(57)【要約】【課題】ｐ型オーミック電極と高反射膜とが透光性絶縁膜で隔てられたフリップチップ型窒化物ＬＥＤにおいて、発光層における発光の面内均一性が低くなる傾向を改善すること。【解決手段】透明基板１上に形成され、発光層を挟んでｎ型層およびｐ型層を積層してなる発光素子構造を備えるとともに、ｐ型コンタクト層を最上層として含む、３族窒化物系化合物半導体層２の上面に、ｐ型オーミック電極３を開口部を有するパターンに形成する工程と、３族窒化物系化合物半導体層２とでｐ型オーミック電極３を挟む位置に、発光層で生じる光の波長においてｐ型オーミック電極３よりも高い反射率を示す高反射膜５を形成する工程と、ｐ型オーミック電極３と高反射膜５とを隔てる透光性絶縁膜４を形成する工程とを有し、透光性絶縁膜４の形成に電子ビーム蒸着法を用いる、３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法。【選択図】図１
2008016629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成され、発光層を挟んでｎ型層およびｐ型層を積層してなる発光素子構造を備えるとともに、ｐ型コンタクト層を最上層として含む、３族窒化物系化合物半導体層の上面に、ｐ型オーミック電極を開口部を有するパターンに形成する、ｐ型オーミック電極形成工程と、
前記３族窒化物系化合物半導体層とで前記ｐ型オーミック電極を挟む位置に、前記発光層で生じる光の波長においてｐ型オーミック電極よりも高い反射率を示す高反射膜を形成する、高反射膜形成工程と、
前記ｐ型オーミック電極と前記高反射膜とを隔てる透光性絶縁膜を形成する透光性絶縁膜形成工程とを有し、
前記透光性絶縁膜の形成に電子ビーム蒸着法を用いることを特徴とする、３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法。
【請求項２】
前記透光性絶縁膜を０．３μｍ以上の膜厚に形成する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記透光性絶縁膜が、誘電体多層膜型の反射膜の構成を含んでいる、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ｐ型オーミック電極の形成を電子ビーム蒸着法により行う、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
更に、前記高反射膜形成工程の後に、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、３族窒化物系化合物半導体層の表面を保護するための絶縁保護膜を形成する工程を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３族窒化物系化合物半導体を用いて形成される３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法に関し、特に、発光層で発生する光を効率的に素子外部に取出すための反射構造を備えた３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される３族窒化物系化合物半導体（以下、「窒化物半導体」ともいう。）が公知である。窒化物半導体は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮなどを含む。上記化学式において、３族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）などで置換したもの、また、Ｎ（窒素）の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）などで置換したものも、窒化物半導体に含まれる。
【０００３】
窒化物半導体からなる発光層を挟んでｐ型およびｎ型の窒化物半導体層を積層してなる発光素子構造を有する、３族窒化物系発光ダイオード素子（以下「窒化物ＬＥＤ」ともいう。）が公知である。典型的な窒化物ＬＥＤは、有機金属化合物気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法などの気相成長方法を用いて、サファイア基板上にｎ型ＧａＮコンタクト層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層をこの順に積層した後、エッチングにより露出させたｎ型ＧａＮコンタクト層の表面に負電極を形成し、ｐ型ＧａＮコンタクト層の上面に正電極を形成することによって、構成される。
【０００４】
サファイア基板などの透明基板の上に窒化物半導体層を積層してなる窒化物ＬＥＤは、発光層で生じる光を透明基板を通して素子外部に取出すのに適した、「フリップチップ型」の構成とすることができる。フリップチップ型窒化物ＬＥＤでは、発光層で発生する光のうち、透明基板とは反対の方向に向かう光を、効率よく透明基板側に反射させることによって、光取出し効率を高くすることができる。そのために、各種の反射構造を備えたフリップチップ型窒化物ＬＥＤが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
特許文献１で新たに提案されているフリップチップ型窒化物ＬＥＤは、サファイア基板上にｐ型ＧａＮコンタクト層を最上層とする窒化物半導体層を形成し、その上面にＲｈ（ロジウム）からなる網目状のｐ型オーミック電極、酸化ケイ素からなる透光性絶縁膜、Ａｌ（アルミニウム）膜、Ａｕ（金）膜を順次積層した構成を有している。この窒化物ＬＥＤは、ｐ型オーミック電極とは別個に、Ｒｈよりも紫外〜可視域における反射率の高いＡｌからなる高反射膜として設け、この高反射膜により発光層で発生する光をサファイア基板側に反射させるので、高い光取出し効率を示すとされている。また、ｐ型オーミック電極とＡｌ膜とが透光性絶縁膜で隔てられているために、ＡｌとＲｈとの合金化が防止され、電気的、光学的、信頼性の総合面で優れた効果を発揮するとされている。本明細書では、以下、このようにｐ型オーミック電極と高反射膜とが透光性絶縁膜で隔てられた構成を有するフリップチップ型窒化物ＬＥＤを、「電極／高反射膜分離型ＬＥＤ」と呼ぶことにする。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１００５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等が、特許文献１で提案された電極／高反射膜分離型ＬＥＤを試作し、その特性を評価したところ、ｐ型オーミック電極が反射膜を兼用する従来の典型的なフリップチップ型窒化物ＬＥＤと比べて、発光層における発光の面内均一性が低くなる傾向があることが分かった。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、電極／高反射膜分離型ＬＥＤにおける上記問題点を改善する方法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】
【０００９】
本発明者等による検討の結果、電極／高反射膜分離型ＬＥＤにおいて、発光層における発光の面内均一性が、透光性絶縁膜の形成方法によって変化することが見出された。具体的には、透光性絶縁膜をプラズマＣＶＤ法で形成すると面内均一性が低くなるのに対し、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法などの方法で低温成膜すると、該面内均一性が改善されることが見出された。更に、透光性絶縁膜をスパッタリング法で形成したときには、発光層における発光の面内均一性が改善される一方で、順方向電圧が高くなる傾向が生じるのに対し、電子ビーム蒸着法で形成したときにはそのような傾向が生じないことも判明した。本発明者等は、これらの知見を得たことに基づいて、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の製造方法は次の特徴を有する。
（１）透明基板上に形成され、発光層を挟んでｎ型層およびｐ型層を積層してなる発光素子構造を備えるとともに、ｐ型コンタクト層を最上層として含む、３族窒化物系化合物半導体層の上面に、ｐ型オーミック電極を開口部を有するパターンに形成する、ｐ型オーミック電極形成工程と、  前記３族窒化物系化合物半導体層とで前記ｐ型オーミック電極を挟む位置に、前記発光層で生じる光の波長においてｐ型オーミック電極よりも高い反射率を示す高反射膜を形成する、高反射膜形成工程と、前記ｐ型オーミック電極と前記高反射膜とを隔てる透光性絶縁膜を形成する透光性絶縁膜形成工程とを有し、前記透光性絶縁膜の形成に電子ビーム蒸着法を用いることを特徴とする、３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法。
（２）前記透光性絶縁膜を０．３μｍ以上の膜厚に形成する、前記（１）に記載の製造方法。
（３）前記透光性絶縁膜が、誘電体多層膜型の反射膜の構成を含んでいる、前記（１）または（２）に記載の製造方法。
（４）前記ｐ型オーミック電極の形成を電子ビーム蒸着法により行う、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法。
（５）更に、前記高反射膜形成工程の後に、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、３族窒化物系化合物半導体層の表面を保護するための絶縁保護膜を形成する工程を有する、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法によれば、発光層における発光の面内均一性の良好な電極／高反射膜分離型ＬＥＤが得られる。ＬＥＤ素子の発光層における発光の面内均一性が良好であると、それを用いて構成される照明装置や表示装置の配向特性の設計値からのずれを小さくすることができる。また、発光層における発光の面内均一性が高いＬＥＤでは、発光層を均一に電流が流れるので、発熱も均一に生じる。よって、素子の劣化の進行が緩やかなものとなる。
また、本発明の製造方法によれば、順方向電圧の上昇を伴うことなく、発光層における発光の面内均一性が良好な、極／高反射膜分離型ＬＥＤを得ることができる。ＬＥＤは順方向電圧が低い程、発光効率が高くなる他、駆動時の発熱量が少なくなるので、その耐久性や信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の製造方法により得られる、電極／高反射膜分離型ＬＥＤの構造の一例を示す断面図である。１は透明基板であり、その上に、発光層を挟んでｎ型層とｐ型層とを積層してなる発光素子構造を含む窒化物半導体層２が積層されている。窒化物半導体層２は、ｎ型層としてｎ型コンタクト層を含んでおり、また、ｐ型コンタクト層を最上層として含んでいる。３は窒化物半導体層２の上面に、網目状のパターンに形成されたｐ型オーミック電極である。そのｐ型オーミック電極３を、窒化物半導体層２とで挟むように、透光性絶縁膜４が形成され、その上に高反射膜５が形成されている。透光性絶縁膜４が、ｐ型オーミック電極３と高反射膜５を隔てているために、ｐ型オーミック電極３と高反射膜５との合金化が防止される。透光性絶縁膜４にはｐ型オーミック電極３の一部が露出するように開口部４Ａが設けられており、該開口部４Ａを通してｐ型オーミック電極３と電気的に接続されるように、ｐ側ボンディング電極６が形成されている。ｐ側ボンディング電極６は正側の接点用電極であり、素子を実装する際には、外部電極との接続に用いられる金属ワイヤまたは導電性接着剤（ハンダ、導電ペースト等）がその表面に接合される。７はｎ型オーミック電極であり、エッチングによって窒化物半導体層２の一部を除去することにより露出した、ｎ型コンタクト層の表面２Ｓ上に形成されている。このｎ型オーミック電極７は、負側の接点用電極を兼ねている。
【００１３】
図１に示すＧａＮ系ＬＥＤの製造方法を、図２および図３を用いて説明する。
まず、サファイア基板などの透明基板１を準備し、その上にＭＯＶＰＥ法等を用いて、窒化物半導体層２を形成する。図２（ａ）は、透明基板１上に窒化物半導体層２を形成する工程までが完了したウェハを、窒化物半導体層２側から見た上面図である。なお、便宜上、ひとつの素子に相当する領域のみを表示しているが、実際の工程はウェハ単位で行われる。図２（ｂ）および（ｃ）、図３（ｄ）〜（ｆ）も同様である。
【００１４】
次に、窒化物半導体層２の形成が完了したウェハの上面（窒化物半導体層２の上面）に、図２（ｂ）に示すように、ｐ型オーミック電極３を網目状パターンに形成する。電極膜の形成方法に限定はないが、好ましくは、ｐ型コンタクト層に与える損傷が小さい電子ビーム蒸着法である。電極膜のパターニングはリフトオフ法を用いて行うことができる。パターニングした電極膜に対しては、ｐ型コンタクト層との接触抵抗を低下させるための熱処理を行う。
【００１５】
次に、塩素ガスを用いた反応性イオンエッチング法により窒化物半導体層２の一部を除去して、図２（ｃ）に示すように、ｎ型コンタクト層の表面２Ｓを露出させる。そして、この露出面上にｎ型オーミック電極７を形成する。必要に応じて、ｎ型オーミック電極とｎ型コンタクト層との接触抵抗を低下させるための熱処理を行う。この熱処理と、前記のｐ型オーミック電極の熱処理とは同時に行うことができる。
【００１６】
次に、図３（ｄ）に示すように、酸化ケイ素などの無機材料からなる透光性絶縁膜４を形成する。この透光性絶縁膜４の形成は、電子ビーム蒸着法を用いて行う。４Ａは、透光性絶縁膜４を貫通する開口部であり、後に形成するｐ側ボンディング電極６とｐ型オーミック電極３との電気的接続のために設けられている。
【００１７】
次に、図３（ｅ）に示すように、透光性絶縁膜４の表面に高反射膜５を形成する。高反射膜５は、発光層で生じる光の波長における反射率がｐ型オーミック電極３よりも高くなるように、その材料および構成を定める。
【００１８】
次に、図３（ｆ）に示すように、ｐ側ボンディング電極６を形成する。透光性絶縁膜４に設けられた開口部４Ａを通して、ｐ型オーミック電極３とｐ側ボンディング電極６とが接触することにより、これらの間の電気的接続が達成される。
【００１９】
ｐ側ボンディング電極６の形成後、スクライビング、ダイシング、レーザ溶断など、この分野の周知の方法を用いて、ウェハからＬＥＤチップを切り出す。
【００２０】
本発明の製造方法によって、発光層における発光の面内均一性の良好な電極／高反射膜分離型ＬＥＤが得られる理由について、本発明者等は次のように考えている。
従来の製造方法では、透光性絶縁膜の形成をプラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法で行っていたが、ＣＶＤ法では成膜時のウェハ温度を比較的高い温度とする必要があるために、透光性絶縁膜とｐ型オーミック電極との熱膨張率差により発生する熱応力が比較的大きかった。そして、この熱応力の作用によってｐ型オーミック電極とｐ型コンタクト層との接触状態が部分的に変化して、両者間の接触抵抗の高い領域が局所的に形成されるために、ｐ型オーミック電極から窒化物半導体層への電流注入が均一に起こらなくなり、その結果、発光層の面内における発光強度の不均一性が高くなっていた。
これに対して、本発明の製造方法では、絶縁保護膜の形成を電子ビーム蒸着法で行うので、絶縁保護膜形成時のウェハ温度をＣＶＤ法に比べて低くすることができる。そのために、絶縁保護膜とｐ型オーミック電極との熱膨張率差により生じる熱応力が小さくなるので、ＣＶＤ法を用いた場合に発生していた上記の問題が緩和される。また、電子ビーム蒸着法で形成される無機薄膜は、ＣＶＤ法により形成されるものに比べて緻密性が低く、変形し易いものとなるので、絶縁保護膜側の変形による熱応力の緩和が生じ、そのために、ｐ型オーミック電極に作用する熱応力が低減されるものと思われる。
【００２１】
なお、透光性絶縁膜を比較的低いウェハ温度で形成できる方法として、電子ビーム蒸着法の他にスパッタリング法が挙げられるが、前述のように、透光性絶縁膜の形成にスパッタリング法を用いると、電子ビーム蒸着法を用いた場合よりも、ＬＥＤの順方向電圧が高くなる。その原因の詳細は不明であるが、恐らく、スパッタリング法による成膜時には、ｐ型コンタクト層の表面がｐ型オーミック電極に覆われていない領域に、分子状またはクラスター状の薄膜原料が高速で衝突するので、窒化物半導体結晶中から窒素が脱離してドナー性欠陥が生じ、そのために、ｐ型コンタクト層の表面近傍のｐ型キャリア密度が低下して、電極との接触抵抗が上昇するからではないかと思われる。
【００２２】
次に、本発明の好適な実施形態について説明する。
気相エピタキシャル成長法により窒化物半導体層を形成する際に使用できる基板としては、少なくとも結晶成長面を含む表層部分に、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、スピネル、ＺｎＯ、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ３）、ＬＧＯ（ＬｉＧａＯ２）、ＬＡＯ（ＬａＡｌＯ３）、ＺｒＢ２、ＴｉＢ２等からなる単結晶層を有する基板が挙げられる。この基板が透明基板（当該ＬＥＤの発光波長において実用上問題ない程度に高い透過率を有する基板）である場合には、窒化物半導体層の形成に用いた後、そのままＬＥＤ素子中に構造体として残すことができる。一方、この基板が透明基板でない場合には、窒化物半導体層の形成に用いた後、これを研磨、レーザリフトオフ、エッチング等の方法により除去し、別途準備した透明基板に置換することができる。このような基板の置換は、窒化物半導体層の形成時に用いる基板が透明基板の場合であっても、目的に応じて任意に行うことができる。
【００２３】
窒化物半導体層は、ｎ型層に注入された電子キャリアと、ｐ型層に注入された正孔キャリアとが、発光層で再結合して発光が生じるように、ｎ型層と発光層とｐ型層が積層された発光素子構造を含んでいればよく、詳細な構成については従来公知の技術を適宜参照することができる。好ましくは、発光素子構造はダブルヘテロ型とし、発光層は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とする。
【００２４】
ｐ型オーミック電極の構成については、従来公知の技術を適宜参照することができる。好ましくは、ｐ型オーミック電極の、ｐ型コンタクト層と接する部分を、Ｒｈ、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）等の白金族元素の単体または合金で形成する。白金族元素は紫外〜可視短波長域における光の反射率が高いからである。
【００２５】
ｐ型オーミック電極は、発光層で発生する光に対する反射性が十分高くなるよう、また、シート抵抗が高くならないように、膜厚を０．０６μｍ以上とすることが好ましく、０．１μｍ以上とすることがより好ましい。ｐ型オーミック電極の膜厚が３０ｎｍより小さいと、電極膜を光が透過し、その際に受ける吸収による損失が大きくなるので、好ましくない。ｐ型オーミック電極の膜厚に特に上限はないが、膜厚を大きくし過ぎると材料の浪費となるので、ｐ型オーミック電極の膜厚は１μｍ以下とすることが好ましく、０．５μｍ以下とすることがより好ましく、０．３μｍ以下とすることが特に好ましい。
【００２６】
ｐ型オーミック電極は開口部を有するパターンに形成する。開口部を有するパターンには、網目状、分岐状、櫛状、放射状、渦巻き状、ミアンダ状など、種々のパターンがある。開口部を有するパターンの例を図４に示す。図４（ａ）は方形の開口部を有する網目状パターンの一例、図４（ｂ）は円形の開口部を有する網目状パターンの一例、図４（ｃ）は多重環状パターンと放射状パターンとを組み合わせた網目状パターンの一例、図４（ｄ）はミアンダ状パターンの一例、図４（ｅ）は櫛状パターンの一例、図４（ｆ）は分岐状パターンの一例である。ここでいう開口部は、電極膜を貫通する孔状部に限定されず、電極膜の外周部と連なった切れ込み部を含んでいる。開口部を有するパターンにおいて、電極膜や開口部の形状が帯状である場合の帯幅や、開口部の形状がドット状である場合の、開口部の最大幅（幅が最大となる方向における幅）は、１μｍ〜５０μｍとすることが好ましく、２μｍ〜２５μｍとすることがより好ましく、２μｍ〜１５μｍとすることが特に好ましい。また、ｐ型オーミック電極に占める開口部の面積比（電極膜部分と開口部の面積の合計に占める開口部の面積比）は５０％〜８０％の範囲とすることが好ましい。
【００２７】
透光性絶縁膜の好ましい材料としては、各種の金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物が挙げられる。金属酸化物の好適例は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ニオブである。金属窒化物の好適例は窒化ケイ素、窒化アルミニウムである。これらの他、フッ化マグネシウムも好適に用いることができる。透光性絶縁膜は多層膜であってもよく、例えば、屈折率の異なる薄膜を積層してなる誘電体多層膜型の反射膜の構成を含んでいてもよい。透光性絶縁膜の膜厚は、ｐ型オーミック電極と高反射膜の合金化を実質的に防止できる膜厚であればよく、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上、特に好ましくは０．３μｍ以上である。透光性絶縁膜の膜厚を大きくすることには、窒化物半導体層と透光性絶縁膜との界面における、屈折率差による反射が生じ易くなるという利点もある。窒化物半導体層と透光性絶縁膜との屈折率差により生じる反射に伴う損失は、金属製の高反射膜による反射に伴う損失よりも小さい。透光性絶縁膜の膜厚が３μｍを越えると、そのパターニングを簡便なリフトオフ法を用いて行うことが難しくなる。
【００２８】
透光性絶縁膜は、その全体を電子ビーム蒸着法により形成することが好ましいが、電子ビーム蒸着法で形成した層と、ＣＶＤ法、スパッタリング法など、電子ビーム蒸着法以外の方法で形成した層とを重ねた構成としてもよい。その場合、膜厚の８０％以上を、電子ビーム蒸着法で形成した層が占めるようにする。
【００２９】
透光性絶縁膜はｐ型オーミック電極３と高反射膜５の合金化を実質的に防止できるものであればよいので、例えば、図５に示す電極／高反射膜分離型ＬＥＤの例のように、ｐ型オーミック電極３の開口部において、高反射膜５が窒化物半導体層２と接するように、透光性絶縁膜４の形状を設定することもできる。
【００３０】
高反射膜の好ましい材料は、近紫外〜可視波長域における反射率の高いＡｇ（銀）、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔなどであり、とりわけ、Ａｇ、Ａｌである。Ｒｈ、Ｐｔ以外の白金族元素（Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓ）も好適に使用できる。ＡｇやＡｌに、光反射性を大きく損なわない範囲で他の元素を添加して熱安定性や化学的安定性を改善した、Ａｇ合金、Ａｌ合金も好適に用い得る。
【００３１】
ｐ側ボンディング電極は、前述のように、正側の接点用電極である。ｐ側ボンディング電極は、最表面を含む部分をＡｕで形成すると、その表面に金属ワイヤやハンダを接合することが容易となる。また、ｐ側ボンディング電極は、最表面を含む部分をＡｕ、Ａｕ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金で形成すると、その表面に、ＡｕやＳｎ（錫）を成分に含むハンダを接合することが容易となる。
【００３２】
図１や図５に例示する電極／高反射膜分離型ＬＥＤでは、高反射膜５上にｐ側ボンディング電極６が積層されているが、高反射膜５とｐ側ボンディング電極６との間で合金化が生じると、高反射膜５の反射性が低下し、また、ｐ側ボンディング電極６と金属ワイヤまたはハンダとの接合性が悪くなるという問題が生じる。これを防止するために、高反射膜５とｐ側ボンディング層６との間にはバリア層を介在させることが好ましい。バリア層は、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）等のいわゆる高融点金属、白金族元素、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）等の単体、またはその合金で形成することができる。また、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物などの無機材料で形成することもできる。高反射膜５とｐ側ボンディング電極６との合金化を防ぐには、また、図６に例示する電極／高反射膜分離型ＬＥＤのように、ｐ側ボンディング電極６を高反射膜５上に積層させないように形成してもよい。この場合には、高反射膜５の表面を絶縁保護膜で覆って保護することが好ましい。
【００３３】
ｎ型オーミック電極の構成については、従来公知の技術を適宜参照することができる。好ましいｎ型オーミック電極は、ｎ型コンタクト層と接する部分が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｖ等の単体、または、その合金で形成される。図１、図５、図６、図７に示す電極／高反射膜分離型ＬＥＤでは、いずれも、ｎ型オーミック電極が接点用電極を兼用しているが、ｎ型オーミック電極に接続する負側の接点用電極を別個に設けることもできる。ｎ側の接点用電極も、また、その最表面を含む部分をＡｕで形成すると、金属ワイヤとの接合性が良好となり、また、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金などで形成すると、ハンダとの接合性が良好となる。
【００３４】
ｎ型導電性を有する透明基板、例えば、ｎ型導電性を付与したＳｉＣ基板、ＧａＮ基板、ＺｎＯ基板などを用いる場合には、透明基板の表面にｎ型オーミック電極を形成し、基板を経由して窒化物半導体層に含まれるｎ型層に電流を供給する構成を採用することもできる。
【００３５】
ｐ型コンタクト層と高反射膜の合金化を防止するための透光性絶縁膜とは別個に、発光層の端面を含む窒化物半導体の表面を保護するための、絶縁保護膜とを形成することが望ましい。図７に、絶縁保護膜８が設けられた電極／高反射膜分離型ＬＥＤの一例を示す。この図の例では、絶縁保護膜８が、ｐ側ボンディング電極６およびｎ型オーミック電極７の上面の一部を除いて、素子の上面を全面的に覆っており、素子を外傷や環境中の水分などから保護している。絶縁保護膜８は、各種の金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物で形成することができ、金属酸化物の好適例としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ニオブが挙げられ、金属窒化物の好適例としては窒化ケイ素、窒化アルミニウムが挙げられる。これらの他、フッ化マグネシウムも好適に用いることができる。絶縁保護膜８の膜厚は、好ましくは０．２μｍ〜１μｍである。絶縁保護膜８は、電子ビーム蒸着法よりも緻密な膜を形成することのできる、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法により形成することが好ましい。
【実施例】
【００３６】
（実施例）
本発明の実施例として、図７に示す電極／高反射膜分離型ＬＥＤを次のようにして作製した。
透明基板１としてＣ面サファイア基板を用い、その上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＡｌＧａＮからなる低温バッファ層、Ｓｉ（ケイ素）を５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層、膜厚８ｎｍのＧａＮ障壁層と膜厚２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層（発光波長：４００ｎｍ）とを各１０層交互に積層してなるＭＱＷ（多重量子井戸）構造の発光層、Ｍｇ（マグネシウム）を５×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚０．０３μｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層、Ｍｇを１×１０２０ｃｍ−３の濃度でドープした膜厚０．２μｍのｐ型ＧａＮ層コンタクト層を、この順に積層した。積層後、ｐ型層に添加したＭｇを活性化させるために、ラピッドサーマルアニーリング（ＲＴＡ）装置を用いてウェハのアニーリング処理を行った。このようにして、透明基板１上に発光素子構造を含む窒化物半導体層２が形成されたＬＥＤウェハを得た。
【００３７】
上記のようにして得たＬＥＤウェハの上面（窒化物半導体層２に最上層として含まれるｐ型ＧａＮコンタクト層の上面）に、ｐ型オーミック電極３を、縦横に規則的に並んだ正方形状の開口部を有する網目状パターン（格子状パターン）に形成した。開口部の一辺は８μｍ、隣接する開口部間を隔てる帯状の電極膜部分の幅は２μｍとした。電極膜の形成は、電子ビーム蒸着法を用いて、膜厚０．０５μｍのＲｈ層、膜厚０．１μｍのＡｕ層、膜厚０．０１μｍのＮｉ層を、この順に積層することにより行った。ここで、最上部に設けたＮｉ薄膜は、後に形成する透光性絶縁膜４をｐ型オーミック電極３に強く密着させるための、接着強化層である。電極膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技法を用いた通常のリフトオフ法により行った。
【００３８】
次に、反応性イオンエッチング法により、ｐ型ＧａＮコンタクト層、ｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎクラッド層、発光層の一部を除去して、ｎ型ＧａＮコンタクト層の表面２Ｓを露出させた。露出後、そのｎ型ＧａＮコンタクト層の表面２Ｓ上に、電子ビーム蒸着法を用いて、膜厚０．０３μｍのＡｌ層、膜厚０．１μｍのＰｄ層、膜厚０．１μｍのＡｕ層、膜厚０．１μｍのＰｔ層、膜厚０．４μｍのＡｕ層をこの順に積層して、ｎ型オーミック電極７を形成した。その後、ｐ型オーミック電極３およびｎ型オーミック電極７と窒化物半導体層２との接触抵抗を下げるために、ウェハに対して窒素気流中、５００℃、１分間の熱処理を行った。
【００３９】
次に、電子ビーム蒸着法を用いて、酸化ケイ素からなる膜厚０．３μｍの透光性絶縁膜４を、ｐ型オーミック電極３を覆うように形成した。蒸着材料には、キヤノンオプトロン株式会社製の顆粒状ＳｉＯ２（サイズ：１ｍｍ〜３ｍｍ）を用いた。蒸着時にはウェハの加熱、冷却は特に行わなかったが、ルツボからの輻射によってウェハの表面温度は１００℃〜１５０℃程度となった。蒸着時の雰囲気は真空雰囲気とし、イオンビームアシストやプラズマアシスト等は行わなかった。成膜速度は、３０ｎｍ／分に設定した。
【００４０】
次に、電子ビーム蒸着法を用いて、透光性絶縁膜４上にＡｌからなる膜厚０．２μｍの高反射膜５を形成した。
次に、透光性絶縁膜４の開口部４Ａを通してｐ型オーミック電極３と電気的に接続されるとともに、高反射膜５上に積層された、ｐ側ボンディング電極６を形成した。ｐ側ボンディング電極６は、電子ビーム蒸着法を用いて、膜厚０．０５μｍのＴｉ層、膜厚０．１μｍのＰｔ層、膜厚０．４μｍのＡｕ層をこの順に積層することにより形成した。この三層構造のｐ側ボンディング層は、表面層がＡｕ層であるためにハンダとの接合性が良好である。また、下の二層（Ｔｉ層およびＰｔ層）が、表面層であるＡｕ層と、Ａｌからなる高反射層５との間を隔てるために、このＡｕ層と高反射層５との間での合金化が起こり難くなっている。
【００４１】
次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、ウェハの上面全体を覆うように、酸化ケイ素からなる膜厚０．５μｍの絶縁保護膜８を形成し、続いて、ｐ側ボンディング電極６の上面の一部およびｎ型オーミック電極７の上面の一部を露出させるために、ドライエッチングによって該絶縁保護膜８に開口部を形成した。
最後に、透明基板１の下面を研磨して、その厚さを１００μｍまで薄くしたうえで、スクライビング法を用いてウェハからＬＥＤチップを切り出した。ＬＥＤチップのサイズは、３５０μｍ角とした。
【００４２】
得られたＬＥＤチップ（ベアチップ）をフリップチップ実装し、通電電流２０ｍＡのときの順方向電圧を測定したところ、３．４Ｖであった。また、通電電流を徐々に増加させたときの、ＬＥＤチップの発光状態を、光取出し面である透明基板１の下面側から、光学顕微鏡を用いて観察したところ、通電電流を０．１ｍＡまで上げたときに、ｐ型オーミック電極３の射影領域全体で均一に発光が生じていた。
【００４３】
（比較例１）
比較のために、透光性絶縁層をプラズマＣＶＤ法で形成したことを除いて、実施例と同様にしてＬＥＤチップを作製し、通電電流２０ｍＡのときの順方向電圧を測定したところ、３．４Ｖであった。一方、通電電流を徐々に増加させたときの、ＬＥＤチップの発光状態を、光取出し面である透明基板の下面側から、光学顕微鏡を用いて観察したところ、通電電流を０．２ｍＡまで上げても、ｐ型オーミック電極の射影領域には、発光している部位と全く発光していない部位とが存在していた。
【００４４】
（比較例２）
比較のために、透光性絶縁層をスパッタリング法で形成したことを除いて、実施例と同様にしてＬＥＤチップを作製し、通電電流２０ｍＡのときの順方向電圧を測定したところ、３．７Ｖであった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の製造方法により得られる３族窒化物系発光ダイオード素子の構造例を示す断面図である。
【図２】図１に示す３族窒化物系発光ダイオード素子の製造工程を説明するための図である。
【図３】図１に示す３族窒化物系発光ダイオード素子の製造工程を説明するための図である。
【図４】ｐ型オーミック電極のパターンを例示する図である。
【図５】本発明の製造方法により得られる３族窒化物系発光ダイオード素子の構造例を示す断面図である。
【図６】本発明の製造方法により得られる３族窒化物系発光ダイオード素子の構造例を示す断面図である。
【図７】本発明の製造方法により得られる３族窒化物系発光ダイオード素子の構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  透明基板
２  窒化物半導体層
３  ｐ型オーミック電極
４  透光性絶縁膜
５  高反射膜
６  ｐ側ボンディング電極
７  ｎ型オーミック電極
８  絶縁保護膜
【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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【図７】
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