(57)【要約】【課題】発光効率及び光取出し効率を増大させる。【解決手段】相対向して第１面と第２面とを有し、通電によって光を発生する半導体層２０と、前記半導体層２０の第１面上に設けられた第１電極３０と、前記半導体層２０の第２面上に被着されたＴＣＯ層５０と、前記ＴＣＯ層５０上に設けられた第２電極６０と、を含んで構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向して第１面と第２面とを有し、通電によって光を発生する半導体層と、
前記半導体層の第１面上に設けられた第１電極と、
前記半導体層の第２面上に被着された透明伝導性酸化物層と、
前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第２電極と、
を含んで構成したことを特徴とする縦型発光素子。
【請求項２】
前記半導体層は、
ｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置されたｎ型半導体層と、
を順次積層した構成を有することを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項３】
前記半導体層と第１電極との間に電流拡散層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項４】
前記電流拡散層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層またはＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ超格子層であることを特徴とする請求項３に記載の縦型発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は、反射型電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項６】
前記第１電極上には、金属またはＳｉを含む半導体からなる支持層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項７】
前記半導体層は、前記第１面側の面積よりも第２面側の面積の方が大きくなるように縦断面略台形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項８】
前記透明伝導性酸化物層は、屈折率がＧａＮの屈折率よりも小さい伝導性物質であることを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項９】
前記透明伝導性酸化物層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、ＡｌＺｎＯ、ＩｎＺｎＯのうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項１０】
前記半導体層と透明伝導性酸化物層との間には、前記半導体層を成す元素のうちの少なくとも一つと反応性の高いゲッターメタル層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項１１】
前記ゲッターメタル層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＣｒのうちの少なくとも一つから形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の縦型発光素子。
【請求項１２】
前記半導体層は、側面が連続した傾斜面を成していることを特徴とする請求項１に記載の縦型発光素子。
【請求項１３】
第１電極と、
前記第１電極上に配置され、通電によって光を発生する半導体層と、
前記半導体層上に形成され、該半導体層を成す元素のうちの少なくとも一つとの反応性が高いメタル層と、
前記メタル層上に被着された透明伝導性酸化物層と、
前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第２電極と、
を含んで構成されたことを特徴とする縦型発光素子。
【請求項１４】
前記第１電極は、
反射電極と、
前記反射電極と前記半導体層との間に形成されたオーミック電極と、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の縦型発光素子。
【請求項１５】
前記メタル層は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＣｒのうちの少なくとも一つから形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の縦型発光素子。
【請求項１６】
前記第１電極は、金属またはＳｉを含む半導体からなる支持層上に形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の縦型発光素子。
【請求項１７】
基板上に通電によって光を発生する複数層の半導体層を形成する段階と、
前記半導体層上に第１電極を形成する段階と、
前記第１電極上に金属または半導体からなる支持層を形成する段階と、
前記半導体層から前記基板を分離する段階と、
前記半導体層の基板が分離された面に透明伝導性酸化物層を形成する段階と、
前記透明伝導性酸化物層上に第２電極を形成する段階と、
を実行することを特徴とする縦型発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記透明伝導性酸化物層を形成する段階においては、前記透明伝導酸化物を形成する前に前記半導体層上に該半導体層を成す元素のうちの少なくとも一つと反応性の高いゲッターメタル層を形成することを特徴とする請求項１７に記載の縦型発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記透明伝導性酸化物層を形成する段階の後に、前記ゲッターメタル層を熱処理する段階を実行することを特徴とする請求項１８に記載の縦型発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ゲッターメタル層は、スパッタリング、ＭＯＣＶＤ、イオン注入のうちのいずれか一つの方法で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の縦型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、縦型発光素子に係り、特に、光取り出し効率を向上させることができる縦型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（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電流を光に変換させる周知の半導体素子であり、１９６２年にＧａＡｓＰ化合物半導体を用いた赤色ＬＥＤが初めて商品化され、その後開発されたＧａＰ：Ｎ系列の緑色ＬＥＤと共に、今や情報通信機器をはじめとする電子装置の表示用光源として多用されている。
【０００３】
このようなＬＥＤによって放出される光の波長は、ＬＥＤの製造に使われる半導体材料によって異なる。これは、放出された光の波長が価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ  ｂａｎｄ）の電子と伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｎｄ）の電子間のエネルギー差を示す半導体材料のバンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）に依存しているからである。
【０００４】
今、窒化ガリウム化合物半導体（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ：ＧａＮ）が注目されている。その理由の一つには、ＧａＮを他の元素、例えば、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）等と組み合わせることによって、緑色、青色及び白色光を放出する半導体層を製造することができるためである。
【０００５】
このように、使用する材料により放出波長を調節することができるため、特定の装置に求められる特性に合わせて発光色を選択することができる。例えば、ＧａＮを用いて光記録に有益な青色ＬＥＤを製造することができ、また白熱灯に取って替わる白色ＬＥＤをも製造することができる。
【０００６】
また、従来の緑色ＬＥＤにおいては、初期にはＧａＰが用いられたが、これは、間接遷移型材料であるために発光効率が低く、実用的な純緑色発光が得られなかった。しかし、ＩｎＧａＮ薄膜の形成に成功してから高輝度の緑色ＬＥＤの製造が可能になった。
【０００７】
上記利点及びその他の利点から、ＧａＮ系列のＬＥＤ市場が急成長している。また、１９９４年に商業的に導入されて以来、ＧａＮ系列の光電子装置技術も急激に発達してきた。
【０００８】
ＧａＮ発光ダイオードの発光効率は白熱灯の発光効率を超え、現在では蛍光灯の発光効率近くまで達している。したがって、今後もＧａＮ系列のＬＥＤ市場は急成長を続けるものと予想される。
【０００９】
このようなＧａＮ系素子技術の急速な発展にもかかわらず、ＧａＮ系素子の製造コストが高いという不都合がある。これは、ＧａＮ系薄膜（ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ｌａｙｅｒｓ）を成長させた後、完成されたＧａＮ系列の素子を切断するのが困難であるためである。
【００１０】
ＧａＮ系列の素子は、通常、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板上に形成される。これは、ＧａＮ系列の素子を大量生産するのに適する大きさのサファイアウエハが商用化されており、且つサファイアウエハは比較的高品質のＧａＮ薄膜の成長を促し、広範囲な温度処理にも適用可能であるからである。
【００１１】
なお、サファイアは、化学的に且つ熱的に安定しており、高融点で高温製造工程も適用でき、高い結合エネルギー（１２２．４Ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ）と高い誘電定数を有している。サファイアは、結晶性アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）である。
【００１２】
一方、サファイアは絶縁体であるため、このような絶縁体基板上に形成されるＬＥＤ素子の形態は、水平（ｌａｔｅｒａｌ）構造または垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）構造（又は縦型構造）に制限される。
【００１３】
水平構造においては、ＬＥＤへ電流を注入するための金属電極（ｃｏｎｔａｃｔ）がいずれも、素子の上端面、または、基板上の同一面内に配置される。これに対し、縦型構造においては、一方の金属電極は素子の上端面上に配置され、他方の電極はサファイア（絶縁）基板が取り除かれた素子の下端面上に配置される。
【００１４】
また、ＬＥＤチップを製造した後に、このチップを熱伝導度に優れたシリコンウエハやセラミック基板などのサブマウントにひっくり返して接着するフリップチップボンディング方式も多く利用されている。
【００１５】
しかしながら、上記水平構造やフリップチップ方式の素子においては、サファイア基板の熱伝導度が約２７Ｗ／ｍＫであるため熱抵抗が非常に大きく、熱放出効率が悪いという問題があった。さらに、フリップチップ方式の素子は、多数のフォトリソグラフィ工程を経て製造されるため製作工程が複雑になるという問題があった。
【００１６】
そこで、工程の途中でサファイア基板を除去して製造するＬＥＤの縦型構造が特に注目されている。
【００１７】
このような縦型構造のＬＥＤの製造において、サファイア基板は、レーザーリフトオフ（Ｌａｓｅｒ  Ｌｉｆｔ  Ｏｆｆ：ＬＬＯ）方法を用いて除去される。
【００１８】
従来の縦型構造のＬＥＤの具体的な製造方法は、図１４に示すように、先ずサファイア基板１上に、ｎ型ＧａＮ層２、活性層３、ｐ型ＧａＮ層４からなるＧａＮ薄膜を順次形成し、その上にｐ型電極５を形成する。
【００１９】
さらに、レーザーリフトオフ方法を適用して、サファイア基板１が全て除去される。
【００２０】
この場合、ＧａＮ薄膜にはレーザー照射時にレーザーによる大きなストレス（Ｓｔｒｅｓｓ）が加わるが、サファイア基板１とＧａＮ薄膜とを分離するためには、高いエネルギー密度を持つレーザービームを使用しなければならない。このレーザービームによってＧａＮが金属のＧａと気体窒素（Ｎ２）とに分解される。
【００２１】
このようにして、サファイア基板１が除去された後には、図１５に示すように、露出されたｎ型ＧａＮ層２上にｎ型電極７が形成されて、チップ構造とされる。
【００２２】
図１５に示すように、縦型ＬＥＤ構造では、ｎ型ＧａＮ層２が最上部に位置し、このｎ型ＧａＮ層２とｎ型電極７との接触領域の面積が素子全体の発光効率に大きな影響を及ぼすことになる。
【００２３】
例えば、上記接触面積を小さくすると、光を取り出す場合には有利であるが、接触領域が減って素子全体の抵抗が増加し、また電流の広がり（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）が不足して動作電圧が増加する等の問題が発生するおそれがあった。
【００２４】
また、ＧａＮ物質の屈折率は２．３５であり、該ＧａＮ物質が屈折率１の空気に直接接する場合には、ＬＥＤ内部の光が全反射されずにＧａＮ層を透過して外部に射出されるときの角度は、ＧａＮ層と空気との界面の法線から約２５゜以内に制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、発光効率及び光取出し効率を増大させることができる縦型発光素子及びその製造方法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】
【００２６】
上記目的を達成するための第１観点として、本発明は、相対向して第１面と第２面とを有し、通電によって光を発生する半導体層と、前記半導体層の第１面上に設けられた第１電極と、前記半導体層の第２面上に被着された透明伝導性酸化物層と、前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第２電極と、を含んで構成される縦型発光素子とすることが好ましい。
【００２７】
上記目的を達成するための第２観点として、本発明は、第１電極と、前記第１電極上に配置され、通電によって光を発生する半導体層と、前記半導体層上に形成され、該半導体層を成す元素のうちの少なくとも一つとの反応性が高いメタル層と、前記メタル層上に被着された透明伝導性酸化物層と、前記透明伝導性酸化物層上に設けられた第２電極と、を含んで構成される縦型発光素子とすることが好ましい。
【００２８】
上記目的を達成するための第３観点として、本発明は、基板上に通電によって光を発生する複数層の半導体層を形成する段階と、前記半導体層上に第１電極を形成する段階と、前記第１電極上に金属または半導体からなる支持層を形成する段階と、前記半導体層から前記基板を分離する段階と、前記半導体層の基板が分離された面に透明伝導性酸化物層を形成する段階と、前記透明伝導性酸化物層上に第２電極を形成する段階と、を実行することを特徴とする縦型発光素子の製造方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＧａＮ半導体層に積層される透明伝導性酸化物（ＴＣＯ：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ）層及びこのＧａＮ半導体層及び透明伝導性酸化物がオーミック接触をなすようにするゲッターメタルを用いるため、発光素子の発光効率及び光取出し効率を増大させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３１】
本発明は様々に修正及び変形されるのを許容しており、ここではその特定の実施形態を図面に基づいて例示し、詳細に説明する。ただし、これらの実施形態は本発明を限定するものではなく、特許請求の範囲で定義された本発明の技術的思想と合致するあらゆる修正、均等及び代替を含む。
【００３２】
図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の符号を付し、各層及び領域の寸法は、明瞭性のために誇張して示されている。また、ここで説明される各実施形態は、相補的な導電型の実施形態を含む。
【００３３】
層、領域または基板のような要素が他の構成要素“上（ｏｎ）”に存在するという記載は、直接的に他の要素上に存在すること、または、その間に中間要素が存在することもあり得るということも意味している。表面のような構成要素の一部が‘内部（ｉｎｎｅｒ）’と表現される場合、これは構成要素の一部がその要素の他の部分よりも素子の外表面側からより遠く離れて内部に位置しているということを意味している。
【００３４】
なお、‘下（ｂｅｎｅａｔｈ）’または‘重複（ｏｖｅｒｌａｙ）’のような相対的な用語は、ここでは、図面に示すように、基板または基準層と関連して、ある層または領域と他の層または領域に対するある層または領域の関係を説明するために使用される。
【００３５】
この種の用語は、図面に示された方向に加えて素子の他の方向も含むことを意図したものであることは理解できよう。最後に、‘直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）'という用語は、中間に介入するいかなる要素もないということを意味する。ここで使用される‘及び／または’という用語は、記載された関連項目のうちのいずれか１つまたはそれ以上のいずれかの組み合わせ及び全ての組み合わせを含むものである。
【００３６】
たとえ第１、第２などの用語が、様々な要素、成分、領域、層及び／または部分を説明するために使用されるが、それらの要素、成分、領域、層及び／または部分は、そのような用語によって限定されない。
【００３７】
すなわち、それらの用語は、単に他の領域、層または部分からいずれかの要素、成分、領域、層または部分を区分するために使用するものである。したがって、下記における第１領域、層または部分は、第２領域、層または部分という名称にもなりうる。
（第１実施形態）
【００３８】
図１に示すように、本第１実施形態の発光素子においては、まず、サファイア基板１０上に複数層のＧａＮ系列半導体層２０と第１電極３０が形成される。
【００３９】
半導体層２０は、通常の半導体層形成方法によって形成可能であり、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）のようなＰＶＤ、有機金属の前駆体（ｐｒｅ−ｃｕｒｓｏｒ）を用いたＭＯＣＶＤ、イオン注入（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔｉｎｇ）などのような様々な方法を適宜選択して形成することができる。
【００４０】
図示のように、半導体層２０は、ｎ型半導体層２１と、活性層２２及びｐ型半導体層２３からなり、サファイア基板１０側の第１面から第１電極３０側の第２面に向かって各層の接触面積が順次狭くなるように形成され、縦断面略台形状となっている。
【００４１】
なお、ｐ型半導体層２３上には、図２に示すように、電流拡散層２４が形成されてもよい。この場合、この電流拡散層２４は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層またはＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＧａＮ超格子層とするとよい。
【００４２】
このような電流拡散層２４は、キャリア移動を向上させて電流の流れを円滑にする役割を担い、ＣＴＥＬ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｌａｙｅｒ）層とも呼ぶ。
【００４３】
第１電極３０はオーミック電極であり、このオーミック電極は透明電極で形成される。このような第１電極３０は、ｐ型半導体層２３上に形成されるので、ｐ型電極である。
【００４４】
ここで、上述のように第１電極３０に透明電極が用いられる場合には、上述の電流拡散層２４上に透明伝導性酸化物（ＴＣＯ；Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ）を用いて透明電極を形成することがより好適である。
【００４５】
このような構造において、電流拡散層２４の仕事関数は、ｐ型半導体層２３をなすｐ型ＧａＮ半導体層の仕事関数より小さく、且つ、透明電極の仕事関数より大きいと良い。
【００４６】
また、電流拡散層２４とｐ型半導体層２３の仕事関数の範囲は、一部領域で重なっても良く、ｐ型半導体層２３と透明電極の仕事関数も同様に、一部領域で重なっても良い。
【００４７】
このような透明電極を成す透明伝導性酸化物には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）層を用いることができ、その他ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）、ＭＺＯ（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）、またはＧＺＯ（Ｇａｌｌｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）などの物質を用いても良い。
【００４８】
この第１電極３０上に、反射効率を高めるための反射電極４０をさらに形成しても良く、この反射電極４０としては、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）を用いて形成するのが好ましい。
【００４９】
さらに、後述する基板１０を半導体層２０から分離する工程において半導体層２０を支持するための金属またはＳｉを含む半導体からなる支持層を形成することができる。
【００５０】
半導体層２０が上述のような順次形成される場合、第１電極３０はｐ型電極となる。
【００５１】
こうして形成された半導体層２０、第１電極３０及び反射電極４０からなる発光素子チップから、レーザーリフトオフ方法を適用して、全てのサファイア基板１０が除去される。
【００５２】
このとき、ＧａＮ系列半導体薄膜には、レーザー照射時にレーザーによるストレス（Ｓｔｒｅｓｓ）が加わるが、基板１０と半導体層２０をなすＧａＮ薄膜とを分離するためには高いエネルギー密度を持つレーザービームを使用しなければない。このレーザービームによってＧａＮが金属ガリウム（Ｇａ）と気体窒素（Ｎ２）とに分解される。
【００５３】
なお、基板１０を分離するために、上記レーザーリフトオフ方法の他に、エッチングやその他の方法を使用しても良い。
【００５４】
その後、図３に示すように、各層が積層された構造体をひっくり返した状態で、ＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ）層５０を形成し、このＴＣＯ層５０上にはメタルパッドのような形で第２電極６０が形成される。
【００５５】
このＴＣＯ層５０によって、半導体層２０に電流を效率的に供給することができる。したがって、発光効率と発光面積が増大し、且つ、動作電圧も下げることができる。
【００５６】
すなわち、第２電極６０と半導体層２０との接触領域を小さくしても、素子全体の抵抗が増加せず、且つ、電流が十分に広がり（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）、動作電圧を下げることができる。
【００５７】
したがって、第２電極６０はメタルパッドのような狭い面積で形成することができ、その結果、発光面積を大きくすることができる。
【００５８】
一方、図３に示すように、半導体層２０の構造は、第１電極４０からＴＣＯ層５０に向かって各層の接触面積が広がるようにされている。これによって、光射出角度をより拡大することができる。
【００５９】
ＴＣＯ層５０はＺｎＯを用いて形成し、このＺｎＯにＡｌまたはＩｎ成分をドーパント（ｄｏｐａｎｔ）として注入したＡｌＺｎＯ、ＩｎＺｎＯのような物質を用いても良い。
【００６０】
このようなＴＣＯ層５０にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）も適用することができるが、この場合、半導体層２０のｎ型半導体層２１と適切にオーミック接触されず、発光効率が増大しないことがある。
【００６１】
図４には、ＩＴＯとｎ型ＧａＮ半導体の接合前のバンド構造（Ｂａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を示す。すなわち、ＩＴＯは、仕事関数（Ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が４．７ｅＶであり、３．７ｅＶのバンドギャップ（Ｂａｎｄ  ｇａｐ：Ｂｇ）を有し、ＧａＮは、３．４４ｅＶ程度のバンドギャップを有する。
【００６２】
このようなＩＴＯとｎ型ＧａＮ半導体物質が接合すると、図５に示すように、ＩＴＯのフェルミ準位（Ｆｅｒｍｉ  ｌｅｖｅｌ）は導体金属の場合と同様に、価電子帯（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｎｄ）と等しくなり、これはｎ型ＧａＮのフェルミ準位と同一になる。この時、電子の流れを防ぐ障壁（Ｂａｒｒｉｅｒ：ΔＥｃ）が、１．７ｅＶとして現れる。
【００６３】
すなわち、バンド構造は、接合面でベンディングが起き、図５に示のように接合面において価電子帯（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｂａｎｄ）で障壁（Ｂａｒｒｉｅｒ）が形成される。
【００６４】
このような状態で電圧が印加されると、障壁（Ｂａｒｒｉｅｒ）の大きさは１．７ｅＶに維持されるが、バンド構造はさらに曲がることから、図６のように、この障壁でトンネリング（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）現象を起こしつつ電流が流れるようになる。このとき、印加電圧が大きいほど曲がりの度合いが大きくなり、より多くの電流が流れるようになる。
【００６５】
ＺｎＯとｎ型ＧａＮの接合においても、上記ＩＴＯとｎ型ＧａＮとの接合と同様な現象が現れる。すなわち、図７に示すように、ＺｎＯは、仕事関数（Ｗｏｒｋ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が４．２ｅＶであり、３．３７ｅＶのバンドギャップ（Ｂａｎｄ  ｇａｐ：Ｂｇ）を有する。
【００６６】
このようなＺｎＯとｎ型ＧａＮ半導体物質とが接合すると、図８に示すように、ＺｎＯのフェルミ準位（Ｆｅｒｍｉ  ｌｅｖｅｌ）は導体金属の場合と同様に、価電子帯（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｂａｎｄ）と等しくなり、これはｎ型ＧａＮのフェルミ準位と同一になる。このとき、電子の流れを防ぐ障壁（Ｂａｒｒｉｅｒ：ΔＥｃ）が１．２ｅＶと現れる。
【００６７】
このとき、トンネリングされる電流の大きさがＥｘｐ［（ΔＥｃ）３／２］に比例するので、図９に示すように、ΔＥｃが１．２ｅＶであるときのＺｎＯとｎ型ＧａＮとの接合においては、ＩＴＯの場合よりも少ない印加電圧で充分に大きな電流を得ることができる。
【００６８】
すなわち、ＺｎＯや、これにドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を注入したＡｌＺｎＯ、ＩｎＺｎＯなどの場合は、大きな電流を得るのにより有利である。
【００６９】
さらに、このようなＺｎＯ系列物質を用いたＴＣＯ層５０は、ＧａＮ物質内部の光が外部に放出される光射出角度（ｅｓｃａｐｅ  ａｎｇｌｅ）を大きくさせることができる。
【００７０】
簡単な計算によれば、２．３５の屈折率を持つＧａＮから直接外部（空気）に放出される光の射出角度（ｅｓｃａｐｅ  ａｎｇｌｅ）が略２５゜であるのに対して、ＺｎＯ系列物質をＴＣＯ層５０とした場合には、光射出角度であるｓｉｎ−１（２．０７／２．３５）の値は６１．７４゜となり、光射出角度が大きくなることがわかる。
（第２実施形態）
【００７１】
以下、図１０乃至図１３を参照して、本発明の発光素子の製造方法の第２実施形態について説明する。ただし、下記の説明において、上記第１実施形態と同じ部分については説明を省略する。
【００７２】
図１０に示すように、本発明の発光素子の製造方法においては、まず、サファイア基板１００上に、ＧａＮ系列半導体層２００と第１電極３００を形成する。
【００７３】
同図に示すように、半導体層２００は、ｎ型半導体層２１０、活性層２２０、及びｐ型半導体層２３０を順次積層した構成を有しており、第１電極３００は、反射効率を高めるために反射電極４００を含む。このような第１電極３００上には金属またはＳｉを含む半導体で形成される支持層をさらに形成しても良い。
【００７４】
半導体層２００の各層が上記順番で形成される場合、第１電極３００はｐ型電極となる。
【００７５】
こうして形成されたチップから、レーザーリフトオフ方法を適用して、サファイア基板１００全体を除去する。
【００７６】
この場合、ＧａＮ薄膜にはレーザー照射時にレーザーによるストレス（Ｓｔｒｅｓｓ）が加わるが、サファイア基板１００とＧａＮ薄膜とを分離するためには高いエネルギー密度を持つレーザービームを使用する。これによって、ＧａＮが金属Ｇａと気体窒素（Ｎ２）に分解する。この工程は、上記第１実施形態と同様に行えば良い。
【００７７】
このようにして基板１００の除去されたｎ型半導体層２１０の表面には、図１１に示すように、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＣｒなどのような窒素ゲッター（Ｇｅｔｔｅｒ）特性を持つ金属によりゲッターメタル層５００が形成される。すなわち、このようなゲッターメタル層５００は、ＧａＮのようなIII−Ｖ族半導体においてＶ族物質であるＮ（ｎｉｔｒｏｇｅｎ）との反応性が高い。
【００７８】
このゲッターメタル（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ）は、界面にごく少量をコーティングまたはドーピング（Ｄｏｐｉｎｇ）することによって形成されるが、このようなゲッターメタルの形成方法には、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）のようなＰＶＤ、有機金属前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を用いたＭＯＣＶＤ、イオン注入（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔｉｎｇ）などの様々な方法を適宜選択して行なえば良い。
【００７９】
このようなゲッターメタル層５００を被着した後、その上に、適当な屈折率を有するＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｏｘｉｄｅ）層６００を蒸着して、光射出角度を大きくする。
【００８０】
このＴＣＯ層６００には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いることが好ましい。
【００８１】
このように半導体層２００上にゲッターメタル層５００とＴＣＯ層６００が形成された後には、図１２に示すように、熱処理を行う。
【００８２】
周知の如く、ＩＴＯなどのようなＴＣＯは、図１３に示すように、ｎ型及びｐ型ＧａＮとも適切にオーミック接触（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）できないことがある。
【００８３】
しかしながら、縦型発光素子では、上記構造のように、最上位層（Ｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）に屈折率の低いＴＣＯ層６００を適用すれば、光射出角度を大きくすることができ、有利である。
【００８４】
最近の研究結果では、熱処理時にＩＴＯ／ＧａＮ界面においてＧａ−Ｎが分解（ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）される現象が観察されている。一般に、ｎ型ＧａＮの場合には、表面Ｇａ−Ｎの窒素（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ）との反応物を形成して窒素不足（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ）の表面状態を作ることによってオーミック接触（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）を形成することとが報告されている。
【００８５】
したがって、窒素ゲッターメタル層５００は、Ｇａ−Ｎ構造における窒素（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ）を除去して、オーミック（Ｏｈｍｉｃ）特性と素子の安全性を向上させることができる。
【００８６】
周知の如く、Ｔｉなどの金属は、Ｔｉ−Ｎの化合物をよく形成するだけでなく、Ｔｉ−Ｎ自体が金属性の伝導性を帯びるので、化合物形成に伴う電極特性の低下を充分に防ぐことができる。
【００８７】
このようにＴＣＯ層６００を形成した後には、図１１に示すように、このＴＣＯ層６００上にｎ型電極として第２電極７００を形成し、チップの構造を完成する。
【００８８】
これによって、ＴＣＯ層６００としてＩＴＯを用いることが可能になり、結果としてＧａＮ物質内部の光が放出される光射出角度（ｅｓｃａｐｅ  ａｎｇｌｅ）を大きくすることができる。
【００８９】
簡単な計算によると、ＧａＮから直接外部（空気）に放出される場合の光射出角度が略２５゜であるのに対して、ＩＴＯを使用すると、５４．７８゜となり、光射出角度が大きくなる。
【００９０】
上記実施形態は本発明の技術的思想を具体的に説明するための一例であり、本発明は、上記実施形態に限定されず、様々な形態の変形が可能である。このような技術的思想内における様々な実施形態はいずれも本発明の保護範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の縦型発光素子の製造方法の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】上記第１実施形態の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図３】図１の製造方法により製造された縦型発光素子の一構成例を示す断面図である。
【図４】ＩＴＯとｎ型ＧａＮ物質のバンド構造を示す説明図である。
【図５】ＩＴＯとｎ型ＧａＮ物質が接合した時のバンド構造を示す説明図である。
【図６】ＩＴＯとｎ型ＧａＮ物質が接合した構造に電場が印加された時のバンド構造を示す説明図である。
【図７】ＺｎＯとｎ型ＧａＮ物質のバンド構造を示す説明図である。
【図８】ＺｎＯとｎ型ＧａＮ物質が接合した時のバンド構造を示す説明図である。
【図９】ＺｎＯとｎ型ＧａＮ物質が接合した構造に電場が印加された時のバンド構造を示す説明図である。
【図１０】本発明の縦型発光素子の製造方法の第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】上記第２実施形態の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１２】上記第２実施形態の製造方法により製造された縦型発光素子の熱処理段階を示す説明図である。
【図１３】ＩＴＯとＧａＮのバンド構造を示す説明図である。
【図１４】従来の縦型発光素子の製造方法を示す断面図である。
【図１５】従来の縦型発光素子の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
２０，２００…半導体層
２１，２１０…ｎ型半導体層
２２，２２０…活性層
２３，２３０…ｐ型半導体層
２４…電流拡散層
３０，３００…第１電極
４０，４００…反射電極
５０，６００…ＴＣＯ層（透明伝導性酸化物層）
６０，７００…第２電極
５００…ゲッターメタル層
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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