(57)【要約】【課題】半導体発光素子の光取り出し効率を向上させる。【解決手段】半導体発光素子１０は、波長３２０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成される。基板２０の主面の全体面積をＳ０とし、ｐ型半導体層２８上のｐ側コンタクト電極３４の形成面積をＳ１とし、ｎ型半導体層２４上のｎ側コンタクト電極３６の形成面積をＳ２とし、ｐ型半導体層２８側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｐ側コンタクト電極３４の反射率をＲ１とし、ｎ型半導体層２４側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｎ側コンタクト電極３６の反射率をＲ２とした場合に（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２である。【選択図】図１
2020205401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に設けられるｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料のｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に設けられ、波長３２０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に設けられるｐ側コンタクト電極と、
前記ｎ型半導体層上において前記活性層の形成領域とは異なる領域に設けられるｎ側コンタクト電極と、を備え、
前記基板の前記主面の全体面積をＳ０とし、前記ｐ型半導体層上における前記ｐ側コンタクト電極の形成面積をＳ１とし、前記ｎ型半導体層上における前記ｎ側コンタクト電極の形成面積をＳ２とし、前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｐ側コンタクト電極の反射率をＲ１とし、前記ｎ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｎ側コンタクト電極の波長２８０ｎｍの反射率をＲ２とした場合に、（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触するＲｈ層を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触する透明導電性酸化物層と、前記透明導電性酸化物層上に設けられる金属層とを含み、
前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記透明導電性酸化物層の透過率をＴとし、前記透明導電性酸化物層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記金属層の反射率をＲとした場合に、前記ｐ側コンタクト電極の前記反射率Ｒ１＝ＲＴ２であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記透明導電性酸化物層は、４ｎｍ以下の厚みを有する酸化インジウム錫層であり、前記金属層は、１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記ｎ型半導体層と接触する１ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みを有するＴｉ層と、前記Ｔｉ層上に設けられる１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≧０．７であり、Ｒ１≧０．６であり、Ｒ２≧０．８であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側コンタクト電極と接触するｐ型コンタクト層を含み、前記ｐ型コンタクト層は、ＡｌＮ比率が２０％以下のｐ型ＡｌＧａＮまたはｐ型ＧａＮであり、
前記ｐ型コンタクト層と前記ｐ側コンタクト電極のコンタクト抵抗は、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記ｐ型コンタクト層の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長３５５ｎｍ以下の深紫外光用の発光素子は、基板上に積層されるＡｌＧａＮ系のｎ型クラッド層、活性層、および、ｐ型クラッド層を有する。ｐ型クラッド層上には、オーミック接触を得るためのＮｉ／Ａｕのｐ側電極が設けられる。Ｎｉ／Ａｕのｐ側電極は深紫外光に対する反射率が低いため、活性層からｐ側電極に向かう深紫外光の多くがｐ側電極に吸収され、光取り出し効率の低下につながる。そこで、ｐ型クラッド層上にｐ側電極を形成しない開口部を設け、開口部に深紫外光に対して高反射率であるＡｌの反射電極が形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１２７６６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射電極用に開口部を形成すると、ｐ側電極の接触面積が低下し、ｐ側電極のコンタクト抵抗の増加につながる。深紫外光用の半導体発光素子において、低抵抗かつ高反射率の電極構造を実現できることが好ましい。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の半導体発光素子は、基板の主面上に設けられるｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料のｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に設けられ、波長３２０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、活性層上に設けられるｐ型半導体層と、ｐ型半導体層上に設けられるｐ側コンタクト電極と、ｎ型半導体層上において活性層の形成領域とは異なる領域に設けられるｎ側コンタクト電極と、を備える。基板の主面の全体面積をＳ０とし、ｐ型半導体層上におけるｐ側コンタクト電極の形成面積をＳ１とし、ｎ型半導体層上におけるｎ側コンタクト電極の形成面積をＳ２とし、ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｐ側コンタクト電極の反射率をＲ１とし、ｎ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｎ側コンタクト電極の波長２８０ｎｍの反射率をＲ２とした場合に、（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２である。
【０００７】
この態様によれば、ｐ側コンタクト電極の形成面積Ｓ１をｎ側コンタクト電極の形成面積Ｓ２よりも大きくすることで、発光効率向上のために活性層が占める面積を大きくし、活性層の発光効率を向上させることができる。その一方で、形成面積の大きいｐ側コンタクト電極の反射率Ｒ１を高めることは容易ではなく、形成面積の小さいｎ側コンタクト電極の反射率Ｒ２以下であるという制約条件がある。このような条件下であっても、本態様によれば、基板の全体面積Ｓ０に対してｎ側コンタクト電極とｐ側コンタクト電極の双方で５０％以上の反射率を実現でき、ｎ側またはｐ側コンタクト電極での吸収による損失を低減し、素子全体としての光取り出し効率を高めることができる。
【０００８】
ｐ側コンタクト電極は、ｐ型半導体層と接触するＲｈ層を含んでもよい。
【０００９】
ｐ側コンタクト電極は、ｐ型半導体層と接触する透明導電性酸化物層と、透明導電性酸化物層上に設けられる金属層とを含んでもよい。ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する透明導電性酸化物層の透過率をＴとし、透明導電性酸化物層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する金属層の反射率をＲとした場合に、ｐ側コンタクト電極の反射率Ｒ１＝ＲＴ２であってもよい。
【００１０】
透明導電性酸化物層は、４ｎｍ以下の厚みを有する酸化インジウム錫層であってもよい。金属層は、１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層を含んでもよい。
【００１１】
ｎ側コンタクト電極は、ｎ型半導体層と接触する１ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みを有するＴｉ層と、Ｔｉ層上に設けられる１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層とを含んでもよい。
【００１２】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≧０．７であり、Ｒ１≧０．６であり、Ｒ２≧０．８であってもよい。
【００１３】
ｐ型半導体層は、ｐ側コンタクト電極と接触するｐ型コンタクト層を含み、ｐ型コンタクト層は、ＡｌＮ比率が２０％以下のｐ型ＡｌＧａＮまたはｐ型ＧａＮであり、ｐ型コンタクト層とｐ側コンタクト電極のコンタクト抵抗は、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下であってもよい。
【００１４】
ｐ型コンタクト層の厚みは、２０ｎｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体発光素子の光取り出し効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す上面図である。
【図３】反射電極の機能を概略的に示す図である。
【図４】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図５】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図６】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図７】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図８】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図９】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１０】別の実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。
【００１８】
本実施の形態は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成される半導体発光素子であり、いわゆるＤＵＶ−ＬＥＤ（Deep UltraViolet-Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料が用いられる。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３２０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【００１９】
本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、少なくとも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成で表すことができ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮを含む。本明細書の「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、ＡｌＮおよびＧａＮのそれぞれのモル分率が１％以上であり、好ましくは５％以上、１０％以上または２０％以上である。
【００２０】
また、ＡｌＮを含まない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、ＧａＮやＩｎＧａＮが含まれる。同様に、ＧａＮを含まない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、ＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれる。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子１０は、基板２０と、ベース層２２と、ｎ型半導体層２４と、活性層２６と、ｐ型半導体層２８と、ｐ側コンタクト電極３４と、ｎ側コンタクト電極３６と、保護層３８と、ｐ側パッド電極４４と、ｎ側パッド電極４６とを備える。
【００２２】
図１において、矢印Ａで示される方向を「上下方向」または「厚み方向」ということがある。また、基板２０から見て、基板２０から離れる方向を上側、基板２０に向かう方向を下側ということがある。
【００２３】
基板２０は、半導体発光素子１０が発する深紫外光に対して透光性を有する基板であり、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である。基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対側の第２主面２０ｂを有する。第１主面２０ａは、ベース層２２からｐ型半導体層２８までの各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第２主面２０ｂは、活性層２６が発する深紫外光を外部に取り出すための光取り出し面となる一主面である。変形例において、基板２０は、ＡｌＮ基板であってもよいし、ＡｌＧａＮ基板であってもよい。
【００２４】
ベース層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に設けられる。ベース層２２は、ｎ型半導体層２４を形成するための下地層（テンプレート層）である。ベース層２２は、例えば、アンドープのＡｌＮ層であり、具体的には高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ；High Temperature AlN）層である。ベース層２２は、ＡｌＮ層上に形成されるアンドープのＡｌＧａＮ層を含んでもよい。基板２０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、ベース層２２は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。つまり、ベース層２２は、アンドープのＡｌＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を含む。
【００２５】
ベース層２２は、シリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物の濃度が５×１０１７ｃｍ−３以下となるよう構成され、ｎ側コンタクト電極３６から活性層２６に向けて電子を注入する際の導電に寄与しないように構成される。つまり、ベース層２２は、ｎ型半導体層２４と比べてｎ型不純物濃度が低いために導電率が低く（つまり抵抗率が高く）なっている。
【００２６】
ｎ型半導体層２４は、ベース層２２の上に設けられる。ｎ型半導体層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、ＡｌＮのモル分率が８０％以下、つまり、バンドギャップが５．５ｅＶ以下となるように形成されることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が７０％以下（つまり、バンドギャップが５．２ｅＶ以下）となるように形成されることがより望ましい。ｎ型半導体層２４は、１μｍ〜３μｍ程度の厚さを有し、例えば、２μｍ程度の厚さを有する。
【００２７】
ｎ型半導体層２４は、不純物であるＳｉの濃度が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、Ｓｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３以上３×１０１９／ｃｍ３以下となるように形成されることが好ましく、７×１０１８／ｃｍ３以上２×１０１９／ｃｍ３以下となるように形成されることが好ましい。ある実施例において、ｎ型半導体層２４のＳｉ濃度は、１×１０１９／ｃｍ３前後であり、８×１０１８／ｃｍ３以上１．５×１０１９／ｃｍ３以下の範囲である。
【００２８】
ｎ型半導体層２４は、第１上面２４ａと、第２上面２４ｂとを有する。第１上面２４ａは、活性層２６が形成される部分であり、第２上面２４ｂは、活性層２６が形成される部分である。第１上面２４ａおよび第２上面２４ｂは、互いに高さが異なり、基板２０から第１上面２４ａまでの高さは、基板２０から第２上面２４ｂまでの高さよりも大きい。ここで、第１上面２４ａが位置する領域を「第１領域Ｗ１」と定義し、第２上面２４ｂが位置する領域を「第２領域Ｗ２」と定義する。第２領域Ｗ２は、第１領域Ｗ１に隣接している。
【００２９】
活性層２６は、ｎ型半導体層２４の第１上面２４ａの上に設けられる。活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、ｎ型半導体層２４とｐ型半導体層２８の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層２６は、波長３５５ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３２０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。
【００３０】
活性層２６は、例えば、単層または多層の量子井戸構造を有し、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される障壁層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成される。活性層２６は、例えば、ｎ型半導体層２４と直接接触する第１障壁層と、第１障壁層の上に設けられる第１井戸層とを含む。第１障壁層と第１井戸層の間に、井戸層および障壁層の一以上のペアが追加的に設けられてもよい。障壁層および井戸層は、１ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３１】
活性層２６は、ｐ型半導体層２８と直接接触する電子ブロック層をさらに含んでもよい。電子ブロック層は、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。電子ブロック層は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように形成されてもよく、実質的にＧａＮを含まないＡｌＮ系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜５ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３２】
ｐ型半導体層２８は、活性層２６の上に形成される。ｐ型半導体層２８は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層またはｐ型のＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされるＡｌＧａＮ層またはＧａＮ層である。ｐ型半導体層２８は、ｐ型第１クラッド層３０と、ｐ型第２クラッド層３１と、ｐ型コンタクト層３２とを有する。ｐ型第１クラッド層３０、ｐ型第２クラッド層３１およびｐ型コンタクト層３２は、それぞれＡｌＮ比率が異なるよう構成される。
【００３３】
ｐ型第１クラッド層３０は、相対的に高ＡｌＮ比率のｐ型ＡｌＧａＮ層であり、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択される。ｐ型第１クラッド層３０は、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上または６０％以上となるように形成される。ｐ型第１クラッド層３０のＡｌＮ比率は、例えば、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率と同程度、または、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率よりも大きい。ｐ型第１クラッド層３０のＡｌＮ比率は、７０％以上または８０％以上であってもよい。ｐ型第１クラッド層３０は、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１５ｎｍ〜７０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３４】
ｐ型第２クラッド層３１は、ＡｌＮ比率が中程度のｐ型ＡｌＧａＮ層であり、ｐ型第１クラッド層３０よりもＡｌＮ比率が低く、ｐ型コンタクト層３２よりもＡｌＮ比率が高い。ｐ型第２クラッド層３１は、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｐ型第２クラッド層３１のＡｌＮ比率は、例えば、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率の±１０％程度となるように形成される。第２クラッド層３１は、５ｎｍ〜２５０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の厚さを有する。なお、ｐ型第２クラッド層３１が設けられなくてもよい。
【００３５】
ｐ型コンタクト層３２は、相対的に低ＡｌＮ比率のｐ型ＡｌＧａＮ層またはｐ型ＧａＮ層である。ｐ型コンタクト層３２は、ｐ側コンタクト電極３４と良好なオーミック接触を得るためにＡｌＮ比率が２０％以下となるよう構成され、好ましくは、ＡｌＮ比率が１０％以下、５％以下または０％となるように形成される。つまり、ｐ型コンタクト層３２は、実質的にＡｌＮを含まないｐ型ＧａＮ系半導体材料で形成されうる。その結果、ｐ型コンタクト層３２は、活性層２６が発する深紫外光を吸収しうる。ｐ型コンタクト層３２は、活性層２６が発する深紫外光の吸収量を小さくするために薄く形成されることが好ましい。第２クラッド層３１は、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３６】
ｐ側コンタクト電極３４は、ｐ型半導体層２８の上に設けられる。ｐ側コンタクト電極３４は、ｐ型半導体層２８（つまり、ｐ型コンタクト層３２）とオーミック接触可能であり、活性層２６が発する深紫外光に対する反射率が高い材料で構成される。このような特性の材料は限られているが、本発明者らの知見によれば、例えばロジウム（Ｒｈ）を用いることができる。ｐ側コンタクト電極３４をＲｈ層とすることで、ｐ型コンタクト層３２とのコンタクト抵抗を１×１０−２Ω・ｃｍ２以下（例えば１×１０−４Ω・ｃｍ２以下）にすることができ、波長２８０ｎｍの紫外光に対して６０％以上（例えば６０％〜６５％程度）の反射率を得ることができる。このとき、ｐ側コンタクト電極３４を構成するＲｈ層の厚さは、５０ｎｍ以上または１００ｎｍ以上であることが好ましい。なお、本明細書において、ｐ型半導体層２８側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｐ側コンタクト電極３４の反射率を「第１反射率Ｒ１」ともいう。
【００３７】
ｐ側コンタクト電極３４は、第１領域Ｗ１の内側に形成される。ここで、ｐ側コンタクト電極３４が形成される領域を「第３領域Ｗ３」と定義する。ｐ側コンタクト電極３４は、第３領域Ｗ３の全体にわたってｐ型半導体層２８とオーミック接触し、第３領域Ｗ３の全体にわたって深紫外光に対して高反射率となるように構成される。ｐ側コンタクト電極３４は、第３領域Ｗ３の全体にわたって厚さが均一となるように構成されることが好ましい。これにより、ｐ側コンタクト電極３４は、第３領域Ｗ３の全体において、活性層２６からの紫外光を反射させて基板２０の第２主面２０ｂに向かわせる高効率の反射電極として機能するとともに、低抵抗のコンタクト電極として機能できる。
【００３８】
ｎ側コンタクト電極３６は、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂの上に設けられる。ｎ側コンタクト電極３６は、活性層２６が設けられる第１領域Ｗ１とは異なる第２領域Ｗ２に設けられる。ｎ側コンタクト電極３６は、ｎ型半導体層２４とオーミック接触が可能であり、かつ、活性層２６が発する深紫外光に対する反射率が高い材料で構成される。ｎ側コンタクト電極３６は、ｎ型半導体層２４に直接接触する第１チタン（Ｔｉ）層３６ａと、第１Ｔｉ層３６ａに直接接触するアルミニウム（Ａｌ）層３６ｂと、Ａｌ層３６ｂ上に設けられる第２Ｔｉ層３６ｃと、第２Ｔｉ層３６ｃ上に設けられる窒化チタン（ＴｉＮ）層とを含む。
【００３９】
第１Ｔｉ層３６ａの厚さは１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、５ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜２ｎｍであることがより好ましい。第１Ｔｉ層３６ａの厚さを小さくすることで、ｎ型半導体層２４から見たときのｎ側コンタクト電極３６の紫外光反射率を高めることができる。Ａｌ層３６ｂの厚さは１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ以上であることが好ましい。Ａｌ層の厚さを大きくすることで、ｎ側コンタクト電極３６の紫外光反射率を高めることができる。
【００４０】
第２Ｔｉ層３６ｃおよびＴｉＮ層３６ｄは、Ａｌ層３６ｂの表面を被覆し、ｎ側コンタクト電極３６のアニール処理時におけるＡｌ層３６ｂの酸化を防ぐために設けられる。第２Ｔｉ層３６ｃおよびＴｉＮ層３６ｄの厚みは、合計で２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。一例を挙げれば、第２Ｔｉ層３６ｃの厚みは１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、ＴｉＮ層３６ｄの厚みは、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。なお、第２Ｔｉ層３６ｃを設けずにＴｉＮ層３６ｄのみを設けてもよい。
【００４１】
ｎ側コンタクト電極３６は、第２領域Ｗ２の内側に形成される。ここで、ｎ側コンタクト電極３６が形成される領域を「第４領域Ｗ４」と定義する。ｎ側コンタクト電極３６は、第４領域Ｗ４の全体にわたってｎ型半導体層２４とオーミック接触する。ｎ側コンタクト電極３６としてＴｉ／Ａｌ層を用いることで、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下（例えば１×１０−３Ω・ｃｍ２以下）のコンタクト抵抗を実現できる。ｎ側コンタクト電極３６は、第４領域Ｗ４の全体にわたって深紫外光に対して高反射率となるように構成される。ｎ側コンタクト電極３６は、第１Ｔｉ層３６ａの厚みを小さくすることにより、波長２８０ｎｍの紫外光に対して８０％以上（例えば８５％〜９０％程度）の反射率を得ることができる。なお、本明細書において、ｎ型半導体層２４側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｎ側コンタクト電極３６の反射率を「第２反射率Ｒ２」ともいう。
【００４２】
ｎ側コンタクト電極３６は、第４領域Ｗ４の全体にわたって均一に構成されることが好ましい。言いかえれば、ｎ側コンタクト電極３６を構成する各層３６ａ〜３６ｄは、第４領域Ｗ４の全体にわたって均一の厚みで積層されることが好ましい。これにより、ｎ側コンタクト電極３６は、第４領域Ｗ４の全体において、活性層２６からの紫外光を反射させて基板２０の第２主面２０ｂに向かわせる高効率の反射電極として機能するとともに、低抵抗のコンタクト電極として機能できる。なお、ｎ側コンタクト電極３６には、紫外光反射率の低下の要因となりうる金（Ａｕ）が含まれないことが好ましい。
【００４３】
保護層３８は、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（メサ面１２ともいう）と、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６の表面とを被覆するように設けられる。図１では、活性層２６およびｐ型半導体層２８のメサ面１２が基板２０に対して垂直となるように示されているが、メサ面１２は基板２０に対して所定の傾斜角で傾斜していてもよい。活性層２６およびｐ型半導体層２８のメサ面１２の傾斜角は、例えば、４０度以上５５度未満であってもよい。
【００４４】
保護層３８は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁性材料で構成される。保護層３８の厚さは、例えば１００ｎｍ以上であり、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上または５００ｎｍ以上である。保護層３８の厚さは、例えば２μｍ以下、１μｍ以下または８００ｎｍ以下である。保護層３８の厚みを大きくすることで、ｎ型半導体層２４の上に形成される各層の表面を好適に被覆して保護できる。
【００４５】
保護層３８は、活性層２６よりも深紫外光に対する屈折率が低い材料で構成される。活性層２６を構成するＡｌＧａＮ系半導体材料の屈折率は組成比によるが２．１〜２．５６程度である。一方、保護層３８を構成しうるＳｉＯ２の波長２８０ｎｍの紫外光に対する屈折率は１．４程度であり、ＳｉＯＮの波長２８０ｎｍの紫外光に対する屈折率は１．４〜２．１程度であり、Ａｌ２Ｏ３の波長２８０ｎｍの紫外光に対する屈折率は１．８程度である。低屈折率の保護層３８を設けることで、活性層２６と保護層３８の界面でより多くの紫外光を全反射させ、光取り出し面である基板２０の第２主面２０ｂに向かわせることができる。特に、ＳｉＯ２は活性層２６との屈折率差が大きいため、反射特性をより高めることができる。
【００４６】
ｐ側パッド電極４４およびｎ側パッド電極４６（総称してパッド電極ともいう）は、半導体発光素子１０をパッケージ基板などに実装する際にボンディング接合される部分である。ｐ側パッド電極４４は、ｐ側コンタクト電極３４の上に設けられ、保護層３８を貫通するｐ側開口３８ｐを通じてｐ側コンタクト電極３４と電気的に接続される。ｎ側パッド電極４６は、ｎ側コンタクト電極３６の上に設けられ、保護層３８を貫通するｎ側開口３８ｎを通じてｎ側コンタクト電極３６と電気的に接続される。
【００４７】
パッド電極４４，４６は、耐腐食性の観点からＡｕを含むように構成され、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＡｕまたはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造で構成される。パッド電極４４，４６が金錫（ＡｕＳｎ）で接合される場合、金属接合材となるＡｕＳｎ層をパッド電極４４，４６が含んでもよい。
【００４８】
図２は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す上面図である。上述の図１は、図２のＢ−Ｂ線断面を示す。半導体発光素子１０の外形は、基板２０の外周により規定され、長方形または正方形である。図２の平面視において半導体発光素子１０が占める領域Ｗの面積Ｓ０（全体面積ともいう）は、基板２０の第１主面２０ａまたは第２主面２０ｂの面積と同じである。第１領域Ｗ１は、活性層２６およびｐ型半導体層２８が形成される領域である。第１領域Ｗ１の面積は、全体面積Ｓ０の５５％〜６５％程度である。第２領域Ｗ２は、活性層２６およびｐ型半導体層２８が形成されていない領域であり、第１領域Ｗ１を除く領域である。第２領域Ｗ２の面積は、全体面積Ｓ０の３５％〜４５％程度である。
【００４９】
第３領域Ｗ３は、ｐ側コンタクト電極３４が形成される領域であり、第１領域Ｗ１よりもわずかに小さい領域である。ｐ側コンタクト電極３４が占める第３領域Ｗ３の面積（第１面積Ｓ１ともいう）は、全体面積Ｓ０の４５％〜５０％程度である。ｎ側コンタクト電極３６が占める第４領域Ｗ４は、ｎ側コンタクト電極３６が形成される領域であり、第２領域Ｗ２よりも小さい領域である。第４領域Ｗ４の面積（第２面積Ｓ２ともいう）は、全体面積Ｓ０の２５％〜３０％程度である。したがって、ｐ側コンタクト電極３４が占める第１面積Ｓ１（４５％〜５０％）は、ｎ側コンタクト電極３６が占める第２面積Ｓ２（２５％〜３０％）よりも大きい（つまり、Ｓ１＞Ｓ２）。例えば、第１面積Ｓ１は、第２面積Ｓ２の１．５倍以上となるよう構成される。また、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６が占める面積、つまり、第１面積Ｓ１と第２面積Ｓ２の和（Ｓ１＋Ｓ２）は、全体面積Ｓ０の７０％〜８０％となる。
【００５０】
図２に示す例では、ｐ側コンタクト電極３４が形成される第３領域Ｗ３およびｎ側コンタクト電極３６が形成される第４領域Ｗ４が略長方形である。なお、第３領域Ｗ３および第４領域Ｗ４の形状は略長方形に限られず、任意の形状を有してもよい。例えば、第３領域Ｗ３および第４領域Ｗ４が櫛歯状に形成され、それぞれの櫛歯が互いに間挿されるように構成されてもよい。
【００５１】
本実施の形態によれば、半導体発光素子１０の全体面積Ｓ０に対し、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６の反射電極としての反射効率を５０％以上にすることができる。本明細書において、素子全体の反射効率Ｒｔは、Ｒｔ＝（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２と定義することができる。すでに上述しているが、基板２０の主面の全体面積をＳ０とし、ｐ型半導体層２８上のｐ側コンタクト電極３４の形成面積（第１面積）をＳ１とし、ｎ型半導体層２４上のｎ側コンタクト電極３６の形成面積（第２面積）をＳ２とし、ｐ型半導体層２８側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｐ側コンタクト電極３４の反射率（第１反射率）をＲ１とし、ｎ型半導体層２４側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対するｎ側コンタクト電極３６の反射率（第２反射率）をＲ２としている。
【００５２】
ある実施例によれば、ｐ側コンタクト電極３４が厚さ１００ｎｍのＲｈ層で構成され、ｎ側コンタクト電極３６が厚さ２ｎｍ／６００ｎｍ／２５ｎｍ／２５ｎｍのＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＮ層で構成される。本実施例において、第１反射率Ｒ１は約６３％であり、第２反射率Ｒ２は約８９％である。したがって、第１反射率Ｒ１は、第２反射率Ｒ２以下である（つまり、Ｒ１≦Ｒ２）。本実施例において、第１面積Ｓ１を４５％以上とし、第２面積Ｓ２を２５％以上とすることで、素子全体の反射効率Ｒｔを５０％以上となる。例えば、第１面積Ｓ１を４７％とし、第２面積Ｓ２を２７％とした場合には、素子全体の反射効率Ｒｔは５４％となる。
【００５３】
図３は、反射電極の機能を概略的に示す図であり、基板２０の第２主面２０ｂに向けて出射される紫外光の光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を例示している。第１光線Ｌ１は、ｐ側コンタクト電極３４にて反射されてから基板２０の第２主面２０ｂに向かう場合を示している。ｐ側コンタクト電極３４の第１面積Ｓ１および第１反射率Ｒ１を大きくすることで、第１光線Ｌ１のようにｐ側コンタクト電極３４にて反射されてから外部に出射される紫外光の強度を高めることができる。第２光線Ｌ２は、ｎ側コンタクト電極３６にて反射されてから基板２０の第２主面２０ｂに向かう場合を示している。ｎ側コンタクト電極３６の第２面積Ｓ２および第２反射率Ｒ２を大きくすることで、第２光線Ｌ２のようにｎ側コンタクト電極３６にて反射されてから外部に出射される紫外光の強度を高めることができる。第３光線Ｌ３は、活性層２６またはｐ型半導体層２８のメサ面１２で反射されてから基板２０の第２主面２０ｂに向かう場合を示している。低屈折率の保護層３８を設けることでメサ面１２で全反射される紫外光の割合を高めることができ、第３光線Ｌ３のようにメサ面１２で反射されてから外部に出射される紫外光の強度を高めることができる。
【００５４】
図示する光線Ｌ１〜Ｌ３は、ｐ側コンタクト電極３４、ｎ側コンタクト電極３６またはメサ面１２にて１回だけ反射される場合を示しているが、半導体発光素子１０の内部で複数回の反射を繰り返してから外部に出射される紫外光も存在する。また、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６の双方で反射してから外部に出射される紫外光も存在する。本実施の形態によれば、素子全体の反射効率Ｒｔを定義し、反射効率Ｒｔが５０％以上となるように半導体発光素子１０を構成することで、基板２０の第２主面２０ｂから出射される紫外光の強度を好適に高めることができる。このようにして、本実施の形態によれば、半導体発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、ｎ側コンタクト電極３６が占める第２面積Ｓ２よりもｐ側コンタクト電極３４が占める第１面積Ｓ１を大きくすることで、活性層２６が設けられる第１領域Ｗ１の面積を大きくできる。活性層２６が占める第１領域Ｗ１の面積割合を大きくすることで、基板２０の単位面積あたりの発光効率を高めることができ、半導体発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。
【００５６】
本実施の形態では、ｐ型コンタクト層３２の厚みを小さくすることで、ｐ型コンタクト層３２による紫外光の吸収量を低減できる。つまり、第１光線Ｌ１で示されるように、ｐ型コンタクト層３２を往復で透過してｐ側コンタクト電極３４にて反射される紫外光の減衰量を小さくできる。これにより、半導体発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。
【００５７】
つづいて、半導体発光素子１０の製造方法について説明する。図４〜図９は、半導体発光素子１０の製造工程を概略的に示す図である。図４において、まず、基板２０の第１主面２０ａの上にベース層２２、ｎ型半導体層２４、活性層２６、ｐ型半導体層２８（ｐ型第１クラッド層３０、ｐ型第２クラッド層３１およびｐ型コンタクト層３２）が順に形成される。
【００５８】
基板２０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、ＡｌＧａＮ系半導体材料を形成するための成長基板である。例えば、サファイア基板の（０００１）面上にベース層２２が形成される。ベース層２２は、例えば、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ）層と、アンドープのＡｌＧａＮ（ｕ−ＡｌＧａＮ）層とを含む。ｎ型半導体層２４、活性層２６、およびｐ型半導体層２８は、ＡｌＧａＮ系半導体材料、ＡｌＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００５９】
次に、図５に示すように、ｐ型半導体層２８上の第１領域Ｗ１にマスク５０を形成し、マスク５０の上からｐ型半導体層２８および活性層２６のドライエッチング６０を行う。マスク５０は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。ドライエッチング６０は、第２領域Ｗ２においてｎ型半導体層２４が露出するまで実行される。これにより、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂが形成される。また、第１領域Ｗ１にメサ面１２を有する活性層２６およびｐ型半導体層２８が形成される。メサ面１２を形成する工程では、エッチングガスのプラズマ化による反応性イオンエッチングを用いることができ、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductively Coupled Plasma）エッチングを用いることができる。ドライエッチング６０の実行後、マスク５０が除去される。
【００６０】
次に、図６に示すように、第３領域Ｗ３に開口５１を有するマスク５２を形成し、ｐ型半導体層２８の上の第３領域Ｗ３にｐ側コンタクト電極３４を形成する。マスク５２は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。ｐ側コンタクト電極３４は、スパッタリング法や電子ビーム（ＥＢ）蒸着法で形成することができる。ｐ側コンタクト電極３４をメサ面１２の形成直後にｐ型半導体層２８の上に形成することで、ｐ型半導体層２８とｐ側コンタクト電極３４の間で良好なオーミック接触を実現できる。ｐ側コンタクト電極３４を形成してマスク５２を除去した後、ｐ側コンタクト電極３４にアニール処理が施される。
【００６１】
次に、図７に示すように、第４領域Ｗ４に開口５３のあるマスク５４を形成し、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂの上の第４領域Ｗ４にｎ側コンタクト電極３６を形成する。マスク５４は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。まず、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂの上に第１Ｔｉ層３６ａ、Ａｌ層３６ｂおよび第２Ｔｉ層３６ｃが形成される。これらの層はスパッタリング法やＥＢ蒸着法で形成される。なお、これらの層をスパッタリング法で形成することにより、ＥＢ蒸着法を用いる場合よりも膜密度の低い金属層を形成でき、相対的に低いアニール温度でより優れたコンタクト抵抗を実現できる。
【００６２】
その後、マスク５４を除去し、第２Ｔｉ層３６ｃの表面をアンモニア（ＮＨ３）ガスプラズマで処理することで第２Ｔｉ層３６ｃの表面に窒素（Ｎ）原子を供給し、第２Ｔｉ層３６ｃの表面を窒化させる。これにより、ＴｉＮ層３６ｄが形成される。ＴｉＮ層３６ｄを形成するためのプラズマ処理の温度は、Ａｌの融点（約６６０℃）未満であることが好ましく、例えば３００℃未満であることがより好ましい。
【００６３】
つづいて、ｎ側コンタクト電極３６にアニール処理を施す。ｎ側コンタクト電極３６のアニール処理は、Ａｌの融点（約６６０℃）未満の温度で実行され、５６０℃以上６５０℃以下の温度でアニールすることが好ましい。Ａｌ層の膜密度を２．７ｇ／ｃｍ３未満とし、アニール温度を５６０℃以上６５０℃以下とすることで、ｎ側コンタクト電極３６のコンタクト抵抗を１×１０−２Ω・ｃｍ２以下にすることができる。また、アニール温度を５６０℃以上６５０℃以下とすることで、アニール後のｎ側コンタクト電極３６の平坦性を高め、紫外光反射率を８０％以上にすることができる。
【００６４】
次に、図８に示すように、保護層３８を形成する。保護層３８は、素子構造の上面の全体を被覆するように形成される。保護層３８は、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６の表面を被覆するとともに、活性層２６およびｐ型半導体層２８のメサ面１２を含む露出面を被覆するように設けられる。保護層３８は、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂの少なくとも一部を被覆するように設けられる。
【００６５】
次に、図９に示されるように、開口５５ｐ，５５ｎを有するマスク５６を形成し、保護層３８の一部を除去してｐ側開口３８ｐおよびｎ側開口３８ｎが形成される。マスク５６は、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。マスク５６の開口５５ｐ，５５ｎは、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６の上に位置する。保護層３８の一部は、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）などのＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチング６２により除去できる。このドライエッチング工程にて、ｐ側コンタクト電極３４のＲｈ層およびｎ側コンタクト電極３６のＴｉＮ層３６ｄがドライエッチング６２のストップ層として機能する。これにより、ｐ側コンタクト電極３４およびｎ側コンタクト電極３６へのダメージを防ぐことができ、低抵抗かつ高反射率のコンタクト電極を維持できる。
【００６６】
つづいて、ｐ側コンタクト電極３４の上のｐ側開口３８ｐにｐ側パッド電極４４を形成し、ｎ側コンタクト電極３６の上にｎ側開口３８ｎにｎ側パッド電極４６を形成する。パッド電極４４，４６は、例えば、まず、Ｎｉ層またはＴｉ層を堆積し、その上にＡｕ層を堆積することで形成できる。Ａｕ層の上にさらに別の金属層が設けられてもよく、例えば、Ｓｎ層、ＡｕＳｎ層、Ｓｎ／Ａｕの積層構造を形成してもよい。パッド電極４４，４６は、マスク５６を利用して形成されてもよいし、マスク５６とは別のレジストマスクを利用して形成されてもよい。パッド電極４４，４６の形成後、マスク５６または別のレジストマスクが除去される。
【００６７】
以上の工程により、図１に示す半導体発光素子１０ができあがる。本実施の形態によれば、ｎ側コンタクト電極３６を形成してアニール処理を実行する前に、ｐ側コンタクト電極３４を形成することで、ｐ型コンタクト層３２に対してＲｈ層で構成されるｐ側コンタクト電極３４を良好にオーミック接触させることができ、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下のコンタクト抵抗を実現できる。
【００６８】
図１０は、別の実施の形態に係る半導体発光素子１１０の構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態では、ｐ側コンタクト電極１３４が三層構造となっている点で上述の実施の形態と相違する。以下、半導体発光素子１１０について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００６９】
半導体発光素子１１０は、基板２０と、ベース層２２と、ｎ型半導体層２４と、活性層２６と、ｐ型半導体層２８と、ｐ側コンタクト電極１３４と、ｎ側コンタクト電極３６と、保護層３８と、ｐ側パッド電極４４と、ｎ側パッド電極４６とを備える。
【００７０】
ｐ側コンタクト電極１３４は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ；Transparent Conductive Oxide）層１３４ａと、ＴＣＯ層１３４ａの上に設けられる金属層１３４ｂ，１３４ｃとを含む。ここで、「透明導電性酸化物」とは、一般的に透明導電性酸化物と言われる材料のことを指し、可視光に対して透明（高透過率）である材料であることを言う。したがって、「透明導電性酸化物」とは、活性層２６が発する深紫外光に対して必ずしも透明ではなく、例えば、波長２８０ｎｍの紫外光をある程度吸収しうる。ＴＣＯ層１３４ａは、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などで構成され、導電性の優れたＩＴＯ層であることが好ましい。ＴＣＯ層１３４ａは、活性層２６が発する深紫外光の吸収量を小さくするために薄く形成されることが好ましい。ＴＣＯ層１３４ａは、例えば厚さが４ｎｍ以下のＩＴＯ層であり、厚さが３ｎｍ程度のＩＴＯ層であることが好ましい。
【００７１】
金属層１３４ｂ，１３４ｃは、紫外光に対して高反射率となるように構成される。第１金属層１３４ｂは、パラジウム（Ｐｄ）層またはＮｉ層であり、第２金属層１３４ｃは、Ａｌ層である。第２金属層１３４ｃの厚みは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ以上であることが好ましい。Ａｌ層の厚さを大きくすることで、ｐ側コンタクト電極１３４の紫外光反射率を高めることができる。第１金属層１３４ｂは、ＴＣＯ層１３４ａと第２金属層１３４ｃの密着性を高めるために設けられる。第１金属層１３４ｂは、紫外光の吸収量を小さくするために薄く形成されることが好ましく、５ｎｍ以下、３ｎｍ以下または２ｎｍ以下となるように形成される。
【００７２】
本実施の形態によれば、ｐ型コンタクト層３２とオーミック接触するＴＣＯ層１３４ａを用いることで、ｐ側コンタクト電極１３４のコンタクト抵抗を１×１０−２Ω・ｃｍ２以下にすることができる。また、厚みの小さいＰｄ層と厚みの大きいＡｌ層を組み合わせることで、ＴＣＯ層１３４ａに対するＡｌ層の密着性を高めつつ、波長２８０ｎｍの紫外光に対する金属層１３４ｂ，１３４ｃの反射率を９０％以上とすることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、ｐ型半導体層２８と金属層１３４ｂ，１３４ｃの間にＴＣＯ層１３４ａを挿入しているため、ＴＣＯ層１３４ａを往復で通過することによる損失が生じる。したがって、ｐ型半導体層２８側から入射する紫外光に対するｐ側コンタクト電極１３４の第１反射率Ｒ１は、ＴＣＯ層１３４ａを往復で通過することによる損失を考慮する必要がある。金属層１３４ｂ，１３４ｃの反射率Ｒとし、ＴＣＯ層１３４ａの片道での透過率をＴとした場合、ｐ側コンタクト電極１３４の全体としての第１反射率Ｒ１は、Ｒ１＝ＲＴ２となる。例えば、ＴＣＯ層１３４ａがＩＴＯで構成される場合、厚さ３ｎｍのＩＴＯ層の波長２８０ｎｍの紫外光に対する透過率は約８７％であり、厚さ４ｎｍのＩＴＯ層の波長２８０ｎｍの紫外光に対する透過率は約８３％である。金属層１３４ｂ，１３４ｃの波長２８０ｎｍの紫外光に対する反射率が９０％である場合、厚さ４ｎｍのＩＴＯ層を用いる場合のｐ側コンタクト電極１３４の第１反射率Ｒ１は約６８％となり、厚さ４ｎｍのＩＴＯ層を用いる場合のｐ側コンタクト電極１３４の第１反射率Ｒ１は約６２％となる。
【００７４】
したがって、本実施の形態においても、上述の実施の形態と同様に（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≧０．７とし、Ｒ１≧０．６とし、Ｒ２≧０．８とすることができる。これにより、（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２である条件を満たすことができ、素子全体の反射効率Ｒｔを５０％以上にすることができる。その結果、光取り出し効率の優れた半導体発光素子１１０を提供できる。
【００７５】
ある実施例によれば、ｐ側コンタクト電極３４が厚さ３ｎｍ／２ｎｍ／２００ｎｍのＩＴＯ／Ｐｄ／Ａｌ層で構成され、ｎ側コンタクト電極３６が厚さ２ｎｍ／６００ｎｍ／２５ｎｍ／２５ｎｍのＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＮ層で構成される。本実施例において、第１反射率Ｒ１は６８％であり、第２反射率Ｒ２は８９％である。本実施例において、第１面積Ｓ１を４５％以上とし、第２面積Ｓ２を２５％以上とすることで、素子全体の反射効率Ｒｔを５０％以上となる。例えば、第１面積Ｓ１を４７％とし、第２面積Ｓ２を２７％とした場合には、素子全体の反射効率Ｒｔは５６％となる。
【００７６】
半導体発光素子１１０は、上述の実施の形態に係る半導体発光素子１０と同様の工程で製造することができる。ｐ側コンタクト電極１３４を構成するＴＣＯ層１３４ａ、第１金属層１３４ｂおよび第２金属層１３４ｃは、スパッタリング法または電子ビーム（ＥＢ）蒸着法で形成できる。なお、本実施の形態では、ｎ側コンタクト電極３６の形成前にｐ側コンタクト電極１３４を形成してもよいし、ｎ側コンタクト電極３６の形成後にｐ側コンタクト電極１３４を形成してもよい。
【００７７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００７８】
１０…半導体発光素子、２０…基板、２４…ｎ型半導体層、２６…活性層、２８…ｐ型半導体層、３２…ｐ型コンタクト層、３４…ｐ側コンタクト電極、３６…ｎ側コンタクト電極。
【図１】
2020205401.tif 000003
【図２】
2020205401.tif 000004
【図３】
2020205401.tif 000005
【図４】
2020205401.tif 000006
【図５】
2020205401.tif 000007
【図６】
2020205401.tif 000008
【図７】
2020205401.tif 000009
【図８】
2020205401.tif 000010
【図９】
2020205401.tif 000011
【図１０】
2020205401.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月3日(2020.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に設けられるｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料のｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に設けられ、波長３２０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に前記ｐ型半導体層と接触して設けられるｐ側コンタクト電極と、
前記ｎ型半導体層上において前記活性層の形成領域とは異なる領域に設けられるｎ側コンタクト電極と、を備え、
前記基板の前記主面の全体面積をＳ０とし、前記ｐ型半導体層上における前記ｐ側コンタクト電極の形成面積をＳ１とし、前記ｎ型半導体層上における前記ｎ側コンタクト電極の形成面積をＳ２とし、前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｐ側コンタクト電極の反射率をＲ１とし、前記ｎ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｎ側コンタクト電極の波長２８０ｎｍの反射率をＲ２とした場合に、（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触するＲｈ層を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触する透明導電性酸化物層と、前記透明導電性酸化物層上に設けられる金属層とを含み、
前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記透明導電性酸化物層の透過率をＴとし、前記透明導電性酸化物層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記金属層の反射率をＲとした場合に、前記ｐ側コンタクト電極の前記反射率Ｒ１＝ＲＴ２であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記透明導電性酸化物層は、４ｎｍ以下の厚みを有する酸化インジウム錫層であり、前記金属層は、１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記ｎ型半導体層と接触する１ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みを有するＴｉ層と、前記Ｔｉ層上に設けられる１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≧０．７であり、Ｒ１≧０．６であり、Ｒ２≧０．８であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側コンタクト電極と接触するｐ型コンタクト層を含み、前記ｐ型コンタクト層は、ＡｌＮ比率が２０％以下のｐ型ＡｌＧａＮまたはｐ型ＧａＮであり、
前記ｐ型コンタクト層と前記ｐ側コンタクト電極のコンタクト抵抗は、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記ｐ型コンタクト層の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≦０．８であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月18日(2020.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に設けられるｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料のｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に設けられ、波長３２０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に前記ｐ型半導体層と接触して設けられるｐ側コンタクト電極と、
前記ｎ型半導体層上において前記活性層の形成領域とは異なる領域に設けられ、前記ｎ型半導体層と接触する２ｎｍ以下の厚みを有するＴｉ層と、前記Ｔｉ層上に設けられる１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層とを含むｎ側コンタクト電極と、を備え、
前記基板の前記主面の全体面積をＳ０とし、前記ｐ型半導体層上における前記ｐ側コンタクト電極の形成面積をＳ１とし、前記ｎ型半導体層上における前記ｎ側コンタクト電極の形成面積をＳ２とし、前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｐ側コンタクト電極の反射率をＲ１とし、前記ｎ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記ｎ側コンタクト電極の波長２８０ｎｍの反射率をＲ２とした場合に、（Ｓ１／Ｓ０）×Ｒ１＋（Ｓ２／Ｓ０）×Ｒ２≧０．５であり、Ｓ１＞Ｓ２であり、かつ、Ｒ１≦Ｒ２であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触するＲｈ層を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触する透明導電性酸化物層と、前記透明導電性酸化物層上に設けられる金属層とを含み、
前記ｐ型半導体層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記透明導電性酸化物層の透過率をＴとし、前記透明導電性酸化物層側から入射する波長２８０ｎｍの紫外光に対する前記金属層の反射率をＲとした場合に、前記ｐ側コンタクト電極の前記反射率Ｒ１＝ＲＴ２であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記透明導電性酸化物層は、４ｎｍ以下の厚みを有する酸化インジウム錫層であり、前記金属層は、１００ｎｍ以上の厚みを有するＡｌ層を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記Ａｌ層上に設けられるＴｉＮ層をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記Ａｌ層上に設けられ、厚みが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下のＴｉ層をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≧０．７であり、Ｒ１≧０．６であり、Ｒ２≧０．８であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側コンタクト電極と接触するｐ型コンタクト層を含み、前記ｐ型コンタクト層は、ＡｌＮ比率が２０％以下のｐ型ＡｌＧａＮまたはｐ型ＧａＮであり、
前記ｐ型コンタクト層と前記ｐ側コンタクト電極のコンタクト抵抗は、１×１０−２Ω・ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記ｐ型コンタクト層の厚みは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓ０≦０．８であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体発光素子。