(57)【要約】【課題】  光取り出し効率に優れた反射型正極を備えた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供すること。【解決手段】  基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層からなる窒化ガリウム系化合物半導体の積層構造体を有する発光素子において、ｐ型半導体層上に設けられた正極が透明材料層および該透明材料層上に設けられた反射性金属層からなる反射型正極であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層からなる窒化ガリウム系化合物半導体の積層構造体を有する発光素子において、ｐ型半導体層上に設けられた正極が透明材料層および該透明材料層上に設けられた反射性金属層からなる反射型正極であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項２】
透明材料層が導電性材料を含む請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項３】
透明材料層が非導電性材料を含む請求項１または２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項４】
透明材料層とｐ型半導体との間に、正極コンタクト層を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項５】
透明材料層がｐ型半導体と接触しており、正極コンタクト層として機能している請求項２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項６】
透明材料層が、ＩＴＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2からなる群より選ばれた少なくとも一種の材料からなる請求項２〜５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項７】
透明材料層が、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2からなる群より選ばれた少なくとも一種の材料からなる請求項６に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項８】
反射性金属層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項９】
反射性金属層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる請求項８に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１０】
反射性金属層が、ＡｇまたはＡｌから選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる請求項９に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１１】
反射性金属層の透明材料層側の表面が凹凸を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１２】
透明材料層の反射性金属層側の表面が凹凸を有する請求項１１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１３】
凹凸の形状がストライプ状である請求項１１または１２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１４】
凹凸の形状がドット状または格子状である請求項１１または１２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１５】
凹凸の形状がランダム状である請求項１１または１２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１６】
凹凸が曲面で構成されている請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１７】
凹凸が基板面に対して傾斜した平面で構成されている請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１８】
傾斜した平面が、基板面に対して５度から８５度の角度を成す請求項１７に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項１９】
凹凸の高低差が０．０１〜１０μｍである請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子からなるランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関し、特に光取り出し効率に優れた反射型の正極を備えたフリップチップ型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてＧａＮ系化合物半導体材料が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。
【０００３】
ＧａＮ系化合物半導体材料の特性として、横方向への電流拡散が小さいことがある。そのために、電極直下の半導体にしか電流が注入されず、発光層で発光した光は電極に遮られて外部に取り出されない。そこで、この系の発光素子の正極としては、一つには透明電極が用いられ、正極を通して光が取り出される。一方、フリップチップと呼ばれる、反射型の正極を用いて発光した光を基板側から取り出す方式も採用されている。
【０００４】
従来のフリップチップ型素子用の正極は、ＰｔやＮｉなどのコンタクト金属とＲｈ、Ａｇなどの反射金属を組み合わせた層構造（例えば特許文献１参照）であった。
【０００５】
一方、発光素子の外部量子効率は、光取出し効率と内部量子効率を掛け合わせたものとして表される。内部量子効率とは、素子に注入した電流のエネルギーのうち、光に変換される割合である。一方の光取り出し効率とは、半導体結晶内部で発生した光の内、外部へ取り出すことのできる割合である。
【０００６】
透明電極を用いた方式において、半導体結晶から大気中への光取出し効率を増大させる手法として、半導体の光取り出し面に凹凸加工を施す技術がある。半導体面にこのような加工を施すには、ドライエッチング、ウエットエッチングによる方法や、ダイシング、ダイヤモンド針によるスクライビング、レーザスクライビングなどによる方法が採られる。しかし半導体材料に加工を施すことは、半導体層に負荷を掛けダメージを残すため、光取出し効率を向上させても、内部量子効率を減少させてしまい、発光強度の増大が得られなかった。さらに、場合によってはリーク電流の発生など発光素子の破壊を伴って、発光素子の歩留まりが低下することがあった。
【０００７】
そこで、光取り出し効率を増大させるための凹凸を設ける層を半導体層上に形成し、光取出し効率を向上させる技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、半導体層そのものに凹凸加工を施すのではなく、半導体層上の透明の材料からなる層に凹凸加工を施すので、半導体にダメージを与えることなく光取り出し効率の増大を図ることができる。しかしながら、この特許文献２は、あくまでも透光性電極を使用した型の素子についての発明である。また、この特許文献２には、凹凸を設ける層を構成する透明材料として、ポリカーボネイト、窒化シリコン、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン、硫化亜鉛および酸化ビスマスなどが開示されている。
【０００８】
また、一般的な半導体素子のような、薄膜の積層構造の場合、光取り出し効率を下げている要因の一つには多重反射がある。基板の表面・裏面、誘電率の異なる層の界面、および反射膜を形成した面等で多重反射が生じ、発光が透明材料内を往復する間に、材料による吸収などで減衰してしまう。
【０００９】
フリップチップの場合、反射型の電極と半導体／基板の界面で多重反射が生じて、光取り出し効率を下げている。そこでいずれかの反射面を凹凸とし、多重反射を回避する構造を作製することが望まれる。
【００１０】
方法の一つは、結晶を成長させる基板を凹凸の表面とし、基板と半導体の界面を凹凸面とする方法である（例えば特許文献３参照）。しかし、この方法では結晶成長の基板を凹凸としなければならないため、安定してウエーハ内で均一に、ミラー状の綺麗な結晶膜を得ることが難しくなる。反対に、反射電極面を凹凸とする方法もある（例えば特許文献４参照）。しかし、従来のフリップチップ電極では、コンタクト金属が反射金属を兼ねているか、またはコンタクト金属がごく薄いために、反射電極面を凹凸にするためには、半導体の表面に加工を施す必要があった。半導体表面に加工を施すことは、前述したように内部量子効率へのダメージが生じて、思うように発光の出力は上がらない。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１８３４００号公報
【特許文献２】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４２９６号公報
【特許文献４】米国特許第６，５６３，１４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、光取り出し効率に優れた反射型正極を備えた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することである。
本発明において透明あるいは透光性とは、３００〜６００ｎｍの波長領域における光に対して透光性であることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、下記の発明を提供する。
（１）基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層からなる窒化ガリウム系化合物半導体の積層構造体を有する発光素子において、ｐ型半導体層上に設けられた正極が透明材料層および該透明材料層上に設けられた反射性金属層からなる反射型正極であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１４】
（２）透明材料層が導電性材料を含む上記１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１５】
（３）透明材料層が非導電性材料を含む上記１または２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１６】
（４）透明材料層がｐ型半導体と接触しており、正極コンタクト層として機能している上記２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１７】
（５）透明材料層とｐ型半導体との間に、正極コンタクト層を有する上記１〜３項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１８】
（６）透明材料層が、ＩＴＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2からなる群より選ばれた少なくとも一種の材料からなる上記２〜５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００１９】
（７）透明材料層が、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2からなる群より選ばれた少なくとも一種の材料からなる上記６項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２０】
（８）反射性金属層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる上記１〜７項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２１】
（９）反射性金属層が、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる上記８項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２２】
（１０）反射性金属層が、ＡｇまたはＡｌから選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの金属の少なくとも一種を含む合金からなる上記９項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２３】
（１１）反射性金属層の透明材料層側の表面が凹凸を有する上記１〜１０項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２４】
（１２）透明材料層の反射性金属層側の表面が凹凸を有する上記１１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２５】
（１３）凹凸の形状がストライプ状である上記１１または１２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２６】
（１４）凹凸の形状がドット状または格子状である上記１１または１２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２７】
（１５）凹凸の形状がランダム状である上記１１または１２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２８】
（１６）凹凸が曲面で構成されている上記１１〜１５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００２９】
（１７）凹凸が基板面に対して傾斜した平面で構成されている上記１１〜１５項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００３０】
（１８）傾斜した平面が、基板面に対して５度から８５度の角度を成す上記１７項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００３１】
（１９）凹凸の高低差が０．０１〜１０μｍである上記１１〜１８項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【００３２】
（２０）上記１〜１９項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子からなるランプ。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、半導体層の結晶性が良好であり、かつ、発光層で発光した光が素子内で多重反射することなく効率よく外部に取り出され、光取り出し効率に優れているので、極めて大きな発光出力を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、フリップチップタイプの素子構造であり、正極は透明材料層と反射性金属層からなっている。透明材料層には、ＩＴＯおよびＺｎＯなどの導電性透明酸化物を使用できる。また、透明材料層には、ＳｉＯ2およびＳｉＮなどの非導電性透明材料を用いることもでき、その場合は、半導体に接して形成され、半導体と電気的に接触する正極コンタクト層が必須となる。
【００３５】
また、該透明材料層の半導体とは反対側に反射性金属層が形成されていて、透明材料層の表面に施された凹凸の加工によって、反射性金属層の光反射面は凹凸の形状を持っている。即ち、半導体層自体ではなく、半導体層または正極コンタクト層上に形成された透明材料層に凹凸加工を施した上で反射性金属層を形成することにより、内部量子効率をさげることなく、光取出し効率を向上することが可能となった。
【００３６】
加工を施すための透明材料層は、正極コンタクト層を兼ねることもできる。重要なことは、透明材料層が、充分な透光性を有しており、ある程度の膜厚を有していて、多重反射を回避することができるような凹凸を形成できることである。透明材料層の膜厚としては、５０ｎｍから１０μｍあることが望ましい。
【００３７】
本明細書で用いる透明および透光性という用語は、必ずしも１００％の光透過率を全波長域で発揮することを意味するものではなく、半導体内部で発生した光を外部に取り出す機能を有することを意味する。従って、発光波長における光透過率にして５０％以上であるように、材料と膜厚を制御して作製した膜に対して、この用語を使用する。
【００３８】
図１は、実施例１で作製された本発明のフリップチップ型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。１０がフリップチップ用の正極であり、正極コンタクト層を兼ねた透明材料層１２、反射性金属層１３、オーバーコート層１４およびボンディング層１５から構成されている。導電性の透明材料（実施例１ではＩＴＯ）からなる正極コンタクト層を兼ねた透明材料層１２の最表面に凹凸加工処理が施されている。１は基板である。２はＧａＮ系化合物半導体層であり、ｎ型半導体層３、発光層４およびｐ型半導体層５から構成される。６はバッファ層であり、２０は負極である。
【００３９】
この場合の透明材料層１２を構成する材料は、導電性の透明材料であればどのようなものを用いても良い。例えば、前記特許文献２に列挙されたものも使用出来る（特許文献２には、凹凸を設ける層を構成する透明材料として、ポリカーボネイト、窒化シリコン、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン、硫化亜鉛および酸化ビスマスなどが開示されている）。中でも、導電率の高い透明材料、例えばＩＴＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｂｉ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2などが望ましい。さらに好ましくは、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＺｎＡｌＯおよびＳｎＯ2である。特に、ＩＴＯおよびＺｎＯは優れた透明性と導電率を持つ安価な材料であり、本発明に用いるのに適した材料である。
【００４０】
透明材料層の厚さは、５０ｎｍから１０μｍであることが好ましい。５０ｎｍ未満では、光取り出し効率の向上に有効な凹凸加工ができない。１０μｍを超えると、光透過性の低下が著しく発光出力の低下が危惧される。１００ｎｍ〜５μｍがさらに好ましい。
【００４１】
図１１は、透明材料層が非導電性の材料から場合である実施例２で作製された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。図１と同様に、１０が正極であり、正極コンタクト層１１、透明材料層１２、反射性金属層１３、オーバーコート層１４およびボンディング層１５から構成されている。１は基板である。２はＧａＮ系化合物半導体層であり、ｎ型半導体層３、発光層４およびｐ型半導体層５から構成される。６はバッファ層であり、２０は負極である。透明材料層１２の最表面に凹凸加工処理が施されている。
【００４２】
図１１に示したように、透明材料層１２が非導電性の場合、導電性材料からなる透明な正極コンタクト層１１が必須となる。そして、透明材料層は連続した層ではなく、正極コンタクト層１１がむき出しになった領域が含まれ、その領域で反射性金属層１３と正極コンタクト層１１が接触している方が、駆動電圧を低減させる目的から望ましい。ボンディング層１５から電極に注入された電流を正極コンタクト層１１に均一に流すには、絶縁体である透明材料層１２が正極コンタクト層１１の全面を覆うのではなく、反射性金属層１３がとところどころで正極コンタクト層１１と接触する構造とした方が望ましい。
【００４３】
透明材料層を構成する非導電性の材料としては、非導電性の透明材料であればどのようなものを用いても良い。例えば、前記特許文献２に列挙されたものも使用出来る。中でも、導電率の低い透明材料、例えばＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4およびＣａＦ2などが好ましい。
一般的に、より透明性の高い材料は非導電性であることが多く、このような材料を使いたい場合、正極コンタクト層を設けることで、発光出力を上げることができる。
【００４４】
非導電性の透明材料層の厚さは、導電性の透明材料層と同様に、１０ｎｍから１０μｍであることが好ましい。１０ｎｍ未満では、光取り出し効率の向上に有効な凹凸加工ができない。１０μｍを超えると、光透過性の低下が著しく発光出力の低下が危惧される。１００ｎｍ〜５μｍがさらに好ましい。
【００４５】
透明材料層の表面に凹凸を設けるには、一旦平坦な表面を有する透明材料層を成膜した後、透明材料層の一部を削除して凹部を形成する方法と透光性膜を部分的にさらに積層して凸部を形成する方法がある。また、透明材料層を形成する際の成膜条件を制御することで凹凸を形成することも可能である。これらの中でも、一旦平坦な表面を有する透明材料層を成膜した後、透明材料層の一部を削除して凹部を形成する方法が、形状を制御しやすいため、好ましい。
【００４６】
本発明において、凹凸は基板面に対して垂直の面のみで構成されていても構わないし、基板面に対して傾斜した平面から構成される凹凸であっても構わない。しかしながら、多重反射を回避する効果は、基板面に対して傾斜した平面から構成される凹凸を含む方が望ましい。「基板面に対して傾斜した平面から構成される凹凸」とは、凹部または凸部を構成する透明材料層表面の少なくとも一部が基板面に対して傾斜した平面であることをいう。
【００４７】
例えば、透明材料層の表面に存在する凹凸が、図４（平面図）および図５（図４のＸＹ切断断面図）に示したように凸部がストライプ状に存在しているパターンの場合、凸部を構成する透明材料層の表面Ａ、ＢおよびＣのうちＡおよびＣが基板面に対して傾斜した平面となっている。勿論、基板面に平行な面Ｂが存在せず、凸部がＡおよびＣ面のみで構成されていてもよいし、ＡおよびＣ面のうちどちらかが基板面に対して垂直であってもよい。凸部を構成する全ての面が基板面に対して傾斜した平面であることが、多重反射を効率よく回避し、光取り出し効率の向上にとって好ましい。
【００４８】
基板面に対して傾斜した平面の角度は基板面に対して５度から８５度の範囲であることが好ましい。５度未満または８５度を超えると光取り出し効率が向上し難い。好ましくは１５度から７５度の範囲であり、特に好ましくは３０度から６０度の範囲である。
【００４９】
透明材料層の表面に存在する凹凸はどのようなパターンを取る事も可能である。中でも、上述したストライプ状とすることは、加工のしやすさの面から望ましい。その際、ストライプ状の凹部または凸部の幅はその最大部で１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数のストライプを作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。ピッチは１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数のストライプを作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。
【００５０】
一方、凹凸の形状を図６（平面図）および図７（図６のＸＹ切断断面図）に示したようなドット状の凸部とすることは、多重反射を効率よく回避し、かつ、光を発光素子の周囲のどの方向からも均等に取り出すことができるため、配光均一性の面から好ましい。上記のストライプ状では、ストライプに平行な方向と直角な方向で、取り出される光の強度が異なるため、配光均一性ではドット状に劣る。
【００５１】
ドット状の凸部の幅および長さは、その最大部で１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数のドットを作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。ピッチは１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数のドットを作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。
【００５２】
さらに、凹凸の形状を図８（平面図）および図９（図８のＸＹ切断断面図）に示したような格子状の凸部とすることは、多重反射を効率よく回避し、かつ、凹凸加工のし易さと配光均一性の両方を兼ね備えさせることができるので、最も望ましい。その際、凸部の幅はその最大部で１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数の凸部を作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。ピッチは１μｍ〜５００μｍが好ましい。１μｍ以下では加工が難しくなり、５００μｍ以上では各チップ面内に充分な数の凸部を作りこむことができない。さらに好ましくは、１０μｍ〜１００μｍである。
【００５３】
透明材料層の表面に形成される凹凸の形状としては、ランダムな形状であっても良い。その場合は、大きさ、幅、深さおよび斜面の角度などが様々な値を持つ凹凸が形成される。凹部または凸部の平面形状も、様々である。
このような形状を作製するには、先述の膜を形成する場合の条件を制御する方法のほか、ドライエッチングやウェットエッチングなどを用いて最表面をランダムに加工する方法を用いることもできる。
【００５４】
透明材料層の表面に存在する凹凸の断面形状は、どのような形状を持つこともできる。最も一般的なのは、単一の角度の面で形成される、三角形或いはＶ字型の形状であるが、その他、２種類の角度の面で形成される五角形、３種類の角度の面で形成される七角形の形状であっても良い。しかしながら、多種類の角度で形成される形状を取る断面は形成することが難しく、収率を落とすことが多い。最も有効なのは、三角形或いはＶ字型の形状である。また、三角形或いはＶ字型の先端部が切り落とされて基板面に対して平行な面となった台形でもよい。
【００５５】
透明材料層の表面に形成される凹凸の形状としては、断面形状に曲面を含む形状であっても良い。その場合には、曲面を含んでさえいれば、大きさ、幅、深さおよび斜面の角度などは、様々な値を持つ凹凸が形成されても良い。中でも、レンズ形状および球状形状などの、完全に曲面から形成される形状とすることは、多重反射を防止する目的で、もっとも望ましい。
【００５６】
また、凹凸の高低差は透明材料層の膜の厚さの範囲内で任意に決めればよく、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲が好ましく、１００ｎｍ〜５μｍの範囲がさらに好ましく、２００ｎｍ〜１μｍの範囲が特に好ましい。１０ｎｍ未満では、光取り出し効率が十分改良されない。一方、あまり高低差を大きくすると、加工コストが増大する。
【００５７】
透明材料層の表面に凹凸を形成するための凹凸加工は、別に制限されず、どのような方法を用いてもよい。例えば、フォトリソグラフィーとして知られる方法を用いてパターニングし、その後ドライエッチングまたはウエットエッチングを用いて凹部を形成し、残った部分を凸部とすることができる。また、ダイヤモンド針を押し付けて線を引くスクライブや、レーザ光を当てて熱を発生させることで加工を施すレーザースクライブの手法を応用しても良い。
【００５８】
以下に、斜めの面を持つ格子形状の凹凸加工の方法の一例を示す。凹凸加工の方法としては、前述のように従来あるどのような手法を用いても良く、これらの例に限定されるものではない。
【００５９】
まず、窒化ガリウム系化合物半導体積層体のｐ型半導体層上に導電性透明材料、例えばＩＴＯの膜を一様な膜厚で形成する。その後、全面にレジストを塗布し、形成したいパターンに露光する。この際、露光のための光として平行光でない光束を使用する。平行光でない光は、パターンの縁から内側に少量入り込むことができるので、この現象を利用して、露光した光量に応じて、レジスト膜のパターンの縁にテーパーを形成することが可能である。平行光でない光束は、露光装置の光源の位置や試料の位置をずらすことによって、いわゆる「ピントが合っていない」状態にすることで実現できる。
【００６０】
他に、レジストを塗布する際に、レジストを通常よりも厚く形成することで、レジストが感光する光の量がパターンの縁において不十分となり、レジスト膜のパターンの縁にテーパーを形成するなどの方法もある。同様のことは、感光時の光の量を減量したり、感光時間を短くすることによっても実現することが可能である。
【００６１】
このような縁部にテーパーが形成されたレジスト膜を保護膜としてドライエッチングを施すと、エッチングによってレジスト膜も膜厚を減少させるので、形成された凹部の縁にもテーパーが形成される。図１０はこの工程を経時的に示した図である。このような方法で、基板面に対して傾斜した平面からなる凹部（残された部分から見ると凸部）を形成することが可能である。
【００６２】
同様に、レジスト膜を保護膜として、ウエットエッチングによってパターンを形成することもできる。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、既存のものを、パターニングしたい材料に合わせて選ぶことができる。
【００６３】
また、凹凸加工にはスクライブと呼ばれる方法を用いることもできる。透明材料層として形成したＩＴＯやＳｉＯ2などの膜の表面を、先端を希望するテーパーの形状としたダイヤモンド針で縦方向および／または横方向にけがく事で、ストライプ状または格子状の例えばＶ字型をした凹部（残された部分から見るとストライプ状またはドット状の凸部）を透明材料層の表面に形成することが可能である。
【００６４】
同様の形状の凹凸加工は、レーザを照射することで透明材料層の表面を融解して溝を穿つ、レーザースクライブという方法を用いることでも可能である。
【００６５】
反射性金属層は透明材料層上に設けられる。従って、反射性金属層の少なくとも透明材料層側は、透明材料層と同じような凹凸を有する表面となる。この凹凸面で発光層からの光が反射されるので、多重反射が回避される。
【００６６】
反射性金属層は、反射率の高い金属であればどのような金属を用いても良い。また、加工を施された透明材料との密着性が良好であることも必要である。反射率の良い金属とは、反射率にして８０％以上である金属を指すものとする。例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの少なくとも一種を含む合金が好ましい。中でも、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｔ、ＲｈおよびＩｒからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属、またはこれらの少なくとも一種を含む合金がさらに好ましい。Ａｇ、Ａｌまたはこれらの少なくとも一種を含む合金が特に好ましい。
【００６７】
反射性金属層は、加工を施された透明材料層の全面を覆っていることが望ましく、そのため、反射性金属層はある程度の膜厚を有することが望ましい。具体的には、１０ｎｍ以上であることが望ましく、更に望ましくは５０ｎｍ以上である。また、あまり厚過ぎてもいたずらに工程が長くなるばかりなので、１００μｍ以下が好ましい。さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【００６８】
また、反射性金属層としてＡｇなどのエレクトロマイグレーションを起こしやすい金属を使用する場合は、反射性金属層上にオーバーコート層を形成することが好ましい。オーバーコート層は、反射性金属層よりも一回り大きく、反射性金属層を完全に覆うような形状であることが望ましい。オーバーコート層には、エレクトロマイグレーションを防止できるような材料であれば、どのような材料を用いてもよい。ＲｈやＰｔなどの導電性の金属を用いることが好ましい。ＳｉＯ2などの非導電性材料を用いることもできるが、その上に設けられるボンディング層と反射性金属層との電気的接触形成のために部分的に金属にしておくか、エレクトロマイグレーションに影響を与えない程度にボンディング層と反射性金属層とを接触させておく必要がある。
【００６９】
本発明における正極には、透明材料層と半導体との間に、電気的なコンタクトを取る目的で、半導体（ｐ型半導体層）表面と接触する導電性材料からなる透明な正極コンタクト層を設けることができる。前述したように、透明材料層が非導電性材料で形成される場合は、この正極コンタクト層が必須である。正極コンタクト層に要求される性能としては、ｐ型半導体層との接触抵抗が小さいことと、光透過性が良いことである。
【００７０】
正極コンタクト層の材料には、導電性の透明材料層を構成するために挙げた前述の導電性透明材料を用いることができる。しかし、ｐ型半導体層との接触抵抗の観点から、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、コバルト（Ｃｏ）およびクロム（Ｃｒ）等の金属またはそれらを含む合金が好ましい。これらの中でもＰｔは、仕事関数が高く、高温熱処理を施さなくとも、ｐ型ＧａＮ系化合物半導体層に対して良好なオーミック接触を得ることが可能なので、特に好ましい。
【００７１】
正極コンタクト層に上記の金属を用いる場合の膜厚としては、０．１〜７．５ｎｍの範囲が好ましい。０．１ｎｍ未満では安定した薄層が得られ難い。７．５ｎｍを超えると透光性が低下する。０．１〜５ｎｍがさらに好ましい。また、その後の透明材料層の積層による透光性の低下と成膜の安定性を考慮すると、０．５〜２．５ｎｍの範囲が特に好ましい。
【００７２】
また、正極コンタクト層を格子状としたり、ボールアップによって飛び飛びの島状としたりすることもできる。このように正極コンタクト層に薄い領域と厚い領域を形成することにより、光透過率の高い薄い領域を形成することができる。
【００７３】
反射性金属層またはオーバーコート層の上には、ワイヤ、リードフレームおよびサブマウンドなど、電流を流すための回路を接続するためのボンディング層を形成することができる。
【００７４】
ボンディング層を構成する材料については、各種の材料を用いた各種の構造のものが知られており、これら周知のものを特に制限されることなく用いることが出来る。但し、反射性金属層またはオーバーコート層との密着性の良い材料を用いることが望ましく、厚さはボンディング時の応力に対して電極あるいは半導体層へダメージを与えないよう十分厚くする必要がある。また最表層は接続する相手との密着性の良い材料とすることが望ましい。例えば、Ａｕである。
【００７５】
ボンディング層の最表面には、透明材料層に施した凹凸が現れていないことが望ましい。ボンディング層を厚く形成することにより凹凸を目立たなくすることが可能であるので、ボンディング層の膜厚は、例えば４００ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００７６】
しかしながら、ボンディング層の表面に微小な凹凸が生じていたとしても、条件や方法によって結線することは可能であるので、凹凸が生じていることは必ずしも不良と言うわけではない。
【００７７】
正極コンタクト層、透明材料層、反射性金属層、オーバーコート層およびボンディング層など、各層を構成する膜の成膜方法については、特に制限されることはなく公知の真空蒸着法やスパッタ法を用いることができる。真空蒸着には加熱方法に抵抗加熱方式や電子線過熱方式などがあるが、金属以外の材料の蒸着には、電子線加熱方式が適している。また、原料となる化合物を液状とし、これを表面に塗布した後然るべき処理により酸化物膜とする方法も用いることができる。また、一旦金属の膜を形成しておいて、これを酸化することで酸化材料膜とする方法も用いることができる。
【００７８】
上述の正極を設ける、基板上に窒化ガリウム系化合物半導体層を積層した積層構造体は、図１に示したような、基板上にバッファ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体を積層し、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を形成した積層構造体が従来より多数知られており、これら周知の窒化ガリウム系化合物半導体積層構造体を含めて、発光素子に適した窒化ガリウム系化合物半導体積層構造体であれば何ら制限無く用いることができる。
【００７９】
基板には、サファイア単結晶（Ａｌ2Ｏ3；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ2単結晶、ＬｉＧａＯ2単結晶、ＭｇＯ単結晶およびＧａ2Ｏ3単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶ならびにＺｒＢ2などのホウ化物単結晶などの公知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。基板を通して光を取り出したい場合には透明の基板であることが必要であるが、基板を剥離してフリップチップ型素子を成すことも可能であるため、基板は必ずしも透明である必要はない。なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
【００８０】
基板にも、光取出し効率を増進するための凹凸加工を施すことができる。
一つには、結晶成長を行う面に予め凹凸加工を施しておき、その上に半導体結晶を作製することができる。この場合には、安定的にミラー状の綺麗な結晶面を得ることが難しいが、良好な結晶面を得ることができれば、反射型電極の反射面に施した凹凸との相乗効果により、より大きな光取出し効率を実現できる。
【００８１】
また、基板の裏面（フリップチップとした場合に光取り出し面となる面を裏面と呼ぶ）に凹凸加工を施すこともできる。この場合にもハンドリングが困難であり、収率を落とす可能性があるが、反射型電極の反射面に施した凹凸との相乗効果により、より大きな光取出し効率を実現できる。
【００８２】
ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層は各種構造のものが周知であり、これら周知のものを何ら制限なく用いることができる。
【００８３】
それらを構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体が周知であり、本発明におけるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００８４】
これらの窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、などＩＩＩ族窒化物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ2）または窒素（Ｎ2）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）などが用いられる。また、ドーパントとしては、ｎ型にはＳｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ4）またはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を、Ｇｅ原料としてゲルマン（ＧｅＨ4）または有機ゲルマニウム化合物を用い、ｐ型にはＭｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）2Ｍｇ）を用いる。
【００８５】
基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層が順次積層された窒化ガリウム系化合物半導体のｎ型半導体層に接して負極を形成するために、発光層およびｐ型半導体層の一部を除去して、ｎ型半導体層を露出させる。その後残したｐ型半導体層上に上述の反射型正極を形成し、露出させたｎ型半導体層上に負極を形成する。負極としては、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を含め、各種組成および構造の負極を何ら制限無く用いることができる。
【実施例】
【００８６】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００８７】
（実施例１）
図１は本実施例で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図であり、図２はその平面を示した模式図である。サファイアからなる基板（１）上に、ＡｌＮからなるバッファ層（６）を介して、窒化ガリウム系化合物半導体層（２）を積層した。窒化ガリウム系化合物半導体層（２）は、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層、厚さ２μｍのＧｅドープｎ型ＧａＮコンタクト層および厚さ０．０２μｍのＳｉドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層がこの順序で積層されたｎ型半導体層（３）、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ0.06Ｇａ0.94Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層（４）、および厚さ０．０１μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層と厚さ０．１８μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎコンタクト層がこの順序で積層されたｐ型半導体層（５）からなっている。ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上に、厚さ５００ｎｍのＩＴＯからなる透明材料層（１２）、厚さ１００ｎｍのＡｇからなる反射性金属層（１３）、厚さ５００ｎｍのＲｈからなるオーバーコート層（１４）およびＡｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ５層構造（厚さはそれぞれ５０／２０／１０／１００／２００ｎｍ）のボンディング層（１５）よりなる正極（１０）を形成した。透明材料層（１２）の表面には、図４にその平面図を示したようなドット状パターンの斜め面を有する凸部（１６）を設けた。ｎ型ＧａＮコンタクト層上にＴｉ／Ａｕの二層構造の負極（２０）を形成した。光取り出し面は基板側とした。
【００８８】
この構造において、ｎ型ＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は１×１０19ｃｍ-3であり、ｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層のＳｉドープ量は１×１０18cm-3であり、ＧａＮ障壁層のＳｉドープ量は１×１０17ｃｍ-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層のキャリア濃度は５×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＭｇドープ量は５×１０19ｃｍ-3であった。
【００８９】
窒化ガリウム系化合物半導体層の積層（図１の３〜６）は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。また、正極および負極は次の手順で形成した。
【００９０】
初めに反応性イオンエッチング法によって負極を形成する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層を下記手順により露出させた。
【００９１】
まず、エッチングマスクをｐ型半導体層上に形成した。形成手順は以下の通りである。レジストを全面に一様に塗布した後、公知のリソグラフィー技術を用いて、正極領域からレジストを除去した。真空蒸着装置内にセットして、圧力４×１０-4Ｐａ以下でＮｉおよびＴｉをエレクトロンビーム法により膜厚がそれぞれ約５０ｎｍおよび３００ｎｍとなるように積層した。その後リフトオフ技術により、正極領域以外の金属膜をレジストとともに除去した。
【００９２】
次いで、反応性イオンエッチング装置のエッチング室内の電極上に半導体積層基板を載置し、エッチング室を１０-4Ｐａに減圧した後、エッチングガスとしてＣｌ2を供給してｎ型ＧａＮコンタクト層が露出するまでエッチングした。エッチング後、反応性イオンエッチング装置より取り出し、上記エッチングマスクを硝酸およびフッ酸により除去した。
【００９３】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上の正極を形成する領域にのみ、ＩＴＯからなる透明材料層（１２）を形成した。透明材料層の形成では、基板を真空スパッタ装置内に導入し、ＩＴＯ膜を５００ｎｍ積層した。
【００９４】
真空室から取り出した後、引き続き、透明材料層の表面に凹凸加工を施した。
まず、公知のフォトリソグラフィーの技術を用いてドット状のパターンのレジスト膜を透明材料層上に形成した。レジストはポジ型と呼ばれる露光部分が現像処理で溶け出すものを使用し、レジストへの露光の時間を通常用いるよりも短くして、マスクパターンの縁の部分に露光不足の領域を作り出した。これを露光することにより、斜めの縁を有するレジストパターンを作製した。
【００９５】
このようにして作製したレジストパターンつきの透明材料層に、ドライエッチングを用いて、基板に対して斜めの面を有するドット状の凸部を形成した。ドット状の凸部は、四角錐の頂上を切ったような形状で、台形の断面を持っていて、上面は一辺が２μｍ下面は一辺が３μｍの四角形で形成されている。高さは２９０ｎｍ程度であり、５μｍの間隔でチップの辺に平行に並んでいる。ドット状の凸部を構成する斜めの面の基板に対してなす角度は約３０度であった。
【００９６】
その後、通常リフトオフと呼ばれる周知の手順に則って処理し、さらに同様な手法で透明材料層を完全に覆うようにして、Ａｇからなる反射性金属層（１４）を積層した。反射性金属層は蒸着装置を用いて積層し、膜厚は１００ｎｍとした。
【００９７】
さらにその後、通常リフトオフと呼ばれる周知の手順に則って処理し、反射性金属層の領域を完全に覆うようにしてＲｈからなるオーバーコート層（１４）を形成した。オーバーコート層は蒸着装置を用いて積層し、膜厚は、５００ｎｍとした。
【００９８】
その後、通常リフトオフと呼ばれる周知の手順に則って処理し、さらに同様な手法でオーバーコート層の上にＡｕからなる第１の層、Ｔｉからなる第２の層、Ａｌからなる第３の層、Ｔｉからなる第４の層、Ａｕからなる第５の層を順に積層し、ボンディング層（１５）を形成した。このようにしてｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上に正極を形成した。ボンディング層は蒸着装置を用いて積層した。
【００９９】
次に、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層上に負極を以下の手順により形成した。レジストを全面に一様に塗布した後、公知リソグラフィー技術を用いて、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層上の負極形成部分からレジストを除去して、通常用いられる真空蒸着法で半導体側から順にＴｉが１００ｎｍ、Ａｕが２００ｎｍからなる負極を形成した。その後レジストを公知の方法で除去した。
【０１００】
このようにして正極および負極を形成したウエーハを、基板裏面を研削・研磨することにより８０μｍまで基板の板厚を薄くして、レーザスクライバを用いて半導体積層側から罫書き線を入れたあと、押し割って、３５０μｍ角のチップに切断した。続いてこれらのチップをプローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧の測定をしたところ３．３Ｖであった。
【０１０１】
その後、このチップを、サファイア基板面を上にしてサブマウントと呼ぶ基板上に実装し、このチップの乗ったサブマウントを、ＴＯ−１８缶パッケージに実装してテスターによって発光出力を計測したところ印加電流２０ｍＡにおける発光出力は１８ｍＷを示した。
【０１０２】
（比較例１）
透明材料層に凹凸加工を施さないことを除いて、実施例１と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。この発光素子を実施例１と同様に評価したところ、順方向電圧は３．３Ｖと同じであったが、発光出力は８ｍＷであった。
【０１０３】
（実施例２）
図１１は、本実施例で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図であり、その平面を示した模式図は実施例と同様に図２である。サファイアからなる基板（１）上に、実施例１と同様に、ＡｌＮからなるバッファ層（６）を介して、窒化ガリウム系化合物半導体層（２）を積層した。
【０１０４】
本実施例における正極構造は以下のとおりである。ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上に、厚さ２０ｎｍのＩＴＯからなる正極コンタクト層（１１）、厚さ１８０ｎｍのＳｉＯ2からなる透明材料層（１２）、厚さ１００ｎｍのＡｇからなる反射性金属層（１３）、厚さ５００ｎｍのＲｈからなるオーバーコート層（１４）およびＡｕ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ５層構造（厚さはそれぞれ５０／２０／１０／１００／２００ｎｍ）のボンディング層（１５）からなる正極（１０）を形成した。ＳｉＯ2からなる透明材料層（１２）には、実施例１と同様に、図４に示されるようなドット状パターンの斜め面を有する凸部を設け、凸部の高さは１８０ｎｍとし、ドット状の凸部以外の部分は正極コンタクト層（１１）が露出して反射性金属層（１３）と接触するようにした。
【０１０５】
ｎ型ＧａＮコンタクト層上には、実施例１と同様に、Ｔｉ／Ａｕの二層構造の負極（２０）を形成した。光取り出し面は基板側とした。
【０１０６】
正極は次の手順で形成した。初めに反応性イオンエッチング法によって負極を形成する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層を実施例１と同様の手順により露出させた。
【０１０７】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、ｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上の正極を形成する領域にのみ、ＩＴＯからなる正極コンタクト層（１１）およびＳｉＯ2からなる透明材料層（１２）を形成した。正極コンタクト層および透明材料層の形成では、基板を真空スパッタ装置内に導入し、ＩＴＯ膜を２０ｎｍ積層後、引き続きＳｉＯ2膜を１８０ｎｍ積層した。
【０１０８】
真空室から取り出した後、引き続き、透明材料層に凹凸加工を施した。
まず、公知のフォトリソグラフィーの技術を用いてドット状のパターンのレジスト膜を形成した。レジストはポジ型と呼ばれる露光部分が現像処理で溶け出すものを使用し、レジストへの露光の時間を通常用いるよりも短くして、マスクパターンの縁の部分に露光不足の領域を作り出した。これを露光することにより、斜めの縁を有するレジストパターンを作製した。
【０１０９】
このようにして作製したレジストパターンつきの透明材料層に、ドライエッチングを用いて、基板に対して斜めの面を有するドット状の凸部を形成した。ドット状の凸部は、四角錐の頂上を切ったような形状で、台形の断面を持っていて、上面は一辺が２μｍ下面は一辺が２．２μｍの四角形で形成されている。高さは１８０ｎｍ程度であり、凸部以外の部分にはＳｉＯ2からなる透明材料層が存在せず、ＩＴＯからなる正極コンタクト層を露出させるような構造とした。凸部は５μｍの間隔でチップの辺に平行に並んでいる。ドット状の凸部を構成する斜めの面の基板に対してなす角度は約６０度であった。
【０１１０】
その後、通常リフトオフと呼ばれる周知の手順に則って処理し、さらに同様な手法で透明材料層および露出した正極コンタクト層を完全に覆うようにして、Ａｇからなる反射性金属層（１３）を積層した。反射性金属層は蒸着装置を用いて積層し、膜厚は５０ｎｍとした。
その後、実施例１と同様に、オーバーコート層およびボンディングパッド層を形成した。このようにしてｐ型ＡｌＧａＮコンタクト層上に正極（１０）を形成した。
【０１１１】
次に、露出したｎ型ＧａＮコンタクト層上に負極を実施１と同様の手順により形成した。このようにして正極および負極を形成したウエーハを、基板裏面を研削・研磨することにより８５μｍまで基板の板厚を薄くして、レーザスクライバを用いて半導体積層側から罫書き線を入れたあと、押し割って、３５０μｍ角のチップに切断した。
得られたチップを実施例１と同様に評価したところ、電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧は３．４Ｖであり、発光出力は１９．５ｍＷを示した。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は優れた光取出し効率を有するので、この発光素子から高輝度のＬＥＤランプを作製することができ、照明用途、ディスプレイ用途およびバックライト用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】実施例１で作製した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。
【図２】実施例１および実施例２で作製した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の平面を示した模式図である。
【図３】実施例１および実施例２で作製した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の透明材料層の平面を示した模式図である。
【図４】透明材料層の表面に存在する凹凸パターンの一例を示した平面図である。
【図５】図４のＸＹ切断断面図である。
【図６】透明材料層の表面に存在する凹凸パターンの別の一例を示した平面図である。
【図７】図６のＸＹ切断断面図である。
【図８】透明材料層の表面に存在する凹凸パターンの別の一例を示した平面図である。
【図９】図８のＸＹ切断断面図である。
【図１０】本発明で、テーパの付いたレジストを用いたドライエッチングで加工を行なう手順を示した模式図である。
【図１１】実施例２で作製した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示した模式図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１    基板
２    ＧａＮ系化合物半導体層
３    ｎ型半導体層
４    発光層
５    ｐ型半導体層
６    バッファ層
１０    正極
１１    正極コンタクト層
１２    透明材料層
１３    反射性金属層
１４    オーバーコート層
１５    ボンディング層
２０    負極
【図１】
2007013045.tif 000003
【図２】
2007013045.tif 000004
【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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