(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、前記ｎ型半導体層の外縁に沿って第１方向に延在するバスバー部と、前記バスバー部から前記第１方向と交差する第２方向に延在する複数のフィンガー部とを有し、櫛歯形状となる活性層と、
前記活性層の上面全体に設けられ、櫛歯形状となるｐ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に設けられ、前記ｎ型半導体層の外縁に沿って前記第１方向に延在するｎ側バスバー電極と、前記ｎ側バスバー電極から前記第２方向に延在する複数のｎ側フィンガー電極とを有し、前記複数のフィンガー部および前記複数のｎ側フィンガー電極が前記第１方向に交互に配置され、前記活性層および前記ｐ型半導体層の櫛歯形状と間挿する櫛歯形状となるｎ側コンタクト電極と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記バスバー部上において前記第１方向に延在するｐ側バスバー電極と、前記複数のフィンガー部上において前記ｐ側バスバー電極から前記第２方向に延在する複数のｐ側フィンガー電極とを有し、櫛歯形状となるｐ側コンタクト電極と、
前記ｐ側コンタクト電極上に設けられ、前記ｐ側バスバー電極上において前記第１方向に延在するｐ側バスバー開口と、前記複数のｐ側フィンガー電極上において前記ｐ側バスバー開口から前記第２方向に延在する複数のｐ側フィンガー開口とを有し、櫛歯形状となるｐ側パッド開口と、前記ｎ側コンタクト電極上に設けられ、前記ｎ側バスバー電極上において前記第１方向に延在するｎ側バスバー開口と、前記複数のｎ側フィンガー電極上において前記ｎ側バスバー開口から前記第２方向に延在する複数のｎ側フィンガー開口とを有し、櫛歯形状となるｎ側パッド開口とを含み、前記ｐ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｐ側コンタクト電極を被覆し、前記ｎ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｎ側コンタクト電極を被覆し、誘電体材料から構成される保護層と、
前記保護層上に設けられ、前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極と、
前記保護層上に設けられ、前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極と、を備えることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記複数のフィンガー部は、前記複数のｎ側フィンガー電極の間に挿入され、前記第２方向に延在する内側フィンガー部と、前記ｎ型半導体層の外縁に沿って前記第２方向に延在する外側フィンガー部とを有し、
前記複数のｐ側フィンガー電極は、前記内側フィンガー部上に設けられるｐ側内側フィンガー電極と、前記外側フィンガー部上に設けられるｐ側外側フィンガー電極とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記外側フィンガー部の前記第１方向の幅は、前記内側フィンガー部の前記第１方向の幅よりも小さく、前記ｐ側外側フィンガー電極の前記第１方向の幅は、前記ｐ側内側フィンガー電極の前記第１方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記ｎ側コンタクト電極は、前記ｎ型半導体層と接触するｎ側コンタクト層と、前記ｎ側コンタクト層上に設けられる第１電流拡散層と、前記第１電流拡散層上に設けられる第２電流拡散層とを含み、
前記ｐ側コンタクト電極は、前記ｐ型半導体層と接触するｐ側コンタクト層と、
前記ｐ側コンタクト層上に設けられるｐ側電流拡散層とを含み、
前記ｐ側コンタクト層の上面の高さ位置と前記第１電流拡散層の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下であり、
前記ｐ側電流拡散層の上面の高さ位置と前記第２電流拡散層の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記ｐ側パッド電極上の前記複数のｐ側フィンガー電極と重なる位置に設けられるｐ側バンプと、
前記ｎ側パッド電極上の前記複数のｐ側フィンガー電極と重なる位置に設けられるｎ側バンプと、
前記ｐ側バンプおよび前記ｎ側バンプと接合される実装基板と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層上にＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層を形成する工程と、
前記活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｎ型半導体層上の第１櫛歯領域とは異なる領域の前記ｐ型半導体層および前記活性層を除去し、前記ｎ型半導体層の外縁に沿って第１方向に延在するバスバー部と、前記バスバー部から前記第１方向と交差する第２方向に延在する複数のフィンガー部とを有し、前記第１櫛歯領域に対応した櫛歯形状となる前記ｐ型半導体層および前記活性層を形成し、前記ｎ型半導体層の上面を露出させる工程と、
前記ｎ型半導体層上の前記第１櫛歯領域と間挿する第２櫛歯領域において、前記ｎ型半導体層の外縁に沿って前記第１方向に延在するｎ側バスバー電極と、前記ｎ側バスバー電極から前記第２方向に延在する複数のｎ側フィンガー電極とを有し、前記複数のフィンガー部と前記複数のｎ側フィンガー電極とが前記第１方向に交互に配置され、前記活性層および前記ｐ型半導体層の櫛歯形状と間挿する櫛歯形状となるｎ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記バスバー部上において前記第１方向に延在するｐ側バスバー電極と、前記複数のフィンガー部上において前記ｐ側バスバー電極から前記第２方向に延在する複数のｐ側フィンガー電極とを有し、櫛歯形状となるｐ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記ｐ側コンタクト電極および前記ｎ側コンタクト電極を被覆する誘電体材料から構成される保護層を形成する工程と、
前記ｐ側バスバー電極上において前記保護層を貫通し、前記第１方向に延在するｐ側バスバー開口と、前記複数のｐ側フィンガー電極上において前記保護層を貫通し、前記ｐ側バスバー開口から前記第２方向に延在する複数のｐ側フィンガー開口とを有し、櫛歯形状となるｐ側パッド開口を形成する工程と、
前記ｎ側バスバー電極上において前記保護層を貫通し、前記第１方向に延在するｎ側バスバー開口と、前記複数のｎ側フィンガー電極上において前記保護層を貫通し、前記ｎ側バスバー開口から前記第２方向に延在する複数のｎ側フィンガー開口とを有し、櫛歯形状となるｎ側パッド開口を形成する工程と、
前記保護層上に設けられ、前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極を形成する工程と、
前記保護層上に設けられ、前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項７】
実装基板上にｐ側バンプおよびｎ側バンプを形成する工程と、
前記ｐ側パッド電極上の前記複数のｐ側フィンガー電極と重なる位置に前記ｐ側バンプを接合し、前記ｎ側パッド電極上の前記複数のｐ側フィンガー電極と重なる位置に前記ｎ側バンプを接合する工程と、をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、基板上に積層されるｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層を有し、ｐ型半導体層上にｐ側電極が設けられ、ｎ型半導体層上にｎ側電極が設けられる。発光ムラを抑制するために、ｐ側電極およびｎ側電極を櫛歯状にする構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０１４０９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極形状を櫛歯状とした場合、ボンディング接合やフリップチップ接合のための矩形または円形の比較的大きな領域を電極上に確保しにくい。その結果、半導体発光素子を実装基板などに接合する工程が難しくなる。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子の発光分布を改善しつつ、実装工程を簡便化する技術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】
【０００６】
本発明のある態様の半導体発光装置は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上の第１櫛歯領域に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層と、活性層上に設けられるｐ型半導体層と、ｎ型半導体層上の第１櫛歯領域と間挿する第２櫛歯領域に設けられるｎ側コンタクト電極と、ｐ型半導体層上の第３櫛歯領域に設けられるｐ側コンタクト電極と、ｐ側コンタクト電極上の第４櫛歯領域に設けられるｐ側パッド開口と、ｎ側コンタクト電極上の第５櫛歯領域に設けられるｎ側パッド開口とを有し、ｐ側パッド開口とは異なる箇所においてｐ側コンタクト電極を被覆し、ｎ側パッド開口とは異なる箇所においてｎ側コンタクト電極を被覆し、誘電体材料から構成される保護層と、保護層上に設けられ、ｐ側パッド開口においてｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極と、保護層上に設けられ、ｎ側パッド開口においてｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極と、を備える。
【０００７】
この態様によると、活性層、ｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極を櫛歯形状とすることで半導体発光素子の発光分布を改善できる。ｎ側コンタクト電極上にｎ側パッド電極を形成し、ｐ側コンタクト電極上にｐ側パッド電極を形成することで、発光素子の実装工程を簡便化できる。さらに、ｎ側パッド開口およびｐ側パッド開口を櫛歯形状とすることで、櫛歯形状のｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極を流れる電流の面内均一性を高めることができる。これにより、発光素子の発光分布をさらに改善できる。
【０００８】
ｎ側コンタクト電極は、第１方向に間隔をあけて設けられ、第１方向と交差する第２方向に延在する複数のｎ側フィンガー電極と、複数のｎ側フィンガー電極の端部を接続し、ｎ型半導体層の外縁に沿って第１方向に延在するｎ側バスバー電極とを有してもよい。活性層およびｐ型半導体層のそれぞれは、複数のｎ側フィンガー電極の間に挿入され、第２方向に延在する内側フィンガー部と、ｎ型半導体層の外縁に沿って第２方向に延在する外側フィンガー部と、内側フィンガー部および外側フィンガー部の端部を接続し、ｎ型半導体層の外縁に沿って第１方向に延在するバスバー部とを有してもよい。ｐ側コンタクト電極は、内側フィンガー部上に設けられるｐ側内側フィンガー電極と、外側フィンガー部上に設けられるｐ側外側フィンガー電極と、バスバー部上に設けられ、ｐ側内側フィンガー電極およびｐ側外側フィンガー電極の端部を接続するｐ側バスバー電極とを有してもよい。
【０００９】
外側フィンガー部の第１方向の幅は、内側フィンガー部の第１方向の幅よりも小さくてもよい。ｐ側外側フィンガー電極の第１方向の幅は、ｐ側内側フィンガー電極の第１方向の幅よりも小さくてもよい。
【００１０】
ｎ側コンタクト電極は、ｎ型半導体層と接触するｎ側コンタクト層と、ｎ側コンタクト層上に設けられる第１電流拡散層と、第１電流拡散層上に設けられる第２電流拡散層とを含んでもよい。ｐ側コンタクト電極は、ｐ型半導体層と接触するｐ側コンタクト層と、ｎ側コンタクト層上に設けられるｐ側電流拡散層とを含んでもよい。ｐ側コンタクト層の上面の高さ位置と第１電流拡散層の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下であり、ｐ側電流拡散層の上面の高さ位置と第２電流拡散層の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下であってもよい。
【００１１】
ｐ側パッド電極上の第３櫛歯領域と重なる位置に設けられるｐ側バンプと、ｎ側パッド電極上の第３櫛歯領域と重なる位置に設けられるｎ側バンプと、ｐ側バンプおよびｎ側バンプと接合される実装基板と、をさらに備えてもよい。
【００１２】
本発明の別の態様は、半導体発光装置の製造方法である。この方法は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層上にＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層を形成する工程と、活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、ｎ型半導体層上の第１櫛歯領域とは異なる領域のｐ型半導体層および活性層を除去し、ｎ型半導体層の上面を露出させる工程と、ｎ型半導体層上の第１櫛歯領域と間挿する第２櫛歯領域にｎ側コンタクト電極を形成する工程と、ｐ型半導体層上の第３櫛歯領域にｐ側コンタクト電極を形成する工程と、ｐ側コンタクト電極およびｎ側コンタクト電極を被覆する誘電体材料から構成される保護層を形成する工程と、ｐ側コンタクト電極上の第４櫛歯領域に保護層を貫通するｐ側パッド開口を形成する工程と、ｎ側コンタクト電極上の第５櫛歯領域に保護層を貫通するｎ側パッド開口を形成する工程と、保護層上に設けられ、ｐ側パッド開口においてｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極を形成する工程と、保護層上に設けられ、ｎ側パッド開口においてｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極を形成する工程と、を備える。
【００１３】
この態様によると、活性層、ｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極を櫛歯形状とすることで半導体発光素子の発光分布を改善できる。ｎ側コンタクト電極上にｎ側パッド電極を形成し、ｐ側コンタクト電極上にｐ側パッド電極を形成することで、発光素子の実装工程を簡便化できる。さらに、ｎ側パッド開口およびｐ側パッド開口を櫛歯形状とすることで、櫛歯形状のｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極を流れる電流の面内均一性を高めることができる。これにより、発光素子の発光分布をさらに改善できる。
【００１４】
実装基板上にｐ側バンプおよびｎ側バンプを形成する工程と、ｐ側パッド電極上の第３櫛歯領域と重なる位置にｐ側バンプを接合し、ｎ側パッド電極上の第３櫛歯領域と重なる位置にｎ側バンプを接合する工程と、をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体発光素子の発光分布および実装性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】半導体発光素子の構成を概略的に示す上面図である。
【図３】ｎ型半導体層、活性層およびｎ側コンタクト電極の配置を概略的に示す上面図である。
【図４】ｐ側コンタクト電極の配置を概略的に示す上面図である。
【図５】ｐ側パッド開口およびｎ側パッド開口の配置を概略的に示す上面図である。
【図６】ｐ側パッド開口とｐ側パッド電極の配置およびｎ側パッド開口とｎ側パッド電極の配置を概略的に示す上面図である。
【図７】ｐ側バンプおよびｎ側バンプの配置を概略的に示す上面図である。
【図８】半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図９】半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図１１】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１２】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１３】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１４】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１５】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１６】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１７】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１８】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図１９】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図２０】第２の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。
【００１８】
本実施の形態に係る半導体発光装置は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成される、いわゆるＤＵＶ−ＬＥＤ（Deep UltraViolet-Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料が用いられる。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ〜３２０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【００１９】
本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、少なくとも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）を含有する半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ１−ｘ−ｙＡｌｘＧａｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成で表すことができ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮを含む。本明細書の「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、ＡｌＮおよびＧａＮのそれぞれのモル分率が１％以上であり、好ましくは５％以上、１０％以上または２０％以上である。
【００２０】
また、ＡｌＮを含有しない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、ＧａＮやＩｎＧａＮが含まれる。同様に、ＧａＮを含有しない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、ＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれる。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体発光装置１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光装置１０は、半導体発光素子１２と、実装基板１４と、ｐ側外側バンプ１６ａおよびｐ側内側バンプ１６ｂ（総称してｐ側バンプ１６ともいう）と、ｎ側外側バンプ１８ａおよびｎ側内側バンプ１８ｂ（総称してｎ側バンプ１８ともいう）とを備える。半導体発光素子１２は、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８を介して、実装基板１４に接合ないし実装される。
【００２２】
半導体発光素子１２は、基板２０と、ベース層２２と、ｎ型半導体層２４と、活性層２６と、ｐ型半導体層２８と、ｐ側コンタクト電極３０と、ｎ側コンタクト電極３２と、保護層３４と、ｐ側パッド電極３６と、ｎ側パッド電極３８とを備える。ｐ側コンタクト電極３０は、ｐ側コンタクト層４０と、ｐ側電流拡散層４２とを含む。ｎ側コンタクト電極３２は、ｎ側コンタクト層４４と、第１電流拡散層４６と、第２電流拡散層４８とを含む。
【００２３】
図１において、半導体発光素子１２から実装基板１４に向かう方向をｚ方向とし、ｐ側パッド電極３６からｎ側パッド電極３８に向かう方向をｙ方向とし、ｙ方向およびｚ方向に直交する方向をｘ方向としている。本実施の形態において、ｚ方向を「上下方向」または「厚み方向」ということがある。基板２０から見て、基板２０から離れる方向を上側、基板２０に向かう方向を下側ということがある。
【００２４】
本実施の形態において、厚み方向に直交する方向として、第１方向および第２方向を用いることがある。第１方向は、例えばｘ方向であり、第２方向は、例えばｙ方向である。本実施の形態では、第１方向と第２方向が互いに直交する場合について説明するが、第１方向と第２方向は必ずしも直交せず、第２方向は、第１方向に対して斜めに交差してもよい。
【００２５】
基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対側の第２主面２０ｂとを有する。第１主面２０ａは、ベース層２２からｐ型半導体層２８までの各層を成長させるための結晶成長面である。基板２０は、半導体発光装置１０が発する深紫外光に対して透光性を有する材料から構成され、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）から構成される。第１主面２０ａには、深さおよびピッチがサブミクロン（１μｍ以下）である微細な凹凸パターン（不図示）が形成されてもよい。このような基板２０は、パターン化サファイア基板（ＰＳＳ；Patterned Sapphire Substrate）とも呼ばれる。第２主面２０ｂは、活性層２６が発する深紫外光を外部に取り出すための光取り出し面である。基板２０は、ＡｌＮから構成されてもよいし、ＡｌＧａＮから構成されてもよい。基板２０の第１主面２０ａは、パターン化されていない平坦面で構成されてもよい。
【００２６】
ベース層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に設けられる。ベース層２２は、ｎ型半導体層２４を形成するための下地層（テンプレート層）である。ベース層２２は、例えば、アンドープのＡｌＮから構成され、具体的には高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ−ＡｌＮ；High Temperature-AlN）から構成される。ベース層２２は、ＡｌＮ層と、ＡｌＮ層上に形成されるアンドープのＡｌＧａＮ層とを含んでもよい。基板２０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、ベース層２２は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。ベース層２２は、アンドープのＡｌＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を含む。ベース層２２の上面２２ａは、半導体発光素子１２の外周において露出している。
【００２７】
ｎ型半導体層２４は、ベース層２２の上に設けられる。ｎ型半導体層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、例えば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされる。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように構成される。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように構成される。ｎ型半導体層２４は、ＡｌＮのモル分率が８０％以下、つまり、バンドギャップが５．５ｅＶ以下となるように構成されることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が７０％以下（つまり、バンドギャップが５．２ｅＶ以下）となるように構成されることがより望ましい。ｎ型半導体層２４は、１μｍ〜３μｍ程度の厚さを有し、例えば、２μｍ程度の厚さを有する。
【００２８】
ｎ型半導体層２４は、不純物であるＳｉの濃度が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下となるように構成される。ｎ型半導体層２４は、Ｓｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３以上３×１０１９／ｃｍ３以下となるように構成されることが好ましく、７×１０１８／ｃｍ３以上２×１０１９／ｃｍ３以下となるように構成されることがより好ましい。ある実施例において、ｎ型半導体層２４のＳｉ濃度は、１×１０１９／ｃｍ３前後であり、具体的には８×１０１８／ｃｍ３以上１．５×１０１９／ｃｍ３以下の範囲である。
【００２９】
ｎ型半導体層２４は、第１上面２４ａと、第２上面２４ｂとを有する。第１上面２４ａは、活性層２６が形成される部分である。第２上面２４ｂは、活性層２６が形成されずにｎ側コンタクト電極３２が形成される部分である。第１上面２４ａおよび第２上面２４ｂは、互いに高さが異なり、基板２０から第１上面２４ａまでの高さは、基板２０から第２上面２４ｂまでの高さよりも大きい。
【００３０】
活性層２６は、ｎ型半導体層２４の第１上面２４ａの上に設けられる。活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、ｎ型半導体層２４とｐ型半導体層２８の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層２６は、波長３５５ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３２０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。
【００３１】
活性層２６は、例えば、単層または多層の量子井戸構造を有し、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される障壁層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される井戸層との積層体で構成される。活性層２６は、例えば、ｎ型半導体層２４と直接接触する第１障壁層と、第１障壁層の上に設けられる第１井戸層とを含む。第１障壁層と第１井戸層の間に、井戸層および障壁層の一以上のペアが追加的に設けられてもよい。障壁層および井戸層のそれぞれは、１ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３２】
活性層２６は、ｐ型半導体層２８と直接接触する電子ブロック層をさらに含んでもよい。電子ブロック層は、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料から構成され、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように構成される。電子ブロック層は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように構成されてもよく、ＧａＮを含有しないＡｌＮ系半導体材料から構成されてもよい。電子ブロック層は、１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ〜５ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３３】
ｐ型半導体層２８は、活性層２６の上に設けられる。ｐ型半導体層２８は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料またはｐ型のＧａＮ系半導体材料から構成され、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされるＡｌＧａＮまたはＧａＮから構成される。ｐ型半導体層２８は、例えば、３００ｎｍ〜１４００ｎｍ程度の厚さを有する。例えば、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂからｐ型半導体層２８の上面２８ａまでの高さは、４００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下となるよう構成される。
【００３４】
ｐ型半導体層２８は、複数層で構成されてもよい。ｐ型半導体層２８は、例えば、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を有してもよい。ｐ型クラッド層は、ｐ型コンタクト層と比較してＡｌＮ比率の高いｐ型ＡｌＧａＮ層であり、活性層２６と直接接触するように設けられる。ｐ型コンタクト層は、ｐ型クラッド層と比較してＡｌＮ比率の低いｐ型ＡｌＧａＮ層またはｐ型ＧａＮ層である。ｐ型コンタクト層は、ｐ型クラッド層の上に設けられ、ｐ側コンタクト電極３０と直接接触するように設けられる。
【００３５】
ｐ型クラッド層は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択される。ｐ型クラッド層は、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように構成される。ｐ型クラッド層のＡｌＮ比率は、例えば、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率と同程度、または、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率よりも大きい。ｐ型クラッド層のＡｌＮ比率は、７０％以上または８０％以上であってもよい。ｐ型クラッド層は、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１５ｎｍ〜７０ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３６】
ｐ型コンタクト層は、ｐ側コンタクト電極３０と良好なオーミック接触を得るためにＡｌＮ比率が２０％以下となるよう構成され、好ましくは、ＡｌＮ比率が１０％以下、５％以下または０％となるように構成される。つまり、ｐ型コンタクト層は、ＡｌＮを含有しないｐ型ＧａＮ系半導体材料から構成されてもよい。ｐ型コンタクト層は、３００ｎｍ〜１５００ｍ程度の厚さを有し、例えば、５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の厚さを有する。
【００３７】
ｐ側コンタクト電極３０は、ｐ型半導体層２８の上に設けられる。ｐ側コンタクト電極３０は、ｐ型半導体層２８の上面と接触するｐ側コンタクト層４０と、ｐ側コンタクト層４０の上面と接触するｐ側電流拡散層４２とを含む。
【００３８】
ｐ側コンタクト層４０は、ｐ型半導体層２８とオーミック接触可能な材料から構成され、例えば、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から構成される。ｐ側コンタクト層４０の厚さは２０ｎｍ〜５００ｎｍ程度であり、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００３９】
ｐ側電流拡散層４２は、ｐ側パッド開口５６においてｐ側パッド電極３６と接続される。ｐ側電流拡散層４２は、ｐ側パッド電極３６から注入される電流を横方向（水平方向）に拡散させるためにある程度の厚さを有することが好ましい。ｐ側電流拡散層４２の厚みは、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、例えば５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００４０】
ｐ側電流拡散層４２は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を有する。第１ＴｉＮ層は、ｐ側コンタクト層４０と接触する。第２ＴｉＮ層は、ｐ側パッド電極３６と接触する。金属層は、第１ＴｉＮ層と第２ＴｉＮ層の間に設けられる。第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層は、導電性を有する窒化チタン（ＴｉＮ）から構成される。導電性を有するＴｉＮの導電率は、１×１０−５Ω・ｍ以下であり、例えば４×１０−７Ω・ｍ程度である。第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みは、１０ｎｍ以上であり、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。
【００４１】
ｐ側電流拡散層４２の金属層は、単一の金属膜または複数の金属膜から構成される。ｐ側電流拡散層４２の金属層は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）またはロジウム（Ｒｈ）などの金属材料から構成される。ｐ側電流拡散層４２の金属層は、材料の異なる複数の金属膜を積層させた構造を有してもよい。ｐ側電流拡散層４２の金属層は、第１金属材料から構成される第１金属膜と、第２金属材料から構成される第２金属膜とを積層させた構造を有してもよいし、複数の第１金属膜と複数の第２金属膜を交互に積層させた構造を有してもよい。ｐ側電流拡散層４２の金属層は、第３金属材料から構成される第３金属膜をさらに有してもよい。ｐ側電流拡散層４２の金属層の厚みは、第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みよりも大きい。ｐ側電流拡散層４２の金属層の厚みは、１００ｎｍ以上であり、例えば３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
【００４２】
ｎ側コンタクト電極３２は、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂと接触するｎ側コンタクト層４４と、ｎ側コンタクト層４４の上面および側面を被覆する第１電流拡散層４６と、第１電流拡散層４６の上面および側面を被覆する第２電流拡散層４８とを含む。
【００４３】
ｎ側コンタクト層４４は、金属層およびＴｉＮ層の積層構造を有する。ｎ側コンタクト層４４の金属層は、ｎ型半導体層２４とオーミック接触が可能であり、かつ、活性層２６が発する深紫外光に対する反射率が高い材料で構成される。ｎ側コンタクト層４４の金属層は、例えば、ｎ型半導体層２４に直接接触するＴｉ層と、Ｔｉ層に直接接触するアルミニウム（Ａｌ）層とを含む。Ｔｉ層の厚さは１ｎｍ〜１０ｎｍ程度であり、５ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜２ｎｍであることがより好ましい。Ｔｉ層の厚さを小さくすることで、ｎ型半導体層２４から見たときのｎ側コンタクト層４４の紫外光反射率を高めることができる。Ａｌ層の厚さは、２００ｎｍ以上であることが好ましく、例えば３００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。Ａｌ層の厚さを大きくすることで、ｎ側コンタクト層４４の紫外光反射率を高めることができる。ｎ側コンタクト層４４の金属層は、Ａｌ層の上に設けられるＴｉ層をさらに有してもよい。
【００４４】
ｎ側コンタクト層４４のＴｉＮ層は、ｎ側コンタクト層４４の金属層の上に設けられ、導電性のＴｉＮから構成される。導電性を有するＴｉＮの導電率は、１×１０−５Ω・ｍ以下であり、例えば４×１０−７Ω・ｍ程度である。ｎ側コンタクト層４４ＴｉＮ層の厚みは、１０ｎｍ以上であり、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。
【００４５】
第１電流拡散層４６は、ｎ側コンタクト層４４の上に設けられる。第１電流拡散層４６は、ｎ側コンタクト層４４の上面および側面の全体を被覆し、ｎ側コンタクト層４４の上面または側面が露出するのを防ぐ。第１電流拡散層４６の厚みは、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
【００４６】
第１電流拡散層４６は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を有する。第１電流拡散層４６は、ｐ側電流拡散層４２と同様の積層構造を有してもよい。第１電流拡散層４６の第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みは、１０ｎｍ以上であり、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。第１電流拡散層４６の金属層の厚みは、１００ｎｍ以上であり、例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
【００４７】
第１電流拡散層４６は、ｐ側コンタクト層４０と高さが揃うように形成される。つまり、第１電流拡散層４６の上面の高さ位置は、ｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置に実質的に一致する。具体的には、第１電流拡散層４６の上面の高さ位置とｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下となるように構成される。第１電流拡散層４６の上面の高さ位置は、ｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置よりも高くてもよいし、低くてもよいし、完全に一致してもよい。
【００４８】
第２電流拡散層４８は、第１電流拡散層４６の上に設けられる。第２電流拡散層４８は、第１電流拡散層４６の上面および側面の全体を被覆し、第１電流拡散層４６の上面または側面が露出するのを防ぐ。第２電流拡散層４８の厚みは、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、例えば５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。
【００４９】
第２電流拡散層４８は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を有する。第２電流拡散層４８は、ｐ側電流拡散層４２と同様に構成され、第２電流拡散層４８の厚みとｐ側電流拡散層４２の厚みが同じとなるように構成される。その結果、第２電流拡散層４８の上面の高さ位置は、ｐ側電流拡散層４２の上面の高さ位置に実質的に一致する。具体的には、第２電流拡散層４８の上面の高さ位置とｐ側電流拡散層４２の上面の高さ位置の差が１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下となるように構成される。第２電流拡散層４８の上面の高さ位置は、ｐ側電流拡散層４２の上面の高さ位置よりも高くてもよいし、低くてもよいし、完全に一致してもよい。
【００５０】
保護層３４は、ベース層２２と、ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８との間の積層構造の全体を被覆するように設けられる。保護層３４は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）などの誘電体材料から構成される。保護層３４の厚みは、１００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度である。
【００５１】
保護層３４は、ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（メサ面）を被覆するように設けられる。保護層３４は、ｐ側コンタクト電極３０の上のｐ側パッド開口５６とは異なる箇所においてｐ側コンタクト電極３０を被覆する。保護層３４は、ｎ側コンタクト電極３２の上のｎ側パッド開口５８とは異なる箇所においてｎ側コンタクト電極３２を被覆する。
【００５２】
ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（第１メサ面ともいう）は、基板２０の第２主面２０ｂに対して傾斜するように構成されている。活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（第１メサ面）が傾斜する第１角度θ１は、１５度以上５０度以下であり、例えば２０度以上４０度以下である。第１角度θ１は、活性層２６の屈折率ｎを用いて、θ１＜｛π／２＋sin-1（１／ｎ）｝／２となることが好ましい。第１角度θ１をこのような値に設定することで、基板２０の第２主面２０ｂにて紫外光が全反射し、基板２０の外部に紫外光が出射されなくなることを防止できる。ｎ型半導体層２４の側面（第２メサ面ともいう）が傾斜する第２角度θ２は、５５度以上７０度未満であり、例えば６０度〜６５度程度である。第２角度θ２は、第１角度θ１よりも大きい。
【００５３】
ｐ側パッド電極３６は、保護層３４の上に設けられ、ｐ側パッド開口５６においてｐ側コンタクト電極３０と電気的に接続する。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側パッド開口５６においてｐ側電流拡散層４２の上面と接触し、ｐ側パッド開口５６を塞ぐように設けられる。ｎ側パッド電極３８は、保護層３４の上に設けられ、ｎ側パッド開口５８においてｎ側コンタクト電極３２と電気的に接続する。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側パッド開口５８ｐにおいて第２電流拡散層４８の上面と接触し、ｎ側パッド開口５８を塞ぐように設けられる。ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８は、耐腐食性の観点からＡｕを含有するように構成され、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＡｕまたはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造で構成される。
【００５４】
ｐ側バンプ１６は、ｐ側パッド電極３６とｐ側実装電極１４ｐの間に設けられる。ｎ側バンプ１８は、ｎ側パッド電極３８とｎ側実装電極１４ｎの間に設けられる。ｐ側バンプ１６は、ｐ側パッド電極３６およびｐ側実装電極１４ｐと接合して両者を電気的に接続する。ｎ側バンプ１８は、ｎ側パッド電極３８およびｎ側実装電極１４ｎと接合して両者を電気的に接続する。ｐ側バンプ１６は、例えばＡｕスタッドバンプであり、ｐ側パッド電極３６のＡｕ層およびｐ側実装電極１４ｐのＡｕ層と接合する。同様に、ｎ側バンプ１８は、例えばＡｕスタッドバンプであり、ｎ側パッド電極３８のＡｕ層およびｎ側実装電極１４ｎのＡｕ層と接合する。
【００５５】
図２は、半導体発光素子１２の構成を概略的に示す上面図である。図１は、図２のＡ−Ａ線断面に相当する。図２の平面視において、半導体発光素子１２の外形は、長方形または正方形である。半導体発光素子１２の外周は、四つの側面１２ａ〜１２ｄによって規定される。第１側面１２ａおよび第２側面１２ｂは、第１方向（ｘ方向）に延びる。第３側面１２ｃおよび第４側面１２ｄは、第２方向（ｙ方向）に延びる。
【００５６】
保護層３４は、半導体発光素子１２の外周からわずかに離れて設けられる。半導体発光素子１２の外周と保護層３４の外縁３４ａの間には、保護層３４が設けられずにベース層２２の上面２２ａが露出する外周領域が設けられる。保護層３４の外縁３４ａは、半導体発光素子１２の外周に対応する矩形状であり、好ましくは、四隅を曲線で面取りした長方形または正方形である。
【００５７】
ｐ側パッド電極３６は、保護層３４の上の左側（第１側面１２ａ側）の約半分を占めるように設けられる。ｎ側パッド電極３８は、保護層３４の上の右側（第２側面１２ｂ側）の約半分の領域を占めるように設けられる。ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８の外縁は、矩形状であり、好ましくは、四隅を曲線で面取りした長方形である。ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の間には、保護層３４が露出する分離部５０が設けられる。
【００５８】
ｐ側パッド電極３６の第２方向（ｙ方向）の幅ｗｐは、ｎ側パッド電極３８の第２方向（ｙ方向）の幅ｗｎと同じか、幅ｗｎよりも大きい。ｎ側パッド電極３８の第２方向（ｙ方向）の幅ｗｎは、分離部５０のｘ方向の幅ｗｒよりも大きい。つまり、ｗｐ≧ｗｎ＞ｗｒである。ｐ側パッド電極３６の幅ｗｐは、３００μｍ以上であり、例えば５００μｍ以上である。ｎ側パッド電極３８の幅ｗｎは、２００μｍ以上であり、例えば３００μｍ以上である。分離部５０の幅ｗｒは、１００μｍ以上であり、例えば１５０μｍ〜３００μｍ程度である。ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８の第１方向（ｘ方向）の長さは共通である。
【００５９】
ｐ側パッド電極３６の上には、複数のｐ側外側バンプ１６ａと、複数のｐ側内側バンプ１６ｂとが設けられる。複数のｐ側外側バンプ１６ａは、第１側面１２ａに沿って第１方向（ｘ方向）に間隔をあけて並んでいる。複数のｐ側内側バンプ１６ｂは、分離部５０に沿って第１方向（ｘ方向）に間隔をあけて並んでいる。同様に、ｎ側パッド電極３８の上には、複数のｎ側外側バンプ１８ａと、複数のｎ側内側バンプ１８ｂとが設けられる。複数のｎ側外側バンプ１８ａは、第２側面１２ｂに沿って第１方向（ｘ方向）に間隔をあけて並んでいる。複数のｎ側内側バンプ１８ｂは、分離部５０に沿って第１方向（ｘ方向）に間隔をあけて並んでいる。ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の直径は、例えば８０μｍ程度である。
【００６０】
図３は、ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｎ側コンタクト電極３２の配置を概略的に示す上面図である。図３では、保護層３４の外縁３４ａの位置を破線で示している。ｎ型半導体層２４は、保護層３４の外縁３４ａよりも内側に設けられる。ｎ型半導体層２４の外縁２４ｃは、保護層３４の外縁３４ａに対応する矩形状であり、好ましくは、四隅を曲線で面取りした長方形または正方形である。
【００６１】
活性層２６は、ｎ型半導体層２４の上の第１櫛歯領域Ｓ１に設けられる。活性層２６は、櫛歯状に形成される。本実施の形態において、櫛歯形状とは、複数の歯に相当する枝（ブランチ）と、複数の歯を接続する幹（ステム）とを含む形状のことをいい、特に、複数の歯が片側のみに設けられる片歯の櫛形状のことをいう。本実施の形態において、櫛歯形状の複数の枝を「フィンガー」ともいい、櫛歯形状の幹を「バスバー」ともいう。
【００６２】
活性層２６は、第１方向（ｘ方向）に延びるバスバー部２６ａと、第２方向（ｙ方向）に延びる内側フィンガー部２６ｂと、第２方向（ｙ方向）に延びる外側フィンガー部２６ｃとを有する。バスバー部２６ａは、第１側面１２ａに沿って設けられ、内側フィンガー部２６ｂおよび外側フィンガー部２６ｃの端部を接続する。外側フィンガー部２６ｃは、第３側面１２ｃまたは第４側面１２ｄに沿って設けられる。活性層２６は、第１側面１２ａ、第３側面１２ｃおよび第４側面１２ｄの三つの側面に沿って設けられる。
【００６３】
図示する例では、四つの内側フィンガー部２６ｂと、二つの外側フィンガー部２６ｃが設けられる。四つの内側フィンガー部２６ｂおよび二つの外側フィンガー部２６ｃは、第１方向（ｘ方向）に間隔をあけて並んでいる。また、隣り合う二つの内側フィンガー部２６ｂの間には、ｎ側コンタクト電極３２（３２ｂ）が挿入される。同様に、内側フィンガー部２６ｂと外側フィンガー部２６ｃの間には、ｎ側コンタクト電極３２（３２ｂ）が挿入される。活性層２６の外周は、曲線で面取りされた形状であることが好ましい。
【００６４】
活性層２６のバスバー部２６ａの第２方向（ｙ方向）の幅ｗ１ａは、内側フィンガー部２６ｂの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ１ｂと同じか、幅ｗ１ｂよりも大きい。活性層２６の内側フィンガー部２６ｂの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ１ｂは、外側フィンガー部２６ｃの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ１ｃよりも大きい。つまり、ｗ１ａ≧ｗ１ｂ＞ｗ１ｃである。活性層２６のバスバー部２６ａの幅ｗ１ａおよび内側フィンガー部２６ｂの幅ｗ１ｂは、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の直径よりも大きいことが好ましく、例えば８０μｍ〜１２０μｍ程度である。活性層２６の外側フィンガー部２６ｃの幅ｗ１ｃは、例えば４０μｍ〜８０μｍ程度である。
【００６５】
ｐ型半導体層２８（図３に図示せず）は、活性層２６の全体と重なるように設けられ、活性層２６と同様の櫛歯形状を有する。ｐ型半導体層２８は、第１方向（ｘ方向）に延びるバスバー部と、第２方向（ｙ方向）に延びる内側フィンガー部と、第２方向（ｙ方向）に延びる外側フィンガー部とを有する。ｐ型半導体層２８のバスバー部は、活性層２６のバスバー部２６ａと重なる。ｐ型半導体層２８の内側フィンガー部は、活性層２６の内側フィンガー部２６ｂと重なる。ｐ型半導体層２８の外側フィンガー部は、活性層２６の外側フィンガー部２６ｃと重なる。
【００６６】
ｎ側コンタクト電極３２は、ｎ型半導体層２４の上の第１櫛歯領域Ｓ１と間挿する第２櫛歯領域Ｓ２に設けられる。第１櫛歯領域Ｓ１と第２櫛歯領域Ｓ２の間には、隙間δが設けられる。第２櫛歯領域Ｓ２は、第１櫛歯領域Ｓ１と第１方向（ｘ方向）および第２方向（ｙ方向）に隣り合うように設けられる。
【００６７】
ｎ側コンタクト電極３２は、櫛歯状に形成されており、第１方向（ｘ方向）に延びるｎ側バスバー電極３２ａと、第２方向（ｙ方向）に延びる複数のｎ側フィンガー電極３２ｂとを有する。ｎ側バスバー電極３２ａは、第２側面１２ｂに沿って設けられ、複数のｎ側フィンガー電極３２ｂの端部を接続する。複数のｎ側フィンガー電極３２ｂは、隣り合う二つの内側フィンガー部２６ｂの間、または、内側フィンガー部２６ｂと外側フィンガー部２６ｃの間に設けられる。ｎ側フィンガー電極３２ｂは、半導体発光素子１２の外周に沿って設けられていない。ｎ側コンタクト電極３２の外周は、曲線で面取りされた形状であることが好ましい。
【００６８】
ｎ側バスバー電極３２ａの第２方向（ｙ方向）の幅ｗ２ａは、ｎ側フィンガー電極３２ｂの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ２ｂよりも大きい。つまり、ｗ２ａ＞ｗ２ｂである。ｎ側バスバー電極３２ａの第２方向（ｙ方向）の幅ｗ２ａは、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の直径よりも大きいことが好ましく、例えば８０μｍ〜１２０μｍ程度である。ｎ側バスバー電極３２ａの幅ｗ２ａは、活性層２６のバスバー部２６ａの幅ｗ１ａと同じか、幅ｗ１ａよりも小さい。ｎ側フィンガー電極３２ｂの幅ｗ２ｂは、活性層２６の内側フィンガー部２６ｂの幅ｗ１ｂよりも小さい。つまり、ｗ１ｂ＞ｗ２ｂである。ｎ側フィンガー電極３２ｂの幅ｗ２ｂは、例えば４０μｍ〜８０μｍ程度である。
【００６９】
第１櫛歯領域Ｓ１と第２櫛歯領域Ｓ２を合計した面積割合は、基板２０の第１主面２０ａの面積の７０〜９０％程度である。例えば、第１櫛歯領域Ｓ１の面積割合は、４５〜６０％程度であり、第２櫛歯領域Ｓ２の面積割合は、２０〜４０％程度である。したがって、第１櫛歯領域Ｓ１の面積は、第２櫛歯領域Ｓ２の面積よりも大きい。第１櫛歯領域Ｓ１の面積は、第２櫛歯領域Ｓ２の面積の１．５倍〜３倍程度である。
【００７０】
第１櫛歯領域Ｓ１は、第１側面１２ａ、第３側面１２ｃおよび第４側面１２ｄの三つの側面に沿って設けられ、第２櫛歯領域Ｓ２は、第２側面１２ｂに沿って設けられる。第１櫛歯領域Ｓ１のｎ型半導体層２４の外縁２４ｃと並行する部分の長さは、第２櫛歯領域Ｓ２のｎ型半導体層２４の外縁２４ｃと並行する部分の長さよりも大きい。第１櫛歯領域Ｓ１のｎ型半導体層２４の外縁２４ｃと並行する部分の長さは、第２櫛歯領域Ｓ２のｎ型半導体層２４の外縁２４ｃと並行する部分の長さの例えば２倍〜３倍程度である。
【００７１】
図４は、ｐ側コンタクト電極３０の配置を概略的に示す上面図である。ｐ側コンタクト電極３０は、活性層２６およびｐ型半導体層２８の上の第３櫛歯領域Ｓ３に設けられる。第３櫛歯領域Ｓ３は、第１櫛歯領域Ｓ１に対応する櫛歯形状を有するが、第１櫛歯領域Ｓ１よりも狭い。第３櫛歯領域Ｓ３の面積割合は、例えば２０〜５０％程度である。第３櫛歯領域Ｓ３の面積は、第２櫛歯領域Ｓ２の面積よりも大きい。第３櫛歯領域Ｓ３は、第２櫛歯領域Ｓ２と間挿するように設けられ、第２櫛歯領域Ｓ２と第１方向（ｘ方向）に隣り合うように設けられる。
【００７２】
ｐ側コンタクト電極３０は、活性層２６およびｐ型半導体層２８と同様、櫛歯状に形成されている。ｐ側コンタクト電極３０は、第１方向（ｘ方向）に延びるｐ側バスバー電極３０ａと、第２方向（ｙ方向）に延びるｐ側内側フィンガー電極３０ｂと、第２方向（ｙ方向）に延びるｐ側外側フィンガー電極３０ｃとを有する。ｐ側バスバー電極３０ａは、第１側面１２ａに沿って設けられ、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃの端部を接続する。ｐ側バスバー電極３０ａは、活性層２６およびｐ型半導体層２８のバスバー部と重なる。ｐ側内側フィンガー電極３０ｂは、活性層２６およびｐ型半導体層２８の内側フィンガー部と重なる。ｐ側外側フィンガー電極３０ｃは、活性層２６およびｐ型半導体層２８の外側フィンガー部と重なる。ｐ側コンタクト電極３０は、第１側面１２ａ、第３側面１２ｃおよび第４側面１２ｄの三つの側面に沿って設けられる。ｐ側コンタクト電極３０の外周は、曲線で面取りされた形状であることが好ましい。
【００７３】
ｐ側バスバー電極３０ａの第２方向（ｙ方向）の幅ｗ３ａは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ３ｂと同じか、幅ｗ３ｂよりも大きい。ｐ側内側フィンガー電極３０ｂの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ３ｂは、ｐ側外側フィンガー電極３０ｃの第１方向（ｘ方向）の幅ｗ３ｃよりも大きい。つまり、ｗ３ａ≧ｗ３ｂ＞ｗ３ｃである。ｐ側バスバー電極３０ａの幅ｗ３ａおよびｐ側内側フィンガー電極３０ｂの幅ｗ３ｂは、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の直径と同じか、直径よりも大きいことが好ましく、例えば８０μｍ〜１１０μｍ程度である。ｐ側外側フィンガー電極３０ｃの幅ｗ３ｃは、４０μｍ〜７０μｍ程度である。なお、ｐ側コンタクト電極３０の幅ｗ３ａ，ｗ３ｂ，ｗ３ｃは、対応する活性層２６の幅ｗ１ａ，ｗ１ｂ，ｗ１ｃよりも僅かに小さく、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度小さい。
【００７４】
図５は、ｐ側パッド開口５６およびｎ側パッド開口５８の配置を概略的に示す上面図である。図５では、第１櫛歯領域Ｓ１、第２櫛歯領域Ｓ２および第３櫛歯領域Ｓ３を破線で示している。ｐ側パッド開口５６は、第３櫛歯領域Ｓ３の内側の第４櫛歯領域Ｓ４に設けられ、櫛歯状に形成される。ｎ側パッド開口５８は、第２櫛歯領域Ｓ２の内側の第５櫛歯領域Ｓ５に設けられ、櫛歯状に形成される。第４櫛歯領域Ｓ４および第５櫛歯領域Ｓ５は、互いに間挿しないように設けられ、第１方向（ｘ方向）に隣り合わないように設けられる。第４櫛歯領域Ｓ４および第５櫛歯領域Ｓ５の間には、分離部５０が設けられる。ｐ側パッド開口５６は、分離部５０よりも左側（第１側面１２ａ側）にのみ設けられる。ｎ側パッド開口５８は、分離部５０よりも右側（第２側面１２ｂ側）にのみ設けられる。
【００７５】
ｐ側パッド開口５６は、第１方向（ｘ方向）に延びるｐ側バスバー開口５６ａと、第２方向（ｙ方向）に延びるｐ側内側フィンガー開口５６ｂと、第２方向（ｙ方向）に延びるｐ側外側フィンガー開口５６ｃとを有する。ｐ側バスバー開口５６ａは、第１側面１２ａに沿って設けられ、ｐ側内側フィンガー開口５６ｂおよびｐ側外側フィンガー開口５６ｃの端部を接続する。ｐ側外側フィンガー開口５６ｃは、第３側面１２ｃまたは第４側面１２ｄに沿って設けられる。ｐ側バスバー開口５６ａは、ｐ側バスバー電極３０ａと重なる位置に設けられ、ｐ側バスバー電極３０ａを露出させる。ｐ側内側フィンガー開口５６ｂは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置に設けられ、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂを露出させる。ｐ側内側フィンガー開口５６ｂの第２方向（ｙ方向）の長さは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂの第２方向（ｙ方向）の長さよりも小さく、例えばｐ側内側フィンガー電極３０ｂの長さの１０〜７０％程度であり、好ましくは２０〜５０％程度である。ｐ側外側フィンガー開口５６ｃは、ｐ側外側フィンガー電極３０ｃと重なる位置に設けられ、ｐ側外側フィンガー電極３０ｃを露出させる。ｐ側外側フィンガー開口５６ｃの第２方向（ｙ方向）の長さは、ｐ側外側フィンガー電極３０ｃの第２方向（ｙ方向）の長さよりも小さく、例えばｐ側外側フィンガー電極３０ｃの長さの１０〜７０％程度であり、好ましくは２０〜５０％程度である。ｐ側パッド開口５６の外周は、曲線で面取りされた形状であることが好ましい。
【００７６】
ｎ側パッド開口５８は、第１方向（ｘ方向）に延びるｎ側バスバー開口５８ａと、第２方向（ｙ方向）に延びる複数のｎ側フィンガー開口５８ｂとを有する。ｎ側バスバー開口５８ａは、第２側面１２ｂに沿って設けられ、複数のｎ側フィンガー開口５８ｂの端部を接続する。ｎ側バスバー開口５８ａは、ｎ側バスバー電極３２ａと重なる位置に設けられ、ｎ側バスバー電極３２ａを露出させる。ｎ側フィンガー開口５８ｂは、ｎ側フィンガー電極３２ｂと重なる位置に設けられ、ｎ側フィンガー電極３２ｂを露出させる。ｎ側フィンガー開口５８ｂの第２方向（ｙ方向）の長さは、ｎ側フィンガー電極３２ｂの第２方向（ｙ方向）の長さよりも小さく、例えばｎ側フィンガー電極３２ｂの長さの１０〜７０％程度であり、好ましくは２０〜５０％程度である。ｎ側パッド開口５８の外周は、曲線で面取りされた形状であることが好ましい。
【００７７】
図６は、ｐ側パッド開口５６とｐ側パッド電極３６の配置およびｎ側パッド開口５８とｎ側パッド電極３８の配置を概略的に示す上面図である。図６では、ｐ側パッド開口５６およびｎ側パッド開口５８の位置を破線で示している。
【００７８】
ｐ側パッド電極３６は、ｐ側パッド開口５６の全体と重なるように設けられる。ｐ側パッド電極３６は、隣り合う二つのｐ側内側フィンガー開口５６ｂの間に位置する保護層３４ｂの上に重なるように設けられる。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側内側フィンガー開口５６ｂとｐ側外側フィンガー開口５６ｃの間に位置する保護層３４ｃの上に重なるように設けられる。
【００７９】
ｎ側パッド電極３８は、ｎ側パッド開口５８の全体と重なるように設けられる。ｎ側パッド電極３８は、隣り合う二つのｎ側フィンガー開口５８ｂの間に位置する保護層３４ｄの上に重なるように設けられる。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側フィンガー開口５８ｂと第３側面１２ｃの間、または、ｎ側フィンガー開口５８ｂと第４側面１２ｄの間に位置する保護層３４ｅの上に重なるように設けられる。
【００８０】
図７は、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の配置を概略的に示す上面図である。図７では、ｐ側コンタクト電極３０が設けられる第３櫛歯領域Ｓ３およびｎ側コンタクト電極３２が設けられる第２櫛歯領域Ｓ２を破線で示している。ｐ側外側バンプ１６ａは、ｐ側バスバー電極３０ａと重なる位置に設けられている。ｐ側内側バンプ１６ｂは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置に設けられている。ｎ側外側バンプ１８ａは、ｎ側バスバー電極３２ａと重なる位置に設けられている。ｎ側内側バンプ１８ｂは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置に設けられている。
【００８１】
図７は、ｐ側コンタクト電極３０、ｎ側コンタクト電極３２、ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８の配置を示す。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側バスバー電極３０ａと、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと、ｐ側外側フィンガー電極３０ｃと、ｎ側フィンガー電極３２ｂと重なるように設けられている。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側バスバー電極３２ａと、ｎ側フィンガー電極３２ｂと、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なるように設けられている。
【００８２】
図８は、半導体発光素子１２の構成を概略的に示す断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面に相当する。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側バスバー開口５６ａにおいてｐ側バスバー電極３０ａと接続されている。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側フィンガー開口５８ｂにおいてｎ側フィンガー電極３２ｂと接続されている。
【００８３】
図９は、半導体発光素子１２の構成を概略的に示す断面図であり、図２のＣ−Ｃ線断面に相当する。ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２がｘ方向に交互に配置されている。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側内側フィンガー開口５６ｂにおいてｐ側内側フィンガー電極３０ｂと接続され、ｐ側外側フィンガー開口５６ｃにおいてｐ側外側フィンガー電極３０ｃと接続されている。ｐ側内側バンプ１６ｂは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置に設けられている。保護層３４は、ｎ側フィンガー電極３２ｂとｐ側パッド電極３６の間を電気的に絶縁している。
【００８４】
図１０は、半導体発光素子１２の構成を概略的に示す断面図であり、図２のＤ−Ｄ線断面に相当する。図９と同様、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２がｘ方向に交互に配置されている。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側フィンガー開口５８ｂにおいてｎ側フィンガー電極３２ｂと接続されている。ｎ側内側バンプ１８ｂは、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置に設けられている。保護層３４は、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃとｎ側パッド電極３８の間を電気的に絶縁している。
【００８５】
つづいて、半導体発光装置１０の製造方法について説明する。図１１〜図１９は、半導体発光素子１２の製造工程を概略的に示す図であり、図１の断面（つまり、図２のＡ−Ａ線断面）に対応する。図１１において、基板２０の第１主面２０ａの上にベース層２２、ｎ型半導体層２４、活性層２６、ｐ型半導体層２８を順に形成する。活性層２６は、ｎ型半導体層２４の第１上面２４ａに形成される。ベース層２２、ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８は、第１主面２０ａの全体にわたって形成される。
【００８６】
基板２０は、例えばパターン化サファイア基板である。ベース層２２は、例えばＨＴ−ＡｌＮ層と、アンドープのＡｌＧａＮ層とを含む。ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８は、ＡｌＧａＮ系半導体材料、ＡｌＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料から構成される半導体層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ；Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。
【００８７】
つづいて、ｐ型半導体層２８の上に第１マスク６１を形成する。第１マスク６１は、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（第１メサ面）を形成するためのエッチングマスクである。第１マスク６１は、公知のリソグラフィ技術を用いて形成できる。第１マスク６１は、図３の第１櫛歯領域Ｓ１に設けられる。第１マスク６１の側面は傾斜している。第１マスク６１の側面の傾斜角は、後続するエッチング工程において第１角度θ１で傾斜する第１メサ面が形成されるように設定される。
【００８８】
次に、図１２に示すように、第１マスク６１の上からｐ型半導体層２８および活性層２６をエッチングし、第１マスク６１と重ならない領域のｎ型半導体層２４を露出させる。この工程のエッチング深さｄは、活性層２６およびｐ型半導体層２８の厚さの合計に相当し、例えば４００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。このエッチング工程により、第１角度θ１で傾斜する第１メサ面が形成され、かつ、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂが形成される。
【００８９】
図１２のエッチング工程では、塩素系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングを用いることができ、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductively Coupled Plasma）エッチングを用いることができる。例えば、エッチングガスとして塩素（Ｃｌ２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）などの塩素（Ｃｌ）を含む反応性ガスを用いることができる。なお、反応性ガスと不活性ガスを組み合わせてドライエッチングしてもよく、塩素系ガスにアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを混合させてもよい。第１メサ面および第２上面２４ｂの形成後、第１マスク６１が除去される。
【００９０】
次に図１３に示すように、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂの上にｎ側コンタクト層４４が形成され、ｐ型半導体層２８の上面にｐ側コンタクト層４０が形成される。ｐ側コンタクト層４０とｎ側コンタクト層４４の形成順は特に問わないが、例えば、ｎ側コンタクト層４４の形成後にｐ側コンタクト層４０を形成することができる。なお、ｐ側コンタクト層４０の形成後にｎ側コンタクト層４４を形成してもよい。
【００９１】
ｎ側コンタクト層４４は、図３の第２櫛歯領域Ｓ２に設けられる。例えば、公知のリソグラフィ技術を用いて、第２櫛歯領域Ｓ２を除く箇所にレジストマスクを設けることにより、第２櫛歯領域Ｓ２にｎ側コンタクト層４４を選択的に形成できる。ｎ側コンタクト層４４は、例えばＴｉ層、Ａｌ層、Ｔｉ層およびＴｉＮ層を順に積層することで形成される。ｎ側コンタクト層４４を構成する各層は、スパッタリング法やＥＢ蒸着法で形成できる。
【００９２】
ｎ側コンタクト層４４の構成する各層を形成した後、ｎ側コンタクト層４４にアニール処理が施される。ｎ側コンタクト層４４のアニール処理は、Ａｌの融点（約６６０℃）未満の温度で実行され、例えば５００℃以上６５０℃以下、好ましくは５５０℃以上６２５℃以下の温度で実行される。アニール処理によりｎ側コンタクト層４４のコンタクト抵抗を１×１０−２Ω・ｃｍ２以下にできる。また、アニール温度をＡｌの融点未満とすることで、アニール後のｎ側コンタクト層４４の平坦性を高め、紫外光反射率を８０％以上または９０％以上にできる。
【００９３】
ｐ側コンタクト層４０は、図４の第３櫛歯領域Ｓ３に設けられる。例えば、公知のリソグラフィ技術を用いて、第３櫛歯領域Ｓ３を除く箇所にレジストマスクを設けることにより、第３櫛歯領域Ｓ３にｐ側コンタクト層４０を選択的に形成できる。ｐ側コンタクト層４０は、例えばＩＴＯから構成され、スパッタリング法で形成できる。ｐ側コンタクト層４０を構成するＩＴＯ層を形成した後、ｐ側コンタクト層４０にアニール処理が施される。アニール処理によりｐ側コンタクト層４０のコンタクト抵抗を１×１０−２Ω・ｃｍ２以下にできる。
【００９４】
次に図１４に示すように、ｎ側コンタクト層４４を被覆するように第１電流拡散層４６を形成する。第１電流拡散層４６は、図３の第２櫛歯領域Ｓ２に設けられる。例えば、公知のリソグラフィ技術を用いて、第２櫛歯領域Ｓ２を除く箇所にレジストマスクを設けることにより、第２櫛歯領域Ｓ２に第１電流拡散層４６を選択的に形成できる。第１電流拡散層４６は、ｎ側コンタクト層４４の上面および側面を被覆できるように、ｎ側コンタクト層４４の形成領域よりもわずかに広い領域にわたって形成されることが好ましい。
【００９５】
第１電流拡散層４６は、アニール処理後のｎ側コンタクト層４４の上に形成される。第１電流拡散層４６は、例えばスパッタリング法やＥＢ蒸着法を用いて、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層することで形成される。第１電流拡散層４６は、ｐ側コンタクト層４０と高さが揃うように形成される。ｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置と第１電流拡散層４６の上面の高さ位置の差は、１００ｎｍ以下または５０ｎｍ以下である。
【００９６】
次に図１５に示すように、第１電流拡散層４６を被覆するように第２電流拡散層４８が形成され、ｐ側コンタクト層４０の上にｐ側電流拡散層４２が形成される。ｐ側電流拡散層４２および第２電流拡散層４８は、同時に形成できる。ｐ側電流拡散層４２と第２電流拡散層４８を同時に形成することで、ｐ側電流拡散層４２と第２電流拡散層４８の厚みを同じにでき、ｐ側電流拡散層４２第２電流拡散層４８の上面の高さ位置を揃えることができる。
【００９７】
第２電流拡散層４８は、図３の第２櫛歯領域Ｓ２に設けられる。ｐ側電流拡散層４２は、図４の第３櫛歯領域Ｓ３に設けられる。例えば、公知のリソグラフィ技術を用いて、第２櫛歯領域Ｓ２および第３櫛歯領域Ｓ３を除く箇所にレジストマスクを設けることにより、第２櫛歯領域Ｓ２に選択的に第２電流拡散層４８を形成し、第３櫛歯領域Ｓ３に選択的にｐ側電流拡散層４２を形成できる。第２電流拡散層４８は、第１電流拡散層４６の上面および側面を被覆できるように、第１電流拡散層４６の形成領域よりもわずかに広い領域にわたって形成されることが好ましい。一方、ｐ側電流拡散層４２は、ｐ側コンタクト層４０の上面にのみ形成されるよう、ｐ側コンタクト層４０の形成領域よりもわずかに狭い領域にわたって形成されることが好ましい。ｎ側コンタクト層４４および第２電流拡散層４８は、例えばスパッタリング法やＥＢ蒸着法を用いて、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層することで形成される。
【００９８】
なお、ｐ側電流拡散層４２および第２電流拡散層４８は、同時ではなく、別々に形成されてもよい。例えば、ｐ側電流拡散層４２を形成するためのマスクを用いてｐ側電流拡散層４２を形成した後、第２電流拡散層４８を形成するためのマスクを用いて第２電流拡散層４８を形成してもよい。ｐ側電流拡散層４２と第２電流拡散層４８の形成順序は特に問わず、第２電流拡散層４８を形成した後にｐ側電流拡散層４２を形成してもよい。例えば、第１電流拡散層４６と第２電流拡散層４８を連続的に形成した後、ｐ側電流拡散層４２を形成してもよい。
【００９９】
次に図１６に示すように、活性層２６、ｐ型半導体層２８、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２ｐを被覆するように第２マスク６２を形成する。第２マスク６２の形成範囲は、図３のｎ型半導体層２４の形成範囲、つまり、ｎ型半導体層２４の外縁２４ｃより内側の領域に相当する。第２マスク６２は、公知のリソグラフィ技術を用いて形成できる。つづいて、第２マスク６２の上からｎ型半導体層２４をエッチングし、第２マスク６２と重ならない領域のベース層２２の上面２２ａを露出させる。このエッチング工程により、第２角度θ２で傾斜するｎ型半導体層２４の側面（第２メサ面）が形成される。ｎ型半導体層２４は、塩素系ガス、または、塩素系ガスと希ガスの混合ガスを用いてドライエッチングできる。第２メサ面の形成後、第２マスク６２が除去される。
【０１００】
次に図１７に示すように、ｎ型半導体層２４の側面（第２メサ面）、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面（第１メサ面）、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２を被覆するように保護層３４を形成する。保護層３４は、ベース層２２よりも上側の素子構造の全体を被覆するように形成される。保護層３４は、例えばＳｉＯ２またはＳｉＯＮから構成され、化学気相成長（ＣＶＤ）法などの周知の技術を用いて形成できる。
【０１０１】
次に図１８に示すように、保護層３４の上に第３マスク６３を形成し、第３マスク６３が設けられていない箇所の保護層３４を除去する。第３マスク６３は、図６の第４櫛歯領域Ｓ４および第５櫛歯領域Ｓ５を除く箇所に設けられる。保護層３４は、ＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を用いることができる。このエッチング工程により、ｐ側コンタクト電極３０が露出するｐ側パッド開口５６と、ｎ側コンタクト電極３２が露出するｎ側パッド開口５８とが形成される。
【０１０２】
第３マスク６３は、ベース層２２の上面２２ａが露出する外周領域を除いて形成されてもよい。この場合、保護層３４のエッチング工程により、外周領域においてベース層２２の上面２２ａが露出してもよい。外周領域は、一枚の基板から複数の半導体発光素子１２を形成する場合の素子分離領域に相当する。保護層３４をエッチング工程の実行後、第３マスク６３が除去される。
【０１０３】
図１８に示すドライエッチング工程では、ｐ側電流拡散層４２および第２電流拡散層４８がエッチングストップ層として機能する。より具体的には、ｐ側電流拡散層４２および第２電流拡散層４８の第２ＴｉＮ層がエッチングストップ層として機能する。ＴｉＮは、保護層３４を除去するためのフッ素系のエッチングガスとの反応性が低く、エッチングによる副生成物が発生しにくい。そのため、保護層３４のエッチング工程において、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２へのダメージを防止できる。その結果、ｐ側パッド開口５６におけるｐ側コンタクト電極３０の露出面およびｎ側パッド開口５８におけるｎ側コンタクト電極３２の露出面を高品質に維持できる。
【０１０４】
次に図１９に示すように、保護層３４の上に第４マスク６４を形成し、第４マスク６４が設けられていない箇所にｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８を形成する。ｐ側パッド電極３６は、ｐ側パッド開口５６の全体を塞ぐようにｐ側コンタクト電極３０および保護層３４の上に形成され、ｐ側コンタクト電極３０と接続される。ｎ側パッド電極３８は、ｎ側パッド開口５８の全体を塞ぐようにｎ側コンタクト電極３２および保護層３４の上に形成され、ｎ側コンタクト電極３２と接続される。ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８は、例えばＮｉ層またはＴｉ層をｐ側電流拡散層４２または第２電流拡散層４８の上に堆積し、その上にＡｕ層を堆積することで形成できる。ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８の形成後に第４マスク６４が除去される。
【０１０５】
ｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８は、同時に形成してもよいし、別々に形成されてもよい。例えば、ｐ側パッド電極３６を形成するためのマスクを用いてｐ側パッド電極３６を形成した後、ｎ側パッド電極３８を形成するためのマスクを用いてｎ側パッド電極３８を形成してもよい。ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の形成順序は特に問わず、ｎ側パッド電極３８を形成した後にｐ側パッド電極３６を形成してもよい。
【０１０６】
以上の工程により、図１の半導体発光素子１２ができあがる。
【０１０７】
つづいて、半導体発光素子１２を実装基板１４に接合する工程に説明する。まず、実装基板１４の上にｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８を形成する。ｐ側バンプ１６は、ｐ側実装電極１４ｐの上に形成され、ｎ側バンプ１８は、ｎ側実装電極１４ｎの上に形成される。ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８は、いわゆるＡｕスタッドバンプであり、Ａｕワイヤの先端部を溶融させてボール状にしたものをｐ側実装電極１４ｐまたはｎ側実装電極１４ｎに押しつけることで形成できる。
【０１０８】
次に、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８の上に半導体発光素子１２を配置する。半導体発光素子１２は、ｐ側パッド電極３６がｐ側バンプ１６と接触し、ｎ側パッド電極３８がｎ側バンプ１８と接触するように位置合わせされる。半導体発光素子１２は、ｐ側外側バンプ１６ａがｐ側バスバー電極３０ａと重なり、ｎ側外側バンプ１８ａがｎ側バスバー電極３２ａと重なり、かつ、ｐ側内側バンプ１６ｂおよびｎ側内側バンプ１８ｂがｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なるように位置合わせされることが好ましい。その後、例えば、半導体発光素子１２および実装基板１４に超音波振動を加えることで、ｐ側バンプ１６がｐ側実装電極１４ｐと超音波接合し、ｎ側バンプ１８がｎ側実装電極１４ｎと超音波接合する。なお、半導体発光素子１２と実装基板１４の間の接合方法は、超音波接合に限られず、任意の接合技術が用いられてもよい。これにより、図１の半導体発光装置１０ができあがる。
【０１０９】
半導体発光素子１２は、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８を使用せずに実装基板１４に接合または実装されてもよい。半導体発光素子１２と実装基板１４の間は、例えば金錫（ＡｕＳｎ）などの半田材料を用いて接合されてもよい。例えば、半導体発光素子１２のｐ側パッド電極３６およびｎ側パッド電極３８の表面にＡｕＳｎ層を形成しておき、半導体発光素子１２を実装基板１４の上に配置した状態でＡｕＳｎ層を溶融させて両者を接合してもよい。ＡｕＳｎ層は、実装基板１４のｎ側実装電極１４ｎおよびｐ側実装電極１４ｐの表面に設けられてもよいし、半導体発光素子１２と実装基板１４の双方に設けられてもよい。また、半導体発光素子１２と実装基板１４の間にＡｕＳｎのプリフォームを配置して溶融させることで両者を接合してもよい。
【０１１０】
本実施の形態によれば、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２を櫛歯形状とし、ｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２が第１方向（ｘ方向）に交互に配置される構成とすることで、活性層２６の発光分布を均一化できる。本実施の形態のようなフリップチップ型の半導体発光素子１２の場合、ｎ側コンタクト電極３２に隣接する活性層２６の外周部における発光強度が大きくなり、ｎ側コンタクト電極３２から離れた活性層２６の中央部における発光強度が小さくなる傾向にある。本実施の形態では、活性層２６を櫛歯形状とし、活性層２６の幅ｗ１ａ，ｗ１ｂ，ｗ１ｃを小さくすることで、ｎ側コンタクト電極３２から活性層２６の中央部までの距離を小さくできる。その結果、活性層２６の中央部における発光強度の低下を抑制でき、活性層２６の発光分布を均一化できる。活性層２６の発光強度を均一化することで、高電流時に発光効率が低下するドループ現象を抑制することができ、半導体発光素子１２の発光効率を向上できる。
【０１１１】
本実施の形態によれば、半導体発光素子１２の三つの側面１２ａ，１２ｃ，１２ｄに沿って活性層２６を設けることで、活性層２６が占める面積をより大きくすることができる。つまり、活性層２６が外側フィンガー部２６ｃを有することで、ｎ側コンタクト電極３２が第３側面１２ｃおよび第４側面１２ｄに沿って設けられる場合に比べて、活性層２６の面積割合を大きくできる。これにより、半導体発光素子１２の発光面積を増やすことができ、発光効率を向上できる。
【０１１２】
本実施の形態によれば、活性層２６の外側フィンガー部２６ｃの幅ｗ１ｃを内側フィンガー部２６ｂの幅ｗ１ｂより小さくすることで、半導体発光素子１２の単位面積あたりの発光量を増やすことができる。活性層２６の外側フィンガー部２６ｃは、ｎ側フィンガー電極３２ｂと隣接する箇所の発光強度が大きく、第３側面１２ｃまたは第４側面１２ｄと隣接する箇所の発光強度は小さくなる。活性層２６の外側フィンガー部２６ｃの幅ｗ１ｃを小さくすることで、活性層２６において発光強度が低下する箇所の面積割合を小さくできる。
【０１１３】
本実施の形態によれば、ｐ側パッド開口５６およびｎ側パッド開口５８を櫛歯形状とすることで、櫛歯形状のｐ側コンタクト電極３０およびｎ側コンタクト電極３２に効率的に電流を供給できる。例えば、ｐ側バスバー電極３０ａに対応する箇所のみにｐ側パッド開口が設けられる場合、ｐ側バスバー電極３０ａから離れたｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃの先端部に供給される電流量が低下してしまう。同様に、ｎ側バスバー電極３２ａに対応する箇所のみにｎ側パッド開口が設けられる場合、ｎ側バスバー電極３２ａから離れたｎ側フィンガー電極３２ｂの先端部に供給される電流量が低下してしまう。一方、本実施の形態によれば、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃと重なる位置にもｐ側パッド開口５６を設けることで、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃの先端部に供給される電流量の低下を抑制できる。また、ｎ側フィンガー電極３２ｂと重なる位置にもｎ側パッド開口５８を設けることで、ｎ側フィンガー電極３２ｂの先端部に供給される電流量の低下を抑制できる。これにより、半導体発光素子１２の発光分布の均一性をより高めることができ、発光効率をさらに向上できる。
【０１１４】
本実施の形態によれば、ｐ側内側バンプ１６ｂを設けることで、ｐ側内側フィンガー電極３０ｂおよびｐ側外側フィンガー電極３０ｃに効率的に電流を供給できる。同様に、ｎ側内側バンプ１８ｂを設けることで、ｎ側フィンガー電極３２ｂに効率的に電流を供給できる。これにより、半導体発光素子１２の発光分布の均一性をより高めることができ、発光効率をさらに向上できる。
【０１１５】
本実施の形態によれば、ｐ側内側バンプ１６ｂおよびｎ側内側バンプ１８ｂをｐ側内側フィンガー電極３０ｂと重なる位置、つまり、活性層２６の内側フィンガー部２６ｂに設けることで、半導体発光素子１２と実装基板１４の間の接合強度を高めることができる。活性層２６は、基板２０の上にエピタキシャル成長して形成されるため、機械的強度が相対的に高い。また、活性層２６の内側フィンガー部２６ｂの幅ｗ１ｂは、外側フィンガー部２６ｃの幅ｗ１ｃやｎ側フィンガー電極３２ｂの幅ｗ２ｂよりも大きいため、機械的強度が相対的に高い。このような機械的強度の高い箇所にｐ側内側バンプ１６ｂおよびｎ側内側バンプ１８ｂを設けることで、半導体発光素子１２と実装基板１４の間の接合強度を高めることができ、半導体発光装置１０の信頼性を向上できる。
【０１１６】
本実施の形態によれば、ｐ側電流拡散層４２を設けることにより、ｐ側パッド電極３６から注入される電流を横方向（水平方向）に拡散させることができ、活性層２６の発光面積を広げることができる。これにより、半導体発光素子１２の光出力を高めることができる。
【０１１７】
本実施の形態によれば、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８によりｎ側コンタクト層４４を被覆することで、ｎ側コンタクト層４４を封止する機能をより高めることができる。これにより、ｎ側コンタクト層４４に含まれるＡｌ層が通電使用時に酸化等によって腐食することを防止できる。その結果、ｎ側コンタクト層４４の紫外光反射率の低下を抑制でき、反射電極としての機能を長期間にわたって維持でき、通電使用に伴う光出力の低下を抑制できる。つまり、長期間にわたって高い光出力を維持できる半導体発光素子１２を実現できる。
【０１１８】
本実施の形態によれば、ｐ側電流拡散層４２、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８として、ＴｉＮ層、金属層およびＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を用いることで、高い導電性を実現するとともに、金属のマイグレーションを防止できる。例えば、具体的には、ＴｉＮ層を用いることで金属のマイグレーションを防止できるとともに、ＴｉＮ層とＴｉＮ層の間に金属層を入れることで導電率を高めることができる。
【０１１９】
本実施の形態によれば、第１電流拡散層４６を設けることで、ｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置と、第１電流拡散層４６の上面の高さ位置とを揃えることができる。本実施の形態では、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂからｐ型半導体層２８の上面２８ａまでの厚みが４００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度と大きいため、高さ調整のための第１電流拡散層４６を設けない場合、ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の高さが大きくずれてしまう。ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の高さのずれが大きい場合、ｐ側バンプ１６およびｎ側バンプ１８を用いて実装基板１４に接合する際に不均一な力が加わって半導体発光素子１２にダメージが生じるおそれがある。特に、ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の高さのずれが２００ｎｍ以上または５００ｎｍ以上となる場合、実装時の不良率が増加する傾向にある。本実施の形態によれば、ｐ側コンタクト層４０の上面の高さ位置と第１電流拡散層４６の上面の高さ位置の差を１００ｎｍ以下とすることで、ｐ側パッド電極３６とｎ側パッド電極３８の高さのずれを１００ｎｍ以下にでき、実装時の不良率を低減できる。
【０１２０】
本実施の形態によれば、ｐ側電流拡散層４２と第２電流拡散層４８の構造や厚みを実質的に同一とすることで、半導体発光素子１２の実装時にｐ側コンタクト層４０と第１電流拡散層４６に加わる力を均一化することができ、実装時の不良率を低減できる。
【０１２１】
本実施の形態によれば、ｐ側電流拡散層４２、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８にＴｉＮ層を用いることで、誘電体材料から構成される保護層３４との密着性を高めることができる。これにより、ｐ側コンタクト電極３０やｎ側コンタクト電極３２から保護層３４が剥離することによる封止機能の低下を防止できる。これにより、長期間にわたって光出力が低下しにくい半導体発光素子１２を実現できる。
【０１２２】
本実施の形態によれば、ｎ側コンタクト層４４の金属層の上にＴｉＮ層を設けた状態でアニール処理をすることで、アニール処理時における金属層の酸化を防止できる。これにより、ｎ側コンタクト層４４の紫外光反射率の低下やｎ側コンタクト層４４の上面の平坦性の低下を防止できる。
【０１２３】
本実施の形態によれば、ｎ側コンタクト層４４のアニール処理後に第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８を形成することで、アニール処理により第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８の劣化を防止できる。同様に、ｐ側コンタクト層４０のアニール処理後にｐ側電流拡散層４２を形成することで、アニール処理によるｐ側電流拡散層４２の劣化を防止できる。
【０１２４】
（第２の実施の形態）
図２０は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子１１２の構成を概略的に示す上面図であり、上述の図６に対応する。第２の実施の形態では、ｐ側パッド電極１３６、ｎ側パッド電極１３８、ｐ側パッド開口１５６およびｎ側パッド開口１５８の形成範囲を第１の実施の形態から変更している。第２の実施の形態におけるその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に比べて、ｐ側パッド電極１３６の第２方向（ｙ方向）の幅ｗｐを大きくし、ｎ側パッド電極１３８の第２方向（ｙ方向）の幅ｗｎを小さくしている。ｐ側パッド電極１３６の幅ｗｐは、ｎ側パッド電極１３８の幅ｗｎの１．５倍以上であり、例えば２倍〜４倍程度である。ｐ側パッド開口１５６の形成範囲は、ｐ側パッド電極１３６の形成範囲に対応して第２方向（ｙ方向）に大きくしている。具体的には、ｐ側内側フィンガー開口１５６ｂおよびｐ側外側フィンガー開口１５６ｃの第２方向（ｙ方向）の長さを第１の実施の形態に比べて大きくしている。一方、ｎ側パッド開口１５８の形成範囲は、ｐ側パッド電極１３６の形成範囲に対応して第２方向（ｙ方向）に小さくしている。具体的には、ｎ側パッド開口１５８ｂの第２方向（ｙ方向）の長さを第１の実施の形態に比べて大きくしている。
【０１２６】
第２の実施の形態においても、上述の第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、第２の実施の形態によれば、ｐ側パッド電極１３６およびｐ側パッド開口１５６の形成範囲を広くすることで、活性層２６の全体に対して電流をより均一に供給できる。特に、活性層２６の内側フィンガー部２６ｂや外側フィンガー部２６ｃの先端部に対して電流を効率的に供給できる。これにより、活性層２６の発光分布を改善できる。
【０１２７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【０１２８】
ある実施の形態において、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８の少なくとも一方は、ｎ側コンタクト層４４の形成領域よりも広い領域にわたって設けられる。例えば、第１電流拡散層４６がｎ側コンタクト層４４よりも広い領域に設けられるのに対し、第２電流拡散層４８がｎ側コンタクト層４４と一致する領域またはｎ側コンタクト層４４よりも狭い領域に設けられてもよい。なお、第１電流拡散層４６がｎ側コンタクト層４４に一致する領域またはｎ側コンタクト層４４よりも狭い領域に設けられるのに対し、第２電流拡散層４８がｎ側コンタクト層４４よりも広い領域に設けられてもよい。また、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８の双方がｎ側コンタクト層４４よりも広い領域に設けられてもよい。この場合、第２電流拡散層４８の形成領域は、第１電流拡散層４６の形成領域と一致してもよいし、第１電流拡散層４６の形成領域よりも広くてもよいし、第１電流拡散層４６の形成領域よりも狭くてもよい。
【０１２９】
上述の実施の形態では、ｎ側コンタクト層４４の上に第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８を設ける場合を示した。別の実施の形態では、第１電流拡散層４６および第２電流拡散層４８を設ける代わりに、ｎ側コンタクト層４４の上に単一のｎ側電流拡散層を設けてもよい。ｎ側電流拡散層は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層の積層構造を一つだけ備えてもよい。ｎ側電流拡散層の上面の高さ位置とｐ側電流拡散層４２の上面の高さ位置の差は、１００ｎｍ以下であることが好ましい。ｎ側電流拡散層は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層の積層構造を三以上備えてもよい。また、ｐ側電流拡散層４２は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層の積層構造を二以上備えてもよい。
【０１３０】
上述の実施の形態では、ｐ側コンタクト層４０としてＩＴＯなどの透明導電性酸化物を用いる場合について示した。別の実施の形態では、ｐ側コンタクト層４０としてロジウム（Ｒｈ）などの白金族金属層と、白金族金属層の上面および側面を被覆するＴｉＮ層とを積層させた構造を用いてもよい。
【０１３１】
上述の実施の形態では、ｐ型半導体層２８の厚さを４００ｎｍ以上とする場合について示した。別の実施の形態では、ｐ型半導体層２８の厚さを１００ｎｍ以下程度に薄くしてもよい。特に、ｐ側コンタクト層４０としてＲｈを用いる場合、ｐ型半導体層２８の厚さを１００ｎｍ以下にしてもよい。この場合、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂからｐ型半導体層２８の上面までの高さが小さくなるため、高さ調整のための第１電流拡散層４６を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
１０…半導体発光装置、１２…半導体発光素子、１４…実装基板、１６ａ，１６ｂ…ｐ側バンプ、１８ａ，１８ｂ…ｎ側バンプ、２０…基板、２４…ｎ型半導体層、２６…活性層、２８…ｐ型半導体層、３０…ｐ側コンタクト電極、３２…ｎ側コンタクト電極、３４…保護層、３６…ｐ側パッド電極、３８…ｎ側パッド電極、４０…ｐ側コンタクト層、４２…ｐ側電流拡散層、４４…ｎ側コンタクト層、４６…第１電流拡散層、４８…第２電流拡散層、５６…ｐ側パッド開口、５８…ｎ側パッド開口、Ｓ１…第１櫛歯領域、Ｓ２…第２櫛歯領域、Ｓ３…第３櫛歯領域、Ｓ４…第４櫛歯領域、Ｓ５…第５櫛歯領域。
【要約】
【課題】半導体発光素子の発光分布および実装性を改善する。
【解決手段】ｎ型半導体層２４上の第１櫛歯領域に設けられる活性層２６と、活性層２６上に設けられるｐ型半導体層２８と、ｎ型半導体層２４上の第２櫛歯領域に設けられるｎ側コンタクト電極３２と、ｐ型半導体層２８上の第３櫛歯領域に設けられるｐ側コンタクト電極３０と、ｐ側コンタクト電極３０上の第４櫛歯領域に設けられるｐ側パッド開口５６と、ｎ側コンタクト電極３２上の第５櫛歯領域に設けられるｎ側パッド開口５８とを有し、誘電体材料から構成される保護層３４と、ｐ側パッド開口５６においてｐ側コンタクト電極３０と接続するｐ側パッド電極３６と、ｎ側パッド開口５８においてｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極３８と、を備える。
【選択図】図１【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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