(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ側窒化物半導体層と、ｐ側窒化物半導体層と、前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、を有する窒化物半導体発光素子であって、
前記透光性電極が、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記透光性電極が、前記ｐ側窒化物半導体層に含まれているｐ型窒化物半導体層と接していることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記透光性電極は、酸化インジウムを主成分とし、酸化ゲルマニウムを０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有し、酸化珪素を０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有する請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｐ側窒化物半導体層に含まれているｐ型窒化物半導体層は、ＧａＮからなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側窒化物半導体層に含まれているｐ型窒化物半導体層は、ｐ型不純物としてＭｇを含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記透光性電極は、膜厚が５００Å以上、５０００Å以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
ｎ側窒化物半導体層と、ｐ側窒化物半導体層と、前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、を有する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記ｎ側窒化物半導体層と前記ｐ側窒化物半導体層とを形成する半導体形成工程と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に、前記透光性電極を形成する透光性電極形成工程と、を含み、
前記透光性電極形成工程が、
ＧｅとＳｉを含む酸化インジウム層を成膜する成膜過程と、
前記酸化インジウム層を成膜した前記窒化物半導体発光素子をアニールするアニール過程とを含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記成膜過程において、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムを有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより、前記酸化インジウム層を成膜することを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記成膜過程において、不活性ガス雰囲気下で成膜することを特徴とする請求項７又は８に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記アニール過程において、アニール温度が５００℃以上であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記アニール過程において、アニール温度が５２５℃以上であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記アニール過程において、減圧下でアニールすることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記アニール過程において、１ｋＰａ〜３０ｋＰａの減圧下でアニールすることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性の導電性酸化物膜を電極として有する窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化物半導体発光素子として、基板上にｐ型半導体層およびｎ型半導体が積層され、ｐ型およびｎ型の半導体層のそれぞれと電気的に接続する電極が形成された構造が知られている。また、ｐ型の半導体層と電気的に接続する電極として、ｐ型半導体層上全面に透光性材料による電極を形成し、その上に金属電極を形成する構造が知られている。【０００３】
このような構成の窒化物半導体発光素子では、光の取り出し効率を向上させるため、ｐ型半導体層上の全面電極として、ＩＴＯ（酸化インジウムに３〜５ｗｔ％のＳｎＯ２を含む）が広く用いられている（例えば、特許文献１、２）。【０００４】
しかし、ＩＴＯは、ｎ型の半導体特性を示すことから、半導体層とオーミックコンタクト性が必ずしも良好ではなく、半導体層の種類、導電型、成膜方法等の種々の要因により、ショットキー障壁が形成されてしまい、その結果として、コンタクト抵抗を増大させることがある。また、電極としてＩＴＯを用いると、一枚のウエハから製造される複数の発光素子の間で、順方向電圧（Ｖｆ）がばらつくことがある。そのため、複数の発光素子の間での順方向電圧のばらつきを小さくすることのできる透光性電極が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１０８６７号公報
【特許文献２】特開２００３−６０２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ｐ型窒化物半導体層上に透光性電極を有する窒化物半導体発光素子において、ｐ型窒化物半導体層と透光性電極との間が良好にオーミックコンタクトすることができ、一枚のウエハから得られる複数の発光素子の間での順方向電圧（Ｖｆ）のばらつきを小さくすることのできる、新規な透光性電極を備えた窒化物半導体発光素子及びその製造方法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】
【０００７】
本発明の窒化物半導体発光素子は、
ｎ側窒化物半導体層と、ｐ側窒化物半導体層と、前記ｐ側窒化物半導体層上に形成された透光性電極と、を有する窒化物半導体発光素子であって、
前記透光性電極が、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなることを特徴とする。【０００８】
また、本発明の窒化物半導体発光素子は、以下の１以上の要件を備えていることが好ましい。
（１）前記透光性電極が、前記ｐ側窒化物半導体層に含まれているｐ型窒化物半導体層と接している。
（２）前記透光性電極は、酸化インジウムを主成分とし、酸化ゲルマニウムを０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有し、酸化珪素を０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有する。
（３）前記ｐ型窒化物半導体層は、ＧａＮからなる。
（４）前記ｐ型窒化物半導体層は、ｐ型不純物としてＭｇを含む。
（５）前記透光性電極は、膜厚が５００Å以上、５０００Å以下である。【０００９】
また、本発明は、上記の窒化物半導体発光素子を製造する方法であって、
前記ｎ側窒化物半導体層とｐ側窒化物半導体層とを形成する半導体形成工程と、
前記ｐ側窒化物半導体層の上に、前記透光性電極を形成する透光性電極形成工程と、を含み、
前記透光性電極形成工程が、
ＧｅとＳｉを含む酸化インジウム層を成膜する成膜過程と、
前記酸化インジウム層を成膜した前記窒化物半導体発光素子をアニールするアニール過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の窒化物半導体発光素子及びその製造方法によれば、低い順方向電圧Ｖｆを有し、かつ、（一枚のウエハから製造される複数の発光素子の間での）順方向電圧のばらつきの小さい窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施形態の窒化物半導体発光素子の模式的上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面における模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る窒化物半導体発光素子について、図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る実施形態の窒化物半導体発光素子の模式的上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面における模式的断面図である。
【００１３】
図１および図２に示す窒化物半導体発光素子は、基板１０１の上に、ｎ側窒化物半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側窒化物半導体層１０４が順に積層された層構成を有する。またｐ側窒化物半導体層１０４の表面には、透光性電極１０５と、透光性電極１０５の表面の一部にはｐ側パッド電極１０６とを有し、ｎ型窒化物半導体層１０２の一部切り欠き面の上にｎ側電極１０７を有する。さらにｐ側パッド電極とｎ側パッド電極の一部を開口して絶縁性膜１０８を有する。
【００１４】
ここで、「ｎ側窒化物半導体層１０２」とは、発光素子のｎ型半導体層として機能する窒化物半導体層を意味している。よって、ｎ側窒化物半導体層１０２がｎ型半導体層としての機能を発揮できるのであれば、ｎ側窒化物半導体層１０２を、ｎ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層以外の層（例えば、ｐ型窒化物半導体層など）とを含む多層構造体から構成することもできる。
同様に、「ｐ側窒化物半導体層１０４」とは、発光素子のｐ型半導体層として機能する窒化物半導体層を意味している。よって、ｐ側窒化物半導体層１０４がｐ型半導体層としての機能を発揮できるのであれば、ｐ側窒化物半導体層１０４を、ｐ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層以外の層（例えば、ｎ型窒化物半導体層など）とを含む多層構造体から構成することもできる。
【００１５】
本発明において、透光性電極１０５の材料としてＧｅとＳｉを含む酸化インジウムを用いると、ｐ型窒化物半導体層とのコンタクト抵抗が低く、順方向電圧Ｖｆが低く、そして光出力の高い発光素子が得られる。それらの効果が得られる理由は定かではないが、従来の透光性電極用材料であるＩＴＯに含まれるＳｎと比べて、Ｇｅが水素原子との結合エネルギーが大きいためであると考えられる。
【００１６】
窒化物半導体の導電型は、通常はｎ型であり、窒化物半導体にｐ型ドーパントを導入し、さらにアニーリングなどのエネルギーを付加することによって、ｐ型の窒化物半導体が得られる。このｐ型の窒化物半導体は水素を含んでおり、この水素は、ｐ型窒化物半導体の電気抵抗の上昇、及びｐ型窒化物半導体と透光性電極とのコンタクト抵抗の上昇の原因となっていると考えられている。
本発明では、ｐ側窒化物半導体層１０４の上に形成される透光性電極１０５に（Ｓｎよりも水素との結合エネルギーが大きい）Ｇｅが含まれているため、Ｇｅが水素を吸蔵すると考えられる。そのため、ｐ側窒化物半導体層１０４を構成するｐ型窒化物半導体層の表面から表面近傍にかけての水素が減少し、ｐ型窒化物半導体と透光性電極とのコンタクト抵抗が低くなったと考えられる。また、透光性電極１０５に含まれるＧａが、ｐ型窒化物半導体層の内部に含まれる水素までも吸蔵したために、ｐ型窒化物半導体層の電気抵抗も低くなったものと考えられる。
【００１７】
Ｇａによる水素吸蔵のメカニズムを考慮すると、ｐ型窒化物半導体層の表面から水素を吸蔵する効果を高めるためには、透光性電極１０５は、ｐ型窒化物半導体層の表面に接しているのが好ましい。ｐ側窒化物半導体層１０４が多層構造体から成る場合には、多層構造体の最上層がｐ型窒化物半導体層であるのが好ましい。
【００１８】
しかしながら、ｐ型窒化物半導体層と透光性電極１０５との間に別の層（例えばノンドープ窒化物半導体層やｎ型窒化物半導体層）が存在する場合であっても、当該別の層を介してＧｅがｐ型窒化物半導体層から水素吸蔵を吸蔵できる場合（例えば、別の層が薄い場合など）には、ｐ側窒化物半導体層１０４の多層構造体の最上層が、当該別の層であっても、本発明の目的を達成することができる。よって、本発明の窒化物半導体発光素子には、ｐ型窒化物半導体層と透光性電極１０５との間に別の層が存在する形態も含まれると理解されるべきである。
【００１９】
本発明の窒化物半導体発光素子では、透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムから形成されている。特に、酸化インジウムを主成分とし、酸化ゲルマニウムを０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有し、酸化珪素を０．１重量パーセント以上５．０重量パーセント以下含有する酸化インジウムから、透光性電極１０５を形成するのが好ましい。
【００２０】
また、ｐ側窒化物半導体層１０４は、ＩｎαＡｌβＧａ１−α−βＮ（０≦α、０≦β、α＋β≦１）から形成するが好ましい。ｐ側窒化物半導体層１０４が多層構造体から成る場合には、ｐ側窒化物半導体層１０４の最上層を、ＩｎαＡｌβＧａ１−α−βＮ（０≦α、０≦β、α＋β≦１）から形成するが好ましい。
特に、ｐ側窒化物半導体層１０４（多層構造体の場合には、ｐ側窒化物半導体層１０４の最上層）をＧａＮ（つまり、α＝０、β＝０）から形成すると、結晶性のよいｐ側窒化物半導体層が形成でき、ｐ側窒化物半導体層１０４と透光性電極１０５との間に良好なオーミックコンタクトが得られるので、特に好ましい。
【００２１】
ｐ側窒化物半導体層１０４に含有されるｐ型ドーパントとしては、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどのｐ型不純物を用いることができるが、なかでもＭｇを用いるのが好ましい。またｐ型窒化物半導体層に含有されるｐ型不純物の濃度は、１×１０１８／ｃｍ３以上、５×１０２１／ｃｍ３以下が好ましい。
【００２２】
透光性電極１０５は、膜厚が５００Å以上、５０００Å以下であるのが好ましい。膜厚が５００Å未満であると、透光性電極１０５のシート抵抗が高すぎて、電流を十分に広げることができない。また、膜厚が５０００Åを超えると、透光性電極１０５の透光性が低すぎて、光取出し効率が低下する。
【００２３】
基板１０１は、ｎ側窒化物半導体層１０２を構成する半導体を基板１０１上にエピタキシャル成長させることが可能になるように、当該半導体と格子整合性を有する材料で構成される。基板１０１の面積および厚さ等は特に制限されない。基板１０１を構成する材料としては、例えば、サファイア、スピネル等の絶縁性材料、炭化ケイ素、ＳｉＯ２、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、ニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物材料などが挙げられる。
【００２４】
基板１０１の上に形成されるｎ側窒化物半導体層１０２は、半導体材料からなる層にｎ型ドーパントをドープして形成される。また、ｎ側窒化物半導体層１０２の上部に発光層１０３を介して形成されるｐ側窒化物半導体層１０４は、半導体材料からなる層にｐ型ドーパントをドープして、ｐ型の半導体層を形成される。このｎ側およびｐ側窒化物半導体層１０２、１０４を構成する半導体材料の具体例としては、ＩｎαＡｌβＧａ１−α−βＮ（０≦α、０≦β、α＋β≦１）のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体、又は、当該ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体の一部を別の元素に置換した混晶（例えば、ＩＩＩ族元素の一部若しくは全部をＢに置換し、及び／又はＶ族元素（Ｎ）の一部をＰ、Ａｓ、Ｓｂなどに置換した混晶）などが挙げられる。また、半導体材料にドープされるｎ型ドーパント（ｎ型不純物）としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素が挙げられ、ｐ型ドーパント（ｐ型不純物）としては、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられる。
【００２５】
また、これらのｎ側窒化物半導体層１０２およびｐ側窒化物半導体層１０４は、それぞれ多層構造に形成されていてもよい。このように多層構造で形成されている場合、ｎ側窒化物半導体層１０２が発光素子としてのｎ型、そしてｐ側窒化物半導体層１０４が発光素子としてのｐ型として機能する限りにおいては、ｎ側窒化物半導体層１０２の一部にｐ型の窒化物半導体層が含まれていても、ｐ側窒化物半導体層１０４の一部にｎ型の窒化物半導体層が含まれていてもよい。
【００２６】
また、基板１０１とｎ側窒化物半導体層１０２との間に、バッファ層を形成してもよい。
【００２７】
発光層１０３は、ｎ型またはｐ型の窒化物半導体層である。発光層１０３には、ｎ側窒化物半導体層１０２から電子が、ｐ側窒化物半導体層１０４から正孔がぞれぞれ注入され、それらが再結合して生成するエネルギーが、光として放出される。発光層１０３は、井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造を有するのが好ましい。なお、ｎ側窒化物半導体層１０２とｐ側窒化物半導体層１０４が直接当接して発光する発光素子であれば、発光層１０３省略することもできる。
【００２８】
次に、本発明の窒化物半導体発光素子を製造する方法について説明する。
窒化物半導体発光素子の製造方法は、前記ｎ側窒化物半導体層とｐ側窒化物半導体層とを形成する半導体形成工程と、前記ｐ側窒化物半導体層の上に、前記透光性電極を形成する透光性電極形成工程と、を含んでいる。
前記透光性電極形成工程は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウム層を成膜する成膜過程と、前記酸化インジウム層を成膜した前記窒化物半導体発光素子をアニールするアニール過程とを含んでいる。
【００２９】
アニール過程（熱処理工程）は、ｐ側窒化物半導体層１０４上に本発明の透光性電極１０５を形成する成膜過程の後で行われる。アニール過程により、ｐ側窒化物半導体層１０４と透光性電極１０５との間に良好なオーミックコンタクトが得られる。
【００３０】
ｐ側窒化物半導体層１０４上にＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を成膜する成膜過程では、一般に知られている物理蒸着や化学蒸着法などの成膜技術（例えば、スパッタリング法、蒸着法、レーザアブレーション法、またスピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法など）を用いることができる。特に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムを含むターゲットを用いたスパッタリング法が好ましい。
【００３１】
スパッタリング装置内の雰囲気について、従来のＩＴＯ透光性電極では、スパッタリング装置に酸素ガスを導入しながら（つまり、酸素含有雰囲気下で）ＩＴＯ膜を成膜していた。スパッタリングで成膜したＩＴＯは、スパッタリング中に酸素離脱が起こるため、酸素含有量が理論値よりも著しく低くなる。そこで、酸素含有雰囲気下でスパッタリングすることにより、成膜したＩＴＯの酸素含有量を理論値に近づけることができる。このように成膜されたＩＴＯ透光性電極は、窒化物半導体とのオーミックコンタクトも良好であるとされている。
【００３２】
しかしながら、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５では、酸素を含有する雰囲気下でスパッタリング成膜すると、ｐ側窒化物半導体層１０４とのオーミックコンタクトを取りにくくなることがわかった。よって、本発明では、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５は、酸素を含まない雰囲気下（不活性ガスの雰囲気下）で形成するのが好ましい。不活性ガス雰囲気下で成膜した透光性電極１０５は、ｐ側窒化物半導体層１０４とのオーミックコンタクトが良好である。
【００３３】
なお、「不活性ガス雰囲気」とは、酸素を全く含まない不活性ガスの雰囲気だけでなく、酸素含有による影響を実質的に受けない程度の低濃度の酸素（具体的には、不活性ガスに対して体積比０．２％よりも小さい酸素濃度）を含む不活性ガスの雰囲気も含むものと理解されるべきである。
【００３４】
アニール過程におけるアニール温度及びアニール圧力について、従来のＩＴＯ透光性電極では、アニール温度＝３００℃〜４７５、アニール圧力＝常圧、の条件でアニールしていた。この温度及び圧力の条件でアニールすると、ＩＴＯ透光性電極は、シート抵抗が低下し、そしてｐ側窒化物半導体層とのオーミックコンタクトが良好になるとされている。
【００３５】
しかしながら、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５では、常圧下、アニール温度３００℃〜４７５℃の条件でアニール処理すると、透光性電極１０５のシート抵抗は多少下がるものの、ｐ側窒化物半導体層１０４とのオーミックコンタクトは取れない。アニール温度を５００℃以上まで上昇させると、オーミックコンタクトは取れるようになるが、透光性電極１０５のシート抵抗は上昇してしまう。通常、シート抵抗の上昇はＶｆの上昇につながるため、５００℃以上のアニーリング温度は不適切であると考えられた。ところが、驚くべきことに、５００℃以上でアニールした本発明の窒化物半導体発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）を実際に測定すると、Ｖｆが低下することがわかった。なぜＶｆが低下するのか正確な理論は不明であるが、透光性電極１０５に含まれるＧｅがｐ型窒化物半導体層から水素を吸蔵する作用が、５００℃以上でより効果的に発揮されると考えられる。
【００３６】
この結果から、本発明のように、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムから成る透光性電極１０５を用いた窒化物半導体層発光素子では、オーミックコンタクト及びＶｆの低下を考慮すると、アニール温度を５００℃以上にするのが好ましいと考えられる。すなわち、本発明の窒化物半導体発光素子では、５００℃以上でアニールすることにより、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とのオーミックコンタクトが良好になる効果と、（透光性電極１０５のシート抵抗が上昇するにも拘わらず）透光性電極１０５のＶｆが低下する効果とが得られる。
【００３７】
さらに、コンタクト抵抗に着目すると、アニール温度を５２５℃以上にするのが好ましい。アニール温度を５２５℃以上では、透光性電極１０５と窒化物半導体発光素子とのコンタクト抵抗を下げることができる。
【００３８】
なお、アニール過程の最中に、窒化物半導体発光素子の温度を直接測定することはできない。そのため、アニール過程中の温度管理は、アニール処理装置内のヒータ温度の測定値に基づいている。よって、本明細書では、アニール処理装置内のヒータの温度を「アニール温度」とする。
【００３９】
また、アニール圧力については、従来のＩＴＯ透光性電極と同様に常圧（０．１ＭＰａ）でアニールした場合、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５ではシート抵抗が高い。一方、高真空下（１０−４〜１Ｐａ）でアニールすると、透光性電極１０５のシート抵抗は低下するが、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトしない恐れがあることがわかった。ところが、１ｋＰａ〜３０ｋＰａの減圧下でアニールすると、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトし、シート抵抗及び順方向電圧Ｖｆが（常圧アニールに比べて）低下することが明らかになった。
【００４０】
この結果から、本発明のように、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムから成る透光性電極１０５を用いた窒化物半導体層発光素子では、オーミックコンタクト及びシート抵抗を考慮すると、減圧下でアニールするのが好ましいと考えられる。すなわち、本発明の窒化物半導体発光素子では、減圧下でアニールすることにより、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とのオーミックコンタクトが良好になる効果と、透光性電極１０５のシート抵抗が低下する効果と、窒化物半導体発光素子のＶｆを低下する効果とが得られる。
なお、本発明において「減圧」とは、１ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲の圧力を指すものとする。
【００４１】
本発明の窒化物半導体発光素子において、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を用いた効果を調べるために、以下の方法で発光素子を評価した。
【００４２】
（１）Ｖｆのばらつきの評価
同時に作成された複数の窒化物半導体発光素子において、順方向電圧（Ｖｆ）のばらつきを評価する。
１枚のウエハ内に、ｐ側窒化物半導体層１０４の上にＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）を複数個作成する。そして、ｎ個のサンプル素子Ｓを抽出して、Ｖｆを測定する。比較のために、１枚のウエハ内に、ｐ側窒化物半導体層の上にＩＴＯ透光性電極を形成した複数の比較用素子ＳＩＴＯを作成し、そこからｎ個の比較用素子ＳＩＴＯを抽出して、ＶｆＩＴＯを測定する。
【００４３】
Ｖｆのばらつきは、標準偏差（σ）の３倍（３σ）の値で評価する。３σの値が小さいほど、Ｖｆのばらつきが小さい。
標準偏差（σ）の求め方は、次の手順（ａ）〜（ｃ）の通りである。
（ａ）抽出したｎ個の発光素子のＶｆの測定値をt1、t2・・・・、tnとする。また、それらのＶｆの測定値（t1、t2・・・・、tn）の平均値をtaとする。
（ｂ）Ｖｆの測定値（t1、t2・・・・、tn）の各々からtaを減算して２乗する。得られた全ての値を加算した後に、ｎで除算する。
（ｃ）除算で得られた値の正の平方根が、標準偏差（σ）である。
これらの手順（ａ）〜（ｃ）は、下記の式［１］で表すことができる。
【００４４】
【数１】
0005633560.tif 000002
【００４５】
（２）Ｖｆの評価
ｐ側窒化物半導体層１０４の上に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）を作成し、順方向電圧Ｖｆｓを測定する。比較のために、ｐ側窒化物半導体層の上にＩＴＯ透光性電極を形成した比較用素子ＳＩＴＯを作成し、順方向電圧ＶｆＩＴＯを測定する。
Ｖｆｓ≦ＶｆＩＴＯのときに、サンプル素子Ｓは、Ｖｆが良好であると判断する。
【００４６】
（３）オーミックコンタクトの評価
ｐ側窒化物半導体層１０４の上に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）を作成し、−５Ｖ〜＋５Ｖの電圧を印加したときの電流を測定して、Ｖ−Ｉカーブを作成する。Ｖ−Ｉカーブが直線の場合に、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトしていると判断する。
【００４７】
（４）コンタクト抵抗の評価
ｐ側窒化物半導体層１０４の上に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）を作成し、コンタクト抵抗ρｃｓを測定する。比較のために、ｐ側窒化物半導体層の上にＩＴＯ透光性電極を形成した比較用素子ＳＩＴＯを作成し、コンタクト抵抗ρｃＩＴＯを測定する。
ρｃｓ≦ρｃＩＴＯのときに、サンプル素子Ｓは、コンタクト抵抗が良好であると判断する。
【００４８】
（５）シート抵抗の評価
ダミー基板（ガラス基板）の上に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極を作成し、シート抵抗Ｒｓを測定する。比較のために、ダミー基板（ガラス基板）の上にＩＴＯ透光性電極を形成し、シート抵抗ＲＩＴＯを測定する。
Ｒｓ≦ＲＩＴＯのときに、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムから成る透光性電極は、シート抵抗が良好であると判断する。
【実施例１】
【００４９】
Ｖｆのばらつきの評価を行うために、複数のサンプル素子Ｓを同時に作成した。
２インチのサファイア基板１０１の上に、ＡｌＧａＮバッファ層を介して、ｎ型窒化物半導体層１０２と活性層１０３とｐ側窒化物半導体層１０４とを積層する。
ｎ型窒化物半導体層１０２は、アンドープＧａＮ（１．５μｍ）、ＳｉドープＧａＮ（４．２μｍ）、アンドープＧａＮ（０．１５μｍ）、ＳｉドープＧａＮ（０．０１μｍ）、アンドープＧａＮ（０．１５μｍ）、ＳｉドープＧａＮ（０．０３μｍ）、アンドープＧａＮ（５ｎｍ）、ＧａＮとＩｎＧａＮとを繰り返し２０回積層し最後にＧａＮをこの順に積層した超格子層（１２０ｎｍ）から形成されている。【００５０】
活性層１０３は、ＧａＮ（８ｎｍ）とＩｎＧａＮ（３ｎｍ）とを繰り返し６回積層し、最後にＧａＮ（８ｎｍ）が形成されている。なお、最初に積層されるＧａＮ層はＳｉがドープされており、最後に積層されるＧａＮ層はアンドープである。【００５１】
ｐ側窒化物半導体層１０４としては、ＭｇドープＡｌＧａＮとＭｇドープＩｎＧａＮとを繰り返し３回積層し、最後にＭｇドープＡｌＧａＮを積層した超格子層（２４ｎｍ）、アンドープＧａＮ（０．１１μｍ）、ＭｇドープＧａＮ（０．１１μｍ）が順に形成されている。【００５２】
ｎ側窒化物半導体層１０２の一部の領域においては、その上に積層された活性層１０３及びｐ側半導体層１０４が除去され、さらにｎ側窒化物半導体層１０２自体の厚さ方向の一部が除去されて露出しており、その露出したｎ側窒化物半導体層上にｎ側パッド電極１０７が形成されている。ｎ側パッド電極１０７は、Ｔｉ／Ｒｈ／Ｗ／Ａｕが順に２ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍ／５５０ｎｍの膜厚で積層された積層構造体から形成されている。【００５３】
ｐ側窒化物半導体層１０４の表面には、略全面に透光性電極１０５が形成され、この透光性電極１０５の表面の一部にはｐ側パッド電極１０６が形成されている。ｐ側パッド電極１０６は、ｎ側パッド電極１０７と同じ積層構造体から形成されている。さらにｐ側パッド電極１０６とｎ側パッド電極１０７との一部を除く窒化物半導体発光素子の表面に、絶縁性膜１０８が形成されている。【００５４】
透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムのターゲットを用いて、スパッタリング法により、１７０ｎｍの膜厚で形成されている。【００５５】
透光性電極１０５の成膜後に、窒化物半導体発光素子をアニールする。アニール条件は、アニール温度：５２５℃、アニール雰囲気：Ｎ２ガス雰囲気、アニール圧力：３ｋＰａである。【００５６】
Ｖｆのばらつきの評価は、分割前の状態（ウエハの状態）にある多数の窒化物半導体発光素子から、１３０個の発光素子（サンプル素子Ｓ）を無作為に抽出して行われた。この１３０個の窒化物半導体発光素子の順方向電圧（Ｖｆ）を測定し、式［１］を用いてＶｆの標準偏差σを算出し、そしてσを３倍して３σを求めた。
この操作を３回（３枚のウエハに相当）行った。【００５７】
３枚のウエハの各々から求められたサンプル素子Ｓの３σの値は、０．１００、０．１００、及び０．０６２であった。
さらにウエハから個々の発光素子に個片化した発光素子の平均値で特性を評価したところ、２０ｍＡの電流投入で、Ｖｆが３．１８Ｖ、光出力が２４．０ｍＷであった。【００５８】
また比較のために、サンプル素子Ｓの透光性電極をＩＴＯに変更した発光素子（比較用素子ＳＩＴＯ）を作成した。ＩＴＯ透光性電極は、ＩＴＯターゲットを用いて、スパッタリング法により、１７０ｎｍの膜厚で形成されている。
この比較用素子ＳＩＴＯのＶｆのばらつきの評価のために、分割前の状態（ウエハの状態）にある多数の窒化物半導体発光素子から、１３０個発光素子を無作為に抽出して、順方向電圧（Ｖｆ）を測定した。これらのＶｆの測定値から、式［１］を用いてＶｆの標準偏差σを算出し、そしてσを３倍してばらつき（３σ）を算出した。３枚のウエハから得られた３σの値は、０．２８０、０．３３７及び０．１５６であった。【００５９】
サンプル素子Ｓの３σの値（０．１００、０．１００、及び０．０６２）と、比較用素子ＳＩＴＯの３σの値（０．２８０、０．３３７及び０．１５６）を比較すると、本発明の窒化物半導体発光素子は、従来のＩＴＯ透光性電極を有する窒化物半導体発光素子に比べて、Ｖｆのばらつきが顕著に小さいことがわかった。【００６０】
またウエハから個々の発光素子に個片化した発光素子の平均値で特性を評価したところ、２０ｍＡの電流投入で、Ｖｆが３．２４Ｖ、光出力が２１．９ｍＷであった。つまり本発明の発光素子は、従来のＩＴＯ透光性電極を有する窒化物半導体発光素子に比べて、Ｖｆが０．０５Ｖ低下した。また光出力が約１０パーセント向上した。
【実施例２】
【００６１】
透光性電極１０５のアニール条件が、順方向電圧Ｖｆに与える影響を評価する。
本実施例では、ウエハをチップ化した後に測定を行う点で、実施例１と異なる。それ以外については、実施例１と同様である。【００６２】
実施例１と同様にｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３及びｐ側窒化物半導体層１０を積層した後、透光性電極１０５を成膜する。
透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムのターゲットを用いて、スパッタリング法により、Ａｒ雰囲気下で１７０ｎｍの膜厚に成膜される【００６３】
透光性電極１０５の成膜後に、窒化物半導体発光素子をアニールする。アニール条件（アニール温度、アニール雰囲気及びアニール圧力）は表１及び表２の通りである。【００６４】
アニール後に、実施例１と同様に、ｎ側パッド電極１０７、ｐ側パッド電極１０６及び絶縁性膜１０８を作成し、さらに各発光素子に分割して、サンプル素子Ｓを得る。【００６５】
ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）の順方向電圧Ｖｆｓを測定する。比較のために、ＩＴＯ透光性電極を形成した比較用素子ＳＩＴＯを作成し、順方向電圧ＶｆＩＴＯを測定する。測定結果を表１及び表２に示す。
Ｖｆｓ≦ＶｆＩＴＯのときに、サンプル素子Ｓは、Ｖｆが良好であると判断する。【００６６】
Ｖｆの比較は、同じスパッタリング装置で成膜したサンプル素子Ｓ及び比較用素子ＳＩＴＯの間で行うこととした。表１の６つのサンプル素子Ｓ（No. 1〜6）及び１つのＳＩＴＯ（No. 7）は、同じスパッタリング装置を用いている。また、表２の４つのサンプル素子Ｓ（No. 8〜11）及び１つのＳＩＴＯ（No. 12）は、同じスパッタリング装置を用いている。【００６７】
【表１】
0005633560.tif 000003
＊IGS：透光性電極１０５をＧｅとＳｉを含む酸化インジウム膜から形成
ITO：透光性電極をＩＴＯ膜から形成（比較サンプル）
p-GaN：ｐ側窒化物半導体層【００６８】
【表２】
0005633560.tif 000004
＊IGS：透光性電極１０５をＧｅとＳｉを含む酸化インジウム膜から形成
ITO：透光性電極をＩＴＯ膜から形成（比較サンプル）
p-GaN：ｐ側窒化物半導体層
【実施例３】
【００６９】
透光性電極１０５の成膜条件及びアニール条件が、オーミックコンタクトに与える影響を評価する。
本実施例では、透光性電極１０５の成膜条件が、実施例１と異なる。また、本実施例では、ウエハをチップ化した後に測定を行う点で、実施例１と異なる。それ以外については、実施例１と同様である。【００７０】
実施例１と同様にｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３及びｐ側窒化物半導体層１０を積層した後、透光性電極１０５を成膜する。
透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムのターゲットを用いて、スパッタリング法により、１７０ｎｍの膜厚に成膜される。このとき、成膜時のスパッタリング装置内の雰囲気の異なるサンプルを作成する。各サンプルの雰囲気は、Ａｒのみ（サンプルNo. 13、16〜19）、ＡｒとＯ２（Ａｒ流量：60sccm、Ｏ２流量：0.27sccm）（サンプルNo. 14)、及びＡｒとＯ２（Ａｒ流量：60sccm、Ｏ２流量：0.6sccm）（サンプルNo. 15)である。【００７１】
透光性電極１０５の成膜後に、窒化物半導体発光素子をアニールする。アニール条件（アニール温度、アニール雰囲気及びアニール圧力）は表３の通りである。【００７２】
アニール後に、実施例１と同様に、ｎ側パッド電極１０７、ｐ側パッド電極１０６及び絶縁性膜１０８を作成し、さらに各発光素子に分割して、６つのサンプル素子Ｓを得る。【００７３】
６つのサンプル素子Ｓに、−５Ｖ〜＋５Ｖの電圧を印加したときの電流を測定して、Ｖ−Ｉカーブを作成した。Ｖ−Ｉカーブが直線の場合には、オーミックコンタクトが良好（○）であり、Ｖ−Ｉカーブが湾曲（例えば、ｓ字状に湾曲）した場合には、オーミックコンタクトが不良（×）であると評価した。評価結果を表３に示す。【００７４】
【表３】
0005633560.tif 000005
＊IGS：透光性電極１０５をＧｅとＳｉを含む酸化インジウム膜から形成
p-GaN：ｐ側窒化物半導体層１０４
【実施例４】
【００７５】
透光性電極１０５のアニール条件が、コンタクト抵抗に与える影響を評価する。
本実施例では、ウエハをチップ化した後に測定を行う点で、実施例１と異なる。それ以外については、実施例１と同様である。【００７６】
実施例１と同様にｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３及びｐ側窒化物半導体層１０を積層した後、透光性電極１０５を成膜する。
透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムのターゲットを用いて、スパッタリング法により、Ａｒ雰囲気下で１７０ｎｍの膜厚に成膜される【００７７】
透光性電極１０５の成膜後に、窒化物半導体発光素子をアニールする。アニール条件（アニール温度、アニール雰囲気及びアニール圧力）は表４の通りである。【００７８】
アニール後に、実施例１と同様に、ｎ側パッド電極１０７、ｐ側パッド電極１０６及び絶縁性膜１０８を作成し、さらに各発光素子に分割して、サンプル素子Ｓを得る。【００７９】
ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極を形成した窒化物半導体発光素子（サンプル素子Ｓ）のコンタクト抵抗ρｃｓを測定する。比較のために、ＩＴＯ透光性電極を形成した比較用素子ＳＩＴＯを作成し、コンタクト抵抗ρｃＩＴＯを測定する。測定結果を表４に示す。
ρｃｓ≦ρｃＩＴＯのときに、サンプル素子Ｓは、コンタクト抵抗が良好であると判断する。【００８０】
【表４】
0005633560.tif 000006
＊IGS: 透光性電極１０５をＧｅとＳｉを含む酸化インジウム膜から形成
ITO：透光性電極をＩＴＯ膜から形成（比較サンプル）
p-GaN：ｐ側窒化物半導体層１０４
【実施例５】
【００８１】
透光性電極１０５のアニール条件が、シート抵抗に与える影響を評価する。
本実施例では、ダミー基板（ガラス基板）の上に、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５を作成する。【００８２】
透光性電極１０５は、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムのターゲットを用いて、スパッタリング法により、Ａｒ雰囲気下で１７０ｎｍの膜厚に成膜される
透光性電極１０５の成膜後に、窒化物半導体発光素子をアニールする。アニール条件（アニール温度、アニール雰囲気及びアニール圧力）は表５の通りである。【００８３】
ダミー基板（ガラス基板）の上に形成したＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５のシート抵抗Ｒｓを測定する。比較のために、ダミー基板（ガラス基板）の上にＩＴＯ透光性電極を形成し、シート抵抗ＲＩＴＯを測定する。測定結果を表５に示す。
Ｒｓ≦ＲＩＴＯのときに、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムから成る透光性電極は、シート抵抗が良好であると判断する。【００８４】
【表５】
0005633560.tif 000007
＊IGS: 透光性電極１０５をＧｅとＳｉを含む酸化インジウム膜から形成
ITO：透光性電極をＩＴＯ膜から形成（比較サンプル）【００８５】
表３のサンプルNo. 13〜15の結果から、酸素を含む雰囲気下で成膜した透光性電極１０５は、ｐ側窒化物半導体層１０４とオーミックコンタクトしながった。その一方、酸素を含まない不活性ガス雰囲気下で成膜した透光性電極１０５は、ｐ側窒化物半導体層１０４とオーミックコンタクトすることがわかった。【００８６】
表５のサンプルNo. 24〜26の結果から、常圧アニールにおいて、アニール温度が上昇すると（500℃→550℃→600℃）、シート抵抗が上昇することがわかった。また、表５のサンプルNo. 27、28の結果から、真空アニールにおいて、アニール温度が上昇すると（500℃→600℃）、シート抵抗が上昇することがわかった。
表３のサンプルNo. 16〜18の結果から、常圧アニールでは、アニール温度５００℃以上でアニールすると、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトすることがわかった。
そして、表１のサンプルNo. 1〜6の結果から、減圧アニール（３ｋＰａ）では、アニール温度５００℃以上でアニールすると、窒化物半導体発光素子のＶｆが、従来のＩＴＯ窒化物半導体発光素子（サンプルNo. 7）のＶｆよりも低くなることがわかった。【００８７】
これらの結果から、本発明の窒化物半導体発光素子では、アニール温度を５００℃以上まで上昇させると、透光性電極１０５のシート抵抗は上昇してしまうが、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトするようになり、そして順方向電圧（Ｖｆ）が低下することがわかった。【００８８】
表４のサンプルNo. 20〜22の結果から、アニール温度５２５℃以上でアニールすると、窒化物半導体発光素子のコンタクト抵抗ρｃが、従来のＩＴＯ窒化物半導体発光素子（サンプルNo. 23）のコンタクト抵抗ρｃよりも低くなることがわかった。【００８９】
表３のサンプルNo. 19の結果から、高真空下(0.001Ｐａ)でアニールすると、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトできないことがわかった。また、表３のサンプルNo. 13、18から、５２５℃では、常圧でも減圧（３ｋＰａ）でも、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトすることがわかった。
表５のサンプルNo. 27、28の結果から、高真空下(0.001Ｐａ)でアニールすると、ＧｅとＳｉを含む酸化インジウムからなる透光性電極１０５のシート抵抗Ｒが、従来のＩＴＯから成る透光性電極（サンプルNo. 30）のシート抵抗Ｒよりも低くなることがわかった。また、減圧下でアニールした透光性電極１０５（サンプルNo. 29）は、常圧下でアニールした透光性電極１０５（サンプルNo. 26）よりも、シート抵抗が低くなることがわかった。【００９０】
表２のサンプルNo. 8〜11の結果から、アニール圧力６０ｋＰａでアニールしたサンプル素子Ｓ（サンプルNo. 10）のＶｆは、常圧でアニールしたサンプル素子Ｓ（No. 11）のＶｆよりも高いことがわかった。一方、減圧下でアニールしたサンプル素子Ｓ（サンプルNo. 8、9）のＶｆは、常圧でアニールしたサンプル素子Ｓ（サンプルNo. 11）のＶｆよりも低くなることがわかった。
アニール圧力１ｋＰａでアニールしたサンプル素子Ｓ（サンプルNo. 8）のＶｆは、従来のＩＴＯ窒化物半導体発光素子（サンプルNo. 12）と同等であった。また、アニール圧力３ｋＰａでアニールしたサンプル素子Ｓ（サンプルNo. 9）のＶｆは、従来のＩＴＯ窒化物半導体発光素子（サンプルNo. 12）よりも僅かに高いものの、十分に良好なＶｆ値であった。【００９１】
これらの結果から、アニール圧力を１ｋ〜３０ｋＰａとすることにより、半導体発光素子にとって重要な特性（オーミックコンタクト、透光性電極のシート抵抗、及び順方向電圧Ｖｆ）の全てにおいて、好ましい結果が得られることがわかった。すなわち、１ｋ〜３０ｋＰａの減圧下でアニールした窒化物半導体発光素子は、透光性電極１０５とｐ側窒化物半導体層１０４とがオーミックコンタクトすることができ、透光性電極１０５のシート抵抗を（常圧アニールに比べて）低くでき、そして順方向電圧Ｖｆを（常圧アニールに比べて）低くできる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、バックライト光源、ディスプレイ、照明、車輌用ランプ等の各種光源を構成する半導体発光素子に利用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１・・・基板
１０２・・・ｎ側窒化物半導体層
１０３・・・発光層
１０４・・・ｐ側窒化物半導体層
１０５・・・透光性電極
１０６・・・ｐ側パッド電極
１０７・・・ｎ側パッド電極
１０８・・・絶縁性膜
【図１】
0005633560.tif 000008
【図２】
0005633560.tif 000009