(57)【要約】【課題】電極のオーミック接触性と高反射率を維持しながら比較的容易に製造できる発光効率の向上した半導体発光素子を提供すること。【解決手段】支持基板１の一方の面にｎ型の半導体層２と、発光層３と、ｐ型の半導体層４とを順次積層して備え、ｐ型の半導体層４にｐ電極６を設けるとともに、ｎ型の半導体層２と発光層３とｐ型の半導体層４の一部を除去して露出させたｎ型の半導体層２にｎ電極５を設けた半導体発光素子。ｐ電極６及びｎ電極５は、それぞれｐ型の半導体層４及びｎ型の半導体層２のほぼ全面に接触して形成された酸化インジウム錫からなる透明層５１，６１と、その上に形成されて大きさを少なくとも透明層５１，６１と同等とし、銀、アルミニウム、ロジウムのうち少なくとも一つの材料からなる反射層５２，６２とを積層してなる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、支持基板の一方の面にｎ型の半導体層と、発光層と、ｐ型の半導体層とを順次積層して備え、ｐ型の半導体層にｐ電極を設けるとともに、ｎ型の半導体層と発光層とｐ型の半導体層の一部を除去して露出させたｎ型の半導体層にｎ電極を設けた半導体発光素子であって
前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、それぞれ前記ｐ型の半導体層及び前記ｎ型の半導体層のほぼ全面に接触して形成された酸化インジウム錫からなる透明層と、透明層上に形成されてその大きさを少なくとも透明層と同等とし、銀、アルミニウム、ロジウムのうち少なくとも一つの材料からなる反射層とを積層してなることを特徴とする半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に関し、特に発光半導体層に電圧を印加するための電極をそれぞれ支持基板の同一面側に形成した構造を有する半導体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体発光素子として、例えば、特開２０００−２９４８３７号公報（特許文献１）に提案されているものがあり、これを図２に示す。図２は側面断面図である。
【０００３】
このものは、サファイアからなる支持基板１０１に窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるバッファ層１０２を積層し、次いで、ｎ型の導電型を有するＧａＮ層１０３と、ノンドープの窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる発光層１０４と、ｐ型の導電型を有する窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層１０５と、ｐ型の導電型を有するＧａＮ層１０６とを順に積層した構造をなしている。
【０００４】
このうち、ｎ型の導電型を有するＧａＮ層１０３は、ノンドープの窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる発光層１０４とｐ型の導電型を有する窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層１０５とｐ型の導電型を有するＧａＮ層１０６の一部をエッチングにより除去してその表面を露出させている。そして、このｎ型の導電型を有するＧａＮ層１０３の露出部１０３ａにはｎ電極１０７が形成されている。このｎ電極１０７は、チタン（Ｔｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）を順次蒸着することにより積層されており、その膜厚は、Ｔｉが２５０Å、Ａｌが１００００Åである。
【０００５】
また、ｐ型の導電型を有するＧａＮ層１０６のほぼ全面にはｐ電極１０８が形成されている。このｐ電極１０８は、ニッケル（Ｎｉ）及び銀（Ａｇ）を順次蒸着することにより積層されている。さらに、Ｎｉ及びＡｇを蒸着した後に半導体発光素子全体をアニールすることにより、ｐ電極１０８を合金化してオーミック接触を実現している。また、ｐ電極１０８のＮｉ層の膜厚を１０Å、Ａｇ層の膜厚を２５００Åとすることにより、Ｎｉ層での光の反射成分が占める割合を低減すると同時にＡｇ層での光の反射成分が占める割合を向上させて光を効率よく反射するようにしている。
【０００６】
そして、このｎ電極１０７及びｐ電極１０８には、例えば、半田からなる導電性材料１０９が設けられており、基体１１０上に形成された外部電極端子１１１と導電性材料１０９を介してフリップチップ実装されている。
【０００７】
したがって、この半導体発光素子によれば、基体１１０側から発光する光を取り出すことができ、支持基板１０１を基体１１０上に載置してｎ電極１０７及びｐ電極１０８形成面側から光を取り出す構造と比較した場合にｐ電極１０８で反射される光量が増加するので、光の取り出し効率を向上することができるのである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２９４８３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような半導体発光素子において、上述したようにＮｉ層の膜厚は１０Åであり、ピーク波長が４７０ｎｍの光に対する反射率は７０．９％である。また、Ｎｉ層の厚みが１００Åを越えるものでは実用的でないともされている。つまり、Ｎｉ層での光の反射及び吸収を低減してＡｇ層での反射の割合を向上させるためにはＮｉ層を薄く形成する必要があり、１００Å付近では反射率が３０％程度まで減少してしまう。
【００１０】
さらに、１０Å程度の膜厚のＮｉ層を精度よく形成することは比較的困難であり、また、膜厚の少しのばらつきが反射率の低下に反映されてしまい、反射率を高くして発光効率を向上させた半導体発光素子を比較的容易に製造することは困難である。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、電極のオーミック接触性と高反射率を維持しながら比較的容易に製造できる発光効率の向上した半導体発光素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の半導体発光素子は、支持基板と、支持基板の一方の面にｎ型の半導体層と、発光層と、ｐ型の半導体層とを順次積層して備え、ｐ型の半導体層にｐ電極を設けるとともに、ｎ型の半導体層と発光層とｐ型の半導体層の一部を除去して露出させたｎ型の半導体層にｎ電極を設けた半導体発光素子であって、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、それぞれ前記ｐ型の半導体層及び前記ｎ型の半導体層のほぼ全面に接触して形成された酸化インジウム錫からなる透明層と、透明層上に形成されてその大きさを少なくとも透明層と同等とし、銀、アルミニウム、ロジウムのうち少なくとも一つの材料からなる反射層とを積層してなることを特徴としている。
【００１３】
この構成において酸化インジウム錫は膜厚を厚くしても透光性が高く、例えば、Ｎｉ層の厚みの１００倍程度の厚みを有しても９０％程度の透光性がある。したがって、従来技術と同様に反射層に銀を使用し、透明層を１００倍程度の膜厚としてもｎ電極及びｐ電極としては７３％程度の反射率を有するので、高精度な膜厚の制御を必要とせずに比較的容易に透過率のよい透明層を形成することができ、また、膜厚のばらつきによる透光性の低下率を低減できるので、結果的に反射率の低下を抑制して発光効率を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る半導体発光素子を図１に基づいて説明する。図１は半導体発光素子の中央付近を切断した斜視図である。
【００１５】
この半導体発光素子は、支持基板１と、ｎ型の半導体層２と、発光層３と、ｐ型の半導体層４と、ｎ電極５と、ｐ電極６とを主要構成要素としている。
【００１６】
支持基板１は、半導体発光素子のベースとなるものであり、例えば、サファイアのような透光性及び絶縁性を有する基板にて形成されている。また、この支持基板１の一方の面に、ｎ型の半導体層２と、発光層３と、ｐ型の半導体層４とが順次積層されている。
【００１７】
ｎ型の半導体層２は、支持基板１上に積層してｎ型の導電型を示すように形成している。この第１の導電型を有する半導体層２は、詳しくは、バッファ層２１とｎ型コンタクト層２２とｎ型クラッド層２３の３層にて構成している。このうち、バッファ層２１は、例えば、ＧａＮにて形成しており、支持基板１とｎ型コンタクト層２２との格子不整合を緩和するために設けている。また、ｎ型クラッド層２３は、例えば、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）のような後述する発光層３よりバンドギャップエネルギーが大きい組成のもので形成している。そして、ｎ型コンタクト層２２は、例えば、ＧａＮにて形成しており、後述するｎ電極５を直接ｎ型クラッド層２３に設けたものと比較して両者の接触界面における接触障壁（ショットキバリア）を小さくし、オーミック接触を実現している。さらに、このｎ型コンタクト層２２の一部は、その表層にあるｎ型クラッド層２３と発光層３と後述するｐ型の半導体層４を除去することにより露出している。
【００１８】
発光層３は、例えば、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）からなる半導体で形成され、単一量子井戸又は多重量子井戸構造をなしている。また、この発光層３は、不純物を注入せずにニュートラルなＩｎＧａＮ層としている。これにより、色純度のよい発光を得ている。また、このもののＩｎとＧａの組成比を調整したり、ｎ型あるいはｐ型の導電型にすることによりバンドギャップを変化させて発光波長を変化させることができる。なお、ｎ型の導電型にするにはシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物を適宜注入すればよく、逆に、ｐ型の導電型にするにはマグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）等の不純物を注入すればよい。
【００１９】
ｐ型の半導体層４は、例えば、ｎ型の半導体層２と同様にｐ型コンタクト層４１とｐ型クラッド層４２にて構成している。ｐ型コンタクト層４１は、例えば、ＧａＮにて形成しており、後述するｐ電極６を直接ｐ型クラッド層４２に設けたものと比較すると、両者の接触界面における接触障壁（ショットキバリア）を小さくし、オーミック接触を実現している。また、ｐ型クラッド層４２は、例えば、ＡｌＧａＮのような発光層３よりバンドギャップエネルギーが大きい組成のもので形成している。
【００２０】
ｎ電極５は、ｎ型コンタクト層２２の露出した表面の略全面を覆うように設けている。このものは、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明層５１と、Ａｇからなる反射層５２とを積層した２層構造としており、ｎコンタクト層２２、透明層５１、反射層５２の順に積層している。また、このものは、積層後にアニールすることにより合金化しており、ｎ型コンタクト層２２とオーミック接触を実現している。また、本実施形態では、透明層５１の膜厚を１０００Å程度としており、この膜厚においても透明層５１の材料であるＩＴＯは光の透過性がよく、光の透過率は９０％程度を示す。また、反射層５２の膜厚は１００００Å程度としている。また、ｎ電極５の高さは、その上面（図１の上方向）が後述するｐ電極６の上面よりも支持基板１側にあるように、すなわち、本実施形態の半導体発光素子をリードフレーム（図示せず）に水平にフリップチップ実装したとき、ｎ電極５とリードフレームとの距離がｐ電極６とリードフレームとの距離より大きくなるように形成している。
【００２１】
ｐ電極６は、ｐ型コンタクト層４１の表面の略全面を覆うように設けている。このものは、ｎ電極５と同じく酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明層６１と、Ａｇからなる反射層６２とから構成されており、ｐ型コンタクト層４１、透明層６１、反射層６２の順に積層している。また、このものは、積層後にアニールすることにより合金化しており、ｐ型コンタクト層４１とオーミック接触を実現している。また、本実施形態では、透明層６１の膜厚を１０００Å程度としており、この膜厚においても透明層６１の材料であるＩＴＯは光の透過性がよく、光の透過率は９０％程度を示す。また、反射層６２の膜厚は１００００Å程度としている。
【００２２】
以上説明した第１の実施形態の半導体発光素子によると、ｎ電極５及びｐ電極６を透明層５１，６１と反射層５２，６２の２層で構成し、透明層５１，６１を１０００Åの膜厚を有するＩＴＯで形成し、反射層５２，６２を１００００Åの膜厚を有するＡｇで形成することにより、オーミック接触を実現するとともに透明層５１，６１と反射層５２，６２との境界面で反射される光の反射率は７３％程度となるので、薄膜にするための高精度な膜厚の制御を必要とせずに比較的容易に透過率のよい透明層を形成することができ、また、膜厚のばらつきによる透光性の低下率を低減して反射率の低下を抑制し、発光効率を向上させることができる。
【００２３】
なお、透明層５１，６１と反射層５２，６２の膜厚は上記膜厚に限定されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の半導体発光素子は、支持基板と、支持基板の一方の面にｎ型の半導体層と、発光層と、ｐ型の半導体層とを順次積層して備え、ｐ型の半導体層にｐ電極を設けるとともに、ｎ型の半導体層と発光層とｐ型の半導体層の一部を除去して露出させたｎ型の半導体層にｎ電極を設けた半導体発光素子であって、前記ｐ電極及び前記ｎ電極は、それぞれ前記ｐ型の半導体層及び前記ｎ型の半導体層のほぼ全面に接触して形成された酸化インジウム錫からなる透明層と、透明層上に形成されてその大きさを少なくとも透明層と同等とし、銀、アルミニウム、ロジウムのうち少なくとも一つの材料からなる反射層とを積層してなることにより、オーミック接触性及び透過率のよい透明層を高精度な膜厚の制御を必要とせずに比較的容易に形成することができるので、膜厚のばらつきによる透光性の低下率を低減できる。また、透明層上に反射率の高い材料を用いているので、反射率の低下を抑制して半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の中央付近を切断した斜視図である。
【図２】従来の半導体発光素子の側面断面図である。
【符号の説明】
１          支持基板
２          ｎ型の半導体層
３          発光層
４          ｐ型の半導体層
５          ｎ電極
５１      透明層（ｎ電極側）
５２      反射層（ｎ電極側）
６          ｐ電極
６１      透明層（ｐ電極側）
６２      反射層（ｐ電極側）
【図１】
2004179347.tif 000003
【図２】
2004179347.tif 000004