(57)【要約】【課題】  改良された透光性および接触抵抗を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用の透光性電極を提供すること。【解決手段】  ｐコンタクト層表面に接して形成され、透光性でかつオーミック接触が得られる、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＣｏおよびＲｈからなる第一の群より選ばれた１種類の金属あるいは２種類以上の金属の合金よりなる第１の層、および、該ｐコンタクト層表面に接して部分的に形成され、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ、ＭｇおよびＩｎからなる第二の群より選ばれた少なくとも１種類の金属の酸化物よりなる第２の層からなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子のｐコンタクト層表面に接して形成され、透光性でかつオーミック接触が得られる、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＣｏおよびＲｈからなる第一の群より選ばれた１種類の金属あるいは２種類以上の金属の合金よりなる第１の層、および、該ｐコンタクト層表面に接して部分的に形成され、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ、ＭｇおよびＩｎからなる第二の群より選ばれた少なくとも１種類の金属の酸化物よりなる第２の層からなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項２】
第１の層がさらにガリウム（Ｇａ）を含む請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項３】
第２の層が接していないｐコンタクト層表面には酸素が存在しない部分がある請求項１または２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項４】
第１の層のｐコンタクト層と接する側と反対側の表面に、該第二の群より選ばれた少なくとも１種類の金属の酸化物からなる第３の層をさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項５】
第１の層がＡｕとＮｉおよび／またはＣｏとの合金である請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項６】
第２の層がＮｉおよび／またはＣｏの酸化物である請求項１〜５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項７】
第３の層がＮｉおよび／またはＣｏの酸化物である請求項４〜６のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項８】
第２の層の面積がｐコンタクト層の面積に対し、０．０１〜９０％である請求項１〜７のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項９】
ｐコンタクト層表面の酸素の存在しない部分が当該ｐコンタクト層表面の１０％以上である請求項３〜８のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１０】
第２の層の厚さが０．１〜１００ｎｍである請求項１〜９のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１１】
第１の層の合金のＮｉおよび／またはＣｏの含有割合が０．０１〜７０原子％である請求項５〜１０のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１２】
第１の層の厚さが０．１〜１００ｎｍである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１３】
第３の層の厚さが１ｎｍ以上である請求項４〜１２のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１４】
第１の層には部分的に空孔が存在している請求項１〜１３のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１５】
第１の層の厚さには厚い部分と薄い部分とが存在している請求項１〜１４のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【請求項１６】
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなるｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順次積層してｎコンタクト層、発光層およびｐコンタクト層が形成され、かつ、該ｎコンタクト層および該ｐコンタクト層の表面にそれぞれ負極および正極が形成された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、正極が請求項１〜１５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極からなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子とそれに用いられる電極に係わり、特に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用の透光性電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物基板やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。サファイア基板等の電気的に絶縁体である基板を用いた素子では、ＧａＡｓ、ＧａＰ等の半導体基板を使用したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料とは異なり、基板裏面に電極を設けることができない。よって、正、負一対の電極を発光素子の同じ面に形成する必要がある。
【０００３】
また、ＧａＮ系化合物半導体材料の特性として、横方向への電流拡散が小さいことがある。原因は、エピタキシャル結晶中に多く存在する基板から表面へ貫通する転位の存在であることが考えられるが、詳しいことは判っていない。この特性のため、電極を形成して通電発光させた場合でも、発光領域は電極直下に限定され電極の周囲には広がりにくい。したがって、発光領域は電極直下に限られ、従来の不透明な電極では発光は電極そのものに遮られて上方には取り出されず、発光強度が思うように向上しなかった。
【０００４】
以上のような問題点を解決するために、ｐ型電極を素子の表面のほぼ全面に形成された非常に薄い金属よりなる透光性の電極とし、電極を通して上面から発光を取り出すという素子構造に関する技術が開示されている（特許文献１）。この特許公開公報には、電極材料として、例えばＡｕとＮｉの合金を使用することが提案されているが、その透光性および接触抵抗は不十分である。また、例えば、ＡｕとＮｉの合金およびＮｉ酸化物の２層構造の電極が提案され、透光性および接触抵抗はかなり改良された（特許文献２）。しかし、電子機器業界では透光性および接触抵抗の更なる改良が求められている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１４８２２号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改良された透光性および接触抵抗を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用の透光性電極とそれを具備する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の発明を提供する。
（１）窒化ガリウム系化合物半導体発光素子のｐコンタクト層表面に接して形成され、透光性でかつオーミック接触が得られる、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＣｏおよびＲｈからなる第一の群より選ばれた１種類の金属あるいは２種類以上の金属の合金よりなる第１の層、および、該ｐコンタクト層表面に接して部分的に形成され、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ、ＭｇおよびＩｎからなる第二の群より選ばれた少なくとも１種類の金属の酸化物よりなる第２の層からなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【０００８】
（２）第１の層がさらにガリウム（Ｇａ）を含む上記１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（３）第２の層が接していないｐコンタクト層表面には酸素が存在しない部分がある上記１または２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【０００９】
（４）第１の層のｐコンタクト層と接する側と反対側の表面に、該第二の群より選ばれた少なくとも１種類の金属の酸化物からなる第３の層をさらに有する上記１〜３項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１０】
（５）第１の層がＡｕとＮｉおよび／またはＣｏとの合金である上記１〜４項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（６）第２の層がＮｉおよび／またはＣｏの酸化物である上記１〜５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１１】
（７）第３の層がＮｉおよび／またはＣｏの酸化物である上記４〜６項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（８）第２の層の面積がｐコンタクト層の面積に対し、０．０１〜９０％である上記１〜７項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１２】
（９）ｐコンタクト層表面の酸素の存在しない部分が当該ｐコンタクト層表面の１０％以上である上記３〜８項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（１０）第２の層の厚さが０．１〜１００ｎｍである上記１〜９項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１３】
（１１）第１の層の合金のＮｉおよび／またはＣｏの含有割合が０．０１〜７０原子％である上記５〜１０項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（１２）第１の層の厚さが０．１〜１００ｎｍである上記１〜１１項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１４】
（１３）第３の層の厚さが１ｎｍ以上である上記４〜１２項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（１４）第１の層には部分的に空孔が存在している上記１〜１３項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
（１５）第１の層の厚さには厚い部分と薄い部分とが存在している上記１〜１４項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極。
【００１５】
（１６）基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなるｎ型半導体層およびｐ型半導体層を順次積層してｎコンタクト層、発光層およびｐコンタクト層が形成され、かつ、ｎコンタクト層およびｐコンタクト層の表面にそれぞれ負極および正極が形成された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、正極が上記１〜１５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極からなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、透光性に優れ、かつ、接触抵抗が低い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用の透光性電極が得られる。また、第１の層が合金の場合、生産性が向上し、製造コストが低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を適用する窒化ガリウム系化合物半導体としては、通常の方法で製造された従来公知のものを何ら制限なく用いることができる。その一例を説明すると、例えば、サファイア基板上に窒化アルミニウムからなるバッファ層が設けられ、その上にｎ型ＧａＮからなるｎクラッド層およびｎコンタクト層が形成され、その上にＩｎＧａＮからなる発光層が形成され、そして発光層の上にはｐ型ＡｌＧａＮからなるｐクラッド層が形成され、さらに、その上にはｐ型ＧａＮから成るｐコンタクト層が形成されているような窒化ガリウム系化合物半導体を用いることができる。
【００１８】
また、上記ｐコンタクト層としてｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）層を用いることもできる。さらに、このｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＮ層の上にｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）層の薄層を形成したものをｐコンタクト層としてもよい。
【００１９】
本発明に係わる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極は、上記ｐコンタクト層の上に形成された透光性の金属またはそれらの合金からなる第１の層と、上記ｐコンタクト層の上に部分的に形成された、透光性の金属酸化物を含む第２の層とを有することを特徴とする。さらに、該第１の層のｐコンタクト層と反対側表面に、第２の層と同様の透光性の金属酸化物からなる第３の層を有すると接触抵抗がさらに低下するので好ましい。
【００２０】
半導体に接触させる第１の層を形成する金属として、熱処理して良好なオーミック接触を得ることができるＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＣｏおよびＲｈなどから選ぶことができる。また、これらの金属の少なくとも２種類を組み合わせた合金を用いてもよい。また、良好なオーミック接触を得るため、これらの金属に対してＺｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂｅ、Ｍｇ等の金属を少なくとも１種類以上不純物として微量添加した合金を使用しても良い。接触抵抗の面から合金が好ましい。また、合金の場合、生産性が向上し、製造コストが低下するという利点もある。
【００２１】
また、第１の層を形成する金属には、上記記載の金属またはこれらの金属の少なくとも２種類からなる合金に加えてさらにガリウム（Ｇａ）が含まれていてもよい。このＧａは半導体層から拡散したと考えられ、第１の層の作製条件あるいはアニール条件によってその拡散量は変動する。接触抵抗が低下する条件の場合、Ｇａが含まれていることが多い。Ｇａの含有量は全金属に対して０．１〜５０原子％が好ましく、さらに好ましくは１〜３０原子％である。
【００２２】
合金としては、特にＡｕとＮｉおよび／またはＣｏとの合金が好ましい。合金組成としては層全体で平均してＮｉおよび／またはＣｏ金属が０．０１原子％〜７０原子％である。これより大きいと透光性が低下する。層全体に亙って平均的にこれより小さくするのは困難であり、製造コストが上昇する。好ましくは０．１原子％〜５０原子％、さらに好ましくは１原子％〜３０原子％である。また、合金組成には面内分布があり、場所によって合金組成が異なっていてもよく、部分的にＮｉおよび／またはＣｏ金属が９０原子％程度あってもよい。
【００２３】
さらに、第１の層には、直径５０〜２００ｎｍの空孔が部分的に存在してもよい。これらの空孔がある程度存在したほうが透光性は改良される。これらの空孔の総面積は第１の層全面積に対して１０〜９５％であることが好ましい。これ以上では第１の層のシート抵抗が高くなる傾向があるので好ましくない。また、これ以下では透光性の改良効果はない。空孔の大きさは好ましくは直径５０〜２００ｎｍである。これらの空孔は、酸化処理および／または合金化処理におけるアニール中に金属の凝集が起こり生成するものと思われる。空孔の大きさおよび数をコントロールするには、用いる金属種に応じて温度および時間等のアニール条件を制御すればよい。
【００２４】
第１の層の厚さは、０．１〜１００ｎｍが好ましい。１００ｎｍより厚いと透光性が低下するので好ましくない。また、０．１ｎｍより薄いと接触抵抗が大きくなり好ましくない。さらに好ましくは０．２〜５０ｎｍであり、特に好ましくは０．５〜２０ｎｍである。厚さは層全体に亙って一定である必要はなく、薄い個所と厚い個所が混在してもよい。薄い個所が混在する方が、透光性が改良されるので好ましい。薄い個所に空孔があってもよい。
【００２５】
第２の層および第３の層を構成する金属酸化物としては、比較的透光性に優れかつ金属との密着性に優れる酸化物である、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｉｎよりなる群より選ばれた少なくとも１種類の金属の金属酸化物を用いることができる。特に、その中でも透光性であることが広く知られているＮｉＯ、ＴｉＯ、ＳｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＺｎＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＭｇＯ、Ｉｎ2Ｏ3など、またはこれらの金属酸化物に他の金属元素が共存した酸化物を主成分とすることは有用である。好ましいものはＮｉおよび／またはＣｏの酸化物である。また、酸化物は第１の層の金属に合わせて、密着性の良いものを選ぶことが好ましい。第１の層の材料にＡｕを用いた場合には、特にＮｉおよび／またはＣｏの酸化物が好ましい。この際、第１の層のＡｕはＮｉおよび／またはＣｏと合金化することが好ましい。
【００２６】
本明細書において「金属酸化物」という言葉は、金属の酸化数の異なる酸化物の混合物を指して用いることとし、また、その中には酸化されていない金属が含まれていても構わないこととする。しかし、第２の層および第３の層は透光性を発揮することが特徴であるので、組成の異なる酸化物のうち、最も透光性となりやすい材料が主成分となっていることが有利であることは言うまでもない。Ｎｉを例にとって説明すると、Ｎｉの酸化物としてはＮｉＯ、Ｎｉ2Ｏ3、ＮｉＯ2、Ｎｉ3Ｏ4などが存在することが知られているが、これらの層を構成する材料の組成は、これらの内のどれであっても良いし、これらの混合物であっても良い。また、酸化されていない金属であるＮｉそのものが含まれていても構わない。しかしながら、ここに例示した数種類の酸化物のうち、最も有効に透光性を発揮することが知られているのはＮｉＯであり、第２の層および第３の層としてはＮｉＯが主成分であることが有利なことは言うまでもない。
【００２７】
第２の層が存在することによって接触抵抗が小さくなる理由は不明であるが、以下の如く類推される。窒化ガリウム半導体の表面は大気中で酸化されＧａ酸化物の皮膜が形成される。一旦エッチング等により酸化皮膜を除去したとしても電極形成までの間に一瞬でも大気に暴露されれば再び表面が酸化される。Ｇａ酸化物は絶縁体であるので、酸化皮膜の形成により電極／半導体界面の接触抵抗が高くなる。本発明によれば電極材料中の第二の群の金属の一部が半導体表面酸化皮膜中の酸素の一部と反応し金属酸化物を形成し、半導体表面の酸化皮膜が減少する。従って、第２の層の存在によって接触抵抗が小さくなるものと思われる。また、生成した金属酸化物の一部は電極表面側に移動することによって第３の層の一部になるものと思われる。
【００２８】
半導体表面の酸化皮膜が減少する結果、元々酸化皮膜が少ない（薄い）部分では半導体表面にＧａ酸化物は存在しない。このような部分は、多ければ多いほど好ましいわけであるが、半導体表面の第２の層と接触していない部分の少なくとも１０％あると、接触抵抗が低いので好ましい。５０％以上あれば更に好ましく、９０％以上あれば特に好ましい。
【００２９】
第２の層の存在比率は、半導体の全表面積に対して０．０１〜９０％であることが好ましい。０．０１％以下では半導体表面のＧａ酸化物の除去が充分でなく、接触抵抗が充分低下しない。９０％以上では逆に接触抵抗が高くなる。さらに好ましくは０．１〜５０％、特に好ましくは１〜２０％である。
【００３０】
第２の層の厚さは、半導体表面のＧａ酸化物（酸素）の量によって決まり、一般に０．１〜１００ｎｍである。０．１ｎｍ以下では半導体表面のＧａ酸化物が充分に除去されず、接触抵抗が低下しない。半導体表面のＧａ酸化物の量が多ければ厚くなるが、この層は透明性が高く、かつ、半導体表面の全面に亙って存在するわけではないので、厚くなることによって透光性が大きく悪化することはない。しかし、１００ｎｍを超えると、この層の表面積によっては接触抵抗が逆に大きくなる。好ましくは０．２〜５０ｎｍであり、さらに好ましくは０．５〜２０ｎｍである。
【００３１】
第３の層が存在する場合、第３の層を構成する金属酸化物は、第２の層を構成する金属酸化物と独立に選ぶことができる。しかし、異なる材料を用いると製造工程が煩雑になるので、同じ材料を用いることが好ましい。
【００３２】
第３の層は全面に亙って連続的にかつ均一の厚さで存在することが好ましく、第１の層のように部分的に空孔が存在すると、接触抵抗の低下効果が小さく好ましくない。第３の層の厚さは、１〜５０ｎｍが好ましい。１ｎｍ以下では接触抵抗の低下効果が小さい。５０ｎｍ以上では透光性が低下する。さらに好ましくは５〜２５ｎｍであり、特に好ましくは１０〜１５ｎｍである。
【００３３】
上記の電極は、第２の層を構成する金属酸化物の金属成分の層を半導体表面に形成させ、その上に第１の層を構成する金属成分の層を形成させておき、その後熱処理することによって、第２の層の酸化および必要に応じて第１の層の合金化を行なうことによって製造することができる。第３の層を有する場合は、第１の層を構成する金属成分の層の上にさらに第３の層を構成する金属酸化物の金属成分の層を形成させておき、酸素雰囲気中で熱処理し、酸化および必要に応じて合金化を行なえばよい。第２の層と第３の層で同じ材料を用いる場合には、最初に行なう第２の層を構成する金属酸化物の金属成分の層の形成を省くことができ、工程が簡略化される。
【００３４】
金属膜を形成する方法としては、通常の抵抗加熱蒸着法の他、電子線加熱蒸着法、スパッタリング法などを用いることができる。また、各層は同一装置で連続して形成しても良いし、最初の層を形成した時点でいったん装置から取り出し、別の方法によって次の層を形成しても良いが、密着性の向上という観点から全ての層を同一装置内で連続して形成することが好ましい。
【００３５】
酸化のための熱処理の温度及び時間は、酸化させようとする金属に応じて選択する必要がある。我々の検討によれば、本発明において使用できる金属では、一般的に温度は３５０〜６００℃の範囲であり、時間は１〜１２０分の範囲である。高温の場合は短時間、低温の場合は長時間行なえばよい。第３の層を有する場合は、酸素雰囲気中の加熱処理が好ましいが、酸素濃度は一般に５〜１００％の範囲で処理温度および処理時間に応じて適宜選択すればよい。
【００３６】
また、第１の層に合金を用いる場合、合金化の熱処理を別に行なってもよいが、処理温度および処理時間を上述の範囲内で適宜選択することにより、酸化の熱処理と兼ねることができる。特に、各層で同じ成分を用いる場合は、酸化と合金化は１回の熱処理で同時に行なう方が工程も簡略化され好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の内容を実施例により具体的に説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるわけではない。
【００３８】
（実施例１）
本実施例で製造した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面図および平面図を図１および図２に示す。サファイア基板（１）上にＡｌＮからなるバッファ層（２）を設け、その上にｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層およびｎクラッド層（３）、ＩｎＧａＮからなる発光層（４）、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐクラッド層（５）、ｐ型ＧａＮからなるｐコンタクト層（６）を順に積層した半導体のｎコンタクト層（３）の上に負極（７）を、ｐコンタクト層（６）の上に本発明の電極からなる正極（１０）および正極ボンディングパッド（１５）を形成したものである。
【００３９】
以下に、その作成手順を説明する。
始めに基板（１）上に公知の方法により、上記（２）〜（６）の層を積層し、窒化ガリウム系化合物半導体を作成した。次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてこの化合物半導体上に金属で膜を形成した。膜は公知の蒸着法及びリフトオフ技術を用いて形成された。この膜は、基板上に形成された前記半導体層の一部分をドライエッチングする際に、他の部分を保護する為の層である。金属膜の形成に於いては、真空蒸着装置を用い、圧力４×１０-4Ｐａでスタートし、Ｎｉ及びＴｉをエレクトロンビーム法により膜厚比凡そ１：６、即ち５００Å：３０００Åとなるようにこの順序で積層した。
【００４０】
ドライエッチングにて、所定部分までエッチングを施した後、この金属膜は公知のエッチング技術により除去した。このドライエッチングは後に半導体発光素子の負極（７）を形成するための処理であり、ドライエッチングにより、積層されたｐ層を除去しｎ層を露出させるものである。
【００４１】
その後、前記ドライエッチングによりエッチングされていない部分に、公知のフォトリソグラフィー技術、蒸着技術、およびリフトオフ技術を用いて本発明の電極（１０）を形成した。本発明電極の作製は以下の如く行なった。真空蒸着装置を用いて、圧力４×１０-4Ｐａでスタートし、Ａｕ及びＮｉを抵抗加熱用タングステン製ボートにて膜厚比凡そ２：３、即ち５０Å：７５Åとなるようにこの順序で積層した。次に、加熱処理によりこの積層金属層の酸化および合金化を行なった。加熱処理は空気雰囲気で実施し、炉内雰囲気が４５０℃となるように５分掛けて昇温し、この温度で５分間維持し、また５分間掛けて常温まで降温した。これらの工程により形成された電極（１０）は、青みを帯びた暗灰色で、透光性を示した。この電極は波長４６０ｎｍの光による透過率で大凡６５％以上の透過率を示した。
【００４２】
次に、前記電極（１０）に電流を流すために、公知のフォトリソグラフィー技術、蒸着技術およびリフトオフ技術を用いて、電極（１０）と接触する形で正極用ボンディングパッド（１５）を以下の如く形成した。真空蒸着装置を用い、圧力４×１０-4Ｐａでスタートし、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ層をそれぞれエレクトロンビーム蒸着法及び抵抗加熱タングステン製ボートにてこの順序で形成した。その際の膜厚比は１：０．１：１：２、即ち１０００Å：１００Å：１０００Å：２０００Åとした。
【００４３】
最後に、前述ドライエッチングにより露出されたｎ層上に、公知のフォトリソグラフィー技術、蒸着技術およびリフトオフ技術を用いて、負極を以下の如く形成した。真空蒸着装置を用いて、圧力４×１０-4Ｐａでスタートし、Ｔｉ及びＡｕをそれぞれエレクトロンビーム蒸着法及び抵抗加熱タングステン製ボートにてこの順序で形成した。その際の膜厚比は１：２、即ち１０００Å：２０００Åとした。
【００４４】
上記方法で作製した発光半導体素子を、素子上面よりの波長計測定で、正極ボンディングパッド（１５）および負極（７）に測定針を接触させ、電流を印可した。その結果、電流２０ｍＡで発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．３Ｖおよび出力５ｍＷの発光が得られた。
【００４５】
また、ＦＩＢ加工によって電極（１０）の断面を切り出し、加速電圧２００ｋＶの透過型電子顕微鏡で観察した。電極（１０）の構造の確認を以下の手法を用いて行なった。
【００４６】
組成：エネルギー分散型Ｘ線分光分析
層の厚さ：透過型電子顕微鏡による拡大観察
層の存在比率：エネルギー分散型Ｘ線分光分析による組成分布観察
その結果、電極（１０）の構造は以下のとおりであることがわかった。
【００４７】
第１の層（１１）はＡｕとＮｉの合金であり、その平均組成はＮｉが約３５原子％であった。組成は面内分布があり、Ａｕリッチ部分はＮｉが１１〜２５原子％、Ｎｉリッチ部分はＮｉが５５〜６１原子％であった。厚さは１５ｎｍであった。
【００４８】
第２の層（１２）はＮｉの酸化物であり、存在比率は全面積の１０％であった。厚さは３ｎｍであった。また、第２層が接していない半導体表面には酸素が存在しない部分（１６）があり、その存在比率は９０％であった。
【００４９】
第３の層（１３）はＮｉの酸化物であり、厚さは１０ｎｍであった。場所によって第１の層と第２の層が存在せず、厚さ１５ｎｍの半導体上の空孔（１４）の上に第３層が存在する部分があった。
【００５０】
（実施例２）
加熱処理の温度条件を、常温から４５０℃まで１０秒間で昇温し、その温度で１分維持し、その後１０秒間で常温まで降温するようにした以外は実施例１と同様に行なった。
実施例１と同様、Ｎｉ酸化物からなる第２および第３の層の存在が確認され、第１の層はＡｕとＮｉが合金化していた。電流２０ｍＡで発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．２Ｖおよび出力５ｍＷの発光が得られた。
【００５１】
（実施例３）
加熱処理の温度条件を、常温から４５０℃まで１０秒間で昇温し、この温度で７分間維持し、その後１０秒間で常温まで降温するようにしたこと以外は実施例１と同様に行なった。
実施例１と同様、Ｎｉ酸化物からなる第２および第３の層の存在が確認され、第１の層はＡｕとＮｉとＧａが合金化していた。第１の層のＧａの比率は場所によって異なるが全金属原子に対し１〜３０原子％であった。電流２０ｍＡで発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．１Ｖおよび出力５ｍＷの発光が得られた。
【００５２】
（実施例４）
本発明電極（１０）の作製に用いた金属材料として、ＡｕおよびＮｉの替わりにＡｕおよびＣｏを用いたこと以外は実施例１と同様に行なった。
実施例１と同様、Ｃｏ酸化物からなる第２および第３の層の存在が確認され、第１の層はＡｕとＣｏとＧａが合金化していた。第１の層のＧａの比率は場所によって異なるが全金属原子に対し１〜２０原子％であった。電流２０ｍＡで発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．３Ｖおよび出力５ｍＷの発光が得られた。
【００５３】
（比較例１）
加熱処理条件を、真空下および３５０℃の温度で１０分間とした以外は実施例１と同様に行なった。Ｎｉ酸化物からなる第２および第３の層は観察されなかった。第１の層はほとんど合金化していなかった。電流２０ｍＡでの発光は、発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．８Ｖおよび出力３ｍＷであった。
【００５４】
（比較例２）
加熱処理条件を、真空下および６００℃の温度で１０分間とした以外は実施例１と同様に行なった。Ｎｉ酸化物からなる第２および第３の層は観察されなかった。第１の層は合金化していた。電流２０ｍＡでの発光は、発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．８Ｖおよび出力３．２ｍＷであった。
【００５５】
（比較例３）
加熱処理条件を、３Ｐａの酸素ガス中、５５０℃の温度で３分間とした以外は実施例１と同様に行なった。Ｎｉ酸化物からなる第２の層は観察されなかった。Ｎｉ酸化物からなる第３の層は存在し、第１の層は合金化していた。電流２０ｍＡでの発光は、発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．８Ｖおよび出力３．５ｍＷであった。
【００５６】
（比較例４）
加熱処理条件を、２０％の酸素ガスを含むＡｒガス中、５００℃の温度で１０分間とした以外は実施例１と同様に行なった。Ｎｉ酸化物からなる第２の層は観察されなかった。Ｎｉ酸化物からなる第３の層は存在し、第１の層は合金化していた。電流２０ｍＡでの発光は、発光波長４６０ｎｍ、順方向電圧３．５Ｖおよび出力４．５ｍＷであった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によって提供される窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用電極は、透光型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の正極として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１で製造した本発明を用いた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面図である。
【図２】実施例１で製造した本発明を用いた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    基板
２    バッファ層
３    ｎ型ＧａＮ層（ｎコンタクト層およびｎクラッド層）
４    ＩｎＧａＮ層（発光層）
５    ｐ型ＡｌＧａＮ層（ｐクラッド層）
６    ｐ型ＧａＮ層（ｐコンタクト層）
７    負極
１０    正極
１１    第１の層
１２    第２の層
１３    第３の層
１４    空孔
１５    正極ボンディングパッド
１６    半導体表面の酸素不存在部分
【図１】
2005123600.tif 000003
【図２】
2005123600.tif 000004