７１      第１電極
３７３      第２電極
３７３ａ    段切れ部
３７５      第３電極
４００      パッケージ
４０１      ベース
４０３      ヒートシンク
４０４      サブマウント
４０４Ａ    サブマウント基板
４０４Ｂ    サブマウント電極
４０５      リード
４０７      絶縁部
４１１      ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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