(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
導体層と、
誘電体多層膜と、
Ｇａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の酸化物の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層と、がこの順に配置され、
前記酸化物の粒子は、前記反射層中に分散されており、前記誘電体多層膜と接しているか又は前記誘電体多層膜に近い側に配置され、
前記誘電体多層膜が開口部を有し、前記反射層のＡｇが前記開口部を介して前記導体層と接している半導体素子。
【請求項２】
前記酸化物の粒子は、前記誘電体多層膜側に偏在されている請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記酸化物の粒子の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項１又は請求項２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記誘電体多層膜は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌから選択される少なくとも１種の元素の酸化物又は窒化物を主成分として含む請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記半導体層における前記導体層が設けられた面と反対側の面に基板を有する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記基板は、透光性である請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記反射層における前記誘電体多層膜が設けられた面と反対側の面に、前記反射層側から、保護膜と、Ａｕ層と、をこの順に備える請求項１から請求項６の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項１から請求項７の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記反射層は、前記酸化物の粒子を含有するＡｇ合金層である請求項１から請求項８の何れか１項に記載の半導体素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の半導体素子と、
前記反射層が実装面側となるように前記半導体素子が前記実装面に配置される基台と、
前記半導体素子を覆う蛍光体と、を有する半導体装置。
【請求項１１】
半導体層上に導体層を形成する工程と、
前記導体層上に誘電体多層膜を形成する工程と、
前記誘電体多層膜上に、Ｇａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の酸化物の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層を形成する工程と、を含み、
前記反射層を形成する工程は、前記酸化物の粒子を、前記反射層中に分散させて、前記誘電体多層膜と接するか又は前記誘電体多層膜に近い側に配置し、
前記誘電体多層膜を形成する工程は、部分的に前記導体層が露出するように前記誘電体多層膜が形成され、
前記反射層を形成する工程において、前記誘電体多層膜から露出された前記導体層上に前記反射層が形成され、前記反射層のＡｇが前記導体層と接している半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記反射層を形成する工程において、前記反射層は、前記誘電体多層膜と前記導体層上とを連続して覆うように形成される請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記反射層を形成する工程は、スパッタリング法、又は、蒸着法である請求項１１又は請求項１２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記反射層を形成する工程は、Ａｇターゲットと酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び酸化物を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成される請求項１１又は請求項１２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化物の粒子は、前記誘電体多層膜側に偏在されている請求項１１から請求項１４の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記酸化物の粒子の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項１１から請求項１５の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記誘電体多層膜は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌから選択される少なくとも１種の元素の酸化物又は窒化物を主成分とする材料を用いて形成される請求項１１から請求項１６の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
前記半導体層上に前記導体層を形成する工程の前に、
基板上に前記半導体層を形成する工程を有する請求項１１から請求項１７の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
前記基板は透光性である請求項１８に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記反射層を形成した後、
前記反射層の上方に保護膜を形成する工程と、前記保護膜の上方にＡｕ層を形成する工程と、を含む請求項１１から請求項１９の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２１】
前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項１１から請求項２０の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項２２】
前記反射層を形成する工程において、前記反射層は、前記酸化物の粒子を含有するＡｇ合金層である請求項１１から請求項２１の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体素子、半導体装置及び半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、基板上に半導体発光素子構造及び電極を形成した半導体発光素子を、バンプを介して、実装基板に実装した半導体発光装置が知られている。半導体発光素子において、光の出力を増大させるために、例えば、活性層が発光した光を反射する反射層を設け、光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させるという方法がある。
【０００３】
前記した光の取り出し効率を向上させる方法として、例えば、特許文献１には、結晶基板の裏面に、Ａｇ等の金属材料からなる反射層と、結晶基板と反射層との間に設けられた密着層と、反射層における密着層の反対側に設けられた保護層と、を備える窒化物系半導体素子が開示されている。
また、特許文献２には、反射層を備えると共に、反射層の反射面に接するように、半導体発光素子に反射を促進させるための誘電体多層膜が設けられた窒化物系発光ダイオードが開示されている。
【０００４】
前記した構成では、反射層にＡｇを用いると、誘電体多層膜と反射層との密着性が低くなり、誘電体多層膜と反射層との界面において、反射層の剥がれが生じやすくなる。
そこで、近年においては、誘電体多層膜とＡｇ反射層との間にＮｉ薄膜を設け、誘電体多層膜とＡｇ反射層との密着性を向上させる技術が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−７２１４８号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の半導体素子では、誘電体多層膜とＡｇ反射層との間にＮｉ薄膜を設けた場合、光の反射率の向上に改善の余地がある。
【０００７】
本開示に係る実施形態は、誘電体多層膜と反射層との密着性が高く、かつ反射層の反射率が高い半導体素子、半導体装置及び半導体素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の実施形態に係る半導体素子は、半導体層と、導体層と、誘電体多層膜と、酸化物、窒化物、炭化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層と、がこの順に配置されている。
【０００９】
本開示の実施形態に係る半導体装置は、前記記載の半導体素子と、前記反射層が実装面側となるように前記半導体素子が前記実装面に配置される基台と、前記半導体素子を覆う蛍光体と、を有する。
【００１０】
本開示の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、半導体層上に導体層を形成する工程と、前記導体層上に誘電体多層膜を形成する工程と、前記誘電体多層膜上に、酸化物、窒化物、炭化物から選択される少なくとも１種の粒子を含有するＡｇを主成分とする反射層を形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る半導体素子及び半導体装置によれば、誘電体多層膜と反射層との密着性が高く、かつ反射層の反射率が高い。また、本開示に係る半導体素子の製造方法によれば、誘電体多層膜と反射層との密着性が高く、かつ反射層の反射率が高い半導体素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における断面を示す。
【図２Ａ】実施形態に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び酸化物の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】実施形態に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び酸化物の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】参考例に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｂ】参考例に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び層状の酸化物の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】Ｎｉ／Ａｇ反射層を含む発光装置と、Ａｇ（Ｎｂ２Ｏ５）反射層を含む発光装置と、のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】実施例及び比較例における半導体発光素子を実装した半導体発光装置の発光パワー及び光束を比較したグラフである。
【図８】実施例及び比較例における誘電体多層膜／酸化物添加Ａｇ反射層構造の界面反射率を説明する模式図である。
【図９】実施例及び比較例における反射層の界面反射率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための半導体素子及び半導体装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。更に以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００１４】
［半導体素子］
まず、本実施形態に係る半導体素子について説明する。本実施形態に係る半導体素子は半導体発光素子である。
図１Ａは、実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す平面図である。図１Ｂは、実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における断面を示す。ただし、図１Ｂは説明のため、図１Ｂと図１Ａとは縮尺が異なっている。図２Ａ、図２Ｂは、実施形態に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び酸化物の状態を模式的に示す断面図である。図３Ａは、参考例に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面の状態を模式的に示す断面図である。図３Ｂは、参考例に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び層状の酸化物の状態を模式的に示す断面図である。なお、図２Ａ、図２Ｂでは、反射層中の酸化物の状態をわかりやすいように模式的に図示している。
【００１５】
半導体発光素子１００は、ここでは、基板１と、基板１上に設けられた半導体積層体２と、半導体積層体２上に設けられたｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２と、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２上に設けられた誘電体多層膜４と、誘電体多層膜４上に設けられたｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１上に設けられたｎ側上部電極５２及びｐ側上部電極６２と、ｎ側電極５及びｐ側電極６を被覆する保護膜７と、保護膜７上に設けられたｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９と、を主に備える。
【００１６】
（基板）
基板１は、半導体積層体２をエピタキシャル成長させることができる基板材料で形成されればよく、大きさや厚さ等は特に限定されない。また、基板１としては、透光性基板を用いることができる。基板１としては、例えば、半導体積層体２をＧａＮ等の窒化物半導体を用いて形成する場合には、基板材料としては、Ｃ面、Ｒ面、Ａ面の何れかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような絶縁性基板、またＳｉＣ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物基板が挙げられる。
【００１７】
（半導体積層体）
半導体積層体２は、導電型の異なる第１半導体層（ｎ型半導体層）２１と第２半導体層（ｐ型半導体層）２３とを基板１上に順次積層したものである。また、ｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２３との間には活性層２２を備えている。
本実施形態においては、半導体発光素子１００は、平面視で矩形状であり、半導体発光素子１００の外周端部において、半導体積層体２の上面から、ｐ型半導体層２３及び活性層２２のすべてと、ｎ型半導体層２１の一部が除去されている。なお、半導体発光素子１００の外周端部とは、半導体発光素子１００の最外周の位置から、内側への所定位置までの領域である。
また、半導体積層体２には、その上面からｐ型半導体層２３及び活性層２２のすべてと、ｎ型半導体層２１の一部が除去された穴部１１が形成されている。
【００１８】
ｎ型半導体層２１、活性層２２及びｐ型半導体層２３は、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等の窒化物半導体が好適に用いられる。また、これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、活性層２２は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
【００１９】
半導体積層体２のサイズは特に規定されるものではなく、例えば、縦２００〜２０００μｍ、横２００〜２０００μｍとすることができる。なお、本実施形態では、半導体積層体２のサイズが縦１４００μｍ程度、横１４００μｍ程度である発光素子を例として図示している。
【００２０】
（ｎ側導体層、ｐ側導体層）
ｎ側導体層３１は、ｎ型半導体層２１とオーミック接触するものであり、同様に、ｐ側導体層３２は、ｐ型半導体層２３とオーミック接触するものである。
【００２１】
ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２は、半導体積層体２の上面に設けられている。ここで、「半導体積層体２の上面に設けられている」とは、ｐ型半導体層２３の上面に設けられている場合の他、露出したｎ型半導体層２１の上面に設けられている場合も含むものである。
本実施形態においては、ｎ側導体層３１は、穴部１１の底面に設けられており、ｐ側導体層３２は、ｐ型半導体層２３の上面に設けられている。ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２を設ける部位は、半導体発光素子１００の形態等に合わせて適宜調整すればよい。
【００２２】
ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２は、導電性酸化物や、ＡｕとＮｉとを積層した金属薄膜等から形成される。特に、透光性を備えた導電性酸化物を用いるのが好ましい。
導電性酸化物としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物が挙げられる。なかでも、インジウム・スズ酸化物（以下、ＩＴＯともいう）は、可視光（可視領域）において高い透光性を有し、導電率の高い材料であることから、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２の材料として好適である。
【００２３】
（誘電体多層膜）
誘電体多層膜４（ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector））は、低屈折率層と高屈折率層とからなる１組の誘電体を、複数組にわたって積層させた膜であり、所定の波長光を選択的に反射するものである。具体的には屈折率の異なる２種以上の膜を波長／４ｎ（ｎは屈折率）の厚みで交互に積層した膜であり、所定の波長の光を高効率に反射できる。
誘電体多層膜４は、半導体積層体２の上面に設けられている。ここで、「半導体積層体２の上面に設けられている」とは、半導体積層体２の上面に直接設けられている場合の他、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２を介して半導体積層体２上に設けられている場合も含むものである。
【００２４】
本実施形態においては、誘電体多層膜４は、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２の上面と、穴部１１の底面及び側面と、半導体発光素子１００の外周端部の底面及び側面と、に部分的に設けられている。
誘電体材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌから選択される少なくとも１種の元素の酸化物、又は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌから選択される少なくとも１種の元素の窒化物が好ましく、誘電体多層膜４は、この酸化物又は窒化物を主成分として含むことが好ましい。
なお、「主成分として含む」とは、これらの酸化物又は窒化物のみからなるものであってもよく、これらの酸化物又は窒化物の他、例えば、微量の不純物や、その他の微量の元素が含まれていてもよいことを意味する。これは、以下に説明する他の層の元素についても同様である。
【００２５】
（ｎ側電極、ｐ側電極）
ｎ側電極５は、ｎ側反射層５１とｎ側上部電極５２とからなる。またｐ側電極６は、ｐ側反射層６１とｐ側上部電極６２とからなる。ｎ側電極５及びｐ側電極６は、半導体発光素子１００に外部から電流を供給するための電極である。更に、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１はｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２や誘電体多層膜４等を透過した光を反射するものである。ｎ側電極５及びｐ側電極６は、半導体積層体２の上面に設けられている。ここで、「半導体積層体２の上面に設けられている」とは、半導体積層体２の上面に直接設けられている場合の他、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２や誘電体多層膜４等の他の層を介して半導体積層体２上に設けられている場合も含むものである。
【００２６】
本実施形態においては、ｎ側電極５は、穴部１１の底面及び側面に、ｎ側導体層３１や誘電体多層膜４を介して設けられている。また、ｎ側電極５は、一部がｎ側導体層３１に電気的に接続されて、ｎ型半導体層２１の上面に設けられている。ｐ側電極６は、ｎ側電極５と電気的に接続しないように、ｐ型半導体層２３の上面に、ｐ側導体層３２や誘電体多層膜４を介して設けられている。
【００２７】
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、Ａｇを主成分とし酸化物１２０を含有する銀合金層であり、基板側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させる層である。酸化物１２０は、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中にほぼ均一に分散されている。
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１が酸化物１２０を含むことにより、図２Ａに示すように、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との界面において、酸化物１２０と、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中のＡｇとが並存する擬似的な遷移層が形成される。このような擬似的な遷移層が形成されることにより、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１の誘電体多層膜４との密着性を高めることができ、信頼性の高い半導体発光素子１００が得られる。なお、図２Ａ中、符号Ａは擬似的な遷移層を概略的に示したものである。遷移層は疑似的なものであるため、遷移層を概念的に符号Ａとして図示している。
【００２８】
すなわち、酸化物１２０の一部は、誘電体多層膜４と接しているか、若しくは、誘電体多層膜４に近い側に配置されている。なお、「誘電体多層膜４に近い側に配置されている」とは、誘電体多層膜４と接してはいないが、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との界面において、擬似的な遷移層が形成される程度に、誘電体多層膜４に近接して配置されていることを意味する。
【００２９】
更に、半導体発光素子１００は、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との密着性が高まるため、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１の剥がれが生じにくい。このため、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との間に密着層が不要となり、密着層による光の吸収を無くすことができる。
また、半導体発光素子１００は、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１が酸化物１２０を含むことにより、高い発光強度を得ることができる。
【００３０】
ここで、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との界面において、酸化物１２０と、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中のＡｇとが並存するとは、酸化物１２０の一部が界面に存在し、酸化物１２０がＡｇと共に誘電体多層膜４に接しているか、若しくは、誘電体多層膜４に近い側に配置されている状態をいう。また、擬似的な遷移層とは、実際には層を形成しているものではないが、界面での酸化物１２０とＡｇとの存在により、これらが界面において層状に疑似できる状態であることをいう。
【００３１】
また、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に酸化物１２０が存在することにより、ピンニング効果を発現し、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の主成分となるＡｇの結晶粒の成長を抑制することができる。これにより、半導体装置のアッセンブリ工程の熱履歴による結晶粒の成長が抑えられ、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１の表面の平滑性を維持したり、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１内の空隙（ボイド）の発生を抑えたりすることができる。したがって、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、高い反射率や放熱性を維持しやすいものとなる。
【００３２】
なお、図２Ａにおいて、酸化物１２０ａは、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に粒状の形態で分散された酸化物１２０を示したものであり、酸化物１２０ｂはｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との界面に付着した酸化物１２０を示したものである。ここで、酸化物１２０ｂが、酸化物１２０ｂのみで層状とならず、Ａｇの一部が誘電体多層膜４に接しているか、若しくは、誘電体多層膜４に近い側に配置されていることが必要である。但し、Ａｇの一部が誘電体多層膜４に接しているか、若しくは、誘電体多層膜４に近い側に配置されていれば、酸化物１２０ｂが繋がって網目状になっていてもよい。なお、酸化物１２０の添加量が少ない場合は、界面における酸化物１２０の付着量あるいは存在量が少なく、酸化物１２０ｂが島状に形成された擬似的な遷移層となりやすい。島状とは、酸化物１２０ｂが繋がらず、酸化物１２０ｂが点在したような状態をいう。この場合も、酸化物１２０ｂとＡｇとが並存しているため、擬似的な遷移層を形成しているといえる。
【００３３】
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＮｉＯ、ＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の物質であることが好ましい。ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０は、誘電体多層膜４との密着性の観点からは、Ｇａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２から選択される少なくとも１種の物質であることがより好ましい。このように酸化物として金属酸化物を使用することで誘電体多層膜４との密着性を向上させることができる。
【００３４】
ここで、図２Ａでは、酸化物１２０が、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に粒状の形態で分散された形態としたが、図２Ｂに示すように、酸化物が、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に粒状の形態で分散されておらず、酸化物１２０が、誘電体多層膜４側に偏在されていてもよい。すなわち、酸化物１２０が、誘電体多層膜４と接しているか、若しくは、誘電体多層膜４に近い側に配置されているもののみであってもよい。なお、酸化物１２０が、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に分散されている場合であっても、酸化物１２０が誘電体多層膜４側に偏在されていてもよい。酸化物１２０が、誘電体多層膜４側に偏在されている場合であっても、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中にほぼ均一に分散されている場合と同様の効果を得ることができる。
なお、図３Ａに示すように、酸化物を含まず、反射層が純銀層である形態や、図３Ｂに示すように、酸化物のみの酸化物層１３０により層状となる形態では、本実施形態に係る半導体発光素子１００の効果が得られない。
【００３５】
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０の含有量は、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１全質量に対し、０．０１質量％より多ければよい。すなわち、ｎ側反射層５１中の酸化物１２０の含有量は、ｎ側反射層５１全質量に対し０．０１質量％より多ければよく、ｐ側反射層６１中の酸化物１２０の含有量は、ｐ側反射層６１全質量に対し０．０１質量％より多ければよい。
【００３６】
酸化物１２０が０．０１質量％超であることで、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１と誘電体多層膜４との密着性が向上する。ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０の含有量は、誘電体多層膜４との密着性の観点からは、好ましくは０．０２質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上である。また、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０の含有量は、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１の反射率（初期反射率）の観点からは、好ましくは５質量％以下、より好ましくは４質量％以下、更に好ましくは２．５質量％以下である。
【００３７】
なお、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、含有する酸化物１２０の透明度が高いほど反射率が高くなるため、酸化物１２０の透明度が高いほど、酸化物１２０の含有量は多くてもよい。
【００３８】
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中の酸化物１２０の含有量の測定は、誘導結合プラズマ発光分析法（Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry;ＩＣＰ−ＡＥＳ）等により行うことができる。
【００３９】
ｎ側上部電極５２及びｐ側上部電極６２は、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ等の単体金属及びそれらの合金等の金属材料から形成することができる。電極の構成は、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。これらによりバリア性や応力調整等の機能を適宜付与することが出来る。
【００４０】
（保護膜）
保護膜７は、ｎ側電極５及びｐ側電極６の表面を被覆する絶縁性の膜であり、半導体発光素子１００の保護膜として機能する。また、ｎ側電極５及びｐ側電極６の表面を保護膜７で被覆することで、ｎ側電極５及びｐ側電極６の材料のマイグレーションを防止することができる。また、半導体発光素子１００の形態によっては、保護膜７は、ｎ側反射層５１とｎ側接合電極８、ｐ側反射層６１とｐ側接合電極９との接触によるマイグレーションを防止することができる。
保護膜７は、ｎ側電極５におけるｎ側接合電極８を接続する部位、及び、ｐ側電極６におけるｐ側接合電極９を接続する部位を除き、ｎ側電極５及びｐ側電極６の表面を被覆している。
保護膜７の材料としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｔａからなる群より選択された少なくとも１種の酸化物やＳｉＮ等の絶縁材料を用いることができる。
【００４１】
（ｎ側接合電極、ｐ側接合電極）
ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９は、半導体発光素子１００に外部から電流を供給するための電極である。ｎ側接合電極８は、ｎ側電極５に接続されると共に保護膜７上に延在するように設けられている。ｐ側接合電極９は、ｐ側電極６に接続されると共に、ｎ側接合電極８と電気的に接続しないように、保護膜７上に延在するように設けられている。なお、ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９は、半導体発光素子１００の外周端部や、ｎ側接合電極８とｐ側接合電極９との離間した部位等、一部の領域で保護膜７が露出するように設けられている。
ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９を設けることで、実装基板にフリップチップ実装する際に、半導体発光素子１００と実装基板との接触面積が増加し密着性がよくなるため、半導体発光素子１００の実装性を向上させることができる。
【００４２】
ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ等の単体金属及びそれらの合金等の金属材料から形成することができる。ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９の構成は、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９は、密着性の観点から、特に、Ａｕを主成分として含むＡｕ層であることが好ましい。
【００４３】
［半導体発光素子の動作］
次に、図１Ａ、図１Ｂに示した本発明の実施形態に係る半導体発光素子１００の動作について説明する。なお、ここでは、半導体発光素子１００は、フリップチップ実装型の発光ダイオードとする。
半導体発光素子１００は、ｎ側接合電極８、ｎ側電極５及びｎ側導体層３１を介して、また、ｐ側接合電極９、ｐ側電極６及びｐ側導体層３２を介して半導体積層体２に電流が供給され、活性層２２で発光が生じる。活性層２２で発光した光は、半導体積層体２内を伝搬し、図１Ｂにおいて下方へ進む光は半導体発光素子１００の基板１側から外部に取り出される。また、図１Ｂにおいて上方へ進む光は、誘電体多層膜４、ｎ側電極５及びｐ側電極６により下方に反射され、半導体発光素子１００の基板１側から外部に取り出される。
【００４４】
≪半導体発光素子の製造方法≫
次に、本発明の第１実施形態に係る半導体発光素子の製造方法について、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図４を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
実施形態に係る半導体発光素子１００の製造方法は、半導体積層体形成工程Ｓ１０１と、半導体積層体除去工程Ｓ１０２と、導体層形成工程Ｓ１０３と、誘電体多層膜形成工程Ｓ１０４と、反射層形成工程Ｓ１０５と、上部電極形成工程Ｓ１０６と、保護膜形成工程Ｓ１０７と、接合電極形成工程Ｓ１０８と、ウェハ分割工程Ｓ１０９と、をこの順に含む。
以下、各工程について説明する。なお、半導体発光素子１００の各部材の詳細については、前記したとおりであるので、ここでは適宜説明を省略する。
【００４６】
＜半導体積層体形成工程＞
半導体積層体形成工程Ｓ１０１は、基板１上に導電型の異なるｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２３とを順次積層して半導体積層体２を形成する工程である。
半導体積層体形成工程Ｓ１０１では、まず、サファイア等からなる基板１上に、ＭＯＣＶＤ法等により、窒化物半導体等を用いて、ｎ型半導体層２１、活性層２２及びｐ型半導体層２３を構成するそれぞれの半導体層を成長させる。この後、各半導体層を成長させた基板１（以下、分割前の状態の基板及び基板上の形成物を併せて適宜ウェハという）を窒素雰囲気で、６００〜７００℃程度のアニールを行って、ｐ型半導体層２３を低抵抗化することが好ましい。
【００４７】
＜半導体積層体除去工程＞
半導体積層体除去工程Ｓ１０２は、半導体積層体２の一部を除去してｎ型半導体層２１を露出させる工程である。
ここでは、半導体発光素子１００は平面視で矩形状であり、半導体発光素子１００の外周端部において半導体積層体２の上面側から所定の厚みを除去して、この外周端部でｎ型半導体層２１を露出させる。
【００４８】
半導体積層体２の除去方法は、次の通りである。まず、アニール後のウェハ上にフォトレジストを用いて所定の形状のマスクを形成する。次に、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、ｐ型半導体層２３及び活性層２２、更にｎ型半導体層２１の一部を除去して、ｎ型半導体層２１を露出させる。そして、エッチングの後、フォトレジストを除去する。
【００４９】
＜導体層形成工程＞
導体層形成工程Ｓ１０３は、ｎ型半導体層２１上にｎ側導体層３１を形成すると共に、ｐ型半導体層２３上にｐ側導体層３２を形成する工程である。
ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２は、例えば、ＩＴＯをスパッタリングして成膜することで形成することができる。なお、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２を設けない領域は、フォトレジストを用いてマスクし、リフトオフ法で形成すればよい。
【００５０】
＜誘電体多層膜形成工程＞
誘電体多層膜形成工程Ｓ１０４は、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２上に誘電体多層膜４を形成する工程である。
誘電体多層膜４は、誘電体材料を、スパッタリング法や蒸着法等により、半導体積層体２上やｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２上に積層することで形成することができる。この際、屈折率が大きく異なる誘電体材料を組み合わせて（例えば、ＳｉＯ２とＺｒＯ２との組み合わせ、ＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５との組み合わせ等）、交互に積層することで形成することができる。なお、誘電体多層膜４を設けない領域は、フォトレジストを用いてマスクし、リフトオフ法で形成すればよい。
【００５１】
＜反射層形成工程＞
反射層形成工程Ｓ１０５は、誘電体多層膜４上に、Ａｇを主成分とし酸化物１２０を含有するｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１を形成する工程である。
まず、ウェハの表面全体にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により、電極の形成位置にあるフォトレジストを除去する。
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、例えば、スパッタリング法、又は、蒸着法により形成することができる。具体的には、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、例えば、Ａｇ（純銀を含む）ターゲットと酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び酸化物１２０を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成することができる。これらのスパッタリング法や蒸着法を用いることで、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１中に酸化物１２０が分散されたｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１を形成することができる。
【００５２】
合金ターゲットや合金蒸着材料に用いる合金は、Ａｇを主成分とし、Ａｇ中に酸化物１２０を含むことで合金としたものである。ここでは、酸化物１２０は、ナノサイズでＡｇ中に分散させている。また、蒸着法としては、合金蒸着材料を用いる場合の他、Ａｇ（純銀を含む）からなる蒸着材料と、酸化物１２０からなる蒸着材料とを用いて、これらの蒸着材料を同時に蒸着させてｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１を形成する方法を用いることもできる。
スパッタリング法や蒸着法のその他の条件や手順等は、公知の方法で行うことができる。
【００５３】
＜上部電極形成工程＞
上部電極形成工程Ｓ１０６は、ｎ側反射層５１上にｎ側上部電極５２を形成すると共に、ｐ側反射層６１上にｐ側上部電極６２を形成する工程である。
ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１を形成した後、引き続きｎ側上部電極５２及びｐ側上部電極６２の材料をスパッタリング法や蒸着法で成膜し、その後にフォトレジスト上に形成された金属膜を、フォトレジストごとリフトオフする。これにより、電極形成位置にのみ金属膜が残り、ｎ側反射層５１、ｎ側上部電極５２、ｐ側反射層６１及びp側上部電極６２がパターニングされて、ｎ側電極５及びｐ側電極６が形成される。
【００５４】
＜保護膜形成工程＞
保護膜形成工程Ｓ１０７は、ｎ側電極５及びｐ側電極６を被覆する保護膜７を形成する工程である。
保護膜７は、例えば、ＳｉＯ２膜を蒸着法、スパッタリング法等の公知の方法によって形成することで設けることができる。なお、保護膜７を設けない領域は、フォトレジストを用いてマスクし、リフトオフ法で形成すればよい。
本実施形態では、保護膜７でｎ側電極５及びｐ側電極６を遮蔽しているため、金属材料のマイグレーションを防止することができる。
【００５５】
＜接合電極形成工程＞
接合電極形成工程Ｓ１０８は、保護膜７の上面に、ｎ側電極５と電気的に接続するｎ側接合電極８と、ｐ側電極６と電気的に接続するｐ側接合電極９とを形成する工程である。
ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９は同一の金属材料を用いて、次のようにして同時に形成される。まず、ウェハの表面全体にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により、電極の形成位置にあるフォトレジストを除去する。そして、ウェハの表面全体に金属膜を成膜し、その後にフォトレジスト上に形成された金属膜を、フォトレジストごとリフトオフする。これにより、電極形成位置にのみ金属膜が残り、ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９が形成される。
その他、ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９を設ける部位については、前記した半導体発光素子１００で説明したとおりである。
【００５６】
＜ウェハ分割工程＞
ウェハ分割工程Ｓ１０９は、ｎ側接合電極８及びｐ側接合電極９が形成されたウェハをチップに分割する工程である。
本実施形態では、基板１上には、複数の半導体発光素子の単位がマトリクス状に配列して形成され、半導体発光素子１００が基板１上に完成した後にチップに分割される。
【００５７】
具体的には、まず、チップ化する際のウェハを切断する部位（切断領域部）において基板１の内部を焦点とするように、レーザー光を基板１側から照射する。これにより、基板１の内部に変質部を形成する。この変質部は基板１の厚み方向、つまり基板１の主面に対して略垂直な方向に延伸する割断溝である。レーザー光としては、例えばフェムト秒レーザーが挙げられる。次に、切断領域部でウェハを切断し、個々の半導体発光素子をチップ状に分割する。ウェハの切断は、例えば、スクライブやダイシングにより行うことができる。
また、チップに分割する前に、基板１の裏面から基板１を研削して所望の厚さとなるまで薄く加工してもよい。
【００５８】
本実施形態では、分割後の半導体発光素子１００はｐ型半導体層２３が半導体発光素子１００の側面に露出した状態とならないため、半導体発光素子１００の実装時に、ｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２３とが半田材料によりショートすることがない。このため、発光装置の製造の際に、簡便に実装することができる。
【００５９】
＜変形例＞
前記した半導体発光素子１００では、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、酸化物１２０を含有するものとしたが、酸化物１２０の代わりに、窒化物又は炭化物を用いてもよい。窒化物又は炭化物を用いた場合でも、酸化物１２０を用いた場合と同様の効果が得られる。ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１に含有させる粒子としては、酸化物１２０、窒化物、及び、炭化物から選択されるいずれか１種でもよく、これらのうちの２種以上であってもよい。すなわち、酸化物１２０、窒化物、炭化物から選択される少なくとも１種の粒子を用いることができる。なお、前述した酸化物１２０について説明した事項については、酸化物１２０、窒化物、及び、炭化物から選択される少なくとも１種の粒子を用いる場合においても同様である。
【００６０】
また、酸化物１２０、窒化物、炭化物から選択される少なくとも１種の粒子を用いる場合、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１は、例えば、Ａｇ（純銀を含む）ターゲットと前記少なくとも１種の粒子のターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び前記少なくとも１種の粒子を含むターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び前記少なくとも１種の粒子を含む蒸着材料を用いた蒸着法により形成することができる。
【００６１】
［半導体装置］
次に、本実施形態に係る半導体装置について説明する。本実施形態に係る半導体装置は発光装置である。
図５は、実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図、図６は、Ｎｉ／Ａｇ反射層を含む発光装置と、Ａｇ（Ｎｂ２Ｏ５）反射層を含む発光装置と、のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。
図５に示すように、発光装置２００は、半導体発光素子１００と、半導体発光素子１００を実装する基台７０と、半導体発光素子１００を覆う蛍光体８０入りの透光性部材９０と、を有する。
発光装置２００は、凹部を有するパッケージである基台７０の実装面に、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１が実装面側となるように半導体発光素子１００が配置されている。すなわち、発光装置２００は、基台７０に、半導体発光素子１００をフェイスダウン実装している。そして、発光装置２００は、半導体発光素子１００を蛍光体８０入りの透光性部材９０により封止しており、半導体発光素子１００を蛍光体８０で覆っている。
【００６２】
発光装置２００は、半導体発光素子１００を蛍光体８０入りの透光性部材９０により封止しているため、半導体発光素子１００から出てきた青色光は蛍光体８０によって緑〜赤領域の、より長波長光に変換される。そして、この蛍光体８０で発光した長波長光は再び半導体発光素子１００に侵入するが、長波長光は誘電体多層膜４ではほとんど反射せず、ｎ側反射層５１及びｐ側反射層６１によって反射される。
ここで、図６に示すように、長波長光では、Ａｇ（Ｎｂ２Ｏ５）反射層を用いた発光装置は、Ｎｉ／Ａｇ反射層を用いた発光装置に比べて、発光強度が高く、光束が大きくなる。また、色度座標における色度Ｘが大きい方（右側）にシフトする。
このように、本実施形態に係る発光装置２００では、蛍光体８０からの長波長光をより強く放出することができる。
なお、以上の事項についての詳細は後述する。
【００６３】
次に、透光性部材及び蛍光体について説明する。
（透光性部材及び蛍光体）
透光性部材９０は、光拡散材や、発光素子から入射される光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する蛍光体８０を含有する。蛍光体８０を含有する透光性部材９０としては、具体的には、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体８０の粉末を含有させたものを挙げることができる。蛍光体８０の焼結体は、蛍光体だけを焼結して形成したものでもよいし、蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結して形成したものでもよい。蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結する場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等の無機材料を用いることが好ましい。これにより、半導体発光素子１００が高出力であったとしても、光や熱による焼結助剤の変色や変形を抑制することができる。
【００６４】
透光性部材９０は、透明度が高いほど好ましい。透光性部材９０の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜変更可能であるが、例えば、５０〜３００μｍ程度とすることができる。
蛍光体８０としては、この分野で用いられる蛍光体を適宜に選択することができる。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウム及びクロムのうちのいずれか１つ又は２つで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、透光性部材９０に含有される蛍光体８０の種類、濃度によって白色となるよう調整される。透光性部材９０に含有される蛍光体８０の濃度は、例えば、５〜５０質量％程度である。
透光性部材９０に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例について説明する。図７は、実施例及び比較例における半導体発光素子を実装した半導体発光装置の発光パワー及び光束を比較したグラフである。図８は、実施例及び比較例における誘電体多層膜／酸化物添加Ａｇ反射層構造の界面反射率を説明する模式図である。図９は、実施例及び比較例における反射層の界面反射率を示すグラフである。
【００６６】
＜発光パワー評価＞
［実施例１］
図１Ａ、図１Ｂに示す形態の半導体発光素子を以下のようにして作製した。
まず、半導体発光素子の半導体層として、サファイア基板の表面上に、ピーク波長約４５０ｎｍの青色で発光するｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を積層した。次に、ｎ側電極を形成する領域のｐ型窒化物半導体層と活性層とｎ型窒化物半導体層の一部とを除去した。露出されたｎ型窒化物半導体層上と、ｐ型窒化物半導体層上に、ＩＴＯからなる透光性の導体層を設け、更に、スパッタリング法により誘電体多層膜（Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２）ｎ（但しｎは自然数）を３ペア成膜した。１層のＮｂ２Ｏ５は９０ｎｍ、１層のＳｉＯ２は５０ｎｍである。更に誘電体多層膜上に、ＡｇターゲットとＨｆＯ２ターゲットを用いた同時スパッタリング法により、ＨｆＯ２を含有するｎ側反射層及びｐ側反射層を１２０ｎｍの厚さで成膜した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、これらの反射層のＨｆＯ２含有量を測定したところ、０．２４質量％であった。更にスパッタリング法により、これらの反射層上に、適宜ｐ側上部電極及びｎ側上部電極を設けた。更に、保護膜、ｐ側接合電極、ｎ側接合電極を設けた。
【００６７】
次に、レーザー光を照射して基板の内部に変質部を形成した後、切断領域部を切断し、個々の半導体発光素子をチップ状に分割した。これによって、実施例１の半導体発光素子を得た。
【００６８】
［実施例２］
実施例２の製造工程では、実施例１のＨｆＯ２を含有する反射層の代わりに、Ｎｂ２Ｏ５を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の半導体発光素子を製造した。なお、Ｎｂ２Ｏ５を含有する反射層はＡｇターゲットとＮｂ２Ｏ５ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、反射層のＮｂ２Ｏ５含有量を測定したところ、０．０７質量％であった。
【００６９】
［実施例３］
実施例３の製造工程では、実施例１のＨｆＯ２を含有する反射層の代わりに、Ｇａ２Ｏ３を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の半導体発光素子を製造した。なお、Ｇａ２Ｏ３を含有する反射層はＡｇターゲットとＧａ２Ｏ３ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、反射層のＧａ２Ｏ３含有量を測定したところ、０．０３質量％であった。
【００７０】
［比較例１］
比較例１の製造工程では、実施例１のＨｆＯ２を含有する反射層の代わりに、誘電体多層膜上に、Ｎｉ層３Åと純銀層１２０ｎｍとをこの順に形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の半導体発光素子を製造した。なお、Ｎｉ層はＮｉターゲットを用いたスパッタリング法により形成し、純銀層はＡｇターゲットのみを用いたスパッタリング法により形成した。
【００７１】
上記実施例１、実施例２、実施例３及び比較例１の半導体発光素子をそれぞれ発光パワーを測定するためにパッケージにバンプによりフリップチップ実装し、半導体発光装置を作製した。そして、発光パワーを測定した。この結果を図７に示す。なお、これは順方向電流Ｉｆ＝７００ｍＡでの結果であり、比較例１の発光パワーを１００とした。実施例１、実施例２、実施例３の発光パワーは、比較例１より０．８〜１．２％程度上昇していた。
【００７２】
＜光束評価＞
上記実施例１、実施例２、実施例３及び比較例１の半導体発光素子をそれぞれ光束を測定するためにパッケージにバンプによりフリップチップ実装し、半導体発光装置を作製した。なお、半導体発光素子上にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を塗布した。そして、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ社製の１０インチ積分球を用い、印加パルスｐｗ／ｐｅ＝０．０５ｍｓ／５ｍｓの条件で光束を測定した。この結果を図７に示す。なお、これは順方向電流Ｉｆ＝７００ｍＡでの結果であり、比較例１の光束を１００とした。実施例１、実施例２、実施例３の光束は、比較例１より３〜３．７％程度上昇していた。
【００７３】
以下、発光パワーより光束の改善効果が大きくなる理由について説明する。
図１Ｂのように、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２上には半導体発光素子１００（以下、ダイスという）からの発光（約４５０ｎｍ）を１００％近く反射する誘電体多層膜４が形成されている（図８参照）。なお、図８の縦軸は、界面反射率（Ｒ）である。
【００７４】
誘電体多層膜４は絶縁性であるため、ｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２に均一に電流を流すために、誘電体多層膜４にところどころ開口部を設けてｎ側導体層３１とｎ側電極５、及びｐ側導体層３２とｐ側電極６の導通を取る必要がある。上記開口部には誘電体多層膜４が存在しないので、反射層による反射率が青色発光の取り出しに影響するところ、Ｎｉ／Ａｇの青色領域における反射率が８９％程度であるのに対して酸化物添加Ａｇが９２〜９３％程度あること（図９の４５０ｎｍの反射率）から、図７に示されるように０．８〜１．２％程度、発光パワーが向上する。
しかし、この開口部は、導通を取るためにやむを得ず設けているのであって、反射率だけを考えると誘電体多層膜４の方が優れているので、開口部は最低限の面積に設定される。したがって、反射層の変更に起因するダイス全体から放出される青色光に対する発光パワーの改善は、０．８〜１．２％程度にとどまる。
【００７５】
次に、このダイスの周囲に蛍光体を配置した白色ＬＥＤについて考える。ダイスから出てきた青色光は蛍光体によって緑〜赤領域のより長波長光に変換される。
そして、この蛍光体で発光した長波長光は再びダイスに侵入する。再侵入した長波長光は、誘電体多層膜４に到達するものの、誘電体多層膜４は長波長光をほとんど反射せず、反射層に到達する。つまり、再侵入した長波長光は誘電体多層膜４を覆う反射層によって反射される。
【００７６】
Ｎｉ／Ａｇの長波長光領域における反射率が９２％程度であるのに対して酸化物添加銀が９４．５％程度であること（図９の５５５ｎｍの反射率）から、酸化物添加銀を用いた場合のほうが、ダイスの周囲に蛍光体を配置した白色ＬＥＤにおいて図７に示されるように３〜３．７％程度、光束が向上する。
【００７７】
ここで、青色ＬＥＤにおいて発光パワーが０．８〜１．２％程度しか向上しないのに（図７参照）、白色ＬＥＤにおいては光束が３〜３．７％程度向上する（図７参照）点については、青色光と長波長光でｎ側導体層３１及びｐ側導体層３２を通った光が反射されるメカニズムが異なることに起因している。すなわち、青色光は主に誘電体多層膜で反射され、導通のために誘電体多層膜に最低限設けた開口部では反射層で反射されるので、反射膜の反射率を向上させても青色光全体に対する改善は限定的である。これに対して、長波長光は誘電体多層膜ではほとんど反射されず、これを通り抜けてしまうので、その先にあってほぼ全面を覆う反射層の影響を大きく受けるからである。
【００７８】
このように、誘電体多層膜とその外側に設ける反射層という構成においては、反射層の反射率の改善が、蛍光体からの長波長光をより強く放出することにつながる。
このことは、白色ＬＥＤにおいて、反射層をＮｉ／Ａｇから酸化物添加Ａｇに変更した場合に、色度Ｘが大きい方（右）にシフトしており、蛍光体の発光が相対的に大きくなっていることからもわかる（図６参照）。
【００７９】
以上のことから、酸化物を添加したＡｇ反射層を用いた、実施例１、実施例２、実施例３の半導体発光素子は、蛍光体からの長波長光が関与する光束においてより大きな効果を発揮することになる。
【００８０】
＜界面反射率評価＞
実施例１のＨｆＯ２を含有する反射層、実施例２のＮｂ２Ｏ５を含有する反射層、実施例３のＧａ２Ｏ３を含有する反射層、比較例１のＮｉ層を設けた純銀層の反射層について、界面の反射率について調べた。具体的には、各反射層を石英基板上に成膜し、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製のＵ−３０１０形の分光光度計（ＲＯＭ  Ｖｅｒ：２５２０  １０）を用いて、石英基板越しに各反射層の界面反射率を調べた。図９に示すように、実施例１、実施例２、実施例３の酸化物を含有する反射層は、比較例１の酸化物を含有しない反射層の反射率を上回っていた。このことから、反射層に、前記の割合で酸化物を添加させると、Ｎｉ層を設けた純銀層に比べ、反射率を向上させることができることがわかる。
【００８１】
＜剥がれ率評価＞
実施例１のＨｆＯ２を含有する反射層、実施例２のＮｂ２Ｏ５を含有する反射層、実施例３のＧａ２Ｏ３を含有する反射層、比較例１のＮｉ層を設けた純銀層の反射層について、テープ試験により、誘電体多層膜との界面の剥がれ率について調べた。具体的には、まず、サファイア基板上にパターンなしの誘電体多層膜を成膜した。次に、その誘電体多層膜上にフォトリソグラフィを行い、成膜し、リフトオフにより表１に示す構造のｐ側電極を形成した。ｐ側電極の成膜は、それぞれ１００００個とした。次に、このｐ側電極を形成したものにＵＶシートを貼り付けた後、ＵＶシートを剥がして、誘電体多層膜の剥がれの発生したパターン数を数え、剥がれ率を算出した。
【００８２】
【表１】
0006683003.tif 000002
【００８３】
表１に示すように、酸化物を含有する反射層は、Ｎｉ層を設けた純銀層の反射層と同等の剥がれ率であり、反射層の剥がれがほとんどなかった。
【００８４】
以上のとおり、本実施形態に係る半導体発光素子は、光の反射率に優れていると共に、誘電体多層膜と反射層との密着性が、誘電体多層膜とＡｇ反射層との間にＮｉ薄膜を設けた半導体発光素子と同等である。
【００８５】
以上、本発明に係る半導体素子、半導体装置及び半導体素子の製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本開示の実施形態に係る半導体素子は、各種照明器具、車両搭載用照明、ディスプレイ、インジケータ等の発光素子を用いる全ての半導体発光装置に利用することができる。また、受光装置等の光素子を用いた装置の他、パワートランジスタ等の半導体装置、半導体電子デバイスにも応用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１      基板
２      半導体積層体
２１    ｎ型半導体層（第１半導体層）
２２    活性層
２３    ｐ型半導体層（第２半導体層）
３１      ｎ側導体層
３２      ｐ側導体層
４      誘電体多層膜
５      ｎ側電極
５１    ｎ側反射層
５２    ｎ側上部電極
６      ｐ側電極
６１    ｐ側反射層
６２    ｐ側上部電極
７      保護膜
８      ｎ側接合電極
９      ｐ側接合電極
１１    穴部
７０    基台
８０    蛍光体
９０    透光性部材
１２０、１２０ａ、１２０ｂ  酸化物
１３０  酸化物層
１００  半導体発光素子
２００  発光装置
Ａ      擬似的な遷移層
【図１Ａ】
0006683003.tif 000003
【図１Ｂ】
0006683003.tif 000004
【図２Ａ】
0006683003.tif 000005
【図２Ｂ】
0006683003.tif 000006
【図３Ａ】
0006683003.tif 000007
【図３Ｂ】
0006683003.tif 000008
【図４】
0006683003.tif 000009
【図５】
0006683003.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006683003.tif 000014