(57)【要約】 【課題】密着性を高めた電極を備えた半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】基板１０１と、前記基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８の一方または両方が、オーミックコンタクト層５１と金属反射層５２と第１の拡散防止層５３と第１の密着層５４とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、第１の密着層５４の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、第１の拡散防止層５３を完全に覆っている半導体発光素子１を用いることにより、上記課題を解決できる。【選択図】図２
2010267797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、
前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層と第１の密着層がこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の密着層の外縁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てい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３】
前記オーミックコンタクト層が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からなる群より選ばれる透光性の導電性材料から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ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ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１の拡散防止層がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項１〜４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１の密着層がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉもしくはこれらの金属の何れかを含む合金またはこれらの金属の何れかを含む窒素化合物からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
第２の拡散防止層が、前記第１の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第２の拡散防止層がＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗまたはこれらの金属の何れかを含む合金からな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】
ボンディング層が前記第１の密着層または前記第２の拡散防止層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記ボンディング層がＡｕ、Ａｌまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
第２の密着層が、前記ボンディング層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第２の密着層が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする請求項１１に記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
絶縁保護膜が、前記第２の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを一面に備えた実装基板と、前記実装基板の一面上に配置された請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、を具備するランプであって、
前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部と接続され、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部と接続され、前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側になるように配置されていることを特徴とするランプ。  
【請求項１６】
請求項１５に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記積層半導体層の一部が切り欠けられて露出された前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子用の電極であって、
前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層と第１の密着層とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っていることを特徴とする半導体発光素子用の電極。
【請求項１９】
前記第１の密着層の外縁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ていることを特徴とする請求項１８に記載の半導体発光素子用の電極。
【請求項２０】
ボンディング層が前記第１の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の半導体発光素子用の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、ランプ、照明装置、電子機器及び電極に関するものであり、特に、密着性を高めた電極を備えた半導体発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧａＮ系化合物半導体は、短波長発光素子用の半導体材料として注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、一般に、サファイア単結晶、種々の酸化物及びＩＩＩ−Ｖ族化合物などの基板上に、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）等の薄膜形成手段を用いて形成される。
【０００３】
そして、ＧａＮ系化合物半導体発光素子は、一般にｎ型のＧａＮ系化合物半導体（以下、ｎ型半導体層）、活性層（以下、発光層）及びｐ型のＧａＮ系化合物半導体層（以下、ｐ型半導体層）からなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層上のｐ型電極と、前記ｎ型半導体層上のｎ型電極とを備える。
このようなＧａＮ系化合物半導体発光素子には、基板を上に、電極を下にして発光素子を配線基板に実装することで、発光層から発射される光を基板を介して外部に取り出す、所謂フリップチップ型半導体発光素子がある。
【０００４】
フリップチップ型半導体発光素子においては、電極によって光を反射させるために、ＡｇやＡｌなどの反射層を有する電極が形成される。しかし、ＡｇやＡｌは酸化されやすい金属であり、外部の水分や空気との接触により劣化するという問題がある。
そのため、ｐ型電極やｎ型電極の表面および周囲には酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁保護膜が形成される。さらに、ｐ型電極とｎ型電極間の絶縁性を高めるため、両電極間に絶縁保護膜が形成される。
【０００５】
電極の最表面は、配線のしやすさの観点から、Ａｕが一般的に使われている。しかしながら、Ａｕに対する酸化シリコン又は窒化シリコンの付着力が非常に弱いために、強固な保護膜が形成できないという問題があった。この問題を解決するために、Ａｕと絶縁保護膜の間に接着強化層を形成して、接着強度を高める技術が開示されている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、Ａｕと絶縁保護膜との接着強度を高めても、電極を構成する金属とＧａＮ系化合物半導体との間の接着性が不十分な場合には、電極の剥れや発光素子の信頼性を大きく低下するなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１５０３０１号公報
【特許文献２】特開平９−３２０９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、正負電極部（ｎ型電極及びｐ型電極）とＧａＮ系化合物半導体の積層半導体層（ｎ型半導体層又は／及びｐ型半導体層）との接着性を高めた電極構造を備えた半導体発光素子、ランプ、照明装置、電子機器及び電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１）  基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層と第１の密着層がこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っていることを特徴とする半導体発光素子。
（２）  前記第１の密着層の外縁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ていることを特徴とする（１）に記載の半導体発光素子。
（３）  前記オーミックコンタクト層が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からなる群より選ばれる透光性の導電性材料から構成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の半導体発光素子。
（４）  前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ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ことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（５）  前記第１の拡散防止層がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（６）  前記第１の密着層がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉもしくはこれらの金属の何れかを含む合金またはこれらの金属の何れかを含む窒素化合物からなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（７）  第２の拡散防止層が、前記第１の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（８）  前記第２の拡散防止層がＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする（７）に記載の半導体発光素子。
（９）  ボンディング層が前記第１の密着層または前記第２の拡散防止層を覆うように形成されていることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１０）  前記ボンディング層がＡｕ、Ａｌまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする（９）に記載の半導体発光素子。
（１１）  第２の密着層が、前記ボンディング層を覆うように形成されていることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１２）  前記第２の密着層が、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることを特徴とする（１１）に記載の半導体発光素子。
（１３）  絶縁保護膜が、前記第２の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１４）  前記積層半導体層が窒化ガリウム系半導体を主体として構成されていることを特徴とする（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
（１５）  一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを一面に備えた実装基板と、前記実装基板の一面上に配置された（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、を具備するランプであって、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部と接続され、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部と接続され、前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側になるように配置されていることを特徴とするランプ。  
（１６）  （１５）に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする照明装置。
（１７）  （１５）に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
（１８）  基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記積層半導体層の一部が切り欠けられて露出された前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子用の電極であって、前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層と第１の密着層とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っていることを特徴とする半導体発光素子用の電極。
（１９）  前記第１の密着層の外縁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ていることを特徴とする（１８）に記載の半導体発光素子用の電極。
（２０）  ボンディング層が前記第１の密着層を覆うように形成されていることを特徴とする（１８）または（１９）に記載の半導体発光素子用の電極。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、正負電極部（ｎ型電極又はｐ型電極）の一方または両方において、当該電極と当該電極が形成されるｎ型半導体層又はｐ型半導体層との接着性を高めた電極構造を備えた半導体発光素子、ランプ、照明装置、電子機器及び電極を提供することができる。
また、金属反射層を有する当該電極構造を備えたフリップチップ型半導体発光素子、その製造方法、ランプ及び照明装置を提供することができる。
さらに、本発明は、基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っていることにより、前記電極とＧａＮ系化合物半導体層との接着性を高めることができる。
【００１１】
本発明の半導体発光素子は、基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子であって、前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っている構成なので、電極の積層半導体層への密着性を高めて、実装基板の配線部への接合時の引張応力によっても剥がれることのない電極とすることができる。さらに、半導体発光素子の製造効率を向上させるとともに、半導体発光素子の素子寿命を長くすることができる。
本発明によれば、ｎ型電極又はｐ型電極の一方または両方が金属反射層を有する電極であり、当該電極と当該電極が形成されるｎ型半導体層又はｐ型半導体層との接着性を高めた電極構造を備えたフリップチップ型半導体発光素子、その製造方法、ランプ及び照明装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の半導体発光素子は、前記第１の密着層の外縁部が積層半導体層のｎ型半導体層又はｐ型半導体層の一方又は両方の層と接して張り出して形成され、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ている構成なので、電極の積層半導体層への密着性を高めて、外部からの水分や空気の浸入を抑制し、信頼性を高めることができる。
【００１３】
本発明の半導体発光素子は、ボンディング層が前記第１の密着層または前記第２の拡散防止層を覆うように形成され、前記第２の密着層が前記ボンディング層を完全に覆うように接し絶縁保護膜との密着性を高める構成なので、電極自体の積層半導体層への密着性を高めることができる。その結果、外部からの水分や空気の浸入を抑制し、信頼性を高めることができる。
【００１４】
本発明のランプは、一の配線部と前記一の配線部と離間して配設された他の配線部とを一面に備えた実装基板と、前記実装基板の一面上に配置された前項（１）〜前項（１４）のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、を具備するランプであって、前記半導体発光素子の一方の電極が前記一の配線部と接続され、前記半導体発光素子の他方の電極が前記他の配線部と接続され、前記半導体発光素子の基板が前記実装基板と反対側になるように配置されている構成なので、電極の積層半導体層への密着性を高めて、信頼性の高いランプとすることができる。
【００１５】
本発明の照明装置は、先に記載のランプが組み込まれている構成なので、積層半導体層への密着性が高められた電極を備えた構造とすることができる。
【００１６】
本発明の電子機器は、先に記載のランプが組み込まれている構成なので、積層半導体層への密着性が高められた電極を備えた構造とすることができる。
【００１７】
本発明の半導体発光素子用の電極は、基板と、前記基板上にｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とがこの順序で積層されてなる積層半導体層と、前記ｐ型半導体層に接合された一方の電極と、前記ｎ型半導体層に接合された他方の電極と、を具備する半導体発光素子用の電極であって、前記一方の電極または前記他方の電極の一方または両方が、オーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層と第１の密着層とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、前記第１の密着層の外縁部が前記積層半導体層と接して張り出して形成され、前記第１の拡散防止層を完全に覆っている構成なので、電極の積層半導体層への密着性を高めて、外部からの水分や空気の浸入を抑制し、劣化の起きない電極とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の半導体発光素子の一例を示す平面模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面模式図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面模式図である。
【図４】本発明の半導体発光素子の積層半導体層の一例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の一例の拡大断面図である。
【図６】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図７】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図８】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図９】本発明の半導体発光素子のｐ型電極の工程断面図の一例である。
【図１０】本発明のランプの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
（第１の実施形態）     
図１〜図５は、本発明の実施形態である半導体発光素子の一例を示す図であって、図１は本発明の実施形態である半導体発光素子の平面模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線における断面模式図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ’線における断面模式図であり、図４は、図１に示す半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図であり、図５は、図１に示す半導体発光素子のｐ型電極の拡大断面図である。
【００２０】
（半導体発光素子）
図１に示すように、半導体発光素子１は平面視略矩形状であり、一辺側が平面視半円半矩形状に切り欠けられており、切欠部１６と切欠残部１７が形成されている。
切欠部１６には、平面視円形状のｎ型電極１０８が設けられている。ｎ型電極１０８の側面およびその周囲は保護膜１０に覆われている。
半導体発光素子１の切欠残部１７は保護膜１０に覆われており、保護膜１０に設けられた平面視円形状の凹部１１１ｃからボンディング層５５が露出されている。なお、切欠残部１７の保護膜１０の下には、切欠残部１７とほぼ同様な形状で、オーミックコンタクト層５１と、金属反射層５２と、第１の拡散防止層５３と、第１の密着層５４と、ボンディング層５５と、第２の密着層５６とが配置されており、ｐ型電極１１１が構成されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１側の方向ｆに光を取り出す発光素子であり、基板１０１上に、バッファ層１０２、下地層１０３、積層半導体層２０が順次積層されるとともに、積層半導体層２０の基板１０１と反対側の面（以下、上面）１０６ｃにｐ型電極１１１が形成され、さらに、積層半導体層２０の一部が切り欠けられて形成されたｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ上にｎ型電極１０８が形成されて概略構成されている。なお、積層半導体層２０は、基板１０１側から、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５、ｐ型半導体層１０６がこの順に積層されて構成されている。
また、ｐ型電極１１１は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに、オーミックコンタクト層５１と、金属反射層５２と、第１の拡散防止層５３と、第１の密着層５４と、ボンディング層５５と、第２の密着層５６と、保護膜１０とがこの順序で積層されて構成されている。
さらに、保護膜１０は、ｐ型半導体層１０６の上面及び側面を覆うとともに、半導体層露出面１０４ｃおよびｎ型電極１０８の側面を覆っている。
以下、各部材について説明する。
【００２２】
＜基板＞
基板１０１は、透明であり、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、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、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く、サファイアのｃ面上にバッファ層１０２を形成するとよい。
【００２３】
＜積層半導体層＞
積層半導体層２０は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、図２及び図３に示すように、基板１０１上に、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層がこの順で積層されてなる。なお、積層半導体層２０は、さらに下地層１０３、バッファ層１０２を含めてもよい。
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層はそれぞれ、複数の半導体層で構成することができる。
なお、積層半導体層２０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。
【００２４】
＜バッファ層＞
バッファ層１０２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。
バッファ層１０２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。バッファ層１０２の厚みが０．０１μｍ未満であると、バッファ層１０２により基板１０１と下地層１０３との格子定数の違い緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層１０２の厚みが０．５μｍを超えると、バッファ層１０２としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層１０２の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
バッファ層１０２は、基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和し、基板１０１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、バッファ層１０２の上に単結晶の下地層１０３を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１０３が積層できる。なお、本発明においては、バッファ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。
【００２５】
バッファ層１０２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、バッファ層１０２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、バッファ層１０２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バッファ層１０２とすることができる。このような単結晶構造を有するバッファ層１０２を基板１０１上に成膜した場合、バッファ層１０２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、バッファ層１０２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。
【００２６】
＜下地層＞
下地層１０３としては、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が挙げられるが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１０３を形成できるため好ましい。
下地層１０３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１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３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。
【００２７】
＜ｎ型半導体層＞
図４に示すように、ｎ型半導体層１０４は、通常ｎコンタクト層１０４ａとｎクラッド層１０４ｂとから構成されるのが好ましい。なお、ｎコンタクト層１０４ａはｎクラッド層１０４ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層をｎ型半導体層１０４に含めてもよい。
ｎコンタクト層１０４ａは、ｎ型電極を設けるための層である。ｎコンタクト層１０４ａ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１０４ａ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、ｎ型電極との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。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１０４ａ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１０４ａ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。
【００２８】
ｎコンタクト層１０４ａと発光層１０５との間には、ｎクラッド層１０４ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１０４ｂは、発光層１０５へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。ｎクラッド層１０４ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。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１０４ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０５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１０４ｂ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１０４ｂ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。
【００２９】
なお、ｎクラッド層１０４ｂ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、１００Å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、該ｎ側第１層と組成が異なるとともに１００Å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１０４ｂ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い。また、好ましくは、前記ｎ側第１層又はｎ側第２層の何れかが、活性層（発光層１０５）に接する構成とすれば良い。
【００３０】
＜発光層＞
ｎ型半導体層１０４の上に積層される発光層１０５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の発光層１０５がある。
図４に示すような、量子井戸構造の井戸層１０５ｂ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１０５ｂ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１０５の場合は、上記Ｇａ１−ｙＩｎｙＮを井戸層１０５ｂとし、井戸層１０５ｂ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１０５ａとする。井戸層１０５ｂおよび障壁層１０５ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
【００３１】
＜ｐ型半導体層＞
図４に示すように、ｐ型半導体層１０６は、通常、ｐクラッド層１０６ａおよびｐコンタクト層１０６ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１０６ｂがｐクラッド層１０６ａを兼ねることも可能である。
ｐクラッド層１０６ａは、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１０６ａとしては、発光層１０５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１０５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１０６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１０６ａ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１０６ａ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１０６ａは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
【００３２】
なお、ｐクラッド層１０６ａ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、１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第１層と、該ｐ側第１層と組成が異なるとともに１００Å以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ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、ｐ側第１層とｐ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良い。
【００３３】
ｐコンタクト層１０６ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）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ｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。
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１０６ｂ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１０６ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００３４】
＜ｐ型電極＞
図５は、図２に示す本発明の実施形態である半導体発光素子１のｐ型電極１１１の一例の拡大断面図である。
図５に示すように、ｐ型電極１１１は、オーミックコンタクト層５１と、金属反射層５２と、第１の拡散防止層５３と、第１の密着層５４と、ボンディング層５５と、第２の密着層５６と、絶縁保護膜１０とが積層されて概略構成されている。
【００３５】
＜オーミックコンタクト層＞
図５に示すように、オーミックコンタクト層５１は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成されている。また、その外縁側が外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅとされている。
オーミックコンタクト層５１は、ｐ型半導体層１０６との接触抵抗が小さいものが好ましい。また、発光層１０５からの光を金属反射層５２側に取り出すことから、オーミックコンタクト層５１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１０６のほぼ全面に渡って均一に電流を拡散させるために、オーミックコンタクト層５１は優れた導電性を有していることが好ましい。
【００３６】
オーミックコンタクト層５１の構成材料としては、透明な導電性材料であればよく、例えば、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からなる群より選ばれる透光性（透明）の導電性材料が好ましい。中でも、インジウム酸化物又はチタン酸化物が、特に好ましい。後述する金属反射層にＡｇを用いた場合、これら導電性の酸化物はＡｇと反応せずにＡｇがオーミックコンタクト層に拡散するのを防止することからも好ましい。
ここで、導電性のインジウム酸化物としては、酸化物中にインジウム元素を含む透明な導電性であるものならどんな組成であってもよく、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（酸化ガリウムインジウム（Ｉｎ２Ｏ３−Ｇａ２Ｏ３））が例示できる。また。導電性のチタン酸化物には、酸化チタンが挙げられる。さらにその他の透明な導電性材料には、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、ニオブドープ酸化チタン等を使用できる。
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、オーミックコンタクト層５１を形成できる。また、オーミックコンタクト層５１を形成した後に、合金化や透明化を目的とした熱アニールを施す場合もあるが、施さなくても構わない。
【００３７】
インジウム酸化物を含むオーミックコンタクト層５１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結晶を含む透明電極（例えば、公知なＩＴＯやＩＺＯ等）を好ましく使用することができる。
【００３８】
オーミックコンタクト層５１の最大厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍとすることが望ましく、２ｎｍ〜２００ｎｍとすることがより望ましく、３ｎｍ〜１００ｎｍとすることが更に望ましい。
【００３９】
＜金属反射層＞
図５に示すように、金属反射層５２は、オーミックコンタクト層５１を完全に覆うように形成されている。また、その外縁側が外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅとされている。
すなわち、金属反射層５２は、オーミックコンタクト層５１の最先端部、すなわちオーミックコンタクト層５１を平面視したときの輪郭線を形成する境界部の上を完全に覆うように形成されている。つまり、平面視したときに、金属反射層５２はオーミックコンタクト層５１を覆って、更にオーミックコンタクト層５１の外周側にまで張り出すように形成される構成なので、オーミックコンタクト層５１のいかなる部分も金属反射層５２の下から露出しないようにすることができる。
【００４０】
金属反射層５２は、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１０５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。
【００４１】
また、金属反射層５２は、オーミックコンタクト層５１に密着していることが、発光層１０５からの光を効率良く反射するとともに、ｐ型電極１１１の接合強度を高められる点で好ましい。このため、ｐ型電極１１１が充分な強度を得るためには、金属反射層５２がオーミックコンタクト層５１に強固に接合されていることが必要である。
【００４２】
また、ｐ型電極１１１の反射率は、金属反射層５２の構成材料によって変えることができ、６０％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることがより好ましく、９０％以上とすることが更に好ましい。
なお、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、ｐ型電極１１１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、例えば、ｐ型電極１１１形成時に、面積の大きく透明なガラス製の「ダミー基板」上にｐ型電極１１１と同様のものを作成し、これをサンプルとして反射率を測定する。
【００４３】
金属反射層５２の最大厚さは、２０〜３０００ｎｍであることが望ましく、更に望ましくは５０〜１０００ｎｍであり、最も望ましいのは１００〜５００ｎｍである。金属反射層５２が薄すぎると充分な反射の効果を得ることができない。逆に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。
【００４４】
＜第１の拡散防止層＞
図５に示すように、金属反射層５２を完全に覆うように、第１の拡散防止層５３が形成されている。また、その外縁側が外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅとされている。
すなわち、第１の拡散防止層５３は、金属反射層５２の最先端部、すなわち金属反射層５２を平面視したときの輪郭線を形成する境界部の上を完全に覆うように形成されている。つまり、平面視したときに、第１の拡散防止層５３は金属反射層５２を覆って、更に金属反射層５２の外周側にまで張り出すように形成される構成なので、金属反射層５２のいかなる部分も第１の拡散防止層５３の下から露出しないようにすることができる。
【００４５】
第１の拡散防止層５３は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることが好ましくない。これにより金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料がボンディング層などへ拡散することを防止することができる。
【００４６】
第１の拡散防止層５３の最大厚さは、５０ｎｍ以上の範囲とすることが望ましく、１００ｎｍ以上の範囲とすることがより望ましく、２００ｎｍ以上の範囲とすることが更に望ましい。第１の拡散防止層５３の最大厚さを５０ｎｍ以上の範囲とすることにより、金属反射層５２を構成するＡｇなどの金属材料のボンディング層などへ拡散を防止することができる。また、第１の拡散防止層５３の最大厚さは５０００ｎｍよりも薄くすることが、材料のコストの点で好ましい。
【００４７】
＜第１の密着層＞
図５に示すように、第１の密着層５４は、第１の拡散防止層５３を完全に覆うように形成されている。また、その外縁部には、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに接する外縁部５４ｄが形成されている。さらに、外縁部５４ｄには外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５４ｅが形成されている。
第１の密着層５４は、平面視したときに、第１の拡散防止層５３の外周側にまで張り出すように形成される構成なので、オーミックコンタクト層５１、金属反射層５２、第１の拡散防止層５３のシールド性を高めることができる。
また、第１の密着層５４は、第１の拡散防止層５３の最先端部、すなわち第１の拡散防止層５３を平面視したときの輪郭線を形成する境界部の上を完全に覆うと共に、ＧａＮ系化合物半導体の積層半導体層（ｎ型半導体層又は／及びｐ型半導体層）に接して積層半導体層との密着性を高める働きがある。
【００４８】
第１の密着層５４は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることが好ましい。Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる第１の密着層５４を用いることにより、第１の密着層５４をｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに密着性高く接合することができる。
また、金属反射層５２とボンディング層５５の間に、比較的強固な金属材料であるＴｉからなる第１の密着層５４を挿入することにより、ｐ型電極１１１全体の強度を強化することができる。
【００４９】
第１の密着層５４の最大厚みは、５ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましく、２０ｎｍ〜３００ｎｍとすることがより好ましく、４０ｎｍ〜２００ｎｍとすることが更に好ましい。
第１の密着層５４の最大厚みを５ｎｍ〜４００ｎｍとすることにより、第１の密着層５４をｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに密着性高く接合することができる。なお、最大厚みが５ｎｍ未満になると、第１の密着層５４の接合強度が低下するとともに、第１の密着層５４の強度が低下するので好ましくない。
【００５０】
なお、図５に示すように、第１の密着層５４の外縁側には、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに接する外縁部５４ｄが形成されることが好ましい。外縁部５４ｄを設けることにより、第１の密着層５４をｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに強く密着させることができ、ｐ型電極１１１の密着性を高めることができる。
図５に示す電極断面において、外縁部５４ｄがｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに接する部分の幅は２ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましく、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲が望ましい。上記のような構成により、外部からの水分や空気などの浸入を防ぎ、電極の耐候性、耐腐食性を高めることができる。
【００５１】
＜第２の拡散防止層＞
図５に明示を省略するが、本発明の実施形態において第１の密着層５４とボンディング層５５との間に、ボンディング層元素の拡散を防止する層（以下、第２の拡散防止層）を設けてもよい。
第２の拡散防止層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗまたは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好ましい。また、第２の拡散防止層の最大厚みは、５０ｎｍ〜３００ｎｍとすることが好ましく、７０ｎｍ〜２５０ｎｍとすることが更に好ましい。これにより、ボンディング層元素が第１の密着層５４側へ拡散することを防止することができる。
【００５２】
＜ボンディング層＞
図５に示すように、ボンディング層５５は、外縁部５４ｄも含めて、第１の密着層５４を完全に覆うように形成されている。さらに、その外縁側が外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅとされている。
すなわち、ボンディング層５５は、第１の密着層５４の最先端部、すなわち第１の密着層５４を平面視したときの輪郭線を形成する境界部の上を完全に覆うように形成されている。つまり、平面視したときに、ボンディング層５５は第１の密着層５４の外周側にまで張り出すように形成される構成なので、第１の密着層５４のいかなる部分もボンディング層５５の下から露出しないようにすることができる。
【００５３】
ボンディング層５５の上面側には、凹部１１１ｃが形成されている。なお、図１で示したように、凹部１１１ｃは平面視円形状とされている。
【００５４】
ランプ作製時には、Ａｕなどのバンプを用いて、凹部１１１ｃにより露出されたボンディング層５５と、実装基板の配線部とを接合する。
凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの面積は、バンプの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの径は、たとえば、直径６０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの径を１００μｍより大きくすると、実装作業は容易になるが、絶縁保護膜を形成する面積が小さくなり、絶縁保護膜の効果が損なわれる恐れが生じ、発光素子としての信頼性が低下する。逆に、凹部１１１ｃの内底面１１１ｄの径を直径６０μｍよりも小さくすると、実装作業が困難となり、製品の製造収率を低下させる。
【００５５】
ボンディング層５５は、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることが好ましく、Ａｕからなることがより好ましい。Ａｕ、Ａｌまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなるボンディング層５５を用いることにより、ボンディング層５５を第１の密着層５４及びｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに密着性高く接合することができる。また、ＡｕおよびＡｌは、バンプとして使用されることが多い金（Ａｕ）との密着性が高い金属なので、ランプ作製時に、ボンディング層５５にバンプを強く接合させることができる。
【００５６】
ボンディング層５５の最大厚みは、５０ｎｍ〜２０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜１５００ｎｍとすることがより好ましく、２００ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが更に好ましい。
ボンディング層５５の最大厚みを５０ｎｍより薄くすると、バンプとの密着性が悪くなる。また、ボンディング層５５の最大厚みを２０００ｎｍより厚くしても、特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみなので好ましくない。
【００５７】
＜第２の密着層＞
図５に示すように、第２の密着層５６は、凹部１１１ｃを除き、ボンディング層５５を完全に覆うように形成されている。さらに、その外縁側が外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５６ｅとされている。
すなわち、第２の密着層５６は、ボンディング層５５の最先端部、すなわちボンディング層５５を平面視したときの輪郭線を形成する境界部の上を完全に覆うように形成されている。つまり、平面視したときに、第２の密着層５６はボンディング層５５の外周側にまで張り出すように形成される構成なので、凹部１１１ｃを除いて、ボンディング層５５のいかなる部分も第２の密着層５６の下から露出しないようにすることができる。
【００５８】
第２の密着層５６は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなることが好ましい。Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる第２の密着層５６を用いることにより、ボンディング層５５と絶縁保護膜１０とを密着性高く接合することができる。
【００５９】
第２の密着層５６の最大厚みは、５ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましく、５ｎｍ〜３００ｎｍとすることがより好ましく、７ｎｍ〜１００ｎｍとすることが更に好ましい。
なお、最大厚みが５ｎｍ未満になると、第２の密着層５６の接合強度が低下するので好ましくない。
【００６０】
＜絶縁保護膜＞
図５に示すように、ＳｉＯ２のようなシリコン酸化物からなる絶縁保護膜１０は、凹部１１１ｃを除き、第２の密着層５６を完全に覆うように形成されている。さらに、絶縁保護膜１０は、ｐ型半導体層１０６の一部の上面１０６ｃや、ｎ型電極１０８を形成するために積層半導体２０を一部エッチングして露出された側面およびｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃ、ｎ型電極１０８の側面等を完全に覆うように形成されている。
これにより、ｐ型電極１１１の凹部１１１ｃ及びｎ型電極１０８の上面を除き、半導体発光素子１をシールドして、外部の空気や水分が半導体発光素子１に浸入するおそれを大幅に低減して、半導体発光素子１のｐ型電極１１１やｎ型電極１０８の腐食の防止に寄与することができる。
【００６１】
絶縁保護膜１０の最大厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍとすることが好ましく、１００ｎｍ〜５００ｎｍとすることがより好ましく、１５０ｎｍ〜４５０ｎｍとすることが更に好ましい。
絶縁保護膜１０の最大厚みは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍとすることにより、外部の空気や水分が半導体発光素子１に浸入するおそれを大幅に低減して、半導体発光素子１のｐ型電極１１１やｎ型電極１０８の腐食を防止することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ｐ型電極１１１の位置を、平面視したときに略矩形状の基板でｎ型電極１０８と線対称となる位置としたが、ｐ型電極１１１の位置はこれに限られるものではなく、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃであればどこに形成してもよい。
また、ｐ型電極１１１の各層に用いる金属元素は、同一の金属元素を用いてもよく、また異なる金属元素を組み合わせてもよい。
【００６３】
＜ｎ型電極＞
図２に示すように、ｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃにｎ型電極１０８が形成されている。このように、ｎ型電極１０８を形成する際には、エッチング等の手段によって発光層１０５およびｐ半導体層１０６の一部を切り欠き除去してｎ型半導体層１０４のｎコンタクト層を露出させ、この露出面１０４ｃ上にｎ型電極１０８を形成する。また、前述したように、ｎ型電極１０８は、ｎ型電極１０８の上面を除き、絶縁保護膜１０によって覆われている。
図１に示すように、平面視したときに、ｎ型電極１０８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、ｎ型電極１０８はボンディングパットを兼ねている。なお、ｎ型電極１０８としては、周知の各種組成や構造を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００６４】
また、本発明において図示を省略するものの、ｐ型電極１１１と同様な構成において、本発明の実施形態である半導体発光素子１のｎ型電極１０８を用いることができる。
ｎ型電極１０８も、ｐ型電極１１１と同様に、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面を備えた構造としてもよく、オーミックコンタクト層５１、第１の密着層５４、ボンディング層５５、第２の密着層５６からなる多層構造としても良い。これにより、外部の空気または水分が、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４の界面へ侵入することを防止することができ、ｎ型電極１０８の耐食性を向上して、半導体発光素子１のｎ型電極１０８の剥がれを防止することができる。
【００６５】
＜発光機構＞
図２に示すように、本発明の実施形態である半導体発光素子１は、ｐ型電極１１１とｎ型電極１０８との間に電圧を印加して通電して、発光層１０５からの発光を得、基板１０１の方向ｆへ光が取り出される。なお、発光層１０５からｐ型電極１１１に向かった光も、金属反射層５２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、基板１０１の方向ｆへ光が取り出される。
【００６６】
（半導体発光素子の製造方法）
次に、本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法の一例について説明する。
本発明の実施形態である半導体発光素子の製造方法は、基板上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とをこの順序に積層して積層半導体層を形成する工程（以下、積層半導体層形成工程）と、前記ｐ型半導体層上に一方の電極を形成するとともに、前記積層半導体層の一部を切り欠いてｎ型半導体層の一部を露出させた後、前記露出面に他方の電極を形成する工程（以下、電極形成工程）とを有する。
【００６７】
＜積層半導体層形成工程＞
まず、サファイア基板等の基板１０１を用意し、基板１０１の上面に、スパッタ法によって、バッファ層１０２を積層する。チャンバ内において、基板１０１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。
スパッタ法によって、単結晶構造を有するバッファ層１０２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％程度となるようにすることが望ましい。
なお、バッファ層１０２は、上述したスパッタ法だけでなく、公知なＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００６８】
次に、バッファ層１０２の上面に、単結晶の下地層１０３を形成する。
下地層１０３は、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。
【００６９】
下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度、つまり、下地層１０３の成長温度は、８００℃以上とすることが好ましく、より好ましくは９００℃以上の温度であり、１０００℃以上の温度とすることが最も好ましい。また、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１０３が得られる。
【００７０】
次に、下地層１０３上に、ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂを積層してｎ型半導体層１０４を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。
次に、ｎ型半導体層１０４上に発光層１０５を形成する。スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましく、ＭＯＣＶＤ法を用いることがより好ましい。
具体的には、障壁層１０５ａと井戸層１０５ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配される順で積層すればよい。
【００７１】
次に、発光層１０５上にｐ型半導体層１０６を形成する。たとえば、スパッタ法またはＭＯＣＶＤ法を用いる。具体的には、ｐクラッド層１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。
【００７２】
＜電極形成工程＞
電極形成工程は、積層半導体層２０の一部を切り欠いてｎ型半導体層１０４の一部を露出させた後、露出面１０４ｃに他方の電極（ｎ型電極）を形成（ｎ型電極形成工程）するとともに、ｐ型半導体層１０６上に一方の電極（ｐ型電極）を形成（ｐ型電極形成工程）する工程である。
なお、ｎ型電極形成工程と、ｐ型電極形成工程の順序はどちらを先としてもよい。
【００７３】
＜ｎ型電極形成工程＞
まず、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２０の一部をエッチングしてｎコンタクト層１０４ａの一部を露出させる。
次に、ｎコンタクト層１０４ａの露出面１０４ｃにスパッタ法などによりｎ型電極１０８を形成する。
【００７４】
＜ｐ型電極の形成工程＞
ｐ型電極の形成工程は、ｐ型半導体層上に第１の開口部を有する第１のマスクを形成し、前記第１の開口部から露出する前記ｐ型半導体層上にオーミックコンタクト層と金属反射層と第１の拡散防止層とをこの順序で積層する工程（以下、第１工程）と、前記第１のマスクを除去してから、前記ｐ型半導体層上に前記第１の開口部よりも大きな開口部を有する第２のマスクを形成し、前記開口部から露出する前記第１の拡散防止層を覆うように第１の密着層を形成した後、ボンディング層と第２の密着層と保護膜とをこの順序で積層する工程（以下、第２工程）とからなる。
図６〜９に示す工程断面図を用いて、ｐ型電極の形成工程について説明する。
【００７５】
＜第１工程＞
まず、図６（ａ）に示すように、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃにレジストを塗布して、これを乾燥して不溶性レジスト部２１する。前記レジストとしては、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。
【００７６】
次に、レジスト部２１の前面にｐ型電極を形成する位置をカバーするように、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状マスク（以下、第１のｐ型電極形成用マスク）を配置する。
次に、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射して、レジスト部２１のマスク２５によりカバーされていない部分を露光する（一部露光）。露光されたレジスト部２１は、光反応により、図６（ｂ）に示すように、第１の可溶性レジスト部２２とされる。なお、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、ｐ型半導体層１０６側では光反応の進行が遅くなる。
そのため、第１の可溶性レジスト部２２は、図６（ｂ）に示すように、その側面が下方に向かうほど後退した逆傾斜形状（逆テーパー形状）となるように形成される。
逆に、マスクされた部分の不溶性レジスト部２１は、側面が上方に向かうほど後退した傾斜形状（テーパー形状）となるように形成される。
【００７７】
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、第１の可溶性レジスト部２２が形成された基板１０１を加熱する。この加熱に伴う熱反応により、第１の可溶性レジスト部２２は架橋されて、図６（ｃ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３とされる。
次に、マスクを用いず、所定強さ及び波長の光を矢印に示すように照射する（全面露光）。これにより、一部露光において露光されなかった不溶性レジスト部２１が、第２の可溶性レジスト部２４とされる。
【００７８】
次に、所定の有機溶媒を用いて、第２の可溶性レジスト部２４を溶解除去する。これにより、図７（ａ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３が残される。硬化レジスト部２３は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを露出させる幅ｌ１の第１の開口部２７ｃを備えている。なお、第１の開口部２７ｃは、１辺の長さｌ１×他辺の長さｌ２の略矩形状に形成されている。第１の開口部２７ｃの側面（内壁面）２７ｄは、下方に向かうほど後退する逆傾斜形状（逆テーパー形状）とされており、第１の開口部２７ｃの面積がｐ型半導体層１０６に近づくほど大きくされている。また、第１の開口部２７ｃの側面（内壁面）２７ｄの傾斜角度はほぼ一定とされている。これを第１のマスク２７と呼称する。
【００７９】
次に、スパッタ法により、第１のマスク２７を介して、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃにオーミックコンタクト層５１を形成する。
オーミックコンタクト層５１の成膜では、オーミックコンタクト層５１は、第１のマスク２７の第１の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上にマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。すなわち、第１の開口部２７ｃの内壁面２７ｄが下方に向かうほど後退した第１のマスク２７を用いる構成なので、図７（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、オーミックコンタクト層５１の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５１ｅが形成される。なお、傾斜面５１ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
【００８０】
次に、スパッタ法により、第１のマスク２７を介して、オーミックコンタクト層５１上に金属反射層５２を形成する。
金属反射層５２の成膜では、オーミックコンタクト層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、金属反射層５２は、第１のマスク２７の第１の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上に第１のマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。また、第１の開口部２７ｃの内壁面２７ｄが下方に向かうほど後退した第１のマスク２７を用いる構成なので、図７（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、金属反射層５２の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５２ｅが形成される。なお、傾斜面５２ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
さらに、金属反射層５２は、オーミックコンタクト層５１を完全に覆うように形成される。
【００８１】
次に、スパッタ法により、第１のマスク２７を介して、金属反射層５２上に第１の拡散防止層５３を形成する。
第１の拡散防止層５３の成膜では、オーミックコンタクト層５１の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、第１の拡散防止層５３は、第１のマスク２７の第１の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上に第１のマスク２７の内壁面２７ｄ近傍まで広がって形成される。また、第１の開口部２７ｃの内壁面２７ｄが下方に向かうほど後退した第１のマスク２７を用いる構成なので、図７（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第１の拡散防止層５３の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５３ｅが形成される。なお、傾斜面５３ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
さらに、第１の拡散防止層５３は、金属反射層５２を完全に覆うように形成される。
【００８２】
次に、図７（ｃ）に示すように、レジスト剥離材などを用いて第１のマスク２７を除去することにより、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃにオーミックコンタクト層５１、金属反射層５２、第１の拡散防止層５３からなる３層構造体のみが残される。
【００８３】
なお、金属反射層５２を形成する前に、オーミックコンタクト層５１の表面を洗浄する前処理を施しても良い。洗浄の方法としてはプラズマなどに曝すドライプロセスによるものと薬液に接触させるウェットプロセスによるものがあるが、工程の簡便さの観点より、ドライプロセスが望ましい。
【００８４】
＜第２工程＞
次に、図８（ａ）に示すように、オーミックコンタクト層５１、金属反射層５２、第１の拡散防止層５３からなる３層構造体を覆うとともに、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを覆うようにレジストを塗布して、これを乾燥して不溶性レジスト部２１する。
【００８５】
次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト部２１の前面に電極を形成する位置をカバーするように、第１工程で用いた第１のｐ型電極形成用マスクより各辺の長さが広い１辺の長さｌ３×他辺の長さｌ４の略矩形状マスク（以下、第２のｐ型電極形成用マスク）を配置する。
次に、矢印に示すように所定強さ及び波長の光を照射して、露光された部分のレジスト部２１を光反応（一部露光）して、図８（ｂ）に示すように、第１の可溶性レジスト部２２とする。なお、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、ｐ型半導体層１０６側では光反応の進行が遅くなる。
そのため、第１の可溶性レジスト部２２は、図８（ｂ）に示すように、その側面が下方に向かうほど後退した逆傾斜形状（逆テーパー形状）となるように形成される。
逆に、マスクされた部分の不溶性レジスト部２１は、側面が上方に向かうほど後退した傾斜形状（テーパー形状）となるように形成される。
【００８６】
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、第１の可溶性レジスト部２２が形成された基板１０１を加熱する。この加熱に伴う熱反応により、第１の可溶性レジスト部２２は架橋されて、図８（ｃ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３とされる。
次に、図８（ｄ）に示すように、マスクを用いず、矢印に示すように所定強さ及び波長の光を照射する（全面露光）。これにより、一部露光で露光されなかった不溶性レジスト部２１が、第２の可溶性レジスト部２４とされる。
【００８７】
次に、所定の有機溶媒を用いて、第２の可溶性レジスト部２４を溶解除去する。これにより、図９（ａ）に示すように、架橋高分子からなる硬化レジスト部２３が残される。硬化レジスト部２３は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを露出させる幅ｌ３の第２の開口部２８ｃを備えている。なお、第２の開口部２８ｃは、１辺の長さｌ３×他辺の長さｌ４の略矩形状に形成されている。第２の開口部２８ｃの側面（内壁面）は、下方に向かうほど後退する逆傾斜形状（逆テーパー形状）とされており、第２の開口部２８ｃの面積がｐ型半導体層１０６に近づくほど大きくされている。また、第２の開口部２８ｃの側面（内壁面）２８ｄの傾斜角度はほぼ一定とされている。これを第２のマスク２８と呼称する。
【００８８】
次に、スパッタ法により、第２のマスク２８を介して、第１の拡散防止層５３上に第１の密着層５４を形成する。
第１の密着層５４の成膜では、第１の密着層５４は、第２のマスク２８の第２の開口部２８ｃの各辺の長さｌ３、ｌ４よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上に第２のマスク２８の内壁面２８ｄ近傍まで広がって形成される。また、第２の開口部２８ｃの内壁面２８ｄが下方に向かうほど後退した第２のマスク２８を用いる構成なので、図９（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第１の密着層５４の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５４ｅが形成される。なお、傾斜面５４ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、第２のマスク２８の第２の開口部２８ｃの各辺の長さｌ３、ｌ４は、第１のマスク２７の第１の開口部２７ｃの各辺の長さｌ１、ｌ２より広い構成なので、第１の密着層５４は、第１の拡散防止層５３を完全に覆うとともに、その外縁部にｐ型半導体層１０６に接する外縁部５４ｄが形成される。このような外縁部５４ｄを設けることにより、第１の密着層５４を密着性高くｐ型半導体層１０６に接合させることができる。
【００８９】
次に、スパッタ法により、第２のマスク２８を介して、第１の密着層５４上にボンディング層５５を形成する。
ボンディング層５５の成膜では、第１の密着層５４上の場合と同様にスパッタ法を用いる。そのため、ボンディング層５５は、第２のマスク２８の第２の開口部２８ｃの各辺の長さｌ３、ｌ４よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上に第２のマスク２８の内壁面２８ｄ近傍まで広がって形成される。また、第２の開口部２８ｃの内壁面２８ｄが下方に向かうほど後退した第２のマスク２８を用いる構成なので、図９（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、ボンディング層５５の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５５ｅが形成される。なお、傾斜面５５ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、ボンディング層５５は、第１の密着層５４を完全に覆うように形成される。
【００９０】
次に、スパッタ法により、第２のマスク２８を介して、ボンディング層５５上に第２の密着層５６を形成する。
第２の密着層５６の成膜では、ボンディング層５５と同様にスパッタ法を用いる。そのため、第２の密着層５６は、第２のマスク２８の第２の開口部２８ｃの各辺の長さｌ３、ｌ４よりも少し広く、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃ上に第２のマスク２８の内壁面２８ｄ近傍まで広がって形成される。また、第２の開口部２８ｃの内壁面２８ｄが下方に向かうほど後退した第２のマスク２８を用いる構成なので、図９（ｂ）に示すように、スパッタ方向から影となる部分では、すなわち、第２の密着層５６の外縁側には、外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５６ｅが形成される。なお、傾斜面５６ｅの傾斜角度は、膜厚に応じて決まる。
また、第２の密着層５６は、ボンディング層５５を完全に覆うように形成される。
【００９１】
次に、図９（ｃ）に示すように、レジスト剥離材などを用いて第２のマスク２８を除去することにより、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成されたオーミックコンタクト層５１、金属反射層５２、第１の拡散防止層５３、第１の密着層５４、ボンディング層５５、第２の密着層５６からなる６層構造体を形成する。
【００９２】
さらに、ｎ型電極１０８については、必要に応じて、ｐ型電極１１１と同様に第１のマスク２７及び第２のマスク２８を使用するプロセスを適用することができる。
次に、図９（ｄ）に示すように、スパッタ法により、第２の密着層５６およびｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃを覆うように絶縁保護膜１０を形成する。なお、このとき、絶縁保護膜１０は、ｐ型半導体層１０６の側面およびｎ型半導体層１０４の露出面１０４ｃを覆うように形成する。
【００９３】
次に、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、ｐ型電極１１１の所定の領域に凹部１１１ｃをエッチング形成して、ボンディング層５５の一部を露出させる。これにより、オーミックコンタクト層５１、金属反射層５２、第１の拡散防止層５３、第１の密着層５４、ボンディング層５５、第２の密着層５６、絶縁保護膜１０が積層され、凹部１１１ｃが設けられたｐ型電極１１１が、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ｃに形成される。
次に、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、ｎ型電極１０８の上面を露出する。
以上のようにして、図１〜５に示す半導体発光素子１を製造する。
【００９４】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８の一方または両方が、オーミックコンタクト層５１と金属反射層５２と第１の拡散防止層５３と第１の密着層５４とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、第１の密着層５４の外縁部５４ｄが積層半導体層２０と接して張り出して形成され、第１の拡散防止層５３を完全に覆っている構成なので、電極の積層半導体層２０への密着性を高めて、実装基板の配線部への接合時の引張応力によっても剥がれることのない電極とすることができる。また、オーミックコンタクト層５１への外部の空気または水分の侵入を防止して、半導体発光素子の素子寿命を長くすることができる。
【００９５】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の密着層５４の外縁部５４ｄに外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５４ｅが形成されている構成なので、電極の積層半導体層への密着性を高めて、電極内への外部の空気または水分の浸入を防止して、半導体発光素子の寿命を長くすることができる。
【００９６】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、オーミックコンタクト層５１は透明な導電性材料であり、例えば、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からなる構成なので、光を効率的に透過させて、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。また、金属反射層を構成する金属が、オーミックコンタクト層に拡散することを抑制することができる。
【００９７】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、金属反射層５２がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ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構成なので、光を効率よく反射させて、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【００９８】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の拡散防止層５３がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる構成なので、金属反射層５２を構成する金属がボンディング層へ拡散することを抑制することができる。
【００９９】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第１の密着層５４がＴａ、Ｔｉ、Ｎｉもしくはこれらの金属の何れかを含む合金またはこれらの金属の何れかを含む窒素化合物からなる構成なので、第１の拡散防止層５３とボンディング層５５との間の密着性を向上させて、劣化の起きない電極とすることができる。
【０１００】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の拡散防止層が、第１の密着層５４を覆うように形成されている構成なので、ボンディング層元素が第１の密着層５４側へ拡散することを防止することができ、劣化の起きない電極とすることができる。
【０１０１】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、前記第２の拡散防止層がＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｗまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる構成なので、ボンディング層元素が第１の密着層５４側へ拡散することを防止することができ、劣化の起きない電極とすることができる。
【０１０２】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、ボンディング層５５が第１の密着層５４たは前記第２の拡散防止層を覆うように形成されている構成なので、電極の積層半導体層２０への密着性を高めて、半導体発光素子の製造効率を向上させるとともに、半導体発光素子の素子寿命を長くすることができる。
【０１０３】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、前記ボンディング層がＡｕ、Ａｌまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる構成なので、ボンディングの接合性を向上させて、実装基板の配線部への接合強度の高い電極とすることができる。
【０１０４】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の密着層５６が、ボンディング層５５を覆うように形成されている構成なので、ボンディング層５５と保護膜１０との間の密着性を向上させて、劣化の起きない電極とすることができる。
【０１０５】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、第２の密着層５６がＴｉ、Ｔａ、Ｎｉまたはこれらの金属の何れかを含む合金からなる構成なので、ボンディング層５５と保護膜１０との間の密着性を向上させて、劣化の起きない電極とすることができる。
【０１０６】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、絶縁保護膜１０が、第２の密着層５６を覆うように形成されている構成なので、電極の耐食性を向上させ、半導体発光素子の素子寿命を向上させることができる。
【０１０７】
本発明の実施形態である半導体発光素子１は、積層半導体層２０が、窒化ガリウム系半導体を主体として構成されている構成なので、電極の接合性および耐食性を向上させ、半導体発光素子の発光特性を向上させることができる。
【０１０８】
本発明の実施形態である半導体発光素子用の電極１１１は、基板１０１と、基板１０１上にｎ型半導体層１０４と発光層１０５とｐ型半導体層１０６とがこの順序で積層されてなる積層半導体層２０と、ｐ型半導体層１０６に接合された一方の電極１１１と、ｎ型半導体層１０４に接合された他方の電極１０８と、を具備する半導体発光素子用の電極であって、一方の電極１１１または他方の電極１０８の一方または両方が、オーミックコンタクト層５１と金属反射層５２と第１の拡散防止層５３と第１の密着層５４とがこの順序に積層されてなる構造を有しており、かつ、第１の密着層５４の外縁部５４ｄが積層半導体層２０と接して張り出して形成され、第１の拡散防止層５３を完全に覆っている構成なので、密着性を向上させた電極とすることができる。
【０１０９】
本発明の実施形態である半導体発光素子用の電極１１１は、第１の密着層５４の外縁部５４ｄに外周側に向けて膜厚が漸次薄くなるような傾斜面５４ｅが形成されている構成なので、密着性を向上させた電極とすることができる。
【０１１０】
本発明の実施形態である半導体発光素子用の電極１１１は、ボンディング層５５が記第１の密着層５４を覆うように形成されている構成なので、密着性を向上させた電極とすることができる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の実施形態であるランプの一例を示す断面概略図である。尚、以下の説明において参照する図面で、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体発光素子等の寸法関係とは異なっている。
図１０に示すように、本発明の実施形態であるランプ４は、基板実装用チップ型であり、第１の実施形態で示した半導体発光素子１が用いられている。
なお、本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものであって、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変えることができることが知られているが、このような技術を本発明の実施形態であるランプにおいても何ら制限されることなく採用することが可能である。
【０１１２】
本発明の実施形態であるランプ４は、可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた実装基板６１の一面６１ａにリードワイヤなどからなる一の配線部６３と他の配線部６２とが配設されており、それらの一端６２ａ、６３ａは実装基板６１のほぼ中央部に位置し、他端６２ｂ、６３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
【０１１３】
半導体発光素子１は、その一方の電極（ｐ型電極）１１１と他方の電極（ｎ型電極）１０８が実装基板６１の一面６１ａに向くように配置されている。つまり、半導体発光素子１は、基板１０１側が実装基板６１と反対側となるように配置（フリップチップ配置）されている。そのため、半導体発光素子１からの光は主に、実装基板側から基板１０１側へ向けて放射される。
【０１１４】
半導体発光素子１のｐ型電極１１１とｎ型電極１０８はそれぞれＡｕなどからなるバンプ７４により他の配線部６２の一端６２ａと、一の配線部６３の一端６３ａに接合されている。これにより、半導体発光素子１のｐ型電極１１１は一の配線部６３と電気的に接続され、ｎ型電極１０８は他の配線部６２と電気的に接続される。
【０１１５】
基板６１上には、直方体状の壁面部材７０が固定されている。壁面部材７０の中央部には、半導体発光素子１をおさめるための椀状の穴７０ａが形成されている。穴７０ａの斜面７０ｂは、白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面で形成されるとともに、その曲面形が光の反射方向を考慮して決定されて、光を前方に取り出すための反射面（リフレクタ面）とされる。
【０１１６】
穴７０ａの内部に配置された半導体発光素子１を、透明な封止樹脂（モールド）７６がドーム状に被覆している。更に、封止樹脂７６を覆うように、透明な別の封止樹脂（モールド）７８が穴７０ａに充填されている。
【０１１７】
封止樹脂７６、７８は、耐熱性の高いシリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料などが用いられる。封止樹脂７６、７８は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いるほうが好ましい。また、封止樹脂７６、７８には、蛍光体を分散してもよい。これにより、様々な発光色を呈するようにしたり、白色発光の場合には演色性を高くすることができる。
【０１１８】
実装基板６１および／または壁面部材７０は、樹脂製の部材またはセラミクス製部材などが用いられる。これにより、製造コストを低減したり、耐熱性に優れたものとすることができる。樹脂としては、たとえば、高耐熱性および高反射率のナイロン樹脂、白色のシリコーン樹脂などを用いる。なお、実装基板６１としてプリント配線したガラス入りエポキシ基板（以下、配線基板）を用い、半導体発光素子１を前記配線基板上に直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスとしてもよい。
【０１１９】
なお、本発明の実施形態であるランプ４は、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等いかなる用途にも用いることができる。
【０１２０】
本発明の実施形態であるランプ４は、一の配線部６３と一の配線部６３と離間して配設された他の配線部６２とを一面に備えた実装基板６１と、前記実装基板６１の一面６１ａ上に配置された請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体発光素子１と、を具備するランプ４であって、半導体発光素子１の一方の電極１１１が一の配線部６３と接続され、半導体発光素子１の他方の電極１０８が他の配線部６２と接続され、半導体発光素子１の基板１０１が実装基板６１と反対側になるように配置されている構成なので、ｐ型電極１１１は密着性高く積層半導体層２０に接合され、配線部６３と接合しても、ｐ型電極１１１が剥がれることがない。これにより、素子寿命の長い半導体発光素子１を有するランプとすることができる。
【０１２１】
また、本発明の実施形態である半導体発光素子１および本発明の実施形態であるランプ４は、例えば、照明装置に組み込んで使用することができる。この場合、図示しないが、配線やスルーホール等が形成された基板と、基板表面に取り付けられた複数の半導体発光素子を用いたランプと、凹字状の断面形状を有し、凹部内側の底部に導体発光素子を用いたランプが取り付けられるように構成されたリフレクター又はシェードとを備えるようにして照明装置に使用できる。本発明の実施形態として、実施例に記載の半導体発光素子を用いたランプを、特開２００８−１６４１２号公報に記載の内容に準じて照明装置用リフレクター内に固定し、複数の当該リフレクターを備えた照明装置に製作できる。
また、本発明の実施形態であるランプ４は、携帯電話、ディスプレイ、パネル類などの電子機器や、前記電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機などの機械装置類に使用できる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【実施例】
【０１２２】
（実施例１）
＜半導体発光素子の作製＞
第１の実施形態で示した窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子を次のようにして製造した。
まず、サファイアからなる基板上に、ＡｌＮからなるバッファ層を介して、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層を形成した。
次に、厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層、厚さ２５０ｎｍのｎ型Ｉｎ０．１Ｇａ０．９Ｎクラッド層を形成した後、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層を形成した。
さらに、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層を順に形成した。
なお、窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
【０１２３】
次に、フォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎ型ＧａＮコンタクト層を露出させ、この露出面上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極を形成した。
【０１２４】
次に、第１の実施形態で示したマスク形成工程にしたがって、３５０μｍ角の発光素子を作製するために、一辺の長さが３２０μｍの略正方形状の開口部（図１の平面模式図では、ｐ型オーミックコンタクト層を形成できる開口部形状）を備える第１のマスクを形成した。レジストとしては、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）を用いた。
次に、前記第１のマスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ２０ｎｍのＩＴＯからなるオーミックコンタクト層、厚さ１００ｎｍのＡｇからなる金属反射層、厚さ１００ｎｍのＴｉからなる第１の拡散防止層を形成した。
次に、レジスト剥離液を用いて、第１のマスクを除去した。
【０１２５】
次に、第１の実施形態で示したマスク形成工程にしたがって、一辺の長さが３３０μｍの略正方形状の開口部（図１の平面模式図では、ｐ型オーミックコンタクト層を形成できる開口部形状を略広くした開口部形状）を備える第２のマスクを形成した。レジストとしては、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）を用いた。
次に、前記第２のマスクを具備した状態で、スパッタ法により、厚さ４０ｎｍのＴａからなる第１の密着層、厚さ３００ｎｍのＡｕからなるボンディング層、厚さ１０ｎｍのＴｉからなる第２の密着層を形成した。
次に、レジスト剥離液を用いて、第２のマスクを除去した。
【０１２６】
次に、スパッタ法により、第２の密着層、ｐ型半導体層の上面および側面およびｎ型半導体層の露出面を覆うように厚さ２５０ｎｍのＳｉＯ２からなる保護膜を形成した。
次に、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、ｐ型電極の所定の領域に凹部をエッチング形成して、ボンディング層の一部を露出させるとともに、ｎ型電極の上面を露出して、実施例１の半導体発光素子を製造した。
次に、表１及び表２に示す条件で、実施例１と同様にして、実施例２〜４、比較例１及び比較例２の半導体発光素子を製造した。
【０１２７】
【表１】
2010267797.tif 000003
【０１２８】
【表２】
2010267797.tif 000004
【０１２９】
＜半導体発光素子の評価＞
各半導体発光素子について、電流電圧特性及び発光特性の評価を行った。
例えば、実施例１の半導体発光素子について、順方向電圧を測定したところ、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧が３．０Ｖであった。
その後、フリップチップ実装してテスターによって発光出力を計測したところ、印加電流２０ｍＡにおける発光出力は２０ｍＷを示した。また、その発光面の発光分布は正極下の全面で発光しているのが確認できた。
各半導体発光素子の電流電圧特性及び発光特性の結果を表１に示した。
【０１３０】
＜剥れ試験＞
まず、表１に記載の実施例１〜４及び比較例１、２に示すｐ型電極構造を、直径８０μｍのパット形状にしてＧａＮ基板上に形成して、実施例１〜４及び比較例１、２の剥がれ試験用サンプルをそれぞれ１００個作製した。
次に、８０μｍのボール径のバンプを前記パット中心から３０μｍずらして形成し、剥れが起こるかどうかを試験した。１００個の剥がれ試験用サンプルのうちの剥れが生じた個数を数えた。
表１の「剥れ試験」の欄に、実施例１〜４及び比較例１、２の剥れ試験用サンプルの剥れが生じた個数をまとめた。
【０１３１】
＜高温高湿度試験＞
常法に従って、各半導体発光素子（チップ）の高温高湿度試験を実施した。試験方法としては、１００個の各半導体発光素子（チップ）を高温高湿器（いすゞ製作所、μーＳＥＲＩＥＳ）内に入れ、温度８５℃、相対湿度８５ＲＨ％の環境下で発光試験（チップへの通電量は５ｍＡ、２０００時間）を行った後、発光しなくなったり、発光輝度が低下したサンプルの数（以下、不良数）を数えた。
表１の「高温高湿度試験」の欄に、実施例１〜４及び比較例１、２の各半導体発光素子（チップ）の不良数を示した。
【０１３２】
＜耐食性試験＞
電流印加値２０ｍＡ、順方向電圧が３．０Ｖ、発光出力は２０ｍＷの発光させた状態で、各半導体発光素子を水槽の水中に沈めた。その状態のまま、１０分間保持した後、水中から引き上げて、再び発光特性を測定した。実施例１〜４及び比較例１、２の各半導体発光素子それぞれで、１００個のサンプルのうち、水中に沈める前に比べ後で発光特性が低下したサンプル（以下、不良数）の数を数えた。
表１の「耐食性試験」の欄に、実施例１〜４及び比較例１、２の各半導体発光素子（チップ）の不良数を示した。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、半導体発光素子、ランプ、照明装置、電子機器及び電極に関するものであって、特に密着性を向上させた電極を備えた半導体発光素子を製造・利用する産業において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１３４】
１…半導体発光素子、４…ランプ、１０…絶縁保護膜、１６…切欠部、１７…切欠残部、２０…積層半導体層、２１…不溶性レジスト部、２２…可溶性レジスト部、２３…硬化レジスト部、２７…第１のマスク、２７ｃ…開口部、２７ｄ…内壁面、２８…第２のマスク、２８ｃ…開口部、２８ｄ…内壁面、５１…オーミックコンタクト層、５１ｅ…傾斜面、５２…金属反射層、５２ｅ…傾斜面、５３…第１の拡散防止層、５３ｅ…傾斜面、５４…第１の密着層、５４ｄ…外縁部、５４ｅ…傾斜面、５５…ボンディング層、５５ｅ…傾斜面、５６…第２の密着層、５６ｅ…傾斜面、６１…実装基板、６１ａ…一面、６２…他の配線部（リードワイヤ）、６２ａ…一端、６２ｂ…他端、６３…一の配線部（リードワイヤ）、６３ａ…一端、６３ｂ…他端、７０…壁面部材、７０ａ…穴、７０ｂ…斜面、７４…バンプ、７６、７８…封止樹脂（モールド）、１０１…基板、１０２…バッファ層、１０３…下地層、１０４…ｎ型半導体層、１０４ａ…ｎコンタクト層、１０４ｂ…ｎクラッド層、１０４ｃ…露出面、１０５…発光層、１０５ａ…障壁層、１０５ｂ…井戸層、１０６…ｐ型半導体層、１０６ａ…ｐクラッド層、１０６ｂ…ｐコンタクト層、１０６ｃ…基板と反対側の面（上面）、１０８…ｎ型電極（他方の電極）、１１１…ｐ型電極（一方の電極）、１１１ｃ…凹部。
【図１】
2010267797.tif 000005
【図２】
2010267797.tif 000006
【図３】
2010267797.tif 000007
【図４】
2010267797.tif 000008
【図５】
2010267797.tif 000009
【図６】
2010267797.tif 000010
【図７】
2010267797.tif 000011
【図８】
2010267797.tif 000012
【図９】
2010267797.tif 000013
【図１０】
2010267797.tif 000014