(57)【要約】【課題】発光特性に優れる化合物半導体発光素子及びその製造方法、ランプ、電子機器並びに機械装置を提供する。【解決手段】基板１１上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４がこの順で積層され、さらに、導電型透光性電極からなる正極１５及び導電型電極からなる負極１７を備えてなり、正極１５をなす導電型透光性電極は六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順で積層され、さらに、導電型透光性電極からなる正極及び導電型電極からなる負極を備えてなる化合物半導体発光素子であって、
前記正極をなす導電型透光性電極が、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜であることを特徴とする化合物半導体発光素子。
【請求項２】
前記透明導電膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項３】
前記透明導電膜内におけるキャリアのキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項４】
前記透明導電膜のシート抵抗が５０Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項５】
前記透明導電膜の厚さが３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項６】
前記透明導電膜の表面に凹凸加工がなされていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項７】
前記透明導電膜の表面に複数個の独立した凹部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項８】
前記透明導電膜の凹部の合計面積が、前記透明導電膜全体の面積に対する割合で１／４〜３／４の範囲であることを特徴とする請求項７に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項９】
前記透明導電膜の凹部における前記透明導電膜の厚さが、凸部における前記透明導電膜の厚さの１／２以下であることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜、ＩＴＯ膜、ＩＧＯ膜のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１１】
前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜であり、  前記ＩＺＯ膜中のＺｎＯ含有量が１〜２０質量％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１２】
前記化合物半導体が、窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１３】
前記導電型透光性電極からなる正極が前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記導電型電極からなる負極が前記ｎ型半導体層上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【請求項１４】
少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）に示す各工程を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
（ａ）基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順で積層して半導体ウェーハを作製する半導体層形成工程、
（ｂ）前記ｐ型半導体層にアモルファス状の透明導電膜を積層する導電型透光性電極積層工程、
（ｃ）前記透明導電膜を所定形状にエッチングするエッチング工程、及び、
（ｄ）エッチングされた前記透明導電膜に対して、３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程。
【請求項１５】
前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜、ＩＴＯ膜、ＩＧＯ膜のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記（ｄ）に示す熱処理工程は、前記透明導電膜に対して、３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲の特性に制御することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記（ｂ）に示す導電型透光性電極積層工程は、スパッタリング法によって前記透明導電膜を積層することを特徴とする請求項１４乃至１６の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記化合物半導体が窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする請求項１４乃至１７の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記透明導電膜を、前記ｐ型半導体層上に積層して形成することを特徴とする請求項１４乃至１８の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至１９の何れか１項に記載の製造方法によって製造される化合物半導体発光素子。
【請求項２１】
少なくとも六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
【請求項２２】
膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることを特徴とする請求項２１に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
【請求項２３】
膜内のキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
【請求項２４】
請求項１乃至１３又は請求項２０の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子が備えられてなるランプ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
【請求項２６】
請求項２５に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、電子デバイス等に、好適に用いられ、化合物半導体が積層されてなる化合物半導体発光素子及びその製造方法、化合物半導体発光素子に用いられる化合物半導体発光素子用導電型透光性電極、化合物半導体発光素子を備えたランプ、該ランプが組み込まれてなる電子機器並びに該電子機器が組み込まれてなる機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、化合物半導体発光素子の一例としてｐｎ接合型の発光ダイオード（ＬＥＤ）が周知であり、例えば、導電性のリン化ガリウム（ＧａＰ）単結晶を基板上にエピタキシャル成長させたＧａＰ層を、発光層として利用したＧａＰ系ＬＥＤ等が知られている。また、砒化アルミニウム・ガリウム混晶（組成式ＡｌＸＧａＹＡｓ：０≦Ｘ，Ｙ≦１でＸ＋Ｙ＝１）や、リン化アルミニウム・ガリウム・インジウム混晶（組成式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＰ：０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１でＸ＋Ｙ＋Ｚ＝１）を発光層とする、赤色帯、橙黄色帯から緑色帯ＬＥＤがある。また、窒化ガリウム・インジウム（組成式ＧａαＩｎβＮ：０≦α，β≦１、α＋β＝１）等の窒化ガリウム系化合物半導体層を発光層とする、近紫外帯、青色帯または緑色帯の短波長ＬＥＤが知られている。
【０００３】
上記したような、例えば、ＡｌＸＧａＹＩｎＺＰ系ＬＥＤにおいて、導電性のｎ型又はｐ型の発光層は、導電性のｐ型またはｎ型の砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶を基板として、その基板上に形成される。また、青色ＬＥＤにおいては、電気絶縁性を有するサファイア（α−Ａｌ２Ｏ３単結晶）等の単結晶が基板として利用されている。また、短波長ＬＥＤにおいては、立方晶（３Ｃ結晶型）或いは六方晶（４Ｈまたは６Ｈ結晶型）の炭化珪素（ＳｉＣ）も基板として利用されている。そして、これらの基板上に半導体層を積層させた半導体ウェーハ上の所定の位置に、例えば第１導電型透光性電極と第２導電型電極を設けることにより、発光素子を形成している。
【０００４】
ここで、特に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の場合、サファイア単結晶をはじめ、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等により、窒化ガリウム系化合物半導体が形成される。
従来、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の特徴として、横方向への電流拡散が小さい特性があり、電極直下の半導体層にしか電流が注入されないため、発光層で発光した光が電極によって遮られ、外部に取り出され難いという問題があった。そこで、このような窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、通常、正極として透光性電極が用いられ、正極を通して光が取り出される構成とされている。
【０００５】
透光性電極としては、例えば、Ｎｉ／Ａｕの積層構造を有するものや、ＩＴＯ等のような周知の導電材料が用いられる。また、近年、より透光性に優れる材料であることから、Ｉｎ２Ｏ３やＺｎＯ等を主成分とする酸化物系の透光性電極を利用することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の発光素子に用いられているＩＴＯは、透光性電極として最も多く用いられている材料であり、このようなＩＴＯは、例えば、５〜２０質量％のＳｎＯ２がドーピングされたＩｎ２Ｏ３を含むことにより、２×１０−４Ωｃｍ以下の低比抵抗を有する導電性酸化膜として得ることができる。
【０００６】
また、透光性電極からの光取出し効率を向上させるため、透光性電極の光取出し面に凹凸加工を設けることが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載の発光素子に備えられる透光性電極においては、低抵抗のＩＴＯの成膜直後に微結晶を形成しており、ＩＴＯに凹凸加工を設けるには、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）水溶液や塩酸（ＨＣｌ）等のエッチング液を使用する必要がある。しかしながら、これらのような強酸のエッチング液を使用したウェットエッチング処理においては、エッチング速度が早いために制御が難しく、ＩＴＯのエッジ部分にバリが発生しやすいという問題があり、また、オーバーエッチングが生じやすいために歩留まりが低下する虞がある。
【０００７】
上記特許文献２に記載されたような透光性電極への凹凸加工処理における問題点を解決するため、スパッタ法によってアモルファス（非晶質）のＩＺＯ膜を成膜することにより、上記エッチング液のような強酸液を使用せず、比較的緩やかにエッチング処理を行なうことが提案されている（例えば、特許文献３を参照）。特許文献３に記載の方法によれば、強酸によるエッチング処理に比べ、バリやオーバーエッチング等が発生しにくく、また、光取り出し効率向上のための微細加工も容易に行うことが可能となる。
【０００８】
しかしながら、アモルファスのＩＺＯ膜は、熱処理を施したＩＴＯ膜に比べて透光性の点で劣るために光取り出し効率が低下し、発光素子の発光出力が低くなるという問題がある。また、アモルファスのＩＺＯ膜は、ｐ型ＧａＮ層との間における接触抵抗が高いため、発光素子の駆動電圧が高くなってしまうという問題がある。またさらに、アモルファス状であることから、耐水性や耐薬品性に劣り、ＩＺＯ膜の成膜後の製造工程における歩留まりが低下し、素子の信頼性の低下等の問題が生じる虞がある。
【０００９】
一方、結晶化されたＩＺＯ膜をｐ型半導体上に設け、透光性電極として用いてなる発光素子が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。また、特許文献４では、アモルファス状のＩＺＯ膜を、酸素を含まない窒素中において、３００〜６００℃の温度範囲のアニール処理を行なうことにより、このアニール温度の上昇とともにシート抵抗が減少すること（特許文献４の段落００３６参照）や、６００℃以上の温度でＩＺＯ膜をアニール処理するとＩｎ２Ｏ３からなるＸ線のピークが主に検出されることから、ＩＺＯ膜が結晶化していることが明らかであること（特許文献４の段落００３８参照）等が開示されている。また、特許文献４には、６００℃の温度でＩＺＯ膜をアニール処理した場合、アニール処理を施していないＩＺＯ膜に比べて紫外領域（波長：３５０〜４２０ｎｍ）における透過率が２０〜３０％高くなること（特許文献４の段落００４０参照）が開示されており、また、このようなＩＺＯ膜を備えた発光素子では、発光面の発光分布が、正極の全面で発光する特性となっており、駆動電圧Ｖｆが３．３Ｖ、発光出力Ｐｏが１５ｍＷの素子特性であること（特許文献４の段落００４７参照）が開示されている。
【００１０】
また、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）の結晶構造に関して、Ｉｎ２Ｏ３には立方晶系と六方晶系の２つの異なる結晶系があり、立方晶系の場合には、常圧又は常圧よりも低い圧力下において安定な結晶相のビックスバイト結晶構造となることが従来から知られており、各種文献に開示されている。また、上述のような立方晶ビックスバイト型の結晶構造を有する多結晶酸化インジウムスズ膜が用いられてなる液晶表示パネルが提案されている（例えば、特許文献５を参照）。
【００１１】
上述したように、発光素子の発光特性を向上させるためには、ｐ型半導体層上に設けられる透光性電極からの光取り出し効率をより一層向上させる必要がある。しかしながら、上記特許文献１〜５に記載された透光性電極の構成では充分な透光特性が得られず、より高い透光特性を有する透光性電極を備え、優れた発光特性を有する化合物半導体発光素子が望まれていた。
【特許文献１】特開２００５−１２３５０１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９６１５２号公報
【特許文献３】特開平０８−２１７５７８号公報
【特許文献４】特開２００７−２８７８４５号公報
【特許文献５】特開２００１−２１５５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、発光特性に優れる化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに、光取り出し効率に優れるとともに高い生産性を有する化合物半導体発光素子用導電型透光性電極を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記化合物半導体発光素子が備えられ発光特性に優れるランプ、及びこのランプが組み込まれてなる電子機器、並びにこの電子機器が組み込まれてなる機械装置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】
【００１３】
本発明者等は、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、以下に示す発明を完成した。
即ち、本発明は以下に関する。
【００１４】
[１]  基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順で積層され、さらに、導電型透光性電極からなる正極及び導電型電極からなる負極を備えてなる化合物半導体発光素子であって、
前記正極をなす導電型透光性電極が、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜であることを特徴とする化合物半導体発光素子。
[２]  前記透明導電膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする前項１に記載の化合物半導体発光素子。
[３]  前記透明導電膜内におけるキャリアのキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする前項１または前項２に記載の化合物半導体発光素子。
[４]  前記透明導電膜のシート抵抗が５０Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする前項１乃至３の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[５]  前記透明導電膜の厚さが３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることを特徴とする前項１乃至４の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[６]  前記透明導電膜の表面に凹凸加工がなされていることを特徴とする前項１乃至５の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[７]  前記透明導電膜の表面に複数個の独立した凹部が形成されていることを特徴とする前項６に記載の化合物半導体発光素子。
[８]  前記透明導電膜の凹部の合計面積が、前記透明導電膜全体の面積に対する割合で１／４〜３／４の範囲であることを特徴とする前項７に記載の化合物半導体発光素子。
[９]  前記透明導電膜の凹部における前記透明導電膜の厚さが、凸部における前記透明導電膜の厚さの１／２以下であることを特徴とする前項６乃至８の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[１０]  前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜、ＩＴＯ膜、ＩＧＯ膜のいずれかであることを特徴とする前項１乃至９の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[１１]  前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜であり、  前記ＩＺＯ膜中のＺｎＯ含有量が１〜２０質量％の範囲であることを特徴とする前項１乃至１０の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[１２]  前記化合物半導体が、窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする前項１乃至１１の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
[１３]  前記導電型透光性電極からなる正極が前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記導電型電極からなる負極が前記ｎ型半導体層上に設けられていることを特徴とする前項１乃至１２の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【００１５】
[１４]  少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）に示す各工程を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
（ａ）基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順で積層して半導体ウェーハを作製する半導体層形成工程、
（ｂ）前記ｐ型半導体層にアモルファス状の透明導電膜を積層する導電型透光性電極積層工程、
（ｃ）前記透明導電膜を所定形状にエッチングするエッチング工程、及び、
（ｄ）エッチングされた前記透明導電膜に対して、３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程。
[１５]  前記透明導電膜が、ＩＺＯ膜、ＩＴＯ膜、ＩＧＯ膜のいずれかであることを特徴とする前項１４に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
[１６]  前記（ｄ）に示す熱処理工程は、前記透明導電膜に対して、３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲の特性に制御することを特徴とする前項１４または前項１５に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
[１７]  前記（ｂ）に示す導電型透光性電極積層工程は、スパッタリング法によって前記透明導電膜を積層することを特徴とする前項１４乃至１６の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
[１８]  前記化合物半導体が窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする前項１４乃至１７の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
[１９]  前記透明導電膜を、前記ｐ型半導体層上に積層して形成することを特徴とする前項１４乃至１８の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【００１６】
[２０]  前項１４乃至１９の何れか１項に記載の製造方法によって製造される化合物半導体発光素子。
[２１]  少なくとも六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
[２２]  膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることを特徴とする前項２１に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
[２３]  膜内のキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする前項２１又は前項２２に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
[２４]  前項１乃至１３又は前項２０の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子が備えられてなるランプ。
[２５]  前項２４に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
[２６]  前項２５に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置。
【００１７】
また、本発明は以下に関する。
［２７]  基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順で積層され、さらに、導電型透光性電極からなる正極及び導電型電極からなる負極を備えてなる化合物半導体発光素子であって、前記正極をなす導電型透光性電極が結晶化されたＩＺＯ膜からなり、該ＩＺＯ膜が六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む膜であることを特徴とする化合物半導体発光素子。
［２８]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする前項２７に記載の化合物半導体発光素子。
［２９]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする前項２８に記載の化合物半導体発光素子。
［３０]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする前項２８に記載の化合物半導体発光素子。
［３１]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることを特徴とする前項２８に記載の化合物半導体発光素子。
【００１８】
［３２]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３５〜９０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることを特徴とする前項２９に記載の化合物半導体発光素子。
［３３]  前記ＩＺＯ膜内におけるキャリアのキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする前項２７乃至３２の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［３４]  前記ＩＺＯ膜のシート抵抗が５０Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする前項２７乃至３３の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［３５]  前記ＩＺＯ膜中のＺｎＯ含有量が１〜２０質量％の範囲であることを特徴とする前項２７乃至３４の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子
［３６]  前記ＩＺＯ膜の厚さが３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることを特徴とする前項２７乃至３５の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［３７]  前記ＩＺＯ膜の表面に凹凸加工がなされていることを特徴とする前項２７乃至３６の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［３８]  前記ＩＺＯ膜の表面に複数個の独立した凹部が形成されていることを特徴とする前項３７に記載の化合物半導体発光素子。
［３９]  前記ＩＺＯ膜の凹部の合計面積が、ＩＺＯ膜全体の面積に対する割合で１／４〜３／４の範囲であることを特徴とする前項３８に記載の化合物半導体発光素子。
［４０]  前記ＩＺＯ膜の凹部におけるＩＺＯ膜の厚さが、凸部におけるＩＺＯ膜の厚さの１／２以下であることを特徴とする前項３７乃至３９の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［４１]  前記化合物半導体が、窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする前項２７乃至４０の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
［４２]  前記導電型透光性電極からなる正極が前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記導電型電極からなる負極が前記ｎ型半導体層上に設けられていることを特徴とする前項２７乃至４１の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子。
【００１９】
［４３]  少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）に示す各工程を含むことを特徴とする化合物半導体発光素子の製造方法。
（ａ）基板上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順で積層して半導体ウェーハを作製する半導体層形成工程、
（ｂ）前記ｐ型半導体層にアモルファス状のＩＺＯ膜を積層する導電型透光性電極積層工程、
（ｃ）前記ＩＺＯ膜を所定形状にエッチングするエッチング工程、及び、
（ｄ）エッチングされた前記ＩＺＯ膜に対して、５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記ＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程。
［４４]  前記（ｄ）に示す熱処理工程は、前記ＩＺＯ膜に対して、５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、前記ＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲の特性に制御することを特徴とする前項４３に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
［４５]  前記（ｂ）に示す導電型透光性電極積層工程は、スパッタリング法によって前記ＩＺＯ膜を積層することを特徴とする前項４３又は前項４４に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
［４６]  前記化合物半導体が窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とする前項４３乃至４５の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
［４７]  前記ＩＺＯ膜を、前記ｐ型半導体層上に積層して形成することを特徴とする前項４３乃至４６の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
【００２０】
［４８]  前項４３乃至４７の何れか１項に記載の製造方法によって製造される化合物半導体発光素子。
［４９]  少なくとも六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むＩＺＯ膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
［５０]  膜内におけるキャリアの移動度が３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることを特徴とする前項４８に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
［５１]  膜内のキャリア濃度が1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲であることを特徴とする前項４９又は前項５０に記載の化合物半導体発光素子用導電型透光性電極。
［５２]  前項２７乃至４２又は前項４８の何れか１項に記載の化合物半導体発光素子が備えられてなるランプ。
［５３]  前項５２に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
［５４]  前項５３に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の化合物半導体発光素子によれば、基板上に化合物半導体からなる各層が積層され、さらに導電型透光性電極からなる正極及び導電型電極からなる負極を備え、前記正極をなす導電型透光性電極が、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜であるので、可視から紫外領域において特に高い光透過率を有する導電型透光性電極とすることができ、発光素子の光取り出し特性が高められる。これにより、格別に優れた発光出力特性を有する化合物半導体発光素子が実現できる。
またさらに、導電型透光性電極をなす透明導電膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上に制御された構成とすることにより、低抵抗の正極とすることができ、駆動電圧の低い化合物半導体発光素子が実現できる。
本発明の化合物半導体発光素子によれば、基板上に化合物半導体からなる各層が積層され、さらに導電型透光性電極からなる正極及び導電型電極からなる負極を備え、正極をなす導電型透光性電極は結晶化されたＩＺＯ膜からなり、該ＩＺＯ膜が六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む構成なので、可視から紫外領域において特に高い光透過率を有する導電型透光性電極とすることができ、発光素子の光取り出し特性が高められる。これにより、格別に優れた発光出力特性を有する化合物半導体発光素子が実現できる。またさらに、導電型透光性電極をなすＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上に制御された構成とすることにより、低抵抗の正極とすることができ、駆動電圧の低い化合物半導体発光素子が実現できる。
【００２２】
また、本発明の化合物半導体発光素子の製造方法によれば、基板上に化合物半導体からなる各層を積層して半導体ウェーハを作製する半導体層形成工程と、ｐ型半導体層にアモルファス状の透明導電膜を積層する導電型透光性電極積層工程と、透明導電膜を所定形状にエッチングするエッチング工程と、透明導電膜に対して３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程との各工程を含む方法なので、可視から紫外領域において特に優れた光透過率を有する導電型透光性電極を備え、格別に優れた発光出力特性を有し、なおかつ低駆動電圧の化合物半導体発光素子が得られる。
また、本発明の化合物半導体発光素子の製造方法によれば、基板上に化合物半導体からなる各層を積層して半導体ウェーハを作製する半導体層形成工程と、ｐ型半導体層にアモルファス状のＩＺＯ膜を積層する導電型透光性電極積層工程と、ＩＺＯ膜を所定形状にエッチングするエッチング工程と、ＩＺＯ膜に対して５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、ＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程との各工程を含む方法なので、可視から紫外領域において特に優れた光透過率を有する導電型透光性電極を備え、格別に優れた発光出力特性を有し、なおかつ低駆動電圧の化合物半導体発光素子が得られる。
【００２３】
また、本発明の化合物半導体発光素子用透光性電極によれば、少なくとも六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上である構成なので、低抵抗かつ優れた透光性を有する電極が得られる。
また、本発明の化合物半導体発光素子用透光性電極によれば、少なくとも六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むＩＺＯ膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上である構成なので、低抵抗かつ優れた透光性を有する電極が得られる。
【００２４】
また、本発明のランプによれば、上記本発明の半導体化合物発光素子が備えられてなるものなので、発光特性に優れたものとなる。
また、本発明の電子機器によれば、上記本発明のランプが組み込まれてなるものなので、機器特性に優れたものとなり、また、本発明の機械装置によれば、上記本発明の電子機器が組み込まれてなるものなので、装置特性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態である化合物半導体発光素子及びその製造方法、化合物半導体発光素子用導電型透光性電極、ランプ、電子機器並びに機械装置について、図１〜６（並びに図７〜２１）を適宜参照しながら説明する。図１は本実施形態のフェイスアップ型の化合物半導体発光素子を示す断面図であり、図２は図１に示す化合物半導体発光素子の平面図、図３は積層体構造を有した窒化ガリウム系化合物半導体層の一例を示す断面図、図４は図１に示す化合物半導体発光素子が用いられてなるランプを示す概略図、図５及び図６は化合物半導体発光素子に備えられる正極に凹凸が形成された例を示す概略図である。なお、以下の説明において参照する図面は、本実施形態の化合物半導体発光素子及びその製造方法、化合物半導体発光素子用導電型透光性電極、ランプ、電子機器並びに機械装置を説明するための図面であって、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の化合物半導体発光素子等の寸法関係とは異なっている。
【００２６】
本発明における発光素子を構成する化合物半導体としては、例えばサファイア基板或いは炭化珪素又はシリコン基板等上に設けられる一般式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ１−ａＭａ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１であり、記号Ｍは窒素とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦ａ＜１である）で表されるＩＩＩ族窒化物半導体系発光素子が挙げられる。また、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板上に設けられるＡｌＸＧａＹＡｓ（０≦Ｘ，Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）系発光素子やＡｌＸＧａＹＩｎＺＰ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｚ≦１，Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１）系発光素子も例示できる。また、ＧａＰ基板上に設けたＧａＰ系発光素子も適用される。さらに、本発明においては、その他、公知な発光素子を構成する化合物半導体の構成も適用される。特に、好ましくはＩＩＩ族窒化物半導体の一例として、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が好適に適用される。
【００２７】
上述の発光素子において適用される化合物半導体層は、目的とする機能に基づいて選ばれる基板上に積層される。例えば、ダブルヘテロ（二重異種）接合構造を有する発光層を構成するためには、例えば、発光層の第一、第二の主面、つまり両面にｎ型半導体層とｐ型半導体層を配置する。そして、駆動電流を供給するために、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層上にそれぞれ電極が配置される。このような電極としては、特に光の出射側においては透光性の高い導電型透光性電極が用いられる。本発明では、光の出射側で用いられる導電型透光性電極を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜としている。例えば、本発明では、光の出射側で用いられる導電型透光性電極を、結晶化されたＩＺＯ膜からなるとともに、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むものとすることができる。
また、本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に限定されるものではなく、上述の各種化合物半導体を用いた発光素子に適用される。
【００２８】
［化合物半導体発光素子］
本実施形態の化合物半導体発光素子（以下、発光素子と略称することがある）１は、図１に示す例のように、基板１１上に、化合物半導体（以下、半導体と略称することがある）からなるｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４がこの順で積層され、さらに導電型透光性電極からなる正極１５及び導電型電極１７からなる負極を備えてなるものである。正極１５をなす導電型透光性電極は、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜から構成されている。例えば、正極１５をなす導電型透光性電極は、結晶化されたＩＺＯ膜からなり、該ＩＺＯ膜が六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むものとすることができる。
また、図示例の発光素子１は、導電型透光性電極からなる正極１５の上に導電型電極か材料からなる正極ボンディングパッド１６が設けられている。
以下、本実施形態の発光素子１の積層構造について説明する。
【００２９】
『基板』
基板１１の材料には、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶などの酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶及びＺｒＢ２のホウ化物単結晶等、公知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。
なお、基板の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
【００３０】
『半導体層（化合物半導体：窒化ガリウム系化合物半導体）』
ｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４としては、各種構造のものが周知であり、これら周知のものを何ら制限なく用いることができる。特に、ｐ型半導体層１４には、キャリア濃度が一般的な濃度のものを用いれば良く、比較的キャリア濃度の低い、例えば１×１０１７ｃｍ−３程度のｐ型半導体層に対しても、本発明で用いられ、詳細を後述する透明導電膜からなる正極１５を適用することができる。
【００３１】
また、上記各半導体層に用いる化合物半導体としては、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体が挙げられ、この窒化ガリウム系化合物半導体として、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体が周知であり、本発明におけるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ＜１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００３２】
また、上述のような窒化ガリウム系化合物半導体を基板上に積層させた半導体ウェーハの一例として、図３に示すような積層体構造を有した窒化ガリウム系化合物半導体ウェーハ２０のように、サファイアからなる基板２１上に、ＡｌＮからなる図示略のバッファ層を積層して、順次、ＧａＮ下地層２２、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２４、ＩｎＧａＮからなる発光層２５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２６、ｐ型ＧａＮコンタクト層２７を積層した構成のものが挙げられる。
【００３３】
『正極（導電型透光性正極：透明導電膜）』
上述したような半導体層の最上層に設けられるｐ型半導体層１４の上には、導電型透光性電極からなる正極１５が積層される。本実施形態の正極１５をなす導電型透光性電極は、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜から構成されている。透明導電膜は、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛系酸化物）膜、ＩＴＯ（インジウム・スズ系酸化物）膜、ＩＧＯ（インジウム・ガリウム系酸化物）膜のいずれかであることが好ましい。
例えば、本実施形態の正極１５をなす導電型透光性電極は、結晶化されたＩＺＯ（インジウム・亜鉛系酸化物）膜からなるとともに、該ＩＺＯ膜が六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むものとすることができる。
【００３４】
特に、本発明においては、正極１５に用いられる透明導電膜、好ましくはＩＺＯ膜の特性として、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることが好ましい。さらには、キャリアの移動度が３５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることがより好ましく、３８ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上であることが最も好ましい。またさらに、透明導電膜内におけるキャリアの移動度は、３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることが好ましく、３５〜９０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることがより好ましく、また、３８〜９０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲であることが最も好ましい。
正極（導電型透光性電極）１５を、膜内におけるキャリアの移動度が上記範囲となるように制御した構成とすることにより、特に、可視から紫外領域において特に優れた光透過率を有する正極が得られ、ひいては発光素子１の発光出力特性が向上する。
なお、本発明において説明する移動度とは、電界のもとで荷電粒子、即ちキャリアが移動する際、その移動速度を電界の強さで割った量である。
【００３５】
また、本発明においては、正極１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のキャリア濃度は特に限定されないが、1×１０２０〜５×１０２１ｃｍ−３の範囲が好ましく、1×１０２０〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲であることがより好ましい。
さらに、本発明においては、正極１５をなす透明導電膜のシート抵抗は、電流を効率良く拡散するためには、５０Ω／ｓｑ以下であることが好ましく、２０Ω／ｓｑ以下であることがより好ましい。
【００３６】
また、正極１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜には、比抵抗が最も低くなる組成の材料を使用することが好ましい。例えば、透明導電膜がＩＺＯ膜からなるものである場合には、ＩＺＯ膜中において、ＺｎＯ濃度は１〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％の範囲であることがより好ましく、また、概ね１０質量％であることが最も好ましい。
Ｉｎ２Ｏ３なる組成を有する結晶は、ビックスバイト構造の立方晶構造と、六方晶構造の２種類の構造が知られている。本発明において正極１５として用いられる透明導電膜においては、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３だけでなく立方晶構造のＩｎ２Ｏ３を含む構成とすることが可能である。本発明において正極１５として用いられるＩＺＯ膜においても、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３や立方晶構造のＩｎ２Ｏ３を含む構成とすることが可能となる。
【００３７】
また、本発明において正極１５として用いられる透明導電膜、例えばＩＺＯ膜は、Ｉｎ２Ｏ３と透明導電膜に含まれる酸化金属との複合酸化物であるアモルファスの透明導電膜を、５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、主として六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含み、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性を有する結晶度の高い透明導電膜として得られるものである。
【００３８】
本発明者等が鋭意実験したところ、アモルファスの透明導電膜、例えばＩＺＯ膜は、詳細を後述する熱処理工程における条件（温度、保持時間等）を最適化することにより、主として六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を多く含む組成に制御することができ、このような透明導電膜を化合物半導体発光素子の正極（導電型透光性電極）に用いることで、発光素子の発光特性が格段に向上することを見出した（後述の製造方法及び実施例の欄を参照）。
一方、本発明者等が鋭意実験したところによれば、上述のような透明導電膜（例えばＩＺＯ膜）は、加熱条件が適性でない場合は、六方晶構造からビックスバイト（立方晶）構造への転移が起こり、結果的にシート抵抗の上昇が発生し、化合物半導体発光素子用の導電型透光性電極としての特性が低下してしまうことが明らかとなった。また、透明導電膜がＩＺＯ膜からなるものである場合、ＩＺＯ膜は、熱処理条件によっては、Ｚｎのマイグレーション（移動）によるＩＺＯ組成の不均一化が起こることも明らかとなった。
本発明に係る化合物半導体発光素子に備えられる正極は、上記構成を有し、また、詳細を後述する熱処理工程の条件を適正に制御することにより、優れた光透過率を有する導電型透光性電極となる。
【００３９】
また、正極１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の膜厚は、低シート抵抗、高光透過率を得ることができる３５ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）の範囲であることが好ましい。さらに、生産コストの観点から、正極１５の膜厚は１０００ｎｍ（１μｍ）以下であることが好ましい。
【００４０】
また、正極１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の表面には、詳細を後述する方法により、図５及び図６に示すような凹凸形状が加工されていることがより好ましい。このような凹凸加工の詳細については後述するが、透明導電膜の表面に凹凸加工が施された構成とすることにより、正極の光透過率を向上させ、発光素子の発光出力を向上させることが可能となる。
【００４１】
透明導電膜、例えばＩＺＯ膜からなる正極１５は、ｐ型半導体層１４の直上、あるいはｐ型半導体層１４の上に図示略の金属層などを介して形成される。ここで、正極１５とｐ型半導体層１４との間に金属層が配された構成とした場合には、発光素子の駆動電圧を低減させることができる一方、正極の光透過率が低下して発光素子の発光出力が低下してしまう場合もある。このため、正極とｐ型半導体層との間に金属層等を配した構成とするかどうかについては、発光素子の用途等に応じて、駆動電圧と出力とのバランスを考慮しながら適宜判断することが好ましい。また、正極とｐ型半導体層との間に金属層等を配した構成とする場合には、金属層として、ＮｉやＮｉ酸化物、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｏｓ等からなるものを用いることが好ましい。
【００４２】
本発明に係る化合物半導体発光素子に備えられる正極、即ち、化合物半導体発光素子用導電型透光性電極は、上記構成により、優れた透光特性及び光取り出し特性が得られるものである。
【００４３】
『負極』
負極１７は、正極１５を構成する透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を熱処理した後（後述の熱処理工程を参照）、図１及び図２に示すように、ｐ型半導体層１４、発光層１３及びｎ型半導体層１２の一部をエッチングによって除去してｎ型半導体層１２の一部を露出させ、この露出したｎ型半導体層１２上に、例えば、Ｔｉ／Ａｕからなる従来公知の負極１７を設ける。負極１７としては、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができる。
【００４４】
『正極ボンディングパッド』
正極（導電型透光性電極）１５をなす透明導電膜上、例えばＩＺＯ膜上の少なくとも一部には、発光素子外部の回路基板やリードフレーム等と電気的に接続するための正極ボンディングパッド１６が設けられている。正極ボンディングパッド１６としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｕ等の材料を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造のものを何ら制限無く用いることができる。
また、正極ボンディングパッド１６の厚さとしては、１００〜１０００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、ボンディングパッドの特性上、厚さが大きい方が、ボンダビリティーが高くなるため、正極ボンディングパッド１６の厚さは３００ｎｍ以上とすることがより好ましい。さらに、製造コストの観点から５００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４５】
『保護層』
本実施形態では、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜からなる正極１５の酸化を防ぐため、正極１５上に図示略の保護層が設けられた構成とすることがより好ましい。このような保護層としては、正極ボンディングパッド１６が形成される領域を除く正極１５上の全領域を覆うため、透光性に優れた材料を用いることが好ましく、また、ｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１２とのリークを防ぐために絶縁性材料からなることが好ましく、例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等を用いれば良い。また、保護層の膜厚としては、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜からなる正極１５の酸化を防ぐことができ、かつ透光性が維持できる膜厚であれば良く、具体的には、例えば、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００４６】
以上説明したような、本実施形態の化合物半導体発光素子によれば、基板１１上に化合物半導体からなる各層が積層され、さらに導電型透光性電極からなる正極１５及び導電型電極からなる負極１７を備え、正極１５をなす導電型透光性電極は六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜からなるので、可視から紫外領域において特に高い光透過率を有する導電型透光性電極とすることができ、発光素子１の光取り出し特性が高められる。
また、本実施形態の化合物半導体発光素子によれば、基板１１上に化合物半導体からなる各層が積層され、さらに導電型透光性電極からなる正極１５及び導電型電極からなる負極１７を備え、正極１５をなす導電型透光性電極は結晶化されたＩＺＯ膜からなり、該ＩＺＯ膜が六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む構成なので、可視から紫外領域において特に高い光透過率を有する導電型透光性電極とすることができ、発光素子１の光取り出し特性が高められる。これにより、格別に優れた発光出力特性を有する化合物半導体発光素子１が実現できる。またさらに、正極（導電型透光性電極）１５をなす透明導電膜内、例えばＩＺＯ膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上に制御された構成とすることにより、正極１５を低抵抗化し、駆動電圧の低い化合物半導体発光素子１が実現できる。
【００４７】
また、本実施形態の化合物半導体発光素子１に用いられる正極（化合物半導体発光素子用透光性電極）１５によれば、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む透明導電膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上である構成なので、優れた透光性及び低抵抗性が得られる。
また、本実施形態の化合物半導体発光素子１に用いられる正極（化合物半導体発光素子用透光性電極）１５によれば、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むＩＺＯ膜からなり、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上である構成なので、優れた透光性及び低抵抗性が得られる。
【００４８】
［化合物半導体発光素子の製造方法］
本実施形態の化合物半導体発光素子の製造方法は、少なくとも下記（ａ）〜（ｄ）に示す各工程を含む方法により、図１及び図２に例示するような発光素子１を製造する方法である。
（ａ）基板１１上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４をこの順で積層して半導体ウェーハ１０を作製する半導体層形成工程、
（ｂ）ｐ型半導体層１４にアモルファス状の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を積層する導電型透光性電極積層工程、
（ｃ）透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を所定形状にエッチングするエッチング工程、及び、
（ｄ）エッチングされた透明導電膜、例えばＩＺＯ膜に対して、５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、透明導電膜を、例えばＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み且つ移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御し、正極１５とする熱処理工程。
【００４９】
『半導体層形成工程』
本実施形態の製造方法では、まず、上記（ａ）に示した半導体層形成工程において、基板１１上に、化合物半導体からなるｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４をこの順で積層して半導体ウェーハ１０を作製する。
具体的には、基板１１上に、例えばＡｌＮ等からなる図示略のバッファ層を形成した後、このバッファ層上に、窒化ガリウム系化合物半導体をエピタキシャル成長させることによってｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４を順次積層し、半導体層を形成する。
【００５０】
上述の窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、など窒化ガリウム系化合物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法が好適に使用できる。ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）、Ｇａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｎ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などが用いられる。
また、ドーパントとしては、ｎ型半導体層１２には、Ｓｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を、Ｇｅ原料としてゲルマン（ＧｅＨ４）または有機ゲルマニウム化合物を用い、ｐ型半導体層には、Ｍｇ原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＥｔＣｐ）２Ｍｇ）等を用いることができる。
【００５１】
『導電型透光性電極（正極：透明導電膜、例えばＩＺＯ膜）形成工程』
次いで、上記（ｂ）に示した導電型透光性電極形成工程において、上記半導体層形成工程で形成された半導体層のｐ型半導体層１４上に、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜からなる正極（導電型透光性電極）１５を形成する。
【００５２】
具体的には、まず、ｐ型半導体層１４の上面全域に、アモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を形成する。この際の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の成膜方法としては、アモルファス状態の透明導電膜を形成することが可能な方法であれば、薄膜の成膜に使用される周知の如何なる方法を用いても良く、例えば、スパッタ法（スパッタリング法）や真空蒸着法等の方法を用いて成膜することができるが、スパッタ法を用いることが、真空蒸着法に比べて成膜時に発生するパーティクルやダストなどが少ない点から好ましい。
スパッタ法を用いて透明導電膜としてＩＺＯ膜を形成する場合には、Ｉｎ２Ｏ３ターゲットとＺｎＯターゲットを、ＲＦマグネトロンスパッタ法によって公転成膜することで形成することが可能であるが、成膜速度をより高くするためには、ＩＺＯターゲットに対するパワーの印加をＤＣマグネトロンスパッタ法によって行うことが好ましい。また、ｐ型半導体層１２へのプラズマによるダメージを軽減するため、スパッタの放電出力は１０００Ｗ以下であることが好ましい。
【００５３】
『エッチング工程』
次いで、上記（ｃ）に示したエッチング工程において、上記導電型透光性電極形成工程で成膜されたアモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を所定形状にエッチングする。
具体的には、周知のフォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて透明導電膜、例えばＩＺＯ膜をパターニングすることにより、ｐ型半導体層１４上の正極１５の形成領域を除く領域の透明導電膜を除去し、図２に示すように、正極１５の形成領域にのみ透明導電膜が形成された状態となる。
【００５４】
透明導電膜のパターニングを行なうエッチング工程、例えば、ＩＺＯ膜のパターニングを行なうエッチング工程は、後述の熱処理工程を行なう前に行なうことが望ましい。熱処理工程の後にパターニングを行うと、アモルファス状態であった透明導電膜、例えばＩＺＯ膜が熱処理によって結晶化された透明導電膜（例えばＩＺＯ膜）となるため、アモルファス状態の透明導電膜（例えばＩＺＯ膜）と比較してエッチングが難しくなる。これに対し、熱処理前の透明導電膜（例えばＩＺＯ膜）はアモルファス状態であるため、周知のエッチング液を用いて、容易に高精度でエッチングすることが可能である。例えば、ＩＺＯ膜の場合、ＩＴＯ−０７Ｎエッチング液（関東化学社製）を使用した場合には、およそ４０ｎｍ／ｍｉｎの速度でエッチングすることができ、バリやオーバーエッチングはほとんど生じない。
また、アモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のエッチングは、ドライエッチング装置を用いて行なっても良い。この際、エッチングガスとしては、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＢＣｌ３等を用いることができる。
【００５５】
また、アモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜には、上述のフォトリソグラフィー法とエッチング法を用いて、図５及び図６に示すように、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の表面に凹凸加工を形成することが可能である。例えば、ＩＺＯ膜の場合、ＩＴＯ−０７Ｎエッチング液を使用した場合、１分間のエッチング時間で４０ｎｍの深さの凹凸を形成することができる。
図５及び図６に示すように、エッチング法を用いて透明導電膜表面、例えばＩＺＯ膜表面に凹凸加工を施すことによって正極の光透過率を向上させ、発光素子の発光出力を向上させることができる。透明導電膜表面、例えばＩＺＯ膜表面への凹凸加工によって発光出力が向上する理由としては、１．正極の薄膜化による光透過率の向上、２．凹凸加工による光取り出し面積（透明導電膜表面積）の増加、３．正極表面での全反射の低減等が考えられる。また、透明導電膜表面、例えばＩＺＯ膜表面への凹凸加工の形状としては、上記１〜３の理由により、どのような形状であっても出力向上効果があるが、特に、凹凸側面の面積を大きくすることができることから、図５及び図６に示すようなドット形状とすることがより好ましい。
【００５６】
一般的に導電型透光性電極は、膜厚を厚くするほどシート抵抗が低くなり、膜内を流れる電流が電極の全領域に拡散しやすくなるため、表面を、凸部に電流が流れやすい凹凸形状に形成することが好ましい。このため、ドット形状としては、図６に示すような独立した凸部が存在する形状よりも、図５に示すような独立した凹部が存在する形状とすることがより好ましい。また、凹部の面積が凸部の面積の１／４以下であると発光出力向上効果が小さくなり、３／４以上であると電流が拡散しにくくなって駆動電圧が上昇してしまうため、凹部の面積は凸部の面積の１／４〜３／４の範囲であることが好ましい。
【００５７】
また、凹凸の側面からの光の取り出しを大きくするため、凹部の膜厚は凸部の膜厚の１／２以下であることが好ましい。但し、凹部の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を完全にエッチングした場合、即ち、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の凹部の膜厚が０ｎｍである場合には、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を介さずに半導体層（ｐ型半導体層側）からの光を取り出すことができるため、発光出力の向上には有効となる。また、透明導電膜のパターニングとほぼ同じエッチング時間で処理する事が可能であるため、透明導電膜のパターニングと凹凸加工を同時に行なうことができ、工程時間を短縮することが可能となる。しかしながら、凹部の透明導電膜を完全にエッチングした場合、透明導電膜とｐ型半導体層との接触面積が減少するため、発光素子の駆動電圧が上昇することがある。従って、発光素子の駆動電圧よりも発光出力を優先する場合にのみ、凹部の膜厚が０ｎｍ、つまり、凹部の透明導電膜を完全にエッチングした透明導電膜を用いれば良い。
【００５８】
上述のような凹凸加工には、上述のような透明導電膜のパターニングと同様、フォトリソグラフィー法を何ら制限なく用いることができるが、さらに発光出力を向上させたい場合には、ｇ線やｉ線のステッパ、ナノインプリント装置、レーザ露光装置、又はＥＢ（エレクトロンビーム）露光装置等を用いて、より小さな凹凸を形成することが好ましい。また、透明導電膜の凹凸加工は、透明導電膜のパターニングと同様、後述の熱処理工程を行なう前に行なうことが好ましい。
【００５９】
『熱処理工程』
次いで、上記（ｄ）に示した熱処理工程では、上記エッチング工程においてパターニングされた透明導電膜に対して熱処理を行なう。
具体的には、パターニングされた透明導電膜に対し、３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、透明導電膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内のキャリア移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御し、正極１５とする。
また、上記（ｄ）に示した熱処理工程では、上記エッチング工程においてパターニングされたＩＺＯ膜表面に対して熱処理を行なってもよい。
具体的には、パターニングされたＩＺＯ膜に対し、５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより、ＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内のキャリア移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御し、正極１５とする。
【００６０】
アモルファス状態の透明導電膜は、例えば、３００〜８００℃の温度範囲の熱処理を行なうことにより、結晶化した透明導電膜となる。このように、透明導電膜を結晶化することで、発光素子の発光波長、例えば、可視光域から紫外光域までの光の透過率を向上させることが可能となり、特に、３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域において大幅に光透過率が向上する。
アモルファス状態のＩＺＯ膜は、例えば、５００〜８００℃の温度範囲の熱処理を行なうことにより、結晶化したＩＺＯ膜表面となる。このように、ＩＺＯ膜を結晶化することで、発光素子の発光波長、例えば、可視光域から紫外光域までの光の透過率を向上させることが可能となり、特に、３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域において大幅に光透過率が向上する。
なお、上述したように、結晶化した透明導電膜、例えばＩＺＯ膜はエッチング処理が困難となるので、熱処理工程は、上記エッチング工程の後に行うことが好ましい。
【００６１】
また、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の熱処理は、Ｏ２を含まない雰囲気で行なうことが好ましく、Ｏ２を含まない雰囲気としては、Ｎ2雰囲気等の不活性ガス雰囲気や、Ｎ２等の不活性ガスとＨ２の混合ガス雰囲気等を挙げることができ、Ｎ２雰囲気、又はＮ２とＨ２の混合ガス雰囲気とすることが好ましい。例えば、後述の実施例における「実験例１」からも明らかであるように、ＩＺＯ膜の熱処理をＮ２雰囲気、又はＮ２とＨ２の混合ガス雰囲気中もしくは真空中で行なうことにより、ＩＺＯ膜を結晶化させるとともに、ＩＺＯ膜のシート抵抗を効果的に減少させることが可能となる。特に、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のシート抵抗を減少させる場合には、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の熱処理をＮ２とＨ２の混合ガス雰囲気中で行なうことが好ましく、この際の混合ガス雰囲気中におけるＨ２とＮ２の比率は１００：１〜１：１００の範囲とすることが好ましい。
【００６２】
これに対し、例えば、Ｏ２を含む雰囲気で透明導電膜の熱処理、例えばＩＺＯ膜の熱処理を行なった場合には、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のシート抵抗が増加してしまう。このように、Ｏ２を含む雰囲気で熱処理を行なうと透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のシート抵抗が増加するのは、透明導電膜中、例えばＩＺＯ膜中の酸素空孔が減少するためであると考えられる。透明導電膜、例えばＩＺＯ膜が導電性を示すのは、酸素空孔が透明導電膜中、例えばＩＺＯ膜中に存在することによってキャリアとなる電子を発生させているためであるが、キャリア電子の発生源である酸素空孔が熱処理によって減少することで透明導電膜、例えばＩＺＯ膜のキャリア濃度が低下し、シート抵抗が高くなるものと考えられる。
【００６３】
透明導電膜の熱処理温度は、３００〜８００℃の範囲であることが好ましい。透明導電膜の熱処理を３００℃未満の温度で行なった場合、透明導電膜を十分に結晶化できない場合があり、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の光透過率が充分に高い膜とならない虞がある。また、透明導電膜の熱処理を８００℃超の温度で行なった場合には、透明導電膜は結晶化されるものの、光透過率が充分に高い膜とならない虞がある。また、８００℃を超える温度で熱処理を行なった場合、透明導電膜の下にある半導体層を劣化させる虞がある。
ＩＺＯ膜の熱処理温度は、５００〜８００℃の範囲であることが好ましい。ＩＺＯ膜の熱処理を５００℃未満の温度で行なった場合、ＩＺＯ膜を十分に結晶化できない場合があり、ＩＺＯ膜の光透過率が充分に高い膜とならない虞がある。また、ＩＺＯ膜の熱処理を８００℃超の温度で行なった場合には、ＩＺＯ膜は結晶化されるものの、光透過率が充分に高い膜とならない虞がある。また、８００℃を超える温度で熱処理を行なった場合、ＩＺＯ膜の下にある半導体層を劣化させる虞がある。
【００６４】
上述のような、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含んだ透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を導電型透光性電極（正極）として使用した場合、発光素子の駆動電圧が低くなる。このため、結晶化した透明導電膜、例えばＩＺＯ膜中には六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶が含まれていることが好ましい。透明導電膜、例えばＩＺＯ膜中に六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶が含まれることにより、発光素子の駆動電圧が低くなる原因は明らかではないが、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含んでいることで、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜からなる正極とｐ型半導体層との接触界面における接触抵抗が小さくなるためと考えられる。
【００６５】
また、上述したように、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜中に六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含む構成とするためには透明導電膜、例えばＩＺＯ膜に熱処理を施すことが好ましいが、熱処理の条件は透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の成膜方法や組成によって異なる。例えば、透明導電膜としてＩＺＯ膜を形成する場合、ＩＺＯ膜中の亜鉛（Ｚｎ）濃度を減少させると結晶化温度が低くなるため、より低い温度の熱処理で六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜とすることができる。このため、好ましい熱処理温度は、ＩＺＯ膜中の亜鉛（Ｚｎ）濃度により変化する。
【００６６】
なお、本実施形態においては、熱処理工程によって透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を結晶化させる方法としているが、これには限定されず、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を結晶化させることができる方法であれば如何なる方法を用いてもよい。例えば、ＲＴＡアニール炉を用いる方法、レーザアニールを行なう方法、電子線照射を行なう方法などを用いて、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を結晶化させる方法としても良い。
【００６７】
また、熱処理によって結晶化した透明導電膜、例えばＩＺＯ膜は、アモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜に比べて、ｐ型半導体層１４や正極ボンディングパッド１６との密着性が良好となるので、発光素子の製造過程等において剥がれが生じることによる収率低下を防止することができる。また、結晶化された透明導電膜、例えばＩＺＯ膜は、アモルファス状態の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜と比べ、空気中の水分との反応が少なく、酸などの耐薬品性に優れるので、長時間の耐久試験における特性劣化も小さいというメリットがある。
【００６８】
本実施形態の製造方法に備えられる熱処理工程よれば、上記手順及び条件によって透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を熱処理することにより、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上、より好ましくは３０〜１００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの範囲の特性に制御するので、可視光域から紫外光域における光透過率が格段に優れ、かつ低抵抗の正極１５を形成することが可能となる。
【００６９】
『負極の形成』
次いで、上記半導体層形成工程において形成されたｎ型半導体層１２、発光層１３及びｐ型半導体層１４からなる半導体層の一部を除去することにより、ｎ型半導体層１２を露出させ、負極１７を形成する。
具体的には、図１及び図２に示すように、ｐ型半導体層１４、発光層１３及びｎ型半導体層１２の一部をエッチングによって除去することによってｎ型半導体層１２の一部を露出させ、この露出したｎ型半導体層１２上に、例えば、Ｔｉ／Ａｕからなる負極１７を従来公知の方法によって形成する。
【００７０】
『正極ボンディングパッドの形成』
次いで、正極（導電型透光性電極）１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜上に、正極ボンディングパッド１６を形成する。
具体的には、図１及び図２に示すように、透明導電膜（正極１５）、例えばＩＺＯ膜（正極１５）上の少なくとも一部に、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ及びＣｕ等の材料を用いて、従来公知の方法によって正極ボンディングパッド１６を形成する。
【００７１】
『保護層の形成』
次いで、本実施形態では、正極１５をなす透明導電膜、例えばＩＺＯ膜の酸化防止のため、正極１５上に図示略の保護層を形成する。
具体的には、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の、透光性及び絶縁性を有する材料を用いて、正極１５上において、正極ボンディングパッド１６の形成領域を除く全領域を覆うようにして、従来公知の方法で保護層を形成する。
【００７２】
『半導体ウェーハの分割』
次いで、上記各手順により、半導体層上に正極１５、正極ボンディングパッド１６及び負極１７が形成された半導体ウェーハ１０を、基板１１の裏面を研削及び研磨してミラー状の面とした後、例えば、３５０μｍ角の正方形に切断することにより、発光素子チップ（化合物半導体発光素子１）とすることができる。
【００７３】
以上説明したような、本実施形態の化合物半導体発光素子の製造方法によれば、基板１１上に化合物半導体からなる各層を順次積層して半導体ウェーハ１０を作製する半導体層形成工程と、ｐ型半導体層１４にアモルファス状の透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を積層する導電型透光性電極積層工程と、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を所定形状にエッチングするエッチング工程と、透明導電膜では３００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより（また例えばＩＺＯ膜に対しては５００〜８００℃の温度範囲で保持時間を制御しながら熱処理を行なうことにより）、透明導電膜、例えばＩＺＯ膜を、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含み、且つ、膜内におけるキャリアの移動度が３０ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ以上の特性に制御する熱処理工程との各工程を含む方法なので、可視から紫外領域において特に優れた光透過率を有し、低抵抗の正極（導電型透光性電極）１５が得られ、格別に優れた発光出力特性と低駆動電圧を有する化合物半導体発光素子１が得られる。
【００７４】
［ランプ］
以上説明したような、本発明に係る化合物半導体発光素子は、例えば、当業者周知の手段により、透明カバーを設けてランプを構成することができる。また、本発明に係る化合物半導体発光素子と蛍光体を有するカバーとを組み合わせることにより、白色のランプを構成することもできる。
【００７５】
また、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、従来公知の方法を用いてなんら制限無くＬＥＤランプとして構成することができる。ランプとしては、一般用途の砲弾型、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等、何れの用途にも用いることができる。
【００７６】
図４は、本発明のランプの一例を説明するための概略構成図である。図４に示すランプ３０は、上述したようなフェイスアップ型に構成される本実施形態の化合物半導体発光素子１を砲弾型のランプとして実装したものである。図４に示すランプ３０では、２本のフレーム３１、３２の一方に、図１に示す発光素子１が樹脂などにより接着され、正極ボンディングパッド１６及び負極１７が金等の材質からなるワイヤー３３、３４で、それぞれフレーム３１、３２に接合されている。また、図４に示すように、発光素子１の周辺には、透明樹脂からなるモールド３５が形成されている。
また、上述のようなランプ３０によれば、上記本発明に係る半導体化合物発光素子１が備えられてなるものなので、発光特性に優れたものとなる。
【００７７】
［電子機器及び機械装置］
上述したような、本発明に係る化合物半導体発光素子を用いて作製したランプは、発光出力が高く、また駆動電圧が低いので、このような技術によって作製したランプを組み込んだ携帯電話、ディスプレイ、パネル類等の電子機器や、この電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機等の機械装置は、低電力での駆動が可能となり、高い機器特性並びに装置特性を実現することが可能である。特に、携帯電話、ゲーム機、玩具、自動車部品等のバッテリ駆動させる機器類においては、省電力の効果を最大限に発揮する。
【実施例】
【００７８】
以下に、本発明の化合物半導体素子及びその製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００７９】
［実験例１］（ＩＺＯ膜の熱処理温度とシート抵抗との関係）
実験例１においては、ＩＺＯ膜の熱処理（アニール処理）温度と、熱処理後のＩＺＯ膜のシート抵抗との関係を以下のような手順で調べた。
即ち、サファイア基板上にアモルファス状態のＩＺＯ膜（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、得られたＩＺＯ膜を、３００℃〜９００℃の各温度で、Ｎ２雰囲気中で熱処理した場合のシート抵抗を測定し、結果を下記表１及び図７のグラフに示した。なお、ＩＺＯ膜のシート抵抗は、四探針法の測定装置（三菱化学社製：Ｌｏｒｅｓｔａ  ＭＰ  ＭＣＰ−Ｔ３６０）を用いて測定した。
【００８０】
【表１】
2009260237.tif 000003
【００８１】
表１及び図７に示す結果より、Ｎ2雰囲気中でＩＺＯ膜をアニール処理した場合、処理温度が７００℃程度まではシート抵抗が１０Ω／ｓｑ前後であり、非常に良好な特性を示すことがわかる。これに対し、処理温度を８００℃としてアニール処理を行なった場合には、シート抵抗が上昇し始め、処理温度が９００℃では、シート抵抗が５３．２Ω／ｓｑとなった。この結果より、アニール時の処理温度が８００℃を超えて高くなるのに伴い、シート抵抗も急激に上昇することが明らかとなった。なお、アニール処理前における、２５０ｎｍの厚さを有したアモルファス状態のＩＺＯ膜のシート抵抗は１５Ω／ｓｑであった。
【００８２】
［実験例２］（ＩＺＯ膜の熱処理温度とキャリア濃度及び移動度との関係）
実験例２においては、上記実験例１で作製したＩＺＯ膜のキャリア濃度及び移動度を、ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ法により測定し、キャリア濃度を上記表１及び図８のグラフに示すとともに、キャリアの移動度を上記表１及び図９のグラフに示した。
【００８３】
表１及び図８に示す結果より、Ｎ2雰囲気中でＩＺＯ膜をアニール処理した場合、処理温度が７００℃ではキャリア濃度が４．７×１０２０ｃｍ−３であり、また、処理温度が８００℃ではキャリア濃度が３×１０２０ｃｍ−３であった。一方、処理温度を９００℃としてアニール処理を行なった場合は、ＩＺＯ膜のキャリア濃度が１．５×１０２０ｃｍ−３となった。この結果より、アニール時の処理温度が高くなるのに伴い、キャリア濃度が減少することがわかる。
【００８４】
また、表１及び図９に示す結果より、Ｎ2雰囲気中でＩＺＯ膜をアニール処理した場合のＩＺＯ膜のキャリア移動度は、処理温度が４００℃では３０．９ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、処理温度が６００℃では３８．７ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであり、処理温度が７００℃では４９．５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであった。また、ＩＺＯ膜のキャリアの移動度は、アニール時の処理温度が８００℃では３５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃとなり、処理温度が９００℃では３０．９ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃとなった。この結果より、アニール処理時の処理温度が概ね７００℃前後、例えば６５０〜７５０℃程度の場合にキャリア移動度が最も高くなり、また、処理温度が８００℃を超えて高くなるのに伴い、キャリアの移動度が急激に低下することがわかる。
【００８５】
［実験例３］（ＩＺＯ膜の熱処理温度と結晶化との関係）
実験例３においては、ＩＺＯ膜の熱処理温度と、ＩＺＯ膜の結晶化との関係を以下のような手順で調べた。
即ち、ＧａＮエピタキシャルウェーハ上にアモルファス状態のＩＺＯ膜（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、得られた熱処理なしのＩＺＯ膜のＸ線回析データを、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法を用いて測定した。また、同様にして、ＧａＮエピタキシャルウェーハ上に形成したアモルファス状態のＩＺＯ膜に対して、３００℃〜９００℃の各温度で、Ｎ２雰囲気中で１分間の熱処理を行なった場合のＸ線回析データを測定し、結果を図１０〜１８のグラフに示した。上述のようなＸ線回析データは、ＩＺＯ膜の結晶性の指標となる。
【００８６】
図１０〜１８は、ＩＺＯ膜のＸ線回折データ示すグラフであり、横軸は回折角（２θ（°））を示し、縦軸は回析強度（ｓ）を示している。
図１０〜１２に示すように、熱処理前のＩＺＯ膜及び３００℃又は４００℃の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜においては、アモルファス状態を表すブロードなＸ線のピークが観察された。この観察結果より、熱処理前のＩＺＯ膜及び４００℃以下の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜がアモルファス状態であることがわかる。
また、図１３〜１７に示すように、５００〜８００℃の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜においては、結晶化ピークを示すＸ線のピークが観察された。この観察結果より、５００〜８００℃の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜が結晶化されていることがわかる。また、図１４〜１６に示すように、特に６００℃〜６５０℃〜７００℃の熱処理温度において、非常に高いＸ線のピーク強度が観察されることから、この範囲の温度で熱処理を行なうことにより、ＩＺＯ膜が、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含む膜となることがわかる。
また、図１８に示すように、９００℃の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜においては、８００℃以下の熱処理温度では見られなかったビックスバイト構造のピークが観察された。
この観察結果より、９００℃の温度で熱処理を行なったＩＺＯ膜中の結晶構造が、六方晶構造からビックスバイト構造に転位していることがわかる。
【００８７】
［実験例４］（ＩＺＯ膜の熱処理温度と光透過率との関係）
実験例４においては、ＩＺＯ膜の熱処理温度と、ＩＺＯ膜の光透過率との関係を以下のような手順で調べた。
即ち、サファイア基板上にアモルファス状態のＩＺＯ膜（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、得られた熱処理なしのＩＺＯ膜、及び、５００℃、７００℃、９００℃の各温度で熱処理したＩＺＯ膜の光透過率を測定し、図１９のグラフに示した。なお、ＩＺＯ膜の光透過率測定には、島津製作所社製の紫外可視分光光度計ＵＶ−２４５０を用い、また、光透過率の値は、サファイア基板のみの光透過率を測定して得られた光透過ブランク値を差し引いて算出した。
【００８８】
図１９はＩＺＯ膜の光透過率を示したグラフであり、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は光透過率（％）を示している。
図１９に示すように、７００℃の温度でＩＺＯ膜を熱処理した場合、熱処理なしのＩＺＯ膜やその他の温度で熱処理したＩＺＯ膜に比べて光透過率が高くなっていることがわかる。特に、７００℃の温度でＩＺＯ膜を熱処理した場合には、４００ｎｍ付近の紫外発光領域において光透過率が高く、また、４６０ｎｍ付近の青色発光領域においても光透過率が高くなっていることが認められる。
一方、９００℃の温度でＩＺＯ膜を熱処理した場合、ＩＺＯ膜の光透過率が充分に高められていないことがわかる。従って、ＩＺＯ膜の熱処理温度は５００〜８００℃の範囲であることが好ましく、６５０〜７００℃の範囲であることがより好ましいことが明らかである。
【００８９】
［実施例１］（窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製）
図３に、本実施例の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に用いるために作製した、窒化ガリウム系化合物半導体層からなる半導体ウェーハの断面模式図を示す。また、図１及び図２に、本実施例で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図、及び平面模式図を示す。以下、これら図１〜３を適宜参照しながら説明する。
【００９０】
窒化ガリウム系化合物からなる半導体ウェーハ２０の積層構造体は、サファイアのｃ面（（０００１）結晶面）からなる基板２１上に、ＡｌＮからなるバッファ層（図示せず）を介して、順次、アンドープＧａＮ下地層（層厚＝２μｍ）２２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層（層厚＝２μｍ、キャリア濃度＝１×１０19ｃｍ-3）２３、Ｓｉドープｎ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層（層厚＝１２．５ｎｍ、キャリア濃度＝１×１０１８ｃｍ−３）２４、６層のＳｉドープＧａＮ障壁層（層厚＝１４．０ｎｍ、キャリア濃度＝１×１０１８ｃｍ−３）と５層のアンドープＩｎ０．２０Ｇａ０．８０Ｎの井戸層（層厚＝２．５ｎｍ）とからなる多重量子井戸構造の発光層２５、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎクラッド層（層厚１０ｎｍ）２６、及びＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層（層厚＝１００ｎｍ）２７を積層して構成した。上記窒化ガリウム系化合物半導体ウェーハ２０の各構成層２２〜２７は、一般的な減圧ＭＯＣＶＤ手段で成長させた。
【００９１】
次いで、上記半導体ウェーハ２０を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子（図１を参照）を作製した。まず、ＨＦ及びＨＣｌを用いて、半導体ウェーハ２０のｐ型ＧａＮコンタクト層２７表面を洗浄した後、該ｐ型ＧａＮコンタクト層２７上に、ＩＺＯ膜をスパッタリング法にて形成した。ＩＺＯ膜は、ＤＣマグネトロンスパッタにより約２５０ｎｍの膜厚で成膜した。スパッタ成膜においては、ＺｎＯ濃度が１０質量％のＩＺＯターゲットを使用し、７０ｓｃｃｍのＡｒガスを導入し、圧力を約０．３ＰａとしてＩＺＯ成膜を行なった。
【００９２】
上述の方法で形成したＩＺＯ膜のシート抵抗は１７Ω／ｓｑであった。また、成膜直後のＩＺＯ膜は、Ｘ線回析（ＸＲＤ）にてアモルファスであることを確認することができた。
【００９３】
ＩＺＯ膜の成膜後、周知のフォトリソグラフィー法とウェットエッチング法により、ｐ型ＧａＮコンタクト層２７上における正極の形成領域にのみ、ＩＺＯ膜が設けられた状態とした。この際、アモルファスのＩＺＯ膜は、エッチング液にＩＴＯ−０７Ｎを使用し、およそ４０ｎｍ／ｍｉｎのエッチング速度にてエッチングを行なった。このようにして、ｐ型ＧａＮコンタクト層２７上に、本発明の正極（図１及び図２の符号１５を参照）を形成した。
【００９４】
上記手順により、ＩＺＯ膜をウェットエッチングにてパターニングした後、ＲＴＡアニール炉を用いて、７００℃の温度で３０秒間の熱処理を行った。なお、ＩＺＯ膜の熱処理は、Ｎ２ガスによるパージを昇温前に数回行い、ＲＴＡアニール炉内をＮ２ガス雰囲気とした後に行なった。
【００９５】
上記熱処理後のＩＺＯ膜は、３５０〜６００ｎｍの波長領域において成膜直後よりも高い光透過率を示しており、また、シート抵抗は１０Ω／ｓｑであった。また、熱処理後のＸ線回析（ＸＲＤ）の測定では、六方晶構造のＩｎ2Ｏ3結晶からなるＸ線のピークが主に検出されており、ＩＺＯ膜が六方晶構造で結晶化していることが確認された。
【００９６】
次に、負極を形成する領域に一般的なドライエッチングを施すことにより、その領域に限り、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層の表面を露出（図１の符号１２を参照）させた。そして、真空蒸着法により、ＩＺＯ膜（正極）上の一部、及びＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層２３上の露出された領域に、Ｃｒからなる第１の層（層厚＝４０ｎｍ）、Ｔｉからなる第２の層（層厚＝１００ｎｍ）、Ａｕからなる第３の層（層厚＝４００ｎｍ）を順に積層（Ｃｒ／Ｔｉ／Ａｕ積層構造と言う）し、それぞれ正極ボンディングパッド及び負極として形成した。また、前記Ｔｉ層をＰｔ層に変更し（層厚は前記と同じ）、また、Ａｕ層の膜厚を１１００ｎｍに変更した点以外は、前記Ｃｒ／Ｔｉ／Ａｕ積層構造と同様にして、それぞれ正極ボンディングパッド及び負極として形成した。
【００９７】
正極ボンディングパッド及び負極を形成した後、サファイアからなる基板の裏面をダイヤモンド微粒の砥粒を使用して研磨し、最終的に鏡面に仕上げた。その後、半導体ウェーハ２０を裁断し、３５０μｍ角の正方形の個別のチップへと分離し、リードフレーム状に載置した後、金（Ａｕ）線でリードフレームと結線した。
【００９８】
（駆動電圧：Ｖｆ、及び、発光出力：Ｐｏの測定）
上述のようなチップについて、プローブ針による通電により、電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧（駆動電圧：Ｖｆ）を測定した。また、一般的な積分球を用いて発光出力（Ｐｏ）及び発光波長を測定した。発光面の発光分布は、正極の全面で発光していることが確認できた。
チップは４６０ｎｍ付近の波長領域に発光波長を有しており、駆動電圧Ｖｆは３．１Ｖ、発光出力Ｐｏは１８．５ｍＷであった。
【００９９】
［比較例１及び実施例２〜６］
ＩＺＯ膜の熱処理温度を、それぞれ、３００℃（比較例）、４００℃（実施例２）、５００℃（実施例３）、６００℃（実施例４）、８００℃（実施例５）及び９００℃（実施例６）として行なった点を除き、実施例１（７００℃）と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製し、実施例１と同様に評価した。
図２０のグラフに、ＩＺＯ膜の熱処理温度と発光素子の駆動電圧Ｖｆ及び発光出力Ｐｏとの関係を示す。横軸はＩＺＯ膜の熱処理温度（℃）、縦軸はそれぞれ発光素子のＶｆ（Ｖ）及びＰｏ（ｍＷ）を示している。
【０１００】
図２０のグラフに示すように、５００℃以上の温度でＩＺＯ膜の熱処理を行なった場合には、発光素子のＰｏが上昇し、また、７００℃の温度で熱処理を行なった場合には、発光素子のＶｆが、熱処理を行なわない場合に比べておよそ０．２Ｖ低くなることが確認された。
【０１０１】
［実施例７］
ＩＺＯ膜のｐ型半導体層と接触しない側の表面、つまり光取り出し面側に凹凸形状を形成した点を除き、実施例１と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製し、実施例１と同様に評価した。
【０１０２】
凹凸形状の形成工程は、ＩＺＯ膜の熱処理の前に行ない、ＩＺＯ膜のパターニングと同様に、ＩＴＯ−０７Ｎエッチング液を用いてウェットエッチングを行なった。凹凸形状は、直径２μｍ、深さ１５０ｎｍの円柱形の凹型であり、円柱形の凹部は、中心ピッチを３μｍとして千鳥状に配列した。
このようにして得られた発光素子のＶｆは３．１Ｖ、Ｐｏは１９．３ｍＷであった。
【０１０３】
［実施例８及び実施例９］
円柱形の凹部の深さを、それぞれ２００ｎｍ、２５０ｎｍとした点を除き、実施例７と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製し、実施例１と同様に評価した。
図２１のグラフに、ＩＺＯ膜表面の凹部の深さと発光素子の駆動電圧Ｖｆ及び発光出力Ｐｏとの関係を示す。図２１において、横軸はＩＺＯ膜表面の凹部の深さ（ｎｍ）、縦軸にはそれぞれ、発光素子のＶｆ（Ｖ）、及び窒化ガリウム系化合物半導体発光素子のＰｏ（ｍＷ）を示している。なお、ＩＺＯ膜表面の凹部の深さが０の場合は、凹凸形状を形成していない（実施例１）ことを示している。
【０１０４】
図２１のグラフに示すように、ＩＺＯ膜のｐ型半導体層と接触しない側の表面に形成した凹部の深さが深いほど発光素子のＰｏが高く、また、凹部の深さが２５０ｎｍ、すなわち発光素子のｐ型半導体層の表面が露出している場合には、発光素子のＶｆが上昇することが確認された。
【０１０５】
［実施例１０]
正極の材料としてＩＺＯ膜の代わりに、ＩＴＯ膜（スパッタリング法による形成、膜厚約２５０ｎｍ）を用い、熱処理温度を６００℃としたこと以外は、実施例１と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。なお、ＩＴＯ膜のシート抵抗は１５Ω／ｓｑであった。
また、以下に示すようにして、ＩＴＯ膜の熱処理温度と結晶化との関係を調べた。
即ち、ＧａＮエピタキシャルウェーハ上にアモルファス状態のＩＴＯ膜（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、形成されたアモルファス状態のＩＴＯ膜に対して、４００℃の温度、または６００℃の温度で、Ｎ２雰囲気中で１分間の熱処理を行なった場合のＸ線回析データを測定し、結果を図２２〜２３のグラフに示した。上述のようなＸ線回析データは、ＩＴＯ膜の結晶性の指標となる。
図２２〜２３は、ＩＴＯ膜のＸ線回折データ示すグラフであり、横軸は回折角（２θ（°））を示し、縦軸は回析強度（ｓ）を示している。
図２２〜２３に示すように、４００℃の温度または６００℃の温度で熱処理を行なったＩＴＯ膜においては、六方晶構造のピークとＩｎ２Ｏ３ビックスバイト構造のピークとが観察された。この観察結果より、４００℃〜６００℃の温度で熱処理を行うことにより、ＩＴＯ膜中の結晶構造は、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むものになることがわかる。
【０１０６】
［実施例１１]
正極の材料としてＩＺＯ膜の代わりに、ＩＧＯ膜（スパッタリング法による形成、膜厚約２５０ｎｍ）を用い、熱処理温度を６００℃としたこと以外は、実施例１と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。なお、ＩＧＯ膜のシート抵抗は４０Ω／ｓｑであった。
また、以下に示すようにして、ＩＧＯ膜の熱処理温度と結晶化との関係を調べた。
即ち、ＧａＮエピタキシャルウェーハ上にアモルファス状態のＩＧＯ膜（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、得られた熱処理なしのＩＧＯ膜のＸ線回析データを、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法を用いて測定した。また、同様にして、ＧａＮエピタキシャルウェーハ上に形成したアモルファス状態のＩＧＯ膜に対して、２００℃、４００℃、６００℃の各温度で、Ｎ２雰囲気中で１分間の熱処理を行なった場合のＸ線回析データを測定し、結果を図２４〜図２７のグラフに示した。上述のようなＸ線回析データは、ＩＧＯ膜の結晶性の指標となる。
図２４〜図２７は、ＩＧＯ膜のＸ線回折データ示すグラフであり、横軸は回折角（２θ（°））を示し、縦軸は回析強度（ｓ）を示している。
図２４および図２５に示すように、熱処理前のＩＧＯ膜及び２００℃の温度で熱処理を行なったＩＧＯ膜においては、アモルファス状態を表すブロードなＸ線のピークが観察された。また、図２６〜２７に示すように、４００℃または６００℃の温度で熱処理を行なったＩＧＯ膜においては、六方晶構造のピークとＩｎ２Ｏ３ビックスバイト構造のピークとが観察された。この観察結果より、４００℃〜６００℃の温度で熱処理を行うことにより、ＩＧＯ膜中の結晶構造は、六方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３なる組成の結晶を含むものになることがわかる。
【０１０７】
以上の結果により、本発明に係る化合物半導体発光素子が、光透過率の高い導電型透光性電極からなる正極を備え、発光素子に優れていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係る化合物半導体発光素子の一例を模式的に説明する図であり、断面構造を示す概略図である。
【図２】本発明に係る化合物半導体発光素子の一例を模式的に説明する図であり、平面構造を示す概略図である。
【図３】本発明に係る化合物半導体発光素子に用いられる半導体ウェーハの一例を模式的に説明する断面図である。
【図４】本発明に係る化合物半導体発光素子を用いて構成したランプを模式的に説明する概略図である。
【図５】本発明に係る化合物半導体発光素子の他の例を模式的に説明する図であり、正極をなすＩＺＯ膜の表面に凹凸形状が形成された例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る化合物半導体発光素子の他の例を模式的に説明する図であり、正極をなすＩＺＯ膜の表面に凹凸形状が形成された例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、ＩＺＯ膜に対する熱処理温度とシート抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、ＩＺＯ膜に対する熱処理温度とキャリア濃度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、ＩＺＯ膜に対する熱処理温度とキャリアの移動度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、熱処理を施していないＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、３００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、４００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、５００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、６００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、６５０℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、７００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、８００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１８】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、９００℃の温度で熱処理を施したＩＺＯ膜のＸ線回析データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図１９】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、熱処理を行なわない場合と、所定温度で熱処理を行なった場合の、ＩＺＯ膜の光透過率と透過波長との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、ＩＺＯ膜の熱処理温度と、発光素子の駆動電圧（Ｖｆ）及び発光出力（Ｐｏ）との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明に係る化合物半導体発光素子の実施例を説明する図であり、ＩＺＯ膜の表面に形成する凹凸形状の凹部の深さと、発光素子の駆動電圧（Ｖｆ）及び発光出力（Ｐｏ）との関係を示すグラフである。
【図２２】４００℃の温度で熱処理を施したＩＴＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図２３】６００℃の温度で熱処理を施したＩＴＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図２４】熱処理を施していないＩＧＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図２５】２００℃の温度で熱処理を施したＩＧＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図２６】４００℃の温度で熱処理を施したＩＧＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【図２７】６００℃の温度で熱処理を施したＩＧＯ膜のＸ線回折データ（ＸＲＤ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０９】
１…化合物半導体発光素子（発光素子、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子）、１０、２０…半導体ウェーハ、１１、２１…基板、１２…ｎ型半導体層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１５…正極（導電型透光性電極：ＩＺＯ膜）、１６…正極ボンディングパッド、１７…負極、２２…ＧａＮ下地層（ｎ型半導体層）、２３…ｎ型ＧａＮコンタクト層（ｎ型半導体層）、２４…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層（ｎ型半導体層）、２５…発光層、２６…ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（ｐ型半導体層）、２７…ｐ型ＧａＮコンタクト層（ｐ型半導体層）、３０…ランプ。 
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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