(57)【要約】【課題】光取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板と、基板上に積層された、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層と、を含み、第１のｎ型窒化物半導体層、発光層、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層が基板側からこの順序で積層されている窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子の製造方法である。【選択図】図１
2007311704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に積層された、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層と、を含み、
前記第１のｎ型窒化物半導体層、前記発光層、前記ｐ型窒化物半導体層および前記第２のｎ型窒化物半導体層が前記基板側からこの順序で積層されていることを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｐ型窒化物半導体層と前記第２のｎ型窒化物半導体層との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ型窒化物半導体層と前記第２のｎ型窒化物半導体層との間に、前記ｐ型窒化物半導体層および前記第２のｎ型窒化物半導体層のそれぞれよりもバンドギャップの小さい窒化物半導体層を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第２のｎ型窒化物半導体層のバンドギャップエネルギは、前記窒化物半導体発光素子から発光した光の波長に対応するエネルギよりも大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
基板と、前記基板上に積層された、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層と、を含み、前記第１のｎ型窒化物半導体層、前記発光層、前記ｐ型窒化物半導体層および前記第２のｎ型窒化物半導体層が前記基板側からこの順序で積層されている窒化物半導体発光素子を製造するための方法であって、
前記ｐ型窒化物半導体層と前記第２のｎ型窒化物半導体層との間に、７５０℃以下の成長温度で窒化物半導体層を有機金属気相成長法によって成長させる工程を含む、窒化物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、窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法に関し、特に、光取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化物半導体発光ダイオード素子のｐ側が光取り出し側となっている素子構造において、ｐ型窒化物半導体層上の電極については以下の３つの条件を満たすことが求められている。
【０００３】
まず、１つ目の条件は、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光に対して透過率が高いことである。次に、２つ目の条件は、電流を発光層の面内に十分に拡散させることができる抵抗率および厚さを有していることである。そして、３つ目の条件は、ｐ型窒化物半導体層との接触抵抗が低いことである。
【０００４】
従来、窒化物半導体発光ダイオード素子の光取り出し側となるｐ型窒化物半導体層上の電極としては、ＰｄやＮｉなどの金属膜からなる半透明金属電極がｐ型窒化物半導体層の全面に形成されていた。しかしながら、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光に対する透過率が５０％程度と低いために光取り出し効率が低下し、高輝度の発光ダイオード素子を得ることが困難であった。
【０００５】
そこで、ＰｄやＮｉなどの金属膜に代えて、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜をｐ型窒化物半導体層の全面に形成することにより光取り出し効率を向上させ、高輝度の発光ダイオード素子が製造されている。懸念されていた透明導電膜とｐ型窒化物半導体層との接触抵抗も熱処理などにより改善されている。
【０００６】
また、特許文献１には、ｐ側の電極のコンタクト部をｎ型窒化物半導体層とすることにより、金属またはＩＴＯなどに代表される酸化物の透明導電膜からなる全面電極を用いない光取り出し効率の高い窒化物半導体発光ダイオード素子が記載されている。
【特許文献１】米国特許第６８８１６０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＩＴＯからなる透明導電膜は、高温にすると光学的性質が不可逆的に変化し、可視光の透過率が低下するという問題があった。また、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いた場合には、可視光の透過率が低下するのを防止するために、透明導電膜形成後のプロセスの温度領域が制限されてしまうという問題があった。さらに、ＩＴＯからなる透明導電膜は大電流密度の動作で劣化し、黒色化するという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子は、発光層の直下にｐ型窒化物半導体層が積層された構成を有している。ｐ型窒化物半導体層の形成に用いられるｐ型ドーパントとしてはＭｇが一般的に用いられているが、Ｍｇはそのアクセプタ準位が深いために活性化率が非常に低く、ｐ型窒化物半導体層を形成するためにはＭｇを高濃度でドーピングする必要がある。しかしながら、ｐ型ドーパントを高濃度でドーピングした場合にはｐ型窒化物半導体層の結晶性は必然的に悪化し、その後に成長する発光層を構成する結晶にまで欠陥および転位が伝播し、量子効率の高い高品質な発光層を得ることが困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子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】
【００１０】
本発明は、基板と、基板上に積層された、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層と、を含み、第１のｎ型窒化物半導体層、発光層、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層が基板側からこの順序で積層されている窒化物半導体発光素子である。ここで、本発明の窒化物半導体発光素子においては、基板と第１のｎ型窒化物半導体層との間、第１のｎ型窒化物半導体層と発光層との間、発光層とｐ型窒化物半導体層との間、およびｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間の少なくとも１つの間に他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００１１】
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、ｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層を含んでいてもよい。ここで、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層は、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層の双方または片方と接していてもよく、接していなくてもよい。
【００１２】
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、ｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間に、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層のそれぞれよりもバンドギャップの小さい窒化物半導体層を含むことが好ましい。ここで、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層のそれぞれよりもバンドギャップの小さい窒化物半導体層は、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層の双方または片方と接していてもよく、接していなくてもよい。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体発光素子においては、第２のｎ型窒化物半導体層のバンドギャップエネルギは、窒化物半導体発光素子から発光した光の波長に対応するエネルギよりも大きくてもよい。
【００１４】
さらに、本発明は、基板と、基板上に積層された、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、ｐ型窒化物半導体層と、第２のｎ型窒化物半導体層と、を含み、第１のｎ型窒化物半導体層、発光層、ｐ型窒化物半導体層および第２のｎ型窒化物半導体層が基板側からこの順序で積層されている窒化物半導体発光素子を製造するための方法であって、ｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間に、７５０℃以下の成長温度で窒化物半導体層を有機金属気相成長法によって成長させる工程を含む、窒化物半導体発光素子の製造方法である。ここで、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法によって製造される窒化物半導体発光素子においては、ｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間に上記の工程により形成される窒化物半導体層が含まれていれば、ｐ型窒化物半導体層と第２のｎ型窒化物半導体層との間にその他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法によって製造される窒化物半導体発光素子においては、基板と第１のｎ型窒化物半導体層との間、第１のｎ型窒化物半導体層と発光層との間、および、発光層とｐ型窒化物半導体層との間の少なくとも１つの間に他の層が１層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、本発明において、「成長温度」とは、基板が設置されるサセプタの温度を意味する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１７】
（実施の形態１）
図１に、本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましい一例の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオード素子は、たとえばサファイアなどからなる基板１上に、たとえばＧａＮなどからなるバッファ層２、たとえばｎ型ＧａＮなどからなるｎ型窒化物半導体下地層３、たとえばｎ型ＧａＮなどからなるｎ型窒化物半導体コンタクト層４、たとえばＩｎ0.25Ｇａ0.75ＮとＧａＮとを交互に積層した多重量子井戸構造有する発光層５、たとえばｐ型ＡｌＧａＮなどからなるｐ型窒化物半導体クラッド層６、たとえばｐ型ＧａＮなどからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層７およびたとえばｎ型ＧａＮなどからなるｎ型窒化物半導体層１１がこの順序で積層された構成を有しており、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面上にはパッド電極９が形成されており、ｎ型窒化物半導体層１１の表面上にはパッド電極１０が形成されている。
【００１８】
図１に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子は、従来のＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体層１１を用いていることを特徴としている。すなわち、ｎ型ＧａＮなどからなるｎ型窒化物半導体層１１は、ＩＴＯからなる透明導電膜と比べて明らかに結晶の安定性が優れているため、本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いた場合に生じていた、（ｉ）高温にすると光学的性質が不可逆的に変化して可視光の透過率が低下するという問題、（ｉｉ）透明導電膜形成後のプロセスの温度領域が制限されてしまうという問題、および（ｉｉｉ）大電流密度の動作で劣化して黒色化してしまうという問題を解消することができる。
【００１９】
なお、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｐ型窒化物半導体層を用いることも考えられるが、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｐ型窒化物半導体層を用いた場合には、ｐ型ドーパントはｎ型ドーパントと比べて活性化率が低いため、キャリアとして機能するｐ型ドーパントの割合が非常に低く、高抵抗となりやすい。しかしながら、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体層１１を用いた場合には、ｎ型ドーパントは活性化率が非常に高く、低抵抗となりやすいために、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりとして好適に用いることができる。
【００２０】
また、図１に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子は、発光層５の直下にはｐ型窒化物半導体層ではなく、ｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４といったｎ型窒化物半導体層が形成されていることも特徴としている。すなわち、ｎ型窒化物半導体層のドナー準位はｐ型窒化物半導体層のアクセプタ準位と比べて非常に浅く、ｎ型ドーパントはｐ型ドーパントに比べて非常に活性化率が高いため、ｎ型窒化物半導体層を形成する場合にはｐ型窒化物半導体層を形成する場合と比べてドーピング濃度を低くすることができる。これにより、発光層５の下地となるｎ型窒化物半導体層の結晶性は発光層５の下地をｐ型窒化物半導体層とした場合（たとえば、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子など）に比べて良好になることから、結晶性の良好なｎ型窒化物半導体層上に成長させられる発光層５の結晶性も良好となり、量子効率の高い高品質な発光層５を得ることができる。
【００２１】
したがって、図１に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子は、上記の特徴を有することにより、所定の電流注入量に対して取り出すことができる光の量が増大するため、光取り出し効率を向上することができるのである。
【００２２】
なお、図１に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を発光させるためには、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７とｎ型窒化物半導体層１１によって形成されるｐｎ接合部において逆バイアスで電流が流れる必要があるが、たとえば、このｐｎ接合部の空乏層の幅を狭くするため、このｐｎ接合部近傍のイオン化不純物濃度を高くすることなどによって、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７の価電子帯とｎ型窒化物半導体層１１の伝導帯との間でキャリアを空乏層を介して移動させることができるため、上記のｐｎ接合部においては逆バイアスでも電流を流すことができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２に、本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましい他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、この窒化物半導体発光ダイオード素子は、上記の実施の形態１で説明した特徴に加えて、さらに、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層２１が形成されていることに特徴がある。
【００２４】
図２に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体層１１を用いていることから、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いていた場合に生じていた上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の問題を解消することができる。
【００２５】
また、図２に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、発光層５の直下にはｐ型窒化物半導体層ではなく、ｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４といったｎ型窒化物半導体層が形成されていることから、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光層に比べて結晶性が良好で量子効率の高い高品質な発光層５を得ることができる。
【００２６】
したがって、図２に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、上記の特徴から、所定の電流注入量に対して取り出すことができる光の量が増大するため、光取り出し効率を向上することができる。
【００２７】
さらに、図２に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層２１が形成されているため、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７とｎ型窒化物半導体層１１との間における電位降下を小さくすることができ、窒化物半導体発光ダイオード素子の動作電圧の上昇を抑えることができる。その理由は明らかではないが、窒化物半導体層２１におけるｐ型不純物準位や欠陥準位などを介して、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７の価電子帯とｎ型窒化物半導体層１１の伝導帯との間でキャリアの移動が起こり、逆バイアスでも電流が流れやすくなるためと推測される。
【００２８】
（実施の形態３）
図３に、本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましいさらに他の一例の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記の実施の形態１〜２で説明した特徴に加えて、さらに、ｎ型窒化物半導体層１１の表面に凹凸が形成されていることに特徴がある。
【００２９】
図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体層１１を用いていることから、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いていた場合に生じていた上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の問題を解消することができる。
【００３０】
また、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、発光層５の直下にはｐ型窒化物半導体層ではなく、ｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４といったｎ型窒化物半導体層が形成されていることから、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光層に比べて結晶性が良好で量子効率の高い高品質な発光層５を得ることができる。
【００３１】
さらに、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、光取り出し面となるｎ型窒化物半導体層１１の表面に形成されている凹凸によって、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光がｎ型窒化物半導体層１１の表面で全反射して窒化物半導体発光ダイオード素子の内部に戻るのを抑制することができる。
【００３２】
したがって、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｎ型窒化物半導体層１１の表面に形成されている凹凸によって、所定の電流注入量に対して取り出すことができる光の量をさらに増大させることができるため、光取り出し効率をさらに向上することができる。
【００３３】
ここで、光取り出し効率をさらに向上する観点からは、ｎ型窒化物半導体層１１の表面に形成されている凹凸のそれぞれの凸部の幅ｄを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることが好ましく、凹凸のそれぞれの凸部の高さｈを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３４】
また、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間に、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントの双方がドーピングされた窒化物半導体層２１が形成されているため、窒化物半導体発光ダイオード素子の動作電圧の上昇を抑えることができる。
【００３５】
（実施の形態４）
図４に、本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましいさらに他の一例の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオード素子においては、上記の実施の形態１で説明した特徴に加えて、さらに、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間に、ｐ型窒化物半導体層７およびｎ型窒化物半導体層１１よりもバンドギャップの小さい窒化物半導体層２２が形成されていることに特徴がある。すなわち、窒化物半導体層２２のバンドギャップは、ｐ型窒化物半導体層７のバンドギャップおよびｎ型窒化物半導体層１１のバンドギャップのいずれのバンドギャップよりも小さくなっている。
【００３６】
図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体層１１を用いていることから、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いていた場合に生じていた上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の問題を解消することができる。
【００３７】
また、図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、発光層５の直下にはｐ型窒化物半導体層ではなく、ｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４といったｎ型窒化物半導体層が形成されていることから、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光層に比べて結晶性が良好で量子効率の高い高品質な発光層５を得ることができる。
【００３８】
したがって、図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、上記の特徴から、所定の電流注入量に対して取り出すことができる光の量が増大するため、光取り出し効率を向上することができる。
【００３９】
さらに、図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間に、ｐ型窒化物半導体層７およびｎ型窒化物半導体層１１のそれぞれよりもバンドギャップの小さい窒化物半導体層２２が形成されているため、より小さな電位差でｐ型窒化物半導体層７の価電子帯とｎ型窒化物半導体層１１の伝導帯との間でキャリアを移動させることができる。
【００４０】
したがって、図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、窒化物半導体発光ダイオード素子の動作電圧の上昇を抑えることができる傾向にある。
【００４１】
なお、上記の実施の形態１〜４において、ｎ型窒化物半導体層１１のバンドギャップエネルギは、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光の波長に対応するエネルギよりも大きいことが好ましい。この場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光がｎ型窒化物半導体層１１によって吸収されにくくなるため、窒化物半導体発光ダイオード素子の光取り出し効率をさらに向上することができる。
【００４２】
また、上記の実施の形態１〜４において、ｎ型窒化物半導体層１１の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。ｎ型窒化物半導体層１１の厚さが２０ｎｍ以上である場合、特に１００ｎｍ以上である場合には、発光層５のできるだけ広い領域にキャリアを注入することができるため、より高輝度の窒化物半導体発光ダイオード素子を得ることができる傾向にある。
【００４３】
また、上記の実施の形態１〜４において、ｎ型窒化物半導体層１１の抵抗率を低減して窒化物半導体発光ダイオード素子の動作電圧を低減する観点からは、ｎ型窒化物半導体層１１はキャリア濃度が３×１０18／ｃｍ3以上１×１０19／ｃｍ3以下のｎ型窒化物半導体層を含んでいることが好ましい。
【００４４】
さらに、上記の実施の形態１〜４において、ｎ型窒化物半導体層１１の厚さを好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上にするとともに、ｎ型窒化物半導体層１１にキャリア濃度が３×１０18／ｃｍ3以上１×１０19／ｃｍ3以下のｎ型窒化物半導体層を含ませることによって、より低い動作電圧でより高輝度の窒化物半導体発光ダイオード素子を得ることができる傾向にある。
【００４５】
（実施の形態５）
上記のような実施の形態の他、結晶成長後、ｐ型窒化物半導体層側に反射率の高い金属からなる反射層を設け、そのｐ型窒化物半導体層側を少なくとも導電性の支持基板に貼り付けた上下電極構造にも本発明は適用可能である。図５に、その一例の模式的な断面図を示す。
【００４６】
この窒化物半導体発光ダイオード素子は、たとえば導電性Ｓｉなどからなる導電性基板５５上に、たとえばＴｉ膜とＡｌ膜の積層体（Ｔｉ膜、Ａｌ膜の順に積層した積層体）などからなるオーミック電極層５６、たとえばＡｕ膜とＡｕＳｎ膜の積層体（Ａｕ膜、ＡｕＳｎ膜の順に積層した積層体）などからなる第１の接着用金属層５７、たとえばＡｕ膜などからなる第２の接着用金属層５４、たとえばＭｏ膜などからなる保護層５３、たとえばＡｇ膜、Ｐｔ膜またはＡｌ膜などからなる反射層５２、ｎ型窒化物半導体層１１、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７、ｐ型窒化物半導体クラッド層６、発光層５、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４およびｎ型窒化物半導体下地層３がこの順序で積層された構成を有しており、ｎ型窒化物半導体下地層３の表面上にはパッド電極５８が形成されている。
【００４７】
図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子は、たとえば以下のようにして作製することができる。まず、サファイアなどの基板上に、たとえばＭＯＣＶＤ法などにより、バッファ層、ｎ型窒化物半導体下地層３、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４、発光層５、ｐ型窒化物半導体クラッド層６、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７およびｎ型窒化物半導体層１１をこの順序で成長させる。次に、ｎ型窒化物半導体層１１上に、たとえば蒸着法などにより、反射層５２、保護層５３および第２の接着用金属層５４をこの順序で積層する。
【００４８】
一方、別途、導電性基板５５上に、たとえば蒸着法などにより、オーミック電極層５６および第１の接着用金属層５７をこの順序で積層する。
【００４９】
そして、第２の接着用金属層５４と第１の接着用金属層５７とをたとえば共晶接合法により接合した後に、サファイアなどからなる基板およびバッファ層をたとえばレーザ光の照射によって除去し、ｎ型窒化物半導体下地層３の表面を露出させる。その後、露出したｎ型窒化物半導体下地層３の表面にパッド電極５８を形成し、パッド電極５８の形成後のウエハをチップ状に分割することによって、図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子が得られる。
【００５０】
図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、ＩＴＯからなる透明導電膜の代わりにｎ型窒化物半導体下地層３を用いていることから、ＩＴＯからなる透明導電膜を用いていた場合に生じていた上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の問題を解消することができる。
【００５１】
また、図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においても、発光層５はｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４といったｎ型窒化物半導体層を下地として形成されていることから、特許文献１に記載の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光層に比べて結晶性が良好で量子効率の高い高品質な発光層５を得ることができる。
【００５２】
さらに、反射層５２が金属膜からなる場合には、窒化物半導体層とのオーミック接触を実現するため、反射層５２としてはＰｄやＮｉなどの仕事関数が大きく反射率の低い金属膜を用いる必要があるが、図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、反射層５２と接触する窒化物半導体層がｎ型ＧａＮなどからなるｎ型窒化物半導体層１１であるため、反射率は高いがそれほど仕事関数が大きくないＡｇ、ＰｔまたはＡｌなどからなる金属膜を用いてもオーミック接触を実現することができる。そして、発光層５から発光した光のうちｎ型窒化物半導体層１１側に進行した光の少なくとも一部は、反射層５２によって高い反射率で反射され、窒化物半導体発光ダイオード素子の外部に取り出すことができる。
【００５３】
したがって、図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子においては、反射層５２の設置によって、所定の電流注入量に対して取り出すことができる光の量をさらに増大させることができるため、光取り出し効率をさらに向上することができる。
【００５４】
また、上記の実施の形態５において、ｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４のバンドギャップエネルギは、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光の波長に対応するエネルギよりも大きいことが好ましい。この場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光がｎ型窒化物半導体下地層３およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４によって吸収されにくくなるため、窒化物半導体発光ダイオード素子の光取り出し効率をさらに向上することができる。
【００５５】
また、上記の実施の形態５において、ｎ型窒化物半導体層１１のバンドギャップエネルギは、窒化物半導体発光ダイオード素子から発光した光の波長に対応するエネルギよりも大きいことが好ましい。この場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子からｎ型窒化物半導体層１１側に進行した光が、ｎ型窒化物半導体層１１を透過して反射層５２によって反射されて外部に取り出されやすくなるため、窒化物半導体発光ダイオード素子の光取り出し効率をさらに向上することができる。
【実施例】
【００５６】
（実施例１）
実施例１においては、図１に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００５７】
まず、サファイアからなる基板１を用意し、その基板１をＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にセットした。そして、その反応炉内に水素を流しながら成長温度を１０５０℃まで上昇させて、基板１の表面（Ｃ面）のクリーニングを行なった。
【００５８】
次に、成長温度を５１０℃まで低下させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ（トリメチルガリウム）を反応炉内に流して、基板１の表面（Ｃ面）上にＧａＮからなるバッファ層２をＭＯＣＶＤ法により約２０ｎｍの厚さで積層した。
【００５９】
次いで、成長温度を１０５０℃まで上昇させて、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体下地層３（キャリア濃度：１×１０18／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法によりバッファ層２上に６μｍの厚さで積層した。
【００６０】
続いて、キャリア濃度が５×１０18／ｃｍ3となるようにＳｉをドーピングしたこと以外はｎ型窒化物半導体下地層３と同様にして、ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体コンタクト層４をＭＯＣＶＤ法によりｎ型窒化物半導体下地層３上に０．５μｍの厚さで積層した。
【００６１】
次に、成長温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ（トリメチルインジウム）を反応炉内に流して、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４上に２．５ｎｍの厚さのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎおよび１８ｎｍの厚さのＧａＮをそれぞれ交互に６周期成長させ、多重量子井戸構造を有する発光層５をＭＯＣＶＤ法により積層した。なお、発光層５の形成時において、ＧａＮを成長させる際にはＴＭＩを反応炉内に流していないことは言うまでもない。
【００６２】
次いで、成長温度を９５０℃に上昇させ、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０20／ｃｍ3の濃度でドーピングされたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるｐ型窒化物半導体クラッド層６をＭＯＣＶＤ法により発光層５上に約３０ｎｍの厚さで積層した。
【００６３】
次に、成長温度を９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、Ｍｇが１×１０20／ｃｍ3の濃度でドーピングされたＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層７をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体クラッド層６上に０．１μｍの厚さで積層した。
【００６４】
その後、成長温度を９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１１をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体コンタクト層７上に積層した。
【００６５】
次に、成長温度を７００℃に低下し、キャリアガスとして窒素を反応炉内に流して、アニーリングを行なった。
【００６６】
そして、上記のアニーリング後のウエハを反応炉から取り出し、そのウエハの最上層のｎ型窒化物半導体層１１の表面上に所定の形状にパターンニングされたマスクを形成した。そして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により、上記のウエハの一部についてｎ型窒化物半導体層１１側からエッチングを行ない、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面の一部を露出させた。そして、ｎ型窒化物半導体層１１の表面にパッド電極１０を形成し、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面にパッド電極９を形成した。ここで、パッド電極９およびパッド電極１０は、ｎ型窒化物半導体層１１の表面上およびｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面上にそれぞれＴｉ層およびＡｌ層を順次積層することによって同時に形成された。その後、ウエハをチップ状に分割して、図１に示す構成を有する実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００６７】
ここで、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｎ型窒化物半導体層１１のバンドギャップエネルギが、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子から発光する光の波長に対応するエネルギよりも大きい（すなわち、ｎ型窒化物半導体層１１を構成するＧａＮの方が発光層の発光部であるＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎよりもバンドギャップが大きい）。
【００６８】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において、Ｓｉのドーピング濃度を変化させて最上層のｎ型窒化物半導体層１１を成長させることにより、ｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を３×１０18／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の間で変化させたところ、キャリア濃度に関わらず、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては後述する比較例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と比べて同一の電流注入量で約２倍の光出力が得られた。
【００６９】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において、最上層のｎ型窒化物半導体層１１の厚みを１００ｎｍ以下とした場合には、ｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度が高い方が動作電圧は低くなったが、最上層のｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3より大きくしても動作電圧は劇的に低下しなかった。これは、最上層のｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3より大きくした場合には、そのキャリア濃度はｐ型窒化物半導体コンタクト層７とｎ型窒化物半導体層１１とのｐｎ接合部近傍のｐ型窒化物半導体コンタクト層７のイオン化不純物濃度よりも十分に大きくなるため、そのｐｎ接合部において生じる空乏層幅はほとんどｐｎ接合部近傍のｐ型窒化物半導体コンタクト層７のイオン化不純物濃度に依存するようになるためと推測される。また、最上層のｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3より大きくした場合に動作電圧がわずかに低下した理由としては、パッド電極１０とのコンタクト抵抗がキャリア濃度の増加により低下したためと推測される。
【００７０】
また、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において、最上層のｎ型窒化物半導体層１１の厚みを１μｍ以上とした場合に、ｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3より大きくしたときに動作電圧が高くなった。これは、ｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度が５×１０19／ｃｍ3よりも大きい場合には、移動度が小さくなり、結果として、ｎ型窒化物半導体層１１の抵抗率が上昇し、ｎ型窒化物半導体層１１の厚みを１μｍ以上とした場合にはそれが動作電圧を高くする要因になっていると考えられる。
【００７１】
また、上記の実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において、最上層のｎ型窒化物半導体層１１としてキャリア濃度が異なる３層の窒化物半導体層からなるｎ型窒化物半導体層を形成した。ここでは、最上層のｎ型窒化物半導体層１１の全厚を１０００ｎｍとし、そのｎ型窒化物半導体層を構成するｐ型窒化物半導体コンタクト層側の第１層目は厚みを２０ｎｍとし、キャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3とした。次に、中間の第２層目は、厚みを９６０ｎｍとし、キャリア濃度を５×１０18／ｃｍ3とした。さらに、ｐ側電極と接する第３層目は、厚みを２０ｎｍとし、キャリア濃度を１×１０21／ｃｍ3とした。
【００７２】
実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子において、上記の３層の窒化物半導体層から構成される最上層のｎ型窒化物半導体層１１を用いた場合には、その３層からなるｎ型窒化物半導体層と同一の厚みで１層からなるｎ型窒化物半導体層を用いた場合と比べて、１層であるｎ型窒化物半導体層のどのキャリア濃度条件においても、動作電圧が低減する傾向にあった。
【００７３】
（実施例２）
実施例２においては、図３に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００７４】
まず、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７を形成するまでは、実施例１と同一の方法および同一の条件で行なった。
【００７５】
次に、成長温度をｐ型窒化物半導体コンタクト層７の形成時と同一の９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランおよびＣＰ２Ｍｇを反応炉内に流して、ｎ型ドーパントであるＳｉおよびｐ型ドーパントであるＭｇの双方がドーピングされたＧａＮからなる窒化物半導体層２１をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体コンタクト層７上に２０ｎｍの厚さで積層した。
【００７６】
ここで、Ｓｉのドーピング濃度を５×１０19／ｃｍ3とし、Ｍｇのドーピング濃度を５×１０20／ｃｍ3としたところ、この窒化物半導体層２１はｎ型の導電型を示した。これは、ｎ型ドーパントであるＳｉの方がｐ型ドーパントであるＭｇと比べて１００倍以上活性化率が高いためと考えられる。
【００７７】
次いで、成長温度を９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、上記のＳｉとＭｇの双方がドーピングされた窒化物半導体層２１上に、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１１（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さで積層した。
【００７８】
その後、実施例１と同一の方法および同一の条件で、アニーリング、電極形成およびウエハのチップ化を行なうことによって、図３に示す構造を有する実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００７９】
ここで、実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、最上層のｎ型窒化物半導体層１１の表面（光取り出し面）に凹凸が形成されており、その凹凸のそれぞれの凸部の幅ｄは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあって、凹凸のそれぞれの凸部の高さｈは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあった。
【００８０】
そして、最上層のｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3とした実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と、実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子との光出力および動作電圧を比較したところ、実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子の光出力は実施例１の光出力の１．５倍であり、実施例２の窒化物半導体発光ダイオード素子の動作電圧は実施例１よりも低かった。
【００８１】
（実施例３）
実施例３においては、図４に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００８２】
まず、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７を形成するまでは、実施例１と同一の方法および同一の条件で行なった。
【００８３】
次に、成長温度を７５０℃に低下させ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニア、ＴＭＧおよびＴＭＩ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなるｎ型窒化物半導体層２２（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体コンタクト層７上に２０ｎｍの厚さで積層した。
【００８４】
次いで、成長温度を９５０℃に上昇させ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、上記のＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなるｎ型窒化物半導体層２２上に、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１１（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さで積層した。ここで、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎからなるｎ型窒化物半導体層２２のバンドギャップは、ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体コンタクト層７のバンドギャップおよびＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１１のバンドギャップのいずれのバンドギャップよりも小さくなる。
【００８５】
その後、実施例１と同一の方法および同一の条件で、アニーリング、電極形成およびウエハのチップ化を行なうことによって、図４に示す構造を有する実施例３の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００８６】
そして、最上層のｎ型窒化物半導体層１１のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3とした実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と、実施例３の窒化物半導体発光ダイオード素子との光出力および動作電圧を比較したところ、光出力は同程度であったが、動作電圧は実施例３の窒化物半導体発光ダイオード素子の方が小さかった。
【００８７】
（実施例４）
まず、ｐ型窒化物半導体コンタクト層を形成するまでは、実施例１と同一の方法および同一の条件で行なった。
【００８８】
次に、成長温度を変化して、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体コンタクト層上に２０ｎｍの厚さで積層した。
【００８９】
次いで、成長温度を９５０℃に上昇させ、キャリアガスとして窒素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、上記のＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層上に、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さで積層した。
【００９０】
その後、実施例１と同一の方法および同一の条件で、アニーリング、電極形成およびウエハのチップ化を行なうことによって、実施例４の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００９１】
実施例４の窒化物半導体発光ダイオード素子は、ｐ型窒化物半導体コンタクト層と最上層のｎ型窒化物半導体層との間のｎ型窒化物半導体層の積層時の成長温度に関係なく、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と同程度の光出力であった。
【００９２】
また、実施例４の窒化物半導体発光ダイオード素子において、ｐ型窒化物半導体コンタクト層と最上層のｎ型窒化物半導体層との間のｎ型窒化物半導体層の積層時の成長温度と動作電圧との関係を図６に示す。図６に示すように、ｐ型窒化物半導体コンタクト層と最上層のｎ型窒化物半導体層との間のｎ型窒化物半導体層の積層時において成長温度を７５０℃以下、特に７００℃以下とした場合には、動作電圧が大きく低減できることが確認された。
【００９３】
その理由としては、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間の窒化物半導体層を７５０℃以下、特に７００℃以下という低温の成長温度で形成した場合には、ｐ型窒化物半導体層７とｎ型窒化物半導体層１１との間の窒化物半導体層は多くの欠陥を有し、その欠陥準位を介して、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７の価電子帯とｎ型窒化物半導体層１１の伝導帯との間でキャリアの移動が起こり、逆バイアスでも電流が流れやすくなるためと推測される。
【００９４】
（実施例５）
実施例５においては、図５に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【００９５】
まず、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７を形成するまでは、実施例１と同一の方法および同一の条件で行なった。
【００９６】
次に、成長温度をｐ型窒化物半導体コンタクト層の形成時と同一の９５０℃に保持し、キャリアガスとして水素、原料ガスとしてアンモニアおよびＴＭＧ、不純物ガスとしてシランを反応炉内に流して、ＳｉがドーピングされたＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１１（キャリア濃度：５×１０19／ｃｍ3）をＭＯＣＶＤ法によりｐ型窒化物半導体コンタクト層７上に２０ｎｍの厚さで積層した。
【００９７】
次いで、実施例１と同一の方法および同一の条件で、アニーリングを行なった。そして、アニーリング後、ｎ型窒化物半導体層７上に、厚さ１５０ｎｍのＡｇ膜からなる反射層５２、厚さ５０ｎｍのＭｏ膜からなる保護層５３および厚さ３μｍのＡｕ膜からなる第２の接着用金属層５４をこの順序でＥＢ蒸着法（電子ビーム蒸着法）により形成した。
【００９８】
次に、別途用意した厚さ１２０μｍの導電性Ｓｉからなる導電性基板５５上に、ＥＢ蒸着法により、厚さ１５ｎｍのＴｉ膜と厚さ１５０ｎｍのＡｌ膜をこの順序で積層したオーミック電極層５６、および、厚さ１００ｎｍのＡｕ膜と厚さ３μｍのＡｕＳｎ膜をこの順序で積層した第１の接着用金属層５７をこの順序で形成した。
【００９９】
そして、第１の接着用金属層５７を構成するＡｕＳｎ膜と第２の接着用金属層５４を構成するＡｕ膜とを対向させ、共晶接合法を用いて、第１の接着用金属層５７と第２の接着用金属層５４とを接合した。なお、共晶接合時の温度は２９０℃とした。
【０１００】
続いて、サファイヤからなる基板およびバッファ層を除去した。具体的には、ＹＡＧ(イットリウムアルミニウムガーネット)−ＴＨＧ(第３高調波)レーザ光(波長：３５５ｎｍ)を鏡面研磨した基板の裏面側から照射し、基板上に形成されたバッファ層とｎ型窒化物半導体下地層との界面部分を熱分解することにより行なった。
【０１０１】
その後、基板およびバッファ層が除去されて露出したｎ型窒化物半導体下地層３の表面上の中心部にパッド電極５８（Ａｕ膜／Ｔｉ膜との積層体）を形成し、パッド電極５８の形成後のウエハをチップ状に分割して、図５に示す構造を有する実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。なお、実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、ｎ型窒化物半導体下地層３とパッド電極５８とのコンタクト抵抗を下げるため、ｎ型窒化物半導体下地層のキャリア濃度を５×１０18／ｃｍ3とした。
【０１０２】
そして、最上層のｎ型窒化物半導体層のキャリア濃度を５×１０19／ｃｍ3とした実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と、実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子との光出力および動作電圧を比較したところ、実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子は光出力および動作電圧のいずれについても実施例１よりも向上していることが確認された。
【０１０３】
その理由としては、まず、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子は熱硬化性のある樹脂により裏面を接着して光出力の評価が行なわれたが、この樹脂の反射率が実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子のＡｇ膜からなる反射層よりも反射率が低いためと考えられる。
【０１０４】
つまり、高い光出力を得るためには、実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子においてはその裏面を接着するための接着材料の反射率は高くなくてもよいが、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子では裏面に反射率の高い接着材料を選択しなければならないため、実装方法が制限される。
【０１０５】
また、ｐ型窒化物半導体層を金属層に接触させる場合には、ＰｄやＮｉなどの仕事関数が高く反射率が低いオーミック電極を数ｎｍ程度の厚さに形成することを必要とし、光取り出し効率を低下させる大きな原因となる。しかしながら、実施例５の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、窒化物半導体層に接してＡｇのような反射率の高い金属からなる反射膜を形成した場合でも、この界面でオーミック接触が得られ、低い動作電圧を実現することができるためと考えられる。
【０１０６】
（比較例１）
比較例１においては、図７に示す構成を有する窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【０１０７】
まず、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７を形成するまでは、実施例１と同一の方法および同一の条件で行なった。
【０１０８】
その後、実施例１と同一の方法および同一の条件で、アニーリングを行なった。そして、上記のアニーリング後のウエハを反応炉から取り出し、そのウエハの最上層のｐ型窒化物半導体コンタクト層７の表面上に所定の形状にパターンニングされたマスクを形成した。そして、ＲＩＥ法により、上記のウエハの一部についてｐ型窒化物半導体コンタクト層７側からエッチングを行ない、ｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面の一部を露出させた。そのエッチング後、ｐ型窒化物半導体コンタクト層７の表面のほぼ全面にＰｄ膜を７ｎｍの厚さで積層して半透明金属電極８を形成した。そして、半透明金属電極８の表面の所定の位置にＡｕ膜を０．５μｍの厚さで積層してパッド電極１０を形成した。また、上記のエッチングにより露出させたｎ型窒化物半導体コンタクト層４の表面上にＴｉ層およびＡｌ層を順次積層することによってパッド電極９を形成した。その後、ウエハをチップ状に分割して、図７に示す構造を有する比較例１の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。
【０１０９】
上述したように、比較例１の窒化物半導体発光ダイオード素子は、実施例１の窒化物半導体発光ダイオード素子と比べて同一の電流注入量で光出力が低く、光取り出し効率が低いことが確認された。これは、比較例１の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、半透明金属電極で大部分の光が吸収されたことによるものと考えられる。
【０１１０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明によれば、光取り出し効率を向上することができる窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましい一例の模式的な断面図である。
【図２】本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図３】本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましいさらに他の一例の模式的な断面図である。
【図４】本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましい他の一例の模式的な断面図である。
【図５】本発明に係る窒化物半導体発光ダイオード素子の好ましいさらに他の一例の模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施例４において、ｐ型窒化物半導体コンタクト層とｎ型窒化物半導体層との間のｎ型窒化物半導体層の積層時の成長温度と動作電圧との関係を示す図である。
【図７】比較例１の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  基板、２  バッファ層、３  ｎ型窒化物半導体下地層、４  ｎ型窒化物半導体コンタクト層、５  発光層、６  ｐ型窒化物半導体クラッド層、７  ｐ型窒化物半導体コンタクト層、８  半透明金属電極、９，１０，５８  パッド電極、１１  ｎ型窒化物半導体層、２１，２２  窒化物半導体層、５２  反射層、５３  保護層、５４  第２の接着用金属層、５５  導電性基板、５６  オーミック電極層、５７  第１の接着用金属層。
【図１】
2007311704.tif 000003
【図２】
2007311704.tif 000004
【図３】
2007311704.tif 000005
【図４】
2007311704.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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