(57)【要約】【課題】  ｎ型半導体層との間の低い接触抵抗と、ｎ型半導体層および絶縁膜に対する高い密着性と、高い反射率と、を備えるｎコンタクト電極を有するIII 族窒化物半導体発光素子を提供することである。【解決手段】  発光素子１００はフリップチップである。ｎ型半導体層１３０は、ｎ電極と接触するｎ型コンタクト層１３１を有する。ｎ電極は、ｎ型コンタクト層１３１と接触するｎコンタクト電極Ｎ１を有する。ｎコンタクト電極Ｎ１は、絶縁膜Ｉ１を覆うとともに、ｎ型コンタクト層１３１から順に形成されたＴｉ層Ｎ１ａ、Ａｌ層Ｎ１ｂ、Ａｇ層Ｎ１ｃを有する。Ｔｉ層Ｎ１ａの膜厚は、２Å以上１５Å以下である。Ａｌ層Ｎ１ｂの膜厚は、５Å以上３０Å以下である。【選択図】図２
2019134119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層の上の発光層と、
前記発光層の上のｐ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層と電気的に接続されているｎ電極と、
前記ｐ型半導体層と電気的に接続されているｐ電極と、
前記ｎ型半導体層と前記発光層と前記ｐ型半導体層との少なくとも一部を覆う絶縁膜と、
を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記III 族窒化物半導体発光素子はフリップチップであり、
前記ｎ型半導体層は、前記ｎ電極と接触するｎ型コンタクト層を有し、
前記ｎ電極は、前記ｎ型コンタクト層と接触するｎコンタクト電極を有し、
前記ｎコンタクト電極は、
前記絶縁膜を覆うとともに、
前記ｎ型コンタクト層から順に形成されたＴｉ層、Ａｌ層、Ａｇ層を有し、
前記Ｔｉ層の膜厚は、
２Å以上１５Å以下であり、
前記Ａｌ層の膜厚は、
５Å以上３０Å以下であること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子において、
前記Ｔｉ層の膜厚は、
３Å以上１０Å以下であり、
前記Ａｌ層の膜厚は、
１０Å以上２０Å以下であること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の技術分野は、フリップチップ型のIII 族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子では、発光層の井戸層で電子と正孔とが再結合し、光が放出される。発光層から発せられた光は、基板の側の方向と、基板の反対側の方向と、その他の方向と、に向かって進行する。そのため、半導体発光素子には、基板の反対側に光取り出し面を有するフェイスアップ型の発光素子と、透光性基板の側に光取り出し面を有するフリップチップ型の発光素子と、がある。
【０００３】
フリップチップ型の発光素子のうちには、基板の反対側の面に反射層を有するものがある。基板の反対側の面に向かう光を基板の側に反射させるためである。そして、電極が光の反射を担う反射電極が開発されてきている。例えば特許文献１では、銀層と薄いニッケル層または薄いチタン層とを有し、薄いニッケル層または薄いチタン層をｎ型半導体層に接続する技術が開示されている（特許文献１の特許第４６１７０５１号の請求項１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ｎ電極は、ｎ型半導体層と接触するｎコンタクト電極を有する。ｎコンタクト電極は、ｎ型半導体層によく密着するとともに、ｎ型半導体層との間で低い接触抵抗を生ずることが好ましい。また、フリップチップに適用するためには、ｎコンタクト電極は高い反射率を備えることが好ましい。
【０００６】
特許文献１の技術に対して、次の問題点がその後判明した。Ｎｉ、Ｔｉの膜厚が薄いと反射率が高くなるものの、Ｎｉ、Ｔｉの層における絶縁膜を覆う部分が剥離するおそれがある。Ｎｉ、Ｔｉの膜厚が厚いと密着性が改善する代わりに反射率が低下するおそれがある。
【０００７】
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。本明細書の技術が解決しようとする課題は、ｎ型半導体層との間の低い接触抵抗と、ｎ型半導体層および絶縁膜に対する高い密着性と、高い反射率と、を備えるｎコンタクト電極を有するIII 族窒化物半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子は、ｎ型半導体層と、ｎ型半導体層の上の発光層と、発光層の上のｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と電気的に接続されているｎ電極と、ｐ型半導体層と電気的に接続されているｐ電極と、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層との少なくとも一部を覆う絶縁膜と、を有する。III 族窒化物半導体発光素子はフリップチップである。ｎ型半導体層は、ｎ電極と接触するｎ型コンタクト層を有する。ｎ電極は、ｎ型コンタクト層と接触するｎコンタクト電極を有する。ｎコンタクト電極は、絶縁膜を覆うとともに、ｎ型コンタクト層から順に形成されたＴｉ層、Ａｌ層、Ａｇ層を有する。Ｔｉ層の膜厚は、２Å以上１５Å以下である。Ａｌ層の膜厚は、５Å以上３０Å以下である。
【０００９】
このIII 族窒化物半導体発光素子は膜厚の薄いＴｉ層およびＡｌ層と、反射率の高いＡｇ層とを有する。このときｎ電極とｎ型半導体層との間の接触抵抗は小さい。ｎ電極は、ｎ型半導体層および絶縁膜に対して高い密着性を備えている。ｎ電極は高い反射率を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書では、ｎ型半導体層との間の低い接触抵抗と、ｎ型半導体層および絶縁膜に対する高い密着性と、高い反射率と、を備えるｎコンタクト電極を有するIII 族窒化物半導体発光素子が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における半導体発光素子の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の半導体発光素子におけるｎコンタクト電極およびその周辺の構造を示す図（その１）である。
【図３】第１の実施形態の半導体発光素子におけるｎコンタクト電極およびその周辺の構造を示す図（その２）である。
【図４】Ｔｉ層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。
【図５】Ａｌ層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。
【図６】Ｔｉ層の膜厚とＡｌ層の膜厚との組み合わせとその他の物理量との関係をまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、具体的な実施形態について、III 族窒化物半導体発光素子を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本明細書の技術はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みの比は、概念的に示したものであり、実際の厚みの比を示しているわけではない。
【００１３】
（第１の実施形態）
１．半導体発光素子
本実施形態の発光素子１００の概略構成を図１に示す。発光素子１００は、フリップチップ型のIII 族窒化物半導体発光素子である。
【００１４】
図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、下地層１２０と、ｎ型半導体層１３０と、発光層１４０と、ｐ型半導体層１５０と、透明電極ＴＥ１と、ｐコンタクト電極Ｐ１と、第１のｐ配線電極Ｐ２と、第２のｐ配線電極Ｐ３と、ｐパッド電極ＰＡと、ｎコンタクト電極Ｎ１と、ｎ配線電極Ｎ２と、ｎパッド電極ＮＡと、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１と、絶縁膜Ｉ１と、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２と、を有する。
【００１５】
基板１１０は、第１面１１０ａと第２面１１０ｂとを有する。第１面１１０ａは、半導体層を形成するための主面である。第２面１１０ｂは、発光素子１００から外部に光を取り出すための光取り出し面である。基板１１０の第１面１１０ａは、凹凸形状部１１１を有する。凹凸形状部１１１の上には、半導体層が形成されている。第２面１１０ｂにも凹凸形状が形成されていてもよい。
【００１６】
下地層１２０は、基板１１０の第１面１１０ａの凹凸形状部１１１の上に形成された半導体層である。下地層１２０は、例えば、ｉ−ＧａＮである。下地層１２０は、基板１１０の凹凸形状部１１１の上のバッファ層を含んでもよい。また、下地層１２０は、平坦な表面を有する。しかし、下地層１２０は、凹凸のある表面を有していてもよい。
【００１７】
ｎ型半導体層１３０は、第１導電型の第１半導体層である。ｎ型半導体層１３０は、基板１１０の凹凸形状部１１１より上層に配置されている。ｎ型半導体層１３０は、例えば、ｎ型コンタクト層と、ｎ側静電耐圧層と、ｎ側超格子層と、を含む。ｎ型コンタクト層は、ｎ電極のｎコンタクト電極Ｎ１と接触している層である。ｎ型半導体層１３０は、上記以外の構造であってもよい。例えば、ノンドープの半導体層を含んでもよい。
【００１８】
発光層１４０は、正孔と電子とが再結合することにより発光する半導体層である。発光層１４０は、ｎ型半導体層１３０の上に形成されている。発光層１４０は、井戸層と障壁層とを有する。発光層１４０は、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造である。
【００１９】
ｐ型半導体層１５０は、第２導電型の第２半導体層である。ｐ型半導体層１５０は、発光層１４０の上に形成されている。ｐ型半導体層１５０は、例えば、ｐ側超格子層と、ｐ型コンタクト層と、を含む。ｐ型コンタクト層は、ｐコンタクト電極Ｐ１と電気的に接続されている層である。ｐ型半導体層１５０は、上記以外の構造であってもよい。例えば、ノンドープの半導体層を含んでもよい。
【００２０】
透明電極ＴＥ１は、ｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層の上に形成されている。透明電極ＴＥ１の材質は、ＩＺＯである。また、ＩＺＯの他に、ＩＴＯ、ＩＣＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＮｂＴｉＯ2 、ＴａＴｉＯ2 等の透明な導電性酸化物を用いることができる。
【００２１】
ｐコンタクト電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１の上に形成されている。ｐコンタクト電極Ｐ１は、ｐ電極の一部である。ｐコンタクト電極Ｐ１は、透明電極ＴＥ１を介してｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層と電気的に接続されている。ｐコンタクト電極Ｐ１は、例えば、ＩＺＯ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２２】
第１のｐ配線電極Ｐ２は、ｐコンタクト電極Ｐ１の上に形成されている。第１のｐ配線電極Ｐ２は、透明電極ＴＥ１等を介してｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層と電気的に接続されている。第１のｐ配線電極Ｐ２は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２３】
第２のｐ配線電極Ｐ３は、第１のｐ配線電極Ｐ２の上に形成されている。第２のｐ配線電極Ｐ３は、透明電極ＴＥ１等を介してｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層と電気的に接続されている。第２のｐ配線電極Ｐ３は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２４】
ｐパッド電極ＰＡは、第２のｐ配線電極Ｐ３の上に形成されている。ｐパッド電極ＰＡは、透明電極ＴＥ１等を介してｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層と電気的に接続されている。ｐパッド電極ＰＡは、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２５】
ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０の上に形成されている。ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ電極の一部である。ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層と接触している。そのためもちろん、ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層と電気的に接続されている。また、ｎコンタクト電極Ｎ１は、絶縁膜Ｉ１を覆っている。つまり、ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層と、絶縁膜Ｉ１と、を覆っている。ｎコンタクト電極Ｎ１の積層構造については後述する。
【００２６】
ｎ配線電極Ｎ２は、ｎコンタクト電極Ｎ１の上に形成されている。ｎ配線電極Ｎ２は、ｎコンタクト電極Ｎ１と接触している。そのため、ｎ配線電極Ｎ２は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層と電気的に接続されている。ｎ配線電極Ｎ２は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２７】
ｎパッド電極ＮＡは、ｎ配線電極Ｎ２の上に形成されている。ｎパッド電極ＮＡは、ｎ配線電極Ｎ２と接触している。そのため、ｎパッド電極ＮＡは、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層と電気的に接続されている。ｎパッド電極ＮＡは、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ等の金属を１層以上含む金属電極である。
【００２８】
第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１は、透明電極ＴＥ１とｐコンタクト電極Ｐ１との間の接触箇所と、ｎ型半導体層１５０とｎコンタクト電極Ｎ１との間の接触箇所と、を除いて、透明電極ＴＥ１および各半導体層を覆っている。具体的には、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１は、透明電極ＴＥ１の表面と、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０との側面と、を覆っている。もちろん、上記以外の箇所を覆ってもよい。つまり、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１は、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０との少なくとも一部を覆っている。
【００２９】
絶縁膜Ｉ１は、ｐコンタクト電極Ｐ１とｎコンタクト電極Ｎ１とを絶縁するためのものである。そのため、絶縁膜Ｉ１は、ｐコンタクト電極Ｐ１と第１のｐ配線電極Ｐ２との間の接触箇所と、ｎ型半導体層１５０とｎコンタクト電極Ｎ１との間の接触箇所と、を除いて、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１およびｐコンタクト電極Ｐ１を覆っている。つまり、絶縁膜Ｉ１は、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０との少なくとも一部を覆っている。絶縁膜Ｉ１の材質は、例えばＳｉＯ2 である。もちろん、その他の絶縁性の材料であってもよい。
【００３０】
第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２は、第１のｐ配線電極Ｐ２および第２のｐ配線電極Ｐ３と、ｎ配線電極Ｎ２と、を絶縁するためのものである。そのため、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２は、第１の配線電極Ｐ２と第２の配線電極Ｐ３との間の接触箇所と、ｎコンタクト電極Ｎ１とｎ配線電極Ｎ２との間の接触箇所と、を除いて、絶縁膜Ｉ１と第１の配線電極Ｐ２とｎコンタクト電極Ｎ１とを覆っている。つまり、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２は、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０との少なくとも一部を覆っている。
【００３１】
第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１と、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２とは、もちろん、発光層１４０から発せられた光を反射する分布ブラッグ反射膜である。第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１と、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２とは、例えば、ＳｉＯ2 とＴｉＯ2 とを繰り返し成膜した絶縁性多層膜である。材質は、上記以外のものであってもよい。
【００３２】
２．ｎコンタクト電極およびその周辺の構造
図２は、ｎコンタクト電極Ｎ１およびその周辺の構造を示す図（その１）である。図２に示すように、ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層１３１の上に形成されている。ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層１３１から順に形成されたＴｉ層Ｎ１ａ、Ａｌ層Ｎ１ｂ、Ａｇ層Ｎ１ｃを有している。また、Ａｇ層Ｎ１ｃの上には、Ｔａ層Ｎ１ｄが形成されている。Ｔａ層Ｎ１ｄの上には、ｎ配線電極Ｎ２が形成されている。
【００３３】
Ｔｉ層の膜厚は、２Å以上１５Å以下である。好ましくは、Ｔｉ層の膜厚は、３Å以上１０Å以下である。Ａｌ層の膜厚は、５Å以上３０Å以下である。好ましくは、Ａｌ層の膜厚は、１０Å以上２０Å以下である。
【００３４】
図３は、ｎコンタクト電極Ｎ１およびその周辺の構造を示す図（その２）である。図３に示すように、Ｔｉ層Ｎ１ａは、ｎ型コンタクト層１３１の上に島状に形成されている。つまり、Ｔｉ層Ｎ１ａは、ｎ型コンタクト層１３１の上に散布状態で配置されている。Ｔｉ層Ｎ１ａは、ｎ型半導体層１３０の表面に偶然付着したＴｉ原子を核にして成長する。Ｔｉ層Ｎ１ａは十分に薄い。そのため、極めて薄い領域では、Ｔｉ層Ｎ１ａが完全に層状にはならないと考えられる。Ａｌ層Ｎ１ｂも同様である。このように、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂは、島状に形成されていると考えられる。
【００３５】
ここで、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂの膜厚とは、５０ｎｍの膜厚で成膜する時間から成膜速度（ｎｍ／ｓｅｃ）を算出し、成膜速度と成膜時間との積により算出した厚さである。
【００３６】
３．ｎコンタクト電極の効果
図３に示すように、この薄いＡｌ層Ｎ１ｂが、島状のＴｉ層Ｎ１ａを覆うと考えられる。そして、Ａｇ層Ｎ１ｃがＴｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂを覆うと考えられる。Ａｇ層Ｎ１ｃは、加熱時に粒になる。Ａｌ層Ｎ１ｂは、加熱時に溶融して粒になっているＡｇ層Ｎ１ｃの隙間を好適に埋めると考えられる。
【００３７】
このように、島状のＴｉ層Ｎ１ａがｎ型コンタクト層１３１の上に分散して配置されており、Ａｌ層Ｎ１ｂがＴｉ層Ｎ１ａを起点にして島状に積層され、そのＡｌ層Ｎ１ｂをＡｇ層Ｎ１ｃが覆っている。そのため、ｎコンタクト電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３１に対して高い密着性を備えるとともに十分に低い接触抵抗を有している。また、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂが十分に薄いため、これらの層では光がほとんど吸収されない。光は、反射率の高いＡｇ層Ｎ１ｃにより反射される。ただし、発光層１４０の発光波長は、Ａｇに吸収されにくい波長であるとよい。例えば、３５０ｎｍ以上である。
【００３８】
Ｔｉ層Ｎ１ａがｎ型コンタクト層１３１に島状に堆積し、Ａｌ層Ｎ１ｂがＴｉ層Ｎ１ａとＡｇ層Ｎ１ｃとの間の隙間を好適に埋めると考えられる。そのため、ｎ型コンタクト層１３１とｎコンタクト電極Ｎ１との間の密着性は高く、接触抵抗は低い。
【００３９】
そして、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂが島状に配置されているため、光はこれらの層がないところを透過しやすい。また、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂの膜厚が十分に薄いため、光はこれらの層があるところであっても透過しやすいと考えられる。そして、Ｔｉ層Ｎ１ａおよびＡｌ層Ｎ１ｂを透過してきた光は、Ａｇ層Ｎ１ｃにより好適に反射される。ｎコンタクト電極Ｎ１が島状で薄いＴ１層Ｎ１ａ、Ａｌ層Ｎ１ｂと、Ａｇ層Ｎ１ｃと、を有するため、この発光素子１００は、高い密着性と低い接触抵抗と、高い反射率とを備える。
【００４０】
４．半導体発光素子の製造方法
成膜に用いるキャリアガスとして、水素（Ｈ2 ）もしくは窒素（Ｎ2 ）もしくは水素と窒素との混合気体（Ｈ2 ＋Ｎ2 ）が挙げられる。後述する各工程において、特に言及がない場合には、これらのいずれを用いてもよい。窒素源として、アンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いる。Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＧ」）を用いる。Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＡ」）を用いる。Ｉｎ源として、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＩ」）を用いる。ｎ型ドーパントガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）を用いる。ｐ型ドーパントガスとして、ビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を用いる。
【００４１】
４−１．基板準備工程
まず、基板１１０を準備する。基板１１０は、第１面１１０ａと第２面１１０ｂとを有する。基板１１０の第１面１１０ａには、凹凸形状部１１１が形成されている。そして、例えば、ＭＯＣＶＤ炉のチャンバーの内部のサセプターに基板１１０を配置する。
【００４２】
４−２．基板洗浄工程
次に、基板温度を１０００℃以上に加熱する。そして、水素ガスをチャンバーの内部に供給する。これにより、基板１１０の第１面１１０ａは洗浄されるとともに還元される。
【００４３】
４−３．下地層形成工程
次に、基板１１０の第１面１１０ａの上にバッファ層を形成する。そして、そのバッファ層の上に下地層１２０を形成する。下地層１２０は、基板１１０の凹凸形状部１１１を埋める。下地層１２０の表面は比較的平坦である。バッファ層は、例えば、低温ＡｌＮ層または低温ＧａＮ層である。下地層１２０は、例えば、ｉ−ＧａＮ層である。上記は例示であり、これ以外であってもよい。
【００４４】
４−４．ｎ型半導体層形成工程
次に、下地層１２０の上にｎ型半導体層１３０を形成する。つまり、基板１１０の凹凸形状部１１１の上層にｎ型半導体層１３０を形成する。例えば、下地層１２０の上から、ｎ型コンタクト層、ｎ側静電耐圧層、ｎ側超格子層の順で半導体層を形成する。このときの基板温度は、９００℃以上１２００℃以下の範囲内である。
【００４５】
４−５．発光層形成工程
次に、ｎ型半導体層１３０の上に発光層１４０を形成する。その際に、障壁層と井戸層とを交互に積層する。基板温度は、９００℃以上１２００℃以下の範囲内である。
【００４６】
４−６．ｐ型半導体層形成工程
次に、発光層１４０の上にｐ型半導体層１５０を形成する。例えば、発光層１４０から、ｐ側超格子層、ｐ型コンタクト層の順で半導体層を形成する。このときの基板温度は、８００℃以上１２００℃以下の範囲内である。
【００４７】
４−７．透明電極形成工程
次に、ｐ型半導体層１５０の上に透明電極ＴＥ１を形成する。具体的には、ｐ型半導体層１５０のｐ型コンタクト層の上に透明電極ＴＥ１を形成する。その際、スパッタリング技術を用いてもよいし、蒸着技術を用いてもよい。
【００４８】
４−８．凹部形成工程
次に、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層の一部を露出させる。この露出箇所は、ｎコンタクト電極Ｎ１を形成するためのものである。
【００４９】
４−９．第１の分布ブラッグ反射膜形成工程
次に、透明電極ＴＥ１の上に第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１を形成する。その際、スパッタリング技術を用いてもよいし、蒸着技術を用いてもよい。
【００５０】
４−１０．ｐコンタクト電極形成工程
次に、透明電極ＴＥ１の上にｐコンタクト電極Ｐ１を形成する。この段階では、透明電極ＴＥ１の表面を第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１が覆っている。そのため、マスクを用いたエッチング等により、ｐコンタクト電極Ｐ１の形成領域に凹部を形成する。そして、透明電極ＴＥ１の一部を露出させる。そして、透明電極ＴＥ１の露出箇所の上にｐコンタクト電極Ｐ１を形成する。
【００５１】
４−１１．絶縁膜形成工程
次に、ｐコンタクト電極Ｐ１の上に絶縁膜Ｉ１を形成する。その際、スパッタリング技術を用いてもよいし、蒸着技術を用いてもよい。
【００５２】
４−１２．ｎコンタクト電極形成工程
次に、ｎ型半導体層１３０の上にｎコンタクト電極Ｎ１を形成する。この段階では、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１および絶縁膜Ｉ１が、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層の表面を覆っている。そこで、マスクを用いたエッチング等により、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１の一部および絶縁膜Ｉ１の一部を除去する。これにより、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層を露出させる。そして、ｎ型半導体層１３０のｎ型コンタクト層の上にｎコンタクト電極Ｎ１を形成する。具体的にはＴｉ層Ｎ１ａ、Ａｌ層Ｎ１ｂ、Ａｇ層Ｎ１ｃ、Ｔａ層Ｎ１ｄをこの順序で形成する。その際、Ｔｉ層およびＡｌ層Ｎ１ｂについては、島状に形成する。その際にＲＦスパッタリングを用いるとよい。密着性の観点から、ＲＦスパッタリングのほうが、ＤＣスパッタリングよりも好ましい。
【００５３】
４−１３．第１の配線電極形成工程
次に、ｐコンタクト電極Ｐ１の上に第１のｐ配線電極Ｐ２を形成する。そのために、絶縁膜Ｉ１の一部を除去して、ｐコンタクト電極Ｐ１を露出させる。上記のｎコンタクト電極形成工程の際に、第１のｐ配線電極Ｐ２の形成領域における絶縁膜Ｉ１を除去してもよい。そして、露出させたｐコンタクト電極Ｐ１の上に第１のｐ配線電極Ｐ２を形成する。
【００５４】
４−１４．素子区画工程（凹凸形状部露出工程）
次に、基板１１０の上の半導体層をチップサイズに区画する。そのために、エッチング技術等を用いるとよい。そして、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０の一部を除去して基板１１０の凹凸形状部１１１を露出させる。
【００５５】
４−１５．第２の分布ブラッグ反射膜形成工程
次に、ｎコンタクト電極Ｎ１および第１のｐ配線電極Ｐ２の上に第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２を形成する。その際、スパッタリング技術を用いてもよいし、蒸着技術を用いてもよい。この工程では、下地層１２０とｎ型半導体層１３０と発光層１４０とｐ型半導体層１５０との少なくとも一部を覆う第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２を形成する。
【００５６】
４−１６．第２の配線電極形成工程
次に、第１のｐ配線電極Ｐ２の上に第２のｐ配線電極Ｐ３を形成する。また、ｎコンタクト電極Ｎ１の上にｎ配線電極Ｎ２を形成する。そのために、マスクを用いたエッチング等により、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２の一部を除去して、第１のｐ配線電極Ｐ２およびｎコンタクト電極Ｎ１を露出させる。そして、第１のｐ配線電極Ｐ２の上に第２のｐ配線電極Ｐ３を形成する。また、ｎコンタクト電極Ｎ１の上にｎ配線電極Ｎ２を形成する。
【００５７】
４−１７．パッド電極形成工程
次に、第２のｐ配線電極Ｐ３の上にｐパッド電極ＰＡを形成する。また、ｎ配線電極Ｎ２の上にｎパッド電極ＮＡを形成する。
【００５８】
４−１８．その他の工程
また、上記の工程の他、熱処理工程等、その他の工程を実施してもよい。例えば、ｎコンタクト電極形成工程の後に、２００℃以上４００℃以下の加熱工程を実施してもよい。これにより、ｎコンタクト電極の反射率およびコンタクト抵抗についてより良好な状態を保持することができる。以上により、図１の発光素子１００が製造される。
【００５９】
５．変形例
５−１．Ａｇ層の上層
本実施形態では、Ａｇ層Ｎ１ｃの上にＴａ層Ｎ１ｄがある。しかし、Ｔａ層Ｎ１ｄはその他の材質であってもよい。Ｔａ層Ｎ１ｄの代わりに複数層を設けてもよい。また、場合によっては、Ｔａ層を省略してもよい。
【００６０】
５−２．絶縁性多層膜
本実施形態の発光素子１００は、第１の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ１、絶縁膜Ｉ１、第２の分布ブラッグ反射膜ＤＢＲ２の３層を有する。しかし、これらの絶縁層を適宜入れ替えてもよい。分布ブラッグ反射膜を適宜配置してもよい。
【００６１】
５−３．積層構造
下地層１２０を形成することなく、基板１１０の凹凸形状部１１１の上に第１導電型のｎ型半導体層１３０を直接形成してもよい。この場合であっても、基板１１０と発光層１４０との間に第１導電型のｎ型半導体層１３０が位置することに変わりない。
【００６２】
５−５．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
【実施例】
【００６３】
１．Ｔｉ層の膜厚と反射率
Ｔｉ層の膜厚と反射率との関係についてシミュレーションを行った。ｎコンタクト電極Ｎ１の積層構造は、ｎ型コンタクト層１３１の側からＴｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａである。Ａｌ層の膜厚は１５Åである。Ａｇ層の膜厚は２０００Åである。Ｔａ層の膜厚は７００Åである。これらの条件下でＴｉ層の膜厚を変えて反射率を計算した。なお、ＲＥＦは、２０ÅのＴｉ層、２０００ÅのＡｌ層、７００ÅのＴａ層をｎ型コンタクト層１３１の側から積層した場合の反射率を示す。
【００６４】
図４はＴｉ層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。図４の横軸は光の波長である。図４の縦軸はｎコンタクト電極Ｎ１の反射率である。図４に示すように、３５０ｎｍ以上の波長領域では、Ｔｉ層の膜厚が０Åのとき、反射率が最も高い。そして、Ｔｉ層の膜厚が大きくなるにつれて、反射率が減少する。したがって、ｎコンタクト電極Ｎ１とｎ型コンタクト層１３１との間の密着性を考慮すると、Ｔｉ層の膜厚は、３Å以上１０Å以下である。Ｔｉ層がないと、ｎコンタクト電極Ｎ１をｎ型コンタクト層１３１の上に形成することは困難である。
【００６５】
２．Ａｌ層の膜厚と反射率
Ａｌ層の膜厚と反射率との関係についてシミュレーションを行った。ｎコンタクト電極Ｎ１の積層構造は、ｎ型コンタクト層１３１の側からＴｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔａである。Ｔｉ層の膜厚は５Åである。Ａｇ層の膜厚は２０００Åである。Ｔａ層の膜厚は７００Åである。これらの条件下でＡｌ層の膜厚を変えて反射率を計算した。なお、ＲＥＦは、２０ÅのＴｉ層、２０００ÅのＡｌ層、７００ÅのＴａ層をｎ型コンタクト層１３１の側から積層した場合の反射率を示す。
【００６６】
図５はＡｌ層の膜厚と反射率との関係を示すグラフである。図５の横軸は光の波長である。図５の縦軸はｎコンタクト電極Ｎ１の反射率である。図５に示すように、３５０ｎｍ以上の波長領域では、Ａｌ層の膜厚が０Åのとき、反射率が最も高い。そして、Ａｌ層の膜厚が大きくなるにつれて、反射率が減少する。したがって、ｎコンタクト電極Ｎ１とｎ型コンタクト層１３１との間の密着性を考慮すると、Ａｌ層の膜厚は、５Å以上３０Å以下である。Ａｌ層がないと、ｎコンタクト電極Ｎ１をｎ型コンタクト層１３１の上に形成することは困難である。
【００６７】
３．Ｔｉ層の膜厚とＡｌ層の膜厚とその他の物理量
図６は、Ｔｉ層の膜厚とＡｌ層の膜厚との組み合わせとその他の物理量との関係をまとめた表である。ここでは、剥離強度、反射率、接触抵抗（コンタクト抵抗）を測定した。剥離強度はテープ試験により実施した。すなわち、絶縁膜と同じＳｉＯ2 板の上にテープを貼った後にそのテープを剥がすことにより、剥離強度を測定した。反射率を評価するために前述のシミュレーション結果から波長４５０ｎｍと５６０ｎｍとの結果を抽出した。また、該当する電極構造を有するチップを製作し、接触抵抗を測定した。
【００６８】
図６の各欄は、上から順に剥離強度、波長４５０ｎｍの反射率、波長５６０ｎｍの反射率、接触抵抗である。
【００６９】
その結果、Ｔｉ層の膜厚は、２Å以上１５Å以下であるとよい。好ましくは、Ｔｉ層の膜厚は、３Å以上１０Å以下である。Ａｌ層の膜厚は、５Å以上３０Å以下であるとよい。好ましくは、Ａｌ層の膜厚は、１０Å以上２０Å以下である。
【００７０】
Ａ．付記
第１の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子は、ｎ型半導体層と、ｎ型半導体層の上の発光層と、発光層の上のｐ型半導体層と、ｎ型半導体層と電気的に接続されているｎ電極と、ｐ型半導体層と電気的に接続されているｐ電極と、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層との少なくとも一部を覆う絶縁膜と、を有する。このIII 族窒化物半導体発光素子はフリップチップである。ｎ型半導体層は、ｎ電極と接触するｎ型コンタクト層を有する。ｎ電極は、ｎ型コンタクト層と接触するｎコンタクト電極を有する。ｎコンタクト電極は、絶縁膜を覆うとともに、ｎ型コンタクト層から順に形成されたＴｉ層、Ａｌ層、Ａｇ層を有する。Ｔｉ層の膜厚は、２Å以上１５Å以下である。Ａｌ層の膜厚は、５Å以上３０Å以下である。
【００７１】
第２の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子は、Ｔｉ層の膜厚は、３Å以上１０Å以下である。Ａｌ層の膜厚は、１０Å以上２０Å以下である。
【符号の説明】
【００７２】
１００…発光素子
１１０…基板
１１０ａ…第１面
１１０ｂ…第２面
１１１…凹凸形状部
１２０…下地層
１３０…ｎ型半導体層
１４０…発光層
１５０…ｐ型半導体層
ＴＥ１…透明電極
ＤＢＲ１…第１の分布ブラッグ反射膜
Ｉ１…絶縁膜
ＤＢＲ３…第３の分布ブラッグ反射膜
Ｎ１…ｎコンタクト電極
Ｎ１ａ…Ｔｉ層
Ｎ１ｂ…Ａｌ層
Ｎ１ｃ…Ａｇ層
Ｎ２…ｎ配線電極
ＮＡ…ｎパッド電極
Ｐ１…ｐコンタクト電極
Ｐ２…第１のｐ配線電極
Ｐ３…第２のｐ配線電極
ＰＡ…ｐパッド電極
【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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