JP2010062274A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光層で生じた光を効率良く外部に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、前記ｎ型半導体層に接続され、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む第１の電極と、前記ｐ型半導体層に接続された第２の電極と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。

半導体発光素子の中で生じた光は、素子の外に直接取り出されるものもあれば、反射膜や、半導体層と基板界面、基板と外気の界面などの半導体発光素子内部で反射されることを繰り返すことで、素子表面や基板表面、または素子の側面から外に取り出されるものもある。素子内部の一部の光は反射効率の低いｎ側電極などに吸収され、光取り出し効率を下げる要因となっている。光取り出し効率を上げるには、素子内部で発光した光を素子形状の工夫や反射膜などによって素子の外部に取り出す方法が有効である。一方で、ボールボンディング等によるワイヤボンディングや、フリップチップのためのバンプの形成、ｎ側電極のコンタクト抵抗による電圧降下の低減等の電極設計上の制約から、素子内部における吸収体であるｎ側電極の面積はある程度広くする必要がある。また、反射膜をｐ側電極と両立させている素子の場合、発光領域の設計やｎ側電極との兼ね合い等の電極設計上の制約から、反射膜の面積は自由に広げることはできない。

一方、基板上に高品質な窒化物半導体を形成することにより、結晶欠陥が少ない窒化物半導体からなる半導体素子を提供する技術が開示されている（特許文献１）。結晶欠陥の多い層があると、発光層から放出された光が吸収されて損失が生ずるが、特許文献１に開示されたような技術を用いることにより、発光層から放出される光に対する素子内部での吸収を抑制できる。
特開２０００−３１５８８号公報

本発明は、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、前記ｎ型半導体層に接続され、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む第１の電極と、前記ｐ型半導体層に接続された第２の電極と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子が提供される。

本発明の別の一態様によれば、基板の上に、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を積層する工程と、前記ｐ型半導体層の一部と前記発光層の一部とを除去して前記ｎ型半導体層の一部を露出させる工程と、前記露出した前記ｎ型半導体層の上と、前記ｐ型半導体層の上と、に銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む銀含有膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法が提供される。

本発明によれば、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法が提供される。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は平面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図１に表したように、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子１０１においては、サファイアからなる基板１０の上にＡｌＮからなる単結晶バッファ層１１を挟んで、ｎ型半導体層１、発光層３及びｐ型半導体層２がこの順に積層された積層構造体１ｓが形成されている。そして、この積層構造体１ｓの同一の主面上に、ｐ側電極（第２の電極）４とｎ側電極（第１の電極）７とが設けられている。

ｐ型半導体層２上には高効率反射膜となるｐ側電極４が設けられている。そして、ｐ型半導体層２の一部はエッチングにより除去され、露出したｎ型半導体層１の上には、高効率反射膜となるｎ側電極７が設けられている。ｎ側電極７は、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む。

すなわち、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子１０１は、ｎ型半導体層１と、ｐ型半導体層２と、ｎ型半導体層１とｐ型半導体層２との間に設けられた発光層３と、を有し、ｐ型半導体層２及び発光層３が選択的に除去されてｐ型半導体層２の側の第１主面１ａにｎ型半導体層１の一部が露出した積層構造体１ｓと、積層構造体１ｓの第１主面１ａの側に設けられ、ｎ型半導体層１に接続され、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含むｎ側電極７と、積層構造体１ｓの第１主面１ａの側に設けられ、ｐ型半導体層２に接続されたｐ側電極４と、を備える。

本実施形態に係る半導体発光素子１０１よれば、後述する方法で形成したＡｌＮからなる単結晶バッファ層１１上のｎ型ＧａＮは、平坦性に優れ、欠陥が少なく、高濃度のＳｉドーピングが可能であるため、通常は良好な電気特性を確保するのが困難な銀でも、良好なオーミックコンタクトを取ることができる。これにより、従来構造では反射率が極めて低かったｎ側電極７の領域を高効率反射膜で構成することができるため、発光層３から放出された光を高い効率で反射し、素子の外側に取り出すことができる。つまり、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させることができる。すなわち、半導体発光素子１０１によれば、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出すことができる半導体発光素子が提供できる。

後述するように、単結晶バッファ層１１は、ＡｌＮ及びＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．８≦ｘ≦１）の少なくともいずれかを含むことができる。これにより、平坦性に優れ、欠陥が少なく、高濃度のＳｉドーピングが可能であるため、通常は良好な電気特性を確保するのが困難な銀でも、良好なオーミックコンタクトを取ることができる。

図１（ｂ）に表した具体例おいては、ｎ側電極７は、四角形状の半導体発光素子の一角を占めるが、ｎ側電極７の形状はこれに限定されない。

次に、基板１０の上に形成される半導体層の積層構造の具体例について説明する。

本実施例に係る半導体発光素子１０１は、サファイアからなる基板１０の上に形成された窒化物半導体から構成される。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。
図２に表したように、例えば、有機金属気相成長法を用いて、表面がサファイアｃ面からなる基板１０の上に、単結晶ＡｌＮからなり高炭素濃度の第１バッファ層１２２(炭素濃度３×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×１０²⁰ｃｍ^-3）を３ｎｍ〜２０ｎｍ、単結晶ＡｌＮからなり高純度の第２バッファ層１２３(炭素濃度１×１０¹⁶ｃｍ^-3〜３×１０¹⁸ｃｍ^-3)を２μｍ、ノンドープＧａＮからなる第３バッファ層１２４を３μｍ、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１２５(Ｓｉ濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×１０¹⁸ｃｍ^-3)を４μｍ、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１２６（Ｓｉ濃度１．１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜３×１０²⁰ｃｍ^-3）を０．２μｍ、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１０Ｇａ_０．９０Ｎクラッド層（Ｓｉ濃度１×１０^１８ｃｍ^−３）を０．０２μｍ、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層（Ｓｉ濃度１．１〜１．５×１０^１９ｃｍ^−３）とＧａＩｎＮ発光層（波長３８０ｎｍ）とが交互に３周期積層されてなる多重量子井戸構造の発光層３を０．０７５μｍ、多重量子井戸の最終Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎバリア層（Ｓｉ濃度１．１〜１．５×１０^１９ｃｍ^−３）を０．０１μｍ、Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎ層１４２（Ｓｉ濃度０．８〜１．０×１０^１９ｃｍ^−３）を０．０１μｍ、ノンドープＡｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎスペーサ層１４３を０．０２μｍ、Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０．２８Ｇａ_０．７２Ｎクラッド層１４４(Ｍｇ濃度１×１０^１９ｃｍ^−３)を０．０２μｍ、Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４５(Ｍｇ濃度１×１０^１９ｃｍ^−３)を０．１μｍ、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６(Ｍｇ濃度２×１０^２０ｃｍ^−３)を０．０２μｍの厚みで、それぞれ順次積層した構造を採用することができる。

ｐ型ＧａＮコンタクト層１４７は、Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４５と高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６を有している。
高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６のＭｇ濃度を、１×１０^２０ｃｍ^−３台と高めに設定することで、ｐ側電極４とのオーミック性が向上する。ただし、半導体発光ダイオードの場合、半導体レーザダイオードとは異なり、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６と発光層３との距離が近いため、Ｍｇ拡散による特性の劣化が懸念される。そこで、ｐ側電極４と高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６との接触面積が広く、動作時の電流密度が低いことを利用して、電気特性を大きく損ねることなく高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６におけるＭｇ濃度を１×１０^１９ｃｍ^−３台に抑えることで、Ｍｇの拡散を防ぐことができ、発光特性を改善させることができる。

本具体例では、単結晶バッファ層１１は、ＡｌＮからなり高炭素濃度の第１バッファ層１２２（高炭素濃度部）と、ＡｌＮからなり高純度の第２バッファ層１２３とノンドープＧａＮからなる第３バッファ層１２４とを含む。このように、単結晶バッファ層１１となる窒化アルミニウム層の基板１０の側における炭素濃度は、発光層３の側よりも高い。

高炭素濃度の第１バッファ層１２２は、基板１０との結晶型の差異を緩和する働きをし、特に螺旋転位を低減する。第１バッファ層１２２の厚さは、３ｎｍ以上、２０ｎｍ以下であることが望ましい。

また、高純度の第２バッファ層１２３は、表面が原子レベルで平坦化する。そのため、この上に成長するノンドープＧａＮの第３バッファ層１２４の欠陥が低減されるが、そのためには膜厚は、１μｍよりも厚いことが好ましい。また、歪みによるそり防止のためには、厚みが４μｍ以下であることが望ましい。
高純度の第２バッファ層１２３は、ＡｌＮに限定されず、Ａｌ_xＧａ_１−ｘＮ(０．８≦ｘ≦１）でも良くウェーハのそりを補償することができる。

第３バッファ層１２４は、高純度の第２バッファ層１２３の上で３次元島状成長をすることにより欠陥低減の役割を果たす。成長表面が平坦化するには、第３バッファ層１２４の平均膜厚は２μｍ以上であることが必要である。再現性とそり低減の観点から第３バッファ層１２４の総膜厚は、４〜１０μｍが適切である。
このような構成の単結晶バッファ層１１を採用することで、従来の低温成長ＡｌＮバッファ層と比較して欠陥を約１／１０に低減することができる。この技術によって、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１２６への高濃度Ｓｉドーピングや、紫外帯域発光でありながらも高効率な半導体発光素子を作ることができる。また、単結晶バッファ層１１における結晶欠陥を低減することにより、単結晶バッファ層１１での光の吸収も抑制できる。そして、本実施形態によれば、高効率反射膜のｎ側電極７を設けることにより、発光層３から放出された光を高い効率で反射し、素子の外部に取り出すことができる。

上記において、第３バッファ層は省略することができる。この場合においても、平坦性に優れ、欠陥が少なく、高濃度のＳｉドーピングができる。

次に、半導体層上の電極の形成方法の一例について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
すなわち、同図は、図１に例示した半導体発光素子１０１の製造工程の一部を例示している。
まず、図３（ａ）に表したように、ｐ型半導体層２の一部の領域において、ｎ型コンタクト層が表面に露出するまで、マスクを用いてドライエッチングによってｐ型半導体層２と発光層３とを取り除く。

次に、図３（ｂ）に表したように、オーミック特性、且つ高効率反射特性を有するｎ側電極７の形成を行う。例えば、パターニングされたリフトオフ用レジストを露出したｎ型コンタクト層上に形成し、真空蒸着装置を用いてオーミックコンタクト領域となる、例えば、Ａｇ／Ｐｄからなるｎ側電極７を２００ｎｍの膜厚で形成し、６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。

次に、図３（ｃ）に示すように、ｐ側電極４を形成するため、パターニングされたリフトオフ用レジストをｐ型コンタクト層上に形成し、真空蒸着装置を用いて、例えば、Ａｇ／Ｐｔを２００ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフ後に３５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。
次いで、劈開またはダイヤモンドブレード等により切断し個別のＬＥＤ素子とする。
このようにして、半導体発光素子１０１が作製される。

図１に例示したように、半導体発光素子１０１の外部からｐ側電極４へ注入され、半導体層を通ってｎ側電極７まで流れてきた電流を、半導体発光素子の外部へ取り出すためのｎ側電極７の領域は、半導体発光素子１０１と外部端子との接触のためにワイヤボンディングやバンプを形成する関係上、広く設計せざるを得ない。ｎ側電極７の領域の大きさは、例えば、１２０μｍ〜１５０μｍ程度である。

以上のように、ｎ側電極７を、銀及び銀合金の少なくともいずれか含む高効率反射膜により形成することにより、電極を形成した半導体層の積層構造体１ｓの主面１ａの反射領域を大幅に広げることができる。これにより、フリップチップマウントを行った際は、半導体層内で反射を繰り返している発光光の大半を、基板１０の側へ反射させることができるため、光取り出し効率が向上できる。

ｎ側電極７は、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む。通常の金属単層膜の可視光帯域に対する反射効率は、４００ｎｍ以下の紫外域では波長が短くなるほど低下する傾向にあるが、銀は３７０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外帯域の光に対しても高い反射効率特性を有する。そのため、本実施形態に係る半導体発光素子１０１が紫外発光であり、且つｎ側電極７が銀合金の場合、半導体界面側のｎ側電極７は銀の成分比が大きいほうが望ましい。ｎ側電極７の膜厚は、光に対する反射効率を確保するため、１００ｎｍ以上であることが好ましい。銀と同様に、アルミニウムは３７０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外帯域の光に対しても高い反射効率特性を有するため、半導体界面側のｎ側電極７はアルミニウムの成分比が大きくても良い。従来は、安定してｎ型コンタクト層とアルミニウムのオーミックコンタクトを取るのは困難であったが、本実施形態に係る半導体発光素子１０１においては、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１２６への高濃度Ｓｉドーピングが可能であり、これにより、アルミニウムとオーミックコンタクトおよび低いコンタクト抵抗を得ることが可能となる。

ｐ側電極４も、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含むことができる。少なくとも銀またはその合金を含むことができる。これにより、電極を形成した半導体層の積層構造体１ｓの主面１ａの反射領域を大幅に広げることができる。これにより、フリップチップマウントを行った際は、半導体層内で反射を繰り返している発光光の大半を、基板１０の側へ反射させることができるため、光取り出し効率をさらに向上できる。

この場合も、本実施形態に係る半導体発光素子１０１が紫外発光であり、且つｐ側電極４が銀合金の場合、半導体界面側のｐ側電極４は銀の成分比が大きいほうが望ましい。ｐ側電極４の膜厚も、光に対する反射効率を確保するため、１００ｎｍ以上であることが好ましい。銀と同様に、アルミニウムは３７０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外帯域の光に対しても高い反射効率特性を有するため、半導体界面側のｐ側電極４はアルミニウムの成分比が大きくても良い。従来は、安定してｎ型コンタクト層とアルミニウムのオーミックコンタクトを取るのは困難であったが、本実施形態に係る半導体発光素子１０１においては、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１２６への高濃度Ｓｉドーピングが可能であり、これにより、アルミニウムとオーミックコンタクトおよび低いコンタクト抵抗を得ることが可能となる。

ｐ側電極４をＡｇ／Ｐｔ積層膜で形成し、その後シンター処理を行うことで、高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１４６とＡｇの界面にごくわずかなＰｔを拡散させることができる。これにより、Ａｇの密着性が向上するほか、Ａｇ特有の高効率反射特性を損なうことなく、コンタクト抵抗を下げることができるため、ｐ側電極４に要求される高効率反射特性と低動作電圧特性を高度に両立させることができる。すなわち、上記の界面にＰｔを拡散させた場合には、図３に関して説明した条件と同じ熱処理条件でＡｇ単層膜をｐ側電極４に採用した場合と比較して、光出力はほぼ同じ値を示しつつ、２０ｍＡ時の動作電圧を０．３Ｖ減少させることがでる。

ＡｇとＰｔとは固溶関係にあり、また、ＡｇとＰｄとは固溶関係にあるため、ＰｔまたはＰｄがＡｇと混ざることにより、Ａｇのマイグレーションを抑えることができる。特にＰｄとＡｇとは全固溶体であるため、Ａｇのマイグレーションをより有効に抑えることができる。これらの組み合わせをｐ側電極４及びｎ側電極７に採用することで、高電流注入時においても高い信頼性を得ることができる。

ｐ側電極４及びｎ側電極７が、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む場合において、ｐ側電極４及びｎ側電極７の距離が離れるほど、銀またはその合金からのマイグレーションによる絶縁不良、耐圧不良のリスクが減少する。素子の中心付近におけるｎ側電極７に対向したｐ側電極４は、露光精度などのプロセス条件が許す限り、p型コンタクト層の端まで形成したほうが光取り出し効率が高くなる。ｐ側電極４からｎ側電極７への電流経路を考えた際、ｐ側電極４とｎ側電極７との距離が最も短い領域に電流が集中する傾向にあるため、電界集中を緩和させるには、ｐ側電極４とｎ側電極７とが対向する領域のうち、上記距離の最も短い領域をなるべく長く設計するほうが好ましい。また、平面視した際、ｐ側電極４とｎ側電極７とが対向する領域の長さは長ければ長いほど、ｐ側電極及びｎ側電極７への電流経路が増えるため、電界集中が緩和され、ｐ側電極４及びｎ側電極７の劣化が抑えられる。これらの効果を考慮して、ｐ側電極４及びｎ側電極７の面積と形状、ｐ側電極４とｎ側電極７の距離は任意に決めることができる。

本実施形態に係る半導体発光素子１０１によれば、ｎ側電極７を高効率反射膜で構成することにより、電極を形成した半導体層からなる積層構造体１ｓの主面１ａの大半を反射構造にすることができ、半導体層内で反射を繰り返している発光光のほとんどを、基板１０の側へ反射させることができるため、光取り出し効率の向上が見込まれる。

図４は、比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。
すなわち、同図（ｂ）は平面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図４に表したように、比較例の半導体発光素子１０９においては、ｎ側電極７は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕで構成されている。これ以外は、本実施形態に係る半導体発光素子１０１と同様なので説明を省略する。
すなわち、例えば、パターニングされたリフトオフ用レジストを半導体層上に形成し、ｎ型コンタクト層上に、真空蒸着装置を用いてｎ側電極７となるＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを４００ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフ後に６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。同じくパターニングされたリフトオフ用レジストを半導体層上に形成し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１４７上に、真空蒸着装置を用いてｐ側電極４となるＡｇ／Ｐｔを２００ｎｍの膜厚で形成し、リフトオフ後に３５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。

比較例の半導体発光素子１０９の場合、ｎ側電極７は、反射率が１０％程度かそれ以下の、反射率が低い金属により形成されている。このため、発光層３から放出された光の取り出し効率が低い。

これに対して、本実施形態に係る半導体発光素子１０１によれば、ｎ側電極７を銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む高効率反射膜で形成することにより、電極を形成した積層構造体の主面の大半を反射構造にすることより、光の取り出し効率を向上させることができる。

本実施形態に係る半導体発光素子１０１において、単結晶バッファ層１１上の結晶を用いることで、Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１２６への高濃度のＳｉドーピングが可能となり、ｎ側電極７とのコンタクト抵抗を大幅に減らすことができる。このため、従来はオーミック性が悪く、コンタクト抵抗が高かった高効率反射膜である銀や銀合金をｎ側電極７として採用することが容易となる。さらに、結晶欠陥低減により通常は効率が低下する４００ｎｍより短波長域でも高い発光効率が実現できる。

また、サファイアからなる基板１０上での結晶型の差異を緩和するために、バッファ層とｈして、非晶質または多結晶のＡｌＮ層を設けた場合には、バッファ層自体が光の吸収体となるため、発光素子としての光の取り出し効率が低下してしまう。

これに対して、サファイアからなる基板１０の上に、単結晶ＡｌＮからなり高炭素濃度の第１バッファ層１２２、単結晶のＡｌＮからなり高純度の第２バッファ層１２３を介して、ｐ型半導体層１、発光層３及びｎ型半導体層２が形成されることにより、第１バッファ層１２２及び第２バッファ層１２３は光の吸収体とはなりにくく、結晶欠陥も大幅に減らせることから、結晶内における吸収体を大幅に減らすことができる。この場合、発光した光は結晶内で何度も反射を繰り返すことが可能となり、横方向への光の取り出し効率を上げるとともに、高効率反射領域であるｎ側電極７へ効率良く光を反射させることが可能となる。これらの効果により、発光強度の向上、高いスループット、低コストを実現することができる。

なお、本実施形態に係る半導体発光素子１０１において、ｐ側電極４に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極を用いて、半導体発光素子１０１の第１主面１ａの側から光を取り出すようにしても良い。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
すなわち、同図は、Ｓｉドープｎ型コンタクト層１２６におけるＳｉ濃度Ｃを変えて素子化工程前のウェーハにおけるｎ側電極７間の起電圧Ｖを評価した実験結果を例示しており、横軸は、Ｓｉ濃度Ｃを示し、縦軸は、ｎ側電極７間の起電圧Ｖを示している。起電圧Ｖは、半導体発光素子１０１に１ｍＡの電流を流した時の値である。

図５に表したように、Ｓｉドープｎ型コンタクト層１２６におけるＳｉ濃度Ｃが大きくなるにつれて起電圧Ｖが減少するが、Ｓｉ濃度Ｃが１．１×１０^１９ｃｍ^−３以上の時に、この減少は顕著である。低電流時における起電圧は、ｎ側電極７のオーミック性が良好であれば小さいが、オーミック性が悪いと大きくなる。オーミック性が良好であれば、コンタクト抵抗が多少高くても、実効的な電極面積が広がるようにｎ側電極７を設計することで抵抗を下げることができ、それにより、動作電圧を下げることができる。
このように、Ｓｉドープｎ型コンタクト層１２６におけるＳｉ濃度Ｃは、１．１×１０^１９ｃｍ^−３以上であることが望ましい。

また、Ｓｉ濃度Ｃが３．０×１０^１９ｃｍ^−３のＳｉドープＧａＮ層を作成したところ、表面が少しあれていた。このことから、これよりもＳｉ濃度を高くすると、結晶の品質が著しく劣化すると考えられる。従って、Ｓｉドープｎ型コンタクト層１２６中に、ドープするＳｉの濃度は、３．０×１０^１９ｃｍ^−３以下が望ましい。

以上の図５に例示した結果および数多くの実験により得られた経験則より、Ｓｉドープｎ型コンタクト層１２６におけるＳｉ濃度Ｃは、１．１×１０^１９ｃｍ^−３以上、３．０×１０^１９ｃｍ^−３以下が望ましい。

本実施形態に係る半導体発光素子１０１は、少なくとも、ｎ型半導体層とｐ型半導体層、およびそれらに挟まれた発光層３を含む半導体層を有し、半導体層の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、Ａｌ_xＧａ_1-x-yＩｎ_yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）等の窒化ガリウム系化合物半導体が用いられる。これらの半導体層の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、有機金属気相成長法、分子線エピタキシャル成長法等の公知の技術を用いることができる。

基板１０の材料は特に限定されるものではないが、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉなどの一般的な基板を用いることができる。基板１０は最終的に取り除いてもよい。

特に、基板１０として、サファイア基板を用いることで良好な特性の結晶が得られやすい。すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子１０１は、第１主面１ａと対向する積層構造体１ｓの第２主面の側に設けられ、サファイアからなる基板をさらに備えることができる。

前記積層構造体は、基板１０とｎ型半導体層１との間に設けられ、ＡｌＮ及びＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．８≦ｘ≦１）の少なくともいずれかを含む単結晶バッファ層をさらに有することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の構造を例示する模式的断面図である。
図６に表したように、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子１０２においては、ｐ側電極４は、第１金属膜４１と第２金属膜４２とを有する。第１金属膜４１は、第２金属膜４２とｐ型半導体層２との間に設けられる。また、ｎ側電極７は、第３金属膜７１と第４金属膜７２とを有する。第３金属膜７１は、第４金属膜７２とｎ型半導体層１との間に設けられる。これ以外は、半導体発光素子１０１と同様にすることができるので説明を省略する。

第１金属膜４１及び第３金属膜７１は、高効率反射膜であり、銀及び銀合金の少なくともいずれかを用いることができる。

なお、第１金属膜４１及び第３金属膜７１は、後述するように、同時に形成することができる。また、第２金属膜４２及び第４金属膜７２には任意の材料を用いることができる。

半導体発光素子１０２においては、ｎ側電極４は、ｎ型半導体層１の上に設けられた第１金属膜４１と、第１金属膜４１を覆うように設けられた第２金属膜４２を有し、ｐ側電極７は、ｐ型半導体層２の上に設けられ、第１金属膜４１の材料と同じ材料からなる第３金属膜７１と、第３金属膜７１を覆うように設けられた第４金属膜７２を有している。

すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子１０２においては、ｐ側電極４とｎ側電極７の一部となる高効率反射膜（第１金属膜４１及び第３金属膜７１）を同時に形成し、その周りを金属膜（第２金属膜４２及び第４金属膜７２）で被覆している。

本実施形態に係る半導体発光素子１０２においては、第１金属膜４１が第２金属膜４２で覆われ、第３金属膜７１が第４金属膜７２で覆われることで、第１金属膜４１及び第３金属膜７１が外気や誘電体膜８から隔離されるため、水分やイオン不純物に晒されにくくなり、第１金属膜４１及び第３金属膜７１のマイグレーションや酸化、硫化反応を抑えることができる。

また、ｐ側電極４とｎ側電極７とが対向する側の第１金属膜４１の端部、及び、第３金属膜７１の端部、のすぐ横に、それぞれ第２金属膜４２及び第４金属膜７２が配置され、第１金属膜４１及び第３金属膜７１のすぐ横に電流経路ができるため、第１金属膜４１及び第３金属膜７１への電流集中が緩和される。

それと同時に、ｐ側電極４とｎ側電極７とが対向する誘電体膜８の端部付近に、ｐ型半導体層２と第２金属膜４２とで挟まれた領域、及び、ｎ型半導体層１と第４金属膜７２とで挟まれた領域、がそれぞれできるため、誘電体膜８を挟んでｐ型半導体層２と第２金属膜４２との間、及び、ｎ型半導体層１と第４金属膜７２との間、に弱い電界がかかる。その結果、第１金属膜４１から誘電体膜８にかけて、及び、第３金属膜７１から誘電体膜８にかけて、電界が徐々に弱くなる構造を作ることができるため、これらの領域における電界集中を緩和することができる。

さらに、上記の構造は、製造工程に特別な工夫は必要なく、従来と同じ工程、工程数で形成できる。これらの効果により、半導体発光素子のリーク電流低減、絶縁特性向上、耐圧特性向上、発光強度の向上、寿命の増大、高いスループット、低コストを実現することができる。

すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子１０２によれば、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出し、リーク電流低減、絶縁特性向上、耐圧特性向上、発光強度の向上、寿命の増大、高いスループット、低コストを可能とする半導体発光素子が提供できる。

本実施形態に係る半導体発光素子１０２において、第２金属膜４２のｐ型コンタクト層に接触する側、及び、第４金属膜７２のｎ型コンタクト層に接触する側には、耐環境性が高く且つ比較的反射率の高い白金（Ｐｔ）やロジウム（Ｒｈ）を用いることが好ましい。これにより、第２金属膜４２及び第４金属膜７２が、それぞれ第１金属膜４１及び第３金属膜７１の保護膜や発光光に対する反射膜として機能することができる。

第２金属膜４２及び第４金属膜７２が誘電体膜８を被覆する距離が長い場合は、誘電体膜８を介した電界の緩和構造を得る上で有利であるが、ｐ側電極４とｎ側電極７とがショートする危険は高くなる。一方、短い場合は、ｐ側電極４とｎ側電極７とがショートする危険は低くなる。

なお、半導体発光素子１０２において、Ｐｔ／Ａｕが形成された領域、すなわち第２金属膜４２及び第４金属膜７２のそれぞれの少なくとも一部を被覆するように、Ａｕを２０００ｎｍの膜厚で形成し、パッドを形成することもできる。これによって、ボンダビリティが向上するほか、半導体発光素子１０２の放熱性の改善も期待できる。また、このパッド４５を金バンプとして使用することもできるし、Ａｕの代わりにＡｕＳｎバンプを形成することもできる。

また、ワイヤボンディングのボンダビリティの向上、ボールボンダによる金バンプ形成時のダイシェア強度の向上、フリップチップマウントへの対応などのために、パッドを別途設けた場合、パッドの膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば１００ｎｍから１００００ｎｍの間で選ぶことができる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
図８は、図７に続く工程順模式的断面図である。
ｎ型半導体層１、発光層３及びｐ型半導体層の形成に関しては、図２に関して説明した方法と同様の方法を用いることができるので省略する。

まず、図７（ａ）に表したように、ｐ型半導体層２の一部の領域において、ｎ型コンタクト層が表面に露出するまで、マスクを用いてドライエッチングによってｐ型半導体層２及び発光層３の一部を取り除く。

次に、図７（ｂ）に表したように、例えば、熱ＣＶＤ装置を用いて誘電体膜８となるＳｉＯ_２を４００ｎｍの膜厚で半導体上に形成する。

次に、図７（ｃ）に表したように、オーミック特性且つ高効率反射特性を有するｐ側電極４およびｎ側電極７の形成を同時に行う。
すなわち、パターニングされたリフトオフ用レジストを半導体層上に形成し、露出したｐ型コンタクト層上及びｎ型コンタクト層上のＳｉＯ_２膜の一部をフッ化アンモン処理で取り除く。その際、後述する第１金属膜４１と、誘電体膜８となるＳｉＯ_２膜と、の間、及び、第３金属膜７１と、誘電体膜８となるＳｉＯ_２膜との間に、それぞれｐ型コンタクト層およびｎ型コンタクト層が露出するように、フッ化アンモンの処理時間を調整する。具体的な一例を挙げると、エッチングレート４００ｎｍ／ｍｉｎの場合、Ａｇ／Ｐｔを形成する領域のＳｉＯ_２膜を取り除くための時間と、上記領域のすぐ脇に位置するｐ型コンタクト層及びｎ型コンタクト層を１μｍ幅で露出させるオーバーエッチングの時間の合計は、３分程度である。

そして、ＳｉＯ_２膜が取り除かれた領域に、例えば、真空蒸着装置を用いて、例えば、Ａｇ／Ｐｔからなる第１金属膜４１および第３金属膜７１を２００ｎｍの膜厚で形成し、６５０℃の窒素雰囲気でシンター処理を行う。

次に、図８に表したように、パターニングされたリフトオフ用レジストを半導体層上に形成し、Ａｇ／Ｐｔが形成された領域全体と、Ａｇ／Ｐｔのすぐ横にある表面に露出されたｐ型コンタクト層およびｎ型コンタクト層の領域全体と、ＳｉＯ_２膜の一部と、を被覆するように、第２金属膜４２及び第４金属膜７２として、例えば、Ｐｔ／Ａｕを５００ｎｍの膜厚で形成し、ｐ側電極４及びｎ側電極７を形成する。

上記において、オーミックメタルである第１金属膜４１及び第３金属膜７１を形成する前に誘電体膜８を半導体層上に形成することで、電極形成工程で電極と半導体層の界面に付着するコンタミネーションを大幅に減らすことができるため、信頼性や歩留り、電気特性、光学特性を向上させることができる。

第２金属膜４２及び第４金属膜７２は、銀を含まない金属から構成されており、それぞれ第１金属膜４１及び第３金属膜７１と電気的に接触している。第２金属膜４２及び第４金属膜７２の材料は、特に限定されるものではなく、金属の単層膜や多層膜、金属の合金層、導電性酸化物膜の単層膜や多層膜、これらの組み合わせであってもよい。第２金属膜４２及び第４金属膜７２の膜厚は、特に限定されるものではなく、例えば１００ｎｍから１００００ｎｍの間で選ぶことができる。

第２金属膜４２とｐ型半導体層２の最上層となるｐ型コンタクト層の間の電気特性は、第１金属膜４１とｐ型コンタクト層の間よりもオーミック性が悪く、コンタクト抵抗が大きいほうが好ましい。これによって、第１金属膜４１直下に位置する発光層３に効率良く電流を注入することができ、第１金属膜４１直下から発光した光を高効率に基板側へ反射させることができるため、光取り出し効率を向上させることができる。

第２金属膜４２は、第１金属膜４１と、第１金属膜４１と誘電体膜８との間に露出したｐ型コンタクト層と、誘電体膜８の一部と、を被覆している。同様に、第４金属膜７２は、第３金属膜７１と、第３金属膜７１と誘電体膜８との間に露出したｎ型コンタクト層と、誘電体膜８の一部と、を被覆している。特に、ｐ側電極４とｎ側電極７とが対向する側の誘電体膜８は全域に渡って被覆していることが好ましい。第２金属膜４２及び第４金属膜７２が誘電体膜８上を被覆する長さは、製造工程上のパターン合わせ精度、反射膜として機能する第１金属膜４１及び第３金属膜７１の面積確保を考慮して、０．５μｍから１０μｍの間が好ましい。

上記のように、第１金属膜４１及び第３金属膜７１を、同時に形成することができるので製造工程が簡略化され有利である。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３実施例について説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の構造を例示する模式的断面図である。
図９に表したように、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子１０３においては、第１金属膜４１と第２金属膜４２との間、第３金属膜７１と第４金属膜７２との間に、それぞれ、第５金属膜４３と第６金属膜７３とが設けられている。これ以外は、半導体発光素子１０２と同様とすることができるので説明を省略する。

第５金属膜４３には、第２金属膜４２に含まれる材料が第１金属膜４１へ拡散し、または、第２金属膜４２と第１金属膜４１とが反応するのを防ぐ目的で、銀と反応しない、または銀に積極的に拡散しない材料を用いることができ、また、第５金属膜４３は、第１金属膜４１及び第２金属膜４２と電気的に接続されることができる。

第６金属膜７３には、第４金属膜７２に含まれる材料が第３金属膜７１へ拡散し、または、第４金属膜７２と第３金属膜７１とが反応するのを防ぐ目的で、銀と反応しない、または銀に積極的に拡散しない材料を用いることができ、また、第６金属膜７３は、第３金属膜７１及び第４金属膜７２と電気的に接続されることができる。

これにより、第２金属膜４２に含まれる材料が第１金属膜４１へ拡散し、または、第２金属膜４２と第１金属膜４１とが反応するの抑制し、また、第４金属膜７２に含まれる材料が第３金属膜７１へ拡散し、または、第４金属膜７２と第３金属膜７１とが反応するのを抑制でき、信頼性の高い半導体発光素子が得られる。

第５金属膜４３及び第６金属膜７３に用いることができる材料としては、拡散防止層として使用可能な高融点金属、例えば、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）などの単層膜または積層膜が挙げられる。

第５金属膜４３に用いることがさらに望ましい材料としては、多少拡散しても問題がないように仕事関数が高く、ｐ−ＧａＮコンタクト層とオーミック性が得られやすい金属として、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）が挙げられる。

また、第６金属膜７３に用いることがさらに望ましい材料としては、多少拡散しても問題がないように仕事関数が低い金属として、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）が挙げられる。

第５金属膜４３及び第６金属膜７３の膜厚は、単層膜の場合は膜状態を保てる５ｎｍから２００ｎｍの範囲であることが好ましい。積層膜の場合は、特に限定されるものではなく、例えば、１０ｎｍから１００００ｎｍの間で選ぶことができる。

すなわち、本実施形態に係る半導体発光素子１０３によれば、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出し、リーク電流低減、絶縁特性向上、耐圧特性向上、発光強度の向上、寿命の増大、高いスループット、低コスト、高信頼性を可能とする半導体発光素子が提供できる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図１０に表したように、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法においては、まず、基板１０の上に、ｎ型半導体層１、発光層３及びｐ型半導体層２を積層する（ステップＳ１１０）。これには、例えば、図２に関して説明した方法を用いることができる。

そして、前記ｐ型半導体層２及び前記発光層３の一部を除去して前記ｎ型半導体層１の一部を露出させる（ステップＳ１２０）。これには、例えば、図２及び図５に関して説明した方法を用いることができる。

そして、前記露出した前記ｎ型半導体層１の上と、前記ｐ型半導体層２の上と、に銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む銀含有膜を形成する（ステップＳ１３０）。この銀含有膜は、上記で説明した第１金属膜４１及び第３金属膜７１であり、第１金属膜４１及び第３金属膜７１は同時に形成されることができる。また、この時、銀含有膜には、第１金属膜４１及び第３金属膜７１に用いることができる材料に関して説明した材料を適用することができる。

これにより、第１金属膜４１及び第３金属膜７１を、同時に形成することができるので製造工程が簡略化され、発光層で生じた光を効率良く外部に取り出す半導体発光素子を効率良く製造することができる。

（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式的図である。
本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置２０１は、第１〜第３の実施形態に係る半導体発光素子１０１〜１０３の少なくともいずれかと、蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤである。すなわち、本実施形態に係る半導体発光装置２０１は、上記のいずれかの半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放出された光を吸収し、前記光とは異なる波長の光を放出する蛍光体と、を備える。

なお、以下では、一例として、上記の半導体発光素子１０１と、蛍光体と、を組み合わせた場合として説明する。

すなわち、図１１に例示したように、本実施形態に係る半導体発光装置２０１においては、セラミック等からなる容器２２の内面に反射膜２３が設けられており、反射膜２３は容器２２の内側面と底面に分離して設けられている。反射膜２３は、例えばアルミニウム等からなるものである。このうち容器２２の底部に設けられた反射膜２３の上に、半導体発光素子１０１がサブマウント２４を介して設置されている。

半導体発光素子１０１にはボールボンダによって金バンプ２５が形成され、サブマウント２４に固定されている。金バンプ２５を用いずに、直接サブマウント２４へ固定してもよい。

これら半導体発光素子１０１、サブマウント２４、反射膜２３の固定には、接着剤による接着や半田等を用いることが可能である。

サブマウント２４の半導体発光素子１０１の側の表面には、半導体発光素子１０１のｐ側電極４とｎ側電極７が絶縁されるようにパターニングされた電極が形成されており、それぞれ容器２２側に設けられた図示しない電極に対してボンディングワイヤ２６により接続されている。この接続は、内側面の反射膜２３と底面の反射膜２３との間の部分において行われている。

また、半導体発光素子１０１やボンディングワイヤ２６を覆うように赤色蛍光体を含む第１蛍光体層２１１が設けられており、この第１蛍光体層２１１の上には青色、緑色または黄色の蛍光体を含む第２蛍光体層２１２が形成されている。この蛍光体層上にはシリコン樹脂からなる蓋部２７が設けられている。

第１蛍光体層２１１は、樹脂及びこの樹脂中に分散された赤色蛍光体を含む。
赤色蛍光体としては、例えばＹ₂Ｏ₃、ＹＶＯ₄、Ｙ₂（Ｐ,Ｖ）Ｏ₄等を母材として用いることができ、これに３価のＥｕ（Ｅｕ³⁺）を付活物質として含ませる。すなわち、Ｙ₂Ｏ₃:Ｅｕ³⁺、ＹＶＯ₄:Ｅｕ³⁺等を赤色蛍光体として用いることができる。Ｅｕ³⁺の濃度はモル濃度で１％〜１０％とすることができる。赤色蛍光体の母材としてはＹ₂Ｏ₃、ＹＶＯ₄の他にＬａＯＳやＹ₂（Ｐ, Ｖ）Ｏ₄等を用いることができる。また、Ｅｕ³⁺の他にＭｎ⁴⁺等を利用することも可能である。特に、ＹＶＯ₄母体に３価のＥｕと共に少量のＢｉを添加することにより３８０ｎｍの吸収が増大するので、さらに発光効率を高くすることができる。また、樹脂としては、シリコン樹脂等を用いることができる。

また、第２蛍光体層２１２は、樹脂、並びに、この樹脂中に分散された青色、緑色及び黄色の少なくともいずれかの蛍光体を含む。例えば、青色蛍光体と緑色蛍光体とを組み合わせて用いても良く、また、青色蛍光体と黄色蛍光体とを組み合わせ蛍光体を用いても良く、青色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体を組み合わせた蛍光体を用いても良い。

青色蛍光体としては、例えば（Ｓｒ, Ｃａ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂:Ｅｕ²⁺やＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇:Ｅｕ²⁺等を用いることができる。
緑色蛍光体としては、例えば３価のＴｂを発光中心とするＹ₂ＳｉＯ₅:Ｃｅ³⁺, Ｔｂ³⁺を用いることができる。この場合、ＣｅイオンからＴｂイオンへエネルギーが伝達されることにより励起効率が向上する。また、緑色蛍光体として、例えば、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅:Ｅｕ²⁺等を用いることができる。
黄色蛍光体としては、例えばＹ₃Ａｌ₅:Ｃｅ³⁺等を用いることができる。
また、樹脂として、シリコン樹脂等を用いることができる。
特に、３価のＴｂは視感度が最大となる５５０ｎｍ付近に鋭い発光を示すので、３価のＥｕの鋭い赤色発光と組み合わせると発光効率が著しく向上する。

本実施形態に係る半導体発光装置２０１によれば、半導体発光素子１０１から発生した３８０ｎｍの紫外光は、半導体発光素子１０１の基板１０の側に放出され、反射膜２３における反射をも利用することにより、各蛍光体層に含まれる上記蛍光体を効率良く励起することができる。

例えば、第１蛍光体層２１１に含まれる３価のＥｕ等を発光中心とする上記蛍光体は、６２０ｎｍ付近の波長分布の狭い光に変換され、赤色可視光を効率良く得ることが可能である。
また、第２蛍光体層２１２に含まれる青色、緑色、黄色の蛍光体が効率良く励起され、青色、緑色、黄色の可視光を効率良く得ることができる。
これらの混色として白色光やその他様々な色の光を高効率でかつ演色性良く得ることが可能である。

次に、本実施形態に係る半導体発光装置２０１の製造方法について説明する。
なお、半導体発光素子１０１を作製する工程は、既に説明した方法を用いることができるので、以下では、半導体発光素子１０１が出来上がった後の工程について説明する。

まず、容器２２の内面に反射膜２３となる金属膜を、例えばスパッタリング法により形成し、この金属膜をパターニングして容器２２の内側面と底面にそれぞれ反射膜２３を残す。

次に、半導体発光素子１０１にボールボンダによって金バンプ２５を形成し、ｐ側電極４用とｎ側電極７用にパターニングされた電極を持つサブマウント２４の上に固定し、このサブマウント２４を容器２２の底面の反射膜２３上に設置して固定する。これらの固定には接着剤による接着やハンダ等を用いることが可能である。また、ボールボンダによる金バンプ２５を用いずに半導体発光素子１０１をサブマウント２４上に直接固定することもできる。

次に、サブマウント２４上の図示しないｎ側電極７及びｐ側電極４をそれぞれ容器２２側に設けられた図示しない電極に対してボンディングワイヤ２６により接続する。

さらに、半導体発光素子１０１やボンディングワイヤ２６を覆うように赤色蛍光体を含む第１蛍光体層２１１を形成し、この第１蛍光体層２１１上に青色、緑色及び黄色の少なくともいずれかの蛍光体を含む第２蛍光体層２１２を形成する。

蛍光体層のそれぞれの形成方法は、各蛍光体を樹脂原料混合液に分散させたものを滴下し、さらに熱処理を行うことにより熱重合させて樹脂を硬化させる。なお、各蛍光体を含有する樹脂原料混合液を滴下してしばらく放置した後に硬化させることにより、各蛍光体の微粒子が沈降し、第１、第２蛍光体層２１１、２１２の下層に各蛍光体の微粒子を偏在させることができ、各蛍光体の発光効率を適宜制御することが可能である。その後、蛍光体層上に蓋部２７を設け、本実施形態に係る半導体発光装置２０１、すなわち、白色ＬＥＤが作製される。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。半導体発光素子を構成する、半導体多層膜、金属膜、誘電体膜など各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して、また結晶成長プロセスに関して当業者が各種の変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。また、上記具体例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、具体例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる具体例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むものや、導電型などを制御するために添加される各種のドーパントのいずれかをさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子及び半導体装置を構成する半導体多層膜、金属膜、誘電体膜など各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などや、蛍光体に関して、また製造方法に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及び半導体発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及び半導体発光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。 比較例の半導体発光素子の構造を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の構造を例示する模式的断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。 図７に続く工程順模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の構造を例示する模式的断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式的図である。

符号の説明

１ ｎ型半導体層
１ａ 第１主面
１ｓ 積層構造体
２ ｐ型半導体層
３ 発光層
４ ｐ側電極（第２の電極）
７ ｎ側電極（第１の電極）
８ 誘電体膜
１０ 基板
１１ 単結晶バッファ層
２２ 容器
２３ 反射膜
２４ サブマウント
２５ 金バンプ
２６ ボンディングワイヤ
２７ 蓋部
４１ 第１金属膜
４２ 第２金属膜
４３ 第５金属膜
７１ 第３金属膜
７２ 第４金属膜
７３ 第６金属膜
１０１〜１０３、１０９ 半導体発光素子
１２２ 第１バッファ層
１２３ 第２バッファ層
１２４ 第３バッファ層
１２５ Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層
１２６ Ｓｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層（ｎ型コンタクト層）
１４２ Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎ層
１４３ ノンドープＡｌ_０．１１Ｇａ_０．８９Ｎスペーサ層
１４４ Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０．２８Ｇａ_０．７２Ｎクラッド層
１４５ Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層
１４６ 高濃度Ｍｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層
１４７ ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０１ 半導体発光装置
２１１、２１２ 蛍光体層

Claims (13)

1. ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた発光層と、を有する積層構造体と、
   前記ｎ型半導体層に接続され、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む第１の電極と、
   前記ｐ型半導体層に接続された第２の電極と、
   を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記積層構造体は、前記ｐ型半導体層及び前記発光層が選択的に除去されて前記ｐ型半導体層の側の第１主面に前記ｎ型半導体層の一部が露出しており、
   前記第１の電極は、前記積層構造体の前記第１主面の側に設けられており、
   前記第２の電極は、前記積層構造体の前記第１主面の側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記発光層から放出される発光のピーク発光波長は、３７０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第１主面と対向する前記積層構造体の第２主面の側に設けられ、サファイアからなる基板をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体発光素子。
5. 前記基板と前記積層構造体との間に設けられ、ＡｌＮ及びＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０．８≦ｘ≦１）の少なくともいずれかを含む単結晶バッファ層をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。
6. 前記単結晶バッファ層は、炭素濃度が前記発光層の側よりも高い高炭素濃度部を前記基板の側に有することを特徴とする請求項５記載の半導体発光素子。
7. 前記ｎ型半導体層は、前記発光層に接するコンタクト層を有し、前記コンタクト層におけるＳｉ濃度は、１．１×１０^１９ｃｍ^−３以上、３．０×１０^１９ｃｍ^−３以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
8. 前記第２の電極は、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
9. 前記第１の電極は、前記ｎ型半導体層の上に設けられ、銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む第１金属膜と、前記第１金属膜を覆うように設けられた第２金属膜と、を有し、
   前記第２の電極は、前記ｐ型半導体層の上に設けられ、前記第１金属膜の材料と同じ材料からなる第３金属膜と、前記第３金属膜を覆うように設けられた第４金属膜と、を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
10. 前記第１の電極は、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間に設けられた第５金属膜をさらに有し、
    前記第２の電極は、前記第３金属膜と前記第４金属膜との間に設けられた第６金属膜をさらに有し、
    前記第５金属膜及び前記第６金属膜は、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及び白金（Ｐｔ）よりなる群から選択された少なくともいずれかからなる金属膜を含むことを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
11. 前記第１の電極は、前記第１金属膜と前記第２金属膜との間に設けられた第５金属膜をさらに有し、
    前記第５金属膜は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）及び白金（Ｐｔ）よりなる群から選択された少なくともいずれかからなる金属膜を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体発光素子。
12. 前記第２の電極は、前記第３金属膜と前記第４金属膜との間に設けられた第６金属膜をさらに有し、
    前記第６金属膜は、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択された少なくともいずれかからなる金属膜を含むことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
13. 基板の上に、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層を積層する工程と、
    前記ｐ型半導体層の一部と前記発光層の一部とを除去して前記ｎ型半導体層の一部を露出させる工程と、
    前記露出した前記ｎ型半導体層の上と、前記ｐ型半導体層の上と、に銀及び銀合金の少なくともいずれかを含む銀含有膜を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。

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