(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、 前記基板上に形成されてなる発光層を含む積層半導体層と、
前記積層半導体層の上面に形成された透光性電極と、
前記透光性電極上に形成された接合層及びボンディングパッド電極とを具備する半導体発光素子であって、
前記ボンディングパッド電極は、透光性電極側から順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、
前記金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなり、
前記接合層が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であるものである半導体発光素子。
【請求項２】
前記接合層の厚みが５０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記ボンディングパッド電極の全部が、前記接合層上に積層されている請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記ボンディングパッド電極の一部が前記接合層上に積層され、
前記ボンディングパッド電極の残部が前記透光性電極上に接合されている請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記接合層が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものである請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記ボンディングパッド電極の素子発光波長における光反射率が６０％以上である請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記透光性電極が、透光性の導電性材料から構成され、
当該透光性の導電性材料が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムである請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記積層半導体層が、前記基板側から、ｎ型半導体層、前記発光層、ｐ型半導体層の順に積層されてなり、
前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて前記ｎ型半導体層の一部が露出され、露出された前記ｎ型半導体層にｎ型電極が積層されるとともに、
前記ｐ型半導体層の残部の上面に前記透光性電極、前記接合層及び前記ボンディングパッド電極が積層されている請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
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請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
基板上に、発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、
透光性電極を形成する工程と、
接合層を形成する工程と、
ボンディングパッド電極を形成する工程とを含む半導体発光素子の製造方法であって、
前記透光性電極を形成する工程が透光性電極用材料を結晶化させる工程を含み、
前記接合層が、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程及び前記ボンディングパッド電極を形成する工程が行われる請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ボンディングパッド電極を形成する工程は、金属反射層を形成する工程及びボンディング層を形成する工程を含み、
前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程、前記金属反射層を形成する工程、及び前記ボンディング層を形成する工程が行なわれ、
前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる請求項１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記接合層が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものである請求項１１または１２に記載の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、半導体発光素子及びその製造方法に関するものであり、特に、ボンディングパッド電極を備えた半導体発光素子及びその製造方法に関するものである。
本願は、２００８年３月１３日に日本に出願された特願２００８−６４７１６号及び２００８年４月２８日に日本に出願された特願２００８−１１７８６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【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、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物等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）等の薄膜形成手段によって形成される。【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体薄膜は、薄膜の面内方向への電流拡散が小さいという特性がある。さらに、ｐ型のＧａＮ系化合物半導体は、ｎ型のＧａＮ系化合物半導体に比べて抵抗率が高いという特性がある。従って、ｐ型の半導体層の表面に、金属からなるｐ型電極を積層しただけでは、ｐ型半導体層の面内方向への電流の広がりがほとんど無い。このため、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ｐ型電極を形成した場合、発光層のうち、ｐ型電極の直下に位置する部分しか発光しないという特性がある。【０００４】
このため、ｐ型電極の直下で発生した発光を、発光素子の外部に取り出すためには、ｐ型電極に対して発光を透過させて取り出す必要があり、そのためには、ｐ型電極に透光性を持たせる必要がある。ｐ型電極に透光性を持たせるためには、ＩＴＯ等の導電性の金属酸化物を用いるか、特許文献１に記載されているような、数１０ｎｍ程度の金属薄膜を用いることになる。特許文献１には、ｐ型電極としてｐ型半導体層上にＮｉとＡｕを各々数１０ｎｍ程度積層させた後、酸素雰囲気下で加熱して合金化処理を行い、ｐ型半導体層の低抵抗化の促進および透光性とオーミック性を有したｐ型電極の形成を同時に行なうことが提案されている（特許文献１参照）。【０００５】
ところで、ＩＴＯ等の金属酸化物からなる透光性電極や、数１０ｎｍ程度の金属薄膜からなるオーミック電極は、電極自体の強度が低いため、これら電極自体をボンディングパッドとして用いることが難しい。従って、ｐ型電極上に、ある程度の厚みを持ったボンディング用のパッド電極を配置することが一般的である。しかしながら、このパッド電極はある程度の厚みを持った金属材料であるために透光性がなく、ｐ型電極を透過した発光がパッド電極によって遮られてしまい、結果的に発光の一部を発光素子の外部に取り出せない場合があった。【０００６】
そこで最近では、パッド電極として、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜を用いることが検討されている。反射膜からなるパッド電極をｐ型電極上に積層することで、ｐ型電極を透過した発光がパッド電極によって発光素子内に反射されるため、この反射光をパッド電極の形成領域以外の箇所から発光素子の外部に取り出すことができる。（特許文献２）
【特許文献１】特許第２８０３７４２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】
【０００７】
しかし、ｐ型電極としてＩＴＯ等の金属酸化物等を用い、パッド電極としてＡｇ等からなる反射膜を用いた発光素子において、パッド電極に対してボンディングワイヤ等を接合しようとすると、ボンディングワイヤ接合時の引張応力にパッド電極が耐えられず、パッド電極が剥がれてしまう場合があった。【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ボンディングワイヤ接合時の引張応力によっても剥がれることのないパッド電極を備えた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】
【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。
［１］  基板と、前記基板上に形成されてなる発光層を含む積層半導体層と、前記積層半導体層の上面に形成された透光性電極と、前記透光性電極上に形成された接合層及びボンディングパッド電極とを具備する半導体発光素子であって、前記ボンディングパッド電極は、透光性電極側から順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、前記金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなり、前記接合層が、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものである半導体発光素子。
［２］  前記ボンディングパッド電極の全部が、前記接合層上に積層されている前項１に記載の半導体発光素子。
［３］  前記ボンディングパッド電極の一部が前記接合層上に積層され、前記ボンディングパッド電極の残部が前記透光性電極上に接合されている前項１に記載の半導体発光素子。
［４］  前記接合層が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることを特徴とする前項１乃至３の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［５］  前記ボンディングパッド電極の素子発光波長における光反射率が６０％以上である前項１に記載の半導体発光素子。
［６］  前記透光性電極が、透光性の導電性材料から構成され、当該透光性の導電性材料が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムである前項１乃至５の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［７］  前記積層半導体層が、前記基板側から、ｎ型半導体層、前記発光層、ｐ型半導体層の順に積層されてなり、前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて前記ｎ型半導体層の一部が露出され、露出された前記ｎ型半導体層にｎ型電極が積層されるとともに、前記ｐ型半導体層の残部の上面に前記透光性電極、前記接合層及び前記ボンディングパッド電極が積層されている前項１乃至６の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［８］  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前項１乃至７の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［９］  基板上に、発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、透光性電極を形成する工程と、接合層を形成する工程と、ボンディングパッド電極を形成する工程とを含む半導体発光素子の製造方法であって、前記透光性電極を形成する工程が透光性電極用材料を結晶化させる工程を含み、前記接合層が、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものである半導体発光素子の製造方法。
［１０］  前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程及び前記ボンディングパッド電極を形成する工程が行われる前項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
［１１］  前記ボンディングパッド電極を形成する工程は、金属反射層を形成する工程及びボンディング層を形成する工程を含み、前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程、前記金属反射層を形成する工程、及び前記ボンディング層を形成する工程が行なわれ、前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる前項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
［１２］  前記接合層が、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である前項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発光出力が高く安定した半導体発光素子を提供することができる。さらに、本発明は、ボンディングワイヤ接合時の引張応力によっても剥がれることのないパッド電極を備えた高輝度の半導体発光素子を提供できる。
特に、本発明は、ボンディングパッド電極が、透光性電極側から接合層を介して順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる半導体発光素子であって、さらに好ましくは接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる半導体発光素子であるので、ボンディング不良数や高温高湿度試験下での不良率において顕著に優れた効果が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す断面模式図の一例である。
【図２】図２は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す平面模式図の一例である。
【図３】図３は、本発明の実施形態である半導体発光素子を構成する積層半導体層を示す断面模式図の一例である。
【図４】図４は、本発明の実施形態である半導体発光素子の変形例を示す断面模式図の一例である。
【図５】図５は、本発明の実施形態である半導体発光素子の変形例を示す平面模式図の一例である。
【図６】図６は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す断面模式図の別の例である。
【図７】図７は、本発明の実施形態である半導体発光素子を備えたランプを示す断面模式図の一例である。
【符号の説明】
【００１２】
１…半導体発光素子、２０…積層半導体層、１０１…基板、１０４…ｎ型半導体層、１０５…発光層、１０６…ｐ型半導体層、１０７…ボンディングパッド電極、１０７ａ…金属反射層、１０７ｂ…バリヤー層、１０７ｃ…ボンディング層、１０８…ｎ型電極、１０９…透光性電極、１１０、１２０…接合層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態である半導体発光素子及び半導体発光素子を備えたランプについて、図面を適宜参照しながら説明する。図１は、本実施形態の半導体発光素子の断面模式図であり、図２は、半導体発光素子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である。
また、図４は、本実施形態の半導体発光素子の変形例を示す断面模式図であり、図５は図４に示す半導体発光素子の平面模式図である。
また、図６は、本実施形態の半導体発光素子を示す断面模式図の別の例である。
更に、図７は、本実施形態の半導体発光素子を備えたランプの断面模式図である。尚、以下の説明において参照する図面は、半導体発光素子及びランプを説明する図面であり、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。【００１４】
『半導体発光素子』
図１に示すように、本実施形態の半導体発光素子１は、基板１０１と、基板１０１上に積層された発光層１０５を含む積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１０９と、透光性電極１０９上に積層された接合層１１０と、接合層１１０上に積層されたボンディングパッド電極１０７と、を具備して構成されている。本実施形態の半導体発光素子１は、発光層１０５からの光を反射する機能を有するボンディングパッド電極１０７（反射性ボンディングパッド電極）が形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。【００１５】
図１に示すように、積層半導体層２０は、複数の半導体層が積層されて構成されている。より具体的には、積層半導体層２０は、基板側から、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。ｐ型半導体層１０６及び発光層１０５は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層の一部が露出されている。そして、このｎ型半導体層の露出面１０４ｃにｎ型電極１０８が積層されている。
また、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａには、透光性電極１０９、接合層１１０及びボンディングパッド電極１０７が積層されている。これら、透光性電極１０９、接合層１１０及びボンディングパッド電極１０７によって、ｐ型電極１１１が構成されている。【００１６】
本実施形態の半導体発光素子１においては、ｐ型電極１１１とｎ型電極１０８との間に電流を通じることで、発光層１０５から発光を発せられるようになっている。
また、発光層１０５から発した光の一部は、透光性電極１０９及び接合層１１０を透過し、接合層１１０とボンディングパッド電極１０７との界面においてボンディングパッド電極１０７によって反射され、再度、積層半導体層２０の内部に導入される。そして、積層半導体層２０に再導入された光は、更に透過と反射を繰り返した後に、ボンディングパッド電極１０７の形成領域以外の箇所から半導体発光素子１の外部に取り出される。【００１７】
ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６は、化合物半導体を主体としてなることが好ましく、ＩＩＩ族窒化物半導体を主体としてなることが好ましく、窒化ガリウム系を主体としてなることがより好ましい。【００１８】
ｐ型半導体層１０６の上に積層される透光性電極１０９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からの光をボンディングパッド電極１０７が形成された側に取り出すことから、透光性電極１０９は光透過性に優れたものが好ましい。また、ｐ型半導体層１０６の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透光性電極１０９は優れた導電性を有していることが好ましい。【００１９】
以上のことから、透光性電極１０９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、透光性電極１０９を形成できる。【００２０】
また、透光性電極１０９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。また、透光性電極１０９は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａのほぼ全面を覆うように形成してもよく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。透光性電極１０９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。【００２１】
さらに本発明においては、透光性電極１０９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結晶を含む透光性電極（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を透光性電極１０９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当該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。【００２２】
また、ＩＺＯ膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、ＩＺＯ中のＺｎＯ濃度は１〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％の範囲であることが更に好ましい。１０質量％であると特に好ましい。
また、ＩＺＯ膜の膜厚は、低比抵抗、高光透過率を得ることができる３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることが好ましい。さらに、生産コストの観点から、ＩＺＯ膜の膜厚は１０００ｎｍ（１μｍ）以下であることが好ましい。【００２３】
ＩＺＯ膜のパターニングは、後述の熱処理工程を行なう前に行なうことが望ましい。熱処理により、アモルファス状態のＩＺＯ膜は結晶化されたＩＺＯ膜となるため、アモルファス状態のＩＺＯ膜と比較してエッチングが難しくなる。これに対し、熱処理前のＩＺＯ膜は、アモルファス状態であるため、周知のエッチング液（ＩＴＯ−０７Ｎエッチング液（関東化学社製））を用いて容易に精度良くエッチングすることが可能である。
また、アモルファス状態のＩＺＯ膜のエッチングは、ドライエッチング装置を用いて行なっても良い。このとき、エッチングガスにはＣｌ2、ＳｉＣｌ4、ＢＣｌ3等を用いることができる。【００２４】
アモルファス状態のＩＺＯ膜は、例えば５００℃〜１０００℃の熱処理を行ない、条件を制御することで六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜や、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜にすることができる。六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜は前述したようにエッチングし難いので、上述のエッチング処理の後に熱処理することが好ましい。【００２５】
また、ＩＺＯ膜の熱処理は、Ｏ2を含まない雰囲気で行なうことが望ましく、Ｏ2を含まない雰囲気としては、Ｎ2雰囲気などの不活性ガス雰囲気や、またはＮ2などの不活性ガスとＨ2の混合ガス雰囲気などを挙げることができ、Ｎ2雰囲気、またはＮ2とＨ2の混合ガス雰囲気とすることが望ましい。
ＩＺＯ膜の熱処理をＮ2雰囲気、またはＮ2とＨ2の混合ガス雰囲気中で行なうと、例えば、ＩＺＯ膜を六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含む膜に結晶化させるとともに、ＩＺＯ膜のシート抵抗を効果的に減少させることが可能である。【００２６】
ＩＺＯ膜の熱処理する場合の温度は、５００℃〜１０００℃が好ましい。５００℃未満の温度で熱処理を行なった場合、ＩＺＯ膜を十分に結晶化できない恐れが生じ、ＩＺＯ膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。１０００℃を超える温度で熱処理を行なった場合には、ＩＺＯ膜は結晶化されているが、ＩＺＯ膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。また、１０００℃を超える温度で熱処理を行なった場合、ＩＺＯ膜の下にある半導体層を劣化させる恐れもある。【００２７】
また、アモルファス状態のＩＺＯ膜を結晶化させる場合、成膜条件や熱処理条件などが異なるとＩＺＯ膜中の結晶構造が異なる。しかし、本発明においては、接着層との接着性の点において、透光性電極は材料に限定されないが結晶性の材料の方が好ましく、特に結晶性ＩＺＯの場合にはビックスバイト結晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯであってもよく、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯであってもよい。特に六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯがよい。【００２８】
特に、前述のように、熱処理によって結晶化したＩＺＯ膜は、アモルファス状態のＩＺＯ膜に比べて、接合層１１０やｐ型半導体層１０６との密着性が良いため、本発明において大変有効である。【００２９】
次に、接合層１１０は、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を高めるために、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間に積層される。また、接合層１１０は、透光性電極１０９を透過してボンディングパッド電極１０７に照射される発光層１０５からの光を損失なく透過させるために、透光性を有していることが好ましい。【００３０】
接合強度と透光性を同時に発揮させるために接合層１１０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものであり、好ましくは、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることが望ましい。また、本発明における接合層１１０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものが好ましく、さらにＴｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものが望ましい。【００３１】
特に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、若しくはＮｉ等の金属、ＴｉＮ、又はＴａＮを用いることによって、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を格段に高めることができる。また、厚みを４００Å以下、好ましくは１０Å以上４００Å以下の範囲にすることで、発光層１０５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１０Å未満になると、接合層１１０の強度が低下し、これにより透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度が低下するので好ましくない。
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、又はＮｉを用いた接合層１１０の接合強度は特に高い。このような接合力が強力な接合層１１０は、ベタ膜状ではなく、ドット状に積層されてもよい。ドットの形成領域以外の領域では、金属反射層１０７ａと透光性電極１０９が直接接触するので、発光層１０５からの光が接合層１１０を透過することなく、金属反射層１０７ａによって反射される。結果、接合層１１０による透過光強度の減少がなく、反射率が高まる。ドットの直径は数十ｎｍから数百ｎｍである。ドットを形成するためには、接合層１１０の成長温度を高くすることにより、マイグレーションを発生させるとともに、接合層１１０の材料を凝集させる。これにより、ドットを形成することができる。【００３２】
また、図１に示すように、ボンディングパッド電極１０７の全部が、接合層１１０上に積層されていることが好ましいが、ワイヤボンディング時の引張応力によってボンディングパッド電極１０７が剥がれる際には、ボンディングパッド電極１０７の外周部から剥がれる場合が多い。従って図４及び図５に示すように、ボンディングパッド電極１０７の一部が接合層２１０上に積層され、ボンディングパッド電極１０７の残部が透光性電極１０９上に接合されていることが好ましい。すなわち、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７の間であって、ボンディングパッド電極１０７の外周部１０７ｄと重なる位置に環状の接合層２１０を形成してもよい。環状の接合層２１０を形成することで、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７が外周部１０７ｄ（一部）を除く中心部１０７ｅ（残部）で直に接する。これにより、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７の間の接合強度を確保しつつ、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間の抵抗を低くすることができ、発光効率が高められる。【００３３】
次に、ボンディングパッド電極１０７は、発光層からの光を反射すると同時に、ボンディングワイヤとの密着性に優れたものがよい。従って例えば、ボンディングパッド電極１０７が積層構造からなるものであって、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ属元素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金属反射層１０７ａと、ボンディング層１０７ｃとが少なくとも含まれるものが好ましい。より具体的には、図１または図４に示すように、ポンディングパッド電極１０７は、透光性電極１０９側から順に、金属反射層１０７ａ、バリア層１０７ｂ、ボンディング層１０７ｃが順次積層された積層体からなることが好ましい。また、ボンディングパッド電極１０７は、金属反射層１０７ａのみからなる単層構造であってもよく、金属反射層１０７ａとボンディング層１０７ｃとの二層構造であってもよい。【００３４】
図１または図４に示す金属反射層１０７ａ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、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。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。  また、金属反射層１０７ａを、高い反射率を有する金属で形成した場合には、厚さが２０〜３０００ｎｍであることが望ましい。金属反射層１０７ａが薄すぎると充分な反射の効果が得らない。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。更に望ましい厚さは、５０〜１０００ｎｍであり、最も望ましい厚さは１００〜５００ｎｍである。
また、金属反射層１０７ａは、接合層１１０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、ボンディングパッド電極１０７の接合強度を高められる点で好ましい。このため、ボンディングパッド電極１０７が充分な強度を得るためには、金属反射層１０７ａが接合層１１０を介して透光性電極１０９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金属反射層１０７ａとして好適に使用される。【００３５】
また、ボンディングパッド電極１０７の反射率は、金属反射層１０７ａ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、ボンディングパッド電極１０７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。反射率の測定方法としては、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が挙げられる。【００３６】
ボンディングパッド電極１０７は、上述した反射率の高い金属のみで構成することもできる。即ち、ボンディングパッド電極１０７は金属反射層１０７ａのみから構成されていてもよい。しかし、ボンディングパッド電極１０７として各種の材料を用いた各種の構造のものが知られており、これら公知のものの半導体層側（透光性電極側）に上述の金属反射層１０７ａを新たに設けてもよいし、また、これら公知のものの半導体層側の最下層を上述の金属反射層１０７ａに置き換えてもよい。【００３７】
このような積層構造の場合、金属反射層１０７ａより上の積層構造部については、特に制限されることなく、どのような構造でも用いることが出来る。例えば、ボンディングパッド電極１０７の金属反射層１０７ａの上に形成される層には、ボンディングパッド電極１０７全体の強度を強化する役割がある。このため、比較的強固な金属材料を使用するか、充分に膜厚を厚くする必要がある。材料として望ましいのは、Ｔｉ、ＣｒまたはＡｌである。中でも、Ｔｉは材料の強度の点で望ましい。このような機能を付与した場合、この層をバリア層１０７ｂと呼ぶ。【００３８】
バリア層１０７ｂは金属反射層１０７ａが兼ねても良い。良好な反射率を持ち、機械的にも強固な金属材料を厚く形成した場合には、敢えてバリア層を形成する必要はない。例えば、ＡｌまたはＰｔを金属反射層１０７ａとして使用した場合には、バリア層１０７ｂは必ずしも必要ではない。【００３９】
バリア層１０７ｂの厚さは２０〜３０００ｎｍであることが望ましい。バリア層１０７ｂが薄すぎると充分な強度強化の効果が得られず、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。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。【００４０】
ボンディングパッド電極１０７の最上層（金属反射層１０７ａと反対側）となるボンディング層１０７ｃは、ボンディングボールとの密着性の良い材料とすることが望ましい。ボンディングボールには金を使用することが多く、金ボールとの密着性の良い金属としてはＡｕとＡｌが知られている。中でも、特に望ましいのは金である。この最上層の厚さは５０〜２０００ｎｍが望ましく、更に望ましくは１００〜１５００ｎｍである。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。【００４１】
ボンディングパッド電極１０７に向かった光は、ボンディングパッド電極１０７の最下面（透光性電極側の面）の金属反射層１０７ａ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、一部はボンディングパッド電極１０７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、ボンディングパッド電極１０７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、側面や透光性電極１０９（上にボンディングパッド電極が存在しない部分）を通じて外部へ取り出される。【００４２】
ボンディングパッド電極１０７は、透光性電極１０９の上であれば、どこへでも形成することができる。例えばｎ型電極１０８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ｎ型電極１０８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、ボンディングパッド電極１０７の電極面積としては、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。
前述の接合層、金属反射層、バリヤ層等の金属元素において、同一の金属元素を組み込んだ場合でもよく、また異なる金属元素の組み合わせによる構成であってもよい。【００４３】
次に、本実施形態の半導体発光素子１を構成する基板及び積層半導体層２０について説明する。
（基板）
本実施形態の半導体発光素子の基板１０１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１０２（バッファ層）を形成するとよい。【００４４】
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１０２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１０４を構成するために下地層１０３を成膜した場合には、中間層１０２がコート層としても作用するので、これらの方法は基板１０１の化学的な変質を防ぐ点で効果的である。
また、中間層１０２をスパッタ法により形成した場合、基板１０１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１０１を用いた場合でも、基板１０１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。【００４５】
（積層半導体層）
本明細書において、積層半導体層とは、基板上に形成される発光層を含む、積層構造の半導体層を指す。具体的には積層半導体層は、例えば、図１及び図３に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体である場合、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる積層半導体であって、基板上の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ものが挙げられる。前記積層半導体層２０は、さらに下地層１０３、中間層１０２を含めて呼んでもよい。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、スパッタリング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。【００４６】
（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、生産性が低下する虞がある。【００４７】
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。【００４８】
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。【００４９】
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。【００５０】
（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。【００５１】
下地層１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３に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出来る。【００５２】
（ｎ型半導体層）
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。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。【００５３】
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。【００５４】
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。【００５５】
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。【００５６】
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。【００５７】
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、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、該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。【００５８】
上述のようなｎ側第１層及びｎ側第２層は、例えばＡｌを含むＡｌＧａＮ系（単にＡｌＧａＮと記載することがある）、Ｉｎを含むＧａＩｎＮ系（単にＧａＩｎＮと記載することがある）、ＧａＮの組成とすることができる。また、ｎ側第１層及びｎ側第２層は、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造、ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮの交互構造、組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮの交互構造（本発明における“組成の異なる”との説明は、各元素組成比が異なることを指し、以下同様である）、組成の異なるＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの交互構造であってもよい。本発明においては、ｎ側第１層及びｎ側第２層は、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮであることが好ましい。【００５９】
上記ｎ側第１層及びｎ側第２層の超格子層は、それぞれ６０オングストローム以下であることが好ましく、それぞれ４０オングストローム以下であることがより好ましく、それぞれ１０オンストローム〜４０オングストロームの範囲であることが最も好ましい。超格子層を形成するｎ側第１層とｎ側第２層の膜厚が１００オングストローム超だと、結晶欠陥が入りやすく好ましくない。【００６０】
上記ｎ側第１層及びｎ側第２層は、それぞれドープした構造であってもよく、また、ドープ構造／未ドープ構造の組み合わせであってもよい。ドープされる不純物としては、上記材料組成に対して従来公知のものを、何ら制限無く適用できる。例えば、ｎクラッド層として、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮの交互構造のものを用いた場合には、不純物としてＳｉが好適である。また、上述のようなｎ側超格子多層膜は、ＧａＩｎＮやＡｌＧａＮ、ＧａＮで代表される組成が同じであっても、ドーピングを適宜ＯＮ、ＯＦＦしながら作製してもよい。【００６１】
（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。【００６２】
（ｐ型半導体層）
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。【００６３】
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。【００６４】
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、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ｐ側第１層と、該ｐ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。【００６５】
上述のようなｐ側第１層及びｐ側第２層は、それぞれ異なる組成、例えば、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ又はＧａＮの内の何れの組成であっても良い、また、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造、又はＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮの交互構造であっても良い。本発明においては、ｐ側第１層及びｐ側第２層は、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造であることが好ましい。【００６６】
上記ｐ側第１層及びｐ側第２層の超格子層は、それぞれ６０オングストローム以下であることが好ましく、それぞれ４０オングストローム以下であることがより好ましく、それぞれ１０オングストローム〜４０オングストロームの範囲であることが最も好ましい。超格子層を形成するｐ側第１層とｐ側第２層の膜厚が１００オングストローム超だと、結晶欠陥等を多く含む層となり、好ましくない。【００６７】
上記ｐ側第１層及びｐ側第２層は、それぞれドープした構造であっても良く、また、ドープ構造／未ドープ構造の組み合わせであっても良い。ドープされる不純物としては、上記材料組成に対して従来公知のものを、何ら制限無く適用できる。例えば、ｐクラッド層として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの交互構造のものを用いた場合には、不純物としてＭｇが好適である。また、上述のようなｐ側超格子多層膜は、ＧａＩｎＮやＡｌＧａＮ、ＧａＮで代表される組成が同じであっても、ドーピングを適宜ＯＮ、ＯＦＦしながら作製してもよい。【００６８】
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。【００６９】
（ｎ型電極）
ｎ型電極１０８はボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０のｎ型半導体層１０４に接するように形成されている。このため、ｎ型電極１０８を形成する際には、発光層１０５およびｐ半導体層１０６の一部を除去して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上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１０８を形成する。
ｎ型電極１０８としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、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。【００７０】
また、図６に示すように、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に、ｎ型電極用の接合層１２０を積層してもよい。この接合層１２０は、ボンディングパッド電極１０７の接合層１１０と同様に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる金属膜であることが望ましい。厚みは特に制限はないが、接合層１１０と同様に、厚みを１０００Å以下、好ましくは５００Å以下、さらに望ましくは１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることが望ましい。また、接合層１２０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ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、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ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最も好ましい。【００７１】
特に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、若しくはＮｉ等の金属、ＴｉＮ、又はＴａＮを用いることによって、ｎ型半導体層１０４に対するｎ型電極１０８の接合強度を格段に高めることができる。【００７２】
また、接合層１２０として、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を用いることもできる。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、接合層１２０として用いることができる。【００７３】
接合層１２０として、導電性の酸化物を用いる場合は、透光性電極１０９の場合と同様に、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結晶を含む透光性電極（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を接合層１２０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当該結晶を含む構造に転移させることで、アモルファスのＩＺＯ膜よりも導電性に優れた層に加工できる。【００７４】
また、ＩＺＯ膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、ＩＺＯ中のＺｎＯ濃度は１〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％の範囲であることが更に好ましい。１０質量％であると特に好ましい。
また、ＩＺＯ膜の膜厚は、低比抵抗、高光透過率を得ることができる３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることが好ましい。さらに、生産コストの観点から、ＩＺＯ膜の膜厚は１０００ｎｍ（１μｍ）以下であることが好ましい。
ＩＺＯ膜のパターニングは、透光性電極１０９の場合と同様に行えばよい。【００７５】
また、アモルファス状態のＩＺＯ膜は、例えば５００℃〜１０００℃の熱処理を行ない、条件を制御することで六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜や、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜にすることができる。六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜は前述したようにエッチングし難いので、上述のエッチング処理の後に熱処理することが好ましい。
ＩＺＯ膜の熱処理は、透光性電極１０９の場合と同様に行えばよい。【００７６】
更に、接合層１２０として、上記の透光性の導電性材料からなる層と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる金属膜又は薄膜との積層構造を採用してもよい。この場合、ｎ型半導体層１０４上に、透光性の導電性材料からなる層と、Ｃｒ等の金属膜又は薄膜とを順次積層すればよい。【００７７】
以上のような接合層１２０をｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に積層することによって、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との接合強度を大幅に高めることができる。【００７８】
また、接合層１２０を形成する場合は、ｎ型電極１０８として、ボンディングパッド電極１０７と同一構成の電極を用いることがより望ましい。すなわち、ｎ型電極１０８として、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ属元素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金属反射層と、ボンディング層とが少なくとも含む積層構造からなるものが好ましい。より具体的には、ｎ型半導体層１０４側から順に、金属反射層、バリア層、ボンディング層が順次積層された積層体からなることが好ましい。また、ｎ型電極１０８は、金属反射層のみからなる単層構造であってもよく、金属反射層とボンディング層との二層構造であってもよい。【００７９】
（半導体発光素子の製造方法）
本実施形態の半導体発光素子１を製造するには、先ず、サファイア基板等の基板１０１を用意する。
次に、基板１０１の上面上にバッファ層１０２を積層する。
バッファ層１０２を基板１０１上に形成する場合、基板１０１に前処理を施してからバッファ層１０２を形成することが望ましい。
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１０１を配置し、バッファ層１０２を形成する前にスパッタするなどの方法が挙げられる。具体的には、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。ＡｒガスやＮ２ガスなどのプラズマを基板１０１に作用させることで、基板１０１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。【００８０】
基板１０１上に、スパッタ法によってバッファ層１０２を成膜する。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％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）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、バッファ層１０２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。【００８１】
次に、バッファ層を形成した後、バッファ層１０２の形成された基板１０１の上面上に、単結晶の下地層１０３を形成する。下地層１０３は、スパッタ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。下地層１０３をスパッタ法で成膜する際、窒素等のＶ族原料をリアクタ内に流通させるリアクティブスパッタ法によって成膜する方法とすることが好ましい。
一般に、スパッタ法においては、ターゲット材料の純度が高い程、成膜後の薄膜の結晶性等の膜質が良好となる。下地層１０３をスパッタ法によって成膜する場合、原料となるターゲット材料としてＩＩＩ族窒化物半導体を用い、Ａｒガス等の不活性ガスのプラズマによるスパッタを行なうことも可能であるが、リアクティブスパッタ法においてターゲット材料に用いるＩＩＩ族金属単体並びにその混合物は、ＩＩＩ族窒化物半導体と比較して高純度化が可能である。このため、リアクティブスパッタ法では、成膜される下地層１０３の結晶性をより向上させることが可能となる。【００８２】
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。これは、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位のループ化が容易に進行するからである。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。【００８３】
下地層１０３の形成後、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。ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。【００８４】
発光層１０５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。
また、ｐ型半導体層１０６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１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。【００８５】
その後、ｐ型半導体層１０６上に透光性電極を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極を除去する。続いて、同様に例えばフォトリソグラフィーによりパターニングして、所定の領域の積層半導体層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、ｎコンタクト層１０４ａの露出面１０４ｃにｎ型電極１０８を形成する。
また、透光性電極１０９の上に接合層１１０を形成し、次いで、金属反射層１０７ａ、バリア層１０７ｂ及びボンディング層１０７ｃを順次積層してボンディングパッド電極１０７を形成する。接合層１１０は、例えば、蒸着法やスパッタリング法で形成できる。
接合層１１０を形成する前処理として、接合層を形成する領域の透光性電極の表面に洗浄を施しても良い。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。
このようにして、図１〜図３に示す半導体発光素子１が製造される。【００８６】
また、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に接合層１２０を形成する場合は、透光性電極１０９及び接合層１１０を形成するのと同時に、ｎ電極１０８用の接合層１２０を形成し、その後、ボンディングパッド電極１０７を形成するのと同時に、ｎ型電極１０８を形成すればよい。【００８７】
本実施形態の半導体発光素子によれば、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間に、接合層１１０が積層されているので、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を高めることができる。これにより、反射性ボンディングパッド電極１０７に対してボンディングワイヤ等を接合する場合でも、ボンディングワイヤ接合時の引張応力による反射性ボンディングパッド電極１０７の剥がれを防止できる。また、接合層１１０は、発光層１０５からの光を透過することが可能とされているので、発光層１０５からの光を接合層１１０によって遮ることなく、ボンディングパッド電極１０７によって効率良く反射させることができる。これにより、半導体発光素子１における光取り出し効率を高めることができる。
また、接合層１１０として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜を用いることで、ボンディングパッド電極１０７の接合強度を高め、かつ、透光性を確保できる。なかでも、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮが望ましく、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮが最も望ましい。
更に、ボンディングパッド電極１０７の素子発光波長における光反射率が６０％以上なので、発光層１０５からの光を効率良く反射して、半導体発光素子１における光取り出し効率を高めることができる。
接合層の光透過率と接着強度は膜厚に依存し、透過率は膜厚が薄いほど望ましく、接着強度は膜厚が厚いほど望ましい。膜厚を１ｎｍ（１０Å）から４０ｎｍ（４００Å）に管理することで、接着強度と透過率を両立することができる。
また、ボンディングパッド電極１０７は、積層構造からなるものであって、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等からなる金属反射層１０７ａと、ボンディング層１０７ｃとが少なくとも含まれる。なかでも金属反射層１０７ａは、Ａｇ，Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔが望ましい。金属反射層１０７ａは、透光性電極１０９側に配される。Ａｇ、Ａｌ等の金属は、透光性電極１０９に対する接合強度がやや低く、特にワイヤボンディング時の引っ張り応力には耐えられない場合がある。このような場合に、Ｃｒ等からなる厚みが１０〜４００Åの接合層１１０を透光性電極１０９と金属反射層１０７ａとの間に積層することによって、透光性電極１０９と金属反射層１０７ａの接合強度を高めることができる。特に、接合層１１０としてＣｒ薄膜やＮｉ薄膜を用いた場合に、効果がより大きくなる。
透光性電極１０９に使用される、一般にＩＴＯ、ＩＺＯと呼ばれる材料は、Ａｇ、Ａｌ等の金属からなる金属反射層１０７ａに対して接合強度がやや低いものの、接合層１１０を透光性電極１０９と金属反射層１０７ａとの間に積層することで、透光性電極１０９と金属反射層１０７ａの接合強度を高めることができる。
また、熱処理によって結晶化したＩＺＯ膜からなる透光性電極１０９は、アモルファス状態のＩＺＯ膜に比べて、接合層１１０やｐ型半導体層１０６との密着性が良いため、本発明において大変有効である。【００８８】
（ランプ）
次に、本実施形態のランプは、本実施形態の半導体発光素子１が用いられてなるものである。
本実施形態のランプとしては、例えば、上記の半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものを挙げることができる。半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせたランプは、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、従来より、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技術が知られており、本実施形態のランプにおいてもこのような技術を何ら制限されることなく採用することが可能である。【００８９】
図７は、上記の半導体発光素子１を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。図７に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１〜５に示す半導体発光素子１が用いられている。図７に示すように、半導体発光素子１のボンディングパッド電極１０７がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図７ではフレーム３１）に接着され、発光素子１のｎ型電極１０８（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接合されることにより、半導体発光素子１が実装されている。また、半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。【００９０】
本実施形態のランプは、上記の半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、優れた発光特性を備えたものとなる。
なお、本実施形態のランプは、一般用途の砲弾型、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。
【実施例】
【００９１】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、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。【００９２】
（実施例１）
図１〜図３に示す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製造した。実施例１の半導体発光素子では、サファイアからなる基板１０１上に、ＡｌＮからなるバッファ層１０２を介して、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層１０３、厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１０４ａ、厚さ２５０ｎｍのｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０４ｂ、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１０５、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１０６ａ、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１０６ｂを順に積層した。【００９３】
更に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０６ｂ上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１０９および１０ÅのＣｒからなる接合層１１０を一般に知られたフォトリソグラフィーの手法により形成した。すなわち、接合層１１０はベタ膜状に積層された。
そして、接合層１１０の上に、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層１０７ａ、８０ｎｍのＴｉからなるバリア層１０７ｂ、２００ｎｍのＡｕからなるボンディング層１０７ｃからなる３層構造のボンディングパッド構造１０７を、フォトリソグラフィーの手法を用いて、図２の１０７に示す領域に形成した。
次に、これも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型コンタクト層を露出させ、このｎ型ＧａＮコンタクト層上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１０８を形成し、光取り出し面を半導体側とした。【００９４】
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。【００９５】
実施例１の発光素子について、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。
また、その後、ＴＯ−１８缶パッケージに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。【００９６】
更に、本実施例で作製したボンディングパッド電極の反射率は４６０ｎｍの波長領域で８０％であった。この値は、ボンディングパッド電極形成時に同じチャンバに入れたガラス製のダミー基板を用いて、分光光度計で測定した。【００９７】
また、ボンディングテストを１００，０００チップについて実施したが（ボンディング不良数）、パッド剥れは１チップもなかった。
（高温高湿度試験）
常法に従って、チップの高温高湿度試験を実施した。試験方法としては、チップを高温高湿器（いすゞ製作所、μ−ＳＥＲＩＥＳ）内に入れ、温度８５℃、相対湿度８５ＲＨ％の環境下でそれぞれ１００個のチップ数の発光試験（チップへの通電量は５ｍＡ、２０００時間）をしたところ、表２の結果を得た。【００９８】
（実施例２〜比較例５）
透光性電極、接合層及びボンディングパッド電極の構成を下記表１に示した通りに変更し、またｎ型電極１０８の構成は、ｎ型半導体層１０４側から順に、下記表１に記載の接合層とボンディングパッド電極（金属反射層、バリア層、ボンディング層）が順次積層された積層体とした以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２〜比較例５の発光素子を用意した。
但し、表１中、透光性電極として用いたＩＺＯ膜は、スパッタリング法にて形成した。即ち、ＩＺＯ膜は、１０質量％のＩＺＯターゲットを使用してＤＣマグネトロンスパッタにより約２５０ｎｍの膜厚で成膜した。ここで形成したＩＺＯ膜のシート抵抗は、１７Ω／ｓｑであって、成膜直後のＩＺＯ膜は、Ｘ線回析（ＸＲＤ）にてアモルファスであることを確認した。そして、周知のフォトリソグラフィー法とウェットエッチング法により、実施例１のＩＴＯと同様にｐ型ＧａＮコンタクト層２７上の正極の形成領域にのみにＩＺＯ膜を設け、正極とした。
また、実施例２２においては、接合層１１０を、ベタ膜状ではなく、ドット状に積層した。【００９９】
さらにウェットエッチングによるパターニング後、ＲＴＡアニール炉を用いて、７００℃の温度でＮ２ガス雰囲気の熱処理を行ない、３５０〜６００ｎｍの波長領域において成膜直後よりも高い光透過率を示すＩＺＯ膜を得た。シート抵抗は１０Ω／ｓｑであった。また、熱処理後のＸ線回析（ＸＲＤ）の測定では、六方晶構造のＩｎ2Ｏ3結晶からなるＸ線のピークが検出されており、ＩＺＯ膜が六方晶構造で結晶化していることが確認された。
そして、実施例１の場合と同様にして、実施例２〜比較例５の発光素子について、順方向電圧、発光出力、ボンディングパッド電極の反射率及びボンディング不良数を測定した。結果を表２に示す。【０１００】
【表１】
0005522032.tif 000002
【０１０１】
【表２】
0005522032.tif 000003
【０１０２】
表１及び表２に示すように、実施例１〜１２、及び１８〜２２では、発光出力、反射率、ボンディング不良数及び高温高湿度試験での不良数(１００個中の不良数)がいずれも良好であった。
【０１０３】
一方、比較例１では、接合層がないためにボンディング不良数や高温高湿度試験での不良数がそれぞれ１００個と多く、比較例２では反射率が５５％と低めであり、比較例３では接合層の厚みが０．５ｎｍと薄いためにボンディング不良数が５０個、高温高湿度試験での不良数が６５個であり、比較例４では接合層がＳｉＯ２からなるためにボンディング不良数が５００００個とかなり多めであり、比較例５では透光性電極の材質がＡｕのために発光出力が１０ｍＷと低めであった。
【図１】
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【図２】
0005522032.tif 000005
【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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