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WO2009113659A1 - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子及びその製造方法 Download PDF

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WO2009113659A1
WO2009113659A1 PCT/JP2009/054873 JP2009054873W WO2009113659A1 WO 2009113659 A1 WO2009113659 A1 WO 2009113659A1 JP 2009054873 W JP2009054873 W JP 2009054873W WO 2009113659 A1 WO2009113659 A1 WO 2009113659A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
light emitting
bonding
electrode
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/054873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健彦 岡部
大介 平岩
正人 中田
久幸 三木
修大 福永
裕直 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to CN2009801086948A priority Critical patent/CN101971368A/zh
Priority to JP2010502893A priority patent/JP5522032B2/ja
Priority to US12/922,422 priority patent/US20110018022A1/en
Priority to KR1020107021764A priority patent/KR101221281B1/ko
Publication of WO2009113659A1 publication Critical patent/WO2009113659A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/83—Electrodes
    • H10H20/832—Electrodes characterised by their material
    • H10H20/835—Reflective materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H10H20/825—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/83—Electrodes
    • H10H20/832—Electrodes characterised by their material
    • H10H20/833—Transparent materials
    • H10W72/07554—
    • H10W72/547—
    • H10W72/5522—
    • H10W74/00—
    • H10W90/756—

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor light emitting device including a bonding pad electrode and a manufacturing method thereof.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-64716 filed in Japan on March 13, 2008 and Japanese Patent Application No. 2008-117866 filed in Japan on April 28, 2008. Is hereby incorporated by reference.
  • GaN-based compound semiconductors have attracted attention as semiconductor materials for short wavelength light emitting devices.
  • GaN-based compound semiconductors are thin film forming means such as metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE) on sapphire single crystals, various oxides and III-V group compounds. Formed by.
  • MOCVD metalorganic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • a GaN-based compound semiconductor thin film has a characteristic that current diffusion in the in-plane direction of the thin film is small. Furthermore, the p-type GaN-based compound semiconductor has a characteristic that the resistivity is higher than that of the n-type GaN-based compound semiconductor. Therefore, the current spread in the in-plane direction of the p-type semiconductor layer hardly occurs when only the p-type electrode made of metal is stacked on the surface of the p-type semiconductor layer.
  • Patent Document 1 In order to give the p-type electrode translucency, a conductive metal oxide such as ITO or a metal thin film of about several tens of nm as described in Patent Document 1 is used.
  • a conductive metal oxide such as ITO or a metal thin film of about several tens of nm as described in Patent Document 1 is used.
  • Ni and Au are stacked on a p-type semiconductor layer as a p-type electrode on the order of several tens of nanometers, respectively, and heated in an oxygen atmosphere to perform alloying treatment, thereby reducing the resistance of the p-type semiconductor layer. It has been proposed to simultaneously promote the formation of a p-type electrode having translucency and ohmic properties (see Patent Document 1).
  • a translucent electrode made of a metal oxide such as ITO or an ohmic electrode made of a metal thin film of about several tens of nm is difficult to use as a bonding pad because the strength of the electrode itself is low. Therefore, it is common to arrange a bonding pad electrode having a certain thickness on the p-type electrode. However, since the pad electrode is a metal material having a certain thickness, the pad electrode is not translucent, and the light transmitted through the p-type electrode is blocked by the pad electrode. Sometimes it was not possible to take it out of the room.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2803742 JP 2006-66903 A
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device including a pad electrode that does not peel off due to tensile stress during bonding wire bonding, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention employs the following configuration.
  • a substrate a laminated semiconductor layer including a light emitting layer formed on the substrate, a translucent electrode formed on an upper surface of the laminated semiconductor layer, and a junction formed on the translucent electrode
  • a semiconductor light emitting device comprising a layer and a bonding pad electrode, wherein the bonding pad electrode has a laminated structure including a metal reflective layer and a bonding layer sequentially laminated from the translucent electrode side, and the metal reflective layer Is a semiconductor light emitting element made of one metal selected from the group consisting of Ag, Al, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt or an alloy containing the metal.
  • the semiconductor light-emitting element according to item 1 wherein a part of the bonding pad electrode is laminated on the bonding layer, and the remaining part of the bonding pad electrode is bonded on the translucent electrode.
  • the bonding layer is made of Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN. 4.
  • the semiconductor light-emitting element according to any one of items 1 to 3, wherein the semiconductor light-emitting element is at least one selected from the group consisting of a thin film having a thickness in a range of 10 to 400 mm.
  • the semiconductor light-emitting element according to item 1 wherein the light reflectance at the element emission wavelength of the bonding pad electrode is 60% or more.
  • the translucent electrode is made of a translucent conductive material, and the translucent conductive material is In, Zn, Al, Ga, Ti, Bi, Mg, W, Ce, Sn. 6.
  • the semiconductor light-emitting device which is a conductive oxide, zinc sulfide, or chromium sulfide containing at least one selected from the group consisting of Ni.
  • the stacked semiconductor layer is stacked from the substrate side in the order of the n-type semiconductor layer, the light-emitting layer, and the p-type semiconductor layer, and a part of the p-type semiconductor layer and the light-emitting layer is removed. A part of the n-type semiconductor layer is exposed, an n-type electrode is stacked on the exposed n-type semiconductor layer, and the translucent electrode, the bonding layer, and the upper surface of the remaining portion of the p-type semiconductor layer are formed. 7.
  • the semiconductor light emitting device according to any one of items 1 to 6, wherein the bonding pad electrode is laminated.
  • Semiconductor light emitting including a step of forming a laminated semiconductor layer including a light emitting layer on a substrate, a step of forming a translucent electrode, a step of forming a bonding layer, and a step of forming a bonding pad electrode A method for manufacturing an element, wherein the step of forming the translucent electrode includes the step of crystallizing the translucent electrode material.
  • the step of forming the bonding pad electrode includes a step of forming a metal reflective layer and a step of forming a bonding layer, and the step of forming the bonding layer after the step of forming the translucent electrode; The step of forming the metal reflective layer and the step of forming the bonding layer are performed, and the metal reflective layer is selected from the group consisting of Ag, Al, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt. 11.
  • the method for producing a semiconductor light emitting device according to 10 above comprising the metal or an alloy containing the metal.
  • the bonding layer is made of Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN.
  • the method for producing a semiconductor light-emitting element according to 10 or 11 above which is a thin film having at least one selected from the group consisting of a thickness of 10 to 400 mm.
  • the present invention it is possible to provide a stable semiconductor light emitting device with high light emission output. Furthermore, the present invention can provide a high-luminance semiconductor light-emitting device including a pad electrode that does not peel off due to tensile stress during bonding of bonding wires.
  • the present invention has a laminated structure in which the bonding pad electrode includes a metal reflective layer and a bonding layer that are sequentially laminated from the translucent electrode side through a bonding layer, and the metal reflective layer includes Ag, Al, Ru.
  • Rh, Pd, Os, Ir, Pt a semiconductor light emitting device made of one kind of metal selected from the group consisting of Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, or an alloy containing the metal, and more preferably, the bonding layer is made of Al, Ti, V, Cr , Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, Rh, Ir, Ni, TiN, TaN, a semiconductor light emitting device made of at least one selected from the group consisting of Therefore, the remarkably excellent effect is obtained in the number of bonding defects and the defect rate under the high temperature and high humidity test.
  • FIG. 1 is an example of a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an example of a schematic plan view showing a semiconductor light emitting element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an example of a schematic cross-sectional view showing a laminated semiconductor layer constituting the semiconductor light emitting element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an example of a schematic cross-sectional view showing a modification of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an example of a schematic plan view showing a modification of the semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is another example of a schematic cross-sectional view showing a semiconductor light emitting element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an example of a schematic cross-sectional view showing a lamp including a semiconductor light emitting element according to an embodiment of the present invention.
  • SYMBOLS 1 Semiconductor light emitting element, 20 ... Laminated semiconductor layer, 101 ... Substrate, 104 ... N type semiconductor layer, 105 ... Light emitting layer, 106 ... P type semiconductor layer, 107 ... Bonding pad electrode, 107a ... Metal reflective layer, 107b ... Barrier Layer 107c ... bonding layer 108 ... n-type electrode 109 ... translucent electrode 110,120 ... bonding layer
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light-emitting element according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the semiconductor light-emitting element
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a laminated semiconductor layer that constitutes the semiconductor light-emitting element. is there.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the semiconductor light emitting device of this embodiment
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the semiconductor light emitting device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is another example of a schematic cross-sectional view showing the semiconductor light emitting device of this embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a lamp provided with the semiconductor light emitting device of this embodiment.
  • the drawings referred to in the following description are for explaining the semiconductor light emitting device and the lamp. The size, thickness, dimensions, etc. of the respective parts shown in the drawings are different from the dimensional relationships of the actual semiconductor light emitting devices. .
  • the semiconductor light emitting device 1 of this embodiment includes a substrate 101, a laminated semiconductor layer 20 including a light emitting layer 105 laminated on the substrate 101, and a transparent laminated on the upper surface of the laminated semiconductor layer 20.
  • the optical electrode 109, the bonding layer 110 stacked on the translucent electrode 109, and the bonding pad electrode 107 stacked on the bonding layer 110 are configured.
  • the semiconductor light emitting device 1 of this embodiment is a face-up mount type light emitting device that is taken out from the side on which the bonding pad electrode 107 (reflective bonding pad electrode) having a function of reflecting light from the light emitting layer 105 is formed.
  • the laminated semiconductor layer 20 is configured by laminating a plurality of semiconductor layers. More specifically, the laminated semiconductor layer 20 is configured by laminating an n-type semiconductor layer 104, a light emitting layer 105, and a p-type semiconductor layer 106 in this order from the substrate side. Part of the p-type semiconductor layer 106 and the light emitting layer 105 is removed by means such as etching, and a part of the n-type semiconductor layer is exposed from the removed part. An n-type electrode 108 is stacked on the exposed surface 104c of the n-type semiconductor layer.
  • a translucent electrode 109, a bonding layer 110, and a bonding pad electrode 107 are stacked on the upper surface 106 a of the p-type semiconductor layer 106.
  • the translucent electrode 109, the bonding layer 110, and the bonding pad electrode 107 constitute a p-type electrode 111.
  • the semiconductor light emitting device 1 of this embodiment light is emitted from the light emitting layer 105 by passing a current between the p-type electrode 111 and the n-type electrode 108. Further, part of the light emitted from the light-emitting layer 105 is transmitted through the translucent electrode 109 and the bonding layer 110, reflected by the bonding pad electrode 107 at the interface between the bonding layer 110 and the bonding pad electrode 107, and stacked again. It is introduced into the semiconductor layer 20. Then, the light reintroduced into the laminated semiconductor layer 20 is further transmitted and reflected, and then extracted outside the semiconductor light emitting element 1 from a location other than the bonding pad electrode 107 formation region.
  • the n-type semiconductor layer 104, the light emitting layer 105, and the p-type semiconductor layer 106 are preferably composed mainly of compound semiconductors, preferably composed mainly of group III nitride semiconductors, and more preferably composed mainly of gallium nitride. preferable.
  • the translucent electrode 109 laminated on the p-type semiconductor layer 106 preferably has a small contact resistance with the p-type semiconductor layer 106.
  • the light-transmitting electrode 109 is preferably excellent in light transmittance.
  • the translucent electrode 109 in order to uniformly diffuse the current over the entire surface of the p-type semiconductor layer 106, the translucent electrode 109 preferably has excellent conductivity.
  • the constituent material of the translucent electrode 109 is a conductive oxide, sulfide, including any one of In, Zn, Al, Ga, Ti, Bi, Mg, W, Ce, Sn, and Ni.
  • a translucent conductive material selected from the group consisting of either zinc or chromium sulfide is preferred.
  • ITO indium tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 )
  • IZO indium zinc oxide (In 2 O 3 —ZnO)
  • AZO aluminum zinc oxide (ZnO—Al 2 O 3 )
  • GZO gallium zinc oxide (ZnO—Ga 2 O 3 )
  • fluorine-doped tin oxide, titanium oxide and the like are preferable.
  • the structure of the translucent electrode 109 can be used without any limitation including a conventionally known structure.
  • the translucent electrode 109 may be formed so as to cover almost the entire upper surface 106a of the p-type semiconductor layer 106, or may be formed in a lattice shape or a tree shape with a gap. After forming the translucent electrode 109, thermal annealing may be performed for the purpose of alloying or transparency, but it may not be performed.
  • the translucent electrode 109 may be a crystallized structure, and in particular, a translucent electrode including an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure or a bixbite structure (for example, ITO, IZO, etc.) can be preferably used.
  • a translucent electrode including an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure or a bixbite structure for example, ITO, IZO, etc.
  • ITO, IZO, etc. a bixbite structure
  • IZO containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure it can be processed into a specific shape using an amorphous IZO film having excellent etching properties, and then heat treatment is performed.
  • an electrode having a light-transmitting property better than that of an amorphous IZO film By transferring from an amorphous state to a structure including the crystal by, for example, an electrode having a light-transmitting property better than that of an amorphous IZO film.
  • the ZnO concentration in IZO is preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 5 to 15% by mass. 10% by mass is particularly preferable.
  • the film thickness of the IZO film is preferably in the range of 35 nm to 10000 nm (10 ⁇ m) at which low specific resistance and high light transmittance can be obtained. Furthermore, from the viewpoint of production cost, the thickness of the IZO film is preferably 1000 nm (1 ⁇ m) or less.
  • the patterning of the IZO film is preferably performed before the heat treatment process described later.
  • the amorphous IZO film becomes a crystallized IZO film, which makes etching difficult compared to the amorphous IZO film.
  • the IZO film before heat treatment is in an amorphous state, it can be easily and accurately etched using a known etching solution (ITO-07N etching solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)).
  • the amorphous IZO film may be etched using a dry etching apparatus. At this time, Cl 2 , SiCl 4 , BCl 3 or the like can be used as an etching gas.
  • IZO film in an amorphous state for example, and was heat-treated in 500 ° C. ⁇ 1000 ° C., comprising an IZO film and that includes In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure for controlling the condition, an In 2 O 3 crystal bixbyite structure
  • An IZO film can be formed. Since an IZO film containing an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure is difficult to etch as described above, it is preferable to perform a heat treatment after the above-described etching treatment.
  • the heat treatment of the IZO film is preferably performed in an atmosphere containing no O 2, as the atmosphere containing no O 2, or an inert gas atmosphere such as N 2 atmosphere, or an inert gas and H, such as N 2 2 mixed gas atmospheres, and the like, and it is desirable to use an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 .
  • an inert gas atmosphere such as N 2 atmosphere, or an inert gas and H, such as N 2 2 2 mixed gas atmospheres, and the like
  • N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 When the heat treatment of the IZO film is performed in an N 2 atmosphere or a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 , for example, the IZO film is crystallized into a film containing an In 2 O 3 crystal having a hexagonal structure, and the IZO film It is possible to effectively reduce the sheet resistance.
  • the temperature when the IZO film is heat-treated is preferably 500 ° C. to 1000 ° C.
  • the IZO film may not be sufficiently crystallized, and the light transmittance of the IZO film may not be sufficiently high.
  • the IZO film is crystallized, but the light transmittance of the IZO film may not be sufficiently high.
  • the semiconductor layer under the IZO film may be deteriorated.
  • the crystal structure in the IZO film differs depending on the film formation conditions, the heat treatment conditions, and the like.
  • the translucent electrode is not limited to a material, but a crystalline material is preferable.
  • Inx having a bixbite crystal structure is preferable.
  • may be IZO containing 2 O 3 crystals may be IZO containing in 2 O 3 crystals having a hexagonal crystal structure.
  • IZO containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal structure is preferable.
  • an IZO film crystallized by heat treatment is very effective in the present invention because it has better adhesion to the bonding layer 110 and the p-type semiconductor layer 106 than an amorphous IZO film.
  • the bonding layer 110 is laminated between the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107 in order to increase the bonding strength of the bonding pad electrode 107 to the translucent electrode 109.
  • the bonding layer 110 preferably has a light-transmitting property so that the light from the light-emitting layer 105 that is transmitted through the light-transmitting electrode 109 and irradiated onto the bonding pad electrode 107 is transmitted without loss.
  • the joining layer 110 is made of Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, Rh. , Ir, Ni, TiN, TaN, and is preferably a thin film having a thickness in the range of 10 to 400 mm.
  • the bonding layer 110 in the present invention is made of at least one selected from the group consisting of Ti, Cr, Co, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of Ti, Cr, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, Ni, TiN, and TaN.
  • the bonding strength of the bonding pad electrode 107 to the translucent electrode 109 can be significantly increased.
  • the thickness is set to 400 mm or less, preferably 10 to 400 mm, light from the light-emitting layer 105 can be effectively transmitted without being blocked. Note that if the thickness is less than 10 mm, the strength of the bonding layer 110 is lowered, which is not preferable because the bonding strength of the bonding pad electrode 107 to the translucent electrode 109 is lowered.
  • the bonding strength of the bonding layer 110 using Ti, Cr, Co, or Ni is particularly high.
  • the bonding layer 110 having such a strong bonding force may be stacked in a dot shape instead of a solid film shape.
  • the metal reflective layer 107a and the translucent electrode 109 are in direct contact with each other, so that light from the light emitting layer 105 is reflected by the metal reflective layer 107a without passing through the bonding layer 110.
  • the diameter of the dot is several tens nm to several hundreds nm.
  • migration is generated and the material of the bonding layer 110 is aggregated by increasing the growth temperature of the bonding layer 110. Thereby, a dot can be formed.
  • the bonding pad electrodes 107 are laminated on the bonding layer 110.
  • the bonding pad electrodes 107 are peeled off due to tensile stress during wire bonding, In many cases, the electrode 107 peels off from the outer periphery. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, it is preferable that a part of the bonding pad electrode 107 is laminated on the bonding layer 210, and the remaining part of the bonding pad electrode 107 is bonded on the translucent electrode 109. That is, the annular bonding layer 210 may be formed between the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107 and at a position overlapping the outer peripheral portion 107 d of the bonding pad electrode 107.
  • the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107 are in direct contact with each other at the central portion 107e (remaining portion) excluding the outer peripheral portion 107d (part). Thereby, while ensuring the bonding strength between the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107, the resistance between the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107 can be lowered, and the light emission efficiency is increased. .
  • the bonding pad electrode 107 is preferably one that reflects light from the light emitting layer and has excellent adhesion to the bonding wire. Therefore, for example, the bonding pad electrode 107 has a laminated structure, and includes a metal reflective layer 107a made of an alloy containing any one of Ag, Al, and Pt group elements or any of these metals, and a bonding layer 107c. Is preferably included. More specifically, as shown in FIG. 1 or FIG. 4, the bonding pad electrode 107 is a laminate in which a metal reflective layer 107a, a barrier layer 107b, and a bonding layer 107c are sequentially laminated in this order from the translucent electrode 109 side. It preferably consists of a body. The bonding pad electrode 107 may have a single-layer structure including only the metal reflection layer 107a, or may have a two-layer structure including the metal reflection layer 107a and the bonding layer 107c.
  • the metal reflective layer 107a shown in FIG. 1 or FIG. 4 is preferably made of a highly reflective metal, such as platinum group metals such as Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt, Al, Ag, and these metals. More preferably, it is made of an alloy containing at least one kind. Among these, Al, Ag, Pt, and alloys containing at least one of these metals are common as electrode materials, and are excellent in terms of easy availability and handling. Further, when the metal reflective layer 107a is formed of a metal having a high reflectance, it is desirable that the thickness is 20 to 3000 nm. If the metal reflection layer 107a is too thin, a sufficient reflection effect cannot be obtained.
  • a highly reflective metal such as platinum group metals such as Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt
  • Al, Ag, and these metals More preferably, it is made of an alloy containing at least one kind. Among these, Al, Ag, Pt, and alloys containing at least one
  • a more desirable thickness is 50 to 1000 nm, and a most desirable thickness is 100 to 500 nm.
  • the metal reflective layer 107a is in close contact with the bonding layer 110 in that the light from the light emitting layer 105 can be efficiently reflected and the bonding strength of the bonding pad electrode 107 can be increased. For this reason, in order for the bonding pad electrode 107 to obtain sufficient strength, the metal reflective layer 107 a needs to be firmly bonded to the translucent electrode 109 via the bonding layer 110.
  • a strength that does not cause peeling in the step of connecting the gold wire to the bonding pad by a general method is preferable.
  • Rh, Pd, Ir, Pt and alloys containing at least one of these metals are preferably used as the metal reflective layer 107a from the viewpoint of light reflectivity.
  • the reflectance of the bonding pad electrode 107 varies greatly depending on the constituent material of the metal reflective layer 107a, but is preferably 60% or more. Further, it is preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. The reflectance can be measured relatively easily with a spectrophotometer or the like. However, since the bonding pad electrode 107 itself has a small area, it is difficult to measure the reflectance. As a method of measuring the reflectance, a transparent “dummy substrate” made of glass, for example, having a large area is placed in the chamber when forming the bonding pad electrode, and the same bonding pad electrode is simultaneously formed on the dummy substrate and measured. A method is mentioned.
  • the bonding pad electrode 107 can be made of only the above-described metal having high reflectivity. That is, the bonding pad electrode 107 may be composed only of the metal reflection layer 107a. However, various structures using various materials are known as the bonding pad electrode 107, and the above-described metal reflective layer 107a is newly provided on the semiconductor layer side (translucent electrode side) of these known materials. Alternatively, the lowermost layer on the semiconductor layer side of these known ones may be replaced with the above-described metal reflection layer 107a.
  • any structure can be used for the laminated structure portion above the metal reflective layer 107a without any particular limitation.
  • the layer formed on the metal reflective layer 107 a of the bonding pad electrode 107 has a role of enhancing the strength of the bonding pad electrode 107 as a whole. For this reason, it is necessary to use a relatively strong metal material or to sufficiently increase the film thickness. Desirable materials are Ti, Cr or Al. Among these, Ti is desirable in terms of material strength. When such a function is given, this layer is referred to as a barrier layer 107b.
  • the barrier layer 107b may also serve as the metal reflective layer 107a.
  • a thick metal material having good reflectivity and mechanically strong is formed, it is not necessary to form a barrier layer.
  • the barrier layer 107b is not necessarily required.
  • the thickness of the barrier layer 107b is desirably 20 to 3000 nm. If the barrier layer 107b is too thin, a sufficient strength enhancement effect cannot be obtained, and if it is too thick, no particular advantage is produced and only an increase in cost is caused. More desirably, the thickness is 50 to 1000 nm, and most desirably 100 to 500 nm.
  • the bonding layer 107c which is the uppermost layer of the bonding pad electrode 107 (on the side opposite to the metal reflective layer 107a), is desirably made of a material having good adhesion to the bonding balls.
  • Gold is often used for the bonding balls, and Au and Al are known as metals having good adhesion to the gold balls. Of these, gold is particularly desirable.
  • the thickness of the uppermost layer is preferably 50 to 2000 nm, and more preferably 100 to 1500 nm. If it is too thin, the adhesion to the bonding ball will be poor, and if it is too thick, no particular advantage will be produced, and only the cost will increase.
  • the light directed toward the bonding pad electrode 107 is reflected by the metal reflective layer 107a on the lowermost surface (translucent electrode side surface) of the bonding pad electrode 107, and part of the light is scattered and travels in the lateral direction or the oblique direction.
  • the portion proceeds directly below the bonding pad electrode 107.
  • the light that is scattered and travels in the lateral direction or the oblique direction is extracted from the side surface of the semiconductor light emitting element 1 to the outside.
  • the light traveling in the direction immediately below the bonding pad electrode 107 is further scattered or reflected on the lower surface of the semiconductor light emitting element 1 and is externally transmitted through the side surface or the translucent electrode 109 (the portion where the bonding pad electrode does not exist). Is taken out.
  • the bonding pad electrode 107 can be formed anywhere as long as it is on the translucent electrode 109. For example, it may be formed at a position farthest from the n-type electrode 108 or may be formed at the center of the semiconductor light emitting device 1. However, if it is formed too close to the n-type electrode 108, a short circuit between the wires and between the balls occurs during bonding, which is not preferable. Further, as the electrode area of the bonding pad electrode 107 is as large as possible, it is easy to perform the bonding operation, but it prevents the emission of light emission. For example, covering an area that exceeds half the area of the chip surface hinders the extraction of light emission, and the output is significantly reduced.
  • the bonding work becomes difficult and the yield of the product is lowered.
  • it is preferably slightly larger than the diameter of the bonding ball, and generally has a circular shape with a diameter of 100 ⁇ m.
  • the metal elements such as the bonding layer, the metal reflection layer, and the barrier layer, the same metal element may be incorporated, or a combination of different metal elements may be used.
  • the substrate 101 of the semiconductor light emitting device of the present embodiment is not particularly limited as long as a group III nitride semiconductor crystal is epitaxially grown on the surface, and various substrates can be selected and used.
  • a substrate made of lanthanum strontium oxide aluminum tantalum, strontium titanium oxide, titanium oxide, hafnium, tungsten, molybdenum, or the like can be used.
  • the intermediate layer 102 (buffer layer) is preferably formed on the c-plane of sapphire.
  • an oxide substrate or a metal substrate that is known to cause chemical modification by contact with ammonia at a high temperature can be used, and the intermediate layer 102 can be formed without using ammonia.
  • the intermediate layer 102 In the method using ammonia, when the base layer 103 is formed to form the n-type semiconductor layer 104 described later, the intermediate layer 102 also functions as a coat layer. These methods are effective in preventing chemical alteration of the substrate 101. Further, when the intermediate layer 102 is formed by a sputtering method, the temperature of the substrate 101 can be kept low. Therefore, even when the substrate 101 made of a material that decomposes at a high temperature is used, the substrate 101 is damaged. Each layer can be formed on the substrate without giving.
  • a stacked semiconductor layer refers to a semiconductor layer having a stacked structure including a light-emitting layer formed over a substrate.
  • the laminated semiconductor layer is a laminated semiconductor made of a group III nitride semiconductor, and an n-type semiconductor layer on the substrate.
  • the light emitting layer 105, and the p-type semiconductor layer 106 are laminated in this order.
  • the laminated semiconductor layer 20 may be further referred to as including the base layer 103 and the intermediate layer 102.
  • the stacked semiconductor layer 20 is formed by the MOCVD method, a layer having good crystallinity can be obtained.
  • a semiconductor layer having crystallinity superior to the MOCVD method can be formed.
  • Buffer layer 102 is preferably made of polycrystalline Al x Ga 1-x N ( 0 ⁇ x ⁇ 1) , and more preferably those of the single crystal Al x Ga 1-x N ( 0 ⁇ x ⁇ 1) .
  • the buffer layer 102 can be, for example, made of polycrystalline Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 1) and having a thickness of 0.01 to 0.5 ⁇ m.
  • the thickness of the buffer layer 102 is less than 0.01 ⁇ m, the buffer layer 102 may not sufficiently obtain an effect of reducing the difference in lattice constant between the substrate 101 and the base layer 103.
  • the thickness of the buffer layer 102 exceeds 0.5 ⁇ m, although the function as the buffer layer 102 is not changed, the film formation processing time of the buffer layer 102 becomes long, and the productivity may be reduced. There is.
  • the buffer layer 102 has a function of relaxing a difference in lattice constant between the substrate 101 and the base layer 103 and facilitating formation of a C-axis oriented single crystal layer on the (0001) C plane of the substrate 101. Therefore, when the single crystal base layer 103 is stacked over the buffer layer 102, the base layer 103 with higher crystallinity can be stacked. In the present invention, it is preferable to perform the buffer layer forming step, but it may not be performed.
  • the buffer layer 102 may have a hexagonal crystal structure made of a group III nitride semiconductor. Further, the group III nitride semiconductor crystals forming the buffer layer 102 may have a single crystal structure, and those having a single crystal structure are preferably used. By controlling the growth conditions, the group III nitride semiconductor crystal grows not only in the upward direction but also in the in-plane direction to form a single crystal structure. Therefore, by controlling the film formation conditions of the buffer layer 102, the buffer layer 102 made of a crystal of a group III nitride semiconductor having a single crystal structure can be obtained.
  • the buffer function of the buffer layer 102 works effectively, so that the group III nitride semiconductor formed thereon has a good orientation. It becomes a crystal film having the property and crystallinity.
  • the group III nitride semiconductor crystal forming the buffer layer 102 can be formed into a columnar crystal (polycrystal) having a texture based on a hexagonal column by controlling the film forming conditions.
  • the columnar crystal consisting of the texture here is a crystal that is separated by forming a crystal grain boundary between adjacent crystal grains, and is itself a columnar shape as a longitudinal sectional shape.
  • the film thickness of the underlayer 103 is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and most preferably 1 ⁇ m or more. An AlxGa 1-x N layer with good crystallinity is more easily obtained when the thickness is increased.
  • the underlayer 103 is not doped with impurities. However, when p-type or n-type conductivity is required, acceptor impurities or donor impurities can be added.
  • the n-type semiconductor layer 104 is generally preferably composed of an n-contact layer 104a and an n-cladding layer 104b.
  • the n contact layer 104a can also serve as the n clad layer 104b.
  • the above-described base layer may be included in the n-type semiconductor layer 104.
  • the n contact layer 104a is a layer for providing an n-type electrode.
  • the n contact layer 104a is preferably composed of an Al x Ga 1-x N layer (0 ⁇ x ⁇ 1, preferably 0 ⁇ x ⁇ 0.5, more preferably 0 ⁇ x ⁇ 0.1).
  • n-type impurity is doped into the n-contact layer 104a, an n-type impurity 1 ⁇ 10 17 ⁇ 1 ⁇ 10 20 / cm 3, preferably 1 ⁇ 10 18 ⁇ 1 ⁇ 10 19 / cm If it contains in the density
  • an n-type impurity For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably Si and Ge are mentioned.
  • the film thickness of the n contact layer 104a is preferably 0.5 to 5 ⁇ m, and more preferably set to a range of 1 to 3 ⁇ m. When the film thickness of the n-contact layer 104a is in the above range, the semiconductor crystallinity is maintained well.
  • the n-clad layer 104b is a layer that injects carriers into the light emitting layer 105 and confines carriers.
  • the n-clad layer 104b can be formed of AlGaN, GaN, GaInN, or the like. Alternatively, a heterojunction of these structures or a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked may be used. Needless to say, when the n-cladding layer 104b is formed of GaInN, it is desirable to make it larger than the band gap of GaInN of the light emitting layer 105.
  • the film thickness of the n-clad layer 104b is not particularly limited, but is preferably 0.005 to 0.5 ⁇ m, and more preferably 0.005 to 0.1 ⁇ m.
  • the n-type doping concentration of the n-clad layer 104b is preferably 1 ⁇ 10 17 to 1 ⁇ 10 20 / cm 3 , more preferably 1 ⁇ 10 18 to 1 ⁇ 10 19 / cm 3 . A doping concentration within this range is preferable in terms of maintaining good crystallinity and reducing the operating voltage of the device.
  • n-cladding layer 104b is a layer including a superlattice structure, although not shown in detail, an n-side first layer made of a group III nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less and A structure in which an n-side second layer made of a group III nitride semiconductor having a composition different from that of the n-side first layer and having a film thickness of 100 angstroms or less is stacked may be included.
  • the n-clad layer 104b may include a structure in which n-side first layers and n-side second layers are alternately and repeatedly stacked. Preferably, either the n-side first layer or the n-side second layer is in contact with the active layer (light-emitting layer 105).
  • the n-side first layer and the n-side second layer as described above include, for example, AlGaN-based Al (sometimes simply referred to as AlGaN), GaInN-based (including simply InGaN), and In.
  • the composition can be GaN.
  • the n-side first layer and the n-side second layer are composed of an alternate structure of GaInN / GaN, an alternate structure of AlGaN / GaN, an alternate structure of GaInN / AlGaN, and an alternate structure of GaInN / GaInN having different compositions (“The description of “differing composition” means that each elemental composition ratio is different, and the same applies hereinafter), and may be an AlGaN / AlGaN alternating structure having a different composition.
  • the n-side first layer and the n-side second layer are preferably GaInN / GaInN having different GaInN / GaN structures or different compositions.
  • the superlattice layers of the n-side first layer and the n-side second layer are each preferably 60 angstroms or less, more preferably 40 angstroms or less, and each in the range of 10 angstroms to 40 angstroms. Most preferred. If the film thickness of the n-side first layer and the n-side second layer forming the superlattice layer is more than 100 angstroms, crystal defects are likely to occur, which is not preferable.
  • the n-side first layer and the n-side second layer may each have a doped structure, or a combination of a doped structure and an undoped structure.
  • the impurity to be doped conventionally known impurities can be applied to the material composition without any limitation.
  • Si is suitable as an impurity.
  • the n-side superlattice multilayer film as described above may be manufactured while doping is appropriately turned ON / OFF, even if the composition represented by GaInN, AlGaN, or GaN is the same.
  • the light emitting layer 105 stacked on the n-type semiconductor layer 104 there is a light emitting layer 105 having a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
  • a well layer 105b having a quantum well structure as shown in FIG. 4 a group III nitride semiconductor layer made of Ga 1-y In y N (0 ⁇ y ⁇ 0.4) is usually used.
  • the film thickness of the well layer 105b can be set to a film thickness that can provide a quantum effect, for example, 1 to 10 nm, and preferably 2 to 6 nm in terms of light emission output.
  • the Ga 1-y In y N is used as the well layer 105b, and Al z Ga 1-z N (0 ⁇ z ⁇ 0) having a larger band gap energy than the well layer 105b. .3) is defined as a barrier layer 105a.
  • the well layer 105b and the barrier layer 105a may or may not be doped with impurities by design.
  • the p-type semiconductor layer 106 is generally composed of a p-cladding layer 106a and a p-contact layer 106b.
  • the p contact layer 106b can also serve as the p clad layer 106a.
  • the p-cladding layer 106a is a layer for confining carriers in the light emitting layer 105 and injecting carriers.
  • the p-cladding layer 106a is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the light-emitting layer 105 and can confine carriers in the light-emitting layer 105, but is preferably Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 0.4).
  • the p-clad layer 106a is made of such AlGaN, it is preferable in terms of confining carriers in the light-emitting layer.
  • the thickness of the p-clad layer 106a is not particularly limited, but is preferably 1 to 400 nm, more preferably 5 to 100 nm.
  • the p-type doping concentration of the p-clad layer 106a is preferably 1 ⁇ 10 18 to 1 ⁇ 10 21 / cm 3 , more preferably 1 ⁇ 10 19 to 1 ⁇ 10 20 / cm 3 .
  • the p-clad layer 106a may have a superlattice structure in which a plurality of layers are stacked.
  • the p-cladding layer 106a is a layer including a superlattice structure
  • a detailed illustration is omitted, but a p-side first layer made of a group III nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less and A structure in which a p-side second layer made of a group III nitride semiconductor having a composition different from that of the p-side first layer and having a film thickness of 100 angstroms or less is stacked may be included. Further, it may include a structure in which p-side first layers and p-side second layers are alternately and repeatedly stacked.
  • the p-side first layer and the p-side second layer as described above may have different compositions, for example, any composition of AlGaN, GaInN, or GaN, or an GaInN / GaN alternating structure, AlGaN.
  • An alternating structure of / GaN or an alternating structure of GaInN / AlGaN may be used.
  • the p-side first layer and the p-side second layer preferably have an AlGaN / AlGaN or AlGaN / GaN alternating structure.
  • the superlattice layers of the p-side first layer and the p-side second layer are each preferably 60 angstroms or less, more preferably 40 angstroms or less, and each in the range of 10 angstroms to 40 angstroms. Is most preferred. If the thickness of the p-side first layer and the p-side second layer forming the superlattice layer exceeds 100 angstroms, it becomes a layer containing many crystal defects and the like, which is not preferable.
  • the p-side first layer and the p-side second layer may each have a doped structure, or a combination of a doped structure and an undoped structure.
  • the impurity to be doped conventionally known impurities can be applied to the material composition without any limitation.
  • Mg is suitable as an impurity.
  • the p-side superlattice multilayer film as described above may be manufactured while doping is appropriately turned on and off even if the composition represented by GaInN, AlGaN, and GaN is the same.
  • the p contact layer 106b is a layer for providing a positive electrode.
  • the p contact layer 106b is preferably Al x Ga 1-x N (0 ⁇ x ⁇ 0.4).
  • Al composition is in the above range, it is preferable in terms of maintaining good crystallinity and good ohmic contact with the p ohmic electrode.
  • a p-type impurity (dopant) is contained at a concentration of 1 ⁇ 10 18 to 1 ⁇ 10 21 / cm 3 , preferably 5 ⁇ 10 19 to 5 ⁇ 10 20 / cm 3 , good ohmic contact can be obtained. It is preferable in terms of maintenance, prevention of crack generation, and good crystallinity.
  • the thickness of the p contact layer 106b is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m, more preferably 0.05 to 0.2 ⁇ m. When the film thickness of the p-contact layer 106b is within this range, it is preferable in terms of light emission output.
  • the n-type electrode 108 also serves as a bonding pad, and is formed so as to be in contact with the n-type semiconductor layer 104 of the laminated semiconductor layer 20. For this reason, when forming the n-type electrode 108, the light emitting layer 105 and the p semiconductor layer 106 are partially removed to expose the n-contact layer of the n-type semiconductor layer 104, and the bonding pad is formed on the exposed surface 104c. An n-type electrode 108 is also formed. As the n-type electrode 108, various compositions and structures are known, and these known compositions and structures can be used without any limitation, and can be provided by conventional means well known in this technical field.
  • an n-type electrode bonding layer 120 may be laminated between the n-type electrode 108 and the n-type semiconductor layer 104. Similar to the bonding layer 110 of the bonding pad electrode 107, the bonding layer 120 is made of Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, A metal film made of at least one selected from the group consisting of Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN is desirable. Although the thickness is not particularly limited, like the bonding layer 110, it is desirable that the thickness is 1000 mm or less, preferably 500 mm or less, more desirably 10 to 400 mm.
  • the bonding layer 120 is made of at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Co, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN.
  • those composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, Ni, TiN, and TaN are most preferable.
  • the bonding strength of the n-type electrode 108 to the n-type semiconductor layer 104 can be remarkably increased.
  • any one of conductive oxide, zinc sulfide, and chromium sulfide including any one of In, Zn, Al, Ga, Ti, Bi, Mg, W, Ce, Sn, and Ni is used as the bonding layer 120.
  • a translucent conductive material selected from the group consisting of can also be used.
  • ITO indium tin oxide (In 2 O 3 —SnO 2 )
  • IZO indium zinc oxide (In 2 O 3 —ZnO)
  • AZO zinc aluminum oxide (ZnO—Al 2 O)) 3
  • GZO gallium zinc oxide (ZnO—Ga 2 O 3 )
  • fluorine-doped tin oxide, titanium oxide and the like are preferable.
  • These materials can be used as the bonding layer 120 by providing them by conventional means well known in this technical field.
  • a crystallized structure may be used as in the case of the translucent electrode 109.
  • an Indium having a hexagonal structure or a bixbite structure may be used.
  • a translucent electrode (for example, ITO or IZO) containing 2 O 3 crystal can be preferably used.
  • IZO containing In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure is used as the bonding layer 120, it can be processed into a specific shape by using an amorphous IZO film having excellent etching properties, and then subjected to heat treatment or the like. By transferring from an amorphous state to a structure including the crystal, the layer can be processed into a layer having higher conductivity than an amorphous IZO film.
  • the ZnO concentration in IZO is preferably 1 to 20% by mass, and more preferably 5 to 15% by mass. 10% by mass is particularly preferable.
  • the film thickness of the IZO film is preferably in the range of 35 nm to 10000 nm (10 ⁇ m) at which low specific resistance and high light transmittance can be obtained. Furthermore, from the viewpoint of production cost, the thickness of the IZO film is preferably 1000 nm (1 ⁇ m) or less.
  • the patterning of the IZO film may be performed similarly to the case of the translucent electrode 109.
  • an amorphous IZO film is subjected to, for example, a heat treatment at 500 ° C. to 1000 ° C., and the conditions are controlled to control an IZO film including a hexagonal In 2 O 3 crystal or a bixbite In 2 O 3 crystal.
  • the IZO film containing can be made. Since an IZO film containing an In 2 O 3 crystal having a hexagonal crystal structure is difficult to etch as described above, it is preferable to perform a heat treatment after the above-described etching treatment. The heat treatment of the IZO film may be performed similarly to the case of the light-transmitting electrode 109.
  • a layer made of the above-described light-transmitting conductive material Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W , Re, Rh, Ir, Ni, TiN, TaN, or a laminated structure with at least one metal film selected from the group consisting of TaN and TaN may be employed.
  • a layer made of a light-transmitting conductive material and a metal film or a thin film such as Cr may be sequentially stacked on the n-type semiconductor layer 104.
  • the bonding strength between the n-type electrode 108 and the n-type semiconductor layer 104 can be significantly increased.
  • the n-type electrode 108 preferably has a laminated structure including at least a metal reflective layer made of an alloy containing any one of Ag, Al, and Pt group elements or any of these metals and a bonding layer. More specifically, it is preferably made of a laminate in which a metal reflective layer, a barrier layer, and a bonding layer are sequentially laminated in order from the n-type semiconductor layer 104 side. Further, the n-type electrode 108 may have a single-layer structure including only a metal reflection layer, or may have a two-layer structure including a metal reflection layer and a bonding layer.
  • a substrate 101 such as a sapphire substrate is prepared.
  • the buffer layer 102 is stacked on the upper surface of the substrate 101.
  • the buffer layer 102 is formed over the substrate 101, it is desirable to form the buffer layer 102 after pretreatment of the substrate 101.
  • the pretreatment include a method in which the substrate 101 is disposed in a chamber of a sputtering apparatus and sputtering is performed before the buffer layer 102 is formed.
  • pretreatment for cleaning the upper surface may be performed in the chamber by exposing the substrate 101 to plasma of Ar or N2. By causing plasma such as Ar gas or N 2 gas to act on the substrate 101, organic substances and oxides attached to the upper surface of the substrate 101 can be removed.
  • a buffer layer 102 is formed on the substrate 101 by sputtering.
  • the ratio of the nitrogen flow rate to the flow rate of the nitrogen source material and the inert gas in the chamber is 50% to 100%, preferably 75%. It is desirable to do so.
  • the buffer layer 102 having columnar crystals (polycrystal) is formed by sputtering, the ratio of the nitrogen flow rate to the nitrogen source flow rate in the chamber to the flow rate of the inert gas is preferably 1% to 50% for the nitrogen source. It is desirable to be 25%.
  • the buffer layer 102 can be formed not only by the sputtering method described above but also by the MOCVD method.
  • a single crystal base layer 103 is formed over the top surface of the substrate 101 over which the buffer layer 102 is formed.
  • the base layer 103 is preferably formed using a sputtering method.
  • the apparatus can have a simple configuration as compared with the MOCVD method, the MBE method, or the like.
  • a reactive sputtering method in which a group V material such as nitrogen is circulated in the reactor.
  • the higher the purity of the target material the better the film quality such as crystallinity of the thin film after film formation.
  • the underlayer 103 is formed by sputtering, it is possible to use a group III nitride semiconductor as a target material as a raw material and perform sputtering by plasma of an inert gas such as Ar gas.
  • the group III metal alone and the mixture thereof used as the target material in can be highly purified as compared with the group III nitride semiconductor. For this reason, in the reactive sputtering method, the crystallinity of the underlying layer 103 to be formed can be further improved.
  • the temperature of the substrate 101 when the base layer 103 is formed is preferably 800 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, and 1000 ° C. or higher. Most preferably. This is because by increasing the temperature of the substrate 101 when forming the base layer 103, atom migration easily occurs and dislocation looping easily proceeds.
  • the temperature of the substrate 101 when the base layer 103 is formed needs to be lower than the temperature at which the crystal is decomposed, and is preferably less than 1200 ° C. If the temperature of the substrate 101 when forming the base layer 103 is within the above temperature range, the base layer 103 with good crystallinity can be obtained.
  • the n-type semiconductor layer 104 is formed by laminating the n-contact layer 104a and the n-cladding layer 104b.
  • the n contact layer 104a and the n clad layer 104b may be formed by sputtering or MOCVD.
  • the light emitting layer 105 can be formed by either sputtering or MOCVD, but MOCVD is particularly preferable.
  • the barrier layers 105a and the well layers 105b are alternately and repeatedly stacked, and the barrier layers 105a may be stacked in the order in which the barrier layers 105a are disposed on the n-type semiconductor layer 104 side and the p-type semiconductor layer 106 side.
  • the p-type semiconductor layer 106 may be formed by either sputtering or MOCVD.
  • the p-cladding layer 106a and the p-contact layer 106b may be sequentially stacked.
  • a translucent electrode is stacked on the p-type semiconductor layer 106, and the translucent electrode other than a predetermined region is removed by, for example, a generally known photolithography technique.
  • patterning is performed by photolithography, for example, and a part of the laminated semiconductor layer in a predetermined region is etched to expose a part of the n contact layer 104a, and the n-type electrode is formed on the exposed surface 104c of the n contact layer 104a.
  • the bonding layer 110 is formed on the translucent electrode 109, and then the metal reflection layer 107a, the barrier layer 107b, and the bonding layer 107c are sequentially stacked to form the bonding pad electrode 107.
  • the bonding layer 110 can be formed by, for example, a vapor deposition method or a sputtering method.
  • a pretreatment for forming the bonding layer 110 the surface of the light-transmitting electrode in the region where the bonding layer is formed may be washed.
  • a cleaning method there are a dry process that is exposed to plasma or the like and a wet process that is brought into contact with a chemical solution. The dry process is desirable from the viewpoint of simplicity of the process. In this way, the semiconductor light emitting device 1 shown in FIGS. 1 to 3 is manufactured.
  • the bonding layer 120 is formed between the n-type electrode 108 and the n-type semiconductor layer 104, the bonding layer 120 for the n-electrode 108 is formed at the same time as the light-transmitting electrode 109 and the bonding layer 110 are formed. Then, the n-type electrode 108 may be formed at the same time as the bonding pad electrode 107 is formed.
  • the bonding layer 110 is laminated between the translucent electrode 109 and the bonding pad electrode 107, the bonding strength of the bonding pad electrode 107 to the translucent electrode 109 is increased. Can be increased. Accordingly, even when a bonding wire or the like is bonded to the reflective bonding pad electrode 107, the reflective bonding pad electrode 107 can be prevented from being peeled off due to a tensile stress during bonding wire bonding. In addition, since the bonding layer 110 can transmit light from the light emitting layer 105, the light from the light emitting layer 105 can be efficiently reflected by the bonding pad electrode 107 without being blocked by the bonding layer 110. Can do.
  • the bonding layer 110 is made of Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Hf, Ta, W, Re, Rh, Ir, Ni, TiN, or TaN.
  • a thin film made of at least one selected from the group and having a thickness in the range of 10 to 400 mm the bonding strength of the bonding pad electrode 107 can be increased and the light-transmitting property can be secured.
  • Ti, Cr, Co, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Rh, Ir, Ni, TiN, and TaN are desirable, and Ti, Cr, Co, Nb, Mo, Ta, W, Rh, and Ni are preferable.
  • TiN and TaN are the most desirable.
  • the light transmittance and the adhesive strength of the bonding layer depend on the film thickness. The thinner the film thickness, the more desirable, and the larger the film thickness, the more desirable the adhesive strength.
  • the bonding pad electrode 107 has a laminated structure, and includes at least a metal reflective layer 107a made of Ag, Al, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, and the like, and a bonding layer 107c.
  • the metal reflection layer 107a is preferably Ag, Al, Rh, or Pt.
  • the metal reflection layer 107a is disposed on the translucent electrode 109 side. Metals such as Ag and Al have a slightly low bonding strength to the translucent electrode 109 and may not be able to withstand the tensile stress particularly during wire bonding.
  • the bonding layer 110 made of Cr or the like and having a thickness of 10 to 400 mm is laminated between the translucent electrode 109 and the metal reflective layer 107a, thereby forming the translucent electrode 109 and the metal reflective layer 107a.
  • Bonding strength can be increased.
  • the material generally called ITO or IZO used for the translucent electrode 109 has a slightly lower bonding strength than the metal reflective layer 107a made of a metal such as Ag or Al, the bonding layer 110 is used as the translucent electrode 109.
  • the metal reflective layer 107a the bonding strength between the translucent electrode 109 and the metal reflective layer 107a can be increased.
  • the translucent electrode 109 made of an IZO film crystallized by heat treatment is very effective in the present invention because it has better adhesion to the bonding layer 110 and the p-type semiconductor layer 106 than an amorphous IZO film. is there.
  • the lamp of the present embodiment is obtained by using the semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment.
  • Examples of the lamp according to the present embodiment include a combination of the semiconductor light emitting element 1 and a phosphor.
  • the lamp in which the semiconductor light emitting element 1 and the phosphor are combined can have a configuration well known to those skilled in the art by means well known to those skilled in the art.
  • Conventionally, a technique for changing the emission color by combining the semiconductor light emitting element 1 and a phosphor is known, and such a technique can be employed in the lamp of this embodiment without any limitation. It is.
  • FIG. 7 is a schematic view schematically showing an example of a lamp configured using the semiconductor light emitting device 1 described above.
  • the lamp 3 shown in FIG. 7 is a shell type, and the semiconductor light emitting element 1 shown in FIGS. 1 to 5 is used.
  • the bonding pad electrode 107 of the semiconductor light emitting device 1 is bonded to one of the two frames 31 and 32 (the frame 31 in FIG. 7) with a wire 33, and the n-type electrode 108 of the light emitting device 1.
  • the semiconductor light emitting element 1 is mounted by bonding (bonding pad) to the other frame 32 with a wire 34. Further, the periphery of the semiconductor light emitting element 1 is sealed with a mold 35 made of a transparent resin.
  • the lamp of this embodiment uses the semiconductor light emitting element 1 described above, the lamp has excellent light emission characteristics.
  • the lamp according to the present embodiment can be used for any purpose such as a bullet type for general use, a side view type for portable backlight use, and a top view type used for a display.
  • Example 1 A semiconductor light emitting device made of the gallium nitride compound semiconductor shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured.
  • a base layer 103 made of undoped GaN having a thickness of 8 ⁇ m and a Si-doped n-type GaN contact layer having a thickness of 2 ⁇ m are formed on a substrate 101 made of sapphire via a buffer layer 102 made of AlN.
  • a multi-quantum well structure light emitting layer 105 provided with a 10 nm thick Mg-doped p-type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer 106 a and a 150 nm thick Mg-doped p-type GaN contact layer 106 b were sequentially laminated.
  • a translucent electrode 109 made of ITO having a thickness of 200 nm and a bonding layer 110 made of 10 ⁇ Cr were formed on the p-type GaN contact layer 106b by a generally known photolithography technique. That is, the bonding layer 110 was laminated in a solid film shape. Then, on the bonding layer 110, a metal reflection layer 107a made of 200 nm Al, a barrier layer 107b made of 80 nm Ti, and a bonding pad structure 107 having a three-layer structure made of a bonding layer 107c made of 200 nm Au are formed by photolithography. Using this technique, it was formed in the region indicated by 107 in FIG.
  • this is also etched using a photolithography technique to expose an n-type contact layer in a desired region, and an n-type electrode 108 having a two-layer structure of Ti / Au is formed on the n-type GaN contact layer.
  • the light extraction surface was the semiconductor side.
  • Lamination of the gallium nitride compound semiconductor layer was performed by the MOCVD method under normal conditions well known in the technical field.
  • the forward voltage at a current application value of 20 mA was 3.0 V when energized by the probe needle.
  • the light output at an applied current of 20 mA was 20 mW.
  • the light emission distribution on the light emitting surface emitted light on the entire surface under the positive electrode.
  • the reflectance of the bonding pad electrode produced in this example was 80% in the wavelength region of 460 nm. This value was measured with a spectrophotometer using a glass dummy substrate placed in the same chamber when the bonding pad electrode was formed.
  • a bonding test was performed on 100,000 chips (number of bonding failures), but there was no pad peeling.
  • the chip was subjected to a high temperature and high humidity test according to a conventional method.
  • a test method a chip is placed in a high-temperature and high-humidity device (Isuzu Seisakusho, ⁇ -SERIES), and a light emission test of 100 chips each in an environment of a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85 RH% (amount of power to the chip) 5 mA, 2000 hours), the results shown in Table 2 were obtained.
  • Example 2 to Comparative Example 5 The configurations of the translucent electrode, the bonding layer, and the bonding pad electrode were changed as shown in Table 1 below, and the configuration of the n-type electrode 108 was changed from the n-type semiconductor layer 104 side to the bonding shown in Table 1 below.
  • the light emitting devices of Examples 2 to 5 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the laminate was formed by sequentially laminating a layer and a bonding pad electrode (metal reflective layer, barrier layer, bonding layer). .
  • the IZO film used as the translucent electrode was formed by a sputtering method.
  • the IZO film was formed to a thickness of about 250 nm by DC magnetron sputtering using a 10 mass% IZO target.
  • the sheet resistance of the IZO film formed here was 17 ⁇ / sq, and the IZO film immediately after film formation was confirmed to be amorphous by X-ray diffraction (XRD).
  • XRD X-ray diffraction
  • an IZO film was provided only in the positive electrode formation region on the p-type GaN contact layer 27 by the well-known photolithography method and the wet etching method as in the case of ITO of Example 1, thereby forming a positive electrode.
  • the bonding layer 110 was laminated in a dot shape instead of a solid film shape.
  • Comparative Example 1 since there is no bonding layer, the number of bonding defects and the number of defects in the high-temperature and high-humidity test are as large as 100, respectively.
  • the reflectance is as low as 55%. Since the thickness of the bonding layer is as thin as 0.5 nm, the number of bonding defects is 50, and the number of defects in the high-temperature and high-humidity test is 65. In Comparative Example 4, since the bonding layer is made of SiO 2, the number of bonding defects is In Comparative Example 5, the light-emitting output was as low as 10 mW because the material of the translucent electrode was Au.

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Abstract

　本発明の半導体発光素子は、基板（１０１）と、前記基板（１０１）上に形成されてなる発光層（１０５）を含む積層半導体層（２０）と、前記積層半導体層（２０）の上面に形成された透光性電極（１０９）と、前記透光性電極（１０９）上に形成された接合層（１１０）及びボンディングパッド電極（１０７）とを具備し、前記ボンディングパッド電極（１０７）は、透光性電極（１０９）側から順次積層された金属反射層（１０７ａ）とボンディング層（１０７ｃ）とを含む積層構造からなり、前記金属反射層（１０７ａ）は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属又は当該金属を含む合金からなる。

Description

半導体発光素子及びその製造方法
　本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関するものであり、特に、ボンディングパッド電極を備えた半導体発光素子及びその製造方法に関するものである。
　本願は、２００８年３月１３日に日本に出願された特願２００８－６４７１６号及び２００８年４月２８日に日本に出願された特願２００８－１１７８６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、短波長光発光素子用の半導体材料として、ＧａＮ系化合物半導体が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶、種々の酸化物やＩＩＩ－Ｖ族化合物等の基板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）等の薄膜形成手段によって形成される。
　ＧａＮ系化合物半導体薄膜は、薄膜の面内方向への電流拡散が小さいという特性がある。さらに、ｐ型のＧａＮ系化合物半導体は、ｎ型のＧａＮ系化合物半導体に比べて抵抗率が高いという特性がある。従って、ｐ型の半導体層の表面に、金属からなるｐ型電極を積層しただけでは、ｐ型半導体層の面内方向への電流の広がりがほとんど無い。このため、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなるＬＥＤ構造を有する積層半導体層を形成し、最上部のｐ型半導体層にｐ型電極を形成した場合、発光層のうち、ｐ型電極の直下に位置する部分しか発光しないという特性がある。
　このため、ｐ型電極の直下で発生した発光を、発光素子の外部に取り出すためには、ｐ型電極に対して発光を透過させて取り出す必要があり、そのためには、ｐ型電極に透光性を持たせる必要がある。ｐ型電極に透光性を持たせるためには、ＩＴＯ等の導電性の金属酸化物を用いるか、特許文献１に記載されているような、数１０ｎｍ程度の金属薄膜を用いることになる。特許文献１には、ｐ型電極としてｐ型半導体層上にＮｉとＡｕを各々数１０ｎｍ程度積層させた後、酸素雰囲気下で加熱して合金化処理を行い、ｐ型半導体層の低抵抗化の促進および透光性とオーミック性を有したｐ型電極の形成を同時に行なうことが提案されている（特許文献１参照）。
　ところで、ＩＴＯ等の金属酸化物からなる透光性電極や、数１０ｎｍ程度の金属薄膜からなるオーミック電極は、電極自体の強度が低いため、これら電極自体をボンディングパッドとして用いることが難しい。従って、ｐ型電極上に、ある程度の厚みを持ったボンディング用のパッド電極を配置することが一般的である。しかしながら、このパッド電極はある程度の厚みを持った金属材料であるために透光性がなく、ｐ型電極を透過した発光がパッド電極によって遮られてしまい、結果的に発光の一部を発光素子の外部に取り出せない場合があった。
　そこで最近では、パッド電極として、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜を用いることが検討されている。反射膜からなるパッド電極をｐ型電極上に積層することで、ｐ型電極を透過した発光がパッド電極によって発光素子内に反射されるため、この反射光をパッド電極の形成領域以外の箇所から発光素子の外部に取り出すことができる。（特許文献２）
特許第２８０３７４２号公報 特開２００６－６６９０３号公報
　しかし、ｐ型電極としてＩＴＯ等の金属酸化物等を用い、パッド電極としてＡｇ等からなる反射膜を用いた発光素子において、パッド電極に対してボンディングワイヤ等を接合しようとすると、ボンディングワイヤ接合時の引張応力にパッド電極が耐えられず、パッド電極が剥がれてしまう場合があった。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ボンディングワイヤ接合時の引張応力によっても剥がれることのないパッド電極を備えた半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］　基板と、前記基板上に形成されてなる発光層を含む積層半導体層と、前記積層半導体層の上面に形成された透光性電極と、前記透光性電極上に形成された接合層及びボンディングパッド電極とを具備する半導体発光素子であって、前記ボンディングパッド電極は、透光性電極側から順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、前記金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる半導体発光素子。
［２］　前記ボンディングパッド電極の全部が、前記接合層上に積層されている前項１に記載の半導体発光素子。
［３］　前記ボンディングパッド電極の一部が前記接合層上に積層され、前記ボンディングパッド電極の残部が前記透光性電極上に接合されている前項１に記載の半導体発光素子。
［４］　前記接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることを特徴とする前項１乃至３の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［５］　前記ボンディングパッド電極の素子発光波長における光反射率が６０％以上である前項１に記載の半導体発光素子。
［６］　前記透光性電極が、透光性の導電性材料から構成され、当該透光性の導電性材料が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムである前項１乃至５の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［７］　前記積層半導体層が、前記基板側から、ｎ型半導体層、前記発光層、ｐ型半導体層の順に積層されてなり、前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて前記ｎ型半導体層の一部が露出され、露出された前記ｎ型半導体層にｎ型電極が積層されるとともに、前記ｐ型半導体層の残部の上面に前記透光性電極、前記接合層及び前記ボンディングパッド電極が積層されている前項１乃至６の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［８］　前記積層半導体層が、窒化ガリウム系半導体を主体として構成されている前項１乃至７の何れか一項に記載の半導体発光素子。
［９］　基板上に、発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、透光性電極を形成する工程と、接合層を形成する工程と、ボンディングパッド電極を形成する工程とを含む半導体発光素子の製造方法であって、前記透光性電極を形成する工程が透光性電極用材料を結晶化させる工程を含む半導体発光素子の製造方法。
［１０］　前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程及び前記ボンディングパッド電極を形成する工程が行われる前項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
［１１］　前記ボンディングパッド電極を形成する工程は、金属反射層を形成する工程及びボンディング層を形成する工程を含み、前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程、前記金属反射層を形成する工程、及び前記ボンディング層を形成する工程が行なわれ、前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる前項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
［１２］　前記接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である前項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
　本発明によれば、発光出力が高く安定した半導体発光素子を提供することができる。さらに、本発明は、ボンディングワイヤ接合時の引張応力によっても剥がれることのないパッド電極を備えた高輝度の半導体発光素子を提供できる。
　特に、本発明は、ボンディングパッド電極が、透光性電極側から接合層を介して順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる半導体発光素子であって、さらに好ましくは接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる半導体発光素子であるので、ボンディング不良数や高温高湿度試験下での不良率において顕著に優れた効果が得られている。
図１は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す断面模式図の一例である。 図２は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す平面模式図の一例である。 図３は、本発明の実施形態である半導体発光素子を構成する積層半導体層を示す断面模式図の一例である。 図４は、本発明の実施形態である半導体発光素子の変形例を示す断面模式図の一例である。 図５は、本発明の実施形態である半導体発光素子の変形例を示す平面模式図の一例である。 図６は、本発明の実施形態である半導体発光素子を示す断面模式図の別の例である。 図７は、本発明の実施形態である半導体発光素子を備えたランプを示す断面模式図の一例である。
符号の説明
　１…半導体発光素子、２０…積層半導体層、１０１…基板、１０４…ｎ型半導体層、１０５…発光層、１０６…ｐ型半導体層、１０７…ボンディングパッド電極、１０７ａ…金属反射層、１０７ｂ…バリヤー層、１０７ｃ…ボンディング層、１０８…ｎ型電極、１０９…透光性電極、１１０、１２０…接合層
　以下に、本発明の実施形態である半導体発光素子及び半導体発光素子を備えたランプについて、図面を適宜参照しながら説明する。図１は、本実施形態の半導体発光素子の断面模式図であり、図２は、半導体発光素子の平面模式図であり、図３は、半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図である。
　また、図４は、本実施形態の半導体発光素子の変形例を示す断面模式図であり、図５は図４に示す半導体発光素子の平面模式図である。
　また、図６は、本実施形態の半導体発光素子を示す断面模式図の別の例である。
　更に、図７は、本実施形態の半導体発光素子を備えたランプの断面模式図である。尚、以下の説明において参照する図面は、半導体発光素子及びランプを説明する図面であり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体発光素子等の寸法関係とは異なっている。
『半導体発光素子』
　図１に示すように、本実施形態の半導体発光素子１は、基板１０１と、基板１０１上に積層された発光層１０５を含む積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１０９と、透光性電極１０９上に積層された接合層１１０と、接合層１１０上に積層されたボンディングパッド電極１０７と、を具備して構成されている。本実施形態の半導体発光素子１は、発光層１０５からの光を反射する機能を有するボンディングパッド電極１０７（反射性ボンディングパッド電極）が形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。
　図１に示すように、積層半導体層２０は、複数の半導体層が積層されて構成されている。より具体的には、積層半導体層２０は、基板側から、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５、ｐ型半導体層１０６がこの順に積層されて構成されている。ｐ型半導体層１０６及び発光層１０５は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層の一部が露出されている。そして、このｎ型半導体層の露出面１０４ｃにｎ型電極１０８が積層されている。
　また、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａには、透光性電極１０９、接合層１１０及びボンディングパッド電極１０７が積層されている。これら、透光性電極１０９、接合層１１０及びボンディングパッド電極１０７によって、ｐ型電極１１１が構成されている。
　本実施形態の半導体発光素子１においては、ｐ型電極１１１とｎ型電極１０８との間に電流を通じることで、発光層１０５から発光を発せられるようになっている。
　また、発光層１０５から発した光の一部は、透光性電極１０９及び接合層１１０を透過し、接合層１１０とボンディングパッド電極１０７との界面においてボンディングパッド電極１０７によって反射され、再度、積層半導体層２０の内部に導入される。そして、積層半導体層２０に再導入された光は、更に透過と反射を繰り返した後に、ボンディングパッド電極１０７の形成領域以外の箇所から半導体発光素子１の外部に取り出される。
　ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６は、化合物半導体を主体としてなることが好ましく、ＩＩＩ族窒化物半導体を主体としてなることが好ましく、窒化ガリウム系を主体としてなることがより好ましい。
　ｐ型半導体層１０６の上に積層される透光性電極１０９は、ｐ型半導体層１０６との接触抵抗が小さいものが好ましい。また、発光層１０５からの光をボンディングパッド電極１０７が形成された側に取り出すことから、透光性電極１０９は光透過性に優れたものが好ましい。また、ｐ型半導体層１０６の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透光性電極１０９は優れた導電性を有していることが好ましい。
　以上のことから、透光性電極１０９の構成材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料が好ましい。また、導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３－ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３－ＺｎＯ））、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ－Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等が好ましい。これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、透光性電極１０９を形成できる。
　また、透光性電極１０９の構造も、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。また、透光性電極１０９は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａのほぼ全面を覆うように形成してもよく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。透光性電極１０９を形成した後に、合金化や透明化を目的とした熱アニールを施す場合もあるが、施さなくても構わない。
　さらに本発明においては、透光性電極１０９は、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ２Ｏ３結晶を含む透光性電極（例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等）を好ましく使用することができる。
　例えば、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯを透光性電極１０９として使用する場合、エッチング性に優れたアモルファスのＩＺＯ膜を用いて特定形状に加工することができ、さらにその後、熱処理等によりアモルファス状態から当該結晶を含む構造に転移させることで、アモルファスのＩＺＯ膜よりも透光性の優れた電極に加工することができる。
　また、ＩＺＯ膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、ＩＺＯ中の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更に好ましい。１０質量％であると特に好ましい。
　また、ＩＺＯ膜の膜厚は、低比抵抗、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、ＩＺＯ膜の膜厚は１０００ｎｍ（１μｍ）以下であることが好ましい。
　ＩＺＯ膜のパターニングは、後述の熱処理工程を行なう前に行なうことが望ましい。熱処理により、アモルファス状態のＩＺＯ膜は結晶化されたＩＺＯ膜となるため、アモルファス状態の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（ＩＴＯ－０７Ｎエッチング液（関東化学社製））を用いて容易に精度良くエッチングすることが可能である。
　また、アモルファス状態の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。このとき、エッチングガスにはＣｌ2、ＳｉＣｌ4、ＢＣｌ3等を用いることができる。
　アモルファス状態のＩＺＯ膜は、例えば５００℃～１０００℃の熱処理を行ない、条件を制御することで六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜や、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜にすることができる。六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜は前述したようにエッチングし難いので、上述のエッチング処理の後に熱処理することが好ましい。
　また、ＩＺＯ膜の熱処理は、Ｏ2を含まない雰囲気で行なうことが望ましく、Ｏ2を含まない雰囲気としては、Ｎ2雰囲気などの不活性ガス雰囲気や、またはＮ2などの不活性ガスとＨ2の混合ガス雰囲気などを挙げることができ、Ｎ2雰囲気、またはＮ2とＨ2の混合ガス雰囲気とすることが望ましい。
　ＩＺＯ膜の熱処理をＮ2雰囲気、またはＮ2とＨ2の混合ガス雰囲気中で行なうと、例えば、ＩＺＯ膜を六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含む膜に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である。
　ＩＺＯ膜の熱処理する場合の温度は、５００℃～１０００℃が好ましい。５００℃未満の温度で熱処理を行なった場合、ＩＺＯ膜を十分に結晶化できない恐れが生じ、ＩＺＯ膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。１０００℃を超える温度で熱処理を行なった場合には、ＩＺＯ膜は結晶化されているが、ＩＺＯ膜の光透過率が十分に高いものとならない場合がある。また、１０００℃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恐れもある。
　また、アモルファス状態のＩＺＯ膜を結晶化させる場合、成膜条件や熱処理条件などが異なるとＩＺＯ膜中の結晶構造が異なる。しかし、本発明においては、接着層との接着性の点において、透光性電極は材料に限定されないが結晶性の材料の方が好ましく、特に結晶性ＩＺＯの場合にはビックスバイト結晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯであってもよく、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯであってもよい。特に六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯがよい。
　特に、前述のように、熱処理によって結晶化したＩＺＯ膜は、アモルファス状態のＩＺＯ膜に比べて、接合層１１０やｐ型半導体層１０６との密着性が良いため、本発明において大変有効である。
　次に、接合層１１０は、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を高めるために、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間に積層される。また、接合層１１０は、透光性電極１０９を透過してボンディングパッド電極１０７に照射される発光層１０５からの光を損失なく透過させるために、透光性を有していることが好ましい。
　接合強度と透光性を同時に発揮させるために接合層１１０は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものであり、好ましくは、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることが望ましい。また、本発明における接合層１１０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものが好ましく、さらにＴｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるものが望ましい。
　特に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、若しくはＮｉ等の金属、ＴｉＮ、又はＴａＮを用いることによって、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を格段に高めることができる。また、厚みを４００Å以下、好ましくは１０Å以上４００Å以下の範囲にすることで、発光層１０５からの光を遮ることなく効果的に透過させることができる。なお、厚みが１０Å未満になると、接合層１１０の強度が低下し、これにより透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度が低下するので好ましくない。
　Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、又はＮｉを用いた接合層１１０の接合強度は特に高い。このような接合力が強力な接合層１１０は、ベタ膜状ではなく、ドット状に積層されてもよい。ドットの形成領域以外の領域では、金属反射層１０７ａと透光性電極１０９が直接接触するので、発光層１０５からの光が接合層１１０を透過することなく、金属反射層１０７ａによって反射される。結果、接合層１１０による透過光強度の減少がなく、反射率が高まる。ドットの直径は数十ｎｍから数百ｎｍである。ドットを形成するためには、接合層１１０の成長温度を高くすることにより、マイグレーションを発生させるとともに、接合層１１０の材料を凝集させる。これにより、ドットを形成することができる。
　また、図１に示すように、ボンディングパッド電極１０７の全部が、接合層１１０上に積層されていることが好ましいが、ワイヤボンディング時の引張応力によってボンディングパッド電極１０７が剥がれる際には、ボンディングパッド電極１０７の外周部から剥がれる場合が多い。従って図４及び図５に示すように、ボンディングパッド電極１０７の一部が接合層２１０上に積層され、ボンディングパッド電極１０７の残部が透光性電極１０９上に接合されていることが好ましい。すなわち、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７の間であって、ボンディングパッド電極１０７の外周部１０７ｄと重なる位置に環状の接合層２１０を形成してもよい。環状の接合層２１０を形成することで、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７が外周部１０７ｄ（一部）を除く中心部１０７ｅ（残部）で直に接する。これにより、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７の間の接合強度を確保しつつ、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間の抵抗を低くすることができ、発光効率が高められる。
　次に、ボンディングパッド電極１０７は、発光層からの光を反射すると同時に、ボンディングワイヤとの密着性に優れたものがよい。従って例えば、ボンディングパッド電極１０７が積層構造からなるものであって、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ属元素のうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなる金属反射層１０７ａと、ボンディング層１０７ｃとが少なくとも含まれるものが好ましい。より具体的には、図１または図４に示すように、ポンディングパッド電極１０７は、透光性電極１０９側から順に、金属反射層１０７ａ、バリア層１０７ｂ、ボンディング層１０７ｃが順次積層された積層体からなることが好ましい。また、ボンディングパッド電極１０７は、金属反射層１０７ａのみからなる単層構造であってもよく、金属反射層１０７ａとボンディング層１０７ｃとの二層構造であってもよい。
　図１または図４に示す金属反射層１０７ａは、反射率の高い金属で構成することが好ましく、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等の白金族金属、Ａｌ、Ａｇ、およびこれらの金属の少なくも一種を含む合金で構成することがより好ましい。なかでも、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から、優れている。　また、金属反射層１０７ａを、高い反射率を有する金属で形成した場合には、厚さが２０～３０００ｎｍであることが望ましい。金属反射層１０７ａが薄すぎると充分な反射の効果が得らない。厚すぎると特に利点は生じず、工程時間の長時間化と材料の無駄を生じるのみである。更に望ましい厚さは、５０～１０００ｎｍであり、最も望ましい厚さは１００～５００ｎｍである。
　また、金属反射層１０７ａは、接合層１１０に密着していることが、発光層１０５からの光を効率良く反射するとともに、ボンディングパッド電極１０７の接合強度を高められる点で好ましい。このため、ボンディングパッド電極１０７が充分な強度を得るためには、金属反射層１０７ａが接合層１１０を介して透光性電極１０９に強固に接合されていることが必要である。最低限、一般的な方法でボンディングパッドに金線を接続する工程で剥離しない程度の強度が好ましい。特に、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、光の反射性などの点から金属反射層１０７ａとして好適に使用される。
　また、ボンディングパッド電極１０７の反射率は、金属反射層１０７ａの構成材料によって大きく変わるが、６０％以上であることが望ましい。更には、８０％以上であることが望ましく、９０％以上であればなお良い。反射率は、分光光度計等で比較的容易に測定することが可能である。しかし、ボンディングパッド電極１０７そのものは面積が小さいために反射率を測定することは難しい。反射率の測定方法としては、透明な例えばガラス製の、面積の大きい「ダミー基板」をボンディングパッド電極形成時にチャンバに入れて、同時にダミー基板上に同じボンディングパッド電極を作成して測定するなどの方法が挙げられる。
　ボンディングパッド電極１０７は、上述した反射率の高い金属のみで構成することもできる。即ち、ボンディングパッド電極１０７は金属反射層１０７ａのみから構成されていてもよい。しかし、ボンディングパッド電極１０７として各種の材料を用いた各種の構造のものが知られており、これら公知のものの半導体層側（透光性電極側）に上述の金属反射層１０７ａを新たに設けてもよいし、また、これら公知のものの半導体層側の最下層を上述の金属反射層１０７ａに置き換えてもよい。
　このような積層構造の場合、金属反射層１０７ａより上の積層構造部については、特に制限されることなく、どのような構造でも用いることが出来る。例えば、ボンディングパッド電極１０７の金属反射層１０７ａの上に形成される層には、ボンディングパッド電極１０７全体の強度を強化する役割がある。このため、比較的強固な金属材料を使用するか、充分に膜厚を厚くする必要がある。材料として望ましいのは、Ｔｉ、ＣｒまたはＡｌである。中でも、Ｔｉは材料の強度の点で望ましい。このような機能を付与した場合、この層をバリア層１０７ｂと呼ぶ。
　バリア層１０７ｂは金属反射層１０７ａが兼ねても良い。良好な反射率を持ち、機械的にも強固な金属材料を厚く形成した場合には、敢えてバリア層を形成する必要はない。例えば、ＡｌまたはＰｔを金属反射層１０７ａとして使用した場合には、バリア層１０７ｂは必ずしも必要ではない。
　バリア層１０７ｂの厚さは２０～３０００ｎｍであることが望ましい。バリア層１０７ｂが薄すぎると充分な強度強化の効果が得られず、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。更に望ましくは、５０～１０００ｎｍであり、最も望ましいのは１００～５００ｎｍである。
　ボンディングパッド電極１０７の最上層（金属反射層１０７ａと反対側）となるボンディング層１０７ｃは、ボンディングボールとの密着性の良い材料とすることが望ましい。ボンディングボールには金を使用することが多く、金ボールとの密着性の良い金属としてはＡｕとＡｌが知られている。中でも、特に望ましいのは金である。この最上層の厚さは５０～２０００ｎｍが望ましく、更に望ましくは１００～１５００ｎｍである。薄すぎるとボンディングボールとの密着性が悪くなり、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。
　ボンディングパッド電極１０７に向かった光は、ボンディングパッド電極１０７の最下面（透光性電極側の面）の金属反射層１０７ａで反射され、一部は散乱されて横方向あるいは斜め方向に進み、一部はボンディングパッド電極１０７の直下に進む。散乱されて横方向や斜め方向に進んだ光は、半導体発光素子１の側面から外部に取り出される。一方、ボンディングパッド電極１０７の直下の方向に進んだ光は、半導体発光素子１の下面でさらに散乱や反射されて、側面や透光性電極１０９（上にボンディングパッド電極が存在しない部分）を通じて外部へ取り出される。
　ボンディングパッド電極１０７は、透光性電極１０９の上であれば、どこへでも形成することができる。例えばｎ型電極１０８から最も遠い位置に形成してもよいし、半導体発光素子１の中心などに形成してもよい。しかし、あまりにもｎ型電極１０８に近接した位置に形成すると、ボンディングした際にワイヤ間、ボール間のショートを生じてしまうため好ましくない。
　また、ボンディングパッド電極１０７の電極面積としては、できるだけ大きいほうがボンディング作業はしやすいものの、発光の取り出しの妨げになる。例えば、チップ面の面積の半分を超えるような面積を覆っては、発光の取り出しの妨げとなり、出力が著しく低下する。逆に小さすぎるとボンディング作業がしにくくなり、製品の収率を低下させる。具体的には、ボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍの円形程度であることが一般的である。
　前述の接合層、金属反射層、バリヤ層等の金属元素において、同一の金属元素を組み込んだ場合でもよく、また異なる金属元素の組み合わせによる構成であってもよい。
　次に、本実施形態の半導体発光素子１を構成する基板及び積層半導体層２０について説明する。
（基板）
　本実施形態の半導体発光素子の基板１０１としては、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板であれば、特に限定されず、各種の基板を選択して用いることができる。例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン等からなる基板を用いることができる。
　また、上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。サファイア基板を用いる場合は、サファイアのｃ面上に中間層１０２（バッファ層）を形成するとよい。
　なお、上記基板の内、高温でアンモニアに接触することで化学的な変性を引き起こすことが知られている酸化物基板や金属基板等を用いることができ、アンモニアを使用せずに中間層１０２を成膜することもでき、またアンモニアを使用する方法では、後述のｎ型半導体層１０４を構成するために下地層１０３を成膜した場合には、中間層１０２がコート層としても作用するので、これらの方法は基板１０１の化学的な変質を防ぐ点で効果的である。
　また、中間層１０２をスパッタ法により形成した場合、基板１０１の温度を低く抑えることが可能なので、高温で分解してしまう性質を持つ材料からなる基板１０１を用いた場合でも、基板１０１にダメージを与えることなく基板上への各層の成膜が可能である。
（積層半導体層）
　本明細書において、積層半導体層とは、基板上に形成される発光層を含む、積層構造の半導体層を指す。具体的には積層半導体層は、例えば、図１及び図３に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体である場合、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる積層半導体であって、基板上のｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６の各層がこの順で積層されてなるものが挙げられる。前記積層半導体層２０は、さらに下地層１０３、中間層１０２を含めて呼んでもよい。積層半導体層２０は、ＭＯＣＶＤ法で形成すると結晶性の良いものが得られるが、スパッタリング法によっても条件を最適化することで、ＭＯＣＶＤ法よりも優れた結晶性を有する半導体層を形成できる。以下、順次説明する。
（バッファ層）
　バッファ層１０２は、多結晶のＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。
　バッファ層１０２は、上述のように、例えば、多結晶のＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１～０．５μｍのものとすることができる。バッファ層１０２の厚みが０．０１μｍ未満であると、バッファ層１０２により基板１０１と下地層１０３との格子定数の違い緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、バッファ層１０２の厚みが０．５μｍを超えると、バッファ層１０２としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層１０２の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する虞がある。
　バッファ層１０２は、基板１０１と下地層１０３との格子定数の違いを緩和し、基板１０１の（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、バッファ層１０２の上に単結晶の下地層１０３を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１０３が積層できる。なお、本発明においては、バッファ層形成工程を行なうことが好ましいが、行なわなくても良い。
　バッファ層１０２は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる六方晶系の結晶構造を持つものであってもよい。また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものであってもよく、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、バッファ層１０２の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のＩＩＩ族窒化物半導体の結晶からなるバッファ層１０２とすることができる。このような単結晶構造を有するバッファ層１０２を基板１０１上に成膜した場合、バッファ層１０２のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
　また、バッファ層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶（多結晶）とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。
（下地層）
　下地層１０３としては、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が挙げられるが、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１０３を形成できるため好ましい。
　下地層１０３の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌｘＧａ１－ｘＮ層が得られやすい。
　下地層１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３に不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することが出来る。
（ｎ型半導体層）
　ｎ型半導体層１０４は、通常ｎコンタクト層１０４ａとｎクラッド層１０４ｂとから構成されるのが好ましい。ｎコンタクト層１０４ａはｎクラッド層１０４ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層をｎ型半導体層１０４に含めてもよい。
　ｎコンタクト層１０４ａは、ｎ型電極を設けるための層である。ｎコンタクト層１０４ａとしては、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。また、ｎコンタクト層１０４ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７～１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８～１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ型電極との良好なオーミック接触の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
　ｎコンタクト層１０４ａの膜厚は、０．５～５μｍとされることが好ましく、１～３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層１０４ａの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
　ｎコンタクト層１０４ａと発光層１０５との間には、ｎクラッド層１０４ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１０４ｂは、発光層１０５へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。ｎクラッド層１０４ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１０４ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０５のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
　ｎクラッド層１０４ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５～０．５μｍであり、より好ましくは０．００５～０．１μｍである。ｎクラッド層１０４ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０１７～１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８～１×１０１９／ｃｍ３である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
　なお、ｎクラッド層１０４ｂを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、該ｎ側第１層と組成が異なるとともに１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。また、ｎクラッド層１０４ｂは、ｎ側第１層とｎ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよい。また、好ましくは、前記ｎ側第１層又はｎ側第２層の何れかが、活性層（発光層１０５）に接する構成とすれば良い。
　上述のようなｎ側第１層及びｎ側第２層は、例えばＡｌを含むＡｌＧａＮ系（単にＡｌＧａＮと記載することがある）、Ｉｎを含むＧａＩｎＮ系（単にＧａＩｎＮと記載することがある）、ＧａＮの組成とすることができる。また、ｎ側第１層及びｎ側第２層は、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造、ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮの交互構造、組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮの交互構造（本発明における“組成の異なる”との説明は、各元素組成比が異なることを指し、以下同様である）、組成の異なるＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの交互構造であってもよい。本発明においては、ｎ側第１層及びｎ側第２層は、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮであることが好ましい。
　上記ｎ側第１層及びｎ側第２層の超格子層は、それぞれ６０オングストローム以下であることが好ましく、それぞれ４０オングストローム以下であることがより好ましく、それぞれ１０オンストローム～４０オングストロームの範囲であることが最も好ましい。超格子層を形成するｎ側第１層とｎ側第２層の膜厚が１００オングストローム超だと、結晶欠陥が入りやすく好ましくない。
　上記ｎ側第１層及びｎ側第２層は、それぞれドープした構造であってもよく、また、ドープ構造／未ドープ構造の組み合わせであってもよい。ドープされる不純物としては、上記材料組成に対して従来公知のものを、何ら制限無く適用できる。例えば、ｎクラッド層として、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮの交互構造のものを用いた場合には、不純物としてＳｉが好適である。また、上述のようなｎ側超格子多層膜は、ＧａＩｎＮやＡｌＧａＮ、ＧａＮで代表される組成が同じであっても、ドーピングを適宜ＯＮ、ＯＦＦしながら作製してもよい。
（発光層）
　ｎ型半導体層１０４の上に積層される発光層１０５としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などの発光層１０５がある。図４に示すような、量子井戸構造の井戸層１０５ｂとしては、Ｇａ１－ｙＩｎｙＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層１０５ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１～１０ｎｍとすることができ、好ましくは２～６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
　また、多重量子井戸構造の発光層１０５の場合は、上記Ｇａ１－ｙＩｎｙＮを井戸層１０５ｂとし、井戸層１０５ｂよりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｚＧａ１－ｚＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層１０５ａとする。井戸層１０５ｂおよび障壁層１０５ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
（ｐ型半導体層）
　ｐ型半導体層１０６は、通常、ｐクラッド層１０６ａおよびｐコンタクト層１０６ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１０６ｂがｐクラッド層１０６ａを兼ねることも可能である。
　ｐクラッド層１０６ａは、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１０６ａとしては、発光層１０５のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。ｐクラッド層１０６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１０６ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１～４００ｎｍであり、より好ましくは５～１００ｎｍである。ｐクラッド層１０６ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８～１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９～１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
　また、ｐクラッド層１０６ａは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
　なお、ｐクラッド層１０６ａを、超格子構造を含む層とする場合には、詳細な図示を省略するが、１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第１層と、該ｐ側第１層と組成が異なるとともに１００オングストローム以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第２層とが積層された構造を含むものであっても良い。また、ｐ側第１層とｐ側第２層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであっても良い。
　上述のようなｐ側第１層及びｐ側第２層は、それぞれ異なる組成、例えば、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ又はＧａＮの内の何れの組成であっても良い、また、ＧａＩｎＮ／ＧａＮの交互構造、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造、又はＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮの交互構造であっても良い。本発明においては、ｐ側第１層及びｐ側第２層は、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造であることが好ましい。
　上記ｐ側第１層及びｐ側第２層の超格子層は、それぞれ６０オングストローム以下であることが好ましく、それぞれ４０オングストローム以下であることがより好ましく、それぞれ１０オングストローム～４０オングストロームの範囲であることが最も好ましい。超格子層を形成するｐ側第１層とｐ側第２層の膜厚が１００オングストローム超だと、結晶欠陥等を多く含む層となり、好ましくない。
　上記ｐ側第１層及びｐ側第２層は、それぞれドープした構造であっても良く、また、ドープ構造／未ドープ構造の組み合わせであっても良い。ドープされる不純物としては、上記材料組成に対して従来公知のものを、何ら制限無く適用できる。例えば、ｐクラッド層として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮの交互構造又は組成の異なるＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮの交互構造のものを用いた場合には、不純物としてＭｇが好適である。また、上述のようなｐ側超格子多層膜は、ＧａＩｎＮやＡｌＧａＮ、ＧａＮで代表される組成が同じであっても、ドーピングを適宜ＯＮ、ＯＦＦしながら作製してもよい。
　ｐコンタクト層１０６ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）が好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８～１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９～５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１～０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５～０．２μｍである。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
（ｎ型電極）
　ｎ型電極１０８はボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０のｎ型半導体層１０４に接するように形成されている。このため、ｎ型電極１０８を形成する際には、発光層１０５およびｐ半導体層１０６の一部を除去してｎ型半導体層１０４のｎコンタクト層を露出させ、この露出面１０４ｃ上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１０８を形成する。
　ｎ型電極１０８としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
　また、図６に示すように、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に、ｎ型電極用の接合層１２０を積層してもよい。この接合層１２０は、ボンディングパッド電極１０７の接合層１１０と同様に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる金属膜であることが望ましい。厚みは特に制限はないが、接合層１１０と同様に、厚みを１０００Å以下、好ましくは５００Å以下、さらに望ましくは１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜であることが望ましい。また、接合層１２０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものがより好ましく、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素からなるものが最も好ましい。
　特に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、若しくはＮｉ等の金属、ＴｉＮ、又はＴａＮを用いることによって、ｎ型半導体層１０４に対するｎ型電極１０８の接合強度を格段に高めることができる。
　また、接合層１２０として、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料を用いることもできる。導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３－ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３－ＺｎＯ））、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ－Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等が好ましい。これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、接合層１２０として用いることができる。
　接合層１２０として、導電性の酸化物を用いる場合は、透光性電極１０９の場合と同様に、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ２Ｏ３結晶を含む透光性電極（例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等）を好ましく使用することができる。
　例えば、六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯを接合層１２０として使用する場合、エッチング性に優れたアモルファスのＩＺＯ膜を用いて特定形状に加工することができ、さらにその後、熱処理等によりアモルファス状態から当該結晶を含む構造に転移させることで、アモルファスのＩＺＯ膜よりも導電性に優れた層に加工できる。
　また、ＩＺＯ膜としては、比抵抗が最も低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、ＩＺＯ中の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更に好ましい。１０質量％であると特に好ましい。
　また、ＩＺＯ膜の膜厚は、低比抵抗、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、ＩＺＯ膜の膜厚は１０００ｎｍ（１μｍ）以下であることが好ましい。
　ＩＺＯ膜のパターニングは、透光性電極１０９の場合と同様に行えばよい。
　また、アモルファス状態のＩＺＯ膜は、例えば５００℃～１０００℃の熱処理を行ない、条件を制御することで六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜や、ビックスバイト構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜にすることができる。六方晶構造のＩｎ２Ｏ３結晶を含むＩＺＯ膜は前述したようにエッチングし難いので、上述のエッチング処理の後に熱処理することが好ましい。
　ＩＺＯ膜の熱処理は、透光性電極１０９の場合と同様に行えばよい。
　更に、接合層１２０として、上記の透光性の導電性材料からなる層と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる金属膜又は薄膜との積層構造を採用してもよい。この場合、ｎ型半導体層１０４上に、透光性の導電性材料からなる層と、Ｃｒ等の金属膜又は薄膜とを順次積層すればよい。
　以上のような接合層１２０をｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に積層することによって、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との接合強度を大幅に高めることができる。
　また、接合層１２０を形成する場合は、ｎ型電極１０８として、ボンディングパッド電極１０７と同一構成の電極を用いることがより望ましい。すなわち、ｎ型電極１０８として、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ属元素のうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなる金属反射層と、ボンディング層とが少なくとも含む積層構造からなるものが好ましい。より具体的には、ｎ型半導体層１０４側から順に、金属反射層、バリア層、ボンディング層が順次積層された積層体からなることが好ましい。また、ｎ型電極１０８は、金属反射層のみからなる単層構造であってもよく、金属反射層とボンディング層との二層構造であってもよい。
（半導体発光素子の製造方法）
　本実施形態の半導体発光素子１を製造するには、先ず、サファイア基板等の基板１０１を用意する。
　次に、基板１０１の上面上にバッファ層１０２を積層する。
　バッファ層１０２を基板１０１上に形成する場合、基板１０１に前処理を施してからバッファ層１０２を形成することが望ましい。
　前処理としては、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板１０１を配置し、バッファ層１０２を形成する前にスパッタするなどの方法が挙げられる。具体的には、チャンバ内において、基板１０１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なってもよい。ＡｒガスやＮ２ガスなどのプラズマを基板１０１に作用させることで、基板１０１の上面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。
　基板１０１上に、スパッタ法によってバッファ層１０２を成膜する。スパッタ法によって、単結晶構造を有するバッファ層１０２を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０％～１００％、望ましくは７５％となるようにすることが望ましい。
　また、スパッタ法によって、柱状結晶（多結晶）有するバッファ層１０２を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が１％～５０％、望ましくは２５％となるようにすることが望ましい。なお、バッファ層１０２は、上述したスパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。
　次に、バッファ層を形成した後、バッファ層１０２の形成された基板１０１の上面上に、単結晶の下地層１０３を形成する。下地層１０３は、スパッタ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。下地層１０３をスパッタ法で成膜する際、窒素等のＶ族原料をリアクタ内に流通させるリアクティブスパッタ法によって成膜する方法とすることが好ましい。
　一般に、スパッタ法においては、ターゲット材料の純度が高い程、成膜後の薄膜の結晶性等の膜質が良好となる。下地層１０３をスパッタ法によって成膜する場合、原料となるターゲット材料としてＩＩＩ族窒化物半導体を用い、Ａｒガス等の不活性ガスのプラズマによるスパッタを行なうことも可能であるが、リアクティブスパッタ法においてターゲット材料に用いるＩＩＩ族金属単体並びにその混合物は、ＩＩＩ族窒化物半導体と比較して高純度化が可能である。このため、リアクティブスパッタ法では、成膜される下地層１０３の結晶性をより向上させることが可能となる。
　下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度、つまり、下地層１０３の成長温度は、８００℃以上とすることが好ましく、より好ましくは９００℃以上の温度であり、１０００℃以上の温度とすることが最も好ましい。これは、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位のループ化が容易に進行するからである。また、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１０３が得られる。
　下地層１０３の形成後、ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂを積層してｎ型半導体層１０４を形成する。ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
　発光層１０５の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１０５ａと井戸層１０５ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配される順で積層すればよい。
　また、ｐ型半導体層１０６の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐクラッド層１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。
　その後、ｐ型半導体層１０６上に透光性電極を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極を除去する。続いて、同様に例えばフォトリソグラフィーによりパターニングして、所定の領域の積層半導体層の一部をエッチングしてｎコンタクト層１０４ａの一部を露出させ、ｎコンタクト層１０４ａの露出面１０４ｃにｎ型電極１０８を形成する。
　また、透光性電極１０９の上に接合層１１０を形成し、次いで、金属反射層１０７ａ、バリア層１０７ｂ及びボンディング層１０７ｃを順次積層してボンディングパッド電極１０７を形成する。接合層１１０は、例えば、蒸着法やスパッタリング法で形成できる。
　接合層１１０を形成する前処理として、接合層を形成する領域の透光性電極の表面に洗浄を施しても良い。洗浄の方法としてはプラズマなどに曝すドライプロセスによるものと薬液に接触させるウェットプロセスによるものがあるが、工程の簡便さの観点より、ドライプロセスが望ましい。
　このようにして、図１～図３に示す半導体発光素子１が製造される。
　また、ｎ型電極１０８とｎ型半導体層１０４との間に接合層１２０を形成する場合は、透光性電極１０９及び接合層１１０を形成するのと同時に、ｎ電極１０８用の接合層１２０を形成し、その後、ボンディングパッド電極１０７を形成するのと同時に、ｎ型電極１０８を形成すればよい。
　本実施形態の半導体発光素子によれば、透光性電極１０９とボンディングパッド電極１０７との間に、接合層１１０が積層されているので、透光性電極１０９に対するボンディングパッド電極１０７の接合強度を高めることができる。これにより、反射性ボンディングパッド電極１０７に対してボンディングワイヤ等を接合する場合でも、ボンディングワイヤ接合時の引張応力による反射性ボンディングパッド電極１０７の剥がれを防止できる。また、接合層１１０は、発光層１０５からの光を透過することが可能とされているので、発光層１０５からの光を接合層１１０によって遮ることなく、ボンディングパッド電極１０７によって効率良く反射させることができる。これにより、半導体発光素子１における光取り出し効率を高めることができる。
　また、接合層１１０として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群より選ばれた少なくとも一種からなる、厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜を用いることで、ボンディングパッド電極１０７の接合強度を高め、かつ、透光性を確保できる。なかでも、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮが望ましく、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮが最も望ましい。
　更に、ボンディングパッド電極１０７の素子発光波長における光反射率が６０％以上なので、発光層１０５からの光を効率良く反射して、半導体発光素子１における光取り出し効率を高めることができる。
　接合層の光透過率と接着強度は膜厚に依存し、透過率は膜厚が薄いほど望ましく、接着強度は膜厚が厚いほど望ましい。膜厚を１ｎｍ（１０Å）から４０ｎｍ（４００Å）に管理することで、接着強度と透過率を両立することができる。
　また、ボンディングパッド電極１０７は、積層構造からなるものであって、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等からなる金属反射層１０７ａと、ボンディング層１０７ｃとが少なくとも含まれる。なかでも金属反射層１０７ａは、Ａｇ，Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔが望ましい。金属反射層１０７ａは、透光性電極１０９側に配される。Ａｇ、Ａｌ等の金属は、透光性電極１０９に対する接合強度がやや低く、特にワイヤボンディング時の引っ張り応力には耐えられない場合がある。このような場合に、Ｃｒ等からなる厚みが１０～４００Åの接合層１１０を透光性電極１０９と金属反射層１０７ａとの間に積層することによって、透光性電極１０９と金属反射層１０７ａの接合強度を高めることができる。特に、接合層１１０としてＣｒ薄膜やＮｉ薄膜を用いた場合に、効果がより大きくなる。
　透光性電極１０９に使用される、一般にＩＴＯ、ＩＺＯと呼ばれる材料は、Ａｇ、Ａｌ等の金属からなる金属反射層１０７ａに対して接合強度がやや低いものの、接合層１１０を透光性電極１０９と金属反射層１０７ａとの間に積層することで、透光性電極１０９と金属反射層１０７ａの接合強度を高めることができる。
　また、熱処理によって結晶化したＩＺＯ膜からなる透光性電極１０９は、アモルファス状態のＩＺＯ膜に比べて、接合層１１０やｐ型半導体層１０６との密着性が良いため、本発明において大変有効である。
（ランプ）
　次に、本実施形態のランプは、本実施形態の半導体発光素子１が用いられてなるものである。
　本実施形態のランプとしては、例えば、上記の半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものを挙げることができる。半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせたランプは、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、従来より、半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術が知られており、本実施形態のランプにおいてもこのような技術を何ら制限されることなく採用することが可能である。
　図７は、上記の半導体発光素子１を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。図７に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１～５に示す半導体発光素子１が用いられている。図７に示すように、半導体発光素子１のボンディングパッド電極１０７がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図７ではフレーム３１）に接着され、発光素子１のｎ型電極１０８（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接合されることにより、半導体発光素子１が実装されている。また、半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。
　本実施形態のランプは、上記の半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、優れた発光特性を備えたものとなる。
　なお、本実施形態のランプは、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いかなる用途にも用いることができる。
　次に、本発明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。
（実施例１）
　図１～図３に示す窒化ガリウム系化合物半導体からなる半導体発光素子を製造した。実施例１の半導体発光素子では、サファイアからなる基板１０１上に、ＡｌＮからなるバッファ層１０２を介して、厚さ８μｍのアンドープＧａＮからなる下地層１０３、厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮコンタクト層１０４ａ、厚さ２５０ｎｍのｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層１０４ｂ、厚さ１６ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ井戸層を５回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層１０５、厚さ１０ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１０６ａ、厚さ１５０ｎｍのＭｇドープｐ型ＧａＮコンタクト層１０６ｂを順に積層した。
　更に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０６ｂ上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１０９および１０ÅのＣｒからなる接合層１１０を一般に知られたフォトリソグラフィーの手法により形成した。すなわち、接合層１１０はベタ膜状に積層された。
　そして、接合層１１０の上に、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層１０７ａ、８０ｎｍのＴｉからなるバリア層１０７ｂ、２００ｎｍのＡｕからなるボンディング層１０７ｃからなる３層構造のボンディングパッド構造１０７を、フォトリソグラフィーの手法を用いて、図２の１０７に示す領域に形成した。
　次に、これもフォトリソグラフィーの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎ型コンタクト層を露出させ、このｎ型ＧａＮコンタクト層上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１０８を形成し、光取り出し面を半導体側とした。
　窒化ガリウム系化合物半導体層の積層は、ＭＯＣＶＤ法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
　実施例１の発光素子について、順方向電圧を測定したところ、プローブ針による通電で電流印加値２０ｍＡにおける順方向電圧が３．０Ｖであった。
　また、その後、ＴＯ－１８缶パッケージに実装してテスターによって発光出力を計測したところ印加電流２０ｍＡにおける発光出力は２０ｍＷを示した。またその発光面の発光分布は正極下の全面で発光しているのが確認できた。
　更に、本実施例で作製したボンディングパッド電極の反射率は４６０ｎｍの波長領域で８０％であった。この値は、ボンディングパッド電極形成時に同じチャンバに入れたガラス製のダミー基板を用いて、分光光度計で測定した。
　また、ボンディングテストを１００，０００チップについて実施したが（ボンディング不良数）、パッド剥れは１チップもなかった。
（高温高湿度試験）
　常法に従って、チップの高温高湿度試験を実施した。試験方法としては、チップを高温高湿器（いすゞ製作所、μ－ＳＥＲＩＥＳ）内に入れ、温度８５℃、相対湿度８５ＲＨ％の環境下でそれぞれ１００個のチップ数の発光試験（チップへの通電量は５ｍＡ、２０００時間）をしたところ、表２の結果を得た。
（実施例２～比較例５）
　透光性電極、接合層及びボンディングパッド電極の構成を下記表１に示した通りに変更し、またｎ型電極１０８の構成は、ｎ型半導体層１０４側から順に、下記表１に記載の接合層とボンディングパッド電極（金属反射層、バリア層、ボンディング層）が順次積層された積層体とした以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２～比較例５の発光素子を用意した。
　但し、表１中、透光性電極として用いたＩＺＯ膜は、スパッタリング法にて形成した。即ち、ＩＺＯ膜は、１０質量％のＩＺＯターゲットを使用してＤＣマグネトロンスパッタにより約２５０ｎｍの膜厚で成膜した。ここで形成したＩＺＯ膜のシート抵抗は、１７Ω／ｓｑであって、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した。そして、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、実施例１のＩＴＯと同様にｐ型ＧａＮコンタクト層２７上の正極の形成領域にのみにＩＺＯ膜を設け、正極とした。
　また、実施例２２においては、接合層１１０を、ベタ膜状ではなく、ドット状に積層した。
　さらにウェットエッチングによるパターニング後、ＲＴＡアニール炉を用いて、７００℃の温度でＮ２ガス雰囲気の熱処理を行ない、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すＩＺＯ膜を得た。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。
　そして、実施例１の場合と同様にして、実施例２～比較例５の発光素子について、順方向電圧、発光出力、ボンディングパッド電極の反射率及びボンディング不良数を測定した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び表２に示すように、実施例１～２２では、発光出力、反射率、ボンディング不良数及び高温高湿度試験での不良数(１００個中の不良数)がいずれも良好であった。
　一方、比較例１では、接合層がないためにボンディング不良数や高温高湿度試験での不良数がそれぞれ１００個と多く、比較例２では反射率が５５％と低めであり、比較例３では接合層の厚みが０．５ｎｍと薄いためにボンディング不良数が５０個、高温高湿度試験での不良数が６５個であり、比較例４では接合層がＳｉＯ２からなるためにボンディング不良数が５００００個とかなり多めであり、比較例５では透光性電極の材質がＡｕのために発光出力が１０ｍＷと低めであった。

Claims (12)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に形成されてなる発光層を含む積層半導体層と、
    　前記積層半導体層の上面に形成された透光性電極と、
    　前記透光性電極上に形成された接合層及びボンディングパッド電極とを具備する半導体発光素子であって、
    　前記ボンディングパッド電極は、透光性電極側から順次積層された金属反射層とボンディング層とを含む積層構造からなり、
    　前記金属反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる半導体発光素子。
  2. 　前記ボンディングパッド電極の全部が、前記接合層上に積層されている請求項１に記載の半導体発光素子。
  3. 　前記ボンディングパッド電極の一部が前記接合層上に積層され、
    　前記ボンディングパッド電極の残部が前記透光性電極上に接合されている請求項１に記載の半導体発光素子。
  4. 　前記接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、
    　厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である請求項１に記載の半導体発光素子。
  5. 　前記ボンディングパッド電極の素子発光波長における光反射率が６０％以上である請求項１に記載の半導体発光素子。
  6. 　前記透光性電極が、透光性の導電性材料から構成され、
    　当該透光性の導電性材料が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｎｉからなる群から選択される一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムである請求項１に記載の半導体発光素子。
  7. 　前記積層半導体層が、前記基板側から、ｎ型半導体層、前記発光層、ｐ型半導体層の順に積層されてなり、
    　前記ｐ型半導体層及び前記発光層の一部が除去されて前記ｎ型半導体層の一部が露出され、露出された前記ｎ型半導体層にｎ型電極が積層されるとともに、
    　前記ｐ型半導体層の残部の上面に前記透光性電極、前記接合層及び前記ボンディングパッド電極が積層されている請求項１に記載の半導体発光素子。
  8. 　前記積層半導体層が、窒化ガリウム系半導体を主体として構成されている請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の半導体発光素子。
  9. 　基板上に、発光層を含む積層半導体層を形成する工程と、
    　透光性電極を形成する工程と、
    　接合層を形成する工程と、
    　ボンディングパッド電極を形成する工程とを含む半導体発光素子の製造方法であって、
    　前記透光性電極を形成する工程が透光性電極用材料を結晶化させる工程を含む半導体発光素子の製造方法。
  10. 　前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程及び前記ボンディングパッド電極を形成する工程が行われる請求項９に記載の半導体発光素子の製造方法。
  11. 　前記ボンディングパッド電極を形成する工程は、金属反射層を形成する工程及びボンディング層を形成する工程を含み、
    　前記透光性電極を形成する工程の後に、前記接合層を形成する工程、前記金属反射層を形成する工程、及び前記ボンディング層を形成する工程が行なわれ、
    　前記金属反射層がＡｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔからなる群から選択される１種の金属または当該金属を含む合金からなる請求項１０に記載の半導体発光素子の製造方法。
  12. 　前記接合層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、ＴｉＮ、ＴａＮからなる群から選択される少なくとも一種からなるものであり、
    　厚みが１０Å以上４００Å以下の範囲の薄膜である請求項１０または１１に記載の半導体発光素子の製造方法。
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