(57)【要約】【課題】発光効率の向上、及び製造工程の簡素化を図ることができる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体発光素子は、第１半導体層と、発光層と、第２半導体層と、第１電極層と、第２電極層と、を備える。第１半導体層は、第１導電形であって、第１部分と、第１部分よりも厚い第２部分と、を含む。第２部分は、第１部分の主面から立ち上がる側面を有する。発光層は、第２部分の上に設けられる。第２半導体層は、第２導電形であって、発光層の上に設けられる。第１電極層は、第１部分の主面に沿って設けられ、第２部分の側面に接する。第２電極層は、第２半導体層の上に設けられる。【選択図】図１
2012248612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部分と、前記第１部分よりも厚い部分であって前記第１部分の主面から立ち上がる側面を有する第２部分と、を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第２部分の上に設けられた発光層と、
前記発光層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
酸化インジウムスズを含み、前記第１部分の主面に沿って設けられ、前記第２部分の側面に接し、前記側面の部分の厚さよりも薄い第１電極層と、
酸化インジウムスズを含み、前記第２半導体層の上に設けられ、前記第１電極層と異なる厚さを有する第２電極層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
第１部分と、前記第１部分よりも厚い部分であって前記第１部分の主面から立ち上がる側面を有する第２部分と、を含む第１導電形の第１半導体層と、
前記第２部分の上に設けられた発光層と、
前記発光層の上に設けられた第２導電形の第２半導体層と、
前記第１部分の主面に沿って設けられ、前記第２部分の側面に接する第１電極層と、
前記第２半導体層の上に設けられた第２電極層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１電極層は、前記発光層から放出した光を透過する透光性材料によって形成され、
前記第２電極層は、前記発光層から放出した光を透過する透光性材料によって形成されたことを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
第１導電形の第１半導体層、発光層及び第２導電形の第２半導体層を順に積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体の一部を前記第２半導体層から前記第１半導体層の途中まで除去し、前記第１半導体層が露出した露出部分と、前記露出部分以外の積層部分と、を形成する工程と、
前記露出部分の表面及び前記積層部分の表面に電極層を形成する工程と、
前記積層部分の上における前記電極層上にマスクを形成する工程と、
前記マスクを介して前記電極層をエッチングすることで、前記電極層を、前記露出部分の上に残る第１電極層と、前記マスクで覆われた部分に残り、前記第１電極層と厚さが異なる第２電極層と、に分離する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１電極層の厚さを、前記第２電極層の厚さよりも薄く形成することを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記電極層として、前記発光層から放出した光を透過する透光性材料を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記電極層として、酸化インジウムスズを含む材料を用いることを特徴とする請求項４〜６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８】
前記露出部分の表面及び前記積層部分の表面に前記電極層を形成した後、前記マスクを形成する前に、前記電極層のエッチングを行って、前記露出部分の上の前記電極層の膜厚である第１の膜厚と、前記積層部分の上の前記電極層の膜厚である第２の膜厚と、に差を設ける工程をさらに備えたことを特徴とする請求項４〜７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９】
前記第１の膜厚は、前記第２の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項８記載の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】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子では、基板の上に、発光層を含む積層体を形成する技術が用いられている。半導体発光素子においては、光の出射面（取り出し面）に形成する電極として、金属材料やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極を用いている。このような半導体発光素子においては、さらなる発光効率の向上、及び製造工程の簡素化が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０２５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、発光効率の向上、及び製造工程の簡素化を図ることができる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体発光素子は、第１半導体層と、発光層と、第２半導体層と、第１電極層と、第２電極層と、を備える。
第１半導体層は、第１導電形であって、第１部分と、第１部分よりも厚い第２部分と、を含む。第２部分は、第１部分の主面から立ち上がる側面を有する。
発光層は、第２部分の上に設けられる。
第２半導体層は、第２導電形であって、発光層の上に設けられる。
第１電極層は、第１部分の主面に沿って設けられ、第２部分の側面に接する。
第２電極層は、第２半導体層の上に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
【図２】発光領域の面積と光出力との関係を例示した図である。
【図３】実施形態に係る製造方法を例示する模式的断面図である。
【図４】実施形態に係る製造方法を例示する模式的断面図である。
【図５】電極材料のエッチング前後の状態を例示する図である。
【図６】実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
【図７】実施形態に係る製造方法を例示する模式的断面図である。
【図８】実施形態に係る製造方法を例示する模式的断面図である。
【図９】実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、以下の説明では、一例として、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形とした具体例を挙げる。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１１０の模式的平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の模式的断面図を表している。
図１に表したように、第１の実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１半導体層１０と、発光層３０と、第２半導体層２０と、第１電極層５１と、第２電極層５２と、を備える。
【０００９】
半導体発光素子１１０においては、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０が順に積層された積層体１００によって発光領域が構成される。積層体１００には、例えば窒化物半導体が用いられる。半導体発光素子１１０は、例えば青色の光を発光するＬＥＤである。
ここで、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）またはＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
また、本明細書において、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、をむすぶ方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向において第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう側を上側（単に、「上」ともいう。）ということにする。
【００１０】
第１半導体層１０は、第１導電形の半導体層である。すなわち、第１半導体層１０は、例えばｎ形の窒化物半導体層である。
第１半導体層１０は、第１部分１１と、第２部分１２と、を含む。
第１部分１１は、積層体１００の一部が除去された部分である。例えば、第１部分１１は、積層体１００の一部を第２半導体層２０から第１半導体層１０の途中まで除去することで（メサエッチング）、第１半導体層１０のＺ軸方向に沿った厚さが薄くなった部分である。第１部分１１での主面１１ａには、第１半導体層１０が露出している。
【００１１】
第２部分１２は、第１部分１１よりもＺ軸方向に沿った厚さの厚い部分である。例えば、第２部分１２は、積層体１００のメサエッチングにおいて、除去されずに残った第１半導体層１０の部分である。
第２部分１２は、第１部分１１の主面１１ａから立ち上がる側面１２ｃを有している。
【００１２】
発光層３０は、第１半導体層１０の第２部分１２の上に設けられる。
発光層３０は、例えば窒化物半導体によって形成される。発光層３０には、例えば、井戸層及び障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造が用いられる。
【００１３】
第２半導体層２０は、発光層３０の上に設けられる。第２半導体層２０は、第２導電形の半導体層である。第２半導体層２０は、例えばｐ形の窒化物半導体層である。
【００１４】
実施形態に係る半導体発光素子１１０において、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０は、基板７０の上に結晶成長によって形成される。
第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、のあいだに発光層３０が設けられた積層体１００は、半導体発光素子１１０の発光領域として機能する。
【００１５】
実施形態に係る半導体発光素子１１０においては、第１部分１１の主面１１ａに沿って第１電極層５１が設けられ、第２半導体層２０の上に第２電極層５２が設けられる。
【００１６】
第１電極層５１は、第２部分１２の側面１２ｃに接するように設けられる。第１電極層５１は、第２部分１２の側面１２ｃの全周にわたり接していても、側面１２ｃの一部に接する部分を有していてもよい。これにより、第１電極層５１と、第２部分１２の側面１２ｃと、の隙間を減らすことができる。実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第１電極層５１が側面１２ｃと接していない場合に比べて、積層体１００によって構成される発光領域を大きくすることができる。同じ素子サイズの場合、発光領域が大きくなることで、発光効率を高めることができるようになる。
【００１７】
第１電極層５１上には、第１電極層５１の一部と接する第１金属電極８１が設けられる。第１金属電極８１は、例えばｎ側のパッド電極である。また、第２電極層５２上には、第２電極層５２の一部と接する第２金属電極８２が設けられる。第２金属電極８２は、例えばｐ側のパッド電極である。
【００１８】
これらのパッド電極には、ボンディングワイヤー等の配線部材が接続され、外部からこの配線部材を介して発光層３０に電流が供給される。
半導体発光素子１１０は、ｐ側のパッド電極である第２金属電極８２から、ｎ側のパッド電極である第１金属電極８１へ駆動電流を流すことにより、発光領域において例えば青色の光を放出することになる。
【００１９】
半導体発光素子１１０において、第１電極層５１と、第２電極層５２と、は電気的に分離されている。すなわち、第１電極層５１は第１半導体層１０の第２部分１２における側面１２ｃと接しているが、第２電極層５２とは導通していない。
【００２０】
具体的には、Ｚ軸方向に沿った第１電極層５１の厚さｔ１は、第２部分１２における側面１２ｃの部分のＺ軸方向に沿った厚さｔ０よりも薄い。ここで、厚さｔ１及びｔ０は、第１部分１１の主面１１ａを基準にした厚さである。これにより、第１電極層５１は、第１半導体層１０の上に設けられた発光層３０及び第２半導体層２０には接触しない。したがって、第１電極層５１は、第２半導体層２０上に設けられた第２電極層５２とは電気的に導通しない状態になる。
【００２１】
半導体発光素子１１０において、第１電極層５１及び第２電極層５２は、発光層３０から放出した光を透過する透光性材料によって形成される。第１電極層５１及び第２電極層５２は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を含む。
【００２２】
第１電極層５１及び第２電極層５２として、例えばＩＴＯによる透光性材料が用いられることで、第１半導体層１０及び第２半導体層２０の広い範囲から発光層３０へ電流を注入することができ、発光効率を高めることができる。また、発光層３０から放出された光は、第１電極層５１及び第２電極層５２を透過して、効率良く外部へ取り出されることになる。
【００２３】
また、第１電極層５１は、積層体１００の周りを囲むように形成されている。すなわち、メサ型に形成された積層体１００の周囲には、第１半導体層１０の露出部分が設けられる。第１電極層５１は、この第１半導体層１０の露出部分に設けられる。これにより、第１電極層５１は、積層体１００の周りを囲むように形成されることになる。
【００２４】
積層体１００の周りを囲むように第１電極層５１が設けられていることによって、第２金属電極８２から第１金属電極８１に向かう電流の経路を拡散させることができる。このため、局所的な電流の集中を緩和することができる。電流が拡散して流れることによって、半導体発光素子１１０における均一な発光を実現することができる。
【００２５】
図２は、発光領域の面積の縮小率と、光出力の変化率と、の関係を例示した図である。
図２において、横軸は発光領域の面積の縮小率Ｓ（％）、縦軸は光出力の変化率Ｐ（％）である。
ここでは、基準となる発光領域の面積の縮小率Ｓを０％、この場合の光出力の変化率Ｐを０％として、発光領域の面積を縮小した場合の光出力の変化率を示している。
発光領域の面積の縮小とともに、光出力は低下することがわかる。
したがって、例えば、第１電極層５１と第２部分１２の側面１２ｃとのあいだに間隔が設けられ、発光領域の面積が小さくなると、その発光領域の面積の縮小によって光出力の低下を招くことになる。
【００２６】
実施形態に係る半導体発光素子１１０では、第２部分１２の側面１２ｃに、第１電極層５１が接するように設けられている。半導体発光素子１１０では、第１電極層５１と第２部分１２の側面１２ｃとのあいだに間隔が設けられた半導体発光素子に比べて発光領域の面積を大きくすることができ、輝度の向上を図ることが可能になる。
【００２７】
次に、第１の実施形態に係る半導体発光素子１１０の製造方法についての例である。
図３〜図４は、半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【００２８】
先ず、図３（ａ）に表したように、基板７０の上に、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を順に形成する。基板７０としては、例えばサファイアからなる結晶成長用の基板が用いられる。第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０は、基板７０の上に結晶成長によって形成される。
【００２９】
第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０の積層体１００は、例えば有機金属気相成長法を用いて形成される。一例として、積層体１００は、窒化物半導体によって構成される。
積層体１００の具体的な構成及び形成方法は、例えば次のようになる。
先ず、表面がサファイアｃ面からなる基板７０の上に、バッファ層として、高炭素濃度の第１ＡｌＮバッファ層（例えば、炭素濃度が３×１０１８ｃｍ−３以上、５×１０２０ｃｍ−３以下で、例えば、厚さが３ｎｍ以上、２０ｎｍ以下）、高純度の第２ＡｌＮバッファ層（例えば、炭素濃度が１×１０１６ｃｍ−３以上３×１０１８ｃｍ−３以下で、厚さが２μｍ）、及びノンドープＧａＮバッファ層（例えば、厚さが２μｍ）が、この順に形成される。上記の第１及び第２ＡｌＮバッファ層は、単結晶の窒化アルミニウム層である。第１及び第２ＡｌＮバッファ層として単結晶の窒化アルミニウム層を用いることで、後述する結晶成長において高品質な半導体層を形成することができ、結晶に対するダメージが大幅に軽減される。
【００３０】
次に、その上に、シリコン（Ｓｉ）ドープｎ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｓｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上５×１０１９ｃｍ−３以下で、厚さが６μｍ）、及びＳｉドープｎ形Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎクラッド層（例えば、Ｓｉ濃度が１×１０１８ｃｍ−３で、厚さが０．０２μｍ）が、この順番で順次形成される。Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層、及びＳｉドープｎ形Ａｌ０．１０Ｇａ０．９０Ｎクラッド層は、第１半導体層１０である。なお、便宜上、上記バッファ層の全部または一部を第１半導体層１０に含めてもよい。
【００３１】
次に、その上に、発光層３０として、Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層と、ＧａＩｎＮ井戸層と、が交互に３周期積層され、さらに、多重量子井戸の最終Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層がさらに積層される。Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層においては、例えばＳｉ濃度が１．１×１０１９ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下とされる。最終Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎバリア層においては、例えばＳｉ濃度が１．１×１０１９ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下で、例えば厚さが０．０１μｍとされる。このような多重量子井戸構造の厚さは、例えば０．０７５μｍとされる。この後、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ層（例えば、Ｓｉ濃度が０．８×１０１９ｃｍ−３以上１．０×１０１９ｃｍ−３以下で、例えば、厚さがを０．０１μｍ）を形成する。なお、発光層３０における発光光の波長は、例えば３７０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下である。
【００３２】
さらに、第２半導体層２０として、ノンドープＡｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎスペーサ層（例えば、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ｎクラッド層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が１×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．４μｍ）、及び、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層（例えば、Ｍｇ濃度が５×１０１９ｃｍ−３で、例えば、厚さが０．０２μｍ）が、この順で順次形成される。
なお、上記の組成、組成比、不純物の種類、不純物濃度及び厚さは一例であり、種々の変形が可能である。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に表したように、積層体１００を選択的にエッチングして、メサ構造を形成する。実施形態では、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によるドライエッチングを用いる。このエッチングでは、積層体１００の一部について第２半導体層２０から第１半導体層１０の途中まで除去する処理を行う。エッチングによって第１半導体層１０が露出した部分が第１部分１１になる。また、エッチングされずに残った第１半導体層１０の部分が第２部分１２になる。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に表したように、積層体１００（エッチングされずに残った積層部分）の表面及び第１半導体層１０の露出した部分の表面の全体を覆うように電極材料５０を成膜する。電極材料５０には、発光層３０から放出される光を透過する透光性材料が用いられる。実施形態では、電極材料５０としてＩＴＯが用いられる。
【００３５】
ＩＴＯによる電極材料５０は、例えばスパッタ法によって成膜される。成膜された電極材料５０の、積層体１００の側面１００ｃ（第２部分１２の側面１２ｃを含む）での膜厚ｔ３０は、積層体１００の上面１００ａの膜厚ｔ２０及び露出している第１半導体層１０の主面１１ａでの膜厚ｔ１０よりも薄い。なお、膜厚ｔ１０及びｔ２０は、ほぼ同じ厚さである。
膜厚ｔ１０及びｔ２０は、例えば１００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下である。
膜厚ｔ３０は、例えば、３０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である。
【００３６】
次に、図４（ａ）に表したように、積層体１００の上面１００ａである第２半導体層２０の上にレジストパターンＲ１を形成する。レジストパターンＲ１の外形における外縁は、上面１００ａの外形における外縁よりもわずかに内側になっている。これは、フォトリソグラフィの精度を考慮して、その後のエッチングを確実に行うためである。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に表したように、レジストパターンＲ１をマスクにして電極材料５０のエッチングを行う。エッチングとしては、例えばウェットエッチングが用いられる。ＩＴＯのエッチャントには、例えば、塩酸（ＨＣｌ）及び硝酸（ＨＮＯ３）の混合液が用いられる。
【００３８】
ここで、電極材料５０のエッチングにおいては、第２半導体層２０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートと、第１部分１１において露出する第１半導体層１０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートと、に相違がある。
【００３９】
具体的には、第２半導体層２０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートは、第１半導体層１０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートよりも高い。
したがって、レジストパターンＲ１によって覆われていない第２半導体層２０上の電極材料５０は、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも先にエッチングが進行し、この部分が除去されても、第１半導体層１０上の電極材料５０は残ることになる。
【００４０】
また、積層体１００の側面１００ｃに形成されていた電極材料５０は、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも薄いため、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも先に除去されることになる。
【００４１】
つまり、このエッチングによって、レジストパターンＲ１によって覆われていない第２半導体層２０上の電極材料５０と、積層体１００の側面１００ｃに形成されていた電極材料５０と、が除去される。これにより、第１半導体層１０上に残った電極材料５０が、第１電極層５１になり、レジストパターンＲ１によって覆われていた第２半導体層２０上の電極材料５０が、第２電極層５２になる。側面１００ｃに形成されていた電極材料５０が除去されることで、第１電極層５１と、第２電極層５２と、は分離される状態になる。
【００４２】
ここで、電極材料５０のエッチングの状態について説明する。
図５は、電極材料（ＩＴＯ）のエッチング前後の状態を例示する図である。
図５では、第１部分１１、第２部分１２及び側面１２ｃに形成された電極材料５０のエッチング前後の状態を例示する電子顕微鏡写真である。図５（ａ）はエッチング前の状態、図５（ｂ）はエッチング後の状態を示している。
【００４３】
図５（ａ）に表したように、電極材料５０は、第１半導体層１０の第１部分１１の上、及び第２半導体層２０の上に、約１７０ｎｍの膜厚で形成されている。側面１２ｃ（１００ｃ）には、約６０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００４４】
この電極材料５０に対して、所定時間のウェットエッチングを施すと、図５（ｂ）に表したような状態になる。すなわち、第２半導体層２０の上、及び側面１２ｃ（１００ｃ）に形成されていた電極材料５０はエッチングによって除去されるものの、第１半導体層１０の第１部分１１の上に形成された電極材料５０は残ることになる。
【００４５】
第１半導体層１０上の電極材料５０と、第２半導体層２０上の電極材料５０と、のエッチングレートの違いは、第１半導体層１０及び第２半導体層２０のそれぞれの表面状態の相違に起因すると考えられる。
ここで、表面状態の相違には、各層のドーパントの相違、不純物濃度の相違、表面に付着した物質の相違、表面粗さの相違などが含まれる。
【００４６】
実施形態においては、第１部分１１における第１半導体層１０の表面は、積層体１００のＲＩＥによって露出した面である。したがって、この露出する第１半導体層１０の表面は、ＲＩＥの際に用いたガス（例えば、塩素ガス）が残留している。また、第２半導体層２０の表面に比べて、第１半導体層１０の表面は、ＲＩＥによる表面粗さが増している。このような表面状態の相違によって、その上に成膜した電極材料５０のエッチングレートに差が生じることになると考えられる。
【００４７】
実施形態では、このようなエッチングレートの差を利用して、一度のエッチングによって電極材料５０を第１電極層５１と、第２電極層５２と、に分離する。つまり、第１電極層５１を残しつつ、第２電極層５２との分離を図ることができる。
【００４８】
また、側面１２ｃ（１００ｃ）に形成された電極材料５０は、第１半導体層１０及び第２半導体層２０の上に形成された電極材料５０よりも薄いため、エッチングによって除去される。このようなエッチングによって、第１電極層５１と、第２電極層５２と、を別々の工程で製造する必要がなく、形成することが可能になる。
【００４９】
図４（ｂ）に表したように、電極材料５０をエッチングした後に残された第１電極層５１は、主面１１ａに沿って側面１２ｃに接する状態になる。つまり、第１半導体層１０上の電極材料５０は、厚さが薄くなるだけで面積は変わらない。したがって、第１電極層５１は積層体１００をエッチングした際に設けられた第１半導体層１０の露出面のほぼ全面に形成されることになる。例えば、第１電極層５１は、側面１２ｃとのあいだに隙間なく形成され、しかも、積層体１００の周りを囲むように形成される。
【００５０】
このエッチングによって形成された第１電極層５１の厚さはｔ１になる。厚さｔ１は、第２部分１２における側面１２ｃの部分の厚さｔ０よりも薄い。したがって、第１電極層５１が側面１２ｃに接していても、第２部分１２の上に形成された発光層３０及び第２半導体層２０には接しない。
【００５１】
電極材料５０をエッチングしたのちは、レジストパターンＲ１を除去する。
その後、図４（ｃ）に表したように、第１電極層５１の上に第１金属電極８１を形成し、第２電極層５２の上に第２金属電極８２を形成する。これによって、半導体発光素子１１０が完成する。
【００５２】
このような製造方法によれば、第１電極層５１及び第２電極層５２を一度のエッチング処理で形成することができ、半導体発光素子１１０の製造工程の簡素化を図ることができる。また、第２部分１２の側面１２ｃと、第１電極層５１と、の隙間を減らすことができる。これにより、発光領域の面積を大きくすることができ、発光効率の優れた半導体発光素子１１０を製造することが可能になる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図６に表したように、実施形態に係る半導体発光素子１２０では、第１電極層５１の厚さｔ１’が、第２電極層５２の厚さｔ２以上になっている。厚さｔ１’は、第２部分１２における側面１２ｃの部分の厚さｔ０よりも薄い。
【００５４】
この半導体発光素子１２０における第１電極層５１の厚さｔ１’は、第１の実施形態に係る半導体発光素子１１０における第１電極層５１の厚さｔ１よりも厚い。したがって、半導体発光素子１２０では、半導体発光素子１１０に比べて第１電極層５１のシート抵抗を下げることができる。これにより、更なる発光効率の向上を達成する。
【００５５】
第２の実施形態に係る半導体発光素子１２０の製造方法について説明する。
図７〜図８は、半導体発光素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
【００５６】
この製造方法において、基板７０に第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０を結晶成長して積層体１００を形成する工程、及び積層体１００をエッチングしてメサ構造を形成する工程は、図３（ａ）〜（ｂ）に例示した第２の実施形態と同様である。
【００５７】
次に、図７（ａ）に表したように、積層体１００の表面及び第１半導体層１０の露出した面の全面に電極材料５０を成膜する。電極材料５０には、先と同様に、例えばＩＴＯが用いられる。電極材料５０の、第１半導体層１０上での膜厚はｔ４０、積層体１００の上面１００ａでの膜厚はｔ５０、積層体１００の側面での膜厚はｔ６０である。
膜厚ｔ４０及びｔ５０は、ほぼ同じ厚さである。膜厚ｔ６０は、膜厚ｔ４０及びｔ５０よりも薄い。本実施形態では、電極材料５０の膜厚として、図３（ｃ）に表した第２の実施形態における電極材料５０の膜厚よりも厚くしておくことが望ましい。
【００５８】
次に、図７（ｂ）に表したように、先に形成した電極材料５０の全面をエッチングする。エッチングとしては、例えばウェットエッチングが用いられる。ＩＴＯのエッチャントには、例えば、ＨＣｌ及びＨＮＯ３の混合液が用いられる。
ここで、先に説明したように、電極材料５０のエッチングにおいては、第２半導体層２０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートは、第１部分１１において露出する第１半導体層１０の上に形成された電極材料５０のエッチングレートよりも高い。このため、電極材料５０に対する全面のエッチングによって、残った第２半導体層２０の上の電極材料５０の膜厚ｔ５１（第２の膜厚）は、第１半導体層２０の上の電極材料５０の膜厚ｔ４１（第１の膜厚）よりも薄くなる。つまり、膜厚ｔ４１は、膜厚ｔ５１よりも厚くなる。
【００５９】
次に、図７（ｃ）に表したように、積層体１００の上面１００ａである第２半導体層２０の上にレジストパターンＲ１を形成する。そして、このレジストパターンＲ１をマスクにして電極材料５０のエッチングを行う。
【００６０】
上記のようなエッチングレートの相違によって、レジストパターンＲ１によって覆われていない第２半導体層２０上の電極材料５０は、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも先にエッチングが進行し、この部分が除去されても、第１半導体層１０上の電極材料５０は残ることになる。
また、積層体１００の側面１００ｃに形成されていた電極材料５０は、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも薄いため、第１半導体層１０上の電極材料５０よりも先に除去されることになる。
【００６１】
このエッチングによって、レジストパターンＲ１によって覆われていない第２半導体層２０上の電極材料５０と、積層体１００の側面１００ｃに形成されていた電極材料５０と、が除去される。
【００６２】
図８（ａ）に表したように、このエッチングによって、第１半導体層１０上に残った電極材料５０が、第１電極層５１になり、レジストパターンＲ１によって覆われていた第２半導体層２０上の電極材料５０が、第２電極層５２になる。側面１００ｃに形成されていた電極材料５０が除去されることで、第１電極層５１と、第２電極層５２と、は分離される状態になる。
【００６３】
このエッチングによって形成された第１電極層５１の厚さはｔ１’になる。一方、第２電極層５２の厚さはｔ５１のまま維持される。第１電極層５１の厚さｔ１’は、エッチング前の膜厚ｔ４１よりも薄くなるが、第２電極層５１の厚さｔ５１以上の厚さになっている。つまり、エッチング前の電極材料５０の膜厚ｔ４１と、膜厚ｔ５１と、の差を、エッチングによる減少量（ｔ４１とｔ１’との差）以上にしておくことで、第１電極層５１の厚さｔ１’を、第２電極層５２の厚さｔ５１以上にすることができる。ここで、厚さｔ５１は、図６に表した厚さｔ２と同じである。
【００６４】
電極材料５０をエッチングしたのちは、レジストパターンＲ１を除去する。
その後、図８（ｂ）に表したように、第１電極層５１の上に第１金属電極８１を形成し、第２電極層５２の上に第２金属電極８２を形成する。これによって、半導体発光素子１２０が完成する。
【００６５】
このような製造方法によれば、図７（ｂ）に表した工程で、電極材料５０の全面エッチングの量を調整することにより、第１電極層５１の厚さｔ１’と、第２電極層５２の厚さｔ５１と、の差を調整することができる。これにより、第１電極層５１と、第２電極層５２と、のシート抵抗のバランスを調整して、発光効率のよい半導体発光素子１２０を製造することが可能になる。
【００６６】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図９（ａ）は、実施形態に係る半導体発光素子１３０の模式的平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＤ−Ｄ線の模式的断面図を表している。
図９に表したように、第５の実施形態に係る半導体発光素子１３０では、第１部分１１は、パッド部分１１ｐと、延出部分１１ｅと、を含む。また、第１金属電極８１は、パッド電極部分８１ｐと、延出電極部分８１ｅと、を含む。
【００６７】
延出部分１１ｅは、パッド部分１１ｐから、主面１１ａに沿って第１金属電極８１から第２金属電極８２に向かう方向に沿って設けられる。
パッド電極部分８１ｐは、パッド部分１１ｐの上に設けられる。延出電極部分８１ｅは、延出部分１１ｅの上に設けられる。
延出電極部分８１ｅは、パッド電極部分８１ｐよりも細長い形状であり、パッド電極部分８１ｐから第２金属電極８２に向かう方向へ延びる状態に設けられている。
【００６８】
第１電極層５１は、第１部分１１におけるパッド部分１１ｐ及び延出部分１１ｅの上に設けられる。このような延出電極部分８１ｅを備えた構成であっても、第１電極層５１は、第２部分１２の側面１２ｃと接するように形成されている。
【００６９】
半導体発光素子１３０を製造するには、図３（ｂ）に表した工程において、積層体１００をメサ型にエッチングする際のマスクの形状を、パッド部分１１ｐ及び延出部分１１ｅに対応した開口を有するものにすればよい。また、図４（ｃ）に表した工程において、第１金属電極８１の形状を、パッド電極部分８１ｐ及び延出電極部分８１ｅの形状に合わせるようにすればよい。
【００７０】
第１金属電極８１の延出電極部分８１ｅは、いわゆる細線電極として機能する。これにより、第１金属電極８１と、第２金属電極８２と、のあいだの電流集中を緩和して、均一な発光を行うことができる。
【００７１】
半導体発光素子１３０のように延出部分１１ｅ及び延出電極部分８１ｅを備える構成では、これらを備えていない半導体発光素子１１０及び１２０に比べて、第２部分１２の外形における周縁の長さが長い。
【００７２】
本実施形態に係る半導体発光素子１３０では、第１電極層５１と、第２部分１２の側面１２ｃと、が接しているため、第１電極層５１と側面１２ｃとの隙間を減らすことができる。したがって、第２部分１２の周縁の長さが長くなっても、発光領域の面積の縮小化の影響を受けずに済むことになる。
【００７３】
なお、延出部分１１ｅ及び延出電極部分８１ｅの形状や本数は、上記に限定されない。例えば、パッド部分１１ｐ及びパッド電極部分８１ｐから複数の延出部分１１ｅ及び延出電極部分８１ｅが設けられていてもよい。また、一つの延出部分１１ｅ及び延出電極部分８１ｅから、他の延出部分１１ｅ及び延出電極部分８１ｅが枝分かれするように設けられていてもよい。
【００７４】
以上説明したように、実施形態に係る半導体発光素子及びその製造方法によれば、発光効率の向上、及び製造工程の簡素化を図ることができる。
【００７５】
なお、上記に本実施の形態およびその変形例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、実施形態では、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形として説明したが、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としても適用可能である。また、積層体１００に窒化物半導体を用いる例を説明したが、窒化物半導体以外の半導体であっても適用可能である。また、前述の各実施の形態またはその変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものもや、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…第１半導体層、１１…第１部分、１１ａ…主面、１１ｅ…延出部分、１１ｐ…パッド部分、１２…第２部分、１２ｃ…側面、２０…第２半導体層、３０…発光層、５０…電極材料、５１…第１電極層、５２…第２電極層、７０…基板、８１…第１金属電極、８１ｅ…延出電極部分、８１ｐ…パッド電極部分、８２…第２金属電極、１００…積層体、
１１０，１２０，１３０…半導体発光素子
【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６】
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【図７】
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【図８】
2012248612.tif 000009
【図９】
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【図５】
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