JP2006237386A - 窒化物系半導体発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ内でのチップ歩留まりを改善するとともに、光取り出し効率の更なる向上を実現する窒化物系半導体発光ダイオードを提供する。
【解決手段】窒化物系半導体発光ダイオードは、活性層を含む窒化物系半導体素子層上に形成された光透過性オーミック電極４０６と、光透過性ｐ型オーミック電極４０６上に形成された誘電体層４０７と、誘電体層４０７上に形成された光反射金属層４０９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物系半導体発光ダイオードに関する。

近年、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ等の窒化物系化合物半導体は、青色や緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）や青紫色半導体レーザなどの発光素子、高温動作可能な高速トランジスタなどの電子デバイスの材料として盛んに用いられている。

発光ダイオードの構造としては、例えば、図１２及び図１３に示すような構造が挙げられる。

図１２に示す発光ダイオードの構造は、以下のように形成される。サファイア基板６０１の主面に、ｎ型ＧａＮ層６０２、活性層６０３、ｐ型ＧａＮ層６０４をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などによって形成した後、例えば、ＣＦ₄ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって、ｎ型ＧａＮ層６０２が露出する所望の深さにメサエッチングを施す。次に、ｐ型ＧａＮ層６０４上に、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕの順に形成されてなる光透過性ｐ型オーミック電極６０６をフォトリソグラフ技術とリフトオフ技術などによって選択的に形成し、ＳｉＯ₂からなる誘電体層６０７をその全面に形成する。次に、誘電体層６０７の一部をフォトリソグラフ技術と選択エッチング技術によって開孔し、光透過性ｐ型オーミック電極６０６上の誘電体層開孔部における電極表面から、例えば、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕの順に形成されてなるｐ型パッド電極６１１を形成する。一方、ｎ型ＧａＮ層６０２上の誘電体層開孔部における電極表面から、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕの順に形成されてなるｎ型オーミック電極及びｎ型パッド電極６１３を形成する。図１２に示す構造によると、活性層６０３で発光した光を、主にｐ型ＧａＮ層６０４側から外部（矢印Ｆ方向）へ取り出す発光ダイオードとなる。

一方、図１３に示す発光ダイオードの構造は、以下のように形成される。ｎ型ＧａＮ基板７０１の主面に、ｎ型ＧａＮ層７０２、活性層７０３、ｐ型ＧａＮ層７０４をＭＯＣＶＤ法などによって形成した後、例えば、ＣＦ₄ガスを用いたＲＩＥによって、ｎ型ＧａＮ層７０２が露出する所望の深さにメサエッチングを施す。次に、ｐ型ＧａＮ層７０４上に、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉの順に形成されてなる光反射性ｐ型オーミック電極７１９をフォトリソグラフ技術とリフトオフ技術などによって選択的に形成し、ＳｉＯ₂からなる誘電体層７０７をその全面に形成する。次に、誘電体層７０７の一部をフォトリソグラフ技術と選択エッチング技術によって選択的に開孔し、光反射性ｐ型オーミック電極７１９上の誘電体層開孔部における電極表面から、例えば、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕの順に形成されてなるｐ型パッド電極７１１を形成する。一方、ｎ型ＧａＮ基板７０１上に、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ａｕの順に形成されてなるｎ型オーミック電極及びｎ型パッド電極７１３を形成する。図１３に示す構造によると、活性層７０３で発光した光を光反射性ｐ型オーミック電極７１９で反射して、主にｎ型ＧａＮ基板７０１側から外部（矢印Ｇ方向）へ取り出す発光ダイオードとなる。

又、活性層で発光した光を、主にｎ型電極で反射してｐ型半導体側から外部に取り出す発光ダイオード構造も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この発光ダイオードは、ｎ型半導体層に誘電体層を形成し、その一部を開孔し、かかる誘電体層と一部露出したｎ型半導体層全面にｎ型オーミック電極とｎ型パッド電極をそれぞれ形成する構造である。
特開２００２−１９０６２０号公報

しかしながら、図１２に示す構造の場合、光透過性ｐ型オーミック電極６０６の透過率は、発光波長が４８０ｎｍの場合、約６０％程度であり、発光波長が４００ｎｍの場合、約４５％程度である。このように、光透過性ｐ型オーミック電極６０６を透過させて光を取り出す場合、光取り出し効率が悪く、発光ダイオードの高光度化が困難である。

又、図１３に示す構造の場合、光反射性ｐ型オーミック電極７１９の反射率は、発光波長が４８０ｎｍの場合、約８０％程度であり、発光波長が４００ｎｍの場合、約７０％程度である。このように、光反射性ｐ型オーミック電極７１９で反射させて光を取り出す場合、図１２に示す構造に比べると、光取り出し効率は改善される。しかしながら、例えば、ＧａＮ半導体の場合には、欠陥密度が１×１０⁶〜１０¹⁰／ｃｍ²程度であることから、欠陥による電気ショート特性を示すものが極端に増大し、ウェハ内でのチップ歩留まりが、例えば５％以下を示す場合も生じる。

更に、特許文献１に示す構造の場合、ｐ型ＧａＮなどｐ型半導体層の不純物濃度が１×１０¹⁸／ｃｍ³以下と低い場合には、電界広がりがほとんどないため、活性層での発光は、ｐ型オーミック電極面積に依存する。このため、光取り出し効率はあまり改善されないこととなる。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、ウェハ内でのチップ歩留まりを改善するとともに、光取り出し効率の更なる向上を実現する窒化物系半導体発光ダイオードを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、（ａ）活性層を含む窒化物系半導体素子層上に形成された光透過性オーミック電極と、（ｂ）光透過性オーミック電極上に形成された誘電体層と、（ｃ）誘電体層上に形成された光反射金属層とを備える窒化物系半導体発光ダイオードであることを要旨とする。

本発明の特徴に係る窒化物系半導体発光ダイオードによると、光透過性オーミック電極を備えるため、ウェハ内でのチップ歩留まりを改善するとともに、誘電体層内で光干渉現象を生じるために、特定の波長領域のピークを有した光が外部に放出され、光取り出し効率の更なる向上を実現することができる。

又、本発明の特徴に係る窒化物系半導体発光ダイオードにおいて、誘電体層は部分的に開孔し、光透過性オーミック電極と光反射金属層とは、当該開孔した部分で接触することが好ましい。

この窒化物系半導体発光ダイオードによると、光透過性オーミック電極と光反射金属層とが電気的に接続され、全面に広がる電極を形成することができる。

又、本発明の特徴に係る窒化物系半導体発光ダイオードにおいて、光透過性オーミック電極及び誘電体層は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有することが好ましい。

この窒化物系半導体発光ダイオードによると、光透過性オーミック電極と誘電体層との膜厚を調整することで、外部に放出される特定波長のピークを調整することができる。

本発明によると、ウェハ内でのチップ歩留まりを改善するとともに、光取り出し効率の更なる向上を実現する窒化物系半導体発光ダイオードを提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第４の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本発明の第１〜第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードは、活性層を含む窒化物系半導体素子層上に形成された光透過性ｐ型オーミック電極と、光透過性ｐ型オーミック電極上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された光反射金属層とを備える。即ち、窒化物系半導体素子層上から、光透過性ｐ型オーミック電極、誘電体層、光反射金属層が順に形成される構造である。

まず、本発明に係る窒化物系半導体発光ダイオードのサンプル構造として、図１に、基板４０１上に、光透過性オーミック電極４０６、誘電体層４０７、光反射金属層４０９が順に形成された構造を示す。

具体的には、石英ガラスからなる基板４０１上に、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性オーミック電極４０６を、順次形成する。次に、光透過性オーミック電極４０６上に、厚み３００ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層４０７を形成する。次に、誘電体層４０７上に、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層と、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層とからなる光反射金属層４０９を、順次形成する。

こうして形成されたサンプル構造に、キセノンランプ光源からの光を基板４０１側から入射（矢印Ａ方向）し、光反射金属層４０９で反射して、再び基板４０１側から外部に取り出された（矢印Ｂ方向）光の強度を測定した結果を図２に示す。図２より、波長４８０ｎｍにおける反射率が約９０％となり、極めて高い反射率が得られている。

又、上記と同じ構造で、光透過性オーミック電極４０６上に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層４０７を形成し、同様の光を入射して、反射した光の強度を測定した結果を図３に示す。図３より、波長４００ｎｍにおける反射率が約８５％となり、極めて高い反射率が得られている。

（第１の実施の形態）
次に、第１の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードについて、図４を用いて説明する。

図４に示す窒化物系半導体発光ダイオードは、ｎ型ＧａＮ基板１０１の主面に、ｎ型ＧａＮ層１０２、活性層１０３、ｐ型ＧａＮ層１０４を備える。ｐ型ＧａＮ層１０４上には、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極１０６を備える。又、光透過性ｐ型オーミック電極１０６上には、その全面に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層１０７を備え、誘電体層１０７上には、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層１０９を備える。このとき、光透過性ｐ型オーミック電極１０６及び誘電体層１０７は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有する。又、誘電体層１０７の一部は、選択エッチングにより開孔され、光透過性ｐ型オーミック電極１０６と光反射金属層１０９とは、電気的機械的に接触する。

又、光反射金属層１０９上には、ＳｉＯ₂からなる保護膜１１０と、保護膜１１０の一部を開孔して形成された、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極１１１とを備える。一方、ｎ型ＧａＮ基板１０１の他方の主面上には、約２ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｎ型オーミック電極１１２と、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型パッド電極１１３を備える。

図４に示す構造によると、活性層１０３で発光し、光透過性ｐ型オーミック電極１０６を透過した光が、光反射金属層１０９で反射して、主にｎ型ＧａＮ基板１０１側から外部（矢印Ｃ方向）へ取り出す紫外発光ダイオードとなる。

次に、図４に示す窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に、ｎ型ＧａＮ層１０２、活性層１０３、ｐ型ＧａＮ層１０４を順次成長させる。

次に、図５（ｂ）に示すように、選択的にパターニングしたＳｉＯ₂膜をマスク層１０５とし、例えば、Ｃｌ₂ガスを用いたドライエッチング技術によって、ｎ型ＧａＮ層１０２が露出する所望の深さにメサエッチングを施す。このようにして、ｎ型ＧａＮ層１０２の一部を露出させる。そして、マスク層１０５を除去する。

次に、図５（ｃ）に示すように、電子ビーム蒸着により、ｐ型ＧａＮ層１０４上に、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極１０６を形成する。尚、光透過性ｐ型オーミック電極１０６の膜厚は、取り出す光の波長に応じて変化させることとする。

次に、図６（ａ）に示すように、電子ビーム蒸着により、光透過性ｐ型オーミック電極１０６の全面に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層１０７を形成する。尚、誘電体層１０７の膜厚は、取り出す光の波長に応じて変化させることとする。そして、フォトリソグラフ技術及び選択エッチングによって、光透過性ｐ型オーミック電極１０６の一部を開孔し、開孔部１０８を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、電子ビーム蒸着により、誘電体層１０７上に、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層１０９を形成する。このとき、光透過性ｐ型オーミック電極１０６と光反射金属層１０９とは、開孔部１０８において、電気的機械的に接触する。又、光反射金属層１０９上に、電子ビーム蒸着により、ＳｉＯ₂からなる保護膜１１０を形成する。そして、フォトリソグラフ技術及び選択エッチングによって、保護膜１１０の一部を開孔し、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極１１１を形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１０１を約１００μｍ程度の厚さに整形し、ｎ型ＧａＮ基板１０１の他方の主面上に、約２ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｎ型オーミック電極１１２と、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型パッド電極１１３を形成する。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る他の窒化物系半導体発光ダイオードについて、図７を用いて説明する。

図７に示す窒化物系半導体発光ダイオードは、サファイア基板２０１の主面に、ｎ型ＧａＮ層２０２、活性層２０３、ｐ型ＧａＮ層２０４を備える。又、活性層２０３及びｐ型ＧａＮ層２０４の一部は、ドライエッチング技術によりエッチングされ、ｎ型ＧａＮ層２０２が露出する。又、ｐ型ＧａＮ層２０４上には、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極２０６を備える。又、光透過性ｐ型オーミック電極２０６上には、その全面に、厚み３００ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層２０７を備え、誘電体層２０７上には、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層２０９を備える。このとき、光透過性ｐ型オーミック電極２０６及び誘電体層２０７は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有する。又、誘電体層２０７の一部は、選択エッチングにより開孔され、光透過性ｐ型オーミック電極２０６と光反射金属層２０９とは、電気的機械的に接触する。

又、光反射金属層２０９上には、ＳｉＯ₂からなる保護膜２１０と、保護膜２１０の一部を開孔して形成された、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極２１１とを備える。一方、エッチングによって、ｎ型ＧａＮ層２０２が露出した面には、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約５ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型オーミック電極２１２及びｎ型パッド電極２１３を備える。

図７に示す構造によると、活性層２０３で発光し、光透過性ｐ型オーミック電極２０６を透過した光が、光反射金属層２０９で反射して、主にサファイア基板２０１側から外部（矢印Ｄ方向）へ取り出す青色発光ダイオードとなる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る更に他の窒化物系半導体発光ダイオードについて、図８を用いて説明する。

図８に示す窒化物系半導体発光ダイオードは、ｎ型ＧａＮ基板３０１の主面に、ｎ型ＧａＮ層３０２、活性層３０３、ｐ型ＧａＮ層３０４を備える。又、ｐ型ＧａＮ層３０４上には、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極３０６を備える。又、光透過性ｐ型オーミック電極３０６上には、その全面に、厚み３００ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層３１７を備え、誘電体層３１７の一部は開孔され、光透過性ｐ型オーミック電極３０６上に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約５ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極３１１を備える。

一方、ｎ型ＧａＮ基板３０１の他方の主面上には、その全面に、約２ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなる光透過性ｎ型オーミック電極３１６を備える。又、光透過性ｎ型オーミック電極３１６上には、その全面に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層３０７を備え、誘電体層３０７上には、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層３０９を備える。このとき、光透過性ｎ型オーミック電極３１６及び誘電体層３０７は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有する。又、誘電体層３０７の一部は、選択エッチングにより開孔され、光透過性ｎ型オーミック電極３１６と光反射金属層３０９とは、電気的機械的に接触する。

又、光反射金属層３０９上には、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型パッド電極３１３とを備える。

図８に示す構造によると、活性層３０３で発光し、光透過性ｐ型オーミック電極３０６を透過した光と誘電体層３１７を透過した光が矢印Ｅ方向へ取り出されると共に、光透過性ｎ型オーミック電極３１６と誘電体層３１７とを透過して光反射金属層３０９で効率良く反射した光も、矢印Ｅ方向へ取り出すことのできる紫外発光ダイオードとなる。

（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードについて、図９を用いて説明する。

第４の実施の形態では、成長用基板上に成長した窒化物系半導体素子層上に支持基板を貼り付け、窒化物系半導体素子層から成長用基板を分離することによって製造される窒化物系半導体発光ダイオードについて、説明する。

図９に示す窒化物系半導体発光ダイオードは、ｎ型ＧａＮ層５０２上に、活性層５０３、ｐ型ＧａＮ層５０４を備える。ｐ型ＧａＮ層５０４上には、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極５０６を備える。又、光透過性ｐ型オーミック電極５０６上には、その全面に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層５０７を備え、誘電体層５０７上には、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層５０９を備える。このとき、光透過性ｐ型オーミック電極５０６及び誘電体層５０７は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有する。又、誘電体層５０７の一部は、選択エッチングにより開孔され、光透過性ｐ型オーミック電極５０６と光反射金属層５０９とは、電気的機械的に接触する。

又、光反射金属層５０９上には、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極５１１とを備える。一方、ｎ型ＧａＮ層５０２の他方の主面上には、約２ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｎ型オーミック電極と、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型パッド電極５１３を備える。

図９に示す構造によると、活性層５０３で発光し、光透過性ｐ型オーミック電極５０６を透過した光が、光反射金属層５０９で反射して、主にｎ型ＧａＮ基板５０１側から外部へ取り出す紫外発光ダイオードとなる。

次に、図９に示す窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法について、図１０及び図１１を用いて説明する。

まず、図１０（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板５０１上に、ｎ型ＧａＮ層５０２、活性層５０３、ｐ型ＧａＮ層５０４を順次成長させる。次に、選択的にパターニングしたＳｉＯ₂膜をマスク層とし、例えば、Ｃｌ₂ガスを用いたドライエッチング技術によって、ｎ型ＧａＮ層５０２が露出する所望の深さにメサエッチングを施す。このようにして、ｎ型ＧａＮ層５０２の一部を露出させる。そして、マスク層を除去する。次に、電子ビーム蒸着により、ｐ型ＧａＮ層５０４上に、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性ｐ型オーミック電極５０６を形成する。尚、光透過性ｐ型オーミック電極５０６の膜厚は、取り出す光の波長に応じて変化させることとする。

次に、電子ビーム蒸着により、光透過性ｐ型オーミック電極５０６の全面に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層５０７を形成する。尚、誘電体層５０７の膜厚は、取り出す光の波長に応じて変化させることとする。そして、フォトリソグラフ技術及び選択エッチングによって、光透過性ｐ型オーミック電極５０６の一部を開孔する。次に、電子ビーム蒸着により、誘電体層５０７上に、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ層とからなる光反射金属層５０９を形成する。このとき、光透過性ｐ型オーミック電極５０６と光反射金属層５０９とは、開孔部において、電気的機械的に接触する。又、光反射金属層５０９上に、電子ビーム蒸着により、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ型パッド電極５１１を形成する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、例えば、Ｃｕ：５０重量％、Ｃｕ₂Ｏ：５０重量％の含有率を有する複合材料からなる支持基板１１８を準備し、図１０（ｃ）に示すように、ｐ型パッド電極５１１と、支持基板１１８とを、Ａｕ−ＳｎやＰｄ−Ｓｎ、Ｉｎ−Ｐｄなどからなる半田、あるいはＡｇからなる導電性ペーストを介して、熱圧着する。

次に、図１１（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５０１とｎ型ＧａＮ層５０２の界面付近の半導体素子層を溶融することによって、ｎ型ＧａＮ層５０２からｎ型ＧａＮ基板５０１を除去する。具体的には、ｎ型ＧａＮ基板５０１からＮｄ：ＹＡＧ（もしくは、Ｎｄ：ＹＶＯ₄など）レーザ光の第３高調波（波長：約３５５ｎｍ）あるいは第４高調波（波長：約２６６ｎｍ）、もしくはＫｒＦエキシマレーザ光（波長：約２４８ｎｍ）などを、約２００〜１０００ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー密度で照射することにより、レーザ光を界面付近のＧａＮ層に吸収させることによって、ＧａＮをＧａとＮ₂に分解する。これを約４０℃に加熱することによって、分解されたＧａが溶融状態となるので、ｎ型ＧａＮ層５０２からｎ型ＧａＮ基板５０１が分離される。

次に、図１１（ｂ）に示すように、露出したｎ型ＧａＮ層５０２上に、約２ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とからなるｎ型オーミック電極と、約１０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ型パッド電極５１３を形成する。

（作用及び効果）
従来、ＧａＮ発光ダイオードは、ウェハ内での歩留まり向上が課題となっている。歩留まり低下の原因としては、結晶欠陥によるものが多く、歩留まり向上の対策としては、光透過性電極をｐ電極とすることで改善されることが多い。しかし、この場合、光の透過率や反射率が小さく、光取り出し効率が低下するという問題がある。

第１〜第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードによると、活性層を含む窒化物系半導体素子層上から、光透過性オーミック電極、誘電体層、光反射金属層を順に形成する構造にすることにより、ウェハ内でのチップ歩留まりを改善するとともに、光取り出し効率の更なる向上を実現することができる。

例えば、１ｍｍ角チップの場合、従来のｐ電極形成構造では、良品歩留まりが約７％であるが、本発明の構造では、良品歩留まりが約５０％まで改善される。又、図４、図７〜図９に示す窒化物系半導体発光ダイオードでは、１μｍ角チップのウェハ歩留まりが７０％に改善される。

更に、図２及び図３に示すように、第１〜第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードによると、約９０％と極めて高い反射率を得、光取り出し効率の更なる向上を実現することができる。

図２に示すように、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約４ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約１ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなる光透過性オーミック電極４０６上に、厚み３００ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層４０７を形成すると、波長４８０ｎｍにおける高い反射率が得られる。又、図３に示すように、同様の構造の光透過性オーミック電極４０６上に、厚み３８０ｎｍのＳｉＯ₂からなる誘電体層４０７を形成すると、波長４００ｎｍにおける高い反射率が得られる。

これは、図１において、光透過性オーミック電極４０６側から侵入した光が、誘電体層４０７を通過して光反射金属層４０９で反射した後、光透過性オーミック電極４０６と光反射金属層４０９間の誘電体層４０７内で、光干渉現象を生じるために、若干の光増幅と波長選択性が起こり、その結果として特定の波長領域のピークを有した光が外部に放出されることになるためである。

よって、光透過性オーミック電極４０６と誘電体層４０７との膜厚を調整することで、外部に放出される特定波長のピークを調整することができる。

又、窒化物系半導体素子層と直接接触する電極が光透過性オーミック電極であるため、厚膜電極に比べて、欠陥に接触する確率が低減する。このため、電気的ショート特性が改善され、ウェハ内でのチップ歩留まりを改善することができる。

又、第１〜第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードにおいて、誘電体層は部分的に開孔し、光透過性オーミック電極と光反射金属層とは、当該開孔した部分で接触することが好ましい。この構造によると、光透過性オーミック電極と光反射金属層とが電気的に接続され、半導体層への透過領域が全面に広がる電極を形成することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、第１〜第４の実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、窒化物半導体各層を結晶成長させる説明したが、本発明はこれに限らず、ＨＶＰＥ法やガスソースＭＢＥ法などを用いて、窒化物半導体各層を結晶成長させてもよい。又、窒化物系化合物半導体の結晶構造として、ウルツ鉱型であっても閃亜鉛鉱型構造であってもよい。又、成長の面方位は特に限定されず、（０００１）の他、（１１−２０）や（１−１００）でもよい。

又、第１〜第４の実施の形態では、ＧａＮからなる層を含む窒化物系半導体素子層を用いたが、本発明はこれに限らず、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＮからなる層以外の層を含む窒化物系半導体素子層を用いてもよい。又、半導体素子層の形状は、メサ構造、リッジ構造などの電流狭窄造を有するものでもよい。

又、第１〜第４の実施の形態では、窒化物系半導体素子層の成長用基板として、サファイア基板、ＧａＮ基板を用いたが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体の成長の可能な基板、例えば、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、スピネル等が使用可能である。

又、第４の実施の形態では、成長用基板の除去方法として、レーザ照射による剥離を例示したが、本発明はこれに限らず、使用する基板材料に応じて、研磨やドライによるエッチング等が可能である。又、成長用基板と半導体素子層との熱膨張係数の差を使用し、急激な温度変化を加えることで、それらの界面を分離させてもよい。又、半導体素子層内あるいは成長用基板との界面に、金属膜や誘電体層（あるいは、これらの積層膜）、アモルファス層、空隙部のある層等の剥離層を内在させることで、レーザ照射やドライエッチングにより、剥離層あるいは剥離層近傍の窒化物系半導体素子層を選択的に分解・エッチングするなどにより、基板の除去を行ってもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

第１〜第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの概略構造を説明するための断面図である。 図１における窒化物系半導体発光ダイオードから外部に取り出された光の強度を示すグラフである（その１）。 図１における窒化物系半導体発光ダイオードから外部に取り出された光の強度を示すグラフである（その２）。 第１の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である（その１）。 第１の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である（その２）。 第２の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である（その１）。 第４の実施の形態に係る窒化物系半導体発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である（その２）。 従来の窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である（その１）。 従来の窒化物系半導体発光ダイオードの構造を示す断面図である（その２）。

符号の説明

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１…基板
１０２、２０２、３０２、５０２、６０２、７０２…ｎ型ＧａＮ層
１０３、２０３、３０３、５０３、６０３、７０３…活性層
１０４、２０４、３０４、５０４、６０４、７０４…ｐ型ＧａＮ層
１０５…マスク層
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６…光透過性ｐ型オーミック電極
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７…誘電体層
１０８…開孔部
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９…光反射金属層
１１０、２１０、３１０、５１０、７１０…保護膜
１１１、２１１、３１１、５１１、６１１、７１１…ｐ型パッド電極
１１２、２１２、３１２…ｎ型オーミック電極
１１３、２１３、３１３、５１３、６１３、７１３…ｎ型パッド電極
３１６…光透過性ｎ型オーミック電極
３１７…誘電体層
５１８…支持基板
７１９…光反射性ｐ型オーミック電極

Claims (3)

1. 活性層を含む窒化物系半導体素子層上に形成された光透過性オーミック電極と、
   該光透過性オーミック電極上に形成された誘電体層と、
   該誘電体層上に形成された光反射金属層と
   を備えることを特徴とする窒化物系半導体発光ダイオード。
2. 前記誘電体層は部分的に開孔し、前記光透過性オーミック電極と前記光反射金属層とは、当該開孔した部分で接触することを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体発光ダイオード。
3. 前記光透過性オーミック電極及び前記誘電体層は、取り出す光の波長に応じた所定の膜厚を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物系半導体発光ダイオード。

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