(57)【要約】      （修正有）【課題】チップからの光出力効率を維持しつつ、安価かつ電極剥離の発生を抑制できるチップ構造を有する発光素子を提供する。【解決手段】少なくとも第一導電型を有する第一半導体層１０６と活性層１０５と第二導電型を有する第二半導体層１０４がこの順序で形成された発光部１２０と、第二半導体層１０４と接するパッド電極部３０３と第二半導体層１０４と接するとともにパッド電極部３０３に接続される細線電極部３０１とを有する第一電極部とを有する発光素子であって、例えば、第二半導体層１０４がｐ型の場合、パッド電極部３０３が第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、第二半導体層１０４に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、細線電極部３０１が第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一導電型を有する第一半導体層と活性層と第二導電型を有する第二半導体層がこの順序で形成された発光部と、前記第二半導体層と接するパッド電極部と前記第二半導体層と接するとともに前記パッド電極部に接続される細線電極部とを有する第一電極部と、第一半導体層側に設けられた第二電極部と、を有する発光素子であって、
前記第二半導体層がｎ型の場合、
前記パッド電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記第二半導体層がｐ型の場合、
前記パッド電極部が、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第一半導体層の前記活性層と反対側に、厚さが１０μｍ以上の窓層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第一半導体層と前記窓層との間に、組成調整層を有することを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
下面に前記第二電極を有する支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、反射層として機能する接合金属層と、
前記接合金属層と前記第一半導体層との間に設けられる誘電体層と、
前記誘電体層の一部を貫通し、前記接合金属層及び前記第一半導体層と接する界面電極と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第二半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体、又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなり、
前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属は、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれかであり、
前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる金属は、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記パッド電極部の厚さが、前記細線電極部より２００ｎｍ以上厚く、
前記パッド電極部と前記細線電極部の境界部の電極の幅が５μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）又は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体発光素子に関し、特にパッド電極部を有する化合物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器へのＬＥＤ（発光ダイオード）の採用が行われている。モバイル機器にＬＥＤを組み込むためには小型のモジュールが必要であり、そのために、チップはより少ない容積が必要となる。特にチップ厚さがモジュールの厚さを決定するため、薄いチップを実現する事が容積を減らす鍵となる。
【０００３】
その一方で、薄いチップを作製するためには、デバイス形成後のウエハを薄く削る必要があり、加工に要するコストがチップコストを引き上げる要因になる。また、加工に起因する歩留まり低下の問題もある。さらに、薄い発光素子は電流拡散に十分なエピタキシャル膜厚を設けることができない。
そして、十分な電流拡散が行われない発光素子は、電流が発光素子の一部に集中するため、特に電極直下が発光しやすくなり、ＥＬ（Ｅelectro-luminescence）発光分布が一様にならず、光出力が稼げなくなる。
【０００４】
上記のことを回避するためには、電極直下の電流の集中を回避する事が肝要となる。そのために、特許文献１に示すように、電極直下にＳｉＯ２等の絶縁物からなるブロック層を設けることが提案されている。
また、特許文献２には、透明導電層を設け、パッド電極中に透明電極層を還元する物質を含む還元電極を設け、かつ、還元電極層下部にブロック層を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６０６６５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、モバイル機器へＬＥＤを採用する場合に、電極直下の電流の集中を回避することが望まれており、そのために、特許文献１、特許文献２のような提案がなされている。
【０００７】
しかしながら、発明者らは、以下の問題点があることを見出した。
すなわち、特許文献１に記載されている方法では、電極直下に絶縁物が挿入されているため、電流を電極直下に流さないことには効果があるが、ＳｉＯ２の成膜とパターン形成のためのフォトリソグラフィー工程、エッチング工程と多くの工程を必要とする。
また、ブロック層としてＳｉＯ２を形成する場合、半導体によるブロック層より、ブロック層自体の材料費は安価である。しかしながら、半導体層とオーミック金属層の界面に合金層を形成していないため、いわゆる接着の状態であり、物理的な力に対しては剥離しやすい。その結果、電極剥離を発生させやすいため、好ましい方法ではない。
剥離を回避するためには、パッド電極部の膜厚そのものは維持するか、又は、厚くする必要があり、コストアップ要因となる。本質的には、パッド電極部と半導体の接触部においては合金層を有することが、電極剥離を防ぐ上で好適である。
剥離の点では、透明導電層とパッド金属部とが合金層を形成する特許文献２は、特許文献１より好ましい構造になっているが、透明導電層の成膜、還元電極層の成膜とフォトリソグラフィー工程、電極パターン形成と、特許文献２は特許文献１より多くの工程を必要とする。
また、ブロック層をエピタキシャル層で設けることは、ＳｉＯ２膜や透明導電膜を設けるよりも、非常に大きなコストアップ要因となるため、安価なチップを作製する上では好ましい方法ではない。
【０００８】
すなわち、電流をパッド電極直下に流さないことに対して、特許文献１及び特許文献２は効果があるが、多くの追加工程を必要とし、電極を形成するためのコストが大きくなり、従来の技術では、発光出力を維持しつつ、チップコストを低減することが難しかった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、チップからの光出力を維持しつつ、安価かつ電極剥離の発生を抑制できるチップ構造を有する発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも第一導電型を有する第一半導体層と活性層と第二導電型を有する第二半導体層がこの順序で形成された発光部と、前記第二半導体層と接するパッド電極部と前記第二半導体層と接するとともに前記パッド電極部に接続される細線電極部とを有する第一電極部と、第一半導体層側に設けられた第二電極部と、を有する発光素子であって、前記第二半導体層がｎ型の場合、前記パッド電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、前記第二半導体層がｐ型の場合、前記パッド電極部が、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含むことを特徴とする発光素子を提供する。
【００１１】
このように、パッド電極部、細線電極部、及び、第二半導体層を上記のような構成とすることで、パッド電極部と第二半導体層との間でオーミック接触とならずに、ショットキー接触となるため、パッド電極部直下の領域は高抵抗となる一方で、細線電極部と第二半導体層の間はオーミック接触となりパッド電極部直下の領域は低抵抗となるので、パッド部直下には電流が流れず、細線電極部にのみ電流が流れるため、細線電極部に電流が集中し、パッド電極直下にブロック層を設けた場合と同等の効果を得ることができ、安価で高輝度な発光素子が実現できる。
【００１２】
ここで、前記第一半導体層の前記活性層と反対側に、厚さが１０μｍ以上の窓層が形成されていることが好ましい。
このような窓層を形成することで、発光部からの光が発光素子の外部により出やすくなるので、より高輝度の発光素子とすることができる。
【００１３】
また、前記第一半導体層と前記窓層との間に、組成調整層を有することが好ましい。
このように、第一半導体層と前記窓層との間に組成調整層を有することで、第一半導体層と窓層の格子定数が異なる場合に、第一半導体層上に結晶性の良好な窓層をエピタキシャル成長させることができる。
【００１４】
ここで、下面に前記第二電極を有する支持基板と、前記支持基板上に設けられ、反射層として機能する接合金属層と、前記接合金属層と前記第一半導体層との間に設けられる誘電体層と、前記誘電体層の一部を貫通し、前記接合金属層及び前記第一半導体層と接する界面電極とをさらに有することができる。
このような構成にすることで、発光部の第一半導体層側に反射層を設けることができるので、さらに高輝度な発光素子が実現できる。
【００１５】
ここで、前記第二半導体層がＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体、又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなり、前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属はＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれかであり、前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる金属は、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれかであるとすることができる。
このように、第二半導体層がＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体、又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなる場合に、上記のようなドーパント金属を好適に用いることができる。
【００１６】
ここで、前記パッド電極部の厚さが、前記細線電極部より２００ｎｍ以上厚く、前記パッド電極部と前記細線電極部の境界部の電極の幅が５μｍ以上であることが好ましい。
このようなパッド電極部の厚さとすることで、ワイヤーボンディング時の衝撃を吸収できる厚さを確保することができる。
また、上記のようなパッド電極部と細線電極部の境界部の電極の幅とすることで、パッド電極部と細線電極部とを低い抵抗で電気的に接続することができる。
【００１７】
また、前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなり、前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなるようにすることができる。
【００１８】
また、前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなるようにすることができる。
【００１９】
さらに、前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなり、前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）又は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなるようにすることができる。
このように、発光部の活性層、第一半導体層、及び、第二半導体層として、上記のような材料を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、第二半導体層の導電型に応じてパッド電極部及び細線電極部に含まれるドーパント金属を変えることで、パッド電極部直下に流れる電流を抑制する一方で、細線電極部直下に電流を流すようにするとともに、パッド電極部と第二半導体層との界面に合金層を形成できるので、チップからの光出力を維持しつつ、安価かつ電極剥離の発生を抑制できるチップ構造を有する発光素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施形態の発光素子を製造するために用いられるエピタキシャルウェーハの断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の発光素子の概略断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の発光素子の上面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の発光素子の下面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態の発光素子を製造するために用いられるエピタキシャルウェーハの断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の発光素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態の発光素子の概略断面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態の発光素子の上面図である。
【図９】比較例１の発光素子の上面図である。
【図１０】比較例２の発光素子の上面図である。
【図１１】比較例３の発光素子の上面図である。
【図１２】比較例４の発光素子の上面図である。
【図１３】比較例１乃至比較例３の実施例１に対する相対発光出力を示すグラフである。
【図１４】比較例４の発光素子に対する実施例２の発光素子の発光出力、ＶＦ値、発光効率の上昇率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、モバイル機器へＬＥＤを採用する場合に、電極直下の電流の集中を回避することが望まれている。
電極直下の電流の集中を回避するための様々な技術が提案されているが、多くの追加工程を必要とし、電極を形成するためのコストが大きくなり、従来の技術では、発光出力を維持しつつ、チップコストを低減することが難しかった。
【００２３】
そこで、発明者らは、発光出力を維持しつつ、チップコストを低減できる発光素子について鋭意検討を重ねた。
その結果、第二半導体層の導電型に応じてパッド電極部及び細線電極部に含まれるドーパント金属を変えることで、パッド電極部直下に流れる電流を抑制する一方で、細線電極部直下に電流を流すようにすることができ、さらにパッド電極部と第二半導体層との界面に合金層を形成できるので、発光出力を維持しつつ、チップコストを低減でき、さらに電極剥離の発生を抑制できることを見出し、本発明をなすに至った。
【００２４】
まず、本発明の第一の実施形態の発光素子について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態の発光素子を製造するために用いられるエピタキシャルウェーハの断面図である。
図２は、本発明の第一の実施形態の発光素子の概略断面図である。
図３は、本発明の第一の実施形態の発光素子の上面図（第二半導体層側から見た平面図）である。
図４は、本発明の第一の実施形態の発光素子の下面図（窓層側から見た平面図）である。
図１に示すように、エピタキシャルウェーハ１００は、出発基板１０１上に緩衝層１０２、エッチング阻止層１０３を形成し、その後、第二導電型の第二半導体層１０４、活性層１０５、第一導電型の第一半導体層１０６を積層して発光部１２０を形成する。
例えば、出発基板１０１がＧａＡｓの場合、発光部の材料は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０、３５≦ｙ≦０．６５）、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）、あるいは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を選択することができる。
また、出発基板１０１がＧｅやＺｎＯの場合、緩衝層１０２は格子不整が調整される効果が含まれた層となる。
また、活性層１０５はキャリア閉じ込め効果を出すため、第一半導体層１０６及び第二半導体層１０４より小さいバンドギャップを有する組成に調整される。
【００２５】
発光部１２０上に、エピタキシャル成長によって窓層１０８を形成する。
出発基板１０１がＧａＡｓの場合、窓層１０８は、成長中に基板に不純物を拡散させない材料であれば、どのような材料でも選択可能であるが、活性層１０５より発した光に対して透明であるＧａＰＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＰＮ等が選択可能である。
また、窓層１０８はその膜厚が厚いほど光取り出し効果が高まるため、厚い方が好ましい。１μｍ程度の厚さでも光取り出し効果の高まりは期待できるが、後工程のため、１０μｍ以上の厚さで窓層を設けることが好適である。
また、窓層１０８と第二半導体層１０６との間で格子定数が著しく異なる場合、組成調整層１０７を設けたほうが表面ラフネスを抑制するためには効果的であるが、組成調整層１０７はなくてもよい。
【００２６】
また、第二半導体層１０４は電流の分散効果を高めるため、二種類以上のドーピング濃度を有する領域を設けることが効果的である。第二半導体層１０４の出発基板１０１側の領域から活性層１０５に接する方向にかけて、一方の層のドーピング濃度が他方の層のドーピング濃度の２倍以上であるような層を２層以上に配することが好適である。
すなわち、低濃度ドーピング層と高濃度ドーピング層との界面で電流が横方向に分散し、高濃度ドーピング層で電流が低抵抗で流れることで、薄膜であっても効果的な電流分散を実現することができる。
前述の低濃度ドーピング層及び高濃度ドーピング層の対を複数組み合わせると、電流分散の効果を一層高めることができる。
【００２７】
また、電流分散の効果が顕著であるのは、低濃度ドーピング層のドーピング濃度が３×１０１７／ｃｍ３以下の領域であり、かつ、高濃度ドーピング層のドーピング濃度が６×１０１７／ｃｍ３以上の領域である。
電流分散の効果は、ドーピング濃度差による効果であり、低濃度ドーピング層はエピタキシャル層形成時に５０ｎｍ以上の膜厚を有していればよい。
低濃度ドーピング層が３×１０１７／ｃｍ３より高く、高濃度ドーピング層が６×１０１７／ｃｍ３未満であっても、低濃度ドーピング層及び高濃度ドーピング層の対を２組以上設ければ、膜厚が厚くなるためにコストアップの要因になるものの、同様の効果が得られる。
【００２８】
窓層１０８は本実施形態において第一導電型（すなわち、第一半導体層１０６と同じ導電型）であり、１×１０１７／ｃｍ３以上のドーピング濃度を有していることが好適である。
第一半導体層１０６のドーピング濃度が一様であり、かつ、窓層１０８の領域のドーピング濃度が１×１０１７／ｃｍ３未満になると、電流分散が阻害され、活性層からの発光が均一にならない場合がある。
なお、窓層１０８の領域のドーピング濃度が１×１０１７／ｃｍ３未満である場合には、電流分散を均一にするためには、第二半導体層１０４の場合と同様に、第一半導体層１０６は、低濃度と高濃度の二種類のドーピング領域を有することが好ましい。
【００２９】
窓層１０８を形成した後、図４に示すように、窓層１０８に接するようにドット状電極４０１を形成する。
その後出発基板１０１及び緩衝層１０２を除去する。例えば、出発基板１０１がＧａＡｓの場合、アンモニアと過酸化水素水の混合液で除去する。
エッチング阻止層１０３を例えば、ＡｌＩｎＰ層とした場合、前述の混合液を用いればエッチングの選択性により、エッチング阻止層１０３でエッチングが停止する。
出発基板１０１及び緩衝層１０２を除去後、エッチング阻止層１０３を除去し、第二半導体層１０４を露出させる。
エッチング阻止層１０３の除去は、例えば、ＳＰＭ（硫酸過水）液等を用いると選択的な除去が可能である。
【００３０】
その後、図２に示すように、露出させた第二半導体層１０４上に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造の細線電極部３０１を形成する。第二導電型（すなわち、第二半導体層１０４の導電型）がｐ型の場合、細線電極部３０１はＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる金属）を含む。第二導電型がｎ型の場合、細線電極部３０１はＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層１０４に対してｎ型ドーパントとなる金属）を含む。
【００３１】
細線電極部３０１は第二半導体層１０４に電流を分散させる機能を有する電極部であるため、断面積が小さくなると抵抗が高くなり、電流分散の機能を果たせなくなる。Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉなどは発光素子の電流分散に用いるには十分抵抗の低い金属ではあるが、限界となる断面積がある。
従って、０．１μｍ２以上の断面積を設けておくことが好ましい。例えば、本実施形態では、第二導電型がｎ型である場合、第二半導体層１０４上にＴｉ層１００ｎｍ、ＡｕＧｅ合金層５０ｎｍ、Ａｕ層１００ｎｍを蒸着法で積層する。
Ａｕ層はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕとしてもよく、Ｔｉ層は無くてもかまわないし、Ｎｉに代えても良い。また、積層順番は、本実施形態で提示した順序に限らない。また、膜厚は本例示にとらわれるものではなく、断面積０．１μｍ２以上の範囲内で自由に選択可能であるため、細線電極３０１の幅が広くなれば本例示より薄くすることが可能であり、狭くなれば本例示より厚くすることが可能であることは言うまでもない。
【００３２】
本実施形態では、ドーパント源ＧｅとしてＡｕＧｅ合金を用いたが、これは蒸着法では合金の方が扱いやすいためである。
例えば、スパッタ法やＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法など蒸着法以外の他の方法で形成する場合、Ｇｅのみとしても良い。これはＳ、Ｓｅ，Ｓｉに対しても同様である。
第二導電型がｐ型である場合、先の例のＡｕＧｅ合金層をＡｕＺｎなどの合金層に置き換えればよい。また、第二導電型がｐ型であっても積層順序は先の例にとらわれず、種々の順序が選択可能である。
【００３３】
図３に示すように細線電極部３０１と重なる領域３０２を有する様に、パッド電極部３０３を形成する。
パッド電極部３０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉの１種類以上を含む金属で形成する。
第二導電型がｐ型の場合、パッド電極部３０３には、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層１０４に対してｎ型ドーパントとなる金属）を含ませるか、あるいは、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれの金属も含まない（すなわち、第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まない）構造で形成する。
第二導電型がｎ型の場合、パッド電極部３０３には、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる金属）を含ませるか、あるいはＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのうち、いずれかの金属も含まない（すなわち、第二半導体層１０４に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まない）構造で形成する。
【００３４】
本実施形態では、パッド電極部３０３として第二半導体層１０４上にＴｉ層１００ｎｍ、Ａｕ層９００ｎｍを積層した。Ａｕ層はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕとしても良く、Ｔｉ層は無くてもかまわないし、Ｎｉに代えても良い。
また、本例示ではＴｉ層の上はＡｕ層単独の層としているが、ＡｌとＡｕが積層された構造や、ＡｇとＡｕが積層された構造など種々の構造の組み合わせが選択可能である。
さらに、本例示ではパッド電極部３０３の厚さを１０００ｎｍとしたが、ワイヤーボンディング時の衝撃を吸収できる厚さを設けておけば良いため、本例示の厚さに限らず、薄くてもかまわない。厚さが厚いほど、ワイヤーボンディング時の衝撃吸収力が高まるが、コストアップ要因になるため、過剰に厚くすることは好ましい設計ではなく、３０００ｎｍ程度の厚さで抑えることが好ましい。
また、パッド電極部３０３の厚さが、細線電極部３０１より２００ｎｍ以上厚いことが好ましい。このように、パッド電極部３０３の厚さを、細線電極部３０１より２００ｎｍ以上厚くすることで、ワイヤーボンディング時の衝撃を吸収できる厚さを確保することができる。
また、パッド電極部３０３と前記細線電極部の境界部の電極（重なり領域３０２）の幅が５μｍ以上であることが好ましい。このように、パッド電極部と細線電極部の境界部の電極の幅を５μｍ以上とすることで、パッド電極部と細線電極部とを低い抵抗で電気的に接続することができる。
【００３５】
細線部３０１、パッド電極部３０３を形成した状態で熱処理を施す。この熱処理により金属と接触している半導体層に合金層が形成される。合金層形成時には金属層から半導体層へ、半導体層から金属層へ相互拡散が起こるため、機械的に強固な層が形成される。
ワイヤーボンディング時の電極部の剥離現象は層間の界面で発生するが、熱処理により電極部の金属と半導体層との間で、合金層を介して連続的に組成が変化する層が形成され、原理的に界面が存在しないため、ワイヤーボンディング時に電極部が半導体層から剥離することを抑制することができる。
【００３６】
第二導電型がｐ型の場合でパッド電極部３０３にＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上のドーパント金属を含む場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しても半導体の抵抗を下げず、むしろｐ型ドーパントを補償することにより半導体層の抵抗を上げる効果として作用する。その結果、パッド電極部３０３と接触する半導体層との抵抗は非常に大きくなる。
【００３７】
第二導電型がｎ型の場合でパッド電極部３０３にＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上のドーパント金属を含む場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しても半導体の抵抗を下げず、むしろｎ型ドーパントを補償することにより半導体層の抵抗を上げる効果として作用する。その結果、パッド電極部３０３と接触する半導体層との抵抗は非常に大きくなる。
【００３８】
パッド電極部３０３がドーパンド金属Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれの金属も含まない構造で形成する場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しないため、半導体層側の抵抗が下がらない。従って、パッド電極部３０３と接触する半導体層との抵抗は大きくなる。
【００３９】
以上に述べたように、細線電極部３０１に選択的に電流が流れ、パッド電極部３０３には電流が流れないか、極めて流れにくくなる構造を有する発光素子１２１が実現できる。
【００４０】
次に、図５、図６、図７、図８を用いて第二の実施形態を説明する。
図５は本発明の第二の実施形態の発光素子を製造するために用いられるエピタキシャルウェーハの断面図である。
図６は本発明の第二の実施形態の発光素子の製造工程を示す工程断面図である。
図７は本発明の第二の実施形態の発光素子の概略断面図である。
図８は本発明の第二の実施形態の発光素子の上面図（第二半導体層側から見た平面図）である。
図５に示すように、エピタキシャルウェーハ５００は、出発基板５０１上に緩衝層５０２、エッチング阻止層５０３を形成し、その後、第二導電型の第二半導体層５０４、活性層５０５、第一導電型の第一半導体層５０６を積層して発光部５２０を形成する。
例えば、出発基板５０１がＧａＡｓの場合、発光部の材料は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０、３５≦ｙ≦０．６５）、ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）、あるいは、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を選択することができる。
また、出発基板５０１がＧｅやＺｎＯの場合、緩衝層５０２は格子不整が調整される効果が含まれた層となる。
また、活性層５０５はキャリア閉じ込め効果を出すため、第一半導体層５０６及び第二半導体層５０４より小さいバンドギャップを有する組成に調整される。
さらに、発光部５２０上にコンタクト層５０７を形成すると、上部に形成する金属電極との接触抵抗が低減されるため好適であるが、必ずしも設けなくともよい。
コンタクト層５０７を設ける場合、電極とのオーミックを形成するため３×１０１８／ｃｍ３以上のドーピング濃度を持たせて設けることが好ましいが、特に６×１０１８／ｃｍ３以上のドーピング濃度を有することが好適である。
【００４１】
また、第二半導体層５０４は電流の分散効果を高めるため、二種類以上のドーピング濃度を有する領域を設けることが効果的である。第二半導体５０４の出発基板５０１側の領域から活性層５０５に接する方向にかけて、一方の層のドーピング濃度が他方の層のドーピング濃度の２倍以上であるような層を２層以上に配することが好適である。
低濃度ドーピング層と高濃度ドーピング層の界面で電流が横方向に分散し、高濃度ドーピング層で電流が低抵抗で流れることで、薄膜でも効果的な電流分散を実現する。
前述の低濃度ドーピング層及び高濃度ドーピング層の対を複数組み合わせると、電流分散の効果を一層高めることができる。
また、電流分散の効果が顕著であるのは、低濃度ドーピング層のドーピング濃度が３×１０１７／ｃｍ３以下の領域であり、かつ、高濃度ドーピング層のドーピング濃度が６×１０１７／ｃｍ３以上の領域である。
電流分散の効果は、ドーピング濃度差による効果であり、低濃度ドーピング層はエピタキシャル層形成時に５０ｎｍ以上の膜厚を有していればよい。
低濃度ドーピング層が３×１０１７／ｃｍ３より高く、高濃度ドーピング層が６×１０１７／ｃｍ３未満であっても、低濃度ドーピング層及び高濃度ドーピング層の対を２組以上設ければ、膜厚が厚くなるためにコストアップの要因になるものの、同様の効果が得られる。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、コンタクト層５０７形成後に、コンタクト層５０７上に誘電体膜６０１を設ける。誘電体膜６０１は酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、サファイアなどより選択することができるが、ウエットエッチングでパターン形成を行う場合、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を選択するとエッチングが容易に行える。
なお、ドライエッチングでパターン形成を行う場合は、上記の全ての材料の選択が可能である。
本実施形態では酸化シリコン膜の場合を例示するが、上記の他の材料を選択しても同様の効果が得られる。
【００４３】
誘電体膜６０１形成後、誘電体膜６０１の一部を開口し、開口部６０２を形成する。開口部６０２にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉの１種類以上を含む金属で界面電極６０３を形成する。
この後、誘電体６０１及び開口部６０２に形成された界面電極６０３を被覆するように第一接合金属層６０４を形成し、発光基板６１０とする。
第一接合金属層６０４は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属で形成するが、上記の金属を複数組み合わせた積層構造としてもよく、単一の層としてもよい。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、支持基板６２０上に第二接合金属層６２１を形成し、台座基板６３０とする。
なお、支持基板６２０は、電気抵抗が低く、平坦な基板であればどのような材料も選択可能であり、発光波長に対して不透明なＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰの半導体から選択可能である。
また、第二接合金属層６２１は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属で形成するが、上記の金属を複数組み合わせた積層構造としてもよく、単一の層としてもよい。
【００４５】
次に、図６（ｃ）に示すように、第一接合金属層６０４と第二接合金属層６２１を向かい合わせて、発光基板６１０と台座基板６３０を接合する。
接合に際しては、１０００Ｎ以上の圧力をかけ、１５０℃以上の熱を加えることで第一接合金属層６０４と第二接合金属層６２１が接合し、発光基板６１０と台座基板６３０は接合される。
【００４６】
接合後、出発基板５０１及び緩衝層５０２を除去する。例えば、出発基板５０１がＧａＡｓの場合、アンモニアと過酸化水素水の混合液で除去する。エッチング阻止層５０３を例えば、ＡｌＩｎＰ層とした場合、前述の混合液ではエッチングの選択性により、エッチング阻止層５０３でエッチングが停止する。
出発基板５０１及び緩衝層５０２を除去後、エッチング阻止層５０３を除去し、第二半導体層５０４を露出させる。エッチング阻止層５０３の除去は、例えばＳＰＭ（硫酸過水）液等を用いると選択的な除去が可能である。
【００４７】
次に、図７及び図８に示すように、露出させた第二半導体層５０４上に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造の細線電極部７０１を形成する。
第二導電型（第二半導体層５０４の導電型）がｐ型の場合、細線電極部７０１にＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層５０４に対してｐ型ドーパントとなる金属）を含む。
第二導電型がｎ型の場合、細線電極部７０１にＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層５０４に対してｎ型ドーパントとなる金属）を含む。
【００４８】
細線電極部７０１は第二半導体層５０４に電流を分散させる機能を有する電極部であるため、断面積が小さくなると抵抗が高くなり、電流分散の機能を果たせなくなる。Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉなどは発光素子の電流分散に用いるには十分抵抗の低い金属ではあるが、限界となる断面積がある。
従って、０．１μｍ２以上の断面積を設けておくことが好ましい。例えば、本実施形態では、第二導電型がｎ型である場合、第二半導体層５０４上にＴｉ層１００ｎｍ、ＡｕＧｅ合金層５０ｎｍ、Ａｕ層１００ｎｍを蒸着法で積層する。
Ａｕ層はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕとしてもよく、Ｔｉ層は無くてもかまわないし、Ｎｉに代えても良い。また、積層順番は、本実施形態で提示した順序に限らない。また、膜厚は本例示にとらわれるものではなく、断面積０．１μｍ２以上の範囲内で自由に選択可能であるため、細線電極７０１の幅が広くなれば本例示より薄くすることが可能であり、狭くなれば本例示より厚くすることが可能であることは言うまでもない。
【００４９】
本実施形態では、ドーパント源ＧｅとしてＡｕＧｅ合金を用いたが、これは蒸着法では合金の方が扱いやすいためである。例えばスパッタ法やＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法など蒸着法以外の他の方法で形成する場合、Ｇｅのみとしても良い。これはＳ、Ｓｅ、Ｓｉに対しても同様である。
【００５０】
第二導電型がｐ型である場合、先の例のＡｕＧｅ合金層をＡｕＺｎなどの合金層に置き換えればよい。また、第二導電型がｐ型であっても積層順序は先の例にとらわれず、種々の順序が選択可能である。
【００５１】
図８に示すように、第二半導体層５０４上に金属電極を形成後、細線電極部７０１と重なる領域７０２を有する様に、パッド電極部７０３を形成する。パッド電極部７０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属で形成する。
第二導電型がｐ型の場合、パッド電極部７０３には、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層５０４に対してｎ型ドーパントとなる金属）を含ませるか、あるいはＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれの金属も含まない（すなわち、第二半導体層５０４に対してドーパントとなる金属を含まない）構造で形成する。第二導電型がｎ型の場合、パッド電極部７０３には、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上の金属（すなわち、第二半導体層５０４に対してｐ型ドーパントとなる金属）を含ませるか、あるいはＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれの金属も含まない構造で形成する。
【００５２】
本実施形態では、パッド電極部７０３として第二半導体層５０４上にＴｉ層１００ｎｍ、Ａｕ層９００ｎｍを積層した。Ａｕ層はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕとしても良く、Ｔｉ層は無くてもかまわないし、Ｎｉに代えても良い。
また、本例示ではＴｉ層の上はＡｕ層単独の層としているが、ＡｌとＡｕが積層された構造や、ＡｇとＡｕが積層された構造など種々の構造の組み合わせが選択可能である。
さらに、本例示ではパッド電極部７０３の厚さを１０００ｎｍとしたが、ワイヤーボンディング時の衝撃を吸収できる厚さを設けておけば良いため、本例示の厚さに限らず、薄くてもかまわない。厚さが厚いほど、ワイヤーボンディング時の衝撃吸収力が高まるが、コストアップ要因になるため、過剰に厚くすることは好ましい設計ではなく、３０００ｎｍ程度の厚さで抑えることが好ましい。
【００５３】
次に、図７に示すように、支持基板６２０の下面に裏面金属電極７０５を形成する。その後、細線電極部７０１、パッド電極部７０３、裏面金属電極７０５を形成した状態で熱処理を施す。この熱処理により金属電極と接触している半導体層に合金層が形成される。合金層形成時には金属層から半導体層へ、半導体層から金属層へ相互拡散が起こるため、機械的に強固な層が形成される。ワイヤーボンディング時の電極部の剥離現象は層間の界面で発生するが、熱処理により電極部の金属と半導体層との間で、合金層を介して連続的に組成が変化する層が形成され、原理的に界面が存在しないため、ワイヤーボンディング時に電極部が半導体層から剥離することを抑制することができる。
【００５４】
第二導電型がｐ型の場合でパッド電極部７０３にＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上のドーパント金属を含む場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しても半導体層の抵抗を下げず、むしろｐ型ドーパントを補償することにより半導体層の抵抗を上げる効果として作用する。その結果、パッド電極部７０３と接触する半導体層との抵抗は非常に大きくなる。
【００５５】
第二導電型がｎ型の場合でパッド電極部７０３にＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上のドーパント金属を含む場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しても半導体の抵抗を下げず、むしろｎ型ドーパント補償することにより半導体層の抵抗を上げる効果として作用する。その結果、パッド電極部７０３と接触する半導体層との抵抗は非常に大きくなる。
【００５６】
パッド電極部７０３がドーパンド金属Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれの金属も含まない構造で形成する場合、熱処理によりドーパント金属が半導体層に拡散しないため、半導体層側の抵抗が下がらない。従って、パッド電極部７０３と接触する半導体層との抵抗は大きくなる。
【００５７】
なお、パッド電極部７０３と細線電極部７０１とを電気的に接続する背骨電極部７０４は、パッド電極部７０３と同様の構成とすることができる、
【００５８】
第二導電型がｐ型であり、パッド電極部７０３がＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅなどのドーパント金属を含む場合、領域７０２は、細線電極部７０１に含まれるドーパント金属Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか一種類以上の金属と、パッド電極部７０３に含まれるＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか一種類以上の金属の両者が含まれる領域となる。
第二導電型がｎ型であり、パッド電極部７０３がＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃなどのドーパント金属を含む場合、領域７０２は、細線電極部７０１に含まれるドーパント金属Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか一種類以上の金属と、パッド電極部７０３に含まれるＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか一種類以上の金属の両者が含まれる領域となる。
オーミック接触を実現するためには、一定以上の濃度のドーパント金属が必要であるため、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントで補償された領域７０２と半導体層の接触抵抗は、熱処理を施しても細線電極部７０１と半導体層の接触抵抗より高抵抗になる。
【００５９】
パッド電極部７０３がドーパント金属を含まずに形成される場合、領域７０２はドーパント金属の濃度が細線電極部７０１より薄い領域となる。オーミック接触を実現するためには、一定以上の濃度のドーパント金属が必要であるため、ドーピング濃度の不足により、領域７０２と半導体層の接触抵抗は、熱処理を施しても細線電極部７０１と半導体層の接触抵抗より高抵抗になる。
【００６０】
従って、重なり領域７０２を除いた細線電極部７０１に選択的に電流が流れ、パッド電極部７０３には電流が流れないか、極めて流れにくくなる構造を有する発光素子５２１が実現できる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
（実施例１）
図２に示す構造の第一実施形態の発光素子１２１を、パッド電極部３０３のパッド直径を７０μｍ〜１００μｍの範囲で変えて作製した。
【００６３】
（実施例２）
図７に示す構造の第二実施形態の発光素子５２１を、パッド電極部７０３のパッド直径を７０μｍ〜１００μｍの範囲で変えて作製した。
【００６４】
（比較例１）
実施例１と同様にして発光素子を作製した。ただし、比較例１では、図９に示すように、細線電極部２０１とパッド電極部２０３は同種のドーパント金属を有する構造とした。
すなわち、第二導電型がｐ型の場合、細線電極部２０１とパッド電極部２０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造で講成され、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上の金属を含むようにした。
第二導電型がｎ型の場合、細線電極部２０１とパッド電極部２０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造で講成され、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属を含むようにした。
比較例１のメリットは、実施例１と同様にフォトリソグラフィー工程数が少なくできることが挙げられる。
細線電極部２０１とパッド電極部２０３を分けて形成する方がパッド電極部を厚く出来るため、最良であるが、細線電極部２０１とパッド電極部２０３を同時に形成することで一回のフォトリソグラフィーだけで形成することも可能である。
【００６５】
（比較例２）
実施例１と同様にして発光素子を作製した。ただし、比較例２では、図１０（ａ）に示すように、ブロック層の機能（電流をブロックする機能）を有する層（エピ層あるいはＳｉＯ２等の堆積層）を形成した後に、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、パッド電極部２０３に相当する領域のみにブロック層２１０を残し、その後、図１０（ｂ）に示すように、比較例１と同様に、細線電極部２０１及びパッド電極部２０３を形成した。
比較例２では、ブロック層を形成するための材料費と、ブロック層２１０のパターン形成するためのフォトリソグラフィー工程のコストとエッチングコストが必要である。
【００６６】
（比較例３）
実施例１と同様にして発光素子を作製した。ただし、比較例３では、図１１（ａ）に示すように、第二半導体層１０４上に透明電極膜２１１を積層し、透明導電膜２１１を還元する層（以下、還元層と称する）２１２を積層後、フォトリソグラフィー工程及びエッチング工程により、パッド電極部２０３’領域に相当するパターンを有する還元層２１２を形成し、その後、図１１（ｂ）に示すように、比較例２と同様に細線電極部２０１’及びパッド電極部２０３’を形成した。
比較例１と比べて、比較例３は、透明導電膜２１１の積層工程、還元層２１２の積層工程、パターン形成のためのフォトリソグラフィー工程、及び、エッチング工程が必要となり、製造コストは実施例１より明らかに高くなっている。
【００６７】
第二半導体層を露出させた後、細線電極部及びパッド電極部の形成が完了するまでの工程数を、実施例１、比較例１、比較例２、比較例３について示したものが表１である。
【００６８】
【表１】
2015005551.tif 000003
【００６９】
表１からわかるように、比較例１は工程数の点では実施例１を下回る工程設計が可能だが、比較例２、比較例３では、実施例１より工程数を少なく設計することができない。
従って、比較例２、比較例３を用いた場合、実施例１より材料費及び製造コストが高くなることが避けられない。
【００７０】
図１３に、実施例１の発光出力を１としたときの比較例１、比較例２、比較例３の発光出力を示す。
なお、細線電極部の幅は全ての例において５μｍ幅とし、チップサイズを矩形で一辺が２５０μｍとした。
図１３からわかるように、比較例１は実施例１に比較して大きく発光出力を落とし、パッド電極部の面積を減じても実施例１の発光出力と同レベルになることはない。一方、比較例２、比較例３においては、実施例１の場合とほぼ同程度の出力となっている。
【００７１】
比較例１が実施例１に比較して大きく発光出力を落としている原因は以下のとおりである。すなわち、比較例１では、細線電極部２０１と第二半導体層１０４がオーミック接触し、パッド電極部２０３と第二半導体層１０４がオーミック接触しているため、細線電極部２０１と第二半導体層１０４の単位面積当たりの接触抵抗が、パッド電極部２０３と第二半導体層１０４の単位面積当たりの接触抵抗と同じであるため、相対的に面積の大きいパッド電極部２０３に電流が集中し、細線電極部２０１に流れる電流は少なくなる。その結果、面積の大きいパッド電極直下の発光のみが強くなるため、活性層１０５で発光した光の多くが取り出せず、発光素子の出力としては低下するからである。
【００７２】
なお、図１３ではパッド径が７０μｍまでの範囲を例示しているが、パッド径７０μｍの大きさがアセンブリ（組み立て）上、最も一般的な大きさであるからにすぎず、パッド径が０（パッド電極が存在しない）状態までこの傾向が維持されると推定される。
また、パッド径が１００μｍ以上の大きさに関しても、同様の傾向が維持されると推定される。
【００７３】
上記の結果から、実施例１においては、少ない工程数、すなわち、少ない製造コストで、比較例２、比較例３と同程度の発光出力を維持できる発光素子を実現できることがわかる。
【００７４】
（比較例４）
実施例２と同様にして、発光素子を作製した。ただし、比較例４においては、図１２に示すように細線電極部８０１、パッド電極部８０３、背骨電極部８０４の電極材料を同じにして、いずれの電極も第二半導体層５０４とオーミック接触するようにした。
なお、図１２において、界面電極８１３は、図７の界面電極６０３に対応している。
【００７５】
比較例４では、界面電極８１３が背骨電極部８０４やパッド電極部８０３に近接すると電流がパッド電極部８０３あるいは背骨電極部８０４に集中し、発光部がパッド電極部８０３あるいは背骨電極部８０４に集中するため、両者からの距離を細線電極部８０１からの距離より大きくとる必要があった。この設計ではパッド電極部８０３及び背骨電極部８０４周辺の発光層を発光に寄与させる事ができないため、輝度が稼げないばかりでなく、通電に寄与するｐｎ接合面積を減らすことになるため、ＶＦ値が上昇する原因にもなっていた。
【００７６】
一方、実施例２においては、比較例４の背骨電極部８０４に相当する領域の電極は背骨電極部７０４になるが、背骨電極部７０４はパッド電極部７０３と同様に半導体層とは高抵抗で接触しており、電流はパッド電極部７０３及び背骨電極部７０４の直下の領域には流れない。従って、界面電極６０３が背骨電極部７０４やパッド電極部７０３に近接しても電流がパッド電極部７０３あるいは背骨電極部７０４に集中することがないので、界面電極６０３は、比較例４における界面電極８１３より長く取ることが可能であり、パッド電極部７０３及び背骨電極部７０４の近傍まで発光領域として利用する事が可能となるため、ＶＦ値を比較例４よりも下げる事ができる。
【００７７】
図１４に実施例２の比較例４に対する発光出力（ＰＯ）、ＶＦ値、発光効率の上昇率を比較したものを示す。図１４において、細線電極部の幅は５μｍ幅とし、チップサイズを矩形で一辺が２５０μｍとした。なお、チップサイズや細線電極の幅が異なっても同様の傾向を示すものと推定される。
図１４からわかるように、実施例２と比較例４の発光出力（ＰＯ）の比較において、実施例２は、比較例４と比べて、内部量子効率の変化は伴ってはいないため、大きな差異は見られない。
一方、実施例２と比較例４のＶＦ値の比較において、実施例２の方が比較例４より１０％以上低くなっている。
ＶＦ値の低下した原因は、実施例２において、発光に寄与する領域、言い換えると電流が流れる領域が比較例４と比べて増加したため、電流密度が低下し、ＶＦ値が低下したと考えることができる。
その結果、図１４の発光効率変化率曲線に示すように、１０%以上外部量子効率が比較例４と比べて改善している。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７９】
１００…エピタキシャルウェーハ、  １０１…出発基板、  １０２…緩衝層、
１０３…エッチング阻止層、  １０４…第二半導体層、  １０５…活性層、
１０６…第一半導体層、  １０７…組成調整層、  １０８…窓層、
１２０…発光部、  １２１…発光素子、
２０１、２０１’…細線電極部、  ２０３、２０３’…パッド電極部、
２１０…ブロック層、  ２１１…透明導電膜、  ２１２…還元層
３０１…細線電極部、  ３０２…重なり領域、  ３０３…パッド電極部、
４０１…ドット電極、
５００…エピタキシャルウェーハ、  ５０１…出発基板、  ５０２…緩衝層、
５０３…エッチング阻止層、  ５０４…第二半導体層、  ５０５…活性層、
５０６…第一半導体層、  ５０７…コンタクト層、  ５２０…発光部、
５２１…発光素子、
６０１…誘電体層、  ６０２…開口部、  ６０３…界面電極、  ６１０…発光基板、
６２０…支持基板、  ６２１…第二接合金属層、  ６３０…台座基板界面電極、
７０１…細線電極部、  ７０２…重なり領域、  ７０３…パッド電極部、
７０４…背骨電極部、  ７０５…裏面金属電極、
８０１…細線電極部、  ８０３…パッド電極部、  ８０４…背骨電極部。
【図１】
2015005551.tif 000004
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015005551.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月26日(2014.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
その一方で、薄いチップを作製するためには、デバイス形成後のウエハを薄く削る必要があり、加工に要するコストがチップコストを引き上げる要因になる。また、加工に起因する歩留まり低下の問題もある。さらに、薄い発光素子は電流拡散に十分なエピタキシャル膜厚を設けることができない。
そして、十分な電流拡散が行われない発光素子は、電流が発光素子の一部に集中するため、特に電極直下が発光しやすくなり、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光分布が一様にならず、光出力が稼げなくなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このように、パッド電極部、細線電極部、及び、第二半導体層を上記のような構成とすることで、パッド電極部と第二半導体層との間でオーミック接触とならずに、ショットキー接触となるため、パッド電極部直下の領域は高抵抗となる一方で、細線電極部と第二半導体層の間はオーミック接触となり細線電極部直下の領域は低抵抗となるので、パッド部直下には電流が流れず、細線電極部にのみ電流が流れるため、細線電極部に電流が集中し、パッド電極直下にブロック層を設けた場合と同等の効果を得ることができ、安価で高輝度な発光素子が実現できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
細線電極部３０１、パッド電極部３０３を形成した状態で熱処理を施す。この熱処理により金属と接触している半導体層に合金層が形成される。合金層形成時には金属層から半導体層へ、半導体層から金属層へ相互拡散が起こるため、機械的に強固な層が形成される。
ワイヤーボンディング時の電極部の剥離現象は層間の界面で発生するが、熱処理により電極部の金属と半導体層との間で、合金層を介して連続的に組成が変化する層が形成され、原理的に界面が存在しないため、ワイヤーボンディング時に電極部が半導体層から剥離することを抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
第二導電型がｐ型であり、パッド電極部７０３がＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅなどのドーパント金属を含む場合、領域７０２は、細線電極部７０１に含まれるドーパント金属Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか一種類以上の金属と、パッド電極部７０３に含まれるＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか一種類以上の金属の両者が含まれる領域となる。
第二導電型がｎ型であり、パッド電極部７０３がＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃなどのドーパント金属を含む場合、領域７０２は、細線電極部７０１に含まれるドーパント金属Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか一種類以上の金属と、パッド電極部７０３に含まれるＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか一種類以上の金属の両者が含まれる領域となる。
オーミック接触を実現するためには、一定以上の濃度のドーパント金属が必要であるため、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントで補償された領域７０２と半導体層の接触抵抗は、熱処理を施しても細線電極部７０１と半導体層の接触抵抗より高抵抗になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
（比較例１）
実施例１と同様にして発光素子を作製した。ただし、比較例１では、図９に示すように、細線電極部２０１とパッド電極部２０３は同種のドーパント金属を有する構造とした。
すなわち、第二導電型がｐ型の場合、細線電極部２０１とパッド電極部２０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造で構成され、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれか１種類以上の金属を含むようにした。
第二導電型がｎ型の場合、細線電極部２０１とパッド電極部２０３はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上を含む金属からなる１層以上の構造で構成され、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれか１種類以上の金属を含むようにした。
比較例１のメリットは、実施例１と同様にフォトリソグラフィー工程数が少なくできることが挙げられる。
細線電極部２０１とパッド電極部２０３を分けて形成する方がパッド電極部を厚く出来るため、最良であるが、細線電極部２０１とパッド電極部２０３を同時に形成することで一回のフォトリソグラフィーだけで形成することも可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一導電型を有する第一半導体層と活性層と第二導電型を有する第二半導体層がこの順序で形成された発光部と、前記第二半導体層と接するパッド電極部と前記第二半導体層と接するとともに前記パッド電極部に接続される細線電極部とを有する第一電極部と、第一半導体層側に設けられた第二電極部と、を有する発光素子であって、
前記第二半導体層がｎ型の場合、
前記パッド電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記第二半導体層がｐ型の場合、
前記パッド電極部が、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記パッド電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属もｎ型ドーパントとなる金属も含まないか、又は、前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含み、
前記細線電極部がＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉのいずれか１種類以上の金属を含む１層以上の層構造からなり、前記細線電極部が前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる１種類以上の金属を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第一半導体層の前記活性層と反対側に、厚さが１０μｍ以上の窓層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第一半導体層と前記窓層との間に、組成調整層を有することを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
下面に前記第二電極を有する支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、反射層として機能する接合金属層と、
前記接合金属層と前記第一半導体層との間に設けられる誘電体層と、
前記誘電体層の一部を貫通し、前記接合金属層及び前記第一半導体層と接する界面電極と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第二半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体、又はＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体からなり、
前記第二半導体層に対してｐ型ドーパントとなる金属は、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃのいずれかであり、
前記第二半導体層に対してｎ型ドーパントとなる金属は、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｇｅのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記パッド電極部の厚さが、前記細線電極部より２００ｎｍ以上厚く、
前記パッド電極部と前記細線電極部の境界部の電極の幅が５μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記活性層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなり、
前記第一半導体層及び第二半導体層が（ＡｌｘＧａ１−ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）又は（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０．３５≦ｙ≦０．６５）からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光素子。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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