(57)【要約】【課題】発光層で発光させるための順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制しながら、光取り出し効率を向上させることができる半導体発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光装置は、基板と、基板上の金属層と、金属層上の化合物半導体層７と、基板上に形成されたアノード電極層と、ｎ型半導体層１４上に形成されたカソード電極層１１とを含み、ｎ型半導体層１４は、カソード電極層１１との接続部分にｎ型コンタクト層２０を含み、ｎ型コンタクト層２０は、カソード電極層１１の周縁２６よりもカソード電極層１１の内方領域に端部２７を有しており、ｎ型コンタクト層２０の端部２７とカソード電極層１１の周縁２６との間に空間３０が形成されている。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の金属層と、
前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層と、
前記基板上に形成された第１電極と、
前記第２導電型層上に形成された第２電極とを含み、
前記第２導電型層は、前記第２電極との接続部分に第１層を含み、
前記第１層は、前記第２電極の周縁よりも前記第２電極の内方領域に端部を有しており、
前記第１層の前記端部と前記第２電極の前記周縁との間に空間が形成されている、半導体発光装置。
【請求項２】
前記第２導電型層は、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層を含み、
前記第２層の表面は、前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分に形成された平坦部と、前記第２電極の外方領域に形成された凹凸部とを含む、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記平坦部は、前記第２電極の前記外方領域における前記第２電極の周辺部にも形成されている、請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第２導電型層は、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層を含み、
前記第２層の表面は、前記第２電極の外方領域に形成され、第１の粗さを有する凹凸部を含み、
前記第２層の表面は、前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分、および前記凹凸部の各凸部の表面に形成され、前記第１の粗さよりも小さい第２の粗さを有する第２凹凸部をさらに含む、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第２凹凸部は、前記第２電極の前記外方領域における前記第２電極の周辺部にも形成されている、請求項４に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記凹凸部の算術平均粗さＲａが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記第２凹凸部の算術平均粗さＲａが０．０１μｍ〜０．１μｍである、請求項４または５に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第２電極の前記周縁からの前記周辺部の幅Ｗ１は、１μｍ〜３μｍである、請求項３または５に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第２電極は、接合部材が接続されるパッド電極部と、前記パッド電極部から枝状に延びる枝状電極部とを含み、
前記空間は、前記枝状電極部の下方に形成されており、
前記枝状電極部の周縁からの前記空間の幅Ｗ２が、前記枝状電極部の幅Ｗ３の１／２未満である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記枝状電極部の幅Ｗ３が６μｍ〜８μｍであり、前記空間の幅Ｗ２が１μｍ〜２μｍである、請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第２導電型層の前記第１層は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記金属層と前記半導体層との間に形成された透光導電層をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記透光導電層は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）を含む、請求項１１に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記金属層と前記半導体層との間に形成され、選択的にコンタクト孔を有する絶縁層をさらに含み、
前記金属層は、前記コンタクト孔を介して前記第１導電型層に電気的に接続されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記絶縁層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＭｇＦ２を含む、請求項１３に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記金属層は、Ａｕを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
前記基板は、Ｓｉ基板を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項１７】
基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層とを含み、前記第２導電型層が、前記半導体層の表面を形成する第１層と、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層とを含む半導体構造を形成する工程と、
前記第１層を選択的に除去して、前記第２層の表面を露出させる工程と、
前記露出した前記第２層の表面にフロスト処理することによって、前記第２層の前記表面に凹凸部を形成する工程と、
前記凹凸部の形成後、前記第１層の内方領域に収まるように、前記第１層上に第２電極を形成する工程と、
硝酸系希薄液を用いて、前記第２電極の下方に向かって前記第１層をサイドエッチングすることによって、前記第１層の端部と前記第２電極の周縁との間に空間を形成する工程と、
前記基板上に第１電極を形成する工程とを含む、半導体発光装置の製造方法。
【請求項１８】
前記空間の形成後、希釈塩酸を用いて、前記第２層における前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分および前記凹凸部をフロスト処理する工程を含む、請求項１７に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第２導電型層の前記第１層は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を含み、
前記第２電極を形成する工程は、ＡｕおよびＧｅを含む第１蒸着材料を蒸発させ、前記ｎ型コンタクト層に堆積させてＡｕおよびＧｅを含む層を形成する第１工程と、前記第１工程の後、Ｎｉを含む第２蒸着材料を蒸発させ、前記ＡｕおよびＧｅを含む層に堆積させてＮｉを含む層を形成する第２工程とを含む、請求項１７または１８に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項２０】
前記Ａｕ、ＧｅおよびＮｉの総量に対する前記Ｎｉの重量比率が２０ｗｔ％以上である、請求項１９に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項２１】
前記半導体構造を形成する工程は、
第１基板上に、前記第２導電型層、前記発光層、前記第１導電型層および第１金属層をこの順に形成する工程と、
第２基板上に、第２金属層を形成する工程と、
前記第１金属層および前記第２金属層を互いに接合することによって前記金属層として、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせ後、前記第１基板を除去する工程とを含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体発光素子が開示されている。この半導体発光素子は、非発光部分および発光部分が、第１接合金属層および第２接合金属層によって接合された構造を有している。
非発光部分は、シリコン基板と、シリコン基板を被覆する第２接合金属層と、を含む。発光部分は、光を生成する半導体領域と、半導体領域の主面を被覆する光透過層と、光透過層を被覆する光反射層と、光反射層を被覆する第１接合金属層と、を含む。
【０００３】
発光部分は、半導体領域の主面を、非発光部分に係るシリコン基板の主面に対向させた姿勢で発光部分の上に配置されている。この状態で、発光部分に係る第１接合金属層は、非発光部分に係る第２接合金属層に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る半導体発光素子では、活性層で発生した光が、第１、第２および第３の補助層を通過して、カソード電極側に出射される。したがって、第１、第２および第３の補助層の材料は、活性層で発生する光を吸収しない組成の材料であることが好ましい。
しかしながら、第３の補助層は、カソード電極に対するオーミックコンタクト層である。そのため、第３の補助層の材料は、カソード電極とのオーミック特性に優れる材料に制限される。一方で、第３の補助層に加工を施して光取り出し効率を向上させる場合でも、素子の順方向電圧（ＶＦ）の上昇をできる限り避けたいところである。
【０００６】
そこで、本発明の一実施形態は、発光層で発光させるための順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制しながら、光取り出し効率を向上させることができる半導体発光装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層と、前記基板上に形成された第１電極と、前記第２導電型層上に形成された第２電極とを含み、前記第２導電型層は、前記第２電極との接続部分に第１層を含み、前記第１層は、前記第２電極の周縁よりも前記第２電極の内方領域に端部を有しており、前記第１層の前記端部と前記第２電極の前記周縁との間に空間が形成されている。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の製造方法は、基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層とを含み、前記第２導電型層が、前記半導体層の表面を形成する第１層と、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層とを含む半導体構造を形成する工程と、前記第１層を選択的に除去して、前記第２層の表面を露出させる工程と、前記露出した前記第２層の表面にフロスト処理することによって、前記第２層の前記表面に凹凸部を形成する工程と、前記凹凸部の形成後、前記第１層の内方領域に収まるように、前記第１層上に第２電極を形成する工程と、硝酸系希薄液を用いて、前記第２電極の下方に向かって前記第１層をサイドエッチングすることによって、前記第１層の端部と前記第２電極の周縁との間に空間を形成する工程と、前記基板上に第１電極を形成する工程とを含む。
【０００９】
この半導体発光装置では、発光層で発生した光は、直接第２導電型層を通過して第２電極側に取り出されると共に、金属層で反射し、第１導電型層および第２導電型層を通過して第２電極側に取り出される。
第２導電型層の第１層が第２電極の周縁よりも第２電極の内方領域に端部を有し、第１層の端部と第２電極の周縁との間に空間が形成されている。これにより、第１層の全部または一部は、第２電極からはみ出していない。したがって、第１層が、発光層で発生する光を吸収する組成で構成されていても、第２電極側において光を阻害（反射、吸収）する範囲を、第２電極の形成領域に留めることができる。その結果、半導体発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。
【００１０】
一方で、第１層の全体が第２電極に接している場合に比べて、第２電極との接触面積が減少するので順方向電圧（ＶＦ）が上昇することが懸念される。しかしながら、前記半導体発光装置の製造方法のように、第２電極の下方の空間が、硝酸系希薄液によるサイドエッチングによって形成されるものであれば、エッチング量を比較的小さく留めることができるため、半導体発光装置の順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２導電型層は、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層を含み、前記第２層の表面は、前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分に形成された平坦部と、前記第２電極の外方領域に形成された凹凸部とを含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記平坦部は、前記第２電極の前記外方領域における前記第２電極の周辺部にも形成されていてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２導電型層は、前記第１層に対して前記基板側に配置された第２層を含み、前記第２層の表面は、前記第２電極の外方領域に形成され、第１の粗さを有する凹凸部を含み、前記第２層の表面は、前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分、および前記凹凸部の各凸部の表面に形成され、前記第１の粗さよりも小さい第２の粗さを有する第２凹凸部をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
この構成によれば、第２凹凸部が形成されていることによって、半導体発光装置の光度を上昇させることができる。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２凹凸部は、前記第２電極の前記外方領域における前記第２電極の周辺部にも形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記凹凸部の算術平均粗さＲａが０．１μｍ〜０．５μｍであり、前記第２凹凸部の算術平均粗さＲａが０．０１μｍ〜０．１μｍであってもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２電極の前記周縁からの前記周辺部の幅Ｗ１は、１μｍ〜３μｍであってもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２電極は、接合部材が接続されるパッド電極部と、前記パッド電極部から枝状に延びる枝状電極部とを含み、前記空間は、前記枝状電極部の下方に形成されており、前記枝状電極部の周縁からの前記空間の幅Ｗ２が、前記枝状電極部の幅Ｗ３の１／２未満であってもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記枝状電極部の幅Ｗ３が６μｍ〜８μｍであり、前記空間の幅Ｗ２が１μｍ〜２μｍであってもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第２導電型層の前記第１層は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、前記金属層と前記半導体層との間に形成された透光導電層をさらに含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記透光導電層は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、前記金属層と前記半導体層との間に形成され、選択的にコンタクト孔を有する絶縁層をさらに含み、前記金属層は、前記コンタクト孔を介して前記第１導電型層に電気的に接続されていてもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記絶縁層は、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＭｇＦ２を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記金属層は、Ａｕを含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記基板は、Ｓｉ基板を含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の製造方法では、前記空間の形成後、希釈塩酸を用いて、前記第２層における前記空間を挟んで前記第２電極に対向する部分および前記凹凸部をフロスト処理する工程を含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の製造方法では、前記第２導電型層の前記第１層は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層を含み、前記第２電極を形成する工程は、ＡｕおよびＧｅを含む第１蒸着材料を蒸発させ、前記ｎ型コンタクト層に堆積させてＡｕおよびＧｅを含む層を形成する第１工程と、前記第１工程の後、Ｎｉを含む第２蒸着材料を蒸発させ、前記ＡｕおよびＧｅを含む層に堆積させてＮｉを含む層を形成する第２工程とを含んでいてもよい。
【００１９】
この方法によって、第１層のサイドエッチング量を抑制することができる。その結果、第２電極と第１層（ｎ型ＧａＡｓコンタクト層）との接触面積の減少が抑制され、順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の製造方法では、前記Ａｕ、ＧｅおよびＮｉの総量に対する前記Ｎｉの重量比率が２０ｗｔ％以上であってもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の製造方法では、前記半導体構造を形成する工程は、第１基板上に、前記第２導電型層、前記発光層、前記第１導電型層および第１金属層をこの順に形成する工程と、第２基板上に、第２金属層を形成する工程と、前記第１金属層および前記第２金属層を互いに接合することによって前記金属層として、前記第１基板と前記第２基板とを貼り合わせる工程と、前記貼り合わせ後、前記第１基板を除去する工程とを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置の断面図であって、図１のII−II断面を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示す半導体発光装置の要部拡大図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの構造と比較するための参考図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示す半導体発光装置の要部拡大図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１に示す半導体発光装置の要部拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、前記半導体発光装置の製造方法の一部を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの次の工程を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｄの次の工程を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅの次の工程を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図５Ｆの次の工程を示す図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、図５Ｇの次の工程を示す図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、図５Ｈの次の工程を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ｎ型コンタクト層のサイドエッチングに関連する工程の一部を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの次の工程を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂの次の工程を示す図である。
【図７】図７は、ｎ型コンタクト層のサイドエッチングに使用するエッチング液と、順方向電圧（ＶＦ）の上昇率および光束上昇率との関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置の断面図であって、図８のIX−IX断面を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、前記半導体発光装置の製造方法の一部を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの次の工程を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ｂの次の工程を示す図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、図１０Ｃの次の工程を示す図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、図１０Ｄの次の工程を示す図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、図１０Ｅの次の工程を示す図である。
【図１０Ｇ】図１０Ｇは、図１０Ｆの次の工程を示す図である。
【図１０Ｈ】図１０Ｈは、図１０Ｇの次の工程を示す図である。
【図１０Ｉ】図１０Ｉは、図１０Ｈの次の工程を示す図である。
【図１０Ｊ】図１０Ｊは、図１０Ｉの次の工程を示す図である。
【図１１】図１１は、図２に示す半導体発光装置の要部拡大図である。
【図１２】図１２は、図１１の要部拡大図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１２に示す凹凸構造の形成に関連する工程を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの次の工程を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、図１２の凹凸構造における光の透過状況を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの光の透過状況と比較するための図である。
【図１５】図１５は、半導体発光装置のＩｖ上昇率を示す図である。
【図１６】図１６は、フロスト時間とＩｖ上昇率との関係を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、カソード電極層の第１構造を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、カソード電極層の第２構造を示す図である。
【図１８】図１８は、Ｎｉの膜厚とＶＦ上昇率との関係を示す図である。
【図１９】図１９は、ＡｕＧｅの膜厚とＶＦ上昇率との関係を示す図である。
【図２０】図２０は、ＡｕＧｅ／Ｎｉに対するＮｉの含有比率とＶＦ上昇率との関係を示す図である。
【図２１】図２１は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：４３．５％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。
【図２２】図２２は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：１９．４％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。
【図２３】図２３は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：３．９％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。
【図２４】図２４は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：４３．５％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。
【図２５】図２５は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：１９．４％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。
【図２６】図２６は、カソード電極層（Ｎｉ含有量：３．９％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。
【図２７】図２７は、半導体発光装置のＶＦ上昇率をロット別に示す図である。
【図２８】図２８は、カソード電極層のパターンの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置１の平面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置１の断面図であって、図１のII−II断面を示す図である。
半導体発光装置１は、第１面３および第２面４を有する基板２と、基板２上の金属層５と、金属層５上の透光導電層６と、透光導電層６上に形成され、第１面８および第２面９を有する本発明の半導体層の一例としての化合物半導体層７と、基板２の第２面４に接触するように形成された本発明の第１電極の一例としてのアノード電極層１０と、化合物半導体層７の第１面８に接触するように形成された本発明の第２電極の一例としてのカソード電極層１１とを含む。
【００２３】
基板２の第１面３および第２面４、ならびに化合物半導体層７の第１面８および第２面９は、それぞれ、基板２の表面および裏面、ならびに化合物半導体層７の表面および裏面と称してもよい。
基板２は、金属材料製の導体基板を含んでいてもよい。導体基板は、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）またはＡｇ（銀）のうちの少なくとも１種を金属材料として含んでいてもよい。
【００２４】
基板２は、導体基板に代えてまたはこれに加えて、半導体材料製の半導体基板を含んでいてもよい。半導体基板は、Ｓｉ（シリコン）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、化合物半導体または窒化物半導体のうちの少なくとも１種を半導体材料として含んでいてもよい。以下では、基板２がＳｉ製の半導体基板からなる例について説明する。
【００２５】
また、基板２は、この実施形態では、図１に示すように平面視略正方形状に形成されているが、基板２の平面形状は特に制限されず、たとえば、平面視長方形状であってもよい。また、基板２の厚さは、たとえば、５０μｍ〜３００μｍであってもよい。
金属層５は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。金属層５は、Ａｕ層およびＡｕ合金層それぞれの単層であってもよいし、これらの層および他の金属層が複数積層された層であってもよい。金属層５は、複数の積層構造である場合、少なくとも透光導電層６との接触面がＡｕ層またはＡｕ合金層（たとえば、ＡｕＢｅＮｉ等）で構成されていることが好ましい。一例として、（透光導電層６側）Ａｕ／Ｔｉ（基板２側）で示される積層構造が挙げられる。さらに、金属層５は、金属層５を構成する複数の金属材料間に明瞭な境界が形成されず、当該複数の金属材料が、たとえば基板２側から順々に分布して構成されていてもよい。一方、この実施形態では、金属層５は、後述するように、成長基板３５（後述）と基板２との貼り合わせによって第１金属層３７（後述）と第２金属層３８（後述）とが接合して形成されるものである。したがって、金属層５を構成するＡｕ層の厚さ方向途中に、第１金属層３７と第２金属層３８との境界（貼り合わせ面）が存在していてもよい。
【００２６】
また、金属層５は、基板２の第１面３全域を覆うように形成されている。また、金属層５の（総）厚さは、たとえば、０．１μｍ〜３．０μｍであってもよい。
透光導電層６は、後述する発光層１２の発光波長に対して透過性を有している材料であればよく、たとえば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）またはＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）で構成されている。
【００２７】
また、透光導電層６は、金属層５の表面全域を覆うように形成されている。また、透光導電層６の（総）厚さは、たとえば、０．０５μｍ〜０．５μｍであってもよい。
化合物半導体層７は、この形態では、エピタキシャル成長法によって形成されたエピタキシャル層からなる。
化合物半導体層７は、具体的には、発光層１２と、ｐ型半導体層１３と、ｎ型半導体層１４とを含む。ｐ型半導体層１３は発光層１２に対して基板２側に配置されており、ｎ型半導体層１４は発光層１２に対してカソード電極層１１側に配置されている。こうして、発光層１２が、ｐ型半導体層１３およびｎ型半導体層１４によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層１２には、ｎ型半導体層１４から電子が注入され、ｐ型半導体層１３から正孔が注入される。これらが発光層１２で再結合することによって、光が発生するようになっている。
【００２８】
ｐ型半導体層１３は、基板２側から順に、ｐ型コンタクト層１５（たとえば、０．１μｍ〜２．５μｍ厚）、ｐ型ウィンドウ層１６（たとえば、０．１μｍ〜２．５μｍ厚）およびｐ型クラッド層１７（たとえば、０．１μｍ〜２．５μｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｎ型半導体層１４は、発光層１２の上に、順に、ｎ型クラッド層１８（たとえば、０．１μｍ〜２．５μｍ厚）、本発明の第２層の一例としてのｎ型ウィンドウ層１９（たとえば、２．０μｍ〜５．０μｍ厚）および本発明の第１層の一例としてのｎ型コンタクト層２０（たとえば、０．１μｍ〜２．５μｍ厚）を積層して構成されている。
【００２９】
ｐ型コンタクト層１５およびｎ型コンタクト層２０は、それぞれ透光導電層６およびカソード電極層１１とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｐ型コンタクト層１５は、ＧａＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＣ（カーボン）を高濃度にドープすることによってｐ型半導体とされていてもよい。また、ｎ型コンタクト層２０は、ＧａＡｓにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉを高濃度にドープすることによってｎ型半導体層とされていてもよい。
【００３０】
ｐ型ウィンドウ層１６は、ＧａＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープすることによってｐ型半導体とされていてもよい。一方、ｎ型ウィンドウ層１９は、ＡｌＩｎＧａＰにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによってｎ型半導体層とされていてもよい。
ｐ型クラッド層１７は、ＡｌＩｎＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープすることによってｐ型半導体とされていてもよい。一方、ｎ型クラッド層１８は、ＡｌＩｎＰにｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによってｎ型半導体層とされていてもよい。
【００３１】
発光層１２は、たとえばＩｎＧａＰを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造（多重量子井戸構造）を有しており、電子と正孔とが再結合することによって光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。
発光層１２は、この実施形態では、ＩｎＧａＰ層からなる量子井戸層（たとえば５ｎｍ厚）とＡｌＩｎＧａＰ層からなる障壁層（たとえば４ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造を有している。この場合に、ＩｎＧａＰからなる量子井戸層は、Ｉｎの組成比が５％以上とされることによって、バンドギャップが比較的小さくなり、ＡｌＩｎＧａＰからなる障壁層は、バンドギャップが比較的大きくなる。たとえば、量子井戸層（ＩｎＧａＰ）と障壁層（ＡｌＩｎＧａＰ）とは交互に１０〜４０周期繰り返し積層されており、これにより、多重量子井戸構造の発光層１２が構成されている。発光波長は、量子井戸層のバンドギャップに対応しており、バンドギャップの調整は、Ｉｎの組成比を調整することによって行うことができる。Ｉｎの組成比を大きくするほど、バンドギャップが小さくなり、発光波長が大きくなる。この実施形態では、発光波長は、量子井戸層（ＩｎＧａＰ層）におけるＩｎの組成を調整することによって、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍ（たとえば６２５ｎｍ）とされている。
【００３２】
図１および図２に示すように、化合物半導体層７は、その一部が除去されることによって、メサ部２１を形成している。より具体的には、化合物半導体層７の第１面８から、ｎ型半導体層１４、発光層１２およびｐ型半導体層１３の一部が化合物半導体層７の全周に亘ってエッチング除去され、横断面視略四角形状のメサ部２１が形成されている。メサ部２１の形状は、断面視略四角形状に限らず、たとえば台形状であってもよい。これにより、ｐ型半導体層１３のｐ型ウィンドウ層１６およびこれよりも基板２側の層が、メサ部２１から横方向に引き出された引き出し部２２を構成している。図１に示すように、平面視において、メサ部２１は引き出し部２２に取り囲まれている。
【００３３】
メサ部２１の表面には、この実施形態では、凹凸部２３が形成されている。この凹凸部２３によって、化合物半導体層７から取り出される光を拡散させることができる。この実施形態では、後述するようにｎ型コンタクト層２０がカソード電極層１１の形状に合わせて選択的に除去されることによってｎ型ウィンドウ層１９が露出しており、この露出面に凹凸部２３が形成されている。なお、図１では、明瞭化のため凹凸部２３を省略している。
【００３４】
裏面電極としてのアノード電極層１０は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。具体的には、（基板２側）Ｔｉ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。また、アノード電極層１０は、基板２の第２面４全域を覆うように形成されている。
表面電極としてのカソード電極層１１は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。具体的には、（化合物半導体層７側）ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。
【００３５】
また、カソード電極層１１は、パッド電極部２４と、当該パッド電極部２４の周囲に一定の領域を区画するようにパッド電極部２４から選択的に枝状に延びる枝状電極部２５とを一体的に含む。
この実施形態では、平面視において、パッド電極部２４がメサ部２１の略中央に配置されている。そのパッド電極部２４からメサ部２１の各周縁に向かって十字状に延びる枝状電極部２５と、当該十字型の枝状電極部２５に交差してメサ部２１の各周縁に沿って延びる枝状電極部２５とが形成されている。そして、この実施形態では、ｎ型コンタクト層２０がカソード電極層１１と略同じ形状を有していることから、カソード電極層１１の形成領域以外の領域から、ｎ型ウィンドウ層１９が露出している。
【００３６】
図３Ａは、図２に示す半導体発光装置１の要部拡大図である。図３Ｂは、図３Ａの構造と比較するための参考図である。図４Ａは、図１に示す半導体発光装置１の要部拡大図である。図４Ｂは、図１に示す半導体発光装置１の要部拡大図である。
次に、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、ｎ型半導体層１４およびカソード電極層１１のより詳細な構造について説明を加える。
【００３７】
図１および図２で示したように、ｎ型コンタクト層２０は、カソード電極層１１と略同じ形状であるが、より具体的には、ｎ型コンタクト層２０は、カソード電極層１１の周縁２６よりもカソード電極層１１の内方領域に端部２７を有しており、平面視において、カソード電極層１１よりも少し小さく形成されている。これにより、ｎ型コンタクト層２０の端部２７とカソード電極層１１の周縁２６との間には、カソード電極層１１の下面２８、ｎ型コンタクト層２０の端部２７およびｎ型ウィンドウ層１９の上面２９によって区画された空間３０が形成されている。
【００３８】
ここで、カソード電極層１１の周縁２６は、たとえば、図３Ａに示すように、カソード電極層１１が、断面視において、上方へ向かって幅が狭まる台形状に形成されている場合は、カソード電極層１１の下端の端縁であってもよい。また、カソード電極層１１は、前述したように、ＡｕＧｅＮｉ層３１およびＡｕ層３２の積層構造であってもよい。ＡｕＧｅＮｉ層３１の厚さは、１０００Å〜５０００Åであり、Ａｕ層３２の厚さは、１７０００Åであってもよい。
【００３９】
そして、カソード電極層１１の下方の空間３０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、カソード電極層１１（パッド電極部２４および枝状電極部２５）の周縁２６の全体に沿って連続して形成されている。より具体的には、パッド電極部２４においては、平面視円形のパッド電極部２４の円周縁２６全周に沿って円形の空間３０が形成されていてもよい。また、枝状電極部２５においては、枝状電極部２５の直線周縁２６の長手方向に沿って、枝状電極部２５の幅方向両端部の下方に形成されていてもよい。
【００４０】
また、この実施形態では、枝状電極部２５の周縁２６からの空間３０の幅Ｗ２（幅方向両端部に形成された２本の空間３０のトータル幅）、枝状電極部２５の幅Ｗ３の１／２未満であることが好ましい。より具体的には、枝状電極部２５の幅Ｗ３が６μｍ〜８μｍであり、空間３０の幅Ｗ２が１μｍ〜２μｍであってもよい。このように、パッド電極部２４（たとえば、径Ｄ１が８０μｍ〜１００μｍ）に比べて細い枝状電極部２５においても、カソード電極層１１とｎ型コンタクト層２０とのコンタクト面積を比較的大きく確保できるので、半導体発光装置１の順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制することができる。
【００４１】
また、ｎ型ウィンドウ層１９は、前述の凹凸部２３に加え、凹凸が形成されていないか、凹凸部２３に比べて滑らかな平坦部３３を、その上面２９に備えている。平坦部３３は、カソード電極層１１の下方の空間３０内（つまり、空間３０を挟んでカソード電極層１１に対向するｎ型ウィンドウ層１９の上面２９）、およびカソード電極層１１の外方領域におけるカソード電極層１１の周辺部３４に形成されている。
【００４２】
カソード電極層１１の周辺部３４は、カソード電極層１１の周囲において、後述するサイドエッチング工程前にｎ型コンタクト層２０で覆われており（図６Ｂ参照）、サイドエッチング工程後に露出する領域（図６Ｃ参照）であってもよい。たとえば、カソード電極層１１の周縁２６からの周辺部３４の幅Ｗ１は、１μｍ〜３μｍであってもよい。
図５Ａ〜図５Ｉは、図１および図２の半導体発光装置１の製造工程を工程順に示す図である。また、図６Ａ〜図６Ｃは、ｎ型コンタクト層２０のサイドエッチングに関連する工程を示す図である。
【００４３】
半導体発光装置１を製造するには、たとえば図５Ａに示すように、ＧａＡｓ等からなる本発明の第１基板の一例としての成長基板３５上に、エピタキシャル成長によって化合物半導体層７が形成される。成長方法は、たとえば、分子線エピタキシャル成長法、有機金属気相成長法等、公知の成長方法を適用できる。この段階では、化合物半導体層７は、成長基板３５の側から順に、ｎ型エッチングストップ層３６、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型ウィンドウ層１９、ｎ型クラッド層１８、発光層１２、ｐ型クラッド層１７、ｐ型ウィンドウ層１６およびｐ型コンタクト層１５を含んでいる。化合物半導体層７の形成後、たとえば蒸着法によって、透光導電層６が形成される。
【００４４】
次に、図５Ｂに示すように、たとえば蒸着法によって、透光導電層６上に第１金属層３７（たとえば２．０μｍ厚）が形成される。第１金属層３７は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。
次の工程は、成長基板３５と本発明の第２基板の一例としての基板２との貼り合わせ工程である。貼り合わせ工程では、成長基板３５上の第１金属層３７と基板２上の第２金属層３８とが接合される。第２金属層３８は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。この第２金属層３８は、貼り合わせ前に、たとえば蒸着法によって、基板２の第１面３に形成されたものである。
【００４５】
より具体的には、図５Ｃに示すように、第１および第２金属層３７，３８同士を向い合せた状態で成長基板３５と基板２とを重ね合わせ、第１および第２金属層３７，３８を接合する。第１および第２金属層３７，３８の接合は、たとえば熱圧着によって実施してもよい。熱圧着の条件は、たとえば、温度が２５０℃〜３５０℃、圧力が３０ｋＮ〜４５ｋＮであってもよい。この接合によって、図５Ｄに示すように、第１および第２金属層３７，３８が合わさって金属層５が形成される。
【００４６】
次に、図５Ｄに示すように、たとえばウエットエッチングによって、成長基板３５が除去される。ここで、化合物半導体層７の最表面にｎ型エッチングストップ層３６が形成されていることから、当該ウエットエッチングの際に、半導体発光装置１の特性に寄与するｎ型コンタクト層２０やｎ型ウィンドウ層１９等に影響を与えなくて済む。その後、ｎ型エッチングストップ層３６も除去される。
【００４７】
次の工程は、ｎ型ウィンドウ層１９の凹凸加工工程、カソード電極層１１の形成工程およびｎ型コンタクト層２０のサイドエッチング工程である。
まず、図５Ｅに示すように、カソード電極層１１の電極パターンと略同一パターンの開口を有するレジスト３９が、ｎ型コンタクト層２０上に形成される。その後、レジスト３９から露出するｎ型コンタクト層２０がエッチングによって除去される。これにより、レジスト３９以外の部分にｎ型ウィンドウ層１９が露出することになる。
【００４８】
次に、図５Ｆに示すように、たとえばフロスト処理（ウエットエッチング）等によって、レジスト３９から露出するｎ型ウィンドウ層１９の表面に凹凸部２３が形成される。なお、フロスト処理は、ドライエッチングによって実施してもよい。使用されるエッチング液は、たとえば、希塩酸等が挙げられる。より具体的な製品名としては、林純薬工業株式会社製の「Ｐｕｒｅ Ｅｔｃｈ１５０」を使用できる。また、エッチング時間は、たとえば、１０秒〜１００秒であってもよく、好ましくは、５０秒〜１００秒である。５０秒以上のエッチングを継続することによって、凹凸部２３を良好の形成することができる。また、エッチング温度は、たとえば、３０℃〜６０℃であってもよい。
【００４９】
その後、レジスト３９が除去される。レジスト３９の除去後の要部拡大図が、図６Ａである。
次に、図６Ｂに示すように、ｎ型コンタクト層２０上に、ＡｕＧｅＮｉ層３１およびＡｕ層３２が積層されることによって、カソード電極層１１が形成される。カソード電極層１１は、たとえば、リフトオフ法によって形成されてもよい。
【００５０】
リフトオフ法では、図示はしないが、ｎ型コンタクト層２０と略同一パターンの開口を有するレジスト（より具体的には、レジストの多少のアライメントずれを考慮して、ｎ型コンタクト層２０よりもやや小さな開口を有するレジスト）が、化合物半導体層７上に形成される。次に、たとえば蒸着法によって、化合物半導体層７上に、カソード電極層１１の電極材料膜が積層される。そして、レジスト上の電極材料膜が、レジストと共に除去される。これにより、図５Ｇおよび図６Ｂに示すように、ｎ型コンタクト層２０上に残った電極材料膜からなるカソード電極層１１が形成される。このとき、ｎ型コンタクト層２０の端部２７は、カソード電極層１１の周縁２６よりも外側の周辺部３４に配置されている。つまり、上記アライメントずれを考慮したレジストを使用した結果、ｎ型コンタクト層２０は、カソード電極層１１から外側にはみ出した部分４０を有している。
【００５１】
次に、図６Ｃに示すように、硝酸系希薄液を用いたウエットエッチングで、カソード電極層１１の下方に向かってｎ型コンタクト層２０をサイドエッチングすることによって、空間３０が形成される。また、サイドエッチング前にｎ型コンタクト層２０で覆われていたｎ型ウィンドウ層１９の上面２９は、凹凸加工時にはｎ型コンタクト層２０で保護されていたため、平坦部３３として露出する。
【００５２】
硝酸系希薄液は、たとえば、硝酸を１０％未満含むエッチング液であってもよい。また、エッチング時間は、たとえば、１０秒〜６０秒であってもよく、温度は、たとえば、１５℃〜２５℃であってもよい。
次に、図５Ｈに示すように、化合物半導体層７の周縁部が選択的に除去されることによって、メサ部２１および引き出し部２２が形成される。メサ部２１および引き出し部２２の形成は、たとえば、ウエットエッチングによって実施してもよい。
【００５３】
次に、図５Ｉに示すように、たとえば蒸着法によって、基板２の第２面４にアノード電極層１０が形成される。以上の工程を経て、半導体発光装置１が得られる。
以上、この半導体発光装置１では、発光層１２で発生した光は、直接ｎ型半導体層１４を通過してカソード電極層１１側に取り出されると共に、金属層５で反射し、ｐ型半導体層１３およびｎ型半導体層１４を通過してカソード電極層１１側に取り出される。
【００５４】
この実施形態では、図３Ａに示すように、ｎ型半導体層１４のｎ型コンタクト層２０がカソード電極層１１の周縁２６よりもカソード電極層１１の内方領域に端部２７を有し、ｎ型コンタクト層２０の端部２７とカソード電極層１１の周縁２６との間に空間３０が形成されている。これにより、ｎ型コンタクト層２０の全部または一部は、カソード電極層１１からはみ出していない。
【００５５】
したがって、ｎ型コンタクト層２０が、ＧａＡｓのように発光層１２で発生する光（たとえば、波長範囲が６１０ｎｍ〜６８０ｎｍ）を吸収する組成で構成されていても、カソード電極層１１側において光を阻害（反射、吸収）する範囲を、カソード電極層１１の形成領域に留めることができる。その結果、半導体発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。
【００５６】
一方で、図６Ｃに示すサイドエッチングを実施しない図３Ｂの参考例では、ｎ型コンタクト層２０がカソード電極層１１の外側にはみ出した部分４０を有している。この構成では、金属層であるため光の出射を元々阻害するカソード電極層１１以外にも、カソード電極層１１の周辺部３４においても、ｎ型コンタクト層２０の吸収によって光の出射が制限される場合がある。
【００５７】
また、ｎ型コンタクト層２０の全体がカソード電極層１１に接している場合に比べて、カソード電極層１１との接触面積が減少するので順方向電圧（ＶＦ）が上昇することが懸念される。しかしながら、この実施形態の半導体発光装置１の製造方法のように、カソード電極層１１の下方の空間３０が、硝酸系希薄液によるサイドエッチングによって形成されるものであれば、エッチング量を比較的小さく留めることができるため、半導体発光装置１の順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制することができる。
【００５８】
この順方向電圧（ＶＦ）の上昇抑制の効果は、たとえば、図７によって説明できる。
図７は、図６Ｃに示すサイドエッチング工程を、硝酸系希薄液（エッチング時間：１０秒、３０秒、６０秒）およびその他の薬液（硫酸過水）で実施した後の順方向電圧（ＶＦ）の上昇率および光束上昇率を示している。
図７によれば、その他の薬液でサイドエッチングを実施した場合、サイドエッチングを実施する前に比べて光束を約１５％上昇させることができたが、反面、順方向電圧（ＶＦ）が約３．８も上昇した。一方、硝酸系希薄液でサイドエッチングを実施した場合、エッチング時間によらず、光束を約１５％上昇させることができると共に、順方向電圧（ＶＦ）の上昇率を約１％に留めることができた。
【００５９】
その他の薬液を使用したときの順方向電圧（ＶＦ）の大幅な上昇は、エッチングレートが速すぎてサイドエッチング量が過度に増加してしまい、その結果、カソード電極層１１とｎ型コンタクト層２０との接触面積が大幅に減少したためであると考えられる。
図８は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置４１の平面図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置４１の断面図であって、図８のIX−IX断面を示す図である。図８および図９において、前述の図１および図２に示された要素と同じ要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
半導体発光装置４１では、透光導電層６と化合物半導体層７との間に絶縁層４２が配置されている。
絶縁層４２は、この実施形態では、ＳｉＯ２、ＳｉＮまたはＭｇＦ２からなっていてもよい。また、絶縁層４２は、透光導電層６の表面全域を覆うように形成されている。また、絶縁層４２の（総）厚さは、たとえば、０．１μｍ〜０．５μｍであってもよい。
【００６１】
一方、絶縁層４２によって透光導電層６と化合物半導体層７との間が隔てられることから、透光導電層６は、絶縁層４２を貫通するコンタクトホール４３を介してｐ型コンタクト層１５に接続されたコンタクト部４４を有している。これにより、半導体発光装置４１には、ＯＤＲ（Omni-Directional-Reflector）構造が形成されている。
コンタクト部４４は、図８に示すように、基板２の面内に離散的に配列されている。たとえば、平面視四角形状のメサ部２１内に行列状に配列されていてもよい。
【００６２】
また、各コンタクト部４４は、図９に示すように、化合物半導体層７に向かうにしたがって先が窄まる断面視テーパ形状であってもよい。
なお、図示はしないが、この第２実施形態に係る半導体発光装置４１のカソード電極層１１の下方にも、図３Ａに示した空間３０が形成されている。
図１０Ａ〜図１０Ｊは、図８および図９の半導体発光装置４１の製造工程を工程順に示す図である。
【００６３】
半導体発光装置４１を製造するには、たとえば図１０Ａに示すように、ＧａＡｓ等からなる本発明の第１基板の一例としての成長基板３５上に、エピタキシャル成長によって化合物半導体層７が形成される。成長方法は、たとえば、分子線エピタキシャル成長法、有機金属気相成長法等、公知の成長方法を適用できる。この段階では、化合物半導体層７は、成長基板３５の側から順に、ｎ型エッチングストップ層３６、ｎ型コンタクト層２０、ｎ型ウィンドウ層１９、ｎ型クラッド層１８、発光層１２、ｐ型クラッド層１７、ｐ型ウィンドウ層１６およびｐ型コンタクト層１５を含んでいる。化合物半導体層７の形成後、たとえばＣＶＤ法によって、絶縁層４２が形成される。その後、絶縁層４２が選択的にエッチングされることによってコンタクトホール４３が形成される。
【００６４】
次に、図１０Ｂに示すように、たとえば蒸着法によって、絶縁層４２上に透光導電層６が形成される。透光導電層６はコンタクトホール４３に入り込み、ｐ型コンタクト層１５に接続される。
次に、図１０Ｃに示すように、たとえば蒸着法によって、透光導電層６上に第１金属層３７（たとえば２．０μｍ厚）が形成される。第１金属層３７は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。
【００６５】
次の工程は、成長基板３５と基板２との貼り合わせ工程である。貼り合わせ工程では、成長基板３５上の第１金属層３７と基板２上の第２金属層３８とが接合される。第２金属層３８は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。この第２金属層３８は、貼り合わせ前に、たとえば蒸着法によって、基板２の第１面３に形成されたものである。
【００６６】
より具体的には、図１０Ｄに示すように、第１および第２金属層３７，３８同士を向い合せた状態で成長基板３５と基板２とを重ね合わせ、第１および第２金属層３７，３８を接合する。第１および第２金属層３７，３８の接合は、たとえば熱圧着によって実施してもよい。熱圧着の条件は、たとえば、温度が２５０℃〜３５０℃、圧力が３０ｋＮ〜４５ｋＮであってもよい。この接合によって、図１０Ｅに示すように、第１および第２金属層３７，３８が合わさって金属層５が形成される。
【００６７】
次に、図１０Ｅに示すように、たとえばウエットエッチングによって、成長基板３５が除去される。ここで、化合物半導体層７の最表面にｎ型エッチングストップ層３６が形成されていることから、当該ウエットエッチングの際に、半導体発光装置４１の特性に寄与するｎ型コンタクト層２０やｎ型ウィンドウ層１９等に影響を与えなくて済む。その後、ｎ型エッチングストップ層３６も除去される。
【００６８】
次の工程は、ｎ型ウィンドウ層１９の凹凸加工工程、カソード電極層１１の形成工程およびｎ型コンタクト層２０のサイドエッチング工程である。
まず、図１０Ｆに示すように、カソード電極層１１の電極パターンと略同一パターンの開口を有するレジスト３９が、ｎ型コンタクト層２０上に形成される。その後、レジスト３９から露出するｎ型コンタクト層２０がエッチングによって除去される。これにより、レジスト３９以外の部分にｎ型ウィンドウ層１９が露出することになる。
【００６９】
次に、図１０Ｇに示すように、たとえばフロスト処理（ウエットエッチング）等によって、レジスト３９から露出するｎ型ウィンドウ層１９の表面に凹凸部２３が形成される。なお、フロスト処理は、ドライエッチングによって実施してもよい。その後、レジスト３９が除去される。
その後は、図６Ａ〜図６Ｃに示した工程に倣って、カソード電極層１１が形成され（図１０Ｈも参照）、ｎ型コンタクト層２０のサイドエッチングが実施される。
【００７０】
次に、図１０Ｉに示すように、化合物半導体層７の周縁部が選択的に除去されることによって、メサ部２１および引き出し部２２が形成される。メサ部２１および引き出し部２２の形成は、たとえば、ウエットエッチングによって実施してもよい。
次に、図１０Ｊに示すように、たとえば蒸着法によって、基板２の第２面４にアノード電極層１０が形成される。以上の工程を経て、半導体発光装置４１が得られる。
【００７１】
以上、この半導体発光装置４１によっても、ｎ型コンタクト層２０の端部２７とカソード電極層１１の周縁２６との間に空間３０が形成されているため、前述の半導体発光装置１と同様の作用効果を達成することができる。
次に、半導体発光装置１，４１の構造について、好ましい形態を説明する。より具体的には、化合物半導体層７に対してフロスト処理を２段階で行う形態（ダブルフロスト処理）、およびカソード電極層１１のＡｕＧｅＮｉ層３１の蒸着処理を、ＡｕＧｅとＮｉとを分割して行う形態（ＡｕＧｅ／Ｎｉの分割蒸着）について説明する。
＜ダブルフロスト処理＞
図１１は、図２に示す半導体発光装置１の要部拡大図である。図１２は、図１１の要部拡大図である。
【００７２】
まず、前述の実施形態では、図５Ｆに示すように、フロスト処理が１回のみ行われることによって、ｎ型ウィンドウ層１９に凹凸部２３が形成されている。これに対し、この実施形態では、凹凸部２３に加え、図１１に太い実線で示した加工領域４９に第２凹凸部５０（図１２参照）が形成されている。加工領域４９は、ｎ型コンタクト層２０から露出するｎ型ウィンドウ層１９の全体を含み、凹凸部２３および平坦部３３の両方を含んでいる。なお、この実施形態における平坦部３３は、凹凸部２３の粗さ程度の凹凸が形成されていない部分を意味し、第２凹凸部５０のように細かい粗さを有する凹凸は形成されていてもよい。
【００７３】
より具体的には、図１２に示すように、第２凹凸部５０は、ｎ型ウィンドウ層１９の平坦部３３の表面および凹凸部２３の表面に形成されている。
平坦部３３は、カソード電極層１１で覆われた空間３０内の第１平坦部５１と、カソード電極層１１よりも外側の第２平坦部５２とを含んでいる。第２凹凸部５０は、第１平坦部５１および第２平坦部５２の両方に形成されている。
【００７４】
凹凸部２３においては、凹凸部２３の各凸部５３の外面（もしくは、各凹部の内面と称してもよい）に、第２凹凸部５０が形成されている。つまり、ｎ型ウィンドウ層１９の上面２９には、比較的粗い凹凸部２３が全体にわたって形成され、さらに、凹凸部２３の各凸部５３の表面の全体にわたって、さらに細かい第２凹凸部５０が形成されている。
第２凹凸部５０は、凹凸部２３よりも小さな凹凸構造を有している。たとえば、第２凹凸部５０の算術平均粗さＲａ（第２粗さＲａ）は、凹凸部２３の算術平均粗さＲａ（第１粗さＲａ）よりも小さい。たとえば、第２粗さＲａが、０．０１μｍ〜０．１μｍであり、第１粗さＲａが、０．１μｍ〜０．５μｍであってもよい。
【００７５】
また、第２凹凸部５０は、図１２ではｎ型ウィンドウ層１９の凹凸部２３および平坦部３３の両方に形成されているが、凹凸部２３および平坦部３３の一方のみに形成されていてもよい。
図１３Ａは、図１２に示す凹凸構造の形成に関連する工程を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａの次の工程を示す図である。
【００７６】
第２凹凸部５０を形成するには、まず、図５Ｆに示すように、たとえばフロスト処理（ウエットエッチング）等によって、ｎ型ウィンドウ層１９の表面に凹凸部２３が形成される。
次に、図６Ｂに示すようにカソード電極層１１が形成された後、図６Ｃに示すように、カソード電極層１１から露出するｎ型コンタクト層２０が、硝酸系希薄液で選択的に除去される。これにより、カソード電極層１１の下方に空間３０が形成される。空間３０の形成後の状態が、図１３Ａに示す状態である。このとき、エッチング液として使用される硝酸系希薄液の酸化作用によって、ｎ型ウィンドウ層１９の表面に酸化膜（図示せず）が形成されていてもよい。
【００７７】
次に、図１３Ｂに示すように、図５Ｆに示したフロスト処理（第１フロスト処理）とは異なるエッチング液を用いたウエットエッチングで、ｎ型ウィンドウ層１９の凹凸部２３および平坦部３３に第２凹凸部５０が形成される（第２フロスト処理）。
使用されるエッチング液は、たとえば、希釈塩酸が挙げられる。希釈塩酸をエッチング液として使用することによって、ｎ型ウィンドウ層１９の表面が酸化膜で覆われていても、当該酸化膜を希塩酸で溶かすと共に、第２凹凸部５０を良好に形成することができる。また、希釈塩酸は、空間３０にも進入するので、ｎ型コンタクト層２０がさらにサイドエッチングされる。これにより、ｎ型コンタクト層２０の端部２７がさらに後退してもよい。
【００７８】
希釈塩酸は、たとえば、塩酸１に対して水の体積比率が０．５〜５（たとえば、ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：３）であってもよい。また、エッチング時間は、たとえば、１０秒〜１００秒であってもよく、温度は、たとえば、３０℃〜４０℃であってもよい。
以上より、凹凸部２３の各凸部５３の表面に、第２凹凸部５０が形成されている。これにより、図１４Ａに矢印で示すように、各凸部５３の表面における光の全反射を抑制でき、ｎ型ウィンドウ層１９の上面２９から良好に光を取り出すことができる。一方、第２凹凸部５０が形成されていないと、図１４Ｂに矢印で示すように、各凸部５３の表面において全反射が起きる場合があり、第２凹凸部５０が形成されている構造に比べて光の取り出し効率が低い場合がある。
【００７９】
図１５は、半導体発光装置１のＩｖ上昇率を示す図である。図１６は、フロスト時間とＩｖ上昇率との関係を示す図である。
次に、図１５および図１６を参照して、ダブルフロスト処理の効果について、実験データに基づいて説明する。なお、図１５および図１６において、「フロスト無し」は、ｎ型ウィンドウ層１９の上面にフロスト処理を行う前の状態（たとえば図５Ｅの状態）を示し、「ｎ−ＧａＡｓ除去後」は、ｎ型コンタクト層２０のサイドエッチング後、第２フロスト処理を行う前の状態（たとえば図１３Ａの状態）を示している。
【００８０】
また、第１フロスト処理の処理条件は、薬液：林純薬工業株式会社製の「Ｐｕｒｅ Ｅｔｃｈ１５０」、処理温度：４０±２℃、処理時間：５０，６０，７０，８０秒（揺動無し）である。一方、第２フロスト処理の処理条件は、薬液：希釈塩酸（塩酸：水＝１：３）、処理温度：３２±２℃、処理時間：５０秒統一（揺動無し）である。
実験の結果、図１５に示すように、第１フロスト処理および第２フロスト処理の両方を行うダブルフロスト処理をすれば、フロスト処理をしない場合に比べて、光度Ｉｖの上昇率を約１６０％にまで上昇させることができた。さらに、カソード電極層１１の周辺部３４にも第２凹凸部５０が形成されることによって、Ｉｖ上昇率を約１８０％にまで上昇させることができた。
【００８１】
また、図１６に示すように、ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型コンタクト層２０）の除去工程までは、フロスト時間が長いほどＩｖ上昇率は高い傾向にある。一方、第２フロスト処理まで実施すると、最終的には、フロスト時間に関係なく、Ｉｖ上昇率は同等となることが分かった。
＜Ｎｉ分割蒸着について＞
図１７Ａは、カソード電極層１１の第１構造を示す図である。図１７Ｂは、カソード電極層１１の第２構造を示す図である。
【００８２】
まず、前述の実施形態では、図１７Ａに示すように、カソード電極層１１のＡｕＧｅＮｉ層３１は、Ａｕ、ＧｅおよびＮｉを同時に蒸発させて、ｎ型コンタクト層２０に付着・堆積させて形成されている。これに対し、この実施形態では、カソード電極層１１のＡｕＧｅＮｉ層３１は、ＡｕおよびＧｅを同時に蒸発させて、まずＡｕＧｅ層５４をｎ型コンタクト層２０に付着・堆積させて形成した後、Ｎｉを蒸発させて、ＡｕＧｅ層５４にＮｉ層５５を付着・堆積させて形成している。つまり、ＡｕＧｅとＮｉとを分割して蒸着している。なお、ＡｕＧｅ層５４およびＮｉ層５５は、いずれも、以下の効果を発現できるのであれば、少量の不純物を含んでいてもよい。
【００８３】
このように、Ｎｉを分割蒸着することによって形成されたカソード電極層１１を備える半導体発光装置１では、ＡｕＧｅＮｉが同時蒸着される場合に比べて、順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制することができる。
前述したように、この半導体発光装置１では、ｎ型コンタクト層２０の全体がカソード電極層１１に接している場合に比べて、カソード電極層１１との接触面積が減少するので順方向電圧（ＶＦ）が上昇することが懸念される。図７に示したように、空間３０を硝酸系希薄液で形成することによって、順方向電圧（ＶＦ）の上昇を抑制できるが、この実施形態に係るＮｉの分割蒸着を採用することによって、が、順方向電圧（ＶＦ）の上昇を一層抑制することができる。
【００８４】
なお、図１７Ｂでは、Ｎｉ層５５の蒸着直後のカソード電極層１１の状態として、ＡｕＧｅ層５４とＮｉ層５５との境界が明確に示されているが、完成後の半導体発光装置１のカソード電極層１１においては、ＡｕＧｅ層５４とＮｉ層５５との間に明確な境界が存在していなくてもよい。したがって、カソード電極層１１の構造を、便宜的にＡｕＧｅ／Ｎｉと示すことがある。
【００８５】
次に、半導体発光装置１の順方向電圧（ＶＦ）の上昇率が、Ｎｉ層５５の厚さ、ＡｕＧｅ層５４の厚さおよびカソード電極層１１（ＡｕＧｅ／Ｎｉ）全体に対するＮｉの含有比率によって、どのように変化するか検証した。
図１８は、Ｎｉ層５５の厚さとＶＦ上昇率との関係を示す図である。図１９は、ＡｕＧｅ層５４の厚さ５４とＶＦ上昇率との関係を示す図である。図２０は、ＡｕＧｅ／Ｎｉに対するＮｉの含有比率とＶＦ上昇率との関係を示す図である。
【００８６】
より具体的には、図１８は、ＡｕＧｅ層５４の蒸着厚さを１６００Åに固定し、Ｎｉ層５５の蒸着厚さとして、１００Å、２５０Å、４００Å、６００Å（２回）および８００Åをそれぞれ割り当てて実験を行った結果である。図１９は、Ｎｉ層５５の蒸着厚さを６００Åに固定し、ＡｕＧｅ層５４の蒸着厚さとして、１００Å、５００Å、１０００Å、１６００Åおよび２６００Åをそれぞれ割り当てて実験を行った結果である。図２０は、図１８および図１９から得られた結果に基づいて、ＡｕＧｅ／Ｎｉに対するＮｉの含有比率とＶＦ上昇率との関係を算出した結果である。
【００８７】
図１８〜図２０の結果から、ＡｕＧｅ／Ｎｉに対するＮｉの含有比率（重量比率）が２０ｗｔ％以上であれば、ＶＦ上昇率が１％以下で安定させることが分かった。一方で、Ｎｉの含有比率が低いほど、ＶＦ上昇率が高くなる傾向があることが分かった。
次に、Ｎｉの含有比率によって、カソード電極層１１の断面構造にどのような違いが観察できるかを検証した。より具体的には、次の表１に示す膜厚、含有量でカソード電極層１１の蒸着を行った。
【００８８】
【表１】
2020065041.tif 000003
【００８９】
図２１は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：４３．５％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。図２２は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：１９．４％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。図２３は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：３．９％）のＴＥＭ画像を図式化した図である。また、図２１および図２２では、カソード電極層１１のＴＥＭ−ＥＤＸ元素分析によって得られた、Ｎｉの分布像５６も示している。
【００９０】
まず、図２１、図２２および図２４それぞれのサイドエッチング量Ｗ４、Ｗ５およびＷ６を比較すると、Ｎｉの含有比率が高いほどサイドエッチング量が少ないことが分かった。つまり、Ｎｉの含有比率が高いほど、カソード電極層１１とｎ型コンタクト層２０との接触面積の減少が抑制され、順方向電圧（ＶＦ）の上昇が抑制されていると考えられる。また、図２１に示すように、Ｎｉの含有比率が高ければ、ｎ型コンタクト層２０（ＧａＡｓ層）に、Ｎｉとの共晶部５７が形成されていることが観察できた。
【００９１】
また、ＴＥＭ−ＥＤＸ元素分析をしたところ、図２１に示すように、Ｎｉの含有比率が高い場合には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ層３１におけるｎ型コンタクト層２０とのコンタクト部分（境界付近）にＮｉの分布像５６が観察され、ＡｕＧｅの分布が均一になっていることが観察された。一方、Ｎｉの含有比率が１９．４％の図２２では、Ｎｉの分布像５６が観察されたが、図２１に比べて、ｎ型コンタクト層２０とのコンタクト部分（境界付近）から離れた部分に分布しており、また、分布強度も小さいものであった。また、図２３の場合には、Ｎｉの分布像は観察できなかった。
【００９２】
次に、Ｎｉの含有比率によって、カソード電極層１１の深さ方向の組成にどのような違いが観察できるかを検証した。
図２４は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：４３．５％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。図２５は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：１９．４％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。図２６は、カソード電極層１１（Ｎｉ含有量：３．９％）の表面から深さ方向に向かって、ＡＥＳ分析によって得られた元素分布を示す図である。
【００９３】
まず、図２４に示すように（特に、破線で囲まれた部分を参照して）、Ｎｉの含有比率が高ければ、ＮｉおよびＧｅがｎ型コンタクト層２０（ＧａＡｓ層）に拡散していることが分かった。一方、図２５および図２６に示すように（特に、破線で囲まれた部分を参照して）、Ｎｉの含有比率が高くない場合には、ｎ型コンタクト層２０（ＧａＡｓ層）へのＮｉおよびＧｅの拡散が、ほとんど観察されなかった。つまり、Ｎｉの含有比率が高いほどＮｉのピークが大きく、ｎ型コンタクト層２０（ＧａＡｓ層）までＮｉおよびＧｅの拡散が多く観察された。
【００９４】
一般的には、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓとの間にオーミックコンタクトを形成するには、当該コンタクト界面での反応が進みにくいため、Ｎｉを導入することで反応を促進させることができる。しかしながら、Ｎｉが反応しすぎるとコンタクト表面が荒れ、剥がれやすくなるため、Ｎｉを制御するために界面からＮｉを離してＡｕＧｅの上にＮｉを蒸着している。ただし、Ｎｉ量が少なすぎると、ＧａＡｓ層やＡｌＧａＡｓ層との共晶が不十分になるため、均一な共晶部が得られる最適なＮｉ量が必要となる。
【００９５】
上記のようなＴＥＭ−ＥＤＸ元素分析の結果から、均一なＡｕＧｅの析出が見られるＮｉ含有量４３．５％は良い条件といえる。このように適正なＮｉ量を蒸着することで、エタキシャル層／メタルの界面の反応が促進され、Ａｕ、Ｇｅ、ＮｉがＧａＡｓ層に拡散されたと考えられる。
次に、半導体発光装置１のＶＦ上昇率がロット別にどのような変化が観察されるか検証した。図２７は、半導体発光装置１のＶＦ上昇率をロット別に示す図である。
【００９６】
まず、ＡｕＧｅＮｉ同時蒸着ロット（サンプル数ｎ＝４３２）では、カソード電極層１１の蒸着レシピとして、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ＝２０００Å／１７０００Åを採用した。一方、Ｎｉ分割蒸着ロット（サンプル数ｎ＝４９）では、カソード電極層１１の蒸着レシピとしては、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ＝５００Å／６００Å／１８０００Åを採用した。
図２７の結果から算出したところ、ＡｕＧｅＮｉ同時蒸着ロットでは、ＶＦ上昇率の平均＝１０１．３％、最大＝１０７．３％、最小＝９９．９％であった。これに対し、Ｎｉ分割蒸着ロットでは、ＶＦ上昇率の平均＝１００．３％、最大＝１００．８％、最小＝１００．１％であった。つまり、Ｎｉ同時蒸着レシピを採用したロットでは、ＶＦ上昇率を１％以下で安定させることができた。
【００９７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、図２８に示すように、カソード電極層１１は、略円形状のパッド電極部４５と、当該パッド電極部４５の周囲に放射状に延びる枝状電極部４６とを一体的に含んでいてもよい。より具体的には、平面視において、パッド電極部４５が基板２の略中央に配置されており、複数の枝状電極部４６は、パッド電極部４５から基板２の４つの側面および４つの角部へ向かう８方向に延びている。図２８では、基板２の４つの角部へ向かう枝状電極部４６（第１部分４７）が、基板２の４つの側面へ向かう枝状電極部４６（第２部分４８）に比べて長くなっている。
【００９８】
また、第２実施形態では、絶縁層４２と金属層５との間に透光導電層６が介在していたが、透光導電層６が省略されていてもよい。この場合、コンタクト部４４として、金属層を設けてもよい。
また、前述の実施形態では、半導体発光装置１，４１を製造する際、成長基板３５と基板２との貼り合わせ工程を実施したが、この貼り合わせ工程は必須ではない。たとえば、基板２上に、金属層５、透光導電層６、絶縁層４２および化合物半導体層７を順に積層する工程を実施してもよい。
【００９９】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１    半導体発光装置
２    基板
５    金属層
６    透光導電層
７    化合物半導体層
１０  アノード電極層
１１  カソード電極層
１２  発光層
１３  ｐ型半導体層
１４  ｎ型半導体層
１９  ｎ側ウィンドウ層
２０  ｎ型コンタクト層
２３  凹凸部
２４  パッド電極部
２５  枝状電極部
２６  （カソード電極層の）周縁
２７  （ｎ型コンタクト層の）端部
２８  （カソード電極層の）下面
２９  （ｎ型ウィンドウ層の）上面
３０  空間
３３  平坦部
３４  （カソード電極層の）周辺部
３５  成長基板
３７  第１金属層
３８  第２金属層
４１  半導体発光装置
４２  絶縁層
４３  コンタクトホール
４４  コンタクト部
４５  パッド電極部
４６  枝状電極部
５０  第２凹凸部
５３  凸部
５４  ＡｕＧｅ層
５５  Ｎｉ層
【図１】
2020065041.tif 000004
【図２】
2020065041.tif 000005
【図３Ａ】
2020065041.tif 000006
【図３Ｂ】
2020065041.tif 000007
【図４Ａ】
2020065041.tif 000008
【図４Ｂ】
2020065041.tif 000009
【図５Ａ】
2020065041.tif 000010
【図５Ｂ】
2020065041.tif 000011
【図５Ｃ】
2020065041.tif 000012
【図５Ｄ】
2020065041.tif 000013
【図５Ｅ】
2020065041.tif 000014
【図５Ｆ】
2020065041.tif 000015
【図５Ｇ】
2020065041.tif 000016
【図５Ｈ】
2020065041.tif 000017
【図５Ｉ】
2020065041.tif 000018
【図６Ａ】
2020065041.tif 000019
【図６Ｂ】
2020065041.tif 000020
【図６Ｃ】
2020065041.tif 000021
【図７】
2020065041.tif 000022
【図８】
2020065041.tif 000023
【図９】
2020065041.tif 000024
【図１０Ａ】
2020065041.tif 000025
【図１０Ｂ】
2020065041.tif 000026
【図１０Ｃ】
2020065041.tif 000027
【図１０Ｄ】
2020065041.tif 000028
【図１０Ｅ】
2020065041.tif 000029
【図１０Ｆ】
2020065041.tif 000030
【図１０Ｇ】
2020065041.tif 000031
【図１０Ｈ】
2020065041.tif 000032
【図１０Ｉ】
2020065041.tif 000033
【図１０Ｊ】
2020065041.tif 000034
【図１１】
2020065041.tif 000035
【図１２】
2020065041.tif 000036
【図１３Ａ】
2020065041.tif 000037
【図１３Ｂ】
2020065041.tif 000038
【図１４Ａ】
2020065041.tif 000039
【図１４Ｂ】
2020065041.tif 000040
【図１５】
2020065041.tif 000041
【図１６】
2020065041.tif 000042
【図１７Ａ】
2020065041.tif 000043
【図１７Ｂ】
2020065041.tif 000044
【図１８】
2020065041.tif 000045
【図１９】
2020065041.tif 000046
【図２０】
2020065041.tif 000047
【図２１】
2020065041.tif 000048
【図２２】
2020065041.tif 000049
【図２３】
2020065041.tif 000050
【図２４】
2020065041.tif 000051
【図２５】
2020065041.tif 000052
【図２６】
2020065041.tif 000053
【図２７】
2020065041.tif 000054
【図２８】
2020065041.tif 000055