(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１は、発光部６を介して第一導電型層５及び第二導電型層７を配してなる積層体と、該積層体をなす第二導電型層の外面に配された金属薄膜層９と、該金属薄膜層の外面に配された透明導電体１０と、該透明導電体の外面の一部に配された第一電極１１と、前記発光部、前記第二導電型層、前記金属薄膜層、及び前記透明導電体とは重ならない位置に、前記第一導電型層に接して配された第二電極１２と、を少なくとも備える発光素子であって、前記透明導電体は、その内部に前記第一電極と前記第二電極との間を流れる電流の少なくとも一部を阻害する部位２０を、前記第二電極と離間するように配置していることを特徴とする。【選択図】  図１
2007109782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部を介して第一導電型層及び第二導電型層を配してなる積層体と、
該積層体をなす第二導電型層の外面に配された金属薄膜層と、
該金属薄膜層の外面に配された透明導電体と、
該透明導電体の外面の一部に配された第一電極と、
前記発光部、前記第二導電型層、前記金属薄膜層、及び前記透明導電体とは重ならない位置に、前記第一導電型層に接して配された第二電極と、
を少なくとも備える発光素子であって、
前記透明導電体は、その内部に前記第一電極と前記第二電極との間を流れる電流の少なくとも一部を阻害する部位を、前記第二電極と離間するように配置していることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記部位は、前記第二電極と略平行をなすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記部位が独立していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記部位が連続していることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記部位は、複数配されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記部位は、その周囲より前記透明導電体の厚さが薄いことを特徴とする請求項１から５のいずれか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１４は、透明導電膜を成膜した半導体発光素子の一例を示す断面図である。図１４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１４の上面）にＧａＮバッファ層１０３を介してＳｉをドーパントとするｎ型ＧａＮ層１０４が設けられ、このｎ型ＧａＮ層１０４を介してＳｉをドーパントとするｎ型ＡｌＧａＮ層１０５が設けられる。そして、このｎ型ＡｌＧａＮ層１０５を介してＩｎＧａＮとＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造となる発光部１０６、発光部１０６を介してｐ型ドーパントであるＭｇを含むｐ型ＡｌＧａＮ層１０７、ｐ型ＡｌＧａＮ層１０７を介して、同じくＭｇをドーパントとするｐ型ＧａＮ層１０８、ｐ型ＧａＮ層１０８を介してＮｉとＡｕからなる金属薄膜層１０９、金属薄膜層１０９を介してＩＴＯあるいはＦＴＯとＩＴＯからなる透明導電体１１０が設けられている。また、この透明導電体１１０の外面の一部にはｐ側電極１１１が設けられ、一方、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層１０５に接してｎ側電極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１１０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１５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。図１５は、発光部への電気の流れ込みを説明する概略断面図である。
そのため、図１６に示すように、一部分のみの発光となってしまうものであった。図１６は、透明導電体の位置と発光強度の関係を示す図である。
【０００６】
また、半導体発光素子における発光効率を大幅に改善できるようにしたものとして、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を形成するようにしたものが提案されている（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、発光部を介して第一導電型層及び第二導電型層を配してなる積層体と、該積層体をなす第二導電型層の外面に配された金属薄膜層と、該金属薄膜層の外面に配された透明導電体と、該透明導電体の外面の一部に配された第一電極と、前記発光部、前記第二導電型層、前記金属薄膜層、及び前記透明導電体とは重ならない位置に、前記第一導電型層に接して配された第二電極と、を少なくとも備える発光素子であって、前記透明導電体は、その内部に前記第一電極と前記第二電極との間を流れる電流の少なくとも一部を阻害する部位を、前記第二電極と離間するように配置していることを特徴とする。
【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、請求項１において、前記部位は、前記第二電極と略平行をなすように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発光素子は、請求項１において、前記部位が独立してい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１において、前記部位が連続していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発光素子は、請求項３又は４において、前記部位は、複数配されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に係る発光素子は、請求項１において、前記部位は、その周囲より前記透明導電体の厚さが薄いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、透明導電体の内部に、第一電極と第二電極との間を流れる電流の少なくとも一部を阻害する部位を、第二電極と離間するように配置した構成を採ることにより、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。
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偏ることなく向上するので、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ことから、発光輝度の向上した発光素子を本発明は提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
図１は、本発明に係る半導体発光素子の一例を示す断面図である。
この半導体発光素子１は、サファイア基板２の一方の面（図１の上面）にＧａＮバッファ層３を介してＳｉをドーパントとするｎ型ＧａＮ層４が配され、このｎ型ＧａＮ層４を介してＳｉをドーパントとするｎ型ＡｌＧａＮ層（主たる第一導電型層）５が配されている。そして、このｎ型ＡｌＧａＮ層５を介してＩｎＧａＮとＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造となる発光部６、発光部６を介して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）７、ｐ型ＡｌＧａＮ層７を介して、同じくＭｇをドーパントとするｐ型ＧａＮ層８、ｐ型ＧａＮ層８を介してＮｉとＡｕからなる金属薄膜層９、金属薄膜層９を介してＩＴＯあるいはＦＴＯとＩＴＯからなる透明導電体１０が配されている。この透明導電体１０は、その内部に前記第一電極としてのｐ側電極１１と前記第二電極としてのｎ側電極１２との間を流れる電流の少なくとも一部を阻害する部位（以下、阻害部位という）２０を、前記第二電極１２と離間するように配置している。また、この透明導電体１０の外面の一部には前記ｐ側電極１１が配され、一方、前記発光部６、前記第二導電型層７、前記金属薄膜層９、及び前記透明導電体１０とは重ならない位置に、ｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して前記ｎ側電極１２が配された構造をしている。
【００１８】
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（ＨＤＣＶＤ）、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。
【００１９】
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（ＳｉＨ４  ）、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。
【００２０】
発光素子の構造は、基板の一方の面に少なくとも第一導電型層、第二導電型層、金属薄膜層、電流拡散層としての透明導電体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。たとえば、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
発光部は、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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
透明導電体は、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。
【００２７】
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。
【００２８】
ＳＰＤ法は、加熱した基板に原料液をスプレー塗布することで、基板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。
【００２９】
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℃に加熱した基板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。
【００３０】
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℃以下に加熱した基板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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、基板の温度を昇温し、所定温度に加熱保持して、ＦＴＯ膜を成膜する。
【００３３】
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。
【００３４】
阻害部位は、透明導電体をパターニングすることによって形成した。この阻害部位は、その周囲より前記透明導電体の厚さが薄い、又は、透明導電体を有さないか、あるいは透明導電体の割合が隣接する区域よりも少ない箇所をいう。このパターニングは、透明導電体をエッチングすることにより行う。
また、阻害部位は、第二電極としてのｎ側電極と略平行をなすように配置されている。これにより、ｎ側電極と略平行をなす阻害部位により形成された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。
また、阻害部位は独立している。これにより、電路を形成する部位をより多く形成し、発光高度をより向上させることができる。
また、阻害部位は連続していても良い。これにより、阻害部位を効率良く形成することができる。
そして、阻害部位は複数配されている。これにより、発光強度をより一層向上させることができる。
【００３５】
透明導電体に阻害部位を形成後、ｐ側電極とｎ側電極を形成する。ｐ側電極は透明導電体表面の所定の部位に形成されるが、ｎ側電極は、基板にサファイア等の絶縁基板を用いた場合は、基板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、透明導電体を積層した一方の面側にｐ側電極とｎ側電極の両電極を設けなければならない。このためには、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側電極を形成する。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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、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、均一に近くすることができる。図２は、発光部への電気の流れ込みを説明する概略断面図である。
【００３９】
［実施例］
次に、本発明の実施形態に係る発光素子を以下のようにして形成した。
有機金属気相成長法（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ：以下、ＭＯＶＰＥ法という）により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（Ｃｐ２Ｍｇ） ガスを用い、キャリアガスとして水素ガスを用いた。
【００４０】
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３を堆積させた。その後、ＧａＮバッファ層３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４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５を成膜した。
【００４１】
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６をｎ型ＡｌＧａＮ層５の外面に成長させた。
【００４２】
続いて、ＮＨ３ガス、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ２Ｍｇガスを流して、発光部６の外面に、Ｍｇをドーパントとするｐ型ＡｌＧａＮ層７を成膜し、その後、ＮＨ３  ガス、ＴＭＧガス、Ｃｐ２Ｍｇ ガスを流して、Ｍｇをドーパントとするｐ型ＧａＮ層８を成膜した。このｐ型ＧａＮ層８を成膜した後、蒸着法によりＮｉとＡｕを各５ｎｍ蒸着させて、金属薄膜層９を設けた。
【００４３】
次に、試料をＳＰＤ法成膜装置に移して、金属薄膜層９を３５０℃に加熱保持して、ＳＰＤ法により、金属薄膜層９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膜を成膜して透明導電体１０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。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。
【００４４】
この後、透明導電体１０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パターニングを行った。パターニングのパターンは、図３に示すＡタイプと、図４に示すＢタイプの２種類であり、ライン幅及びピッチ幅共に、０．３ｍｍから２ｍｍまで変化させた。
図３に示すＡタイプの半導体発光素子１Ａは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ａを複数配置することにより、複数の透明導電体１０Ａ・・１０Ａを形成し、この透明導電体１０Ａにそれぞれｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
また、図４にＢタイプの半導体発光素子１Ｂは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｂを複数配置することにより、連続した透明導電体１０Ｂを形成し、この透明導電体１０Ｂに１つだけｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
そして、金属薄膜層９とｐ型ＧａＮ層８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。
【００４５】
次に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５の一方の面の周縁部にｎ側電極１２を形成するために、ｎ側電極１２形成部位上に積層されている発光部６、ｐ型ＡｌＧａＮ層７、ｐ型ＧａＮ層８、金属薄膜層９、透明導電体１０を除去するために、透明導電体１０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５が露出するまでドライエッチングを行った。
【００４６】
ドライエッチングにより露出したｎ型ＡｌＧａＮ層５上に、蒸着法によってＡｌを厚さ約１００ｎｍ蒸着してｎ側電極１２を形成し、マスクを剥がした透明導電体１０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側電極１１を形成した。
【００４７】
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，１Ｂをそれぞれ得た。
【００４８】
その後、それぞれ得た２種類の発光素子１Ａ，１Ｂ、及び比較例の発光素子について、発光試験を行い、発光強度を比較した。その測定結果を表１に示す。なお、発光強度は、透明導電体をパターニングしていないものを１とした。
【００４９】
【表１】
2007109782.tif 000003
【００５０】
表1に示すように、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偏ることなく向上するので、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、発光輝度を向上させることができた。しかも、ライン幅及びピッチ幅を狭くするにつれて発光強度が向上し、ライン幅及びピッチ幅を１ｍｍ以下にすることによって、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。
【００５１】
また、ライン幅及びピッチ幅が、それぞれ２ｍｍ、１ｍｍ、０．３ｍｍである場合の透明導電体の位置と発光強度の関係を図５及び図６にそれぞれ示す。
図５及び図６にそれぞれ示すように、実施例１（Ａタイプ）の場合は、ライン幅及びピッチ幅に関係なく、透明導電体の位置による強度差は殆ど無かった。これに対して、実施例２（Ｂタイプ）の場合は、透明導電体の位置が電極から遠くなるほど暗くなった。
また、ライン幅及びピッチ幅が２ｍｍの場合、いずれのタイプも線状発光部が何本か並んだような発光形態であった。また、ライン幅及びピッチ幅が１ｍｍの場合、いずれのタイプも明るい部分と暗い部分が見られるが、ほぼ全面が光っているように見えた。さらに、ライン幅及びピッチ幅が０．３ｍｍの場合、実施例１（Ａタイプ）は、全面がより一層均一に光っているように見えるのに対し、実施例２（Ｂタイプ）は、対極から遠くなるにつれて徐々に暗くなるように見えた。
【００５２】
また、本発明における透明導電体１０のパターニングは、上記ＡタイプやＢタイプに限らず、たとえば、図７から図１３に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。
【００５３】
図７に示すＣタイプの半導体発光素子１Ｃは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｃを複数配置することにより、連続した櫛歯状の透明導電体１０Ｃを形成し、この透明導電体１０Ｃに１つだけｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５４】
図８に示すＤタイプの半導体発光素子１Ｄは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｄを複数配置することにより、連続した格子状の透明導電体１０Ｄを形成し、この透明導電体１０Ｄに１つだけｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５５】
図９に示すＥタイプの半導体発光素子１Ｅは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、傾斜して平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｅを複数配置することにより、複数の透明導電体１０Ｅ・・１０Ｅを形成し、この透明導電体１０Ｅにそれぞれｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５６】
図１０に示すＦタイプの半導体発光素子１Ｆは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、傾斜して略平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｆを複数配置することにより、複数の透明導電体１０Ｆ・・１０Ｆを形成し、この透明導電体１０Ｆにそれぞれｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５７】
図１１に示すＧタイプの半導体発光素子１Ｇは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、波状の平行をなすそれぞれ独立した阻害部位２０Ｇを複数配置することにより、複数の透明導電体１０Ｇ・・１０Ｇを形成し、この透明導電体１０Ｇにそれぞれｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５８】
図１２に示すＨタイプの半導体発光素子１Ｈは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなす連続した阻害部位２０Ｈを配置することにより、複数の透明導電体１０Ｈ・・１０Ｈを形成し、この透明導電体１０Ｈにそれぞれｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００５９】
図１３に示すＩタイプの半導体発光素子１Ｉは、透明導電体１０の内部に、主たる第一導電型層であるｎ型ＡｌＧａＮ層５に接して配されたｎ側電極１２と離間し、平行をなすと共に深さの異なるそれぞれ独立した阻害部位２０Ｉを複数配置することにより、複数の透明導電体１０Ｉ・・１０Ｉを形成し、この透明導電体１０Ｉにｐ側電極１１を取り付けた構成をしている。
【００６０】
以上、本発明に係る半導体発光素子のパターニングについて幾つか例示して説明したが、本発明に係る半導体発光素子のパターニングは上記各例に限定されるものではなく、阻害部位が第二電極としてのｎ側電極と略平行をなすように配置され、独立もしくは連続しており、複数配されているのであれば、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】本発明に係る半導体発光素子の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体発光素子を構成する発光部への電気の流れ込みを説明する概略断面図である。
【図３】透明導電体の第一のパターニングを説明する平面図である。
【図４】透明導電体の第二のパターニングを説明する平面図である。
【図５】図３の構成における透明導電体の位置と発光強度の関係を示す図である。
【図６】図４の構成における透明導電体の位置と発光強度の関係を示す図である。
【図７】透明導電体の第三のパターニングを説明する平面図である。
【図８】透明導電体の第四のパターニングを説明する平面図である。
【図９】透明導電体の第五のパターニングを説明する平面図である。
【図１０】透明導電体の第六のパターニングを説明する平面図である。
【図１１】透明導電体の第七のパターニングを説明する平面図である。
【図１２】透明導電体の第八のパターニングを説明する平面図である。
【図１３】透明導電体の第九のパターニングを説明する概略断面図である。
【図１４】従来の半導体発光素子を示す断面図である。
【図１５】従来の半導体発光素子を構成する発光部への電気の流れ込みを説明する概略断面図である。
【図１６】従来の構成における透明導電体の位置と発光強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  半導体発光素子、５  第一導電型層、６  発光部、７  第二導電型層、９  金属薄膜層、１０  透明導電体、１１  第一電極（ｐ側電極）、１２  第二電極（ｎ側電極）、２０  阻害する部位。
【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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【図１６】
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