(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光部と、
この半導体発光部の一方側に配置された表面電極と、
前記半導体発光部の他方側に配置され、前記半導体発光部の発光波長に対して透明な導電性基板と、
この導電性基板の前記半導体発光部とは反対側の面である背面の第１領域にオーミック接合するようにパターン形成された背面電極と、
前記導電性基板の背面の前記第１領域以外の第２領域を被覆するように形成され、前記半導体発光部の発光波長に対して透明な背面絶縁層と、
前記第１領域において前記背面電極に接し、前記第２領域において前記背面絶縁層に接するとともに、前記背面電極および前記背面絶縁層を覆うようにこれらに被着形成された導電性材料からなり、前記半導体発光部の発光波長に対する反射率が前記背面電極よりも大きな反射層とを含む、半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１領域が線状パターンに形成されている、請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１領域が前記導電性基板の背面にほぼ均等に分布している、請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１領域が前記導電性基板の背面全体に分布する亀甲模様をなしている、請求項２または３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記反射層が、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、ＩｎまたはＴｉからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記背面絶縁層の膜厚ｔが、前記半導体発光部の発光波長λおよび前記背面絶縁層の屈折率ｎに対して、ｔ＝λ／（４・ｎ）×奇数倍なる関係にある、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記導電性基板は、抵抗率が０．０５Ωｃｍ〜０．５Ωｃｍの範囲となるようにドーパントの添加量を制御した炭化シリコン基板である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記表面電極は、前記半導体発光部に接し、前記発光波長に対して透明な導電性材料からなる透明電極膜を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、窒化ガリウム系発光ダイオード等の半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】  青色発光ダイオード素子は、たとえば、サファイア基板の表面にＩｎＧａＮ半導体発光部を形成し、さらにこのＩｎＧａＮ半導体発光部のＰ側およびＮ側にそれぞれ電極を形成して構成されている（下記特許文献１参照）。ところが、サファイア基板は熱伝導が悪いために高出力化が困難である。そのうえ、サファイア基板は絶縁性であるため、ＩｎＧａＮ半導体発光部側にＰ側およびＮ側の両電極を形成し、かつ、これらからワイヤを引き出さなければならない。そのため、ＩｎＧａＮ半導体発光部からの光が電極等によって遮光され、光の取出効率が悪い。【０００３】  この問題は、ＩｎＧａＮ半導体発光部を実装基板に対向させて接合するとともに、サファイア基板側から光を取り出すフリップチップ型の構成（特開２００３−２２４２９７号公報参照）を採用することによって改善される。しかし、フリップチップ型の素子は、ＩｎＧａＮ半導体発光部にＰ側電極およびＮ側電極が設けられ、これらを実装基板に正確に位置合わせして接合しなければならない。そのため、組み立て工程が複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特許第３００９０９５号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本件発明者らは、図５に示すように、透明な導電性基板であるＳｉＣ基板１上にＩｎＧａＮ半導体発光部２を配置し、さらに、このＩｎＧａＮ半導体発光部２の表面にＰ側半透明電極３を形成するとともに、ＳｉＣ基板１の背面の全面にオーミック接触する金属からなるＮ側電極層４を形成した発光ダイオード素子についての検討を行ってきた。Ｎ側電極層４は、たとえば、銀ペースト５によって実装基板８にダイボンディングされ、これにより、当該発光ダイオード素子がパッケージングされる。Ｐ側半透明電極３上には、Ｐ側パッド電極６が接合され、このＰ側パッド電極６にワイヤが接続されることになる。【０００５】  このような構成では、ＩｎＧａＮ半導体発光部２からの光の取り出し方向にはＰ側パッド電極６のみが配置されているに過ぎないので、光の取出効率が改善される一方、実装基板側にはＮ側電極層４のみが配置されているに過ぎないので、組み立て工程が簡単になる。
さらに、ＩｎＧａＮ半導体発光部２からＳｉＣ基板１に向かった光は、Ｎ側電極層４において反射され、Ｐ側半透明電極３側へと向かうから、良好な光取出効率が得られると期待される。【０００６】  ところが、上記のような構造の発光ダイオード素子での光取出効率の向上についての検討を進めていくうちに、ＳｉＣ基板１の背面とＮ側電極層４との間のオーミック接合部を形成している合金層でのエネルギーバンドの曲がりに起因して、このＮ側電極層４とＳｉＣ基板１との界面において光吸収が生じていることがわかってきた。
そこで、図６に示すように、Ｎ側電極層４を、ＳｉＣ基板１の背面全面に形成するのではなく、ＳｉＣ基板１の背面の一部の領域のみに接するパターンに形成してオーミック接合部の面積を減らした構造について検討が加えられた。【０００７】  しかし、この図６の構造においても、必ずしも満足な光取出効率が得られなかった。すなわち、ＳｉＣ基板１の背面においてＮ側電極層４が形成されていない領域には、ダイボンディングのための銀ペースト５が入り込むことになる。これにより、ＳｉＣ基板１の背面と銀ペースト５との間には、半導体／金属の界面が形成されることになり、この界面で光吸収が生じるのである。【０００８】
そこで、この発明の目的は、光取出効率を効果的に向上することができる半導体発光素子を提供することである。
この発明の半導体発光素子は、半導体発光部と、この半導体発光部の一方側に配置された表面電極と、前記半導体発光部の他方側に配置され、前記半導体発光部の発光波長に対して透明な導電性基板と、この導電性基板の前記半導体発光部とは反対側の面である背面の第１領域にオーミック接合するようにパターン形成された背面電極と、前記導電性基板の背面の前記第１領域以外の第２領域を被覆するように形成され、前記半導体発光部の発光波長に対して透明な背面絶縁層と、前記第１領域において前記背面電極に接し、前記第２領域において前記背面絶縁層に接するとともに、前記背面電極および前記背面絶縁層を覆うようにこれらに被着形成された導電性材料からなり、前記半導体発光部の発光波長に対する反射率が前記背面電極よりも大きな反射層とを含む（請求項１）。
【０００９】
この構成によれば、透明な導電性基板の背面側においては、第１領域には背面電極がオーミック接触しており、第１領域以外の領域である第２領域には背面絶縁層が接していて、この第２領域にはオーミック接合部が形成されていない。したがって、オーミック接合部での光の吸収を少なくすることができる。また、第２領域には背面絶縁層が接しているから、ろう材等の金属材料が、この第２領域において導電性基板の表面に接することがない。したがって、この導電性基板が半導体材料からなる場合であっても、半導体／金属の界面が形成されないから、このような界面における光吸収も低減することができる。このようにして、半導体発光素子の内部における光の吸収を低減できるので、光取出効率を向上することができる。
また、この発明の半導体発光素子は、前記背面電極に接するとともに、この背面電極および前記背面絶縁層を覆うようにこれらに被着形成された導電性材料（とくに金属材料）からなり、前記半導体発光部の発光波長に対する反射率が前記背面電極よりも大きな反射層を有している。
この構成によれば、背面電極および背面絶縁層を覆う反射層が被着形成されているので、半導体発光部で発生して透明な背面絶縁層を透過してきた光は、反射層において内方へと反射されることになる。これにより、表面電極側から、効率的に光を取り出すことができる。背面絶縁層と反射層との間は、絶縁体／金属の界面となっており、光の吸収は実質的に起こらない。したがって、素子内部での多重反射による光の減衰を抑制でき、高い光取出効率を実現できる。
さらに、反射層は背面電極よりも大面積に形成され、この反射層を電極の一部として用いることになる。したがって、この反射層を用いて、当該半導体発光素子を実装基板に接合することができる。
【００１０】
背面電極が形成される第１領域は、可能な限り小面積に形成されることが好ましい。具体的には、第１領域は、線状（直線状、曲線状、折れ線状を含む。）パターンに形成されていることが好ましい（請求項２）。ただし、発光効率を高めるためには、背面電極は、導電性基板の背面にほぼ均等に分布していることが好ましい（請求項３）。また、第１領域の総面積は、導電性基板の背面の面積の１〜３０％以下（たとえば７％程度）であることが好ましい。この面積比は、導電性基板の背面側における２回の反射による光の損失が５０％以下に抑制されるように定められることが好ましい。
前記第１領域は前記導電性基板の背面全体に分布する亀甲模様をなしていてもよい（請求項４）。
前記反射層は、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、ＩｎまたはＴｉからなっていてもよい（請求項５）。
前記背面絶縁層の膜厚ｔが、前記半導体発光部の発光波長λおよび前記背面絶縁層の屈折率ｎに対して、ｔ＝λ／（４・ｎ）×奇数倍なる関係にあることが好ましい（請求項６）。
【００１１】  「発光波長に対して透明」とは、具体的には、たとえば、発光波長の透過率が６０％以上の場合をいう。
発光波長に対して透明な導電性基板は、たとえば、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板のような半導体基板であってもよい。
また、発光波長に対して透明な背面絶縁層の材料としては、ＳｉＯｙ（０＜ｙ）、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２およびＳｉＮｚ（０＜ｚ）を例示することができる。【００１２】  半導体発光部は、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体を用いたＬＥＤ（発光ダイオード）構造を有していることが好ましい。より具体的には、半導体発光部は、ＩｎＧａＮ活性層をＰ型ＧａＮ層およびＮ型ＧａＮ層で挟んだ構造であってもよい。また、ＡｌＧａＮ活性層をＰ型ＡｌＧａＮ層およびＮ型ＡｌＧａＮ層で挟んで構造であってもよい。さらに、活性層は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有していてもよい。【００１４】
前記反射層は、蒸着法またはスパッタ法によって背面電極および背面絶縁層に被着形成されたものであることが好ましい。
【００１５】
また、前記導電性基板は、抵抗率が０．０５Ωｃｍ〜０．５Ωｃｍの範囲となるようにドーパントの添加量を制御した炭化シリコン基板であることが好ましい（請求項７）。このようにドーパントの添加量が制御された炭化シリコン基板は、良好な透明度（光透過率）を示す。そのため、炭化シリコン基板からなる導電性基板の内部における光の減衰を抑制できるから、より高い光取出効率を実現できる。
【００１６】
さらに、前記表面電極は、前記半導体発光部に接し、前記発光波長に対して透明な導電性材料からなる透明電極膜を含むことが好ましい（請求項８）。より具体的には、Ｚｎ１−ｘＭｇｘＯ（０≦ｘ＜１。ｘ＝０のときＺｎＯ）を材料として表面電極を形成することが好ましい。これにより、表面電極側への光取出効率をより一層高めることができる。
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付
面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】［図１］この発明の一実施形態に係る発光ダイオード素子の構造を図解的に示す断面図である。
［図２］Ｎ側パターン電極層のパターン例を示すための底面図である。
［図３］ＳｉＣ基板の光透過率（ＩｎＧａＮ半導体発光部の発光波長の光の透過率）と、ドーパント濃度との関係を説明するための図である。
［図４（ａ）−（ｄ）］ＳｉＣ基板の背面側の電極構造の形成工程の具体例を工程順に示す図解的な断面図である。
［図５］本件発明者が検討した半導体発光素子の構造を示す図解的な断面図である。
［図６］本件発明者が検討した他の半導体発光素子の構造を示す図解的な断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  図１は、この発明の一実施形態に係る発光ダイオード素子の構造を図解的に示す断面図である。この発光ダイオード素子は、ＳｉＣ基板１１と、このＳｉＣ基板１１の表面１１ａ上に形成されたＩｎＧａＮ半導体発光部１２と、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の表面（光取出し側表面）を覆うように形成されたＰ側透明電極層１３と、このＰ側透明電極層１３の表面の一部の領域（微小領域）に接合されたＰ側パッド電極１６とを備えている。この発光ダイオード素子は、さらに、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂの一部の領域にオーミック接触するようにパターン形成されたＮ側パターン電極層１４と、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂにおいて、Ｎ側パターン電極層１４が接合されている領域以外の全領域を被覆するように被着形成された透明絶縁層１５と、Ｎ側パターン電極層１４および透明絶縁層１５の両方に被着して形成された高反射金属層１７とを備えている。【００１９】  ＳｉＣ基板１１は、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の発光波長（たとえば４６０ｎｍ）に対して透明であるとともに導電性を有する透明導電性基板である。ＩｎＧａＮ半導体発光部１２は、たとえば、ＳｉＣ基板１１側にＳｉをドープしたＮ型ＧａＮコンタクト層１２３を有し、Ｐ側透明電極層１３側にＭｇをドープしたＰ型ＧａＮコンタクト層１２７を有し、これらの間にＩｎＧａＮ活性層１２４，１２５を有する。このＩｎＧａＮ活性層は、たとえば、単一量子井戸構造のＩｎＧａＮ層１２４と多重量子井戸（ＭＱＷ）構造のＩｎＧａＮ層１２５との積層構造を有する。より具体的には、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２は、ＳｉＣ基板１１上に、バッファ層１２１、アンドープＧａＮ層１２２、前記Ｎ型ＧａＮコンタクト層１２３、前記ＩｎＧａＮ活性層１２４，１２５、ＭｇをドープしたＰ型ＡｌＧａＮクラッド層１２６、前記Ｐ型ＧａＮコンタクト層１２７を積層して構成することができる。Ｐ側透明電極層１３は、Ｐ型ＧａＮコンタクト層１２７のほぼ全面にオーミック接触する。【００２０】  Ｐ側透明電極層１３は、たとえば、Ｚｎ１−ｘＭｇｘＯ（０≦ｘ＜１。ｘ＝０のときＺｎＯ）からなり、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の発光波長に対して透明な導電体層である。Ｚｎ１−ｘＭｇｘＯ（とくにＧａをドープしたＺｎＯ）は、ＧａＮと格子定数が近似しており、事後のアニールを要することなく、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の前記Ｐ型ＧａＮコンタクト層との間に良好なオーミック接触を形成する（Ｋｅｎ  Ｎａｋａｈａｒａら著、「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ＩｎＧａＮ−Ｂａｓｅｄ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｇａ−Ｄｏｐｅｄ  ＺｎＯ  ａｓ  ｐ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」、Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．２Ａ、２００４年、ｐｐ．Ｌ１８０−Ｌ１８２参照）。そして、このような、Ｚｎ１−ｘＭｇｘＯは、たとえば、３７０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光に対して８０％以上の透過率を示す。【００２１】  このようなＰ側透明電極層１３に代えて、Ｎｉ／Ａｕ積層電極層のような半透明電極層が適用されてもよい。ただし、Ｐ側透明電極層１３を適用すれば、内部での多重反射を抑制して、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２からの光を効率的に取り出すことができるので、光取出効率を高めることができる。
Ｎ側パターン電極層１４は、たとえば、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ金属積層膜からなる。また、透明絶縁層１５は、たとえば、ＳｉＯｙ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２またはＳｉＮｚからなる。さらに、高反射金属層１７は、たとえば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｔｉなどの高反射率金属からなり、これらをたとえばスパッタリングまたは蒸着法によって被着させて形成される。「高反射率金属」とは、ここでは、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに形成された状態において、オーミック接合を形成しているＮ側パターン電極層１４とＳｉＣ基板１１との界面における反射率よりも反射率が高い金属材料を意味する。高反射率金属は、図６に示すように、ＳｉＣ基板の表面にろう材が接している状態でのそれらの界面における反射率よりも、透明絶縁層１５と当該高反射率金属との界面における反射率が高い材料であることが、より好ましい。【００２２】  透明絶縁層１５は、Ｎ側パターン電極層１４の表面（ＳｉＣ基板１１とは反対側の表面）を覆わないように形成されている。したがって、Ｎ側パターン電極層１４は高反射金属層１７に接触していて、これらは電気的に接続されている。
この発光ダイオード素子をパッケージングするときには、高反射金属層１７の全面が銀ペースや半田等の導電性ろう材１８に接し、このろう材１８を介して当該発光ダイオード素子が実装基板１９にダイボンディングされることになる。そして、Ｐ側パッド電極１６には、電極取り出し用のワイヤ（図示せず）が接続されることになる。【００２３】  この構成により、Ｐ側パッド電極１６と高反射金属層１７との間に順方向電圧を印加すると、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２から、波長４６０ｎｍの青色の光が発生する。この光は、Ｐ側透明電極層１３を透過して取り出される。ＩｎＧａＮ半導体発光部１２からＳｉＣ基板１１側に向かった光は、このＳｉＣ基板１１を透過して、このＳｉＣ基板１１の背面１１ｂ側へと向かう。この光のうち、Ｎ側パターン電極層１４へと入射する光は、このＮ側パターン電極層１４とＳｉＣ基板１１の背面１１ｂとの界面において、一部が吸収され、残りが反射される。また、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２からＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに向かった光のうち、透明絶縁層１５に入射した光は、高反射金属層１７によって反射される。これらは、絶縁体／金属の界面を形成しているので、ここでの光の吸収は無視できる。こうして高反射金属層１７で反射した光は、ＳｉＣ基板１１を通って伝搬し、さらに、Ｐ側透明電極層１３を透過して取り出されることになる。このようにして、高い光取出効率を達成することができる。【００２４】  図２は、Ｎ側パターン電極層１４のパターン例を示すための底面図である。この例では、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂの全体に分布する亀甲模様をなすように複数の電極線分１４ａが配置されて、Ｎ側パターン電極層１４が形成されている。より具体的には、複数の電極線分１４ａは、ＳｉＣ基板１１の中央領域を取り囲む大きな六角形パターンと、この六角形の各頂点から放射状に延びた放射線分パターンとを形成している。むろん、Ｎ側パターン電極層１４は、このようなパターンに形成される必要はなく、たとえば、格子状パターンに形成されてもよい。【００２５】  この図２の例のように、Ｎ側パターン電極層１４は、線状（直線状でもよく、曲線状でもよい）の電極層部分によって構成されることが好ましいが、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに離散的に配置された複数のパッド状電極層部分（矩形や円形など任意の形状）によってＮ側パターン電極層１４が形成されていてもよい。ただし、この場合にも、複数のパッド状電極層部分が、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂのほぼ全域にほぼ均等に分布して配置されることが好ましい。【００２６】  図３は、ＳｉＣ基板の光透過率（ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の発光波長の光の透過率）と、ドーパント濃度との関係を説明するための図である。この図３では、ドーパント濃度の代わりに、ＳｉＣ基板の抵抗率（単位：Ωｃｍ）が示されている。ＳｉＣ基板の抵抗率は、そのドーパント濃度が多くなるほど小さくなる。
ＳｉＣ基板１１は、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の発光波長（たとえば、４６０ｎｍ）に対して良好な光透過率を達成できるように、そのドーパント濃度が定められている。【００２７】  ＳｉＣの屈折率は２．７であり、波長４６０ｎｍの光の透過率の上限値（理論値）は６５．１４％である。ドーパント濃度を増やせばＳｉＣ基板１１の抵抗率が低くなるが、光透過率は下がる。
ＳｉＣ基板１１の光透過率は、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であればより好ましい。すなわち、図３から、ＳｉＣ基板１１は、その抵抗率が０．０５Ωｃｍ以上となるようにドーパント濃度が制御されたものであることが好ましく、その抵抗率が０．２Ωｃｍ以上となるようにドーパント濃度が制御されていればより好ましい。ＳｉＣの屈折率は２．７であるから、波長４６０ｎｍの光の透過率は、６５．１４％が上限であり、抵抗率が０．５Ωｃｍを超えてドーパント濃度を減少させても、ＳｉＣ基板１１の抵抗率が高くなるだけである。したがって、ＳｉＣ基板１１の抵抗率の好ましい範囲の上限値は、０．５Ωｃｍとなる。【００２８】  ＳｉＣ基板１１の抵抗率が高くなれば、それに応じて、発光ダイオード素子の消費電力は多くなる。しかし、この実施形態の構成では、高反射金属層１７での良好な反射により、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２で発生した光を素子内部での減衰を抑制して、効率良く取り出すことができるから、輝度の大幅な向上が達成される。そのため、所定の輝度を得るために必要な電力を少なくすることができるから、結果として、消費電力を少なくすることができるか、または消費電力が増加するとしても大幅な増加とはならない。【００２９】  このように、この実施形態の発光ダイオード素子によれば、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂ側において、オーミック接合部（Ｎ側パターン電極層１４）の面積を少なくし、かつ、ＳｉＣ基板１１と高反射金属層１７との間に透明絶縁層１５を介在させることにより、半導体／金属の界面を排除している。これにより、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂ側における反射率を高めることができ、ＳｉＣ基板１１の表面１１ａ側（Ｐ側透明電極層１３側）へと高効率で光を取り出すことができる。その結果、高輝度な発光ダイオード素子を実現することができる。しかも、Ｐ側透明電極層１３の採用により、一層の高輝度化が実現される。【００３０】  図４（ａ）−（ｄ）は、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂ側の電極構造の形成工程の具体例を工程順に示す図解的な断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに、Ｎｉシリサイド層（合金層）２１が、Ｎ側パターン電極層１４に対応するパターンで形成される。より具体的には、たとえば、スパッタリングによって膜厚１００ÅのＮｉ膜パターンを形成した後、たとえば、１０００℃、５秒間のアニールを行うことによって、Ｎｉシリサイド層２１が形成される。【００３１】  次に、図４（ｂ）に示すように、たとえば、スパッタ法によって、Ｎｉシリサイド層２１上に、たとえば膜厚１０００ÅのＴｉ層２２が積層され、さらに、その上に、たとえば膜厚２５００ÅのＡｕ層２３が積層される。より具体的には、Ｎｉシリサイド層２１の部分を開口したレジスト膜がＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに形成され、その状態で全面にＴｉ層２２およびＡｕ層２３が積層形成される。その後、レジスト膜とともに不要部分のＴｉ層２２およびＡｕ層２３がリフトオフされる。このような工程の後、たとえば、５００℃、１分のシンターを行うことにより、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ積層膜構造のＮ側パターン電極層１４が得られる。【００３２】  この図４（ｂ）の工程では、Ｐ側透明電極層１３上のパッド電極１６が同時に形成される。このパッド電極１６は、Ｐ側透明電極層１３に接するＴｉ層と、このＴｉ層に積層されたＡｕ層との積層膜からなる。ＳｉＣ基板１１側の背面１１ｂ側の場合と同様に、パッド電極１６に対応した開口を有するレジスト膜が事前に形成され、その状態で全面にＴｉ層およびＡｕ層が積層される。その後、レジスト膜とともに、パッド電極１６に対応する領域以外の部分のＴｉ層およびＡｕ層がリフトオフされる。【００３３】  次いで、図４（ｃ）に示すように、たとえば、スパッタ法またはＣＶＤ法（化学的気相成長法）によって、ＳｉＣ基板１１の背面１１ｂに被着するＳｉＯ２膜からなる透明絶縁層１５が形成される。このＳｉＯ２膜は、Ｎ側パターン電極層１４の表面も含めた全面に形成されるので、ＳｉＯ２膜の形成の後、フォトリソグラフィプロセスによって、Ｎ側パターン電極層１４の表面を露出させるためのエッチング工程が行われる。【００３４】  ＳｉＯ２膜（透明絶縁層１５）の膜厚ｔは、絶縁性が確保できる範囲で任意に定めればよいが、たとえば、８００Å×奇数倍とされることが好ましい。この膜厚ｔは、ＩｎＧａＮ半導体発光部１２の発光波長λ（＝４６０ｎｍ）、ＳｉＯ２の屈折率ｎ（＝１．４６）に対して、ｔ＝λ／（４・ｎ）×奇数倍なる関係にある。この膜厚ｔは、透明絶縁層１５と高反射金属層１７との界面において、最大の反射効率を得るための条件を満たす。【００３５】  こうして透明絶縁層１５が形成された後には、図４（ｄ）に示すように、Ｎ側パターン電極層１４の露出面および高反射金属層１７の全面を覆う高反射金属層１７が被着形成される。この高反射金属層１７は、たとえば、アルミニウムの蒸着によって形成され、その膜厚はたとえば１０００Åとされる。こうして、図１に示す構造の発光ダイオード素子が得られる。【００３６】  以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、透明導電性基板としてＳｉＣ基板が適用されているが、他にも、たとえばＧａＮ基板を透明導電性基板として適用することもできる。
また、Ｐ側透明電極層１３には、Ｚｎ１−ｘＭｇｘＯの他にも、Ａｇ、Ａｌ、Ｐａ、Ｐｄなどを用いることができる。【００３７】  さらに、前述の実施形態では、窒化ガリウム系半導体発光素子を例にとったが、この発明は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｌＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＳｉＣなどの他の材料系の半導体発光素子に対しても適用することができる。
また、透明絶縁膜１５と高反射金属層１７との間に、密着性を高めるための接着層を設けてもよい。接着層は、たとえば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）をスパッタによって０．１μｍ程度設けることによって形成されてもよい。【００３８】  本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
この出願は、２００４年７月１２日に日本国特許庁に提出された特願２００４−２０５０９５号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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