(57)【要約】【課題】ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなるｎ型半導体部材に接続される、光反射率の高いｎ側電極を有する発光素子を提供する。【解決手段】一実施の形態において、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０に接続されるｎ側電極１５と、を有し、ｎ側電極１５が、ｎ型半導体基板１０に接触するＴｉ層１５ａとＴｉ層１５ａ上のＡｇを主成分とするＡｇ層１５ｂを含む、又はｎ型半導体基板１０に接触するＡｇ層１５ｂを含む、発光素子１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型半導体基板と、
前記ｎ型半導体基板に接続されるｎ側電極と、
を有し、
前記ｎ側電極が、前記ｎ型半導体基板に接触するＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、又は前記ｎ型半導体基板に接触する前記Ａｇ層を含む、
発光素子。
【請求項２】
ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型エピタキシャル半導体層と、
前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接続されるｎ側電極と、
前記ｎ側電極よりも面積の大きいｐ側電極と、
を有し、
前記ｎ側電極が、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触するＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、又は前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触する前記Ａｇ層を含む、
発光素子。
【請求項３】
ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型エピタキシャル半導体層と、
前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接続されるｎ側電極と、
を有し、
前記ｎ側電極が、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触する厚さ４．５ｎｍ以下のＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、
発光素子。
【請求項４】
前記Ｔｉ層の厚さが４．５ｎｍ以下である、
請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記Ｔｉ層の厚さが２ｎｍ以下である、
請求項３又は４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記Ａｇ層のＡｇ濃度が９５％以上である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶がＧａＮ結晶である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
前記ｎ側電極上に、バリアメタルとＡｕを主成分とするパッド層とを含む積層構造を有するパッド電極が形成され、
前記バリアメタルは、前記ｎ側電極と前記パッド層との間に位置し、前記Ａｇ層に含まれるＡｇと前記パッド層に含まれるＡｕとの反応を防ぐ、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記ｎ側電極が貫通電極である、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧａＮ基板上に形成された発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、発光層の上層のＧａＮ系のｎ型半導体層に接続されるｎ側電極として、Ｔｉ膜とＡｇ膜を積層した積層構造を有するＴｉ／Ａｇ電極が用いられた発光素子が開示されている。
【０００４】
この特許文献１に開示された発光素子は、基板側から光を取り出すフリップチップタイプの素子であり、基板の反対側に設けられ、ｐ側電極よりも面積が大きいｎ側電極にＡｇにより光を反射することのできるＴｉ／Ａｇ電極が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３０６８９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｔｉは光反射率があまり高くないため、特許文献１の発光素子においては、Ｔｉ／Ａｇ電極に入射した光の一部がＡｇ層に到達する前にＴｉ層に吸収され、ＬＥＤ素子の光取出効率を低下させる原因となっている。
【０００７】
本発明の目的の１つは、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなるｎ型半導体部材に接続される、光反射率の高いｎ側電極を有する発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、以下の［１］〜［１０］の発光素子を提供する。
【０００９】
［１］ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型半導体基板と、前記ｎ型半導体基板に接続されるｎ側電極と、を有し、前記ｎ側電極が、前記ｎ型半導体基板に接触するＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、又は前記ｎ型半導体基板に接触する前記Ａｇ層を含む、発光素子。
【００１０】
［２］ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型エピタキシャル半導体層と、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接続されるｎ側電極と、前記ｎ側電極よりも面積の大きいｐ側電極と、を有し、前記ｎ側電極が、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触するＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、又は前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触する前記Ａｇ層を含む、発光素子。
【００１１】
［３］ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有するｎ型エピタキシャル半導体層と、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接続されるｎ側電極と、を有し、前記ｎ側電極が、前記ｎ型エピタキシャル半導体層に接触する厚さ４．５ｎｍ以下のＴｉ層と前記Ｔｉ層上のＡｇを主成分とするＡｇ層を含む、発光素子。
【００１２】
［４］前記Ｔｉ層の厚さが４．５ｎｍ以下である、前記［１］又は［２］に記載の発光素子。
【００１３】
［５］前記Ｔｉ層の厚さが２ｎｍ以下である、前記［３］又は［４］に記載の発光素子。
【００１４】
［６］前記Ｔｉ層の厚さが０．５ｎｍ以上である、前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光素子。
【００１５】
［７］前記Ａｇ層のＡｇ濃度が９５％以上である、前記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の発光素子。
【００１６】
［８］前記ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶がＧａＮ結晶である、前記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の発光素子。
【００１７】
［９］前記ｎ側電極上に、バリアメタルとＡｕを主成分とするパッド層とを含む積層構造を有するパッド電極が形成され、前記バリアメタルは、前記ｎ側電極と前記パッド層との間に位置し、前記Ａｇ層に含まれるＡｇと前記パッド層に含まれるＡｕとの反応を防ぐ、前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の発光素子。
【００１８】
［１０］前記ｎ側電極が貫通電極である、前記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶からなるｎ型半導体部材に接続される、光反射率の高いｎ側電極を有する発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。図１（ｂ）は、発光素子のｎ型電極とパッド電極の拡大断面図である。
【図２】図２は、ｎ側電極のＴｉ層の厚さと、ｎ側電極とｎ型半導体基板の接触抵抗との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、ｎ側電極のＴｉ層の厚さと、ｎ側電極のＴｉ層側から入射する光の反射率との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、第２の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【図５】図５は、第３の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【図６】図６は、第４の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【図７】図７は、第５の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【図８】図８は、第６の実施の形態に係る発光素子の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
（発光素子の構造）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る発光素子１の垂直断面図である。
【００２２】
発光素子１は、ｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０の一方の表面に誘電体層１１を介して形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２のｎ型半導体基板１０と反対側に形成されたｐ型半導体層１４と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、ｎ型半導体基板１０のｎ型半導体層１２と反対側の面上に接続されたｎ側電極１５と、ｎ側電極１５のｎ型半導体基板１０と反対側の面上のパッド電極１６と、ｐ型半導体層１４の発光層１３と反対側の面上に接続されたｐ側電極１７と、ｐ側電極１７のｐ型半導体層１４と反対側の面上のパッド電極１８とを有する。
【００２３】
また、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。
【００２４】
図１（ｂ）は、発光素子１のｎ型電極１５とパッド電極１６の拡大断面図である。
【００２５】
ｎ側電極１５は、ｎ側電極１５がｎ型半導体基板１０にオーミック接触するための、ｎ型半導体基板１０に接触するＴｉ層１５ａと、Ｔｉ層１５ａを透過する光を反射するためのＡｇ層１５ｂとを含む積層構造を有する。図１（ｂ）の矢印は、発光層１３から発せられてｎ側電極１５により反射される光の経路を概略的に表すものである。
【００２６】
また、ｎ側電極１５は、Ｔｉ層１５ａを含まず、ｎ型半導体基板１０に接触するＡｇ層１５を含む構造を有してもよい。
【００２７】
Ｔｉ層１５ａは、Ｔｉからなる。Ｔｉは、ｎ型のＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶と低抵抗でオーミック接触するが、光反射率が低いという性質を有する。
【００２８】
Ａｇ層１５ｂは、Ａｇを主成分とする材料、すなわち、Ａｇ又はＡｇ合金からなる。Ａｇ層１５ｂのＡｇ濃度は、反射率を高めるために、９５％以上であることが好ましい。
【００２９】
Ｔｉ層１５ａの厚さは、発光層１３から発せられる光のＴｉ層１５ａによる吸収を抑えて、ｎ側電極１５の反射率の低下を抑えるために、４．５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。また、ｎ側電極１５をｎ型半導体基板１０に低抵抗で接触させるために０．５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３０】
Ａｇ層１５ｂの厚さは、発光層１３から発せられる光を透過せずに反射できる厚さであればよく、例えば、２７０ｎｍである。
【００３１】
パッド電極１６は、密着層１６ａ、バリアメタル１６ｂ、パッド層１６ｃを含む積層構造を有する。パッド層１６ｃは、ワイヤーボンディング等により外部電極が接続される低抵抗の層であり、Ａｕからなる。バリアメタル１６ｂは、Ａｇ層１５ｂに含まれるＡｇのＡｇ層１５ｂからパッド層１６ｃへの拡散を防ぎ、Ａｇ層１５ｂに含まれるＡｇとパッド電極１６に含まれるＡｕとの反応を防ぐ。密着層１６ａは、パッド電極１６をｎ側電極１５に密着させるための層である。
【００３２】
密着層１６ａは、例えば、厚さ１０ｎｍのＮｉ膜からなる。バリアメタル１６ｂは、例えば、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜と、厚さ２０ｎｍのＰｔ膜とから構成される積層構造を有する。パッド層１６ｃは、例えば、厚さ４０００ｎｍのＡｕ膜からなる。
【００３３】
ｐ側電極１７は、ｐ型半導体層１４にオーミック接合する電極であり、例えば、厚さ２７０ｎｍのＡｇ濃度９９％のＡｇ合金膜と、厚さ１０ｎｍのＮｉ膜と、厚さ１０ｎｍのＡｕ膜とを積層した積層構造を有する。
【００３４】
パッド電極１８は、例えば、厚さ１００ｎｍのＴｉ膜、厚さ５０ｎｍのＰｔ膜、厚さ５００ｎｍのＡｕ膜を積層した積層構造を有する。
【００３５】
発光素子１はｎ型半導体基板１０側から光を取り出す素子であり、発光層１３から発せられる光を発光素子１の下方に透過させずに反射させることが求められる。また、ｐ側電極１７の面積は、光取り出し面に設けられるｎ側電極１５の面積よりも大きい。
【００３６】
ｎ型半導体基板１０は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有し、Ｓｉ等のｎ型ドーパントを含む。
【００３７】
ｎ型半導体基板１０は、ｎ側電極１５が形成される側の面に凹凸を有することが好ましい。この凹凸の形成により、発光素子１の光取出効率が向上する。
【００３８】
ｎ型半導体層１２は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有し、Ｓｉ等のｎ型ドーパントを含む。
【００３９】
ｎ型半導体層１２は、ｎ型半導体基板１０上にエピタキシャル成長により形成される層（ｎ型エピタキシャル半導体層）である。
【００４０】
発光層１３は、例えば、５層の厚さ２ｎｍのアンドープ（ＩｎｘＧａ１−ｘ）Ｎ（０≦ｘ≦１）結晶膜と５層の厚さ６ｎｍのアンドープ（ＩｎｙＧａ１−ｙ）Ｎ（０≦ｙ≦１）（ｙ≦ｘ）結晶膜が１層ずつ交互に積層された多重量子井戸構造を有する。発光層１３の発光波長は、例えば、４５０ｎｍである。
【００４１】
ｐ型半導体層１４は、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）結晶を母結晶として有し、Ｍｇ等のｐ型ドーパントを含む。  
【００４２】
誘電体層１１の材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の様々な誘電体が適用可能である。
【００４３】
誘電体層１１は、ｎ型半導体基板１０上に、ｎ型半導体基板１０の表面を部分的に覆うように形成される。誘電体層１１のパターン形状は限定されず、例えば、メサパターン、リセスパターン、ラインアンドスペースパターンである。
【００４４】
ｎ型半導体層１２は、ｎ型半導体基板１０表面を下地とするエピタキシャル結晶成長により形成されるため、誘電体層１１がｎ型半導体基板１０の表面を完全に覆うことはない。ｎ型半導体層１２は、誘電体層１１、及びｎ型半導体基板１０の表面の誘電体層１１に覆われていない部分に接触する。
【００４５】
ｎ型半導体層１２を構成する窒化物半導体結晶は、ｎ型半導体基板１０の上面の誘電体層１１に覆われていない領域から成長し、誘電体層１１からは成長しない。このように、窒化物半導体結晶が選択的に成長し、更に横方向へ成長することで、誘電体層１１を覆いこむ。この際に、ｎ型半導体層１２中の転位密度が低減され、結晶品質が向上する。なお、このような選択横方向成長を用いた結晶成長方法はＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）などと呼ばれる。
【００４６】
発光素子１は、例えば、ｎ型半導体基板１０側から光を取り出すＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、キャンタイプのステムにＡｕＳｎ共晶接合等を用いて実装される。
【００４７】
また、発光素子１はレーザーダイオードであってもよい。レーザーダイオードである場合、光が発光層１３中で反射を繰り返して増幅されるような構造、例えば、発光層１３とｎ型半導体層１２、発光層１３とｐ型半導体層１４に屈折率差があり、発光層１３の側面が劈開面である構造を有する。
【００４８】
（発光素子の製造方法）
以下に、本実施の形態の発光素子の製造方法の一例について説明する。
【００４９】
まず、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理されたｎ型半導体基板１０に有機洗浄、ＳＰＭ（Sulfuric acid/ hydrogen peroxide mixture）洗浄を施す。
【００５０】
次に、ｎ型半導体基板１０上に誘電体層１１を形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により３００〜３５０℃の成長温度でｎ型半導体基板１０上に形成した、厚さ１μｍ程度のＳｉＮ膜を、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより加工して、誘電体層１１を形成する。
【００５１】
次に、ＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型半導体基板１０上に、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４を順次エピタキシャル成長させる。ここで、ｎ型半導体層１２は、例えば、１０００〜１１００℃の成長温度で形成される。発光層１３は、例えば、７００〜８００℃の成長温度で形成される。ｐ型半導体層１４は、例えば、９００〜１０５０℃の成長温度で形成される。
【００５２】
次に、ｐ型半導体層１４上にｐ側電極１７を形成する。具体的には、ｐ側電極１７は、例えば、フォトリソグラフィーと蒸着により上記の積層構造を形成した後、４５０℃、１分間の条件で大気アニールを施すことにより得られる。
【００５３】
次に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体にメサ加工を施した後、ｎ型半導体基板１０上にｎ側電極１５を形成する。具体的には、ｎ側電極１５は、例えば、フォトリソグラフィーと蒸着により上記の積層構造を形成した後、４５０℃、１分間の条件で大気アニールを施すことにより得られる。その後、ｎ側電極１５上にパッド電極１６を形成する。
【００５４】
なお、ｎ側電極１５を形成する前に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより、ｎ型半導体基板１０のｎ側電極１５が形成される側の面に凹凸を形成することが好ましい。
【００５５】
次に、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面を覆うようにスパッタ等により絶縁膜１９を形成する。ｐ側電極１７上の絶縁膜１９は、フォトリソグラフィーとエッチング等により、選択的に除去される。その後、ｐ側電極１７上にパッド電極１８を形成する。
【００５６】
次に、ウエハ状態のｎ型半導体基板１０をダイシングにより分割することによりチップ化された発光素子１を得る。チップ化された発光素子１の平面形状は、例えば、一片の長さが１ｍｍの正方形である。
【００５７】
（ｎ側電極とｎ型半導体基板の接触抵抗の評価）
図２は、ｎ側電極１５のＴｉ層１５ａの厚さと、ｎ側電極１５とｎ型半導体基板１０の接触抵抗との関係を示すグラフである。ここで、本評価においては、ｎ型半導体基板１０としてキャリア濃度が１．５×１０１９／ｃｍ３であるＧａＮ基板を用い、ｎ側電極１５のＡｇ層１５ｂとしてＡｇ濃度９９％、Ｐｄ濃度１％のＡｇ合金を用いた。なお、本評価に用いたｎ側電極１５にはアニール処理を施していない。
【００５８】
図２は、Ｔｉ層１５ａの厚さが０ｎｍ、すなわちｎ側電極１５がＴｉ層１５ａを含まず、Ａｇ層１５ｂがＧａＮ基板に直接接触する場合であっても、ｎ側電極１５とＧａＮ基板がオーミック接触して電流が流れることを示している。
【００５９】
また、Ｔｉ層１５ａの厚さが０．５ｎｍ以上のときに、ｎ型半導体基板１０との接触抵抗がより小さくなることを示している（１．０×１０−４Ω・ｃｍ２以下）。
【００６０】
本評価の結果から、ｎ側電極１５をＧａＮ基板に接続する場合には、ｎ側電極１５がＧａＮ基板に接触するＡｇ層１５ｂを含んでいればよく、また、厚さ０．５ｎｍ以上のＴｉ層１５ａとＡｇ層１５ｂを含む積層構造を有することが好ましいことがわかった。
【００６１】
また、ＧａＮ結晶とＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ結晶がほぼ同じ特性を有することから、発光素子１において、ｎ側電極１５がｎ型半導体基板１０に接触するＡｇ層１５ｂを含んでいればよく、また、厚さ０．５ｎｍ以上のＴｉ層１５ａとＡｇ層１５ｂを含む積層構造を有することが好ましいといえる。
【００６２】
（ｎ側電極の光反射率の評価）
図３は、ｎ側電極１５のＴｉ層１５ａの厚さと、ｎ側電極１５のＴｉ層１５ａ側から入射する光の反射率との関係を示すグラフである。図３の縦軸は、Ａｇ濃度１００％のＡｇミラーの反射率を基準（１００％）とした相対反射率である。ここで、本評価においては、ｎ側電極１５のＡｇ層１５ｂとしてＡｇ濃度９９％、Ｐｄ濃度１％のＡｇ合金を用いた。
【００６３】
図３のプロットマーク◆は、成膜後にアニール処理を施していないｎ側電極１５の測定値であり、プロットマーク□は、成膜後にアニール処理を施したｎ側電極１５の測定値である。図３は、アニール処理の前後でｎ側電極１５の反射率がほとんど変化しないことを示している。
【００６４】
図３の点線は、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜と厚さ５００ｎｍのＡｌ膜を積層した積層構造を有する従来のＴｉ／Ａｌ電極の相対反射率（５３．５％）を示す。なお、Ａｌ膜の代わりに同じ厚さのＡｕ膜を用いた場合も、同じ相対反射率であった。このことから、厚さ５０ｎｍのＴｉ膜がほとんど光を透過していないものと考えられる。
【００６５】
図３によれば、ｎ側電極１５のＴｉ層１５ａの厚さがおよそ４．５ｎｍ以下のときに従来のＴｉ／Ａｌ電極よりも反射率が大きくなる。そして、およそ２．０ｎｍ以下のときに相対反射率が８０％よりも大きくなる。
【００６６】
以下の表１に、図３に示される各測定点の数値を表す。
【００６７】
【表１】
2016015376.tif 000003
【００６８】
本評価の結果から、ｎ側電極１５のＴｉ層１５ａの厚さは４．５ｎｍ以下であることが好ましく、２．０ｎｍ以下であることがより好ましいことがわかった。
【００６９】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の発光素子１と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００７０】
（発光素子の構造）
図４は、第２の実施の形態に係る発光素子２の垂直断面図である。
【００７１】
発光素子２は、ｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０の一方の表面に誘電体層１１を介して形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２のｎ型半導体基板１０と反対側に形成されたｐ型半導体層１４と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、ｎ型半導体基板１０のｎ型半導体層１２が形成されている側の面上に接続されたｎ側電極１５と、ｎ側電極１５のｎ型半導体基板１０と反対側の面上のパッド電極１６と、ｐ型半導体層１４の発光層１３と反対側の面上のｐ側電極１７と、ｐ側電極１７のｐ型半導体層１４と反対側の面上のパッド電極１８とを有する。
【００７２】
また、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。
【００７３】
発光素子２は、横型の発光素子であり、ｎ側電極１５がｎ型半導体基板１０のｎ型半導体層１２が形成されている側の面上に接続される点で、第１の実施の形態に係る発光素子１と異なる。
【００７４】
発光素子２のｎ側電極１５は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ側電極１５と同様の積層構造を有するため、発光層１３から発せられてｎ型半導体基板１０内をｎ側電極１５に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第１の実施の形態に係る発光素子１と同様に、発光素子２は高い光取出効率を有する。
【００７５】
発光素子２においては、通常、発光量を増加させるために、発光層１３の面積比率は大きく設定される。この場合、発光層１３の下方に設けられるｐ側電極１７の面積が、発光層１３の側方に設けられるｎ側電極１５の面積よりも大きくなる。
【００７６】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、第１の実施の形態の発光素子１と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００７７】
（発光素子の構造）
図５は、第３の実施の形態に係る発光素子３の垂直断面図である。
【００７８】
発光素子３は、ｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０の一方の表面に誘電体層１１を介して形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２のｎ型半導体基板１０と反対側に形成されたｐ型半導体層１４と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、ｎ型半導体層１２のｎ型半導体基板１０と反対側の面上に接続されたｎ側電極１５と、ｎ側電極１５のｎ型半導体層１２と反対側の面上のパッド電極１６と、ｐ型半導体層１４の発光層１３と反対側の面上のｐ側電極１７と、ｐ側電極１７のｐ型半導体層１４と反対側の面上のパッド電極１８とを有する。
【００７９】
また、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。
【００８０】
発光素子３は、横型の発光素子であり、ｎ側電極１５がｎ型半導体層１２に接続される点で、第１の実施の形態に係る発光素子１と異なる。
【００８１】
発光素子３のｎ側電極１５は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ側電極１５と同様の積層構造を有するため、発光層１３から発せられてｎ型半導体層１２内をｎ側電極１５に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第１の実施の形態に係る発光素子１と同様に、発光素子３は高い光取出効率を有する。
【００８２】
発光素子３においては、通常、発光量を増加させるために、発光層１３の面積比率は大きく設定される。この場合、発光層１３の下方に設けられるｐ側電極１７の面積が、発光層１３の側方に設けられるｎ側電極１５の面積よりも大きくなる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、ｎ型半導体基板１０の代わりに、ｎ型半導体基板１０と異なる材料からなる、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮのエピタキシャル成長用基板として用いることのできる基板（例えば、Ｇａ２Ｏ３基板、ＳｉＣ基板等）を用いてもよい。また、ｎ型半導体基板１０の代わりに用いる基板は、ｎ型でなくてもよい。
【００８４】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、第１の実施の形態の発光素子１と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００８５】
（発光素子の構造）
図６は、第４の実施の形態に係る発光素子４の垂直断面図である。
【００８６】
発光素子４は、ｎ型半導体基板１０と、ｎ型半導体基板１０の一方の表面に誘電体層１１を介して形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２のｎ型半導体基板１０と反対側に形成されたｐ型半導体層１４と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、ｐ型半導体層１４の発光層１３と反対側の面上に形成されたｐ側電極２２と、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４、及びｐ側電極２２を貫通するｎ側電極２０と、ｐ側電極２２のｐ型半導体層１４と反対側の面上に絶縁膜１９を介して形成され、ｎ側電極２０に接続されるパッド電極２１と、ｐ側電極２２のｐ型半導体層１４と反対側の面上のパッド電極２３とを有する。
【００８７】
また、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。この積層体は、絶縁膜１９により、ｎ側電極２０及びパッド電極２１と直接接触しない。
【００８８】
ｎ側電極２０は、ｎ側電極２０がｎ型半導体基板１０にオーミック接触するための、ｎ型半導体基板１０に接触するＴｉ層２０ａと、Ｔｉ層２０ａを透過する光を反射するためのＡｇ層２０ｂとを含む積層構造を有する貫通電極である。また、ｎ側電極２０は、Ｔｉ層１５ａを含まず、ｎ型半導体基板１０に接触するＡｇ層１５を含む構造を有してもよい。発光素子４は、図６に示されるように、電流分散のために複数のｎ側電極２０を有することが好ましい。
【００８９】
Ｔｉ層２０ａ、Ａｇ層２０ｂは、それぞれ第１の実施の形態に係るｎ側電極１５のＴｉ層１５ａ、Ａｇ層１５ｂと同様の材料からなる。
【００９０】
Ｔｉ層２０ａの厚さは、第１の実施の形態に係るｎ側電極１５のＴｉ層１５ａと同様に、４．５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。また、ｎ側電極２０をｎ型半導体基板１０に低抵抗で接触させるために０．５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００９１】
また、ｎ側電極２０は、ｎ型半導体基板１０に直接接触せずに、ｎ型半導体層１２に直接接触するように形成されてもよい。この場合、ｎ側電極２０は、発光層１３、ｐ型半導体層１４、及びｐ側電極２２を貫通し、ｎ型半導体層１２に接続される。なお、この場合は、ｎ型半導体基板１０の代わりに、ｎ型半導体基板１０と異なる材料からなる、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮのエピタキシャル成長用基板として用いることのできる基板（例えば、Ｇａ２Ｏ３基板、ＳｉＣ基板等）を用いてもよい。また、ｎ型半導体基板１０の代わりに用いる基板は、ｎ型でなくてもよい。
【００９２】
パッド電極２１は、第１の実施の形態に係るパッド電極１６と同様に、密着層２１ａ、バリアメタル２１ｂ、パッド層２１ｃを含む積層構造を有する。密着層２１ａ、バリアメタル２１ｂ、パッド層２１ｃは、それぞれ第１の実施の形態に係る密着層１６ａ、バリアメタル１６ｂ、パッド層１６ｃと同様の材料からなり、同様の厚さを有する。
【００９３】
ｐ側電極２２は、ｐ型半導体層１４にオーミック接合する電極であり、例えば、厚さ２７０ｎｍのＡｇ濃度９９％のＡｇ合金膜と、厚さ１０ｎｍのＮｉ膜と、厚さ１０ｎｍのＡｕ膜とを積層した積層構造を有する。
【００９４】
パッド電極２３は、例えば、厚さ１００ｎｍのＴｉ膜、厚さ５０ｎｍのＰｔ膜、厚さ５００ｎｍのＡｕ膜を積層した積層構造を有する。
【００９５】
発光素子４は、横型の発光素子であり、主にｎ側電極２０が貫通電極である点において、第１の実施の形態に係る発光素子１と異なる。
【００９６】
発光素子４のｎ側電極２０は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ側電極１５と同様の積層構造を有するため、発光層１３から発せられてｎ型半導体基板１０内をｎ側電極２０に向かって進む光を効率よく反射することができる。また、ｎ側電極２０がｎ型半導体層１２に接続するように形成されている場合は、発光層１３から発せられてｎ型半導体層１２内をｎ側電極２０に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第１の実施の形態に係る発光素子１と同様に、発光素子４は高い光取出効率を有する。
【００９７】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、第４の実施の形態と同様に、ｎ側電極が貫通電極である発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第４の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００９８】
（発光素子の構造）
図７は、第５の実施の形態に係る発光素子５の垂直断面図である。
【００９９】
発光素子５は、導電性基板３０と、導電性基板３０の一方の表面に形成された接着層３１と、導電性基板３０の他方の表面に形成されたパッド電極３２と、接着層３１の導電性基板３０と反対側の面上に絶縁膜１９を介して形成されたｐ側電極２２と、ｐ側電極２２の導電性基板３０と反対側の面上に形成されたｐ型半導体層１４と、ｐ型半導体層１４の導電性基板３０と反対側に形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、発光層１３、ｐ型半導体層１４、及びｐ側電極２２を貫通してｎ型半導体層１２と接着層３１を接続するｎ側電極２０と、ｐ側電極２２の導電性基板３０と反対側の面上に接続されるパッド電極２３とを有する。
【０１００】
また、誘電体層１１、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。また、発光層１３、ｐ型半導体層１４、及びｐ側電極２２は、絶縁膜１９により、ｎ側電極２０及び接着層３１と直接接触しない。
【０１０１】
導電性基板３０は、導電性を有する基板であり、例えば、Ｇｅ結晶やＳｉ結晶を母結晶として有する。
【０１０２】
接着層３１は、導電性を有する層であり、例えば、ＡｕＳｎからなる。
【０１０３】
パッド電極３２及びパッド電極２３は、例えば、厚さ１００ｎｍのＴｉ膜、厚さ５０ｎｍのＰｔ膜、厚さ５００ｎｍのＡｕ膜を積層した積層構造を有する。
【０１０４】
発光素子５のｎ型半導体層１２は、図示しないエピタキシャル成長用基板上にエピタキシャル成長により形成される層（ｎ型エピタキシャル半導体層）であり、成長後、貼り合わせ技術により、発光層１３やｐ型半導体層１４とともに導電性基板３０側に貼り付けられる。
【０１０５】
発光素子５のｎ側電極２０は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ側電極１５と同様の積層構造を有するため、発光層１３から発せられてｎ型半導体層１２内をｎ側電極２０に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第１の実施の形態に係る発光素子１と同様に、発光素子５は高い光取出効率を有する。
【０１０６】
〔第６の実施の形態〕
第６の実施の形態は、第１の実施の形態の発光素子１と異なる構造を有する発光素子についての形態である。発光素子の構成部材等、第１、第５の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１０７】
（発光素子の構造）
図８は、第６の実施の形態に係る発光素子６の垂直断面図である。
【０１０８】
発光素子６は、導電性基板３０と、導電性基板３０の一方の表面に形成された接着層３１と、導電性基板３０の他方の表面に形成されたパッド電極３２と、接着層３１の導電性基板３０と反対側の面上に形成されたｐ側電極１７と、ｐ側電極１７の導電性基板３０と反対側の面上に形成されたｐ型半導体層１４と、ｐ型半導体層１４の導電性基板３０と反対側に形成されたｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２とｐ型半導体層１４に挟まれた発光層１３と、ｎ型半導体層１２の発光層１３と反対側の面上に接続されたｎ側電極１５と、ｎ側電極１５のｎ型半導体層１２と反対側の面上のパッド電極１６とを有する。
【０１０９】
また、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４から構成される積層体の側面は、ＳｉＯ２等の絶縁材料からなる絶縁膜１９に覆われる。
【０１１０】
発光素子６のｎ側電極１５は、第１の実施の形態に係る発光素子１のｎ側電極１５と同様の積層構造を有するため、発光層１３から発せられてｎ型半導体層１２内をｎ側電極２０に向かって進む光を効率よく反射することができる。このため、第１の実施の形態に係る発光素子１と同様に、発光素子６は高い光取出効率を有する。
【０１１１】
なお、ｎ型半導体層１２は、ｎ側電極１５が形成される側の面に凹凸を有することが好ましい。この凹凸の形成により、発光素子６の光取出効率が向上する。
【０１１２】
（実施の形態の効果）
上記第１〜６の実施の形態によれば、ｎ側電極が発光層から発せられた光を効率的に反射することができるため、ｎ側電極の光吸収に起因する発光素子の光取出効率の低下を抑えることができる。
【０１１３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【０１１４】
また、上記実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【０１１５】
１、２、３、４、５、６…発光素子、  １０…ｎ型半導体基板、  １２…ｎ型半導体層、  １３…発光層、  １５、２０…ｎ側電極、  １５ａ、２０ａ…Ｔｉ層、  １５ｂ、２０ｂ…Ａｇ層、  １６、２１…パッド電極、  １６ｂ、２１ｂ…バリアメタル、  １６ｃ、２１ｃ…パッド層
【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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