(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、チタン酸化物から成り、４×１０21／ｃｍ3以上の電子濃度を有し、活性層で発光した光を反射する半導体発光素子。
【請求項２】
第２電極にはニオブ又はタンタルがドープされている請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層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）である請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
チタン酸化物の結晶構造はルチル構造である請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
第２電極が形成された第２化合物半導体層の頂面は（０００１）面を有する請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
第２電極を構成する材料は、温度の増加と共に電気伝導率が増加する性質を有する請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
第２電極において、以下の式（１）で表されるプラズマ振動数（ω）が４２５ｎｍ以下である請求項１に記載の半導体発光素子。
ω＝｛（ｎe・ｅ2）／（ε0・ｍe）｝1/2    （１）
但し、
ｎe：電子密度
ｅ ：電気素量
ε0：真空の誘電率
ｍe：電子の静止質量
【請求項８】
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９】
（ａ）基体上に、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第２電極を形成する、
工程を少なくとも具備し、
第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層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）であり、
前記工程（ｂ）にあっては、（０００１）面を有する第２化合物半導体層の頂面上に、結晶構造がルチル構造であるチタン酸化物から成る第２電極を、電子濃度が４×１０21／ｃｍ3以上となるように不純物がドープされた状態でエピタキシャル成長させる半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
不純物は、ニオブ又はタンタルである請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
第２電極を、パルス・レーザ・デポジッション法に基づき形成する請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
第２電極を構成する材料は、温度の増加と共に電気伝導率が増加する性質を有する請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
第２電極において、以下の式（１）で表されるプラズマ振動数（ω）が４２５ｎｍ以下である請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
ω＝｛（ｎe・ｅ2）／（ε0・ｍe）｝1/2    （１）
但し、
ｎe：電子密度
ｅ ：電気素量
ε0：真空の誘電率
ｍe：電子の静止質量
【請求項１４】
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９に記載の半導体発光素子の製造方法。
【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、基体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１２、ｐ型導電型を有する第２化合物半導体層１３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）１５が設けられ、第２化合物半導体層１３の頂面には第２電極（ｐ側電極）１１４が設けられている。このような半導体発光素子は、活性層１２からの光が第２化合物半導体層１３を介して出射される形式の半導体発光素子と、例えば、ＷＯ２００３／００７３９０に開示されているように、活性層１２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５に示すように、第２電極１１４には活性層１２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。ここで、第２電極１１４には、活性層１２から出射された可視光を反射させるために十分な電子密度が必要とされ、第２電極１１４は、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属から構成されている。しかしながら、これらの金属から構成された第２電極にあっては、半導体発光素子の製造プロセスにおいて、あるいは又、半導体発光素子の動作時、電気的マイグレーションが生じ易く、また、酸化等の劣化が顕著である。それ故、屡々、第２電極を覆うように、例えばＴｉＷから成る被覆層１００が形成されている。尚、図５における半導体発光素子のその他の構成要素に関しては、後述する実施例１において、詳しく説明する。
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００３／００７３９０
【非特許文献１】T. Hitotsugi, A. Ueda, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Nomura, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L86 (2007)
【非特許文献２】N. Yamada, T. Hitotsugi, N. L. Kuong, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 46, 5275 (2007)
【非特許文献３】T. Hitotsugi, Y. Furubayashi, A. Ueda, K. Itabashi, K. Inaba, Y. Hirose, G. Kinoda, Y. Yamamoto, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1063 (2005)
【非特許文献４】Y. Furubayashi, T. Hitotsugi, Y. Yamamoto, K. Inaba, G. Kinoda, T. Shimada, T. Hasegawa, Appl. Phys. Lett. 86, 252101 (2005)
【非特許文献５】T. Hitotsugi, A. Ueda, S. Nakano, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, T. Hasegawa, Appl. Phys. Lett. 90, 212106 (2007)
【非特許文献６】T. Hitotsugi, Y. Hirose, J. Kasai, Y. Furubayashi, M. Ohtani, K. Nakajima, T. Chilyow, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1503 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、被覆層１００によって第２電極１１４を覆うためには、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）に基づく被覆層１００の形成、リソグラフィ技術及びエッチング技術による被覆層１００のパターニングといった種々のプロセスを必要とする。それ故、半導体発光素子の製造コストの増加を免れない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、半導体発光素子の製造プロセスにおいて、あるいは又、半導体発光素子の動作時、安定した挙動を示す第２電極を有する半導体発光素子及びその製造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、チタン酸化物から成り、４×１０21／ｃｍ3以上の電子濃度を有し、活性層で発光した光を反射する。
【０００８】
本発明の半導体発光素子にあっては、第２電極には、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、又は、バナジウム（Ｖ）がドープされている形態とすることができる。云い換えれば、第２電極にドープされた不純物は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）及びバナジウム（Ｖ）から成る群から選択された少なくとも１種の原子である形態とすることができる。
【０００９】
また、上記の好ましい形態を含む本発明の半導体発光素子において、第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層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）である構成とすることができる。
【００１０】
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にあっては、チタン酸化物の結晶構造はルチル構造である構成とすることが好ましい。
【００１１】
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にあっては、第２電極が形成された第２化合物半導体層の頂面は（０００１）面（Ｃ面とも呼ばれる）を有する構成とすることが望ましい。このように、第２化合物半導体層の頂面をＣ面とすることで、化合物半導体層を構成する化合物半導体にも依るが、第２電極との間で高い格子整合性を図ることができる。
【００１２】
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）基体上に、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第２電極を形成する、
工程を少なくとも具備し、
第１化合物半導体層、活性層、及び、第２化合物半導体層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）であり、
前記工程（ｂ）にあっては、（０００１）面を有する第２化合物半導体層の頂面上に、結晶構造がルチル構造であるチタン酸化物から成る第２電極を、電子濃度が４×１０21／ｃｍ3以上となるように不純物がドープされた状態でエピタキシャル成長させる。
【００１３】
本発明の半導体発光素子の製造方法にあっては、不純物は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、又は、バナジウム（Ｖ）である形態とすることができる。云い換えれば、第２電極にドープされた不純物は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）及びバナジウム（Ｖ）から成る群から選択された少なくとも１種の原子である形態とすることができる。尚、場合によっては、第２電極を形成した後、不純物の追加といった観点から、例えば、イオン注入法によって不純物を第２電極に注入してもよい。
【００１４】
上記の好ましい形態を含む本発明の半導体発光素子の製造方法においては、第２電極を、物理的気相成長法の一種であるパルス・レーザ・デポジッション法（Pulse Laser Deposition法、ＰＬＤ法）に基づき形成することが望ましいが、これに限定するものではなく、その他、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）やスパッタリング法に基づき第２電極を形成することもできる。
【００１５】
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その製造方法にあっては、第２電極を構成する材料は、温度の増加と共に電気伝導率が増加する性質、所謂、金属ライクの性質を有していることが好ましい。尚、金属ライクであるか否かは、電気伝導率の測定以外にも、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ法）に基づき物質の状態密度を測定し、フェルミエッジが存在するか否かで調べることもできる。
【００１６】
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あるいはその製造方法にあっては、第２電極において、以下の式（１）で表されるプラズマ振動数（ω）が４２５ｎｍ以下である形態とすることが望ましい。
【００１７】
ω＝｛（ｎe・ｅ2）／（ε0・ｍe）｝1/2    （１）
但し、
ｎe：電子密度
ｅ ：電気素量
ε0：真空の誘電率
ｍe：電子の静止質量
である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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（以下、これらを総称して、『本発明』と呼ぶ場合がある）にあっては、上述したとおり、化合物半導体として、ＧａＮ系化合物半導体（ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＧａＩｎＮ混晶、ＧａＩｎＮ混晶を含む）だけでなく、ＩｎＮ系化合物半導体、ＡｌＮ系化合物半導体を挙げることができる。また、これらの層の形成方法（成膜方法）として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やＭＢＥ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を挙げることができる。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。
【００２０】
本発明において、基体として、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、アルミナ基板、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、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。また、本発明において、半導体発光素子は、先ず、基体上に設けられるが、半導体発光素子の最終形態として、基体上に形成されている形態、及び、基体が除去されている形態を挙げることができる。
【００２１】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体発光素子、あるいは、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電極を構成する材料として、チタン（Ｔｉ）、ＴｉＷやＴｉＭｏといったチタン合金から構成することができるし（例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層／Ｎｉ層／Ａｕ層等）、あるいは又、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金、ＡｕＧｅ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等から構成することもできる。尚、電極が積層構造を有する場合、「／」の前の材料が基体側に位置する。第１電極や第２電極に対して、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。
【００２２】
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）、端面発光型の半導体レーザや、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。
【００２３】
本発明の半導体発光素子等にあっては、第２電極は活性層で発光した光を反射するが、ここで、第２電極が光を反射するとは、波長３８０ｎｍから８００ｎｍでの光反射率が４０％以上であることを意味する。第２電極の光反射率は、理論的に光反射率が１００％である誘電体多層膜を基準として、相対的な反射光強度を比較することで求めることができる。第２電極における電子濃度は、ホール測定（ファン・デル・ポー法）に基づき求めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、高電子密度を有するチタン酸化物から第２電極を構成することで、高い導電性を得ることができるだけでなく、高い光反射率を得ることができる結果、半導体発光素子の発光効率を大幅に向上させることができる。しかも、第２電極をチタン酸化物から構成するので、酸化による劣化といった問題が生じることもないし、チタン酸化物は極めて安定した物質であることから、電気的マイグレーションが発生することもない。従って、第２電極を被覆層によって被覆する必要がなく、半導体発光素子の製造工程の簡素化、半導体発光素子の製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、それに先立ち、本発明の第２電極の考察を行う。
【００２６】
チタン酸化物に５価のニオブ（Ｎｂ）やタンタル（Ｔａ）をドープすると、即ち、Ｔｉ1-ZＡZＯ2（Ａは５価の不純物）とすることで、ＩＴＯに匹敵するほどの高い伝導性が得られることが知られている（例えば、非特許文献１：T. Hitotsugi, A. Ueda, Y. Furubayashi, Y. Hirose, S. Nomura, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L86 (2007)、非特許文献２：N. Yamada, T. Hitotsugi, N. L. Kuong, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 46, 5275 (2007)、非特許文献３：T. Hitotsugi, Y. Furubayashi, A. Ueda, K. Itabashi, K. Inaba, Y. Hirose, G. Kinoda, Y. Yamamoto, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1063 (2005)、非特許文献４：Y. Furubayashi, T. Hitotsugi, Y. Yamamoto, K. Inaba, G. Kinoda, T. Shimada, T. Hasegawa, Appl. Phys. Lett. 86, 252101 (2005)、非特許文献５：T. Hitotsugi, A. Ueda, S. Nakano, N. Yamada, Y. Furubayashi, Y. Hirose, T. Shimada, T. Hasegawa, Appl. Phys. Lett. 90, 212106 (2007) を参照）。ここで、ドルーデの電子論に基づき、遍歴のない自由電子を仮定すると、式（１）に従いプラスモンと呼ばれるプラズマ振動数（ω）が決定される（例えば、C.Kittel 「固体物理学入門上」第７版 第３０４頁 (1998) 参照）。
【００２７】
ω＝｛（ｎe・ｅ2）／（ε0・ｍe）｝1/2    （１）
【００２８】
但し、
ｎe：電子密度
ｅ ：電気素量
ε0：真空の誘電率
ｍe：電子の静止質量
である。
【００２９】
プラスモンとは電子振動を量子化したもので、これ以下のエネルギーの光は理論上全反射されてしまう。そこで、チタン酸化物中の電子濃度をプラズマ振動数以上に増加させることで、可視光領域の光を全反射させることが可能となる。チタン酸化物中では、不純物であるＮｂやＴａの活性化率は、約８０％と云われている。従って、５×１０21／ｃｍ3の不純物をドーズすることで、電子濃度（キャリア濃度）は４×１０21／ｃｍ3となり、約４２３ｎｍの光まで全反射させることができる（図２参照）。尚、図２の横軸は電子濃度であり、縦軸は波長に換算したプラズマ振動数である。当然、これ以上の不純物をドープすることで、一層、高いプラズマ振動数を得ることができる。
【００３０】
また、チタン酸化物は非常に安定な物質であるため、チタン酸化物から構成した第２電極は、プロセス耐性、熱耐性、電気的耐性に非常に強い。更には、チタン酸化物（二酸化チタン，酸化チタン（ＩＶ））は大気中ではルチル型が安定であり、また、ルチル構造を有するチタン酸化物（ルチル型ＴｉＯ2と呼ぶ場合もある）は、ＧａＮのＣ面上でヘテロエピタキシャル成長することが知られている（例えば、非特許文献６：T. Hitotsugi, Y. Hirose, J. Kasai, Y. Furubayashi, M. Ohtani, K. Nakajima, T. Chilyow, T. Shimada, T. Hasegawa, Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1503 (2005) 参照）。従って、ルチル型ＴｉＯ2から成る第２電極を、第２化合物半導体層のＣ面上でヘテロエピタキシャル成長させることによって、化合物半導体層と第２電極との界面に欠陥等で生じる準位が存在しない、電気的に良好な界面を得ることができる。
【実施例１】
【００３１】
実施例１は、本発明の半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【００３２】
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１２、
（Ｃ）活性層１２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１３、
（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１５、及び、
（Ｅ）第２化合物半導体層１３上に形成された第２電極１４、
を備えている。
【００３３】
そして、第２電極１４は、チタン酸化物、具体的には、結晶構造がルチル構造を有するチタン酸化物から成り、４×１０21／ｃｍ3以上の電子濃度を有し、活性層１２で発光した光を反射する。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り、活性層１２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。ここで、第２電極１４においては、チタン酸化物（ルチル型ＴｉＯ2）にニオブ（Ｎｂ）又はタンタル（Ｔａ）がドープされている。そして、ホール測定（ファン・デル・ポー法）に基づき求められた第２電極１４における電子濃度の値は４×１０21／ｃｍ3である。従って、第２電極１４において、上述した式（１）で表されるプラズマ振動数（ω）は４２５ｎｍ以下である。第２電極１４を構成する材料（Ｎｂ又はＴａがドープされたルチル型ＴｉＯ2）は、温度の増加と共に電気伝導率が増加する性質、所謂、金属ライクの性質を有している。
【００３４】
ここで、基体１０は、例えばサファイアから成る基板１０Ａ、及び、基板１０Ａ上に形成されたＧａＮから成る下地層１０Ｂから構成されている。また、第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、第２化合物半導体層１３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１２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１３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１２及び第２化合物半導体層１３が積層された積層構造から、発光部が構成されている。尚、第２電極１４が形成された第２化合物半導体層１３の頂面はＣ面である（０００１）面を有する。
【００３５】
更には、第１電極１５は、第２化合物半導体層１３及び活性層１２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１４から、残された第２化合物半導体層１３の直下の活性層１２の部分を経由して、第１化合物半導体層１１、第１電極１５へと電流を流すことで、活性層１２にあっては、電流注入によって活性層１２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。
【００３６】
また、実施例１の発光ダイオードにおいては、第１電極１５上には、絶縁層１６に設けられた第１開口部１７Ａから絶縁層１６上を延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１８Ａが形成され、第２電極１４上には、絶縁層１６に設けられた第２開口部１７Ｂから絶縁層１６上を延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１８Ｂが形成されている。絶縁層１６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。
【００３７】
以下、基板等の模式的な一部断面図である図３の（Ａ）、（Ｂ）、及び、図４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を説明する。
【００３８】
［工程−１００］
先ず、サファイアから成る基板１０Ａ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１０Ａの表面に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。
【００３９】
［工程−１１０］
次いで、基体１０上に、ｎ型を有する第１化合物半導体層１１、活性層１２、及び、ｐ型を有する第２化合物半導体層１３が、順次、積層されて成る発光部を形成する。
【００４０】
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。
【００４１】
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１２を結晶成長させる。
【００４２】
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。
【００４３】
活性層１２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１３を活性層１２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。
【００４４】
［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。
【００４５】
［工程−１３０］
次に、第２電極（ｐ側電極）１４として、第２化合物半導体層上に、Ｔｉ1-ZＡZＯ2（Ａは５価の不純物であり、具体的には、Ｎｂ又はＴａ）をＰＬＤ法に基づき堆積させる。具体的には、例えば、以下の表１に示す条件にて第２電極１４を成膜する。次いで、例えば、水素雰囲気で４００゜Ｃ、５分といった条件の還元アニールを行うことで、過酸化された第２電極１４を構成するＴｉＯx（ｘ＞２）をＴｉＯ2へとすることができる。ここで、不純物濃度は、活性層１２からの光が第２電極１４によって反射されるように、キャリア濃度が４×１０21／ｃｍ3以上となるような値とする。例えば、上述したとおり、ＮｂやＴａの場合、ＴｉＯ2中での電気的活性化率は約８０％であるが故に、約５×１０21／ｃｍ3以上のドーズ量とすればよい。尚、一般には、ＴｉＯ2中での不純物の電気的活性化率をαとすれば、不純物のドーズ量は、４×１０21×（１／α）／ｃｍ3以上とすればよい。また、ルチル型ＴｉＯ2はＧａＮのＣ面上にヘテロエピタキシャル成長することが知られており、非常に良好な界面が得られ易い。
【００４６】
［表１］
レーザ光源  ：ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）
強度        ：２Ｊ／ｃｍ2  ２Ｈｚ
ターゲット  ：ＴｉＯ2粉末の焼結体
（Ｎｂ又はＴａとしてＮｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5を添加）
ターゲットから第２化合物半導体層までの距離：約５０ｍｍ
プロセスガス：Ｏ2
基板温度    ：２５０゜Ｃ
【００４７】
［工程−１４０］
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１４、第２化合物半導体層１３、活性層１２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３の（Ａ）参照）。その後、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１５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１５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１５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１５を形成することができる（図３の（Ｂ）参照）。
【００４８】
［工程−１５０］
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１２の部分、及び、露出した第２化合物半導体層１３の部分、並びに、第２電極１４の一部分を、絶縁層１６で被覆する（図４の（Ａ）参照）。絶縁層１６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１５上の絶縁層１６の部分及び第２電極１４上の絶縁層１６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１７Ａ及び第２開口部１７Ｂを形成する（図４の（Ｂ）参照）。次いで、第１電極１５から第１開口部１７Ａを介して絶縁層１６上に延びる第１コンタクト部（第１パッド部）１８Ａを形成し、同時に、第２電極１４から第２開口部１７Ｂを介して絶縁層１６上に延びる第２コンタクト部（第２パッド部）１８Ｂを形成する。尚、第１コンタクト部（第１パッド部）１８Ａ及び第２コンタクト部（第２パッド部）１８Ｂ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。
【００４９】
実施例１にあっては、不純物がドープされ、高電子密度を有するチタン酸化物から第２電極１４を構成することで、高い導電性を得ることができるだけでなく、高い光反射率を得ることができる結果、半導体発光素子の発光効率を大幅に向上させることができる。しかも、第２電極１４をチタン酸化物から構成するので、酸化によって劣化することがないし、電気的マイグレーションが発生することもない。従って、従来の技術と異なり、第２電極１４を被覆層によって被覆する必要がなく、半導体発光素子の製造工程の簡素化、製造コストの低減を図ることができる。また、不純物がドープされたチタン酸化物は仕事関数が大きいので、ｐ型の導電型を有する第２化合物半導体層１３との間のショットキバリアが低く、第２電極１４と第２化合物半導体層１３との間の電気的接続として良好なオーミック・コンタクトを得ることができる。
【００５０】
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１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体上に形成されている形態を挙げたが、代替的に、基体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１５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１５を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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は、電子濃度と波長に換算したプラズマ振動数との関係を示すグラフである。
【図３】図３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体等の模式的な一部端面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３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体等の模式的な一部端面図である。
【図５】図５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】
【００５２】
１０・・・基体、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２電極、１５・・・第１電極、１６・・・絶縁層、１７Ａ，１７Ｂ・・・開口部、１８Ａ，１８Ｂ・・・コンタクト部
【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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