(57)【要約】【課題】炭化物基板と反射層との密着性が高い半導体素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子１００は、半導体層２０と、炭化物基板１と、Ａｇを主成分とし酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有する反射層７と、がこの順に配置されている。半導体素子１００の製造方法は、第１の主面と前記第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する炭化物基板１の前記第１の主面上に半導体層２０を形成する工程と、前記第２の主面上に、Ａｇを主成分とし酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有する反射層７を形成する工程と、を含む。【選択図】  図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
炭化物基板と、
酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層と、がこの順に配置された半導体素子。
【請求項２】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子は、前記炭化物基板と接し、若しくは、前記炭化物基板に近い側に配置されている請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子は、前記反射層中に分散されている請求項１又は請求項２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子は、前記炭化物基板側に偏在されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項１から請求項４の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記反射層は、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３から選択される少なくとも１種である前記酸化物、窒化物を含有する請求項１から請求項５の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項１から請求項６の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項８】
炭化物基板上に半導体層を形成する工程と、
前記炭化物基板における前記半導体層が設けられた面と反対側の面に、酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層を形成する工程と、を含む半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記反射層を形成する工程は、スパッタリング法、又は、蒸着法である請求項８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記反射層を形成する工程は、Ａｇターゲットと酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び酸化物を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成される請求項８又は請求項９に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
前記反射層を形成する工程は、Ａｇターゲットと窒化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び窒化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び窒化物を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成される請求項８から請求項１０の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記反射層を形成する工程は、前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を、前記炭化物基板と接し、若しくは、前記炭化物基板に近い側に配置する請求項８から請求項１１の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子は、前記反射層中に分散されている請求項８から請求項１２の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子は、前記炭化物基板側に偏在されている請求項８から請求項１３の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項８から請求項１４の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記反射層は、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３から選択される少なくとも１種である前記酸化物を含有する請求項８から請求項１５の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項８から請求項１６の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板上に半導体発光素子構造及び電極を形成した半導体発光素子を、共晶半田を介して、実装基板に実装した半導体発光装置が知られている。半導体発光素子において、光の出力を増大させるために、例えば、発光素子の基板側を実装基板に固定する場合、基板裏面に反射層を設け、素子構造側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させるという方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、サファイアやＳｉＣ等の結晶基板の裏面に、Ａｇ等の金属材料からなる反射層と、結晶基板と反射層との間に設けられた密着層と、反射層における密着層の反対側に設けられた保護層と、を備える窒化物系半導体素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７２１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣなどの炭化物基板の反射層としてＡｇを用いると、炭化物基板と反射層との密着性が低くなり、炭化物基板と反射層との界面において、反射層の剥がれが生じやすくなる。また、炭化物基板と反射層との間に密着層を用いた場合には、反射率が低下する。
【０００６】
本開示に係る実施形態は、炭化物基板と反射層との密着性が高い半導体素子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の実施形態に係る半導体素子は、半導体層と、炭化物基板と、酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層と、がこの順に配置されている。
【０００８】
本開示の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、第１の主面と前記第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する炭化物基板の前記第１の主面上に半導体層を形成する工程と、前記第２の主面上に酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る実施形態の半導体素子によれば、炭化物基板と反射層との密着性が高く、反射層の剥がれが生じにくい。また、本開示に係る実施形態の半導体素子の製造方法によれば、炭化物基板と反射層との密着性が高く、反射層の剥がれが生じにくい半導体素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】第１実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。
【図１Ｂ】第１実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ‘線における断面を示す。
【図２Ａ】第２実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。
【図２Ｂ】第２実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ‘線における断面を示す。
【図３Ａ】第１、第２実施形態に係る半導体発光素子の炭化物基板と反射層との界面及び酸化物あるいは窒化物の状態を模式的に示す拡大断面図である。
【図３Ｂ】第１、第２実施形態に係る半導体発光素子の炭化物基板と反射層との界面及び酸化物あるいは窒化物の状態を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図５Ａ】実施例１におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｂ】実施例２におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｃ】実施例３におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｄ】実施例４におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｅ】実施例５におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｆ】実施例６におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｇ】比較例１におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【図５Ｈ】比較例２におけるサンプルを成膜面側から撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための半導体素子を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
【００１２】
（半導体素子）
まず、第１実施形態に係る半導体素子について説明する。第１本実施形態に係る半導体素子は半導体発光素子である。
図１Ａは、第１実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。図１Ｂは、第１実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ‘線における断面を示す。図３Ａ、図３Ｂは、第１、第２実施形態に係る半導体発光素子の炭化物基板と反射層との界面及び酸化物あるいは窒化物の状態を模式的に示す拡大断面図である。なお、図３Ａ、図３Ｂでは、反射層中の酸化物あるいは窒化物の状態をわかりやすいように模式的に図示している。また、図３Ａ、図３Ｂ中、符号Ｂは擬似的な遷移層を概略的に示したものである。
【００１３】
（半導体層及び電極）
半導体発光素子１００は、炭化物基板１の第１の主面上に、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３、ｐ型窒化物半導体層４及びｐ側全面電極５を備える。また、半導体発光素子１００は、ｐ側全面電極５上の一部の領域にｐ側パッド電極６を備える。ｐ型窒化物半導体層４、ｐ側全面電極５及びｐ側パッド電極６は、電気的に接続されている。また、炭化物基板１の第１の主面に向かい合う第２の主面上に、ｎ側全面電極を兼ねる反射層７を備える。ｎ側全面電極を兼ねる反射層７とｎ型窒化物半導体層２とは電気的に接続されている。
【００１４】
半導体層の材料としては、例えば、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等が好適に用いられる。ｐ側全面電極５は、導電性酸化物から形成される。導電性酸化物としては、例えば、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｍｇからなる群から選択された少なくとも一種を含む酸化物、具体的にはＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。ｐ側パッド電極６の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ等の単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。或いは、前記の単体金属や、これらの金属を主成分とする合金を用いた積層構造とすることもできる。
【００１５】
（炭化物基板）
炭化物基板１としては特に限定されるものではなく、例えば、窒化物半導体を成長させる基板として、ＳｉＣ基板等が挙げられる。
【００１６】
なお、炭化物基板１は、その表面（第１の主面）又は裏面（第２の主面）が平坦でも良いが、凹凸形状に加工されて、光取り出し効率を高める構造を有していてもよい。また、炭化物基板１の第１の主面上にマスク層、バッファ層、中間層等を介して半導体層が形成されていてもよい。
【００１７】
（反射層）
反射層７は、酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有する銀合金層であり、素子構造側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させる層である。また、反射層７はｎ側全面電極としての機能を兼ねる。銀合金層に含有される粒子は、酸化物の粒子のみ、窒化物の粒子のみ、でも良いが、酸化物の粒子と窒化物の粒子の混合物でもよい。ここでは「酸化物あるいは窒化物９」と表記して説明する。反射層７は、炭化物基板１の下面の全領域に設けられていることが好ましい。酸化物あるいは窒化物９、反射層７中に均一に分散されている。反射層７が酸化物あるいは窒化物９を含むことにより、反射層７と炭化物基板１との界面において、酸化物あるいは窒化物９と、反射層７中のＡｇとが並存する擬似的な遷移層が形成される。このような擬似的な遷移層が形成されることにより、反射層７の炭化物基板１との密着性を高めることができ、信頼性の高い半導体発光素子１００が得られる。
【００１８】
ここで、反射層７と炭化物基板１との界面において、酸化物あるいは窒化物９と、反射層７中のＡｇとが並存するとは、酸化物あるいは窒化物９の一部が界面に存在し、酸化物あるいは窒化物９がＡｇと共に炭化物基板１に接している状態をいう。また、擬似的な遷移層とは、実際には層を形成しているものではないが、界面での酸化物あるいは窒化物９とＡｇとの存在により、これらが界面において層状に疑似できる状態であることをいう。
【００１９】
また、反射層７中に酸化物あるいは窒化物９が存在することにより、ピンニング効果を発現し、反射層７の主成分となるＡｇの結晶粒の成長を抑制することができる。これにより、半導体装置のアッセンブリ工程の熱履歴による結晶粒の成長が抑えられ、反射層７の表面の平滑性を維持したり、反射層７内の空隙（ボイド）の発生を抑えたりすることができる。したがって、反射層７は、高い反射率や放熱性を維持しやすいものとなる。
【００２０】
なお、酸化物あるいは窒化物９は、反射層７中に粒状の形態で分散されていたり、反射層７と炭化物基板１との界面に付着していたりする。ここで、反射層７と炭化物基板１との界面に付着する酸化物あるいは窒化物９が、酸化物あるいは窒化物９のみで層状とならず、Ａｇの一部が炭化物基板１に接していることが必要である。但し、Ａｇの一部が炭化物基板１に接していれば、酸化物あるいは窒化物９が繋がって網目状になっていてもよい。なお、酸化物あるいは窒化物９の添加量が少ない場合は、界面における酸化物あるいは窒化物９の付着量が少なく、酸化物あるいは窒化物９が島状に形成された擬似的な遷移層となりやすい。島状とは、酸化物あるいは窒化物９が繋がらず、酸化物あるいは窒化物９が点在したような状態をいう。この場合も、酸化物あるいは窒化物９とＡｇとが並存しているため、擬似的な遷移層を形成しているといえる。
【００２１】
反射層７中の酸化物あるいは窒化物９は、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｎＯ２、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｇａ２Ｏ３、ＧａＮから選択される少なくとも１つの物質であることが好ましい。反射層７中の酸化物あるいは窒化物９は、炭化物基板１との密着性の観点からは、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３から選択される少なくとも１つの物質であることがより好ましい。
【００２２】
反射層７中の酸化物あるいは窒化物９の含有量は、反射層７全質量に対し、０．００１質量％より多ければ良い。酸化物あるいは窒化物９が０．００１質量％超であることで、反射層７と炭化物基板１との密着性が向上する。反射層７中の酸化物あるいは窒化物９の含有量は、炭化物基板１との密着性の観点からは、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０２質量％以上である。また、反射層７中の酸化物あるいは窒化物９の含有量は、反射層７の反射率（初期反射率）の観点からは、好ましくは５質量％以下、より好ましくは４質量％以下、更に好ましくは２．５質量％以下である。
【００２３】
なお、反射層７は、含有する酸化物あるいは窒化物９の透明度が高いほど反射率が高くなるため、酸化物９の透明度が高いほど、酸化物あるいは窒化物９の含有量は多くてもよい。
【００２４】
反射層７中の酸化物あるいは窒化物９の含有量の測定は、誘導結合プラズマ発光分析法（Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry;ＩＣＰ−ＡＥＳ）等により行うことができる。
【００２５】
［半導体発光素子の動作］
次に、半導体発光素子１００の動作について、図１Ｂを参照して説明する。
半導体発光素子１００は、反射層７及びｐ側パッド電極６を介して半導体層２０に電流が供給されると、発光層３が発光する。発光層３が発光した光は、半導体層２０や炭化物基板１内を伝搬し、図において上方へ進む光は半導体層２０側（素子構造側）から外部に取り出される。また、図において下方へ進む光は、反射層７により上方に反射され、半導体層２０側から外部に取り出される。
【００２６】
＜半導体発光素子の製造方法＞
次に、第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
第１実施形態の半導体発光素子１００の製造方法は、一例として、半導体層形成工程Ｓ１０１と、電極形成工程Ｓ１０２と、レーザースクライブ工程Ｓ１０３と、反射層形成工程Ｓ１０４と、ウェハ分割工程Ｓ１０５と、を含み、この順に行う。なお、各部材の材質や配置等については、前記した半導体発光素子１００の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。
【００２７】
（半導体層形成工程、電極形成工程）
半導体層形成工程Ｓ１０１は、第１の主面と第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する炭化物基板１の第１の主面上に半導体層２０を形成する工程である。電極形成工程Ｓ１０２は、半導体層２０上に電極、例えばｐ側全面電極５、ｐ側パッド電極６を形成する工程である。半導体層２０及び電極は、公知の製造方法によって形成され、一例として、以下の方法により形成することができる。
【００２８】
半導体層２０は、炭化物基板１の第１の主面上に、ＭＯＶＰＥ反応装置にて、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３、ｐ型窒化物半導体層４を構成するそれぞれの半導体を順次成長させる。
【００２９】
その後、ウェハの全面に、ｐ側全面電極５として、例えばＩＴＯ膜をスパッタリング装置にて成膜する。そして、ｐ型窒化物半導体層４上のほぼ全面にＩＴＯ膜が残るように、レジストマスクを形成してエッチングを行い、その後、レジストを除去する。次に、ｐ側全面電極５上のそれぞれにおける所定領域を空けたマスクをフォトレジストにて形成する。そして、スパッタリング装置にて、ウェハ上に、パッド電極用の金属膜を連続的に順次成膜する。そして、レジストを除去し（リフトオフ）、ｐ側パッド電極６を形成する。その後、ｐ側パッド電極６が形成された側と異なる側のウェハを研削又は研磨し、凹凸を小さくする。
【００３０】
（レーザースクライブ工程）
レーザースクライブ工程Ｓ１０３は、レーザー照射によりウェハをチップ化する際の切断する部位（切断領域部）を作製する工程である。まず、チップ化する際のウェハを切断領域部において炭化物基板１の内部を焦点とするように、レーザー光を炭化物基板１側から照射する。これにより、基板１の内部に変質部を形成する。この変質部は基板１の厚み方向、つまり基板１の主面に対して略垂直な方向に延伸する割断溝である。レーザー光としては、例えばフェムト秒レーザーが挙げられる。
【００３１】
（反射層形成工程）
反射層形成工程Ｓ１０４は、炭化物基板1の第２の主面側に、Ａｇを主成分とし酸化物あるいは窒化物９を含有する反射層７を形成する工程である。
反射層７に酸化物を含有させる場合を例に説明する。なお、窒化物を含有させる場合は酸化物を窒化物に置き換えればよい。例えばＡｇターゲットと酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び酸化物を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成することができる。これらのスパッタリング法や蒸着法を用いることで、反射層７中に酸化物が分散された反射層７を形成することができる。
【００３２】
合金ターゲットや合金蒸着材料に用いる合金は、Ａｇを主成分とし、Ａｇ中に酸化物９を含むことで合金としたものである。ここでは、酸化物９は、ナノサイズでＡｇ中に分散させている。また、蒸着法としては、合金蒸着材料を用いる場合の他、Ａｇからなる蒸着材料と、酸化物９からなる蒸着材料とを用いて、これらの蒸着材料を同時に蒸着させて反射層７を形成する方法を用いることもできる。スパッタリング法や蒸着法で使用するＡｇは純銀の場合も含む。
スパッタリング法や蒸着法のその他の条件や手順等は、公知の方法で行うことができる。
【００３３】
（ウェハ分割工程）
次に、切断領域部でウェハを切断し、個々の半導体発光素子をチップ状に分割する。ウェハ分割工程Ｓ１０５は、半導体層２０、電極及び反射層７が形成されたウェハをチップに分割する工程である。
以上の工程を経て、半導体発光素子１００を製造することができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
つぎに、第２実施形態に係る半導体素子について説明する。第２実施形態に係る半導体素子は半導体発光素子である。図２Ａは、第２実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。図２Ｂは、第２実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ‘線における断面を示す。図３Ａ、図３Ｂは、第１、第２実施形態に係る半導体発光素子の炭化物基板と反射層との界面及び酸化物あるいは窒化物の状態を模式的に示す断面図である。
なお、第１実施形態と同様の構成を採るところについては、説明を省略することもある。
【００３５】
（半導体層及び電極）
半導体発光素子２００は、炭化物基板１０１の第１の主面上に、接合層１１０を介して、ｐ型窒化物半導体層１０４と、発光層１０３と、ｎ型窒化物半導体層１０２とを積層して備える。更に、半導体発光素子２００は、ｎ型窒化物半導体層１０２上の一部の領域にｎ側パッド電極１０８を備える。また、炭化物基板１０１の第１の主面に向かい合う第２の主面上に、ｐ側全面電極を兼ねる反射層１０７を備える。
【００３６】
半導体層の材料としては、第１実施形態と同様に、例えば、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等が好適に用いられる。ｎ側パッド電極１０８の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ等の単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。或いは、前記の単体金属や、これらの金属を主成分とする合金を用いた積層構造とすることもできる。
【００３７】
（炭化物基板）
炭化物基板１０１は、結晶成長用基板から分離した素子構造に接合させる接合用基板である。基板が導電性を有することで、上下電極（対向電極）構造を採用することができる。また、素子構造に面内均一に給電しやすく、電力効率を高めやすい。炭化物基板１０１としては、熱伝導性や導電性に優れたＳｉＣ基板などが挙げられる。
【００３８】
（接合層１１０）
接合層１１０は、上述の接合用基板である炭化物基板１０１と、結晶成長用基板から分離した半導体層１２０と、を接合させる層である。この接合層１１０は、金属反射膜又は誘電体多層膜を含んでいることが好ましい。これにより、半導体発光素子２００では、素子構造から出射される光を接合層１１０の金属反射膜又は誘電体多層膜によって上方に効率良く反射させ、素子構造から出射される光が基板内部に進行することを抑制して、光の取り出し効率を高めることができる。なお、接合層１１０の金属反射膜又は誘電体多層膜は、素子構造に接して、又は、素子構造に接して設けられた導電性酸化物膜などの透光膜に接して、設けられることが、その光反射機能を発揮しやすいので好ましい。接合層に用いられる金属反射膜は、銀、アルミニウム、ロジウム、プラチナ、金、又はこれらの合金を用いることができ、なかでも光反射性に優れる銀又は銀合金が好ましい。接合層に用いられる誘電体多層膜は、例えばＮｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とのの積層構造など、シリコン、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、アルミニウムのうちのいずれか一種の酸化物又は窒化物の少なくとも２つを繰り返し積層したものを用いることができる。金属反射膜は、接合層の一部又は全部に設けられ、誘電体多層膜は、接合層の一部に設けられる。金属反射膜や誘電体多層膜が接合層の一部に設けられる場合、接合層の他の部位は、金、錫、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ニッケル、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、又はこれらの合金やそれらの組み合わせにより構成することができる。なお、接合層は、接合用基板である基板と、結晶成長用基板から分離した素子構造と、を表面活性化接合や熱圧着などにより直接接合する場合には、省略することができる。
【００３９】
（反射層１０７）
反射層１０７は、第１実施形態と同様である。酸化物、窒化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有する銀合金層であり、素子構造側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させる層である。また、ｐ側全面電極としての機能を兼ねる。反射層１０７は、単層膜でも多層膜でもよい。反射層１０７は、スパッタ法、めっき法、蒸着法などにより形成することができる。反射層１０７に含有される酸化物あるいは窒化物１０９は、反射層１０７中に粒状の形態で分散されていたり、反射層１０７と炭化物基板１０１との界面に付着していたりする。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例について説明する。図５Ａ〜図５Ｈは、それぞれ、実施例１〜６及び比較例１，２における成膜面に対してクロスカット法を施した後、成膜面側から撮影した写真である。
【００４１】
［実施例１］
密着性評価用サンプルを以下のようにして作製した。
まず、ＳｉＣ単結晶基板Ｃ面上に、ＡｇターゲットとＳｉ３Ｎ４ターゲットを用いた同時スパッタリング法により、Ｓｉ３Ｎ４を含有する反射層を１２０ｎｍの厚さで成膜した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。更にスパッタリング法により、反射層上に、第１金属層としてＮｉ膜を１００ｎｍの厚さで、第２金属層としてＲｈ膜を２００ｎｍの厚さで、第３金属層としてＡｕ膜を５００ｎｍの厚さでこの順に成膜した。このようにして、ＳｉＣ単結晶基板Ｃ面上に積層膜を形成した。
【００４２】
［実施例２］
実施例２の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、ＺｎＯを含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の半導体発光素子を製造した。なお、ＺｎＯを含有する反射層はＡｇターゲットとＺｎＯターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４３】
［実施例３］
実施例３の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、ＴｉＯ２を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の半導体発光素子を製造した。なお、ＴｉＯ２を含有する反射層はＡｇターゲットとＴｉＯ２ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４４】
［実施例４］
実施例４の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、Ｔａ２Ｏ５を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例４の半導体発光素子を製造した。なお、Ｔａ２Ｏ５を含有する反射層はＡｇターゲットとＴａ２Ｏ５ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４５】
［実施例５］
実施例５の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、ＨｆＯ２を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例５の半導体発光素子を製造した。なお、ＨｆＯ２を含有する反射層はＡｇターゲットとＨｆＯ２ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４６】
［実施例６］
実施例６の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、Ｉｎ２Ｏ３を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例６の半導体発光素子を製造した。なお、Ｉｎ２Ｏ３を含有する反射層はＡｇターゲットとＩｎ２Ｏ３ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４７】
［比較例１］
比較例１の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、純銀層を形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の半導体発光素子を製造した。なお、純銀層はＡｇターゲットのみを用いたスパッタリング法により形成した。なお、スパッタリングのＲＦパワーは５００Ｗとした。
【００４８】
［比較例２］
比較例２の製造工程では、実施例１のＳｉ３Ｎ４を含有する反射層の代わりに、ＴｉＣを含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例２の半導体発光素子を製造した。なお、ＴｉＣを含有する反射層はＡｇターゲットとＴｉＣターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、同時スパッタリングのＲＦパワーはともに２５０Ｗとした。
【００４９】
上記実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６及び比較例１、比較例２のサンプルの成膜面に対して、クロスカット法（ＪＩＳ  Ｋ５６００）を行った。テープ引き剥がし後の外観を成膜面側から観察した。観察は、キーエンス  デジタルマイクロスコープＶＨＸ−７００Ｆ装置を用い、２５倍の条件で行った。
その結果、比較例１、比較例２ではＳｉＣ単結晶基板と反射層との界面で多く剥れていたのに対して、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６では、それぞれＳｉ３Ｎ４を含有する反射層、ＺｎＯを含有する反射層、ＴｉＯ２を含有する反射層、Ｔａ２Ｏ５を含有する反射層、ＨｆＯ２を含有する反射層、Ｉｎ２Ｏ３を含有する反射層の剥れが無かった。なお、図５Ｇ、Ｈの比較例１、２の写真において、図５Ａ〜Ｆの実施例１〜６の写真と比較してクロスカット部以外の明度の異なる部位が、剥がれが生じた部位である。
【００５０】
以上、本発明に係る半導体素子及びその製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示の実施形態に係る半導体素子は、各種照明器具、車両搭載用照明、ディスプレイ、インジケータ等の発光素子を用いる全ての半導体発光装置に利用することができる。また、受光装置等の光素子を用いた装置の他、パワートランジスタ等の半導体装置、半導体電子デバイスにも応用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０１    炭化物基板
２、１０２    ｎ型窒化物半導体層
３、１０３    発光層
４、１０４    ｐ型窒化物半導体層
５    ｐ側全面電極
６    ｐ側パッド電極
７、１０７    反射層
１０８    ｎ側パッド電極
９、１０９    酸化物あるいは窒化物
１１０  接合層
２０、１２０  半導体層
１００、２００  半導体発光素子（半導体素子）
Ｂ    擬似的な遷移層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2018093035.tif 000004
【図２Ａ】
2018093035.tif 000005
【図２Ｂ】
2018093035.tif 000006
【図３Ａ】
2018093035.tif 000007
【図３Ｂ】
2018093035.tif 000008
【図４】
2018093035.tif 000009
【図５Ａ】
2018093035.tif 000010
【図５Ｂ】
2018093035.tif 000011
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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