(57)【要約】      （修正有）【課題】ｎ側メタル電極の延伸部を通してｎ型導電層に流れる電流を増加させたＧａＮ系ＬＥＤ素子を提供する。【解決手段】ＧａＮ系ＬＥＤ素子１００は、複数のＧａＮ系半導体層を含む半導体積層体１２０を有し、該複数のＧａＮ系半導体には、上面および底面を有するｐ型導電層１２３と、ｐ型導電層１２３の底面側に配置された活性層１２２と、ｐ型導電層１２３とで活性層１２２を挟むように配置されたｎ型導電層１２１とが含まれ、ｐ型導電層１２３の上面にはｐ側電極が設けられ、ｐ型導電層１２３側に一部露出したｎ型導電層１２１の表面にはｎ側電極が設けられる。該ｎ側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該ｎ側電極の該接続部とｎ型導電層１２１との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＧａＮ系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のＧａＮ系半導体には、上面および底面を有するｐ型導電層と、該ｐ型導電層の底面側に配置された活性層と、該ｐ型導電層とで該活性層を挟むように配置されたｎ型導電層とが含まれ、該ｐ型導電層の上面にはｐ側電極が設けられ、該ｐ型導電層側に一部露出した該ｎ型導電層の表面にはｎ側電極が設けられた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子であって；該ｎ側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該ｎ側電極の該接続部と該ｎ型導電層との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さくされた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記ｎ側電極の前記延伸部と該ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記ｎ側電極の前記接続部と前記ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積よりも大きい、請求項１に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記ｎ側電極の前記接続部と該ｎ型導電層との間にオーミック接触界面が形成されていない、請求項１に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項４】
前記ｎ側電極の前記延伸部と前記ｎ型導電層との間に、オーミック接触界面と、界面抵抗が該オーミック接触界面よりも相対的に高い接触界面とが形成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項５】
開口部を有する絶縁膜が前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との間に挿入され、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層とが該開口部を通して接触している、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項６】
前記延伸部において、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項７】
前記延伸部が一定幅を有するライン状の第１部分を含み、該第１部分における前記オーミック接触界面が該第１部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第１部分のライン幅よりも狭い、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項８】
前記第１部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、請求項７に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【請求項９】
前記延伸部がＡｕ、Ａｇ、ＣｕまたはＡｌで形成された高導電層を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮ系半導体を用いて構成されたｐｎ接合型の発光構造を備えるＧａＮ系ＬＥＤ素子に関する。ＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ａ＋ｂ≦１）で表される化合物半導体であり、窒化物半導体などとも呼ばれる。
【背景技術】
【０００２】
ｐｎ接合型の発光構造を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子、とりわけ、ｎ型導電層とｐ型導電層との間に活性層を有するダブルヘテロ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子は、近紫外〜緑の波長域の光を高い効率で発生させることができる。高効率のＧａＮ系ＬＥＤ素子に蛍光体を組み合わせて構成した白色発光装置が、液晶ディスプレイのバックライトユニット用光源や照明用光源として実用化されている。
【０００３】
一般的なＧａＮ系ＬＥＤ素子は、サファイア基板上にＭＯＶＰＥ法によりＧａＮ系半導体をエピタキシャル成長させる工程を経て製造される。この工程では、サファイア基板上にバッファ層を介してｎ型導電層が形成され、そのｎ型導電層の上に活性層とｐ型導電層が順次形成される。電極は、ｐ型導電層の表面と、ｐ型導電層側に露出するｎ型導電層の表面とに、それぞれ形成される。ｎ側電極は、通常はメタル電極である。ｐ側電極は、導電性酸化物からなる透光性電極とメタル電極との組み合せによって構成される。メタル電極には、ボンディングワイヤ等が接続できるよう、接続部が設けられる。大型のＬＥＤ素子では、素子内で電流が横方向（ＧａＮ系半導体膜の厚さ方向と直交する方向）に広がるのを補助するために、ｎ側とｐ側のいずれかまたは両方のメタル電極に、接続部に加え延伸部が設けられる（特許文献１〜５）。延伸部はライン状、櫛状、ネット状など、種々の形状に形成され得る。ライン状の延伸部は、腕（アーム）あるいは指（フィンガー）に喩えられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６４９３０号公報
【特許文献２】特表２００３−５２４２９５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４５４８０号公報
【特許文献４】特開２００４−２２１５２９号公報
【特許文献５】特開２００４−５６１０９号公報
【特許文献６】特開２００６−１９６６９２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】L.W. Wu et al., Solid-State Electronics, 47, 2027 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
接続部と延伸部を有するｎ側メタル電極を、その全体がｎ型導電層と接するように設けたＧａＮ系ＬＥＤ素子では、該接続部に接合されるボンディングワイヤからｎ側メタル電極に供給される電流の多くが接続部から直にｎ型導電層に流れ込み、延伸部を経由してｎ型導電層に流れる電流は少ないと考えられる。なぜなら、ｎ型のＧａＮ系半導体は比較的高い導電性を有しており、電極材料との接触抵抗も低いからであり、さらに、ＧａＮ系ＬＥＤ素子では、そのようなｎ型ＧａＮ系半導体からなるｎ型導電層が比較的厚く形成される（通常２μｍ以上）からである。単純化していえば、ｎ型導電層の抵抗が低いので、電
流がｎ側電極からｎ型導電層に容易に流れ出すのである。
【０００７】
本願発明はかかる考察に基づきなされたものであり、ｎ側メタル電極の延伸部を通してｎ型導電層に流れる電流を増加させたＧａＮ系ＬＥＤ素子を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、下記のＧａＮ系ＬＥＤ素子が提供される。
（１）複数のＧａＮ系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のＧａＮ系半導体には、上面および底面を有するｐ型導電層と、該ｐ型導電層の底面側に配置された活性層と、該ｐ型導電層とで該活性層を挟むように配置されたｎ型導電層とが含まれ、該ｐ型導電層の上面にはｐ側電極が設けられ、該ｐ型導電層側に一部露出した該ｎ型導電層の表面にはｎ側電極が設けられた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子であって；該ｎ側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該ｎ側電極の該接続部と該ｎ型導電層との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、該接続部の面積よりも小さくされた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（２）前記ｎ側電極の前記延伸部と該ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記ｎ側電極の前記接続部と前記ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積よりも大きい、前記（１）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（３）前記ｎ側電極の前記接続部と該ｎ型導電層との間にオーミック接触界面が形成されていない、前記（１）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（４）前記ｎ側電極の前記延伸部と前記ｎ型導電層との間に、オーミック接触界面と、界面抵抗が該オーミック接触界面よりも相対的に高い接触界面とが形成された、前記（１）〜（３）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（５）開口部を有する絶縁膜が前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との間に挿入され、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層とが該開口部を通して接触している、前記（１）〜（３）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（６）前記延伸部において、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、前記（１）〜（５）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（７）前記延伸部が一定幅を有するライン状の第１部分を含み、該第１部分における前記オーミック接触界面が該第１部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第１部分のライン幅よりも狭い、前記（１）〜（６）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（８）前記第１部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、前記（７）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（９）前記延伸部がＡｕ、Ａｇ、ＣｕまたはＡｌで形成された高導電層を含む、前記（１）〜（８）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態に係る上記ＧａＮ系ＬＥＤ素子では、ｎ側メタル電極からｎ型導電層に供給される電流が延伸部を通して接続部から離れた部位まで十分に行き渡る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示しており、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図である。
【図２】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示しており、図２（ｃ）は図１（ａ）のＹ１１−Ｙ１１線の位置における断面図であり、図２（ｄ）は図１（ａ）のＹ１２−Ｙ１２線の位置における断面図であり、図２（ｅ）は図１（ａ）のＹ１３−Ｙ１３線の位置における断面図である。
【図３】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して表示しており、図３（ａ）はｎ側メタル電極の平面図、図３（ｂ）はｐ側メタル電極の平面図である。
【図４】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面（ｎ型導電層と物理的に接触する面）を表示する平面図である。
【図５】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図６】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図７】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるｎ側メタル電極の形成手順を説明するための工程断面図である。
【図８】第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるｎ側メタル電極の形成手順を説明するための工程断面図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ、第１実施形態の変形例に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面（ｎ型導電層と物理的に接触する面）を表示する平面図である。
【図１０】図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、それぞれ、第１実施形態の変形例に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して、その底面（ｎ型導電層と物理的に接触する面）を表示する平面図である。
【図１１】第２実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示しており、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。ただし、接触制限膜２８０には図１３（ａ）に示す開口パターンが設けられている。
【図１２】第２実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子に含まれるメタル電極のみを抜き出して表示しており、図１２（ａ）はｎ側メタル電極の平面図、図１２（ｂ）はｐ側メタル電極の平面図である。
【図１３】接触制限膜に設けられる開口パターンを例示する平面図である。
【図１４】第２実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示しており、図１４（ａ）は図１１（ａ）のＹ２１−Ｙ２１線の位置における断面図であり、図１４（ｂ）は図１１（ａ）のＹ２２−Ｙ２２線の位置における断面図である。ただし、接触制限膜２８０には図１３（ｂ）に示す開口パターンが設けられている。
【図１５】接触制限膜に設けられる開口パターンを例示する平面図である。
【図１６】第２実施形態の変形に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子の構造を示す断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子１００の構造を図１および図２に示す。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１線の位置における断面図である。また、図２（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は、それぞれ、図１（ａ）のＹ１１−Ｙ１１線、Ｙ１２−Ｙ１２線およびＹ１３−Ｙ１３線の位置における断面図である。ＧａＮ系ＬＥＤ素子１００は、基板１１０上に半導体積層体１２０を有している。半導体積層体１２０は、基板１１０側から順に、それぞれがＧａＮ系半導体からなるｎ型導電層１２１、活性層１２２およびｐ型導電層１２３を含んでいる。これらの層は、それぞれが積層構造を有していてもよい。
【００１２】
半導体積層体１２０の上面には、所定形状にパターニングされた透光性電極１４０が設けられている。透光性電極１４０が設けられていない領域において、半導体積層体１２０の一部がエッチングにより除去されており、該領域に露出したｎ型導電層１２１の表面にｎ側メタル電極１３０が形成されている。透光性電極１４０上にはｐ側メタル電極１５０が部分的に形成されている。透光性電極１４０とｐ側メタル電極１５０とがｐ側電極を構
成している。
【００１３】
ｎ側メタル電極１３０のみを抜き出して表示した平面図が図３（ａ）、ｐ側メタル電極１５０のみを抜き出して表示した平面図が図３（ｂ）である。ｎ側メタル電極１３０は、接続部１３１および該接続部から延びるライン状の延伸部１３２とから構成されている。ｐ側メタル電極１５０は、接続部１５１および該接続部から延びる２本の延伸部１５２とから構成されている。ｐ側メタル接続部１５０の延伸部１５２は、２つの真直ぐなライン状部分１５２ａ、１５２ｂが直角をなすように組み合さった形状にパターニングされている。なお、本発明または本明細書でラインという場合には、真直ぐなラインだけではなく、曲がったラインを含むものとする。
【００１４】
ｎ側メタル電極１３０とｐ側メタル電極１５０がそれぞれ有する接続部１３１、１５１には、ＬＥＤ素子１００を実装する際に、ボンディングワイヤ、ハンダ、導電ペースト、メタルバンプなどが接続される。接続部１３１、１５１の平面形状は矩形に限定されるものではなく、円形、楕円形などであってもよい。接続部１３１、１５１の平面形状が正方形の場合、その１辺は６０〜１２０μｍの範囲内であることが好ましい。接続部の平面形状が円形の場合、その直径は６０〜１２０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１５】
ｎ側メタル電極１３０とｐ側メタル電極１５０のそれぞれの延伸部１３２、１５２は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのような導電率の高い金属で形成された高導電層を含むことが好ましい。高導電層の厚さは好ましくは１μｍ〜１０μｍ、特に２μｍ〜５μｍである。また、高導電層の幅（ライン幅）は７μｍ〜３０μｍとし得るが、好ましくは１０μｍ〜２０μｍである。機械的な安定性の観点から、延伸部１３２、１５２は、高さ（厚さ）よりも幅を大きくすることが好ましい。
【００１６】
図４はｎ側メタル電極１３０のみを抜き出して、その底面、すなわちｎ型導電層１２１と物理的に接触する面を表示する平面図である。この図に示すように、ｎ側メタル電極１３０の底面には、オーミックメタルＭ１と非オーミックメタルＭ２とが所定パターンを呈するように露出している。ここでいうオーミックメタルとは、ｎ型ＧａＮ系半導体とオーミック接触を形成し得るメタルであり、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）などである。一方、非オーミックメタルとは、ｎ型ＧａＮ系半導体に対する接触抵抗の高いメタルであり、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ（ロジウム）のような白金族、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）などである。
【００１７】
図４に示す例では、ｎ側メタル電極１３０の底面に露出したオーミックメタルＭ１は、延伸部１３２の長手方向に平行な一定幅のライン状パターンを呈している。このパターンは、オーミックメタルＭ１とｎ型導電層１２１との界面（オーミック接触界面）のパターンに等しい。接続部１３１から直接ｎ型導電層１２１に流れる電流を減少させるために、接続部１３１とｎ型導電層１２１との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、接続部１３１の面積よりも小さくされている。また、延伸部１３２の底面は、接続部１３１の底面よりもオーミックメタルＭ１の露出部分を多く含むように構成されている。換言すれば、ｎ側メタル電極１３０の延伸部１３２とｎ型導電層１２１との間に形成されるオーミック接触界面の面積が、ｎ側メタル電極１３０の接続部１３１とｎ型導電層１２１との間に形成されるオーミック接触界面の面積よりも大きくされている。該構成によって、接続部１３１に接続されるボンディングワイヤ、ハンダ、導電ペースト、メタルバンプなどを通してｎ側メタル電極１３０に供給される電流の多くは、延伸部１３２を経由してｎ型導電層１２１に注入されることになる。
【００１８】
更に、ｎ側メタル電極１３０からｎ型導電層１２１に注入される電流が、延伸部１３２
中を接続部１３１からできるだけ遠く離れた部位まで流れてから、ｎ型導電層１２１に注入されるためには、ｎ側メタル電極１３０の底面に露出するオーミックメタルＭ１のライン幅を小さくすることが望ましい。該ライン幅は好ましくは０．５〜５μｍであり、より好ましくは１〜３μｍである。注意すべきは、延伸部１３２自体の幅をここまで狭くすると電気抵抗が高くなり、延伸部１３２の電流を横方向に広げる作用が著しく小さくなることである。
【００１９】
ｐ側メタル電極１２３の接続部の直下には、透光性電極１４０とｐ型導電層１２３との接触を妨げる電流ブロック層１７０が設けられている。電流ブロック層１７０の直下ではｐ型キャリアの注入が抑制されることから、活性層１２２で発光が生じない。該領域で生じる光は、ｐ側メタル電極１２３の接続部による強い遮蔽および吸収を受けるので、その発生を抑制した方が発光効率改善の観点から望ましいのである。
【００２０】
以下では、ＧａＮ系ＬＥＤ素子１００の製造手順の一例を、工程断面図を参照しながら説明する。なお、実際にはウェハサイズの基板上に複数のＬＥＤ素子を形成するところ、工程断面図では便宜のために１個のＬＥＤ素子の断面のみを示す。
【００２１】
まず、ＧａＮ系半導体のエピタキシャル成長に使用可能なウェハサイズ（例えば、直径２インチ）の基板１１０を準備する（図５（ａ））。好ましく使用できる基板として、サファイア、スピネル、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ３）、ＬＧＯ（ＬｉＧａＯ２）、ＬＡＯ（ＬａＡｌＯ３）などからなる単結晶基板が挙げられる。特に好ましい基板のひとつは、ＧａＮ系半導体を成長させるべき表面に、光散乱を発生させるための凸部または凹部がエッチング加工により形成された、ＰＳＳ（Patterned Sapphire Substrate）である。
【００２２】
次に、準備した基板１１０上に、エピタキシャル成長法によってｎ型導電層１２１、活性層１２２、ｐ型導電層１２３を順次成長させて、半導体積層体１２０を形成する（図５（ｂ））。エピタキシャル成長法としては、ＭＯＶＰＥ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法、スパッタリング法、反応性スパッタ法、その他の公知の方法を適宜用いることができる。ＭＯＶＰＥ法を用いる場合、ｐ型導電層１２３を成長させるときの温度を８００℃程度の低温とすると、その表面を多数のピットが形成された粗化面（textured surface）とすることができる（非特許文献１）。
【００２３】
ＧａＮ系半導体にｎ型導電性またはｐ型導電性を付与するために添加することのできる不純物の種類については、公知技術を参照することができる。ｎ型導電層１２１は、好ましくは、Ｓｉ（ケイ素）を３×１０１８〜５×１０１９ｃｍ−３の濃度で添加したＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．０５）で、２〜６μｍの厚さに形成する。活性層１２２は、好ましくは、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ）井戸層とＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ＜ｘ）障壁層とを交互に積層した多重量子井戸層とする。活性層に添加することのできる不純物の種類および濃度、井戸層および障壁層の厚さなどについては、公知技術を参照することができる。
【００２４】
ｐ型導電層１２３は、好ましくは、Ｍｇ（マグネシウム）を５×１０１９〜１×１０２１ｃｍ−３の濃度で添加したＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．０５）で、０．０５〜２μｍの厚さに形成する。
【００２５】
基板１１０とｎ型導電層１２１の間、ｎ型導電層１２１と活性層１２２の間、活性層１２２とｐ型導電層１２３の間には、公知技術を参照して、様々な機能を有するＧａＮ系半導体層を挿入することができる。例えば、欠陥低減層、歪緩和層、キャップ層（分解防止層）、キャリアブロック層などである。挿入するＧａＮ系半導体層は、超格子のように多
層構造を有するものであってもよい。
【００２６】
半導体積層体１２０の形成が完了したら、図５（ｃ）に示すように、塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングによって半導体積層体１２０の一部を除去する。エッチング深さは、半導体積層体１２０が一部除去された領域にｎ型導電層１２１が露出するように設定する。ｐ型導電層１２１の表面を粗化面とした場合であっても、この工程にエッチバック法（特許文献６）を適用することによって、ｎ型導電層１２１の表面を平坦に露出させることが可能である。なお、このドライエッチングで半導体積層体１２０を一部除去する工程は、後述する透光性電極１４０の形成およびパターニングの後に行っても構わない。
【００２７】
ドライエッチングの次は、図６（ｄ）に示すように、電流ブロック層１７０を形成する。電流ブロック層１７０の材料には、各種の金属酸化物または金属窒化物を特に制限なく使用することができる。例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、スピネル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。
【００２８】
電流ブロック層１７０の形成後、図６（ｅ）に示すように、ｐ型導電層１２３の表面に、透光性電極１４０を形成する。透光性電極１４０の材料には、透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）を好ましく用いることができる。ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの酸化インジウムベースのＴＣＯ、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）、ＧＺＯ（ガリウム亜鉛酸化物）などの酸化亜鉛ベースのＴＣＯ、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化錫）などの酸化錫ベースのＴＣＯは、いずれも使用することができる。透光性電極１４０の形成方法に限定はなく、スパッタ法、反応性スパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法など、公知の方法を適宜用いることができる。透光性電極１４０は、サブトラクティブ法とアディティブ法（リフトオフ法）のいずれを用いてパターニングしてもよい。
【００２９】
透光性電極１４０の形成後、図６（ｆ）に示すように、ｎ側メタル電極１３０とｐ側メタル電極１４０の形成を行う。形成の順序に特に限定はなく、ｎ側メタル電極１３０をｐ側メタル電極１４０より先に形成してもよいし、後に形成してもよい。ｎ側メタル電極１３０とｐ側メタル電極１５０を同時に形成することも可能である。
【００３０】
オーミックメタルと非オーミックメタルとからなるパターンをｎ側メタル電極１３０の底面に露出させるには、図７（ａ）に示すように、まずｎ型導電層１２１の表面にオーミックメタルＭ１を所定のパターンに形成し、続いて、図７（ｂ）に示すように、オーミックメタルＭ１の表面とその周囲に露出するｎ型導電層１２１の表面を非オーミックメタルＭ２で覆えばよい。あるいは、図８（ａ）に示すように、まずｎ型導電層１２１の表面に非オーミックメタルＭ２を所定形状の開口部ＯＰを有するパターンに形成し、続いて、図８（ｂ）に示すように、該開口部ＯＰに露出するｎ型導電層１２１の表面をオーミックメタルＭ１で覆えばよい。後者の方法では、非オーミックメタルＭ２に設けられる開口部ＯＰのパターンが、ｎ側メタル電極１３０の底面でオーミックメタルＭ１が呈するパターンに等しくなる。
【００３１】
好適なオーミックメタルとしては、既に述べたＡｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）の他、これらのメタルを含む合金が挙げられる。近紫外〜青の波長域における反射率が高いことから、ＡｌおよびＡｌ合金は特に好ましいオーミックメタルである。Ａｌ合金としては、Ｔｉ、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃｕ（銅）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒなど
の添加元素を含むものが例示される。
【００３２】
一例では、ｎ側メタル電極１３０を次の（Ｓ１）〜（Ｓ３）の手順で設けることができる：
（Ｓ１）オーミックメタルＭ１として、ｎ型導電層１２１の表面に厚さ０．０５〜０．２μｍのＡｌ膜を、リフトオフ法を用いて所定のパターンに形成する。形成したＡｌ膜に対して、ｎ型導電層１２１との接触抵抗を低下させるために、３５０〜５００℃で熱処理を行う。
（Ｓ２）形成すべきｎ側メタル電極１３０の形状を有する開口部を設けたリフトオフマスクを用いて、上記（Ｓ１）で形成したＡｌ膜を覆うように、厚さ０．１〜０．５μｍのＡｇ膜、厚さ０．５μｍ以上のＣｕ膜のデポジションを順次行い、積層膜を形成する。
（Ｓ３）上記（Ｓ２）で形成した積層膜がｎ側メタル電極１３０の形状を呈するように、リフトオフマスクをリフトオフする。
【００３３】
この例においては、（Ｓ２）で形成するＡｇ膜とＣｕ膜が、それぞれ、非オーミックメタルＭ２と高導電層に相当している。必要であれば、Ａｇ膜を厚く形成して、非オーミックメタルＭ２と高導電層を兼用させることが可能である。ｐ側メタル電極１５０をｎ側メタル電極１３０と同時に形成するには、（Ｓ２）で用いるリフトオフマスクに、ｐ側メタル電極１５０を形成するための開口部を追加すればよい。そうして形成されるｐ側メタル電極１５０は、Ａｇ膜上にＣｕ膜が積層された構造となる。
【００３４】
他の一例では、ｎ側メタル電極１３０を次の（Ｔ１）〜（Ｔ３）の手順で形成することができる：
（Ｔ１）非オーミックメタルＭ２として厚さ０．０５〜０．２μｍのＲｈ膜を、ｎ型導電層１２１の表面に、開口部を備えたパターンに形成する。パターニングはリフトオフ法を用いて行うことができる。
（Ｔ２）形成すべきｎ側メタル電極１３０の形状を有する開口部を設けたリフトオフマスクを用いて、上記（Ｔ１）で形成したＲｈ膜の開口部に露出するｎ型導電層１２１の表面ならびに該Ｒｈ膜の表面を覆うように、厚さ０．０５〜０．５μｍのＣｒ膜、厚さ０．５μｍ以上のＡｕ膜のデポジションを順次行い、積層膜を形成する。
（Ｔ３）上記（Ｔ２）で形成した積層膜がｎ側メタル電極１３０の形状を呈するように、リフトオフマスクをリフトオフする。
【００３５】
この例においては、（Ｔ２）で形成するＣｒ膜とＡｕ膜が、それぞれ、オーミックメタルＭ１と高導電層に相当している。（Ｔ２）で用いるリフトオフマスクに、ｐ側メタル電極１５０を形成するための開口部を追加することにより、ｎ側メタル電極１３０と同時にｐ側メタル電極１５０を形成することができる。そうして形成されるｐ側メタル電極１５０は、Ｃｒ膜上にＡｕ膜が積層された構造となる。
【００３６】
ｎ側メタル電極１３０およびｐ側メタル電極１５０の表面層の材料は、ボンディングワイヤのボンダビリティを考慮して選択することができる。Ａｕワイヤのボンダビリティを高くするには、該表面層をＡｕまたはＡｌで形成することが好ましい。ｎ側メタル電極１３０およびｐ側メタル電極１５０には、ボンディングワイヤの代わりにハンダが接合されることもある。ハンダの濡れ性を高くするには、これらの電極の表面層をＡｕ、Ｐｔのような酸化し難い金属、あるいは、使用が予定されているハンダに含まれる成分金属で形成することが好ましい。前述の高導電層の上に、異なる材料からなる表面層を設ける場合には、これらの層の間で所望しない合金化反応が生じることのないように、高融点金属からなるバリア層を両層の間に設けてもよい。ワイヤボンダビリティやハンダの濡れ性を改善するための表面層は、接続部１３１、１５１にのみ設けることもできる。
【００３７】
図示していないが、ウェハを分割してＬＥＤ素子をチップ（ダイともいう）にするダイシング工程の前に、半導体積層体１２０が形成された側のウェハ表面（メタル電極の接続部の表面を除く）に、絶縁性かつ透光性の保護膜を形成する。この保護膜の好ましい材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。ダイシングの方法については、公知技術を適宜参照することができる。
【００３８】
上記手順によって得られるＧａＮ系ＬＥＤ素子１００は、フェイスアップまたはフェイスダウン（フリップチップ）でパッケージに実装することができる。フェイスダウン（フリップチップ）実装した後、更に、レーザリフトオフ技法を用いて半導体積層体１２０から基板１１０を取り外すこともできる。
【００３９】
（第１実施形態の変形例）
好ましい実施形態では、延伸部１３２において、ｎ側電極１３０とｎ型導電層１２３との間に形成されるオーミック接触界面の面積が接続部１３１から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなるようにすることができる。換言すれば、ｎ側電極１３０の底面におけるオーミックメタルＭ１の露出部の面積が、延伸部１３２において、接続部１３１から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなるようにすることができる。かかる構成の採用により、より多くの電流が、ｎ側メタル電極１３０の延伸部１３２を経由してｎ型導電層１２１に注入されるようになる。
【００４０】
図９（ａ）は、ｎ側電極１３０の底面に露出するオーミックメタルＭ１の面積が、延伸部１３２において、接続部１３１から離れるにつれて連続的に大きくなっている例を示している。一方、図９（ｂ）は、ｎ側電極１３０の底面に露出するオーミックメタルＭ１の面積が、延伸部１３２において、接続部１３１から離れるにつれて段階的に大きくなっている例を示している
【００４１】
図１０（ａ）および（ｂ）は、いずれも、ｎ側電極１３０の底面に露出するオーミックメタルＭ１の面積が、延伸部１３２において、接続部１３１から離れるにつれて段階的に大きくなっている例である。これらの例では、図９（ｂ）に示す例と異なり、ｎ側電極１３０の底面におけるオーミックメタルＭ１の露出部が、延伸部１３２の長手方向に沿って不連続となっている。
【００４２】
図９および図１０に示すいずれの例においても、ｎ側メタル電極１３０の延伸部１３２のライン幅は一定であるから、該延伸部１３２の電流を横方向に広げる作用は損なわれていない。必要であれば、延伸部１３２のライン幅は、接続部１３１から離れるに従い減少するようにしてもよい。
図９（ａ）および（ｂ）の例において、ｎ側電極１３０の底面に露出するライン状のオーミックメタルＭ１のライン幅は、接続部１３１から最も離れた部位においては、延伸部１３２のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。一方、オーミックメタルＭ１のライン幅が最も狭くなる接続部１３１側では、該ライン幅は１μｍ以下、更には０．５μｍ以下まで小さくすることができる。技術的観点からは該ライン幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは０．５μｍ以上である。
【００４３】
図１０（ａ）および（ｂ）に示す、ｎ側電極１３０の底面におけるオーミックメタルＭ１の露出部が不連続な場合においても同様で、接続部１３１から最も離れた部位においては、該露出部の幅（延伸部１３２のライン幅方向の幅）は延伸部１３２のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。また、技術的な観点からは、接続部１３１側における該露出部の幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは０．５μｍ以上である。
【００４４】
（第２実施形態）
第２実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子２００の構造を図１１に示す。図１１（ａ）は平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ２−Ｘ２線の位置における断面図である。ＧａＮ系ＬＥＤ素子２００は、基板２１０上に半導体積層体２２０を有している。半導体積層体２２０は、基板２１０側から順に、それぞれがＧａＮ系半導体からなるｎ型導電層２２１、活性層２２２およびｐ型導電層２２３を含んでいる。
【００４５】
半導体積層体２２０の一部ではｐ型導電層２２３と活性層２２２が除去されてｎ型導電層２２１が露出している。ｎ型導電層２２１の露出面上には、接触制限膜２８０が形成されており、その上にｎ側メタル電極２３０が形成されている。ｐ型導電層２２３の上面には透光性電極２４０が略全面的に形成され、その上にｐ側メタル電極２５０が部分的に形成されている。透光性電極２４０とｐ側メタル電極２５０とがｐ側電極を構成している。
【００４６】
ｎ側メタル電極２３０のみを抜き出して表示した平面図が図１２（ａ）、ｐ側メタル電極２５０のみを抜き出して表示した平面図が図１２（ｂ）である。ｎ側メタル電極２３０は、接続部２３１および該接続部から延びるライン状の延伸部２３２とから構成されている。ｐ側メタル電極２５０も同様で、接続部２５１および該接続部から延びるライン状の延伸部２５２とから構成されている。ｎ側メタル電極２３０は、少なくともｎ型導電層２２１と接触する部分、すなわち、底面を含む部分が、オーミックメタルで形成されていればよい。
【００４７】
第２実施形態のＧａＮ系ＬＥＤ素子２００の構成上の特徴は、ｎ型導電層２２１とｎ側メタル電極２３０との間に設けられる接触制限膜２８０にある。接触制限膜２８０は絶縁性であり、開口部を有するパターンに形成されている。ｎ型導電層２２１とｎ側メタル電極２３０との接触は、接触制限膜２８０の開口部を通しての接触に限定されている。この開口部の形状、サイズ、数、配置などを適宜設定することによって、ｎ側メタル電極２３０とｎ型導電層２２１の接触面積が、延伸部２３２において接続部２３１よりも大きくされている。かかる構成によって、ｎ側メタル電極２３０からｎ型導電層２２１に注入される電流に占める、延伸部２３２を通して注入される電流の比率の増大が図られている。
【００４８】
ＧａＮ系ＬＥＤ素子２００に含まれる接触制限膜２８０の平面形状例を図１３に示す。図１３（ａ）の接触制限膜２８０では、円形の開口部ＯＰが複数設けられている。図１１（ｂ）に示すＧａＮ系ＬＥＤ素子２００の断面図は、接触制限膜２８０がこの図１３（ａ）に示す平面形状を有している場合の断面図である。
【００４９】
図１３（ｂ）の接触制限膜２８０では、スリット状の開口部ＯＰがｎ側メタル電極の延伸部２３２に略平行に設けられている。接触制限膜２８０がこの図１３（ｂ）に示す平面形状を有している場合の、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２００の断面図を図１４に示す。図１４（ａ）は、図１１（ａ）のＹ２１−Ｙ２１線の位置における断面図、図１４（ｂ）は、図１１（ａ）のＹ２２−Ｙ２２線の位置における断面図である。
開口部ＯＰのスリット幅は好ましくは０．５〜５μｍであり、より好ましくは１〜３μｍである。  
【００５０】
接触制限膜２８０を用いれば、ｎ側メタル電極２３０の延伸部２３２の幅を狭くすることなく、ｎ側メタル電極２３０とｎ型導電層２２１との接触面積に制限を加えることが可能であることが理解されよう。つまり、延伸部２３２の長手方向の電気抵抗を増加させることなく、接続部２３１やその近傍でｎ型導電層２２１に流れ込む電流を減少させることができるのである。延伸部２３２の電気抵抗が高いと、この効果が十分に発揮されないことから、延伸部２３２は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのような導電率の高い金属で形成された高導電層を含むことが好ましい。この高導電層の厚さは好ましくは１μｍ〜１０μｍ、
特に２μｍ〜５μｍである。また、この高導電層の幅（ライン幅）は７μｍ〜３０μｍとし得るが、好ましくは１０μｍ〜２０μｍである。機械的な安定性の観点から高導電層は高さ（厚さ）よりも幅を大きくすることが好ましい。ただし、メタル材料は活性層２２２で生じる光の吸収体となることから、高導電層の幅を広くし過ぎた場合にはＬＥＤ素子２００の光出力が低下するので、注意が必要である。
【００５１】
上記の効果を更に高めるために、延伸部におけるｎ側メタル電極とｎ型導電層との接触面積が、ｎ側メタル電極の接続部から離れるにつれ大きくなる構成を採用することができる。この構成を実現するには、図１５（ａ）〜（ｃ）に示す接触制限膜２８０のように、開口部ＯＰの幅がその上に形成されるｎ側メタル電極の接続部から離れるにつれて大きくなる接触制限膜を用いればよい。このような接触制限膜２８０を用いると、ｎ側メタル電極の延伸部２３２のライン幅を変えることなく、延伸部２３２とｎ型導電層２２１との接触面積を、接続部２３１からの距離に応じて変化させることができる。
【００５２】
接触制限膜２８０を図１５（ａ）のように構成する場合、開口部ＯＰのスリット幅は、接続部２３１から最も離れた部位においては、延伸部２３２のライン幅と同等程度まで広くすることが好ましい。一方、スリット幅が最も狭くなる接続部２３１側では、該スリット幅は１μｍ以下、更には０．５μｍ以下まで小さくすることができる。技術的観点からは該スリット幅に特に下限はないが、微細過ぎると製造コストが上昇することから、好ましくは０．５μｍ以上である。
接触制限膜２８０を図１５（ｂ）または（ｃ）のように構成する場合の、開口部ＯＰの好ましい幅（延伸部２３２のライン幅方向の幅）についても、図１５（ａ）の場合と同様である。
【００５３】
接触制限膜２８０の材料には、各種の金属酸化物または金属窒化物を特に制限なく使用することができる。例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、スピネル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などである。接触制限膜２８０の厚さは、例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍとすることができる。接触制限膜２８０のパターニングは通常のフォトリソグラフィ技法を用いて行うことができる。
【００５４】
図１６に断面図を示す例のように、接触制限膜２８０が、半導体積層体２２０の表面を保護する保護膜を兼用する構成を採用することもできる。
【００５５】
第２実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子２００の、その他の各部位の好ましい態様は、第１実施形態に係るＧａＮ系ＬＥＤ素子１００と同様である。
【００５６】
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００５７】
本発明の・BR>D適な実施形態には下記のＧａＮ系ＬＥＤ素子が含まれることを付記しておく。
（ａ１）複数のＧａＮ系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のＧａＮ系半導体には、上面および底面を有するｐ型導電層と、該ｐ型導電層の底面側に配置された活性層と、該ｐ型導電層とで該活性層を挟むように配置されたｎ型導電層とが含まれ、該ｐ型導電層の上面にはｐ側電極が設けられ、該ｐ型導電層側に一部露出した該ｎ型導電層の表面にはｎ側電極が設けられた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子であって；該ｎ側電極は、接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該ｎ側電極と該ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、該延伸部において該接続部よりも大きく、かつ、前記延伸部において、前記オーミック接触界面の面積が、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との物理的接触面
積よりも小さい、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ａ２）前記延伸部において、前記ｎ側電極と前記ｎ型導電層との間に形成されたオーミック接触界面の面積が、前記接続部から離れるにつれて連続的または段階的に大きくなっている、前記（ａ１）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ａ３）前記延伸部が一定幅を有するライン状の第１部分を含み、該第１部分における前記オーミック接触界面が該第１部分の長手方向に平行なライン状で、かつ、そのライン幅が該第１部分のライン幅よりも狭い、前記（ａ１）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ａ４）前記第１部分において、前記オーミック接触界面のライン幅が一定または前記接続部から離れるにつれて連続的もしくは段階的に広くなっている、前記（ａ３）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ａ５）前記延伸部がＡｕ、Ａｇ、ＣｕまたはＡｌで形成された高導電層を含む、前記（ａ１）〜（ａ４）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【００５８】
（ｂ１）複数のＧａＮ系半導体層を含む半導体積層体を有し、該複数のＧａＮ系半導体には、上面および底面を有するｐ型導電層と、該ｐ型導電層の底面側に配置された活性層と、該ｐ型導電層とで該活性層を挟むように配置されたｎ型導電層とが含まれ、該ｐ型導電層の上面にはｐ側電極が設けられ、該ｐ型導電層側に一部露出した該ｎ型導電層の表面にはｎ側メタル電極が設けられた、ＧａＮ系ＬＥＤ素子であって；該ｎ側メタル電極は接続部および該接続部から延びる延伸部を有し、該ｎ側メタル電極と該ｎ型導電層との接触面積が、該延伸部において該接続部よりも大きくなるように、開口部がパターニングされた絶縁性の接触制限膜が該ｎ型導電層と該ｎ側メタル電極との間に設けられている、ＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ｂ２）前記延伸部がラインパターンを含んでおり、前記接触制限膜は該ラインパターンに対応する位置に設けられた、該ラインパターンに略平行かつ該ラインパターンより幅の狭いスリット状の開口部を有している、前記（ｂ１）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ｂ３）前記延伸部における前記ｎ側メタル電極と前記ｎ型導電層との接触面積が、前記接続部から離れるにつれ大きくなっている、前記（ｂ１）または（ｂ２）のＧａＮ系ＬＥＤ素子。
（ｂ５）前記第２延伸部がＡｕ、Ａｇ、ＣｕまたはＡｌで形成された高導電層を含む、前記（ｂ１）〜（ｂ４）のいずれかのＧａＮ系ＬＥＤ素子。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００  ＧａＮ系ＬＥＤ素子
１１０、２１０  基板
１２０、２２０  半導体積層体
１２１、２２１  ｎ型導電層
１２２、２２２  活性層
１２３、２２３  ｐ型導電層
１３０、２３０  ｎ側メタル電極
１３１、２３１  接続部
１３２、２３２  延伸部
１４０、２４０  透光性電極
１５０、２５０  ｐ側メタル電極
１５１、２５１  接続部
１５２、２５２  延長部
１７０  電流ブロック層
２８０  接触制限膜
【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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