(57)【要約】【課題】発光部へ流れ込む電流を分散させ、半導体発光素子の面内における発光強度の均一化が図れると共に、発光効率も向上させることが可能な半導体発光素子を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体発光素子１Ａは、第一基体２の絶縁性を有する一面に配された第一導電型層３と、該第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに連続した発光部４、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層５、及び該第一透明導電体６、からなる積層体１０ａと、該第一透明導電体の外面の一部又は全部に配された第一電極（不図示）と、前記積層体とは重ならない位置にあり、前記第一導電型層と電気的に接し、かつ、前記積層体とは離間しつつ該積層体を挟み込む位置に配された第二電極１２ａと、を少なくとも備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基体の絶縁性を有する一面に配された第一導電型層と、
該第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに連続した発光部、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層、及び第一透明導電体、からなる積層体と、
該第一透明導電体の外面の一部又は全部に配された第一電極と、
前記積層体とは重ならない位置にあり、前記第一導電型層と電気的に接し、かつ、前記積層体とは離間しつつ該積層体を挟み込む位置に配された第二電極と、
を少なくとも備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
第一基体の絶縁性を有する一面に配された第一導電型層と、
該第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに独立した発光部、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層、からなる積層体と、
該第二導電型層の外面の一部又は全部にそれぞれ、直接又は第一透明導電体を介して配された第一電極と、
前記積層体とは重ならない位置にあり、前記第一導電型層と電気的に接し、かつ、前記積層体とは離間しつつ該積層体を挟み込む位置に配された第二電極と、
前記第一電極の外面同士を電気的に接続するように第二透明導電体が配された透明な第二基体と、
を少なくとも備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記積層体は、その上方から見てライン状をなしており、さらに該積層体の外面全域に重ねて配された第一透明導電体は、２ｍｍ以下のライン幅を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第一透明導電体は、１ｍｍ以下のライン幅を有することを特徴とする請求項３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、化合物半導体層から光を取り出す化合物半導体の発光素子に関し、特に、透明導電膜を窓極として利用した化合物半導体の発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体は、緑色や青色等の可視光発光デバイスとして注目されている。
【０００３】
これら窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光デバイスの製造においては、窒化ガリウム系化合物半導体と格子整合する基板が少ないことから、通常、サファイアが結晶成長用の基板として用いられる。そして、サファイアのような絶縁性の基板を用いる場合は、他のＧａＡｓやＩｎＰ等の導電性を有する半導体基板を用いた発光素子とは異なり、基板側から電極を取り出すことができないので、半導体層に設けるｐ側電極及びｎ側電極は、半導体層を積層させる基板の一面側に形成することになる。
【０００４】
従来の半導体発光素子では、光を取り出す電極に金属薄膜を用いていた。この場合、透過率を確保するため膜厚を厚くすることができず、導電性が十分に確保できないため、大面積化は困難であった。
そのため、光を取り出す電極にＩＴＯ等の透明導電膜を使用し、大面積化することで半導体発光素子内の発光体から発生する光を外部に効率的に取り出すことが考えられた。図１０は、透明導電膜を成膜した半導体発光素子の一例を示す平面図であり、図１１は、図１０に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１１に示すように、透明導電膜を成膜した半導体発光素子１０１は、サファイア基板１０２の一方の面（図１１の上面）にＧａＮバッファ層（図示せず）を介して第一導電層１０３が設けられ、この第一導電層１０３を介して発光部１０４、発光部１０４の外面に第二導電層１０５、金属薄膜層１０９、透明導電体１０６が順に重ねて設けられている。また、この透明導電体１０６の外面の一部には第一電極（ｐ型電極）１１１が設けられ、一方、前記第一導電層１０３に電気的に接して第二電極（ｎ型電極）１１２が設けられた構造をしている。
【０００５】
上記のような構造の半導体発光素子１０１は、光を取り出す電極に透明導電膜１０６を用い、電流が均一に流れるように全面電極を形成したものである。
ところが、半導体に対極を形成した構造であると、図１１の矢印線に示すように、半導体の抵抗が高いため電流が発光部に均一に流れ込まない。
【０００６】
また、半導体発光素子における発光効率を改善したものとして、半導体基板の一方の面に第一の電極を形成し、他方の面に発光部を含む半導体層と、該半導体層の表面の一部に分配して形成する分配電極と、前記半導体層の表面と前記分配電極とを覆って形成する、前記分配電極と導通する透明導電膜と、前記透明導電膜の表面に一部に前記透明導電膜と導通する台座電極とを設けた構成例が挙げられる（特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、上記のような半導体発光素子は、台座電極から供給される電流を直下方向に流れないように誘導する分配電極を有するものの、電路の形成に起因する部位であって、分配電極と導通する透明導電膜は一つしかないため、発光部への電流の流れ込みを効率良く分散させることが極めて困難であった。
【特許文献１】特開２００１−１８９４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光部へ流れ込む電流を分散させ、半導体発光素子の面内における発光強度の均一化が図れるとともに、発光効率も向上させることが可能な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】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発光素子は、第一基体の絶縁性を有する一面に配された第一導電型層と、該第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに連続した発光部、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層、及び第一透明導電体、からなる積層体と、該第一透明導電体の外面の一部又は全部に配された第一電極と、前記積層体とは重ならない位置にあり、前記第一導電型層と電気的に接し、かつ、前記積層体とは離間しつつ該積層体を挟み込む位置に配された第二電極と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成において、発光部とは、第一導電型層と第二導電型層との間に位置する層、又は第一導電型層と第二導電型層の界面を意味する。
【００１１】
本発明の請求項２に係る発光素子は、第一基体の絶縁性を有する一面に配された第一導電型層と、該第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに独立した発光部、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層、からなる積層体と、該第二導電型層の外面の一部又は全部にそれぞれ、直接又は第一透明導電体を介して配された第一電極と、前記積層体とは重ならない位置にあり、前記第一導電型層と電気的に接し、かつ、前記積層体とは離間しつつ該積層体を挟み込む位置に配された第二電極と、前記第一電極の外面同士を電気的に接続するように第二透明導電体が配された透明な第二基体と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発光素子は、請求項１又は２において、前記積層体は、その上方から見てライン状をなしており、さらに該積層体の外面全域に重ねて配された第一透明導電体は、２ｍｍ以下のライン幅を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に係る発光素子は、請求項３において、前記第一透明導電体は、１ｍｍ以下のライン幅を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第一の半導体発光素子は、第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに連続する発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層及び第一透明導電体からなる積層体を備えている。この構成によれば、前記積層体の外面に配された第一透明導電体によって、前記発光部へ流れ込む電流の平面的な拡散性を促進させ、均一化を図ることができる。
また、本発明の第二の半導体発光素子は、第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに独立する発光部、該発光部の外面にのみ順に重ねて配された第二導電型層、からなる積層体の外面の一部又は全部にそれぞれ、直接又は第一透明導電体を介して配された複数の第一電極の外面同士を電気的に接続するように第二透明導電体が配された透明な第二基体を備えている。この構成によれば、前記第二透明導電体によって電気的に接続される複数の前記第一電極により、前記発光部へ流れ込む電流の立体的な拡散性を促進させ、均一化を図ることができる。
さらに、本発明の第一及び第二の半導体発光素子は共に、第一導電型層に電気的に接して配された第二電極で、前記積層体を、離間しつつ挟み込むことによって、ｐｎ接合部を通過する電流の増大をもたらすことができる。ゆえに、半導体発光素子の面内における発光強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。
まず、図１及び図２は、本発明に係る第一の半導体発光素子の一例を示すものであり、図１は、半導体発光素子における第一透明導電体の第一のパターニングを説明する平面図、図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿う概略断面図である。
本実施形態の第一の半導体発光素子１は、第一基体２の絶縁性を有する一方の面（図２の上面）に第一導電型層３が配され、該第一導電型層３の外面に、互いに連続する発光部４が局所的に配されている。また、発光部４の外面には、第二導電型層５、及び第一透明導電体６が順に重ねて配され、前記発光部４を含めて積層体１０を構成している。また、第一透明導電体６の外面の一部又は全部には、第一電極１１が配されている。さらに、前記積層体１０とは重ならず、かつ、前記積層体１０を挟み込む位置には、前記第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２が、前記積層体１０と離間して配されている。
【００１６】
発光素子は、有機金属気相成長法（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition ：以下、ＭＯＣＶＤ法という）、ハライド気相成長法（High Density Chemical Vapor Deposition：以下、ＨＤＣＶＤ法という）、有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ：以下、ＭＯＶＰＥ法という）等の気相成長法により各層を成長させることにより形成される。 
【００１７】
ＭＯＣＶＤ法では、原料ガスに、たとえばガリウム源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、窒素源としてアンモニア（ＮＨ３  ）、ヒドラジン等の水素原子を含む化合物、Ｓｉ源としてモノシラン（ＳＨ４  ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｍｇ源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２ＭＧ ）を用い、キャリアガスとして水素ガス、窒素ガス等が用いられる。
【００１８】
発光素子の構造は、第一基体２の絶縁性を有する一方の面に、少なくとも第一導電型層３、発光部４、第二導電型層５、電流拡散層としての第一透明導電体６が順に積層された構造であればよく、ホモ、シングルヘテロ、ダブルヘテロ等の構造とすることができる。また、たとえば、第一基体２としてのサファイア基板の表面に、バッファ層を介してｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層、発光部、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層、金属薄膜層、電流拡散層としての第一透明導電体が順に積層したダブルへテロ構造のものが高発光素子として知られている。
【００１９】
以下においては、発光部が層をなす場合について述べるが、界面発光の場合には、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層の界面が発光部として機能する。
ｎ型コンタクト層は、ノンドープまたはＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｃなどのｎ型ドーパントをドープしたＧａＮで形成できる。ｎ型クラッド層は、たとえばノンドープまたはｎ型ドーパントをドープしたＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等で形成することができる。したがって、第一導電型層３は、たとえばＳｉをドーパントとするｎ型ＡｌＧａＮ層（主たる第一導電型層）と、Ｓｉをドーパントとするｎ型ＧａＮ層とによって構成できる。
【００２０】
発光部４は、ノンドープ、またはｎ型ドーパント及び／又はＺｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂａ等のｐ型ドーパントをドープしたＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等で形成でき、インジウムを含む発光部を形成することにより紫外〜赤色まで発光波長を変化させることが可能である。発光部にｎ型ドーパントをドープすると、ピーク波長における発光強度がさらに大きくなり、ｐ型ドーパントをドープすると、波長を約０．５ｅＶ長波長側に持って行くことができ、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントをドープすると、発光強度を大きくしたままで、発光波長を長波長側に移動させることができる。
この発光部４は、たとえばＩｎＧａＮとＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とすることができる。
【００２１】
ｐ型クラッド層は、ｐ型ドーパントをドープしたＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等で形成することができる。また、ｐ型コンタクト層は、ｐ型ドーパントをドープしたＧａＮで形成することができ、ｎ型クラッド層と同じくＧａＮは電極と好ましいオーミックコンタクトを得ることができる。したがって、第二導電型層５は、たとえばｐ型ドーパントであるＭｇを含むｐ型ＡｌＧａＮ層（主たる第二導電型層）と、Ｍｇをドーパントとするｐ型ＧａＮ層とによって構成できる。
また、ｎ型クラッド層及び／又はｐ型クラッド層は省略することもできる。省略した場合は、コンタクト層がクラッド層として作用する。
【００２２】
金属薄膜層は、ｐ型コンタクト層またはｐ型クラッド層とのオーミックコンタクトを良くするために、ｐ型層にドープされているドーパントと同じ金属原子、たとえばＭｇ原子を含む合金または多層膜が好ましく、蒸着法やスパッタリング法等により形成され、所定温度でアニーリング処理されてオーミックコンタクトが達成される。もちろん、光透過率を低減させないためには、金属薄膜層の厚さには上限が設けられる。
金属薄膜層は、たとえばＮｉとＡｕからなるものとすることができる。
【００２３】
第一透明導電体６は、高導電性と高透過性からスズ添加酸化インジウム膜（Indium-Tin-Oxide：以下、ＩＴＯ膜という）、あるいはＩＴＯ膜が主体をなし、その耐熱性保護膜としてフッ素添加酸化スズ膜（Fluorine-doped-Tin-Oxide：以下、ＦＴＯ膜という）が積層されることで形成できる。
【００２４】
従来、ＩＴＯ膜は減圧スパッタ法により成膜され、ＦＴＯ膜は大気ＣＶＤ法により成膜されることが多かったが、ＩＴＯ膜とＦＴＯ膜の成膜で、それぞれ異なる製法を用いると工程数が多くなり、コストアップの要因となるので、ＩＴＯ膜とＦＴＯ膜の両方の膜が成膜可能であって、しかも、大気中での成膜が可能なスプレー熱分解法（Spray Pyrolysis Deposition：以下、ＳＰＤ法という）が好適に用いられる。
【００２５】
ＳＰＤ法は、下部より加熱した第一基体に、上部より原料液をスプレー塗布することで、第一基体表面上で熱分解及び化学反応を生じさせて成膜する方法であるが、大気中での成膜が可能であり、製造コスト低減の上で好適に用いられる成膜法である。
【００２６】
本発明におけるＩＴＯ膜の成膜は、塩化インジウム（水和物）と塩化スズ（水和物）のエタノール液を３５０℃に加熱した第一基体に噴霧することにより行い、スズの添加量をインジウムに対して元素比で５ａｔ％となるように配合して行うのが好ましく、導電性、透過性に優れた厚さ１００ｎｍから１０００ｎｍ程度の薄膜である。
【００２７】
ＦＴＯ膜の成膜は、塩化スズ（水和物）のエタノール液とフッ化アンモニウムの飽和水溶液の混合液を、４００℃以上７００℃以下に加熱した第一基体上に噴霧して行うが、フッ素の添加量は、スズに対して数ｐｐｍから数千ｐｐｍ程度ドープするのが好ましく、耐熱性、耐薬品性に優れた厚さ５０ｎｍから３００ｎｍ程度の薄膜である。
【００２８】
ＦＴＯ膜の成膜は、４００℃を越えた温度から成膜を開始する。オーミックコンタクトを得るための昇温は、ＦＴＯ膜の成膜途中、あるいは成膜後に昇温させることにより行い、上限は７００℃となる。ＦＴＯ膜が１０ｎｍ以上形成されれば、透明導電膜の耐熱性が向上するため、成膜途中に５００℃を越える温度に保持されても、電気伝導性は劣化せず、初期状態が維持されるが、ＦＴＯ膜の成膜温度が４００℃を下回ると金属薄膜層の加熱が不十分になり、金属薄膜層のオーミックコンタクトが達成できないので４００℃が下限である。
【００２９】
ＩＴＯ膜とＦＴＯ膜とも同じＳＰＤ法で成膜できるので、ＩＴＯ膜とＦＴＯ膜からなる第一透明導電体とする場合、ＩＴＯ膜を成膜後、引き続いて（ＳＰＤ成膜装置から試料を取り出すことなく）連続して、第一基体の温度を昇温し、所定温度に加熱保持して、ＦＴＯ膜を成膜する。
【００３０】
このようにしてＦＴＯ膜を成膜するときの加熱により、ＩＴＯ膜直下の金属薄膜層も加熱されてオーミックコンタクトが達成されるので、別工程でオーミックコンタクト達成のためのアニーリング処理を行う必要が無く、製造工程の削減、製造コストの低減が期待される。
【００３１】
積層体１０のパターニングは、第一透明導電体６の表面をマスクした後、エッチングすることにより行う。積層体１０は、その上方（第一透明導電体６側）から見たとき、１以上のライン状部位を有し、この外面全域に重ねて第一透明導電体６が配され、前記積層体１０とは重ならない位置にあり、第一導電型層３に電気的に接し、かつ、前記積層体１０とは離間する位置に配された第二電極１２によって挟み込まれて形成されている。
これにより、１以上のライン状部位を有する積層体の外面全域に重ねて配された第一透明導電体に、第一導電型層に連通する電路を形成する部位が備えられ、電路を形成する部位の縁部を発光させることができる。しかも、ライン状部位を、一端部で結合して複数配して形成すれば、発光強度をより一層向上させることができる。
【００３２】
積層体をパターニングした後、第一電極としてのｐ型電極と、第二電極としてのｎ型電極を形成する。ｐ型電極は第一透明導電体表面の所定の部位に形成されるが、ｎ型電極は、第一基体にサファイア等の絶縁基板を用いた場合は、第一基体の他方の面に電極を設けることができないので、化合物層や金属薄膜層、第一透明導電体を積層した一方の面側にｐ型電極とｎ型電極の両電極を設けなければならない。このためには、第一透明導電体、金属薄膜層、ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層、発光部、ｎ型クラッド層をエッチングして、ｎ型コンタクト層を露出させ、その露出部にｎ型電極を形成する。
【００３３】
各層をエッチングするにはウェットエッチング、ドライエッチングいずれの方法を用いても良い。ウェットエッチングでは、たとえば、リン酸と硫酸との混酸を用いることができる。ドライエッチングでは、たとえば、反応性イオンエッチング、集束イオンビームエッチング、イオンミリング、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）エッチング等を用いることができ、エッチングガスとして、反応性イオンエッチング、ＥＣＲエッチングでは、ＣＦ４、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌＦ３、ＣＣｌＦ２、ＳＦ６、ＰＣｌ３  等のガスを用いることができ、集束イオンビームエッチングでは、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ等を金属イオン源として用いることができ、イオンミリングでは、Ａｒ、Ｎｅ、Ｎ２  等の不活性ガスを用いることができる。
【００３４】
エッチングでは、各層毎に最適なエッチング法を選択して、各層毎にマスキングしてエッチングしても良いが、フォトリソグラフィーの回数増加に伴い、発光面積が減少するので、塩素ガスを含むガス、または臭素ガスを含むガスを用いて、第一透明導電体、金属薄膜層、ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層、発光部、ｎ型クラッド層を一度にエッチングして、ｎ型コンタクト層を露出する方法が好ましい。
【００３５】
以上のように構成した半導体発光素子１は、図２の矢印線に示すように、第一透明導電体にパターニングを施すことによって、発光部への電流の流れ込みを分散させ、均一化を図ることができる。
【００３６】
［実施例］
以下では、本発明に係る半導体発光素子の製造例について、図１および図２を参照して説明する。
本例では、有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ：以下、ＭＯＶＰＥ法という）を用い、サファイア基板の一方の面に各ＧａＮ系化合物層を形成した。Ｇａ、Ｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇの各成分源となる原料ガスは、Ｇａがトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスを、Ｎがアンモニア（ＮＨ３）ガスを、Ｓｉがモノシラン（ＳｉＨ４）ガスを、Ａｌがトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを、Ｉｎがトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを、Ｍｇがビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２  Ｍｇ）ガスを用い、キャリアガスとして水素ガスを用いた。
【００３７】
まず、常温横型ＭＯＶＰＥ装置内に、一方の面を化合物堆積面とするサファイア基板２を設置し、水素を供給しながら加熱してサーマルクリーニングを施した。次に、サファイア基板２を所望の温度まで低下させてＧａＮバッファ層を堆積させた。その後、ＧａＮバッファ層を設けたサファイア基板２を加熱して、ＮＨ３ガス、ＴＭＧガス、ＳｉＨ４ガスを流してＳｉをドーパントとするｎ型ＧａＮ層を成長させた後、ＮＨ３  ガス、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＳｉＨ４  ガスを流してＳｉをドーパントとするｎ型ＡｌＧａＮ層を成膜し、第一導電層３を形成した。
【００３８】
次に、試料を加熱すると共に、ＴＭＡガスを断続的に流しつつ、ＧａＮとＡｌＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とする発光部４をｎ型ＡｌＧａＮ層の外面に成長させた。
【００３９】
続いて、ＮＨ３ガス、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ２Ｍｇガスを流して、発光部４の外面に、Ｍｇをドーパントとするｐ型ＡｌＧａＮ層を成膜し、その後、ＮＨ３  ガス、ＴＭＧガス、Ｃｐ２  Ｍｇガスを流して、Ｍｇをドーパントとするｐ型ＧａＮ層８を成膜し、第二導電層５を形成した。このｐ型ＧａＮ層を成膜した後、蒸着法によりＮｉとＡｕを各２ｎｍ堆積させて、金属薄膜層を設けた。
【００４０】
次に、試料をＳＰＤ法成膜装置に移して、金属薄膜層を３５０℃に加熱保持して、ＳＰＤ法により、金属薄膜層の外面にＩＴＯ膜用原料化合物を噴霧して厚さ７００ｎｍのＩＴＯ透明導電膜、及びＩＴＯ成膜後、引き続いて４００℃まで昇温を開始し、ＩＴＯ膜の表面が３８０℃を越えたところから、ＦＴＯ膜成膜用原料化合物溶液の噴霧を開始し、厚さ１００ｎｍのＦＴＯ膜を成膜して第一透明導電体６を形成した。
このＳＰＤ法による成膜は、発光素子のウエハ下部より薬液をスプレーする構成を取り、全て大気中で実施した。ＩＴＯ膜の成膜は、塩化インジウム（水和物）と塩化スズ（水和物）のエタノール溶液を、３５０℃に加熱したウエハ上に噴霧することにより行い、Ｓｎの添加量をＩｎに対して元素比で５ａｔ％となるように配合した。このとき原料溶液に塩化ガリウムを加えたものと加えなかったものを成膜し、比較を行った。なお、Ｇａの添加量は、Ｉｎに対して元素比で０．５ａｔ％となるように配合した。
また、ＦＴＯ膜の成膜は、塩化スズ（水和物）のエタノール溶液と、フッ化アンモニウムの飽和水溶液の混合溶液を、４００℃に加熱したウエハ上に噴霧することにより行った。このとき、フッ化アンモニウムの添加量は、塩化スズ（水和物）に対してＦとＳｎの元素比で１．７倍とした。
【００４１】
この後、第一透明導電体６表面をマスクし、亜鉛粉末と塩酸を用いてエッチングすることにより、図１に示すように、その上方（第一透明導電体６側）から見たとき、１以上のライン状部位を有するようにパターニングを行った。また、このパターニングによって、ライン状をなす第一透明導電体６のライン幅を、０．３ｍｍから２ｍｍまで変化させた。
【００４２】
図１に示す第一のパターニングを施した半導体発光素子１Ａは、その上方（第一透明導電体６側）から見たとき、平行で均一なライン幅を有するライン部位１０ａを複数の有する積層体１０Ａの外面全域に重ねて配された第一透明導電体６が、前記積層体１０Ａとは離間しつつ配され、第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２Ａのライン部位１２ａによって挟み込まれた櫛歯状に形成され、該第一透明導電体６に１つだけ第一電極（ｐ型電極）１１を取り付けた構成をしている。
そして、金属薄膜層とｐ型ＧａＮ層間のオーミック接続を実現するため、大気中で５００℃、１ｈの熱処理を行った。
【００４３】
次に、ｎ型ＡｌＧａＮ層の一方の面の周縁部にｎ型電極１２を形成するために、ｎ型電極１２形成部位上に積層されている発光部４、ｐ型ＡｌＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層からなる第二導電層５、金属薄膜層、第一透明導電体６を除去するために、第一透明導電体６上にマスクを形成した。マスク形成後、試料をエッチング装置に移し、エッチングガスを流して、ｎ型ＡｌＧａＮ層が露出するまでドライエッチングを行った。
【００４４】
ドライエッチングにより露出したｎ型ＡｌＧａＮ層上に、蒸着法によってＡｌを厚さ約１００ｎｍ蒸着してｎ型電極１２を形成し、マスクを剥がした第一透明導電体６上の周縁の一部に、蒸着法によってＡｌを厚さ約１００ｎｍ蒸着してｐ型電極１１を形成した。
【００４５】
このようにして積層したウエハを５ｍｍ×１０ｍｍ角にダイシングしてベアチップとした。そして、このベアチップをステム上にダイボンディングにより実装し、ワイヤボンディングにより配線して発光素子１Ａを得た。
【００４６】
その後、発光素子１Ａについて、発光試験を行い、発光強度を求めた。その測定結果を表１に示す。なお、発光強度は、第一透明導電体をパターニングしていないもの（表１において「なし」と表示）を１とした。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１に示すように、第一透明導電体をパターニングすることにより、発光部へ流れ込む電流の拡散性を促進させると共に、ｐｎ接合部を通過する電流の増大をもたらすことができた。また、発光に寄与する素子を構成するｐｎ接合部の発光効率が素子面内において向上するので、半導体発光素子の面内における発光強度を向上させることができた。
しかも、ライン状に配された第一透明導電体のライン幅を２ｍｍ以下にすることによって発光強度が向上し、好ましくは１ｍｍ以下にすることによって、第一透明導電体をパターニングしていないものに比して発光強度が２倍以上になった。
【００４９】
また、本発明の第一の半導体発光素子における第一透明導電体６のパターニングは、上記タイプに限らず、たとえば、図３乃至図６に示すようにすることもできる。なお、以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成部分には同じ符号を付してその説明は省略し、特に説明しない限り他の部分も同じであるものとする。
【００５０】
まず、図３に示す半導体発光素子１Ｂは、上方（第一透明導電体６側）から見て、細幅ライン部位１０ｂ１と太幅ライン部位１０ｂ２を平行に複数の有する積層体１０Ｂの外面全域に重ねて配された第一透明導電体６が、前記積層体１０Ｂとは離間しつつ配され、第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２Ｂのライン部位１２ｂによって挟み込まれた略櫛歯状に形成され、該第一透明導電体６に１つだけ第一電極（ｐ型電極）１１を取り付けた構成をしている。
【００５１】
また、図４に示す半導体発光素子１Ｃは、上方（第一透明導電体６側）から見て、傾斜する均一なライン幅のライン部位１０ｃを平行に複数の有する積層体１０Ｃの外面全域に重ねて配された第一透明導電体６が、前記積層体１０Ｃとは離間しつつ配され、第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２Ｃのライン部位１２ｃによって挟み込まれた略櫛歯状に形成され、該第一透明導電体６に１つだけ第一電極（ｐ型電極）１１を取り付けた構成をしている。
【００５２】
また、図５に示す半導体発光素子１Ｄは、上方（第一透明導電体６側）から見て、波状のライン部位１０ｄを平行に複数の有する積層体１０Ｄの外面全域に重ねて配された第一透明導電体６が、前記積層体１０Ｄとは離間しつつ配され、第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２Ｄのライン部位１２ｄによって挟み込まれた略櫛歯状に形成され、該第一透明導電体６に１つだけ第一電極（ｐ型電極）１１を取り付けた構成をしている。
【００５３】
また、図６に示す半導体発光素子１Ｅは、上方（第一透明導電体６側）から見て、略三角形状をなすライン部位１０ｅを複数の有する積層体１０Ｅの外面全域に重ねて配された第一透明導電体６が、前記積層体１０Ｅとは離間しつつ配され、第一導電型層３と電気的に接する第二電極１２Ｅのライン部位１２ｅによって挟み込まれた略鋸歯状に形成され、該第一透明導電体６に１つだけ第一電極（ｐ型電極）１１を取り付けた構成をしている。
【００５４】
以上、本発明に係る第一の半導体発光素子における第一透明導電体のパターニングについて幾つか例示して説明したが、本発明に係る第一透明導電体のパターニングは上記各例に限定されるものではなく、積層体が、第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに連続し、その外面全域に重ねて第一透明導電体が配されているのであれば、種々変更が可能である。
【００５５】
また、本実施形態の第二の半導体発光素子は、たとえば図７及び図８のように示すことができる。図７及び図８は、本発明に係る第二の半導体発光素子の一例を示すものであり、図７は、半導体発光素子における第一透明導電体の第一のパターニングを説明する平面図、図８は、図７に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。
本実施形態の第二の半導体発光素子２１は、第一基体２の絶縁性を有する一方の面（図８の上面）に第一導電型層３が配され、該第一導電型層３の外面に、互いに独立した発光部４が局所的に配されている。また、発光部４の外面には、第二導電型層５が重ねて配され、前記発光部４を含めて積層体３０を構成している。また、第二導電型層５の外面の一部又は全部にそれぞれ、直接又は第一透明導電体６を介して第一電極３１が配されている。また、第一電極３１の外面には、該第一電極３１の外面同士を電気的に接続するように第二透明導電体８が配された透明な第二基体９が配されている。さらに、前記積層体３０とは重ならず、かつ、前記積層体３０を挟み込む位置には、前記第一導電型層３と電気的に接する第二電極３２が、前記積層体３０と離間して配されている。
【００５６】
第一透明導電体６及び第二透明導電体８は、高導電性と高透過性からスズ添加酸化インジウム膜（Indium-Tin-Oxide：以下、ＩＴＯ膜という）、あるいはＩＴＯ膜が主体をなし、その耐熱性保護膜としてフッ素添加酸化スズ膜（Fluorine-doped-Tin-Oxide：以下、ＦＴＯ膜という）が積層されることで形成できる。
また、第二基体９としては、ガラス基板やプラスチック基板、プラスチックフィルム等が挙げられる。
【００５７】
以上のように構成した半導体発光素子２１は、第二透明導電体によって電気的に接続される複数の第一電極により、図８の矢印線に示すように、発光部へ流れ込む電流の立体的な拡散性を促進させ、均一化を図ることができる。
【００５８】
図７に示す第一のパターニングを施した半導体発光素子２１Ａは、上方（第一電極３１側）から見て、互いに独立して平行に配された、均一なライン幅を有する複数の帯状積層体３０Ａ・・３０Ａが、当該積層体３０Ａとは離間しつつ配された、第一導電型層３と電気的に接する第二電極３２Ａのライン部位３２ａによって挟み込まれて形成されている。また、前記積層体３０Ａの外面の一部又は全部にはそれぞれに、直接又は第一透明導電体６を介して、１つずつ第一電極（ｐ型電極）３１が取り付けられ、前記第一電極３１の外面同士を連続して電気的に接続するようにライン状に形成された第二透明導電体８Ａが、透明な第二基体９の一面（第一電極３１側面）に配された構成をしている。
【００５９】
また、本発明の第二の半導体発光素子におけるパターニングは、上記タイプに限らず、たとえば、図９に示すようにすることもできる。
図９に示す半導体発光素子２１Ｂは、上方（第一透明導電体６側）から見て、互いに独立して平行に配された、均一な幅を有する複数の矩形状積層体３０Ｂ・・３０Ｂが、当該積層体３０Ｂとは離間しつつ配された、第一導電型層３と電気的に接する第二電極３２Ｂによって周囲を取り囲むように挟み込まれて形成されている。また、前記積層体３０Ｂの外面の一部又は全部にはそれぞれに、直接又は第一透明導電体６を介して、１つずつ第一電極（ｐ型電極）３１が取り付けられ、前記第一電極３１の外面同士を連続して電気的に接続するように格子状に形成された第二透明導電体８Ｂが、透明な第二基体９の一面（第一電極３１側面）に配された構成をしている。
【００６０】
以上、本発明に係る第二の半導体発光素子における第一透明導電体のパターニングについて幾つか例示して説明したが、本発明に係る第一透明導電体のパターニングは上記各例に限定されるものではなく、積層体が、第一導電型層の外面に局所的に配され、互いに独立し、その外面全域に重ねて第一透明導電体が配され、また、第一電極の外面同士を電気的に接続するように第二透明導電体が配された透明な第二基体を備えているのであれば、種々変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、たとえば高輝度ＬＥＤ等の発光デバイスの発光素子として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る第一の半導体発光素子（素子Ａ）における第一透明導電体の第一のパターニングを示す平面図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】素子Ａにおける第一透明導電体の第二のパターニングを示す平面図である。
【図４】素子Ａにおける第一透明導電体の第三のパターニングを示す平面図である。
【図５】素子Ａにおける第一透明導電体の第四のパターニングを示す平面図である。
【図６】素子Ａにおける第一透明導電体の第五のパターニングを示す平面図である。
【図７】本発明に係る第二の半導体発光素子（素子Ｂ）における第一電極を配する積層体の第一のパターニングを示す平面図である。
【図８】図７に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】素子Ｂにおける第一電極を配する積層体の第二のパターニングを示す平面図である。
【図１０】従来の半導体発光素子を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ），２１（２１Ａ，２１Ｂ）  半導体発光素子、２  第一基体、３  第一導電型層、４  発光部、５  第二導電型層、６  第一透明導電体、８  第二透明導電体、９  第二基体、１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ），３０（３０Ａ，３０Ｂ）  積層体、１１，３１  第一電極（ｐ型電極）、１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ），３２（３２Ａ，３２Ｂ）  第二電極（ｎ型電極）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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