(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
（Ｂ）第１化合物半導体層上に形成された、化合物半導体から成る活性層、
（Ｃ）活性層の上に形成された、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
（Ｄ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、
を備えており、
第２電極は、第２化合物半導体層側から、第１層及び第２層の積層構造を有し、
銀を主成分とする第１層の組成は、第２層の組成と異なり、
第２層は、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成り、
第１層の厚さは７×１０-8ｍ以上であり、第２層の厚さは４×１０-8ｍ以上であり、
第１層の光反射率は第２層の光反射率よりも高い半導体発光素子。
【請求項２】
第１層は、銀、又は、インジウムを１重量％以下含有する銀合金から成る請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
活性層で発光した光は、第１化合物半導体層を介して外部に出射される請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
（ａ）基板上に、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層が、順次、積層されて成る発光部を形成した後、
（ｂ）第２化合物半導体層上に、下から第１層及び第２層の積層構造を有する第２電極を形成する、
工程を具備しており、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ−１）第２化合物半導体層上に、第２層の組成と異なる、銀を主成分とする組成を有する第１層を形成し、次いで、
（ｂ−２）第１層上に、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る第２層を形成した後、
（ｂ−３）ウエットエッチング法にて、第２層をパターニングし、引き続き、第１層をパターニングする、
各工程から成り、
第１層の厚さは７×１０-8ｍ以上であり、第２層の厚さは４×１０-8ｍ以上であり、
第１層の光反射率は第２層の光反射率よりも高い半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ−２）と工程（ｂ−３）の間において、３００゜Ｃ乃至７００゜Ｃの熱処理を行う請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
第１層は、銀、又は、インジウムを１重量％以下含有する銀合金から成る請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
基体上に形成された第１層及び第２層から成り、
銀を主成分とする第１層の組成は、第２層の組成と異なり、
第２層は、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成り、
第１層の厚さは７×１０-8ｍ以上であり、第２層の厚さは４×１０-8ｍ以上であり、
第１層の光反射率は第２層の光反射率よりも高い積層構造体。
【請求項８】
第１層は、銀、又は、インジウムを１重量％以下含有する銀合金から成る請求項７に記載の積層構造体。
【請求項９】
（イ）基体上に、銀を主成分とする第１層を形成し、次いで、
（ロ）第１層上に、第１層の組成と異なる組成を有し、しかも、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る第２層を形成した後、
（ハ）ウエットエッチング法にて、第２層をパターニングし、引き続き、第１層をパターニングする、
各工程から成り、
第１層の厚さは７×１０-8ｍ以上であり、第２層の厚さは４×１０-8ｍ以上であり、
第１層の光反射率は第２層の光反射率よりも高い積層構造体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子及びその製造方法、並びに、積層構造体及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子は、例えば、基板１０上に、ｎ型導電型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１３、ｐ型導電型を有する第２化合物半導体層１２が、順次、積層された構造を有する。そして、基板あるいは露出した第１化合物半導体層１１の部分１１Ａには第１電極（ｎ側電極）１４が設けられ、第２化合物半導体層１２の頂面には第２電極（ｐ側電極）１２０が設けられている。このような半導体発光素子は、活性層１３からの光が第２化合物半導体層１２を介して出射される形式の半導体発光素子と、活性層１３からの光が第１化合物半導体層１１を介して出射される形式（便宜上、ボトム・エミッション型と呼ぶ）の半導体発光素子の２種類に分類することができる。
【０００３】
従来のボトム・エミッション型の半導体発光素子にあっては、発光効率を高く維持するために、通常、図４に示すように、第２電極１２０には活性層１３からの可視光を反射する反射電極が多く用いられている。反射電極としての第２電極１２０は、例えば、下から、銀（Ａｇ）から成る下層１２１、及び、ニッケル（Ｎｉ）から成る上層１２２から構成されている（例えば、C. H. Chou, et. al., "High thermally stable Ni/Ag(Al) alloy contacts on p-GaN", Applied Physics Letters 90, 022102 (2007) 参照）。ここで、下層１２１を銀（Ａｇ）から構成することで、高い光反射率を達成することができる。また、上層１２２をニッケル（Ｎｉ）から構成することで、下層１２１の酸化による劣化を防止することができる。尚、図中、参照番号１５は絶縁層を示し、参照番号１６Ａ，１６Ｂは絶縁層１５に設けられた開口部を示し、参照番号１７Ａ，１７Ｂはコンタクト部を示す。
【０００４】
【非特許文献１】C. H. Chou, et. al., "High thermally stable Ni/Ag(Al) alloy contacts on p-GaN", Applied Physics Letters 90, 022102 (2007)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、第２化合物半導体層１２の上に第２電極１２０を成膜した後、第２電極１２０と第２化合物半導体層１２との間の電気的導通状態を向上させるために、例えば、６００゜Ｃで１０分間の熱処理（アニール処理）を行う。然るに、係る熱処理においては、ニッケルから成る上層１２２に凝集が生じ易く、上層１２２が凝集すると、その下の銀から成る下層１２１にも凝集が生じてしまう。即ち、このような構造の第２電極１２０は、熱的に安定ではないといった問題がある。また、第２電極１２０は、異種の金属の積層構造から構成されているので、第２電極１２０の成膜後、上層１２２をウエットエッチングし、次いで、下層１２１をウエットエッチングしたとき、パターニングされた上層１２２が一種のエッチング用マスクとして作用する結果、下層１２１にサイドエッチングが生じてしまう。また、上層１２２と下層１２１とをウエットエッチングするとき、エッチング液を交換しなければならない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高い光反射率を有し、熱的にも安定しており、例えばウエットエッチング法にてパターニングを安定して確実に行うことができる構成、構造を有する電極を備えた半導体発光素子及びその製造方法、並びに、係る構成、構造を有する積層構造体及びその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、
（Ｂ）第１化合物半導体層上に形成された、化合物半導体から成る活性層、
（Ｃ）活性層の上に形成された、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層、
（Ｄ）第１化合物半導体層に電気的に接続された第１電極、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層上に形成された第２電極、
を備えており、
第２電極は、第２化合物半導体層側から、第１層及び第２層の積層構造を有し、
銀を主成分とする第１層の組成は、第２層の組成と異なり、
第２層は、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る。
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の半導体発光素子の製造方法は、
（ａ）基板上に、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層、活性層、及び、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層が、順次、積層されて成る発光部を形成した後、
（ｂ）第２化合物半導体層上に、下から第１層及び第２層の積層構造を有する第２電極を形成する、
工程を具備しており、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ−１）第２化合物半導体層上に、第２層の組成と異なる、銀を主成分とする組成を有する第１層を形成し、次いで、
（ｂ−２）第１層上に、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る第２層を形成した後、
（ｂ−３）ウエットエッチング法にて、第２層をパターニングし、引き続き、第１層をパターニングする、
各工程から成る。
【０００９】
本発明の半導体発光素子の製造方法にあっては、前記工程（ｂ−２）と工程（ｂ−３）の間において、３００゜Ｃ乃至７００゜Ｃの熱処理（アニール処理）を行う形態とすることが好ましく、これによって、第２電極と第２化合物半導体層との間の電気的導通状態を向上させることができる。熱処理は、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気中で行うことが、第２電極の酸化防止といった観点から望ましい。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の積層構造体は、
基体上に形成された第１層及び第２層から成り、
銀を主成分とする第１層の組成は、第２層の組成と異なり、
第２層は、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の積層構造体の形成方法は、
（イ）基体上に、銀を主成分とする第１層を形成し、次いで、
（ロ）第１層上に、第１層の組成と異なる組成を有し、しかも、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る第２層を形成した後、
（ハ）ウエットエッチング法にて、第２層をパターニングし、引き続き、第１層をパターニングする、
各工程から成る。
【００１２】
上記の好ましい形態を含む本発明の半導体発光素子あるいはその製造方法、本発明の積層構造体あるいはその形成方法において、第１層は、銀、又は、インジウムを１重量％以下含有する銀合金から成る構成とすることができる。
【００１３】
また、上記の好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子あるいはその製造方法、本発明の積層構造体あるいはその形成方法において、第１層の厚さは、７×１０-8ｍ以上、好ましくは１×１０-7ｍ以上であり、第２層の厚さは、４×１０-8ｍ以上、好ましくは５×１０-8ｍ以上であることが望ましい。第１層の厚さが薄すぎると、第１層で光を確実に反射することができなくなる虞が生じる。また、第２層の厚さが薄すぎると、第２電極の耐熱性が乏しくなる虞が生じる。第１層、第２層の厚さの上限は、第１層、第２層のパターニング等の製造工程における要請を満足する値とすればよい。
【００１４】
また、上記の好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子あるいはその製造方法において、活性層で発光した光は、第１化合物半導体層を介して外部に出射される構成とすることが好ましい。即ち、半導体発光素子を、ボトム・エミッション型とすることが好ましい。
【００１５】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子あるいはその製造方法、本発明の積層構造体あるいはその形成方法において、第１層及び第２層は、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、メッキ法によって形成することができる。ここで、ＰＶＤ法として、（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着法、パルス・レーザ・デポジッション（ＰＬＤ法）等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等の各種スパッタ法、（ｄ）ＤＣ（Direct Current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、ＨＣＤ（Hollow Cathode Discharge）法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、（ｅ）ＩＶＤ法（イオン・ベーパー・デポジション法）を挙げることができる。また、ＣＶＤ法として、常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法を挙げることができる。
【００１６】
また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子、あるいは、本発明の半導体発光素子の製造方法によって得られる半導体発光素子（以下、これらを総称して、『本発明の半導体発光素子等』と呼ぶ場合がある）にあっては、第１層及び第２層が上述した組成を有しているが故に、第１層の光反射率は第２層の光反射率よりも高い。
【００１７】
本発明の半導体発光素子等において、第１電極として、例えば、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＭｏ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、（Ｔｉ／）ＴｉＷ／Ｐｔ／Ａｕ、（Ｔｉ／）ＴｉＷ／Ｐｄ／ＴｉＷ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ、アルミニウム合金、ＡｕＧｅ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを挙げることができる。尚、「／」の前の層ほど、活性層に近いところに位置する。あるいは又、第１電極を、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｂといった透明導電材料から構成することもできる。第１電極や第２電極（これらの電極の延在部を含む）に対して、必要に応じて、例えば、Ｔｉ層／Ｐｔ層／Ａｕ層等といった［接着層（Ｔｉ層やＣｒ層等）］／［バリアメタル層（Ｐｔ層、Ｎｉ層、ＴｉＷ層やＭｏ層等）］／［実装に対して融和性の良い金属層（例えばＡｕ層）］のような積層構成とした多層メタル層から成るコンタクト部（パッド部）を設けてもよい。第１電極やコンタクト部（パッド部）は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法といった各種のＰＶＤ法、各種のＣＶＤ法、メッキ法によって形成することができる。
【００１８】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子の製造方法にあっては、基板として、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、サファイア基板、ＺｎＳ基板、ＺｎＯ基板、ＡｌＮ基板、ＬｉＭｇＯ基板、ＬｉＧａＯ2基板、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、ＧａＰ基板、ＡｌＰ基板、ＩｎＮ基板、ＡｌＧａＩｎＮ基板、ＡｌＧａＮ基板、ＡｌＩｎＮ基板、ＧａＩｎＮ基板、ＡｌＧａＩｎＰ基板、ＡｌＧａＰ基板、ＡｌＩｎＰ基板、ＧａＩｎＰ基板、これらの基板の表面（主面）に下地層やバッファ層が形成されたものを挙げることができる。本発明の半導体発光素子等は、先ず、基板上に設けられるが、半導体発光素子の最終形態として、基板上に形成されている形態、及び、基板が除去されている形態を挙げることができる。
【００１９】
本発明の半導体発光素子等における活性層を含む各種化合物半導体層として、例えば、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＧａＩｎＮ混晶、ＧａＩｎＮ混晶を含む）、ＧａＩｎＮＡｓ系化合物半導体（ＧａＩｎＡｓ混晶あるいはＧａＮＡｓ混晶を含む）、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＡｌＡｓ系化合物半導体、ＡｌＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ系化合物半導体、ＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体、ＧａＩｎＰ系化合物半導体、ＧａＰ系化合物半導体、ＩｎＰ系化合物半導体、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体を例示することができる。化合物半導体層に添加されるｎ型不純物として、例えば、ケイ素（Ｓｉ）やセレン（Ｓｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）を挙げることができるし、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚｎ）や、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、酸素（Ｏ）を挙ることができる。活性層は、単一の化合物半導体層から構成されていてもよいし、単一量子井戸構造［ＱＷ構造］あるいは多重量子井戸構造［ＭＱＷ構造］を有していてもよい。活性層を含む各種化合物半導体層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法、ＭＯＶＰＥ法）や有機金属分子線エピタキシー法（ＭＯＭＢＥ法）、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）を挙げることができる。
【００２０】
本発明の半導体発光素子等によって、具体的には、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や、端面発光型の半導体レーザ、面発光レーザ素子（垂直共振器レーザ、ＶＣＳＥＬ）を構成することができる。
【００２１】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の積層構造体あるいはその形成方法における基体として、半導体発光素子における第２化合物半導体層だけでなく、例えば、光反射層を設けるべき光ディスク；有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置における光反射機能を有する電極；光スイッチ等の光学ＭＥＭＳ素子を挙げることができる。
【００２２】
特開２００１−１９２７５２に開示されているように、ＡｇにＰｄを添加してＡｇの粒界にＰｄを均質に混入させれば、Ａｇ全体の耐候性を向上することができる。ところで、単にＡｇにＰｄを添加するだけの場合、十分な耐熱性や耐候性が得られる程度にまでＰｄを添加すると、抵抗率が増加する。然るに、Ａｇに、Ｐｄだけでなく、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＳｉから成る群から選択された少なくとも１種類の元素を添加すれば、抵抗率を低くすることができ、あるいは又、抵抗率の増加の割合を抑制することができる。そして、これらの添加する元素を０．１重量％〜３重量％とすることで、耐熱性、耐候性を改善するとができる。尚、３重量％を越えると、逆に、耐候性が劣化する虞がある。また、Ａｇ−Ｐｄ合金に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＳｉから成る群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％〜３重量％添加して得られる合金にあっては、純Ａｇの優れた熱伝導性を維持しつつ、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、メッキ法等の従来の成膜プロセスを適応することができ、しかも、ウエットエッチング法やドライエッチング法に基づき、容易にパターニングを行うことができる。また、高温にあっても安定な状態を維持することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体発光素子あるいはその製造方法、本発明の積層構造体あるいはその形成方法において、第２電極は、第１層と第２層の積層構造から構成されており、第１層及び第２層の組成が規定されているので、第１層は高い光反射率を有している一方、第２層は第１層よりも熱的に安定しているし、光を良く反射する。従って、第２電極は、第１層の厚さを薄くしても、全体として、高い光反射率を有し、しかも、熱的にも安定している。そして、第２電極は、全体として、主たる成分が銀（Ａｇ）であるが故に、例えばウエットエッチング法においてサイドエッチングの発生を回避することができるし、エッチング液の交換も不要である。また、パターニング後にバリ等が発生することもなく、パターニングを安定して確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００２５】
実施例１は、本発明の半導体発光素子及びその製造方法、並びに、積層構造体及びその形成方法に関する。
【００２６】
実施例１の半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）から成り、図１の（Ａ）に構成要素の模式的な配置図を示し、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った図１の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層１１、
（Ｂ）第１化合物半導体層１１上に形成された、化合物半導体から成る活性層１３、
（Ｃ）活性層１３の上に形成された、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層１２、
（Ｄ）第１化合物半導体層１１に電気的に接続された第１電極（ｎ側電極）１４、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層１２上に形成された第２電極（ｐ側電極）２０、
を備えている。
【００２７】
そして、第２電極２０は、第２化合物半導体層側から、第１層２１及び第２層２２の積層構造を有する。ここで、銀を主成分とする第１層２１の組成は、第２層２２の組成と異なる。
【００２８】
あるいは又、実施例１の積層構造体は、基体（実施例１にあっては、具体的には、上述した第２化合物半導体層１２）上に形成された第１層２１及び第２層２２から成る。そして、銀を主成分とする第１層２１の組成は、第２層２２の組成と異なる。また、第２層２２は、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る。
【００２９】
より具体的には、実施例１にあっては、第１層２１は、インジウム（Ｉｎ）を１重量％以下含有する銀合金から構成されている。また、第２層２２は、より具体的には、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金から成る。ここで、第１層２１の厚さを１００ｎｍとし、第２層２２の厚さを５０ｎｍとした。尚、第１層２１を構成する材料及び第２層２２を構成する材料のそれぞれの、膜厚０．１μｍ、測定波長５３０ｎｍにおける光反射率は以下のとおりであった。
第１層：９７％
第２層：９６％
【００３０】
基板１０は、例えばサファイアから成り、基板１０上にはＧａＮから成る下地層１０Ｂが形成されている。また、第１化合物半導体層１１、活性層１３、及び、第２化合物半導体層１２を構成する化合物半導体は、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｘ＋Ｙ≦１）、より具体的には、ＧａＮ系化合物半導体から構成されている。即ち、第１化合物半導体層１１はＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、活性層１３はＩｎＧａＮ層（井戸層）及びＧａＮ層（障壁層）から成り、多重量子井戸構造を有する。また、第２化合物半導体層１２はＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る。そして、第１化合物半導体層１１、活性層１３及び第２化合物半導体層１２が積層された積層構造から、発光部が構成されている。
【００３１】
更には、第１電極１４は、第２化合物半導体層１２及び活性層１３の一部分を除去する（エッチングする）ことで露出した第１化合物半導体層１１の一部分１１Ａの上に設けられている。そして、第２電極２０から、残された第２化合物半導体層１２の直下の活性層１３の部分を経由して、第１化合物半導体層１１、第１電極１４へと電流を流すことで、活性層１３にあっては、電流注入によって活性層１３の量子井戸構造が励起され、全面で発光状態となる。尚、図１の（Ａ）においては、発光ダイオードの構成要素の一部のみを図示している。活性層１３で発光した光は、第１化合物半導体層１１を介して外部に出射される。即ち、実施例１の半導体発光素子は、ボトム・エミッション型である。
【００３２】
また、実施例１の発光ダイオードにおいては、第１電極１４上には、絶縁層１５に設けられた第１開口部１６Ａから絶縁層１５上を延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１７Ａが形成され、第２電極２０上には、絶縁層１５に設けられた第２開口部１６Ｂから絶縁層１５上を延びる第２コンタクト部（第２パッド部１７Ｂ）が形成されている。絶縁層１５を構成する材料として、ＳｉＯX系材料、ＳｉＮY系材料、ＳｉＯXＮY系材料、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3を例示することができる。
【００３３】
以下、基板等の模式的な一部断面図である図２の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図３の（Ａ）、（Ｂ）を参照して、実施例１の半導体発光素子の製造方法、積層構造体の形成方法を説明する。
【００３４】
［工程−１００］
先ず、サファイアから成る基板１０をＭＯＣＶＤ装置に搬入し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスの供給を行い、ＧａＮから成る下地層１０Ｂを基板１０の表面に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。
【００３５】
［工程−１１０］
次いで、基板１０上に、ｎ型の導電型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１３、及び、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層１２が、順次、積層されて成る発光部を形成する。
【００３６】
具体的には、ＭＯＣＶＤ法に基づき、基板温度を１０２０゜Ｃまで上昇させた後、常圧にて、シリコン原料であるモノシラン（ＳｉＨ4）ガスの供給を開始することで、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、ｎ型の導電型を有する厚さ３μｍの第１化合物半導体層１１を、下地層１０Ｂに結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、例えば、約５×１０18／ｃｍ3である。
【００３７】
その後、一旦、ＴＭＧガス、ＳｉＨ4ガスの供給を中断し、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガス及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、ＩｎＧａＮ及びＧａＮから成り、多重量子井戸構造を有する活性層１３を結晶成長させる。
【００３８】
例えば、発光波長４００ｎｍの発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成約９％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、２層の井戸層から成る）とすればよい。また、発光波長４６０ｎｍ±１０ｎｍの青色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成１５％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び７．５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、１５層の井戸層から成る）とすればよい。更には、発光波長５２０ｎｍ±１０ｎｍの緑色発光ダイオードであれば、Ｉｎ組成２３％のＩｎＧａＮとＧａＮ（それぞれの厚さ：２．５ｎｍ及び１５ｎｍ）の多重量子井戸構造（例えば、９層の井戸層から成る）とすればよい。
【００３９】
活性層１３の形成完了後、ＴＥＧガス、ＴＭＩガスの供給中断と共に、キャリアガスを窒素から水素に切り替え、８５０゜Ｃまで基板温度を上昇させ、ＴＭＧガスとビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）ガスの供給を開始することで、厚さ１００ｎｍのＭｇドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｍｇ）から成る第２化合物半導体層１２を活性層１３の上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０19／ｃｍ3である。その後、ＴＭＧガス及びＣｐ2Ｍｇガスの供給中止と共に基板温度を低下させ、室温まで基板温度を下げて結晶成長を完了させる。
【００４０】
［工程−１２０］
こうして結晶成長を完了した後、窒素ガス雰囲気中で約８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行って、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。
【００４１】
［工程−１３０］
次に、第２化合物半導体層１２上に、下から第１層２１及び第２層２２の積層構造を有する第２電極２０を成膜する。あるいは又、基体上に、銀を主成分とする第１層２１を形成し、次いで、第１層２１上に、第１層２１の組成と異なる組成を有し、しかも、パラジウムを０．１重量％乃至３重量％含有し、且つ、銅、アルミニウム、金、白金、タンタル、クロム、チタン、ニッケル、コバルト及びケイ素から構成された群から選択された少なくとも１種類の元素を０．１重量％乃至３重量％含有する銀合金から成る第２層２２を形成する。
【００４２】
具体的には、先ず、第２化合物半導体層１２上に、第２層２２の組成と異なる、銀を主成分とする組成を有する第１層２１（より具体的には、上述したとおり、インジウム（Ｉｎ）を１重量％以下含有する銀合金から成る第１層２１）を、真空蒸着法に基づき形成する。次いで、第１層２１上に、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金といった銀合金から成る第２層２２を、真空蒸着法に基づき形成する。その後、窒素ガス雰囲気中で、６００゜Ｃ、１０分間の熱処理（アニール処理）を行うことで、第２電極２０と第２化合物半導体層１２との間の電気的導通状態を向上させることができる。
【００４３】
［工程−１４０］
次いで、ウエットエッチング法にて、第２層２２をパターニングし、引き続き、第１層２１をパターニングする。具体的には、第２層２２上に、フォトリソグラフィ技術に基づき、図示しないレジスト層を形成した後、アンモニア過水（ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）をエッチング液として用いて、第２層２２及び第１層２１を連続してパターニングした後、レジスト層を除去する。第２層２２及び第１層２１は、主成分が同じ銀（Ａｇ）であるが故に、アンモニア過水を用いて連続してウエットエッチングを行うことができるし、第１層２１のウエットエッチング時、第１層２１にサイドエッチングが生じることもない。
【００４４】
［工程−１５０］
その後、第１化合物半導体層１１の一部分を露出させる。具体的には、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術にて、第２電極２０をエッチング用マスクとして用いて、第２化合物半導体層１２、活性層１３の一部を除去して、第１化合物半導体層１１の一部分１１Ａを露出させる（図２の（Ａ）参照）。次いで、リフトオフ法に基づき、露出した第１化合物半導体層１１の一部分の上に第１電極１４を形成する。具体的には、全面にレジスト層を形成し、第１電極１４を形成すべき第１化合物半導体層１１の一部分の上のレジスト層に開口を形成する。そして、全面に、第１電極１４を構成する金属層（例えば、Ｔｉ層）をスパッタリング法にて成膜し、次いで、レジスト層を除去することで、第１電極１４を形成することができる（図２の（Ｂ）参照）。
【００４５】
［工程−１６０］
その後、少なくとも、露出した第１化合物半導体層１１の一部分、露出した活性層１３の部分、及び、露出した第２化合物半導体層１２の部分、並びに、第２電極２０の一部分を、絶縁層１５で被覆する（図３の（Ａ）参照）。絶縁層１５の形成方法として、例えば真空蒸着法やスパッタリング法といったＰＶＤ法、あるいは、ＣＶＤ法を挙げることができる。その後、第１電極１４上の絶縁層１５の部分及び第２電極２０上の絶縁層１５の部分に、それぞれ、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づき、第１開口部１６Ａ及び第２開口部１６Ｂを形成する（図３の（Ｂ）参照）。次いで、第１電極１４から第１開口部１６Ａを介して絶縁層１５上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１７Ａを形成し、同時に、第２電極２０から第２開口部１６Ｂを介して絶縁層１５上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１７Ｂを形成する。尚、第１コンタクト部（第１パッド部）１７Ａ及び第２コンタクト部（第２パッド部）１７Ｂは、例えば、真空蒸着法によって形成されたＴｉ層／Ｐt層、及び、その上にメッキ法によって形成されたＡｕ層から成る。その後、ダイシングによりチップ化を行い、図１に示した半導体発光素子（発光ダイオード）を得ることができる。更には、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、例えば、砲弾型や面実装型といった種々の半導体発光素子（具体的には、発光ダイオード）を作製することができる。
【００４６】
実施例１において、第２電極２０は、第１層２１と第２層２２の積層構造から構成されており、第１層２１及び第２層２２の組成が規定されているので、第１層２１は高い光反射率を有している一方、第２層２２は第１層２１よりも熱的に安定している。従って、第２電極２０は、全体として、高い光反射率を有し、加熱されたときにあっても第２層２２が凝集することが無く、しかも、熱的に安定している。また、主たる成分が同じ銀（Ａｇ）であるが故に、ウエットエッチング法にて、サイドエッチングの発生を回避することができるし、エッチング液の交換が不要であり、パターニングを安定して確実に行うことができる。
【実施例２】
【００４７】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２にあっては、実施例１と異なり、第２層２２及び第１層２１のパターニングを、所謂リフトオフ法に基づき行う。
【００４８】
具体的には、実施例２にあっては、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１２０］を実行する。
【００４９】
次いで、全面にレジスト層を形成した後、第２電極２０を形成すべき部分のレジスト層に、フォトリソグラフィ技術に基づき、開口部を形成する。そして、開口部の底部に露出した第２化合物半導体層１２の上を含む全面に、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、第１層２１及び第２層２２を真空蒸着法に基づき、順次、成膜する。次いで、レジスト層、並びに、その上に形成された第２層２２及び第１層を除去する。その後、窒素ガス雰囲気中で、６００゜Ｃ、１０分間の熱処理（アニール処理）を行うことで、第２電極２０と第２化合物半導体層１２との間の電気的導通状態を向上させる。
【００５０】
次いで、実施例１の［工程−１５０］〜［工程−１６０］と同様の工程を実行することで、実施例２の半導体発光素子を完成させることができる。
【００５１】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した半導体発光素子の構成、構造、半導体発光素子を構成する材料、半導体発光素子の製造条件や各種数値は例示であり、適宜変更することができる。例えば、実施例において説明した半導体発光素子においては、半導体発光素子の最終形態として基板上に形成されている形態を挙げたが、代替的に、基板を研磨やエッチングすることで除去し、露出した第１化合物半導体層１１に第１電極１４を形成する構造とすることもできる。また、導電性を有する基板を用いれば、基板の主面（表面，おもてめん）に第１化合物半導体層等を形成し、基板の裏面に第１電極１４を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の半導体発光素子の構成要素の模式的な配置図、及び、図１の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った実施例１の半導体発光素子の模式的な断面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の半導体発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２の（Ｂ）に引き続き、実施例１の半導体発光素子の製造方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４は、従来の半導体発光素子の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０Ａ・・・基板、１０Ｂ・・・下地層、１１・・・第１化合物半導体層、１２・・・活性層、１３・・・第２化合物半導体層、１４・・・第１電極、１５・・・絶縁層、１６Ａ，１６Ｂ・・・開口部、１７Ａ，１７Ｂ・・・コンタクト部、２０・・・第２電極、２１・・・第１層、２２・・・第２層
【図１】
0005228595.tif 000002
【図２】
0005228595.tif 000003
【図３】
0005228595.tif 000004
【図４】
0005228595.tif 000005