(57)【要約】【課題】電極にＩＴＯ層とＡｌ層との積層構造を用いた場合、ＩＴＯ層とＡｌ膜の界面が加熱されると拡散が生じ、剥離する恐れがあって安定性が得られ難い。また、ＩＴＯ層とＡｌ膜との界面でオーミック接合を形成し難く、電気的な障壁が生じるため接触抵抗が高くなり、素子の動作電圧が高くなって消費電力、発熱量も大きくなるという問題が生ずる。【解決手段】半導体層に形成する電極を、半導体層からみて、第１の層と、第２の層と、第３の層とを順に有し、前記第１の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属を含む金属酸化物からなり、前記第２の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属と異なる第２の金属を含む金属酸化物からなり、前記第３の層は、第１の金属および第２の金属と異なる第３の金属を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の電極を備えた第１導電型半導体層上に、表面に第２の電極を備えた第２導電型半導体層を有する半導体発光素子において、
前記第１の電極および／または第２の電極は、半導体層からみて、第１の層と、第２の層と、第３の層とを順に有し、
前記第１の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属を含む金属酸化物からなり、
前記第２の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属と異なる第２の金属を含む金属酸化物からなり、
前記第３の層は、第１の金属および第２の金属と異なる第３の金属を含む
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第２の金属は、前記第１の金属より酸素との結合エネルギーが大きい請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第２の金属は、前記第３の金属より酸素との結合エネルギーが大きい請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第３の金属は、前記第１の金属より酸素との結合エネルギーが大きい請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第３の層は、光反射層である請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１の層は、前記第２の金属が添加されてなる請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記半導体発光素子は、前記第２の電極と同一面側に第１導電型半導体層露出面を有し、該露出面に第１の電極を備える請求項１乃至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２の電極側が、支持体に接してなる請求項１乃至７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記半導体発光素子は、第１導電型半導体層側に透光性基板を有する請求項１乃至８のいずれか１つに記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第１導電型半導体層は、ｎ型窒化物半導体層であり、前記第２導電型半導体層は、ｐ型窒化物半導体層である請求項１乃至９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関し、特にＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、０≦ｘ＋ｙ＜１）からなる窒化物半導体を積層した半導体層を用いて形成した窒化物半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム等の窒化物系半導体を用いた半導体発光素子は、紫外光、青色光、緑色光等の発光が可能であり、高効率で低消費電力である上、小型化可能で機械的な振動等にも強く、長寿命で信頼性が高い等の利点を有することから、各方面での利用が進んでいる。特に発光素子は大型ディスプレイや信号機、携帯電話のバックライト光源などへの普及が顕著である。
【０００３】
窒化物系半導体を用いた発光素子においては、活性層で発生される光を外部に取り出して有効利用できるように、光の取り出し効率を高めることが重要となる。このような観点から透光性を有する導電膜が電極として要求されており、例えばＩＴＯ（ＩｎとＳｎの複合酸化物）やＳｎＯ２、ＺｎＯ等が利用されている（特許文献１）。中でもＩＴＯは酸化物インジウムにスズを含有する金属酸化物であり、一般に酸化物導電性材料ともいわれており、低抵抗、高透明度を備えているので、透光性電極などに好適である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような透光性電極を利用したＬＥＤ（発光素子）の一例を図１に示す。ＬＥＤはサファイア基板１の上にバッファ層を介してｎ型ＧａＮ層２、ＩｎＧａＮ発光層３、ｐ型ＧａＮ層４が順次エピタキシャル成長された構成を有する。また、ＩｎＧａＮ発光層３およびｐ型ＧａＮ層４の一部が選択的にエッチング除去されて、ｎ型ＧａＮ層２が露出されている。ｐ型ＧａＮ層３上にはｐ側透光性電極５としてＩＴＯ層が形成され、さらにｐ側電極７のボンディングパッドが積層されている。また、ｎ型ＧａＮ層２の上にはｎ側電極８が形成されている。これらの電極は、Ａｌ等の金属を蒸着によって膜状に形成している。このような構造においては、ｐ側電極７を介して注入された電流は、導電性の良いｐ側透光性電極５であるＩＴＯ層によって電極の下部に集中することなく均一に拡散され、ｐ型ＧａＮ層３からｎ型ＧａＮ層２に電流が注入されて発光する。またその発光はｐ側電極７に遮られず、ＩＴＯ層を透過してチップ外に取り出される。
【０００５】
しかしながら、このようなＩＴＯ層上にＡｌ膜などの金属電極を形成することによって、以下のような問題を生じていた。すなわち、ＩＴＯ層とＡｌ膜の界面が加熱されると拡散が生じ、剥離する恐れがあって安定性が得られ難い。また、ＩＴＯ層とＡｌ膜との界面でオーミック接合を形成し難く、電気的な障壁が生じるため接触抵抗が高くなり、素子の動作電圧が高くなって消費電力、発熱量も大きくなるという問題が生ずる。この原因は明らかでないが、Ａｌの一部が界面の熱で酸化して酸化アルミニウムが形成されるためと考えられる。
【０００６】
さらに、ＩＴＯのＡｌ膜側界面の劣化により、その界面で光の吸収が発生し、光の取り出し効率も低下してしまう。このために、外部量子効率を改善してより大きな発光パワーを得ることが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、複数の積層体からなる電極の内部において、金属層と金属酸化物層との界面の劣化を低減して品質を高めた半導体発光素子を提供することにある。
【０００８】
【特許文献１】実開平６−３８２６５号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の目的を達成するために本発明に係る半導体発光素子は、
（１）本発明の半導体発光素子は、少なくとも第１の電極を備えた第１導電型半導体層上に、表面に第２の電極を備えた第２導電型半導体層を有する半導体発光素子において、前記第１の電極および／または第２の電極は、半導体層からみて、第１の層と、第２の層と、第３の層とを順に有し、前記第１の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属を含む金属酸化物からなり、前記第２の層は、透光性を有しかつ少なくとも第１の金属と異なる第２の金属を含む金属酸化物からなり、前記第３の層は、第１の金属および第２の金属と異なる第３の金属を含む。
【００１０】
このように第１の電極および／もしくは第２の電極を少なくとも３層からなる積層構造とすることで、光取り出し効率が高く、また劣化しにくい半導体発光素子を得ることができる。
（２）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）であって、前記第２の金属は、前記第１の金属より酸素との結合エネルギーが大きい。
（３）さらに本発明の半導体発光素子は、（２）であって、前記第２の金属は、前記第３の金属より酸素との結合エネルギーが大きい。
（４）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（３）のいずれか１つであって、前記第３の金属は、前記第１の金属より酸素との結合エネルギーが大きい。
（５）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（４）のｎいずれか１つであって、前記第３の層は、光反射層である。
（６）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（５）のいずれかで１つあって、前記第１の層は、前記第２の金属が添加されてなる。
（７）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（６）のいずれか１つであって、  前記半導体発光素子は、前記第２の電極と同一面側に第１導電型半導体層露出面を有し、該露出面に第１の電極を備える。
（８）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（７）のいずれか１つであって、前記第２の電極側が、支持体に接してなる。
（９）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（８）のいずれか１つであって、第１導電型半導体層側に透光性基板を有する。
（１０）さらに本発明の半導体発光素子は、（１）〜（９）のいずれか１つであって、前記第１導電型半導体層は、ｎ型窒化物半導体層であり、前記第２導電型半導体層は、ｐ型窒化物半導体層である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、半導体発光素子において、電気障壁がなく、さらには発光波長に対して反射率の高い材料を形成することができるので、動作電圧が低く、光取り出し効率の高い半導体発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示するものであって、本発明は半導体発光素子を以下のものに特定しない。
【００１３】
また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また本発明に用いる透光性については、特に記載がない場合、発光素子の発光波長に対して透光性があることを意味するものである。また層上や層の上などでいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。
図２は本発明の半導体発光素子の一実施の形態を示す半導体発光素子の概略断面図である。図２に示すように、半導体素子の積層構造として、基板上にバッファ層を介して第１導電型の半導体層、活性層、第２導電型の半導体層が積層されている。窒化物半導体においては、第１導電型の半導体層としてｎ型窒化物半導体層が、第２導電型の半導体層としてｐ型窒化物半導体層がそれぞれ単層もしくは多層構造をなし、形成されている。
ここで、窒化物半導体発光素子として詳しくは、基板１１上にバッファ層１２、ｎ型窒化物半導体層１３、活性層１４、ｐ型窒化物半導体層１５を順にエピタキシャル成長し、さらにｐ側電極１６として第１の層１６ａと第２の層１６ｂと第３の層１６ｃがｐ型窒化物半導体層側から順に形成されている。結晶成長方法としては、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal-organic chemical vapor deposition）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ハイドライドＣＶＤ法、ＭＢＥ（molecularbeam epitaxy）などの方法が利用できる。また、半導体層の積層構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。また、各層を超格子構造としたり、活性層１４を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００１４】
また活性層１４およびｐ型窒化物半導体層１５の一部を選択的にエッチング除去して、ｎ型窒化物半導体層１５の一部を露出させて、ｎ側電極１７を形成している。一方、基板として窒化ガリウムなどの導電性の基板を用いる場合においては、ｎ側パッド電極を基板の窒化物半導体が積層された面と反対の面に形成してもよい。
【００１５】
このような半導体積層構造の電極としては、ｐ型窒化物半導体層の表面の略全面にｐ側電極１６を有し、ｐ側電極の上にはｐ側パッド電極１８を有することもある。またｎ型窒化物半導体層の表面にはｎ側電極１７が設けられ、これをｎ側パッド電極とすることも、またｎ側電極の上にｎ側パッド電極を有することもある。ここで、ｐ側電極１６もしくはｎ側電極１７は、またｐ側電極とｎ側電極とは、第１の層と第２の層と第３の層の少なくとも３つの積層構造を有しており、第１の層は、透光性を有する少なくとも第１の金属を含む金属酸化物であり、第２の層は、透光性を有する少なくとも第２の金属を含む金属酸化物であり、第３の層は、第３の金属を含むものである。ここで第３の層は第３の金属からなる単一膜であるか、第３の金属を含む合金であるかに限られ、酸化物を含まない。図では省略しているが、ｎ側電極１７においても、第１の層１７ａ、第２の層１７ｂ、第３の層１７ｃを有していてもよい。
【００１６】
このような第１の層と第２の層と第３の層とを少なくとも有する電極は金属酸化物からなる層と金属または合金からなる層とを含む積層構造であるため、金属または合金が酸化することがある。これを防止するために金属酸化物からなる層を２層とし、第３の金属を含む第３の層に近い側に酸素との結合エネルギーが大きい金属（第２の金属）を含む金属酸化物と、第３の層から離れた側に酸素との結合エネルギーが小さい金属（第１の金属）を含む金属酸化物となるような構成とする。これにより第３の層が酸化する問題を低下させることができる。また第２の金属を第３の金属より酸素との結合エネルギーが大きい材料を選択することで、第３の金属が酸化することをさらに防止することができる。さらにまた、第３の金属を第１の金属より酸素との結合エネルギーが大きい材料を選択することで、電極として用いるためには導電性を必要とするが、酸化物として導電性を示す限られた金属材料を有効に選択することができ、また第１の金属を含む金属酸化物からなる第１の層が半導体層と接してなる場合に、オーミック性の得られる金属酸化物を得ることが容易となる。
【００１７】
このような第１の層、第２の層、第３の層を選択することで、それぞれの層が接していても第３の層が酸化することを防止することができ、余計な層を介在する必要がない。よって本発明は、透光性を有する電極としては積層数を最小限とすることもでき、光取り出し効率の高い半導体発光素子を得ることにおいて非常に有用である。
【００１８】
第１の層と第２の層と第３の層とを有する電極において、第１の金属と第２の金属と第３の金属のそれぞれは、酸素との結合エネルギーを考慮し適宜選択することができるが、特に窒化物半導体発光素子として用いる場合には好ましい材料としては以下があげられる。
第１の金属：Ｉｎ、Ｇａ。
第２の金属：Ｓｎ、Ｍｇ、Ｚｎ。
第３の金属：Ａｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ。
ここで第１の金属としてＩｎを用いることが好ましいが、これはＩｎ２Ｏ３やＩＴＯが、窒化物半導体層と良好なオーミック接触が得られるということによる。特にＩＴＯは可視光（可視領域）において高い光透過性を有し、また導電率の高い材料であることから好ましく用いることができる。また第２の金属及び第３の金属も酸素との結合エネルギーを考慮しこれらの材料を適宜選択することが好ましい。本発明では一般的にＩＴＯと記載するが、これは酸化インジウムに５〜２０ｗｔ％の酸化スズが添加されたものをいい、例えば、１０ｗｔ％の酸化錫が添加されたものを用いるものとする。
【００１９】
本発明の半導体発光素子は、第１の層にはさらに好ましくは第２の層に含まれる第２の金属が添加されていることが好ましい。第１の層と第２の層はそれぞれ金属酸化物であるから、導電性を有し、またそれぞれ格子定数をもつ構造である。すなわち格子不整合により第１の層と第２の層が剥がれる恐れがある。そこで第１の層に第２の金属を添加するか、第２の層に第１の金属を添加することで、密着性が増し、剥がれを防止することができる。また導電性においても、さらに抵抗を下げることができると共に第１の層と第２の層との界面においてショットキーになりにくく、オーミック特性にも優れた電極を形成することができる。特に好ましくは第１の層に第２の金属を添加することで第１の層のキャリア濃度が高くなる傾向にあり、半導体積層構造の半導体と良好なオーミック特性がさらに得られる傾向になるので好ましい。このように第１の層に第２の金属が添加される形態としては、第２の金属をＳｎとすることが好ましい。本発明の第１の層もしくは第２の層に金属を添加する場合の添加とは、第１の層であれば第１の金属に対しておよそ２０パーセント程度もしくはそれ以下含むことを意味する。例えばＩＴＯではＩｎ２Ｏ３にＳｎＯ２が１０ｗｔ％含むもので、Ｉｎに対してＳｎが１６％含まれることになる。
【００２０】
また第２の層には、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｆ（フッ素）やＳｂ（アンチモン）が添加されていてもよい。
【００２１】
さらにまた第１の層は、半導体積層構造が窒化物半導体を含む層の積層構造である場合、第１の層に接する窒化物半導体層はＩｎを含んでいてもよい。この層がＩｎを含む層であると、第１の金属がＩｎである場合の第１の層と良好なオーミック接触が得られるだけでなく、密着性がさらに良好となる。この第１の層に接する窒化物半導体層は、隣接する窒化物半導体層と同じ導電型の層とすることが好ましいが、ｐｎ接合界面をなしてもその界面で発光しない程度の膜厚であれば逆の導電型の層であってもよい。
【００２２】
本発明の半導体発光素子の第３の層は、発光波長の光を反射する反射層とする。発光波長の光に対し、少なくとも８０％以上、好ましくは９０％以上、もっとも好ましくは９５％以上の反射率を有することが好ましく、それには膜厚として、おおむね５００Å以上とする。好ましくは、可視光において反射率の高い、Ａｌ、Ａｇが用いられ、具体的には反射率はそれぞれの材料の選択によって若干異なる。これら発光波長の光を反射する第３の層の膜厚の上限はとくに限定するものはないが、生産性の点から、５０００Å以下とすることが好ましい。ここで、ＡｌはＵＶ（紫外線）領域から可視光、さらには赤外線領域にかけて高い反射率を有し、種々の発光波長に適用可能である。Ａｇは可視光において特に高い反射率を有する点で好ましい。
【００２３】
また第３の層は、透光性を有する層としてもよい。この場合第１の層と第２の層と第３の層を有する電極は透光性を有し、この電極表面は半導体発光素子の好適な光取り出し面となる。第３の層が透光性を有する場合、膜厚を上記第３の層を反射層とする場合の好ましい膜厚以下にすればよく、好ましくは２００Å以下にする。
【００２４】
本発明の半導体発光素子は、実装の形態として例えば図３に示すような形態が挙げられる。図３に、窒化物半導体発光素子９を実装した発光装置の概略断面図を示す。この図では、半導体発光素子として窒化物半導体発光素子を用い、これを配線基板の一であるサブマウント１０上にフリップチップ実装している。つまり、実際の製造工程では基板１１の上面に各層を形成し、図２のように得られた窒化物半導体発光素子を上下逆にして第２の電極側をサブマウント（支持体）に実装する。図３は第２の電極側を支持体に接続したときの概略図である。サブマウントの材料としては発光による発熱を放熱しやすい材料として例えばＡｌＮなどが挙げられ、機能としては放熱性を良好にするだけでなく、ツェナーなどの保護素子２０を備えることがある（図３では電流保護素子（素子構造部２０）として、ｐ型層（第１導電型層）２０ａ、ｎ型層（第２導電型層）２０ｂを設けている。）。このように半導体発光素子はサブマウントなどの支持体に固定して発光装置として好適に利用される。フリップチップは、電極形成面側をサブマウントに実装する形態で、電極形成面と対向する基板１１側を主光取出し面とする実装方式であり、フェイスダウン実装とも呼ばれる。実装の形態としては、フェイスダウン実装と異なり、基板側をサブマウントなどに実装し、電極形成面を主光取出し面とする形態（フェイスアップ実装とも呼ばれる）し、基板側をサブマウントに実装する形態としてもよい。これらの実装形態において、フェイスダウン実装の場合は、ｐ電極およびｎ電極はバンプ接合や共晶接合、好ましくは共晶接合２１により接着されており、そのバンプ材料または共晶材料としてはＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等によりサブマウント等に接着されまた電源と電気的接続もされる。またフェイスアップ実装の場合は、基板がサブマウント等に接着材料により接合され、ｐ電極およびｎ電極ははんだを用いたワイヤボンディングにより電源と電気的接続がなされる。ワイヤボンディングの際は電極上にパッド電極を設けることがある。
【００２５】
さらにまた、基板がＧａＮ基板などの絶縁性でない基板を用いる場合はｎ側電極とｐ側電極の一方はサブマウント等の支持体にバンプ材料もしくは共晶材料により接合され、他方はパッド電極を介してワイヤボンディングされてもよい。
【００２６】
以上のように実装形態としては種々の形態を取りうるが、本発明の電極は光取り出し面（主光取り出し面）側に設ける場合は、第３の層は透光性を有し、実装面側に設ける場合は、第３の層は反射層となるように適宜形成する。第３の層を反射層とする形態では、発光層から発光された光は半導体層と良好なオーミック接触をする第１の層と、第１の層と第３の層との間に設けられた第２の層とを通過し、第３の層で好適に反射され、半導体層に戻り、さらには基板側から主に光が取り出されるようになる。また第３の層を透光性を有する層とする形態では発光層から発光された光は半導体層と良好なオーミック接触をする第１の層と、第２の層と第３の層とを順に透過し、効率よく光が取り出される。いずれの形態においても電極内部で光を吸収することなく、また剥離の原因となる酸化物を形成することなく、よって電気障壁が生じることなくまた光取り出し効率も安定し、長寿命の半導体発光素子となる。
【００２７】
本発明に用いる第１の層と第２の層と第３の層とを少なくとも有する電極は、第１導電型半導体層に接してなる第１の電極１７第２導電型半導体層に接してなる第２の電極１６の両方もしくはいずれかに有するが、第２導電型半導体層からエッチングして第１導電型半導体層を露出しその露出面に第２の電極１６を有する場合、第１の電極１７と第２の電極１６とが同一方向にあるため、この場合第１の電極１７と第２の電極１６の両方を、第１の電極１７と第２の電極１６と第３の電極とを少なくとも有する電極とすることで、特に同一工程で形成でき生産性が向上するので好ましい。
【００２８】
本発明に用いる電極の形成方法としては、スパッタリング、抵抗加熱や電子銃を用いた真空蒸着を用いることができ、またその他、スプレー法、クラスタービーム蒸着、ゾルゲル法やイオンプレーティング法なども用いることも可能である。
【００２９】
本発明に用いる半導体積層構造についてさらに詳細に説明する。半導体積層構造に用いる半導体材料は、ＩｎＡｌＧａＰ系材料、ＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料、これらの混晶材料でもよく、窒化物半導体材料さらにはＧａＮ系窒化物半導体材料でもよい。窒化物半導体材料として具体的には、ＧａＮ、ＡｌＮ、もしくはＩｎＮ、又はこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体（ＩｎαＡｌβＧａ１−α−βＮ、０≦α、０≦β、α＋β≦１）で表され、またこれに加えて、ＩＩＩ族元素として一部若しくは全部にＢを用いたり、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓ、Ｓｂで置換したりした混晶でもよい。以下、窒化物半導体を用いて説明するが、他の材料系にも適用される。
【００３０】
発光層としては、ＩｎＧａＮ系材料を用いることができ、ワイドバンドギャップの発光層により、緑色、青色の可視光域から紫色、それより短波長の紫外域に発光するものが得られる。実施の形態では、第１導電型半導体層をｎ型半導体層、第２導電型半導体層をｐ型半導体層としているが、この逆でも良い。
【００３１】
本発明の半導体積層構造の成長方法に用いる基板、特にエピタキシャル成長用の基板としては、窒化物半導体と異なる材料の異種基板として、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができ、好ましくはサファイア、スピネルであり、また異種基板以外として、ＧａＮ、ＡｌＮなどの窒化物半導体基板なども用いることができる。他の半導体材料においては従来知られた同じ材料系の基板、若しくはＳｉなどの異種基板を用いることができる。特にこれら異種基板を発光波長の光に対して透光性を有することで、異種基板側から光を好適に外部に取り出すことが可能となる。
【００３２】
発光素子を形成する半導体積層構造としては、上記基板１１上に下地層１２などを介して成長され、このとき、下地層１２を素子構造として発光する動作部に含めても良いが、通常素子構造の成長用のみ形成されて素子として機能しない非動作部として設けられる。下地層は、特に異種基板を用いた場合、結晶核形成、核成長層として、低温成長バッファ層を用い、好適な条件はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）を低温（２００〜９００℃）で成長させるものであり、続いて高温で層成長させて、膜厚５０Å〜０．１μｍ程度（単結晶、高温成長層）で形成する。また、ＥＬＯ(Epitaxial Lateral Overgrowth)として知られるように、基板上、若しくは下地層上に、島状部（凸部、マスク開口部）などの成長部を他の領域に比べて優先的、若しくは選択的に成長させて、各選択成長部が横方向に成長して接合、会合することで層を形成するような成長層を下地層１２若しくは、素子積層構造に用いることもでき、これにより結晶性、特に結晶欠陥を低減させた素子構造とできる。
【００３３】
窒化物半導体に用いるドーパントとして、ｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに最も好ましくはＳｉを用いる。また、ｐ型不純物としては、特に限定されないが、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられ、好ましくはＭｇが用いられる。これら、アクセプター、ドナーの各ドーパントを添加することにより、各導電型の窒化物半導体層を形成し、後述する各導電型層を構成する。また、窒化物半導体は不純物をドープしない無添加層であってもｎ型層として用いることができ、さらにＡｌＧａＡｓなどの他の材料系にはそれに適したドーパント用いる。本発明における第１導電型層、第２導電型層には、部分的にアンドープの層、半絶縁性の層が積層されていても良く、電流阻止層のよう逆導電型の埋込層に、各導電型層内に部分的に寄生な素子部分を形成していても良い。
（第１導電型層１３）
上記実施形態の素子構造で示すように、第１導電型層１３として、各導電型のドーパントを含有させ、電極形成面内及び活性層へのキャリアの供給、拡散を実現するような層構造を形成すると良く、特に電極から発光部にキャリアを面内に拡散して供給する層（コンタクト層）には、他の領域より高濃度にドープされることが好ましい。また、このような電荷供給・面内拡散層（コンタクト層及びその近傍層）の他に、上記実施形態で示すように、積層方向において発光層へ電荷を移動・供給させる介在層、若しくは第２導電型のキャリアを発光層に閉じこめるクラッド層などを、コンタクト層とは別に設けることが好ましい。このような発光層１４と面内拡散層（領域）のコンタクト層との間に設ける層として、窒化物半導体素子の場合には、面内拡散層（領域）より低濃度ドーパント量若しくはアンドープの低不純物濃度層（アンドープ層）、及び／又は多層膜層を設けることが好ましい。これは、低不純物層でもって、高不純物層（面内拡散層）による結晶性悪化を回復させてその上に成長させるクラッド層、発光層の結晶性を良好にし、駆動時にあっては高濃度層に隣接して低濃度層が設けられることで面内拡散を促進させ、また、耐圧性も向上させることができる。多層膜層は、少なくとも２種の層を交互に積層させたような周期構造で形成すること、具体的には、Ｉｎを含む窒化物半導体層とそれとは異なる組成の層の周期構造、好ましくはＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｘ＜ｙ＜１）で構成することで、発光層、特にＩｎを含む窒化物半導体層、好ましくはそれを井戸層として複数用いた場合において、その結晶性を向上させることができる。このような多層膜としては、組成が異なる層による周期構造の他、組成傾斜構造、また、これらの構造において不純物濃度を変調させた構造、膜厚を変動させた構造なども採用でき、好ましくは、２０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造、さらに好ましくは１０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造で形成することが、上記結晶性に有利となる。
（発光層（活性層）１４）
本発明の素子構造としては、第１，２導電型層との間に、発光層を設けて、発光層で発光させる素子構造とすることが好ましく、特に窒化物半導体においてはＩｎを含む窒化物半導体を発光層に用いたものが、紫外域から可視光（赤色光）の領域において好適な発光効率が得られ好ましく、特にＩｎＧａＮ層を用いること、特にＩｎの混晶比を変化させて所望の発光波長を得ることが好ましい。このほかの窒化物半導体材料として、ＧａＮ，ＡｌＧａＮなどのＩｎＧａＮよりも高バンドギャップの材料を用いて、紫外域において使用する発光素子としても良い。
【００３４】
さらに好ましい発光層としては、量子井戸構造の活性層を用いることであり、井戸層が１つの単一量子井戸構造、さらに好ましくは、複数の井戸層が障壁層を介して積層した構造の多重量子井戸構造を採用することが好ましい。井戸層については上記発光層と同様に、好ましくはＩｎＧａＮ層を用いることであり、障壁層として、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きくなるような層として、例えばＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮを設けることが好ましい。このとき、井戸層、障壁層の膜厚としては、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、さらに井戸層において好ましくは１０ｎｍ以下とすることで、量子効率に優れた発光層が得られる。また、井戸層、障壁層に、各導電型層のドーパントがドープされていても良く、障壁層は、井戸層間に一層以上設けても良い。
（第２導電型層１５）
第２導電型層１５としては、キャリアを発光層に閉じこめるクラッド層、電極が形成されるコンタクト層を、設けることが好ましく、この時両層を別々に設けてコンタクト層をクラッド層よりも発光層より遠くに設け、高濃度にドーパントをドープすることが好ましい。窒化物半導体においては、クラッド層として好ましくはＡｌを含む窒化物半導体、さらに好ましくはＡｌＧａＮ層を用いることが好ましく、さらに発光層に近接して、好ましくは接して形成されることで発光層の効率を高めることができ好ましい。さらに、コンタクト層とクラッド層との間にそれらの層より低不純物濃度の層を介在させることで、耐圧性に優れた素子とでき、またコンタクト層を高濃度にドープしても結晶性を改善できるため好ましい。
【００３５】
上記実施形態において、ｎ側電極、ｐ側電極はそれぞれ第１の電極１７、第２の電極１６に該当し、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層はそれぞれ第１導電型半導体層、第２導電型半導体層に該当して、適用される。
【００３６】
本発明の半導体発光素子において、第１導電型半導体層がｎ型半導体層、第２導電型半導体層がｐ型半導体層であり、とくに窒化物半導体層である場合、基板上に形成される窒化物半導体層としては、次の（１）〜（４）に示すような積層構造があげられる。
（１）膜厚が２００ÅのＧａＮよりなるバッファ層、膜厚が４μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層、膜厚が３０ÅのノンドープＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる単一量子井戸構造の活性層、膜厚が０．２μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎよりなるｐ型クラッド層、膜厚が０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層。
（２）膜厚が約１００オングストロームのＡｌＧａＮからなるバッファ層、膜厚１μｍのアンドープＧａＮ層、膜厚５μｍのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、３０００ÅのアンドープＧａＮからなる下層と、３００ÅのＳｉを４．５×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなる中間層と、５０ÅのアンドープＧａＮからなる上層との３層からなるｎ側第１多層膜層（総膜厚３３５０Å）、アンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０ÅとアンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる窒化物半導体層を２０Åとが繰り返し交互に１０層ずつ積層されてさらにアンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚）６４０Å）、膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁層と膜厚が３０ÅのＩｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層とが繰り返し交互に６層ずつ積層されてさらに膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁が形成された多重量子井戸構造の活性層（総膜厚１９３０Å）、Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０ÅとＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる窒化物半導体層を２５Åとが繰り返し５層ずつ交互に積層されてさらにＭｇを５×１０１９／ｃｍ３含むＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０Åの膜厚で形成された超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚３６５Å）、膜厚が１２００ÅのＭｇを１×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層。
（３）バッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉを６．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、アンドープＧａＮ層（以上が総膜厚６ｎｍのｎ型窒化物半導体層）、Ｓｉを２．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とを繰り返し５層ずつ交互に積層された多重量子井戸の活性層、膜厚が１３００ÅのＭｇを５．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層、さらに透光性導電層とｐ型窒化物半導体層との間にＩｎＧａＮ層を５０Åの膜厚で有してもよい。
（４）バッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉを１．３×１０１９／ｃｍ３含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層、アンドープＧａＮ層（以上が総膜厚６ｎｍのｎ型窒化物半導体層）、Ｓｉを３．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とを繰り返し７層ずつ交互に積層された多重量子井戸の活性層（総膜厚８００Å）、膜厚が１３００ÅのＭｇを２．５×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層、さらに透光性導電層とｐ型窒化物半導体層との間にＩｎＧａＮ層を５０Åの膜厚で有してもよい。
【００３７】
以上（１）〜（４）は本発明における一例であり、これに限るものでないことはいうまでもない。
また本発明の半導体発光素子は、発光素子から光の一部を、それとは異なる波長の光に変換する光変換部材を有していてもよい。これにより、発光素子の光を変換した発光装置とでき、発光素子の発光と変換光との混色光などにより、白色系、電球色などの発光装置とできる。
【００３８】
さらにまた、前記光変換部材が、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含むアルミニウム・ガーネット系蛍光体であって、さらに希土類元素から選択された少なくとも一つの元素を含有するアルミニウム・ガーネット系蛍光体を有していてもよく、これにより、発光素子を高出力で高発熱での使用においても、温度特性に優れ、耐久性にも優れた発光装置とできる。
【００３９】
さらにまた、前記光変換部材が、（Ｒｅ1-xＲx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12（０＜ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａ，Ｌｕ，Ｔｂ，Ｓｍからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、ＲはＣｅ又はＣｅとＰｒである）であらわされる蛍光体を有していてもよく、これにより上記と同様に、高出力の発光素子において、温度特性、耐久性に優れた素子とでき、特に、発光層がＩｎＧａＮである場合に、温度特性において、黒体放射に沿った変化となり、白色系発光において有利となる。
【００４０】
さらにまた、前記光変換部材が、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を有していてもよく、これにより上記蛍光体と同様に、高出力の発光素子において、優れた温度特性、耐久性に優れた発光素子とでき、特に、酸化窒化珪素化合物であると、特に優れた蛍光体とできる。また、上記アルミニウム・ガーネット系蛍光体と組み合わせることで、両者の温度特性が相互に作用して、混合色の温度変化が小さい発光装置とできる。また、本発明に係る発光素子は、前記窒化物系蛍光体が、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ若しくはＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ若しくはＣａ、又は、Ｓｒ及びＣａ、のいずれか。）で表されることで特に上記効果において好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例を示すが、本発明はこれに限るものではない。
［実施例１］
長方形のガラス基板の上に、第１の層と第２の層とを全面に形成し、さらに基板表面からみて長方形の長辺方向において３等分した内の中央部を除く両短辺側に第３の層を以下の（Ａ）（Ｂ）のような構成で形成した。また長方形のガラス基板の上に、第１の層を全面に形成し、さらに基板表面から見て長方形の長辺方向において３等分したうちの中央部を除く両短辺側に第３の層を以下の（Ｃ）のような構成で形成した。
（Ａ）ＩＴＯ／ＳｎＯ／Ａｌを１０００Å／１０００Å／１０００Å、
（Ｂ）ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ａｌを１０００Å／１０００Å／１０００Å、
（Ｃ）ＩＴＯ／Ａｌを１０００Å／１０００Å。
さらに、同様に（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を作成した後で、さらに２８０℃で３０分アニール（熱処理）したサンプル（Ａ）’ 、（Ｂ）’、 （Ｃ）’とを得た。
【００４２】
それぞれのサンプルについて電気障壁と反射特性を比較した。電気障壁については、第３の層を形成した２つの領域のそれぞれに外部電源を接続し、サンプル内に電流を流してかかる電圧を測定した。また反射特性については、ガラス基板側から可視光の４６０ｎｍの光を照射し、反射した光をガラス基板側で測定した。この結果、（Ａ）と（Ａ）’とはほぼ同等、（Ｂ）と（Ｂ）’ともほぼ同等、（Ｃ）と（Ｃ）’とでは２０ｍＡの電流を流したところ、（Ｃ）では０．２Ｖであったのに対し、（Ｃ）’では０．６Ｖと上昇し、電気障壁が生じていることが確認され、反射特性についても低下が確認された。
［実施例２］
以下、図２に示す発光ダイオード素子を元に実施例２について説明する。
【００４３】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐ型窒化物半導体層に電極を形成する全ての窒化物半導体素子（レーザダイオード、太陽電池、光センサ、トランジスタ、パワーデバイスなど）に適用することができる。
【００４４】
まず、サファイア（Ｃ面）からなる基板１１をＭＯＣＶＤの反応容器内にセットし、容器内を水素で十分に置換した後、水素を流しながら基板の温度を１０５０℃まで上昇させ基板のクリーニングを行う。なお、本実施例ではサファイア（Ｃ面）を用いているが、基板としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮなどの窒化物半導体基板、あるいは窒化物半導体とは異なる異種基板を用いることができる。異種基板としては、例えばＣ面、Ｒ面、Ａ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）などの絶縁基板、あるいはＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＺｎＳなどの半導体基板、ＺｒＢ2などの金属結晶を用いることができ、好ましくはサファイア、スピネルを用いる。また、異種基板はオフアングルしていてもよく、特に、ステップ状にオフアングルしたものを用いると、窒化物半導体からなる下地層が結晶性よく成長されるので好ましい。
【００４５】
続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム）とアンモニアとを用い、基板１１の上にＧａＮからなるバッファ層（図示せず）を約１００オングストロームの膜厚で成長させる。なお、このバッファ層は、基板の種類、成長方法によっては省略できる。また、このバッファ層は、Ａｌの割合の小さいＡｌＧａＮを用いることもできる。
【００４６】
次に、バッファ層を成長後、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層２を１μｍの膜厚で成長させる。
【００４７】
続いて、１０５０℃で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Ｓｉを４．５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮからなるｎ側コンタクト層を５μｍの膜厚で成長させる。なお、本実施例ではＳｉを用いているが、ｎ型不純物としては、特に限定されないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、ＺｒなどのIV族元素、あるいはVI族元素などを好適に用いることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、さらに好ましくはＳｉを用いる。
【００４８】
次に、シランガスのみを止め、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮからなる下層を３０００オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、同温度で、シランガスを追加して、Ｓｉを４．５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＧａＮからなる中間層を３００オングストロームの膜厚で成長させ、更に続いて、シランガスのみを止め、同温度で、アンドープＧａＮからなる上層を５０オングストロームの膜厚で成長させ、３層からなるｎ側第１多層膜層を３３５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００４９】
次に、同温度で、アンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、次に、温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、アンモニアを用い、アンドープＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる窒化物半導体層を２０オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し行い、交互に１０層ずつ積層し、さらにアンドープＧａＮからなる窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造のｎ側第２多層膜層を６４０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５０】
以上のようにして、バッファ層の上に、多層からなるｎ型半導体層１３を形成する。
【００５１】
次に、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮからなる障壁層を２５０オングストロームの膜厚で成長させる。続いて、同温度で、ＴＭＩを追加して、Ｉｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層を３０オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し行い、交互に６層ずつ積層し、さらにアンドープＧａＮからなる障壁を２５０オングストロームの膜厚で成長させた多重量子井戸構造の活性層を１９３０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００５２】
次に、１０５０℃で、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇ（シクロペンタンジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３ドープしたＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを５×１０１９／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎからなる窒化物半導体層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操作を繰り返し行い、交互に５層ずつ積層し、さらにＭｇを５×１０１９／ｃｍ３ドープしたＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎからなる窒化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造のｐ側多層膜層を３６５Åの膜厚で成長させる。
【００５３】
続いて、１０５０℃で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたＧａＮからなるｐ側コンタクト層を１２００オングストロームの膜厚で成長させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウエハを反応容器内において、６００℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。以上のようにして活性層の上に多層からなるｐ型半導体層１５を形成する。
【００５４】
アニーリング後、ウエハを反応容器から取り出し、ｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、露出したｎ側コンタクト層にＷを５０オングストロームの膜厚で積層し、その上にＰｔを２０００オングストロームとＡｕを５０００オングストロームの膜厚で積層してＷ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極１７を形成する。
【００５５】
次に、エッチングされずに残ったｐ型コンタクト層の全面に第１の層１６ａとしてＩＴＯ（酸化インジウム錫）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第２の層１６ｂとしてＳｎＯ２（酸化錫）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第３の層１６ｃとしてＡｌ（アルミニウム）を２０００オングストロームの膜厚で積層してＩＴＯ／ＳｎＯ２／Ａｌからなるｐ側電極１６を形成する。
【００５６】
最後に、ウエハを分割して１辺の長さが３５０μｍの半導体発光素子を得て、図３に示すようにＡｌＮからなるサブマウントにｐ側電極とｎ側電極とをそれぞれ３００℃でＡｕ−Ｓｎの共晶接合をする。得られた素子は、Ｉｆ（順方向電流）２０ｍＡにおいて、Ｖｆ（順方向電圧）３．５Ｖであり、ｐ型窒化物半導体層と電極との良好なオーミック接触でかつ光取り出し効率の高い素子が得られた。
［比較例１］  実施例２に対する比較例として、第２の層を設けないで、その他は実施例２と同様にして半導体発光素子を形成した。得られた半導体発光素子を実施例２と比較したところ、Ｖｆが３．７Ｖで第２の層を設けた実施例２よりより高くなった。光取り出し効率についても第２の層を設けた場合より低下した。
［実施例３］
実施例２において、ｐ側電極をＩＴＯ／ＺｎＯ／Ａｇとし、それぞれの膜厚を１０００Å／１０００Å／２０００Åとする。その他は、実施例２と同様にして半導体発光素子を作成した。実施例２とほぼ同等の特性が得られた。
［実施例４］
実施例２において、ｐ型半導体層までを積層後、アニーリングするまでは実施例２と同様に作成する。その後、ウエハを反応容器から取り出し、ｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、露出したｎ側コンタクト層と、エッチングされずに残ったｐ型コンタクト層の全面に、第１の層１６ａとしてＩＴＯ（酸化インジウム錫）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第２の層１６ｂとしてＺｎＯ（酸化亜鉛）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第３の層１６ｃとしてＡｌ（アルミニウム）を１０００オングストロームの膜厚で積層してＩＴＯ／ＺｎＯ／Ａｌからなるｐ側電極１６を形成する。つまり、ｐ側電極とｎ側電極を同時に形成する。電極形成後は実施例２と同様に作成して、半導体発光素子を得て、図３に示すようにＡｌＮからなるサブマウントにｐ側電極とｎ側電極とをそれぞれ３００℃でＡｕ−Ｓｎの共晶接合する。
【００５７】
得られた半導体発光素子は、実施例２と略同等の特性を示し、さらにｐ側電極とｎ側電極とを同時に形成するので、生産効率が向上する。
［実施例５］
実施例２において、ｎ側電極１７を形成するまでは実施例２と同様に作成する。
【００５８】
次に、エッチングされずに残ったｐ型コンタクト層の全面に第１の層１６ａとしてＩＴＯ（酸化インジウム錫）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第２の層１６ｂとしてＳｎＯ２（酸化錫）を１０００オングストロームの膜厚で積層し、その上に第３の層１６ｃとしてＡｌ（アルミニウム）を５０オングストロームの膜厚で積層してＩＴＯ／ＳｎＯ２／Ａｌからなるｐ側電極１６を形成する。さらにｐ側電極の一部にｐ側パッド電極として、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕを２００Å／２０００Å／５０００Åの膜厚で形成する。
【００５９】
最後に、ウエハを分割して１辺の長さが３５０μｍの半導体発光素子を得て、サファイア基板を接着剤により支持体に接合し、さらにｐ側パッド電極とｎ側電極とに外部電極と電気的に接続するようにワイヤを用いてワイヤボンディングをする。得られた素子は、光取り出し効率の点では実施例２に幾分劣るが、その他は実施例２とほぼ同等の特性の半導体発光素子が得られた。
［実施例６］
実施例２〜５はサファイア基板上に窒化物半導体層を積層した半導体発光素子の例であるが、本実施例では、ＧａＮ基板を用いた例を示す。
【００６０】
ｎ型ドーパントとして酸素が添加されたＧａＮ基板上に、Ｓｉを１．３×１０１９／ｃｍ３含むＧａＮ層、アンドープＧａＮ層（以上が総膜厚約６ｎｍのｎ型窒化物半導体層）、Ｓｉを３．０×１０１８／ｃｍ３含むＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層とを繰り返し７層ずつ交互に積層された多重量子井戸の活性層（総膜厚８００Å）、膜厚が１３００ÅのＭｇを２．５×１０２０／ｃｍ３含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層、さらにＩｎＧａＮ層を５０Åの膜厚で積層し、窒化物半導体積層構造を得る。
【００６１】
次にＧａＮ基板の半導体層が積層された面と反対の面に、ｎ側電極として、ＩＴＯを２０００オングストロームの膜厚で形成し、さらにｐ側のＩｎＧａＮ層上にｐ側電極として、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）／ＳｎＯ２（酸化錫）／Ａｇ（銀）をそれぞれ１０００Å／１０００Å／２０００Åの膜厚で積層してＩＴＯ／ＳｎＯ２／Ａｇからなるｐ側電極１６を形成する。Ａｇのマイグレーションを防ぐためにその表面からＩｎＧａＮ層にかけてＣｒを１００〜２５０Å程度形成する。以上によって得られた半導体発光素子をｐ側電極をサブマウントと３００℃でＡｕ−Ｓｎの共晶接合をして、反対面のｎ側電極にＰｔ／Ａｕ（１０００Å／５０００Å）からなるパッド電極を形成し、パッド電極にワイヤボンディングする。
【００６２】
以上によって得られた半導体発光素子は、実施例２には劣るが、ｐ側電極において、好適に光を反射し、電極の剥がれもなく、オーミック特性にも優れた半導体発光素子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の窒化物半導体発光素子は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）等としてフルカラーＬＥＤディスプレイ、ＬＥＤ信号機、道路情報表示板等のＬＥＤデバイス、あるいは太陽電池、光センサー等の受光素子としてイメージスキャナー等に適用したり、あるいはまた電子デバイス（ＦＥＴ等のトランジスタやパワーデバイス）や、これらを用いた光ディスク用光源等大容量の情報を記憶するＤＶＤ等のメディアや通信用の光源、印刷機器、照明用光源等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来の透光性電極を利用した半導体発光素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の１実施の形態に係る半導体発光素子を示す概略断面図である。
【図３】本発明の１実施の形態に係る半導体発光素子をフリップチップ実装した例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・サファイア基板
２・・・ｎ型ＧａＮ層
３・・・ＩｎＧａＮ発光層
４・・・ｐ型ＧａＮ層
５・・・ｐ側透明電極
６・・・絶縁膜
７・・・ｐ側電極
８・・・ｎ側電極
９・・・半導体発光素子（窒化物半導体発光素子）
１０・・・サブマウント
１１・・・基板
１２・・・バッファ層
１３・・・ｎ型半導体層（第１導電型半導体層）
１４・・・活性層（発光層）
１５・・・ｐ型半導体層（第２導電型半導体層）
１６・・・ｐ側電極（第２の電極）
１６ａ・・・第１の層
１６ｂ・・・第２の層
１６ｃ・・・第３の層
１７・・・ｎ側電極（第１の電極）
１８・・・ｐ側パッド電極。
【図１】
2005191326.tif 000003
【図２】
2005191326.tif 000004
【図３】
2005191326.tif 000005