(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層と、
ｐ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置する活性層と、
前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と接触し、１次元ナノ構造の透明導電性亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を含有する第１膜を含むオーミックコンタクト層とを有し、
前記１次元ナノ構造は、ナノ柱、ナノ棒及びナノワイヤーのうちのいずれかであることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型クラッド層、前記ｐ型クラッド層及び前記活性層は、窒素を含有す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ｎ型クラッド層、前記ｐ型クラッド層及び前記活性層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物を含有することを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型クラッド層、前記ｐ型クラッド層及び前記活性層は、ＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（但し、ｘ、ｙ、ｚは整数）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１膜は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）及びその酸化物のうちの少なくとも一つを含有する付加成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記付加成分の量は、約０．１重量％乃至４９重量％であることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１膜の厚みは、約１０ナノメートル以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記オーミックコンタクト層は、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）を含有する金属、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＲｈＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＰｄＯ、ＰｔＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２を含有する透明導電性酸化物、そして、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＮｘを含有する透明導電性窒化物のうちの少なくとも一つを含み、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と前記第１膜との間に位置する第２膜をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記オーミックコンタクト層と接触する第１電極パッドと、
前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と電気的に接続され、第１電極パッドと分離されている第２電極パッドとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に位置する接着層と、
前記接着層上に位置し、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層の下に位置する反射層と、
前記オーミックコンタクト層と接触する電極パッドとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
基板上にｎ型窒化物系クラッド層、活性層及びｐ型窒化物系クラッド層を形成し、
ナノ構造を有するオーミックコンタクト層の透明導電性亜鉛酸化物膜を形成し、
前記亜鉛酸化物膜を熱処理することを有する発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記亜鉛酸化物膜の形成は、
亜鉛酸化物２次元薄膜を形成し、
水素気体を含む雰囲気で前記２次元薄膜をエッチング及び再成長させることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記亜鉛酸化物膜は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）及びその酸化物のうちの少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記亜鉛酸化物膜の下にオーミック挿入層を形成することをさらに有し、
前記オーミック挿入層は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及びランタン（Ｌａ）を含有する金属、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｄＯ、ＲｈＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＰｄＯ、ＰｔＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２及びＧａ２Ｏ３を含有する透明導電性酸化物、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＮｘを含有する透明導電性窒化物のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記オーミック挿入層を形成した後、前記亜鉛酸化物膜を形成する前に熱処理することを特徴とする請求項１４に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記亜鉛酸化物膜形成前の熱処理は、約８００度以下の温度と、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、または空気雰囲気または真空で行うことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
約８００度以下の温度で酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）イオンを利用して前記亜鉛酸化物膜をプラズマ処理することを特徴とする請求項１１に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子及びその製造方法に関し、特に、上面発光型窒化物系発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上面発光型窒化物系発光素子（ｔｏｐ-ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｎｉｔｒｉｄｅ-ｂａｓｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）は、ｐ型窒化物系クラッド層と、ｎ型窒化物系クラッド層、及びその間の窒化物系活性層を有する。このような窒化物系発光素子において、活性層で生成された光がｎ型またはｐ型クラッド層を通過して放出される。
【０００３】
ｐ型窒化物系クラッド層は、低いホール密度のため面抵抗値が高い。これを補償するために、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）層を順次に薄く積層したオーミックコンタクト層を適用した構造が提案された。しかしながら、ｐ型クラッド層を通じて光を放出する場合、ニッケル−金薄膜の透過率が低いため光効率が極めて低いとともに、ニッケル−金薄膜が薄くて熱不安定性である。
【０００４】
これを解決するために、オーミックコンタクト層の材料として、透明導電性酸化物、例えばＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ、）及びＺｎＯなどが提示された。しかし、ＩＴＯまたはＺｎＯ等は、界面で大きな電圧降下が生ずるショットキー接触（ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｃｏｎｔａｃｔ）を形成したり、面抵抗（ｓｈｅｅｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が高くなり、その結果発光素子の動作電圧が高くなる。
【０００５】
一方、光の発光効率を高め、発光素子動作時に発生する熱を円滑に外部に放出するために、窒化物系活性層の下に高反射性ｐ型オーミックコンタクト層を設け、活性層上には狭い接触面積を有するｎ型オーミックコンタクト層及び電極パッドを設けることによって、ｎ型窒化物系クラッド層を通じて光を外部に放出する構造を採用することもある。ところが、このような構造の発光素子では、素子動作時発生する熱のため、ｎ型窒化物系クラッド層の表面が酸化（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）し、素子の信頼性が低下する。このため、酸化の心配がない透明導電性物質がｎ型窒化物系クラッド層に対するオーミックコンタクト層として用いられなければならない。
【０００６】
現在公知の透明導電性物質には、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２またはＺｎＯなどの透明導電性酸化物と、ＴｉＮなどの透明導電性窒化物がある。
【０００７】
しかし、前記透明導電性酸化物及び窒化物を、従来の蒸着方法、例えばスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、電子ビーム蒸着、熱蒸着などのような物理的気相積層法や化学的気相積層（ＣＶＤ）で成膜すれば、該薄膜の面抵抗が大きくなる。さらに、前記透明導電性酸化物及び窒化物の仕事関数が小さく、調節が難しいので、接触障壁及び抵抗が大きい。
【０００８】
また、前記透明導電性薄膜は、活性層で生成及び射出される光に対して高い反射性及び吸収性を有するとともに、空気に比して大きな屈折率と平坦な２次元形態の界面を有するので、発光効率が低下するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光学的、電気的特性に優れた発光素子のオーミックコンタクト層を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る発光素子は、ｎ型クラッド層と、ｐ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層と前記ｐ型クラッド層との間に位置する活性層と、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と接触し、１次元ナノ構造の透明導電性ＺｎＯを含有する第１膜を含むオーミックコンタクト層とを有し、前記１次元ナノ構造は、ナノ柱（ｎａｎｏ-ｃｏｌｕｍｎ）、ナノ棒（ｎａｎｏ-ｒｏｄ）及びナノワイヤー（ｎａｎｏｗｉｒｅ）のうちのいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
前記ｎ型クラッド層、前記ｐ型クラッド層及び前記活性層は窒素を含有し、特にＩＩＩ族窒化物系化合物、その中でもＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（但し、ｘ、ｙ、ｚは整数）で表される化合物を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記第１膜は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）及びその酸化物のうちの少なくとも一つを含有する付加成分を含むことを特徴とする。この付加成分の量は、約０．１重量％乃至４９重量％であることを特徴とする。
【００１３】
前記第１膜の厚みは、約１０ナノメートル以上であることを特徴とする。
【００１４】
前記オーミックコンタクト層は、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）を含有する金属、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＲｈＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＰｄＯ、ＰｔＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２を含有する透明導電性酸化物、そして、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＮｘを含有する透明導電性窒化物のうちの少なくとも一つを含み、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と前記第１膜の間に位置する第２膜をさらに有することを特徴とする。
【００１５】
前記発光素子は、前記オーミックコンタクト層と接触する第１電極パッドと、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層と電気的に接続され、第１電極パッドと分離されている第２電極パッドをさらに有することを特徴とする。
【００１６】
前記発光素子は、基板と、前記基板上に位置する接着層と、前記接着層上に位置し、前記ｐ型クラッド層または前記ｎ型クラッド層の下に位置する反射層と、前記オーミックコンタクト層と接触する電極パッドをさらに有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る発光素子の製造方法は、基板上にｎ型窒化物系クラッド層、活性層及びｐ型窒化物系クラッド層を形成し、ナノ構造を有するオーミックコンタクト層の透明導電性亜鉛酸化物膜を形成し、前記亜鉛酸化物膜を熱処理することを特徴とする。
【００１８】
前記亜鉛酸化物膜の形成は、亜鉛酸化物２次元薄膜を形成し、水素気体を含む雰囲気で前記２次元薄膜をエッチング及び再成長させることを特徴とする。
【００１９】
前記亜鉛酸化物膜は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）及びその酸化物のうちの少なくとも一つを含有することを特徴とする。
【００２０】
前記発光素子の製造方法は、前記亜鉛酸化物膜の下にオーミック挿入層を形成することを特徴とする。前記オーミック挿入層は、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及びランタン（Ｌａ）を含有する金属、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＣｄＯ、ＲｈＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＰｄＯ、ＰｔＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２及びＧａ２Ｏ３を含有する透明導電性酸化物、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）、ＴａＮ、ａｎｄ
ＳｉＮｘを含有する透明導電性窒化物のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００２１】
前記発光素子の製造方法は、前記オーミック挿入層を形成した後、前記亜鉛酸化物膜を形成する前に熱処理することを特徴とする。前記亜鉛酸化物膜形成前の熱処理は、約８００度以下の温度と酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、または空気雰囲気または真空で行うことを特徴とする。
【００２２】
前記発光素子の製造方法は、約８００度以下の温度で酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）イオンを利用して前記亜鉛酸化物膜をプラズマ処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、多機能性のｐ型またはｎ型オーミックコンタクト層を使用した上面発光型窒化物系発光素子及びその製造方法によると、ナノ構造の多機能性オーミックコンタクト層の界面特性が改善され、優れた電流-電圧特性を示すだけでなく、ナノ構造の透明な導電性亜鉛酸化物を用いるので、発光素子の外部発光効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００２５】
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
【００２６】
図１乃至図４を参照して本発明の実施形態に係る発光素子について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るメサ構造（ＭＥＳＡ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００２８】
図１に示すように、基板１１０上に窒化物系バッファー層（ｎｉｔｒｉｄｅ-ｂａｓｅｄ
ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）１２０、ｎ型窒化物系クラッド層１３０、窒化物系活性層１４０、ｐ型窒化物系クラッド層１５０、オーミックコンタクト層（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌａｙｅｒ）１６０が順次に積層されている。オーミックコンタクト層１６０の一方の上には、ｐ型電極パッド１７０が形成されており、ｎ型クラッド層１３０の一方の上にはｎ型電極パッド１８０が形成されている。
【００２９】
基板１１０は、絶縁性サファイア（Ａｌ２Ｏ３）などから構成されてもよく、窒化物系バッファー層１２０は省略してもよい。
【００３０】
バッファー層１２０からｐ型クラッド層１５０までの各層は、ＩＩＩ族窒化物系化合物、例えばＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚは整数）で表される化合物から選択されたいずれかの化合物を基本的に含有する。ｎ型クラッド層１３０は、ＩＩＩ族窒化物系化合物以外にｎ型ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）をさらに含み、ｐ型クラッド層１５０は、ＩＩＩ族窒化物系化合物以外にｐ型ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）をさらに含む。光を生成する活性層１４０は単結晶であることができ、単一膜構造またはＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ-ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）構造を有してもよい。
【００３１】
例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合、窒化物系バッファー層１２０はＧａＮからなり、ｎ型クラッド層１３０はｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅなどが添加されたＧａＮからなることができる。活性層１４０は、ＩｎＧａＮ及びＧａＮのＭＱＷ構造またはＡｌＧａＮ及びＧａＮのＭＱＷ構造を有することができ、ｐ型クラッド層１５０は、ｐ型ドーパントとしてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが添加されたＧａＮから構成されてもよい。
【００３２】
ｎ型クラッド層１３０は、厚い部分と薄い部分を有する。ｎ型クラッド層１３０の厚い部分上には、活性層１４０、ｐ型クラッド層１５０及びオーミックコンタクト層１６０が位置し、薄い部分上には、ｎ型電極パッド１８０が位置する。このような構造は、ｎ型クラッド層１３０、活性層１４０、ｐ型クラッド層１５０、及びオーミックコンタクト層１６０を順次に積層した後に、エッチングすることによって得られる。
【００３３】
ｎ型クラッド層１３０とｎ型電極パッド１８０との間には、ｎ型オーミックコンタクト層（図示せず）が介在してもよい。ｎ型オーミックコンタクト層は、チタニウムとアルミニウムが順次に積層された構造など様々な構造を有する。
【００３４】
ｐ型電極パッド１７０は、ニッケル薄膜と金薄膜、または銀薄膜と金薄膜が順次に積層された構造を有してもよい。
【００３５】
オーミックコンタクト層１６０は、下部膜１６０ｐ、中間膜１６０ｑ及び上部膜１６０ｒを有し、下部膜１６０ｐと中間膜１６０ｑのうちの少なくとも一方は省略してもよい。
【００３６】
上部膜１６０ｒは、ナノ柱（ｎａｎｏ-ｃｏｌｕｍｎ）、ナノ棒（ｎａｎｏ-ｒｏｄ）またはナノワイヤー（ｎａｎｏ-ｗｉｒｅ）のような１次元形状のナノ構造を有することが望ましい。
【００３７】
上部膜１６０ｒは、透明導電性亜鉛酸化物（ＺｎＯ）１６０からなることが望ましい。上部膜１６０ｒは、亜鉛と酸素以外の成分を含有しない場合もあるが、亜鉛酸化物の電子密度、エネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｎｄｇａｐ）、光屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）などを調節するための付加成分をさらに含むことができる。付加成分としては、金属またはその酸化物があり、金属の例としては、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルセニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）元素系などがある。即ち、上部膜１６０ｒは、前記金属及び該酸化物のうちの一つ以上を付加成分として含むことが望ましい。
【００３８】
付加成分の量は、約０．１重量％乃至４９重量％であることが望ましい。
【００３９】
上部膜１６０ｒの厚みは、約１０ナノメートル以上であることが望ましい。
【００４０】
上部膜１６０ｒは、１次元ナノ構造に直接成長させることができる。しかし、上部膜１６０ｒは、亜鉛酸化物を２次元薄膜形態に形成した後、２次元薄膜を水素（Ｈ２）気体が含まれた雰囲気で熱処理しながらエッチング及び再成長を繰り返して形成されてもよい。
【００４１】
下部膜１６０ｐ及び中間膜１６０ｑは、ｐ型窒化物系クラッド層１５０と上部膜１６０ｒのオーミックコンタクト特性を向上させるオーミック挿入層（ｏｈｍｉｃ  ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）であってもよい。
【００４２】
下部膜１６０ｐ及び中間膜１６０ｑのそれぞれは、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｎ、ＬＡなどの金属、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＲｈＯ２、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＰｄＯ、ＰｔＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２などの酸化物及びＴｉＮ、ＴａＮ、ＳｉＮｘなどの窒化物のうちの一つから構成されてもよい。
【００４３】
オーミックコンタクト層１６０を形成する際には、下部膜１６０ｐ及び中間膜１６０ｑを積層した後、上部膜１６０ｒを積層する前または後で約８００度以下の温度と、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、空気などの様々な気体雰囲気または真空で熱処理を行うことができる。このようにすれば、オーミックコンタクト層１６０の光透過率及び導電性が向上する。また、上部膜１６０ｒの光学的、電気的特性を向上させるために、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）などのイオンを利用して上部膜１６０ｒをプラズマ処理することができる。
各層は、化学気相積層（ＣＶＤ）または物理気相積層（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成されることが望ましい。
【００４４】
化学気相積層の例としては、金属有機化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）がある。
【００４５】
物理気相積層の例としては、蒸着、レーザ積層、スパッタリングなどがある。蒸着法には、熱蒸着、電子ビーム蒸着がある。レーザ積層の場合には、高エネルギーを有するレーザビームを使用する。スパッタリングは、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、またはアルゴン（Ａｒ）などのイオンを利用して、２つ以上のスパッタリングガンを使用することも可能であり、これをコスパッタリング（ｃｏ-ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）という。
【００４６】
図１に示した発光素子では、活性層１４０で生成された光がｐ型クラッド層１５０を通じて放出され、この発光素子は、発光面積が小さい低容量、低輝度用として用いることができる。
【００４７】
図２は、本発明の一実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００４８】
図２に示した発光素子は、図１に示した発光素子とその層状構造が類似している。即ち、基板２１０上に窒化物系バッファー層２２０、ｎ型窒化物系クラッド層２３０、窒化物系活性層２４０、ｐ型窒化物系クラッド層２５０、オーミックコンタクト層２６０が順次に積層されている。
【００４９】
しかし、図１に示した発光素子とは異なり、図２に示した発光素子において、基板２１０は導電性炭化ケイ素（ＳｉＣ）などから構成されてもよい。基板２１０を中心にバッファー層２３０の反対側にｎ型電極パッド２８０が全面にかけて形成されており、ｐ型電極パッド２７０は、オーミックコンタクト層２６０の上部中間に形成されている。
【００５０】
ｎ型電極パッド２８０は、オーミック電極パッドであって、アルミニウム、ロジウム、銀などの反射性に優れた金属からなり、様々な層状構造を有してもよい。
【００５１】
ｎ型クラッド層１３０の厚みが均一であり、このためエッチングが不要である。
【００５２】
図２に示した発光素子は、導電性基板２１０を使用するので熱発散に優れており、大面積、大容量、高輝度用としても使用可能である。
【００５３】
図１に示した発光素子の多くの特徴は、図２に示した発光素子にも適用できる。
【００５４】
図３は、本発明の他の実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００５５】
図３に示した発光素子は、図２に示した発光素子とその層状構造が類似している。
【００５６】
即ち、基板３１０上にｎ型窒化物系クラッド層３３０、窒化物系活性層３４０、ｐ型窒化物系クラッド層３５０、オーミックコンタクト層３６０、及びｐ型電極パッド３７０が順次に積層されている。
【００５７】
しかし、図２に示した発光素子とは異なり、図３に示した発光素子においては、ｎ型電極パッドがなく、バッファー層２２０の代わりに接着層３２０が形成されている。基板３１０は、導電性半導体または金属などから構成されてもよい。
【００５８】
接着層３２０とｎ型クラッド層３３０との間には反射層３９０が形成されており、反射層３９０は活性層３４０で生成された光を上方に反射する。
【００５９】
図３に示した発光素子を製造する際には、サファイアなどの絶縁基板（図示せず）上に反射層３９０、ｎ型窒化物系クラッド層３３０、窒化物系活性層３４０、ｐ型窒化物系クラッド層３５０、オーミックコンタクト層３６０及びｐ型電極パッド３７０のうちの少なくとも一部を有する構造物を形成する。この構造物をレーザリフトオフ法（ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔ  ｏｆｆ）を用いて絶縁基板から外した後、接着層３２０を利用して基板３１０に接着する。
【００６０】
図３に示した発光素子も熱発散に優れており、大面積、大容量、高輝度用として使用可能である。
【００６１】
図２に示した発光素子の多くの特徴は、図３に示した発光素子にも適用できる。
【００６２】
図４は、本発明の他の実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【００６３】
図４に示した発光素子は、図３に示した発光素子とその層状構造が類似している。即ち、基板４１０上に接着層４２０及び反射層４９０が順次に形成されており、その上にｎ型窒化物系クラッド層４３０、窒化物系活性層４４０、ｐ型窒化物系クラッド層４５０、オーミックコンタクト層４６０が積層されている。
【００６４】
しかし、図４に示した発光素子においては、ｎ型窒化物系クラッド層４３０とｐ型窒化物系クラッド層４５０の位置が、図３に示した発光素子と入れ替わっている。また、ｐ型電極パッド３７０の代わりにｎ型電極パッド４８０が形成されている。
【００６５】
図３に示した発光素子の多くの特徴は、図４に示した発光素子にも適用できる。
【００６６】
このようなナノ構造のオーミックコンタクト層を有する発光素子は、オーミックコンタクト層の界面特性が改善され、優れた電流-電圧特性を示すと同時に、発光素子の発光効率を向上させることができる。
【００６７】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物（ＺｎＯ）が成長した様々な形状を示す。
【００６８】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示した亜鉛酸化物は、温度及び時間などの工程条件を異にして形成したもので、少しずつ異なる形状を有する。
【００６９】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄは、図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物をエッチングしてなる様々な形状を示す。
【００７０】
図６Ａは、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）を積層してなる２次元薄膜を示している。図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｄは、図６Ａに示した亜鉛酸化物（ＺｎＯ）薄膜を水素（Ｈ２）を含む雰囲気でエッチングしてなるナノ構造の亜鉛酸化物を示すが、エッチング工程の温度及び時間などの条件に応じて少しずつ異なる形状を有する。
【００７１】
また、ナノ構造形状の亜鉛酸化物の光学及び電気的特性を向上させるため、８００度以下の温度で酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）及びアルゴン（Ａｒ）イオンを利用したプラズマ処理を施すことが好ましい。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係るメサ構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る垂直構造の上面発光型窒化物系発光素子を示した断面図である。
【図５Ａ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物（ＺｎＯ）が成長した様々な形状を示した図である。
【図５Ｂ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物（ＺｎＯ）が成長した様々な形状を示した図である。
【図５Ｃ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物（ＺｎＯ）が成長した様々な形状を示した図である。
【図６Ａ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物をエッチングしてなる様々な形状を示した図である。
【図６Ｂ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物をエッチングしてなる様々な形状を示した図である。
【図６Ｃ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物をエッチングしてなる様々な形状を示した図である。
【図６Ｄ】図１乃至図４に示したオーミックコンタクト層を形成するために、１次元形状のナノ構造を有する亜鉛酸化物をエッチングしてなる様々な形状を示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１０、２１０、３１０、４１０  基板
１２０、２２０  窒化物系バッファー層
１３０、２３０、３３０、４３０  ｎ型窒化物系クラッド層
１４０、２４０、３４０、４４０  窒化物系活性層
１５０、２５０、３５０、４５０  ｐ型窒化物系クラッド層
１６０、２６０、３６０、４６０  オーミックコンタクト層
１７０、２７０、３７０  ｐ型電極パッド
１８０、２８０、４８０  ｎ型電極パッド
３２０、４２０  接着層
３９０、４９０  反射層
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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