(57)【要約】【課題】活性層で生じた光をより多く素子外に取り出すことができる構成を付与することによって、発光効率の優れた窒化物ＬＥＤを提供すること。【解決手段】基板１０１上に窒化物半導体層からなる積層体が形成された素子構造を有する発光ダイオードである。該積層体１０１には、基板側から、第１のｎ型窒化物半導体層１０２と、窒化物半導体からなる活性層１０３と、ｐ型窒化物半導体層１０４と、第２のｎ型窒化物半導体層１０５とがこの順に含まれている。前記積層体の最上層の上面は一部または全部が凹凸面Ｓとされており、かつ、前記第２のｎ型窒化物半導体層１０５には、前記ｐ型窒化物半導体層１０４へ正孔を注入するためのｐ側電極Ｐ１０２が形成されている。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化物半導体層からなる積層体が形成され、該積層体には、基板側から、第１のｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体からなる活性層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層とがこの順に含まれており、
上記積層体の最上層の上面は一部または全部が凹凸面とされており、かつ、上記第２のｎ型窒化物半導体層には、上記ｐ型窒化物半導体層へ正孔を注入するためのｐ側電極が形成されていることを特徴とする、発光ダイオード。
【請求項２】
上記積層体の最上層が、上記第２のｎ型窒化物半導体層である、請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、一部の領域にはｐ側電極が形成され、それ以外の領域が凹凸面となっている、請求項２記載の発光ダイオード。
【請求項４】
上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面が、全面的に凹凸面となっており、該凹凸面の一部または全部を覆ってｐ側電極が形成されている、請求項２記載の発光ダイオード。
【請求項５】
上記ｐ側電極が、上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、ドライエッチングを施された領域に形成されている、請求項２〜４のいずれかに記載の発光ダイオード。
【請求項６】
上記積層体には、上記第２のｎ型窒化物半導体層上に、さらに他の窒化物半導体層が含まれており、
上記積層体は、最上面の局所的な領域にドライエッチングが施されて上記第２のｎ型窒化物半導体層に達するまで掘り下げられており、該ドライエッチングによって露出した上記第２のｎ型窒化物半導体層の露出面にｐ側電極が形成されている、請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項７】
上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、一部の領域にはｐ側電極が形成され、それ以外の領域に反射膜が形成されている、請求項２記載の発光ダイオード。
【請求項８】
上記積層体の最上面に反射膜が形成されている、請求項６記載の発光ダイオード。
【請求項９】
ｐ側電極が、上記第２のｎ型窒化物半導体層と接する部分にＡｌ層を含む電極である、請求項１〜８のいずれかに記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
上記凹凸面が、エッチングによって形成されたものである、請求項１〜９のいずれかに記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
上記積層体の最上層の上面が凹凸状を呈するように該層を成長させることによって、該層の上面が凹凸面となっている、請求項１〜９のいずれかに記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
上記積層体の最上層の直下の層の上面に、または途中まで平坦に成長した最上層の上面に、さらに、結晶成長領域を寸法的に制限する構造が設けられるか、または、サーファクタントを接触させる処理が施され、それによって、最上層の結晶が３次元的に成長し、該最上層の上面が凹凸面となっている、請求項１１記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
上記結晶成長領域を寸法的に制限する構造が、上記積層体の最上層の直下の層の上面に、または途中まで平坦に成長した最上層の上面に、マスク領域と露出領域とを付与するよう形成されたマスクである、請求項１２記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
上記サーファクタントが、ガス状としたシラン化合物である、請求項１２記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体を用いた発光ダイオード（以下、窒化物ＬＥＤという。）に関し、特に、発光効率の優れた窒化物ＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物ＬＥＤは、そのＬＥＤ構造の主要部分に窒化物半導体を用いたＬＥＤで、発光領域に用いられる窒化物半導体の組成を選択することによって、可視短波長（緑色）〜近紫外領域の光を発生させることが可能である。窒化物ＬＥＤは、照明光源やフルカラー表示装置用の光源に用いられる白色ＬＥＤの励起用光源として注目されている。
【０００３】
窒化物半導体は、一般式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であって、例えば、二元系のＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、三元系のＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、四元系のＡｌＩｎＧａＮなど、任意の組成のものが例示される。ここで、３族元素の一部を、Ｂ（ホウ素）、Ｔｌ（タリウム）等で置換したものや、Ｎ（窒素）の一部をＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）等で置換したものも、窒化物半導体に含まれる。
【０００４】
窒化物半導体は、欠陥として含まれる窒素空孔から電子が供給されるために、アンドープでもｎ型半導体となるが、更に、Ｓｉ（ケイ素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｅ（セレン）、Ｔｅ（テルル）、Ｃ（炭素）等の元素をドープすることによってｎ型導電性が向上する。すなわち、これらの元素は窒化物半導体に対してｎ型不純物として働く。
【０００５】
また、窒化物半導体は、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）等の元素をドープすることにより、ｐ型半導体とすることができる。すなわち、これらの元素は窒化物半導体に対してｐ型不純物として働く。
【０００６】
窒化物ＬＥＤは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで活性層を挟んだｐｎ接合ダイオードを基本構成とするものであり、活性層において、ｎ型窒化物半導体層に注入された電子と、ｐ型窒化物半導体層に注入された正孔とが再結合し、発光を生じる。
窒化物ＬＥＤは、上記基本構成を含む窒化物半導体の積層体を、基板の上に気相成長により形成した後、ｎ型窒化物半導体層に電流を供給するｎ側電極、ｐ型窒化物半導体層に電流を供給するｐ側電極を形成することにより作製される。
図１１はこのような従来の窒化物ＬＥＤの構造例である。同図において、１１はサファイア基板、１２はｎ型窒化物半導体層、１３は活性層、１４はｐ型窒化物半導体層、１５はｐ側電極を形成するためのコンタクト層であってｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタクト層である。また、Ｐ１１はｎ側電極であるＴｉ／Ａｌ電極、Ｐ１２はｐ側電極であるＮｉ／Ａｕ電極である。
なお、本明細書では、以下、結晶成長用の基板の主面のうち、窒化物半導体層が成長した側の面を結晶成長面、その反対側の面を裏面と呼ぶ。
また、基板を基準としたときに、結晶成長面側の方向を上、裏面側の方向を下と呼ぶことにする。
また、基板や窒化物半導体層の厚さ方向と直交する方向を、横方向と呼ぶことにする。
また、「Ｘ／Ｙ電極」という電極の表記は、下地となる窒化物半導体層の直上にＸ層が形成され、その上にＹ層という順に電極材料Ｘ、Ｙが積層された電極であることを表し、「Ｘ／Ｙ／Ｚ電極」であれば、下地となる窒化物半導体層の直上にＸ層が形成され、その上にＹ層、その上にＺ層という順に電極材料Ｘ、Ｙ、Ｚが積層された電極であることを表す。
【０００７】
図１１の窒化物ＬＥＤで、サファイア基板１１に近い側（即ち、下側）にｎ型窒化物半導体層１２が形成され、最上層がｐ型コンタクト層１５とされるのは、ｐ型窒化物半導体よりも結晶性の良好なｎ型窒化物半導体が、活性層１３を成長させる際の下地となるようにするためと、Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２を、ｐ型コンタクト層１５の上面に広がるように形成するためである。
導電性の低いｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタクト層１５やｐ型窒化物半導体層１４の内部では、Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２から供給される電流が横方向に殆ど拡散しないので、このＬＥＤの活性層１３は実質的にＮｉ／Ａｕ電極Ｐ１２の直下の領域でしか発光しない。従って、活性層１３の発光領域を広げるために、Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２はｐ型コンタクト層１５の上面に広がるように形成する必要がある。
Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２がｐ型コンタクト層の上面に広がっているために、活性層で生じる光を素子外部に取り出すには、サファイア基板１１の裏面側から取り出すか（特許文献１）、あるいは、ｐ側電極Ｐ１２に光取り出し用の開口部（電極膜がない部分）を設け、この開口部を通して上方から取り出すことになる（特許文献２、特許文献３）。
Ｎｉ／Ａｕ膜を薄く形成することにより透明化した電極は、光吸収が大きいために、高発光効率の素子には適さない。
【０００８】
また、図１２に示すように、ｐ型窒化物半導体層に接して形成されたｎ型窒化物半導体層の表面に、ｐ側電極としてＴｉ／Ａｌ電極が形成された窒化物ＬＥＤが公知となっている（特許文献４）。
図１２において、２１はサファイア基板、２２はｎ型窒化物半導体層、２３は活性層、２４はｐ型窒化物半導体層、２５はｐ側電極を形成するためのコンタクト層であってｎ型窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層である。また、Ｐ２１はｎ側電極であるＴｉ／Ａｌ電極、Ｐ２２はｐ側電極であるＴｉ／Ａｌ電極である。
ｐ型窒化物半導体層２４とｎ型コンタクト層２５との界面は、該界面に離散的に形成された低抵抗領域（図示せず）によってショートされ、Ｔｉ／Ａｌ電極Ｐ２２からｎ型コンタクト層２５を介してｐ側窒化物半導体層２４へ電流が供給される。発光は活性層２３で生じ、ｐ型窒化物半導体層２４とｎ型コンタクト層２５との界面では生じない。
ｎ型コンタクト層２５のシート抵抗が低く、その内部で電流が横方向に拡散するので、Ｔｉ／Ａｌ電極Ｐ２２はｎ型コンタクト層２５の上面の一部に形成され、Ｔｉ／Ａｌ電極Ｐ２２が形成されていないｎ型コンタクト層２５の上面から、活性層２３で発生される光が取り出される。
ｐ側電極がｎ型コンタクト層に形成された窒化物ＬＥＤとして、ｐ型窒化物半導体層とｎ型コンタクト層の間に低抵抗領域を設ける代わりに、これらの層の間にトンネル接合（トンネルダイオードなどとも呼ばれる）を形成した窒化物ＬＥＤが、特許文献５、特許文献６に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９４８３７号公報
【特許文献２】特開平５−３３５６２２号公報
【特許文献３】特開２０００−９１６３９号公報
【特許文献４】特開２００４−１７９３６９号公報
【特許文献５】特開２００２−３１９７０３号公報
【特許文献６】特開２００４−１２８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような従来の窒化物ＬＥＤにおいて、本発明者等が着目した第一の問題は、活性層で発生した光をｐ側電極で反射させて、より多くの光を素子外に出そうとする場合に、該ｐ側電極の光反射性が低いという問題である。
ｐ側電極の光反射性が低いと、活性層で発生した光がｐ側電極で反射する際に受ける損失が大きくなり、窒化物ＬＥＤの発光効率が低下する。
図１１に示す従来の窒化物ＬＥＤにおいては、Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２がｐ型コンタクト層１５の上面に広がっているために、Ｎｉ／Ａｕ電極Ｐ１２の光反射性がＬＥＤの発光効率に与える影響は大きい。特許文献１に記載されているように、厚さ１０オングストロームのＮｉ（ニッケル）膜と厚さ２５００オングストロームのＡｕ（金）膜を積層し合金化処理したＮｉ／Ａｕ電極の反射率は、波長３００ｎｍ〜６００ｎｍにおいて４０％以下であり、特に紫色〜近紫外領域では２０％以下という低い値である。
Ｎｉは単体でも反射性が良好とはいえず、波長４００ｎｍにおける反射率は約５０％である。その他の、ｐ型窒化物半導体と良好なオーミック接触を形成する金属も反射性は低く、最も反射性が良好なＲｈ（ロジウム）でも、波長４００ｎｍにおける反射率は８０％未満である。
【００１０】
特許文献３には、光反射性の高いＡｇ（銀）やＡｌからなり、開口部を有する反射膜を、窒化物ＬＥＤのｐ型窒化物半導体層の上面に形成することが開示されている。
しかし、ＡｇやＡｌはｐ型窒化物半導体と良好なオーミック接触を形成しないために、この反射膜はｐ側電極として機能しない。ＡｇやＡｌからなる反射膜をｐ側電極として機能させるには、Ｎｉ、Ｒｈ等の金属を反射膜とｐ型窒化物半導体層との間に介在させる必要があるが、そうした場合、ＡｇやＡｌの持つ高い光反射性が十分に発揮されないという問題がある。
【００１１】
特許文献４に開示された窒化物ＬＥＤでは、Ｔｉ／Ａｌ電極がｎ型コンタクト層の上面の一部に形成されているので、Ｔｉ／Ａｌ電極による光吸収の問題は相対的に小さいとはいえるが、特許文献４に開示されたＴｉ／Ａｌ電極は、厚さ３０ｎｍのＴｉ層でｎ型コンタクト層に接しており、Ｔｉは可視短波長〜近紫外領域での光反射率が５０％前後と低いことから、その反射性は良好とはいえず、改善の余地がある。
【００１２】
従って、本発明の目的の１つは、上記第一の問題を解決し、光反射性の優れたｐ側電極を付与することによって、発光効率の優れた窒化物ＬＥＤを提供することにある。
【００１３】
また、上記のような従来の窒化物ＬＥＤにおいて、本発明者等が着目した第二の問題は、窒化物半導体の屈折率が、実装状態において素子を取り囲む媒体（空気やモールド樹脂など）と比べて高いために、活性層で生じた光が、窒化物半導体からなる積層体部分の内部に閉じ込められ易く（即ち、光の取り出し効率が悪く）、そのために発光効率が低いという問題である。
従って、本発明の他の目的は、上記問題を解決し、活性層で生じた光をより多く素子外に取り出すことができる構成を付与することによって、発光効率の優れた窒化物ＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以下の特徴を有する。
（１）基板上に窒化物半導体層からなる積層体が形成され、該積層体には、基板側から、第１のｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体からなる活性層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層とがこの順に含まれており、
上記積層体の最上層の上面は一部または全部が凹凸面とされており、かつ、上記第２のｎ型窒化物半導体層には、上記ｐ型窒化物半導体層へ正孔を注入するためのｐ側電極が形成されていることを特徴とする、発光ダイオード。
（２）上記積層体の最上層が、上記第２のｎ型窒化物半導体層である、上記（１）記載の発光ダイオード。
（３）上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、一部の領域にはｐ側電極が形成され、それ以外の領域が凹凸面となっている、上記（２）記載の発光ダイオード。
（４）上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面が、全面的に凹凸面となっており、該凹凸面の一部または全部を覆ってｐ側電極が形成されている、上記（２）記載の発光ダイオード。
（５）上記ｐ側電極が、上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、ドライエッチングを施された領域に形成されている、上記（２）〜（４）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（６）上記積層体には、上記第２のｎ型窒化物半導体層上に、さらに他の窒化物半導体層が含まれており、
上記積層体は、最上面の局所的な領域にドライエッチングが施されて上記第２のｎ型窒化物半導体層に達するまで掘り下げられており、該ドライエッチングによって露出した上記第２のｎ型窒化物半導体層の露出面にｐ側電極が形成されている、上記（１）記載の発光ダイオード。
（７）上記第２のｎ型窒化物半導体層の上面のうち、一部の領域にはｐ側電極が形成され、それ以外の領域に反射膜が形成されている、上記（２）記載の発光ダイオード。
（８）上記積層体の最上面に反射膜が形成されている、上記（６）記載の発光ダイオード。
（９）ｐ側電極が、上記第２のｎ型窒化物半導体層と接する部分にＡｌ層を含む電極である、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１０）上記凹凸面が、エッチングによって形成されたものである、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１１）上記積層体の最上層の上面が凹凸状を呈するように該層を成長させることによって、該層の上面が凹凸面となっている、上記（１）〜（９）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１２）上記積層体の最上層の直下の層の上面に、または途中まで平坦に成長した最上層の上面に、さらに、結晶成長領域を寸法的に制限する構造が設けられるか、または、サーファクタントを接触させる処理が施され、それによって、最上層の結晶が３次元的に成長し、該最上層の上面が凹凸面となっている、上記（１１）記載の発光ダイオード。
（１３）上記結晶成長領域を寸法的に制限する構造が、上記積層体の最上層の直下の層の上面に、または途中まで平坦に成長した最上層の上面に、マスク領域と露出領域とを付与するよう形成されたマスクである、上記（１２）記載の発光ダイオード。
（１４）上記サーファクタントが、ガス状としたシラン化合物である、上記（１２）記載の発光ダイオード。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第一の態様に係る窒化物ＬＥＤは、ｐ側電極を形成するコンタクト層としてｎ型コンタクト層を用いる窒化物ＬＥＤであり、該ｐ側電極が、少なくともｎ型コンタクト層と接する部分にＡｌ層を含むという構成を特徴とする。
Ａｌ層でｎ型コンタクト層と接するｐ側電極は、実用可能な程度に低い接触抵抗を示し、ｐ側電極としての機能に問題がない。
そして、Ａｌは可視短波長〜近紫外領域で９０％を超える反射率を有する、光反射性が極めて優れた金属であるから、本発明の第一の態様に係る窒化物ＬＥＤは、活性層で発生する光がｐ側電極で反射される際の損失が小さい、発光効率の優れた窒化物ＬＥＤとなる。
【００１６】
また、本発明の第二の態様に係る窒化物ＬＥＤでは、積層体の最上層の上面に凹凸形状が形成されており、これによって、活性層で発生される光が素子外に出射され易くなる。
素子上部から光を取り出す場合、最上層上面に凹凸形状があると、活性層から該上面に達した光が素子外部に出やすくなる。これは、該上面が凹凸面とされることによって、該上面が平坦面であった場合には全反射されていた光が、素子外部に出射され得るようになるからである。
更に、最上層の上面を凹凸面とすると、該凹凸面で生じる反射は乱反射となり、反射光の進行方向がランダム化する。その結果、活性層で発生する光が、素子内部で多重反射を受ける確率が低くなり、素子外に出射され易くなる。この多重反射の抑制による光取り出し効率の改善効果は、上方へ光を取り出す場合や、下方へ光を取り出す場合など、素子のいずれの面から光を取り出す構成を採用した場合においても得られる効果である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明による窒化物ＬＥＤは、図１に示すように、基板１０１上に、窒化物半導体層からなる積層体が形成された素子構造を有する、該積層体には、基板側１０１から、第１のｎ型窒化物半導体層１０２と、窒化物半導体からなる活性層１０３と、ｐ型窒化物半導体層１０４と、第２のｎ型窒化物半導体層（第２のｎ型層）１０５とがこの順に含まれている。
【００１８】
〔第一の態様〕
本発明の第一の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を図１に示す。図１において、１０１はサファイア基板、１０２はｎ型窒化物半導体層、１０３は活性層、１０４はｐ型窒化物半導体層、１０５はｐ側電極を形成するためのコンタクト層であって、ｎ型窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層である。また、Ｐ１０１はｎ側電極であるＡｌ電極、Ｐ１０２はｐ側電極であるＡｌ電極である。
ｎ型コンタクト層１０５の上側表面には、周縁部を除き、ほぼ全面的にＡｌ電極Ｐ１０２が広がっている。
【００１９】
本態様に係る窒化物ＬＥＤは、次の手順により作製される。
（１）有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法等の気相成長法を用いて、サファイア基板１０１の上面に、バッファ層（図示せず）、ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型窒化物半導体層１０４、ｎ型コンタクト層１０５を順次成長させる。
（２）上記（１）で得られたウェハに対して、窒化物半導体の積層体を形成した側からエッチングを施すことにより、ｎ型コンタクト層１０５、ｐ型窒化物半導体層１０４、活性層１０３の一部を除去し、ｎ型窒化物半導体層１０２を露出させる。
（３）蒸着法によって、上記（２）で露出したｎ型窒化物半導体層１０２の上面およびｎ型コンタクト層１０５の上面に、Ａｌ電極Ｐ１０１、Ａｌ電極Ｐ１０２を同時形成する。その後、Ａｌ電極と窒化物半導体層との密着性を向上させるための熱処理を施す。
【００２０】
窒化物半導体層を成長させるための基板は、サファイア基板の他にも、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板、ＡｌＮ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、ＺｎＯ基板、ＧａＡｓ基板、ＮＧＯ基板等、窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に使用可能な従来公知の基板を適宜用いることができる。
【００２１】
窒化物半導体層の成長に先立ち、サファイア基板１０１の上面に、窒化物半導体結晶の選択横方向成長を発生させるために、窒化物半導体結晶の成長を阻害する材料からなるマスクを部分的に形成したり、凹凸形状を加工してもよい。
また、ｎ型窒化物半導体層１０２の成長途上においても、転位密度低減の効果を有する各種の結晶成長方法を適宜採用することができる。
【００２２】
サファイア基板１０１は、窒化物半導体と異なる屈折率を有するので、その上面に凹凸を形成し、その凹凸を埋め込むようにｎ型窒化物半導体層１０２を成長し、その上に活性層１０３を成長した窒化物ＬＥＤは、基板１０１とｎ型窒化物半導体１０２との界面で生じる光の乱反射効果によって、光取り出し効率が高くなる。これは、活性層１０３で発生した光がＬＥＤ内部で多重反射を受ける間に、乱反射によって進行方向を不規則的に変えるために、ＬＥＤの光取り出し面に対して素子外に脱出可能な入射角（全反射臨界角よりも小さい角度）で入射する確率が高くなるためである。このような効果を生じる凹凸をサファイア基板１０１の上面に形成する方法については、特開２００２−２８０６１１号公報等を参照することができる。
本態様に係る窒化物ＬＥＤでは、発光層で発生する光がｐ側電極で反射される際に受ける損失が小さく、ＬＥＤ内部で減衰するまでの時間が長くなることから、このような外部取り出し効率を向上させ得る構成と組み合わせることは、発光効率を向上させるうえで特に効果的といえる。
【００２３】
他の態様として後述するように、窒化物半導体層の成長に用いた基板は、該成長の後で窒化物半導体層から除去し、代わりに他の基板を接合することもできる。
【００２４】
サファイア基板１０１の上にバッファ層および各窒化物半導体層を成長させる方法としてはＭＯＶＰＥ法が好ましいが、これに限定されるものではなく、分子ピームエピタキシー（ＭＢＥ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法等、他の公知の窒化物半導体の気相成長法を用いることもできる。
【００２５】
窒化物半導体にドープする不純物は、ｎ型不純物としてはＳｉ、ｐ型不純物としてはＭｇが最も好ましいが、これらに限定されるものではなく、従来公知のｎ型不純物、ｐ型不純物を適宜用いることができる。
【００２６】
ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型窒化物半導体層１０４の各層の結晶組成、不純物の種類とその濃度、厚さ等に限定はなく、活性層１０３において電子と正孔とが再結合し発光が生じる構造が形成されていればよい。
各層の結晶組成、不純物の種類や濃度は均一でなくてもよく、結晶組成、不純物の種類、不純物の濃度などが互いに異なる層からなる多層構造が含まれてもよいし、結晶組成や不純物濃度が傾斜した領域が含まれてもよい。
転位の伝播を止めたり、不純物の拡散を防止する多層膜構造（超格子構造）、光の反射・透過性を制御する多層膜構造、不純物の拡散を防止するアンドープ層、格子不整合やそれに伴う歪を緩和する緩衝層や多層膜層、活性層１０３へのキャリア閉じ込めを強化するオーバーフロー防止層、活性層１０３に対する保護層として働くキャップ層、その他各種の機能・効果を有する層を、適宜、ｎ型窒化物半導体層１０２やｐ型窒化物半導体層１０４の中に形成することができる。
【００２７】
ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、ｐ型窒化物半導体層１０４の好ましい態様については、従来公知の技術を適宜参照すればよいが、発光効率の点からは、ダブルヘテロ構造を構成することが好ましく、また、活性層１０３は多重量子井戸構造とすることが望ましい。
【００２８】
ｐ型窒化物半導体層１０４にドープするｐ型不純物の濃度は、ｐ型窒化物半導体の導電性が良好となる範囲に設定することができる。本発明に係る窒化物ＬＥＤでは、ｐ型窒化物半導体の上面に電極を形成しないので、電極との接触抵抗を低くする目的のために、導電性が最良となる範囲を超える濃度のｐ型不純物をドープした窒化物半導体層を、省略することができる。
例えば、ｐ型不純物としてＭｇを用いる場合、ｐ型窒化物半導体の導電率が良好となるＭｇ濃度の範囲は１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であり、特に５×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１９ｃｍ−３の範囲であり、とりわけ、５×１０１８ｃｍ−３〜２×１０１９ｃｍ−３の範囲である。
【００２９】
導電性の低下が生じる程の高濃度にｐ型不純物をドープしたｐ型窒化物半導体層を省略できることによって、次のような好ましい効果が生じる。
（ア）ｐ型不純物を高濃度にドープした層から他の層への、ｐ型不純物の好ましくない拡散に起因する問題の発生が抑えられる。例えば、Ｍｇが活性層に拡散した場合に生じる、発光効率の低下等の問題である。
（イ）ｐ型不純物としてＭｇを用いた場合、Ｍｇはドーピング濃度が高くなるにつれて深い不純物準位を形成するので、紫色〜近紫外領域の光を発生する窒化物ＬＥＤ（典型的には、発光波長が４２０ｎｍ以下のＬＥＤ）では、Ｍｇ濃度が５×１０１９ｃｍ−３を超えると、最も深い不純物準位に捕捉された電子が活性層からの発光を吸収して伝導帯に励起されるようになり、ＬＥＤの発光効率が低下し始める。Ｍｇを極端な高濃度にドープしたｐ型窒化物半導体層が不要になると、この問題が解決できる。
【００３０】
ｐ型窒化物半導体層１０４の好ましい構成として、活性層１０３に近接した領域はバンドギャップを相対的に大きくし、他の領域ではバンドギャップを相対的に小さくする構成が挙げられる。活性層１０３に近接した領域のバンドギャップが大きいと、キャリアの活性層１０３への閉じ込め効果が高くなり、一方、バンドギャップが相対的に小さい他の領域では、ドープされたｐ型不純物が活性化され易くなる。ｐ型不純物が活性化され易いと、同じ正孔濃度を達成するためにドープする必要のあるｐ型不純物の量が少なくて済むので、前述の、高濃度ドープに伴う問題を抑制することができる。
【００３１】
ＭＯＶＰＥ法やＨＶＰＥ法では、ｐ型不純物をドープした窒化物半導体層で、ｐ型不純物が原子状水素と結合して不活性化される水素パッシベーションが発生し、ｐ型伝導性が十分に発現しない場合がある。これを抑制するには、ｐ型不純物をドープした窒化物半導体の成長完了後の降温を、水素ガスやアンモニアを全く含まない、もしくは僅かしか含まない雰囲気中で行ったり、窒化物半導体層を形成する工程が終了した後、不活性ガス雰囲気中でアニーリングや電子線照射処理を行うことによって、ドープしたｐ型不純物を活性化させることが好ましい。
【００３２】
ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５との間に、低抵抗領域（図示せず）を介在させると、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５とが実質的にショートされ、接合部の電気特性が整流性のないオーミック性に変化するので、実用可能な程度に低い動作電圧を有する窒化物ＬＥＤを得ることができる。
このような低抵抗領域の種類、形成方法については、上記特許文献４を参照することができる。
【００３３】
特許文献４には記載されていない低抵抗領域の形成方法として、ｐ型窒化物半導体層１０４をＭＯＶＰＥ法またはＨＶＰＥ法により成長した後、引き続き、基板温度を窒化物半導体の成長温度領域に維持したまま、成長炉内にテトラエチルシラン、ジシラン、シラン等のシラン系化合物を、水素ガスをキャリアガスとして供給することにより、ｐ型窒化物半導体層１０４の上面にＳｉを吸着させ、その後、続けてｎ型コンタクト層１０５を成長する方法も、好ましく用いることができる。
この方法では、Ｓｉからなる吸着層が離散的または不連続的に形成されるかどうかは定かではなく、Ｓｉの作用効果も特許文献４に記載されたものと同じかどうか定かではないが、供給するシラン系化合物の量を増加させ、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５の界面に吸着させるＳｉの量を増加させていくと、界面接合部の電気特性がオーミック性に近づいていく。なお、使用するシラン系化合物としては、テトラエチルシランが最も好ましい。
【００３４】
ｎ型コンタクト層１０５は、ｐ側電極Ｐ１０２との接触抵抗を低くするために、ｎ型不純物をドープして、電子濃度を１×１０１８ｃｍ−３以上とすることが好ましい。
ｎ型コンタクト層１０５の電子濃度に上限はないが、電子濃度が１×１０２０ｃｍ−３を超えるようにｎ型不純物をドープすると、窒化物半導体の結晶品質が低下して導電率の制御が難しくなる他、特に、ｎ型不純物がＳｉの場合、窒化物半導体結晶が３次元的に成長する傾向が強くなり、平坦な膜状に成長させることが難しくなる。電子濃度が２×１０１９ｃｍ−３以下となる範囲では、制御性よく、結晶性の良好なｎ型窒化物半導体を成長させることができる。
ｎ型コンタクト層１０５の結晶組成に限定はないが、Ａｌを多く含む組成とすると、Ｓｉのドーピング濃度が高いときに、平坦な膜状に成長させることが難しくなる傾向がある。
【００３５】
ｎ型コンタクト層１０５の厚さに制限はなく、ｐ型窒化物半導体層１０４とその上面に形成された上述の低抵抗層が、ｎ型コンタクト層１０５によって覆われるように形成すればよい。従って、ｎ型コンタクト層１０５の厚さは、１ｎｍ程度に薄くすることができる。
また、ｎ型窒化物半導体は、ｐ型窒化物半導体と異なり導電性が良好で、比較的厚く形成してもＬＥＤの直列抵抗を大きく上昇させることがないため、ｎ型コンタクト層の厚さは１μｍ以上に厚くすることができる。
【００３６】
ところで、窒化物半導体を成長する工程では、通常、結晶品質が優れるｎ型窒化物半導体層１０２を活性層１０３の前に成長する。従って、活性層１０３を成長した後に、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５の成長を行うことになるので、ｎ型コンタクト層１０５をあまり厚く成長すると、成長中の熱による活性層１０３の劣化（ＩｎＧａＮの分解や、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層と活性層との間で生じる不純物の拡散等）の問題が生じる。
この問題は、ｎ型コンタクト層１０５をμｍオーダーの厚さにすると特に顕著となる。
このようなことから、ｎ型コンタクト層１０５の好ましい厚さは５００ｎｍ未満、より好ましくは３００ｎｍ未満、特に好ましくは１００ｎｍ未満である。
一方、ｎ型コンタクト層１０５の膜厚を大きくする場合には、該層の成長温度を低くすれば上記問題を軽減することができる。この場合の好ましい成長温度は１０００℃未満であり、より好ましくは９００℃未満である。
【００３７】
なお、本発明者等が、ｐ型窒化物半導体層１０４の成長後、上述の低抵抗領域を形成することなく、ｎ型コンタクト層１０５を５ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さに形成した窒化物ＬＥＤを作製したところ、動作電圧が実用可能な程度に低くなることが見出されている。従って、本発明に係る窒化物ＬＥＤにおいて、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５との界面に低抵抗領域を形成することは必須ではない。
このように、低抵抗領域を形成しなくてもＬＥＤの動作電圧が低くなったのは、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５との間にトンネル接合が形成されたためと考えられる。
ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５との間の、トンネル接合の障壁を薄くするためには、該接合部近傍において、ｐ型窒化物半導体層１０４のｐ型キャリア濃度と、ｎ型コンタクト層１０５のｎ型キャリア濃度を十分に高くすることが好ましい。具体例として、ｐ型窒化物半導体層には、Ｍｇ等のｐ型不純物を１×１０２０ｃｍ−３以上の濃度で添加し、ｎ型コンタクト層には、Ｓｉ等のｎ型不純物を１×１０１９ｃｍ−３以上の濃度で添加する。電子濃度を高くするためにｎ型不純物を高濃度に添加すると、結晶を平坦に成長させることが難しくなるが、その場合は、ｐ型窒化物半導体層との界面近傍に高電子濃度層を成長させた後、成長面が平坦化するように、ｎ型不純物濃度をこれよりも低くした層を成長させてもよい。
【００３８】
Ａｌ電極Ｐ１０２を形成するための方法は、従来公知の方法を適宜参照すればよく、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の気相法が好ましく例示される。Ａｌ電極Ｐ１０２を形成した後、電極膜とｎ型コンタクト層１０５との密着性を向上させるために、３００℃〜５００℃の熱処理を行うことが好ましい。
【００３９】
ｐ側電極は、Ａｌ単層膜からなるＡｌ電極に限定されるものではなく、ｎ型コンタクト層１０５に接する部分にＡｌ層が含まれていれば、多層膜構造を有するものであってもよい。
【００４０】
電極のＡｌ層は、十分な反射性が生じるように、厚さを１０ｎｍ以上とすることが好ましく、２０ｎｍ以上とすることがより好ましい。
Ａｌ電極Ｐ１０２の膜厚に上限は特にないが、材料の節約の観点からは、２μｍ以下とすることが好ましく、１μｍ以下とすることがより好ましい。
ｐ側電極を多層膜構造とする場合の、Ａｌからなる反射層の好ましい膜厚の上限については、後述する。
【００４１】
ｐ側電極を多層膜構造とする場合、図２に示すように、ｎ型コンタクト層１０５の上面に、反射層Ｐ１０２３、バリア層Ｐ１０２２、Ａｕ層Ｐ１０２１の順に積層された、３種類の層を含む構造とすることが好ましい。
反射層Ｐ１０２３は、Ａｌからなる反射層である。
Ａｕ層Ｐ１０２１は、Ａｕからなる層であり、耐食性に優れるために、電極全体の化学的な保護層となる。また、Ａｕ層Ｐ１０２３の表面には酸化膜が形成され難いために、ｐ側電極上にワイヤボンディング用のパッド電極を形成する場合の、パッド電極の接着性が良好となる。また、フリップチップボンディングを行う場合や、後述する第二の態様において支持基板を接合する場合には、接合材料として使用されるろう材（Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ共晶等）と電極表面の濡れ性が良好となる。
バリア層Ｐ１０２２は、Ａｕよりも高融点の金属を含む層であり、高温にさらされたときに、Ａｕ層Ｐ１０２１のＡｕが反射層Ｐ１０２３に拡散して合金化し、反射層Ｐ１０２３とｎ型コンタクト層１０５との接触抵抗が上昇したり、反射層Ｐ１０２３の光反射性が低下することを抑制するとともに、反射層Ｐ１０２３のＡｌがＡｕ層Ｐ１０２１に拡散し、表面に析出して酸化層を形成することを抑制するための層である。バリア層に用いることのできる金属としては、Ｔｉ、Ｗ（タングステン）、Ｐｄ、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ、Ｉｒ（イリジウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｎｉ等の単体または合金が例示される。バリア層Ｐ１０２２は上記金属からなる単層膜または多層膜とすることができる。バリア層Ｐ１０２２を、これらの金属からなる層とＡｕ層とを交互に積層した多層膜としてもよく、例えば、Ｐｔ層とＡｕ層とを交互に積層した多層膜は、バリア層Ｐ１０２２の好ましい態様のひとつである。
Ａｕ層Ｐ１０２１の好ましい厚さは５０ｎｍ〜２０００ｎｍであり、バリア層Ｐ１０２２の好ましい厚さは１０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００４２】
Ａｌと窒化物半導体とは熱膨張係数差が大きいために、電極膜と窒化物半導体層との密着性を向上させるために行う熱処理工程や、ＬＥＤチップ表面へのパッシベーション膜形成工程等でウェハが受ける加熱・冷却サイクルによって、Ａｌからなる反射層とｎ型コンタクト層の界面にはストレスが発生する。
このストレスによりｐ側電極に変形が生じたり、窒化物半導体層との密着性が低下するのを防ぐために、Ａｌからなる反射層は、Ａｌに耐熱性を高める元素が添加されたＡｌ合金で形成してもよい。そのような元素としては、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｄ、Ｃｕ等が例示される。本発明でいうＡｌ層は、このようなＡｌ合金からなる層を含む。
これらの元素が添加されたＡｌ合金膜の形成方法は、従来公知の方法を参照してよく、合金スパッタリングや多元蒸着、各成分金属の単体からなる薄膜を積層して熱処理を行う方法等が例示される。各成分金属の単体からなる薄膜を積層して熱処理する場合には、光反射性が損なわれないように、Ａｌ単体からなる層がｎ型コンタクト層と接するように積層体を形成し、熱処理を行う。
なお、上記元素の添加は、Ａｌ合金膜の光反射性や、ｎ型窒化物半導体層との接触抵抗が、純Ａｌ膜と比べて極端に悪化しない範囲とする。
【００４３】
また、本発明者等は、ｐ側電極を前記Ａｕ層Ｐ１０２１、バリア層Ｐ１０２２、反射層Ｐ１０２３を含む多層膜構造とした場合、反射層Ｐ１０２３の厚さを７０ｎｍ以下とすると、電極膜を熱処理したときの、電極膜表面におけるヒロックやボイドの発生が効果的に抑制されることを見出している。従って、ｐ側電極を多層膜構造とする場合には、Ａｌからなる反射層の厚さを７０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
ｎ型コンタクト層１０５の上面を全面的に覆って、Ａｌからなる反射層を形成する場合には、Ａｌと窒化物半導体との熱膨張係数差に起因するストレスの発生を軽減するために、反射層のところどころに、反射層を形成しない領域である無反射層部を設けることもできる。このような無反射層部では、熱膨張係数差によるストレスの発生がなく、また、反射層が形成された領域である反射層部で発生したストレスの伝播が遮断されるために、反射層の特定の箇所にストレスが集中・蓄積されて変形や剥離が起こるのを防止する効果が得られる。
無反射層部の形成パターンに特に限定はなく、例えば、ドット状、細線状の無反射層部が反射層部の中に分散したパターンが例示される。また、逆に、複数の孤立した島状の反射層部が無反射層部に取り囲まれたパターンであってもよいが、この場合は、孤立した反射層部のそれぞれに給電するための金属層を積層する必要がある。前記の３層構造のｐ側電極においては、Ａｕ層および／またはバリア層にこの給電用の金属層の役割を負わせることができる。なお、ｎ型コンタクト層のシート抵抗が低く、その内部で電流が横方向に十分拡散する場合には、孤立した反射層部の全てに給電する必要はなく、その一部（ひとつでもよい）にのみ給電して、これを電極として使い、他の反射層部は反射層としてのみ機能させることもできる。
【００４５】
サファイア基板１０１の裏面をＬＥＤの光取り出し面とする場合は、ｎ型コンタクト層１０５の上面がほぼ全面的にＡｌ電極Ｐ１０２で覆われる構成とすればよく、このとき、活性層１０３で発生する光は、ｐ側電極Ｐ１０２の最下部に含まれるＡｌ反射層によって効果的に光取り出し面側に反射されるので、高い発光効率が得られる。
なお、変形態様として、ｎ型コンタクト層１０５のシート抵抗が低く、その内部で電流が横方向に十分拡散する場合には、ｐ側電極Ｐ１０２を、ｎ型コンタクト層１０５の上面のうちの一部の領域に形成し、それ以外の領域には、Ａｌよりも更に光反射性の良好なＡｇからなる反射膜を設ける構成とすることもできる。この反射膜はｐ側電極と接触していてもよいが、Ａｇのエレクトロマイグレーションを抑制するうえでは、離して形成することが望ましい。
【００４６】
一方、ＬＥＤの光取り出しをサファイア基板１０１の上方から行うには、Ａｌ電極Ｐ１０２を、光取り出し用の開口部が設けられた開口電極とする。
Ａｌ電極Ｐ１０２を開口電極とする場合の、電極パターンに限定はないが、電極膜が形成される部分である電極部と開口部とが、それぞれｎ型コンタクト層１０５の上面に、できるだけ偏りなく分布するパターンが好ましい。
図３は、開口電極のパターンの一例であり、斜線部として表された電極部が、（ａ）〜（ｃ）では網目状、（ｄ）では櫛形の分岐状、（ｅ）ではミアンダ状、（ｆ）では渦巻き状に形成されている。
【００４７】
なお、図３に例示する開口電極のパターンは、ｎ側電極Ｐ１０１を形成するためにｎ型コンタクト層１０５の一部が除去されることを考慮していないが、これらのパターンは、一部分が除去された後のｎ型コンタクト層１０５の上面の形状に合わせて、適宜変形してよい。一方、サファイア基板１０１の代わりに導電性基板を用いる場合には、基板を介してｎ型窒化物半導体層１０２に通電することができるので、ｎ側電極の形成面を露出させるためのエッチングを必要としない。従って、図３に例示したパターンをそのまま適用することができる。
【００４８】
開口電極の上に形成するワイヤボンディング用のパッド電極については、従来公知の技術を参照することができる。
【００４９】
開口電極における、開口部の好ましい面積比（電極部と開口部とを合わせた面積に占める開口部の面積の割合）は５０％以上である。
開口パターンの細かさは、ＬＥＤの発光面内における発光強度の均一性が高くなるように、適宜設定すればよい。ｎ型コンタクト層１０５の内部における、横方向の電流拡散性が良好である程、開口パターンが粗くても、ｎ型コンタクト層１０５の内部で電流が拡散するために、均一な発光が得られる。この電流拡散性が十分に高いときには、Ａｌ電極Ｐ１０２を、ｎ型コンタクト層１０５の上面全体に広がる開口電極としないで、ｎ型コンタクト層１０５の上面の一部にドット状に形成しても、十分な発光の均一性が得られる。
例えば、基板の上面側から見たチップサイズが３００μｍ角で、ｎ型コンタクト層１０５のキャリア濃度が５×１０１８ｃｍ−３以上、膜厚が１μｍ以上であれば、Ａｌ電極Ｐ１０２を、ボンディングパッドを兼用するドット状の電極として形成した場合であっても、発光面内での発光ムラの小さな素子が得られる。
【００５０】
Ａｌがｎ型窒化物半導体とオーミック接触することから、ｎ側電極はｐ側電極と同じ材料を用いて同時形成することが好ましい。
【００５１】
〔第二の態様〕
本発明では、光取り出し効率を向上させるために、窒化物半導体からなる積層体の最上層の上面のうちの一部または全部を凹凸面とする。ただし、ｎ型コンタクト層（第２のｎ型層）には、活性層へ正孔を注入するためのｐ側電極を必ず形成する。
即ち、積層体の最上層がｎ型コンタクト層である場合には、該ｎ型コンタクト層１０５の上面を凹凸面とし、かつ、ｐ側電極を設ける。その場合、ｎ型コンタクト層の上面を全面的に凹凸面とし、該凹凸面の一部または全部を覆ってｐ側電極を形成してもよいし、図１０（ａ）に示すように、ｎ型コンタクト層１０５の上面のうちの一部の領域にｐ側電極Ｐ１０２を形成し、それ以外の領域を凹凸面とする態様でもよい。ｎ型コンタクト層の上面を全面的に凹凸面とし、該凹凸面の全部（凹部内および凸部上の全て）を覆ってｐ側電極を形成する態様では、該ｐ側電極の下面が、ｎ型コンタクト層上面の凹凸形状を反映した凹凸状の反射面となり、光取り出し方向は、下方となる。
また、図１０（ｂ）に示すように、ｎ型コンタクト層１０５の上にさらに他の窒化物半導体層１０６が形成されている場合には、最上面（層１０６の上面）の局所的な領域にドライエッチングを施してｎ型コンタクト層１０５に達するまで掘り下げ、該ドライエッチングによって露出したｎ型コンタクト層１０５の露出面にｐ側電極Ｐ１０２を形成する。
【００５２】
凹凸のサイズ（凹部および凸部を形成する間隔および、凹部と凸部の間の高低差）は、活性層１０３で発生する光の散乱・回折が生じるサイズであればよいが、好ましくは、発光波長の４分の１以上とする。例えば、発光波長が空気中で４００ｎｍの窒化物ＬＥＤの場合、窒化物半導体の屈折率が２．５前後であるから、凹凸のサイズは４０ｎｍ以上とすることが好ましい。
凹凸のサイズは、これよりずっと大きくてもよく、凹部と凸部の高低差は、好ましくは０．５μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ以上である。凹部と凸部の横方向（基板の主面に平行な方向）の間隔も同様である。このようなサイズとすれば、窒化物ＬＥＤの典型的な発光波長である緑色〜近紫外の光に対して、十分な乱反射効果を得ることができる。
【００５３】
ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を形成する方法として、次の方法が例示される。
（Ａ）ｎ型コンタクト層１０５を厚めに成長した後、エッチングにより上面に凹部を形成する方法。
（Ｂ）ｎ型コンタクト層１０５の上面が凹凸状を呈すように、ｎ型窒化物半導体の成長を行う方法。
【００５４】
（Ａ）の方法は、例えば、発光波長が４００ｎｍの窒化物ＬＥＤの場合、ｎ型コンタクト層１０５を１００ｎｍの厚さに成長した後、ドライエッチングによって、ｎ型コンタクト層１０５の上面に深さ４０ｎｍ以上の凹部を形成する。
ドライエッチングは、ｎ型コンタクト層１０５の上面にエッチングマスクを形成せずに、単にエッチングガスにさらすことにより行うこともできるし、該上面に部分的にエッチングマスクを形成したうえで行うこともできる。
窒化物半導体のエッチングに使用できるエッチングガスは公知であり、ハロゲン系のガスや、水素ガスなどが使用できる。好ましいエッチング方法は、塩素ガスなどの塩素系ガスを用いたプラズマエッチングである。
エッチングマスクを用いる場合、該マスクは、フォトリソグラフィにより所定のパターンに形成したものであってもよいし、耐エッチング性を有する粉末を、ｎ型コンタクト層１０５の上面にランダムに付着させたものであってもよい。
フォトリソグラフィ技法でパターニングしたエッチングマスクを用いると、凹部を所望のパターンに形成することができる。凹部のパターンは任意であり、凹部または凸部を、ストライプ状、ドット状等に形成することができる。ドット状の場合のドットの形状（上から見た形状）に限定はなく、円形、楕円形、方形、多角形、不定形等の各種形状が例示される。
凹部または凸部の分布は、規則的であってもよいし、不規則的であってもよいが、発光面内における発光強度の均一性をよくするためには、規則的である方が好ましい。
凹部および凸部からなるパターンを一定の規則に従って形成することにより、フォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶を構成することも可能である。
凹凸を形成したｎ型コンタクト層１０５の上面には、通常のマスクプロセスを用いて、平坦な上面に対するのと同様に、Ａｌ電極Ｐ１０２を形成することができる。Ａｌ電極Ｐ１０２を開口電極とすることも任意に行い得る。
【００５５】
また、（Ａ）の方法では、図４に示すように、凹部のみ（図４（ａ））、または凸部のみ（図４（ｂ））に、Ａｌ電極Ｐ１０２を形成することも可能である。
この場合、凹部の底面または凸部の頂面を連続面となるように形成し、該連続面をＡｌ電極Ｐ１０２の形成面とする。
図５（ａ）〜（ｆ）は、かかる電極形成面のパターンの一例であり、斜線部で示した電極形成面が、（ａ）〜（ｃ）では網目状、（ｄ）では櫛形の分岐状、（ｅ）ではミアンダ状、（ｆ）では渦巻き状とされている。
【００５６】
ｎ型コンタクト層１０５の上面の凹部のみにＡｌ電極Ｐ１０２を形成する場合の作製手順の一例を、図６に示す。
まず、ｎ型コンタクト層１０５の上面に、フォトリソグラフィによって、窓部（ｎ型コンタクト層１０５の上面が露出した部分）が凹部のパターンに形成されたレジストマスクＲを形成する（図６（ａ））。
次に、ドライエッチングによって、レジストマスクＲの窓部に所定の深さの凹部を成する（図６（ｂ））。
次に、ｎ型コンタクト層１０５の凸部上にレジストマスクＲを残したまま、Ａｌの蒸着を行う（図６（ｃ））。
最後に、レジストマスクＲをリフトオフすると、凹部のみにＡｌ電極Ｐ１０２を残すことができる（図６（ｄ））。
以上の加工によって、Ａｌ電極Ｐ１０２は開口電極となり、その開口部のパターンが凸部のパターンとほぼ一致することになる。
【００５７】
このように凹部のみにＡｌ電極Ｐ１０２を形成した窒化物ＬＥＤは、ｎ型コンタクト層１０５の上面の凹凸による光散乱効果と、光取り出し側（上方）に向かって突出した凸部から光が出射され易いために、凹凸面を通過させた上方への光取り出し効率が向上する。
【００５８】
図６（ｂ）に示すように、凸部のみに電極を形成する場合には、例えば、上記手順において、レジストマスクの代わりに、開口部が凹部のパターンに形成されたｐ側電極をｎ型コンタクト層の上面に形成し、このｐ側電極をエッチングマスクとして、凹部をエッチング形成すればよい。
【００５９】
なお、ｐ側電極を、ドライエッチングが施されることにより露出した面上に形成することは、ｐ型コンタクト層を用いる従来技術では実質的に不可能であった。なぜなら、ｐ型コンタクト層にドライエッチングを行うと、エッチング面にはｎ型欠陥である窒素空孔が多数形成されて正孔濃度が低下するために、その上に形成したｐ側電極は接触抵抗が高くなるという問題があったからである。
これに対して、本発明の窒化物ＬＥＤでは、ドライエッチングによって露出させたｎ型コンタクト層の表面（以下、ドライエッチング面ともいう。）にｐ側電極を形成することによって、該ｐ側電極の接触抵抗を低下させることを提唱する。これは、ドライエッチングによって、有機物や酸化物の除去された清浄な表面が得られるために、電極金属と窒化物半導体の間の接合障壁が低くなるからである。この効果は、ｐ側電極を、その少なくとも一部がドライエッチング面に接するように形成すれば得られるが、好ましくは、ｐ側電極と接触するｎ型コンタクト層の表面が、全てドライエッチング面となるようにする。
【００６０】
（Ｂ）の方法の中には、更に次の方法がある。
（ｉ）ｎ型コンタクト層１０５の少なくとも上面部分を、窒化物半導体が３次元的に成長し、上面が凹凸状となり易い成長条件を用いて成長させる。
（ｉｉ）ｐ型窒化物半導体層１０４の上面もしくは、途中まで平坦に成長したｎ型コンタクト層１０５の上面に、ガス状にした、テトラエチルシラン、ジシラン、シラン等のシラン系化合物を接触させ、引き続き、ｎ型コンタクト層１０５を成長する。これらのシラン系化合物は、窒化物半導体の表面の性質を変化させるサーファクタントとして作用し（具体的には、窒化物半導体の表面に吸着して、その表面エネルギーを低下させる物質のひとつである、Ｓｉの供給源となる。）、該表面上での窒化物半導体結晶の成長態様を３次元的なものに変化させるために、ｎ型コンタクト層１０５の上面が凹凸面となる。この方法では、また、３次元的成長の起点となる成長核の形成密度が低くなるため、成長する３次元構造の結晶体のサイズが大きくなり、凹部と凸部の高低差の大きな凹凸面を形成することができる。
（ｉｉｉ）ｐ型窒化物半導体層１０４の上面もしくは、途中まで平坦に成長したｎ型コンタクト層１０５の上面に、ＳｉＯ２等からなる選択成長用のマスクを部分的に形成し、マスク領域と、マスクの形成されていない露出領域とを形成する。そして、露出領域から、ｎ型コンタクト層１０５を構成する窒化物半導体を選択的に成長させ、成長面が平坦化しないところで成長を止める。好ましくは、窒化物半導体が３次元的に成長し、上面が凹凸状となり易い成長条件を用いて、ｎ型コンタクト層１０５を成長させる。マスクを用いて、結晶成長が生じ得る領域を制限するため、３次元的成長により得られる立体的な結晶の形状、サイズ、分布等の制御性が高い。なお、ｎ型コンタクト層１０５の成長はマスクが埋め込まれる前に停止してもよいし、マスクが埋め込まれるまで成長してもよく、前者の場合、ｎ型コンタクト層１０５の成長後にマスクをエッチング除去することもできる。
【００６１】
窒化物半導体が３次元的に成長し易い条件は、本発明の属する技術分野においてよく知られた条件であり、公知文献を参照することができる。ＭＯＶＰＥ法を用いる場合であれば、結晶成長温度を低くしたり（例えば、９５０℃以下とする）、成長雰囲気を水素雰囲気としたり、成長圧力を高くする（例えば、大気圧以上とする）ことによって、３次元的な成長が生じ易くなる。他の好ましい方法としては、Ｓｉを高濃度にドーピングしたり、窒化物半導体結晶にＡｌを添加することにより、３次元的な成長を促進する方法が挙げられる。これらの方法は併用してもよい。
成長面が凹凸状となるように窒化物半導体を成長する方法については、特開２００３−２７７１９６号公報、特開２００４−１９３６１９号公報、特開２００４−２００５２３号公報等を参照してもよい。
【００６２】
（Ｂ）の方法により凹凸が形成されたｎ型コンタクト層１０５の上面には、通常のマスクプロセスを用いて、平坦な上面に対して行うのと同様にＡｌ電極Ｐ１０２を形成することができる。Ａｌ電極Ｐ１０２を開口電極とすることも、任意に行い得る。
【００６３】
（Ｂ）の方法で凹凸を形成する場合であっても、ｐ側電極は、ドライエッチング面に形成することが好ましい。理由は、前述のように、ドライエッチングにより清浄な表面が形成できるために、ｐ側電極の接触抵抗が低くなるからである。この場合も、ｐ側電極の少なくとも一部がドライエッチング面に接するようにすれば効果が得られるが、好ましくは、ｐ側電極と接するｎ型コンタクト層の表面全体をドライエッチング面とする。
【００６４】
サファイア基板１０１の上方から光を取り出すＬＥＤ、例えば、Ａｌ電極Ｐ１０２を開口電極とする態様では、上記（Ａ）（Ｂ）のいずれの方法を用いた場合も、Ａｌ電極Ｐ１０２の形成後、凹部に窒化物半導体と素子を取り囲む媒体（例えば空気）との中間の屈折率を有する透明物質を充填すると、光取り出し効率が更に向上し、好ましい。このような透明物質としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２といった、絶縁性の金属酸化物、金属窒化物または金属酸窒化物が挙げられる。
【００６５】
上述のように、第二の態様では、ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を設けるにあたり、ｐ型窒化物半導体層１０４に達する凹部を形成しない。従って、凹凸形状の形成にドライエッチングを用いても、ｐ型窒化物半導体層１０４や、ｐ型窒化物半導体層１０４とｎ型コンタクト層１０５の接合界面に、エッチングによる大きなダメージを与えることがない。
これに対して、図１１に示す従来の窒化物ＬＥＤでは、最上層がｐ型の窒化物半導体層であったために、その表面に僅かなエッチングを施しても、窒素空孔の形成によって、ｐ側電極との接触抵抗が増加するという問題があった。
また、図１１に示す従来の窒化物ＬＥＤにおいて、ｐ型コンタクト層の上面に、光散乱効果の高い、起伏の大きな凹凸（凹部と凸部の高低差が数十ｎｍ以上の凹凸）を形成すると、ｐ型コンタクト層およびｐ型窒化物半導体層の導電性の低さから、これらの層を厚さ方向に横切る電流が膜厚の小さい部分に極端に集中し、均一な発光を得ることが難しくなるという問題があった。
これに対して、本発明における第二の態様では、導電性の高いｎ型の窒化物半導体層の上面に凹凸形状を設けるために、発光の均一性も良好である。
【００６６】
第二の態様において、ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を形成することにより得られる光取り出し効率の向上効果は、ｐ側電極として、ｎ型コンタクト層１０５と接する部分をＡｌ層とした電極を用いたときに、最も顕著となる。それは、ｐ側電極における反射損失が小さく、発光層で発生した光がＬＥＤ内部で減衰するまでの時間が長くなるので、この光が素子外部に出る確率を高める手段が、より効果的に働くからである。
ただし、ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を形成することによる光取り出し効率の向上効果自体は、ｐ側電極の材料や構成とは独立した効果である。従って、ｐ側電極にＴｉ／Ａｌ電極など、従来の電極を用いながら、第二の態様による効果（ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を設けることによる光取り出し効率の向上効果）のみを利用することも、可能である。
【００６７】
第二の態様において、ｐ側電極を、ｎ型コンタクト層の上面の一部の領域に形成し、それ以外の領域には、ｐ側電極とは別に（ただし、ｐ側電極と接触していても構わない）、Ａｇやその合金など、ｐ側電極よりも反射性の高い反射膜を設けることもできる。このようにすると、ｎ型コンタクト層との接触抵抗を低くする観点から最適なｐ側電極を設計し、発光層で発生する光をよく反射させる観点から最適な反射膜を設計することができる。具体的には、例えば、ｐ側電極を、ｎ型コンタクト層との接触抵抗の低いＴｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｒなどから形成し、反射膜を、緑色〜近紫外波長における反射性の最も良好な、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈなどで形成することができる。
【００６８】
以上、第二の態様として、ｎ型コンタクト層１０５の上面に凹凸形状を設ける態様について説明したが、第二の態様のバリエーションとして、図１０（ｂ）に示すように、ｎ型コンタクト層１０５の上に、更に、任意の窒化物半導体層（例えば、不純物を何らドープしない層や、ｐ型不純物をドープした層）１０６を成長させ、その上面に、上記と同様の方法で凹凸形状を設けることによっても、同様の効果を得ることができる。例えば、上記（Ｂ）の方法の中の、（ｉｉ）の方法であれば、積層体の最上層（窒化物半導体層１０６）の直下の層（ｎ型コンタクト層１０５）の上面、または途中まで平坦に成長した最上層（窒化物半導体層１０６）の上面に、サーファクタントを接触させ、引き続き、最上層（窒化物半導体層１０６）を成長することにより、最上層（窒化物半導体層１０６）の上面を凹凸面とすることができる。
この態様では、窒化物半導体層１０６の一部をドライエッチングによって除去し、それにより露出したｎ型コンタクト層１０５の表面に、ｐ側電極であるＡｌ電極Ｐ１０２を形成する。窒化物半導体層１０６の上面には、反射膜を形成してもよい。この反射膜は、ｐ側電極の一部を窒化物半導体層１０６の上面まで延長して形成し、反射膜を兼用させたものであってもよいし、ｐ側電極とは別個に形成したものあってもよい。
【００６９】
〔第三の態様〕
本発明の第三の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を図７に示す。図７において、２０２はｎ型窒化物半導体層、２０３は活性層、２０４はｐ型窒化物半導体層、２０５はｐ側電極を形成するためのコンタクト層であってｎ型窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層、２０６は導電性接着層、２０７は導電性の支持基板、Ｐ２０１はｎ側電極であるＴｉ／Ａｌ電極、Ｐ２０２はｐ側電極であるＡｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極である。ここでＷＴｉはＷにＴｉが添加されたタングステン合金である。
【００７０】
本態様に係る窒化物ＬＥＤは、Ｔｉ／Ａｌ電極Ｐ２０１とＡｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２とが、活性層２０３を含む窒化物半導体の積層体を挟んで向かい合う対向電極構造を有しており、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２への給電は、導電性の支持基板２０７および導電性接着層２０６を介して行われる。なお、支持基板２０７に設けられる電極の図示は省略している。
【００７１】
本態様に係る窒化物ＬＥＤは、次の手順により作製される。
［窒化物半導体層の成長（工程１）］
図８（ａ）に示すように、窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に使用可能な成長用基板２０１の上に、必要に応じてバッファ層（図示せず）を介し、ｎ型窒化物半導体層２０２、活性層２０３、ｐ型窒化物半導体層２０４、ｎ型コンタクト層２０５を順次成長する。ここで、成長用基板２０１、バッファ層、ｎ型窒化物半導体層２０２からｎ型コンタクト層２０５までの窒化物半導体層の、具体的な態様、作製方法、好ましい態様等は、第一の態様の場合と同じである。
【００７２】
［ｐ側電極の形成（工程２）］
図８（ｂ）に示すように、ｎ型コンタクト層２０５の上面に、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２を形成する。Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極は、ｎ型コンタクト層の上面に、Ａｌ層、ＷＴｉ層、Ａｕ層をこの順に積層して熱処理した電極であり、ＷＴｉ層はバリア層に相当する。この第二の態様では、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２を開口電極とはしない。
【００７３】
［支持基板の接合（工程３）］
図８（ｃ）に示すように、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２の上に、導電性接着層２０６を介して、導電性の支持基板２０７を接合する。
導電性の支持基板２０７としては、Ｃｕ−Ｗ基板、Ｃｕ−Ｍｏ基板、ＡｌＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＩｎＰ基板等が例示される。
導電性接着層２０６の材料は、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２と支持基板２０７とを接合できる材料であればよく、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ共晶等のろう材、銀ペースト等の導電性接着剤が例示される。ろう材を用いる場合には、ろう材と支持基板２０７との接着性を高めるための金属層（Ｔｉ層、Ａｕ層等）を支持基板２０７の上面に形成することができる。
Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２に含まれるＷＴｉ層は、Ａｌからなる反射層中にろう材の成分が拡散するのを防止するための層である。
Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２は、表面がＡｕ層であるために、Ｉｎ、Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ共晶等との濡れ性が良好となる。
【００７４】
［成長用基板の除去（工程４）］
図８（ｄ）に示すように、成長用基板２０１を除去する。除去の方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。
（い）研削および／または研磨によって成長用基板２０１を摩滅させる。
（ろ）エッチングによって成長用基板２０１を分解または溶解する。
（は）ｎ型窒化物半導体層２０２を成長させるときに、成長用基板２０１およびｎ型窒化物半導体２０２とは異なる材料からなる層を、成長用基板２０１とｎ型窒化物半導体層２９２との間に形成しておき、その層をエッチングにより分解または溶解することにより、成長用基板２０１とｎ型窒化物半導体層２０２との界面で剥離を生ぜしめる。かかる層は、バッファ層であってもよい。
（に）レーザ光の照射によって、成長用基板２０１に接するｎ型窒化物半導体層２０２の表面を分解し、成長用基板２０１とｎ型窒化物半導体層２０２との界面で剥離を生ぜしめる。
上記（い）の方法については特開２０００−２７７８０４号公報等、上記（ろ）の方法については特開２００３−３０９２８９号公報等、上記（は）の方法については特開平１１−３５３９７号公報等、上記（に）の方法については、特開２００４−８７７７５号公報等を参照することができる。
【００７５】
［ｎ側電極の形成（工程５）］
図８（ｅ）に示すように、上記工程４で露出したｎ型窒化物半導体層２０２にＴｉ／Ａｌ電極Ｐ２０１を形成する。なお、Ｔｉ／Ａｌ電極Ｐ２０１を形成する前に、必要に応じて、研磨やエッチングによりｎ型窒化物半導体層２０２の上面を平坦化したり、該上面に付着または残留する異物の除去を行う。
【００７６】
上記工程１において、ｎ型窒化物半導体層２０２を成長させる際、成長用基板２０１と接する部分をアンドープ層とした場合には、上記工程４で成長用基板２０１を除去した後、露出したアンドープ層の全部または一部を研削、研磨、エッチング等によって除去し、ｎ型不純物がドープされた層を露出させたうえで、該露出面にＴｉ／Ａｌ電極Ｐ２０１を形成する。
【００７７】
上記工程３において、支持基板２０７を接合する代わりに、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２を陰極として電解メッキを行ったり、あるいは、蒸着、無電解メッキ、ＣＶＤ、スパッタ等の方法を用いて、Ａｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極Ｐ２０２の上面に厚さ１０μｍ以上の金属膜を形成し、該金属膜を支持基板２０７として用いてもよい。この方法については、特開２００４−４７７０４号公報、特開２００４−８８０８３号公報等を参照することができる。
【００７８】
上記第二の態様を変形したさらなる態様として、支持基板をｎ型窒化物半導体層側に接合してもよい。この場合、ｐ側電極の形成後、ｐ側電極を一時的な保持材に接合しておき、その間に、成長用基板の剥離からｎ側電極の形成、導電性接着層を介した支持基板の接合を行い、最終的に、一時的な保持材を除去する。
図９はこの態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造であり、図９において、３０２はｎ型窒化物半導体層、３０３は活性層、３０４はｐ型窒化物半導体層、３０５はｐ側電極を形成するためのコンタクト層で、ｎ型窒化物半導体からなるｎ型コンタクト層、３０６は導電性接着層、３０７は導電性の支持基板、Ｐ３０１はｎ側電極であるＡｌ／ＷＴｉ／Ａｕ電極、Ｐ３０２はｐ側電極であるＡｌ電極である。
好ましくは、この態様に係る窒化物ＬＥＤでは、Ａｌ電極Ｐ３０２を開口電極とし、この電極の開口部を通して光を取り出す。
更に変形した態様として、ｎ型窒化物半導体層側に接合する支持基板を絶縁体基板とし、該接合を樹脂、ガラス等からなる接着剤により行うこともできる。この態様では、ｎ側電極は、図１に示す素子と同様に、エッチングによって露出させたｎ型窒化物半導体層の表面に形成する。
【実施例】
【００７９】
［実施例１］
直径２インチのＣ面サファイア基板をＭＯＶＰＥ装置の成長炉内に設けられたサセプタに装着し、水素雰囲気下で基板温度を１１００℃まで上昇させて、上面のサーマルクリーニングを行った。
次に、基板温度を３３０℃まで下げ、３族原料としてＴＭＧおよびＴＭＡ、５族原料としてアンモニアを用いて、厚さ２０ｎｍのＡｌＧａＮ低温バッファ層を成長させた。なお、このＡｌＧａＮ低温バッファ層の成長以降、窒化物半導体層の成長時にはサブフローガスとして成長炉内に窒素ガスを供給し、３族原料および５族原料のキャリアガスには水素ガスを用いた。
次に、基板温度を１０００℃に上げ、原料としてＴＭＧ、アンモニアを供給し、アンドープＧａＮ層を２μｍ成長させた後、更にシランを供給し、厚さ３μｍのＳｉドープＧａＮクラッド層を成長させた。
次に、基板温度を８００℃に低下させて、ＧａＮ障壁層と、ＩｎＧａＮ井戸層（発光波長４０５ｎｍ）を各１０層交互に積層してなる多重量子井戸構造の活性層を形成した。井戸層成長時のＩｎ原料にはトリメチルインジウムを用いた。
次に、基板温度を１０００℃に上げ、Ｍｇ原料のビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）と、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニアを供給し、厚さ５０ｎｍのＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層を成長させた。
次に、ＴＭＡの供給を停止して、厚さ２００ｎｍのＭｇドープＧａＮクラッド層を成長させた。
次に、ＥｔＣｐ２Ｍｇ、ＴＭＡの供給を停止し、シランを供給して、Ｓｉ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で厚さ１０ｎｍのＳｉドープＧａＮコンタクト層を成長させた。
このようにして発光波長４０５ｎｍの近紫外ＬＥＤ構造が形成されたウエハを得た。
【００８０】
上記ウエハの窒化物半導体層を成長させた側から、Ｃｌ２ガスを用いたＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）により、ＳｉドープＧａＮコンタクト層、ＭｇドープＧａＮクラッド層、ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層、活性層の一部を除去し、ＳｉドープＧａＮクラッド層を露出させた。
【００８１】
次に、ＳｉドープＧａＮコンタクト層上面と、ＲＩＥで露出させたＳｉドープＧａＮクラッド層の上面に、電子ビーム蒸着法によって、厚さ２００ｎｍのＡｌ電極を同時に形成した。
ここで、ｐ側のＡｌ電極は、ＳｉドープＧａＮコンタクト層の上面にほぼ全面的に広がるように設けるとともに、フォトリソグラフィ技術を用いて格子状パターンに形成した。
この格子状パターンは、一辺６μｍの正方形状の開口部（ＳｉドープＧａＮコンタクト層の表面が露出した部分）が、縦横とも間隔２μｍで正方行列状に配列したパターン、即ち、直交する２方向について、幅２μｍの電極部と、幅６μｍの開口部が交互に繰り返される、直交網目状パターンとした。
【００８２】
続いて、ｐ側およびｎ側のＡｌ電極の上に、電子ビーム蒸着法により、厚さ３０ｎｍのＴｉ層、厚さ３００ｎｍのＡｕ層をこの順に積層した、ワイヤボンディング用のパッド電極を形成した。その後、ＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）装置を用いて、このウエハに５００℃×５分間の熱処理を施した。最後に、サファイア基板の裏面を厚さ９０μｍとなるまで研磨し、通常のスクライビングおよびブレーキングによって素子分離を行い、３５０ｍｍ角のＬＥＤチップを得た。
【００８３】
上記手順で作製したＬＥＤチップをステム台にダイボンドした後、ワイヤボンディングにより通電可能な状態とし、素子特性を評価したところ、出力５．５ｍＷ（２０ｍＡ通電時）、順方向電圧３．５Ｖ（２０ｍＡ通電時）であった。
【００８４】
［比較例１］
実施例１において、ｐ側電極およびｎ側電極を、厚さ２０ｎｍのＴｉ層、厚さ２００ｎｍのＡｌ層をこの順に積層した２層構造とする以外、実施例１と同様の方法によりＬＥＤチップを作製し、素子特性を評価したところ、出力５．０ｍＷ（２０ｍＡ通電時）、順方向電圧３．５Ｖ（２０ｍＡ通電時）であった。
出力が実施例１のＬＥＤチップと比較して低いのは、ｐ側電極として用いたＴｉ／Ａｌ電極の光反射性がＡｌ電極より低いことによると考えられる。
【００８５】
［比較例２］
実施例１において、ＳｉドープＧａＮコンタクト層に代えて、Ｍｇ濃度が５×１０２０ｃｍ−３のｐ型ＧａＮからなる厚さ１０ｎｍのＭｇドープＧａＮコンタクト層を形成するとともに、ｐ側電極を厚さ２０ｎｍのＮｉ層、厚さ１５０ｎｍのＡｕ層をこの順に積層した２層構造とする以外、実施例１と同様の方法によりＬＥＤチップを作製し、素子特性を評価した。
評価の結果、出力４．９ｍＷ（２０ｍＡ通電時）、順方向電圧３．３Ｖ（２０ｍＡ通電時）であった。
出力が実施例１のＬＥＤチップと比較して低いのは、ｐ側電極として用いたＮｉ／Ａｕ電極の光反射性がＡｌ電極より低いことと、ＭｇドープＧａＮコンタクト層による光吸収の影響によるものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によって、光取り出し効率の優れた窒化物ＬＥＤを提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第一の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【図２】多層膜構造のｐ側電極の断面構造を示した説明図である。
【図３】開口電極のパターンを例示した説明図である。
【図４】上面に凹凸形状が形成されたｎ型コンタクト層に対するｐ側電極の形成態様を例示した説明図である。
【図５】ｎ型コンタクト層の上面に凹凸形状を形成し、凹部のみまたは凸部のみにｐ側電極を形成する態様における、凹部または凸部のパターンを例示した説明図である。
【図６】ｎ型コンタクト層の上面に形成された凹凸形状の凹部のみにｐ側電極を形成する手順を示した説明図である。
【図７】本発明の他の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【図８】図７に示した構造を有する窒化物ＬＥＤの製造工程を示した説明図である。
【図９】本発明の他の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【図１０】本発明の他の態様に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【図１１】従来技術に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【図１２】従来技術に係る窒化物ＬＥＤの断面構造を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０１    サファイア基板
１０２    ｎ型窒化物半導体層
１０３    活性層
１０４    ｐ型窒化物半導体層
１０５    ｎ型コンタクト層
Ｐ１０１  ｎ側電極
Ｐ１０２  ｐ側電極
【図１】
2006135311.tif 000003
【図２】
2006135311.tif 000004
【図３】
2006135311.tif 000005
【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】
2006135311.tif 000010
【図９】
2006135311.tif 000011
【図１０】
2006135311.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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