(57)【要約】【課題】化合物半導体により構成された発光層部上に透明導電性酸化物層が形成されている発光素子において、透明導電性酸化物層と発光層部との間で電流の導通を良好に行うことができる発光素子とその製造方法を提供する。【解決手段】（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）により構成された発光層部９上に、金属膜としてのＡｕ膜７が部分的に形成されている。そして、ＧａＡｓにてなるコンタクト層６が発光層部９と金属膜７との間に介挿されている。このコンタクト層６は、発光層部９よりもバンドギャップエネルギーが小さく、Ａｕ膜７とオーミック接触し、かつ、Ａｌを含まない。さらに、発光層部９とＡｕ膜（金属膜）７とを覆うように透明導電性酸化物層としてのＩＴＯ膜８が形成されている。【選択図】　図１
2004146538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体により構成された発光層部上に、金属膜が部分的に形成されており、
前記発光層部よりもバンドギャップエネルギーが小さく、前記金属膜とオーミック接触し、かつ、Ａｌを含まない化合物半導体からなるコンタクト層が前記発光層部と前記金属膜との間に介挿されており、
さらに、前記発光層部と前記金属膜とを覆うように透明導電性酸化物層が形成されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記コンタクト層は、その側周面が、前記金属膜の最外周縁の直下あるいはその内部に位置するように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】
前記発光層部は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）にて構成され、前記コンタクト層は、ＧａＡｓｖＰ１−ｖ（ただし、０＜ｖ≦１）にて構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４】
前記コンタクト層の厚さが、１ｎｍ以上、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記コンタクト層と前記発光層部との間に、当該コンタクト層と発光層部との中間のバンドギャップエネルギーを有する中間層が形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光層部は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）よりなり、前記中間層を、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＡｌＧａＩｎＰ層のうち少なくとも一つを含むものとして形成することを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記金属膜は、Ａｕ単体及び／又はＡｕを主体とする合金にて構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項８】
化合物半導体により構成された発光層部上に、該発光層部を構成する化合物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さく、かつＡｌを含まない化合物半導体からなるコンタクト層を、前記発光層部の主表面全体が覆われるように形成する工程と、
前記コンタクト層の直上に、該コンタクト層とオーミック接触する金属膜を部分的に形成する工程と、
前記コンタクト層の前記金属膜に覆われていない領域を除去し、前記発光層部を部分的に露出させる工程と、
前記発光層部の露出領域と前記金属膜とを覆うように透明導電性酸化物層を形成する工程と、
を有することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記金属膜に覆われていない前記コンタクト層を除去する工程において、部分的に形成された前記金属膜をマスクとして用い、該コンタクト層を化学エッチングにより除去することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−１８９４９３号公報
【０００３】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ混晶（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１：以下、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、または単にＡｌＧａＩｎＰともいう）にて発光層部が構成される発光素子には、その発光効率を改善させるために、発光層部上に透明導電性酸化物層を形成したものがある（例えば、特許文献１）。この透明導電性酸化物層により、発光層部全域への電流の通電を実現することができる。
【０００４】
上記透明導電性酸化物層としては、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）膜や酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等の透明導電性酸化物が採用される。しかしながら、このような透明導電性酸化物層を、ＡｌＧａＩｎＰ混晶にてなる発光層部の直上に形成すると、ＡｌＧａＩｎＰ混晶の表面が酸化されたり、発光層部と透明導電性酸化物層との界面における接触抵抗が高くなって、発光素子の特性が低下したりする惧れがある。この問題を解決するために、特許文献１においては、発光層部上に部分的にＡｕにてなる金属膜を形成し、該金属膜と発光層部とを覆う形態で透明導電性酸化物層を形成して、金属膜が形成されている領域で優先的に電流の導通を行うようにし、金属膜が形成されていない領域から光を取り出すようにした発光素子が開示されている。これにより、発光層部上に直接透明導電性酸化物層を形成するよりも、良好な電流の導通が行なわれることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属膜を発光層部上に形成した場合、金属膜が形成された領域における接触抵抗は、金属膜を形成しない場合に比べて低くなるものの、抵抗率の比較的高い発光層部と金属膜との間では、十分なオーミック接触を実現することができない。また、酸化されやすいＡｌＧａＩｎＰ等からなる発光層部上に金属膜を例えば蒸着により形成する際に、酸素含有雰囲気中で加熱されて、発光層部の表面が酸化されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を鑑みて為されたものであって、化合物半導体により構成された発光層部上に透明導電性酸化物層が形成されている発光素子において、透明導電性酸化物層と発光層部との間で電流の導通を良好に行うことができる発光素子を提供するとともに、その発光素子の製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の発光素子は、化合物半導体により構成された発光層部上に、金属膜が部分的に形成されており、発光層部よりもバンドギャップエネルギーが小さく、金属膜とオーミック接触し、かつ、Ａｌを含まない化合物半導体からなるコンタクト層が発光層部と金属膜の間に介挿されており、さらに、発光層部と金属膜とを覆うように透明導電性酸化物層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の発光素子の製造方法は、化合物半導体により構成され発光層部上に、該発光層部を構成する化合物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さく、かつＡｌを含まない化合物半導体からなるコンタクト層を発光層部の主表面全体が覆われるように形成する工程と、コンタクト層の直上に、該コンタクト層とオーミック接触する金属膜を部分的に形成する工程と、コンタクト層の金属膜に覆われていない領域を除去し、発光層部を部分的に露出させる工程と、発光層部の露出領域と金属膜とを覆うように透明導電性酸化物層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記のように、Ａｌを含まない化合物半導体にてなるコンタクト層を介して発光層部上に金属膜を形成すれば、酸化されやすい発光層部の表面がコンタクト層で覆われるので、蒸着等により金属膜を発光層部上に形成する際に、発光層部が酸化されることを防止することができる。さらに、このコンタクト層は、発光層部を構成する化合物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さく設定され、さらに金属膜との間でオーミック接触を実現するものであるので、比較的抵抗率の高い発光層部と金属膜との間に介挿されると、発光層部と透明導電性酸化物層との間で、電流の導通をより一層良好に実現することができる。
【００１０】
ただし、上記のように、コンタクト層は発光層部よりもバンドギャップが小さく設定されているので、発光層部から生じる光を吸収してしまう。そのため、コンタクト層は、発光層部の全面ではなくて部分的に形成しておくのがよい。この構成によれば、コンタクト層が形成されていない領域から、発光層部からの光を取りだすことができる。
【００１１】
具体的には、コンタクト層は、その側周面が、金属膜の最外周縁の直下あるいはその内部に位置するように形成されているのがよい。この構成によれば、コンタクト層が、金属膜よりも大きくないので、コンタクト層に吸収される光を最小限に抑えることができる。このような構成のコンタクト層は、発光層部上にコンタクト層を一面に形成したのち、所望の位置に金属膜を部分的に形成して、コンタクト層の、部分的に形成された金属膜に覆われていない領域を除去することにより得ることができる。発光層部と透明導電性酸化物層との間に形成される前記金属膜は、Ａｕ単体及び／又はＡｕを主体とする合金にて構成されることが好ましい。ここで、主体とは、５０質量％以上を意味する。
【００１２】
さらに、金属膜に覆われていないコンタクト層を除去する工程において、部分的に形成された金属膜をマスクとして用い、該コンタクト層を化学エッチングにより除去するのがよい。金属膜をマスクとして用いて化学エッチングすれば、コンタクト層の側周面が、必然的に、金属膜の外縁部直下あるいはその内部に位置することになり、上記のコンタクト層の構成を実現しやすくなる。
【００１３】
具体的に、発光層部は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）にて構成され、コンタクト層は、ＧａＡｓｖＰ１−ｖ（ただし、０＜ｖ≦１）にて構成されているものとすることができる。
【００１４】
次に、透明導電性酸化物層の表面には、金属よりなるボンディングパッドを設けることができる。これにより、透明導電性酸化物層による発光層部の被覆領域は、ボンディングパッドの直下領域からなる第一領域と残余の第二領域とに区分される。そして、その第二領域を、第一領域より光取り出し量が多いものとし、コンタクト層は、第二領域において、第一領域よりも形成面積率を大きくすることができる。なお、各領域のコンタクト層の形成面積率とは、領域中のコンタクト層の合計面積を、領域の全面積により割った比率をいう。
【００１５】
上記の構成によると、光取り出し量が少ないボンディングパッドの直下領域（第一領域）において、光取り出し量が多い残余の領域（第二領域）よりもコンタクト層の形成面積率を小さくしたから、第一領域における透明導電性酸化物層の接触抵抗が増大する。その結果、発光素子の駆動電流は、第一領域を迂回して第二領域に流れる成分が大きくなり、光取出効率を大幅に高めることができる。なお、光取り出し量が少ない第一領域にはなるべく発光駆動電流が流れないことが光取出効率向上の観点においては望ましい。従って、第一領域にはコンタクト層が可及的に形成されていないことが望ましい。また、発光層部からの光を外部へ取り出す量が多い第二領域において、コンタクト層を部分的に形成することが望ましい。
【００１６】
透明導電性酸化物層は、発光層部の主表面の全面を被覆する形にて形成することができる。このように構成すると、透明導電性酸化物層に電流拡散層の機能を担わせることができ、従来のような化合物半導体からなる厚い電流拡散層の形成が不要となったり、仮に形成する場合でも、その厚みを大幅に減ずることができるから、工程の簡略化によるコスト削減に寄与し、産業利用上非常に有効である。他方、コンタクト層の形成厚さは、金属膜とのオーミック接触を形成するために必要十分な程度であれば、それほど厚くする必要がなく、また、具体的には、化合物半導体がコンタクト層を構成する場合、薄層化によりバルク結晶とは異なるバンドギャップエネルギーを示すようにならない程度の厚さを確保すればよく、例えばＧａＡｓを用いる場合、１ｎｍ以上あれば十分である。なお、コンタクト層の厚さを過剰に大きくすることは、該コンタクト層における光吸収が増大する結果、光取出効率の低下を招くので、１μｍ以下、望ましくは０．０２μｍ以下とすることが望ましい。
【００１７】
また、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ＜１）にて構成されている発光層部はいずれもＡｌを含有するので、酸化劣化の問題を考慮しなければならないが、透明導電性酸化物層にて全面的に覆う構成を採用することで、該透明導電性酸化物層を上記Ａｌを含有する発光層部に対するパッシベーション膜としても機能させることができる利点がある。
【００１８】
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮからなる発光層部を採用する場合は、各々（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ又はＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮにて構成される第一導電型クラッド層、活性層及び第二導電型クラッド層がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有するものとして形成できる。ダブルヘテロ構造では、活性層の両側に形成されるクラッド層とのバンドギャップ差に起因したエネルギー障壁により、注入されたホールと電子とが狭い活性層中に閉じ込められて効率よく再結合するので、非常に高い発光効率を実現できる。さらに、活性層の組成調整により、前者は緑色から赤色領域（ピーク発光波長が５２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にかけて、後者は紫外領域から赤色（ピーク発光波長が３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）にかけての、それぞれ広範囲の発光波長を実現することができる。
【００１９】
そして、上記構成においては、第一導電型クラッド層及び第二導電型クラッド層の少なくともいずれかと透明導電性酸化物層との間に、金属膜と接する形にてコンタクト層を形成することができる。例えば、ダブルへテロ構造からなる発光層部の片側の主表面のみを光取出面として使用する場合は、該側に位置するクラッド層と透明導電性酸化物層との間に金属膜と接する形にてコンタクト層を形成する。他方、発光層部の両側の主表面を光取出面として使用する場合は、両側のクラッド層のそれぞれに対応して透明導電性酸化物層を形成するとともに、各透明導電性酸化物層とクラッド層との間に、金属層に接するコンタクト層を形成することができる。
【００２０】
また、コンタクト層と発光層部（前述のダブルへテロ構造が採用される場合は、対応するクラッド層）との間には、それらコンタクト層と発光層部（クラッド層）との中間のバンドギャップエネルギーを有する中間層を形成することができる。発光層部にコンタクト層を直接接合すると、接合によるバンドの曲がりにより、比較的高いヘテロ障壁が形成される場合がある。特に、ダブルへテロ構造の発光層部は、活性層へのキャリア閉じ込め効果を高めて内部量子効率を向上させるために、クラッド層と活性層との間の障壁高さを一定以上に高める必要があり、図８の模式バンド図（Ｅｃは伝導帯底、Ｅｖは価電子帯頂の各エネルギーレベルを示す）に示すように、このようなクラッド層（例えばＡｌＧａＩｎＰ）にコンタクト層（例えばＧａＡｓ）を直接接合すると、障壁高さΔＥが高くなりやすい。この障壁高さΔＥは、クラッド層とコンタクト層との間のバンド端不連続値が大きくなるほど高くなり、キャリアの移動、特に有効質量のより大きいホールの移動を妨げやすくなる。例えば金属電極を使用する場合は、クラッド層の全面を金属電極で覆うと光取出しができなくなるので、部分的な被覆となるように電極形成せざるを得ない。この場合、光取出し効率向上のため、電極の面内方向外側への電流拡散を何らかの形で促進しなければならない。例えば、金属電極の場合も、発光層部との間にＧａＡｓ等のコンタクト層が形成されることが多いが、金属電極の場合は、コンタクト層と発光層部との間に、ある程度高い障壁が形成された方が、障壁によるキャリアのせき止め効果により面内方向の電流拡散を促進できる利点がある。しかし、高い障壁形成のため、直列抵抗の増加は避け難い。
【００２１】
これに対し、透明導電性酸化物層として例えばＩＴＯを用いる場合は、ＩＴＯ自体が非常に高い電流拡散能を有しているため、障壁によるキャリアのせき止め効果はほとんど考慮する必要がない。しかも、ＩＴＯの採用により、光取出領域の面積は金属電極使用時と比較して大幅に増加している。そこで、図９に示すように、コンタクト層と発光層部との間に、それらコンタクト層と発光層部との中間のバンドギャップエネルギーを有する中間層を挿入すると、コンタクト層と中間層、及び中間層と発光層部とのそれぞれのバンド端不連続値が小さくなるので、各々形成される障壁高さΔＥも小さくなる。その結果、直列抵抗が軽減されて、低い駆動電圧にて十分に高い発光強度を達成することが可能となる。
【００２２】
上記中間層を採用することによる効果は、ダブルへテロ構造の発光層部の中でも、コンタクト層をなすＧａＡｓとの格子整合性が比較的良好な（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）にて発光層部を形成する場合に顕著である。この場合、発光層部と、コンタクト層との中間のバンドギャップエネルギーを有する中間層として、具体的には、ＡｌＧａＡｓ層、ＧａＩｎＰ層及びＡｌＧａＩｎＰ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より小さくなるように組成調整されたもの）の少なくとも一つを含むものを好適に採用することができ、例えばＡｌＧａＡｓ層を含むものとして形成することができる。また、これ以外の発光層部、例えば、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮからなるダブルへテロ構造の発光層部にも適用可能である。この場合、中間層は、例えばＩｎＧａＡｌＮ層（バンドギャップエネルギーがクラッド層より小さくなるように組成調整されたもの）を含むものが採用可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、本発明の発光素子における断面図を示すものである。図１（ａ）に示す発光素子１は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶にて構成される発光層部９と、該発光層部９上に形成され、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）にてなる透明導電性酸化物層８と、通電電極１０及び裏面電極１１とを有する。発光層部９は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３（以下、単に活性層３とする）を、該活性層３よりもバンドギャップエネルギーが大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４（第二導電型クラッド層：以下、単にｎ型クラッド層４とする）及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２（第一導電型クラッド層：以下、単にｐ型クラッド層２とする）とで挟み込んだダブルヘテロ接合構造をなす。そして、このような発光層部９は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶と格子整合しやすい、例えばＧａＡｓ単結晶基板１２上に、バッファ層５を介してｐ型クラッド層２、活性層３、ｎ型クラッド層４がこの順序でエピタキシャル成長されてなる。
【００２４】
活性層３、ｐ型クラッド層２及びｎ型クラッド層４は、具体的には、それぞれ（ＡｌａＧａ１−ａ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ混晶、（ＡｌｂＧａ１−ｂ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ混晶、（ＡｌｃＧａ１−ｃ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ混晶にて構成され、Ａｌ組成ａ、ｂ、ｃは、０＜ａ≦１、ａ＜ｂ、ａ＜ｃを満足するように設定される。
【００２５】
このような、発光層部９上にコンタクト層６を介して金属膜７が形成されている。これら金属膜７及びコンタクト層６は、発光層部９上に部分的に形成されており、コンタクト層６の側周縁が、金属膜７の最外周縁の直下あるいはその内部に位置するように形成されている。コンタクト層６は、ＧａＡｓにて構成されている。金属膜７は、Ａｕ単体及び／又はＡｕを主体とする合金を採用することができる。Ａｕを主体とする合金は、例えば、ＡｕＧｅ合金である。上記組成のコンタクト層６を構成するＧａＡｓは、上記組成の金属膜７との間で良好なオーミック接触を実現することができるとともに、発光層部９を構成するｐ型クラッド層２、活性層３、ｎ型クラッド層４のどれよりもバンドギャップエネルギーが小さい。また、上記コンタクト層６はＡｌを含んでいないので、金属膜７あるいは透明導電性酸化物層８の形成の際に酸化されにくい。このコンタクト層６が介在することにより、金属膜７と発光層部９との間で、電流が導通しやすくなり、発光駆動電圧を低減することができる。
【００２６】
上記のようなコンタクト層６及び金属膜７と、それらの隙間から部分的に露出する発光層部９を覆う形態にて透明導電性酸化物層８が形成されている。本実施の形態の場合、透明導電性酸化物層８としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を採用することができる。ＩＴＯは、酸化スズをドープした酸化インジウム膜であり、酸化スズの含有量を１〜９質量％とすることで、透明導電性酸化物層の抵抗率を５×１０−４Ω・ｃｍ以下の十分低い値とすることができる。なお、ＩＴＯ膜以外では、ＺｎＯ膜が高導電率であり、本発明に採用可能である。また、酸化アンチモンをドープした酸化スズ（いわゆるネサ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４、Ｚｎ２ＳｎＯ４、ＺｎＳｎＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、酸化イットリウム（Ｙ）をドープしたＣｄＳｂ２Ｏ６、酸化スズをドープしたＧａＩｎＯ３なども透明導電性酸化物層８の材質として使用することができる。
【００２７】
さらに、透明導電性酸化物層８の表面上には、発光素子１に発光駆動電圧を印加するために、電源と発光素子１とをワイヤにより接続するためのＡｕ系金属等の金属よりなるボンディングパッド層１０が形成されている。また、ボンディングパッド層１０の反対側には、裏面電極１１が形成されている。
【００２８】
ワイヤとの接続を良好にするためには、ボンディングパッド層１０としては、ある程度の大きさを有するものが必要となる。また、その形成位置としては、発光素子１の主表面の略中央に形成される。従来の構成では、このボンディングパッド層１０の直下の発光層部９から生じた光は、ボンディングパッド層１０自体によって、その殆どが遮られてしまう。したがって、ボンディングパッド層１０の直下領域（第一領域）以外の領域（第二領域）に、通電電流が優先的に流れるようにしておくのがよい。そのために、金属膜７及びコンタクト層６は、発光層部９上において、ボンディングパッド層１０が形成されている領域以外の領域（第二領域）にて、その形成面積率を大きくする。
【００２９】
具体的には、図１（ｂ）のようにするのがよい。図１（ｂ）は、発光素子１の平面図を示す。なお、本明細書において平面図とは、発光素子１を該発光素子１の軸線方向からみたものである。該平面図に示すように、本実施の形態においては、直径が、ボンディングパッド層１０の直径に対して１％以上、１０％以下であるコンタクト層６及び金属膜７が、ボンディングパッド層１０の直下領域を除く発光層部９の表面上に複数形成されている。ボンディングパッド層１０は発光層部９からの光を遮蔽するため、発光層部９においてボンディングパッド層１０の直下領域、つまり光取り出し量が少ない第一領域に通電電流が集中せず、むしろ、ボンディングパッド層１０の周囲の光取り出し量が多い第二領域に通電電流がなるべく多く分配されることが、光取出効率を高める上で望ましい。そこで、図１（ｂ）においては、ボンディングパッド層１０の直下領域においてコンタクト層６及び金属膜７を作為的に非形成とすることで、この領域では透明導電性酸化物層８の接触抵抗が高くなり電流が流れにくくなる。その結果、透明導電性酸化物層８を介して発光層部９に通電される電流は、光取り出し量が少ない第一領域を迂回して光取り出し量が多い第二領域に優先的に分配され、光取出効率を高めることができる。他方、第二領域において、通電電流は、金属膜７（及びコンタクト層６）に優先的に導通するので、通電電流が流れ易くなる。なお、ボンディングパッド層１０の直下領域（第一領域）にも、コンタクト層６及び金属膜７を形成することは可能であるが、この場合、第二領域よりも形成面積率を小さくするようにする。
【００３０】
コンタクト層６及び金属膜７の形状及び分布形態は、図１（ｂ）とは異なる実施形態を採用することも可能である。例えば、図２（ａ）に示すように、ボンディングパッド層１０の周囲を囲む形態で、四角形の枠状のコンタクト層６及び金属膜７を形成するようにしてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、四角形状のコンタクト層６及び金属膜７を、ボンディングパッド層１０の周囲の領域に、複数配列するように形成することもできる。なお、コンタクト層６及び金属膜７の形状、分布形態は以上に示すものの他に、その機能を十分に発揮できる限り、様々な形態が採用可能である。例えば、図５（ａ）はコンタクト層６及び金属膜７の形成領域を散点状とした例であり、（ｂ）は細長い帯状のコンタクト層６及び金属膜７の形成領域と、同形態の非形成領域とを交互に形成した例である。さらに、（ｃ）は、（ａ）とは逆に、コンタクト層６及び金属膜７の形成領域を背景として、散点状の非形成領域をこれに分散形成した例である。ここではコンタクト層６及び金属膜７の形成領域を格子状に形成している。
【００３１】
以下、本発明の発光素子の製造方法について説明する。金属膜７としてはＡｕ単体、コンタクト層６としてはＧａＡｓを採用する場合について示す。図３（ａ）に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ混晶と格子整合するＧａＡｓ単結晶基板１２の第一主表面にｐ型ＧａＡｓバッファ層５をエピタキシャル成長させ、次いで、発光層部９として、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）３、及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４をエピタキシャル成長させる。こののち、ｎ型クラッド層４上にＧａＡｓコンタクト層６をさらにエピタキシャル成長させる（図３（ｂ））。これら各層のエピタキシャル成長は、公知の有機金属気相エピタキシャル成長（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）法により、連続して行うことが可能である。
【００３２】
上記のようなエピタキシャル成長の後、コンタクト層６上に、複数の金属膜７を部分的に形成する（図３（ｃ））。金属膜７の形成は、マスクパターンを有するマスクをコンタクト層６上に配置して、金属膜７の原料（具体的にはＡｕ）を蒸着させることにより行うことができる。このように金属膜７を蒸着により形成する際、Ａｌを含む化合物半導体層は酸化されやすいが、本発明においては、Ａｌを含まないＧａＡｓコンタクト層６の直上に形成されるので発光層部９の表面の酸化は問題とならない。
【００３３】
このようにコンタクト層６上に部分的に形成された金属膜７をマスクとして使用し、コンタクト層６の金属膜７に覆われていない領域を化学エッチングにより除去する（図３（ｄ））。具体的には、リン酸系水溶液や、硫酸過水系水溶液からなるエッチング液中に浸漬することにより行なわれる。これにより、図４に示すように、金属膜７の最外周縁７ａの直下あるいは内部に、コンタクト層６の外周縁６ａが位置するように、該コンタクト層６が形成されることになる。特に、上記のような化学エッチングを採用すれば、コンタクト層６の外周縁６ａは、金属膜７の最外周縁７ａよりも内部に形成される形態となりやすい。
【００３４】
なお、上記のように金属膜７をマスクとして使用してコンタクト層６の一部をエッチング除去する際、コンタクト層６が厚いと、金属膜７の直下に位置するコンタクト層６の外縁が過剰に侵食される。また、次工程でスパッタリング法により透明導電性酸化物層８を形成する方法を採用する場合、コンタクト層６が厚いと、スパッタリングの際に、飛来する透明導電性酸化物層８の構成粒子によりコンタクト層６が侵食されたりして、コンタクト層６の寸法が減少しやすい。コンタクト層６の寸法が減少すると、コンタクト層６において電気抵抗が上昇するので好ましくない。そのため、該コンタクト層６の厚さを１ｎｍ以上、１μｍ以下の範囲に設定するのがよい。コンタクト層６の厚さが１μｍを超えると、化学エッチングあるいはスパッタリングによりコンタクト層６が侵食されやすくなり、コンタクト層６の抵抗を増大させることにつながる。一方、コンタクト層６の厚さが１ｎｍ未満となると、発光層部９との間で良好なオーミック接触が得られないので好ましくない。
【００３５】
次いで、工程５にて発光層部９上にコンタクト層６を介して部分的に形成された金属膜７と、発光層部９の露出する領域を覆うような形態で、透明導電性酸化物層８を形成する（図３（ｅ））。透明導電性酸化物層８は、例えば公知のスパッタリング法により形成することができる。スパッタリング法としては、具体的に高周波スパッタリング法を採用することができる。透明導電性酸化物層８の材質としてはＩＴＯを採用する。これにより、発光層部９の表面上に、ＩＴＯ膜８を形成して、発光素子製造用の積層体ウェーハＷを得ることができる。得られた積層体ウェーハＷの、透明導電性酸化物層８とは反対側の主裏面全面に、裏面電極１１（図３においては図示せず）を形成し、透明導電性酸化物層８側の主表面に、所定形状のボンディングパッド層１０（図３においては図示せず）を形成したのち、該積層体ウェーハＷをダイシングすることにより、図１に示す本発明の発光素子１を得ることができる。
【００３６】
本発明の発光素子においては、金属膜７及びコンタクト層６は、複数層形成するようにしてもよい。例えば、コンタクト層６は、発光層部９と接触する側から、バンドギャップエネルギーが漸減するように、組成を変化させて形成することができる。また、金属膜７は、コンタクト層６と接触する側にＡｕＧｅ合金にて構成される層を形成したのち、Ａｕ単体にて構成される層をその上に形成するようにしてもよい。
【００３７】
なお、ＩＴＯ透明電極層と接触する通電端子の形状の工夫により、ボンディングパッド層を廃止できる場合や、あるいはボンディングパッド層１０による光遮蔽を考慮する必要がない場合等においては、透明導電性酸化物層８の全面に金属膜７及びコンタクト層６の形成領域を分散させることも可能である。
【００３８】
また、ＧａＡｓ等よりなるコンタクト層とＡｌＧａＩｎＰ層よりなる発光層部とを直接接合した場合、接合界面にやや高いヘテロ障壁が形成され、これに起因して直列抵抗成分が増大する場合がある。そこで、これを低減する目的で、図６に示すようにＧａＡｓコンタクト層６とＡｌＧａＩｎＰクラッド層４との間に、両者の中間のバンドギャップエネルギーを有する中間層３１を挿入することができる。中間層３１は、例えばＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰの少なくとも１つを含むものとして構成でき、例えば中間層の全体を単一のＡｌＧａＡｓ層として構成できる。この構造を採用する場合も、それら中間層の厚さはそれぞれ０．１μｍ以下（０．０１μｍ以上：これ以上薄くなると、バルクのバンド構造が失われ、所期の接合構造が得られなくなる）とすることが可能なため、薄層化によるエピタキシャル成長時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ることができ、中間層形成による直列抵抗の増分も少なくできるため、発光効率も損なわれにくい。本発明においては、光取出面側に形成された透明導電性酸化物層８の一部領域のみにコンタクト層６を形成しており、発光通電の際の電流密度はこれらコンタクト層６の形成領域において選択的に高くなる傾向にある。もし、コンタクト層６とクラッド層４との間に形成されるヘテロ障壁が高いと、電流集中の影響により、該コンタクト層６とクラッド層４との接合界面を通過する際の電圧降下が一層甚だしくなり、見かけの直列抵抗がより大きくなりやすい傾向がある。従って、コンタクト層６を透明導電性酸化物層８の全面に形成する場合よりも、中間層３１の形成によりヘテロ障壁高さを減ずることの効果が一層顕著であるといえる。
【００３９】
なお、中間層３１は、厚さがごく小さい場合など、光吸収にそれほど悪影響を及ぼす心配が無い場合は、図７に示すように、発光層部９の全面を覆うように形成することができる。このようにすると、コンタクト層６のみをパターニングすればよいので、例えば化学エッチングの場合、コンタクト層６に対するエッチャントにて中間層３１を十分にエッチングできない場合でも、製造が容易である。他方、図６に示すように、中間層３１をコンタクト層６の形成領域にのみ形成することもでき、中間層３１による光吸収の影響をより小さくすることができる。この場合、コンタクト層６と中間層３１とを発光層部９の全面を覆うように形成しておき、前述のフォトリソグラフィーにより、両者を各々パターニングすればよい。この場合は、気相エッチングによりコンタクト層６と中間層３１とを同時にエッチングしてもよいし、化学エッチングの場合は、コンタクト層６と中間層３１とでエッチャントを交換して順次エッチングを行なうことも可能である。また、化学エッチングによりコンタクト層６をパターニングする際に、中間層３１は、発光層部９側への腐食の進行を停止させるストップ層として利用できる場合がある。例えば、コンタクト層６をＧａＡｓにて構成する場合、中間層３１をＡｌＧａＡｓにて構成しておけば、アンモニア／過酸化水素をエッチャントとすることで、中間層３１をストップ層としてコンタクト層６のみを選択エッチングすることができる。
【００４０】
図１の発光素子１においては、ダブルへテロ構造をなす発光層部９の各層をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成していたが、ダブルへテロ構造をなす発光層部の各層（ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層）をＡｌＧａＩｎＮ混晶により形成することにより、青色あるいは紫外発光用のワイドギャップ型発光素子を構成することもできる。発光層部は、図１の発光素子１と同様にＭＯＶＰＥ法により形成される。また、活性層は上記実施形態では単一層として形成していたが、これを、バンドギャップエネルギーの異なる複数の化合物半導体層が積層されたもの、具体的には、量子井戸構造を有するものとして構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子の一例を示す断面概念図及びコンタクト層及び金属膜の形成形態を示す平面図。
【図２】コンタクト層及び金属膜の別のいくつかの形成形態を示す平面図。
【図３】本発明の発光素子の製造方法を説明する図。
【図４】コンタクト層及び金属膜の形成形態を示す断面概念図。
【図５】コンタクト層及び金属膜の、さらに別のいくつかの形成形態を示す平面図。
【図６】中間層を設けた発光素子の第一例を示す断面概念図。
【図７】中間層を設けた発光素子の第二例を示す断面概念図。
【図８】中間層を形成しない場合の、コンタクト層のバンド構造の例を示す模式図。
【図９】中間層を形成する場合の、コンタクト層のバンド構造の例を示す模式図。
【符号の説明】
１　発光素子
２　ｐ型クラッド層（第一導電型クラッド層）
３　活性層
４　ｎ型クラッド層（第二導電型クラッド層）
６　コンタクト層
６ａ　コンタクト層の側周縁
７　金属膜
７ａ　金属膜の側周縁
８　透明導電性酸化物層
９　発光層部
３１　中間層
【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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