(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を製造する方法であって、
ｎ型窒化物系クラッド層、ｐ型窒化物系クラッド層、および前記ｎ型窒化物系クラッド層とｐ型窒化物系クラッド層との間に介在する活性層を含む光学部材を形成する工程と、
前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方に、ナノサイズの粒子またはトンネル接合層を導入する工程と、
前記ナノサイズ粒子または前記トンネル接合層上に、少なくとも一層の透明導電性酸窒化物（ＴＣＯＮ）を蒸着により積層して接触層を形成する工程と、
を含み、
前記ＴＣＯＮには、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびパラジウム（Ｐｄ）からなる群から選ばれる少なくとも一種が、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）双方が結合して含まれ、
前記接触層は、ナノサイズの粒子、またはトンネル接合層を介して前記ｎ型窒化物系クラッド層もしくは前記ｐ型窒化物系クラッド層または前記トンネル接合層と直接接触しつつ前記窒化物系クラッド層に接続され、
前記ナノサイズの粒子は、金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記トンネル接合層は、第ＩＩＩ〜Ｖ族元素からなるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物から選択される一種を含む、光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記接触層は、前記ｎ型窒化物系クラッド層上に形成されたｎ型接触層および前記ｐ型窒化物系クラッド層上に形成されたｐ型接触層の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記ＴＣＯＮは、電気的特性を調節するためのドーパントをさらに含み、前記ドーパントは、金属、フッ素（Ｆ）および硫黄（Ｓ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記ドーパントは、前記ＴＣＯＮに対して、０．００１〜２０ｗｔ％の比率で添加される、請求項３に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）、および希土類金属からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記導電性酸化物は、酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）、酸化ロジウム（Ｒｈ−Ｏ）、酸化ルテニウム（Ｒｕ−Ｏ）、酸化イリジウム（Ｉｒ−Ｏ）、酸化銅（Ｃｕ−Ｏ）、酸化コバルト（Ｃｏ−Ｏ）、酸化タングステン（Ｗ−Ｏ）、および酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記ＴＣＯは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、マグネシウム亜鉛酸化物（ＭｇＺｎＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩｎＳｎＯ）、銅アルミニウム酸化物（ＣｕＡｌＯ２）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、亜鉛スズ酸化物（ＺｎＳｎＯ）、および亜鉛インジウムスズ酸化物（ＺＩＴＯ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含み、
前記ＴＣＮは、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、および窒化ニオブ（ＮｂＮ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記ｎ型窒化物系クラッド層および前記ｐ型窒化物系クラッド層は、第ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物の中から選択された少なくとも一種をそれぞれ含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記接触層を形成する工程後に、熱処理する工程をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理する工程は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、空気、アルゴン（Ａｒ）、およびヘリウム（Ｈｅ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む雰囲気下で、１００〜８００℃の温度下、１０秒〜３時間行う、請求項７に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、光学素子に関し、さらに詳細には、高効率を有する光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
近年、透明導電性電導性薄膜は、有機および無機材料を使用した光電子分野、ディスプレイ分野およびエネルギー産業分野において様々に利用されている。発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーダイオード（ＬＤ）などを含む半導体発光素子分野では、円滑なキャリア注入および電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）の他にも、半導体発光素子活性層で生成された光子の放出を促進するために、電気および光学的特性を同時に有する物質でなければならない。
【０００３】
次世代照明用光源として脚光を浴びている第ＩＩＩ族元素窒化物系発光ダイオード（ＩＩＩ  ｎｉｔｒｉｄｅ  ＬＥＤ）と関連した国内外の多くの研究機関では、良質の発光素子用透明導電性薄膜を開発するために、盛んに研究が行われている。その結果、周知の酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）をはじめとする様々な不純物が添加された亜鉛酸化物（ＺｎＯ）などの透明導電性物質は、最近、窒化物系ＬＥＤの電極として直接使用されている。
【０００４】
様々な透明導電性酸化物（ＴＣＯ）の中で最も盛んに研究開発されている物質は、インジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）、スズ酸化物（ＳｎＯ２）、カドミウム酸化物（ＣｄＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などである。これらは、相対的に小さな仕事関数値と可視光線および紫外線光の波長領域で急激な光透過度の減少という特性を有しているから、窒化物系ＬＥＤの透明電極として利用するときには、問題が生ずる。現在、窒化物系ＬＥＤにおいて部分的に利用されている上記の物質の問題は、以下のとおりである。
【０００５】
第１に、従来の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）または窒化物（ＴＣＮ）は、ｐ型窒化物クラッド層の仕事関数値に比べてはるかに小さな仕事関数値を有しているから、ｐ型オーム接触層として使用する際に、界面にキャリアの流れに対する高いエネルギー障壁が形成されて、円滑な正孔注入が難しくなる。これにより、高い外部量子効率（ＥＱＥ）を有するＬＥＤを実現するのは非常に困難である。
【０００６】
その上、従来のＴＣＯまたはＴＣＮは、ｎ型窒化物クラッド層の表面での電気的特性と柔軟には適合しないため、ｎ型窒化物系ショットキーまたはオーム接触電極構造体として使用する際には、キャリアの流れに対して正孔の制御および注入が難しくなりうる。これにより、効果的な外部光の受光および高い外部量子効率（ＥＱＥ）を有する受光ダイオードおよびＬＥＤを実現するのに多くの難しさがある。
【０００７】
第２に、従来のＴＣＯまたはＴＣＮは、窒化物系ＬＥＤから生成および出射される特定の光に対しては、低い光透過度を示す。詳細には、ＴＣＯまたはＴＣＮは、青色光の波長領域以下の光に対しては、では光透過度が低く、短波長領域の光を発光するＬＥＤには適用し難い。
【０００８】
第３に、従来のＴＣＯまたはＴＣＮは、光ｋ屈折率が約２に近い大きな値を有しているから、ＴＣＯまたはＴＣＮを通して光を空気中に出射するのにも難しさがある。
【０００９】
近年、トランジスタおよび光検出器等の電子素子、並びにＬＥＤおよびレーザーダイオード（ＬＤ）等の光素子は、窒化物系半導体を利用し、幅広く市販されてきた。さらに優れた性能を有する光電子素子を実現するためには、第ＩＩＩ族窒化物系半導体と電極との間の界面特性を改善することのできる接触制御技術が極めて重要である。
【００１０】
窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む窒化物系半導体を利用したＬＥＤは、上部発光ＬＥＤ（ＴＥＬＥＤ）とフリップチップＬＥＤ（ＦＣＬＥＤ）とに分類される。
【００１１】
現在入手可能なＴＥＬＥＤでは、ｐ型窒化物系クラッド層と接触しているｐ型オーム接触層を通して、生成された光が出射する。これに対し、ＴＥＬＥＤに比べて駆動時に発生する熱発散が容易であるため、大面積および大容量のＬＥＤとして製作されているＦＣＬＥＤは、活性層で生成した光を、高反射性p型オーム接触層を利用して、透明なサファイア基板を介して発光させる。
【００１２】
p型窒化物系クラッド層は正孔密度が低いため、第ＩＩＩ族窒化物系半導体を利用するＬＥＤは、p型窒化物係クラッド層において四方に、p型キャリアである正孔を容易に輸送することが難しい。したがって、このようなp型窒化物系クラッド層を利用した高性能の光電子素子を得るためには、優れた電流拡散性を有する高品質のp型オーム接触層が本質的に必要である。
【００１３】
言い換えれば、第ＩＩＩ族窒化物系半導体を利用した高品位次世代ＬＥＤを実現するためには、横方向への電流拡散性と垂直方向への正孔注入が改善され、同時に可視光線および短波長領域の光に対する光学特性（光透過度または光反射度）に優れたp型オーム接触電極構造体が開発されなければならない。
【００１４】
今日最も広く利用されているＴＥＬＥＤ用p型オーム接触層は、p型窒化物系クラッド層の上部に形成された酸化ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）を含む。電子ビーム蒸発器を用いて、p型窒化物系クラッド層の上部にＮｉ−Ａｕの薄膜層を蒸着し、このＮｉ−Ａｕ薄膜層を酸素（Ｏ２）雰囲気で熱処理し、これにより、１０−３〜１０−４Ωｃｍ２程度の特定の低いオーム接触抵抗値を有する半透明のオーム接触層を形成する。酸化Ｎｉ−Ａｕオーム接触層は、青色光の波長領域である４６０ｎｍ未満では、７５％以下の低い光透過度を有しているから、次世代窒化物系ＬＥＤ用p型オーム接触層には適していない。上記の半透明酸化Ｎｉ−Ａｕオーム接触層の低い光透過度の故に、この層を約５００℃〜６００℃の温度および酸素（Ｏ２）雰囲気下で熱処理する際、p型窒化物系クラッド層をなす窒化ガリウム（ＧａＮ）とオーム接触層をなすニッケル（Ｎｉ）金属との間の接触界面で、p型半導体酸化物である酸化ニッケル（ＮｉＯ）が島状に生成する。さらに、金（Ａｕ）金属が島状に分布している酸化ニッケル（ＮｉＯ）の上部を覆う一方で、間に入り込んでいる。特に、p型窒化物系クラッド層の上部に蒸着されたＮｉ−Ａｕ薄層を酸素（Ｏ２）雰囲気下で熱処理するときに、酸化ニッケル（ＮｉＯ）が形成される。このような酸化ニッケル（ＮｉＯ）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）と電極との間に形成されるショットキー障壁の高さおよび幅（ＳＢＨおよびＳＢＷ）を減少させ、したがって、外部電圧を印加すると、この電極を介してキャリアが素子に容易に供給される。酸化Ｎｉ−Ａｕ薄膜層が、優れた電気的特性であるオーム性挙動を示すのは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）がＳＢＨおよびＳＢＷを減少させることができ、かつ、金（Ａｕ）成分が横方向への電流拡散性を向上させることができるためである。
【００１５】
優れたＮｉ−Ａｕ薄膜層のオーム性挙動に対するメカニズムの他にも、p型窒化物係クラッド層の上部にニッケル−金薄膜層を蒸着した後に熱処理を行うと、p型窒化物系クラッド層内で実効正孔濃度を制限しているＭｇ−Ｈ金属間化合物を除去することができる。したがって、実効正孔濃度は、マグネシウムドーパント濃度を増加させる再活性化過程を通して、p型窒化物系クラッド層の表面において、１０１８／ｃｍ３を超えるレベルにまで増加させることができ、このようにして、p型窒化物系クラッド層と酸化ニッケルを含有するオーム接触層との間にトンネル輸送が起きる。したがって、p型窒化物系クラッド層は低い接触比抵抗値を伴う優れたオーム性挙動を示す。
【００１６】
しかしながら、酸化Ｎｉ−Ａｕを含む半透明p型オーム接触電極構造体を利用したＴＥＬＥＤは、光透過度減少させる、すなわちＬＥＤ活性層から生成された多量の光を吸収するＡｕ成分を含んでいるため、ＴＥＬＥＤは低いＥＱＥを示し、それ故にＴＥＬＥＤは、今後大面積および大容量の照明用ＬＥＤを提供するには不適当である。
【００１７】
最近では、ある文献［Ｔ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７４．ｐ３９３０（１９９９）］は、このようなＴＥＬＥＤおよびＦＣＬＥＤの問題を解決するために、従来のp型オーム接触層として使用されているＮｉ−Ａｕ構造より優れた光透過度を有するＩＴＯ等の透明導電性酸化物の使用を報告している。文献［Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ｖｏｌ．４７．ｐ  ８４９（２００３）］は、ＩＴＯオーム接触層を利用したＴＥＬＥＤは、従来のニッケル−金構造を用いたＴＥＬＥＤと比較して、さらに向上した出力を示すことを報告している。
【００１８】
しかしながら、上記のＩＴＯオーム接触層を用いたオーム接触層は、ＬＥＤの出力を増大させることができるが、オーム接触層は、相対的に高い動作電圧を表すという問題点を有している。その原因は、オーム接触層はp型窒化物系半導体の仕事関数値に比べて相対的に小さな値を有しているためである。そのために、p型窒化物系クラッド層とＩＴＯオーム接触層との間の界面に高いショットキー障壁を形成して、キャリア注入が円滑に行かなくなり、これにより、多量の熱が発生し素子寿命が短くなる。
【００１９】
上記のように、p型窒化物系クラッド層の上部にＩＴＯおよびＺｎＯなどのようなＴＣＯを直接蒸着させると、高いＳＢＨおよび厚いＳＢＷが形成され、オーム接触層の品質を損なう。これを解決するために、最近、韓国の光州科学技術院（ＧＩＳＴ）の研究グループは、p型窒化物系クラッド層と第１のＴＣＯとの間に第２のＴＣＯ層を挿入して得られた構造を熱処理することによって得られる、大きさ１００ｎｍ以下の粒子を含む高品質のオーム接触層の試験結果を報告している。このような界面に生成されたナノ粒子は、界面で電場を誘起し、これによってＳＢＨおよびＳＢＷが低減され、かつ、この誘導された電場が、ＴＣＯ電極のショットキー性挙動をオーム性挙動に転換させる。
【００２０】
しかしながら、上記の技術を用いて製造された高透過度かつ高品質のp型オーム接触層およびこれを適用した垂直ＬＥＤは、発光領域が制限され、駆動時の多量の熱発散を引き起こし、そのため、p型オーム接触層は、次世代照明用光源としては不適当である。
【発明の開示】
【００２１】
発明の開示
本発明の目的は、高効率を有する光学素子を提供することにある。
【００２２】
また、本発明の他の目的は、そのような光学素子の製造方法を提供することにある。
【００２３】
技術的解決方法
本発明の一実施の形態では、光学素子は、光学部材および接触層を含む。前記接触層は、前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方に積層された少なくとも一層の透明導電性酸窒化物（ＴＣＯＮ）を含む。前記ＴＣＯＮには、インジウム（Ｉｎ）、スズスズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびパラジウム（Ｐｄ）からなる群から選ばれる少なくとも一種が、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）双方と結合されて含まれる。
【００２４】
前記光学部材は、ｎ型窒化物系クラッド層、p型窒化物系クラッド層、ｎ型およびp型クラッド層の間に介在する活性層を含む。また、前記接触層は、前記ｎ型窒化物系クラッド層上に形成されたｎ型接触層および前記p型窒化物系クラッド層上に形成されたp型接触層の少なくとも一方を含む。
【００２５】
本発明の別の実施の形態による光学素子の製造方法は、光学部材を形成する工程と、前記光学部材の上面および下面の少なくとも一方の上に、少なくとも一層の透明導電性酸窒化物（ＴＣＯＮ）を積層することにより接触層を形成する工程と、を含む。ＴＣＯＮには、インジウム（Ｉｎ）、スズスズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびパラジウム（Ｐｄ）からなる群から選ばれる少なくとも一種が酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）双方と結合して含まれる。
【００２６】
上記製造方法は、接触層が形成された後、光学部材を熱処理する工程をさらに含む。また、熱処理工程は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、空気、アルゴン（Ａｒ）、およびヘリウム（Ｈｅ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む雰囲気で約１００℃〜約８００℃で約１０秒〜約３時間行う。
【００２７】
有利な効果
本発明によれば、透明導電性酸窒化物（ＴＣＯＮ）を使用して、オーム接触特性を改善することによって、高効率の光学素子を得ることができる。
【００２８】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の第１の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【００３０】
図３は、本発明の第３の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【００３１】
図４は、本発明の第４の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【００３２】
図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【００３３】
図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入させた後に、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に粒子形成される多重p型オーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【００３４】
図１３は、本発明の第５の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図である。
【００３５】
図１４は、本発明の第６の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図である。
【００３６】
図１５は、本発明の第７の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図である。
【００３７】
図１６は、本発明の第８の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図である。
【００３８】
図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【００３９】
図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上にｎｍサイズの粒子を導入した後に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【００４０】
図２５は、本発明の第９の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含むＬＥＤを示す断面図である。
【００４１】
図２６は、本発明の第１０の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層の上部に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含む第ＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤを示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
発明を実施するための最良の形態
以下、添付の図面を参照して、本発明の具体的な実施の形態を説明する。以下の説明で、同じ構造および機能を有する要素は、同一の参照符号を付する。
【００４３】
図１は、本発明の第１の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図であり、図２は、本発明の第２の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【００４４】
詳細に説明すると、図１は、絶縁性成長基板であるサファイア基板１０の上に積層／成長された第ＩＩＩ族窒化物系上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）を示し、図２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または、電気めっきまたはボンディングトランスファー（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって形成された銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属若しくは合金を含む導電性基板上に形成された、第ＩＩＩ族窒化物系上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）を示す。
【００４５】
図１および図２に示すように、第ＩＩＩ族窒化物系上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）は、基板１０、低温核生成層２０、窒化物系バッファ層３０、ｎ型窒化物系クラッド層４０、窒化物系活性層５０、p型窒化物系クラッド層６０、多重p型オーム接触層７０を順次積層して含む。参照符号８０および９０は、それぞれp型電極パッドおよびｎ型電極パッドである。ここで、基板１０からp型窒化物系クラッド層６０までが発光構造に該当し、p型窒化物系クラッド層６０の上に積層された構造はp型電極構造に該当する。
【００４６】
基板１０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または電気めっき／ボンディングトランスファー（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）法によって形成される銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属若しくは合金からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む。
【００４７】
低温核生成層２０は、７００℃以下の低温で形成された非晶質窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。低温核生成層２０は省略することができる。窒化物系バッファ層３０からp型窒化物系クラッド層６０までの各層は、第ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物の一種を基本的に含む。ｎ型窒化物系クラッド層４０およびp型窒化物系クラッド層６０には、ｎ型およびｐ型の該当するドーパントがそれぞれ添加される。
【００４８】
さらに、窒化物系活性層５０は、単層、多重量子井戸（ｍｕｌｔｉ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ：ＭＱＷ）構造、多重量子ドット（ｍｕｌｔｉ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ、多重量子ワイヤ（ｍｕｌｔｉ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ）およびまたは多重量子ドット、ワイヤおよび井戸の混合の形態で構成しうる。一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）化合物を使用する場合には、窒化物系バッファ層３０は、ＧａＮを含み、ｎ型窒化物系クラッド層４０には、ＧａＮおよびこれにｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されて含まれ、窒化物系活性層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ構造またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ構造を含む。加えて、p型窒化物系クラッド層６０には、ＧａＮおよびこれにp型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが添加されて含まれる。
【００４９】
ｎ型窒化物系クラッド層４０とｎ型電極パッド９０との間には、ｎ型オーム接触層（図示せず）が介在しうる。ｎ型オーム接触層は、様々な構造をとってよい。例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が積層された構造を有する。
【００５０】
前記ｐ型多重オーム接触層７０は、p型窒化物系クラッド層６０の上に少なくとも一層のＴＣＯＮが蒸着されることにより、形成することができる。ＴＣＯＮは、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびパラジウム（Ｐｄ）からなる群から選ばれた少なくとも一種を含み、これは酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）双方が結合している。
【００５１】
好ましくは、ＴＣＯＮは、電気的特性を調節するために、他の金属成分をドーパントとしてさらに含んでもよい。本発明の実施態様では、元素周期律表上で金属に分類される化学元素がＴＣＯＮにドーパントとして使用できる。ドーパントとしてフッ素（Ｆ）および硫黄（Ｓ）も用い得る。好ましくは、ドーパントは、ＴＣＯＮに対して、０．００１〜２０ｗｔ％で添加される。
【００５２】
p型多重オーム接触層７０は、ＴＣＯＮの他にも、さらに、金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）を含んでもよく、これらは、積層順序とは無関係にp型窒化物系クラッド層６０の上にオーム接触電極を形成するのに有利である。
【００５３】
前記金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）および希土類金属が含まれる。加えて、前記合金／固溶体には、上記の金属を母体とする合金／固溶体が含まれ得る。
【００５４】
上記の導電性酸化物は、酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）、酸化ロジウム（Ｒｈ−Ｏ）、酸化ルテニウム（Ｒｕ−Ｏ）、酸化イリジウム（Ｉｒ−Ｏ）、酸化（Ｃｕ−Ｏ）、酸化コバルト（Ｃｏ−Ｏ）、酸化タングステン（Ｗ−Ｏ）、または酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）を含む。
【００５５】
前記ＴＣＯには、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、マグネシウム亜鉛酸化物（ＭｇＺｎＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩｎＳｎＯ）、銅アルミニウム酸化物（ＣｕＡｌＯ２）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、亜鉛スズ酸化物（ＺｎＳｎＯ）、亜鉛インジウムスズ酸化物（ＺＩＴＯ）、または上記ＴＣＯに結合した他の酸化物が含まれる。
【００５６】
前記ＴＣＮには、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）または窒化ニオブ（ＮｂＮ）が含まれる。
【００５７】
酸化物および窒化物の電気的特性を向上させるために、酸化物および窒化物にドーパントとして第３の物質を添加することができる。
【００５８】
多重p型オーム接触層７０は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することが好ましい。加えて、多重p型オーム接触層７０は、約２０℃〜約１５００℃の温度下で蒸着される。この際、多重p型オーム接触層７０が蒸着される蒸着器内の圧力は、約１０〜１２ｔｏｒｒの範囲である。
【００５９】
多重p型オーム接触層７０を形成した後には、熱処理（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程を経ることが好ましい。熱処理は、反応器内の温度を約１００℃〜約８００℃とし、真空またはガス雰囲気下で１０秒〜３時間行う。多重p型オーム接触層７０の熱処理中に、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素および空気のうち、少なくとも一種が反応器内に導入される。
【００６０】
p型電極パッド８０は、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）／金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）／金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）、またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）の積層構造を有している。
【００６１】
第ＩＩＩ族窒化物系発光ダイオードの各層の形成方法は、電子ビーム若しくは熱蒸発、レーザー光源を利用したＰＬＤ（ｐｕｌｓｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型熱蒸発（ｄｕａｌ  ｔｙｐｅ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）スパッタリングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）または、電気めっき、金属有機気体堆積法（ｍｅｔａｌ  ｏｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の化学反応を利用する化学蒸着法（ＣＶＤ）を用い得る。
【００６２】
図３は、本発明の第３の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造が適用された上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図であり、図４は、本発明の第４の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造が適用された上部発光型発光ダイオードの断面図である。
【００６３】
詳細に説明すると、図３は、絶縁性成長基板であるサファイア基板１０の上に積層／成長された第ＩＩＩ族窒化物系上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）を示し、図４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または電気めっき／ボンディングトランスファー法によって形成される金属（Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ等）または合金を含む導電性を有する基板上に形成された第ＩＩＩ族窒化物系上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）を示す。
【００６４】
本発明の第１および第２の実施形態とは異なり、第３および第４の実施形態では、多重p型オーム接触層７０を形成する前に、p型窒化物系クラッド層６０上にトンネル接合層１００を形成した積層構造を提供する。上記のトンネル接合層１００を除くと、第３の実施の形態は、第１の実施の形態に対応し、第４の実施の形態は、第２の実施の形態に対応する。したがって、対応する部分において重複する要素についての詳細説明は省略する。
【００６５】
前記トンネル接合層１００は、第ＩＩＩ〜Ｖ族元素からなるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物の中から選択される一種を基本として含む。トンネル接合層は、５０ｎｍ以下の厚さを有する単層の形態で準備される。好ましくは、トンネル接合層１００は、二層、三層、または多層で形成される。
【００６６】
または、トンネル接合層１００は、超格子構造を有していてもよい。例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、またはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどの第ＩＩＩ〜Ｖ族元素が薄い積層構造の形態で最大３０対まで繰り返し積層されてもよい。
【００６７】
トンネル接合層１００は、第ＩＩ族元素（Ｍｇ、ＢｅおよびＺｎ）または第ＩＶ族元素（Ｓｉおよび、Ｇｅ）が添加された単結晶、多結晶、または非晶質を含んでもよい。
【００６８】
図３および図４に示すように、第ＩＩＩ族窒化物系ＴＥＬＥＤは、低温核生成層２０、窒化物系バッファ層３０、ｎ型窒化物系クラッド層４０、窒化物系活性層５０、p型窒化物系クラッド層６０、多重p型オーム接触層７０、およびトンネル接合層１００が順次積層された、基板１０を含む。参照符号８０および９０は、p型電極パッドおよびｎ型電極パッドをそれぞれ表している。
【００６９】
ここで、基板１０からp型窒化物系クラッド層６０までが発光構造に該当し、p型窒化物系クラッド層６０の上に積層された構造は多重p型電極構造に該当する。低温核生成層２０、窒化物系バッファ層３０、ｎ型窒化物系クラッド層４０、窒化物系活性層５０、p型窒化物系クラッド層６０、多重p型オーム接触層７０の材質および製造方法は、第１および第２の実施の形態のものと同一である。
【００７０】
図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【００７１】
本発明の多重p型オーム接触層７０は、酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）とが同時に結合して生成されたＴＣＯＮ層を少なくとも一層含む。好ましくは、多重p型オーム接触層７０は、単層、二層、または多層で準備される。
【００７２】
例えば、図５に示すように、多重p型オーム接触層７０は、ＴＣＯＮを含む単層７０ａとして準備することもできる。さらに、図６〜図８に示すように、積層順序とは無関係に、金属、合金、固溶体、導電性酸化物、ＴＣＯおよびＴＣＮを含む多層７０ａ、７０ｂ、７０ｃおよび７０ｄとして準備することもできる。
【００７３】
図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入した後、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成された多重p型オーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【００７４】
本発明で適用される多重p型オーム接触層７０をp型窒化物系クラッド層６０上に形成する前に、ｎｍサイズの粒子をｐ型窒化物系クラッド層６０上に形成する。ここで、ナノサイズの粒子は、金属、合金、固溶体、一般導電性酸化物、ＴＣＯ、ＴＣＮ、またはＴＣＯＮを含み、これらはp型窒化物系クラッド層６０と多重p型オーム接触層７０との間の界面でキャリアの電荷輸送を調節するショットキー障壁の高さおよび幅を制御することができる。上記のように多重p型オーム接触層７０は、酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）が同時に結合した少なくともＴＣＯＮを一層含む。多重p型オーム接触層７０は、単層、二層または多層の形態で準備することが好ましい。
【００７５】
例えば、図９に示すように、多重p型オーム接触層７０は、ＴＣＯＮを含む単層７０ａとして準備することができる。さらに、図１０〜図１２に示すように、多重p型オーム接触層７０は、積層順序とは無関係に、金属、合金、固溶体、導電性酸化物、ＴＣＯ、またはＴＣＮを含む多層７０ａ、７０ｂ、７０ｃおよび７０ｄの形態で準備することもできる。
【００７６】
具体的には、多重p型オーム接触層７０は、以下を積層して準備することができる。すなわち、ニッケル（Ｎｉ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；ルテニウム（Ｒｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；イリジウム（Ｉｒ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化ルテニウム（Ｒｕ−Ｏ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化イリジウム（Ｉｒ−Ｏ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；ニッケル（Ｎｉ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；ルテニウム（Ｒｕ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；イリジウム（Ｉｒ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化ルテニウム（Ｒｕ−Ｏ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化イリジウム（Ｉｒ−Ｏ）／銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）／インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）；インジウムスズ酸窒化物（ＩＴＯＮ）または酸窒化亜鉛（ＺｎＯＮ）／酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。
【００７７】
図１３は、本発明の第５の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図で、図１４は、本発明の第６の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図である。
【００７８】
詳細には、図１３は、ｎ型窒化物系クラッド層２１０上に直接積層された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０を示し、図１４は、ｎ型窒化物系クラッド層上に、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０を形成する前に、トンネル接合層２３０を介在させた透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０を示す。
【００７９】
図１３および図１４に示すように、ｎ型窒化物系クラッド層２１０は、第ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙおよびｚは整数）から選択された一種を基本的に含む。ｎ型窒化物系クラッド層２１０には、第ＩＶ族元素であるＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、およびＴｅなどのドーパントが単独でまたは同時にｎ型窒化物系クラッド層２１０に添加される。
【００８０】
透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０は、ｎ型窒化物系クラッド層２１０上に少なくとも一層のＴＣＯＮ層を含む。
【００８１】
前記ＴＣＯＮは、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）双方が結合した、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、およびパラジウム（Ｐｄ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主に含む。
【００８２】
好ましくは、ＴＣＯＮは、電気的特性を調節するために、他の金属成分をドーパントとしてさらに含んでもよい。本実施の形態によれば、元素周期律表上において金属に分類される化学元素がＴＣＯＮとして使用できる。フッ素（Ｆ）および硫黄（Ｓ）もドーパントとして使用できる。好ましくは、ドーパントはＴＣＯＮに対して０．００１〜２０ｗｔ％で添加される。
【００８３】
ＴＣＯＮに加えて、上記の透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０は、金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）をさらに含んでもよく、これらは、積層順序とは無関係に、ｎ型窒化物系クラッド層２１０上にショットキー接触界面を形成するのに有利である。
【００８４】
前記金属は白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、スズ（Ｓｎ）または希土類金属を含む。加えて、前記金属を母体とする合金／固溶体には、上記の金属を母体とする合金／固溶体が含まれうる。
【００８５】
前記導電性酸化物には、酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）、酸化ロジウム（Ｒｈ−Ｏ）、酸化ルテニウム（Ｒｕ−Ｏ）、酸化イリジウム（Ｉｒ−Ｏ）、酸化銅（Ｃｕ−Ｏ）、酸化コバルト（Ｃｏ−Ｏ）、酸化タングステン（Ｗ−Ｏ）、または酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）が含まれる。
【００８６】
前記ＴＣＯには、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、マグネシウム亜鉛酸化物（ＭｇＺｎＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩｎＳｎＯ）、銅アルミニウム酸化物（ＣｕＡｌＯ２）、酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、亜鉛スズ酸化物（ＺｎＳｎＯ）、亜鉛インジウムスズ酸化物（ＺＩＴＯ）、または上記ＴＣＯが結合した他の酸化物が含まれる。
【００８７】
前記ＴＣＮには、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、または窒化ニオブ（ＮｂＮ）が含まれる。
【００８８】
上記の酸化物および窒化物に、これらの酸化物及び窒化物の電気的特性を向上させるために、第３の物質をドーパントとして添加することができる。
【００８９】
透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することが好ましい。さらに、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０は、約２０℃〜約１５００℃の温度下で蒸着される。同時に、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０が蒸着される蒸着器内の圧力は、約１０〜約１２ｔｏｒｒの範囲である。
【００９０】
透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０を形成した後には、熱処理工程を経ることが好ましい。熱処理は、反応器内の温度を約１００℃〜約８００℃とし、真空またはガス雰囲気下で１０秒〜３時間行う。熱処理工程中に、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素および空気の少なくとも一種が反応器内に供給される。
【００９１】
図１４に示す実施の形態において、トンネル接合層２３０は、第ＩＩＩ〜Ｖ族元素からなるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物の中から選択された一種を基本として含む。トンネル接合層２３０は、５０ｎｍ以下の厚さを有する単層の形態で準備し得る。好ましくは、トンネル接合層２３０は、二層、三層、または多層の形態で準備される。
【００９２】
トンネル接合層２３０は、超格子構造を有していてもよい。例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ／ＧａＮ、またはＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓなどの薄い積層形態で、第ＩＩＩ〜Ｖ族元素を最大３０対まで繰り返し積層することができる。同時に、トンネル接合層２３０の各層は、第ＩＩ族元素（Ｍｇ、ＢｅおよびＺｎ）または第ＩＶ族元素（ＳｉおよびＧｅ）が添加された、単結晶、多結晶、または非晶質の形態で準備することができる。
【００９３】
さらに、各層は、電子ビーム若しくは熱蒸着、レーザー光源を用いたＰＬＤ、二重型熱蒸着若しくはスパッタリングなどの物理蒸着法、または、電気めっき、金属有機気体堆積法等の化学反応を利用する化学蒸着法により形成することができる。
【００９４】
図１５は、本発明の第７の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図であり、図１６は、本発明の第８の実施の形態によってｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図である。
【００９５】
詳細に説明すると、図１５は、ｎ型窒化物系クラッド層３６０上に直接積層された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０を示し、図１６は、ｎ型窒化物系クラッド層上に、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０を形成する前に、トンネル接合層３８０をその間に介在させた透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を示している。
【００９６】
第７の実施の形態は、第５の実施の形態に対応し、第８の実施の形態は、第６の実施の形態に対応する。したがって、同一の要素についての詳細説明は重複するため省略する。
【００９７】
図１５および図１６に示すように、ｎ型窒化物系クラッド層３６０は、第ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物から選択された一種を基本として含む。第ＩＶ族元素であるＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、およびＴｅなどのドーパントがｎ型窒化物系クラッド層３６０に単独または同時に添加される。
【００９８】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、ｎ型窒化物系クラッド層３６０上に少なくとも一層のＴＣＯＮ層を蒸着することで形成される。
【００９９】
前記ＴＣＯＮ成分または前記ＴＣＯＮの電気的特性を調節するために添加されるドーパントは、第５および第６の実施の形態のものと同一である。
【０１００】
一方、上記の透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、ＴＣＯＮの他にも、ｎ型窒化物系クラッド層３６０上でオーム性接触電極を形成するのに有利な、金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）を積層順序とは無関係に含んでもよい。金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）の成分は、第５および第６の実施の形態のものと同一である。上記の酸化物および窒化物に、これら酸化物および窒化物の電気的特性を向上させるために、第３の物質をドーパントとして添加することができる。
【０１０１】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有することが好ましい。さらに、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、約２０℃〜約１５００℃の温度下で蒸着される。同時に、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０が蒸着される蒸着器内の圧力は、約１０ｔｏｒｒ〜約１２ｔｏｒｒの範囲である。
【０１０２】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０を形成した後には、熱処理工程を経ることが好ましい。熱処理は、反応器内の温度を約１００℃〜約８００℃とし、真空またはガス雰囲気下で１０秒〜３時間行う。熱処理工程中に窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素および空気の少なくとも一種が反応器内に供給される。
【０１０３】
図１６に示す実施の形態において、トンネル接合層３８０は、第ＩＩＩ〜Ｖ族元素からなるＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＰｙＡｓｚ（ａ、ｂ、ｃ、ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物から選択される一種を基本として含む。トンネル接合層３８０は、単層または多層で準備し得る。さらに、トンネル接合層３８０は超格子構造を有していてもよい。
【０１０４】
トンネル接合層３８０の各層は、電子ビーム若しくは熱蒸着、レーザー光源を利用したＰＬＤ、二重型熱蒸着若しくはスパッタリングなどの物理蒸着法、または、電気めっき若しくは金属有機気体堆積法等の化学反応を利用する化学蒸着法により形成することができる。
【０１０５】
図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【０１０６】
図１７〜図２０に示すように、ｎ型窒化物系クラッド層２１０上に形成される透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０は、少なくともＴＣＯＮを一層含む単層２２０ａ、二層２２０ａおよび２２０ｂ、または、多層２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃおよび２２０ｄの形態に準備することができる。図１７〜図２０に示す透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０の機能および構造は、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０に対しても同様に適用される。
【０１０７】
図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に、ｎｍサイズの粒子を導入した後に、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成される透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【０１０８】
図２１〜図２４を参照すると、ｎ型窒化物系クラッド層２１０上に透明性の高い多重ｎ型窒化物系ショットキー接触層２２０を形成する前に、キャリアの電荷輸送に対する大きな影響を及ぼす界面特性であるショットキー障壁の高さおよび幅を調節できるｎｍサイズの粒子２５０が導入される。ナノサイズの粒子２５０は、金属、合金、固溶体、導電性酸化物、ＴＣＯ、ＴＣＮ、またはＴＣＯＮから含まれ、これらは、ｎ型窒化物系クラッド層２１０と透明性の高い多重ｎ型窒化物系ショットキー接触層２２０との間の界面でキャリアの電荷輸送を調節するショットキー障壁の高さおよび幅を調節できる。そこで、酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）双方がナノサイズ粒子２５０に結合し、これにより、ＴＣＯＮ層を少なくとも一層含む、単層２２０ａ、二層２２０ａおよび２２０ｂ、または多層２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃおよび２２０ｄが形成される。図２１〜図２４に示す透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層２２０の機能および構造は、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０にも同様に適用される。
【０１０９】
図２５は、本発明の第９の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含むＬＥＤを示す断面図であり、図２６は、本発明の第１０の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含む第ＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤを示す断面図である。
【０１１０】
詳細に説明すると、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または電気めっき／ボンディングトランスファー法によって形成される銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）若しくはアルミニウム（Ａｌ）若しくは合金を含む導電性基板上形成した垂直型ＬＥＤの構造を示した断面図である。
【０１１１】
図２５および図２６に示すように、ＬＥＤは、結合材層３２０、高反射多重p型オーム接触層３３０、p型窒化物系クラッド層３４０、窒化物系活性層３５０、ｎ型窒化物系クラッド層３６０、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０が順次形成された導電性基板３１０を含む。参照符号３８０および３７０は、それぞれ、オーム接触層２４０の特性を向上させるために導入されたトンネル接合層およびｎ型電極パッドである。
【０１１２】
導電性基板３１０は、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、または電気めっき／ボンディングトランスファー法によって形成される、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属または合金からなる群から選ばれる一種を含む。
【０１１３】
ｎ型窒化物系クラッド層３６０からp型窒化物系クラッド層３４０までの各層は、第ＩＩＩ族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙおよびｚは整数）で表される化合物の中から選択された少なくとも一種を基本として含む。ｎ型窒化物系クラッド層３６０およびp型窒化物系クラッド層３４０には、ドーパントが添加される。また、窒化物系活性層３５０は、単層、多重量子井戸（ＭＱＷ）、多重量子ドット、多重量子ワイヤ、または多重量子ドット、ワイヤおよびＭＱＷの混合構造の形態で構成することができる。
【０１１４】
例えば、ｎ型窒化物系クラッド層３６０は、ＧａＮにｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどを添加して形成することができる。活性層３５０は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ構造またはＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＭＱＷ構造の形態で準備することができ、p型窒化物系クラッド層３４０は、ＧａＮにp型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを添加して形成することができる。
【０１１５】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、ｎ型窒化物系クラッド層３６０上に少なくとも一層のＴＣＯＮ層を蒸着することにより形成される。ＴＣＯＮは、主として金属並びにＴＣＯＮに必ず結合した酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）で構成される。ＴＣＯＮは、電気的特性を調節するためにドーパントが添加されうる。
【０１１６】
ＴＣＯＮに加えて、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、金属、金属を母体とする合金／固溶体、導電性酸化物、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、および透明導電性窒化物（ＴＣＮ）をさらに含んでもよく、これらは、積層順序とは無関係にｎ型窒化物系クラッド層３６０上でオーム性接触電極を形成するのに有利である。
【０１１７】
ＴＣＯＮの主成分となる金属、ドーパントの成分および比率、並びに金属／合金／固溶体／導電性酸化物／透明導電性酸化物／透明導電性窒化物構造は、第７の実施の形態のものと同様である。
【０１１８】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚さを有していることが好ましい。また、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０は、約２０℃〜約１５００℃の温度下で蒸着される。同時に、透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０が蒸着される蒸着器内の圧力は、約１０ｔｏｒｒ〜１２ｔｏｒｒの範囲内である。
【０１１９】
透明性の高い多重ｎ型オーム接触層２４０を形成した後には、熱処理工程を経ることが好ましい。熱処理は、反応器内の温度を約１００℃〜約８００℃とし、真空またはガス雰囲気で１０秒〜３時間行う。熱処理の間には、反応器内に窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、および空気の少なくとも一種が導入される。
【０１２０】
ｎ型電極パッド３７０は、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）／金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）／金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）、またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）などが順次積層された層構造が適用されうる。
【０１２１】
ＬＥＤの各層は、の形成方法は、電子ビームまたは熱蒸着、レーザー光源を利用したＰＬＤ、二重型の熱蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）、または、電気めっき、金属有機気体堆積法等の化学反応を利用する化学蒸着法（ＣＶＤ）により形成される。
【０１２２】
（産業上利用可能性）
上記説明したように、本発明の実施の形態による光学素子は、受光素子、発光素子、発光ダイオード、有機電界発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、太陽電池等のような多様な装置に使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態による多重p型オーム接触電極構造を有する上部発光型発光ダイオード（ＴＥＬＥＤ）の断面図である。
【図５】図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図６】図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図７】図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図８】図５〜図８は、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図９】図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入させた後に、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１０】図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入させた後に、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１１】図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入させた後に、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層上に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１２】図９〜図１２は、ｎｍサイズの粒子を導入させた後に、図１〜図４に示すp型窒化物系クラッド層の上部に形成される多重p型オーム接触電極構造の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第６の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層の構造を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第８の実施の形態によるｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層の構造を示す断面図である。
【図１７】図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１８】図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図１９】図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２０】図１７〜図２０は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２１】図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上にｎｍサイズの粒子を導入した後に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２２】図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上にｎｍサイズの粒子を導入した後に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２３】図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上にｎｍサイズの粒子を導入した後に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２４】図２１〜図２４は、図１３〜図１６に示すｎ型窒化物系クラッド層上にｎｍサイズの粒子を導入した後に形成される、透明性の高い多重ｎ型ショットキー接触層およびオーム接触層の多様な積層構造を示す断面図である。
【図２５】図２５は、本発明の第９の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含むＬＥＤを示す断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の第１０の実施の形態による、ｎ型窒化物系クラッド層上に形成された透明性の高い多重ｎ型オーム接触層を含む第ＩＩＩ族窒化物系ＬＥＤを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０    基板、
２０    低温核生成層、
３０    窒化物系バッファ層、
４０    ｎ型窒化物系クラッド層、
５０    窒化物系活性層、
６０    ｐ型窒化物系クラッド層、
７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ    多重ｐ型窒化物系クラッド層、
８０    ｐ型電極パッド、
９０    ｎ型電極パッド、
１００    トンネル接合層、
２１０    ｎ型窒化物系クラッド層、
２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、    透明性の高い多重ｎ型ショットキー接合層、
２３０    トンネル接合層、
２４０    透明性の高い多重ｎ型オーム接触層、
２５０    粒子、
３１０    導電性基板、
３２０    接合材層、
３３０    高反射多重ｐ型オーム接触層、
３４０    ｐ型窒化物系クラッド層、
３５０    活性層、
３６０    ｎ型窒化物系クラッド層
３８０    トンネル接合層。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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