(57)【要約】【課題】紫外線を発する発光素子であって、ｎ電極の発光層のＡｌＧａＮ層との接触抵抗が低いために順方向電圧が低く、かつｎ電極の光反射特性が高いために光取出効率の高い発光素子、及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様として、ｎ型クラッド層を含む、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ≦１）を主成分とするｎ型半導体層１１を形成する工程と、Ｔｉ層とＲｕ層の積層構造を含み、前記Ｔｉ層がｎ型半導体層１１に接触するｎコンタクト電極１６を形成する工程と、熱処理によりｎ型半導体層１１と前記Ｔｉ層とをオーミック接触させる工程と、を含む、発光素子１の製造方法を提供する。【選択図】図１
2018049959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層を含む、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ≦１）を主成分とするｎ型半導体層を形成する工程と、
Ｔｉ層とＲｕ層の積層構造を含み、前記Ｔｉ層が前記ｎ型半導体層に接触するｎコンタクト電極を形成する工程と、
熱処理により前記ｎ型半導体層と前記Ｔｉ層とをオーミック接触させる工程と、
を含む、発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ｎ型半導体層がＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≧０．６５）を主成分とする、
請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上かつ２．５ｎｍ以下である、
請求項１又は２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
ＲＦ電源を用いたスパッタリングにより前記Ｔｉ層を形成する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
ガス圧力が０．４Ｐａ以下のスパッタリングにより前記Ｒｕ層を形成する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
ｎ型クラッド層を含む、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ≦１）を主成分とするｎ型半導体層と、
Ｔｉ層とＲｕ層の積層構造を含み、前記Ｔｉ層が前記ｎ型半導体層にオーミック接触するｎコンタクト電極と、
を有する、発光素子。
【請求項７】
前記ｎ型半導体層がＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≧０．６５）を主成分とする、
請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上かつ２．５ｎｍ以下である、
請求項６又は７に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光素子として、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるｐ型半導体層上にＲｕからなる反射電極層が形成された発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の発光素子によれば、発光層で発生した発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲の光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して、表面からの発光量を増大させることができるとされている。
【０００４】
また、従来の発光素子として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるｐ型半導体層にＴｉ／Ｒｕ／Ａｕ多層構造を有するパッド電極が接続された発光素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５１３９３号公報
【特許文献２】特許第５１７７２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の発光素子においては、ｐ型半導体層上にルテニウムからなる反射電極層が直接接続されているが、ＲｕはＴｉ等の他の電極材料と比較してＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）との接触抵抗が高いという欠点がある。このため、発光素子の順方向電圧が上昇する原因となる。
【０００７】
また、特許文献２の発光素子が紫外発光素子である場合には、ｐ型半導体層のＡｌ組成が大きくなり、その上にＴｉ膜を形成しただけではｐ型半導体層とＴｉ膜がオーミック接触しない場合がある。特許文献２にはオーミック接触を形成するための特別な処理については開示されていないため、特許文献２の発光素子が紫外発光素子である場合には、ｐ型半導体層とＴｉ／Ｒｕ／Ａｕ多層構造を有するパッド電極とはオーミック接触しないものと考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、紫外線を発する発光素子であって、ｎ電極の発光層のＡｌＧａＮ層との接触抵抗が低いために順方向電圧が低く、かつｎ電極の光反射特性が高いために光取出効率の高い発光素子、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［５］の発光素子の製造方法、及び［６］〜［８］の発光素子を提供する。
【００１０】
［１］ｎ型クラッド層を含む、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ≦１）を主成分とするｎ型半導体層を形成する工程と、Ｔｉ層とＲｕ層の積層構造を含み、前記Ｔｉ層が前記ｎ型半導体層に接触するｎコンタクト電極を形成する工程と、熱処理により前記ｎ型半導体層と前記Ｔｉ層とをオーミック接触させる工程と、を含む、発光素子の製造方法。
【００１１】
［２］前記ｎ型半導体層がＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≧０．６５）を主成分とする、上記［１］に記載の発光素子の製造方法。
【００１２】
［３］前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上かつ２．５ｎｍ以下である、上記［１］又は［２］に記載の発光素子の製造方法。
【００１３】
［４］ＲＦ電源を用いたスパッタリングにより前記Ｔｉ層を形成する、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【００１４】
［５］ガス圧力が０．４Ｐａ以下のスパッタリングにより前記Ｒｕ層を形成する、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光素子の製造方法。
【００１５】
［６］ｎ型クラッド層を含む、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ≦１）を主成分とするｎ型半導体層と、Ｔｉ層とＲｕ層の積層構造を含み、前記Ｔｉ層が前記ｎ型半導体層にオーミック接触するｎコンタクト電極と、を有する、発光素子。
【００１６】
［７］前記ｎ型半導体層がＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ≧０．６５）を主成分とする、上記［６］に記載の発光素子。
【００１７】
［８］前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上かつ２．５ｎｍ以下である、上記［６］又は［７］に記載の発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、紫外線を発する発光素子であって、ｎ電極の発光層のＡｌＧａＮ層との接触抵抗が低いために順方向電圧が低く、かつｎ電極の光反射特性が高いために光取出効率の高い発光素子、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【図２】図２（ａ）は、発光素子に５００ｍＡの電流を流したときのＴｉ層の膜厚と順方向電圧ＶＦの関係をグラフ化したものである。図２（ｂ）は、表４のＴｉ層の膜厚とｎ側接触抵抗の関係をグラフ化したものである。
【図３】図３（ａ）は、ｎコンタクト電極のＴｉ層の成膜レートと発光素子の熱処理前後の順方向電圧差ΔＶＦとの関係を示すグラフである。図３（ｂ）は、Ｔｉ層の成膜レートとスパッタリング出力との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、Ｔｉ膜の密着性とスパッタリングガス圧力の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、表５のＲｕ層の反射率とスパッタリングガス圧力との関係をグラフ化したものである。
【図６】図６（ａ）は、Ｒｕ層、Ｐｔ層、Ｒｈ層の反射率を比較したグラフである。図６（ｂ）は、Ｒｕ膜の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。図６（ｃ）は、Ｒｕ層及びＰｔ層の熱処理前後の反射率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔実施の形態〕
図１は、実施の形態に係る発光素子１の垂直断面図である。発光素子１は、基板１０と、基板１０上のｎ型半導体層１１と、ｎ型半導体層１１上の発光層１２と、発光層１２上のｐ型半導体層１３と、ｐ型半導体層１３上の透明電極１４と、透明電極１４の上面及び側面を覆うＤＢＲ（distributed Bragg reflector）膜１５と、ｎ型半導体層１１に接続されたｎコンタクト電極１６と、ＤＢＲ膜１５上に形成され、ｐ型半導体層１３に接続されるｐコンタクト電極１７と、ｎコンタクト電極１６に接続されたｎ配線電極１８と、ｐコンタクト電極１７に接続されたｐ配線電極１９と、ｎ配線電極１８に接続されたｎパッド電極２０と、ｐ配線電極１９に接続されたｐパッド電極２１と、を有する。
【００２１】
また、発光層１２、ｐ型半導体層１３、透明電極１４、ＤＢＲ膜１５、ｎコンタクト電極１６、ｐコンタクト電極１７、ｎ配線電極１８、及びｐ配線電極１９は、絶縁層２２に含まれ、ｎパッド電極２０及びｐパッド電極２１は絶縁層２２上に露出するように形成される。
【００２２】
基板１０は、ｎ型半導体層１１の成長の下地となる層であり、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＡｌＮ等からなる。
【００２３】
ｎ型半導体層１１は、ＡｌＧａＮを主成分とする層である。ｎ型半導体層１１に含まれるドナーとして、例えば、Ｓｉが用いられる。
【００２４】
ｎ型半導体層１１を構成するＡｌＧａＮは、ｎ型半導体層１１が発光層１２から発せられる光を吸収しないような組成を有する。具体的には、Ａｌ組成が大きいほどＡｌＧａＮのバンドギャップが大きくなるため、より波長の短い光のｎ型半導体層１１による吸収を抑えることができる。
【００２５】
例えば、発光層１２の発光波長がＵＶ−Ａと呼ばれる波長域（４００〜３１５ｎｍ）にある場合は、ｎ型半導体層１１の組成はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ＜０．４）となる。
【００２６】
また、発光層１２の発光波長がＵＶ−Ｂと呼ばれる波長域（３１５〜２８０ｎｍ）にある場合は、ｎ型半導体層１１の組成はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．４≦ｘ＜０．６５）となる。
【００２７】
また、発光層１２の発光波長がＵＶ−Ｃと呼ばれる波長域（２８０ｎｍ未満）にある場合は、ｎ型半導体層１１の組成はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．６５≦ｘ≦１）となる。
【００２８】
ｎ型半導体層１１は、例えば、ｎコンタクト電極１６が接続されるｎコンタクト層と、発光層１２に接するｎクラッド層を含む。なお、基板１０とｎ型半導体層１１との間にバッファ層が設けられていてもよい。
【００２９】
発光層１２は、電子と正孔とが再結合することにより発光する層である。発光層１２は、少なくとも井戸層と、障壁層とを有している。井戸層として、例えば、ＡｌＧａＮ層を用いることができる。障壁層として、例えば、井戸層のＡｌＧａＮ層よりもバンドギャップが大きいＡｌＧａＮ層を用いることができる。これらの層の組成比は、発光層１２の発光波長に応じて適宜設定される。
【００３０】
ｐ型半導体層１３は、例えば、ＡｌＧａＮを主成分とする層である。ｐ型半導体層１３に含まれるアクセプターとして、例えば、Ｍｇが用いられる。ｐ型半導体層１３を構成するＡｌＧａＮの組成比は、発光層１２の発光波長に応じて適宜設定される。
【００３１】
ｐ型半導体層１３は、例えば、発光層１２に接するｐクラッド層と、透明電極１４が接続されるｐコンタクト層を含む。
【００３２】
透明電極１４は、ｐ型半導体層１３と電気的に接続されるともに光を透過する電極層であり、ＩＺＯ等の透明材料からなる。透明電極１４の厚さは、例えば、１００ｎｍである。
【００３３】
ＤＢＲ膜１５は、例えば、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の多層膜であり、発光層１２から発せられた光を基板１０側（光取出し側）に反射する機能を有する。
【００３４】
ｎコンタクト電極１６は、ｎ型半導体層１１とオーミック接触するＴｉ層と、発光層１２から発せられた光を基板１０側に反射するＲｕ層の積層構造を有する。
【００３５】
また、ｎコンタクト電極１６は、Ｒｕ層上に、Ａｕ層等の他の層を有してもよい。この場合、ｎコンタクト電極１６は、Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ積層構造やＴｉ／Ｒｕ／Ａｕ／Ａｌ積層構造を有し、Ｒｕ層はＴｉとＡｕの拡散を防ぐ拡散防止層としての機能も有する。
【００３６】
ＡｌＧａＮ層にＴｉ層を接合させる場合、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が小さいときにはＡｌＧａＮ層上にＴｉ層を形成すればオーミック接触が形成される。しかしながら、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が大きい場合はＡｌＧａＮ層上にＴｉ層を形成しただけではオーミック接触が形成されず、熱処理（アニール処理）が必要になる。そして、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が大きくなるほど、オーミック接触を形成するために必要な熱処理温度が高くなる。
【００３７】
紫外光を発する発光素子１のｎ型半導体層１１は、Ａｌ組成が大きいＡｌＧａＮから構成されるため、Ｔｉ層を最下層とするｎコンタクト電極１６をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるために、ｎコンタクト電極１６の形成後に３００℃以上の熱処理が実施される。
【００３８】
例えば、ｎ型半導体層１１の組成がＵＶ−Ａ発光素子用のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．１≦ｘ＜０．４）である場合は、ｎコンタクト電極１６をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるために、およそ３００℃以上の熱処理が必要になる。また、ｎ型半導体層１１の組成がＵＶ−Ｂ発光素子用のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．４≦ｘ＜０．６５）である場合は、およそ５００〜７００℃、好ましくは７００℃の熱処理が必要になる。また、ｎ型半導体層１１の組成がＵＶ−Ｃ発光素子用のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０．６５≦ｘ≦１）である場合は、およそ８００〜９００℃、好ましくは９００℃の熱処理が必要になる。
【００３９】
熱処理後の発光素子１の順方向電圧ＶＦを低くするため、及び熱処理後のｎコンタクト電極１６とｎ型半導体層１１との接触抵抗を小さくするためには、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上かつ２．５ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
また、熱処理後のｎコンタクト電極１６の表面状態を良好に保つためには、ＲＦ電源を用いたスパッタリングによりｎコンタクト電極１６のＴｉ層を形成することが好ましい。
【００４１】
ｎコンタクト電極１６のＲｕ層は紫外光の反射率が高いだけでなく、耐熱性に優れるという特徴を有する。このため、Ｔｉ層をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるための熱処理を実施しても、Ｒｕ層の反射層や拡散防止層としての機能はほとんど低下しない。なお、Ｒｕ層の代わりにＰｔやＲｈからなる層を用いた場合、Ｔｉ層をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるための熱処理によって、反射層や拡散防止層としての機能が低下する。
【００４２】
ｎコンタクト電極１６のＲｕ層の反射率を高くするためには、ガス圧力が０．４Ｐａ以下のスパッタリングによりｎコンタクト電極１６のＲｕ層を形成することが好ましい。
【００４３】
また、ｎコンタクト電極１６のＲｕ層の厚さが４０ｎｍ以下である場合は、反射率が低下するおそれがあるため、ｎコンタクト電極１６のＲｕ層の厚さは４０ｎｍよりも大きいことが好ましい。
【００４４】
また、ｎコンタクト電極１６がＲｕ層上にＡｕ層、Ａｌ層を有する場合は、Ａｕ層、Ａｌ層の厚さは、例えば、それぞれ５００ｎｍ、３．５ｎｍである。
【００４５】
ｐコンタクト電極１７は、例えば、ｎコンタクト電極１６と同じ層構成を有する。この場合、ｐコンタクト電極１７をｎコンタクト電極１６と同時に形成することができる。
【００４６】
また、ｐコンタクト電極１７のＤＢＲ膜１５への密着力を大きくするためには、ガス圧力が０．５Ｐａ以下のスパッタリングによりｐコンタクト電極１７のＴｉ層を形成することが好ましい。なお、上述のようにｐコンタクト電極１７がｎコンタクト電極１６と同じ層構成を有し、ｎコンタクト電極１６と同時に形成される場合は、ｐコンタクト電極１７のＤＢＲ膜１５への密着力を大きくするため、ｎコンタクト電極１６及びｐコンタクト電極１７のＴｉ層をガス圧力が０．５Ｐａ以下のスパッタリングにより形成することが好ましい。
【００４７】
ｎ配線電極１８、ｐ配線電極１９は、例えば、Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ／Ａｌの積層構造を有する。この場合、Ｔｉ層、Ｒｕ層、Ａｕ層、Ａｌ層の厚さは、例えば、それぞれ１．５ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、３．５ｎｍである。
【００４８】
ｎパッド電極２０、ｐパッド電極２１は、例えば、Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕの積層構造を有する。この場合、Ｔｉ層、Ｒｕ層、Ａｕ層の厚さは、例えば、それぞれ１．５ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍである。
【００４９】
なお、ｐコンタクト電極１７、ｎ配線電極１８、ｐ配線電極１９、ｎパッド電極２０、ｐパッド電極２１は、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるための熱処理を実施する前に形成されるのであれば、Ｒｕ層の代わりにＰｔやＲｈからなる層を用いることは好ましくない。上述のように、ＰｔやＲｈはｎコンタクト電極１６のＴｉ層をｎ型半導体層１１にオーミック接触させるための熱処理の温度により特性を劣化させるためである。
【００５０】
また、発光素子１は、ガラス封止された素子であってもよい。この場合、ガラス封止に５００℃以上の温度が必要になるため、ｐコンタクト電極１７、ｎ配線電極１８、ｐ配線電極１９、ｎパッド電極２０、ｐパッド電極２１は、Ｒｕ層の代わりにＰｔやＲｈからなる層を用いることは好ましくない。発光素子１は５００℃以上の高温にも耐えることができるため、例えば、屈伏点（又は融点）がおよそ５００℃のガラスで直接封止することができる。
【００５１】
絶縁層２２は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる。
【実施例】
【００５２】
上記実施の形態に係る発光素子１について試験を実施し、各種パラメータの好ましい値を求めた。
【００５３】
（Ｔｉの膜厚）
次の表１〜３は、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の膜厚と発光素子１の順方向電圧ＶＦとの関係を示す。表１はｎコンタクト電極１６の形成後の熱処理を行う前の順方向電圧ＶＦ、表２は３１５℃の熱処理を行った後の順方向電圧ＶＦ、表３は５７５℃の熱処理を行った後の順方向電圧ＶＦをそれぞれ示す。
【００５４】
【表１】
2018049959.tif 000003
【００５５】
【表２】
2018049959.tif 000004
【００５６】
【表３】
2018049959.tif 000005
【００５７】
図２（ａ）は、発光素子１に５００ｍＡの電流を流したときのＴｉ層の膜厚と順方向電圧ＶＦの関係をグラフ化したものである。
【００５８】
表１〜３及び図２（ａ）に示される結果から、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の膜厚を２．５ｎｍ以下にすることにより、ｎコンタクト電極１６の形成後に熱処理を行った場合の発光素子１の順方向電圧ＶＦを小さくできることがわかる。
【００５９】
また、Ｔｉ層が０．５ｎｍよりも薄くなると発光素子１の順方向電圧ＶＦが上昇するおそれがあるため、Ｔｉ層の膜厚が０．５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
次の表４は、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の膜厚と発光素子１のｎ側接触抵抗との関係を示す。ここで、ｎ側接触抵抗とは、ｎコンタクト電極１６とｎ型半導体層１１との接触抵抗をいう。
【００６１】
【表４】
2018049959.tif 000006
【００６２】
図２（ｂ）は、表４のＴｉ層の膜厚とｎ側接触抵抗の関係をグラフ化したものである。
【００６３】
表４及び図２（ｂ）に示される結果から、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の膜厚を２．５ｎｍ以下にすることにより、ｎコンタクト電極１６の形成後に熱処理を行った場合の発光素子１のｎ側接触抵抗を小さくできることがわかる。
【００６４】
また、Ｔｉ層が０．５ｎｍよりも薄くなると発光素子１のｎ側接触抵抗が上昇するおそれがあるため、Ｔｉ層の膜厚が０．５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００６５】
なお、本試験はｎ型半導体層１１のＡｌ組成がｘ＝０．１である発光波長域がＵＶ−Ａの発光素子１について実施されたものであるが、ｎ型半導体層１１のＡｌ組成がより大きい発光波長域がＵＶ−Ｂ、ＵＶ−Ｃの発光素子１について同様の試験を実施した場合には、ｎ側接触をオーミック接触とするために必要な熱処理温度が高くなるため、熱処理を行う前のｎ側接触抵抗と３１５℃の熱処理を行った後のｎ側接触抵抗がより高くなる。
【００６６】
（Ｔｉ成膜条件）
図３（ａ）は、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層の成膜レートと発光素子１の熱処理前後の順方向電圧差ΔＶＦとの関係を示すグラフである。ここで、ΔＶＦは熱処理前の順方向電圧ＶＦと５７５℃の熱処理後の順方向電圧ＶＦとの差をいう。
【００６７】
本試験では、Ｔｉ層の膜厚を２ｎｍとして、発光素子１に５００ｍＡの電流を流したときの順方向電圧ＶＦを測定して、ΔＶＦを求めた。
【００６８】
図３（ａ）は、Ｔｉ層の成膜レートが低いほど熱処理によるＶＦの上昇幅が大きくなることを示している。このため、熱処理後の発光素子１の順方向電圧ＶＦを小さくするためにはＴｉ層の成膜レートをある程度大きくすることが好ましく、例えば、０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上にすることが好ましい。
【００６９】
図３（ｂ）は、Ｔｉ層の成膜レートとスパッタリング出力との関係を示すグラフである。Ｔｉ層の成膜レートはスパッタリング出力の増加に伴って線形に増加するため、スパッタリング出力により成膜レートを制御することができる。
【００７０】
図４は、Ｔｉ膜の密着性とスパッタリングガス圧力の関係を示すグラフである。Ｔｉ膜の密着性は、ＳｉＯ２基板上に成膜したＴｉ／Ｒｕ／Ａｕ／Ａｌ積層膜に対してｍＥＬＴ（modified edge lift  off test）試験を実施することにより測定した。ここで、ｍＥＬＴ試験は、膜の上に塗布したエポキシ樹脂と基板の熱収縮率の違いにより生じるせん断応力によって膜を引きはがす試験である。
【００７１】
図４は、スパッタリングガス圧力が低いほどＴｉ膜の密着力が大きくなることを示している。発光素子１においては、一例として、ｐコンタクト電極１７のＴｉ層の、表面がＳｉＯ２層であるＤＢＲ１５に対する密着力が０．３０７ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましく、この場合、Ｔｉ層成膜時のスパッタリングガス圧力がおよそ０．５Ｐａ以下であることが好ましい。ｐコンタクト電極１７がｎコンタクト電極１６と同じ構成を有し、同時に形成される場合は、ｎコンタクト電極１６のＴｉ層成膜時のスパッタリングガス圧力もおよそ０．５Ｐａ以下であることが好ましいことになる。
【００７２】
また、Ｔｉ層のスパッタリングにＤＣ電源を用いた場合、熱処理後にｎコンタクト電極１６の表面に膨れが生じる場合があることがわかった。一方、ＲＦ電源を用いた場合にはこのような膨れは生じなかった。ｎコンタクト電極１６の表面の膨れは反射率等に悪影響を及ぼすため、Ｔｉ層のスパッタリングにはＲＦ電源を用いる（周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ）ことが好ましい。
【００７３】
（Ｒｕ成膜条件）
次の表５は、ｎコンタクト電極１６のＲｕ層の反射率とスパッタリング条件との関係を示す。表５の「ガス圧」、「出力」、「Ｔ−Ｓ距離」は、それぞれスパッタリングガス圧、スパッタリング出力、ターゲット−基板間距離を意味する。
【００７４】
【表５】
2018049959.tif 000007
【００７５】
図５は、表５のＲｕ層の反射率とスパッタリングガス圧力との関係をグラフ化したものである。
【００７６】
表５及び図５は、スパッタリングガス圧力が低いほどＲｕ層の反射率が大きくなることを示している。ｎコンタクト電極１６のＲｕ層の反射率を高くするためには、Ｒｕ層成膜時のスパッタリングガス圧力をおよそ０．４Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００７７】
（Ｒｕ反射率）
図６（ａ）は、Ｒｕ層、Ｐｔ層、Ｒｈ層の反射率を比較したグラフである。図６（ａ）には、Ｔｉ／Ｒｕ／Ａｕ積層膜、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、及びＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ積層膜の反射率が示されている。各積層膜中のＴｉ層の膜厚は２ｎｍ、Ａｕ層の膜厚は５００ｎｍ、Ｒｕ層、Ｐｔ層、及びＲｈ層の膜厚は１００ｎｍである。
【００７８】
図６（ａ）は、光の波長が短くなるほどＰｔ層、Ｒｈ層の反射率が低下する一方で、Ｒｕ層が３００ｎｍ付近まで高い反射率を維持することを示している。このため、紫外光を発する発光素子に用いられる反射材として、Ｒｕ層がＰｔ層、Ｒｈ層よりも優れているといえる。
【００７９】
図６（ｂ）は、Ｒｕ膜の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。図６（ｂ）には、膜厚が２０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍのＲｕ膜の反射率が示されている。また、図６（ｂ）には、比較例として、膜厚が１００ｎｍのＰｔ膜の反射率が示されている。
【００８０】
図６（ｂ）は、Ｒｕ膜が高波長側から３００ｎｍ付近まで高い反射率を維持し、また、それがほとんど膜厚に寄らないことを示している。一方で、Ｐｔ膜の反射率は、光の波長が短くなるほど低下している。
【００８１】
図６（ｃ）は、Ｒｕ層及びＰｔ層の熱処理前後の反射率の変化を示すグラフである。図６（ｃ）には、５７５℃の熱処理前後のＴｉ／Ｒｕ／Ａｕ積層膜及びＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜の反射率が示されている。各積層膜中のＴｉ層の膜厚は２ｎｍ、Ａｕ層の膜厚は５００ｎｍ、Ｒｕ層及びＰｔ層の膜厚は１００ｎｍである。
【００８２】
図６（ｃ）は、Ｐｔ層の反射率が熱処理によって大きく低下するのに対し、Ｒｕ層の反射率はほとんど変化しないことを示している。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、発光素子の構成は、ｎ型半導体層１１、ｎコンタクト電極１６、及び紫外光を発する発光層１２を含む構成であれば、特に限定されない。
【００８４】
また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００８５】
１          発光素子
１１        ｎ型半導体層
１２        発光層
１３        ｐ型半導体層
１５        ＤＢＲ膜
１６        ｎコンタクト電極
１７        ｐコンタクト電極
【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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