(57)【要約】【課題】被積層体あるいは被給電体に接続される電極の接合性および電極の信頼性を向上させる。【解決手段】透明電極１７０上に、島状に積層される接合層と、接合層の上部に設けられる上面２００ｅと上面２００ｅの外周部から前記透明電極１７０に向かって傾斜する傾斜面２００ｆとを備え、接合層を覆うとともに全周縁が透明電極１７０と接するように接合層および透明電極１７０に積層され、外部との電気的な接続に用いられる第１のボンディングパッド電極２００とを形成する。第１のボンディングパッド電極２００は、上面２００ｅの外径を第１の外径Ｄ１、傾斜面２００ｆの外径を第２の外径Ｄ２、透明電極１７０に対する上面２００ｅの高さを面高さＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、
前記積層半導体層上に透明電極を形成しまたは当該積層半導体層のうちの一つの半導体層を露出させる工程と、
前記透明電極または前記一つの半導体層からなる被積層体に、入口側から当該被積層体側に向かって拡開し当該被積層体の一部領域を露出させるための開口部を有するマスクを形成する工程と、
前記マスク側から前記開口部を介して前記被積層体に接合層を積層する工程と、
前記マスク側から前記開口部を介して前記接合層に外部との電気的な接続に用いられる接続電極を積層する工程と
を有する半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記接合層を積層する工程および前記接続電極を積層する工程がスパッタリングにて行われ、
前記接合層を形成する工程におけるスパッタターゲットと前記被積層体との距離よりも、前記接続電極を積層する工程におけるスパッタターゲットと当該被積層体との距離を小さく設定することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記接続電極を形成する工程が、
前記マスク側から前記開口部を介して前記接合層にバリア層を積層する工程と、
前記マスク側から前記開口部を介して前記バリア層にボンディング層を積層する工程とを含み、
前記バリア層を形成する工程におけるスパッタターゲットと前記被積層体との距離よりも、前記ボンディング層を積層する工程におけるスパッタターゲットと前記被積層体との距離を小さく設定することを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、
前記積層半導体層に透明電極を形成しまたは当該積層半導体層のうちの一つの半導体層を露出させる工程と、
前記透明電極または前記一つの半導体層からなる被積層体に、島状に接合層を積層する工程と、
前記接合層を覆うとともに全周縁が前記被積層体と接するように当該接合層および当該被積層体に接続電極を積層し、当該接合層の上部に設けられる上面と当該上面の外周部から当該被積層体に向かって傾斜する傾斜面とを形成する工程とを備え、
前記接続電極を積層する工程では、前記上面の外径をＤ１、前記傾斜面の外径をＤ２、前記被積層体に対する当該上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有する当該接続電極を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
給電対象となる被給電体に、入口側から当該被給電体側に向かって拡開し当該被給電体の一部領域を露出させるための開口部を有するマスクを形成する工程と、
前記マスク側から前記開口部を介して前記被給電体に接合層を積層する工程と、
前記マスク側から前記開口部を介して前記接合層に外部との電気的な接続に用いられる接続電極を積層する工程と
を有する電極構造の製造方法。
【請求項６】
発光層を含む積層半導体層に積層される透明電極または当該積層半導体層のうちの一つの半導体層からなる被積層体に、島状に積層される接合層と、
前記接合層の上部に設けられる上面と当該上面の外周部から前記被積層体に向かって傾斜する傾斜面とを備え、当該接合層を覆うとともに全周縁が当該被積層体と接するように当該接合層および当該被積層体に積層され、外部との電気的な接続に用いられる接続電極とを備え、
前記接続電極は、前記上面の外径をＤ１、前記傾斜面の外径をＤ２、前記被積層体に対する当該上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項７】
前記接続電極が、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属のいずれかを含む合金からなるボンディング層を有していることを特徴とする請求項６記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記接続電極が、前記接合層と前記ボンディング層との間に積層されるバリア層をさらに備え、
前記バリア層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂのうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなるものであることを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記積層半導体層がＩＩＩ族窒化物半導体にて構成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
給電対象となる被給電体に島状に積層される接合層と、
前記接合層の上部に設けられる上面と当該上面の外周部から前記被給電体に向かって傾斜する傾斜面とを備え、当該接合層を覆うとともに全周縁が当該被給電体と接するように当該接合層および当該被給電体に積層され、外部との電気的な接続に用いられる接続電極とを備え、
前記接続電極は、前記上面の外径をＤ１、前記傾斜面の外径をＤ２、前記被積層体に対する当該上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有することを特徴とする電極構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法、電極構造の製造方法、半導体発光素子、電極構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長光発光素子用の半導体材料として、ＧａＮ系化合物半導体が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
【０００３】
このようなＧａＮ系化合物半導体を用いた半導体発光素子では、通常、基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなるＬＥＤ構造を有する積層半導体層を形成し、最上部のｐ型半導体層に透明電極およびボンディング用のパッド電極を形成する一方、ｐ型半導体層および発光層の一部をエッチング等によって除去して露出させたｎ型半導体層にボンディング用のパッド電極を形成する。
【０００４】
公報記載の従来技術として、透明電極上のパッド電極およびｎ型窒化物半導体層上のパッド電極を、Ａｕ／Ｃｒで構成することが記載されている（特許文献１参照）。
また、他の公報記載の従来技術として、透明電極上のパッド電極を、透明電極に積層される反射層と、反射層に積層されるバリア層と、バリア層に積層される最上層とで構成することが記載されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４４５０３号公報
【特許文献２】特開２００６−６６９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような半導体発光素子を組み込んだ発光装置等を製造する際、各パッド電極は、公知のワイヤボンダを用いてワイヤボンディングされる。ワイヤボンディングにおいて、各電極パッドには金線等からなるワイヤを接続するために所定の圧力がかけられるが、ワイヤボンディングを行った後に、電極パッドが透明電極あるいは半導体層等の被積層体から剥がれてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、被積層体あるいは被給電体に接続される電極の接合性および電極の信頼性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】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明が適用される半導体発光素子の製造方法は、基板上に発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、積層半導体層上に透明電極を形成しまたは積層半導体層のうちの一つの半導体層を露出させる工程と、透明電極または一つの半導体層からなる被積層体に、入口側から被積層体側に向かって拡開し被積層体の一部領域を露出させるための開口部を有するマスクを形成する工程と、マスク側から開口部を介して被積層体に接合層を積層する工程と、マスク側から開口部を介して接合層に外部との電気的な接続に用いられる接続電極を積層する工程とを有している。
【０００９】
このような半導体発光素子の製造方法において、接合層を積層する工程および接続電極を積層する工程がスパッタリングにて行われ、接合層を形成する工程におけるスパッタターゲットと被積層体との距離よりも、接続電極を積層する工程におけるスパッタターゲットと被積層体との距離を小さく設定することを特徴とすることができる。
また、接続電極を形成する工程が、マスク側から開口部を介して接合層にバリア層を積層する工程と、マスク側から開口部を介してバリア層にボンディング層を積層する工程とを含み、バリア層を形成する工程におけるスパッタターゲットと被積層体との距離よりも、ボンディング層を積層する工程におけるスパッタターゲットと被積層体との距離を小さく設定することを特徴とすることができる。
【００１０】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体発光素子の製造方法は、基板上に発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、積層半導体層に透明電極を形成しまたは積層半導体層のうちの一つの半導体層を露出させる工程と、透明電極または一つの半導体層からなる被積層体に、島状に接合層を積層する工程と、接合層を覆うとともに全周縁が被積層体と接するように接合層および被積層体に接続電極を積層し、接合層の上部に設けられる上面と上面の外周部から被積層体に向かって傾斜する傾斜面とを形成する工程とを備え、接続電極を積層する工程では、上面の外径をＤ１、傾斜面の外径をＤ２、被積層体に対する上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有する接続電極を形成することを特徴としている。
【００１１】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される電極構造の製造方法は、給電対象となる被給電体に、入口側から被給電体側に向かって拡開し被給電体の一部領域を露出させるための開口部を有するマスクを形成する工程と、マスク側から開口部を介して被給電体に接合層を積層する工程と、マスク側から開口部を介して接合層に外部との電気的な接続に用いられる接続電極を積層する工程とを有している。
【００１２】
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される半導体発光素子は、発光層を含む積層半導体層に積層される透明電極または積層半導体層のうちの一つの半導体層からなる被積層体に、島状に積層される接合層と、接合層の上部に設けられる上面と上面の外周部から被積層体に向かって傾斜する傾斜面とを備え、接合層を覆うとともに全周縁が被積層体と接するように接合層および被積層体に積層され、外部との電気的な接続に用いられる接続電極とを備え、接続電極は、上面の外径をＤ１、傾斜面の外径をＤ２、被積層体に対する上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有することを特徴としている。
【００１３】
このような半導体発光素子において、接続電極が、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属のいずれかを含む合金からなるボンディング層を有していることを特徴とすることができる。
また、接続電極が、接合層とボンディング層との間に積層されるバリア層をさらに備え、バリア層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂのうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなるものであることを特徴とすることができる。
さらに、積層半導体層がＩＩＩ族窒化物半導体にて構成されることを特徴とすることができる。
【００１４】
そして、他の観点から捉えると、本発明が適用される電極構造は、給電対象となる被給電体に島状に積層される接合層と、接合層の上部に設けられる上面と上面の外周部から被給電体に向かって傾斜する傾斜面とを備え、接合層を覆うとともに全周縁が被給電体と接するように接合層および被給電体に積層され、外部との電気的な接続に用いられる接続電極とを備え、接続電極は、上面の外径をＤ１、傾斜面の外径をＤ２、被積層体に対する上面の高さをＨとし、Ｓ＝２×Ｈ／（Ｄ２−Ｄ１）としたとき、０＜Ｓ≦０．６の関係を満たす形状を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被積層体あるいは被給電体に接続される接続電極の接合性および電極の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される半導体発光素子（発光ダイオード）１の断面模式図の一例であり、図２は図１に示す半導体発光素子１の平面模式図であり、図３は半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図の概略図の一例であり、図４は、半導体発光素子１に設けられた第１の電極２１０の拡大断面図の一例である。
【００１７】
（半導体発光素子）
図１に示すように、半導体発光素子１は、基板１１０と、基板１１０上に積層される中間層１２０と、中間層１２０上に積層される下地層１３０とを備える。また、半導体発光素子１は、下地層１３０上に積層されるｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０上に積層される発光層１５０と、発光層１５０上に積層されるｐ型半導体層１６０とを備える。なお、以下の説明においては、必要に応じて、これらｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と呼ぶ。さらに、半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１６０上に積層される透明電極１７０と、透明電極１７０上に積層される保護層１８０とを備える。そして、半導体発光素子１は、透明電極１７０のうち保護層１８０によって覆われない部位に積層される第１の接合層１９０と、第１の接合層１９０上に積層される、接続電極の一例としての第１のボンディングパッド電極２００とを備える。さらにまた、半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を切り欠くことによって露出したｎ型半導体層１４０の半導体層露出面１４０ｃ上の一部に積層される第２の接合層２２０と、第２の接合層２２０上に積層される接続電極の一例としての第２のボンディングパッド電極２３０とを備える。なお、以下の説明においては、透明電極１７０と透明電極１７０上に積層される第１の接合層１９０と第１のボンディングパッド電極２００とを、まとめて第１の電極２１０と呼ぶ。また、以下の説明においては、第２の接合層２２０と第２のボンディングパッド電極２３０とを、まとめて第２の電極２４０と呼ぶ。
この半導体発光素子１においては、第１の電極２１０における第１のボンディングパッド電極２００を正極、第２の電極２４０を負極とし、両者を介して電流を流すことで、発光層１５０が発光するようになっている。
【００１８】
では次に、半導体発光素子１の各構成要素について、より詳細に説明する。
＜基板＞
基板１１０としては、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、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、ハフニウム、タングステン、モリブデン等からなる基板を用いることができる。
また、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。サファイア基板を用いる場合は、サファイアのｃ面上に中間層１２０（バッファ層）を形成するとよい。
【００１９】
なお、上記基板の内、高温でアンモニアに接触することで化学的な変性を引き起こすことが知られている酸化物基板や金属基板等を用いることができ、アンモニアを使用せずに中間層１２０を成膜することもでき、またアンモニアを使用する方法では、後述のｎ型半導体層１４０を構成するために下地層１３０を成膜した場合には、中間層１２０がコート層としても作用するので、これらの方法は基板１１０の化学的な変質を防ぐ点で効果的である。
また、中間層１２０をスパッタ法により形成した場合、基板１１０の温度を低く抑えることが可能なので、高温で分解してしまう性質を持つ材料からなる基板１１０を用いた場合でも、基板１１０にダメージを与えることなく基板上への各層の成膜が可能である。
【００２０】
＜積層半導体層＞
積層半導体層１００は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、図１に示すように、基板１１０上に、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０の各層がこの順で積層されて構成されている。
また、図３に示すように、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０及びｐ型半導体層１６０の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成してもよい。さらにまた、積層半導体層１００は、さらに下地層１３０、中間層１２０を含めて呼んでもよい。
なお、積層半導体層１００は、ＭＯＣＶＤ法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタ法によっても条件を最適化することで、ＭＯＣＶＤ法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
【００２１】
＜中間層＞
中間層１２０は、多結晶のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。
中間層１２０は、上述のように、例えば、多結晶のＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１〜０．５μｍのものとすることができる。中間層１２０の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層１２０により基板１１０と下地層１３０との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層１２０の厚みが０．５μｍを超えると、中間層１２０としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層１２０の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する虞がある。
中間層１２０は、基板１１０と下地層１３０との格子定数の違いを緩和し、基板１１０の（０００１）面（Ｃ面）上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層１２０の上に単結晶の下地層１３０を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１３０が積層できる。なお、本発明においては、中間層形成工程を行なうことが好ましいが、行なわなくても良い。
【００２２】
また、中間層１２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる六方晶系の結晶構造を持つものであってもよい。また、中間層１２０をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものであってもよく、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、中間層１２０の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のＩＩＩ族窒化物半導体の結晶からなる中間層１２０とすることができる。このような単結晶構造を有する中間層１２０を基板１１０上に成膜した場合、中間層１２０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。
また、中間層１２０をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶（多結晶）とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。
【００２３】
＜下地層＞
下地層１３０としては、ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いることができるが、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１３０を形成できるため好ましい。
下地層１３０の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、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。
下地層１３０の結晶性を良くするためには、下地層１３０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は、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。
【００２４】
＜ｎ型半導体層＞
図３に示すように、ｎ型半導体層１４０は、ｎコンタクト層１４０ａとｎクラッド層１４０ｂとから構成されるのが好ましい。なお、ｎコンタクト層１４０ａはｎクラッド層１４０ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層１３０をｎ型半導体層１４０に含めてもよい。
ｎコンタクト層１４０ａは、第２の電極２４０を設けるための層である。ｎコンタクト層１４０ａとしては、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い。
また、ｎコンタクト層１４０ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０17〜１×１０20／ｃｍ3、好ましくは１×１０18〜１×１０19／ｃｍ3の濃度で含有すると、第２の電極２４０との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
ｎコンタクト層１４０ａの膜厚は、０．５〜５μｍとされることが好ましく、１〜３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層１４０ａの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００２５】
ｎコンタクト層１４０ａと発光層１５０との間には、ｎクラッド層１４０ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１４０ｂは、発光層１５０へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めとを行なう層である。ｎクラッド層１４０ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮは、各主要元素の組成比を任意に選ばれることがあり、本明細書では各組成比を省略してこのように表示することがある。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１４０ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１５０のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
ｎクラッド層１４０ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層１４０ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０17〜１×１０20／ｃｍ3、が好ましく、より好ましくは１×１０18〜１×１０19／ｃｍ3である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００２６】
なお、ｎクラッド層１４０ｂを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、ｎ側第１層と組成が異なるとともに１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。
また、ｎクラッド層１４０ｂは、ｎ側第１層とｎ側第２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よく、ＧａＩｎＮとＧａＮとの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ同士の交互構造であることが好ましい。
【００２７】
＜発光層＞
ｎ型半導体層１４０の上に積層される発光層１５０としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することができる。
図３に示すような、量子井戸構造の井戸層１５０ｂとしては、Ｇａ1-yＩｎyＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層１５０ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
また、多重量子井戸構造の発光層１５０の場合は、上記Ｇａ1-yＩｎyＮを井戸層１５０ｂとし、井戸層１５０ｂよりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層１５０ａとする。井戸層１５０ｂおよび障壁層１５０ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
【００２８】
＜ｐ型半導体層＞
図３に示すように、ｐ型半導体層１６０は、通常、ｐクラッド層１６０ａおよびｐコンタクト層１６０ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１６０ｂがｐクラッド層１６０ａを兼ねることも可能である。
ｐクラッド層１６０ａは、発光層１５０へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行なう層である。ｐクラッド層１６０ａとしては、発光層１５０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１５０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、好ましくは、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。
ｐクラッド層１６０ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１５０へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１６０ａ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１６０ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０18〜１×１０21／ｃｍ3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１６０ａは、複数回積層した超格子構造としてもよく、ＡｌＧａＮとＡｌＧａＮとの交互構造又はＡｌＧａＮとＧａＮとの交互構造であることが好ましい。
【００２９】
ｐコンタクト層１６０ｂは、第１の電極２１０を設けるための層である。ｐコンタクト層１６０ｂは、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．４）であることが好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持および第１の電極２１０との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。
ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０18〜１×１０21／ｃｍ3の濃度、好ましくは５×１０19〜５×１０20／ｃｍ3の濃度で含有していると、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、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。
ｐコンタクト層１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。ｐコンタクト層１６０ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００３０】
＜第１の電極＞
次に、第１の電極２１０の構成について詳細に説明する。
図１および図４に示すように、第１の電極２１０は、透明電極１７０と、透明電極１７０上（少し掘り込んだ透明電極１７０上でもよい）に積層される第１の接合層１９０と、第１の接合層１９０上に積層される第１のボンディングパッド電極２００とを有している。ボンディングパッド電極を接続電極とも呼ぶことがあり、外部との電気的な接続に用いられる。
【００３１】
ここで、透明電極１７０は、ｐ型半導体層１６０の上面１６０ｃのほぼ全面を覆うように形成されている。
また、第１の接合層１９０は、透明電極１７０の一部領域を島状に覆うように形成されている。そして、第１の接合層１９０は、上部側に向かうほぼ平坦な上面１９０ａと、上面１９０ａの縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで透明電極１７０に対し傾斜して形成される傾斜面１９０ｂとを有している。
【００３２】
さらに、第１のボンディングパッド電極２００は、第１の接合層１９０上に形成される第１のバリア層２００ａと、第１のバリア層２００ａ上に形成される第１のボンディング層２００ｂとを備えている。
【００３３】
ここで、第１のバリア層２００ａは、第１の接合層１９０を覆うとともにその全周縁が透明電極１７０と接するように形成されている。そして、第１のバリア層２００ａは、上部側に向かうほぼ平坦な上面２００ｃと、上面２００ｃの縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで透明電極１７０に対し傾斜して形成される傾斜面２００ｄとを有している。これにより、例えば図２に示すように半導体発光素子１を平面視したときに、第１のバリア層２００ａが第１の接合層１９０を覆うとともに、さらに第１の接合層１９０の外周側にまで張り出すように形成されることから、第１の接合層１９０のいかなる部分も第１のバリア層２００ａの下から露出しないようにすることができる。
【００３４】
一方、第１のボンディング層２００ｂは、第１のバリア層２００ａを覆うとともにその全周縁が透明電極１７０と接するように形成されている。そして、第１のボンディング層２００ｂは、上部側に向かうほぼ平坦な上面２００ｅと、上面２００ｅの縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで透明電極１７０に対し傾斜して形成される傾斜面２００ｆとを有している。これにより、例えば図２に示すように半導体発光素子１を平面視したときに、第１のボンディング層２００ｂが第１のバリア層２００ａを覆うとともに、さらに第１のバリア層２００ａの外周側にまで張り出すように形成されることから、第１のバリア層２００ａのいかなる部分も第１のボンディング層２００ｂの下から露出しないようにすることができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、保護層１８０が、透明電極１７０の上面と、第１のボンディング層２００ｂの傾斜面２００ｆと、透明電極１７０で覆われていないｐ型半導体層１６０の上面、積層半導体層１００の開口部側壁及び後述の第２のボンディング層２３０ｂの傾斜面を覆うように形成される。したがって、第１の電極２１０においては、保護層１８０によって覆われない第１のボンディング層２００ｂの上面２００ｅが外部に露出することになる。
【００３６】
このように、第１の接合層１９０には外周部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面１９０ｂが形成されており、第１の接合層１９０は保護層１８０と、第１のボンディングパッド電極２００すなわち第１のバリア層２００ａおよび第１のボンディング層２００ｂとによって外部から三重にシールドされる構成となっている。つまり、保護層１８０と第１のボンディング層２００ｂとの接合面、透明電極１７０と第１のボンディング層２００ｂとの接合面、および透明電極１７０と第１のバリア層２００ａとの接合面を通過しなければ、半導体発光素子１の外部の空気または水分が第１の接合層１９０へ侵入することができなくなる。このため、従来の半導体発光素子に比較して、外部の空気や水分が第１の接合層１９０へ侵入するおそれを大幅に低減することができる。
これにより、第１の接合層１９０が外部の空気や水分と容易に接して剥がれ等を促進されることはなく、第１の接合層１９０の耐食性を向上させることにより、半導体発光素子１の素子寿命を長くすることができる。
【００３７】
＜透明電極＞
図１および図４に示すように、ｐ型半導体層１６０の上には透明電極１７０が積層されている。
図２に示すように、平面視したときに、透明電極１７０（図１参照）は、第２の電極２４０を形成するために、エッチング等の手段によって一部が除去されたｐ型半導体層１６０の上面１６０ｃのほぼ全面を覆うように形成されているが、このような形状に限定されるわけでなく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。なお、透明電極１７０の構造も、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。
【００３８】
透明電極１７０は、ｐ型半導体層１６０との接触抵抗が小さいものが好ましい。また、この半導体発光素子１では、発光層１５０からの光を第１の電極２１０が形成された側に取り出すことから、透明電極１７０は光透過性に優れたものが好ましい。さらにまた、ｐ型半導体層１６０の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透明電極１７０は優れた導電性を有していることが好ましい。
【００３９】
以上のことから、透明電極１７０の構成材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉ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好ましい。
また、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、酸化チタン等が好ましい。ここで、Ｉｎを含む酸化物の一部は、他の透明導電膜と比較して光透過性および導電性の両者がともに優れている点でより好ましい。Ｉｎを含む導電性の酸化物としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ））、ＩＧＯ（酸化インジウムガリウム（Ｉｎ2Ｏ3−Ｇａ2Ｏ3））、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム（Ｉｎ2Ｏ3−ＣｅＯ2））等が挙げられる。なお、これらの中に、例えばフッ素などのドーパントが添加されていてもかまわない。
これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、透明電極１７０を形成できる。また、透明電極１７０を形成した後に、透明電極１７０の透明化を目的とした熱アニールを施す場合もある。
【００４０】
本実施の形態において、透明電極１７０は、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ2Ｏ3結晶を含む透明材料（例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等）を好ましく使用することができる。
例えば、六方晶構造のＩｎ2Ｏ3結晶を含むＩＺＯを透明電極１７０として使用する場合、エッチング性に優れたアモルファスのＩＺＯ膜を用いて特定形状に加工することができ、さらにその後、熱処理等によりアモルファス状態から結晶を含む構造に転移させることで、アモルファスのＩＺＯ膜よりも透光性の優れた電極に加工することができる。
【００４１】
＜第１の接合層＞
第１の接合層１９０は、透明電極１７０に対する第１のボンディングパッド電極２００の接合強度を高めるために、透明電極１７０と第１のボンディングパッド電極２００との間に積層される。また、第１の接合層１９０は、透明電極１７０を透過して第１のボンディングパッド電極２００に照射される発光層１５０からの光を低損失で透過させるために、透光性を有していることが好ましい。
【００４２】
第１の接合層１９０は、基本的に導電性を有する材料から適宜選択して差し支えないが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものが好ましい。これにより、接合強度と透光性とを同時に発揮させることができる。また、第１の接合層１９０は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものがより好ましく、さらにＣｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものがさらに好ましい。特に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属を用いることによって、透明電極１７０に対する第１のボンディングパッド電極２００の接合強度を格段に高めることができる。また、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ等の弁作用金属からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものは、外部の空気や水分に対する耐食性が高く、好ましい。ただし、第１の接合層１９０の全部を金属で構成する必要はなく、例えば金属酸化物や金属窒化物等を含んでいてもよい。
【００４３】
また、第１の接合層１９０は厚みが５オングストローム以上１０００オングストローム以下の範囲の薄膜であること、より好ましくは１０オングストローム以上４００オングストローム以下の範囲の薄膜であることが好ましい。これにより、発光層１５０からの光を遮ることなく効果的に透過させることができる。なお、厚みが５オングストローム未満になると、第１の接合層１９０の強度が低下し、これにより透明電極１７０に対する第１のボンディングパッド電極２００の接合強度が低下する恐れがある。
【００４４】
＜第１のボンディングパッド電極＞
図１に示すように、接続電極の一例としての第１のボンディングパッド電極２００は、透明電極１７０側から順に、第１のバリア層２００ａと第１のボンディング層２００ｂとが積層された積層体からなる。第１のバリア層２００ａは、第１のボンディング層２００ｂを形成する元素のマイグレーションをバリアする作用を有し、第１のボンディング層２００ｂは、給電用の外部端子材料との密着性を高める作用がある。
なお、第１のボンディングパッド電極２００は、第１のバリア層２００ａのみからなる単層構造であってもよく、第１のバリア層２００ａと第１のボンディング層２００ｂとの間に、第１のボンディングパッド電極２００全体の強度を強化する別のバリア層をさらに挿入して、三層構造としてもよい。また、第１のバリア層２００ａに代えてバリア層を挿入して、二層構造としてもよい。
【００４５】
＜第１のバリア層＞
図１に示す第１のバリア層２００ａは、前述のマイグレーション防止作用の他に第１のボンディングパッド電極２００全体の強度を強化する役割を有している。このため、比較的強固な金属材料を使用することが好ましく、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂのうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなるものが選べる。また、第１のバリア層２００ａは、発光層１５０から出射された光を反射させるために、反射率の高い金属で構成することが好ましく、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の白金族金属、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金で構成することがより好ましい。これにより、発光層１５０からの光を効果的に反射させることができる。
なかでも、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくとも一種を含む合金は、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から優れている。
また、第１のバリア層２００ａは、高い反射率を有する金属で形成した場合、厚さが２００〜３０００オングストロームであることが望ましい。第１のバリア層２００ａが薄すぎると充分な反射の効果が得られない。一方、厚すぎると特に利点は生じず、工程時間の長時間化と材料の無駄を生じるのみである。更に望ましくは、５００〜２０００オングストロームである。
【００４６】
また、第１のバリア層２００ａは、第１の接合層１９０に密着していることが、発光層１５０からの光を効率良く反射するとともに、第１のボンディングパッド電極２００との接合強度を高められる点で好ましい。第１のボンディングパッド電極２００が充分な強度を得るためには、第１のバリア層２００ａが第１の接合層１９０を介して透明電極１７０に強固に接合されていることが必要である。最低限、一般的な方法でボンディングパッドに金線を接続する工程で剥離しない程度の強度が好ましい。特に、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、光の反射性などの点から第１のバリア層２００ａとして好適に使用される。
【００４７】
また、第１のボンディングパッド電極２００の反射率は、第１のバリア層２００ａの構成材料によって大きく変わるが、６０％以上であることが望ましい。更には、８０％以上であることが望ましく、９０％以上であればなお良い。反射率は、分光光度計等で比較的容易に測定することが可能である。しかし、第１のボンディングパッド電極２００そのものは面積が小さいために反射率を測定することは難しい。そこで、透明な例えばガラス製の、面積の大きい「ダミー基板」をボンディングパッド電極形成時にチャンバに入れて、同時にダミー基板上に同じボンディングパッド電極を作成して測定するなどの方法を用いて測定することができる。
【００４８】
＜第１のボンディング層＞
図１に示す第１のボンディング層２００ｂは、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなることが好ましい。ＡｕおよびＡｌはボンディングボールとして使用されることが多い金ボールとの密着性の良い金属なので、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の少なくも一種を含む合金を用いることにより、ボンディングワイヤとの密着性に優れたものとすることができる。中でも、特に望ましいのはＡｕである。
また、第１のボンディング層２００ｂの厚みは、５００オングストローム以上２００００オングストローム以下の範囲であることが好ましく、更に望ましくは５０００オングストローム以上１５０００オングストローム以下である。
第１のボンディング層２００ｂが薄すぎるとボンディングボールとの密着性が悪くなり、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。
【００４９】
第１のボンディングパッド電極２００に向かった光は、第１のボンディングパッド電極２００の最下面（透明電極１７０側の面）の第１のバリア層２００ａで反射され、一部は散乱されて横方向あるいは斜め方向に進み、一部は第１のボンディングパッド電極２００の直下に進む。散乱されて横方向や斜め方向に進んだ光は、半導体発光素子１の側面から外部に取り出される。一方、第１のボンディングパッド電極２００の直下の方向に進んだ光は、半導体発光素子１の下面でさらに散乱や反射されて、側面や透明電極１７０（上に第１のボンディングパッド電極２００が存在しない部分）を通じて外部へ取り出される。
【００５０】
第１の接合層１９０およびこれに積層される第１のボンディングパッド電極２００は、透明電極１７０の上であれば、どこへでも形成することができる。例えば第２の電極２４０から最も遠い位置に形成してもよいし、半導体発光素子１の中心などに形成してもよい。しかし、あまりにも第２の電極２４０に近接した位置に形成すると、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。
また、第１のボンディングパッド電極２００の電極面積、より具体的には第１のボンディング層２００ｂの上面２００ｅの面積としては、できるだけ大きいほうがボンディング作業はしやすいものの、発光の取り出しの妨げになる。例えば、チップ面の面積の半分を超えるような面積を覆っては、発光の取り出しの妨げとなり、出力が著しく低下する。逆に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の円形程度であることが一般的である。
【００５１】
＜第２の電極＞
続いて、第２の電極２４０の構成の一例について詳細に説明する。
上述したように、第２の電極２４０は、第２の接合層２２０と、第２の接合層２２０上に積層される第２のボンディングパッド電極２３０とを有している。
【００５２】
図１に示すように、ｎ型半導体層１４０の半導体層露出面１４０ｃに第２の電極２４０が形成されている。このように、第２の電極２４０を形成する際には、エッチング等の手段によって発光層１５０およびｐ型半導体層１６０の一部を切り欠け除去してｎ型半導体層１４０のｎコンタクト層１４０ａを露出させ、得られた半導体層露出面１４０ｃ上に第２の電極２４０を形成する。
図２に示すように、平面視したときに、第２の電極２４０は円形状とされているが、このような形状に限定されるわけでなく、多角形状など任意の形状とすることができる。また、第２の電極２４０はボンディングパットを兼ねており、ボンディングワイヤを接続することができる構成とされている。
【００５３】
本実施の形態において、第２の接合層２２０、第２のバリア層２３０ａおよび第２のボンディング層２３０ｂは、第１の電極２１０における第１の接合層１９０、第１のバリア層２００ａおよび第１のボンディング層２００ｂと同じ材料から構成してもよく、また、異なった材料から構成してもよい。例えば、第２の接合層２２０は、半導体層露出面１４０ｃの一部領域を島状に覆うように形成されている。そして、第２の接合層２２０は、上部側に向かうほぼ平坦な上面と、上面の縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで半導体層露出面１４０ｃに対し傾斜して形成される傾斜面とを有している。
【００５４】
また、第２のボンディングパッド電極２３０は、第２の接合層２２０上に形成される第２のバリア層２３０ａと、第２のバリア層２３０ａ上に形成される第２のボンディング層２３０ｂとを備えている。
【００５５】
ここで、第２のバリア層２３０ａは、第２の接合層２２０を覆うとともにその全周縁が半導体層露出面１４０ｃと接するように形成されている。そして、第２のバリア層２３０ａは、上部側に向かうほぼ平坦な上面と、上面の縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで半導体層露出面１４０ｃに対し傾斜して形成される傾斜面とを有している。これにより、例えば図２に示すように半導体発光素子１を平面視したときに、第２のバリア層２３０ａが第２の接合層２２０を覆うとともに、さらに第２の接合層２２０の外周側にまで張り出すように形成されることから、第２の接合層２２０のいかなる部分も第２のバリア層２３０ａの下から露出しないようにすることができる。
【００５６】
一方、第２のボンディング層２３０ｂは、第２のバリア層２３０ａを覆うとともにその全周縁が半導体層露出面１４０ｃと接するように形成されている。そして、第２のボンディング層２３０ｂは、上部側に向かうほぼ平坦な上面と、上面の縁端から外周側に向けて膜厚が漸次薄くなることで半導体層露出面１４０ｃに対し傾斜して形成される傾斜面とを有している。これにより、例えば図２に示すように半導体発光素子１を平面視したときに、第２のボンディング層２３０ｂが第２のバリア層２３０ａを覆うとともに、さらに第２のバリア層２３０ａの外周側にまで張り出すように形成されることから、第２のバリア層２３０ａのいかなる部分も第２のボンディング層２３０ｂの下から露出しないようにすることができる。
【００５７】
このように、第２の接合層２２０には外周部に外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面が形成され、且つ、第２の接合層２２０は第２のボンディングパッド電極２３０すなわち第２のバリア層２３０ａおよび第２のボンディング層２３０ｂにより外部から二重にシールドされる構成となっている。つまり、半導体層露出面１４０ｃと第２のボンディング層２３０ｂとの接合面および半導体層露出面１４０ｃと第２のバリア層２３０ａとの接合面を通過しなければ、半導体発光素子１の外部の空気または水分が第２の接合層２２０へ侵入することができなくなる。このため、従来の半導体発光素子に比較して、外部の空気や水分が第２の接合層２２０へ侵入するおそれを大幅に低減することができる。
これにより、第２の接合層２２０が容易に分解されることはなく、第２の接合層２２０の耐食性を向上させることにより、半導体発光素子１の素子寿命を長くすることができる。
また、保護層１８０は、第２のボンディング層２３０ｂの傾斜面を覆うように形成される。
【００５８】
＜第２の接合層＞
第２の接合層２２０は、ｎ型半導体層１４０のｎコンタクト層１４０ａに形成される半導体層露出面１４０ｃに対する第２のボンディングパッド電極２３０の接合強度を高めるために、ｎコンタクト層１４０ａと第２のボンディングパッド電極２３０との間に積層される。
【００５９】
第２の接合層２２０は、第１の接合層１９０と同様に、基本的に導電性を有する材料から適宜選択して差し支えないが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものが好ましい。これにより、接合強度と透光性とを同時に発揮させることができる。また、第２の接合層２２０は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものがより好ましく、さらにＣｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｎｉからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものがさらに好ましい。特に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属を用いることによって、半導体層露出面１４０ｃに対する第２のボンディングパッド電極２３０の接合強度を格段に高めることができる。また、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ等の弁作用金属からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものは、外部の空気や水分に対する耐食性が高く、好ましい。ただし、第１の接合層１９０と同様に、第２の接合層２２０の全部を金属で構成する必要はなく、例えば金属酸化物や金属窒化物等を含んでいてもよい。
【００６０】
なお、第２の接合層２２０は、ｎコンタクト層１４０ａ側と公知な透明電極材料の層を介して積層されてもよい。この場合、公知な透明電極材料の層は、ｎコンタクト層１４０ａ側と接合する接合層の機能を有する。
【００６１】
また、第２の接合層２２０は厚みが５オングストローム以上１０００オングストローム以下の範囲の薄膜であること、より好ましくは１０オングストローム以上４００オングストローム以下の範囲の薄膜であることが好ましい。なお、厚みが５オングストローム未満になると、第２の接合層２２０の強度が低下し、これによりｎコンタクト層１４０ａに対する第２のボンディングパッド電極２３０の接合強度が低下するので好ましくない。
【００６２】
＜第２のボンディングパッド電極＞
図１に示すように、第２のボンディングパッド電極２３０は、ｎコンタクト層１４０ａ側から順に、第２のバリア層２３０ａと第２のボンディング層２３０ｂとが積層された積層体からなる。
なお、第２のボンディングパッド電極２３０は、第２のバリア層２３０ａのみからなる単層構造であってもよく、第２のバリア層２３０ａと第２のボンディング層２３０ｂとの間に、第２のボンディングパッド電極２３０全体の強度を強化する別のバリア層をさらに挿入して、三層構造としてもよい。また、第２のバリア層２３０ａに代えてバリア層を挿入して、二層構造としてもよい。
【００６３】
＜第２のバリア層＞
図１に示す第２のバリア層２３０ａは、第１のバリア層２００ａと同様に第２のボンディングパッド電極２３０全体の強度を強化する役割と第２のボンディングパッド電極２３０のマイグレーションを防止する作用とを有している。このため、比較的強固な金属材料を使用することが好ましく、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂのうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなるものが選べる。なお、本実施の形態では、第２のバリア層２３０ａを、第１のバリア層２００ａと同様に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の白金族金属、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金で構成することがより好ましい。
【００６４】
また、第２のバリア層２３０ａは、第２の接合層２２０に密着していることが、第２のボンディングパッド電極２３０との接合強度を高められる点で好ましい。第２のボンディングパッド電極２３０が充分な強度を得るためには、第２のバリア層２３０ａが第２の接合層２２０を介してｎコンタクト層１４０ａに強固に接合されていることが必要である。最低限、一般的な方法でボンディングパッドに金線を接続する工程で剥離しない程度の強度が好ましい。特に、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、第２のバリア層２３０ａとして好適に使用される。
【００６５】
＜第２のボンディング層＞
図１に示す第２のボンディング層２３０ｂは、第１のボンディング層２００ｂと同様、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の少なくも一種を含む合金からなることが好ましい。ＡｕおよびＡｌはボンディングボールとして使用されることが多い金ボールとの密着性の良い金属なので、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の少なくも一種を含む合金を用いることにより、ボンディングワイヤとの密着性に優れたものとすることができる。中でも、特に望ましいのはＡｕである。
また、第２のボンディング層２３０ｂの厚みは、５００オングストローム以上２００００オングストローム以下の範囲であることが好ましく、更に望ましくは５０００オングストローム以上１５０００オングストローム以下である。
第２のボンディング層２３０ｂが薄すぎるとボンディングボールとの密着性が悪くなり、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。
【００６６】
第２の接合層２２０およびこれに積層される第２のボンディングパッド電極２３０は、ｎコンタクト層１４０ａの半導体層露出面１４０ｃの上であれば、どこへでも形成することができる。ただし、ボンディング作業のしやすさという観点からは、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の円形程度であることが一般的である。
【００６７】
なお、本実施の形態では、後述するように、第１の接合層１９０と第２の接合層２２０とが同一のプロセスにおいて形成されてもよく、また、第１のボンディングパッド電極２００と第２のボンディングパッド電極２３０とが同一のプロセスにおいて形成されてもよい。生産性の観点からは第１の接合層１９０と第２の接合層２２０とが同じ構成を有していることが好ましく、第１のボンディングパッド電極２００と第２のボンディングパッド電極２３０とが同じ材料から選ばれる構成を採用してもよい。
【００６８】
（半導体発光素子の製造方法）
次に、図１に示す半導体発光素子１の製造方法の一例について説明する。
本実施形態における半導体発光素子１の製造方法は、基板１１０上に、発光層１５０を含む積層半導体層１００を形成する工程と、積層半導体層１００上に透明電極１７０を形成する工程と、透明電極１７０を有する積層半導体層１００の一部を透明電極１７０と共に切り欠けて半導体層露出面１４０ｃを形成する工程と、透明電極１７０上（少し掘り込んだ透明電極１７０上でもよい）に第１の電極２１０を形成し且つ半導体層露出面１４０ｃに第２の電極２４０を形成する電極形成工程とを有している。なお、電極形成工程においては、表面側を少し掘り込んだ透明電極１７０上に第１の電極２１０を形成するようにしてもかまわない。
【００６９】
ここで、発光層１５０を含む積層半導体層１００を形成する工程は、中間層１２０を形成する中間層形成工程、下地層１３０を形成する下地層形成工程、ｎ型半導体層１４０を形成するｎ型半導体層形成工程、発光層１５０を形成する発光層形成工程、ｐ型半導体層１６０を形成するｐ型半導体層形成工程を有している。さらに、電極形成工程では、積層半導体層１００の上面１６０ｃに透明電極１７０を形成する透明電極形成工程、透明電極１７０上の一部に第１の接合層１９０を形成するとともに半導体層露出面１４０ｃ上に第２の接合層２２０を形成する接合層形成工程、第１の接合層１９０上に第１のバリア層２００ａを形成する工程、第２の接合層２２０上に第２のバリア層２３０ａを形成するバリア層形成工程、第１のバリア層２００ａ上に第１のボンディング層２００ｂを形成する工程、第２のバリア層２３０ａ上に第２のボンディング層２３０ｂを形成するボンディング層形成工程、透明電極１７０の上面と第１のボンディング層２００ｂの傾斜面２００ｆと透明電極１７０に覆われていないｐ型半導体層１６０の上面と積層半導体層１００の開口部側壁と第２のボンディング層２３０ｂの傾斜面に保護層１８０を形成する保護層形成工程、を有している。
【００７０】
さらに、本実施の形態が適用される半導体発光素子１の製造方法は、必要に応じて、電極形成工程の後、得られた半導体発光素子に熱処理を施すアニール工程をさらに有している場合がある。
【００７１】
以下、各工程について、順番に説明する。
＜積層半導体層形成工程＞
積層半導体層形成工程は、中間層形成工程と、下地層形成工程と、ｎ型半導体層形成工程と、発光層形成工程と、ｐ型半導体層形成工程とからなる。
＜中間層形成工程＞
先ず、サファイア基板等の基板１１０を用意し、前処理を施す。前処理としては、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板１１０を配置し、中間層１２０を形成する前にスパッタするなどの方法によって行うことができる。具体的には、チャンバ内において、基板１１０をＡｒやＮ2のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なってもよい。ＡｒガスやＮ2ガスなどのプラズマを基板１１０に作用させることで、基板１１０の上面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。
【００７２】
次に、基板１１０の上面に、スパッタ法によって、中間層１２０を積層する。
スパッタ法によって、単結晶構造を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０％〜１００％、望ましくは７５％となるようにすることが望ましい。
また、スパッタ法によって、柱状結晶（多結晶）を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が１％〜５０％、望ましくは２５％となるようにすることが望ましい。なお、中間層１２０は、上述したスパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。
【００７３】
＜下地層形成工程＞
次に、中間層１２０を形成した後、中間層１２０が形成された基板１１０の上面に、単結晶の下地層１３０を形成する。下地層１３０は、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００７４】
＜ｎ型半導体層形成工程＞
下地層１３０の形成後、ｎコンタクト層１４０ａ及びｎクラッド層１４０ｂを積層してｎ型半導体層１４０を形成する。ｎコンタクト層１４０ａ及びｎクラッド層１４０ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００７５】
＜発光層形成工程＞
発光層１５０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側に障壁層１５０ａが配される順で積層すればよい。
【００７６】
＜ｐ型半導体層形成工程＞
また、ｐ型半導体層１６０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐクラッド層１６０ａと、ｐコンタクト層１６０ｂとを順次積層すればよい。
【００７７】
＜半導体層露出面形成工程＞
透明電極１７０の形成に先立ち、公知のフォトリソグラフィーの手法によってパターニングして、所定の領域の積層半導体層１００の一部をエッチングしてｎコンタクト層１４０ａの一部を露出させ、半導体層露出面１４０ｃを形成させる。
【００７８】
＜電極形成工程＞
電極形成工程は、透明電極形成工程と、接合層形成工程と、バリア層形成工程と、ボンディング層形成工程とからなる。
＜透明電極形成工程＞
ｐ型半導体層１６０上に先に透明電極１７０を形成した後、所定の領域から透明電極１７０の一部と共に積層半導体層１００の一部もエッチングで除去し、半導体層露出面１４０ｃを形成するのが好ましい。
なお、マスクで半導体層露出面１４０ｃをカバーして、エッチング除去せずに残したｐ型半導体層１６０上に、スパッタ法などの公知の方法を用いて、透明電極１７０を形成するようにしてもよい。
【００７９】
図５は、電極形成工程における接合層形成工程、バリア層形成工程およびボンディング層形成工程を説明するための図である。
まず、図５（ａ）に示すように、透明電極１７０の上に、透明電極１７０側に近づくほど横方向の径が拡がる開口部３１１を設けた逆テーパ型マスク（以下、必要に応じて硬化部と呼ぶことがある。）３１０を形成する。この開口部３１１は、第１の接合層１９０および第１のボンディングパッド電極２００を形成する領域に対応する部位に形成される。このとき、半導体層露出面１４０ｃの上にも、同様の開口部３１１を設けた逆テーパ型マスク３１０を形成する。
【００８０】
なお、本実施の形態では、逆テーパ型マスク３１０の開口部３１１の形状に工夫を施すことで、開口部３１１内に形成される第１のボンディングパッド電極２００の形状に工夫を施しているのであるが、これについては後述する。
【００８１】
ここで、逆テーパ型マスク３１０の形成方法について、具体例を挙げて説明する。このような逆テーパ型マスク３１０を形成する方法としては、ポジ型レジストを用いる方法あるいはネガ型レジストを用いる方法など公知の方法があるが、ここではネガ型フォトレジストを用いる方法について説明する。なお、以下では、透明電極１７０側におけるマスク形成について説明を行うが、各工程は、同時に半導体層露出面１４０ｃ側においても行われる。
【００８２】
図６は、図５（ａ）に示す逆テーパ型マスク３１０を形成する工程を説明するための図である。
＜マスク形成工程＞
マスク形成工程は、透明電極１７０（および半導体層露出面１４０ｃ）にレジストを塗布して不溶性レジスト部３００を形成するレジスト塗布工程と、不溶性レジスト部３００の一部をマスクして露光を行うことにより、露光された不溶性レジスト部３００を可溶性レジスト部３２０にする一部露光工程と、加熱により可溶性レジスト部３２０を硬化させる硬化工程と、レジスト部を全面露光することにより不溶性レジスト部３００を可溶性レジスト部３２０とする全面露光工程と、レジスト剥離液に浸漬することにより可溶性レジスト部３２０を剥離する剥離工程と、を有する。
【００８３】
＜レジスト塗布工程＞
まず、図６（ａ）に示すように、透明電極１７０の上にレジストを塗布し、その後乾燥させて不溶性レジスト部３００を形成する。ネガ型フォトレジストとしては、たとえば、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）などを用いることができる。
【００８４】
＜一部露光工程＞
次に、図６（ｂ）に示すように、不溶性レジスト部３００の前面に第１のボンディングパッド電極２００を形成する位置をカバーするようにマスク４００を配置して、マスク４００側から透明電極１７０側へ矢印に示すように所定強さ及び波長の光を照射することにより、光が照射された部分の不溶性レジスト部３００を光反応させて、可溶性レジスト部３２０とする。
この光反応は光の強さに応じて進行するので、光照射面側では光反応の進行が早く、透明電極１７０側では光反応の進行が遅くなる。そのため、可溶性レジスト部３２０は、断面視したときに、図６（ｂ）に示すように、マスク４００でカバーされた部分から透明電極１７０に向けて、透明電極１７０に近づくほど横方向の間隔が拡がる逆テーパ形状となるように形成される。
なお、マスクされた部分は、そのまま不溶性レジスト部３００として残される。
【００８５】
＜硬化工程＞
次に、たとえば、ホットプレートまたはオーブンなどを用いて、この透明電極１７０上の不溶性レジスト部３００および可溶性レジスト部３２０を加熱することにより、図６（ｃ）に示すように、可溶性レジスト部３２０を熱反応により架橋させて硬化させ、硬化部３１０とする。このとき、不溶性レジスト部３００はそのままの状態を維持する。
【００８６】
＜全面露光工程＞
続いて、図６（ｄ）に示すように、マスクを用いず、不溶性レジスト部３００および架橋高分子からなる硬化部３１０の表面側から光を照射することにより、図６（ｃ）において可溶性レジスト部３２０に変換されなかった不溶性レジスト部３００を光反応させて、可溶性レジスト部３２０とする。
【００８７】
＜剥離工程＞
最後に、所定の現像液を用いて、可溶性レジスト部３２０を溶解させて除去することにより、図６（ｅ）に示すように、透明電極１７０上に、逆テーパ形状の開口部３１１を有する硬化部すなわち逆テーパ型マスク３１０を形成することができる。
【００８８】
では、図５に戻って説明を続ける。
本実施の形態では、スパッタ法を用い、同一のバッチ処理において第１の接合層１９０（第２の接合層２２０）、第１のバリア層２００ａ（第２のバリア層２３０ａ）および第１のボンディング層２００ｂ（第２のボンディング層２３０ｂ）を連続的に形成する。すなわち、接合層形成工程、バリア層形成工程およびボンディング層形成工程が一連で行われる。より具体的に説明すると、スパッタ装置のチャンバ内に、第１の接合層１９０を形成するためのスパッタターゲットと、第１のバリア層２００ａを形成するためのスパッタターゲットと、第１のボンディング層２００ｂを形成するスパッタターゲットとを予め設置した状態で、このチャンバ内に、積層半導体層１００、透明電極１７０および逆テーパ型マスク３１０が形成された基板１１０をセットし、プラズマ化させるスパッタターゲットを順次切り替えながら各層の形成を行う。なお、このとき、透明電極１７０と第１の接合層１９０用のスパッタターゲットとの間の第１の距離よりも、透明電極１７０と第１のバリア層２００ａ用のスパッタターゲットとの間の第２の距離を小さく設定する。また、この第２の距離よりも、透明電極１７０と第１のボンディング層２００ｂ用のスパッタターゲットとの間の第３の距離を小さく設定する。
【００８９】
＜接合層形成工程＞
第１の接合層１９０用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク３１０と対向させた状態で、スパッタ法により、図５（ｂ）に示すように、透明電極１７０の上面および逆テーパ型マスク３１０の上に第１の接合層１９０を形成する。このとき、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第１の距離に設定される。すると、透明電極１７０上には、開口部３１１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、第１の接合層１９０が形成される。その結果、透明電極１７０上に積層された第１の接合層１９０には、図４に示す上面１９０ａと、その周縁から外側に拡がる傾斜面１９０ｂとが形成されることになる。ただし、開口部３１１の最下部側に露出する透明電極１７０の外周縁側には、ほとんど第１の接合層１９０が形成されず、透明電極１７０が露出する状態が維持される。
【００９０】
＜バリア層形成工程＞
続いて、第１のバリア層２００ａ用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク３１０とを対向させた状態で、スパッタ法により、図５（ｃ）に示すように、透明電極１７０および逆テーパ型マスク３１０上の第１の接合層１９０の上面に第１のバリア層２００ａを形成する。このとき、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第２の距離に設定される。すると、透明電極１７０上に形成された第１の接合層１９０上には、開口部３１１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、第１のバリア層２００ａが形成される。しかも、第１の接合層１９０を形成するときよりもスパッタターゲットと透明電極１７０との距離を近づけているため、第１のバリア層２００ａは、第１の接合層１９０よりも透明電極１７０の面方向に拡がった状態で形成される。その結果、第１の接合層１９０上に積層された第１のバリア層２００ａには、図４に示す上面２００ｃと、その周縁から外側に拡がる傾斜面２００ｄとが形成されることになる。また、第１の接合層１９０よりも第１のバリア層２００ａが面方向に拡がることに伴い、第１のバリア層２００ａの外周側の全縁端が透明電極１７０と接触するようになり、第１のバリア層２００ａは透明電極１７０とともに第１の接合層１９０を完全に覆うようになる。ただし、開口部３１１の最下部側に露出する透明電極１７０の外周縁側には、ほとんど第１のバリア層２００ａが形成されず、引き続き透明電極１７０が露出する状態が維持される。
【００９１】
＜ボンディング層形成工程＞
さらに続いて、第１のボンディング層２００ｂ用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク３１０とを対向させた状態で、スパッタ法により、図５（ｄ）に示すように、透明電極１７０および逆テーパ型マスク３１０上の第１のバリア層２００ａの上面に第１のボンディング層２００ｂを形成する。このとき、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第３の距離に設定される。すると、透明電極１７０上に形成された第１のバリア層２００ａ上には、開口部３１１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、第１のボンディング層２００ｂが形成される。しかも、第１のバリア層２００ａを形成するときよりもスパッタターゲットと透明電極１７０との距離を近づけているため、第１のバリア層２００ａよりも透明電極１７０の面方向に拡がり、且つ、開口部３１１の内壁の下部側を埋めるように形成される。その結果、第１のバリア層２００ａ上に積層された第１のボンディング層２００ｂには、図４に示す上面２００ｅと、その周縁から外側に拡がる傾斜面２００ｆとが形成されることになる。また、第１のバリア層２００ａよりも第１のボンディング層２００ｂが面方向に拡がることに伴い、第１のボンディング層２００ｂの外周側の全縁端が透明電極１７０と接触するようになり、第１のボンディング層２００ｂは透明電極１７０とともに第１のバリア層２００ａを完全に覆うようになる。
【００９２】
＜剥離工程＞
最後に、レジスト剥離液に浸漬することにより、架橋高分子からなる逆テーパ型マスク３１０を剥離する。これにより、図５（ｅ）に示すように、透明電極１７０、第１の接合層１９０、第１のバリア層２００ａと第１のボンディング層２００ｂとからなる第１のボンディングパッド電極２００を有する第１の電極２１０が形成される。なお、書術はしなかったが、同じ工程を経て、第２の接合層２２０、第２のバリア層２３０ａと第２のボンディング層２３０ｂとからなる第２のボンディングパッド電極２３０を有する第２の電極２４０が形成される。
【００９３】
＜保護層形成工程＞
第１のボンディング層２００ｂ、第２のボンディング層２３０ｂの内側に逆テーパ型マスク３１０を形成した後、逆テーパ型マスク３１０とスパッタターゲットを対向させた状態でＳｉＯ2からなる保護層１８０をスパッタ法により形成し、レジスト剥離液に浸漬することにより、逆テーパ型マスク３１０を剥離する。これにより、図５（ｆ）に示すように、第１のボンディング層２００ｂ、第２のボンディング層２３０ｂの内側を除く半導体発光素子１の上面および積層半導体層１００の切り欠け側面部に保護層１８０が形成される。
【００９４】
＜アニール工程＞
そして、このようにして得られた半導体発光素子１を、例えば窒素などの還元雰囲気下において、１５０℃以上６００℃以下、より好ましくは２００℃以上５００℃以下でアニール処理する。このアニール工程は、第１の接合層１９０を介した透明電極１７０と第１のボンディングパッド電極２００との密着性、および、第２の接合層２２０を介した半導体層露出面１４０ｃと第２のボンディングパッド電極２３０との密着性を高めるために行われる。
以上により、半導体発光素子１が得られる。
【００９５】
このようにして得られた半導体発光素子１をランプ等に使用する場合には、基板１１０側をランプの基台にダイボンドした後、第１の電極２１０の第１のボンディングパッド電極２００の第１のボンディング層２００ｂの上面２００ｅに、金ボールを介して金線からなるボンディングワイヤを接続するとともに、第２の電極２４０の第２のボンディングパッド電極２３０の第２のボンディング層２３０ｂの上面に、同じく金ボールを介して金線からなるボンディングワイヤを接続する。ここで、使用される金線の直径は１０〜３０μｍ程度である。
【００９６】
なお、本実施の形態では、第１の電極２１０を構成する第１の接合層１９０および第１のボンディングパッド電極２００と、第２の電極２４０を構成する第２の接合層２２０および第２のボンディングパッド電極２３０とを、同一の構成としていたが、これに限られるものではなく、少なくともいずれか一方が上述した構成を備えていればよい。
【実施例】
【００９７】
次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。
本発明者は、第１の電極２１０を構成する第１のボンディングパッド電極２００の断面形状を異ならせた半導体発光素子１の製造を行い、第１の電極２１０における透明電極１７０と第１のボンディングパッド電極２００との密着性について、以下に説明する手法を用いて検討を行った。
【００９８】
図７は、第１のボンディングパッド電極２００の形状を特定するための傾斜係数Ｓを説明するための図である。ここで、図７（ａ）は透明電極１７０上に形成される第１のボンディングパッド電極２００の上面図を示しており、図７（ｂ）は透明電極１７０および第１のボンディングパッド電極２００の断面図を示している。
【００９９】
ここでは、第１のボンディングパッド電極２００の上面２００ｅの外径を第１の外径Ｄ１、第１のボンディングパッド電極２００の傾斜面２００ｆの外径を第２の外径Ｄ２、透明電極１７０に対する第１のボンディングパッド電極２００の高さを面高さＨとする。
すると、傾斜面２００ｆの横方向長さであるテーパ長Ｗは次の式で表される。
Ｗ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２                                                …（１）
そして、傾斜係数Ｓは次の式で定義される。
Ｓ＝Ｈ／Ｗ                                                            …（２）
この傾斜係数Ｓは、透明電極１７０と傾斜面２００ｆとのなす角度であるテーパ角度θの正接（ｔａｎθ）に対応している。
なお、傾斜係数Ｓの計算に使用される第１の外径Ｄ１、第２の外径Ｄ２および面高さＨは、例えば後述するＴＥＭ写真やＳＥＭ写真等から求めることができる。
【０１００】
図８は、実施例１、２および比較例１〜５における第１のボンディングパッド電極２００の形状と、各々の評価結果との関係を示している。
図８には、第１のボンディングパッド電極２００の形状として、テーパ長Ｗ、傾斜係数Ｓ、テーパ角度θを記載している。ここでは、各実施例および各比較例における第１の外径Ｄ１を８５μｍとし、また、面高さＨを１．１７μｍとした。なお、比較例５は、図４に示す構造を有するものではなく、透明電極１７０上に単に第１の接合層１９０、第１のバリア層２００ａおよび第１のボンディング層２００ｂを積層したものである。このため、テーパ角度θが９０°を超えてしまっており、傾斜係数Ｓが特定できなくなっている。
【０１０１】
また、図８には、評価項目として剥がれ試験の結果を示した。この剥がれ試験は、公知のワイヤボンダを用いて第１のボンディングパッド電極２００の上面２００ｅの中心から所定量ずれた位置にワイヤボンディングを行い、その後横方向からシェアで引っ掻いた際に透明電極１７０から第１のボンディングパッド電極２００が剥がれるか否かを観察することによって行った。各実施例および各比較例におけるサンプル数をそれぞれ１００個とし、どれだけの不良（ｏｕｔ）が発生するかを調べた。また、剥がれ試験は、ずらし量が小さい場合（上面２００ｅの中心から３０μｍずれた位置Ａにワイヤボンディングを行う）と、ずらし量が大きい場合（上面２００ｅの中心から４０μｍずれた位置Ｂにワイヤボンディングを行う）とについて行った。なお、上述したように、上面２００ｅの第１の外径Ｄ１は８５μｍであるので、ずらし量が大きい場合は、上面２００ｅの外側端部に近い側にワイヤボンディングが行われた。
【０１０２】
そして、各実施例および各比較例では、透明電極１７０としてＩＺＯを、第１の接合層１９０としてＴａを、第１のバリア層２００ａとしてＰｔを、第１のボンディング層２００ｂとしてＡｕを、それぞれ用いた。また、各実施例および各比較例では、ボンディングワイヤとしてＡｕを用いた。
【０１０３】
次に、評価結果について説明する。
実施例１、２においては、ずらし量が小さい場合およびずらし量が大きい場合において、いずれも第１のボンディングパッド電極２００の剥がれが生じなかった。
一方、比較例１〜５においては、ずらし量が小さい場合および／またはずらし量が大きい場合において、１０％〜１００％の割合で不良すなわち剥がれが生じた。
【０１０４】
各実施例および各比較例における傾斜係数Ｓを参照すると、良好な結果が得られた実施例１、２においては、傾斜係数Ｓが０．６０３以下となっていることがわかる。これに対し、比較例１〜５においては、傾斜係数Ｓが０．７３６以上となっていることがわかる。したがって、傾斜係数Ｓが０＜Ｓ≦０．６の範囲となる形状を有する第１のボンディングパッド電極２００を用いることにより、ワイヤボンディング時の剥がれが生じにくくなることが理解される。
【０１０５】
図９は、実施例１の半導体発光素子１における第１の電極２１０の断面のＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）写真を示している。図９において、「Ｐ−ＧａＮ」はｐ型半導体層１６０に、「ＩＺＯ」は透明電極１７０に、「Ｐａｄ」は第１の接合層１９０および第１のボンディングパッド電極２００に、それぞれ対応している。また、図９は、ＩＺＯおよびＰａｄ上に保護層１８０に対応するＳｉＯ2保護膜が積層された状態を示している。なお、ＳｉＯ2保護膜の上に積層されているのは、ＴＥＭ写真を撮影するために使用されたタングステン膜である。
【０１０６】
図９より、Ｐａｄすなわち第１のボンディングパッド電極２００には、上部に向かうほぼ平坦な上面２００ｅと、上面２００ｅの縁端から外周側に向けて透明電極１７０に対し傾斜して形成される傾斜面２００ｆとが形成されていることがわかる。また、傾斜面２００ｆが急峻ではなく、なだらかになっていることも理解される。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、半導体発光素子１を例に、透明電極１７０に対し第１の接合層１９０を介して第１のボンディングパッド電極２００を接合させる例、および、半導体層露出面１４０ｃに対し第２の接合層２２０を介して第２のボンディングパッド電極２３０を接合させる例について説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限られない。
すなわち、本発明は、給電対象となる被給電体にボンディング用の電極を形成する場合に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】半導体発光素子の断面模式図の一例である。
【図２】半導体発光素子の平面模式図の一例である。
【図３】半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図の一例である。
【図４】半導体発光素子に設けられた第１の電極の拡大断面図の一例である。
【図５】電極形成工程における接合層形成工程、バリア層形成工程およびボンディング層形成工程を説明するための図である。
【図６】マスク形成工程を説明するための図である。
【図７】傾斜係数を説明するための図である。
【図８】各実施例および各比較例における第１のボンディングパッド電極の形状と、各々の評価結果との関係を示す図である。
【図９】第１の電極の断面ＴＥＭ写真の一例である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…半導体発光素子、１００…積層半導体層、１１０…基板、１２０…中間層、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１４０ａ…ｎコンタクト層、１４０ｂ…ｎクラッド層、１４０ｃ…半導体層露出面、１５０…発光層、１５０ａ…障壁層、１５０ｂ…井戸層、１６０…ｐ型半導体層、１６０ａ…ｐクラッド層、１６０ｂ…ｐコンタクト層、１６０ｃ…上面、１７０…透明電極、１８０…保護層、１９０…第１の接合層、２００…第１のボンディングパッド電極、２００ａ…第１のバリア層、２００ｂ…第１のボンディング層、２１０…第１の電極、２２０…第２の接合層、２３０…第２のボンディングパッド電極、２３０ａ…第２のバリア層、２３０ｂ…第２のボンディング層、２４０…第２の電極
【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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