(57)【要約】【課題】  正電極として半導体膜を用いるとともに、ｐ型コンタクト層の表面に凹凸を形成することにより、活性層から放出された光の取り出し効率を改善することができ、さらに、基板の反り等を防止し、ｐ型コンタクト層と正電極とのオーミック性を向上させて、動作電圧を低減させることができる半導体発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】  ｐ型半導体層の上に、ｐ型コンタクト層を介して形成された正電極を備える半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層の表面に凹凸が形成されてなり、かつ、前記正電極が、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む半導体膜からなる半導体発光素子。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型半導体層の上に、ｐ型コンタクト層を介して形成された正電極を備える半導体発光素子であって、
前記ｐ型コンタクト層の表面に凹凸が形成されてなり、かつ、前記正電極が、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む半導体膜からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
ｐ型半導体層が、サファイア基板の上に積層されてなる請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
正電極が酸化物からなる請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
正電極がＩＴＯ膜からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
ｐ型半導体層及び／又はｐ型コンタクト層が窒化物半導体からなる請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
ｐ型コンタクト層がＧａＮである請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
ｐ型コンタクト層の表面の凹凸が、周期的又は不規則な格子状のパターン、多角形又は略多角形が周期的又は不規則に配列されたパターンのいずれかである請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
さらにｐ型コンタクト層の上方又は下方に、ｎ型半導体層が形成されており、該ｎ型半導体層に負電極が接続され、正電極上に金属膜が形成されてなる請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
負電極と正電極とが、あるいは前記負電極と、正電極及びさらにその上に形成された金属膜とが、同一の層構造で形成されてなる請求項８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、より詳細には、半導体層表面に凹凸が形成されてなる半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体発光素子として、基板上にｐ型半導体層およびｎ型半導体が積層され、ｐ型およびｎ型の半導体層のそれぞれと電気的に接続する電極が形成された構造が知られている。また、ｐ型の半導体層と電気的に接続する電極として、ｐ型半導体層上全面に透光性材料による電極を形成し、その上に金属電極を形成する構造が知られている。
このような構成の半導体発光素子では、ｐ型半導体層上の全面電極として、Ｎｉ／Ａｕ電極等の透明な金属薄膜や、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の導電性酸化物膜が用いられている（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
しかし、金属薄膜は光の透過率が悪く、光の取り出し効率を向上させるには限界がある。
また、導電性酸化物、例えば、ＩＴＯ自体は、ｎ型の半導体特性を示すことから、必ずしも半導体層とオーミック性が良好ではなく、半導体層の種類、導電型、成膜方法等の種々の要因から、ショットキー障壁が形成され、コンタクト抵抗を増大させることがある。従って、半導体層とＩＴＯ膜との成膜条件や、種類、不純物濃度、導電型等が制限され、あるいは導電性酸化物膜の半導体層へのオーミック性の悪化により電力効率が低下し、光の取り出し効率が低下するという問題があった。
【０００４】
さらに、半導体発光素子は、例えばサファイア基板上に窒化物半導体層等を積層させて構成されるが、サファイア基板と窒化物半導体層との格子定数の違いから、結晶欠陥が入りやすいという問題がある。この問題を解決するために、サファイア基板上に窒化物半導体層を成長させる場合に、部分的に成長抑制膜を形成したり、低温でバッファ層を成長させるなど、種々の方法が採られている。
しかし、これらの方法により比較的結晶欠陥の少ない窒化物半導体層の形成が実現されたとしても、サファイア基板や窒化物半導体層の内部において、格子定数の差異に基づく引っ張り歪又は圧縮歪が発生し、サファイア基板を含む窒化物半導体層の反り等が生じることがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６４９２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、正電極に接する層として設けられるｐ型コンタクト層の表面に凹凸を形成することにより、活性層から放出された光の取り出し効率を改善することができ、さらに、基板の反り等を防止し、ｐ型コンタクト層と正電極とのオーミック性を向上させて、動作電圧を低減させることができる半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体発光素子は、ｐ型半導体層の上に、ｐ型コンタクト層を介して形成された正電極を備える半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層の表面に凹凸が形成されてなり、かつ、前記正電極が、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む半導体膜からなることを特徴とする。
この半導体発光素子は、ｐ型半導体層が、サファイア基板の上に積層されて構成されていてもよい。
【０００８】
また、正電極は、酸化物からなり、特にＩＴＯ膜であることが好ましい。
さらに、ｐ型半導体層及び／又はｐ型コンタクト層が、窒化物半導体、特にｐ型半導体層がＧａＮであることが好ましい。
また、ｐ型コンタクト層の表面の凹凸が、周期的又は不規則な格子状のパターン、多角形又は略多角形が周期的又は不規則に配列されたパターンのいずれかとすることができる。
さらに、ｐ型コンタクト層の上方又は下方に、ｎ型半導体層が形成されており、該ｎ型半導体層に負電極が接続され、正電極上に金属膜が形成されていてもよい。
また、負電極と正電極とが、あるいは前記負電極と、正電極及びさらにその上に形成された金属膜とが、同一の層構造で形成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体発光素子によれば、ｐ型コンタクト層の表面に凹凸が形成され、かつ、正電極が、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む半導体膜からなるため、ｐ型コンタクト層の格子定数と半導体膜の格子定数との差異に起因するｐ型コンタクト層の反りを、ｐ型コンタクト層表面における半導体膜との膜厚方向での密着により防止することが可能となる。しかも、ｐ型コンタクト層と半導体膜との接触面積が増大するため、より半導体膜のｐ型コンタクト層への密着性を向上させることができる。
【００１０】
また、ｐ型半導体層がサファイア基板の上に積層されて構成されている場合には、ｐ型半導体層及びｐ型コンタクト層の格子定数と、サファイア基板との格子定数との差異に起因して、ｐ型半導体層及びｐ型コンタクト層に反りが生じる。しかし、ｐ型コンタクト層表面における半導体膜の格子定数に起因して、ｐ型半導体層及びｐ型コンタクト層の反りが、半導体膜の応力によって相殺されることとなり、より有利である。
さらに、正電極が酸化物、特にＩＴＯ膜である場合には、ＩＴＯ膜の立方晶系のａ軸の格子定数が１．０１１７ｎｍと、ｐ型コンタクト層と比較して相当に大きいために、上記効果がより顕著である。
また、ｐ型半導体層及び／又はｐ型コンタクト層が、窒化物半導体、特にｐ型半導体層がＧａＮである場合には、正電極を構成する半導体膜の格子定数よりも小さな格子定数であるため、上記効果を確実にすることができる。
【００１１】
さらに、ｐ型コンタクト層の表面の凹凸が、周期的又は不規則な格子状のパターン、多角形又は略多角形が周期的又は不規則に配列されたパターンのいずれかである場合には、活性層で発生した光が、ｐ型コンタクト層表面の凹凸への光の反射を制御することが可能となり、光の取り出し効率を向上させることができる。
ｐ型コンタクト層の上方又は下方にｎ型半導体層が形成されており、このｎ型半導体層に負電極が接続され、正電極上に金属膜が形成されている場合には、金属膜がｐ型コンタクト層に直接される場合のショットキー障壁を低減させることができるとともに、半田による接着、ワイヤボンディング等が施されるなど、金属膜の形態にかかわらず、金属膜の良好な接着性を確保することができる。なかでもＷ、Ｒｈを金属膜として用いる場合には、正電極との密着性がきわめて良好となり、電気的な接続の信頼性を向上させることができる。特に金属膜が、Ｗ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌの単層膜又は積層膜、なかでもＷ、Ｒｈ、Ｐｔを用いる場合には、正電極、例えば、ＩＴＯ膜との密着性がきわめて良好となり、電気的な接続の信頼性が高い。
【００１２】
また、負電極と正電極とが、あるいは前記負電極と、正電極及びさらにその上に形成された金属膜とが、同一の層構造で形成されている場合には、同一工程によって同時に電極を形成することができるため、製造コストの低減を図ることができ、安価な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】
【００１３】
本発明の半導体発光素子におけるｐ型半導体層としては、特に限定されるものではなく、シリコン、ゲルマニウム等の元素半導体、III−Ｖ族、II-VI族、VI-VI族等の化合物半導体等が挙げられる。特に、窒化物半導体、なかでもＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化ガリウム系化合物半導体が好適に用いられる。
ｐ型半導体層は、半導体発光素子を構成する半導体積層構造の一部であり、単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造であってもよい。このｐ型半導体層は、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ)等の公知の技術により形成することができる。ｐ型半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。
【００１４】
通常、半導体発光素子は、このようなｐ型半導体層を含み、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造等の半導体積層構造により構成される。半導体発光素子としては、例えば、ＬＥＤ、レーザーダイオード等の当該分野で公知の素子が挙げられる。半導体発光素子は、具体的には、基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層が積層され、ｎ型及びｐ型半導体層にそれぞれ電極が接続されて構成される。ｎ型半導体層は、ｐ型半導体層と同様に、単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造であってもよい。また、活性層
は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造であってもよい。なお、ｎ型半導体層とｐ型半導体層は、基板上に、逆の順序で積層されていてもよい。
【００１５】
この種の半導体発光素子を形成する基板としては、サファイア等の絶縁性基板、窒化物半導体等の導電性基板を用いることができる。なかでも、絶縁性基板が好ましい。なお、絶縁性基板を最終的に取り除かない場合、通常、ｐ電極およびｎ電極はいずれも半導体層上の同一面側に形成されることになり、フェイスアップ実装（すなわち半導体層側を主光取出し面とする）、フリップチップ実装（フェイスダウン実装、すなわち絶縁性基板側を主光取出し面）のいずれでもよい。この場合、ｐ電極及びｎ電極の上には、外部電極等と接続させるためのメタライズ層（バンプ：Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等）がそれぞれ形成され、このメタライズ層がサブマウント上に設けられた正負一対の外部電極とそれぞれ接続され、さらにサブマウントに対してワイアなどが配線される。また、最終的に基板を除去して、フェイスアップ実装又はフリップチップ実装のいずれに用いてもよい。なお、基板としては、サファイアに限定されず、例えば、スピネル、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等、公知の基板を用いることができる。また、基板としてＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等の導電性基板を用いることによりｐ電極及びｎ電極を対向して配置してもよい。
【００１６】
ｐ型半導体層上に形成されるｐ型コンタクト層は、ｐ型半導体層と電気的に接続される正電極とのコンタクトを良好とするために用いられるものであり、正電極と電気的に接続しており、通常、ｐ型半導体層よりも低い抵抗の層により形成される。ｐ型コンタクト層としては、例えば、ｐ型半導体層で例示した材料の中から適宜選択することができる。ｐ型コンタクト層は、クラッド層やその他の層としての機能を有していてもよい。ｐ型コンタクト層には、通常、抵抗を低くするためにｐ型の不純物がドーピングされている。ドーパントとしては、特に限定されるものではなく、ｐ型コンタクト層の材料によって、ｐ型の導電性を示す元素を用いることが適当である。例えば、ｐ型コンタクト層が窒化物半導体、つまり、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ又はこれらの混晶（例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）等である場合には、ｐ型不純物としては、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ等が挙げられ、なかでも、Ｍｇが好ましい。ドーピング濃度は、例えば、１×１０１８ｃｍ−３程度以上、好ましくは、１．５×１０２０〜１×１０２２ｃｍ−３程度が挙げられる。ｐ型コンタクト層は、ＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、当該分野で公知の方法のいずれによっても形成することができる。また、不純物のドーピングは、成膜と同時に行ってもよいし、成膜後、気相拡散、固相拡散、イオン注入等によって行ってもよい。
【００１７】
ｐ型コンタクト層の表面には凹凸が形成されている。凹凸の形状は特に限定されるものではなく、光の取り出し効率を考慮して適宜調整することができる。
例えば、周期的又は不規則な格子状のパターン、円形、多角形、多角形の角が若干の丸みを帯びた略多角形の周期的又は不規則な配列パターンが挙げられる。なかでも、凹凸が密に配置することができる三角形、四角形、六角形等の凸形状が好ましい。なお、これらのパターンは、その形成方法によって、パターン表面と底面とで異なる形状、つまり、パターン表面に近づくにつれて幅が細くなる形状、角が丸みを帯びた形状等であってもよい。周期的なパターンの場合、そのピッチは、例えば、１μｍ程度以下、７００ｎｍ程度以下、５００ｎｍ程度以下、３００ｎｍ程度以下等であることが適当である。凹凸の高さは、特に限定されるものではなく、ｐ型コンタクト層の材料、膜厚等によって適宜調整することができ、例えば、２μｍ程度以下、５００ｎｍ程度以下、好ましくは１０〜５００ｎｍ程度が挙げられる。このような凹凸パターンは、例えば、凹部の深さをｄとし、パターンの上面の幅をＷとするとき、ｄ≦Ｗの関係を満たすように設定することが好ましい。これにより、光の反射を制御することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明における正電極は、ｐ型半導体層の上に、ｐ型コンタクト層を介して形成されており、亜鉛、インジウム、スズ及びマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む半導体膜からなる。具体的には酸化物、特に、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ（ＩｎとＳｎとの複合酸化物）、ＭｇＯ等が挙げられる。なかでも、ＩＴＯ膜が好ましい。
正電極の膜厚は、特に限定されることなく、その抵抗値及び透過率等に応じて適宜設定することができる。例えば、５μｍ程度以下、２．５μｍ程度以下、１００〜１０００ｎｍ程度が挙げられる。正電極の膜厚は、正電極全体にわたって均一であってもよいし、ｐ型コンタクト層の凹凸形状に応じて、不均一であってもよい。また、そのｐ型コンタクト層側は、ｐ型コンタクト層の凹凸形状に対応した形状となっているが、表面側は、ｐ型コンタクト層の凹凸形状に対応する形状であってもよいし、平坦であってもよい。
【００１９】
正電極を構成する半導体膜は、可視光のみならず、例えば、上述した窒化ガリウム系化合物半導体による活性層から発生する光、つまり波長３６０ｎｍ〜６５０ｎｍ付近、好ましくは３８０ｎｍ〜５６０ｎｍ、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収することなく、効率よく、例えば、透過率が９０％以上、あるいは８５％以上、８０％以上で透過させることができるものであることが好ましい。これにより、意図する波長の半導体発光素子の電極として利用することができる。さらに、半導体膜は、例えば、比抵抗が１×１０−４Ωｃｍ以下、さらに１×１０−４〜１×１０−６Ωｃｍ程度であることが好ましい。これにより、電極として有効に利用することができる。
【００２０】
半導体膜は、当該分野で公知の方法によって形成することができる。例えば、スパッタ法、反応性スパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法と熱処理の組み合わせ等、種々の方法を利用することができる。
半導体膜は、ｐ型コンタクト層との界面において表面側よりも密度が低いことが好ましい。言い換えると、半導体層との界面近傍においてのみ、多孔質の状態となっていることが好ましい。多孔質の状態としては、例えば、直径２０〜２００ｎｍ程度の複数の孔が均一又は不均一に存在する状態が挙げられる。密度としては、半導体膜の表面側の９０〜３０％程度が挙げられる。このような半導体膜の状態は、例えば、断面を透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）により観察する方法、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）により観察する方法、電子回折パターンを測定する方法、超薄膜評価装置で観察する方法等によって測定することができる。
【００２１】
この場合、半導体膜の表面側は、結晶性が良好で透明な膜であり、密度が低い領域においては、部分的にアモルファスな領域を有していてもよいが、完全にアモルファスな状態ではなく、透明な膜又は略透明な膜として形成されていることが好ましい。
【００２２】
この密度が低い領域は、ｐ型コンタクト層との界面から、半導体膜の全膜厚の１０〜５０％の範囲に存在することが適当である。このようにｐ型コンタクト層側のみ密度が低いことにより、ｐ型コンタクト層とのオーミック性を確保しながら、透光性を良好にすることができる。
【００２３】
このように、膜厚方向に密度の異なる半導体膜を形成する方法としては、例えば、スパッタ法により半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜を成膜する際に、スパッタガスとして酸素分圧の小さい又はゼロのガスから大きいガスに切り替えるか、徐々に酸素分圧を増加させて用いる方法、ＩＴＯ成膜用のターゲットのほかに、Ｉｎ量が多いターゲットまたは酸素量が少ないターゲットを用い、途中でＩｎ量が多いターゲットまたは酸素量が少ないターゲットに切り替える方法、スパッタ装置の投入電力を徐々に又は急激に増大させて成膜する方法等が挙げられる。また、真空蒸着により半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜を成膜する際に、半導体層の温度を急激又は徐々に上昇または低下させる方法、成膜レートを急激に低下させる方法、イオン銃を用いて酸素イオンを成膜途中から照射する方法等が挙げられる。
【００２４】
さらに、イオンプレーティング法により半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜を成膜する際に、成膜途中から、酸素ガスをプラズマ化させてこの酸素プラズマをＩＴＯ膜中に取り込ませて成膜する方法、ＩＴＯの微粒子を溶媒に溶解又は分散、懸濁させてスプレー法、スピンコート法、ディップ法により成膜する際に、ＩＴＯを含有する溶液等のＩｎ含有量又は酸素含有量を変化させた複数種類の溶液等を用いるか、乾燥又は焼成時の雰囲気、温度等を制御する方法、ＣＶＤ法によりＩＴＯ膜を形成する際に、酸素ガス又は原料酸素含有ガスの流量を制御する方法が挙げられる。
【００２５】
加えて、半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜を形成した後、例えば、還元性ガス（具体的には、一酸化炭素、水素、アルゴン等又はこれら２種以上の混合ガス）雰囲気下、２００〜６５０℃程度、半導体膜の膜厚に応じて所定時間アニール処理する方法等が挙げられる。また、半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜を途中まで形成した後、熱処理し、引き続き成膜して熱処理するなどの多段階での熱処理を利用してもよい。熱処理の方法としては、例えば、ランプアニール処理、加熱炉によるアニール処理などがある。またＩＴＯ膜を成膜後の処理としては電子線照射やレーザアブレーションを利用してもよい。さらに、これらの方法を任意に組み合わせてもよい。
【００２６】
上述した半導体膜からなる正電極は、半導体発光素子において、少なくともｐ型半導体層上に略全面を覆う全面電極として形成されていることが好ましい。通常、ｐ型半導体層からなるｐ型コンタクト層上へ半導体膜はオーミック性を得にくいが、上述したような半導体膜とすることにより、良好なオーミック性を得ることができる。
【００２７】
なお、半導体膜は、ｐ型半導体層（ｐ型コンタクト層）上のみならず、ｎ型半導体層（例えば、ｎ型コンタクト層）上に形成されていてもよい。ｎ型半導体層上に形成されている場合、つまり負電極として形成されている場合、その種類、積層構造、膜厚等はｐ型コンタクト層上に形成されたものと異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。正電極及び負電極が、同じ半導体膜により、同一工程で形成されている場合には、製造工程が簡略化され、結果的に安価で信頼性の高い半導体発光素子が得られる。
【００２８】
また、本発明においては、正電極上の一部の領域に金属膜が形成されていてもよい。この金属膜は、半田により接着され又はワイヤボンディングされたパッド電極等として機能し得るものであることが好ましい。金属膜の種類及び形態は特に限定されるものではなく、通常、電極として用いられるものであればどのようなものでも使用することができる。例えば、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、イットリウム（Ｙ）等の金属、合金の単層膜又は積層膜等が挙げられる。なかでも、抵抗が低いものが好ましく、具体的には、Ｗ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ等の単層膜又は積層膜が挙げられる。さらに、半導体膜、例えば、ＩＴＯ膜との密着性が良好なもの、具体的には、Ｗ、Ｒｈ、Ｐｔの単層膜又は積層膜が好ましい。
【００２９】
具体的には、半導体層側から、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｕのそれぞれをスパッタリングにより順に積層させたＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ電極（その膜厚として、例えばそれぞれ１００ｎｍ／２００ｎｍ／５００ｎｍ）；Ｐｔ、Ａｕのそれぞれをスパッタリングにより順に積層させたＰｔ／Ａｕ電極（その膜厚として、例えばそれぞれ２０ｎｍ／７００ｎｍ）等が挙げられる。金属膜の最上層をＡｕとすることによって、Ａｕを主成分とする導電性ワイヤ等と良好な接続を確保することができる。また、ＲｈとＡｕの間にＰｔを積層させることによって、Ａｕ又はＲｈの拡散を防止することができ、電極として信頼性の高い電気的な接続を得ることができる。Ｒｈは、光反射性およびバリア性に優れ、光取り出し効率が向上するため好適に用いることができる。なかでも、Ｐｔ／Ａｕ（フェイスアップの場合）、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ（フェイスダウンの場合）の積層膜が好ましい。なお、フェイスダウン実装の場合には、金属膜の上に、さらにメタライズ層を形成することが好ましい。メタライズ層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等により、形成することができる。
【００３０】
なお、金属膜及びメタライズ層は、正電極に電気的に接続されて形成されるのみならず、負電極に電気的に接続されて形成されていてもよい。この場合、金属膜は、ｎ型半導体層上に直接形成されていてもよいし、上述したように、半導体膜（例えば、ＩＴＯ等）を介して形成されていてもよい。また、正電極の上に形成される金属膜と、ｎ型半導体層上に直接又はＩＴＯ等の半導体膜を介して形成されている金属膜とは、その種類、積層構造、膜厚等が異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。これら金属膜が同一工程で形成されている場合には、製造工程が簡略化され、結果的に安価で信頼性の高い半導体発光素子が得られる。
【００３１】
本発明における半導体発光素子を構成する半導体積層構造としては、次の（１）〜（５）に示すような積層構造が挙げられる。
【００３２】
（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のアンドープ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。
【００３３】
（２）膜厚が約１００Å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、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。
【００３４】
（３）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）、最初に膜厚が２５０ÅのアンドープＧａＮからなる障壁層と続いて膜厚が３０ÅのＩｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる井戸層と膜厚が１００ÅのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなる第１の障壁層と膜厚が１５０ÅのアンドープＧａＮからなる第２の障壁層が繰り返し交互に６層ずつ積層されて形成された多重量子井戸構造の活性層（総膜厚１９３０Å）（繰り返し交互に積層する層は３層〜６層の範囲が好ましい）、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。さらに、ｎ側に設ける３０００ÅのアンドープＧａＮからなる下層を、下から１５００ÅのアンドープＧａＮからなる第1の層と１００ÅのＳｉを５×１０１７／ｃｍ３含むＧａＮからなる第2の層と１５００ÅのアンドープＧａＮからなる第3の層とからなる3層構造の下層にすることで、発光素子の駆動時間経過に伴うＶｆの変動を抑えることが可能となる。
【００３５】
（４）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。５０ÅのＩｎＧａＮ層を設ける場合、この層が正電極と接することとなり、ｐ側コンタクト層となりうる。
【００３６】
（５）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。５０ÅのＩｎＧａＮ層を設ける場合、この層が正電極と接することとなり、ｐ側コンタクト層となりうる。
【００３７】
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を得ることができ、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を得ることができる。
【００３８】
光変換部材としては、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、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等が挙げられる。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を得ることができる。
【００３９】
光変換部材は、（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）で表される蛍光体であってもよい。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、活性層が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、光変換部材は、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賦活された窒化物系蛍光体であってもよい。具体的には、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ又は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。）が挙げられる。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、耐久性を得ることができる。なかでも、酸化窒化珪素化合物が好ましい。また、上述したアルミニウム・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。
【００４１】
本発明の半導体発光素子においては、金属膜はパッド電極として用いるだけでなく、さらに延長導電部を設けることが好ましい。これにより、活性層全体を効率よく発光させることができ、特に本発明の半導体発光素子をフェイスアップ実装で設けるときに効果的である。
【００４２】
延長導電部が設けられたパッド電極としては、例えば、図１〜図４に示したような構成が挙げられる。
図１及び図２に示すように、ｎ電極５３は半導体発光素子の少なくとも１つの辺に近接するように形成される。例えば、１つの辺の中央部において、ｐ型半導体層５２及び活性層の一部をエッチングにより除去してｎ型コンタクト層５１が露出した切り欠き部５１ａを設け、その切り欠き部５１ａにｎ電極５３を形成する。
【００４３】
ｐ側パッド電極５５は、透明電極５４上におけるｎ電極が近接する辺に対向する辺に隣接する位置に形成される。また、ｐ側パッド電極５５には２つの線上の延長導電部５６が接続され、その延長導電部５６はｐ側パッド電極５５の両側のｐ側パッド電極５５が隣接する辺に沿って伸びている。これにより、ｐ側パッド電極５５とｎ電極５３間に位置する活性層を効率よく発光させることができる。さらにｐ側パッド電極５５に接続された延長導電部５６を透明電極５４上に電気的に導通するように形成することにより、効果的にｐ層全体に電流を拡散させ、発光層全体を効率よく発光させることができる。しかも、ｐ側パッド電極５５及び延長導電部５６の周辺部において輝度の高い発光が得られる。したがって、本発明では、延長導電部５６の周辺部における輝度の高い発光を効果的に利用することがさらに好ましい。
【００４４】
具体的には、延長導電部５６と、延長導電部５６と延長導電部５６が沿って形成される発光層及びｐ層の縁との間に上述の輝度の高い発光が得られる周辺部が確保されるように、その縁と延長導電部５６との間に間隔を空けることが好ましい。なお、ｎ型コンタクト層５１のシート抵抗ＲｎΩ／□と、透光性ｐ電極５４のシート抵抗ＲｐΩ／□とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係を満たしている場合、延長導電部５６と発光層の縁との間隔は、２０μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。その間隔が２０μｍより小さいと輝度の高い発光が得られる周辺部領域が十分確保できない（輝度の高い発光が得られるべき領域が外側にはみ出す）からであり、その間隔が５０μｍを超えると、隣接辺に沿って発光輝度の低い部分が形成され、全体としての輝度の低下をもたらすからである。
【００４５】
また、延長導電部５６はそれぞれ、図１に示すように、ｎ電極５３から等距離になるように円弧状に形成されていることが好ましく、これにより図２のように直線状に設けた場合に比較して、より均一な発光分布が得られる。
さらに、図３及び図４に示すように、ｎ電極６３が半導体発光素子の１つの隅部に２つの辺に近接するように設けられ、パッド電極はｎ電極６３が近接する隅部と対角をなす他の隅部に設けられることが好ましい。
【００４６】
ｎ電極６３とｐ側パッド電極６５とを対角配置した場合においても、図３及び図４に示すように、延長導電部６６はそれぞれ、ｎ電極６３から等距離になるように円弧状に形成されていることが好ましく、これによってより高輝度でかつより均一な発光が得られる。なお、この場合においても、延長導電部６６と発光層の縁との間隔は、上述したように輝度の高い発光が得られる領域を十分確保するために、２０μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
以下に、本発明の半導体発光素子を図面に基づいて詳細に説明する。
この実施の形態の半導体発光素子を図５に示す。
この半導体発光素子１０は、サファイア基板１の上に、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるバッファ層（図示せず）、ノンドープＧａＮ層（図示せず）が積層され、その上に、ｎ型半導体層２として、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層、ＧａＮ層（４０Å）とＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ型クラッド層が積層され、さらにその上に、ＧａＮ層（２５０Å）とＩｎＧａＮ層（３０Å）とが交互に３〜６回積層された多重量子井戸構造の活性層３、ｐ型半導体層４として、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（４０Å）とＭｇドープＩｎＧａＮ層（２０Å）とが交互に１０回積層された超格子のｐ型クラッド層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層がこの順に積層されて構成される。
【００４８】
ｐ型コンタクト層の表面には、凹凸が形成されている。ここでの凹凸は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、六角形状の凸パターンであり、パターンの上面幅ＷＵ＝４μｍ、パターンの底面幅ＷＤ＝５．１５μｍ）、ピッチＰ＝７．１５μｍ、高さＨ＝１．０μｍのパターンに加工されている。
【００４９】
ｎ型半導体層２の一部の領域においては、その上に積層された活性層３及びｐ型半導体層４が除去され、さらにｎ型半導体層２自体の厚さ方向の一部が除去されて露出しており、その露出したｎ型半導体層２上にｎ電極７が形成されている。
【００５０】
ｐ型半導体層３上には、凹凸を含むほぼ全面に、ＩＴＯからなる半導体膜５である正電極が形成されており、この半導体膜５である正電極の一部上にパッド電極６が形成されている。なお、半導体膜５である正電極は、ｐ型コンタクト層側において、膜中に複数の空隙が形成されており、密度が低い。
【００５１】
このような半導体発光素子は、以下の製造方法により形成することができる。
＜半導体層の形成＞
まず、直径２インチ、Ｃ面を主面とするサファイア基板をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、温度を５００℃にしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アンモニア（ＮＨ３）を用い、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるバッファ層を１００Åの膜厚で成長させる。
【００５２】
バッファ層形成後、温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層を１．５μｍの膜厚で成長させる。この層は、素子構造を形成する各層の成長において下地層（成長基板）として作用する。
次に、下地層の上に、ｎ型半導体層２として、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスとしてシランガスを用い、１０５０℃でＳｉを１×１０１８／ｃｍ３ドープさせたＧａＮからなるｎ型コンタクト層を２．１６５μｍの膜厚で成長させる。
その上に、温度を８００℃にして、原料ガスにトリメチルインジウムを断続的に流しながら、ＧａＮ層（４０Å）とＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ型クラッド層５を６４０Åの膜厚で成長させ、さらに、ＧａＮ層（２５０Å）とＩｎＧａＮ層（３０Å）とを交互に３〜６回積層させた多重量子井戸構造の活性層３を成長させる。
【００５３】
ｐ型半導体層４として、ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層（４０Å）とＭｇドープＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｐ型クラッド層を０．２μｍ成長させる。
最後に、９００℃で、水素雰囲気下、ＴＭＧを４ｃｃ、アンモニア３．０リットル、キャリアガスとして水素ガスを２．５リットル導入し、ｐ型クラッド層の上にＭｇを１．５×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を０．５μｍの膜厚で成長させる。
得られたｐ型コンタクト層上に、所定形状のマスクパターンを形成し、ＲＩＥによりｐ型コンタクト層表面をエッチングし、凹凸パターンを形成した。
その後、得られたウェハを反応容器内で、窒素雰囲気中、６００℃にてアニールし、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層をさらに低抵抗化した。
【００５４】
＜エッチング＞
アニール後、ウェハを反応容器から取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、エッチング装置でマスク上からエッチングし、ｎ型コンタクト層の一部を露出させた。
【００５５】
＜ＩＴＯ膜の形成＞
マスクを除去した後、スパッタ装置にウェハを設置し、Ｉｎ2Ｏ3とＳｎＯ2との焼結体からなる酸化物ターゲットをスパッタ装置内に設置した。スパッタ装置によって、酸素ガス雰囲気中、ウェハを３００℃に維持し、スパッタガスとしてアルゴンガスと酸素との混合ガス（２０：１）で、例えば、ＲＦパワー１０Ｗ／ｃｍ２で２０分間スパッタリングし、引き続き、ＲＦパワーを２Ｗ／ｃｍ２に変更して２０分間スパッタリングすることにより、ウェハのｐ型コンタクト層８のほぼ全面に、ＩＴＯよりなる半導体膜５である正電極を５０００Åの膜厚で形成した。
【００５６】
＜パッド電極及びｎ電極の形成＞
半導体膜５である正電極上及びｎ型コンタクト層の上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上にＷ層２００Å、Ｐｔ層２０００ÅおよびＡｕ層５０００Åをこの順に積層し、リフトオフ法により、半導体膜５上にボンディング用のパッド電極６と、ｎ型コンタクト層の上にｎ電極７を、それぞれ形成した。
次いで、ランプアニール装置にて４００〜６００℃程度で熱処理を施した。
得られたウェハを所定の箇所で分割することにより、半導体発光素子１０を得た。
【００５７】
以上のようにして形成した半導体発光素子の断面をＳＴＥＭにより観察した。その結果、サファイア基板から、半導体層及びｐ型コンタクト層、ＩＴＯ膜にわたって、半導体発光素子に分割する前の２インチウェハの状態での反り量が、約１７％程度緩和されていることが確認された。
また、ｐ型コンタクト層とＩＴＯ膜との界面の密着性について、熱衝撃試験を行った。つまり、−４０℃で１０分間保持し、１００℃に昇温して１０分間保持するサイクルを１０００サイクル繰り返し、その後のはがれ状況を測定したところ、ｐ型コンタクト層とＩＴＯ膜とは、ｐ型コンタクト層の凹凸に沿って、強固に密着した状態が認められた。
さらに、ＩＴＯ膜は、半導体層側の界面近傍においてのみ、２０〜２００ｎｍ程度の複数の孔が観察され、密度が低く、表面側では、密度が高い、良好な結晶状態であることが確認された。なお、孔が形成された領域はＩＴＯ膜の全膜厚の５０％程度であった。ＩＴＯ膜自体は、透明であり、結晶性が良好であることが確認された。
【００５８】
比較のために、ｐ型コンタクト層に凹凸を形成しない以外、上記と同様に半導体発光素子を形成した。
得られた半導体発光素子の特性について評価したところ、反りはほとんど緩和されておらず、ｐ型コンタクト層とＩＴＯ膜との密着性については、部分的に十分でない領域が認められた。
【００５９】
このように、本発明の半導体発光素子の構成により、ＩＴＯ膜とｐ型コンタクトの間の密着性を強固にすることができ、ＩＴＯ膜とｐ型コンタクト層との間の電流密度を増加させることにより、ショットキー障壁を小さくし、ＩＴＯ膜とｐ型コンタクト層とのコンタクト抵抗を低減させることができる。また、ＩＴＯ膜内において、電流を面内方向へ均一に広げることができ、さらに、ＩＴＯ膜から半導体層全体へ電流を均一に広げることができ、活性層を効率的に発光させることが可能となる。
【００６０】
実施例２
この実施例の半導体発光素子は、ＩＴＯ膜を、成膜中条件を変えないで形成し、ｐ型コンタクト層の表面の凹凸パターンを六角形の凹パターンとし、パッド電極とｎ電極とを以下のように別々に形成する以外は、実施例１と同様の半導体発光素子を形成した。
つまり、半導体膜５である正電極上に、レジストにより所定のパターンを有するマスクを形成し、その上にＲｈ（１０００Å）／Ｐｔ（２０００Å）／Ａｕ（５０００Å）からなるパッド電極６を形成した。
その後、ｎ型コンタクト層の上に、Ｗ層２００Å、Ｐｔ層２０００ÅおよびＡｕ層５０００Åをこの順に積層し、ｎ電極７を形成した。
得られた半導体発光素子について反り及び剥がれを観察したところ、実施例１と同様の効果が得られた。
【００６１】
実施例３
この実施例の半導体発光素子は、ＩＴＯ膜を、成膜中条件を変えないで形成し、ｐ型コンタクト層の表面の凹凸パターンを円形の凸パターンとした以外は、実施例１と同様の半導体発光素子を形成した。
得られた半導体発光素子は、光の取り出し効果に若干の低下が見られたが、反り及び剥がれを観察したところ、実施例１と同様の効果が得られた。
【００６２】
実施例４
この実施例の半導体発光素子は、ＩＴＯ膜を、成膜中条件を変えないで形成し、ｐ型コンタクト層の表面の凹凸パターンを円錐台形状の凸パターンとした以外は、実施例１と同様の半導体発光素子を形成した。
得られた半導体発光素子は、光の取り出し効果に若干の低下が見られたが、反り及び剥がれを観察したところ、実施例１と同様の効果が得られた。
【００６３】
実施例５
実施例１において、ｐ型コンタクト層のほぼ全面にＩＴＯよりなる半導体膜５を５０００Åの膜厚で形成するまでは同様にし、さらにＩＴＯよりなる半導体膜５の上にスパッタによりＡｇを１０００Åの膜厚で形成して、これを正電極とした。
その後、ｎ型コンタクト層の上に、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ電極７を７０００Åの膜厚で形成した。
次いで、ランプアニール装置にて４００〜６００℃程度で熱処理を施した。
以上のようにして、ｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層とに電極を形成したウェハを、３２０μｍ角のチップ状に分割し、半導体発光素子を得た。
得られた半導体発光素子２０を、図７に示すように、サブマウント１１上にフリップチップ実装した。つまり、半導体発光素子２０のパッド電極６及びｎ電極７をサブマウント１１上に設けられ、例えば、Ａｇからなる正負一対のメタライズ層１２にて各々の電極を接続するする。さらに、サブマウント１１に対して、ワイア１３が配線される。
これにより、半導体発光素子２０の基板１を、主光取出し面とすることができる。
【００６４】
以上のようにして形成した半導体発光素子の断面をＳＴＥＭにより観察した。その結果、実施例１と同様に、サファイア基板から、半導体層及びｐ型コンタクト層、ＩＴＯ膜にわたって、半導体発光素子に分割する前の２インチウェハの状態での反り量が、約１７％程度緩和されていることが確認された。
また、ｐ型コンタクト層とＩＴＯ膜との界面の密着性について、実施例１と同様に熱衝撃試験を行った。その結果、ｐ型コンタクト層とＩＴＯ膜とは、ｐ型コンタクト層の凹凸に沿って、強固に密着した状態が認められた。
さらに、実施例１と同様に、ＩＴＯ膜は、半導体層側の界面近傍においてのみ、２０〜２００ｎｍ程度の複数の孔が観察され、密度が低く、表面側では、密度が高い、良好な結晶状態であることが確認された。ＩＴＯ膜自体は、透明であり、結晶性が良好であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の半導体発光素子は、バックライト光源、ディスプレイ、照明、車両用ランプ等の各種光源を構成する半導体発光素子に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明における半導体発光素子の電極形状を説明するための平面図である。
【図２】本発明における半導体発光素子の別の電極形状を説明するための平面図である。
【図３】本発明における半導体発光素子のさらに別の電極形状を説明するための平面図である。
【図４】本発明における半導体発光素子のさらに別の電極形状を説明するための平面図である。
【図５】本発明における半導体発光素子の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の半導体発光素子におけるｐ型コンタクト層の凹凸パターンを説明するための平面図(ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図７】本発明における半導体発光素子をフェイスダウン実装した実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  基板
２  ｎ型半導体層
３  活性層
４  ｐ型半導体層
５  半導体膜
６  パッド電極
７  ｎ電極
１０、２０  半導体発光素子
１１  サブマウント
１２  メタライズ層
１３  ワイア
５１  ｎ型コンタクト層
５１ａ  切り欠き部
５２  ｐ型半導体層
５３、６３  ｎ電極
５４、６４  透明電極
５５、６５  ｐ側パッド電極
５６、５７、６６  延長導電部
【図１】
2005259970.tif 000003
【図２】
2005259970.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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