(57)【要約】【課題】窒化物半導体層上に高反射効率を有する銀又は銀合金の電極が接触して形成されている場合において、銀又は銀合金電極での反射効率を低下させず、さらに高い反射効率を発揮させ、発光層からの光を有効に取り出すことができる高品質の半導体発光素子を製造することを目的とする。【解決手段】発光素子構造の第１及び第２窒化物半導体層を順に積層する工程と、前記第２窒化物半導体層表面に銀を含む第２電極を形成する工程と、前記第１窒化物半導体層の一部を第２窒化物半導体層から露出させる工程と、前記第１窒化物半導体層の露出部に、前記第２電極を構成する銀の一部を移動させる工程とを具備する半導体発光素子の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子構造の第１及び第２窒化物半導体層を順に積層する工程と、
前記第２窒化物半導体層表面に銀を含む第２電極を形成する工程と、
前記第１窒化物半導体層の一部を第２窒化物半導体層から露出させる工程と、
前記第１窒化物半導体層の露出部に、前記第２電極を構成する銀の一部を移動させる工程とを具備することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１窒化物半導体層の露出工程の後に、前記第２窒化物半導体層の少なくとも一部表面と、前記第１窒化物半導体層の露出部の側面及び表面の少なくとも一部とを覆う絶縁膜を形成する工程を具備する請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記銀の移動工程後に、前記絶縁膜形成工程を行い、第１窒化物半導体層表面の銀と、第２電極とを分離して、絶縁する請求項２記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２電極形成工程において、銀を含む第１膜と、該第１膜と異なる組成の第２膜を形成し、該第２膜表面及びその周縁部に露出する第２窒化物半導体層表面を覆う第３膜を形成する工程を具備する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２電極における第１膜形成後、かつ第２膜及び第３膜形成前に、前記銀の移動工程を行い、第１窒化物半導体層表面の銀と、第２電極とを分離する請求項４記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記銀の移動工程を、第２電極と第１窒化物半導体との間に電流を流すか、電位を加えることにより行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
第１窒化物半導体層と、発光層と、第２窒化物半導体層とがこの順に積層され、前記第１窒化物半導体層に接続された第１電極と、前記第２窒化物半導体層に接続された第２電極とを備え、前記第１電極と第２電極とは前記第１窒化物半導体層の同一面側に配置されて構成される半導体発光素子であって、
前記第２電極は、前記第２窒化物半導体層表面に形成された銀又は銀合金からなる第１金属膜を備えており、前記第１窒化物半導体層は、前記第１電極形成表面に銀が散在してなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項８】
第１窒化物半導体層表面における銀の散在が、樹枝状又は分散状態である請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
第１金属膜は、少なくとも窒化物半導体層との界面において、結晶化されてなる請求項７又は８に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
第１金属膜の上に、さらに、該第１金属膜を完全又は略完全に被覆する第２金属膜が形成されてなる請求項７〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
第２金属膜の少なくとも第１金属膜と接触する領域がニッケルによって形成されてなる請求項１０に記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
さらに、銀が散在した第１窒化物半導体層表面が絶縁膜で被覆されてなる請求項７〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
絶縁膜は、チッ化シリコン、チッ化チタン及びチッ化酸化シリコンからなる群から選択される少なくとも１種により形成されてなる請求項１２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、窒化物半導体からなる半導体発光素子に関し、より詳細には、半導体発光素子における電極の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フリップチップタイプの窒化物半導体発光素子において、ｐ電極として、銀又は銀合金からなる電極が形成された構成が利用されている。銀は、発光素子における発光層で生じた光を高効率に反射させることから、高輝度の発光素子を実現することができる。
しかし、ｐ側の電極材料として銀を用いた場合には、外部等との接続のために銀電極表面の一部を露出させることが必要であり、これが一因となってマイグレーションが発生、促進され、発光強度の低下等を招くという問題があった。
【０００３】
そこで、銀電極表面の露出を防止するために、銀を含まない電極材料によって銀電極を完全に被覆し、その上に保護膜を形成するという対策が採られている。
また、銀電極と銀を含まない電極材料との間に、複数の貫通孔を有するＳｉＯ2膜を配置し、この貫通孔を通じて銀電極と銀を含まない電極材料との電気的接続を行い、銀のマイグレーションを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかし、電極形成後の熱処理により又はその熱処理条件等により、銀が、銀を含まない電極材料に拡散することを十分に抑えるには至っていない。
【０００４】
そこで、通常、半導体発光素子を形成した際に、熱処理や通電等を行い、マイグレーションが認められた場合には、銀が偏析された部分の半導体層を除去するなどの対策が施されている。
【特許文献１】特開２００３−１６８８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、偏析した銀を除去するという煩雑な工程が必要となり、また、除去の方法によっては、半導体層表面にダメージを与えることとなり、電極との密着性が悪化するなどの問題が生じ、発光効率の高い半導体発光素子を得ることが困難であるのが現状である。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、窒化物半導体層上に高反射効率を有する銀又は銀合金の電極が接触して形成されている場合において、銀又は銀合金電極での反射効率を低下させず、さらに高い反射効率を発揮させ、発光層からの光を有効に取り出すことができる高品質の半導体発光素子を得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の製造方法は、発光素子構造の第１及び第２窒化物半導体層を順に積層する工程と、前記第２窒化物半導体層表面に銀を含む第２電極を形成する工程と、前記第１窒化物半導体層の一部を第２窒化物半導体層から露出させる工程と、前記第１窒化物半導体層の露出部に、前記第２電極を構成する銀の一部を移動させる工程とを具備することを特徴とする。
この半導体発光素子の製造方法では、前記第１窒化物半導体層の露出工程の後に、前記第２窒化物半導体層の少なくとも一部表面と、前記第１窒化物半導体層の露出部の側面及び表面の少なくとも一部とを覆う絶縁膜を形成する工程を具備してもよい。
また、前記銀の移動工程後に、前記絶縁膜形成工程を行い、第１窒化物半導体層表面の銀と、第２電極とを分離して、絶縁してもよい。
【０００８】
さらに、前記第２電極形成工程において、銀を含む第１膜と、該第１膜と異なる組成の第２膜を形成し、該第２膜表面及びその周縁部に露出する第２窒化物半導体層表面を覆う第３膜を形成する工程を具備してもよい。
また、前記第２電極における第１膜形成後、かつ第２膜及び第３膜形成前に、前記銀の移動工程を行い、第１窒化物半導体層表面の銀又は銀を含む部材と、第２電極とを分離してもよい。
さらに、前記銀の移動工程を、第２電極と第１窒化物半導体との間に電流を流すか、電位を加えることにより行ってもよい。
【０００９】
本発明の半導体発光素子は、第１窒化物半導体層と、発光層と、第２窒化物半導体層とがこの順に積層され、前記第１窒化物半導体層に接続された第１電極と、前記第２窒化物半導体層に接続された第２電極とを備え、前記第１電極と第２電極とは前記第１窒化物半導体層の同一面側に配置されて構成される半導体発光素子であって、前記第２電極は、前記第２窒化物半導体層に接触する銀又は銀合金からなる第１金属膜を備えており、前記第１窒化物半導体層は、前記第１電極形成表面に銀が散在してなることを特徴とする。
【００１０】
また、第１窒化物半導体層表面における銀の散在は、樹枝状又は分散状態であってもよい。
さらに、第１金属膜は、少なくとも窒化物半導体層との界面において、結晶化されていてもよい。
また、第１金属膜の上に、さらに、該第１金属膜を完全又は略完全に被覆する第２金属膜が形成されていてもよい。
【００１１】
さらに、第２金属膜は、少なくとも第１金属膜と接触する領域において銀と実質的に反応しない金属、例えば、ニッケルにより形成されていてもよい。
また、銀が散在した第１窒化物半導体層表面がさらに絶縁膜、例えば、チッ化シリコン、チッ化チタン及びチッ化酸化シリコンからなる群から選択される少なくとも１種で被覆されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、第２電極中の銀を、第１窒化物半導体層に移動させ、配置させることにより、第１窒化物半導体層表面に直接銀膜を形成する場合に比べて、第１窒化物半導体表面において銀がマイグレーションを招くほど過剰となることを防止することができる。また、銀を第１の窒化物半導体層表面に分散させるような追加の工程を設けることなく、露出部の任意の表面領域に銀を配置させることが可能となり、高性能の半導体発光素子を簡便に製造することが可能となる。
特に、第１窒化物半導体層の露出工程の後に、前記第２窒化物半導体層の少なくとも一部表面と、前記第１窒化物半導体層の露出部の側面及び表面の少なくとも一部とを覆う絶縁膜を形成する工程を備える場合には、銀又は銀合金からなる第１金属膜を含む電極を熱処理及び通電等しても、銀のマイグレーションを有効に防止することができ、発光強度の向上及び寿命の増大を図り、信頼性の高い、高品質の半導体発光素子を得ることができる。しかも、通常の製造プロセスを行うのみで、簡便に絶縁膜を形成することができることに加えて、銀電極のＡｇのマイグレーションに作用する水分又は湿気を回避して、上記効果をより顕著に実現することができる。
また、銀の移動工程後に、絶縁膜を形成する場合には、移動した銀と第２電極とを確実かつ簡便に分離することができる。
【００１３】
さらに、第２電極形成工程において、銀を含む第１膜と、該第１膜と異なる組成の第２膜を形成し、該第２膜表面及びその周縁部に露出する第２窒化物半導体層表面を覆う第３膜を形成する工程を備えている場合には、第２電極内部において、第２電極中の銀のマイグレーションを防止することができる。
特に、第２電極における第１膜形成後、かつ第２膜及び第３膜形成前に、前記銀の移動工程を行う場合には、第２電極中の銀のマイグレーションを防止するとともに、移動した銀と第２電極とを確実かつ簡便に分離することができる。
また、前記銀の移動工程を、第２電極と第１窒化物半導体との間に電流を流す、電位を印加することにより行う場合には、第２電極中の銀を、第１窒化物半導体層中に自発的に移動、すなわちマイグレートさせることができ、所定の領域に銀膜を形成するという余分な工程を行うことなく、製造工程を簡略化することができる。
【００１４】
本発明の半導体発光素子によれば、第１窒化物半導体層の表面における銀の存在により、窒化物半導体層内において第１電極直下に進入してきた光を、取り出し面により近い側である第１窒化物半導体層の表面で、有効に反射させることができる。その結果、第１窒化物半導体層表面からの光の漏れや、第１電極付近での光の吸収を防止することができ、効率よく光を取り出すことが可能となる。
特に、第１窒化物半導体層表面における銀の散在が、樹枝状又は分散状態である場合には、銀によって各層の絶縁が確保された状態で、上記効果を確実に達成することができる。
【００１５】
また、第１金属膜は、少なくとも窒化物半導体層との界面において、結晶化されてなる場合には、窒化物半導体層とのオーミックコンタクトが実現されるとともに、有効にＡｇのマイグレーションを防止することが可能となる。
さらに、第１金属膜の上に、さらに該第１金属膜を完全又は略完全に被覆する第２金属膜が形成されてなる場合には、第１金属膜が露出していないために、銀又は銀合金からなる第１金属膜と水分との接触を阻止することができる。
また、第２金属膜は、少なくとも第１金属膜と接触する領域において銀と実質的に反応しない金属、例えば、ニッケルによって形成されている場合には、窒化物半導体との界面近傍において、銀の存在率を減少させることがない。つまり、第１金属膜中の銀が、第２金属膜との反応によって第２金属膜側に拡散、移動等をすることを防止することができ、発光層から照射された光を、窒化物半導体の表面付近において、高効率で反射させることができ、より発光効率を高めることが可能となる。
【００１６】
銀が散在した第１窒化物半導体層表面が絶縁膜で被覆されてなる場合、特に、絶縁膜が、チッ化シリコン、チッ化チタン及びチッ化酸化シリコンからなる群から選択される少なくとも１種により形成されてなる場合には、電極に作用し得る水分又は湿気を、その近傍に配置する絶縁膜における窒素原子が確実に捕らえると考えられる。これにより、銀又は銀合金からなる第１金属膜を含む電極を熱処理及び通電等しても、銀のマイグレーションを有効に防止することができ、発光強度の向上及び寿命の増大を図り、信頼性の高い、高品質の半導体発光素子を得ることができる。しかも、通常の製造プロセスを行うのみで、簡便に絶縁膜を形成することができることに加えて、銀電極のＡｇのマイグレーションに作用する水分又は湿気を回避して、上記効果をより顕著に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の半導体発光素子は、上述したように、主として、第１窒化物半導体層（以下、「窒化物半導体層」は単に「半導体層」と記す場合がある）、発光層及び第２半導体層がこの順に積層された半導体層と、第１及び第２半導体層上にそれぞれ接続された第１及び第２電極とから構成される。
【００１８】
ここで、第１半導体層は、通常、第１導電型を示し、第２半導体層は、第２導電型を示すことを意味する。第１導電型とは、ｐ型又はｎ型を指し、第２導電型とは、第１導電型とは異なる導電型、つまりｎ型又はｐ型を示す。好ましくは、第１半導体層がｎ型を示し、第２窒化物半導体層がｐ型を示す。これらの半導体層は、通常、基板の上に形成されている。第１導電型半導体層がｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層がｐ型半導体層である場合には、特に、電子の拡散が起こりにくいｐ型窒化物半導体層において、良好なオーミックコンタクトを確保して、電流拡散をより向上させながら、発光層からの光の反射効率を最大限に発揮させることができ、光の取り出し効率を向上させ、高品質、高性能の発光素子を得ることができる。
【００１９】
基板としては、例えば、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ等の公知の絶縁性基板及び導電性基板を用いることができる。なかでも、サファイア基板が好ましい。
絶縁性基板は、最終的に取り除いてもよいし、取り除かなくてもよい。絶縁性基板を取り除く場合、ｐ電極及びｎ電極は、同一面側に形成されていてもよいし、異なる面に形成されていてもよい。絶縁性基板を取り除かない場合、通常、ｐ電極およびｎ電極はいずれも窒化物半導体層上の同一面側に形成されることになる。
なお、基板としては、その表面が平坦であるもののみならず、発光層で発生した光を乱反射することができる程度の凹凸等が規則的又は不規則的に形成されていてもよい。
【００２０】
窒化物半導体層としては、特に限定されるものではないが、例えば、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。半導体層は、単層構造でもよいが、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積層構造であってもよく、超格子構造や、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。また、ｎ型、ｐ型のいずれかの不純物がドーピングされていてもよい。この半導体層は、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）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の公知の技術により形成することができる。窒化物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。
【００２１】
半導体層の積層構造としては、例えば、次の（１）〜（５）に示すものが挙げられる。
（１）ＧａＮよりなるバッファ層（膜厚：２００Å）、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層（４μｍ）、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる単一量子井戸構造の発光層（３０Å）、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型クラッド層（０．２μｍ）、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層（０．５μｍ）。
【００２２】
（２）ＡｌＧａＮからなるバッファ層（膜厚：約１００Å）、アンドープＧａＮ層（１μｍ）、Ｓｉを４．５×１０18／ｃｍ3含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層（５μｍ）、アンドープＧａＮからなる下層（３０００Å）と、Ｓｉを４．５×１０18／ｃｍ3含むＧａＮからなる中間層（３００Å）と、アンドープＧａＮからなる上層（５０Å）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（４０Å）とアンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ（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（４０Å）が積層された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚：６４０Å）、アンドープＧａＮからなる障壁層（２５０Å）とＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる井戸層（３０Å）とが繰り返し交互に６層ずつ積層されてさらにアンドープＧａＮからなる障壁層（２５０Å）が積層された多重量子井戸構造の発光層（総膜厚：１９３０Å）、Ｍｇを５×１０19／ｃｍ3含むＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ（４０Å）とＭｇを５×１０19／ｃｍ3含むＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ（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（４０Å）が積層された超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚：３６５Å）、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層（１２００Å）。
【００２３】
（３）ＡｌＧａＮからなるバッファ層（膜厚：約１００Å）アンドープＧａＮ層（１μｍ）、Ｓｉを４．５×１０18／ｃｍ3含むＧａＮからなるｎ側コンタクト層（５μｍ）、アンドープＧａＮからなる下層（３０００Å）と、Ｓｉを４．５×１０18／ｃｍ3含むＧａＮからなる中間層（３００Å）と、アンドープＧａＮからなる上層（５０Å）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（４０Å）とアンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ（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（４０Å）が積層された超格子構造のｎ側第２多層膜層（総膜厚：６４０Å）、アンドープＧａＮからなる障壁層（２５０Å）とＩｎ0.3Ｇａ0.7Ｎからなる井戸層（３０Å）とＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる第１の障壁層（１００Å）とアンドープＧａＮからなる第２の障壁層（１５０Å）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発光層（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（４０Å）とＭｇを５×１０19／ｃｍ3含むＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ（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（４０Å）が積層された超格子構造のｐ側多層膜層（総膜厚：３６５Å）、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3含むＧａＮからなるｐ側コンタクト層（１２００Å）。
【００２４】
なお、このうち、ｎ側に設けるアンドープＧａＮからなる下層（３０００Å）を、下からアンドープＧａＮからなる第1の層（１５００Å）、Ｓｉを５×１０17／ｃｍ3含むＧａＮからなる第２の層（１００Å）及びアンドープＧａＮからなる第３の層（１５００Å）からなる３層構造の下層とすることで、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。
【００２５】
さらに、ｐ側多層膜層とｐ側コンタクト層との間に、ＧａＮ又はＡｌＧａＮ（２０００Å）で形成してもよい。この層は、アンドープで形成され、隣接する層からのＭｇの拡散により、ｐ型を示す。この層を設けることで、発光素子の静電耐圧が向上する。この層は、静電保護機能を別途設けた発光装置に用いる場合にはなくてもよいが、発光素子外部に静電保護素子など、静電保護手段を設けない場合には、静電耐圧を向上させることができるので設けることが好ましい。
【００２６】
（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発光層（総膜厚：１０００Å）、Ｍｇを５．０×１０18／ｃｍ3含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層（膜厚：１３００Å）。
さらに、ｐ型窒化物半導体層の上にＩｎＧａＮ層（３０〜１００Å、好ましくは５０Å）を有してもよい。これにより、このＩｎＧａＮ層が電極と接するｐ側コンタクト層となる。
【００２７】
（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発光層（総膜厚：８００Å）、Ｍｇを２．５×１０20／ｃｍ3含むＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層。このｐ型窒化物半導体層の上には、ｐ側コンタクト層として、ＩｎＧａＮ層（３０〜１００Å、好ましくは５０Å）を形成してもよい。
【００２８】
これらの半導体層によって構成される半導体発光素子は、平面視が、通常、四角形（例えば、矩形）又は略これに近い形状であり、第１半導体層は、１つの半導体発光素子の一部の領域において、第２半導体層及び発光層、任意に第１半導体層の深さ方向の一部が除去されて、その表面が露出している。
【００２９】
この露出した第１半導体層の表面に、第１電極が形成されている。
第１電極は、その材料及び膜厚は限定されるものではなく、通常、電極として用いることができる導電性材料の単層膜又は積層膜により形成することができる。
【００３０】
本発明の半導体発光素子では、露出された第１半導体層の表面、つまり、第１電極の形成表面に、銀が散在している。銀の散在の状態は、特に限定されるものではないが、第１半導体層と、発光層及び第２半導体層とが電気的に絶縁された状態を確保する程度に散在していることが必要である。ここで、絶縁性が確保されるという状態は、例えば、第１半導体層と第２半導体層との間の露出端面において銀が存在しないことを意味する。また、銀の散在の状態は、光反射機能が付与される程度の量であることが好ましい。これにより、少ない銀で、電極で覆われていない第１半導体層の露出部の広い領域において、好適な光反射機能を得ることができ、発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。なお、銀が散在した第１半導体層は、その露出面の全面でなくてもよく、特に、第２電極に近い領域において銀が散在した状態であってもよい。
【００３１】
本明細書における「散在」という用語は、銀が膜状に形成されているのではなく、第１半導体層の表面及びその内側において、好ましくは粒状に、樹枝形状を構成するように、あるいは、分散したような状態で存在することを意味する。前者の場合、第１電極側から枝が伸びるような形状であることが適当であり、第１電極直下には、銀が散在しないことが好ましい。後者の場合には、平面視において、第２電極に近いほどその分散状態が密であることが適当であり、第１電極直下に、銀が散在していてもよい。これにより、第２電極側から電流が広がりやすくなり、発光効率を向上させることができる。第１半導体層の表面に銀を析出させることにより、半導体発光素子の内部での光の反射により、第１半導体層の表面から照射される光の漏れを、第1半導体層の表面、つまり、光の取り出し面に近い側での乱反射によって、効率的に光を反射させ、取り出すことが可能となる。その結果、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３２】
銀を散在（あるいは、「移動」、以下同じ）させる方法としては、例えば、第２半導体層に銀又は銀合金膜（後述する第２金属に相当）を電気的に接続させ、大気雰囲気下、好ましくは湿度が比較的高い大気雰囲気下にて第１半導体層との間に電流を投入する、あるいは電位をかけることにより行うことができる。湿度、電流の強さ、電流投入時間、電位の大きさ、印加時間等は、銀の散在の程度、半導体発光素子の大きさ等により適宜調整することができる。この際、第１半導体層表面に第１電極を形成し、第１電極と第２電極との間に電流を流してもよいし、第１電極を形成せず、直接第１半導体層に電流を流してもよい。第１電極を形成し、これに電流を流す場合には、樹枝状に銀が析出し、さらに第１電極下にわたる銀の析出を抑えることができる。また、第１電極を形成しない場合には、分散状態で銀が析出し、第２半導体層側から第１電極下にわたって、徐々に銀の析出が少なくなるように分散させることができる。あるいは、製造時に発生する発光素子構造中の電気容量を利用してもよい。具体的には、外部からの作用によって発光素子構造を帯電させ、電気容量を増大させて、結果として、第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層との間に電位をかける方法が挙げられる。
【００３３】
また、別の方法として、第１半導体層の表面を露出させた後、第１及び／又は第２電極の形成前又は後において、銀を導入する方法が挙げられる。例えば、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、イオン注入法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法又はこれらの方法と熱処理を組み合わせるなどして、所望の領域にのみ銀を散在させることができる。
【００３４】
銀の散在は、第１半導体層を露出させる工程の後で、第２電極の第２金属膜、第２膜及び第３膜の形成工程の前に、及び／又は後述する絶縁膜の形成工程の前に実施することが好ましい。これは、銀を含む膜（第１金属膜又は第１膜）を形成した後に、後述する絶縁膜、第２金属膜又は第２及び第３膜等を形成することにより、銀のマイグレートを防止する構造とすることができることから、予め銀をマイグレートさせ、その後に銀のマイグレート防止構造を形成することにより、素子動作時等において、銀のマイグレートを効果的に防止することができるからである。
【００３５】
特に、第２膜及び／又は第３膜の形成工程の前に銀の移動工程を行った場合には、第２膜及び／又は第３膜と半導体層との界面に銀が存在することがあるが、この場合には、銀の移動に伴って、電気容量を放電することができるため、第１及び第２窒化物半導体層間にかかる電位を減少、つまり電気容量を小さくすることができる。その結果、意図しないマイグレーションをさらに抑制することができる。
また、第１膜が銀合金で形成されている場合には、銀が移動した後には、マイグレーションを起こしやすい部位での銀の割合を小さくすることができるため、その後の銀のマイグレーションを効果的に防止することができる。
【００３６】
第２半導体層の表面には、第２電極が形成されている。したがって、第１電極と第２電極とは、平面視において、同一面に配置される。
第２電極は、第２半導体層上に直接接触しており、オーミック接続されていることが好ましい。ここでオーミック接続とは、当該分野で通常用いられている意味であり、例えば、その電流−電圧特性が直線又は略直線となる接合を指す。また、デバイス動作時の接合部での電圧降下及び電力損失が無視できるほど小さいことを意味する。
第２電極は、少なくとも銀を含んで構成されており、例えば、銀又は銀合金からなる第１金属膜を備えている。この第１金属膜は、第２半導体層にオーミック接続されて効率的な電流の投入を図るとともに、発光層からの光を効率よく反射させることを意図するものであるため、第２半導体層に接触するように最下層に配置されているか、下層側に配置されていることが好ましい。また、第２半導体層上の略全面に、広い面積で形成されることが好ましい。第１金属膜と第２半導体層との間には、オーミック性、接着性に寄与する介在層を設けてもよい。介在層としては、後述する第２金属膜と同様な材料により形成することができ、例えば、Ｎｉ層又はＮｉを含む層が挙げられる。介在層は、第１金属膜より薄膜であることが、第１金属膜の反射性及びオーミック性を高めることができる。また、第２金属膜よりも薄膜であることが好ましい。介在層は、必ずしも均一な膜厚でなくてもよく、第１金属膜と第２半導体層との間において島状に配置されていてもよい。
【００３７】
第１金属膜は、銀の単層膜であってもよいし、銀合金の単層膜であってもよいし、銀又は銀合金を最下層に配置する積層膜であってもよい。積層膜の場合には、最下層以外の膜は、銀又は銀合金であってもよいし、銀又は銀合金を含まない電極材料により形成されていてもよい。また、第１金属膜は、窒化物半導体層側から金属膜表面側にかけて、その組成に傾斜があってもよい。例えば、窒化物半導体側においては銀膜又は銀と１％程度までの銀以外の元素とを含む合金等であってもよく、金属膜表面側においては銀と５％程度までの銀以外の元素とを含む合金等であってもよい。
【００３８】
銀合金としては、銀と、Ｐｔ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｎｄ及びＲｅからなる群から選択される１種又は２種以上の電極材料との合金が挙げられる。なお、Ｎｉは銀とは合金化されにくいが、銀膜中にＮｉ元素を含むものであってもよい。
また、最下層以外の膜は、これら電極材料及びＮｉを含む群から選択される１種又は２種以上の金属又は合金の単層膜又は２層以上の積層膜が挙げられる。
なかでも、第１金属膜としては、銀の単層膜が好ましく、銀と実質的に反応しない金属（上）／銀又は銀合金（下）の２層構造、貴金属（上）／銀又は銀合金（下）の２層構造、貴金属（上）［第３膜］／銀と実質的に反応しない金属（中）［第２膜］／銀又は銀合金（下）［第１膜］の３層構造、貴金属２層（上）［第３膜］／銀と実質的に反応しない金属（中）［第２膜］／銀又は銀合金（下）［第１膜］の４層構造がより好ましい。さらに具体的には、任意にＮｉからなる介在層の上に、銀［第１膜］／（Ｔａ層／Ｐｔ層）［第２膜］／（Ａｕ層／Ｐｔ層）［第３膜］の積層構造が挙げられる。ここでの貴金属は白金族系金属又は金等が挙げられ、なかでもＰｔ、金が好ましい。
【００３９】
銀と実質的に反応しない金属としては、１０００℃以下の温度で銀と実質的に反応しない金属、具体的には、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）等が挙げられる。なかでも、Ｎｉが好ましい。
【００４０】
第１金属膜が、第１膜〜第３膜等を備えた積層構造で形成される場合、第２膜、第３膜等は、第１膜の少なくとも一部を被覆していればどのような形態であってもよい。例えば、第１膜上に積層されていてもよいし、第１膜を完全又は略完全に被覆し、さらに、第２半導体層の上面に一部が接触していてもよい。なかでも、第１膜と第２膜とが同じ形状、大きさで積層され、第２膜表面、第１膜及び第２膜の側面及びそれらの周縁部に露出する第２窒化物半導体層表面を覆う第３膜（例えば、貴金属は白金族系金属の膜）が形成されていることが好ましい。ここで、完全に又は略完全に被覆するとは、第２膜、第３膜等に対して、積極的に第１膜を露出させるような加工を施さないことを指す。よって、第１膜の上面及び側面の全面が実質的に被覆されていることが好ましい。ただし、第２膜、第３膜は、必ずしも第１膜を完全又は略完全に被覆せず、第１膜の表面及び／又は側面の一部上に形成されていてもよい。
【００４１】
ここでは、第１金属膜の構成膜として、第２膜及び第３膜等を説明したが、これら第２膜及び第３膜等は、後述する第２金属膜として形成されていてもよい。
第１金属膜の膜厚は特に限定されないが、例えば、銀又は銀合金単層の場合は発光層からの光を有効に反射させることができる膜厚、具体的には、２００Å〜１μｍ程度、５００Å〜３０００Å程度、好ましくは１０００Å程度が挙げられる。積層構造の場合は、総膜厚が、５００Å〜５μｍ程度、５００Å〜１μｍ程度が挙げられ、この程度の範囲内で、それに含まれる銀又は銀合金膜を適宜調整することができる。また、積層構造の場合は、銀又は銀合金膜とその上に積層される膜とは、同一工程でパターニングすることによって同一の形状であってもよいが、最下層の銀又は銀合金膜をその上に積層される膜（好ましくは、銀と反応しない第１金属膜）で被覆することが好ましい。これにより、銀と反応しない第１金属膜の上に、第１金属膜の一部としてどのような電極材料が形成されても、銀又は銀合金膜とは直接接触しないために、銀との反応を阻止することができる。
【００４２】
また、第１金属膜は、金属膜の積層状態によって、例えば、銀の単層膜の直上にニッケル膜が配置する場合などにおいて、少なくとも窒化物半導体層との界面において結晶化されてなることが好ましい。この第１金属膜の結晶化によって、窒化物半導体層とのより良好なオーミック性を確保することができる。ここで、結晶化とは、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、結晶粒の界面が視認できることを意味する。この場合の結晶粒は、例えば、１０〜１００ｎｍ程度の径（長さ、高さ又は幅）を有しているものとして視認し得ることが好ましい。
【００４３】
第１金属膜を、窒化物半導体層との界面において結晶化する方法は、公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法等の方法により第１金属膜を形成した後、大気雰囲気下又は窒素雰囲気下で、１０〜３０分間程度、３００〜６００℃程度の温度範囲で熱処理する方法が挙げられる。
【００４４】
第１金属膜の上には、この第１金属膜の一部又は全部を被覆する第２金属膜が形成されていることが好ましい。第２金属膜は、第１金属膜の少なくとも一部を被覆していればどのような形態であってもよいが、好ましくは積層されることであり、より好ましくは第１金属膜を完全又は略完全に被覆しており、さらに、第２半導体層の上面に一部が接触していることが好ましい。完全に又は略完全に被覆するとは、第２金属膜に対して、積極的に第１金属膜を露出させるような加工を施さないことを指す。よって、第１金属膜の上面のすべて及び側面の全面を実質的に被覆されていることがさらに好ましい。ただし、第２金属膜は、必ずしも第１金属膜を完全又は略完全に被覆せず、通常のパッド電極等のように、第１金属膜の表面及び／又は側面の一部上に形成されていてもよい。また、第１金属膜を完全又は略完全に被覆する第２金属膜を、いわゆるカバー電極として形成し、さらにこの上にパッド電極等を形成してもよい。
【００４５】
第２金属膜としては、特に限定されるものではなく、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）、イットリウム（Ｙ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、合金、ＩＴＯ、ＺｎＯ2、ＳｎＯ等の導電性酸化物膜の単層膜又は積層膜等が挙げられる。
【００４６】
例えば、Ｐｔ単層膜、Ａｕ（上）／Ｐｔ（下）の２層構造膜、Ｐｔ（上）／Ａｕ（中）／Ｐｔ（下）の３層構造膜等が好ましい。
また、第１金属膜が銀又は銀合金の単層膜の場合には、上述したように、銀と実質的に反応しない金属を、第２金属膜の少なくとも第１金属膜と接触する領域に配置することが好ましい。
【００４７】
さらに、第１金属膜が、最上層に銀又は銀合金を含まない積層膜として形成されている場合には、第２金属膜にはチタンを含むことが好ましく、第２金属膜の最下層にチタン膜を配置することが好ましい。
また、これら電極の上にワイヤボンディングなど、他の端子との接続のために通常用いられる導電性材料、例えば、金、白金等を第２金属膜の上面（接続領域）に配置させることが好ましい。さらに、後述する絶縁膜との密着性の良好な材料を第２金属膜の上面に配置させることが好ましい。
【００４８】
第２金属膜の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば、その上にＡｕバンプを形成する場合には第２金属膜を比較的厚めに、共晶（Ａｕ−Ｓｎ等）バンプを形成する場合には第２金属膜を比較的薄めに設定するなど、具体的には、総膜厚が１００〜１０００ｎｍ程度となる範囲で適宜調整することが好ましい。
【００４９】
本発明では、少なくとも銀が散在した第１半導体層表面、言い換えると、露出された第１半導体層の表面が絶縁膜で被覆されていることが好ましい。露出部が絶縁膜で被覆されることで、銀の散在状態を保持して、素子動作時におけるさらなる銀のマイグレーションを防止でき、銀マイグレーションによる短絡などを防止でき、信頼性が高くなり好ましい。さらに、第２窒化物半導体層の少なくとも一部表面と、前記第１窒化物半導体層の露出部の側面及び表面の少なくとも一部とが絶縁膜により被覆され、特に、第１及び第２電極との電気的な接続のための領域以外の第１及び第２電極表面、第１及び第２半導体層の表面及び側面が絶縁膜で被覆されていることがより好ましい。
【００５０】
絶縁膜は、例えば、窒化物膜が挙げられる。窒化物膜としては、代表的には、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＯxＮy等の単層膜又は積層膜が挙げられる。なかでも、ＳｉＮの単層膜等が好ましい。このように、電極を被覆する絶縁膜に、ＳｉＯ2のような比較的水分の多い膜を用いず、Ｎを含有する膜を用いることにより、窒素原子が水分又は湿気を捉え、銀及び銀合金からなる電極への水分又は湿気を有効に防止すると考えられる。絶縁膜の膜厚は、例えば、４００〜１０００ｎｍ程度が適当である。
絶縁膜は、上述した第１窒化物半導体層の露出工程の後に、あるいは、銀の移動工程を行った後に形成することが好ましい。
【００５１】
本発明の半導体発光素子は、少なくとも、露出領域であって第１電極が形成されていない領域（半導体発光素子の外縁部も含む）に、複数の凹凸が形成されていることが好ましい。つまり、後述するように、発光層が存在しているとしても、正孔及び電子が供給されないために、発光層として機能せず、それ自体発光しない領域に、複数の凹凸が形成されていることが好ましい。
【００５２】
このように、凹凸が形成されていることにより、（１）第１半導体層内を導波する光が、凸部内部に取り込まれ、凸部の頂部又はその途中部分から取り出され、（２）第１半導体層内を導波する光が、凸部の根本にて乱反射し、取り出され、（３）発光層端面から側方に出射した光が、複数の凸部により反射散乱され、取り出されると考えられ、つまり、横方向（半導体発光素子の側面方向）に出射する光を凹凸によって第２半導体層側に選択的に出射させることができ、これにより、光取り出し効率を、例えば、１０〜２０％程度向上させることができるとともに、光指向性の制御を行うことができる。特に、発光層をそれよりも屈折率の低い層で挟んだ構造（所謂、ダブルヘテロ構造）の半導体発光素子においては、これら屈折率の低い層間で光が閉じ込められてしまうために、側面方向への光が主となってしまうが、このような構造の発光素子に対して、特に効果的である。さらに、凹凸を複数設けることにより、第２半導体層側の全領域に渡って均一な光取り出しが可能となる。
【００５３】
凹凸は、露出した第１半導体層上に、半導体層を成長させるなどして、凸部を形成するための特別な工程を行ってもよいが、第１半導体層を露出させる際又は各チップに分割するために所定の領域を薄膜化する際などに、同時に形成することが好ましい。これにより、製造工程の増加を抑えることができる。このように、凹凸は、半導体発光素子の半導体積層構造と同じ積層構造、つまり、異なる材料の複数層から構成されているために、各層の屈折率の差異により、凸部に取り込まれた光が、各層の界面で反射し易くなり、結果として、第２半導体層側への光取り出し向上に寄与しているものと考えられる。
【００５４】
凹凸における凸部は、半導体発光素子断面において、少なくとも発光層とそれに隣接する第１半導体層との界面より高ければよいが、発光層よりも第２半導体層側にその頂部が位置することが好ましく、さらに、第２半導体層と実質的に同じ高さであることがより好ましい。つまり、凸部の頂部が発光層よりも高くなるように形成されていることが好ましい。凸部を、第２半導体層を含むように構成することにより、それらの頂部が略同じ高さとなるので、後述する第２電極などに遮られることなく、凸部の頂部から第２半導体層側に効果的に光を取り出すことができる。凸部を第２半導体層、好ましくは第２電極よりも高くなるように構成することにより、より効果的に光を取り出すことができる。また、凸部間の凹部は、少なくとも発光層とそれに隣接する第２半導体層との界面より低ければよく、発光層よりも低くなるように形成されていることが好ましい。また、第１半導体層上に散在する銀（銀合金）が、このような凹凸部、具体的には、凹部底面、凸部側面、凸部上面に設けられることで、光取り出し効果をさらに向上させることができ、これらの組合せによる相乗効果が得られる。特に好ましくは、凹部底面側に少なくとも散在する銀（銀合金）が設けられることである。これにより、露出部の凹凸形成部下の第１半導体層中を伝搬する光に近接した領域に、反射機能を有する本発明の銀（銀合金）が配置されて、反射機能を高められる。さらに、凹部底面に銀（銀合金）が選択的に配置、すなわち、凸部側面及び凸部上面が銀から露出されることで、凹部底面の反射機能と、凸部に取り込まれ、外部に取り出される凸部側面・上面とで機能分離でき、取り出された光を凹部底面でより反射させることが可能となる。別の形態として、凹部底面に加えて凸部側面（凹部内壁面）に銀（銀合金）が設けられてもよい。これにより、第1半導体層内部方向への反射機能を高めることができ、フェイスダウン実装に適する。
【００５５】
凹凸の密度は特に限定されるものではなく、１つの半導体発光素子において、少なくとも１００個以上、好ましくは２００個以上、さらに好ましくは３００個以上、より好ましくは５００個以上とすることができる。これにより、上記効果をより向上させることができる。なお、電極形成面側から見て、凹凸が形成される領域が占める面積の割合は、２０パーセント以上、好ましくは３０パーセント以上、さらに好ましくは４０パーセント以上とすることができる。上限は特に限定されないが、８０パーセント以下とすることが好ましい。また、１つの凸部の面積は、凸部の根本で、３〜３００μｍ2、好ましくは６〜８０μｍ2、さらに好ましくは１２〜５０μｍ2とすることができる。
【００５６】
凸部は、その縦断面形状が、四角形、台形、半円等どのような形状であってもよいが、台形、つまり、凸部自体が徐々に細くなる円錐台形状であることが好ましい。この場合の凸部の傾斜角は、例えば、３０°〜８０°が挙げられ、４０°〜７０°が好ましい。つまり、凸部が先端に向かって徐々に細くなるように傾斜させることにより、発光層からの光を凸部表面にて全反射させて、あるいは、第１半導体層を導波した光を散乱させ、結果として第２半導体層側への光取り出しを効果的に行うことができる。加えて、光の指向性制御がより容易になるとともに、全体としてより均一な光取り出しが可能となる。
【００５７】
なお、凸部は、円錐台形状である場合、台形の上辺（第２半導体層側）において、さらに凹部が形成されていてもよい。これにより、第１半導体層内を導波してきた光が凸部内部に侵入した際に、凸部の頂部に形成された凹部により、第２半導体層側に光が出射されやすくなる。
さらに、凸部は、半導体積層構造の出射端面とほぼ垂直をなす方向において、２以上、好ましくは３以上、少なくとも部分的に重複して配置されていることが好ましい。これにより、発光層からの光が、高確率で凸部に作用させることとなるので、上記効果をより容易に得ることができる。
以上では、第２半導体層側への光取り出しについて述べたが、凹凸部表面に、本発明の散在銀（銀合金）を含め、適当な反射膜を設けることで、フェイスダウン実装で、基板側への光取り出しにも機能させることができる。
【００５８】
本発明の半導体発光素子は、通常、フリップチップ実装（フェイスダウン実装）により、支持基板に実装され、半導体発光装置を構成する。
支持基板は、少なくとも発光素子の電極に対向する面に配線が施され、任意に保護素子等が形成されていてもよく、フリップチップ実装された発光素子を固定・支持する。支持基板は、発光素子と熱膨張係数がほぼ等しい材料、例えば、窒化物半導体発光素子に対して窒化アルミニウムが好ましい。これにより、支持基板と発光素子との間に発生する熱応力の影響を緩和することができる。また、静電保護素子等の機能を付加することができ、安価であるシリコンを用いてもよい。配線のパターンは、特に限定されるものではないが、例えば、正負一対の配線パターンが絶縁分離されて互いに一方を包囲するように形成されることが好ましい。
支持基板をリード電極に接続する際には、発光素子に対向する面からリード電極に対向する面にかけて導電部材により配線が施されていてもよい。
【００５９】
保護素子の機能を備える支持基板としては、例えば、Ｓｉダイオード素子のｎ型シリコン基板を利用することができる。このｎ型シリコン基板内に選択的に不純物イオンの注入を行うことにより１以上のｐ型半導体領域を形成し、逆方向ブレークダウン電圧を所定の電圧に設定する。そして、このシリコン基板のｐ型半導体領域及びｎ型半導体領域（ｎ型シリコン基板自体）の上に、ｐ電極及びｎ電極を形成する。これらのｐ電極及びｎ電極の一部は、それぞれボンディングパッドとすることができる。あるいは、ｎ型シリコン基板の下面にＡｕ等からなるｎ電極を形成し、ボンディングパッドとしてもよい。なお、半導体領域には、ｐ電極及び／又はｎ電極として、銀白色の金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ）からなる反射膜の機能を備える電極が形成されていてもよい。
【００６０】
半導体発光素子を支持基板に実装する場合には、例えば、支持基板にＡｕ等からなるバンプを載置するか、上述した保護素子におけるｐ電極及び／又はｎ電極をバンプとして用いて、半導体発光素子のｐ電極及びｎ電極を、支持基板に形成されたバンプ又は電極に対向させ、電気的および機械的に接続する。接続は、例えば、Ａｕ、共晶材（Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ）、ハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ）、鉛フリーハンダ等の接合部材によって、超音波接合及び／又は熱処理によって行うことができる。配線とリード電極とを直接接続する構成とするときは、例えば、Ａｕペースト、Ａｇペースト等の接合部材によって行うことができる。Ａｕをバンプとして用いる場合には、超音波と熱とをかけて接続を得るため、発光素子における半導体層にダメージを与える恐れがあるため、半導体発光素子の第２金属膜として、最上層に、Ａｕ（上）／Ｐｔ（下）膜を形成することが好ましい。また、共晶材をバンプとして用いる場合には、熱をかけるのみであるため、第２金属膜としてＡｕ膜を形成するのみでもよいし、第１金属膜はＡｇの単層膜としてもよい。バンプを用いる場合には、バンプの面積が大きく、数が多いことが好ましい。これにより、発光素子からの放熱性を向上させることができるとともに、発光素子の支持基板への接合強度を高めることができる。
【００６１】
なお、保護素子（例えば、ダイオード）が支持基板に形成されている場合には、半導体発光素子と保護素子とは、２つのダイオードの直列接続による双方向ダイオードと、半導体発光素子との並列接続とすることが好ましい。これにより、半導体発光素子は、順方向・逆方向の過電圧から保護され、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００６２】
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。光変換部材は、通常、発光素子からの発光波長によって励起され蛍光光を発する蛍光物質と、結着材とを含んで構成される。これにより、発光素子の光を変換させ、発光素子からの光と、変換光や蛍光光との混色により、白色系、電球色などに発光する発光装置を提供することができる。光変換部材は、通常、光取出面し側に設けられており、基板側、つまり電極形成面側とは反対側に配置することが好ましい。また、複数の半導体発光素子を１つの支持基板に搭載する場合には、発光素子間の隙間にこの部材が形成されていてもよい。
【００６３】
光変換部材は、後述する、発光素子を被覆する封止部材、発光素子がフリップチップ実装されたサブマウントを他の支持体に固着させるダイボンド材、発光素子と支持基板の周囲に設けられる樹脂層、サブマウントおよびパッケージのような支持基体などの各構成部材中および／または各構成部材の周辺において、無機蛍光体や有機蛍光体のような種々の蛍光物質を配置または結着材中に含有させて構成することができる。
【００６４】
特に、封止部材と組み合わされる蛍光物質は、封止部材の発光観測面側表面を被覆するようにシート状に設けられる他、封止部材の発光観測面側表面および発光素子から離間させた位置に、蛍光体を含む層、シート、キャップあるいはフィルターとして封止部材の内部に設けることもできる。また、フリップチップ実装された発光素子を被覆するように形成される波長変換部材は、蛍光体を含む結着材を材料として、メタルマスクやスクリーン版によるスクリーン印刷や孔版印刷により形成されることが好ましい。このように形成することにより、発光素子の周囲に均一な膜厚を有する波長変換部材を形成することが容易にできる。
【００６５】
結着剤としては、例えば、エポキシ樹脂のような透光性樹脂や、耐光性の高いシリコーン樹脂や金属アルコキシドを出発原料としてゾルゲル法により生成される透光性無機材料を挙げることができる。
発光素子からの光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、発光素子からの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合や発光素子が発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。
【００６６】
発光装置の発光色は、蛍光体と、蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラス等の無機部材との比率、蛍光体の比重、蛍光体の量および形状などを種々調整すること、及び発光素子の発光波長を選択することにより、混色光の色温度を変化させ電球色領域の光など任意の白色系の色調を提供することができる。発光装置の外部には、発光素子からの光と蛍光体からの光がモールド部材を効率よく透過することが好ましい。
【００６７】
以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。
【００６８】
蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのＹＡＧ系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して波長変換部材中に含有させてもよいし、複数の層から構成される波長変換部材中に別々に含有させてもよい。
【００６９】
（アルミニウム・ガーネット系蛍光体）
アルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、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蛍光体であり、ＬＥＤチップから発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。
【００７０】
例えば、ＹＡｌＯ3：Ｃｅ、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｙ4Ａｌ2Ｏ9：Ｃｅ、（Ｙ0.8Ｇｄ0.2）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、Ｙ3（Ａｌ0.8Ｇａ0.2）5Ｏ12：Ｃｅ、Ｔｂ2.95Ｃｅ0.05Ａｌ5Ｏ12、Ｙ2.90Ｃｅ0.05Ｔｂ0.05Ａｌ5Ｏ12、Ｙ2.94Ｃｅ0.05Ｐｒ0.01Ａｌ5Ｏ12、Ｙ2.90Ｃｅ0.05Ｐｒ0.05Ａｌ5Ｏ12等が挙げられる。特にＹを含み、かつＣｅあるいはＰｒで賦活され組成の異なる二種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶ。））が利用される。高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが好ましい。
【００７１】
（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルをもたせることができる。
【００７２】
蛍光体は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。
発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系の光と、赤色系の光とを混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。この混色光を発光させるため、蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの透光性無機物中に含有させることもできる。このように蛍光体が含有されたものは、発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。
【００７３】
（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、一般式（Ｌｕ1-a-bＲaＭb）3（Ａｌ1-cＧａc）5Ｏ12（但し、ＲはＣｅを必須とする少なくとも１種以上の希土類元素である。ＭはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄから選択される少なくとも１種の元素であり、０．０００１≦ａ≦０．５、０≦ｂ≦０．５、０．０００１≦ａ＋ｂ＜１、０≦ｃ≦０．８である。）で表される蛍光体である。例えば、組成式が（Ｌｕ0.99Ｃｅ0.01）3Ａｌ5Ｏ12、（Ｌｕ0.90Ｃｅ0.10）3Ａｌ5Ｏ12、（Ｌｕ0.99Ｃｅ0.01）3（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）5Ｏ12で表される蛍光体である。
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起され発光することから、光変換部材に含有される蛍光体として有効に利用することができる。
【００７４】
（窒化物系蛍光体）
窒化物系蛍光体は、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も利用することができる。また、窒化物系蛍光体は、ＬＥＤチップから発光された可視光、紫外線、及びＹＡＧ系蛍光体からの発光を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。
【００７５】
窒化物蛍光体に含有される希土類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕのうち少なくとも１種以上が含有されていることが好ましいが、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｙｂが含有されていてもよい。Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ系シリコーンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式ＬXＳｉYＮ(2/3X+4/3Y)：Ｅｕ若しくはＬXＳｉYＯZＮ(2/3X+4/3Y-2/3Z)：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか。）で表される。一般式中、Ｘ及びＹは、Ｘ＝２、Ｙ＝５又は、Ｘ＝１、Ｙ＝７であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Ｍｎが添加された（ＳｒXＣａ1-X）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＳｒXＣａ1-XＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、ＳｒＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、ＣａＳｉ7Ｎ10：Ｅｕで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれかである。ＳｒとＣａは、所望により配合比を変えることができる。蛍光体の組成にＳｉを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。
【００７６】
発光中心に希土類元素であるユウロピウムＥｕを用いる。すなわち、この蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Ｅｕ2+を賦活剤として用いる。但し、Ｍｎを添加した場合は、その限りではない。
このような窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に使用して、発光素子により発光された光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色系の混色光を発光する発光装置を提供する。窒化物系蛍光体の他に加える蛍光体には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質が含有されていることが好ましい。前記イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質を含有することにより、所望の色度に調節することができるからである。セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、発光素子光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。
【００７７】
赤みを帯びた光を発光する蛍光体として、特に窒化物系蛍光体を使用するが、上述したＹＡＧ系蛍光体と赤色系の光を発光可能な蛍光体とを備える発光装置とすることも可能である。このような赤色系の光を発光可能な蛍光体は、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する蛍光体であり、例えば、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられる。このようにＹＡＧ系蛍光体とともに赤色系の光を発光可能な蛍光体を使用することにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。
【００７８】
以上のようにして形成されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体、および窒化物系蛍光体に代表される赤色系の光を発光可能な蛍光体は、発光素子の周辺において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このような構成にすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による混色光が得られる。
【００７９】
（アルカリ土類金属珪酸塩）
発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体として、ユウロピウムで賦活されたアルカリ土類金属珪酸塩を有することもできる。アルカリ土類金属珪酸塩は、青色領域の光を励起光とし、暖色系の混色光を発光する発光装置とすることができる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
【００８０】
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ2・ａＰ2Ｏ5ｂＡｌ2Ｏ3ｃＢ2Ｏ3ｄＧｅＯ2：ｙＥｕ2+（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ2・ａＰ2Ｏ5ｂＡｌ2Ｏ3ｃＢ2Ｏ3ｄＧｅＯ2：ｙＥｕ2+（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【００８１】
アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ4：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
【００８２】
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ2Ｏ3：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
【００８３】
本発明の半導体発光素子は、封止部材により封止されていることが好ましい。これにより、半導体素子などを外部環境からの外力、塵芥や水分などから保護することができる。封止部材としては、耐光性、透光性に優れたエポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂などの有機物質や硝子など無機物質を用いることができる。また、封止部材に発光素子からの光を拡散させる目的で酸化アルミニウム、酸化バリウム、チタン酸バリウム、酸化珪素などを含有させることもできる。
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。
【００８４】
実施例１
この実施例の半導体発光素子を図１に示す。
この半導体発光素子１は、サファイア基板２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３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発光層４、ｐ型半導体層５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。
【００８５】
ｎ型半導体層３の一部の領域においては、その上に積層された発光層４及びｐ型半導体層５が除去され、さらにｎ型半導体層３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３上にｎ電極９が形成されている。
【００８６】
ｐ型半導体層５上には、ほぼ全面に、膜厚１０００ÅのＡｇ膜からなる第１金属膜６からなるｐ電極が形成されている。電極が形成されていない半導体層の上面及び側面から、ｐ電極及びｎ電極９の一部上にわたって、膜厚６０００ÅのＳｉＮ膜からなる絶縁膜１０が形成されている。
また、ｎ型半導体層３の露出した表面には、ｐ型半導体層５の端部からｎ電極９の端部にわたって、粒状の銀７が散在しており、ｎ電極９側に近いほど銀の散在量が減少している。
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。
【００８７】
＜半導体層の形成＞
２インチφのサファイア基板２の上に、ＭＯＶＰＥ反応装置を用い、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるバッファ層を１００Å、ノンドープＧａＮ層を１．５μｍ、ｎ型半導体層３として、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を２．１６５μｍ、ＧａＮ層（４０Å）とＩｎＧａＮ層（２０Å）とを交互に１０回積層させた超格子のｎ型クラッド層を６４０Å、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発光層４、ｐ型半導体層５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、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層を０．５μｍの膜厚でこの順に成長させ、ウェハを作製した。
【００８８】
＜エッチング＞
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。
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の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。
【００８９】
＜電極の形成＞
マスクを除去した後、スパッタ装置にウェハを設置し、Ａｇ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、スパッタガスとしてアルゴンガスを用い、ウェハのｐ型コンタクト層のほぼ全面に、Ａｇからなる第１金属膜６を１０００Åの膜厚で、ｐ電極として形成した。得られた第１金属膜６を、レジストを用いて所定の形状にパターニングした。
また、露出したｎ型コンタクト層上に、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ電極９を７０００Åの膜厚で形成した。
次いで、アニール装置にて４００〜６００℃程度で熱処理を施した。
ここで、電極間に通電するか、素子構造中の電気容量により、ｐ型層上のＡｇを、エッチングで露出されたｎ型コンタクト層表面にマイグレートさせる。
【００９０】
＜絶縁膜の形成＞
ｎ電極９及びp電極を含むｐ型コンタクト層及びｎ型コンタクト層上に、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ＳｉＮ膜を６０００Åで形成し、リフトオフ法により、ｎ電極９及びp電極の一部を被覆する絶縁膜１０を形成した。
【００９１】
＜パッド電極の形成＞
絶縁膜１０、ｎ電極９及びｐ電極の上に、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、Ｐｔ層およびＡｕ層をこの順に積層し、リフトオフ法により、ボンディング用のパッド電極（図示せず）を総膜厚１μｍで形成した。
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１を得た。
【００９２】
以上のようにして形成した半導体発光素子について、温度８５℃、湿度８５％の雰囲気中、Ｉｆ＝２０ｍＡの条件で通電したところ、７０００時間連続通電した後においても、その断面におけるＳＥＭ観察ではＡｇのマイクレーションが認められず、さらに、リーク電流の発生は認められなかった。
【００９３】
また、比較のために、粒状の銀７がｎ型コンタクト層表面に散在していない以外、上述した半導体発光素子と同様の発光素子を形成し、光の取り出し効率を比較したところ、上述した実施例１の発光素子では、銀７が散在していない発光素子に比較して、取り出し効率の向上が認められた。
【００９４】
さらに別の比較のために、ＳｉＮ膜に代えてＳｉＯ2膜を形成するか、さらにＳｉＮ膜等の絶縁膜を形成しなかった以外、上述した半導体発光素子と同様の発光素子を、それぞれ形成した。
これらの半導体発光素子では、温度８５℃、湿度８５％の雰囲気中、Ｉｆ＝２０ｍＡの条件で通電したところ、リーク電流が断続的に発生し、これらの素子の寿命は、いずれも１０００時間以下であった。
【００９５】
実施例２
この実施例の半導体発光素子は、実施例１における銀電極に代えて、Ｐｔ（上）／Ｎｉ（中）／Ａｇ（下）の積層膜を１０００Å／１０００Å／１０００Åで形成した以外、実施例１の半導体発光素子と同様の構成の半導体発光素子を得た。
得られた半導体発光素子では、実施例１と同様の条件で通電したところ、１００００時間連続通電した後においても、オーミック性が良好で、マイグレーションが発生せず、高品質で信頼性の高い半導体発光素子を得ることができた。
【００９６】
さらに、通電する前後において、Ａｇ電極は、ｐ型コンタクト層との界面付近において、１０〜１００ｎｍ程度の結晶粒が観察され、オーミック特性も変化なく、良好であった。
加えて、Ａｇ電極の上面が、Ａｇと反応しないＮｉで覆われているため、ＡｇとＮｉとの合金化を回避することができ、窒化物半導体層の直上にＡｇを高密度で配置することができるために、反射効率が良好であり、一層、光の取り出し効率が向上した。
【００９７】
実施例３
この実施例の半導体発光素子は、実施例２における絶縁膜１０をＳｉＮに代えてＴｉＮ又はＳｉＯＮとした以外、実施例１と実質的に同様の構成の半導体発光素子を、それぞれ得た。
得られた半導体発光素子は、動作環境にもよるが、例えば、湿度が比較的低い場合においては、いずれも、実施例２と同様に、オーミック性が良好で、マイグレーションが発生せず、反射効率が高く、高品質で信頼性の高い半導体発光素子を得ることができた。
【００９８】
実施例４
この実施例の半導体発光素子２２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、実施例１と同様に、サファイア基板１１の上に、バッファ層１２、ノンドープＧａＮ層１３、ｎ型コンタクト層１４、ｎ型クラッド層１５、多重量子井戸構造の活性層１６、ｐ型クラッド層１７、ｐ型コンタクト層１８がこの順に積層されて構成され、ｐ型コンタクト層１８上に、ほぼ全面に、Ａｇ膜２２が形成されており、さらにその上に、第２金属膜２１としてＰｔ（上）／Ｎｉ（下）膜が積層されてｐ電極が形成されている。また、露出領域上には、ｎ電極１９が形成されている。
【００９９】
さらにこの半導体発光素子２２では、ｐ型半導体層及び活性層１６が除去され、ｎ型コンタクト層１８が露出した露出領域であって、ｎ電極１９形成されていない半導体発光素子２２の外縁領域に、活性層１６及びｐ型半導体層とほぼ同じ高さの円錐台形状の凸部２０が複数個形成されている。
【０１００】
このような凸部を形成したことにより、凸部が形成されていない素子に比較して、Φｖは約１０％程度向上することがわかった。
【０１０１】
実施例５
この実施例では、図３に示したように、実施例１に示した半導体発光素子１を、実装基体２０１に、フリップチップ実装することにより発光装置を形成した。
【０１０２】
この発光装置は、リード２０３が固定された実装基体２０１を含むパッケージ２１２の凹部２０２に、接着層２０４を介してサブマウント基板２０５に載置されたＬＥＤチップ１が実装されて構成されている。凹部２０２の側面は反射部２０６として機能し、実装基体２０１は放熱部として機能し、外部放熱器（図示せず）に接続されている。また、実装基体２０１には、凹部２０２の外部にテラス部２０７が形成されており、ここに、保護素子（図示せず）が実装されている。実装基体２０１の凹部２０２の上方には、光取り出し部２０８として開口部が形成されており、この開口部に、透光性の封止部材２０９が埋設されて封止されている。
このような構成により、ｐ電極のＡｇ膜により高効率で光を反射させることができ、半導体発光素子の基板側からの光の取り出し効率を一層向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
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】
【０１０４】
【図１】本発明における半導体発光素子の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明における半導体発光素子の別の実施の形態を示す上面図（ａ）及び部分断面図（ｂ）である。
【図３】本発明における半導体発光素子を実装した発光装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１、３０  半導体発光素子
２、１１  サファイア基板
３  ｎ型半導体層
４  発光層
５  ｐ型半導体層
６  第１金属膜
７  銀
９、１９、３５  ｎ電極
１０  絶縁膜
１２  バッファ層
１３  ノンドープＧａＮ層
１４  ｎ型コンタクト層
１５  ｎ型クラッド層
１６  活性層
１７  ｐ型クラッド層
１８  ｐ型コンタクト層
２０  凸部
２１、３４  第２金属膜
２２  Ａｇ膜
２０１  実装基体
２０２  凹部
２０３  リード
２０４  接着層
２０５  サブマウント基板
２０６  反射部
２０７  テラス部
２０８  光取り出し部
２０９  封止部材
２１２  パッケージ
【図１】
2007189097.tif 000003
【図２】
2007189097.tif 000004
【図３】
2007189097.tif 000005