(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体と、
前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対側に設けられた第１電極層であって、金属部と、前記第１半導体層から第２半導体層に向かう方向に沿って前記金属部を貫通し円相当直径が１０ナノメートル以上５マイクロメートル以下である複数の開口部と、
を有する第１電極層と、
前記第２半導体層と、前記第１電極層と、の間に設けられ、前記第２半導体層にオーミック接触し、金属酸化膜である中間層と、
前記第１半導体層と導通する第２電極層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【請求項２】
前記金属酸化物は、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＩｎＧａＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２、ＬａＣｕＯＳ、ＬａＣｕＯＳｅ及びＳｒＣｕ２Ｏ２のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記中間層は、前記発光層から放出された光に対して透過性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記中間層の前記光に対する透過率は、９０パーセント以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記中間層は、前記複数の開口部に連通する穴を有すること特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１電極層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｅ、Ｓｅ及びＴｉのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１電極層の厚さは、１０ナノメートル以上、５０ナノメートル以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１電極層の前記方向に沿ってみたときの面積は、１平方ミリメートル以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第１電極層のシート抵抗は、１０オーム／□以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第２半導体層のキャリア濃度は、１×１０１９／立方センチメートル以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体の前記第２半導体層の上に、前記第２半導体層とオーミック接触し、金属酸化膜である中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に金属層を形成する工程と、
前記金属層の少なくとも一部の表面にブロックコポリマーを含む組成物を塗布し、前記ブロックコポリマーを相分離させてミクロドメインパターンを生成する工程と、
前記ミクロドメインパターンをマスクとして前記金属層をエッチングして、円相当直径が１０ナノメートル以上、５マイクロメートル以下の複数の開口部を有する電極層を形成させる工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【請求項１２】
第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体の前記第２半導体層の上に、前記第２半導体層とオーミック接触し、金属酸化膜である中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に金属層を形成する工程と、
前記金属層の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に、凸部を有するスタンパの前記凸部を押し付けて、前記レジスト膜に複数の凹部を形成する工程と、
前記複数の凹部が形成された前記レジストをマスクとして前記金属層をエッチングし、前記金属層に、円相当直径が１０ナノメートル以上、５マイクロメートル以下の複数の開口部を有する電極層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、半導体層の表面にオーミック接触した電極を具備している。半導体発光素子は、この電極に電流を流すことによって発光させている。ここで、照明装置などでは比較的大きな発光素子が望まれる。そこで、パッド電極から半導体層表面に沿って伸びた細線電極を追加した半導体発光素子が考えられている。また、発光表面全面に金属電極を施し、その金属電極にナノメートル（ｎｍ）程度の超微細な開口を形成した半導体発光素子も考えられている。しかしながら、半導体発光素子において、さらなる高輝度化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７６３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高輝度化を図ることができる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体発光素子は、構造体と、第１電極層と、中間層と、第２電極層と、を備える。
構造体は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する。
第１電極層は、金属部と、複数の開口部と、を有する。
第１電極層は、前記第２半導体層の前記第１半導体層とは反対側に設けられる。
複数の開口部は、前記第１半導体層から第２半導体層に向かう方向に沿って前記金属部を貫通し円相当直径が１０ナノメートル（ｎｍ）以上５マイクロメートル（μｍ）以下である。
中間層は、前記第２半導体層と、前記第１電極層と、の間に設けられ、前記第２半導体層にオーミック接触し、金属酸化膜である。
第２電極層は、第１半導体層と導通する。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【０００６】
また、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体の前記第２半導体層の上に、前記第２半導体層とオーミック接触し、金属酸化膜である中間層を形成する工程と、前記中間層の上に金属層を形成する工程と、前記金属層の少なくとも一部の表面にブロックコポリマーを含む組成物を塗布し、前記ブロックコポリマーを相分離させてミクロドメインパターンを生成する工程と、前記ミクロドメインパターンをマスクとして前記金属層をエッチングして、円相当直径が１０ｎｍ以上、５μｍ以下の複数の開口部を有する電極層を形成させる工程と、を備える。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【０００７】
また、実施形態に係る他の半導体発光素子の製造方法は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体の前記第２半導体層の上に、前記第２半導体層とオーミック接触し、金属酸化膜である中間層を形成する工程と、前記中間層の上に金属層を形成する工程と、前記金属層の上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に、凹部を有するスタンパの前記凸部を押し付けて、前記レジスト膜に複数の凹部を形成する工程と、前記複数の凹部が形成された前記レジストをマスクとして前記金属層をエッチングし、前記金属層に、円相当直径が１０ｎｍ以上、５μｍ以下の複数の開口部を有する電極層を形成する工程と、を備える。
ここで、前記円相当直径＝２×（前記方向にみた前記開口部の面積／π）１／２である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体発光素子を示す模式的斜視図である。
【図２】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図３】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図４】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図５】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図６】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図７】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【図８】半導体発光素子の製造方法を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、以下の説明では、一例として、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形とした具体例を挙げる。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的斜視図である。
第１の実施形態に係る半導体発光素子１１０は、構造体１００、中間層１５、第１電極層２０、第２電極層３０、を備える。
【００１１】
構造体１００は、第１導電形の第１半導体層５１と、第２導電形の第２半導体層５２と、第１半導体層５１と第２半導体層５２との間に設けられた発光層５３と、を有する。
【００１２】
第１半導体層５１は、例えばｎ形のＩｎＡｌＰによるクラッド層５１２を含む。クラッド層５１２は、例えばｎ形ＧａＡｓの基板５１１の上に形成される。実施形態では、便宜上、基板５１１は第１半導体層５１に含まれるものとする。
【００１３】
第２半導体層５２は、例えばｐ形のＩｎＡｌＰによるクラッド層５２１を含む。また、クラッド層５２１の上には、例えばｐ形のＩｎＧａＡｌＰによる電流拡散層５２２が設けられ、その上には、コンタクト層５２３が設けられている。実施形態では、便宜上、電流拡散層５２２及びコンタクト層５２３は第２半導体層５２に含まれるものとする。
【００１４】
発光層５３は、第１半導体層５１と、第２半導体層５２と、の間に設けられる。半導体発光素子１１０では、例えば、第１半導体層５１のクラッド層５１２、発光層５３及び第２半導体層５２のクラッド層５２１によってヘテロ構造が構成される。
【００１５】
第１電極層２０は、第２半導体層５２の第１半導体層５１とは反対側に設けられる。
なお、実施形態では、説明の便宜上、構造体１００の第２半導体層５２の側を表面側または上側、構造体１００の第１半導体層５１の側を裏面側または下側とする。また、第１半導体層５１から第２半導体層５２に向かう方向に沿った積層方法をＺ方向とする。
【００１６】
第１電極層２０は、金属部２３と、Ｚ方向に沿って金属部２３を貫通する複数の開口部２１と、を有する。複数の開口部２１のそれぞれの円相当直径は、１０ｎｍ以上、５μｍ以下である。
【００１７】
ここで、円相当直径は、次の式で定義される。
円相当直径＝２×（面積／π）１／２
ここで、面積は、開口部をＺ方向からみたときの面積である。
【００１８】
開口部２１は、必ずしも円形とは限らない。したがって、実施形態では、上記の円相当直径の定義を用いて開口部２１を特定する。
【００１９】
中間層１５は、第２半導体層５２と、第１電極層２０と、の間に設けられている。中間層１５は、少なくとも第１電極層２０の金属部２３と、第２半導体層５２と、の間に設けられている。
【００２０】
第２半導体層５２上の全面に中間層１５が設けられる場合、中間層１５は、発光層５３から放出された光に対して透過性（光透過性）を有する。これにより、発光層５３から放出され光は中間層１５を透過し、第１電極層２０から外部に放出される。
中間層１５が光透過性を有する場合、発光層５３から放出された光に対する透過率は９０％以上であることが望ましい。
【００２１】
さらに、中間層１５は、導電性及び熱伝導性を有する。すなわち、中間層１５は、第２半導体層５２とオーミック接触している。
このような中間層１５には、例えば金属酸化膜が用いられる。なお、中間層１５は金属酸化膜に限定されず、必要に応じた光透過性、導電性及び熱伝導性を有する材料であれば限定されない。
【００２２】
第２電極層３０は、第１半導体層５１と導通している。この例では、第２電極層３０は、構造体１００の裏面側に設けられている。第２電極層３０には、例えばＡｕが用いられる。
【００２３】
このような半導体発光素子１１０では、第１電極層２０の形成された面が、主たる発光面として利用される。すなわち、第１電極層２０と第２電極層３０との間に所定の電圧を印加することで、発光層５３から所定の中心波長を有する光が放出される。この光は、主として第１電極層２０の主面２０ａから外部に放出される。
【００２４】
実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第１電極層２０と第２半導体層５２との間に中間層１５を備えているため、第２半導体層５２と第１電極層２０とが直接接触しない。したがって、この直接接触した際に第２半導体層５２の接触界面で生じる光の吸収層が形成されず、発光層５３で発生した光の外部への放出効率を高めることができる。
【００２５】
半導体発光素子１１０の具体的な一例を説明する。
半導体発光素子１１０は、例えばｎ形のＧａＡｓ基板５１１を備え、この基板５１１の上に、例えばｎ形のＩｎＡｌＰによるクラッド層５１２と、ＩｎＧａＰによる発光層５３と、ｐ形のＩｎＡｌＰによるクラッド層５２１と、を含むヘテロ構造が形成される。
【００２６】
発光層５３は、例えば障壁層および井戸層が交互に繰り返し設けられたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構成であってもよい。また、発光層５３は、井戸層を挟む障壁層の組みが１組み設けられたＳＱＷ（Single Quantum Well）構成を含むものであってもよい。
【００２７】
そして、この発光層５３の上に、例えばｐ形のＩｎＧａＡｌＰによる電流拡散層５２２が形成されてる。なお、これらの半導体の層構成は一例であり、実施形態はこれに限定されない。
【００２８】
電流拡散層５２２の上には、例えばＧａＰによるコンタクト層５２３が形成され、コンタクト層５２３を介して中間層１５が形成される。コンタクト層５２３は、中間層１５と第２半導体層５２との間の十分なオーミックコンタクトを取るために設けられる。特に、電流拡散層５２２が多元素、例えばＩｎＧａＡｌＰ、ＡｌＧａＡｓのような３元以上の元素からなる層である場合、このようなコンタクト層５２３を設けることで、中間層１５と電流拡散層５２２との間の良好なオーミック接触が得られる。
【００２９】
ここで、コンタクト層５２３には、例えばＧａＰを用いることができる。ただし、実施形態はこれに限らず、コンタクト層５２３に用いられる材料は、例えば、コンタクト層５２３に隣接する電流拡散層５２２の材料、及び、第１電極層２０に用いられる材料に基づいて適切に選択される。
【００３０】
また、第２半導体層５２と中間層１５とのオーミック性の接触を得るため、第２半導体層５２のキャリア濃度をある程度高く設定される。例えば、中間層１５が金属酸化膜であり、第２半導体層５２が化合物半導体である場合、中間層１５と第２半導体層５２との界面近傍における第２半導体層５２のキャリア濃度は、約１×１０１９ｃｍ−３以上であればよい。これにより、中間層１５と第２半導体層５２とのオーミック性の接触が取れるようになる。
【００３１】
中間層１５には、例えば金属酸化膜が用いられる。金属酸化膜としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＩｎＧａＺｎＯ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＣｕＩｎＯ２、ＬａＣｕＯＳ、ＬａＣｕＯＳｅ及びＳｒＣｕ２Ｏ２のうちいずれか１つが用いられる。
このような材料を用いることで、中間層１５は適当な光透過性、導電性及び熱伝導性を備えることになる。
【００３２】
第１電極層２０には、ｐ側の電極として、例えばＡｕ／Ａｕ−Ｚｎが用いられる。第１電極層２０には、金属部２３をＺ方向に貫通する複数の開口部２１が設けられている。開口部２１のそれぞれの大きさ及び配置は、規則的であっても、不規則的であってもよい。
【００３３】
第１半導体層５１である基板の裏面側には、例えばＡｕからなるｎ側の第２電極層３０が形成されている。第２電極層３０は、第１半導体層５１と導通している。
そして、実施形態に係る半導体発光素子１１０において、発光層５３で発生した光は、電流拡散層である第２半導体層５２の第１電極層２０が設けられた全面から外部に放出される。
【００３４】
このような半導体発光素子１１０は、種々の機器に用いられる。昨今では、画像表示装置や照明装置に半導体発光素子１１０を用いることが検討されている。このような半導体発光素子１１０は、基本的に半導体層の両面に電極が設けられ、電極間に電流を流すことによって発光させるものである。
【００３５】
一般的な半導体発光素子において、半導体層の表面の一部に設けられたパッド電極に電流を流すことによって、そのパッド電極の周辺から発光する。
【００３６】
半導体発光素子において、発光領域を大きくするために、例えば、パッド部分の電極から半導体層表面に沿って伸びた細線電極を追加して、発光部分の面積を広くする工夫がなされている。しかしながら、細線電極を多くすると、電極構造が複雑化する。
【００３７】
一方、半導体発光素子の電流に対する輝度の特性は、ある電流値でピークを持ち、それ以上の電流を流しても輝度は低下する。
【００３８】
輝度が低下する原因の一つは、半導体発光素子の内部に多くの電流を流したことにより熱が発生し、十分に放熱できないことである。そのため、半導体発光素子の高輝度化を実現するために、半導体発光素子の冷却（放熱）が十分に行われる。
【００３９】
実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第１電極層２０に、金属部２３を貫通する複数のｎｍスケールの開口部２１を備えている。このような開口部２１を有する第１電極層２０は、金属で構成されるため、一般の電流拡散層を構成する半導体やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの酸化物透明電極と比較して、導電率が１桁から２桁以上高く、また熱伝導性も高い。このため半導体発光素子１１０として組み上げた際に、ＩＴＯを用いた場合に比べて順方向電圧（Ｖｆ）が低くなる。この結果、発光層５３への電流集中が緩和され、より均一に発光するとともに、輝度が向上する。
【００４０】
ここで、一般に、金属と半導体とのオーミック性は、熱処理によって実現される。しかし、熱処理によってオーミック接触を取る場合、金属と接する半導体内に〜１００ｎｍ厚程度の光の吸収層が形成される。この光の吸収層によって、発光層５３で発生した光が吸収され、これが輝度の低下の原因となる。
【００４１】
そこで、実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第２半導体層５２と第１電極層２０との間に中間層１５を設け、第２半導体層５２と第１電極層２０とを直接接触させないようにしている。これにより、金属と半導体との直接接触で形成される吸収層が形成されず、発光層５３で発生した光の外部への放出効率を高めることができる。
【００４２】
実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第１電極層２０が光放出面になっている。したがって、発光層５３から外部に効率良く光を放出するため、（１）第１電極層２０における開口部２１の円相当直径が、１０ｎｍ以上、５μｍ以下であること、を条件としている。また、よりこのましい条件は、（２）中間層１５の厚さが、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であること、である。さらに、より好ましい条件は、（３）第１電極層２０の厚さが、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であること、である。
【００４３】
上記（１）の条件の理由を以下に示す。
すなわち、半導体発光素子１１０では、比較的大きな第１電極層２０を設けることで高い放熱性を得て、半導体発光素子１１０の温度上昇を抑制している。また、第１電極層２０に設けられた開口部２１の大きさ（例えば、円相当直径）を調整することによっても、半導体発光素子１１０の温度上昇を抑制している。すなわち半導体発光素子１１０の順方向の電圧を低下させることによって直列抵抗を低下させ、発熱自体を減少させることができる。
【００４４】
このような効果を実現するためには、開口部２１を有する第１電極層２０から第２半導体層５２に対して全面に均一に電流を流すとことができるとよい。第２半導体層５２に均一に電流を流すためには複数の開口部２１のそれぞれの大きさ及び中心間隔はある程度限定される。
【００４５】
電流を流す半導体層のドーピング濃度等にも依存するが、シミュレーション等の計算で得られる電流の流れる範囲は、第１電極層２０の端から約５μｍまでの範囲である。すなわち、開口部の直径がそれ以上であると電流が流れない範囲が生じて、直列抵抗を下げることができず、順方向電圧を下げることができない。そのため、開口部２１の平均開口部直径の上限は５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。
【００４６】
また、第１電極層２０における光透過率（発光層５３で発生した光の外部への透過率）が、開口率（第１電極層２０の面積に対する開口部の面積）を上回る効果を得るためには、円相当直径を、発光層５３で発生する光の中心波長の１／２以下程度が望ましい。例えば、可視光の場合には、開口部２１の円相当直径は、３００ｎｍ以下がよい。
【００４７】
一方、開口部２１の円相当直径の下限に関しては、抵抗値の観点からは制約は無いものの、製造の容易性から１０ｎｍ以上、好ましくは３０ｎｍ以上あるとよい。
【００４８】
上記（２）の条件の理由を以下に示す。
すなわち、中間層１５の膜厚は、薄いほど発光層５３で発生した光の透過性に優れる。しかし、あまり薄くすると、連続した膜にならないこと、及び導電性の低下を招くこと、が考えられる。したがって、中間層１５の膜厚の下限は、１０ｎｍ程度になる。
【００４９】
一方、中間層１５の膜厚は、厚いほど導電性に優れる。しかし、あまり厚くすると、第２半導体層５２との密着性の低下など、製造の困難性が高まることが考えられる。したがって、中間層１５の膜厚の上限は、２００ｎｍ程度であり、好ましくは５０ｎｍ程度である。
【００５０】
上記（３）の条件の理由を以下に示す。
すなわち、第１電極層２０の材料となる金属は、十分な導電性および熱伝導性を有しているものであれば限定されず、一般的に電極として用いられる任意の金属を用いることができる。なお、吸収損失の観点からＡｇ、Ａｕをベース金属とすることが好ましい。さらに、密着性、耐熱性確保の点からＡｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔｉから選択された少なくとも１つの材料または合金であることが好ましい。
【００５１】
なお、第１電極層２０の金属部２３（開口部２１が設けられていない部分）の任意の２点間は、少なくともパッド電極などの電流供給源から切れ目無く連続している。これは、通電性を確保し抵抗値を低く保つためである。
なお、複数の電流供給源が設けられている場合には、各電流供給源のそれぞれに対応して第１電極層２０の金属部２３が連続していればよい。
【００５２】
また、半導体発光素子１１０の発光面から均一に発光させるためにも、金属部２３が連続していることが望ましい。このように、第１電極層２０の抵抗値の観点からは、第１電極層２０のシート抵抗が１０Ω／□以下であることが好ましく、５Ω／□以下であることがより好ましい。シート抵抗が小さいほど半導体発光素子１１０の発熱は少ない。また、均一な発光、輝度の向上が顕著になる。
【００５３】
第１電極層２０の厚さは、上記シート抵抗の観点から１０ｎｍ以上である。一方、第１電極層２０の厚さが厚いほど抵抗値は下がる。発光層５３で発生した光の透過率を確保する観点から、第１電極層２０の厚さの上限は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
ここで、第１電極層２０においては、バルク反射率が７０％以上である。これにより、発光層５３で発生した光が、第１電極層２０を透過することになる。
【００５５】
実施形態に係る半導体発光素子１１０のように、上記（１）の条件を満たし、好ましくは上記（２）の条件を満たし、さらに好ましくは上記（３）の条件を満たすことで、発光層５３で発生した光の放出効率の向上、第１電極層２０からの放出光の輝度の向上を図ることが可能となる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、半導体発光素子の製造方法である。
【００５７】
第２の実施形態による半導体発光素子の製造方法には、例えば以下の（Ａ）〜（Ｃ）の方法が挙げられる。
【００５８】
（Ａ）ブロックコポリマーの自己組織化を利用する方法
第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法のひとつは、ブロックコポリマーの自己組織化による相分離を利用するものである。その方法は、次の工程を備える。
すなわち、当該製造方法は、第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、当該第１半導体層と当該第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する構造体の当該第２半導体層の上に、金属層を形成する工程（ａ１）と、中間層の上に、金属層を形成する工程（ａ２）と、当該金属層の少なくとも一部の表面にブロックコポリマーを含む組成物を塗布し、当該ブロックコポリマーを相分離させてミクロドメインパターンを生成する工程（ａ３）と、当該ミクロドメインパターンをマスクとして当該金属層をエッチングして、円相当直径が１０ｎｍ以上、５マイクロメートル以下の複数の開口部を有する第１電極層を形成させる工程（ａ４）と、を備える。
【００５９】
そして、実施形態では、当該第１電極層を形成する工程（ａ４）において、当該複数の開口部のそれぞれの円相当直径を、１０ｎｍ以上、５μｍ以下に形成する。
【００６０】
具体的には、例えば以下のようにして半導体発光素子を得ることができる。
図２は、ブロックコポリマーの自己組織化を利用する方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図２（ａ）に表したように、第１半導体層５１上に発光層５３を形成し、その上に第２半導体層５２を形成する。また、第１半導体層５１に第２電極層３０を形成する。
次いで、第２半導体層５２の上にコンタクト層５２３を形成し、その上に中間層１５を形成する。さらに、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。
【００６１】
次いで、金属層２０Ａの上にレジスト７０１Ａの層を形成する。さらに、レジスト７０１Ａの上にＳＯＧ（Spin On Glass）層７０２Ａを形成する。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に表したように、ＳＯＧ層７０２Ａの上に、２種類のポリマーのブロックを有するブロックコポリマーを溶剤に溶かした液をスピンコート法で塗布する。その後、プリベークして溶剤を除去し、ブロックコポリマー膜７０３Ａを形成する。そして、その膜をアニールし、２種類のポリマーの相分離を行い、１種類のポリマーによるドットパターン７０３を形成させる（図２（ｃ））。
【００６３】
次いで、ドットパターン７０３をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置によってエッチングする。このとき、２種類のポリマーのエッチング速度差により、エッチング速度の速いポリマーによるホールパターンが形成される。
【００６４】
次いで、ポリマーによるホールパターンをマスクにして、例えばＲＩＥ装置によりＳＯＧ膜７０２Ａをエッチングし、ＳＯＧホールパターン７０２を形成する。次いで、ＳＯＧホールパターン７０２をマスクにしてＲＩＥ装置によって、レジストホールマスク７０１を形成する（図２（ｄ））。レジストホールマスク７０１には、レジスト開口部７１１が設けられる。
【００６５】
次いで、ＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、レジスト開口部７１１に対応した金属層２０Ａがエッチングされ、金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図２（ｅ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、ＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１は除去される。
【００６６】
最後に、図２（ｆ）に表したように、パッド電極２０２を形成して、半導体発光素子１１０を完成させる。
【００６７】
図３は、ブロックコポリマーの自己組織化を利用する他の方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図３（ａ）に表したように、成長用基板１０の上に第１半導体層５１を形成し、その上に発光層５３を形成し、さらにその上に第２半導体層５２を形成する。第１半導体層５１、発光層５３及び第２半導体層５２は、成長用基板１０の上に、例えばエピタキシャル成長によって形成される。
次いで、第２半導体層５２の上に中間層１５を形成し、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。
【００６８】
次いで、金属層２０Ａの上にレジスト７０１Ａの層を形成する。さらに、レジスト７０１Ａの上にＳＯＧ（Spin On Glass）層７０２Ａを形成する。
【００６９】
次に、図３（ｂ）に表したように、ＳＯＧ層７０２Ａの上に、２種類のポリマーのブロックを有するブロックコポリマーを溶剤に溶かした液をスピンコート法で塗布する。その後、プリベークして溶剤を除去し、ブロックコポリマー膜７０３Ａを形成する。そして、その膜をアニールし、２種類のポリマーの相分離を行い、１種類のポリマーによるドットパターン７０３を形成させる（図３（ｃ））。
【００７０】
次いで、相分離したブロックコポリマーをエッチングする。このとき、２種類のポリマーのエッチング速度差により、１種類のポリマーによるドットパターン７０３が選択的にエッチングされ、他の１種類のポリマーによるホールパターンが形成される。
【００７１】
次いで、ポリマーによるホールパターンをマスクにして、例えばＲＩＥ装置によりＳＯＧ膜７０２Ａをエッチングし、ＳＯＧホールパターン７０２を形成する。次いで、ＳＯＧホールパターン７０２をマスクにしてＲＩＥ装置によって、レジストホールマスク７０１を形成する（図３（ｄ））。レジストホールマスク７０１には、レジスト開口部７１１が設けられる。
【００７２】
次いで、ＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図３（ｅ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、ＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１をマスクは除去される。
【００７３】
次いで、図３（ｆ）に表したように、第１電極層２０、中間層１５、第２半導体層５２及び発光層５３の一部をエッチングし、第１半導体層５１を露出させる。
【００７４】
最後に、図３（ｇ）に表したように、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、第１半導体層５１の露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２０を完成させる。
【００７５】
（Ｂ）スタンパを利用する方法
第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の別のひとつは、スタンパを利用するものである。その方法は、次の工程を備える。
すなわち、当該製造方法は、第１導電形の第１半導体層の上に発光層を形成し、当該発光層の上に第２導電形の第２半導体層を形成する工程（ｂ１）と、当該第２半導体層の上に、中間層を形成する行程（ｂ２）と、中間層の上に、金属層を形成する工程（ｂ３）と、当該金属層の上にレジストを形成する工程（ｂ４）と、複数の凸部を有するスタンパを用い、当該レジストに当該複数の凸部に対応した複数のレジスト凹部を形成する工程（ｂ５）と、当該複数のレジスト凹部が形成された当該レジストをマスクとして当該金属層をエッチングし、当該金属層に複数の開口部を有する第１電極層を形成する工程（ｂ６）と、当該第１半導体層と導通する第２電極層を形成する工程（ｂ７）と、を備える。
【００７６】
そして、実施形態では、当該中間層を形成する工程（ｂ２）において、中間層の厚さを、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下に形成する。また、当該第１電極層を形成する工程（ｂ６）において、当該複数の開口部をのそれぞれの円相当直径を、１０ｎｍ以上、５μｍ以下に形成する。
【００７７】
具体的には、例えば以下のようにして半導体発光素子を得ることができる。
図４は、スタンパを利用する方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図４（ａ）に表したように、第１半導体層５１上に発光層５３を形成し、その上に第２半導体層５２を形成する。また、第１半導体層５１に第２電極層３０を形成する。
次いで、第２半導体層５２の上にコンタクト層５２３を形成し、その上に中間層１５を形成する。さらに、中間層１５の上に、金属層２０Ａを形成する。そして、金属層２０Ａの上にレジスト８０１Ａの層を形成する。
【００７８】
次いで、図４（ｂ）に表したように、凸部８０２ａを有するスタンパ８０２を用意する。例えば、スタンパ８０２の凸部８０２ａが設けられた転写面において、複数の凸部８０２ａが設けられ、複数の凸部８０２ａは不連続である。
スタンパ８０２は、例えば石英上に電子線リソグラフィにて所望の構造を形成させることにより製造することができる、そのほか、スタンパ８０２の材料及びスタンパ８０２の微細凹凸構造形成手法は限定されない。例えば、スタンパ８０２を上述したブロックコポリマー（ブロック共重合体）の自己組織化や、微粒子マスクを用いた方法により形成することも可能である。
【００７９】
次に、必要に応じてレジスト８０１Ａを所定温度に加熱した状態で、図４（ｂ）に表したように、スタンパ８０２の凸形状がある側をレジスト８０１Ａに押し付けるインプリントを行う。インプリント後、レジスト８０１Ａを室温まで冷却して硬化させ、スタンパ８０２をリリースする。これにより、凸部８０２ａに対応した凹部を有するレジストパターン８０１Ｂが形成される（図４（ｃ））。
【００８０】
次いで、図４（ｄ）に表したように、レジストパターン８０１Ｂを、エッチングする。これにより、レジスト層の凹部の底が除去され、金属層２０Ａが露出する（図４（ｄ））。金属層２０Ａが露出した部分は、レジスト開口部８１１となる。
【００８１】
次いで、レジスト開口部８１１が形成されたレジスト８０１をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、レジスト開口部８１１に対応した金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図４（ｅ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン８０１Ｂは除去される。
【００８２】
最後に、図４（ｆ）に表したように、パッド電極２０２を形成して、半導体発光素子１１０を完成させる。
【００８３】
なお、スタンパを利用する方法は、上記のような熱による成形に限定されるものではなく、光の照射によってレジストを硬化させる成形や、ＰＤＭＡ（ポリジメチルアクリルアミド）等の柔軟性を備えたスタンパを用いる成形など、種々の技術を用いることができる。
【００８４】
図５は、スタンパを利用する他の方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図５（ａ）に表したように、成長用基板１０の上に第１半導体層５１を形成し、その上に発光層５３を形成し、さらにその上に第２半導体層５２を形成する。第１半導体層５１、発光層５３及び第２半導体層５２は、成長用基板１０の上に、例えばエピタキシャル成長によって形成される。
次いで、第２半導体層５２の上に中間層１５を形成し、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。そして、金属層２０Ａの上にレジスト８０１Ａの層を形成する。
【００８５】
次いで、図５（ｂ）に表したように、凸部８０２ａを有するスタンパ８０２を用意する。そして、必要に応じてレジスト８０１Ａを所定温度に加熱した状態で、図５（ｂ）に表したように、スタンパ８０２の凸形状がある側をレジスト８０１Ａに押し付けるインプリントを行う。インプリント後、レジスト８０１Ａを室温まで冷却して硬化させ、スタンパ８０２をリリースする。これにより、凸部８０２ａに対応した凹部を有するレジストパターン８０１Ｂが形成される（図５（ｃ））。
【００８６】
次いで、図５（ｄ）に表したように、レジストパターン８０１Ｂを、エッチングする。これにより、レジスト層の凹部の底が除去され、金属層２０Ａが露出する（図５（ｄ））。金属層２０Ａが露出した部分は、レジスト開口部８１１となる。
【００８７】
次いで、レジスト開口部８１１が形成されたレジスト８０１をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、レジスト開口部８１１に対応した金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図５（ｅ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン８０１Ｂは除去される。
【００８８】
次いで、図５（ｆ）に表したように、第１電極層２０、中間層１５、第２半導体層５２及び発光層５３の一部をエッチングし、第１半導体層５１を露出させる。
【００８９】
最後に、図５（ｇ）に表したように、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、第１半導体層５１の露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２０を完成させる。
【００９０】
（Ｃ）電子線描画を利用する方法
第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の別のひとつは、電子線描画による方法である。この方法を利用した第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法は、次の工程を備える。
すなわち、当該製造方法は、第１導電形の第１半導体層の上に発光層を形成し、当該発光層の上に第２導電形の第２半導体層を形成する工程（ｃ１）と、当該第２半導体層の上に、中間層を形成する工程（ｃ２）と、中間層の上に、金属層を形成する工程（ｃ３）と、当該金属層の上にレジストを形成する工程（ｃ４）と、当該レジストに電子線を照射し、現像を行って複数の第１レジスト開口部及び第２レジスト開口部を形成する工程（ｃ５）と、当該複数のレジスト開口部が形成された当該レジストをマスクとして当該金属層をエッチングし、当該金属層に複数の開口部を有する第１電極層を形成する工程（ｃ６）、当該第１半導体層と導通する第２電極層を形成する工程（ｃ７）と、を備える。
【００９１】
そして、実施形態では、当該中間層を形成する工程（ｃ２）において、中間層の厚さを、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下に形成する。また、当該第１電極層を形成する工程（ｃ６）において、当該複数の第１開口部をのそれぞれの円相当直径を、１０ｎｍ以上、５μｍ以下に形成する。
【００９２】
具体的には、例えば以下のようにして半導体発光素子を製造する。
図６は、電子線描画を利用する方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図６（ａ）に表したように、第１半導体層５１上に発光層５３を形成し、その上に第２半導体層５２を形成する。また、第１半導体層５１に第２電極層３０を形成する。
次いで、第２半導体層５２の上にコンタクト層５２３を形成し、その上に中間層１５を形成する。さらに、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。そして、金属層２０Ａの上に電子線用レジスト２００Ａの層を形成する。
【００９３】
次いで、図６（ｂ）に表したように、パターンジェネレータを装備した電子線露光装置で、開口部２１に対応する第１レジスト開口部２０２ａを形成する。
【００９４】
次いで、レジスト開口部２０２ａが形成されたレジストパターン２００をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、レジスト開口部２０２ａに対応した金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図６（ｃ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン２００は除去される。
【００９５】
最後に、図６（ｄ）に表したように、パッド電極２０２を形成して半導体発光素子１１０を完成させる。
【００９６】
図７は、電子線描画を利用する他の方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図７（ａ）に表したように、成長用基板１０の上に第１半導体層５１を形成し、その上に発光層５３を形成し、さらにその上に第２半導体層５２を形成する。第１半導体層５１、発光層５３及び第２半導体層５２は、成長用基板１０の上に、例えばエピタキシャル成長によって形成される。
次いで、第２半導体層５２の上に中間層１５を形成し、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。そして、金属層２０Ａの上に電子線用レジストの層を形成する。
【００９７】
次いで、図７（ｂ）に表したように、パターンジェネレータを装備した電子線露光装置で、開口部２１に対応するレジスト開口部２０２ａを形成する。
【００９８】
次いで、レジスト開口部２０２ａが形成されたレジストパターン２００をマスクにしてイオンミリングを行い、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、レジスト開口部２０２ａに対応した金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図７（ｃ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン２００は除去される。
【００９９】
次いで、図７（ｄ）に表したように、第１電極層２０、中間層１５、第２半導体層５２及び発光層５３の一部をエッチングし、第１半導体層５１を露出させる。
【０１００】
最後に、図７（ｅ）に表したように、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、第１半導体層５１の露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２０を完成させる。
【０１０１】
（Ｄ）微粒子のマスクを利用する方法
第２の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法のさらに別のひとつは、シリカ等の微粒子の単分子層をマスクとして利用するものである。その方法は、次の工程を備える。
すなわち、当該方法は、第１導電形の第１半導体層の上に発光層を形成し、前記発光層の上に第２導電形の第２半導体層を形成する工程（ｄ１）と、前記第２半導体層の上に、中間層を形成する工程（ｄ２）と、中間層の上に、金属層を形成する工程（ｄ３）と、前記金属層の上にレジストを形成する工程（ｄ４）と、前記レジストの表面に微粒子の単粒子層を形成させる工程（ｄ５）と、前記単粒子層をエッチングマスクとして前記レジストをエッチングしてレジストパターンを形成させる工程（ｄ６）と、前記レジストパターンの開口部に無機物質を充填して逆パターンマスクを形成させる工程（ｄ７）と、前記逆パターンマスクをエッチングマスクとして前記金属層をエッチングし、複数の開口部を有する第１電極層を形成する工程（ｄ８）と、前記第１半導体層と導通する第２電極層を形成する工程（ｄ９）と、を備える。
【０１０２】
そして、本実施形態では、前記中間層を形成する工程（ｄ２）において、中間層の厚さを、１０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下に形成する。また、前記第１電極層を形成する工程（ｄ８）において、前記複数の第１開口部のそれぞれの円相当直径を、１０ｎｍ以上、５μｍ以下に形成する。
【０１０３】
具体的には、例えば以下のようにして半導体発光素子を得ることができる。
図８は、微粒子のマスクを利用する方法の工程例を示す模式的断面図である。
先ず、図８（ａ）に表したように、第１半導体層５１上に発光層５３を形成し、その上に第２半導体層５２を形成する。また、第１半導体層５１に第２電極層３０を形成する。
次いで、第２半導体層５２の上にコンタクト層５２３を形成し、その上に中間層１５を形成する。さらに、中間層１５の上に金属層２０Ａを形成する。そして、金属層２０Ａの上にレジスト６０１Ａの層を形成する。
【０１０４】
次いで、例えば乳酸エチル中に微粒子を分散させた液に、モノマーを加えて分散液を作成する。その分散液を上記のレジスト６０１Ａ上へ滴下し、スピンコートする。スピンコート後、溶媒を除去し、アニールする。これにより、規則配列した微粒子６０２Ａの単分子層を形成する）。
【０１０５】
次いで、図８（ｂ）に表したように、配列された微粒子６０２Ａの層をＲＩＥ装置によってエッチングし、微粒子の粒径を縮小化させる。縮小化された微粒子６０２Ｂの間には隙間が生じる。
【０１０６】
次いで、図８（ｃ）に表したように微粒子６０２Ｂの層をマスクとして、レジスト６０１Ａをエッチングし、レジストピラーパターン６０１を形成する。
【０１０７】
次に、図８（ｄ）に表したように、例えば有機ＳＯＧ組成物をレジストピラーパターン６０１上へ滴下し、スピンコートする。スピンコート後、溶媒を完全に除去し、アニールを行う。有機ＳＯＧ組成物の硬化後、レジストピラーパターン６０１はＳＯＧ層６０３Ａによって埋め込まれる状態になる。ＳＯＧ層６０３Ａの表面は、平坦化されている。
【０１０８】
次いで、図８（ｅ）に表したように、ＳＯＧ層６０３Ａをエッチバックして、レジストピラーパターン６０１を露出させる。次いで、エッチングによってレジストピラー６０１を完全に除去する。レジストパターン６０１を除去した後は、図８（ｆ）に表したように、ＳＯＧのホールパターン６０３Ｂが形成される。このホールパターン６０３Ｂの開口は、開口部２１に対応した開口パターン６１１である。
【０１０９】
次いで、ＳＯＧのホールパターン６０３Ｂをマスクにしてイオンミリングを用いて、金属層２０Ａをエッチングする。これにより、開口パターン６１１に対応した金属層２０Ａに開口部２１が形成される（図８（ｇ））。金属層２０Ａは、開口部２１が形成され、第１電極層２０になる。金属層２０Ａのエッチング後、ＳＯＧのホールパターン６０３Ｂは除去する。
【０１１０】
最後に、図８（ｈ）に表したように、パッド電極２０２を形成させて半導体発光素子１１０を完成させる。
【０１１１】
なお、上記（Ａ）〜（Ｄ）の各製造方法は一例であり、これらに限定されるものではない。
また、上記の各製造方法において、金属層２０Ａをエッチングする際、同じエッチングマスクを用いて中間層１５にもエッチングを行い、開口部２１に対応した中間層１５の位置に貫通孔または凹部を形成してもよい。
【０１１２】
次に、実施例の説明を行う。なお、以下の実施例で示される材料、数値、製造条件等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１３】
（実施例１）
実施例１では、上記（Ｃ）の電子線描画を利用した方法に準じて、図６に表した工程により半導体発光素子１１１を製造した。
【０１１４】
先ず、ｎ形ＧａＡｓの基板５１１の上に、ｎ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５１２、ＩｎＧａＰの発光層５３、ｐ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５２１などを含むヘテロ構造を形成した。その上に、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰの４元元素を含む電流拡散層５２２をエピタキシャル成長させた。
【０１１５】
次いで、ｐ形ＧａＰのコンタクト層５２３に、スパッタリング法により中間層１５としてＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。基板５１１の裏面側には第２電極層３０であるｎ側対向電極を形成させた。この半導体発光素子の発光波長は６３５ｎｍであった。
【０１１６】
次いで、金属層２０Ａの上に電子線用レジスト２００Ａ（フジフィルム株式会社製：商品名ＦＥＰ−３０１）の層を３００ｎｍの厚さで形成させた。そして、パターンジェネレータを装備した５０ｋＶの加速電圧を持つ電子線露光装置で開口径１００ｎｍ、２００ｎｍの間隔を有するレジスト開口部２０２ａを電子線用レジスト２００Ａに形成した。これによりレジスト開口部２０２ａを有するレジストパターン２００を形成した。
【０１１７】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００ボルト（Ｖ）、イオン電流４０ミリアンペア（ｍＡ）の条件で９０秒間、金属層２０Ａのエッチングを行って開口部を形成した。これにより、開口部２１を有する第１電極層２０が形成された。
【０１１８】
金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン２００を除去するため、酸素アッシングを行った。最後にパッド電極２０２を形成させて半導体発光素子１１１を完成させた。
【０１１９】
比較例として、実施例１と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９１（比較例１）を製造した。具体的に金属層を形成する工程は、コンタクト層５２３の上に、Ａｕ（１０ｎｍ）／Ａｕ−Ｚｎ（３％）（３０ｎｍ）からなる金属膜を蒸着法により形成した。その後、コンタクト層５２３と十分にオーミック接触させるため、窒素雰囲気下で４５０℃、３０分間アニールを行った。その後の工程は前記の工程と同様な方法で形成した。
【０１２０】
半導体発光素子１１１及び１９１は、ダイシングによってそれぞれ３００μｍ角にした。半導体発光素子１１１及び１９１の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１２１】
それぞれの半導体発光素子１１１及び１９１について、電流値が５０ｍＡの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１１及び１９１の順方向電圧は同じであった。
【０１２２】
また、それぞれの半導体発光素子１１１及び１９１について、電流値が３０ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例１に係る半導体発光素子１１１の方が、比較例１に係る半導体発光素子１９１よりも１．２倍輝度が高かった。
【０１２３】
この結果から、第１電極層２０の下方の第２半導体層５２（電流拡散層）内に光の吸収層が形成されていない分、輝度の向上を達成できることが示された。
【０１２４】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同様な工程で、１ｍｍ角にダイシングした半導体発光素子１１２のチップを形成した。
また、比較例２も、比較例１と同様な工程で、１ｍｍ角にダイシングした半導体発光素子１９２のチップを形成した。
それぞれの半導体発光素子１１２及び１９２の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１２５】
それぞれの半導体発光素子１１２及び１９２について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１２及び１９２の順方向電圧は同じであった。
【０１２６】
また、それぞれの半導体発光素子１１１及び１９１について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例２に係る半導体発光素子１１２の方が、比較例２に係る半導体発光素子１９２よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１２７】
この結果から、比較的大きなチップの半導体発光素子においても、第１電極層２０の下方の第２半導体層５２（電流拡散層）内に光の吸収層が形成されていない分、輝度の向上を達成できることが示された。
【０１２８】
（実施例３）
実施例３では、実施例１と同様な工程で、中間層１５としてＩＴＯに代わり、ＺｎＯを１００ｎｍの厚さで形成している。実施例３に係る半導体発光素子１１３は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例３と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＺｎＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９３（比較例３）を製造した。比較例３に係る半導体発光素子１９３は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１３及び１９３の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１２９】
それぞれの半導体発光素子１１３及び１９３について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１３及び１９３の順方向電圧は同じであった。
【０１３０】
また、それぞれの半導体発光素子１１３及び１９３について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例３に係る半導体発光素子１１３の方が、比較例３に係る半導体発光素子１９３よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１３１】
この結果から、中間層１５がＺｎＯであっても、ＩＴＯと同様に輝度の向上を達成できることが示された。
【０１３２】
（実施例４）
実施例４では、実施例１と同様な工程であるが、中間層１５としてＩＴＯに代わりＳｎＯ２を４０ｎｍの厚さで形成している。実施例４に係る半導体発光素子１１４は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例４と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＳｎＯ２を形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９４（比較例４）を製造した。比較例４に係る半導体発光素子１９４は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１４及び１９４の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１３３】
それぞれの半導体発光素子１１４及び１９４について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１４及び１９４の順方向電圧は同じであった。
【０１３４】
また、それぞれの半導体発光素子１１４及び１９４について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例４に係る半導体発光素子１１４の方が、比較例４に係る半導体発光素子１９４よりも１．１倍輝度が高かった。
【０１３５】
この結果から、中間層１５がＳｎＯ２であっても、輝度の向上を達成できることが示された。
【０１３６】
（実施例５）
実施例５では、実施例１と同様な工程であるが、中間層１５にＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成している。その後、中間層１５の上に形成した金属層２０Ａ（Ａｕ−Ｚｎ層）の上に、電子線用レジストの代わりに、ｉ線用レジストを（東京応化株式会社製：商品名ＴＨＭＲ−ｉＰ３６５０）を１μｍの厚さで塗布する。そして、ｉ線用のステッパ露光装置で開口径５００ｎｍ、１μｍの間隔を有するレジスト開口部２０２ａを形成させた。その後の工程は第１実施例と同じである。
実施例５に係る半導体発光素子１１５は、１ｍｍ角にダイシングされている。
【０１３７】
また、比較例として、実施例５と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９５（比較例５）を製造した。比較例５に係る半導体発光素子１９５は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１５及び１９５の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１３８】
それぞれの半導体発光素子１１５及び１９５について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１５及び１９５の順方向電圧は同じであった。
【０１３９】
また、それぞれの半導体発光素子１１５及び１９５について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例５に係る半導体発光素子１１５の方が、比較例５に係る半導体発光素子１９５よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１４０】
この結果から、第１電極層２０の開口部２１をｉ線ステッパ露光で形成しても、電子線描画で形成する場合と同様な輝度の向上を達成できることが示された。
【０１４１】
（実施例６）
実施例６では、実施例５と同様な工程であるが、中間層１５としてＩＴＯを１００ｎｍの厚さで形成している。また、ｉ線用のステッパ露光装置で開口径１．５μｍ、２μｍの間隔を有するレジスト開口部２０２ａを形成させた。
実施例６に係る半導体発光素子１１６は、１ｍｍ角にダイシングされている。
【０１４２】
また、比較例として、実施例６と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９６（比較例６）を製造した。比較例６に係る半導体発光素子１９６は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１５及び１９５の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１４３】
それぞれの半導体発光素子１１６及び１９６について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１６及び１９６の順方向電圧は同じであった。
【０１４４】
また、それぞれの半導体発光素子１１６及び１９６について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例６に係る半導体発光素子１１６の方が、比較例６に係る半導体発光素子１９６よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１４５】
この結果から、実施例１に比べて第１電極層２０の開口部２１の開口径が大きくても、実施例１と同様な輝度の向上を達成できることが示された。
【０１４６】
（実施例７）
実施例７では、上記（Ａ）のブロックコポリマーの自己組織化を利用した方法に準じて、図２に表した工程により半導体発光素子１１７を製造した。
【０１４７】
先ず、実施例１と同様に、ｎ形ＧａＡｓの基板５１１の上にｎ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５１２、ＩｎＧａＰの発光層５３、ｐ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５２１などを含むヘテロ構造を形成した。その上に、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰの４元元素を含む電流拡散層５２２をエピタキシャル成長させた。
【０１４８】
次いで、ｐ形ＧａＰのコンタクト層５２３にスパッタリング法により中間層１５として中間層１５であるＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ（１０ｎｍ）／Ａｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。基板５１１の裏面側には、第２電極層３０であるｎ側対向電極を形成させた。この半導体発光素子の発光波長は６３５ｎｍであった。
【０１４９】
次に、金属層２０Ａの上に、レジスト溶液を塗布する。レジスト溶液は、レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：３に希釈したものである。このレジスト溶液を２０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコートを行ったのち、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱して溶媒を蒸発させた。次いで、レジストを窒素雰囲気下において２５０℃でアニール行い熱硬化させた。レジストの膜厚は１００ｎｍであった。
【０１５０】
次に、形成したレジスト上へ有機ＳＯＧ組成物（ＯＣＤ−Ｔ７  Ｔ−５５００（商品名）、東京応化工業株式会社）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：５に希釈した溶液を２０００ｒｐｍ、６０秒間の条件でスピンコートした。スピンコート後、溶媒を完全に除去するため、１１０℃で６０秒間ベークした。その後、窒素雰囲気下において２５０℃で１時間硬化アニールを行った。ＳＯＧ層７０２Ａの膜厚は３０ｎｍであった。
【０１５１】
次に、分子量１６０，０００のポリスチレン（以下、ＰＳという）ブロックと、分子量４５，０００のポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという）ブロックと、を有するブロックコポリマーを溶剤に溶かした液をスピンコート法で３０００ｒｐｍで塗布する。さらに、１１０℃、９０秒の条件下でプリベークして溶剤を除去して７０ｎｍの膜厚のブロックコポリマー膜を得た。その膜を窒素雰囲気中で２１０℃、４時間の条件でアニールを行い、ＰＳとＰＭＭＡの相分離を行い、大きさ４０ｎｍ、６０ｎｍ間隔のＰＭＭＡのドットパターン７０３を形成させた。
【０１５２】
次いで、相分離したブロックコポリマー付き基板を、Ｏ２流量３０ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗの条件で１０秒間ＲＩＥすることにより、相分離したブロックコポリマー膜をエッチングした。このとき、ＰＳとＰＭＭＡのエッチング速度差により、ＰＭＭＡが選択的にエッチングされ、ＰＳのホールパターンが形成された。
【０１５３】
次いで、ＰＳホールパターンをマスクにしてＲＩＥ装置によって、ＣＦ４流量３０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗで１分間ＳＯＧをエッチングした。これにより、ＳＯＧホールパターン７０２を形成した。
【０１５４】
次いで、ＳＯＧホールパターン７０２をマスクにしてＲＩＥ装置によって、Ｏ２流量３０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗの条件で６０秒間ＲＩＥすることにより、レジストホールマスク７０１を形成した。
【０１５５】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１００秒間、金属層２０Ａのエッチングを行った。エッチング後、残ったＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１を酸素アッシングして除去した。最後にパッド電極２０２を形成させて半導体発光素子１１７を完成させた。
【０１５６】
実施例７に係る半導体発光素子１１７は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例７と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９７（比較例７）を製造した。比較例７に係る半導体発光素子１９７は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１７及び１９７の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１５７】
それぞれの半導体発光素子１１７及び１９７について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１７及び１９７の順方向電圧は同じであった。
【０１５８】
また、それぞれの半導体発光素子１１７及び１９７について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例７に係る半導体発光素子１１７の方が、比較例７に係る半導体発光素子１９７よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１５９】
この結果から、第１電極層２０の開口部２１をブロックコポリマーの自己組織化を利用して形成しても、電子線描画で形成する場合と同様な輝度の向上を達成できることが示された。
【０１６０】
（実施例８）
実施例８では、上記（Ｂ）のスタンパを利用した方法に準じて、図４に表した工程により半導体発光素子１１８を製造した。
【０１６１】
先ず、ｎ形ＧａＡｓの基板５１１の上に、ｎ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５１２、ＩｎＧａＰの発光層５３、ｐ形ＩｎＡｌＰのクラッド層５２１などを含むヘテロ構造を形成した。その上に、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰの４元元素を含む電流拡散層５２２をエピタキシャル成長させた。
【０１６２】
次いで、ｐ形ＧａＰのコンタクト層５２３に、スパッタリング法により中間層１５としてＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ（１０ｎｍ）／Ａｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。基板５１１の裏面側には、第２電極層３０である例えばｎ側対向電極を形成させた。この半導体発光素子の発光波長は６３５ｎｍであった。
【０１６３】
次に、金属層２０Ａの上に、レジスト溶液を塗布する。レジスト溶液は、レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：２に希釈した溶液である。レジスト溶液は、２０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコートされる。その後、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱してレジスト溶液の溶媒を蒸発させた。レジスト８０１Ａの膜厚は１５０ｎｍであった。
【０１６４】
次いで、大きさ２００ｎｍ、３００ｎｍの間隔、高さ１５０ｎｍの高さを持つ凸部８０２ａを有する石英のスタンパ８０２（凸部８０２ａの形状は９ｃｍ２内に形成されている）を用意する。そして、レジスト付き基板を１２０℃に加熱した状態で、スタンパ８０２の凸部８０２ａのある方をレジスト８０１Ａに、例えば１０ＭＰａの圧力で押し付ける。
【０１６５】
その後、基板を室温まで冷却しスタンパ８０２をリリースする。これにより、レジスト８０１Ａ上へ大きさ２００ｎｍ、３００ｎｍの間隔、深さ１００ｎｍの凹形状が形成された。
【０１６６】
次いで、凹パターンが形成されたレジストパターン８０１Ｂを、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で３０秒間エッチングする。Ｏ２ＲＩＥ後、レジストの凹部の底が除去され、Ａｕ−Ｚｎ膜を露出させた。
【０１６７】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で９０秒間、金属層２０Ａのエッチングを行って開口部を形成した。これにより、開口部２１を有する第１電極層２０が形成された。
【０１６８】
金属層２０Ａのエッチング後、レジスト８０１を除去するため、酸素アッシングを行った。最後にパッド電極２０２を形成させて半導体発光素子１１８を完成させた。
【０１６９】
実施例８に係る半導体発光素子１１８は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例８と同様な工程であるが、コンタクト層５２３の上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子１９８（比較例８）を製造した。比較例８に係る半導体発光素子１９８は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１１８及び１９８の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１７０】
それぞれの半導体発光素子１１８及び１９８について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１１８及び１９８の順方向電圧は同じであった。
【０１７１】
また、それぞれの半導体発光素子１１８及び１９８について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例８に係る半導体発光素子１１８の方が、比較例８に係る半導体発光素子１９８よりも１．３倍輝度が高かった。
【０１７２】
この結果から、第１電極層２０の開口部２１をスタンパを利用して形成しても、電子線描画で形成する場合と同様な輝度の向上を達成できることが示された。
【０１７３】
（実施例９）
実施例９では、上記（Ｃ）の電子線描画を利用した他の方法に準じて、図７に表した工程より半導体発光素子１２１及び比較例に係る半導体発光素子２９１を製造した。
【０１７４】
先ず、例えばサファイア基板である成長用基板１０の上に、第１半導体層５１として、ＧａＮバッファ層５１ａ及びＳｉがドープされたｎ形ＧａＮ層５１ｂを形成した。次に、発光層５３である例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮのＭＱＷ層を形成した。そして、その上に、第２半導体層５２である例えばＭｇがドープされたｐ形Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層５２ａ及びＭｇがドープされたｐ形ＧａＮ層５２ｂをエピタキシャル成長させる。また、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上にコンタクト層５２ｃを形成する。この半導体発光素子の発光波長は４５０ｎｍであった。
【０１７５】
次いで、ｐ形ＧａＮ層５２ｂにスパッタリング法により中間層１５としてＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。
【０１７６】
次いで、金属層２０Ａの上に電子線用レジスト２００Ａの層を３００ｎｍの厚さで形成させた。そして、パターンジェネレータを装備した５０ｋＶの加速電圧を持つ電子線露光装置で開口径１００ｎｍ、２００ｎｍの間隔を有するホールパターン（レジスト開口部２０２ａ）を電子線用レジスト２００Ａに形成し、レジストパターン２００を形成した。
【０１７７】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００ボルト（Ｖ）、イオン電流４０ミリアンペア（ｍＡ）の条件で１２０秒間、金属層２０Ａのエッチングを行って開口部を形成した。これにより、開口部２１を有する第１電極層２０が形成された。
【０１７８】
金属層２０Ａのエッチング後、レジストパターン２００を除去するため、酸素アッシングを行った。次いで、第１半導体層５１であるｎ形ＧａＮ層５１ｂとの導通を得るため、パターニングを行ってｎ形ＧａＮ層５１ｂを露出させる。最後に、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、ｎ形ＧａＮ層５１ｂの露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２１を完成させた。
【０１７９】
比較例として、実施例９と同様な工程であるが、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子２９１（比較例９）を製造した。具体的に金属層を形成する工程は、ｐ形ＧａＮ層５２ｂにＮｉ（２ｎｍ）／Ａｕ（４０ｎｍ）からなる金属膜を蒸着法により形成した。その後、急速高温アニールによりオーミックコンタクトを形成した。その後の工程は前記の工程と同様な方法で形成した。
【０１８０】
半導体発光素子１２１及び２９１は、ダイシングによってそれぞれ１ｍｍ角になっている。半導体発光素子１２１及び２９１の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１８１】
それぞれの半導体発光素子１２１及び２９１について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１２１及び２９１の順方向電圧は同じであった。
【０１８２】
また、それぞれの半導体発光素子１２１及び２９１について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例９に係る半導体発光素子１２１の方が、比較例９に係る半導体発光素子２９１よりも１．２倍輝度が高かった。
【０１８３】
この結果から、ＧａＮ系の半導体発光素子においても有効であることが確認された。このように、第１半導体層２１、第２半導体層２２及び発光層１３には、窒化物半導体を用いることができ、発光層１３から放出される光のピーク波長は、例えば３７０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の任意の波長とすることができる。
【０１８４】
（実施例１０）
実施例１０では、上記（Ｂ）のスタンパを利用した他の方法に準じて、図５に表した工程により半導体発光素子１２２を製造した。
【０１８５】
先ず、例えばサファイア基板である成長用基板１０の上に、第１半導体層５１として、ＧａＮバッファ層５１ａ及びＳｉがドープされたｎ形ＧａＮ層５１ｂを形成した。次に、発光層５３である例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮのＭＱＷ層を形成した。そして、その上に、第２半導体層５２である例えばＭｇがドープされたｐ形Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層５２ａ及びＭｇがドープされたｐ形ＧａＮ層５２ｂをエピタキシャル成長させる。また、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上にコンタクト層５２ｃを形成する。この半導体発光素子の発光波長は４５０ｎｍであった。
【０１８６】
次いで、ｐ形ＧａＮ層５２ｂにスパッタリング法により中間層１５としてＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。
【０１８７】
次に、金属層２０Ａの上に、レジスト溶液を塗布する。レジスト溶液は、レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：２に希釈した溶液である。レジスト溶液は、２０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコートした。その後、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱してレジスト溶液の溶媒を蒸発させた。レジスト８０１Ａの膜厚は１５０ｎｍであった。
【０１８８】
次いで、大きさ２００ｎｍ、３００ｎｍの間隔、高さ１５０ｎｍの高さを持つ凸部８０２ａを有する石英のスタンパ８０２（凸部８０２ａの形状は９ｃｍ２内に形成されている）を用意する。そして、レジスト付き基板を１２０℃に加熱した状態で、スタンパ８０２の凸部８０２ａのある方をレジスト８０１Ａに、例えば１０ＭＰａの圧力で押し付ける。
【０１８９】
その後、基板を室温まで冷却しスタンパ８０２をリリースする。これにより、レジスト８０１Ａ上へ大きさ２００ｎｍ、３００ｎｍの間隔、深さ１００ｎｍの凹形状が形成された。
【０１９０】
次いで、凹パターンが形成されたレジストパターン８０１Ｂを、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で３０秒間エッチングする。Ｏ２によるＲＩＥ後、レジストの凹部の底が除去され、金属層２０Ａを露出させた。
【０１９１】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で９０秒間、金属層２０Ａのエッチングを行って開口部を形成した。これにより、開口部２１を有する第１電極層２０が形成された。
【０１９２】
金属層２０Ａのエッチング後、レジスト８０１を除去するため、酸素アッシングを行った。次いで、第１半導体層５１であるｎ形ＧａＮ層５１ｂとの導通を得るため、パターニングを行ってｎ形ＧａＮ層５１ｂを露出させる。最後に、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、ｎ形ＧａＮ層５１ｂの露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２２を完成させた。
【０１９３】
実施例１０に係る半導体発光素子１２２は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例１０と同様な工程であるが、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子２９２（比較例１０）を製造した。比較例１０に係る半導体発光素子２９２は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１２２及び２９２の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０１９４】
それぞれの半導体発光素子１２２及び２９２について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１２２及び２９２の順方向電圧は同じであった。
【０１９５】
また、それぞれの半導体発光素子１２２及び２９２について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例１０に係る半導体発光素子１２２の方が、比較例１０に係る半導体発光素子２９２よりも１．２倍輝度が高かった。
【０１９６】
この結果から、ＧａＮ系半導体発光素子において、第１電極層２０の開口部２１を、スタンパを利用して形成しても、電子線描画で形成する場合と同様な輝度の向上を達成できることが示された。
【０１９７】
（実施例１１）
実施例１１では、上記（Ａ）のブロックコポリマーの自己組織化を利用した他の方法に準じて、図３に表した工程により半導体発光素子１２３を製造した。
【０１９８】
先ず、例えばサファイア基板である成長用基板１０の上に、第１半導体層５１として、ＧａＮバッファ層５１ａ及びＳｉがドープされたｎ形ＧａＮ層５１ｂを形成した。次に、発光層５３である例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮのＭＱＷ層を形成した。そして、その上に、第２半導体層５２である例えばＭｇがドープされたｐ形Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ層５２ａ及びＭｇがドープされたｐ形ＧａＮ層５２ｂをエピタキシャル成長させる。また、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上にコンタクト層５２ｃを形成する。この半導体発光素子の発光波長は４５０ｎｍであった。
【０１９９】
次いで、ｐ形ＧａＮ層５２ｂにスパッタリング法により中間層１５としてＩＴＯを５０ｎｍの厚さで形成した。その後、中間層１５の上に、例えばＡｕ−Ｚｎ（３％）（４０ｎｍ）からなる金属層２０Ａを蒸着法により形成した。
【０２００】
次いで、金属層２０Ａの上に、レジスト溶液を塗布する。レジスト溶液は、レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：３に希釈したものである。このレジスト溶液を２０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコートを行ったのち、ホットプレート上において１１０℃で９０秒間加熱して溶媒を蒸発させた。次いで、レジストを窒素雰囲気下において２５０℃でアニール行い熱硬化させた。レジストの膜厚は１００ｎｍであった。
【０２０１】
次に、形成したレジスト上へ有機ＳＯＧ組成物（ＯＣＤ−Ｔ７  Ｔ−５５００（商品名）、東京応化工業株式会社）を乳酸エチル（ＥＬ）で１：５に希釈した溶液を２０００ｒｐｍ、６０秒間の条件でスピンコートした。スピンコート後、溶媒を完全に除去するため、１１０℃で６０秒間ベークした。その後、窒素雰囲気下において２５０℃で１時間硬化アニールを行った。ＳＯＧ層７０２Ａの膜厚は３０ｎｍであった。
【０２０２】
次に、分子量１６０，０００のポリスチレン（以下、ＰＳという）ブロックと、分子量４５，０００のポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡという）ブロックと、を有するブロックコポリマーを溶剤に溶かした液をスピンコート法で３０００ｒｐｍで塗布する。さらに、１１０℃、９０秒の条件下でプリベークして溶剤を除去して７０ｎｍの膜厚のブロックコポリマー膜を得た。その膜を窒素雰囲気中で２１０℃、４時間の条件でアニールを行い、ＰＳとＰＭＭＡの相分離を行い、大きさ４０ｎｍ、６０ｎｍ間隔のＰＭＭＡのドットパターン７０３を形成させた。
【０２０３】
次いで、相分離したブロックコポリマー付き基板を、Ｏ２流量３０ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗの条件で１０秒間ＲＩＥすることにより、相分離したブロックコポリマー膜をエッチングした。このとき、ＰＳとＰＭＭＡのエッチング速度差により、ＰＭＭＡが選択的にエッチングされ、ＰＳのホールパターンが形成された。
【０２０４】
次いで、ＰＳホールパターンをマスクにしてＲＩＥ装置によって、ＣＦ４流量３０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗで１分間ＳＯＧをエッチングした。これにより、ＳＯＧホールパターン７０２を形成する。
【０２０５】
次いで、ＳＯＧホールパターン７０２をマスクにしてＲＩＥ装置によって、Ｏ２流量３０ｓｃｃｍ、圧力１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）、パワー１００Ｗの条件で６０秒間ＲＩＥすることにより、レジストホールマスク７０１を形成した。
【０２０６】
次いで、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１００秒間、金属層２０Ａのエッチングを行った。エッチング後、残ったＳＯＧホールパターン７０２及びレジストホールマスク７０１を酸素アッシングして除去した。
【０２０７】
次いで、次いで、第１半導体層５１であるｎ形ＧａＮ層５１ｂとの導通を得るため、パターニングを行ってｎ形ＧａＮ層５１ｂを露出させる。最後に、第１電極層２０にパッド電極２０２を形成し、ｎ形ＧａＮ層５１ｂの露出部分に第２電極層３０を形成して、半導体発光素子１２３を完成させた。
【０２０８】
比較例として、実施例１１と同様な工程であるが、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上に中間層１５であるＩＴＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子２９３（比較例１１）を製造した。具体的に金属層を形成する工程は、ｐ形ＧａＮ層５２ｂにＮｉ（１ｎｍ）／Ａｇ（４０ｎｍ）からなる金属膜を蒸着法により形成した。その後、急速高温アニールによりオーミックコンタクトを形成した。その後の工程は前記の工程と同様な方法で形成した。
【０２０９】
半導体発光素子１２３及び２９３は、ダイシングによってそれぞれ１ｍｍ角になっている。半導体発光素子１２３及び２９３の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０２１０】
それぞれの半導体発光素子１２３及び２９３について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１２３及び２９３の順方向電圧は同じであった。
【０２１１】
また、それぞれの半導体発光素子１２３及び２９３について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例１１に係る半導体発光素子１２３の方が、比較例１１に係る半導体発光素子２９３よりも１．１５倍輝度が高かった。
【０２１２】
この結果から、ＧａＮ系半導体発光素子において、第１電極層２０の開口部２１を、ブロックコポリマーの自己組織化を利用して形成しても、輝度の向上を達成できることが示された。
【０２１３】
（実施例１２）
実施例１２では、実施例１０と同様な工程で、中間層１５としてＩＴＯに代わりＺｎＯを１００ｎｍの厚さで形成した。また、中間層１５の上には、Ａｕ−Ｚｎ層に代わりＡｇ−Ｃｕ（５％）からなる金属層２０Ａが蒸着法により４０ｎｍの厚さで形成した。また、Ａｇ−Ｃｕのエッチングは、イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１００秒間行った。その他の工程は、実施例１０と同じである。
【０２１４】
実施例１２に係る半導体発光素子１２４は、１ｍｍ角にダイシングされている。
また、比較例として、実施例１２と同様な工程であるが、ｐ形ＧａＮ層５２ｂの上に中間層１５であるＺｎＯを形成せず、開口部を有する第１電極層２０を直接形成した半導体発光素子２９４（比較例１２）を製造した。比較例１２に係る半導体発光素子２９４は、１ｍｍ角にダイシングされている。
それぞれの半導体発光素子１２４及び２９４の特性の比較は、ベアチップ状態で行った。
【０２１５】
それぞれの半導体発光素子１２４及び２９４について、電流値が１Ａの場合の順方向電圧値を比較すると、半導体発光素子１２４及び２９４の順方向電圧は同じであった。
【０２１６】
また、それぞれの半導体発光素子１２４及び２９４について、電流値が５００ｍＡの場合の輝度を比較すると、実施例１２に係る半導体発光素子１２４の方が、比較例１２に係る半導体発光素子２９４よりも１．１５倍輝度が高かった。
【０２１７】
この結果から、ＧａＮ系半導体発光素子において、中間層１５としてＺｎＯを用いても、輝度の向上を達成できることが示された。
【０２１８】
なお、上記に実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、第１の導電形をｎ形、第２の導電形をｐ形として説明したが、第１の導電形をｐ形、第２の導電形をｎ形としても実施可能である。
【０２１９】
以上説明したように、実施形態に係る半導体発光素子およびその製造方法によれば、発光層５３で発生した光の外部への放出効率を高めることが可能となる。
【０２２０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２２１】
１１…第１半導体層、１２…第２半導体層、１３…発光層、１４…コンタクト層、１５…中間層、２０…第１電極層、２１…開口部、２３…金属部、３０…第２電極層、１００…構造体、１１０…半導体発光素子
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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