(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延びる第１部分を含む金属の第１電極と、
前記第１部分の周りに設けられた第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層及び前記第１部分は、前記第１方向に対して垂直な任意の平面を通る、前記第１半導体層と、
前記第１部分と前記第１半導体層との間に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、
第１導電層であって、前記第１電極は、前記第１導電層と前記第１部分との間に設けられた第２部分をさらに含み、前記第１導電層は、前記第２部分と電気的に接続され、前記第１方向に沿ってみたときに前記第１導電層は前記平面に沿って前記第１電極に対してはみ出した部分を含む、前記第１導電層と、
前記第２半導体層と、前記第１導電層の前記はみ出した部分と、の間に設けられた第１低不純物濃度層と、
を備え、
前記第１低不純物濃度層における不純物濃度は、前記第２半導体層における不純物濃度よりも低い、半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１導電層の上に設けられた第１低不純物領域をさらに備え、
前記第１電極は、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第３部分をさらに含み、
前記第１低不純物領域は、前記第３部分と、前記第１半導体層と、の間に位置し、
前記第３半導体層は、前記第１低不純物領域と前記第１半導体層との間に延在し、
前記第１低不純物領域における不純物濃度は、前記第２半導体層における不純物濃度よりも低い、請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１方向に延び、前記平面に沿う第２方向において前記第１部分と並ぶ第４部分を含む金属の第２電極と、
前記第４部分の周りに設けられ、前記第２方向において前記第４部分と重なる前記第１導電形の第４半導体層と、
前記第４部分と前記第４半導体層との間に設けられた前記第２導電形の第５半導体層と、
前記第４半導体層と前記第５半導体層との間に設けられた第６半導体層と、
をさらに備え、
前記第１半導体層の一部、前記第２半導体層の一部、前記第３半導体層の一部、前記第４半導体層の一部、前記第５半導体層の一部、及び、前記第６半導体層の一部は、前記第１部分と前記第４部分との間に位置する、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第５半導体層と前記第１導電層との間に設けられた第２低不純物濃度層をさらに備え、
前記第２低不純物濃度層における不純物濃度は、前記第５半導体層における不純物濃度よりも低い、請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第２電極は、前記第１導電層と前記第４部分との間に設けられ前記第２方向において前記第２部分と並ぶ第５部分をさらに含み、
前記第１導電層は、前記第５部分と電気的に接続される、請求項３または４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１導電層の上に設けられた第２低不純物領域をさらに備え、
前記第２電極は、前記第４部分と前記第５部分との間に設けられた第６部分をさらに含み、
前記第２低不純物領域は、前記第６部分と、前記第４半導体層と、の間に位置し、
前記第６半導体層は、前記第２低不純物領域と前記第４半導体層との間に延在し、
前記第２低不純物領域における不純物濃度は、前記第５半導体層における不純物濃度よりも低い、請求項５記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１導電層と前記第１半導体層との間に設けられた第１絶縁層をさらに備えた、請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１絶縁層は、前記第１方向に交互に並ぶ複数の第１層及び複数の第２層を含み、
前記複数の第１層の１つの屈折率は、前記複数の第２層の１つの屈折率とは異なる、請求項７記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１導電形の第１半導体領域と、
前記第２導電形の第２半導体領域と、
第３半導体領域と、
をさらに備え、
前記第１半導体領域と前記第１導電層との間に前記第２半導体領域が配置され、
前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に前記第３半導体領域が配置される、請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第１導電層と電気的に接続された第１パッドをさらに備え、
前記第１パッドと前記第１電極との間に前記第１導電層が配置される、請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第１導電層は、金属を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第１半導体層と電気的に接続された第２導電層をさらに備え、
前記第２導電層と前記第１部分との間に前記第１半導体層が位置する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記第２導電層は、光透過性である、請求項１２記載の半導体発光素子。
【請求項１４】
第２パッドと、
前記第２パッドを前記第２導電層と電気的に接続し前記第１方向に沿って延びる接続部と、
をさらに備えた請求項１２または１３に記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記第１部分は、前記第２半導体層とオーミック接触する、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
前記第１電極の、前記平面に沿う１つの方向の長さは、前記第１電極の、前記平面に沿い前記１つの方向に対して垂直な別の方向の長さよりも短い、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
第１方向に延びる第２導電形のベース半導体層と、前記ベース半導体層の周りに設けられた第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層及び前記ベース半導体層は、前記第１方向に対して垂直な任意の平面を通る、前記第１半導体層と、前記ベース半導体層と前記第１半導体層との間に設けられた第３半導体層と、を含む構造体を準備し、
前記ベース半導体層に前記第１方向に延びる孔を形成し、
前記孔に金属を埋め込んで電極を形成する、半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
孔と、前記孔の周りの表面と、を含む基板の前記表面の上に前記表面に対して交差する第１方向に延びる第２導電形の第２半導体層であって前記第１方向に対して垂直な第２方向と交差する第２側面を有し、前記孔に繋がる空洞部を有する前記第２半導体層を形成し、
前記第２側面の上に第３半導体層を形成し、
前記第３半導体層の上に第１導電形の第１半導体層を形成し、
前記基板の厚さを減少させて前記空洞部を露出させ、
前記空洞部に金属を埋め込んで前記金属を含む電極を形成する半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子において、発光効率の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５４２５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、発光効率を向上できる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、半導体発光素子は、第１電極と、第１半導体層と、第２半導体層と、第３半導体層と、第１導電層と、第１低不純物濃度層と、を含む。前記第１電極は、第１方向に延びる第１部分を含み、金属である。前記第１半導体層は、前記第１部分の周りに設けられ、前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記第１部分と重なり、第１導電形である。前記第２半導体層は、前記第１部分と前記第１半導体層との間に設けられ、第２導電形である。前記第３半導体層は、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられる。前記第１電極は、前記第１導電層と前記第１部分との間に設けられた第２部分をさらに含む。前記第１導電層は、前記第２部分と電気的に接続される。前記第１低不純物濃度層は、前記第２半導体層と前記第１導電層との間に設けられる。前記第１低不純物濃度層における不純物濃度は、前記第２半導体層における不純物濃度よりも低い。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、半導体発光素子の模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図８】第５の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第５の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１（ａ）は、模式的断面図である。第１（ｂ）は、半導体発光素子の一部を例示する模式的斜視図である。第１（ｃ）は、半導体発光素子の一部を例示する別の模式的斜視図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１電極１１と、第１半導体層３１と、第２半導体層３２と、第３半導体層３３と、を含む。
【００１０】
第１電極１１は、第１部分ｐ１を含む。第１部分ｐ１は、第１方向に延びる。第１電極１１は、金属を含む。
【００１１】
第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
第１半導体層３１は、第１部分ｐ１の周りに設けられる。第１半導体層３１は、第１方向に対して垂直な第２方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１部分ｐ１と重なる。例えば、第１半導体層３１は、第１方向に延びる第１部分ｐ１を軸として、第１部分ｐ１の周りに設けられている。第１半導体層３１は、第１方向に対して垂直な面で切断したときに、第１部分ｐ１の周りに位置する。第１半導体層３１は、第１導電形である。
【００１３】
第２半導体層３２は、第１部分ｐ１と第１半導体層３１との間に設けられる。第２半導体層３２は、第２導電形である。
【００１４】
第１導電形は、例えばｐ形であり、第２導電形は、例えばｎ形である。第１導電形がｎ形で、第２導電形がｐ形でも良い。以下の例では、第１導電形がｐ形であり第２導電形がｎ形である。
【００１５】
第３半導体層３３は、第１半導体層３１と第２半導体層３２との間に設けられる。第３半導体層３３は、例えば、活性層である。第３半導体層３３は、例えば発光層である。
【００１６】
第１電極１１は、第１部分ｐ１に加えて、第２部分ｐ２及び第３部分ｐ３をさらに含む。第２部分ｐ２は、第１電極１１の第１方向における１つの端部である。第３部分ｐ３は、第１部分ｐ１と第２部分ｐ２との間に設けられる。
【００１７】
半導体発光素子１１０において、第１電極１１（第１部分ｐ１）の周りに設けられた半導体層により、１つの発光部分が形成される。この例では、半導体発光素子１１０は、複数の発光部分を含む。
【００１８】
すなわち、半導体発光素子１１０は、第２電極１２と、第４半導体層３４と、第５半導体層３５と、第６半導体層３６と、をさらに含む。
【００１９】
第２電極１２は、第４部分ｐ４を含む。第４部分ｐ４は、第１方向（Ｚ軸方向）に延びる。第４部分ｐ４は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第１部分ｐ１と並ぶ。第２電極１２は、金属を含む。
【００２０】
第４半導体層３４は、第４部分ｐ４の周りに設けられる。第４半導体層３４は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第４部分ｐ４と重なる。第４半導体層３４は、第１導電形（例えばｐ形）である。
【００２１】
第５半導体層３５は、第４部分ｐ４と第４半導体層３４との間に設けられる。第５半導体層３５は、第２導電形（例えばｎ形）である。
【００２２】
第６半導体層３６は、第４半導体層３４と第５半導体層３５との間に設けられる。
【００２３】
第１半導体層３１の一部、第２半導体層３２の一部、第３半導体層３３の一部、第４半導体層３４一部、第５半導体層３５の一部、及び、第６半導体層３６の一部は、第１部分ｐ１と第４部分ｐ４との間に位置する。
【００２４】
第２電極１２は、第４部分ｐ４に加えて、第５部分ｐ５及び第６部分ｐ６をさらに含む。第５部分ｐ５は、第２電極１２の第１方向における１つの端部である。第６部分ｐ６は、第４部分ｐ４と第５部分ｐ５との間に設けられる。
【００２５】
半導体発光素子１１０において、第２電極１２（第４部分ｐ４）の周りに設けられた半導体層により、別の１つの発光部分が形成される。このように、半導体発光素子１１０においては、Ｘ−Ｙ平面内で並ぶ複数の電極（第１電極１１及び第２電極１２など）のそれぞれの周りに半導体層が設けられる。この半導体層により発光部分が形成される。半導体発光素子１１０においては、面内（Ｘ−Ｙ平面内）に設けられる発光部分の密度を高くすることができる。実施形態によれば、発光効率を向上できる半導体発光素子が提供できる。
【００２６】
実施形態において、第１電極１１の第１部分ｐ１は、第２半導体層３２とオーミック接触する。第２電極１２の第５部分ｐ５は、第５半導体層３５とオーミック接触する。オーミック接触する部分が、複数の発光部分のそれぞれに設けられる。これにより、面内（Ｘ−Ｙ平面内）における発光の均一性を高めることができる。例えば、１つの発光部分に中において、発光の均一性を高めることができる。半導体発光素子１１０においては、均一性が高い、高効率の半導体発光素子を提供できる。
【００２７】
半導体発光素子１１０においては、第１導電層２１がさらに設けられる。第１導電層２１は、第１電極１２の第２部分ｐ２と電気的に接続される。すなわち、第１電極１２は、第１導電層２１と第１部分ｐ１との間に設けられた第２部分ｐ２を含む。この第２部分ｐ２が、第１導電層２１と電気的に接続される。
【００２８】
第１導電層２１は、第２電極１２の第５部分ｐ５と電気的に接続される。すなわち、第２電極１２の第５部分ｐ５は、第１導電層２１と第４部分ｐ４との間に設けられる。第５部分ｐ５は、第２方向（例えばＸ軸方向）において、第２部分ｐ２と並ぶ。この第５部分ｐ５が、第１導電層２１と電気的に接続される。
【００２９】
第１導電層２１は、例えば、金属を含む。第１導電層２１は、金属元素を含む金属膜を含む。第１導電層２１は、合金を含む合金膜を含んでも良い。
【００３０】
この例では、第１導電形の第１半導体領域３１ｒと、第２導電形の第２半導体領域３２ｒと、第３半導体領域３３ｒと、がさらに設けられる。第１半導体領域３１ｒと第１導電層２１との間に、第２半導体領域３２ｒが配置される。第１半導体領域３１ｒと第２半導体領域３２ｒとの間に、第３半導体領域３３ｒが配置される。第１半導体領域３１ｒは、例えば、第１半導体層３１と連続している。第２半導体領域３２ｒは、第２半導体層３２と連続している。第３半導体領域３３ｒは、第３半導体層３３と連続している。第３半導体領域３３ｒは、例えば、活性層（例えば発光層）である。
【００３１】
この例では、第１導電形の第４半導体領域３４ｒと、第２導電形の第５半導体領域３５ｒと、第６半導体領域３６ｒと、がさらに設けられる。第４半導体領域３４ｒと第１導電層２１との間に第５半導体領域３５ｒが配置される。第４半導体領域３４ｒと第５半導体領域３５ｒとの間に、第６導体領域３６ｒが配置される。第４半導体領域３４ｒは、例えば、第４半導体層３４と連続している。第５半導体領域３５ｒは、第５半導体層３５と連続している。第６半導体領域３６ｒは、第６半導体層３６と連続している。第６半導体領域３６ｒは、例えば、活性層（例えば発光層）である。
【００３２】
これのように、複数の電極（例えば、第１電極１１及び第２電極１２など）のそれぞれの側面の周りに半導体層が設けられ、複数の電極のそれぞれの頂部の上に半導体領域が設けられる。これらの半導体領域を設けることで、発光面積が拡大する。これにより、より高い発光効率が得られる。
【００３３】
この例では、第１パッド５１と、第２パッド５２と、第２導電層２２と、接続部５２ｖと、が設けられている。さらに、導電基体５１ｓ、第１接続導電層５１ａ及び第２接続導電層５２ｂが設けられている。
【００３４】
第１パッド５１は、第１導電層２１と電気的に接続される。第１パッド５１と第１電極１１との間に第１導電層２１（の一部）が配置される。第１パッド５１と第２電極１２との間に第１導電層２１（の一部）が配置される。
【００３５】
例えば、第１パッド５１の上に、導電基体５１ｓが設けられる。導電基体５１ｓは、例えば、導電性の基板（例えばシリコン基板）などを含む。
【００３６】
導電基体５１ｓの上に、第１接続導電層５１ａが設けられる。第１接続導電層５１ａの上に、第１導電層２１が設けられる。第１接続導電層５１ａは、例えば、接合層である。第１接続導電層５１ａは、例えば、はんだなどを含んでも良い。
【００３７】
第１導電層２１の上に、複数の電極（例えば第１電極１１及び第２電極１２）が設けられる。複数の電極のそれぞれを覆うように、複数の半導体層及び複数の半導体領域が設けられる。これらの複数の半導体層及び複数の半導体領域を覆うように、第２導電層２２が設けられる。
【００３８】
第２導電層２２は、第１半導体層３１と電気的に接続される。第２導電層２２は、第４半導体層３４とさらに電気的に接続される。第２導電層２２と第１部分ｐ１との間に第１半導体層３１が位置する。第２導電層２２と第４部分ｐ４との間に第４半導体層３４が位置する。  第２導電層２２と第１導電層２１との間に、第１半導体領域３１ｒが位置する。第２導電層２２と第１導電層２１との間に、第４半導体領域３４ｒが位置する。
【００３９】
第２導電層２２は、例えば、光透過性である。第２導電層２２は、例えば金属酸化物（例えば、酸化インジウム錫など）を含む。
【００４０】
第２導電層２２は、第２パッド５２と電気的に接続される。接続部５２ｖは、第２パッド５２を第２導電層２２と電気的に接続する。接続部５２ｖは、第１方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる。接続部５２ｖの少なくとも一部は、例えば、第１方向と交差する方向において、第１部分ｐ１と並ぶ。接続部５２ｖの少なくとも一部は、例えば、第１方向と交差する方向において、第２部分ｐ２と並ぶ。
【００４１】
接続部５２ｖと第２導電層２２との間に、第２接続導電層５２ｂが設けられる。第２パッド５２は、接続部５２ｖ、第２接続導電層５２ｂ及び第２導電層２２を介して、第１半導体層３１及び第４半導体層３４と電気的に接続される。
【００４２】
第１パッド５１と第２パッドとの間に電圧が印加される。これにより、半導体層及び半導体領域に電流が供給される。例えば、第３半導体層３３及び第６半導体層３６から、光が放出される。例えば、第３半導体領域３３ｒ及び第６半導体領域３６ｒから、光が放出される。
【００４３】
この例では、第１絶縁層８１及び第２絶縁層８２が設けられている。第１絶縁層８１は、第１導電層２１と第１半導体層３１との間に設けられる。第１絶縁層８１は、第１導電層２１と第３半導体層３３との間に設けられる。第１絶縁層８１は、第１導電層２１と第４半導体層３４との間に設けられる。第１絶縁層８１は、第１導電層２１と第６半導体層３６との間に設けられる。第１絶縁層８１を設けることで、第１導電層２１と、これらの半導体層と、の間のショートが抑制される。
【００４４】
第１絶縁層８１は、例えば、第１電極１１の第３部分ｐ３の周りに設けられる。第１絶縁層８１は、例えば、第２方向において、第３部分ｐ３と重なる。第１絶縁層８１は、例えば、第２電極１２の第６部分ｐ６の周りに設けられる。第１絶縁層８１は、例えば、第２方向において、第６部分ｐ６と重なる。
【００４５】
第２絶縁層８２と第１導電層２１との間に、第１電極１１、第２電極１２、第１〜第６半導体層３１〜３６、第１〜第６半導体領域３１ｒ〜３６ｒ、及び、第２導電層２２が配置される。第２絶縁層８２は、発光部分を保護する。
【００４６】
第１絶縁層８１及び第２絶縁層８２の少なくともいずれかは、例えば、酸化物、窒化物または酸窒化物を含む。第１絶縁層８１及び第２絶縁層８２の少なくともいずれかは、例えば、酸化シリコンを含んでも良い。
【００４７】
この例では、第１低不純物濃度層４１及び第２低不純物濃度層４２がさらに設けられている。
【００４８】
第１低不純物濃度層４１は、第２半導体層３２と第１導電層２１との間に設けられる。第１低不純物濃度層４１における不純物濃度は、第２半導体層３２における不純物濃度（例えばｎ形不純物濃度）よりも低い。
【００４９】
第２低不純物濃度層４２は、第５半導体層３５と第１導電層２１との間に設けられる。第２低不純物濃度層４２における不純物濃度は、第５半導体層３５における不純物濃度（例えばｎ形不純物濃度）よりも低い。
【００５０】
第１低不純物濃度層４１は、第１電極１１の一部（例えば第２部分ｐ２）の周りに設けられる。第１低不純物濃度層４１は、第２方向において、第１電極１１の一部（例えば第２部分ｐ２）と重なる。例えば、第１低不純物濃度層４１は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第１半導体層３１と重ならない。
【００５１】
第２低不純物濃度層４２は、第１電極１２の一部（例えば第５部分ｐ５）の周りに設けられる。第２低不純物濃度層４２は、第２方向において、第１電極１２の一部（例えば第５部分ｐ５）と重なる。第２低不純物濃度層４２は、第２方向において第４半導体層３４重ならない。
【００５２】
第１低不純物濃度層４１及び第２低不純物濃度層４２は、半導体層を形成する際に用いられるバッファ層である。これらの低不純物濃度層を設けることで、半導体層において高い結晶性が得られる。これにより、より高い発光効率が得られる。
【００５３】
図１（ｂ）に例示するように、実施形態において、第１電極１１は、第１方向（Ｚ軸方向）に延びる柱状である。図１（ｃ）に例示するように、実施形態において、第１電極１１は、帯状でも良い。
【００５４】
すなわち、第１電極１１の第１方向（Ｚ軸方向）の長さＬ１は、第１電極１１の第２方向（例えばＸ軸方向）の長さＬ２よりも長い。さらに、図１（ｃ）の例においては、第１電極１１の第３方向（Ｙ軸方向）の長さＬ３は、第１電極１１の第２方向（例えばＸ軸方向）の長さＬ２よりも長い。第３方向は、第１方向と交差（例えば垂直）し、第２方向に対して垂直である。
【００５５】
長さＬ１は、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下である。長さＬ２は、例えば、０．５μｍ以上５μｍ以下である。長さＬ３は、例えば、０．５μｍ以上５００μｍ以下である。長さＬ１の長さＬ２に対する比（Ｌ１／Ｌ２）は、例えば、２以上４０以下である。長さＬ３の長さＬ２に対する比（Ｌ３／Ｌ２）は、例えば１以上５００以下である。
【００５６】
実施形態において、第１〜第６半導体層３１〜３６及び第１〜第６半導体領域３１ｒ〜３６ｒは、例えば、窒化物半導体を含む。これらの半導体層及び半導体領域は、例えば、ＧａＮを含む。第３半導体層３３、第３半導体領域３３ｒ、第６半導体層３６及び第６半導体領域３６ｒは、例えば、ＩｎＧａＮ（例えば井戸層）を含む。実施形態において、半導体の材料は任意である。ｎ形不純物には、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＳｎなどが用いられる。ｐ形不純物には、例えばＭｇ及びＺｎなどが用いられる。
【００５７】
第１低不純物濃度層４１及び第２低不純物濃度層４２の少なくともいずれかは、例えば、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ及びＧａＮなどを含む。
【００５８】
第１電極１１及び第２電極１２の少なくともいずれかは、例えば、Ａｌを含む。Ａｌが用いられる場合、例えば、良好なコンタクト特性が得られる。第１電極１１及び第２電極１２の少なくともいずれかは、例えば、Ｗ（タングステン）を含む。このＷは、例えば、ＣＶＤにより形成されても良い。この場合、良好な埋め込み性が得られる。
【００５９】
第１導電層２１は、例えば、Ａｌを含む。第１導電層２１は、例えば、Ｗを含む。このＷは、例えば、ＣＶＤにより形成されても良い。
【００６０】
参考例として、金属の第１電極１１が設けられない例がある。この参考例においては、第１電極１１の位置に、例えば、絶縁体または半導体が設けられる。例えば、半導体層を形成する際のバッファ層がこの絶縁体となる。この場合、第２半導体層３２との電気的な接続のための電極が必要であり、構造が複雑となる。一方、第１電極１１の位置に半導体が設けられる参考例においては、この半導体は、例えば、第２半導体層３２である。この場合には、半導体層の導電率は、金属の導電率よりも低いため、面内（Ｘ−Ｙ平面内）における電流密度が不均一になりやすい。このため、発光分布が不均一になりやすい。
【００６１】
実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、金属の第１電極１１が設けられるため、構造が簡単である。そして、第１電極１１の導電率が低いため、均一な発光が得やすい。
【００６２】
実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、高い放熱性が得られる。これにより、高い発光効率が得られる。大電流時においても高い発光効率が得られる。
【００６３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、半導体発光素子の模式的断面図である。  
図２（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０に対応する。第２（ｂ）は、参考例の半導体発光素子１１９に対応する。これらの図には、第１電極１１の部分が例示されている。第２電極１２の部分も、第１電極１１の部分と同様である。
【００６４】
図２（ａ）に示すように、第１電極１１と第２半導体３２との間に、コンタクト領域１１ｃがある。半導体発光素子１１０においては、コンタクト領域１１ｃは、第１電極１１に沿う。コンタクト領域１１ｃの面積は、第１電極１１の長さに応じて、広い。
【００６５】
図２（ｂ）に示すように、参考例の半導体発光素子１１９においては、第１電極１１が設けられない。この場合、第１導電層２１と第２半導体層３２との間に、コンタクト領域１１ｃが形成される。参考例においては、コンタクト領域１１ｃは、狭い。
【００６６】
このように、実施形態においては、コンタクト領域１１ｃの面積を広くすることができる。実施形態において、第１電極１１の高さ（長さＬ１）を長くすることで、コンタクト領域１１ｃの面積が拡大できる。
【００６７】
以下、半導体発光素子１１０の製造方法の例について、説明する。  
図３（ａ）〜図３（ｅ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。  
図３（ａ）に示すように、基板７１の一部の上に、第１絶縁層８１を形成する。基板７１は、例えば、シリコン基板である。第１絶縁層８１は、例えば、酸化シリコン膜である。基板７１は、第１絶縁層８１に覆われていない部分を有する。
【００６８】
図３（ｂ）に示すように、基板７１の第１絶縁層８１に覆われていない部分の上に、半導体層を形成させる。例えば、バッファ層（第１低不純物濃度層４１及び第２低不純物濃度層４２）を成長させる。第１絶縁層８１はマスク層として機能する。マスク層の上には、バッファ層は実質的に形成されない。バッファ層の上に、ベース半導体層（第１ベース半導体層３２ａ及び第２ベース半導体層３５ａ）を成長させる。第１ベース半導体層３２ａは、第２半導体層３２及び第２半導体領域３２ｒとなる。第２ベース半導体層３５ａは、第５半導体層３５及び第５半導体領域３５ｒとなる。これらのベース半導体層の上に、さらに半導体層を成長させる。すなわち、第１ベース半導体層３２ａの上に、第３半導体層３３及び第３半導体領域３３ｒを形成する。第３半導体層３３及び第３半導体領域３３ｒの上に、第１半導体層３１及び第１半導体領域３１ｒを形成する。一方、第２ベース半導体層３５ａの上に、第６半導体層３６及び第６半導体領域３６ｒを形成する。第６半導体層３６及び第６半導体領域３６ｒの上に、第４半導体層３４及び第４半導体領域３４ｒを形成する。
【００６９】
図３（ｃ）に示すように、これらの半導体層及び半導体領域の上に、第２導電層２２を形成する。さらに、第２導電層２２の一部の上に、第２接続導電層５２ｂを形成する。第２接続導電層５２ｂは、例えば、プレパッドとなる。
【００７０】
図３（ｄ）に示すように、第２導電層２２及び第２接続導電層５２ｂの上に、第２絶縁層８２を形成する。第２絶縁層８２は、例えば、ＳＯＧにより形成される。第２絶縁層８２の上に、基体８８を形成する。例えば、第２絶縁層８２を基体８８と接続する。基体８８は、例えば、ハンドリング基板である。
【００７１】
図３（ｅ）に示すように、基板７１を除去する。この後、表面に孔を形成する。すなわち、第１低不純物濃度層４１及び第１ベース半導体層３２ａに第１孔３２ｈを形成する。第１孔３２ｈは、第１方向（Ｚ軸方向）に延在する。第２低不純物濃度層４２及び第２ベース半導体層３５ａに第２孔３５ｈを形成する。第２孔３５ｈは、第１方向（Ｚ軸方向）に延在する。
【００７２】
図４（ａ）に示すように、孔（第１孔３２ｈ及び第２孔３５ｈ）に金属を埋め込み、さらに第１絶縁層８１の上に金属膜を形成する。これにより、第１電極１１、第２電極１２及び第１導電層２１が形成される。
【００７３】
図４（ｂ）に示すように、第１導電層２１の上に、第１接続導電層５１ａ（接合層）を形成し、導電基体５１ｓを接合する。
【００７４】
図４（ｃ）に示すように、基体８８を除去する。この後、第２絶縁層８２に孔８２ｈを形成する。孔８２ｈは、第２接続導電層５２ｂに繋がる。
【００７５】
図４（ｄ）に示すように、孔８２ｈに導電材料（例えば金属）を埋め込む。さらに、第２絶縁層８２の一部の上に導電膜（金属膜）を形成する。導電材料により、接続部５２ｖが形成される。金属膜により、第２パッド５２が形成される。一方、導電基体５１ｓの表面に第１パッド５１を形成する。これにより、半導体発光素子１１０が形成される。
【００７６】
（第２の実施形態）  
図５は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図５に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１２０においては、第１絶縁層８１が、積層膜を含む。電極、半導体層及び半導体領域などは、半導体発光素子１１０と同様である。以下、半導体発光素子１２０における第１絶縁層８１について、説明する。
【００７７】
第１絶縁層８１は、第１方向（Ｚ軸方向）に交互に並ぶ複数の第１層８１ａ及び複数の第２層８１ｂを含む。複数の第１層８１ａの１つの屈折率は、複数の第２層８１ｂの１つの屈折率とは異なる。例えば、複数の第１層８１ａのそれぞれの屈折率は、複数の第２層８１ｂのそれぞれの屈折率とは異なる。第１絶縁層８１は、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector ）構造を有する。第１絶縁層８１において、高い反射率が得られる。これにより、さらに高い発光効率が得られる。
【００７８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に関して説明したように、第１絶縁層８１は、結晶成長の際の選択成長マスクとなる。選択成長マスクがＤＢＲ構造を有することで、高い光取り出し効率が得られる。
【００７９】
発光部分から放出された光は、ＤＢＲ構造の第１絶縁層８１で反射する。反射した光が、上側（第２絶縁層８２の側）から外部に出射する。光は、第１導電層２１とは反対側の面から取り出される。
【００８０】
半導体発光素子１２０の例においては、導電基体５１ｓは、第１導電層２１と半導体層との間に配置されている。ＤＢＲ構造を有する第１絶縁層８１は、導電基体５１ｓと第１半導体層３１との間に配置されている。このため、発光部分から放出された光は、導電基体５１ｓに入射しない。このため、導電基体５１ｓにおいて光が吸収される場合においても、高い光取り出し効率が得られる。例えば、導電基体５１ｓとしてＳｉ基板（バンドギャップが小さい材料の基板）を用いた場合においても、高い光取り出し効率が得られる。例えば、導電基体５１ｓの上に、半導体層（半導体結晶層）を成長させても良い。例えば、導電基体５１ｓは、基板７１である。この例においては、製造プロセスが簡便化できる。
【００８１】
（第３の実施形態）  
図６は、第３の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図６に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１３０においては、第１低不純物領域３２ｉと、第２低不純物領域３５ｉと、が設けられる。電極、半導体層及び半導体領域などは、半導体発光素子１１０と同様である。以下、第１低不純物領域３２ｉ及び第２低不純物領域３５ｉについて、説明する。
【００８２】
第１低不純物領域３２ｉは、第２半導体層３２と第１導電層２１との間に設けられる。第１電極１１は、第１部分ｐ１と第２部分ｐ２との間に設けられた第３部分ｐ３を含む。第１低不純物領域３２ｉは、第３部分ｐ３と、第１半導体層３１と、の間に位置する。第３半導体層３３は、第１低不純物領域３２ｉと第１半導体層３１との間に延在する。第１低不純物領域３２ｉにおける不純物濃度は、第２半導体層３２における不純物濃度よりも低い。
【００８３】
第２低不純物領域３５ｉは、第５半導体層３５と第１導電層２１との間に設けられる。第２電極１２は、第４部分ｐ４と第５部分ｐ５との間に設けられた第６部分ｐ６を含む。第２低不純物領域３５ｉは、第６部分ｐ６と、第４半導体層３４と、の間に位置する。第６半導体層３６は、第２低不純物領域３５ｉと第４半導体層３４との間に延在する。第２低不純物領域３５ｉにおける不純物濃度は、第５半導体層３５における不純物濃度よりも低い。
【００８４】
例えば、第２半導体層３２及び第５半導体層３５は、ｎ形のＧａＮを含むとき、第１低不純物領域３２ｉ及び第２低不純物領域３５ｉは、アンドープのＧａＮを含む。低不純物領域を設けることで、半導体層において高い結晶性が得られる。これにより、高い発光効率が得られる。
【００８５】
例えば、半導体層（ナノコラムコア）の下側をアンドープＧａＮとして、上側をｎ形ＧａＮとする。例えば、転位をコラムの外側に逃がすような成長条件で、アンドープＧａＮを成長させる。続いて、ｎ形ＧａＮを成長させる。第１電極１１をｎ形ＧａＮに接触させる。結晶性の良いトレンチ上側に電流を注入できる。結果として、発光効率が向上する。
【００８６】
（第４の実施形態）  
本実施形態は、半導体発光素子の製造方法に係る。この製造方法では、例えば図３（ａ）〜図３（ｅ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）に関して説明した処理を実施する。
【００８７】
図７は、第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図７に示すように、構造体に孔を形成する（ステップＳ１１０）。この構造体は、第２導電形のベース半導体層（第１ベース半導体層３２ａ）と、第１導電形の第１半導体層３１と、第３半導体層３３と、を含む。ベース半導体層（第１ベース半導体層３２ａ）は、第１方向（Ｚ軸方向）に延びる。第１半導体層３１は、ベース半導体層（第１ベース半導体層３２ａ）の周りに設けられる。第１半導体層３１は、第１方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な第２方向（例えばＸ軸方向）において、ベース半導体層と重なる。第３半導体層３は、ベース半導体層と第１半導体層３１との間に設けられる（図３（ｂ）参照）。このような構造体のベース半導体層（第１ベース半導体層３２ａ）に、第１方向に延びる孔（第１孔３２ｈ）を形成する（図３（ｅ）参照）。
【００８８】
本製造方法においては、孔（第１孔３２ｈ）に金属を埋め込んで、電極（第１電極１１）を形成する（ステップＳ１２０）（図４（ａ）参照）。  
本製造方法によれば、発光効率を向上できる半導体発光素子の製造方法が提供できる。
【００８９】
（第５の実施形態）  
図８は、第５の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、第５の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。  
図８に示すように、第２半導体層３２を形成する（ステップＳ２１０）。
【００９０】
例えば、図９（ａ）に示すように、基板７１が用意される。基板７１は、孔７１ｈと、孔７１ｈの周りの表面７１ｓと、を含む。
【００９１】
図９（ｂ）に示すように、基板７１の表面７１ｓの上に、第２半導体層３２が形成される。この例では、基板７１の表面７１ｓの上に、第１絶縁層８１が形成される。第１絶縁層８１はマスク層として機能する。第１絶縁層８１に覆われていない表面７１ｓの上に、例えば、第１低不純物濃度層４１が形成される。その上に、第２半導体層３２が形成される。第２半導体層３２は、表面７１ｓに対して交差する第１方向（Ｚ軸方向）に延びる。第２半導体層３２は、第２導電形である。第１低不純物濃度層４１及び第２半導体層３２は、孔７１ｈの上には実質的に形成されない。第２半導体層３２は、孔７１ｈに繋がる空洞部３２ｘを有する。第２半導体層３２は、第２側面３２ｓを有する。第２側面３２ｓは、第１方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な第２方向（Ｘ軸方向）と交差する。第２半導体層３２の形成の際に、第２半導体領域３２ｒが形成されても良い。
【００９２】
図８に示すように、第２側面３２ｓの上に第３半導体層３３を形成する（ステップＳ２２０）。さらに、第３半導体層３３の上に第１導電形の第１半導体層３１を形成する（ステップＳ２３０）（図９（ｃ）参照）。このとき、第３半導体領域３３ｒ及び第１半導体領域３１ｒが形成されても良い。さらに、必要に応じて、第２導電層２２及び第２絶縁層８２が形成される。
【００９３】
図８に示すように基板７１の厚さを減少させて、空洞部３２ｘを露出させる（ステップＳ２４０）。空洞部３２ｘに金属を埋め込んで、金属を含む電極（第１電極１１）を形成する（ステップＳ２５０）。
【００９４】
図９（ｃ）に示すように、基板７１の一部が除去されて、空洞部３２ｘが露出する。この空洞部３２ｘに金属を埋め込むことで、第１電極１１が形成される。さらに、第１導電層２１が形成されても良い。
【００９５】
本実施形態においては、成長用の基板７１（例えばシリコン基板）に予め凹部（孔７１ｈ）を設けておく。凹部は、選択成長マスク（第１絶縁層８１）の開口部の対応する位置に設けられる。凹部を覆うように、半導体層（ナノコラムコア）を成長させる。半導体層に空洞部３２ｘが形成される。基板７１の裏面の研削により、凹部が裏面と繋がる。空洞部３２ｘが露出する。フォトリソグラフィ工程を行うことなく、セルフアラインにより電極を形成できる。
【００９６】
実施形態によれば、発光効率を向上できる半導体発光素子及びその製造方法が提供できる。
【００９７】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【００９８】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００９９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる半導体層、半導体領域、電極、導電層及び基体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１００】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１０１】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０２】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１１…第１電極、  １２…第２電極、  ２１…第１導電層、  ２２…第２導電層、  ３１〜３６…第１〜第６半導体層、  ３１ｒ〜３６ｒ…第１〜第６半導体領域、  ３２ａ…第１ベース半導体層、  ３２ｈ…第１孔、  ３２ｉ…第１低不純物領域、  ３２ｓ…第２側面、  ３２ｘ…空洞部、  ３５ａ…第２ベース半導体層、  ３５ｈ…第２孔、  ３５ｉ…第２低不純物領域、  ４１…第１低不純物濃度層、  ４２…第２低不純物濃度層、  ５１…第１パッド、  ５１ａ…第１接続導電層、  ５１ｓ…導電基体、  ５２…第２パッド、  ５２ｂ…第２接続導電層、  ５２ｖ…接続部、  ７１…基板、  ７１ｈ…孔、  ７１ｓ…表面、  ８１…第１絶縁層、  ８１ａ…第１層、  ８１ｂ…第２層、  ８２…第２絶縁層、  ８２ｈ…孔、  ８８…基体、  １１０、１１９、１２０、１３０…半導体発光素子、  Ｌ１〜Ｌ３…長さ、  ｐ１〜ｐ６…第１〜第６部分
【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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【図８】
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【図９】
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