(57)【要約】【課題】動作電圧の増加を抑制することのできる発光素子を提供する。【解決手段】本発明に係る発光素子１は、第１導電型の第１半導体層と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層とに挟まれる発光層１０５とを有する半導体積層構造１０と、半導体積層構造１０の一方の面側に設けられ、発光層１０５が発する光を反射し、アルミニウムを含む反射層１３２と、半導体積層構造１０と反射層１３２との間の一部に設けられ、半導体積層構造１０と反射層１３２とを電気的に接続し、反射層１３２に接触する側にバリア層１２４を有する界面電極１２０とを備える。【選択図】図１Ａ
2011129621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層とに挟まれる発光層とを有する半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の一方の面側に設けられ、前記発光層が発する光を反射し、アルミニウムを含む反射層と、
前記半導体積層構造と前記反射層との間の一部に設けられ、前記半導体積層構造と前記反射層とを電気的に接続し、前記反射層に接触する側にバリア層を有する界面電極と
を備える発光素子。
【請求項２】
前記反射層の前記半導体積層構造側の反対側に、金属接合層を介して前記反射層を支持することにより前記半導体積層構造を支持する支持基板と、
前記半導体積層構造と前記反射層との間に設けられ、前記半導体積層構造を構成する半導体の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層と
を更に備え、
前記界面電極が、前記誘電体層を貫通し、前記半導体積層構造と前記反射層とを電気的に接続し、
前記バリア層が、白金を含んで形成され、
前記発光層が、発光ピーク波長で５５０ｎｍ以上６１５ｎｍ以下の光を発する請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記金属接合層と前記反射層との間に、チタン及び白金の少なくとも一方を含む合金化バリア層
を更に備え、
前記金属接合層が、金を含む請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記界面電極が、前記半導体積層構造に接触する面にＡｕＢｅ若しくはＡｕＺｎを含んで形成される電極層を有する請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記バリア層が、３０ｎｍ以上の厚さを有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記電極層が、３０ｎｍ以上の厚さを有する請求項５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、発光素子に関する。特に、本発明は、赤色光より短波長で青色光より長波長である波長の光を発する発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アノード電極を一方の表面に有するシリコン支持基板と、シリコン支持基板の他方の表面に金属接合層を介して設けられる金属反射層と、金属反射層上に設けられ、金属反射層にオーミック接触する光透過膜と、光透過膜上に設けられ、光透過膜にオーミック接触するｐ型半導体層とｎ型半導体層とに挟まれた活性層を有する半導体積層構造と、半導体積層構造の上に設けられるカソード電極とを備える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に記載の発光素子は金属からなる反射層を備えている。したがって、反射層に入射した光は、反射層への入射角によらずに光取り出し面側に反射されるので、光取り出し効率を向上させることができる。また、特許文献１に記載の発光素子が備える活性層が発する光が赤色光又は赤外光である場合、反射層を金（Ａｕ）から形成することにより、光取り出し効率を大きく向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発光素子が、例えば、黄色又は橙色等の赤色光より短波長で青色光より長波長である波長の光を発する活性層を備える場合であって、反射層がＡｕから形成される場合、赤色光又は赤外光を発する活性層を備える場合に比べて高出力化を実現することは困難である。これは、Ａｕからなる反射層における黄色又は橙色等の光の反射率が、赤色光又は赤外光の反射率に比べて低いことによる。また、特許文献１に記載の発光素子において、Ａｕを含む金属材料から金属接合層を形成し、赤色光より短波長の光に対する反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）から反射層を形成した場合、金属接合層と反射層との間で合金化が進行し、発光素子の動作電圧が高くなる場合がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、動作電圧の増加を抑制することのできる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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、第１導電型の第１半導体層と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層とに挟まれる発光層とを有する半導体積層構造と、半導体積層構造の一方の面側に設けられ、発光層が発する光を反射し、アルミニウムを含む反射層と、半導体積層構造と反射層との間の一部に設けられ、半導体積層構造と反射層とを電気的に接続し、反射層に接触する側にバリア層を有する界面電極とを備える発光素子が提供される。
【０００８】
また、上記発光素子において、反射層の半導体積層構造側の反対側に、金属接合層を介して反射層を支持することにより半導体積層構造を支持する支持基板と、半導体積層構造と反射層との間に設けられ、半導体積層構造を構成する半導体の屈折率より低い屈折率を有する誘電体層とを更に備え、界面電極が、誘電体層を貫通し、半導体積層構造と反射層とを電気的に接続し、バリア層が、白金を含んで形成され、発光層が、発光ピーク波長で５５０ｎｍ以上６１５ｎｍ以下の光を発することもできる。
【０００９】
また、上記発光素子において、金属接合層と反射層との間に、チタン及び白金の少なくとも一方を含む合金化バリア層を更に備え、金属接合層が、金を含むこともできる。
【００１０】
また、上記発光素子において、界面電極が、半導体積層構造に接触する面にＡｕＢｅ若しくはＡｕＺｎを含んで形成される電極層を有することもできる。
【００１１】
また、上記発光素子において、バリア層が、３０ｎｍ以上の厚さを有することもできる。
【００１２】
また、上記発光素子において、電極層が、３０ｎｍ以上の厚さを有することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る発光素子によれば、動作電圧の増加を抑制することのできる発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な縦断面である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｄ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｅ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｆ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｇ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｈ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図２Ｉ】本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れを示す図である。
【図３】実施例６及び実施例６の比較例に係る各発光素子の発光出力の評価結果を示す図である。
【図４】実施例６及び実施例６の比較例に係る各発光素子の動作電圧の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態の要約］
赤色光より短波長で青色光より長波長である波長の光を発する発光素子において、第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層とに挟まれる発光層とを有する半導体積層構造と、前記半導体積層構造の一方の面側に設けられ、前記発光層が発する光を反射し、アルミニウムを含む反射層と、前記半導体積層構造と前記反射層との間の一部に設けられ、前記半導体積層構造と前記反射層とを電気的に接続し、前記反射層に接触する側にバリア層を有する界面電極とを備える発光素子が提供される。
【００１６】
［実施の形態］
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な縦断面を示す。また、図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る発光素子の模式的な上面を示す。
【００１７】
（発光素子１の構造）
図１Ａを参照すると、本実施の形態に係る発光素子１は、複数の半導体層の積層からなり、平板状の半導体積層構造１０と、半導体積層構造１０の一方の面側に設けられ、発光層１０５が発する光を反射する反射層１３２と、半導体積層構造１０と反射層１３２との間の一部に設けられ、半導体積層構造１０と反射層１３２とを電気的に接続する界面電極１２０とを備える。
【００１８】
具体的に、発光素子１は、黄色光から橙色光の範囲内の波長の光（例えば、発光ピーク波長で５８０ｎｍ以上６１５ｎｍ以下の光）を発する発光層１０５を有する半導体積層構造１０と、半導体積層構造１０の一方の表面の一部に電気的に接続する表面電極１１０と、表面電極１１０の表面の一部に設けられるワイヤーボンディング用パッドとしてのパッド電極１１５と、半導体積層構造１０の他方の表面の一部に電気的に接続する界面電極１２０と、半導体積層構造１０と反射層１３２との間であって、半導体積層構造１０を構成する半導体材料の屈折率より低い屈折率を有し、界面電極１２０が設けられている領域を除く半導体積層構造１０の他方の表面に設けられる誘電体層１４０と、界面電極１２０及び誘電体層１４０の半導体積層構造１０に接する面の反対側に設けられる反射層１３２とを備える。なお、界面電極１２０は、誘電体層１４０を貫通して設けられ、半導体積層構造１０と反射層１３２とを電気的に接続する。
【００１９】
更に、発光素子１は、反射層１３２の半導体積層構造１０側の反対側に、金属接合層としての第１接合層１３６及び第１接合層１３６とは異なる第２接合層２０２を介して反射層１３２を支持することにより半導体積層構造１０を支持する支持基板２０と、第１接合層１３６と反射層１３２との間に設けられる合金化バリア層１３４と、支持基板２０の第１接合層１３６及び第２接合層２０２側の反対側の面（すなわち、裏面）に設けられる裏面電極２１０とを備える。なお、支持基板２０は、第２接合層２０２を構成する材料が支持基板２０側に拡散することを抑制するバリア層としての機能と、支持基板２０にオーミック接続するオーミック電極としての機能とを併せ持つコンタクト電極２０４を半導体積層構造１０側の表面に有する。
【００２０】
また、界面電極１２０は、半導体積層構造１０にオーミック接触する電極層１２２と、反射層１３２に接触する側に設けられるバリア層１２４とを有する。ここで、本実施の形態において反射層１３２はＡｌを含んで形成され、好ましくはＡｌから形成される。また、電極層１２２は、例えば、ＡｕＢｅ若しくはＡｕＺｎを含んで形成される。更に、バリア層１２４はＰｔを含んで形成され、好ましくはＰｔから形成される。そして、第１接合層１３６はＡｕを含んで形成され、合金化バリア層１３４に接触する第１接合層１３６の面はＡｕから形成されることが好ましい。
【００２１】
また、本実施の形態に係る発光素子１の半導体積層構造１０は、界面電極１２０及び誘電体層１４０に接して設けられるｐ型コンタクト層１０９と、ｐ型コンタクト層１０９の誘電体層１４０に接している面の反対側に設けられる第２導電型の第２半導体層としてのｐ型クラッド層１０７と、ｐ型クラッド層１０７のｐ型コンタクト層１０９に接している面の反対側に設けられる発光層１０５と、発光層１０５のｐ型クラッド層１０７に接している面の反対側に設けられる第１導電型の第１半導体層としてのｎ型クラッド層１０３と、ｎ型クラッド層１０３の発光層１０５に接している面の反対側の一部の領域に設けられるｎ型コンタクト層１０１とを有する。なお、半導体積層構造１０の誘電体層１４０に接している側の反対側の表面は、本実施の形態に係る発光素子１の光取出し面となる。具体的には、ｎ型クラッド層１０３の発光層１０５に接している面の反対側の表面の一部が光取出し面となる。
【００２２】
また、図１Ｂに示すように、本実施形態に係る発光素子１は平面視にて略正方形に形成される。一例として、発光素子１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ３００μｍである。また、発光素子１の厚さは、２１０μｍ程度に形成される。なお、本実施の形態に係る発光素子１は、例えば、平面寸法が５００μｍ以上の大型のチップサイズを有する発光素子として構成することもできる。
【００２３】
（表面電極１１０と界面電極１２０との詳細）
表面電極１１０及び界面電極１２０の詳細を説明する。表面電極１１０は、ｎ型コンタクト層１０１上に設けられる円電極と複数の細線電極とから構成される。例えば、表面電極１１０は、平面視にて、略矩形に形成される発光素子１の一の辺に近接して当該一の辺に略水平に設けられる細線電極１１０ａと、当該一の辺の対辺に近接して当該対辺に略水平に設けられる細線電極１１０ｃと、細線電極１１０ａと細線電極１１０ｃとの間において、細線電極１１０ａと細線電極１１０ｃとの双方から略等しい位置に細線電極１１０ａ及び細線電極１１０ｃに対して略水平に設けられる細線電極１１０ｂとを有する。
【００２４】
そして、表面電極１１０は、細線電極１１０ａ、細線電極１１０ｂ、及び細線電極１１０ｃそれぞれの長手方向に対して略垂直な方向に延びると共に、これらの細線電極の略中間においてこれらの細線電極に接して設けられる細線電極１１０ｄを更に有する。また、表面電極１１０は、細線電極１１０ｂと細線電極１１０ｄとの交点を含む領域に円電極を有する。なお、図１Ｂおいて、円電極は、パッド電極１１５の直下に位置するので図示されていない。また、平面視にて、発光素子１の中心とパッド電極１１５の中心とが略一致する位置に、パッド電極１１５は設けられる。すなわち、パッド電極１１５は、円電極の直上に、円電極に接して設けられる。
【００２５】
次に、界面電極１２０は、平面視にて、表面電極１１０の直下の誘電体層１４０の領域を除く部分に位置する開口内に、平面視にて切断されている部分のない単一の形状で設けられる。例えば、界面電極１２０は、平面視にて、発光素子１の外周に沿った形状を有する外周部１２０ａと、外周部１２０ａの一の辺から平面視における発光素子１の中心に向かって所定の長さを有して延びると共に、外周部１２０ａに一方の端部が接して設けられる細線部１２０ｂと、細線部１２０ｂに隣接すると共に、細線部１２０ｂよりもパッド電極１１５に近い位置に設けられ、細線部１２０ｂよりも短い長さで形成される細線部１２０ｃとを有する。
【００２６】
更に、界面電極１２０は、細線電極１１０ｂの長手方向に沿って延びる細線電極１１０ｂの仮想の中心線を対称軸（図示しない）として、細線部１２０ｂ及び細線部１２０ｃに対して対称の位置に設けられる細線部１２０ｄ及び細線部１２０ｅを有する。また、界面電極１２０は、細線電極１１０ｄの中心線を対象軸とした場合に、細線部１２０ｂないし細線部１２０ｅに対して対称の位置に設けられる複数の細線部を有する。
【００２７】
そして、平面視にて、表面電極１１０と界面電極１２０とは重ならない配置になる。例えば、平面視にて、細線電極１１０ａと細線電極１１０ｂとの間に、細線部１２０ｂ及び細線部１２０ｃが位置すると共に、細線部１２０ｂ及び細線部１２０ｃはそれぞれ、細線電極１１０ｄには接しない長さを有して形成される。同様に、平面視にて、細線電極１１０ｂと細線電極１１０ｃとの間に、細線部１２０ｄ及び細線部１２０ｅが位置すると共に、細線部１２０ｄ及び細線部１２０ｅはそれぞれ、細線電極１１０ｄには接しない長さを有して形成される。
【００２８】
なお、表面電極１１０の円電極は、円電極上に設けられるパッド電極１１５の表面に接続されるＡｕ等の金属材料からなるワイヤーのボール部分の直径に応じて、例えば７５μｍ以上の直径を有して形成される。一例として、表面電極１１０の円電極は、直径が１００μｍの円形状に形成される。また、表面電極１１０の細線電極１１０ａないし１１０ｄは、幅が１０μｍの線状に形成される。更に、界面電極１２０は、平面視にて、表面電極１１０の直下の領域を除いたｐ型コンタクト層１０９の表面に設けられる。そして、一例として、各細線部は５μｍ幅を有して形成される。界面電極１２０は、誘電体層１４０を貫通して設けられる開口内に形成されることにより、半導体積層構造１０と反射層１３２とを電気的に接続する。
【００２９】
（半導体積層構造１０）
本実施の形態に係る半導体積層構造１０は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体を有して形成される。具体的に、半導体積層構造１０は、不純物であるドーパントがドープされていないアンドープのＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から形成される発光層１０５を、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｎ型クラッド層１０３と、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰを含んで形成されるｐ型クラッド層１０７とで挟んだ構成を有する。
【００３０】
発光層１０５は、外部から電流が供給されると黄色光から橙色光の範囲の波長の光を発する。例えば、発光層１０５は、ピーク波長が５９５ｎｍ付近の黄色光を発する化合物半導体材料で形成される。発光層１０５は、一例として、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とアンドープの（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とのペアを含む多重量子井戸構造を有して形成される。また、ｎ型クラッド層１０３は、Ｓｉ、Ｓｅ等のｎ型のドーパントを所定の濃度含む。一例として、ｎ型クラッド層１０３は、Ｓｉがドープされたｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層から形成される。更に、ｐ型クラッド層１０７は、Ｚｎ、Ｍｇ等のｐ型のドーパントを所定の濃度含む。一例として、ｐ型クラッド層１０７は、Ｍｇがドープされたｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層から形成される。
【００３１】
更に、半導体積層構造１０が有するｐ型コンタクト層１０９は、一例として、Ｍｇが所定の濃度ドープされたｐ型のＧａＰ層から形成される。そして、ｎ型コンタクト層１０１は、Ｓｉが所定の濃度ドープされたＧａＡｓ層から形成される。ここで、ｎ型コンタクト層１０１は、ｎ型クラッド層１０３の上面において、少なくとも表面電極１１０が設けられる領域に設けられる。
【００３２】
（誘電体層１４０）
誘電体層１４０は、ｐ型コンタクト層１０９の表面（すなわち、ｐ型クラッド層１０７に接している面の反対側の面）であって、界面電極２０が設けられていない領域に設けられる。誘電体層１４０は、発光層１０５が発する光を透過する材料で形成される。例えば、誘電体層１４０は、発光層１０５が発する光に対して実質的に透明な材料から形成される。誘電体層１４０は、一例として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｉＮｘ等の等の透明誘電体から形成される。そして、誘電体層１４０の界面電極１２０が形成される所定の領域は厚さ方向に沿って貫通されており、貫通された部分に金属材料が充填されて界面電極１２０が形成される。
【００３３】
（反射層１３２）
反射層１３２は、発光層１０５が発する光に対して高い反射率を有する導電性材料から形成される。一例として、反射層１３２は、当該光に対して８０％以上の反射率を有する導電性材料から形成する。反射層１３２は、発光層１０５が発した光のうち、反射層１３２に達した光を発光層１０５側に向けて反射する。具体的に、反射層１３２は、黄色光から橙色光の波長領域において反射率が高いＡｌを含む金属、若しくはＡｌから形成される。そして、合金化バリア層１３４はＰｔから形成される。合金化バリア層１３４は、第１接合層１３６を構成する材料が反射層１３２に伝搬することを抑制する。また、第１接合層１３６は、第２接合層２０２と電気的及び機械的に接合する材料から形成され、一例として、所定膜厚のＡｕから形成される。
【００３４】
（支持基板２０）
支持基板２０は、導電性材料から形成される。具体的に支持基板２０は、ｐ型又はｎ型の導電性Ｓｉ基板、又はｐ型又はｎ型のＧｅ基板から形成する。例えば、本実施の形態においては、０．０１Ω・ｃｍ以下の抵抗率を有するＳｉ基板を用いる。なお、支持基板２０としてＳｉ基板を用いる場合、Ｓｉ基板の面方位は、いずれの面方位であってもよい。
【００３５】
第２接合層２０２は、第１接合層１３６と同様に、所定膜厚のＡｕから形成することができる。また、コンタクト電極２０４は、支持基板２０に電気的に接合すると共に、第２接合層２０２を構成する材料が支持基板２０側に伝搬することを抑制する材料から形成される。例えば、コンタクト電極２０４は、所定膜厚のＴｉから形成される。
【００３６】
裏面電極２１０は、支持基板２０に電気的に接合する材料から形成される。そして、発光素子１は、裏面電極２１０の側を下に向けて、Ａｇペースト等の導電性の接合材料、又はＡｕＳｎ等の共晶材料を用いてＡｌ、Ｃｕ等の金属材料から形成されるステムの所定の位置に搭載される。
【００３７】
（変形例）
半導体積層構造１０の発光層１０５の構造を制御して、例えば、緑色光から黄緑色光の波長範囲の光（例えば、５５０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長の光）を発する発光素子１を形成することもできる。
【００３８】
また、発光素子１が備える半導体積層構造１０は、半導体積層構造１０を構成する化合物半導体層の導電型を、本実施の形態の反対にすることもできる。例えば、ｎ型コンタクト層１０１及びｎ型クラッド層１０３の導電型をｐ型にすると共に、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０９の導電型をｎ型にすることもできる。
【００３９】
また、表面電極１１０の平面視における形状は、本実施の形態に係る発光素子１における形状に限られず、平面視にて四角形、菱形、多角形等の形状にすることもできる。更に、界面電極１２０は、切断部のない単一な形状に形成されているが、変形例においては、界面電極１２０の一部に切断部を形成して、複数の領域からなる界面電極１２０を形成することもできる。例えば、界面電極１２０は、複数のドット状に形成することもできる。また、表面電極１１０を構成する材料及び厚さは適宜変更できる。更に、電極層１２２を構成する材料及び厚さ、並びにバリア層１２４の厚さも適宜変更できる。
【００４０】
また、発光素子１の平面寸法は上記の実施形態に限られない。例えば、発光素子１の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ１ｍｍ以上の寸法になるように設計することもできる。また、発光素子１の使用用途に応じて、縦寸法及び横寸法を適宜変更してすることができる。一例として、発光素子１の平面寸法を、縦寸法の方が横寸法より短くなるように設計すると、発光素子１の平面視における形状は、略長方形となる。
【００４１】
また、発光層１０５は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造、又は歪み多重量子井戸構造のいずれの構造からも形成することができる。更に、発光層１０５は、ノンドープのバルクの活性層を含んで形成することもできる。
【００４２】
（発光素子１の製造方法）
図２Ａから図２Ｉは、本発明の実施の形態に係る発光素子の製造工程の流れの一例を示す。
【００４３】
まず、図２Ａ（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１００の上に、例えば、有機金属気相エピタキシー法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ法）によって複数の化合物半導体層を含むＡｌＧａＩｎＰ系の半導体積層構造１１を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１００の上に、アンドープの（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するエッチングストップ層１０２と、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＡｓを有するｎ型コンタクト層１０１と、Ｓｉがドープされたｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するｎ型クラッド層１０３と、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とアンドープの（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とのペアを含む多重量子井戸構造を有する発光層１０５と、Ｍｇがドープされたｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを有するｐ型クラッド層１０７と、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＰを有するｐ型コンタクト層１０９とをＭＯＶＰＥ法を用いてこの順に形成する。これにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１００上に半導体積層構造１１が形成されたエピタキシャルウエハが形成される。
【００４４】
なお、ＭＯＶＰＥ法において用いる原料は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等の有機金属化合物、及びアルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物ガスを用いることができる。更に、ｎ型のドーパントの原料は、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いることができる。そして、ｐ型のドーパントの原料は、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いることができる。
【００４５】
また、ｎ型のドーパントの原料として、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、又はジメチルテルル（ＤＭＴｅ）を用いることもできる。そして、ｐ型のドーパントの原料として、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）又はジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用いることもできる。
【００４６】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板１００の上の半導体積層構造１１は、分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）又はハライド気相エピタキシー法（Ｈａｌｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）等を用いて形成することもできる。
【００４７】
次に、図２Ａ（ｂ）に示すように、図２Ａ（ａ）において形成したエピタキシャルウエハをＭＯＶＰＥ装置から搬出した後、ｐ型コンタクト層１０９の表面に誘電体層１４０を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、誘電体層１４０としてのＳｉＯ２層をｐ型コンタクト層１０９の表面に形成する。なお、誘電体層１４０は、真空蒸着法により形成することもできる。
【００４８】
次に、図２Ｂ（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用い、誘電体層１４０に開口１４０ａを形成する。例えば、開口１４０ａを形成すべき領域に溝を有するフォトレジストパターンを、誘電体層１４０上に形成する。開口１４０ａは、誘電体層１４０の表面からｐ型コンタクト層１０９と誘電体層１４０との界面までを貫通して形成される。具体的には、フッ酸を純水で希釈したエッチャントを用いて、フォトレジストパターンが形成されていない領域の誘電体層１４０を除去することにより、誘電体層１４０に開口１４０ａを形成する。なお、開口１４０ａは、図１Ｂにおいて説明した界面電極１２０が設けられる領域に形成する。
【００４９】
続いて、図２Ｂ（ｄ）に示すように、真空蒸着法を用い、開口１４０ａに界面電極１２０を構成する材料を形成する。まず、ＡｕＢｅ合金（すなわち、金・ベリリウム合金、Ａｕ：９９ｗｔ％、Ｂｅ：１ｗｔ％）又はＡｕＺｎ合金（すなわち、金・亜鉛合金、Ａｕ：９５ｗｔ％、Ｚｎ：５ｗｔ％）からなる電極層１２２を開口１４０ａ内に、開口１４０ａを完全には埋めないように形成する。続いて、Ｐｔからなるバリア層１２４を電極層１２２の上に重なるように開口１４０ａ内に形成する。例えば、開口１４０ａを形成する際に用いるフォトレジストパターンをマスクとして、開口１４０ａ内にＡｕＢｅ又はＡｕＺｎとＰｔとを真空蒸着することにより、界面電極１２０を形成する。これにより、図２Ｂ（ｄ）に示すように、誘電体層１４０に界面電極１２０が形成される。なお、平面視における界面電極１２０の形状は、「（表面電極１１０とコンタクト部１２０との詳細）」において詳述したので説明を省略する。
【００５０】
次に、図２Ｃ（ｅ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタ法を用いて、反射層１３２としてのＡｌ層と、合金化バリア層１３４としてのＴｉ層と、第１接合層１３６としてのＡｕ層とを形成する。これにより、半導体積層構造体１ａが形成される。
【００５１】
そして、図２Ｄ（ｆ）に示すように、支持基板２０としての導電性のＳｉ基板上に、コンタクト電極２０４としてのＴｉと、第２接合層２０２としてのＡｕとをこの順に真空蒸着法を用いて形成する。これにより、支持構造体２０ａが形成される。続いて、半導体積層構造体１ａの第１接合層１３６の表面である接合面１３６ａと、支持構造体２０ａの第２接合層２０２の表面である接合面２０２ａとを対向させて重ね、この状態をカーボン等から形成される冶具で保持する。
【００５２】
続いて、半導体積層構造体１ａと支持構造体２０ａとが重なり合った状態を保持している冶具を、ウエハ貼合わせ装置内に導入する。そして、ウエハ貼合わせ装置内を所定圧力にする。一例として、１．３３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）の圧力に設定する。そして、互いに重なり合っている半導体積層構造体１ａと支持構造体２０ａとに冶具を介して圧力を加える。一例として、１５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を加える。次に、冶具を所定温度まで所定の昇温速度で加熱する。
【００５３】
具体的には、冶具の温度を３５０℃まで加熱する。そして、冶具の温度が３５０℃程度に達した後、冶具を当該温度で約３０分保持する。その後、冶具を徐冷する。冶具の温度を、例えば室温まで十分に低下させる。冶具の温度が低下した後、冶具に加わっている圧力を開放する。そして、ウエハ貼合わせ装置内の圧力を大気圧にして冶具を取り出す。これにより、図２Ｄ（ｇ）に示すように、半導体積層構造体１ａと支持構造体２０ａとが接合層１３６と接合層２０２との間において機械的・電気的に接合した接合構造体１ｂが形成される。
【００５４】
なお、本実施の形態において半導体積層構造体１ａは、合金化バリア層１３４を有している。したがって、半導体積層構造体１ａと支持構造体２０ａとを接合面１３６ａと接合面２０２ａとで接合させた場合であっても、第１接合層１３６及び第２接合層２０２を形成する材料が反射層１３２に拡散することを抑制して、反射層１３２の反射特性が劣化することを抑制できる。また、反射層１３２と電極層１２２との間にはバリア層１２４が形成されている。したがって、半導体積層構造体１ａと支持構造体２０ａとの接合時における熱により電極層１２２を構成する材料が反射層１３２に拡散することを抑制できる。これにより、反射層１３２と界面電極１２０（より詳しくは、界面電極１２０が有する電極層１２２）との間で合金反応が進行することを抑制できる。
【００５５】
次に、研磨装置の冶具に貼り付け用ワックスで接合構造体１ｂを貼り付ける。具体的に、支持基板２０側を当該冶具に貼り付ける。そして、接合構造体１ｂのｎ型ＧａＡｓ基板１００を所定の厚さになるまで研磨する。続いて、研磨後の接合構造体１ｂを研磨装置の冶具から取り外して、支持基板２０の表面に付着しているワックスを洗浄除去する。そして、図２Ｅ（ｈ）に示すように、ＧａＡｓエッチング用のエッチャントを用いて、研磨後の接合構造体１ｂからｎ型ＧａＡｓ基板１００を選択的に完全に除去してエッチングストップ層１０２が露出した接合構造体１ｃを形成する。ＧａＡｓエッチング用のエッチャントとしては、例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合液が挙げられる。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１００を研磨せずに、全てのｎ型ＧａＡｓ基板１００をエッチングにより除去することもできる。
【００５６】
そして、図２Ｅ（ｉ）に示すように、接合構造体１ｃからエッチングストップ層１０２を、所定のエッチャントを用いてエッチングにより除去する。これにより、エッチングストップ層１０２が除去された接合構造体１ｄが形成される。エッチングストップ層１０２がＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体から形成されている場合、所定のエッチャントとしては、塩酸を含むエッチャントを用いることができる。これによりｎ型コンタクト層１０１の表面が外部に露出する。
【００５７】
続いて、フォトリソグラフィー法及び真空蒸着法を用いて、ｎ型コンタクト層１０１の表面の所定の位置に、表面電極１１０を形成する。表面電極１１０は、例えば、直径が１００μｍの円電極と幅が１０μｍの複数の細線電極とから形成される。また、表面電極１１０は、例えば、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕをこの順にｎ型コンタクト層１０１上に蒸着することにより形成される。この場合に、表面電極１１０は、界面電極１２０の直上に位置しないように形成される。なお、表面電極１１０の形状の詳細は、「（表面電極１１０とコンタクト部１２０との詳細）」において説明したのでここでは省略する。これにより、図２Ｆに示すように、表面電極１１０を有する接合構造体１ｅが形成される。
【００５８】
次に、図２Ｇに示すように、図２Ｆにおいて形成した表面電極１１０をマスクとして、表面電極１１０の直下に対応するｎ型コンタクト層１０１を除くｎ型コンタクト層１０１を、硫酸と過酸化水素水と水との混合液を用いてエッチングして除去する。これにより、接合構造体１ｆが形成される。なお、当該混合液を用いることにより、ＧａＡｓから形成されるｎ型コンタクト層１０１を、ｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐから形成されるｎ型クラッド層１０３に対して選択的にエッチングできる。したがって、接合構造体１ｆにおいては、ｎ型クラッド層１０３の表面が外部に露出することとなる。
【００５９】
次に、図２Ｈに示すように、支持基板２０の裏面（すなわち、支持基板２０のコンタクト電極２０４が設けられている面の反対側の面）に、真空蒸着法によって裏面電極２１０を形成する。また、裏面電極２１０は、例えば、Ｔｉ、Ａｕをこの順に支持基板２０の裏面に蒸着することにより形成される。これにより、支持基板２０の裏面に裏面電極２１０が形成される。
【００６０】
続いて、接合構造体１ｇにアロイ処理を施す。このアロイ処理により、裏面電極２１０と支持基板２０との間で合金反応が進行する。アロイ処理は、例えば、不活性雰囲気下である窒素ガス雰囲気下において、接合構造体１ｇを４００℃まで加熱して、４００℃の温度下で５分間保持することにより実施できる。具体的には、接合構造体１ｇをグラファイト製のトレー上に搭載して、接合構造体１ｇを搭載したトレーを、上部ヒータと上部ヒータから独立して存在する下部ヒータとを備え、４００℃程度まで加熱されたアロイ装置中に挿入して実施できる。これにより、図２Ｈに示すように、接合構造体１ｇが形成される。
【００６１】
続いて、フォトリソグラフィー法及び真空蒸着法を用いて、表面電極１１０の表面の一部、具体的には円電極上に、パッド電極１１５を形成する。パッド電極１１５は、例えば、Ｔｉ、Ａｕをこの順に表面電極１１０の円電極の表面に蒸着することにより形成する。なお、パッド電極１１５に対しては、パッド電極１１５の表面と発光素子１に電力を供給するワイヤーとの接合強度を十分に確保することを目的として、アロイ処理を施さない。
【００６２】
そして、ダイシングブレードを有するダイシング装置を用いて、接合構造体１ｇを素子分離する。これにより、図２Ｉに示すように、本実施の形態に係る複数の発光素子１が形成される。
【００６３】
図２Ａから図２Ｉの各工程を経て製造された発光素子１は、一例として、平面寸法が略２６０μｍ角の略四角形状を有する素子サイズ（すなわち、平面寸法）の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。そして、この発光素子１をＴＯ−１８ステム等のステムに導電性の接合材料（例えば、Ａｇエポキシ樹脂）を用いてダイボンディングすると共に、表面電極１１０とＴＯ−１８ステムの所定の領域をＡｕ等のワイヤーで接続する。これにより、ワイヤーを介してパッド電極１１５に外部から電流を供給することにより、発光素子１の特性を評価することができる。
【００６４】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る発光素子１は、Ａｌを含む金属若しくはＡｌから反射層１３２を形成すると共に、反射層１３２と界面電極１２０の電極層１２２との間にＰｔを含む金属若しくはＰｔからなるバリア層１２４を設けるので、電極層１２２を構成する材料が反射層１３２側に拡散することを抑制できる。これにより、電極層１２２を構成する材料と反射層１３２を構成する材料とで合金が形成されることを抑制できるので、発光素子１の動作電圧をバリア層１２４がない場合に比べて低く保つことができ、また、バリア層１２４がない場合に比べて発光出力の高い発光素子１を提供することができる。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
実施例１においては、本発明の実施の形態に係る製造工程で製造した発光素子１と同様に図１Ａ及び図１Ｂに示した構造を備えると共に、以下の構造を有する発光素子を製造した。
【００６６】
まず、半導体積層構造１０は、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型コンタクト層１０１と、ｎ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層１０３と、アンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とアンドープの（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とのペアを含む多重量子井戸構造（ただし、ペア数は２０であり、発光ピーク波長は５９５ｎｍの黄色になるように設計した。）を有する発光層１０５と、ｐ型の（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型クラッド層１０７と、ｐ型のＧａＰからなるｐ型コンタクト層１０９とから形成した。なお、半導体積層構造１１が有するエッチングストップ層１０２は、アンドープの（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐから形成した。そして、誘電体層１４０は、３００ｎｍ厚のＳｉＯ２層から形成した。また、界面電極１２０は、ｐ型コンタクト層１０９に接する側から電極層１２２としての２００ｎｍ厚のＡｕＢｅ層と、バリア層１２４としての１００ｎｍ厚のＰｔ層とを蒸着することにより形成した。
【００６７】
また、支持基板２０としては、抵抗率が０．００５Ω・ｃｍのｐ型Ｓｉ基板を用い、コンタクト電極２０４としては３００ｎｍ厚のＴｉ層を、第２接合層２０２としては５００ｎｍ厚のＡｕ層を用いた。そして、第１接合層１３６は５００ｎｍ厚のＡｕ層を用い、合金化バリア層１３４は１００ｎｍ厚のＴｉ層を用い、反射層１３２は４００ｎｍ厚のＡｌ層を用いた。また、界面電極１２０の平面視における幅は５μｍとした。更に、表面電極１１０は、５０ｎｍ厚のＡｕＧｅ、１０ｎｍ厚のＮｉ、３００ｎｍ厚のＡｕをこの順に形成した。表面電極１１０の円電極の直径を１００μｍにすると共に、細線電極の幅を１０μｍにした。そして、パッド電極１１５は、３０ｎｍ厚のＴｉと、１０００ｎｍ厚のＡｕとをこの順に形成した。なお、素子サイズは、平面視にて２６０μｍ角である。
【００６８】
更に、裏面電極２１０は、支持基板２０の裏面に１０ｎｍ厚のＴｉと、３００ｎｍ厚のＡｕとをこの順で形成した後、上述したアロイ処理を施すことにより形成した。アロイ処理前の裏面電極２１０の表面は、目視にて金属光沢を帯びた金色であった。一方、アロイ処理後の裏面電極２１０の表面は、金属光沢が消滅して、かつ、クリーム色に近似した色に変色した。これは、支持基板２０とＡｕとが合金化したことを示す。
【００６９】
また、素子分離工程は、所定のダイシング装置を用いて実施した。すなわち、接合構造体１ｇの裏面電極２１０をダイシングシートに貼り付け、この状態で素子分離を実施することにより、実施例１に係る発光素子を製造した。このようにして得られた実施例１に係る発光素子をＴＯ−１８ステムにＡｇエポキシ樹脂を用いてダイボンディングし、パッド電極１１５とＴＯ−１８ステムのリードとをＡｕワイヤーによりワイヤーボンディングした。
【００７０】
実施例１に係る発光素子のＬＥＤ特性を評価したところ、２０ｍＡ駆動時において、発光出力が４．３ｍＷ、動作電圧（順方向電圧）が１．９２Ｖ、発光ピーク波長が５９６．２ｎｍであった。したがって、動作電圧が低く、光出力の高い黄色のＬＥＤが得られた。
【００７１】
（実施例２）
実施例２に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子の平面視におけるチップサイズを変更して製造した点を除き、実施例１に係る発光素子と略同一の構成を備える。具体的に、実施例２においては、平面視における発光素子のサイズが２１０μｍ角、３３０μｍ角、及び５１０μｍ角である発光素子をそれぞれ作製した。なお、表面電極１１０及び界面電極１２０の平面視における形状は、チップサイズの変更に比例させて変更した。すなわち、表面電極１１０及び界面電極１２０の平面視における形状を、チップサイズの変更に応じ、実施例１に係る発光素子の表面電極１１０及び界面電極１２０の平面視における形状と相似形状になるように変更した。ただし、表面電極１１０の細線電極の幅、界面電極１２０の細線部の幅、及びパッド電極１１５の直径については実施例１と同一にした。
【００７２】
作製した実施例２に係る発光素子の発光特性を評価した。その結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2011129621.tif 000003
【００７４】
表１を参照すると、実施例２に係る発光素子はいずれもチップサイズによらず、高い発光出力、及び低い動作電圧を実現することができた。なお、チップサイズにより発光出力及び動作電圧が異なる理由は、チップサイズの変化に伴い、発光素子の発光面積が変化すると共に、表面電極１１０、界面電極１２０、及び発光層１０５に流入する電流の電流密度が変化することによる。
【００７５】
（実施例３）
実施例３に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子とは、界面電極１２０の電極層１２２を２００ｎｍ厚のＡｕＺｎ合金（ただし、Ａｕ：９５ｗｔ％、Ｚｎ：５ｗｔ％）から形成した点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。
【００７６】
実施例３に係る発光素子の発光特性を評価した結果、発光出力が４．３ｍＷであり、動作電圧が１．９４Ｖであり、発光ピーク波長が５９６．２ｎｍであった。ｐ型ＧａＰからなるｐ型コンタクト層に対する接触抵抗が、ＡｕＢｅよりＡｕＺｎの方がわずかに高いことにより、実施例３に係る発光素子の動作電圧が実施例１に係る発光素子の動作電圧より増加したが、従来の発光素子よりは低い動作電圧であることを確認した。
【００７７】
（実施例４）
実施例４に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子とは、発光層１０５の組成を変更することにより発光ピーク波長を変更した点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。具体的に、実施例４に係る発光素子として、発光ピーク波長（ただし、設計上の発光ピーク波長）が６０５ｎｍ及び６１５ｎｍの発光素子（すなわち、橙色光を発する発光素子）を作製した。また、実施例４の変形例に係る発光素子として、発光ピーク波長（ただし、設計上の発光ピーク波長）が６３０ｎｍの発光素子（すなわち、赤色光を発する発光素子）も作製した。
【００７８】
実施例４に係る各発光素子、及び実施例４の変形例に係る発光素子の発光特性を評価した。その結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2011129621.tif 000004
【００８０】
表２を参照すると、実施例１に係る発光素子の発光ピーク波長より長波長側に発光ピーク波長を変更した実施例４に係る各発光素子においても、高い発光出力、及び低い動作電圧を実現できることが示された。なお、発光ピーク波長が長波長化することに応じ、発光出力の増大が観察された。これは、発光層１０５を構成する多重量子井戸構造の井戸層のＡｌ組成の低下に応じ、内部量子効率が向上することに起因すると考えられる。
【００８１】
（実施例５）
実施例５に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子が備える界面電極１２０の構造を変更した点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。
【００８２】
具体的に、実施例５の第１の例に係る発光素子は、電極層１２２を２００ｎｍ厚のＡｕＢｅから形成し、バリア層１２４を１００ｎｍ厚のＰｔから形成すると共に、電極層１２２とバリア層１２４との間に中間層としての３０ｎｍ厚のＴｉ層を形成した。
【００８３】
また、実施例５の第２の例に係る発光素子は、電極層１２２を２００ｎｍ厚のＡｕＢｅから形成し、バリア層１２４を８０ｎｍ厚のＰｔから形成すると共に、電極層１２２とバリア層１２４との間に中間層としての５０ｎｍ厚のＴｉ層を形成した。
【００８４】
また、実施例５の第３の例に係る発光素子は、電極層１２２を２００ｎｍ厚のＡｕＢｅから形成し、バリア層１２４を１００ｎｍ厚のＰｔから形成すると共に、電極層１２２とバリア層１２４との間に中間層としての３０ｎｍ厚のＡｕ層を形成した。
【００８５】
実施例５の第１〜第３の例に係る発光素子の発光特性を評価した。その結果、実施例５の第１の例に係る発光素子においては、発光出力が４．２ｍＷであり、動作電圧が１．９２Ｖであり、発光ピーク波長が５９６．１ｎｍであった。また、実施例５の第２の例に係る発光素子においては、発光出力が４．３ｍＷであり、動作電圧が１．９３Ｖであり、発光ピーク波長が５９６．４ｎｍであった。更に、実施例５の第３の例に係る発光素子においては、発光出力が４．２ｍＷであり、動作電圧が１．９２Ｖであり、発光ピーク波長が５９６．２ｎｍであった。
【００８６】
以上の結果から、電極層１２２とバリア層１２４との間にＴｉ層又はＡｕ層を挿入した場合であっても、反射層１３２と電極層１２２との間であって反射層１３２に接触する部分にＰｔからなるバリア層１２４を設けることにより、低い動作電圧、及び高い発光出力の発光素子を実現できることが示された。
【００８７】
（実施例６）
実施例６に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子とは、電極層１２２の厚さとバリア層１２４との厚さとをそれぞれ変更した点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。具体的に、実施例６においては、電極層１２２の厚さが３０ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１２５ｎｍ、１５０ｎｍ、及び２００ｎｍの７種類の発光素子と、バリア層１２４の厚さが３０ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１２５ｎｍ、１５０ｎｍ、及び２００ｎｍの７種類の発光素子との合計１４種類の発光素子を作製した。なお、実施例６の比較例に係る発光素子として、電極層１２２の厚さが１０ｎｍ及び２０ｎｍの２種類の発光素子と、バリア層１２４の厚さが１０ｎｍ及び２０ｎｍの２種類の発光素子との合計４種類の発光素子を作製した。
【００８８】
作製した１８種類の発光素子の発光特性を評価した。その結果を図３及び図４に示す。
【００８９】
図３は、実施例６及び実施例６の比較例に係る各発光素子の発光出力の評価結果を示し、図４は、実施例６及び実施例６の比較例に係る各発光素子の動作電圧の評価結果を示す。
【００９０】
まず、実施例６及び実施例６の比較例に係る各発光素子の全てにおいて、発光ピーク波長は５９５ｎｍから５９７ｎｍの範囲であり、発光ピーク波長の相違による発光特性の相違は観察されなかった。
【００９１】
一方、図３及び図４を参照すると、電極層１２２の厚さ及びバリア層１２４の厚さがそれぞれ３０ｎｍ以上の場合に、高い発光出力及び低い動作電圧の双方が良好であることが示された。したがって、電極層１２２の厚さ及びバリア層１２４の厚さは少なくとも３０ｎｍ以上にすることが好ましく、電極層１２２の厚さ及びバリア層１２４の厚さは少なくとも５０ｎｍ以上にすることがより好ましい。
【００９２】
なお、誘電体層１４０を３００ｎｍ厚のＳｉＯ２から形成し、バリア層１２４を３０ｎｍ厚、電極層１２２を３０ｎｍ厚にした構造（すなわち、界面電極１２０の厚さが６０ｎｍ）の発光素子の場合、発光特性は、発光出力Ｐ０が４．１５ｍＷであり、順方向電圧Ｖｆが２．０２Ｖであり、良好であった。ただし、この構造の場合、誘電体層１４０の厚さが界面電極１２０の厚さより厚いので、反射層１３２と誘電体層１４０との接合面において界面電極１２０の部分が窪んだ状態になる。このため、半導体積層構造体を支持構造体に貼り合わせる際に、微小なボイドが誘電体層１４０と界面電極１２０との間の一部に発生する場合がある。ボイドの程度によっては、貼り合わせ面の剥がれや、貼り合わせ後におけるウェハ検査工程で電流リーク異常が発生し、歩留まり低下の原因になる場合がある。したがって、発光素子の発光特性においては、電極層１２２の厚さ及びバリア層１２４の厚さをそれぞれ３０ｎｍ以上にすれば良好な特性が得られるが、工業生産性の点においては、界面電極１２０の厚さと誘電体層１４０の厚さとを一致させることが好ましい。
【００９３】
（比較例１）
比較例１に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子とは、界面電極１２０がバリア層１２４を有さず、電極層１２２のみから構成されている点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。すなわち、比較例１に係る発光素子においては、３００ｎｍ厚のＡｕＢｅ合金からなる電極層１２２を界面電極１２０として形成した。
【００９４】
比較例１に係る発光素子の発光特性を評価した。その結果、発光出力が３．９ｍＷであり、動作電圧が２．０９Ｖであり、発光ピーク波長が５９５．７ｎｍであった。比較例１に係る発光素子の動作電圧は、実施例１に係る発光素子の動作電圧より１５０ｍＶ以上増加した。また、比較例１に係る発光素子の発光出力は、実施例１に係る発光素子の発光出力より約１０％程度低下した。これは、比較例１に係る発光素子が備える界面電極１２０を構成する材料と反射層１３２を構成するＡｌとの間で合金化が進行したことにより、界面電極１２２のｐ型コンタクト層１０９に対する接触抵抗が増加したこと、及び合金化により界面電極１２０と反射層１３２との界面及び界面近傍における反射層１３２の反射率が低下したことに起因すると考えられた。
【００９５】
（比較例２）
比較例２に係る発光素子は、実施例１に係る発光素子とは、Ａｕから反射層１３２を形成し、誘電体層１４０と反射層１３２との間に密着層としての０．１ｎｍ厚のＴｉ層を挿入した点、及び発光層１０５の多重量子井戸構造の組成を変更し、発光ピーク波長が５９５ｎｍ（すなわち、黄色光）、６１５ｎｍ（すなわち、橙色光）、６３０ｎｍ（すなわち、赤色光）になるようにした点を除き、実施例１に係る発光素子と同一の構成を備える。
【００９６】
比較例２に係る各発光素子の発光特性の評価結果を表３に示す。
【００９７】
【表３】
2011129621.tif 000005
【００９８】
表３を参照すると、実施例４に係る発光素子（ただし、発光ピーク波長が６１５ｎｍの発光素子）と比較して、発光ピーク波長が６１５ｎｍの比較例２に係る発光素子は、発光出力が１０％程度低下した。一方、発光ピーク波長が６３０ｎｍの発光素子においては、比較例２に係る発光素子の方が実施例４に係る発光素子よりわずかに発光出力が大きく、赤色領域におけるＡｕの反射率がＡｌの反射率より高いことを反映する結果となった。したがって、黄色光から橙色光の波長領域におけるＡｌからなる反射層１３２の有効性を確認することができた。
【００９９】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した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】
【０１００】
１  発光素子
１ａ  半導体積層構造体
１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ  接合構造体
１０、１１  半導体積層構造
２０  支持基板
２０ａ  支持構造体
１００  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１  ｎ型コンタクト層
１０２  エッチングストップ層
１０３  ｎ型クラッド層
１０５  発光層
１０７  ｐ型クラッド層
１０９  ｐ型コンタクト層
１１０  表面電極
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ  細線電極
１１５  パッド電極
１２０  界面電極
１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ  細線部
１２２  電極層
１２４  バリア層
１３２  反射層
１３４  合金化バリア層
１３６  第１接合層
１３６ａ  接合面
１４０  誘電体層
１４０ａ  開口
２０２  第２接合層
２０２ａ  接合面
２０４  コンタクト電極
２１０  裏面電極
【図１Ａ】
2011129621.tif 000006
【図１Ｂ】
2011129621.tif 000007
【図２Ａ】
2011129621.tif 000008
【図２Ｂ】
2011129621.tif 000009
【図２Ｃ】
2011129621.tif 000010
【図２Ｄ】
2011129621.tif 000011
【図２Ｅ】
2011129621.tif 000012
【図２Ｆ】
2011129621.tif 000013
【図２Ｇ】
2011129621.tif 000014
【図２Ｈ】
2011129621.tif 000015
【図２Ｉ】
2011129621.tif 000016
【図３】
2011129621.tif 000017
【図４】
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