(57)【要約】【課題】製造コストを低減させることができ、歩留りを向上させることのできる発光素子の製造方法及び発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１の製造方法は、ｎ型半導体層と発光層２５とｐ型半導体層とを含む半導体積層構造の一部を除去して、ｎ型半導体層の表面の一部を露出させる工程と、ｐ型半導体層上に拡散電極３０を形成する工程と、拡散電極３０上にｐ電極４２を形成すると同時に露出したｎ型半導体層上にｐ電極４２と同一材料からなるｎ電極４０を形成する工程と、絶縁層５０を形成する工程と、ｐ電極４２及びｎ電極４０上の絶縁層５０を除去して、ｐ電極４２上及びｎ電極４０上に開口５２を形成する工程と、ｐ電極４２上及びｎ電極４０上の開口５２にバリア層７０を形成する工程と、ｐ電極４２上及びｎ電極４０上に形成したバリア層７０上にはんだ層８０を形成する工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造の一部をｐ型半導体層側から除去して、前記ｎ型半導体層の表面を露出させる除去工程と、
前記ｐ型半導体層上に拡散電極を形成する拡散電極形成工程と、
前記拡散電極上にｐ電極を形成すると同時に、前記除去工程にて露出した前記ｎ型半導体層上に前記ｐ電極と同一材料からなるｎ電極を形成する電極形成工程と、
前記ｐ電極が形成された前記拡散電極と、前記ｎ電極が形成された前記ｎ型半導体層の少なくとも一部とを覆う絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層を除去して、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層に開口をそれぞれ形成する開口形成工程と、
前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記開口に同一材料からなるバリア層を同時に形成するバリア層形成工程と、
前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上に形成した前記バリア層上に同一材料からなるはんだ層を同時に形成するはんだ層形成工程と、を備える発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ｎ型半導体層がｎ型のＧａＮから形成されると共に、前記拡散電極が酸化物半導体から形成され、
前記ｎ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記ｎ型半導体層に接触する接触層を含み、
前記ｐ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記拡散電極に接触する接触層を含む請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層形成工程は、
前記ｐ電極が形成された前記拡散電極と、前記ｎ電極が形成された前記ｎ型半導体層の少なくとも一部とを覆う第１の絶縁層を形成する第１の絶縁層形成工程と、
前記ｐ電極及び前記ｎ電極の上方の少なくとも一部を除く前記第１の絶縁層上に反射層を形成する反射層形成工程と、
前記反射層を覆う第２の絶縁層を形成する第２の絶縁層形成工程と、を有し、
前記開口形成工程は、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層を除去して、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層に前記開口をそれぞれ形成する請求項２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記電極形成工程は、前記ｎ型半導体層の表面に複数のｎ電極を形成する請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記電極形成工程は、前記拡散電極の表面に複数のｐ電極を形成する請求項４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層の上方にＡｕ層を含む請求項５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層と前記Ａｕ層との間に、中間層を有する請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記電極形成工程は、前記拡散電極の表面に複数のｐ電極を形成する請求項３に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造と、
前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて露出した前記ｎ型半導体層上に設けられ、前記ｎ型半導体層にオーミック接触するｎ電極と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層にオーミック接触する拡散電極と、
前記拡散電極上に設けられ、前記拡散電極にオーミック接触し、前記ｎ電極と同一材料からなるｐ電極と、
前記ｎ電極上及び前記ｐ電極上にそれぞれ設けられ、互いに同一材料からなるバリア層と、を備える発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ型半導体層がｎ型のＧａＮから形成されると共に、前記拡散電極が酸化物半導体から形成され、
前記ｎ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記ｎ型半導体層に接触する接触層を含み、
前記ｐ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記拡散電極に接触する接触層を含む請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記ｎ型半導体層の表面に、複数の前記ｎ電極が設けられる請求項１０に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記拡散電極の表面に、複数の前記ｐ電極が設けられる請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層の上方にＡｕ層を含む請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層と前記Ａｕ層との間に、中間層を有する請求項１３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、ｐ電極とｎ電極とが同一材料からなる発光素子の製造方法及び発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体層上に形成された拡散電極と、当該拡散電極表面を被覆するパッシベーション膜であって一部に開口部を有するパッシベーション膜と、上面にはんだ層を有する接合電極とを備え、拡散電極表面には、パッシベーション膜の開口部の底部に開口部より大径で、かつ、その表面が拡散電極の表面より平坦なバッファ電極が形成され、バッファ電極へ接合電極が接続する半導体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に記載の半導体発光素子は、拡散電極の表面にバッファ電極が形成され、このバッファ電極上においてパッシベーション膜にバッファ電極よりも小さな開口部が形成されており、バッファ電極の表面が平坦であるので、バッファ電極とパッシベーション膜との間の密着性を確保することができ、開口部をエッチングする際に、バッファ電極とパッシベーション膜との界面から横方向エッチング進行することを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８８５４８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に記載の半導体発光素子は、ｐ電極とｎ電極とを異なる材料から形成していることから半導体発光素子の製造プロセスの工程が多く、また、各電極に用いる材料のそれぞれを個別に用意することを要すると共に、電極に接触するバリア層等と電極との間の密着性等の相性の良い材料を電極ごとに探索しなければならないので、製造コストの低減、及び半導体発光素子の歩留りの向上には限界がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、製造コストを低減させることができ、歩留りを向上させることのできる発光素子の製造方法及び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、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造の一部をｐ型半導体層側から除去して、前記ｎ型半導体層の表面を露出させる除去工程と、前記ｐ型半導体層上に拡散電極を形成する拡散電極形成工程と、前記拡散電極上にｐ電極を形成すると同時に、前記除去工程にて露出した前記ｎ型半導体層上に前記ｐ電極と同一材料からなるｎ電極を形成する電極形成工程と、前記ｐ電極が形成された前記拡散電極と、前記ｎ電極が形成された前記ｎ型半導体層の少なくとも一部とを覆う絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層を除去して、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層に開口をそれぞれ形成する開口形成工程と、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記開口に同一材料からなるバリア層を同時に形成するバリア層形成工程と、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上に形成した前記バリア層上に同一材料からなるはんだ層を同時に形成するはんだ層形成工程と、を備える発光素子の製造方法が提供される。
【０００８】
また、上記発光素子の製造方法において、前記ｎ型半導体層がｎ型のＧａＮから形成されると共に、前記拡散電極が酸化物半導体から形成され、前記ｎ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記ｎ型半導体層に接触する接触層を含み、前記ｐ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記拡散電極に接触する接触層を含むことが好ましい。
【０００９】
また、上記発光素子の製造方法において、前記絶縁層形成工程は、前記ｐ電極が形成された前記拡散電極と、前記ｎ電極が形成された前記ｎ型半導体層の少なくとも一部とを覆う第１の絶縁層を形成する第１の絶縁層形成工程と、前記ｐ電極及び前記ｎ電極の上方の少なくとも一部を除く前記第１の絶縁層上に反射層を形成する反射層形成工程と、前記反射層を覆う第２の絶縁層を形成する第２の絶縁層形成工程と、を有し、前記開口形成工程は、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層を除去して、前記ｐ電極上及び前記ｎ電極上の前記絶縁層に前記開口をそれぞれ形成することが好ましい。
【００１０】
また、上記発光素子の製造方法において、前記電極形成工程は、前記ｎ型半導体層の表面に複数のｎ電極を形成することが好ましい。
【００１１】
また、上記発光素子の製造方法において、前記電極形成工程は、前記拡散電極の表面に複数のｐ電極を形成することが好ましい。
【００１２】
また、上記発光素子の製造方法において、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層の上方にＡｕ層を含むことが好ましい。
【００１３】
また、上記発光素子の製造方法において、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層と前記Ａｕ層との間に、中間層を有してもよい。
【００１４】
また、本発明は上記目的を達成するため、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造と、前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて露出した前記ｎ型半導体層上に設けられ、前記ｎ型半導体層にオーミック接触するｎ電極と、前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層にオーミック接触する拡散電極と、前記拡散電極上に設けられ、前記拡散電極にオーミック接触し、前記ｎ電極と同一材料からなるｐ電極と、前記ｎ電極上及び前記ｐ電極上にそれぞれ設けられ、互いに同一材料からなるバリア層と、を備える発光素子が提供される。
【００１５】
また、上記発光素子において、前記ｎ型半導体層がｎ型のＧａＮから形成されると共に、前記拡散電極が酸化物半導体から形成され、前記ｎ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記ｎ型半導体層に接触する接触層を含み、前記ｐ電極は、Ｎｉ若しくはＣｒからなり前記拡散電極に接触する接触層を含むことが好ましい。
【００１６】
また、上記発光素子において、前記ｎ型半導体層の表面に、複数の前記ｎ電極が設けられることが好ましい。
【００１７】
また、上記発光素子において、前記拡散電極の表面に、複数の前記ｐ電極が設けられることが好ましい。
【００１８】
また、上記発光素子において、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層の上方にＡｕ層を含むことが好ましい。
【００１９】
また、上記発光素子において、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、前記接触層と前記Ａｕ層との間に、中間層を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、製造コストを低減させることができ、歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の縦断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程の概要図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程の概要図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程の概要図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子の縦断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示し、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の平面の概要を示す。
【００２３】
（発光素子１の構成）
本発明の第１の実施の形態に係る発光素子１は、図１（ａ）に示すように、一例として、Ｃ面（０００１）を有するサファイア基板１０と、サファイア基板１０の上に設けられるバッファ層２０と、バッファ層２０の上に設けられるｎ側コンタクト層２２と、ｎ側コンタクト層２２の上に設けられるｎ側クラッド層２４と、ｎ側クラッド層２４の上に設けられる発光層２５と、発光層２５の上に設けられるｐ側クラッド層２６と、ｐ側クラッド層２６の上に設けられるｐ側コンタクト層２８とを含む半導体積層構造を備える。
【００２４】
また、発光素子１は、ｐ側コンタクト層２８の上に設けられる拡散電極３０と、拡散電極３０上の一部の領域に設けられるｐ電極４２と、ｐ側コンタクト層２８から少なくともｎ側コンタクト層２２の表面までエッチングにより除去することにより露出したｎ側コンタクト層２２の上に設けられるｎ電極４０と、拡散電極３０上のｐ電極４２が配置される領域を露出させる開口５２及びｎ側コンタクト層２２上のｎ電極４０が配置される領域を露出させる開口５２を有するパッシベーション膜としての絶縁層５０と、絶縁層５０の内部に配置される反射層６０と、絶縁層５０の上面の一部を覆うと共にｐ電極４２及びｎ電極４０の上の開口のそれぞれに設けられるバリア層７０と、バリア層７０の上に設けられるはんだ層８０とを備える。
【００２５】
本実施形態においては、ｎ電極４０を構成する材料とｐ電極４２を構成する材料とは同一である。また、ｎ電極４０及びｐ電極４２を多層から形成する場合、それぞれの層構成は同一である。特に、ｎ電極４０を構成する材料及びｐ電極４２を構成する材料は、ｎ電極４０に接触するバリア層７０及びｐ電極４２に接触するバリア層７０との間で電気的接続、及び密着性が良好な材料を用いる。更に、ｎ電極４０上に設けられるバリア層７０及びはんだ層８０を構成する材料と、ｐ電極４２上に設けられるバリア層７０及びはんだ層８０を構成する材料とを同一にすることができる。なお、バリア層７０とはんだ層８０とを併せて接合電極という。
【００２６】
ここで、バッファ層２０と、ｎ側コンタクト層２２と、ｎ側クラッド層２４と、発光層２５と、ｐ側クラッド層２６と、ｐ側コンタクト層２８とはそれぞれ、III族窒化物化合物半導体からなる層である。III族窒化物化合物半導体は、例えば、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の四元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることができ、また、ＡｌＮ、ＧａＮ、又はＩｎＮ等の２元系のIII族窒化物化合物半導体、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ、又はＧａｘＩｎ１−ｘＮ（ただし、０＜ｘ＜１）の３元系のIII族窒化物化合物半導体を用いることもできる。
【００２７】
本実施形態においては、バッファ層２０は、ＡｌＮから形成される。そして、ｎ側コンタクト層２２とｎ側クラッド層２４とは、所定量のｎ型ドーパント（例えば、Ｓｉ）をそれぞれドーピングしたｎ−ＧａＮからそれぞれ形成される。また、発光層２５は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮから形成される多重量子井戸構造を有する。更に、ｐ側クラッド層２６とｐ側コンタクト層２８とは、所定量のｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ）をドーピングしたｐ−ＧａＮからそれぞれ形成される。
【００２８】
また、本実施形態に係る拡散電極３０は酸化物半導体から形成され、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成される。そして、絶縁層５０は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）から主として形成される。また、反射層６０は、絶縁層５０の内部に設けられ、発光層２５が発する光を反射する金属材料、例えば、Ａｌから形成される。絶縁層５０全体の厚さは、例えば、０．１μｍ以上１μｍ以下であり、絶縁層５０の内部に設けられる反射層６０の厚さは、反射層６０に入射した光を適切に反射させることを目的として、例えば、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下である。
【００２９】
ｎ電極４０は、図１（ａ）に示すように、ｎ側コンタクト層２２上における、ｎ側クラッド層２４からｐ側コンタクト層２８までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分から離れた位置に、メサ部分の側面に沿って設けられる。また、ｎ電極４０は、バリア層７０に接触する上面において、バリア層７０と非接触の部分である外縁部４０ａが絶縁層５０に接する。なお、図１（ｂ）では、はんだ層８０が表面に露出しているので、ｎ電極４０を目視で確認することはできない。また、ｐ電極４２は、メサ部分上に設けられる拡散電極３０の上面の中央部分に、上面視にて矩形状に形成される。また、ｐ電極４２は、バリア層７０に接触する上面において、バリア層７０と非接触の部分である外縁部４２ａが絶縁層５０に接する。そして、絶縁層５０は、ｐ電極４２の形成領域を除いて拡散電極３０及び上記メサ部分を覆い、ｎ電極４０の形成領域を除いてｎ側コンタクト層２２を覆っている。
【００３０】
また、ｎ電極４０及びｐ電極４２は、Ｎｉ又はＣｒと、Ａｕとを含む金属材料から形成される。特にｎ側コンタクト層２２がｎ型のＧａＮから形成される場合、ｎ電極４０は、ｎ側コンタクト層２２の側から接触層としてのＮｉ層とＮｉ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができ、又はｎ側コンタクト層２２の側から接触層としてのＣｒ層とＣｒ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができる。また、特に拡散電極３０が酸化物半導体から形成される場合、ｐ電極４２は、拡散電極３０の側から接触層としてのＮｉ層とＮｉ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができ、又は拡散電極３０の側から接触層としてのＣｒ層とＣｒ層の上方のＡｕ層とを含んで形成することができる。ｎ電極４０及びｐ電極４２の表面の平坦性を良好にすること、かつ、オーミック接触を維持すること（すなわち、良好なオーミックコンタクトを得ること）を目的として、Ｎｉ層若しくはＣｒ層の厚さは、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であることが好ましく、Ａｕ層の厚さは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
また、ｎ電極４０は、接触層と、中間層と、Ａｕ層とを含んで形成することもできる。同様にしてｐ電極４２は、拡散電極３０の側から接触層と、中間層と、Ａｕ層とを含んで形成することができる。中間層は、接触層と、ｎ側コンタクト層２２若しくは拡散電極３０とのオーミック接触を維持すること等を目的として、上方のＡｕが接触層のＮｉ又はＣｒに拡散すること（すなわち、ＡｕとＮｉ又はＣｒとが合金化すること）を抑制することのできる材料、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属材料を用いて形成することができる。中間層は、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の厚さを有して形成することが好ましい。
【００３２】
ここで、本実施形態においては、ｐ電極４２とバリア層７０との接触部分は、平面視にてｐ電極４２の中央側であり、ｐ電極４２と絶縁層５０との接触部分は、平面視にてｐ電極４２の外縁部４２ａである。更に、バリア層７０は、絶縁層５０における拡散電極３０と反対側の表面（すなわち、図１（ａ）中の上面）に接触しており、絶縁層５０の表面の所定の領域を覆っている。このバリア層７０は、絶縁層５０との接触部分に主としてＴｉから構成される金属層を有する。なお、ｎ電極４０及びｐ電極４２の外縁部の表面に絶縁層５０を接触させるべく、ｎ電極４０及びｐ電極４２を構成する接触層（すなわち、Ｎｉ層又はＣｒ層）、中間層、及びＡｕ層の厚さは、上記のような範囲にすることが好ましい。
【００３３】
また、図１（ｂ）に示すように、発光素子１は、平面視にて発光素子１の中央付近に略矩形状に形成され、バリア層７０を介してｐ電極４２に電気的に接触するｐ側のはんだ層８０を備える。また、発光素子１は、平面視にて略コの字状に形成され、バリア層７０を介してｎ電極４０に電気的に接触するｎ側のはんだ層８０を備える。すなわち、ｎ側のはんだ層８０は、平面視にて発光素子１の一辺近傍に沿って設けられる辺部８０ａと、辺部８０ａの両端部分から当該一辺に垂直な方向に延びる端部８０ｂとを有する。このようにｎ側のはんだ層８０をコの字状に形成することにより、発光素子１をサブマウント等に搭載した場合において、ｐ側のはんだ層８０に電気的に接続するリード若しくは配線を外部に容易に引き出すことができる。はんだ層８０は、共晶材料、例えば、ＡｕＳｎから形成することができる。はんだ層８０は、例えば、真空蒸着法（例えば、電子ビーム蒸着法、又は抵抗加熱蒸着法等）、スパッタ法、めっき法、スクリーン印刷法等により形成することができる。また、はんだ層８０は、ＡｕＳｎ以外の共晶材料からなる共晶はんだ又はＳｎＡｇＣｕ等の鉛フリーはんだから形成することもできる。
【００３４】
具体的に、バリア層７０は、絶縁層５０とｎ電極４０及びｐ電極４２に接触する第１のバリア層と、第１のバリア層上に形成され、はんだ層８０を構成する材料の拡散を抑制する第２のバリア層とを少なくとも含んで形成される。第１のバリア層は、ｎ電極４０を構成する材料及びｐ電極４２を構成する材料に対してオーミック接触すると共に密着性が良好な材料から形成され、例えば、Ｔｉから主として形成される。また、第２のバリア層は、はんだ層８０を構成する材料がｎ電極４０及びｐ電極４２側に拡散することを抑制することのできる材料から形成され、例えば、Ｎｉから主として形成される。
【００３５】
また、バリア層７０は、第１のバリア層及び第２のバリア層を１つのペア層として、複数のペア層を含むこともできる。バリア層７０が複数のペア層を含むことにより、はんだ層８０を構成する材料の拡散を更に抑制できる。そして、バリア層７０の第１のバリア層の膜厚は、例えば、１５０ｎｍ程度であり、第２のバリア層の膜厚は、例えば、１００ｎｍ若しくは１５０ｎｍ程度である。更に、はんだ層８０は、例えば、２μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有して形成される。
【００３６】
以上のように構成された発光素子１は、青色領域の波長の光を発するフリップチップ型の発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、例えば、発光素子１は、順電圧が２．９Ｖで、順電流が２０ｍＡの場合に、ピーク波長が４５５ｎｍの光を発する。また、発光素子１は平面視にて略四角形状に形成される。発光素子１の平面寸法は、例えば、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０μｍである。
【００３７】
なお、サファイア基板１０の上に設けられるバッファ層２０からｐ側コンタクト層２８までの各層は、例えば、有機金属化学気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD）、分子線エピタキシー法（Molecular Beam Epitaxy : MBE）、ハライド気相エピタキシー法（Halide Vapor Phase Epitaxy : HVPE）等によって形成することができる。ここで、バッファ層２０がＡｌＮから形成されるものを例示したが、バッファ層２０はＧａＮから形成することもできる。また、発光層３０の量子井戸構造は、多重量子井戸構造でなく、単一量子井戸構造、歪量子井戸構造にすることもできる。
【００３８】
また、絶縁層５０は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の金属酸化物、若しくはポリイミド等の電気絶縁性を有する樹脂材料から形成することもできる。そして、反射層６０は、Ａｇから形成することもでき、Ａｌ又はＡｇを主成分として含む合金から形成することもできる。また、反射層６０は、屈折率の異なる２つの材料の複数の層から形成される分布ブラッグ反射器（Di stributed Bragg Reflector : DBR）であってもよい。
【００３９】
更に、発光素子１は、紫外領域、近紫外領域、又は緑色領域にピーク波長を有する光を発するＬＥＤであってもよいが、ＬＥＤが発する光のピーク波長の領域はこれらに限定されない。なお、他の変形例においては、発光素子１の平面寸法はこれに限られない。例えば、発光素子１の平面寸法を縦寸法及び横寸法がそれぞれ１ｍｍとなるよう設計することもでき、縦寸法と横寸法とが互いに異なるようにすることもできる。
【００４０】
（発光素子１の製造工程）
図２Ａから図２Ｃは、第１の実施の形態に係る発光素子の製造工程の一例を示す。具体的に、図２Ａの（ａ）は、ｎ側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施される前の縦断面図である。図２Ａの（ｂ）は、ｎ側コンタクト層の表面を露出させるためのエッチングが施された後の縦断面図である。また、図２Ａの（ｃ）は、拡散電極にマスクが形成された状態の縦断面図である。更に、図２Ａの（ｄ）は、拡散電極をエッチングした後の縦断面図である。
【００４１】
まず、サファイア基板１０を準備して、このサファイア基板１０の上に、ｎ型半導体層と、発光層と、ｐ型半導体層とを含む半導体積層構造を形成する。具体的には、サファイア基板１０の上に、バッファ層２０と、ｎ側コンタクト層２２と、ｎ側クラッド層２４と、発光層２５と、ｐ側クラッド層２６と、ｐ側コンタクト層２８とをこの順にエピタキシャル成長してエピタキシャル成長基板を形成する（半導体積層構造形成工程）。
【００４２】
続いて、フォトレジストによるマスク２００をエピタキシャル成長基板のｐ側コンタクト層２８上にフォトリソグラフィー技術を用いて形成する（図２Ａ（ａ））。次に、マスク２００が形成された部分を除く一部の領域を、ｐ側コンタクト層２８からｎ側コンタクト層２２の表面までエッチングした後、マスク２００を除去する。これにより、ｎ側クラッド層２４からｐ側コンタクト層２８までの複数の化合物半導体層から構成されるメサ部分が形成され、ｎ側コンタクト層２２の表面の一部が露出する（図２Ａ（ｂ）、除去工程）。なお、除去工程においては、マスク２００が形成されていない部分のｎ側クラッド層２４からｐ側コンタクト層２８までを完全に除去することを目的として、ｎ側コンタクト層２２の一部までエッチングすることもできる。
【００４３】
この後、ｎ側コンタクト層２２及びｐ側コンタクト層２８の表面の全体に拡散電極３０を形成する。すなわち、露出しているｎ側コンタクト層２２の表面、メサ部分の側面、及びｐ側コンタクト層２８の表面（すなわち、メサ部分の上面）を覆うように、拡散電極３０を形成する。本実施形態において拡散電極３０はＩＴＯであり、例えば、真空蒸着法を用いて形成される。なお、拡散電極３０は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、又はゾルゲル法等により形成することもできる。そして、拡散電極３０を残す領域にフォトレジストによるマスク２０２を形成する（図２Ａ（ｃ））。続いて、マスク２０２に被覆されていない拡散電極３０をエッチングする。これにより、ｐ側コンタクト層２８の所定領域に拡散電極３０が形成される（図２Ａ（ｄ）、拡散電極形成工程）。なお、まず、エピタキシャル成長基板の全面に拡散電極３０を形成した後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、拡散電極３０の一部をエッチングして除去すると共に、ｐ側コンタクト層２８からｎ側コンタクト層２２の表面までエッチングすることもできる。
【００４４】
図２Ｂ（ａ）は、ｎ電極及びｐ電極を形成した後の縦断面図である。また、図２Ｂ（ｂ）は、第１の絶縁層を形成した後の縦断面図である。更に、図２Ｂ（ｃ）は、反射層及び第２の絶縁層を形成した後の縦断面図である。
【００４５】
まず、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、ｎ電極４０をｎ側コンタクト層２２の表面の予め定められた一部の領域に形成すると同時に、ｐ電極４２を拡散電極３０の表面の予め定められた一部の領域に形成する（図２Ｂ（ａ）、電極形成工程）。本実施形態において、ｎ電極４０を構成する材料と、ｐ電極４２を構成する材料とは同一材料である。すなわち、ｎ電極４０を形成するｎ側コンタクト層２２の予め定められた領域と、ｐ電極４２を形成する拡散電極３０の予め定められた領域とのそれぞれに開口を有するフォトレジストのマスクを形成した後、各開口に電極材料を同時に真空蒸着することにより、互いに同一材料からなるｎ電極４０及びｐ電極４２を形成する。なお、ｎ電極４０及びｐ電極４２を構成する材料をｎ側コンタクト層２２及び拡散電極３０上に設けた後、ｎ側コンタクト層２２とｎ電極４０との間、及び拡散電極３０とｐ電極４２との間のオーミック接触と密着性とを確保すべく、所定の温度、所定の雰囲気下で、所定の時間の熱処理を施すこともできる。
【００４６】
続いて、ｎ電極４０及びｐ電極４２を覆う絶縁層５０を形成する。具体的には、ｎ側コンタクト層２２、ｎ電極４０、メサ部分、拡散電極３０、及びｐ電極４２を覆う第１の絶縁層５０ａを、プラズマＣＶＤ法により形成する（絶縁層形成工程における第１の絶縁層形成工程）。そして、第１の絶縁層５０ａの上であってｎ電極４０及びｐ電極４２の上方を除く所定の領域に、蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて反射層６０を形成する（図２Ｂ（ｂ）、絶縁層形成工程における反射層形成工程）。次に、図２Ｂ（ｂ）の工程において形成された反射層６０の上側と、反射層６０が形成されていない部分の上側とに、プラズマＣＶＤ法を用いて第２の絶縁層５０ｂを形成する（図２Ｂ（ｃ）、絶縁層形成工程における第２の絶縁層形成工程）。これにより反射層６０が第２の絶縁層５０ｂにより被覆される。そして、第１の絶縁層５０ａと第２の絶縁層５０ｂとから、本実施形態に係る絶縁層５０が構成される。
【００４７】
図２Ｃ（ａ）は、絶縁層の一部に開口を形成した後の縦断面図である。更に、図２Ｃ（ｂ）は、バリア層及びはんだ層を形成した後の縦断面図である。
【００４８】
続いて、絶縁層５０におけるｎ電極４０の上側部分の少なくとも一部とｐ電極４２の上側部分の少なくとも一部とを、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて除去する。これにより、ｐ電極４２の上に絶縁層５０の開口５２が形成されると共に、ｎ電極４０の上に絶縁層５０の開口５２が形成される（図２Ｃ（ａ）、開口形成工程）。
【００４９】
次に、真空蒸着法及びフォトリソグラフィー技術を用いて、それぞれの開口５２の内側に、同一材料からなるバリア層７０を同時に形成する（バリア層形成工程）。ｎ電極４０上の開口５２に形成されたバリア層７０はｎ電極４０に電気的に接続すると共に、ｐ電極４２上の開口５２に形成されたバリア層７０はｐ電極４２に電気的に接続する。続いて、ｎ電極４０上に形成したバリア層７０の上、及びｐ電極４２上に形成したバリア層７０の上に同一材料からなるはんだ層８０を同時に形成する（はんだ層形成工程）。これにより、図２Ｃ（ｂ）に示す発光素子１が製造される。
【００５０】
なお、ｎ電極４０、及びｐ電極４２はそれぞれ、スパッタリング法により形成することもできる。また、絶縁層５０は、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition : CVD）により形成することもできる。以上の工程を経て形成された発光素子１は、導電性材料の配線パターンが予め形成されたセラミック等から構成される基板の所定の位置に、フリップチップボンディングにより実装される。そして、基板に実装された発光素子１を、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又はガラス等の封止材で一体として封止することにより、発光素子１を発光装置としてパッケージ化できる。
【００５１】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る発光素子１は、ｎ電極４０及びｐ電極４２を同一材料で同時に形成するので、ｎ電極４０とｐ電極４２とを異なる材料から別々に形成する場合に比べて、製造コストの削減、歩留りの向上を実現することができる。そして、ｎ電極４０及びｐ電極４２を同一材料から同時に形成することから、ｎ電極４０及びｐ電極４２とバリア層７０との間の密着性、電気的な接続性についてｎ電極４０及びｐ電極４２のそれぞれごとに検討することを要さないので、バリア層７０を構成する材料の選択の自由度を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態に係る発光素子１は、ｎ電極４０及びｐ電極４２の接触層をＮｉ若しくはＣｒから形成することにより、同一材料からなる電極をＩＴＯ等の酸化物半導体及びｎ型ＧａＮの双方に対してオーミック接触させることができる。なお、発光素子１において接触層をＮｉから形成した場合、拡散電極３０及びｎ側コンタクト層２２への高い密着性が得られるという効果を奏し、Ｃｒから形成した場合には、拡散電極３０及びｎ側コンタクト層２２と接触層との接触抵抗を低くすることができるという効果を奏する。
【００５３】
また、本実施の形態に係る発光素子１は、ｎ電極４０及びｐ電極４２と反射層６０とが分離した状態を保持しているので、反射層６０に電流が流れることがなく、反射層６０においてエレクトロマイグレーションが発生することを防止できる。これにより、電極の機能と反射層の機能とを兼用させた電極を設ける場合に比べて、反射層６０を構成する材料のエレクトロマイグレーションを防止できることにより、反射層の反射率の低下、及び電極のオーミック特性の低下を防止でき、信頼性の高い発光素子１を提供することができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
図３Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の平面の概要を示し、図３Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示す。
【００５５】
第２の実施の形態に係る発光素子２は、第１の実施の形態に係る発光素子１とは拡散電極３０、ｎ電極４０、及びｐ電極４２の構成が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５６】
第２の実施の形態において拡散電極３０は、平面視にて櫛状に形成される。そして、拡散電極３０における櫛の歯に対応する部分上に複数のｐ電極４２が間隔をおいて形成されると共に、互いに平行な長尺の複数のバリア層７０及びはんだ層８０からなる接合電極が形成される。幅方向について外側の拡散電極３０及びはんだ層８０は、他の拡散電極３０及びはんだ層８０より短く形成される。
【００５７】
ｎ電極４０は、櫛状の拡散電極３０の歯の間、及び発光素子２の２つの角部（例えば、対角の位置ではない２つの角部）にそれぞれ形成され、ｎ電極４０上に設けられるバリア層７０及びはんだ層８０についても、発光素子１の２つの角部に形成される。そして、ｎ電極４０上のバリア層及びはんだ層８０は、短く形成されたｐ電極４２のバリア層７０及びはんだ層８０の先端と平面視にて対向している。
【００５８】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係る発光素子２は、複数のｎ電極４０を備えることにより発光素子２に供給される電流の発光素子２中における流れを分散させることができると共に、ｎ電極４０とｎ側コンタクト層２２との接触面積を増加させることができる。これにより、第２の実施の形態のいては、発光素子２の駆動電圧を低減することができ、低い順方向電圧を安定的に保持することができる。
【００５９】
［第３の実施の形態］
図４（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子の縦断面の概要を示し、図４（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る発光素子の平面の概要を示す。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）のＢ−Ｂ線における断面の概要を示している。
【００６０】
第３の実施の形態に係る発光素子３は、第１の実施の形態に係る発光素子１とはｎ電極４０及びｐ電極４２の構成が異なる点を除き、略同一の構成及び機能を有する。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００６１】
発光素子３は、複数のｎ電極４０と複数のｐ電極４２とを備える。例えば、発光素子３は、平面視にてｎ側コンタクト層２２上に複数のｎ電極４０が間隔をおいて形成されており、拡散電極３０上に複数のｐ電極４２が間隔をおいて形成されている。換言すれば、複数のｎ電極４０はｎ側コンタクト層２２上に点在しており、複数のｐ電極４２は拡散電極３０上に点在している。そして、発光素子３は、順電圧が２．９Ｖで、順電流が２０ｍＡの場合に、ピーク波長が４５５ｎｍの光を発する。また、発光素子３は平面視にて略四角形状に形成される。発光素子３の平面寸法は、例えば、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０μｍである。
【００６２】
また、発光素子３の製造工程においては、はんだ層形成工程において、点在している複数のｐ電極４０の全て又は一部が、はんだ層８０の形成により電気的に接続される。同様に、複数のｎ電極４２の全て又は一部が、はんだ層８０の形成により電気的に接続される。
【００６３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態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】
【００６４】
１、２、３  発光素子
１０  サファイア基板
２０  バッファ層
２２  ｎ側コンタクト層
２４  ｎ側クラッド層
２５  発光層
２６  ｐ側クラッド層
２８  ｐ側コンタクト層
３０  拡散電極
４０  ｎ電極
４０ａ  端部
４２  ｐ電極
４２ａ  端部
５０  絶縁層
５０ａ  第１の絶縁層
５０ｂ  第２の絶縁層
５２  開口
６０  反射層
７０  バリア層
８０  はんだ層
８０ａ  辺部
８０ｂ  端部
２００、２０２  マスク
【図１】
2011066053.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2011066053.tif 000006
【図３Ａ】
2011066053.tif 000007
【図３Ｂ】
2011066053.tif 000008
【図４】
2011066053.tif 000009