JP2011151393A - Vertical group iii nitride semiconductor light-emitting element, and method of producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a vertical group III nitride semiconductor light-emitting element capable of solving problems of a lateral structure and a flip-chip structure, and increasing the amount of light emitted from the front surface by efficiently reflecting light traveling toward the rear surface out of ultraviolet light generated by a light-emitting layer; and a method of producing the same. <P>SOLUTION: This vertical group III nitride semiconductor light-emitting element 100 sequentially includes: a p-side electrode layer 111; a conductive support section 109; a connecting layer 108; a reflective electrode layer 107; a group III nitride semiconductor laminate composed of a p-type semiconductor laminate 105, a light-emitting layer 104, and an n-type semiconductor laminate 103; and an n-side electrode layer 110. In the vertical group III nitride semiconductor light-emitting element, the reflective electrode layer 107 is formed of any of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and an a ruthenium-containing alloy directly bonded to the p-type semiconductor laminate 105, and the emission wavelength is in the range of 200 to 495 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バーチカル型III族窒化物半導体発光素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a vertical group III nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.

近年、III族窒化物半導体発光素子を使用した紫外ＬＥＤは、樹脂硬化、殺菌用、照明用白色ＬＥＤの励起光源用および医療用等に用いられることが期待され、盛んに研究および技術開発が行われている。   In recent years, ultraviolet LEDs using Group III nitride semiconductor light-emitting elements are expected to be used for resin curing, sterilization, excitation light sources for white LEDs for illumination, medical use, etc. It has been broken.

このような紫外ＬＥＤ用III族窒化物半導体発光素子は、従来、図１に示すように、サファイア基板２０１上にIII族窒化物半導体積層体２０２を形成し、このIII族窒化物半導体積層体２０２の同一面側にｐ側電極層２０３およびｎ側電極層２０４を形成する横型(ラテラル)構造をとるのが一般的であった。   Such a group III nitride semiconductor light emitting device for ultraviolet LEDs has conventionally been formed by forming a group III nitride semiconductor laminate 202 on a sapphire substrate 201 as shown in FIG. In general, a lateral structure is used in which the p-side electrode layer 203 and the n-side electrode layer 204 are formed on the same surface side.

しかしながら、このようなラテラル構造の発光素子２００は、発光層の一部を除去して一方の電極領域を形成するため、発光層面積が減少し、また、わずか数μｍの厚さの層に横方向に電流を流すことになるため、素子の直列抵抗成分が大きくなり、発光成分に比べて抵抗による発熱成分が大きくなってしまうという問題がある。さらに、基板の材料として熱伝導率の低いサファイアを用いているため、熱の放散が十分ではなく、素子温度が上昇し、発光効率を低下させてしまうという問題がある。また、図１に矢印で示されるように、III族窒化物半導体積層体２０２の発光層で発生した光は、ｐ側電極層２０３を透過させて取り出すことになるため、ｐ側電極層２０３には透光性が要求され、その厚みは例えば５０〜１００Å程度と、非常に狭い範囲に限定されるものであった。   However, since the light emitting element 200 having such a lateral structure removes a part of the light emitting layer to form one electrode region, the area of the light emitting layer is reduced, and the lateral light emitting element 200 has a thickness of only several μm. Since current flows in the direction, the series resistance component of the element becomes large, and there is a problem that the heat generation component due to resistance becomes larger than the light emitting component. Furthermore, since sapphire having a low thermal conductivity is used as the substrate material, there is a problem in that heat is not sufficiently dissipated, the element temperature rises, and the luminous efficiency is lowered. Further, as indicated by an arrow in FIG. 1, light generated in the light emitting layer of the group III nitride semiconductor stacked body 202 is extracted through the p-side electrode layer 203. Is required to have translucency, and its thickness is limited to a very narrow range of about 50 to 100 mm, for example.

特許文献１および特許文献２には、発光層で発生した光のうち、裏面に向かう光を表面から有効に取り出すことを目的として、図２に一例として示されるように、上述したラテラル構造の発光素子２００を引っ繰り返してサファイア基板側から光を取り出す、いわゆるフリップチップ構造を採用した技術が開示されている。この技術によれば、発光素子の表面に向かった光は、この光に対して透明なサファイア基板３０１を透過するのみで、ｐ側電極層３０３を透過する必要がなく、また、発光素子の裏面に向かった光は、ｐ側電極層３０３側で反射されて表面へ向かうため、従来のラテラル構造の発光素子よりも光取り出し効率を向上させることができるが、上述した発光層面積の減少、発熱および放熱性の問題は依然として解決されないままである。   In Patent Document 1 and Patent Document 2, light emitted from the light-emitting layer is emitted from the above-described lateral structure as shown as an example in FIG. A technique employing a so-called flip chip structure in which the element 200 is repeated to extract light from the sapphire substrate side is disclosed. According to this technique, light directed toward the surface of the light emitting element only passes through the sapphire substrate 301 that is transparent to the light, and does not need to pass through the p-side electrode layer 303. Since the light directed to the light is reflected on the p-side electrode layer 303 side and travels to the surface, the light extraction efficiency can be improved as compared with the light emitting element having the conventional lateral structure. And the problem of heat dissipation remains unresolved.

特開２０００−３６６１９号公報JP 2000-36619 A 特開２００６−１０８１６１号公報JP 2006-108161 A

本発明の目的は、上記ラテラル構造およびフリップチップ構造の問題を解決し、さらに発光層で発生した紫外光のうち、裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができるバーチカル型III族窒化物半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the problems of the lateral structure and the flip chip structure, and to efficiently reflect the light toward the back surface among the ultraviolet light generated in the light emitting layer to increase the amount of light emitted from the surface. It is an object of the present invention to provide a vertical group III nitride semiconductor light-emitting device that can be manufactured and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）ｐ側電極層と、導電性サポート部と、接続層と、反射電極層と、ｐ型半導体積層体、発光層およびｎ型半導体積層体からなるIII族窒化物半導体積層体と、ｎ側電極層とを順に具え、前記反射電極層は、前記ｐ型半導体積層体に直接接合するロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなり、発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲であることを特徴とするバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。 In order to achieve the above object, the gist of the present invention is as follows.
(1) A p-side electrode layer, a conductive support part, a connection layer, a reflective electrode layer, a group III nitride semiconductor laminate comprising a p-type semiconductor laminate, a light emitting layer and an n-type semiconductor laminate, and n The reflective electrode layer is composed of any one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy directly bonded to the p-type semiconductor laminate, and has an emission wavelength in the range of 200 to 495 nm. A vertical type group III nitride semiconductor light-emitting device characterized in that:

（２）前記反射電極層は、２００〜４９５ｎｍの範囲の波長の光に対する反射率が６０％以上のロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかである上記（１）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   (2) The vertical electrode according to (1), wherein the reflective electrode layer is any one of rhodium, rhodium-containing alloy, ruthenium, and ruthenium-containing alloy having a reflectance of 60% or more with respect to light having a wavelength in a range of 200 to 495 nm. Type III nitride semiconductor light emitting device.

（３）前記反射電極層は、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなる上記（１）または（２）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   (3) The vertical group III nitride semiconductor light-emitting element according to (1) or (2), wherein the reflective electrode layer is made of ruthenium or a ruthenium-containing alloy.

（４）前記発光波長が２００〜３５０ｎｍの範囲である上記（３）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   (4) The vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to (3), wherein the emission wavelength is in the range of 200 to 350 nm.

（５）前記反射電極層は、１００〜３０００Åの厚さを有する上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   (5) The vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (4), wherein the reflective electrode layer has a thickness of 100 to 3000 mm.

（６）前記接続層は、Ａｕ含有材料である上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   (6) The vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (5), wherein the connection layer is an Au-containing material.

（７）成長用基板の上方に、金属バッファ層を形成する工程と、該金属バッファ層に熱処理を施した後、もしくは前記金属バッファ層に窒化処理を施して窒化処理層を形成した後、前記熱処理後の金属バッファ層もしくは前記窒化処理層上に、ｎ型半導体積層体、発光層およびｐ型半導体積層体からなるIII族窒化物半導体積層体を形成する工程と、該III族窒化物半導体積層体上に、反射電極層および接続層を順に形成する工程と、前記接続層上に、導電性サポート部を設ける工程と、前記金属バッファ層もしくは窒化処理層をエッチングにより除去し、前記III族窒化物半導体積層体から前記成長用基板を剥離する工程と、該剥離により露出したｎ型半導体積層体および前記導電性サポート部に、それぞれ、ｎ側電極層およびｐ側電極層を形成する工程とを具え、前記反射電極層が、ロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなり、発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲であることを特徴とするバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   (7) A step of forming a metal buffer layer above the growth substrate, and after performing a heat treatment on the metal buffer layer or performing a nitriding treatment on the metal buffer layer to form a nitriding treatment layer, Forming a group III nitride semiconductor laminate comprising an n-type semiconductor laminate, a light emitting layer and a p-type semiconductor laminate on the heat-treated metal buffer layer or the nitrided layer; and the group III nitride semiconductor laminate A step of sequentially forming a reflective electrode layer and a connection layer on the body, a step of providing a conductive support portion on the connection layer, the metal buffer layer or the nitriding layer is removed by etching, and the group III nitride Forming the n-side electrode layer and the p-side electrode layer on the n-type semiconductor stack exposed by the peeling and the conductive support portion, respectively, And the reflective electrode layer is composed of any one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy, and has a light emission wavelength in the range of 200 to 495 nm. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

（８）前記導電性サポート部を設ける工程は、前記導電性サポート部上に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層およびＡｕ含有材料からなる導電性サポート部側接続層を順に形成し、該導電性サポート部側接続層と、前記接続層とを接合することを含む上記（７）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   (8) In the step of providing the conductive support portion, a barrier layer made of a Pt-containing material and a conductive support portion-side connection layer made of an Au-containing material are sequentially formed on the conductive support portion, and the conductive support portion is formed. The manufacturing method of the vertical type group III nitride semiconductor light-emitting device according to the above (7), comprising joining the part-side connection layer and the connection layer.

（９）前記反射電極層および接続層を順に形成する工程は、前記接続層をＡｕ含有材料とし、該接続層と前記反射電極層との間に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層を形成することを含む上記（７）または（８）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   (9) The step of sequentially forming the reflective electrode layer and the connection layer includes using the connection layer as an Au-containing material and forming a barrier layer made of a Pt-containing material between the connection layer and the reflective electrode layer. A method for producing a vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to (7) or (8), comprising:

（１０）前記導電性サポート部を設ける工程は、前記接続層上に湿式または乾式のめっき法により前記導電性サポート部を形成する工程である上記（７）に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   (10) The vertical group III nitride semiconductor according to (7), wherein the step of providing the conductive support portion is a step of forming the conductive support portion on the connection layer by a wet or dry plating method. Manufacturing method of light emitting element.

本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、素子構造をバーチカル型構造とすることにより、上述したラテラル構造およびフリップチップ構造の問題を解決し、かつｐ側の反射電極層をロジウム、ロジウム含有合金材料、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかで形成することにより、反射電極層とｐ型半導体積層体との間のオーミックコンタクトを得ると共に、発光層で発生した光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができる。   The group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention solves the problems of the lateral structure and the flip-chip structure described above by adopting a vertical structure as the device structure, and the p-side reflective electrode layer is made of rhodium or a rhodium-containing alloy. By forming the material, ruthenium, or a ruthenium-containing alloy, an ohmic contact is obtained between the reflective electrode layer and the p-type semiconductor stack, and light emitted from the light emitting layer toward the back surface of the device Can be efficiently reflected to increase the amount of light emitted from the surface.

また、本発明のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法は、成長用基板と半導体積層体とを化学エッチングによって剥離することによって、剥離工程における結晶欠陥やダメージの導入を抑制し、上述したバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を効率よく製造することができる。   In addition, the method for manufacturing a vertical group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention suppresses the introduction of crystal defects and damage in the peeling process by peeling the growth substrate and the semiconductor laminate by chemical etching. The vertical type group III nitride semiconductor light-emitting device can be efficiently manufactured.

図１は、従来のラテラル構造のIII族窒化物半導体発光素子を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional group III nitride semiconductor light emitting device having a lateral structure. 図２は、従来のフリップチップ構造のIII族窒化物半導体発光素子を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a conventional group III nitride semiconductor light emitting device having a flip chip structure. 図３(a)〜図３(e)は、本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造工程を示す模式的断面図である。3 (a) to 3 (e) are schematic cross-sectional views showing a manufacturing process of a vertical group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. 図４は、種々の金属材料の、所定の波長に対する反射率を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the reflectance of various metal materials with respect to a predetermined wavelength. 図５は、本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a vertical group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.

次に、本発明のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図３(a)〜(e)は、本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造工程をしたものであって、説明の便宜上、厚さ方向が誇張して描かれている。   Next, an embodiment of a method for producing a vertical group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. 3A to 3E show the manufacturing process of the vertical type group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, and the thickness direction is exaggerated for convenience of explanation.

図３に示すように、本発明のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子１００の製造方法は、成長用基板１０１の上方に、金属バッファ層１０２を形成する工程（図３(a)）と、この金属バッファ層１０２に熱処理を施した後、もしくは金属バッファ層に窒化処理を施して窒化処理層１０２を形成した後、熱処理後の金属バッファ層１０２もしくは窒化処理層１０２上に、ｎ型半導体積層体１０３、発光層１０４およびｐ型半導体積層体１０５からなるIII族窒化物半導体積層体１０６を形成する工程（図３(b)）と、このIII族窒化物半導体積層体１０６上に、反射電極層１０７および接続層１０８を順に形成する工程（図３(c)）と、接続層１０８上に、導電性サポート部１０９を設ける工程（図３(d)）と、金属バッファ層１０２もしくは窒化処理層１０２をエッチングにより除去し、III族窒化物半導体積層体１０６から成長用基板１０１を剥離する工程（図３(d)）と、この剥離により露出したｎ型半導体積層体１０３および導電性サポート部１０９に、それぞれ、ｎ側電極層１１０およびｐ側電極層１１１を形成する工程（図３(e)）とを具えることにより、剥離工程における結晶欠陥やダメージの導入を抑制することができ、また、この方法により製造されたバーチカル型III族窒化物半導体発光素子１００は、ラテラル構造およびフリップチップ構造の問題を解決し、かつ反射電極層１０７をロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかで形成することにより、反射電極層１０７とｐ型半導体積層体１０５との間のオーミックコンタクトを得ると共に、発光層１０４で発生した発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲の光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができるものである。   As shown in FIG. 3, the method of manufacturing the vertical group III nitride semiconductor light emitting device 100 of the present invention includes a step of forming a metal buffer layer 102 above the growth substrate 101 (FIG. 3A), After heat treatment is performed on the metal buffer layer 102 or nitriding treatment is performed on the metal buffer layer to form the nitriding treatment layer 102, the n-type semiconductor stacked layer is formed on the metal buffer layer 102 or the nitriding treatment layer 102 after the heat treatment. A step (FIG. 3 (b)) of forming a group III nitride semiconductor multilayer body 106 comprising the body 103, the light emitting layer 104 and the p-type semiconductor multilayer body 105, and a reflective electrode on the group III nitride semiconductor multilayer body 106. A step of sequentially forming the layer 107 and the connection layer 108 (FIG. 3C), a step of providing the conductive support 109 on the connection layer 108 (FIG. 3D), and the metal buffer layer 102 or nitriding treatment layer 02 is removed by etching, and the growth substrate 101 is peeled from the group III nitride semiconductor laminate 106 (FIG. 3D), and the n-type semiconductor laminate 103 and the conductive support portion 109 exposed by this peeling. And the step of forming the n-side electrode layer 110 and the p-side electrode layer 111 (FIG. 3E), respectively, can suppress the introduction of crystal defects and damage in the peeling step. The vertical group III nitride semiconductor light emitting device 100 manufactured by this method solves the problems of the lateral structure and the flip-chip structure, and the reflective electrode layer 107 is any of rhodium, rhodium-containing alloy, ruthenium, and ruthenium-containing alloy. Forming an ohmic contact between the reflective electrode layer 107 and the p-type semiconductor stack 105 and emitting light. 104 Of emission wavelength occurred in the light in the range of 200~495nm at, it is capable of increasing the amount of light emitted from the surface to reflect light toward the back surface of the element efficiently.

成長用基板１０１としては、III族窒化物半導体積層体１０６のエピタキシャル成長の温度に耐性のある基板を用いるのが好ましく、例えばサファイア基板やAlN単結晶層をサファイアなどの基板上に形成したAlNテンプレートが使用できる。   As the growth substrate 101, a substrate resistant to the temperature of epitaxial growth of the group III nitride semiconductor stack 106 is preferably used. For example, an sapphire substrate or an AlN template in which an AlN single crystal layer is formed on a substrate such as sapphire is used. Can be used.

金属バッファ層１０２は、成長用基板１０１および金属バッファ層１０２の上のIII族窒化物半導体積層体１０６の格子定数に合わせて選択され、ケミカルリフトオフが可能な金属材料（例えばクロム(Cr）、スカンジウム(Sc)、ハフニウム（Hf）、ジルコニウム(Zr)など）を、蒸着法またはスパッタ法などの成膜法により成長用基板１０１上に蒸着させて形成する。金属バッファ層１０２は、水素雰囲気中で熱処理を施すか、または、アンモニアガス等を用いて熱処理を行ってそれら金属を窒化し、金属窒化物層として使用される。なお、金属（または金属窒化物）バッファ層１０２を形成する材料は、素子を構成する材料に応じて適宜選択することができ、特に、紫外・深紫外領域では、III族窒化物半導体積層体１０６を構成するAlxGa1-xNのAl組成ｘに応じた適切な金属を選択するのが好ましい。なお、金属（または金属窒化物）バッファ層１０２はIII族元素（Al，Ga，Inなど）以外の元素からなる。 The metal buffer layer 102 is selected in accordance with the lattice constant of the growth substrate 101 and the group III nitride semiconductor stack 106 on the metal buffer layer 102 and can be chemically lifted off (for example, chromium (Cr), scandium). (Sc), hafnium (Hf), zirconium (Zr), and the like) are deposited on the growth substrate 101 by a deposition method such as an evaporation method or a sputtering method. The metal buffer layer 102 is heat treated in a hydrogen atmosphere, or heat treated using ammonia gas or the like to nitride these metals, and is used as a metal nitride layer. The material for forming the metal (or metal nitride) buffer layer 102 can be appropriately selected according to the material constituting the element, and particularly in the ultraviolet / deep ultraviolet region, the group III nitride semiconductor stacked body 106 is used. It is preferable to select an appropriate metal according to the Al composition x of Al x Ga 1-x N constituting the above. The metal (or metal nitride) buffer layer 102 is made of an element other than a group III element (Al, Ga, In, etc.).

ｎ型半導体積層体１０３およびｐ型半導体積層体１０５は、AlxGa1-xN材料(0≦x≦1)をMOCVD法等により成長させて形成し、また、発光層１０４は、AlInGaN/AlInGaNの多重量子井戸構造をMOCVD法等により成長させて形成することができる。なお、発光波長は、III族窒化物半導体積層体１０６を構成するこれらの層のAl組成を調整することで適宜設定することができる。 The n-type semiconductor stacked body 103 and the p-type semiconductor stacked body 105 are formed by growing an Al x Ga 1-x N material (0 ≦ x ≦ 1) by the MOCVD method or the like, and the light emitting layer 104 is formed of AlInGaN / An AlInGaN multiple quantum well structure can be grown by MOCVD or the like. The emission wavelength can be appropriately set by adjusting the Al composition of these layers constituting the group III nitride semiconductor multilayer body 106.

反射電極層１０７は、ロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなるものとする。これにより、反射電極層１０７とｐ側半導体積層体１０５との間の良好なオーミックコンタクトを得ることができる。また、図４は、様々な金属材料（膜厚：２０００Å）の、様々な波長に対する反射率を、平坦なガラス基板にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着した標準サンプルの反射率を基準として紫外・可視・赤外分光光度計（日本分光製Ｖ−６５０ＳＴ）にて測定し、プロットしたものを線で結んだグラフである。ロジウム（Ｒｈ）およびルテニウム（Ｒｕ）が、紫外光および青色光(波長が２００〜３５０ｎｍおよび３５０〜４９５ｎｍ)に対して６０％以上の反射率を有することがわかる。したがって、反射電極層１０７としてロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかを用いることにより、上記オーミックコンタクトを得るだけでなく、発光層１０４で発生した光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができる。   The reflective electrode layer 107 is made of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, or a ruthenium-containing alloy. Thereby, a good ohmic contact between the reflective electrode layer 107 and the p-side semiconductor stacked body 105 can be obtained. FIG. 4 shows the reflectance of various metal materials (film thickness: 2000 mm) with respect to various wavelengths, with reference to the reflectance of a standard sample obtained by vapor-depositing aluminum (Al) on a flat glass substrate. It is the graph which connected with what measured and measured with the infrared spectrophotometer (the JASCO make V-650ST) with the line. It can be seen that rhodium (Rh) and ruthenium (Ru) have a reflectance of 60% or more for ultraviolet light and blue light (wavelengths of 200 to 350 nm and 350 to 495 nm). Therefore, by using any one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy as the reflective electrode layer 107, not only the ohmic contact is obtained but also the light generated in the light emitting layer 104 is directed to the back surface of the element. The amount of light emitted from the surface can be increased by efficiently reflecting light.

反射電極層１０７は、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなることが好ましい。ルテニウム、ルテニウム含有合金の場合、波長が２００〜３５０ｎｍの範囲で高い反射率を示すため、発光波長が２００〜３５０ｎｍの範囲である発光素子の場合、素子の裏面に向かう光をより効率的に反射することができる。また、ルテニウムはロジウムに比べて安価である点でも好ましい。   The reflective electrode layer 107 is preferably made of ruthenium or a ruthenium-containing alloy. In the case of a ruthenium or ruthenium-containing alloy, since it exhibits a high reflectance in the wavelength range of 200 to 350 nm, in the case of a light emitting device having an emission wavelength in the range of 200 to 350 nm, light directed toward the back surface of the device is more efficiently reflected. can do. Ruthenium is also preferable in that it is less expensive than rhodium.

なお、紫外光および青色光に対する反射率が高い金属として、アルミニウムが挙げられるが、金属バッファ層をエッチングにより除去する際に溶解してしまうおそれがあり、腐食が起こりやすい金属であるため、反射金属層１０７の材料としては好ましくない。   In addition, although aluminum is mentioned as a metal with a high reflectance with respect to ultraviolet light and blue light, there is a possibility of dissolution when the metal buffer layer is removed by etching. The material of the layer 107 is not preferable.

接続層１０８上に、導電性サポート部１０９を設ける工程（図３(d)）は、例えば以下の２通りの方法をとることができる。第１に、導電性サポート部１０９を接続層１０８上に接合することができる。第２に、接続層１０８上にめっき法により導電性サポート部を形成することができる。   The step of providing the conductive support portion 109 on the connection layer 108 (FIG. 3D) can take the following two methods, for example. First, the conductive support 109 can be bonded onto the connection layer 108. Second, a conductive support portion can be formed on the connection layer 108 by a plating method.

接続層１０８は、接合により導電性サポート部を設ける場合はＡｕ含有材料とするのが好ましく、より好ましくはＡｕまたはＡｕＳｎとする。めっき法により導電性サポート部を形成する場合はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどの貴金属やＮｉ、Ｃｕのいずれかを含む材料とするのが好ましい。また、いずれの場合でも、ケミカルリフトオフ法により成長用基板を剥離する際に使用するエッチング液に対して耐性を持つ金属を選択することが望ましい。また、反射電極層１０７のロジウムおよびルテニウムは、この接続層１０８からのＡｕの拡散を止めるバリア層としての効果をも有するが、接続層１０８と反射電極層１０７との間に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層をさらに形成してもよい。   The connection layer 108 is preferably made of an Au-containing material, more preferably Au or AuSn, when the conductive support portion is provided by bonding. In the case where the conductive support portion is formed by a plating method, it is preferable to use a material containing any of noble metals such as Au, Pt, and Pd, Ni, and Cu. In any case, it is desirable to select a metal that is resistant to the etching solution used when the growth substrate is peeled off by the chemical lift-off method. Further, rhodium and ruthenium in the reflective electrode layer 107 also have an effect as a barrier layer that stops the diffusion of Au from the connection layer 108, but the Pt-containing material is interposed between the connection layer 108 and the reflective electrode layer 107. A barrier layer may be further formed.

導電性サポート部１０９は、放熱性の良い材料からなるものとすることができ、例えば導電性Ｓｉ基板やＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕおよびこれらの合金を材料とする基板を用いるのが好ましい。ただし、その後のケミカルリフトオフのエッチング液に依り基板を選択する。   The conductive support 109 can be made of a material with good heat dissipation, and for example, a conductive Si substrate or a substrate made of Mo, W, Ni, Cu and alloys thereof is preferably used. However, the substrate is selected depending on the subsequent chemical lift-off etchant.

また、図３には示されていないが、導電性サポート部１０９を設ける工程（図３(d)）は、接合により導電性サポート部を設ける場合は、導電性サポート部１０９上に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層およびＡｕ含有材料からなる導電性サポート部側接続層を順に形成し、この導電性サポート部側接続層と、接続層１０８とを接合することを含むのが好ましい。導電性サポート部１０９とｐ型半導体積層体１０５との間に形成される層は、ケミカルリフトオフ法に用いられるエッチング液に曝されるため、そのようなエッチング液に侵されるような金属を用いることは好ましくない。本発明の実施形態によれば、ロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかの反射電極層１０７、Ａｕ含有材料からなる接続層およびＰｔ含有材料からなるバリア層のいずれも、種々なエッチング液に対して耐性のある金属であるため、ケミカルリフトオフ用のエッチング液を選択しやすいという特徴がある。   Although not shown in FIG. 3, the step of providing the conductive support portion 109 (FIG. 3D) includes Pt containing on the conductive support portion 109 when the conductive support portion is provided by bonding. It is preferable to include forming a barrier layer made of a material and a conductive support part side connection layer made of an Au-containing material in this order, and joining the conductive support part side connection layer and the connection layer. Since the layer formed between the conductive support portion 109 and the p-type semiconductor stacked body 105 is exposed to an etching solution used in the chemical lift-off method, a metal that is attacked by such an etching solution should be used. Is not preferred. According to the embodiment of the present invention, any of the reflection electrode layer 107 of rhodium, rhodium-containing alloy, ruthenium, ruthenium-containing alloy, the connection layer made of Au-containing material, and the barrier layer made of Pt-containing material can be used in various ways. Since the metal is resistant to the etchant, it is easy to select an etchant for chemical lift-off.

ｎ側電極層１１０は、ケミカルリフトオフ法を用いた成長用基板１０１の剥離により露出したｎ型半導体積層体１０３に、スパッタ法等により形成することができる。このｎ側電極層１１０の材料としては、ｎ型半導体積層体１０３との接触抵抗が低いという理由から、例えばＴｉ／Ａｌ材料を用いるのが好ましい。   The n-side electrode layer 110 can be formed by sputtering or the like on the n-type semiconductor stacked body 103 exposed by peeling off the growth substrate 101 using the chemical lift-off method. As the material of the n-side electrode layer 110, for example, a Ti / Al material is preferably used because the contact resistance with the n-type semiconductor stacked body 103 is low.

ｐ側電極層１１１は、導電性サポート部１０９に、スパッタ法等により形成することができる。このｐ側電極層１１１の材料としては、Si等の導電性半導体基板を使用する場合はオーミック接触可能な金属を用いることが好ましい。Si基板にオーミック接触可能な金属は数多く報告されているが、例えばＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕを含む金属層を用いることがケミカルリフトオフの際のエッチング液に対して耐性を持つため、好ましい。   The p-side electrode layer 111 can be formed on the conductive support 109 by sputtering or the like. As a material of the p-side electrode layer 111, it is preferable to use a metal capable of ohmic contact when a conductive semiconductor substrate such as Si is used. Although many metals that can make ohmic contact with the Si substrate have been reported, it is preferable to use a metal layer containing, for example, Pt, Rh, and Ru because it has resistance to an etching solution during chemical lift-off.

さらに、ｎ側電極層１１０およびｐ側電極層１１１を形成する工程の後、所定の加熱処理を施すのが好ましく、３００〜７００℃の条件下で加熱処理を施すのがより好ましい。これら電極と半導体積層体との間の接触抵抗を十分に低減させるためである。   Furthermore, it is preferable to perform a predetermined heat treatment after the step of forming the n-side electrode layer 110 and the p-side electrode layer 111, and it is more preferable to perform the heat treatment under conditions of 300 to 700 ° C. This is to sufficiently reduce the contact resistance between these electrodes and the semiconductor laminate.

また、導電性サポート部１０９を設ける工程は、接続層１０８上に乾式または湿式のめっき法によって導電性サポート部１０９を形成する工程としてもよい。乾式のめっき法とは、蒸着やスパッタ法などを含む。湿式のめっき法とは、液中で行うめっきをいう。めっきは無電解めっきと電解めっきのいずれを用いてもサポート部を形成することができる。   In addition, the step of providing the conductive support portion 109 may be a step of forming the conductive support portion 109 on the connection layer 108 by a dry or wet plating method. The dry plating method includes vapor deposition and sputtering. The wet plating method refers to plating performed in a liquid. The support can be formed by using either electroless plating or electrolytic plating.

次に、本発明のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の実施形態について図面を参照しながら説明する。図５は、本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の模式的断面図を示したものであって、説明の便宜上、厚さ方向が誇張して描かれている。   Next, an embodiment of the vertical group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention, and the thickness direction is exaggerated for convenience of explanation.

図５に示すように、本発明の一実施形態であるバーチカル型III族窒化物半導体発光素子１００は、ｐ側電極層１１１と、導電性サポート部１０９と、接続層１０８と、反射電極層１０７と、ｐ型半導体積層体１０５、発光層１０４およびｎ型半導体積層体１０３からなるIII族窒化物半導体積層体と、ｎ側電極層１１０とを順に具え、反射電極層１０７は、ｐ型半導体積層体１０５に直接接合するロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなり、発光波長が２００〜４９５ｎｍ、より好ましくは２００〜３５０ｎｍの範囲であることを特徴とする。この発光素子１００は、バーチカル型構造を有することにより、ラテラル構造およびフリップチップ構造と比較して発光部面積が大きく、また、わずか数μｍの厚さの層に縦方向に電流を流すことになるため、素子の直列抵抗成分が小さいため発熱成分が小さくなる。さらに、この発光素子１００は、基板の材料として熱伝導率の低いサファイアを用いる必要がないため、熱の放散性が良く、発光効率の低下を抑制することができるものである。また、反射電極層１０７が、ロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなることにより、反射電極層１０７とｐ型半導体積層体１０５との間の接触抵抗を低減させ、かつ発光層１０４で発生した発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲の光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができる。   As shown in FIG. 5, the vertical group III nitride semiconductor light emitting device 100 according to one embodiment of the present invention includes a p-side electrode layer 111, a conductive support portion 109, a connection layer 108, and a reflective electrode layer 107. A group III nitride semiconductor laminate composed of a p-type semiconductor laminate 105, a light emitting layer 104 and an n-type semiconductor laminate 103, and an n-side electrode layer 110, and the reflective electrode layer 107 is composed of a p-type semiconductor laminate. It is made of any one of rhodium, rhodium-containing alloy, ruthenium, and ruthenium-containing alloy directly bonded to the body 105, and has an emission wavelength in the range of 200 to 495 nm, more preferably 200 to 350 nm. Since the light emitting element 100 has a vertical structure, the light emitting section area is larger than that of the lateral structure and the flip chip structure, and a current flows in a vertical direction through a layer having a thickness of only a few μm. Therefore, since the series resistance component of the element is small, the heat generation component is small. Furthermore, since the light emitting element 100 does not need to use sapphire having a low thermal conductivity as a material for the substrate, heat dissipation is good and a decrease in light emission efficiency can be suppressed. Further, since the reflective electrode layer 107 is made of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, or a ruthenium-containing alloy, the contact resistance between the reflective electrode layer 107 and the p-type semiconductor stack 105 is reduced, and light emission is performed. Of the light having a light emission wavelength in the range of 200 to 495 nm generated in the layer 104, light directed toward the back surface of the element can be efficiently reflected to increase the amount of light emitted from the surface.

反射電極層１０７は、１００〜３０００Åの厚さを有することが好ましい。反射電極層１０７の厚さが１００Å未満だと、発光層１０４で発生した光が透過してしまい、反射層としての機能を十分に果すことができないおそれがあり、また、Ａｕ含有材料等からなる接続層１０８からのＡｕ等の拡散を防ぐバリア効果も弱いからである。一方、３０００Åを超えても、単にコストが増加するのみであって、特段有利な効果が得られないからである。   The reflective electrode layer 107 preferably has a thickness of 100 to 3000 mm. If the thickness of the reflective electrode layer 107 is less than 100 mm, light generated in the light emitting layer 104 may be transmitted, and the function as the reflective layer may not be sufficiently achieved, and is made of an Au-containing material or the like. This is because the barrier effect for preventing diffusion of Au or the like from the connection layer 108 is also weak. On the other hand, even if it exceeds 3000 mm, the cost is merely increased and a particularly advantageous effect cannot be obtained.

ロジウム含有合金はロジウムを９０質量％以上含有するのが好ましい。ルテニウム含有合金はルテニウムを９０質量％以上含有するのが好ましい。ロジウムおよびルテニウムを含有する合金の場合は、両方合わせて９０質量％以上含有するのが好ましい。ロジウムおよび／またはルテニウムが９０質量％未満だと、発光層１０４で発生した光を十分に反射することができないおそれがあり、また、ｐ側半導体積層体１０５との間の接触抵抗を十分に低減することができないためである。   The rhodium-containing alloy preferably contains 90% by mass or more of rhodium. The ruthenium-containing alloy preferably contains 90% by mass or more of ruthenium. In the case of an alloy containing rhodium and ruthenium, it is preferable that both are contained in an amount of 90% by mass or more. If rhodium and / or ruthenium is less than 90% by mass, the light generated in the light emitting layer 104 may not be sufficiently reflected, and the contact resistance with the p-side semiconductor stacked body 105 is sufficiently reduced. This is because it cannot be done.

また、図５には示されていないが、反射電極層１０７と接続層１０８との間に、Ｐｔまたはロジウム含有合金からなるバリア層をさらに具えるのが好ましい。接続層１０８からのＡｕ等の拡散を防ぐためである。   Although not shown in FIG. 5, it is preferable that a barrier layer made of Pt or a rhodium-containing alloy is further provided between the reflective electrode layer 107 and the connection layer 108. This is to prevent diffusion of Au or the like from the connection layer 108.

なお、図１〜５は、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   1 to 5 show examples of typical embodiments, and the present invention is not limited to these embodiments.

（実施例１）
図３および図５に示すように、サファイアＡｌＮテンプレートからなる成長用基板の上方に、金属バッファ層（厚さ：１０ｎｍ、Ｓｃ材料）をスパッタ法により形成し、この金属バッファ層をＭＯＣＶＤ炉内で窒化処理した層の上に、MOCVD法により、ｎ型半導体積層体（厚さ：４μｍ、AlGaN材料）、発光層（総厚：１００ｎｍ、InAlGaN／InAlGaN材料）およびｐ型半導体積層体（厚さ：２００ｎｍ、AlGaN材料）からなる発光波長３３０ｎｍのIII族窒化物半導体積層体を形成し、このｐ型半導体積層体上に直接、反射電極層（厚さ：２０００Å、ロジウム(Ｒｈ））をスパッタ法により形成した。反射電極層を形成後、６５０℃でコンタクトアニールを行った。次に反射電極層上に反射電極側接続層（図３，５における接続層１０８）として直接ＡｕＳｎ合金（厚さ：１μｍ）を蒸着により形成した。導電性Ｓｉサポート部側にもＡｕＳｎを含む導電性サポート部側接続層を形成し、その後、２インチウエハに対して４ｋＮの加重を加え、３００℃に加熱することにより、反射電極側接続層と導電性サポート部側接続層とを接合した。この際、ロジウムはバリア層としての働きを兼ね、ＡｕやＳｎのｐ型半導体積層体への拡散は見られなかった。前記Ｓｃ窒化処理層を塩酸により除去し、前記III族窒化物半導体積層体から前記成長用基板を剥離した。この溶液による反射電極層および接合層の侵食は見られなかった。その後、この剥離により露出したｎ型半導体に、ｎ側電極層（厚さ：２００Å／３０００Å、Ｔｉ／Ａｌ材料）を形成した。その後、接続層を形成していないＳｉサポート部の裏面側にｐ側電極層（厚さ：１００Å／５００Å／１μｍ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ材料）を形成し、４００℃でコンタクトアニールを行い、本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 Example 1
As shown in FIGS. 3 and 5, a metal buffer layer (thickness: 10 nm, Sc material) is formed on the growth substrate made of a sapphire AlN template by sputtering, and this metal buffer layer is formed in a MOCVD furnace. On the nitrided layer, an n-type semiconductor stack (thickness: 4 μm, AlGaN material), a light emitting layer (total thickness: 100 nm, InAlGaN / InAlGaN material) and a p-type semiconductor stack (thickness: A group III nitride semiconductor laminate having an emission wavelength of 330 nm made of 200 nm and an AlGaN material is formed, and a reflective electrode layer (thickness: 2000 mm, rhodium (Rh)) is directly sputtered on the p-type semiconductor laminate. Formed. After forming the reflective electrode layer, contact annealing was performed at 650 ° C. Next, an AuSn alloy (thickness: 1 μm) was directly formed on the reflective electrode layer by vapor deposition as a reflective electrode side connection layer (connection layer 108 in FIGS. 3 and 5). A conductive support part side connection layer containing AuSn is also formed on the conductive Si support part side, and then a load of 4 kN is applied to the 2-inch wafer and heated to 300 ° C. The conductive support part side connection layer was joined. At this time, rhodium also served as a barrier layer, and no diffusion of Au or Sn into the p-type semiconductor laminate was observed. The Sc nitriding layer was removed with hydrochloric acid, and the growth substrate was peeled off from the group III nitride semiconductor laminate. The reflective electrode layer and the bonding layer were not eroded by this solution. Thereafter, an n-side electrode layer (thickness: 200 mm / 3000 mm, Ti / Al material) was formed on the n-type semiconductor exposed by this peeling. Thereafter, a p-side electrode layer (thickness: 100 Å / 500 μ / 1 μm, Ti / Pt / Au material) is formed on the back side of the Si support portion where no connection layer is formed, and contact annealing is performed at 400 ° C. A vertical group III nitride semiconductor light emitting device according to the invention was fabricated.

（実施例２）
前記反射電極層の厚さを１００Åとしたこと以外は実施例１と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 2)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the reflective electrode layer was 100 mm.

（実施例３）
前記反射電極層を厚さ２０００Åのルテニウム（Ｒｕ）としたこと以外は実施例１と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 3)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the reflective electrode layer was ruthenium (Ru) having a thickness of 2000 mm.

（実施例４）
前記反射電極層の厚さを１００Åとしたこと以外は実施例３と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 Example 4
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was fabricated in the same manner as in Example 3 except that the thickness of the reflective electrode layer was 100 mm.

（比較例１）
前記反射電極層をＮｉ／Ａｕ（５０／２０００Å）としたこと以外は実施例１と同様の方法によりバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Comparative Example 1)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device was fabricated by the same method as in Example 1 except that the reflective electrode layer was Ni / Au (50/2000 mm).

（評価）
上記実施例１〜４および比較例１の各発光素子について、２０ｍＡ（一定）の電流を流したときの、発光出力Ｐｏを比較したところ、比較例１に対して、実施例１の出力は１．７倍、実施例２の出力は１．５倍、実施例３の出力は１．８倍、実施例４の出力は１．５倍となり、出力向上効果が大きいことが示された。これは、比較例１の反射電極層の反射率が実施例１および２の反射電極層のものよりも小さいことが原因と考えられる。また、比較例１の反射電極層が、金属バッファ層もしくは窒化処理層を除去するためのエッチング液である酸によって一部溶解したことで反射電極層とｐ型半導体積層体の密着性の低下が見られた。また、加熱によりＡｕＳｎ材料とＮｉ／Ａｕとが混ざったことにより、順方向電圧が大きくなる傾向が見られた。 (Evaluation)
For each of the light emitting devices of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, when the light emission output Po when a current of 20 mA (constant) was passed was compared, the output of Example 1 was 1 with respect to Comparative Example 1. The output of Example 2 was 1.5 times, the output of Example 3 was 1.8 times, and the output of Example 4 was 1.5 times, indicating that the output improvement effect was great. This is probably because the reflectance of the reflective electrode layer of Comparative Example 1 is smaller than that of the reflective electrode layers of Examples 1 and 2. In addition, since the reflective electrode layer of Comparative Example 1 was partially dissolved by an acid that is an etching solution for removing the metal buffer layer or the nitriding layer, the adhesion between the reflective electrode layer and the p-type semiconductor laminate was reduced. It was seen. Further, the forward voltage tended to increase due to the mixture of the AuSn material and Ni / Au by heating.

（実施例５）
発光波長２８０ｎｍのIII族窒化物半導体積層体を形成したこと以外は実施例１と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 5)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that a group III nitride semiconductor laminate having an emission wavelength of 280 nm was formed.

（実施例６）
前記反射電極層の厚さを１００Åとしたこと以外は実施例５と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 6)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the thickness of the reflective electrode layer was 100 mm.

（実施例７）
前記反射電極層を厚さ２０００Åのルテニウム（Ｒｕ）としたこと以外は実施例５と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 7)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the reflective electrode layer was ruthenium (Ru) having a thickness of 2000 mm.

（実施例８）
前記反射電極層の厚さを１００Åとしたこと以外は実施例７と同様の方法により本発明に従うバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Example 8)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to the present invention was fabricated in the same manner as in Example 7 except that the thickness of the reflective electrode layer was 100 mm.

（比較例２）
前記反射電極層をＮｉ／Ａｕ（５０／２０００Å）としたこと以外は実施例５と同様の方法によりバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を作製した。 (Comparative Example 2)
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the reflective electrode layer was Ni / Au (50/2000 mm).

（評価）
上記実施例５〜８および比較例２の各発光素子について、２０ｍＡ（一定）の電流を流したときの、発光出力Ｐｏを比較したところ、比較例２に対して、実施例５の出力は１．６倍、実施例６の出力は１．３倍、実施例７の出力は１．７倍、実施例８の出力は１．４倍となり、出力向上効果が大きいことが示された。また、上記実施例１〜８の結果から、特にルテニウムは発光波長３５０ｎｍ以下の発光素子に対して高い出力向上効果を示すことが分かった。 (Evaluation)
For each of the light emitting devices of Examples 5 to 8 and Comparative Example 2, when the light emission output Po when a current of 20 mA (constant) was passed was compared, the output of Example 5 was 1 compared to Comparative Example 2. The output of Example 6 was 1.3 times, the output of Example 7 was 1.7 times, and the output of Example 8 was 1.4 times, indicating that the output improvement effect was great. In addition, from the results of Examples 1 to 8, it was found that particularly ruthenium exhibits a high output improvement effect for a light emitting element having an emission wavelength of 350 nm or less.

本発明によれば、素子構造をバーチカル型構造とすることにより、上述したラテラル構造およびフリップチップ構造の問題を解決し、かつｐ側の反射電極層をロジウムまたはロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかで形成することにより、反射電極層とｐ型半導体積層体との間のオーミックコンタクトを得ると共に、発光層で発生した光のうち、素子の裏面に向かう光を効率的に反射して表面からの発光量を増大させることができるバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を提供することができる。   According to the present invention, the vertical structure is used to solve the problems of the lateral structure and the flip chip structure described above, and the p-side reflective electrode layer is made of rhodium or a rhodium-containing alloy, ruthenium, a ruthenium-containing alloy. In addition to obtaining an ohmic contact between the reflective electrode layer and the p-type semiconductor laminate, the light emitted from the light emitting layer is efficiently reflected toward the back surface of the device. A vertical type group III nitride semiconductor light emitting device capable of increasing the amount of light emitted from the surface can be provided.

また、本発明のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、成長用基板と半導体積層体とを化学エッチングによって剥離することによって、剥離工程における結晶欠陥やダメージの導入を抑制し、上述したバーチカル型III族窒化物半導体発光素子を効率よく製造することができる。   In addition, according to the method for manufacturing a vertical group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the growth substrate and the semiconductor laminate are separated by chemical etching, thereby suppressing the introduction of crystal defects and damage in the separation step. The above vertical group III nitride semiconductor light emitting device can be efficiently manufactured.

１００ バーチカル型III族窒化物半導体発光素子
１０１ 成長用基板
１０２ 金属バッファ層
１０３ ｎ型半導体積層体
１０４ 発光層
１０５ ｐ型半導体積層体
１０６ III族窒化物半導体積層体
１０７ 反射電極層
１０８ 接続層
１０９ 導電性サポート部
１１０ ｎ側電極層
１１１ ｐ側電極層
２００ ラテラル型構造のIII族窒化物半導体発光素子
２０１ サファイア基板
２０２ III族窒化物半導体積層体
２０３ ｐ側電極層
２０４ ｎ側電極層
３００ フリップチップ型構造のIII族窒化物半導体発光素子
３０１ サファイア基板
３０２ III族窒化物半導体積層体
３０３ ｐ側電極層
３０４ ｎ側電極層 100 Vertical Group III Nitride Semiconductor Light Emitting Element 101 Growth Substrate 102 Metal Buffer Layer 103 N-Type Semiconductor Stack 104 Light-Emitting Layer 105 P-Type Semiconductor Stack 106 Group III Nitride Semiconductor Stack 107 Reflective Electrode Layer 108 Connection Layer 109 Conductivity 110 n-side electrode layer 111 p-side electrode layer 200 group III nitride semiconductor light-emitting device with lateral structure 201 sapphire substrate 202 group III nitride semiconductor laminate 203 p-side electrode layer 204 n-side electrode layer 300 flip chip type Group III Nitride Semiconductor Light Emitting Element 301 Sapphire Substrate 302 Group III Nitride Semiconductor Stack 303 P-Side Electrode Layer 304 N-Side Electrode Layer

Claims (10)

ｐ側電極層と、導電性サポート部と、接続層と、反射電極層と、ｐ型半導体積層体、発光層およびｎ型半導体積層体からなるIII族窒化物半導体積層体と、ｎ側電極層とを順に具え、
前記反射電極層は、前記ｐ型半導体積層体に直接接合するロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなり、
発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲であることを特徴とするバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。 a p-side electrode layer, a conductive support portion, a connection layer, a reflective electrode layer, a group III nitride semiconductor laminate comprising a p-type semiconductor laminate, a light emitting layer and an n-type semiconductor laminate, and an n-side electrode layer In order,
The reflective electrode layer is composed of any one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy that are directly bonded to the p-type semiconductor laminate.
A vertical group III nitride semiconductor light-emitting device having an emission wavelength in the range of 200 to 495 nm. 前記反射電極層は、２００〜４９５ｎｍの範囲の波長の光に対する反射率が６０％以上のロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかである請求項１に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   2. The vertical group III nitride according to claim 1, wherein the reflective electrode layer is one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy having a reflectance of 60% or more with respect to light having a wavelength in a range of 200 to 495 nm. Semiconductor light emitting device. 前記反射電極層は、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなる請求項１または２に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   The vertical group III nitride semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the reflective electrode layer is made of ruthenium or a ruthenium-containing alloy. 前記発光波長が２００〜３５０ｎｍの範囲である請求項３に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   The vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein the emission wavelength is in a range of 200 to 350 nm. 前記反射電極層は、１００〜３０００Åの厚さを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   5. The vertical group III nitride semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the reflective electrode layer has a thickness of 100 to 3000 mm. 前記接続層は、Ａｕ含有材料である請求項１〜５のいずれか１項に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子。   The vertical type group III nitride semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the connection layer is made of an Au-containing material. 成長用基板の上方に金属バッファ層を形成する工程と、
該金属バッファ層に熱処理を施した後、もしくは前記金属バッファ層に窒化処理を施して窒化処理層を形成した後、前記熱処理後の金属バッファ層もしくは前記窒化処理層上に、ｎ型半導体積層体、発光層およびｐ型半導体積層体からなるIII族窒化物半導体積層体を形成する工程と、
該III族窒化物半導体積層体上に、反射電極層および接続層を順に形成する工程と、
前記接続層上に、導電性サポート部を設ける工程と、
前記金属バッファ層もしくは窒化処理層をエッチングにより除去し、前記III族窒化物半導体積層体から前記成長用基板を剥離する工程と、
該剥離により露出したｎ型半導体積層体および前記導電性サポート部に、それぞれ、ｎ側電極層およびｐ側電極層を形成する工程と
を具え、
前記反射電極層が、ロジウム、ロジウム含有合金、ルテニウム、ルテニウム含有合金のいずれかからなり、発光波長が２００〜４９５ｎｍの範囲であることを特徴とするバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。 Forming a metal buffer layer above the growth substrate;
After heat-treating the metal buffer layer, or after nitriding the metal buffer layer to form a nitriding layer, an n-type semiconductor laminate is formed on the heat-treated metal buffer layer or the nitridized layer. Forming a group III nitride semiconductor laminate comprising a light emitting layer and a p-type semiconductor laminate,
A step of sequentially forming a reflective electrode layer and a connection layer on the group III nitride semiconductor laminate;
Providing a conductive support on the connection layer;
Removing the metal buffer layer or nitriding layer by etching, and peeling the growth substrate from the group III nitride semiconductor laminate; and
Forming an n-side electrode layer and a p-side electrode layer on the n-type semiconductor laminate exposed by the peeling and the conductive support part, respectively,
The method for producing a vertical group III nitride semiconductor light-emitting device, wherein the reflective electrode layer is made of any one of rhodium, a rhodium-containing alloy, ruthenium, and a ruthenium-containing alloy, and an emission wavelength is in a range of 200 to 495 nm. . 前記導電性サポート部を設ける工程は、前記導電性サポート部上に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層およびＡｕ含有材料からなる導電性サポート部側接続層を順に形成し、該導電性サポート部側接続層と、前記接続層とを接合することを含む請求項７に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   In the step of providing the conductive support portion, a barrier layer made of a Pt-containing material and a conductive support portion-side connection layer made of an Au-containing material are sequentially formed on the conductive support portion, and the conductive support portion-side connection is formed. The manufacturing method of the vertical type | mold group III nitride semiconductor light-emitting device of Claim 7 including joining a layer and the said connection layer. 前記反射電極層および接続層を順に形成する工程は、前記接続層をＡｕ含有材料とし、該接続層と前記反射電極層との間に、Ｐｔ含有材料からなるバリア層を形成することを含む請求項７または８に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   The step of sequentially forming the reflective electrode layer and the connection layer includes forming the barrier layer made of a Pt-containing material between the connection layer and the reflective electrode layer using the connection layer as an Au-containing material. Item 9. A method for producing a vertical group III nitride semiconductor light-emitting device according to Item 7 or 8. 前記導電性サポート部を設ける工程は、前記接続層上に湿式または乾式のめっき法により前記導電性サポート部を形成する工程である請求項７に記載のバーチカル型III族窒化物半導体発光素子の製造方法。   8. The vertical group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 7, wherein the step of providing the conductive support portion is a step of forming the conductive support portion on the connection layer by a wet or dry plating method. Method.
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