JP2013232541A - 半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体発光素子のＦＣ（フリップチップ）実装技術において、金属反射膜の信頼性を向上させる。
【解決手段】ｎ型半導体層１２３、発光層１２４及びｐ型半導体層１２５が積層された積層半導体層１２６と、積層半導体層１２６のｐ型半導体層１２５上に積層され且つ発光層１２４から出射される光に対して光透過性を示す金属酸化物から構成された透明導電層１３１と、透明導電層１３１上に積層され且つ透明導電層１３１の一部が露出する複数の開口部１３２ｈを設けた絶縁反射層１３２と、絶縁反射層１３２上と絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内に形成され且つアルミニウムを含む金属から構成された金属反射層１３３と、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に設けられ且つ周期表第６Ａ族及び第８族から選ばれる元素を含む金属コンタクト層１３７と、を有することを特徴とする半導体発光素子１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。

近年、発光波長に対して透光性の基板上に形成された半導体発光素子を裏返し、回路基板（サブマウント）またはパッケージに搭載するフリップチップボンディング（ＦＣ）実装技術が開発されている。フリップチップ実装とは、電極形成面と対向する成長基板側を主光取り出し面とする実装方式であり、フェイスダウン実装ともいう。例えば、特許文献１には、サファイアからなる基板と、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を含み、基板上に積層される積層半導体層と、ｐ型半導体層に形成される正電極と、ｎ型半導体層に形成される負電極を備え、フリップチップにて実装される半導体発光素子が記載されている。

特開２０１０−２３０１６号公報

ところで、フリップチップにて実装される半導体発光素子では、発光層からの光を基板側の方向に出力し、輝度を向上させるために高い反射率が要求される。高反射性の金属としては銀（Ａｇ）が使用される。
しかし、銀（Ａｇ）は他の元素と比較して移動性（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ：マイグレーション）が高く、例えば、ＧａＮ電位による欠陥に影響を及ぼし、漏れ電流が発生する場合がある。また、マイグレーション現象を防止するには、例えば、銀（Ａｇ）を含む金属反射膜にバリア層を設ける等の手段が考えられるが、製造工程が煩雑になる等の問題がさらに生じる。
本発明の目的は、半導体発光素子のＦＣ（フリップチップ）実装技術において、金属反射膜の信頼性を向上させることにある。

すなわち、本発明によれば、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が積層された積層半導体層と、前記積層半導体層の前記ｐ型半導体層上に積層され且つ前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す金属酸化物から構成された透明導電層と、前記透明導電層上に積層され且つ当該透明導電層の一部が露出する複数の開口部を設けた絶縁反射層と、前記絶縁反射層上と当該絶縁反射層の前記開口部内に形成され且つアルミニウムを含む金属から構成された金属反射層と、少なくとも前記透明導電層の前記開口部において露出する部分と前記金属反射層の当該開口部内に形成された部分との間に設けられ且つ周期表第６Ａ族及び第８族から選ばれる元素を含む金属コンタクト層と、を有することを特徴とする半導体発光素子が提供される。

ここで、前記金属コンタクト層は、少なくともクロム、モリブデン及びニッケルから選ばれる元素を含むことが好ましい。
また、前記金属コンタクト層と前記金属反射層との間に、さらに、アルミニウム又はアルミニウム−ネオジウム合金を含む第１金属層と、タンタル又はニッケルを含む第２金属層と、を有することが好ましい。
さらに、前記金属反射層は、アルミニウム又はアルミニウム−ネオジウム合金を含むことが好ましい。

またさらに、前記絶縁反射層は、第１の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第１の絶縁層と当該第１の屈折率より高い第２の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第２の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層からなることが好ましい。

本発明によれば、半導体発光素子のＦＣ（フリップチップ）実装技術において、金属反射膜の信頼性が向上する。
また、アルミニウムを含む金属から構成された金属反射層と透明導電層との間に、周期表第６Ａ族及び第８族から選ばれる元素を含む金属コンタクト層を設けない場合と比較して、金属反射層の酸化が抑制され、順方向電圧（Ｖｆ）の上昇が抑制される。

半導体発光素子の一例である第１の実施の形態を説明する平面模式図である。 図１に示す半導体発光素子のＡ−Ａ断面模式図である。 絶縁反射層の層構造の一例を説明する断面模式図である。 積層半導体の一例を説明する断面模式図である。 半導体発光素子の第２の実施の形態を説明する断面模式図である。 半導体発光素子の第３の実施の形態を説明する断面模式図である。 半導体発光素子における電極配置の他の例である第４の実施の形態を説明する平面模式図である。 図７に示す半導体発光素子のＢ−Ｂ断面模式図である。 半導体発光素子の第５の実施の形態を説明する断面模式図である。 半導体発光素子の第６の実施の形態を説明する断面模式図である。 本実施の形態が適用される半導体発光装置の一例を説明する断面模式図である。 本実施の形態が適用される半導体発光装置の他の一例を説明する断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において、「層上」等の「上」は、必ずしも上面に接触して形成される場合に限定されず、離間して上方に形成される場合や、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。

（第１の実施の形態）
＜半導体発光素子１０＞
図１は、半導体発光素子の一例である第１の実施の形態を説明する平面模式図である。
図１に示す半導体発光素子１０は、正方形の平面形状を有し、中央部分に負極としてのｎ電極層１４０が形成されている。ｎ電極層１４０は、外部との電気的な接続に用いられるｎ極ボンディング層１４４の一部が露出している。正極としてのｐ電極層１３０は、ｎ電極層１４０を形成するためにエッチング等の手段により、後述する半導体層１２０（図２参照）の一部が除去された部分を除き、半導体層１２０の上面の略全面を覆うように形成されている。ｐ電極層１３０は、半導体発光素子１０の四隅に近接した４個の部分で、外部との電気的な接続に用いられるｐ極ボンディング層１３５の一部がそれぞれ露出している。

また、後述するように、ｐ電極層１３０の絶縁反射層１３２（図２参照）には、複数の開口部１３２ｈが形成されている。開口部１３２ｈは、円形の空白部分（径＝８μｍ）として表示されている。図１では、複数の開口部１３２ｈが互いに間隔（ピッチｌ）を設けて絶縁反射層１３２（図２参照）の全体に配置されたパターン（「孤立パターン」と称する）を示している。
次に、半導体発光素子１０の断面構造を説明する。

図２は、図１に示す半導体発光素子１０のＡ−Ａ断面模式図である。ここでは半導体発光素子１０を裏返し、フリップチップ実装される状態として基板１１０が上になるように描いている。以下の説明において、「層上」等の表現は、図面の下方に向かい各層が積層されていることを意味する。
図２に示すように、半導体発光素子１０は、基板１１０と、基板１１０上に積層される半導体層１２０と、半導体層１２０上に形成された正極としてのｐ電極層１３０及び負極としてのｎ電極層１４０とを有している。

半導体層１２０は、基板１１０上に成膜された中間層（バッファ層）１２１と、中間層１２１上に積層される下地層１２２とを備える。また、下地層１２２上に積層される積層半導体層１２６を備えている。積層半導体層１２６は、下地層１２２側から、ｎ型半導体層１２３と、発光層１２４及びｐ型半導体層１２５とから構成されている。
ｐ電極層１３０は、ｐ型半導体層１２５の上面に形成される。ｎ電極層１４０は、ｎ型半導体層１２３の一部を露出させた露出面に形成されている。また、ｐ電極層１３０とｎ電極層１４０には、それぞれ図２において下方側となる面の一部を露出させ、後述するメッキバンプ２４，２５（図１１参照）により外部と電気的に接続する部分がある。
尚、本実施の形態では、ｎ電極層１４０およびｐ電極層１３０の表面は、一部を除き、保護層１５０により被覆されている。また、保護層１５０は、ｐ型半導体層１２５、発光層１２４およびｎ型半導体層１２３の一部の側壁面を覆うように形成されている。

（ｐ電極層１３０）
本実施の形態では、ｐ電極層１３０は、ｐ型半導体層１２５側から順に、金属酸化物から構成された透明導電層１３１、絶縁反射層１３２、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内に形成された後述する金属コンタクト層１３７、アルミニウムを含む金属から構成された金属反射層１３３、ｐ極拡散防止層１３４（第１ｐ極拡散防止層１３４ａ，第２ｐ極拡散防止層１３４ｂ）、ｐ極ボンディング層１３５およびｐ極密着層１３６が積層されている。

（透明導電層１３１）
透明導電層１３１を構成する材料としては、金属酸化物の導電性材料であって、発光層１２４から出射される波長の光を、少なくとも８０％程度透過する材料が用いられる。例えば、Ｉｎ（インジウム）を含む酸化物が挙げられる。具体的には、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ））、ＩＧＯ（酸化インジウムガリウム（Ｉｎ_２Ｏ_３−Ｇａ_２Ｏ_３））、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＣｅＯ_２））等が挙げられる。これらの中でも、特に、六方晶構造又はビックスバイト型構造を有するＩｎ_２Ｏ_３結晶を含む透光性材料（例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等）が好ましい。また、六方晶構造のＩｎ_２Ｏ_３結晶を含むＩＺＯを用いる場合、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結晶を含む構造に転移させ、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。

透明導電層１３１の厚さは、本実施の形態では、１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲より選択される。また、好ましくは、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲より選択される。透明導電層１３１の厚さが過度に薄い場合又は過度に厚い場合は、発光層１２４からの発光及び金属反射層１３３からの反射光の光透過性の点で好ましくない傾向がある。
透明導電層１３１のシート抵抗は、製造方法にも依存するものの、膜厚が１０ｎｍの時は無限大（∞）であり、膜厚が２０ｎｍの時は２５０Ω／□、膜厚が２５ｎｍの時は１７５Ω／□、膜厚が５０ｎｍの時は７２Ω／□、膜厚が１００ｎｍの時は２９Ω／□、膜厚が２００ｎｍの時は１５Ω／□である。

（絶縁反射層１３２）
絶縁反射層１３２は透明導電層１３１上に積層され、金属反射層１３３と組み合わせて、発光層１２４から出力される光を反射する反射膜としての機能を有している。絶縁反射層１３２の層構造として、単層構造または多層構造等の例が用いられる。多層構造の絶縁反射層１３２は、単層構造の絶縁反射層に比べ、反射特性を制御する設計の自由度が大きく、多層構造の絶縁反射層１３２がより好ましい。

絶縁反射層１３２が単層構造の場合、絶縁反射層１３２は、発光層１２４から出力される光に対し少なくとも９０％程度、好ましくは９５％以上の透過性を有し、透明導電層１３１と比べて低屈折率、且つ絶縁性を有する材料で構成される。絶縁反射層１３２を構成する材料としては、例えば、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）、ＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）、ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）等が挙げられる。本実施の形態では、絶縁反射層１３２として、屈折率が１．４８（４５０ｎｍ波長）のＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）を用いている。尚、透明導電層１３１を構成するＩＺＯ膜の屈折率は２．１４（４５０ｎｍ波長）である。

本実施の形態では、絶縁反射層１３２の膜厚（Ｈ）は、絶縁反射層１３２の屈折率ｎと発光層１２４の発光波長λ（ｎｍ）とを用いて定義したＱ＝（λ／４ｎ）との関係において、以下に示す式（１）の関係で設定される。ここで、Ｑは、上述のように発光層１２４の発光波長λを屈折率ｎの４倍で除したものを示す。
Ｈ＝ＡＱ （１）

また、絶縁反射層１３２の膜厚は、以下の式（２）に基づいて設定されることが好ましい。即ち、膜厚は５Ｑ（Ａ＝５）以上が好ましい。即ち、膜厚は５Ｑ（Ａ＝５）より大きい範囲がさらに好ましい。但し、生産コストの制約から膜厚は２０Ｑ（Ａ＝２０）以下であることが好ましい。
Ｈ≧５Ｑ （２）

本実施の形態では、絶縁反射層１３２の膜厚は、Ａが５を超える範囲、即ち、波長４５０ｎｍの青色光の場合、３８０ｎｍを超える範囲に設けるのが好ましい。発明者の実験データとシミュレーション結果から、特にＡ＝３、５、７・・・等のＡが奇数である膜厚では、発光強度が増大する結果が得られ、Ａ＝３、５、７等である膜厚が特に好ましく、半導体発光素子１０の出力が、絶縁反射層１３２の膜厚に依存することが確認されている。本実施の形態では、絶縁反射層１３２の膜厚は、特にＡが３、５、７・・・等の奇数プラス・マイナス０．５単位の範囲が特に望ましい。より具体的には、発明者の実験により、Ａが増加する（絶縁反射層１３２の膜厚が増加する）に従い、半導体発光素子１０の出力が増加し、またＡ＝３、５、７・・・等のＡが奇数である膜厚では発光強度が特に効果的に増大することが確認されている。

次に、他の層構造の例である多層構造の絶縁反射層について説明する。
図３は、絶縁反射層１３２の層構造の一例を説明する断面模式図である。本実施の形態では、絶縁反射層１３２は、屈折率が異なる複数の層の積層体である多層構造を有している。多層構造の絶縁反射層１３２は、第１の屈折率を有する第１の絶縁反射層１３２ａと第１の屈折率より高い第２の屈折率を有する第２の絶縁反射層１３２ｂとを、交互に積層して構成されている。特に、本実施の形態では、２つの第１の絶縁反射層１３２ａによって１つの第２の絶縁反射層１３２ｂを挟み込む構成を採用している。
図３に示す例では、６層の第１の絶縁反射層１３２ａの間に５層の第２の絶縁反射層１３２ｂを挟み込むことにより、合計１１層の積層構造を有している。

第１の絶縁反射層１３２ａおよび第２の絶縁反射層１３２ｂには、発光層１２４から出力される光に対する光透過性能が高い材料が用いられる。ここで、第１の絶縁反射層１３２ａとしては、例えば、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）やＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）を使用することができる。第２の絶縁反射層１３２ｂとしては、ＴｉＯ_２（酸化チタン）、Ｔａ_２Ｏ_５（酸化タンタル）、ＺｒＯ_２（酸化ジルコニウム）、ＨｆＯ_２（酸化ハフニウム）、Ｎｂ_２Ｏ_５（酸化ニオブ）を使用することができる。ただし、第２の絶縁反射層１３２ｂとの間の屈折率の関係が満たされるのであれば、第１の絶縁反射層１３２ａに、これらＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５を用いてもかまわない。

本実施の形態では、第１の絶縁反射層１３２ａとしてＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）を用い、第２の絶縁反射層１３２ｂとして屈折率が２．２１（４５０ｎｍ波長）のＴａ_２Ｏ_５（酸化タンタル）を用いている。これらの材料は、発光層１２４の発光波長λ（＝４００ｎｍ〜４５０ｎｍ）の光に対し高い光透過性を有している。

本実施の形態では、第１の絶縁反射層１３２ａの層厚さｄ_Ｌと、第２の絶縁反射層１３２ｂの層厚さｄ_Ｈは、発光層１２４の発光波長λ（ｎｍ）、発光波長λにおける第１の絶縁反射層１３２ａの屈折率ｎ_Ｌ、発光波長λにおける第２の絶縁反射層１３２ｂの屈折率ｎ_Ｈとしたとき（ｎ_Ｌ＜ｎ_Ｈ）、以下に示す式に基づいて設定されている。本実施の形態では、多層構造の絶縁反射層１３２の膜厚（Ｈ）は、１０００〜１５００ｎｍである。Ｒ（１）、Ｒ（２）は正の実数である。

（開口部１３２ｈ）
絶縁反射層１３２には、透明導電層１３１の一部が露出するように複数の開口部１３２ｈが設けられている。開口部１３２ｈは、絶縁反射層１３２を貫通するように形成され、その中に金属反射層１３３の一部が形成されている。

開口部１３２ｈの径は、本実施の形態では、５μｍ〜３０μｍの範囲より選択され、好ましくは、５μｍ〜２０μｍの範囲より選択される。図１及び図２においては、開口部１３２ｈの径は８μｍである。開口部１３２ｈ、例えば、予め成膜された絶縁反射層１３２に、ドライエッチングあるいはリフトオフ等を用いて形成される。
平面視における開口部１３２ｈの形状は特に限定されず、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、台形、五角形その他の多辺形（星形を含む）、楔形等が挙げられる。開口部１３２ｈの面積は特に限定されず、さらに、複数の開口部１３２ｈのそれぞれの面積は、同一または異なる場合も含まれる。

また、複数の開口部１３２ｈは、所定の間隔（ピッチｌ）で設けられる。本実施の形態では、ピッチｌは、１０μｍ〜１２０μｍの範囲より選択される。また、好ましくは、２０μｍ〜１００μｍの範囲より選択される。図１及び図２においては、ピッチｌは４０μｍである。
絶縁反射層１３２全体の面積に対し複数の開口部１３２ｈの面積の総和が占める割合（占有面積率）は、２％〜５０％の範囲より選択される。また、好ましくは、２％〜７％の範囲より選択される。図１及び図２においては、占有面積率は５％である。
本実施の形態においては、絶縁反射層１３２に複数の開口部１３２ｈを設け、その中に金属反射層１３３の一部及び後述する金属コンタクト層１３７を含む導体部を形成することにより、ｐ電極層１３０の面上において、透明導電層１３１を介し、ｐ型半導体層１２５の全面に亘り均一に電流を拡散させている。このことにより、発光層１２４における発光むらが低減する。

（金属コンタクト層１３７）
開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が形成されている。
本実施の形態では、金属コンタクト層１３７は、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内の側面に形成された側面部１３７ａと、絶縁反射層１３２の金属反射層１３３側の表面であって開口部１３２ｈの周囲に形成された周辺部１３７ｂとが一体に形成されている。

金属コンタクト層１３７は、周期表第６Ａ族及び第８族から選ばれる元素を含んでいる。周期表第６Ａ族から選ばれる元素としては、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。周期表第８族から選ばれる元素としては、ニッケル（Ｎｉ）が挙げられる。これらの中でも、本実施の形態では、ニッケル（Ｎｉ）が好ましい。開口部１３２ｈ内に形成した金属反射層１３３の一部と金属コンタクト層１３７とにより、透明導電層１３１と絶縁反射層１３２上に積層される金属反射層１３３とが導通している。
金属コンタクト層１３７の厚さは、本実施の形態では、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲から選択され、好ましくは３ｎｍ以下、特に好ましくは２ｎｍ以下の範囲で成膜されている。
尚、金属コンタクト層１３７と一体に形成される周辺部１３７ｂの幅は、本実施の形態では３μｍである。

本実施の形態における金属コンタクト層１３７をＮｉ（ニッケル）を用いて成膜する方法としては、例えば、以下の手順で行われる。すなわち、透明導電層１３１上に連続的な絶縁反射層１３２を成膜し、次いで、絶縁反射層１３２を貫通する複数個の開口部１３２ｈを形成し、続いて、スパッタ法により、開口部１３２ｈが形成された絶縁反射層１３２上に、厚さ２ｎｍ程度のＮｉ（ニッケル）金属層を成膜する。このとき、Ｎｉ（ニッケル）金属層は開口部１３２ｈの内部にも成膜され、透明導電層１３１と接触する部分に金属コンタクト層１３７が形成される。その後、絶縁反射層１３２上に成膜したＮｉ（ニッケル）金属層は、開口部１３２ｈの周辺部分（周辺部１３７ｂ）を残して除去される。

本実施の形態では、Ｎｉ（ニッケル）金属層を成膜するスパッタ法の条件として、成膜温度を室温とし、ガス圧を通常のスパッタ法のガス圧と比較して高い圧力である３Ｐａ程度に設定している。このような低温高圧の条件でスパッタ法により形成した金属コンタクト層１３７は、厚さ２ｎｍ程度（５ｎｍ以下）の薄膜の場合、島状の膜構造を有すると考えられる。

このような膜構造を有する金属コンタクト層１３７上に、さらに、後述するＡｌＮｄ等からなる金属反射層１３３を成膜する。
このように、ＡｌＮｄ等からなる金属反射層１３３を成膜する前に、Ｎｉ（ニッケル）金属膜を絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈで透明導電層１３１が露出する部分に成膜することによって、透明導電層１３１を構成するＩｎ（インジウム）を含む酸化物（例えば、ＩＺＯ等）からＡｌＮｄがＯ（酸素）を奪う酸化とそれによる抵抗上昇及びＶｆ上昇を防ぐことができる。また、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈで透明導電層１３１が露出する部分の他に、透明導電層１３１の表面全体または絶縁反射層１３２の表面全体にＮｉ（ニッケル）金属膜を形成した場合に比べ、反射率が向上する。

金属コンタクト層１３７を設けることにより、金属酸化物から構成された透明導電層１３１とアルミニウムを含む金属から構成された金属反射層１３３との全面的な接触が防止される。これにより、金属反射層１３３に含まれるアルミニウムの酸化が防止され、接触抵抗の増大や順方向電圧（Ｖｆ）の上昇が抑制される。
すなわち、本実施の形態では、金属コンタクト層１３７を透明導電層１３１の金属反射層１３３側の表面に部分的に設けることにより、透明導電層１３１の表面全体にニッケル（Ｎｉ）等の金属膜を形成する場合と比べ、半導体発光素子１０の輝度低下が抑制される。

（金属反射層１３３）
本実施の形態では、金属反射層１３３は、絶縁反射層１３２の略全域を覆うように形成されている。金属反射層１３３を構成する材料は、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金が挙げられる。これらの中でも、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金が好ましい。金属反射層１３３にＡｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を使用すると、金属反射層１３３の耐熱性が向上し、反射性能の低下が抑制される。
さらに、本実施の形態では、金属反射層１３３からＡｇ（銀）を排除し且つＡｌ（アルミニウム）またはＡｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を用いるので、マイグレーション現象による漏れ電流の発生等が抑制される。
本実施の形態では、金属反射層１３３の厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲から選択される。また好ましくは８０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲から選択される。

（ｎ電極層１４０）
本実施の形態では、ｎ電極層１４０は、ｎ型半導体層１２３側から順に、Ｎｉ（ニッケル）を含む第１導電層１４１、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第２導電層１４２、Ｔａ（タンタル）を含む第３導電層１４３ａ、Ｐｔ（白金）を含む第４導電層１４３ｂ、Ａｕ（金）を含むｎ極ボンディング層１４４及びＴｉ（チタン）を含むｎ極密着層１４５が積層されている。

Ｎｉ（ニッケル）を含む第１導電層１４１を成膜するスパッタ法の条件としては、金属コンタクト層１３７をＮｉ（ニッケル）を用いて成膜する条件と同様な条件が採用される。すなわち、低温高圧の条件でスパッタ法により形成したＮｉ（ニッケル）を含む第１導電層１４１は、厚さ２ｎｍ程度（５ｎｍ以下）の薄膜の場合、島状の膜構造を有すると考えられる。

このような構造を有する第１導電層１４１上に、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第２導電層１４２を成膜する。このとき、第２導電層１４２は、島状膜構造からなるＮｉ（ニッケル）金属膜の間にＡｌ（アルミニウム）の金属が入り込み、わずかであるが、その一部はｎ型半導体層１２３と接触するように形成されると考えられる。通常、Ａｌ（アルミニウム）と比較して仕事関数が高いＮｉ（ニッケル）は、例えば、ｎ型半導体層１２３がＧａＮから成る場合にはオーミックコンタクトが取りにくい性質を有する。しかし、本実施の形態では、Ｎｉ（ニッケル）金属膜の間に入り込んだＡｌ（アルミニウム）の金属の作用により、Ｎｉ（ニッケル）金属膜を介在しつつ、第１導電層１４１とｎ型半導体層１２３のオーミックコンタクトが取れると考えられる。

尚、ｎ電極層１４０は、フリップチップ実装の後述するメッキバンプ２４（図１１参照）を形成するために、公知のフォトリソグラフィー技術により保護層１５０及びｎ極密着層１４５の一部を切り欠き、ｎ極ボンディング層１４４の一部を露出させている。
次に、半導体発光素子１０を構成する他の各層の材料について説明する。

（基板１１０）
基板１１０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。ただし、本実施の形態の半導体発光素子１０は、後述するように、基板１１０側から光を取り出すようにフリップチップ実装されることから、発光層１２４から出射される光に対する光透過性を有していることが好ましい。例えば、サファイア、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、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、酸化チタン等からなる基板１１０を用いることができる。上記材料の中でも、特に、Ｃ面を主面とするサファイアを基板１１０として用いることが好ましい。

（中間層１２１）
中間層１２１は、多結晶のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましい。中間層１２１は、例えば、多結晶のＡｌ_ｘＧａ_１−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。中間層１２１の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層１２１により基板１１０と下地層１２２との格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られない場合がある。また、中間層１２１の厚みが０．５μｍを超えると、中間層１２１としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層１２１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。中間層１２１は、基板１１０と下地層１２２との格子定数の違いを緩和し、基板１１０の（０００１）面（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、中間層１２１の上を介し、より一層結晶性の良い下地層１２２が積層できる。

また、中間層１２１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、中間層１２１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、中間層１２１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中間層１２１とすることができる。このような単結晶構造を有する中間層１２１を基板１１０上に成膜した場合、中間層１２１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。

（下地層１２２）
下地層１２２としては、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いることができるが、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層１２２を形成できるため好ましい。
下地層１２２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Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ層が得られやすい。また、下地層１２２の膜厚は、生産コストの点で好ましくは１５μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下である。
下地層１２２の結晶性を良くするためには、下地層１２２は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できる。

（積層半導体層１２６）
図４は、積層半導体層１２６の一例を説明する断面模式図である。積層半導体層１２６は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、基板１１０上に、ｎ型半導体層１２３、発光層１２４およびｐ型半導体層１２５の各層が、この順で積層されて構成されている。本実施の形態では、積層半導体層１２６の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成されている。尚、積層半導体層１２６は、さらに下地層１２２、中間層１２１を含めて呼ぶことがある。ここで、ｎ型半導体層１２３は、電子をキャリアとする電気伝導を行い、ｐ型半導体層１２５は、正孔をキャリアとする電気伝導を行う。尚、積層半導体層１２６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。

（ｎ型半導体層１２３）
図４に示すように、電子をキャリアとするｎ型半導体層１２３は、ｎコンタクト層１２３ａとｎクラッド層１２３ｂとから構成されるのが好ましい。尚、ｎコンタクト層１２３ａはｎクラッド層１２３ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層１２２をｎ型半導体層１２３に含めてもよい。
ｎコンタクト層１２３ａは、ｎ電極層１４０を設けるための層である。ｎコンタクト層１２３ａとしては、Ａｌ_ｘＧａ_１−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１２３ａ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１×１０^１７〜１×１０^２０／ｃｍ^３、好ましくは１×１０^１８〜１×１０^１９／ｃｍ^３の濃度で含有すると、ｎ電極層１４０との良好なオーミック接触を維持できる点で好ましい。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１２３ａの膜厚は、０．５μｍ〜５μｍに設定することが好ましく、１μｍ〜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１２３ａ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１２３ａと発光層１２４との間には、ｎクラッド層１２３ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１２３ｂは、発光層１２４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１２３ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、本明細書中では、各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮやＧａＩｎＮのように記載することがある。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１２３ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１２４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。
ｎクラッド層１２３ｂ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１２３ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０^１７〜１×１０^２０／ｃｍ^３が好ましく、より好ましくは１×１０^１８〜１×１０^１９／ｃｍ^３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発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。

尚、ｎクラッド層１２３ｂ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、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１２３ｂ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く、ＧａＩｎＮとＧａＮとの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ同士の交互構造であることが好ましい。

（発光層１２４）
ｎ型半導体層１２３の上に積層される発光層１２４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を採用することができる。量子井戸構造の井戸層１２４ｂとしては、Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮ（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１２４ｂ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２ｎｍ〜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１２４の場合は、上記Ｇａ_１−ｙＩｎ_ｙＮを井戸層１２４ｂとし、井戸層１２４ｂよりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層１２４ａとする。井戸層１２４ｂおよび障壁層１２４ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。尚、本実施の形態では、発光層１２４が、青色光（発光波長λ＝４００ｎｍ〜４６５ｎｍ程度）を出力するようになっている。

（ｐ型半導体層１２５）
正孔をキャリアとするｐ型半導体層１２５は、通常、ｐクラッド層１２５ａおよびｐコンタクト層１２５ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１２５ｂがｐクラッド層１２５ａを兼ねることも可能である。ｐクラッド層１２５ａは、発光層１２４へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入とを行なう層である。ｐクラッド層１２５ａとしては、発光層１２４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１２４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、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。

ｐクラッド層１２５ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１２４へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１２５ａ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１２５ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０^１８〜１×１０^２１／ｃｍ^３が好ましく、より好ましくは１×１０^１９〜１×１０^２０／ｃｍ^３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１２５ａは、複数回積層した超格子構造としてもよく、ＡｌＧａＮとＡｌＧａＮとの交互構造又はＡｌＧａＮとＧａＮとの交互構造であることが好ましい。

ｐコンタクト層１２５ｂは、ｐ電極層１３０を設けるための層である。ｐコンタクト層１２５ｂは、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）であることが好ましい。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電極層１３０との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０^１８〜１×１０^２１／ｃｍ^３の濃度、好ましくは５×１０^１９〜５×１０^２０／ｃｍ^３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１２５ｂの膜厚は、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。ｐコンタクト層１２５ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。

（拡散防止層１３４）
拡散防止層１３４は、接触状態にある金属反射層１３３を構成する金属の拡散を抑制する。拡散防止層１３４は、それぞれの層が接触する層とのオーミックコンタクトがとれ、かつ、接触する層との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。本実施の形態では、拡散防止層１３４の第１ｐ極拡散防止層１３４ａとしてＴａ（タンタル）、第２ｐ極拡散防止層１３４ｂとしてＰｔ（プラチナ）が用いられている。

（ｐ極ボンディング層１３５）
本実施の形態では、ｐ極ボンディング層１３５には、Ａｕ（金）が用いられている。

（ｐ極密着層１３６）
ｐ極密着層１３６は、例えば、Ａｕ（金）で構成されたｐ極ボンディング層１３５と保護層１５０との物理的な密着性を向上させるために設けられている。本実施の形態では、Ｔｉ（チタン）を用いて形成されている。ただし、Ｔｉ以外に、例えば、Ｔａ（タンタル）やＮｉ（ニッケル）を用いることも可能である。

（保護層１５０）
保護層１５０はＳｉＯ_２等のシリコン酸化物により形成されている。保護層１５０の膜厚は、通常５０ｎｍ〜１μｍの範囲内で設けられる。保護層１５０の膜厚が過度に小さいと保護膜としての機能を損なう恐れがあり、使用環境によっては発光出力が短期間に低下する傾向がある。また、保護層１５０の膜厚が過度に大きいと、コストアップやクラックが発生する等の傾向がある。
尚、半導体発光素子１０のｐ電極層１３０は、フリップチップ実装の後述するメッキバンプ２５（図１１参照）を形成するために、半導体発光素子１０の四隅に近接した４個の部分で、公知のフォトリソグラフィー技術により保護層１５０及びｐ極密着層１３６の一部を切り欠き、ｐ極ボンディング層１３５の一部がそれぞれ露出している。
次に、半導体発光素子１０の他の実施の形態を説明する。

（第２の実施の形態）
図５は、半導体発光素子１０の第２の実施の形態を説明する断面模式図である。尚、図２に示した実施の形態と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示し、その詳細な説明は省略する。
図５に示す半導体発光素子１０の絶縁反射層１３２に設けられた開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が積層されている。また、金属コンタクト層１３７は、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内の側面に形成された側面部１３７ａと、絶縁反射層１３２の金属反射層１３３側の表面であって開口部１３２ｈの周囲に形成された周辺部１３７ｂとが一体に形成されている。

さらに、本実施の形態では、金属コンタクト層１３７と金属反射層１３３との間に、金属反射層１３３と同じ元素を含む含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８と、Ｔａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）を含む第２金属層１３９とが順番に積層されている。
含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８には、Ａｌ（アルミニウム）又はＡｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジウム）合金が含まれる。第２金属層１３９には、Ｔａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）以外に、Ｔｉ（チタン）等が含まれてもよい。

図５に示すように、含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８と第２金属層１３９とは、金属コンタクト層１３７の開口部１３２ｈの周囲に形成された周辺部１３７ｂの外縁部を限度として金属コンタクト層１３７上に積層されている。また、金属反射層１３３は、金属コンタクト層１３７上に積層された含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８及び第２金属層１３９を被覆し、且つ絶縁反射層１３２上に積層されている。
絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内に形成された金属コンタクト層１３７上に、さらに含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８と、Ｔａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）を含む第２金属層１３９とを積層することにより、図２に示す第１の実施の形態と比べ、金属反射層１３３に含まれるアルミニウムの酸化がさらに抑制される。

また、図５に示す実施の形態では、ｎ電極層１４０は、ｎ型半導体層１２３側から順に、Ｎｉ（ニッケル）を含む第１導電層１４１、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第２導電層１４２ａ、Ｔａ（タンタル）を含む第３導電層１４３ａ、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第４導電層１４２ｂ、Ｔａ（タンタル）を含む第４導電層１４３ｂ、Ｐｔ（白金）を含む第５導電層１４３ｃ、Ａｕ（金）を含むｎ極ボンディング層１４４及びＴｉ（チタン）を含むｎ極密着層１４５が積層されている。
尚、ｎ電極層１４０は、フリップチップ実装の後述するメッキバンプ２４（図１１参照）を形成するために、公知のフォトリソグラフィー技術により保護層１５０及びｎ極密着層１４５の一部を切り欠き、ｎ極ボンディング層１４４の一部を露出させている。

（第３の実施の形態）
図６は、半導体発光素子１０の第３の実施の形態を説明する断面模式図である。尚、図２に示した実施の形態と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示し、その詳細な説明は省略する。
図６に示す半導体発光素子１０の絶縁反射層１３２に設けられた開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が積層されている。さらに、本実施の形態では、金属コンタクト層１３７と金属反射層１３３との間に、金属反射層１３３と同じ元素を含む含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８、Ｔａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）を含む第２金属層１３９、Ｐｔ（白金）を含む第３金属層１３９ａおよびＴａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）を含む第４金属層１３９ｂが順番に積層されている。

図６に示すように、金属反射層１３３の一部は、開口部１３２ｈ内の第４金属層１３９ｂが形成されない部分に形成され、第３金属層１３９ａと接合している。これにより、開口部１３２ｈ内に、透明導電層１３１と金属反射層１３３とを導通する導体部が形成されている。含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８には、Ａｌ（アルミニウム）又はＡｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジウム）合金が含まれる。第２金属層１３９および第４金属層１３９ｂには、Ｔａ（タンタル）又はＮｉ（ニッケル）以外に、Ｔｉ（チタン）等が含まれてもよい。

図６に示す実施の形態では、ｎ電極層１４０は、ｎ型半導体層１２３側から順に、Ｎｉ（ニッケル）を含む第１導電層１４１、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第２導電層１４２ａ、Ｔａ（タンタル）を含む第３導電層１４３ａ、Ｐｔ（白金）を含む第４導電層１４３ｂ、Ｔａ（タンタル）を含む第５導電層１４３ｃ、Ａｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジム）合金を含む第６導電層１４２ｂ、Ｔａ（タンタル）を含む第７導電層１４３ｄ、Ｐｔ（白金）を含む第８導電層１４３ｅ、Ａｕ（金）を含むｎ極ボンディング層１４４及びＴｉ（チタン）を含むｎ極密着層１４５が積層されている。
尚、ｎ電極層１４０は、フリップチップ実装の後述するメッキバンプ２４（図１１参照）を形成するために、公知のフォトリソグラフィー技術により保護層１５０及びｎ極密着層１４５の一部を切り欠き、ｎ極ボンディング層１４４の一部を露出させている。

（第４の実施の形態）
図７は、半導体発光素子における電極配置の他の例である第４の実施の形態を説明する平面模式図である。尚、図１に示した実施の形態と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示している。
図７に示す半導体発光素子１１は、正方形の平面形状を有している。ｐ電極層１３０は、ｎ電極層１４０を形成するためにエッチング等の手段により半導体層１２０の一部が除去された部分を除き、半導体層１２０の上面の略全面を覆うように形成されている。正極としてのｐ電極層１３０は、半導体発光素子１１の中央部分で、外部との電気的な接続に用いられるｐ極ボンディング層１３５の一部が露出している。また、負極としてのｎ電極層１４０は、半導体発光素子１１の四隅に近接した４個の部分で、ｎ電極層１４０と外部との電気的な接続に用いられるｎ極ボンディング層１４４の一部がそれぞれ露出している（「Ｎ分散型」と称する。）。

また、ｐ電極層１３０の絶縁反射層１３２（図８参照）には、複数の開口部１３２ｈが形成されている。開口部１３２ｈは、円形の空白部分（径＝８μｍ）として表示されている。図７では、複数の開口部１３２ｈが、互いに間隔（ピッチｌ）を設けて絶縁反射層１３２（図８参照）の全体に配置されたパターン（「孤立パターン」と称する）を示している。
次に、半導体発光素子１１の断面構造を説明する。

図８は、図７に示した半導体発光素子１１のＢ−Ｂ断面模式図である。図２乃至図６に示した実施の形態と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示し、その詳細な説明は省略する。
図８に示すように、半導体発光素子１１は、図２の実施の形態において前述した半導体発光素子１０と同様な層構造を有している。すなわち、半導体発光素子１１は、基板１１０と、基板１１０上に積層される半導体層１２０と、半導体層１２０のｐ型半導体層１２５上に形成されたｐ電極層１３０と、半導体層１２０のｎ型半導体層１２３の一部を露出させた露出面に形成されたｎ電極層１４０とを有している。

正極としてのｐ電極層１３０は、半導体発光素子１１の表面を被覆する保護層１５０およびｐ極密着層１３６の中央部分の一部を取り除いてｐ極ボンディング層１３５の一部を露出させ、後述するメッキバンプ２５（図１２参照）により外部と電気的に接続する。半導体層１２０上の四隅に分散するように形成された負極としてのｎ電極層１４０は、表面を被覆する保護層１５０およびｎ極密着層１４５の一部を取り除いてｎ極ボンディング層１４４の一部を露出させ、後述するメッキバンプ２４（図１２参照）により外部と電気的に接続する。
図７及び図８に示すＮ分散型の半導体発光素子１１は、前述した半導体発光素子１０と比べ、発光層１２４における発光が、半導体発光素子１１の中央部分に集中することが抑制される傾向を示す。

半導体発光素子１１の絶縁反射層１３２には、図２に示した実施の形態（半導体発光素子１０）と同様に、透明導電層１３１の一部が露出するように複数の開口部１３２ｈが設けられている。開口部１３２ｈは、絶縁反射層１３２を貫通するように形成され、その中に金属反射層１３３の一部が形成されている。開口部１３２ｈの径、複数の開口部１３２ｈの間隔（ピッチｌ）、絶縁反射層１３２全体の面積に対し複数の開口部１３２ｈの面積の総和が占める割合（占有面積率）は、前述した半導体発光素子１０の場合と同様な範囲から選択される。

開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が形成されている。さらに、金属コンタクト層１３７は、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内の側面に形成された側面部１３７ａと、絶縁反射層１３２の金属反射層１３３側の表面であって開口部１３２ｈの周囲に形成された周辺部１３７ｂとが一体に形成されている。金属コンタクト層１３７に含まれる元素、厚さは、前述した半導体発光素子１０の場合と同様な範囲から選択される。

半導体発光素子１１には、図２に示した実施の形態（半導体発光素子１０）と同様に、金属反射層１３３が絶縁反射層１３２の略全域を覆うように形成されている。金属反射層１３３を構成する材料、厚さは、半導体発光素子１０の場合と同様な範囲から選択される。
尚、半導体発光素子１１の複数のｎ電極層１４０は、図２に示した実施の形態（半導体発光素子１０）と同様の層構造を有している。

（第５の実施の形態）
図９は、半導体発光素子の第５の実施の形態を説明する断面模式図である。図７および図８に示した実施の形態（第４の実施の形態）と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示し、その詳細な説明は省略する。
図９に示す半導体発光素子１１は、図５の第２の実施の形態において前述した半導体発光素子１０と同様な層構造を有している。すなわち、絶縁反射層１３２に設けられた開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が積層されている。また、金属コンタクト層１３７は、絶縁反射層１３２の開口部１３２ｈ内の側面に形成された側面部１３７ａと、絶縁反射層１３２の金属反射層１３３側の表面であって開口部１３２ｈの周囲に形成された周辺部１３７ｂとが一体に形成されている。

さらに、本実施の形態では、金属コンタクト層１３７と金属反射層１３３との間に、含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８と第２金属層１３９とが順番に積層されている。これらの層に含まれる元素は、前述した第２の実施の形態（半導体発光素子１０）の場合と同様な範囲から選択される。
半導体発光素子１１には、図５に示した第２の実施の形態（半導体発光素子１０）と同様に、金属反射層１３３が、金属コンタクト層１３７上に積層された含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８及び第２金属層１３９を被覆し、且つ絶縁反射層１３２を覆うように形成されている。金属反射層１３３を構成する材料、厚さは、半導体発光素子１０の場合と同様な範囲から選択される。
尚、半導体発光素子１１の複数のｎ電極層１４０は、図５に示した第２の実施の形態（半導体発光素子１０）と同様の層構造を有している。

（第６の実施の形態）
図１０は、半導体発光素子の第６の実施の形態を説明する断面模式図である。図７および図８に示した実施の形態（第４の実施の形態）と同様な要素については同一符号・名称を用いて同一もしくは同質の要素・部材であることを示し、その詳細な説明は省略する。
図１０に示す半導体発光素子１１は、図６の第３の実施の形態において前述した半導体発光素子１０と同様な層構造を有している。すなわち、絶縁反射層１３２に設けられた開口部１３２ｈには、少なくとも透明導電層１３１の開口部１３２ｈにおいて露出する部分と金属反射層１３３の開口部１３２ｈ内に形成された部分との間に金属コンタクト層１３７が積層されている。さらに、金属コンタクト層１３７と金属反射層１３３との間に、含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８、第２金属層１３９、第３金属層１３９ａ、第４金属層１３９ｂが順番に積層されている。これらの層に含まれる元素は、前述した第３の実施の形態（半導体発光素子１０）の場合と同様な範囲から選択される。

図１０に示すように、金属反射層１３３の一部は、開口部１３２ｈ内の第４金属層１３９ｂが形成されない部分に形成され、第３金属層１３９ａと接合している。これにより、開口部１３２ｈ内に、透明導電層１３１と金属反射層１３３とを導通する導体部が形成されている。尚、半導体発光素子１１の複数のｎ電極層１４０は、図６に示した第３の実施の形態（半導体発光素子１０）と同様の層構造を有している。

（サブマウント２０への実装工程）
半導体発光素子１０および半導体発光素子１１は、例えば、次のような操作を経て後述するサブマウント基板２１（図１１、図１２参照）に実装される。初めに、半導体発光素子１０，１１のウェハ全面にＴｉＷ／Ａｕを公知のスパッタ法で成膜した後、公知のフォトリソグラフィー技術によりｎ電極層１４０とｐ電極層１３０を開口させたレジストを形成し、続いて公知の成膜法によりｎ電極層１４０とｐ電極層１３０上に所定膜厚のＡｕを成長させ、後述するメッキバンプ２４，２５（図１１、図１２参照）を形成する。レジストおよびＴｉＷ／Ａｕ膜の不要部分は、公知のエッチング法等により除去される。ＡｌＮ基板を用いた後述するサブマウント２０（図１１、図１２参照）上に発光チップを裏返して設置し、後述するサブマウント配線２２，２３（図１１、図１２参照）と、半導体発光素子１０，１１のメッキバンプ２４，２５とがそれぞれ対応するようにサブマウント２０とを位置合わせして電気的に接続する。

＜半導体発光装置１，２＞
図１１は、本実施の形態が適用される半導体発光装置の一例を説明する断面模式図である。図１２は、本実施の形態が適用される半導体発光装置の他の一例を説明する断面模式図である。以下、図１１及び図１２に基づき説明する。
図１１に示す半導体発光装置１は、図１及び図２において説明した半導体発光素子１０がサブマウント基板２１に実装されている。図１及び図２と同様な構成には同じ符号を使用し詳細な説明は省略する。図１２に示す半導体発光装置２は、図７及び図８において説明した半導体発光素子１１（Ｎ分散型）がサブマウント基板２１に実装されている。図７及び図８と同様な構成には同じ符号を使用し詳細な説明は省略する。

図１１及び図１２に示すように、半導体発光素子１０及び半導体発光素子１１は、それぞれ、半導体発光素子１０，１１を搭載する回路基板の一例としてのサブマウント２０とを備えている。サブマウント２０は、半導体発光素子１０，１１を固定するとともに、半導体発光素子１０，１１に電力を供給する配線を設けている。図１１及び図１２に示すように、半導体発光装置１，２は、半導体発光素子１０，１１をサブマウント２０上にフリップチップ実装している。

サブマウント２０は、サブマウント基板２１、サブマウント基板２１上に設けられたサブマウント配線２２，２３、半導体発光素子１０，１１のｎ電極層１４０とサブマウント配線２２とを電気的に接続する接続子の一例としてのメッキバンプ２４と、ｐ電極層１３０とサブマウント配線２３とを電気的に接続する接続子の一例としてのメッキバンプ２５を備えている。本実施の形態では、メッキバンプ２４，２５は、本体が金（Ａｕ）から構成され、それぞれがｎ電極層１４０及びｐ電極層１３０の表面と接触する部分は、ＴｉＷ／Ａｕの２層がスパッタ法で成膜されている。

半導体発光素子１０，１１の発光層１２４（図２，図８参照）において出射した光のうち、基板１１０側に進む光は、外部に取り出される。一方、発光層１２４が出射する光のうち、ｐ電極層１３０側に進む光は、ｐ電極層１３０に設けられた絶縁反射層１３２及び金属反射層１３３により反射されて基板１１０側に向かい、外部に取り出される。

以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１，２、比較例１，２）
図２（第１の実施の形態）と図５（第２の実施の形態）にそれぞれ示す半導体発光素子１０を調製した。多層構造の絶縁反射層１３２に複数の開口部１３２ｈを設け、開口部１３２ｈにおいて露出したＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）からなる透明導電層１３１とＡｌ（アルミニウム）−Ｎｄ（ネオジウム）合金からなる金属反射層１３３との間にＮｉ（ニッケル）からなる金属コンタクト層１３７を形成した。

尚、絶縁反射層１３２は、１０層の第１の絶縁反射層１３２ａの間に９層の第２の絶縁反射層１３２ｂを挟み込むことにより、合計１９層の積層構造を有している。第１の絶縁反射層１３２ａは、層厚さｄ_Ｌ＝７６ｎｍのＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）で形成されている。第２の絶縁反射層１３２ｂは、層厚さｄ_Ｈ＝５１ｎｍのＴａ_２Ｏ_５（酸化タンタル）で形成されている。多層構造の絶縁反射層１３２の全体の膜厚（Ｈ）は、１２１８ｎｍである。また、開口部１３２ｈの径は８μｍであり、複数の開口部１３２ｈのピッチ１は４０μｍであり、占有面積率は５％である。

次に、図１１に示すように、これらの半導体発光素子１０をサブマウント２０にフリップチップ実装した半導体発光装置１を調製した。続いて、これらの半導体発光装置１について、それぞれ、ＬＥＤ特性を測定した。

尚、比較例として、実施例１で形成したＮｉ（ニッケル）からなる金属コンタクト層１３７を開口部１３２ｈにおいて露出した透明導電層１３１と金属反射層１３３との間を含め、多層構造の絶縁反射層１３２の表面全体に形成した以外は実施例１と同様な構成とした場合（比較例１）と、実施例１で形成した多層構造の絶縁反射層１３２を、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）を用いた単層構造の絶縁反射層とし、金属コンタクト層１３７を形成せず、金属反射層１３３をＡｇ（銀）からなる金属反射層とした以外は実施例１と同じ構成にした場合（比較例２）とについて、それぞれ半導体発光素子を形成し、実施例１と同様にＬＥＤ特性を測定した。結果を表１及び表２に示す。

表１及び表２において、Ｖｆは順方向電圧（単位：Ｖ）であり、Ｐｏは、発光出力（単位：ｍＷ）である。

表１に示す結果から、実施例１および実施例２において調製したフリップチップ実装型の半導体発光装置１の順方向電圧（Ｖｆ：Ｖ）は、多層構造の絶縁反射層１３２の表面全体にＮｉからなる金属コンタクト層１３７を形成した場合（比較例１）や従来のＡｇからなる金属反射層を有する場合（比較例２）と略同等であることが分かる。
また、開口部１３２ｈ内に形成された金属コンタクト層１３７上に、さらに含Ａｌ金属層（第１金属層）１３８と、Ｔａ（タンタル）を含む第２金属層１３９とを積層することにより（実施例２）、金属コンタクト層１３７のみの場合（実施例１）と比べ、金属反射層１３３に含まれるアルミニウムの酸化がさらに抑制されることから、順方向電圧（Ｖｆ：Ｖ）が減少することが分かる。

表２に示す結果から、実施例１および実施例２において調製したフリップチップ実装型の半導体発光装置１の発光出力（Ｐｏ：ｍＷ）は、多層構造の絶縁反射層１３２の表面全体にＮｉからなる金属コンタクト層１３７を形成した場合（比較例１）や従来のＡｇからなる金属反射膜を有する場合（比較例２）と比較して増大することが分かる。

１，２…半導体発光装置、１０，１１…半導体発光素子、２０…サブマウント、２１…サブマウント基板、２２，２３…サブマウント配線、２４，２５…メッキバンプ（接続子）、１１０…基板、１２０…半導体層、１２１…中間層、１２２…下地層、１２３…ｎ型半導体層、１２４…発光層、１２５…ｐ型半導体層、１２６…積層半導体層、１３０…ｐ電極層、１３１…透明導電層、１３２…絶縁反射層、１３２ｈ…開口部、１３３…金属反射層、１３７…金属コンタクト層、１４０…ｎ電極層、１５０…保護層

Claims (5)

1. ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が積層された積層半導体層と、
   前記積層半導体層の前記ｐ型半導体層上に積層され且つ前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す金属酸化物から構成された透明導電層と、
   前記透明導電層上に積層され且つ当該透明導電層の一部が露出する複数の開口部を設けた絶縁反射層と、
   前記絶縁反射層上と当該絶縁反射層の前記開口部内に形成され且つアルミニウムを含む金属から構成された金属反射層と、
   少なくとも前記透明導電層の前記開口部において露出する部分と前記金属反射層の当該開口部内に形成された部分との間に設けられ且つ周期表第６Ａ族及び第８族から選ばれる元素を含む金属コンタクト層と、
   を有することを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記金属コンタクト層は、少なくともクロム、モリブデン及びニッケルから選ばれる元素を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記金属コンタクト層と前記金属反射層との間に、さらに、アルミニウム又はアルミニウム−ネオジウム合金を含む第１金属層と、タンタル又はニッケルを含む第２金属層と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記金属反射層は、アルミニウム又はアルミニウム−ネオジウム合金を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
5. 前記絶縁反射層は、第１の屈折率を有し前記発光層から出射される光に対して光透過性を示す第１の絶縁層と当該第１の屈折率より高い第２の屈折率を有し当該発光層から出射される光に対して光透過性を示す第２の絶縁層とを交互に積層して構成された多層絶縁層からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。

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