JP2007012789A - 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光面積を大きくできる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 窒化物半導体発光素子１１は、紫外線領域の波長成分を含む光Ｌを発生する。窒化物半導体発光素子１１は、金属支持基体１６と、金属支持基体１６上に設けられＡｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層１７と、ｎ導電型の窒化物半導体層１７上に設けられた発光層１９と、発光層１９上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層２１と、ｐ導電型の窒化物半導体層２１上に設けられ光Ｌが透過可能な半透明電極２７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。

特許文献１には、サファイア基板の上面に、バッファ層、ｎ−ＧａＮコンタクト層、ｎ−ＡｌＧａＮ系クラッド層、ＧａＮ活性層、ｐ−ＡｌＧａＮ系クラッド層及びｐ−ＧａＮコンタクト層が順に積層された半導体発光素子が記載されている。ｐ−ＧａＮコンタクト層上には電流注入用電極が設けられている。この半導体発光素子は紫外域波長の光を発生する。また、この半導体発光素子において、電流が注入される領域の面積は５×１０^−４ｃｍ^２以下である。

非特許文献１には、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、ＡｌＧａＮ活性層、ｐ−ＡｌＧａＮ電子ブロック層及びｐ−ＡｌＧａＮクラッド層が順に積層されたＬＥＤが記載されている。このＬＥＤは、波長２８０ｎｍの光を発生する。このＬＥＤ１チップには、電流が注入される領域（サイズ：１００μｍ×１００μｍ）が４つ形成されている。したがって、１チップ当たりの電流が注入される領域の面積は、４×１０^−４ｃｍ^２である。
特開２０００−３１５３３号公報 Wenhong SUN, et al. "Continuous Wave Milliwatt Power AlGaN LightEmitting Diodes at 280nm", Japanese Journal of Applied Physics, The JapanSociety of Applied Physics, Vol.43, No.11A, 2004, pp.L1419-1421

ＡｌＧａＮクラッド層を有する半導体紫外発光素子では、活性層において電流が注入される面積（以下、「電流注入面積」とする。）を大きくしようとすると、ＡｌＧａＮ層の比抵抗が大きいため、ＡｌＧａＮ層において電流が横方向に十分に広がらない。このため、特許文献１及び非特許文献１に記載されているように、電流注入面積を小さくする必要がある。電流注入面積が小さいと半導体発光素子の発光面積も小さくなる。よって、特許文献１及び非特許文献１に記載された半導体発光素子では発光面積を大きくすることができない。

そこで本発明は、発光面積を大きくできる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の窒化物半導体発光素子は、紫外線領域の波長成分を含む光を発生する窒化物半導体発光素子であって、金属支持基体と、前記金属支持基体上に設けられＡｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層と、前記ｎ導電型の窒化物半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層と、前記ｐ導電型の窒化物半導体層上に設けられ前記光が透過可能な半透明電極とを備える。

本発明の窒化物半導体発光素子によれば、金属支持基体にキャリアとしての電子が供給されると、当該電子は、金属支持基体からｎ導電型の窒化物半導体層を通って発光層に注入される。ここで、Ａｌ及びＧａを含む窒化物半導体の比抵抗は大きいので、ｎ導電型の窒化物半導体層において電子は広がり難い。一方、金属の比抵抗は小さいので、金属支持基体において電子は広がり易い。よって、金属支持基体に供給された電子は、金属支持基体において広がった後にｎ導電型の窒化物半導体層を通って発光層に注入される。

また、半透明電極にキャリアとしてのホールが供給されると、当該ホールは、半透明電極からｐ導電型の窒化物半導体層を通って発光層に注入される。ｐ導電型の窒化物半導体ではアクセプタ準位が深いために比抵抗が大きいので、ｐ導電型の窒化物半導体層においてホールは広がり難い。一方、電極の比抵抗は小さいので、半透明電極においてホールは広がり易い。よって、半透明電極に供給されたホールは、半透明電極において広がった後にｐ導電型の窒化物半導体層を通って発光層に注入される。

ここで、発光層から発生する光は、ｐ導電型の窒化物半導体層及び半透明電極を順に通過して窒化物半導体発光素子の外部に出射される。半透明電極は当該光を透過させることができるので、窒化物半導体発光素子の発光効率を向上できる。また、半透明電極のサイズを大きくしても電流集中が起こり難く発光効率の低下を抑制できる。半透明電極のサイズを大きくすると、電流注入面積を更に大きくできるので、発光面積を更に大きくできる。

したがって、本発明の窒化物半導体発光素子では、電流注入面積を大きくできるので、発光面積を大きくできる。

また、ｎ導電型半導体層上に半透明電極を形成することは製造上困難であるが、ｐ導電型半導体層上に半透明電極を形成することは製造上容易である。本発明の窒化物半導体発光素子では、半透明電極がｐ導電型の窒化物半導体層上に設けられているので、製造容易である。

また、上記窒化物半導体発光素子は、前記半透明電極上に設けられたパッド電極を更に備え、前記半透明電極のサイズは、前記パッド電極のサイズよりも大きいことが好ましい。この場合、窒化物半導体発光素子の電流注入面積が大きくなるので発光面積が大きくなる。

なお、「半透明電極のサイズ」及び「パッド電極のサイズ」とは、発光層の厚さ方向から見た大きさを意味する。

また、前記発光層が、Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎ（１＞Ｘ１＞０、１＞Ｙ１＞０）を含有することが好ましい。Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎを含有する発光層は転位欠陥の影響を受け難いので、窒化物半導体発光素子の発光効率を向上できる。

また、前記発光層が、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の波長領域内の波長の光を発生する量子井戸構造を有することが好ましい。この窒化物半導体発光素子では、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の波長領域内にピーク波長を有する発光スペクトルを示す光を発生させることができる。

本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、紫外線領域の波長成分を含む光を発生する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、（ａ）支持基体上に、Ａｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層と、前記ｎ導電型の窒化物半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層とを形成する工程と、（ｂ）前記ｐ導電型の窒化物半導体層上に半透明電極を形成する工程と、（ｃ）前記支持基体を前記ｎ導電型の窒化物半導体層から分離する工程と、（ｄ）前記ｎ導電型の窒化物半導体層に金属基板を張り合わせる工程とを含む。

本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、発光面積の大きい窒化物半導体発光素子を好適に製造可能である。

本発明によれば、発光面積を大きくできる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

（窒化物半導体発光素子）
図１は、実施形態に係る窒化物半導体発光素子を模式的に示す斜視断面図である。図１に示される窒化物半導体発光素子１１は、紫外線領域の波長成分を含む光Ｌを発生する。窒化物半導体発光素子１１は、金属支持基体１６と、金属支持基体１６上に設けられＡｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層１７と、ｎ導電型の窒化物半導体層１７上に設けられた発光層１９と、発光層１９上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層２１とを備える。

本実施形態において、金属支持基体１６は、金属基板１５と、金属基板１５の主面１５ａ上に設けられた金属層２３と、金属層２３上に設けられた金属層２５とを備えることが好ましい。金属層２５は、ｎ導電型の窒化物半導体層１７と金属層２３との間に配置されていることが好ましい。金属基板１５の裏面１５ｂ（主面１５ａとは反対側の面）上には、必要に応じて電極１３が設けられている。ｐ導電型の窒化物半導体層２１上には半透明電極２７が設けられている。半透明電極２７は、光Ｌが透過可能な電極である。半透明電極２７は、ｐ導電型の窒化物半導体層２１の表面全体にわたって設けられていることが好ましい。半透明電極２７上にはパッド電極２９が設けられていることが好ましい。

金属基板１５は、Ｆｅ及びＮｉを含む合金、Ｃｕ及びＷを含む合金又はＣｕを含有することが好ましい。この場合、金属基板１５の比抵抗を低減させることができる。

金属層２３は、導電性接着剤組成物の硬化物からなることが好ましく、Ａｕ及びＳｎを含む合金、Ｐｂ及びＳｎを含む合金、Ｓｎを含む合金、Ａｇを含む合金を含有することがより好ましい。金属層２３によって、金属基板１５は、金属層２５に強固に接続される。

金属層２５は、発光層１９から出射された光Ｌを反射することができる。これにより、光Ｌの取り出し効率が向上する。金属層２５は、Ｔｉ層／Ａｌ層、Ｔｉ層／Ａｇ層、Ｔｉ層／Ａｕ層、Ｖ層／Ａｌ層、Ｖ層／Ａｇ層又はＶ層／Ａｕ層を有することが好ましい。この場合、金属層２５は電極として機能するので、電極１３は不要となる。

ｎ導電型の窒化物半導体層１７は、ｎ導電型のＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ層（１＞Ｘ＞０）であることが好ましい。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉを用いることが好ましい。

発光層１９は、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の波長領域内の波長の光Ｌを発生する量子井戸構造を有することが好ましい。この場合、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の波長領域内にピーク波長を有する発光スペクトルを示す光Ｌを発生させることができる。

発光層１９は、Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎ（１＞Ｘ１＞０、１＞Ｙ１＞０）を含有することが好ましい。Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎを含有する発光層は転位欠陥の影響を受け難いので、窒化物半導体発光素子１１の発光効率を向上できる。発光層１９は、Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎに加えて又は代えて、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＧａＮを含有してもよい。

発光層１９は、Ｉｎ_Ｘ２Ａｌ_Ｙ２Ｇａ_{１−Ｘ２−Ｙ２}Ｎ井戸層（１＞Ｘ２＞０、１＞Ｙ２＞０）と、Ｉｎ_Ｘ３Ａｌ_Ｙ３Ｇａ_{１−Ｘ３−Ｙ３}Ｎバリア層（１＞Ｘ３＞０、１＞Ｙ３＞０）とを含むことが好ましい。この場合、発光層１９は量子井戸構造を有する。

ｐ導電型の窒化物半導体層２１は、ｐ導電型のＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ層（１＞Ｙ＞０）であることがより好ましい。ｐ型ドーパントとしては、Ｍｇを用いることが好ましい。

半透明電極２７は、Ｎｉ層及びＡｕ層、Ｃｏ層及びＡｕ層、又はＰｄ層及びＡｕ層を含む金属積層体からなることが好ましい。この金属積層体の厚さは、光Ｌを十分透過させる観点から２０ｎｍ以下であることが好ましい。パッド電極２９は、例えばＴｉ層及びＡｕ層を含む積層体からなることが好ましい。

本実施形態に係る窒化物半導体発光素子１１では、例えば電極１３から金属支持基体１６にキャリアとしての電子を供給すると、当該電子は、金属支持基体１６からｎ導電型の窒化物半導体層１７を通って発光層１９に注入される。ここで、一般に、Ａｌ及びＧａを含む窒化物半導体の比抵抗は大きいので、ｎ導電型の窒化物半導体層１７において電子は広がり難い。一方、金属の比抵抗は小さいので、金属支持基体１６において電子は広がり易い。よって、金属支持基体１６に供給された電子は、金属支持基体１６において広がった後にｎ導電型の窒化物半導体層１７を通って発光層１９に注入される。

また、半透明電極２７にキャリアとしてのホールが供給されると、当該ホールは、半透明電極２７からｐ導電型の窒化物半導体層２１を通って発光層１９に注入される。ｐ導電型の窒化物半導体の比抵抗は大きいので、ｐ導電型の窒化物半導体層２１においてホールは広がり難い。一方、電極の比抵抗は小さいので、半透明電極２７においてホールは広がり易い。よって、半透明電極２７に供給されたホールは、半透明電極２７において広がった後にｐ導電型の窒化物半導体層２１を通って発光層１９に注入される。

ここで、発光層１９から発生する光Ｌは、ｐ導電型の窒化物半導体層２１及び半透明電極２７を順に通過して窒化物半導体発光素子１１の外部に出射される。半透明電極２７は光Ｌを透過させることができるので、窒化物半導体発光素子１１の発光効率を向上できる。また、半透明電極２７のサイズを大きくしても電流集中が起こり難く発光効率の低下を抑制できる。半透明電極２７のサイズを大きくすると、電流注入面積を更に大きくできるので、発光面積を更に大きくできる。

また、ｎ導電型半導体層上に半透明電極を形成することは製造上困難であるが、ｐ導電型半導体層上に半透明電極を形成することは製造上容易である。これは、紫外光を透過する半透明電極の材料として適切な材料を準備することが困難だからである。本実施形態の窒化物半導体発光素子１１では、半透明電極２７がｐ導電型の窒化物半導体層２１上に設けられているので、窒化物半導体発光素子１１を好適に製造できる。

以上より、本実施形態の窒化物半導体発光素子１１では、電流注入面積を大きくできるので、発光面積を例えば９×１０^−４ｃｍ^２以上と大きくできる。

また、このように発光面積を大きくしても、本実施形態の窒化物半導体発光素子１１では均一な発光が得られる。さらに、電流注入面積が大きいと、電流集中が抑制されるので電流密度が小さくなる。このため、ジュール熱が窒化物半導体発光素子１１に与える熱的影響を抑制することができるので、窒化物半導体発光素子１１の発光効率が劣化し難くなる。その結果、窒化物半導体発光素子１１の素子寿命は長くなる。

また、発光層１９の厚さ方向から見た半透明電極２７のサイズは、パッド電極２９のサイズよりも大きいことが好ましい。この場合、窒化物半導体発光素子１１の電流注入面積が大きくなるので発光面積が大きくなる。発光層１９の厚さ方向から見た半透明電極２７の面積は、９×１０^−４ｃｍ^２以上２．３×１０^−２ｃｍ^２以下であることが好ましい。面積が９×１０^−４ｃｍ^２未満では、電流密度を低く抑えるために少量の電流しか流せず、十分な発光強度が得られない傾向にある。面積が２．３×１０^−２ｃｍ^２より大きくなると、素子サイズ増大による光取り出し効率の低下の影響が顕著になる傾向にある。発光層１９の厚さ方向から見た半透明電極２７の形状は、例えば４００μｍ×４００μｍの正方形である。

（窒化物半導体発光素子の製造方法）
続いて、図２〜図５を参照して、実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法について説明する。図２(ａ)、図２(ｂ)、図３(ａ)、図３(ｂ)、図４(ａ)、図４(ｂ)及び図５は、実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。

（窒化物半導体層形成工程(ａ)）
まず、図２(ａ)に示されるように、支持基体３５上に、ｎ導電型の窒化物半導体層１７を形成する。ｎ導電型の窒化物半導体層１７の形成前に支持基体３５上にバッファ層３７を形成することが好ましい。次に、ｎ導電型の窒化物半導体層１７上に発光層１９を形成する。次に、発光層１９上にｐ導電型の窒化物半導体層２１を形成する。

支持基体３５は、例えばサファイア基板である。バッファ層３７は、例えば厚さ３０ｎｍのＡｌＮ層である。バッファ層３７の形成前に、支持基体３５を、例えばＨ_２雰囲気中、１２００℃でクリーニングしてもよい。

ｎ導電型の窒化物半導体層１７は、例えば厚さ２．５μｍのｎ型のＡｌ_０．１８Ｇａ_０．８２Ｎ層である。この場合、ｎ型ドーパントは例えばＳｉである。ｎ導電型の窒化物半導体層１７は、例えば１０８０℃で形成される。

ｎ導電型の窒化物半導体層１７の形成後かつ発光層１９の形成前に、ｎ導電型の窒化物半導体層１７上に、例えば厚さ３５ｎｍのＩｎ_０．０５Ａｌ_０．２４Ｇａ_０．７１Ｎバッファ層を７８０℃で形成してもよい。

発光層１９は、例えば２周期の多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する。この場合、発光層１９は、厚さ２．５ｎｍのＩｎ_０．０２Ａｌ_０．０９Ｇａ_０．８９Ｎ井戸層と厚さ１５ｎｍのＩｎ_０．０２Ａｌ_０．１９Ｇａ_０．７９Ｎバリア層とを含むことが好ましい。

ｐ導電型の窒化物半導体層２１は、例えば、厚さ２５ｎｍのｐ型のＡｌ_０．２７Ｇａ_０．７３Ｎ層と、厚さ６０ｎｍのｐ型のＡｌ_０．１８Ｇａ_０．８２Ｎ層とを含む。この場合、ｐ型ドーパントは例えばＭｇである。ｐ導電型の窒化物半導体層２１は、例えば１０３０℃で形成される。

（半透明電極形成工程(ｂ)）
続いて、図２(ｂ)に示されるように、ｐ導電型の窒化物半導体層２１上に半透明電極２７を形成する。半透明電極２７は、例えばＮｉ層及びＡｕ層を有する。

続いて、半透明電極２７上に必要に応じてパッド電極２９を形成する。パッド電極２９は、例えばＴｉ層及びＡｕ層を有する。

（分離工程(ｃ)）
次に、図３(ａ)及び図３(ｂ)に示されるように、例えば以下のようにして支持基体３５をｎ導電型の窒化物半導体層１７から分離する。

まず、図３(ａ)に示されるように、ワックス３１を介して、ｐ導電型の窒化物半導体層２１、半透明電極２７及びパッド電極２９を支持基体３３に張り合わせる。支持基体３３は例えばガラス板である。具体的には、例えば、１３０℃に加熱したワックスを支持基体３３上に塗布し、当該ワックスにｐ導電型の窒化物半導体層２１、半透明電極２７及びパッド電極２９を接着させた後、当該ワックスを冷却する。これにより、ｐ導電型の窒化物半導体層２１、半透明電極２７及びパッド電極２９を支持基体３３に固定することができる。

続いて、レーザリフトオフ法を用いて、支持基体３５側からバッファ層３７にレーザ光を照射することにより、バッファ層３７を分解させる。これにより、ｎ導電型の窒化物半導体層１７から支持基体３５及びバッファ層３７を分離除去する。その結果、図３(ｂ)に示されるように、ｎ導電型の窒化物半導体層１７が露出する。その後、必要に応じて、露出したｎ導電型の窒化物半導体層１７の表面を研磨することにより、残存したバッファ層３７を除去してもよい。

（張り合わせ工程(ｄ)）
次に、図４(ａ)に示されるように、露出したｎ導電型の窒化物半導体層１７上に、金属層２５を形成する。

続いて、図４(ｂ)に示されるように、導電性接着剤を用いて、金属層２５に金属基板１５の主面１５ａを張り合わせる。導電性接着剤が硬化して金属層２３となることにより、金属層２５と金属基板１５とは強固に接続される。金属層２５を形成すると、ｎ導電型の窒化物半導体層１７と金属基板１５とをより強固に接続することができる。

（剥離工程(ｅ)）
次に、図５に示されるように、ｐ導電型の窒化物半導体層２１、半透明電極２７及びパッド電極２９から、支持基体３５及びワックス３１を剥離する。具体的には、例えば、ワックス３１を１３０℃に加熱することにより液化させ、支持基体３５を除去する。その後、ｐ導電型の窒化物半導体層２１、半透明電極２７及びパッド電極２９に付着したワックスをアセトンを用いて除去する。

以上の工程(ａ)〜工程(ｅ)を経ることにより、窒化物半導体発光素子１１ａが得られる。続いて、必要に応じて金属基板１５の裏面１５ｂ上に電極１３を形成すると、窒化物半導体発光素子１１が得られる。本実施形態の窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、発光面積の大きい窒化物半導体発光素子１１ａ，１１が好適に製造される。

図６は、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の層構造の具体例を示す図面である。図６に示される窒化物半導体発光素子Ａは、上述した窒化物半導体発光素子１１ａの一例に相当し、下記構造を有する。
・金属基板１５：ＣｕＷ基板
・金属層２３：Ａｕ層／Ｓｎ層
・金属層２５：Ｔｉ層／Ａｌ層
・ｎ導電型の窒化物半導体層１７：ｎ−Ａｌ_０．１８Ｇａ_０．８２Ｎ：Ｓｉ層
・ｎ導電型の窒化物半導体層１７と発光層１９との間に設けられたバッファ層：Ｉｎ_０．０５Ａｌ_０．２４Ｇａ_０．７１Ｎ層
・発光層１９のＩｎ_Ｘ３Ａｌ_Ｙ３Ｇａ_{１−Ｘ３−Ｙ３}Ｎバリア層：Ｉｎ_０．０２Ａｌ_０．１９Ｇａ_０．７９Ｎ層
・発光層１９のＩｎ_Ｘ２Ａｌ_Ｙ２Ｇａ_{１−Ｘ２−Ｙ２}Ｎ井戸層：Ｉｎ_０．０２Ａｌ_０．１９Ｇａ_０．７９Ｎ層
・ｐ導電型の窒化物半導体層２１：ｐ−Ａｌ_０．２７Ｇａ_０．７３Ｎ：Ｍｇ層及びｐ−Ａｌ_０．１８Ｇａ_０．８２Ｎ：Ｍｇ層
・半透明電極２７：Ｎｉ層／Ａｕ層
・パッド電極２９：Ｔｉ層／Ａｕ層

図７は、窒化物半導体発光素子の層構造の具体例を示す図面である。図７に示される窒化物半導体発光素子Ｂは、窒化物半導体発光素子ＡのＣｕＷ基板、Ａｕ層／Ｓｎ層及びＴｉ層／Ａｌ層に代えて、サファイア基板、ＡｌＮ層及びＴｉ層／Ａｌ層を有している。

窒化物半導体発光素子Ａ，Ｂにおいて、発光波長は３５０ｎｍ、Ｎｉ層／Ａｕ層からなる半透明電極の面積は１．６×１０^−３ｃｍ^２、Ｔｉ層／Ａｕ層からなるパッド電極の直径は１２０μｍである。

図８は、窒化物半導体発光素子Ａ，Ｂに供給した電流と窒化物半導体発光素子Ａ，Ｂの発光強度との関係を示すグラフである。グラフ中の実線ＰＡは、窒化物半導体発光素子Ａの発光強度の変化を示す。グラフ中の実線ＰＢは、窒化物半導体発光素子Ｂの発光強度の変化を示す。グラフから、窒化物半導体発光素子Ａでは均一な発光が確認されるに対して、窒化物半導体発光素子Ｂでは不均一な発光が確認される。これは、窒化物半導体発光素子Ｂのｎ−Ａｌ_０．１８Ｇａ_０．８２Ｎ：Ｓｉ層において電流が集中してしまうからと考えられる。

また、グラフから、１００ｍＡにおける窒化物半導体発光素子Ａの発光強度は、窒化物半導体発光素子Ｂの発光強度の２．３倍であることが分かる。この理由としては、（１）窒化物半導体発光素子ＡではＴｉ層／Ａｌ層による反射の効果があること、（２）窒化物半導体発光素子Ｂの実効的な電流密度では窒化物半導体発光素子Ａよりも実効的な電流密度が高いために熱による劣化が大きいこと等が挙げられる。

さらに、窒化物半導体発光素子Ａでは、窒化物半導体発光素子Ｂよりも電流密度が小さいため、輝度が半減するまでの時間は窒化物半導体発光素子Ｂの１．６倍である。Ｎｉ層／Ａｕ層からなる半透明電極の面積を２．３×１０^−２ｃｍ^２、Ｔｉ層／Ａｕ層からなるパッド電極の直径を３００μｍにしたところ、同様の傾向を示した。また、各窒化物半導体層のＡｌ組成を増加させて発光波長を３００ｎｍとしても、同様の傾向が得られた。発光波長３００ｎｍの場合の発光層１９の井戸層はＩｎ_０．０２Ａｌ_０．３５Ｇａ_０．６３Ｎ、バリア層はＩｎ_０．０２Ａｌ_０．４５Ｇａ_０．５３Ｎである。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

実施形態に係る窒化物半導体発光素子を模式的に示す斜視断面図である。 図２(ａ)及び図２(ｂ)は、実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。 図３(ａ)及び図３(ｂ)は、実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。 図４(ａ)及び図４(ｂ)は、実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の各工程を模式的に示す断面図である。 実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法の一工程を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の層構造の具体例を示す図面である。 窒化物半導体発光素子の層構造の具体例を示す図面である。 窒化物半導体発光素子Ａ，Ｂに供給した電流と窒化物半導体発光素子Ａ，Ｂの発光強度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１，１１ａ…窒化物半導体発光素子、１５…金属基板、１６…金属支持基体、１７…ｎ導電型の窒化物半導体層、１９…発光層、２１…ｐ導電型の窒化物半導体層、２７…半透明電極、２９…パッド電極、３５…支持基体、Ｌ…光。

Claims (5)

1. 紫外線領域の波長成分を含む光を発生する窒化物半導体発光素子であって、
   金属支持基体と、
   前記金属支持基体上に設けられＡｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層と、
   前記ｎ導電型の窒化物半導体層上に設けられた発光層と、
   前記発光層上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層と、
   前記ｐ導電型の窒化物半導体層上に設けられ前記光が透過可能な半透明電極と、
   を備える、窒化物半導体発光素子。
2. 前記半透明電極上に設けられたパッド電極を更に備え、
   前記半透明電極のサイズは、前記パッド電極のサイズよりも大きい、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
3. 前記発光層が、Ｉｎ_Ｘ１Ａｌ_Ｙ１Ｇａ_{１−Ｘ１−Ｙ１}Ｎ（１＞Ｘ１＞０、１＞Ｙ１＞０）を含有する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。
4. 前記発光層が、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下の波長領域内の波長の光を発生する量子井戸構造を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
5. 紫外線領域の波長成分を含む光を発生する窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
   支持基体上に、Ａｌ及びＧａを含むｎ導電型の窒化物半導体層と、前記ｎ導電型の窒化物半導体層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられたｐ導電型の窒化物半導体層を形成する工程と、
   前記ｐ導電型の窒化物半導体層上に半透明電極を形成する工程と、
   前記支持基体を前記ｎ導電型の窒化物半導体層から分離する工程と、
   前記ｎ導電型の窒化物半導体層に金属基板を張り合わせる工程と、
   を含む、窒化物半導体発光素子の製造方法。

Images