(57)【要約】【課題】  低接触抵抗、高反射率、及び向上された電気伝導性を有する反射電極を提供する。【解決手段】  化合物半導体発光素子のｐ型化合物半導体層（２０）上に形成される電極であって、ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトを形成する第１の電極層（２２ａ）と、第１の電極層上に透明伝導性酸化物で形成される第２の電極層（２２ｂ）と、第２の電極層上に光反射物質で形成される第３の電極層（２２ｃ）と、を備える。【選択図】            図１
2006074042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体発光素子のｐ型化合物半導体層上に形成される電極であって、
前記ｐ型化合物半導体層上にオーミックコンタクトを形成する第１の電極層と、
前記第１の電極層上に透明伝導性酸化物で形成される第２の電極層と、
前記第２の電極層上に光反射物質で形成される第３の電極層と、を備えることを特徴とする化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項２】
前記第１の電極層は、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｒ及びＳｂよりなる群から選択される少なくとも一つの元素が添加されたインジウム酸化物で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項３】
前記元素の添加比は、０．００１〜４９ａｔ％であることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項４】
前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項５】
前記第１の電極層は、Ａｇ又はＡｇ系合金で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項６】
前記Ａｇ系合金は、Ａｇと、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｈｇ，Ｐｒ及びＬａよりなる群から選択される少なくとも一つの元素との合金であることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項７】
前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項８】
前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯ，ＺＩＴＯ，ＺＩＯ，ＧＩＯ，ＺＴＯ，ＦＴＯ，ＡＺＯ，ＧＺＯ，Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２及びＺｎ１−ｘＭｇｘＯ（０≦ｘ≦１）よりなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項９】
前記第２の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１０】
前記光反射物質は、Ａｇ，Ａｇ系合金、Ａｌ，Ａｌ系合金及びＲｈよりなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１１】
前記第３の電極層の厚さは、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１２】
アニーリング工程から発生される前記第３の電極層の表面での凝集現象を抑制するため、前記第３の電極層上に所定の物質で形成される第４の電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１３】
前記物質は、Ｃｕ，Ｃｕ／Ｒｕ，Ｃｕ／Ｉｒ，Ｃｕ系合金，Ｃｕ系合金／Ｒｕ及びＣｕ系合金／Ｉｒよりなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１２に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１４】
前記第４の電極層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１３に記載の化合物半導体発光素子の反射電極。
【請求項１５】
ｎ型及びｐ型電極と、その間に少なくともｎ型化合物半導体層、活性層、及びｐ型化合物半導体層を備える化合物半導体発光素子であって、
前記ｐ型電極は、
前記ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトとを形成する第１の電極層と、
前記第１の電極層上に透明伝導性酸化物で形成される第２の電極層と、
前記第２の電極層上に光反射物質で形成される第３の電極層と、を備えることを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記第１の電極層は、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｒ及びＳｂよりなる群から選択される少なくとも一つの元素が添加されたインジウム酸化物より形成されたことを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記元素の添加比は、０．００１〜４９ａｔ％であることを特徴とする請求項１６に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１６に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１９】
前記第１の電極層は、Ａｇ又はＡｇ系合金で形成されたことを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２０】
前記Ａｇ系合金は、Ａｇと、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｈｇ，Ｐｒ及びＬａよりなる群から選択される少なくとも一つの元素との合金であることを特徴とする請求項１９に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２１】
前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２２】
前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯ，ＺＩＴＯ，ＺＩＯ，ＧＩＯ，ＺＴＯ，ＦＴＯ，ＡＺＯ，ＧＺＯ，Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２及びＺｎ１−ｘＭｇｘＯ（０≦ｘ≦１）より成る群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２３】
前記第２の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２２に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２４】
前記光反射物質は、Ａｇ，Ａｇ系合金、Ａｌ，Ａｌ系合金及びＲｈより成る群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２５】
前記第３の電極層の厚さは、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２４に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２６】
アニーリング工程から発生される前記第３の電極層の表面での凝集現象を抑制するため、前記第３の電極層上に所定の物質で形成される第４の電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２７】
前記物質は、Ｃｕ，Ｃｕ／Ｒｕ，Ｃｕ／Ｉｒ，Ｃｕ系合金，Ｃｕ系合金／Ｒｕ及びＣｕ系合金／Ｉｒよりなる群から選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項２６に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項２８】
前記第４の電極層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２７に記載の化合物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射電極及びこれを備える化合物半導体発光素子に係り、より詳細には、低接触抵抗、高反射率、及び向上された電気伝導性を有する反射電極及びこれを備える化合物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、化合物半導体の特性を用いて電気的信号を光に変化させる化合物半導体発光素子、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような半導体レーザダイオードのレーザ光は、光通信、多重通信、宇宙通信のような応用分野で実用されつつある。半導体レーザは、光通信のような通信分野やコンパクトディスクプレーヤー（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ；ＣＤＰ）やデジタル多機能ディスクプレーヤー（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｐｌａｙｅｒ）のような装置で、データの伝送やデータの書き取りと読み取りのための手段の光源として広く使用されている。
【０００３】
こうした化合物半導体発光素子は、光の射出方向に沿ってトップエミッタ型発光ダイオード（Ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＴＬＥＤ）とフリップチップ発光ダイオード（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ；ＦＣＬＥＤ）とに分類される。
【０００４】
トップエミット型発光ダイオードは、ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトを形成するｐ型電極を通じて光が射出される構造を有する。前記ｐ型電極は、主にｐ型化合物半導体層上にニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層が順次的に積層された構造を有する。しかしながら、ニッケル層／金層で形成されたｐ型電極は、半透明性を有し、前記ｐ型電極が適用されたトップエミット型発光ダイオードは、低い光利用効率及び低輝度特性を有する。
【０００５】
フリップチップ発光ダイオードは、活性層から発生された光がｐ型化合物半導体層上に形成された反射電極から反射され、前記反射光が基板を通じて射出される構造を有する。
【０００６】
前記反射電極は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及びロジウム（Ｒｈ）のような光反射特性が優秀な物質で形成される。このような反射電極が適用されたフリップチップ発光ダイオードは、高い光利用効率及び高輝度特性を有することができる。しかしながら、前記反射電極は、前記ｐ型化合物半導体層上で高接触抵抗を有するので、前記反射電極が適用された発光素子の寿命が短くなり、発光素子の特性が安定的ではないという問題点を有する。
【０００７】
上記問題点を解決するため、低接触抵抗と高反射率とを有する電極物質及び電極構造に関する研究が進められている。
【０００８】
特許文献１は、反射電極が適用された半導体発光素子に関する技術が開示されている。特許文献１では、反射電極とｐ型化合物半導体層との間にオーミックコンタクト層が形成されているが、前記オーミックコンタクト層の形成物質（Ｔｉ，Ｎｉ／Ａｕなど）は、光透過率が低い。従って、光利用効率及び輝度特性が低く、これについての改善が必要である。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０１／４７０３８Ａ１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の技術的課題は、低接触抵抗、高反射率、及び向上された電気伝導性を有する反射電極及びこれを備える化合物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記技術的課題を達成するために本発明によれば、化合物半導体発光素子のｐ型化合物半導体層上に形成される電極であって、前記ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトを形成する第１の電極層と、前記第１の電極層上に透明伝導性酸化物で形成される第２の電極層と、前記第２の電極層上に光反射物質で形成される第３の電極層と、を備えることを特徴とする化合物半導体発光素子の反射電極を提供する。
【００１１】
また、本発明によれば、ｎ型電極及びｐ型電極とその間に少なくともｎ型化合物半導体層、活性層、及びｐ型化合物半導体層を備える化合物半導体発光素子であって、前記ｐ型電極は、前記ｐ型化合物半導体層とオーミックコンタクトを形成する第１の電極層と、前記第１の電極層上に透明伝導性酸化物で形成される第２の電極層と、前記第２の電極層上に光反射物質で形成される第３の電極層と、を備えることを特徴とする化合物半導体発光素子を提供する。
【００１２】
前記第１の電極層は、Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｒ及びＳｂよりなる群から選択される少なくとも一つの元素が添加されたインジウム酸化物で形成され、前記元素の添加比は、０．００１  ａｔ％（ａｔｏｍｉｃ  ｐｅｒｃｅｎｔ）〜４９ａｔ％であり、前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが望ましい。
本発明の他の実施形態によれば、前記第１の電極層は、Ａｇ又はＡｇ系合金で形成され得る。前記Ａｇ系合金は、ＡｇとＭｇ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｈｇ，Ｐｒ及びＬａよりなる群から選択される少なくとも一つの元素との合金である。この場合にも同様に、前記第１の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが望ましい。
【００１３】
前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＴＯ（Ｚｉｎｃ−ｄｏｐｅｄ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺＩＯ（Ｚｉｎｃ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、ＧＩＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺＴＯ（Ｚｉｎｃ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２及びＺｎ１−ｘＭｇｘＯ（Ｚｉｎｃ  Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ、０≦ｘ≦１）よりなる群から選択される一つであり、前記第２の電極層の厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが望ましい。
【００１４】
前記光反射物質は、Ａｇ，Ａｇ系合金、Ａｌ，Ａｌ系合金及びＲｈよりなる群から選択されるいずれか一つであり、前記第３の電極層の厚さは、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあることが望ましい。
【００１５】
また、アニーリング工程から発生される前記第３の電極層の表面での凝集現象を抑制するため、前記第３の電極層上に所定の物質で第４の電極層がさらに形成されることができる。前記物質は、Ｃｕ，Ｃｕ／Ｒｕ，Ｃｕ／Ｉｒ，Ｃｕ系合金，Ｃｕ系合金／Ｒｕ及びＣｕ系合金／Ｉｒよりなる群から選択されるいずれか一つであり、前記第４の電極層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による反射電極は、低接触抵抗、高反射率、及び向上された電気伝導性を有し、電流−電圧特性に優れる。
【００１７】
また、本発明の反射電極を備えた化合物半導体発光素子は、低動作電圧と向上された光出力、さらに向上された電流−電圧特性を有し、消耗電力が小さい。従って、化合物半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施形態による反射電極及びこれを備える化合物半導体発光素子について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態による反射電極を示す断面図である。
【００２０】
図１を参照すれば、ｐ型化合物半導体層２０の上面に反射電極２２が形成されている。
【００２１】
本発明の第１の実施形態による反射電極２２は、ｐ型化合物半導体層２０の上面に順次積層される第１の電極層２２ａ、第２の電極層２２ｂ、及び第３の電極層２２ｃを備える。
【００２２】
第１の電極層２２ａは、ｐ型化合物半導体層２０とオーミックコンタクトを形成することができる物質で形成され、その厚さは、０．１ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、第１の電極層２２ａは、インジウム酸化物、例えばＩｎ２Ｏ３にＭｇ、Ｃｕ、Ｚｒ及びＳｂより成る群から選択される少なくとも一つの元素が添加された物質で形成される。
【００２４】
前記添加元素は、前記インジウム酸化物のバンドギャップ、電子親和度及び仕事関数を調節して第１の電極層２２ａのオーミックコンタクト特性を向上させる。具体的には、前記添加元素は、ｐ型化合物半導体層２０の実効キャリヤ濃度を高め、ｐ型化合物半導体層２０を成している化合物のうち、窒素以外の成分との反応性が良好である。
【００２５】
例えば、ｐ型化合物半導体層２０がＧａＮ系化合物である場合、前記添加元素は窒素よりガリウム（Ｇａ）に対して優先的に反応する。この場合、ｐ型化合物半導体層２０のガリウム（Ｇａ）と前記添加元素との反応により、ｐ型化合物半導体層２０の表面にガリウム空孔を形成する。ｐ型化合物半導体層２０に形成されるガリウム空孔は、ｐ型ドーパントとして作用し、ｐ型化合物半導体層２０の表面の実効キャリヤ濃度を上昇させる。
【００２６】
また、前記添加元素が添加されたインジウム酸化物は、ｐ型化合物半導体層２０の表面に残留してｐ型化合物半導体層２０と第１の電極層２２ａとの界面でキャリヤの流れに障害物の役割をする自然酸化層であるガリウム酸化物（Ｇａ２Ｏ３）と反応する。前記反応により、ｐ型化合物半導体層２０と第１の電極層２２ａとの界面に透明伝導性酸化物が形成され、前記透明伝導性酸化物により、第１の電極層２２ａとｐ型化合物半導体層２０との界面でトンネル伝導現象が発生する。従って、第１の電極層２２ａのオーミックコンタクト特性が向上される。
【００２７】
前記インジウム酸化物についての前記添加元素の添加比率は、０．００１ａｔ％〜４９ａｔ％である。
【００２８】
本発明の他の実施形態によれば、前記第１の電極層２２ａは、Ａｇ又はＡｇ系合金で形成されることができる。ここで、前記Ａｇ系合金は、Ａｇと、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｈｇ，Ｐｒ及びＬａよりなる群から選択される少なくとも一つの元素との合金である。Ａｇ又はＡｇ系合金がｐ型化合物半導体層２０とオーミックコンタクトを形成することができ、これについての理論は前述したとおりである。すなわち、Ａｇを含む列挙された合金元素は、ｐ型化合物半導体層２０の実効キャリヤ濃度を高め、ｐ型化合物半導体層２０を成している化合物のうち窒素以外の成分との反応性が良好である。オーミックコンタクト特性に関する説明は上述と同様であるので省略する。  第２の電極層２２ｂは、透明伝導性酸化物で形成され、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さで形成される。前記透明伝導性酸化物は、ＩＴＯ、ＺＩＴＯ、ＺＩＯ、ＧＩＯ、ＺＴＯ、ＦＴＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２又はＺｎ１−ｘＭｇｘＯ（０≦ｘ≦１）よりなる群から選択されるいずれか一つである。こうした酸化物の例を挙げれば、Ｚｎ２Ｉｎ２Ｏ５、ＧａＩｎＯ３、ＺｎＳｎＯ３、Ｆ−ｄｏｐｅｄ  ＳｎＯ２、Ａｌ−ｄｏｐｅｄ  ＺｎＯ、Ｇａ−ｄｏｐｅｄ  ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯなどがある。
【００２９】
第３の電極層２２ｃは光反射物質で形成され、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで形成される。前記光反射物質は、Ａｇ、Ａｇ系合金、Ａｌ、Ａｌ系合金及びＲｈよりなる群から選択されるいずれか一つである。第３の電極層２２ｃの形成において、Ａｇ系合金は、Ａｇを含む全ての合金材料を意味し、Ａｌ系合金は、Ａｌを含む全ての合金材料を意味する。
【００３０】
第１の電極層２２ａ、第２の電極層２２ｂ及び第３の電極層２２ｃは、電子ビーム及び熱による蒸着器、又は二重型の熱蒸着器、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ法（Ｐｌａｓｍａ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などにより形成されることができる。この際、蒸着温度は、２０℃〜１５００℃であり、反応器内の圧力は、大気圧〜１０−１２ｔｏｒｒである。
【００３１】
第３の電極層２２ｃを形成した後に、その結果物についてのアニーリング工程が行われる。具体的には、第３の電極層２２ｃが形成された結果物は、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、及び空気のうち少なくとも一つを含む気体雰囲気でアニーリングされる。前記アニーリングは、２００℃〜７００℃の温度範囲で、１０秒〜２時間行われる。
【００３２】
前記アニーリング工程は、第２の電極層２２ｂを形成した後に同一の条件でさらに行われることができる。すなわち、前記アニーリング工程は、第２の電極層２２ｂを形成した後及び第３の電極層２２ｃを形成した後について、それぞれ行われることができる。従って、前記反射電極の製造時に二回のアニーリング工程が行われることができる。
【００３３】
図２は、本発明の第２の実施形態による反射電極を示す断面図である。
【００３４】
本発明の第２の実施形態では、前述した第１の実施形態とは異なる部分についてのみ説明する。また、同一の部材については、同一の参照番号をそのまま使用する。
【００３５】
図２を参照すれば、本発明の第２の実施形態による反射電極２３は、図１に示された反射電極２２の第３の電極層２２ｃ上に第４の電極層２２ｄをさらに備える。
【００３６】
第４の電極層２２ｄは、Ｃｕ，Ｃｕ／Ｒｕ（Ｃｕ層／Ｒｕ層），Ｃｕ／Ｉｒ（Ｃｕ層／Ｉｒ層），Ｃｕ系合金，Ｃｕ系合金／Ｒｕ（Ｃｕ系合金層／Ｒｕ層）及びＣｕ系合金／Ｉｒ（Ｃｕ系合金層／Ｉｒ層）よりなる群から選択されるいずれか一つで形成され、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成される。ここで、Ｃｕ系合金は、Ｃｕを含む全ての合金材料を意味する。
【００３７】
第４の電極層２２ｄは、アニーリング工程から発生する第３の電極層２２ｃの表面での凝集現象を抑制する役割を行うことができる。
【００３８】
具体的には、ｐ型化合物半導体層２０の表面エネルギーと第３の電極層２２ｃの形成物質であるＡｇ，Ａｇ系合金、Ａｌ，Ａｌ系合金またはＲｈのような金属材料の表面エネルギーは、互いに大きな違いがある。こうした表面エネルギー差によりアニーリング過程で、前記金属材料の表面、すなわち第３の電極層２２ｃの表面で凝集現象が発生することが一般に知られている。第３の電極層２２ｃの表面に凝集現象が起これば、結果的に第３の電極層２２ｃの反射度が落ち、従って、反射電極２２が適用された化合物半導体発光素子の光出力が減少するという問題点が発生する。
【００３９】
第４の電極層２２ｄの形成物質は、ｐ型窒化物半導体層２０との少ない表面エネルギー差と優秀な電気伝導性とを有する。従って、第３の電極層２２ｃ上に形成された第４の電極層２２ｄは、凝集防止層（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ；ＡＰＬ）及び電極としての役割を遂行することができる。
【００４０】
第４の電極層２２ｄは、電子ビーム及び熱による蒸着器、又は二重型の熱蒸着器、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ法などにより形成されることができる。この際、蒸着温度は、２０℃〜１５００℃であり、反応器内の圧力は、大気圧〜１０−１２ｔｏｒｒである。
【００４１】
また、第４の電極層２２ｄが形成された後に、その結果物に対するアニーリング工程が行われることができる。具体的に、第４の電極層２２ｄが形成された結果物は、窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素、水素、空気のうち少なくとも一つを含む気体雰囲気でアニーリングされる。前記アニーリングは、２００℃〜７００℃の温度範囲で、１０秒〜２時間行われる。
【００４２】
図３は、本発明の第１の実施形態による反射電極が備えられた化合物半導体発光素子を示す断面図である。
【００４３】
図３を参照すれば、本発明の第１の実施形態による反射電極が備えられた化合物半導体発光素子は、ｎ型及びｐ型電極１２０，１０８、その間に少なくともｎ型化合物半導体層１０２、活性層１０４、及びｐ型化合物半導体層１０６を備える。ｐ型電極１０８として、図１に示された反射電極２２がそのまま採択される。すなわち、ｐ型電極１０８は、図１に示された第１の電極層２２ａ、第２の電極層２２ｂ、及び第３の電極層２２ｃを備え、その作用及び効果は前述したとおりである。
【００４４】
ｎ型化合物半導体層１０２は、基板１００の上面に積層され、段差を有する下部コンタクト層としての第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層の上面に積層される下部クラッド層と、を含む。第１の化合物半導体層の段差が形成された部分には、ｎ型電極１２０が位置する。
【００４５】
基板１００は、サファイア基板又はフリースタンディングＧａＮ基板が主に用いられ、第１の化合物半導体層は、ｎ−ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層で形成し、特にｎ−ＧａＮ層で形成するものが望ましい。しかし、これに限定されず、レーザ発振が可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物半導体層であることができる。下部クラッド層は、所定の屈折率を有するｎ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層であるものが望ましいが、レーザ発振が可能な他の化合物半導体層であることができる。
【００４６】
活性層１０４は、レーザ発振が起り得る物質層であれば、どんな物質層であっても使用することができるが、望ましくは、臨界電流値が小さく、横モード特性が安定されたレーザ光を発振することができる物質層を使用する。活性層１０４として、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層を使用することが望ましい。ここで、活性層１０４は、多重量子ウェル（ＭＱＷ）又は単一量子ウェル（ＳＱＷ）のうちいずれか一つの構造を有することができ、こうした活性層の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。
【００４７】
活性層１０４の上下面には、上部導波層及び下部導波層がさらに形成されることができる。上下部導波層は、活性層１０４より屈折率が小さい物質で形成するが、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層で形成することが望ましい。下部導波層は、ｎ−ＧａＮ層で、上部導波層はｐ−ＧａＮ層で形成する。
【００４８】
ｐ型化合物半導体層１０６は、活性層１０４の上面に積層され、活性層１０４より屈折率が小さい上部クラッド層と、上部クラッド層の上面にオーミックコンタクト層として積層される第２の化合物半導体層と、を含む。第２の化合物半導体層は、ｐ−ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体層で形成し、特にｐ−ＧａＮ層で形成することが望ましいが、これに限定されずレーザ発振が可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物半導体層で形成することができる。上部クラッド層は、所定の屈折率を有するｐ−ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層であるものが望ましいが、レーザ発振が可能な他の化合物半導体層で形成することができる。
【００４９】
下部オーミックコンタクト層としての第１の化合物半導体層の段差部分には、ｎ型電極１２０が形成されている。しかしながら、ｐ型電極１０８と対向するように基板１００の底面に形成されることができるが、その場合、基板１００は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）で形成することが望ましい。
【００５０】
図４Ａは、本発明の第１の実施形態による反射電極（Ａｇ／ＩＴＯ／Ａｇ）について電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。
【００５１】
第１の実施形態で形成された反射電極は、基板上に順次にＡｇで形成された第１の電極層と、ＩＴＯで形成された第２の電極層、及びＡｇで形成された第３の電極層を備える。第１の電極層、第２の電極層及び第３の電極層は、それぞれ３ｎｍ、１００ｎｍ及び２５０ｎｍの厚さで形成された。
【００５２】
前記反射電極（Ａｇ／ＩＴＯ／Ａｇ）についての電気的特性は、アニーリング前、すなわち蒸着した直後及び５３０℃でアニーリングした場合についてそれぞれ測定した。前記アニーリングは、第２の電極層を形成した後、酸素又は窒素雰囲気で１分間実施し、第３の電極層を形成した後、同一の条件のアニーリング工程をさらに実施した。
【００５３】
図４Ｂは、本発明の第１の実施形態による反射電極（Ａｇ／ＩＴＯ／Ａｇ）を備えるＩｎＧａＮ青色発光ダイオードについて、電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。
【００５４】
図４Ａ及び図４Ｂで、アニーリングされた反射電極及び前記アニーリングされた反射電極を備える発光素子は、優秀な電流−電圧特性を示すことが分かる。
【００５５】
＜実験例＞
次に、こうした反射電極と関連して本発明者が実施した実験例を説明する。本実験例は、本発明の一例であって、本発明の技術的範囲は、下記の本発明者が実施した反射電極の形成方法に制限されない。
【００５６】
先ず、本発明者は、基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）を主成分としたｐ型化合物半導体層が形成された構造体をトリクロロエチレン、アセトン、メタノール、蒸留水で超音波洗浄器内で６０℃でそれぞれ５分ずつ表面洗浄した後、試料に残っている水分を除去するために１００℃で１０分間ハードベーキングした。
【００５７】
以後、フォトレジストをｐ型化合物半導体層上に４５００ｒｐｍでスピンコーティングした。その後、８５℃で１５分間ソフトベーキングし、マスクパターンを現像するために、マスクと試料とを一致させた後、２２．８ｍＷの強度の紫外線（ＵＶ）に１５秒間露出させ、現像液と蒸留水の比を１：４に混合した溶液中に試料を沈めて２５秒程度経過させて現像した。
【００５８】
その後、ＢＯＥ（Ｂｕｔｔｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈａｎｔ）溶液を用いて現像された試料に存在する汚染層を除去するために、５分間漬けた。この後、Ａｇを電子ビーム蒸着器チャンバ内の反応対象体の装着ステージに装着し、電子ビーム蒸着器を用いてＡｇで第１の電極層を蒸着した。
【００５９】
前記第１の電極層上にＩＴＯで第２の電極層を蒸着した後、アセトンでリフトオフ工程を経た後、急速加熱（ＲＴＡ）炉内に試料を入れて、酸素又は窒素雰囲気下で４３０℃〜５３０℃で１分間アニーリングした。次いで、電子ビーム蒸着器により前記第２の電極層上にＡｇで第３の電極層を蒸着した。その後、酸素又は窒素雰囲気で、前記第３の電極層が形成された結果物をアニーリングし、アニーリング温度及び時間は、前述したように同一である。
【００６０】
一方、こうした実施形態は、図３に示した発光素子を製造する方法にそのまま適用されることができる。
【００６１】
本発明の理解を助けるために、図面を参照して幾つかの模範的な本発明の実施形態について説明したが、このような実施形態は、例示的なものにすぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ＬＥＤ又はＬＤのような半導体レーザダイオードに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態による反射電極を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による反射電極を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による反射電極が備えられた化合物半導体発光素子を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態による反射電極について電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態による反射電極を備えるＩｎＧａＮ青色発光ダイオードについて電流−電圧特性を測定した結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
２０    ｐ型化合物半導体層、
２２    反射電極、
２２ａ    第１電極層、
２２ｂ    第２電極層、
２２ｃ    第３の電極層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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