JP2016127064A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光の均一性を向上できる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体発光素子は、第１〜第３半導体層と、第１半導体層と接続された第１電極層と、第２電極層と、を含む。第２電極層と第１半導体層との間に、第２、第３半導体層が配置される。第２電極層は、銀を含み第１半導体領域と接する第１金属領域と、銀を含み第２半導体領域と接する第２金属領域と、銀を含み第１金属領域と接する第３金属領域と、を含む。第３金属領域と第１半導体領域との間に第１金属領域が配置される。第１金属領域と第１電極層との間の距離は、第２金属領域と第１電極層との間の距離よりも短い。第１〜第３金属領域は、第１〜第３平均粒径を有する。第２、第３平均粒径は、第１平均粒径よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子において、光取り出し効率を高めるために、高反射率の銀（Ａｇ）を電極として用いる構成がある。一方、ｎ側電極の近傍において発光が強くなる傾向があり、発光の均一性が低い。このため、発光が強い部分に熱が集中し、発光効率が低下する場合がある。信頼性も劣化する。さらに、熱により、ＬＥＤと共に用いられる蛍光体が劣化する場合もある。発光の均一性を向上することが望まれる。

特開２０１１−０６１１２７号公報

本発明の実施形態は、発光の均一性を向上できる半導体発光素子及びその製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、半導体発光素子は、第１導電形の第１半導体層と、第１半導体領域と第２半導体領域とを含む第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極層と、前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極層と、を含む。前記第２電極層と前記第１半導体層との間に、前記第２半導体層及び前記第３半導体層が配置される。前記第２電極層は、銀を含み前記第１半導体領域と接する第１金属領域と、銀を含み前記第２半導体領域と接する第２金属領域と、銀を含み前記第１金属領域と接する第３金属領域と、を含む。前記第３金属領域と前記第１半導体領域との間に前記第１金属領域が配置される。前記第１金属領域と前記第１電極層との間の距離は、前記第２金属領域と前記第１電極層との間の距離よりも短い。前記第１金属領域は、第１平均粒径を有し、前記第２金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第２平均粒径を有し、前記第３金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第３平均粒径を有する。

図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｅ）は、半導体発光素子の特性を示す模式図である。 図３（ａ）〜図３（ｅ）は、半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、半導体発光素子の特性を示すグラフ図である。 第１の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の一部を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を示す模式的平面図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を示す模式的断面図である。 第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を示すフローチャート図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、第３半導体層３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０と、を含む。

第１半導体層１０は、第１導電形である。第１導電形は、例えばｎ形である。
第２半導体層２０は、第２導電形である。第２導電形は、例えばｐ形である。
第３半導体層３０は、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられる。第３半導体層３０は、例えば、活性層である。第３半導体層３０は、発光部を含む。これらの半導体層には、例えば窒化物半導体が用いられる。このように、第１半導体層１、第２半導体層２０及び第３半導体層３０を含む積層体１５が設けられる。

第１電極層４０は、第１半導体層１０と電気的に接続される。第２電極層５０は、第２半導体層２０と電気的に接続される。

第２電極層５０と第１半導体層１０との間に、第２半導体層２０及び第３半導体層３０が配置される。

第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう方向（積層方向）をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

第２電極層５０は、第１金属領域５１、第２金属領域５２及び第３金属領域５３を含む。第１金属領域５１、第２金属領域５２及び第３金属領域５３のそれぞれは、銀を含む。第１金属領域５１、第２金属領域５２及び第３金属領域５３のそれぞれは、銀の他に、さらに他の金属元素を含んでも良い。他の金属元素を含む場合において、この他の金属元素の濃度は、５原子％以下である。

第１金属領域５１は、第２半導体層２０の第１半導体領域２０ａと接する。第１金属領域５１と第３半導体層３０との間に、第１半導体領域２０ａが配置される。
第２金属領域５２は、第２半導体層２０の第２半導体領域２０ｂと接する。第２金属領域５２と第３半導体層３０との間に、第２半導体領域２０ｂが配置される。
第３金属領域５３は、第１金属領域５１と接する。第３金属領域５３と第１半導体領域２０ａとの間に第１金属領域５１が配置される。

第２半導体層２０の第１半導体領域２０ａは、第１電極層４０に近い。第２半導体層２０の第２半導体領域２０ｂは、第１電極層４０から遠い。例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２半導体領域２０ｂと第１電極層４０との間に、第１半導体領域２０ａが配置される。第１半導体領域２０ａと第１電極層４０との間の距離は、第２半導体領域２０ｂと第１電極層４０との間の距離よりも短い。

例えば、Ｘ−Ｙ平面（第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう第１方向と交差する平面）に投影したときに、第２金属領域５２と第１電極層４０との間に、第１金属領域５１の少なくとも一部が配置される。

例えば、第１金属領域５１と第１電極層４０との間の距離は、第２金属領域５２と第１電極層４０との間の距離よりも短い。

すなわち、第２電極層５０の第１金属領域５１は、第１電極層４０に近い領域である。第２電極層５０の第２金属領域５２は、第１電極層４０から遠い領域である。そして、第３金属領域５３は、第１金属領域５１の少なくとも一部の上に設けられる。

例えば、後述するように、第１金属膜５１ｆにより第１金属領域５１が形成される。第２金属膜５２ｆにより、第２金属領域５２及び第３金属領域５３が形成される。第２金属膜５２ｆは、第２半導体層２０と接する部分を有しており、この部分が、第２金属領域５２となる。第２金属膜５２ｆの一部は、第１金属膜５１ｆの上に設けられており、この部分が、第３金属領域５３となる。第１金属膜５１ｆと第２金属膜５２ｆとの間の境界は、観察される場合と、観察されない場合と、がある。

この例では、第１半導体層１０は、第１半導体部分１０ｃと、第２半導体部分１０ｄと、を含む。第２半導体部分１０ｄは、例えば、Ｘ軸方向（第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう第１方向（Ｚ軸方向）と交差する第２方向）において、第１半導体部分１０ｃと並ぶ。第１半導体部分１０ｃと第２電極層５０との間に、第２半導体層２０及び第３半導体層３０が配置される。第１電極層４０は、第２半導体部分１０ｄと接続される。

このように、積層体１５において、第１半導体部分１０ｃと第２半導体部分１０ｄとを含む第１半導体層１０が設けられる。第２半導体層１０は、第１半導体部分１０ｃから第２半導体部分１０ｄに向かう方向（例えばＸ軸方向）に対して交差する第１方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体部分１０ｃと離間する。第３半導体層３０は、第１半導体部分１０ｃと第２半導体層２０との間に設けられる。

例えば、第１半導体層１０は、第３半導体層３０の側の第１面１０ａと、第１面１０ａと反対側の第２面１０ｂと、を有する。第１面１０ａは、例えば、第３半導体層３０に接する。半導体発光素子１１０においては、第１電極層４０は、第１面１０ａに設けられている。

半導体発光素子１１０においては、第１金属領域５１の一部は、第３金属領域５３に覆われていない。すなわち、第１金属領域５１の一部は、Ｚ軸方向において、第３金属領域５３と重ならない。

一方、図１（ｂ）に例示したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１１においては、第１金属領域５１は、第３金属領域５３に覆われている。すなわち、第１金属領域５１は、Ｚ軸方向において、第３金属領域５３と重なる。これ以外は、半導体発光素子１１０と同じである。

一方、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に例示したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１２及び１１３においては、第１電極層４０は、第１半導体層１０の第２面１０ｂに設けられている。そして、半導体発光素子１１２においては、第１金属領域５１の一部は、Ｚ軸方向において、第３金属領域５３と重ならない。一方、半導体発光素子１１２においては、第１金属領域５１は、Ｚ軸方向において、第３金属領域５３と重なる。他の要素については、半導体発光素子１１０と同様なので説明を省略する。

以下、半導体発光素子１１０の第２電極層５０の例について説明する。以下の説明は、半導体発光素子１１１〜１１３にも適用される。

第２電極層５０は、例えば、銀電極（銀膜）である。銀膜においては、粒界が観察される。粒界で区画される領域が粒である。複数の粒の粒径の平均値を平均粒径とする。

第２電極層５０のうちの第１金属領域５１は、第１平均粒径を有する。第２金属領域５２は、第２平均粒径を有する。第３金属領域５３は、第３平均粒径を有する。第２平均粒径は、第１平均粒径よりも小さい。第３平均粒径は、第１平均粒径よりも小さい。

例えば、第１平均粒径は、０．２０５マイクロメートル（μｍ）以上である。第２平均粒径は、０．２０５μｍ未満である。第３平均粒径は、０．２０５μｍ未満である。例えば、第１平均粒径は、０．２０５μｍ以上、０．３０μｍ以下である。例えば、第１平均粒径は、約０．２１〜約０．２８μｍである。

一方、第２平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。例えば、第２平均粒径は、約０．１９μｍである。第３平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。例えば、第３平均粒径は、約０．１９μｍである。

本願発明者は、半導体層の上に形成された銀膜を種々の条件で加熱処理することで、平均粒径が変化することを見いだした。そして、加熱条件により、半導体層と銀膜との間のコンタクト抵抗が変化する。さらに、加熱条件により、半導体層と接する銀膜の光反射率も変化する。

以下、本願発明者が行った実験について説明する。
Ｍｇを含むｐ形ＧａＮ層（第２半導体層２０に対応）の上に、銀膜が形成され、種々の条件の熱処理（アニール）が施される。作製された試料について、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ：Electron Back-Scatter Diffraction）法によって、銀膜中の複数の粒の粒径が評価される。方位差５度以上の粒同士の境界線が、粒界と定義される。Σ３の対応粒界も、粒界とみなされる。粒径は、粒の面積と等しい面積を有する円の直径として定義される。粒径の平均値が、平均粒径である。

アニールは、窒素を含む雰囲気中、または、酸素を含む雰囲気中で実施される。窒素を含む雰囲気中においては、窒素の濃度は９６％以上１００％以下であり、酸素の濃度は、４％以下である。一方、酸素を含む雰囲気中においては、酸素の濃度は５％以上１００％以下であり、窒素の濃度は、９５％以下である。さらに、窒素を含む雰囲気中でのアニールの後にさらに酸素を含む雰囲気中でのアニールが施される試料も作製される。アニール時間は、１分である。

図２（ａ）〜図２（ｅ）は、半導体発光素子の特性を例示する模式図である。
これらの図は、アニール条件が異なる銀膜のＥＢＳＤの結晶粒マップを例示している。 図３（ａ）〜図３（ｅ）は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図３（ａ）〜図３（ｅ）のそれぞれは、図２（ａ）〜図２（ｅ）のそれぞれの試料に対応する。これらの図において、横軸は、粒径ＧＳ（μｍ）である。縦軸は、その粒径ＧＳに該当する粒の数ＮＭである。

図２（ａ）に示すように、アニールをしない試料「As-deposited」においては、比較的粒径が小さい。図３（ａ）の解析結果から、平均粒径ＡＧＳは、約０．１４μｍと算出される。

図２（ｂ）に示すように、窒素を含む雰囲気中で３００℃のアニールの試料「Ｎ_２ ３００℃」においては、アニールをしない試料に比べて粒径が大きくなる。図３（ｂ）の解析結果から、平均粒径ＡＧＳは、約０．２１μｍと算出される。

図２（ｃ）に示すように、窒素を含む雰囲気中で８００℃のアニールの試料「Ｎ_２ ８００℃」においては、粒径がさらに大きくなる。図３（ｃ）の解析結果から、平均粒径ＡＧＳは、約０．２８μｍと算出される。

図２（ｄ）に示すように、酸素を含む雰囲気中で３００℃のアニールの試料「Ｏ_２ ３００℃」においては、粒径が小さい。図３（ｄ）の解析結果から、平均粒径ＡＧＳは、約０．１９μｍと算出される。

図２（ｅ）に示すように、窒素を含む雰囲気中で３００℃のアニールを施した後に酸素を含む雰囲気中で３００℃のアニールを施した試料「Ｎ_２ ３００℃→Ｏ_２ ３００℃」においては、粒径は、試料「Ｎ_２ ３００℃」の試料とほぼ同じである。図３（ｅ）の解析結果から、平均粒径ＡＧＳは、約０．２１μｍと算出される。

このように、窒素を含む雰囲気中でのアニールにより、比較的大きい粒径が観察される。複数の試料の評価により、窒素を含む雰囲気中でのアニールにおける平均粒径ＡＧＳは、約０．２０５μｍ以上０．３０μｍ以下である。一方、酸素を含む雰囲気中でのアニールにおいては、比較的小さい粒径が観察される。複数の試料の評価により、酸素を含む雰囲気中でのアニールにおける平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ未満である。

窒素を含む雰囲気中でアニールした後に酸素を含む雰囲気中でアニールすると、窒素を含む雰囲気中での粒径と同等になることが分かる。すなわち、最初に実施したアニールの条件により、平均粒径がきまると考えられる。

以下、コンタクト抵抗の評価結果について説明する。
図４は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
横軸は、アニールの温度Ｔａ（℃）である。縦軸は、ｐ形ＧａＮ層（第２半導体層２０）と銀膜との間のコンタクト抵抗Ｒｃ（Ωｃｍ^２）である。コンタクト抵抗Ｒｃは、比接触抵抗率である。
図４には、酸素を含む雰囲気中でアニールを施した酸素アニール試料群ＳＰＯと、窒素を含む雰囲気中でのアニールを施した窒素アニール試料群ＳＰＮと、が示されている。なお、アニールを施さない試料においては、コンタクト抵抗Ｒｃは、約３×１０^−３Ωｃｍ^２である。

図４に表したように、銀膜を、窒素を含む雰囲気中でアニールした窒素アニール試料群ＳＰＮのコンタクト抵抗Ｒｃは、５×１０^−３Ωｃｍ^２以上１×１０^−１Ωｃｍ^２以下である。一方、銀膜を、酸素を含む雰囲気中でアニールした酸素アニール試料群ＳＰＯのコンタクト抵抗Ｒｃは、アニールの温度Ｔａが２００℃〜４００℃のときに、１．５×１０^−４Ωｃｍ^２以上５×１０^−４Ωｃｍ^２以下である。

すなわち、アニールの温度Ｔａが２００℃〜４００℃の酸素を含む雰囲気中アニールにおけるコンタクト抵抗Ｒｃは、窒素を含む雰囲気中アニールにおけるコンタクト抵抗よりも低い。

なお、酸素を含む雰囲気中でのアニールにおいて、アニールの温度Ｔａが５００℃を超えると、銀膜の平坦性が悪化し、穴が形成される。

図５は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図５は、銀膜に、窒素を含む雰囲気中アニールを施した後に、さらに酸素を含む雰囲気中で３００℃のアニールを施した試料のコンタクト抵抗Ｒｃを示している。横軸は、窒素を含む雰囲気中でのアニールの温度Ｔｎ（℃）であり、縦軸は、コンタクト抵抗Ｒｃである。

図５から分かるように、窒素を含む雰囲気中でのアニールの温度Ｔｎが７００℃以上８００℃以下のとき、または、３００℃以上４００℃以下のときに、コンタクト抵抗Ｒｃは２．５×１０^−４Ωｃｍ^２以上１．５×１０^−３Ωｃｍ^２以下となる。窒素を含む雰囲気中でのアニールの温度Ｔｎが５００℃以上６００℃以下のときは、コンタクト抵抗Ｒｃは約２．０×１０^−２Ωｃｍ^２以上と高い。

すなわち、図４に例示したように、窒素を含む雰囲気でのアニールでは、コンタクト抵抗が高くなるが、窒素を含む雰囲気でのアニールの後にさらに酸素を含む雰囲気で３００℃以上４００℃以下のアニールにより、コンタクト抵抗Ｒｃが低下する。

以下、反射率の評価結果について説明する。
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
図６（ａ）は、種々のアニール条件の試料の反射率を示している。横軸は、試料の条件である。縦軸は、反射率Ｒｆ（％）である。図６（ｂ）及び図６（ｃ）には、コンタクト抵抗Ｒｃ及び平均粒径ＡＧＳが、図６（ａ）に対応して示されている。図６（ｂ）の縦軸は、コンタクト抵抗Ｒｃである。図６（ｃ）の縦軸は、銀膜の粒の平均粒径ＡＧＳである。

図６（ａ）に示すように、アニールをしない試料「As-deposited」の反射率Ｒｆを１００％とする。窒素を含む雰囲気中において３００℃でのアニールを施した試料「Ｎ_２ ３００℃」においては、反射率Ｒｆは、約１００％である。窒素を含む雰囲気中において８００℃でのアニールを施した試料「Ｎ_２ ８００℃」においては、反射率Ｒｆは、９７％〜９８％である。酸素を含む雰囲気中において３００℃でのアニールを施した試料「Ｏ_２ ３００℃」においては、反射率Ｒｆは、約９４％ある。窒素を含む雰囲気中において３００℃でアニールを施した後に酸素を含む雰囲気中において３００℃でアニールを施した試料「Ｎ_２ ３００℃→Ｏ_２ ３００℃」においては、反射率Ｒｆは、約９４％である。

一方、図６（ｂ）に示すように、試料「Ｎ_２ ３００℃」においては、コンタクト抵抗Ｒｃは、７×１０^−３Ωｃｍ^２〜８×１０^−３Ωｃｍ^２以下と比較的高い。試料「Ｎ_２ ８００℃」においても、コンタクト抵抗Ｒｃは、６×１０^−３Ωｃｍ^２〜７×１０^−３Ωｃｍ^２以下と比較的高い。一方、試料「Ｏ_２ ３００℃」においては、コンタクト抵抗Ｒｃは、１．５×１０^−４Ωｃｍ^２〜２×１０^−４Ωｃｍ^２以下と比較的低い。試料「Ｎ_２ ３００℃→Ｏ_２ ３００℃」においては、コンタクト抵抗Ｒｃは、２．５×１０^−４Ωｃｍ^２〜３×１０^−４Ωｃｍ^２以下と比較的低い。

図６（ｃ）に示すように、試料「Ｎ_２ ３００℃」及び試料「Ｎ_２ ８００℃」においては、平均粒径ＡＧＳは、０．２１μｍ〜０．２８μｍである。試料「Ｏ_２ ３００℃」においては、平均粒径ＡＧＳは、約０．１９μｍである。試料「Ｎ_２ ３００℃→Ｏ_２ ３００℃」においては、平均粒径ＡＧＳは、約０．２１μｍである。

図６（ａ）に示すように、アニール条件により、コンタクト抵抗Ｒｃが変化する。本実施形態においては、例えば、この現象を利用する。すなわち、第２電極層５０の第１金属領域５１には、コンタクト抵抗Ｒｃが高い条件の銀膜を用いる。そして、第２電極層５０の第２金属領域５２には、コンタクト抵抗Ｒｃが低い条件の銀膜を用いる。第１金属領域５１は、第１電極層４０に近い。第１金属領域５１のコンタクト抵抗Ｒｃを高くすることで、この領域における第２半導体層２０への電流注入が抑制される。第２金属領域５２のコンタクト抵抗Ｒｃを低くすることで、この領域における第２半導体層２０への電流注入が促進される。このような構成にすることで、発光の均一が向上できる。

例えば、まず、第１金属領域５１となる第１金属膜５１ｆを第２半導体層２０の上に形成する。そして、例えば窒素を含む雰囲気中で例えば３００℃〜８００℃の温度でアニールすることで、高いコンタクト抵抗Ｒｃと高い反射率Ｒｆが得られる。この後、第２金属領域５２となる第２金属膜５２ｆを第２半導体層２０の上に形成する。そして、例えば酸素を含む雰囲気中で２００℃〜４００℃の温度でアニールする。これにより、低いコンタクト抵抗Ｒｃが得られる。このとき、反射率Ｒｆは、窒素を含む雰囲気中のアニールに比べると低くなるが実用的には問題とはならない。これにより、第１金属領域５１のコンタクト抵抗を第２金属領域５２のコンタクト抵抗Ｒｃよりも高くすることができる。これにより、発光の均一性を向上できる。

しかしながら、上記の方法を用いた場合、窒素を含む雰囲気中でアニールした第１金属領域５１において、さらに酸素を含む雰囲気中でのアニールが施されることになる。このため、この領域は、試料「Ｎ_２ ３００℃→Ｏ_２ ３００℃」の特性となる。この条件においては、図６（ａ）に示すように、コンタクト抵抗Ｒｃは、酸素を含む雰囲気中でのアニールと同等に低下する。このため、目的とするコンタクト抵抗の差が形成できない。

しかし、窒素を含む雰囲気中でアニールした第１金属領域５１の上に、さらに銀膜を形成し、この積層膜を酸素中でアニールすることで、第１金属領域５１の銀膜において、高いコンタクト抵抗Ｒｃが維持できる。

例えば、窒素を含む雰囲気でアニールした第１金属領域５１の銀膜の上に、約２００ｎｍ（１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ）以下の銀膜を形成し、この積層膜を酸素中でアニールすることで、第１金属領域５１の銀膜において、高いコンタクト抵抗Ｒｃが維持できる。

これは、第１金属領域５１の銀膜の上に形成した上側の銀膜により、第１金属領域５１と第２半導体層２０との間の界面に酸素が到達することが抑制されるためであると考えられる。または、上側の銀膜により、第１金属領域５１中に酸素が侵入することが抑制されるためであると考えられる。すなわち、上側の銀膜により、第１金属領域５１の銀膜が保護される。

実施形態においては、第３金属領域５３が、第１金属領域５１の銀膜の上に設けられる上側の銀膜に対応する。すなわち、第２電極層５０に、上記の第１金属領域５１、第２金属領域５２及び第３金属領域５３が設けられる。そして、第１金属領域５１の第１平均粒径を、０．２０５マイクロメートル（μｍ）以上とする。これは、例えば、窒素を含む雰囲気中でのアニールによる銀膜に対応する。そして、第２金属領域５２の第２平均粒径を、０．２０５μｍ未満とする。これは、酸素を含む雰囲気中でのアニールによる銀膜に対応する。そして、第１金属領域５１の上に設けられる第３金属領域５３の第３平均粒径は、０．２０５μｍ未満である。これは、酸素を含む雰囲気中でのアニールによる銀膜である。そして、第３金属領域５３が第１金属領域５１の上に設けられているため、窒素を含む雰囲気中でアニール処理した第１金属領域５１のコンタクト抵抗Ｒｃは高く維持できる。そして、第２金属領域５２におけるコンタクト抵抗Ｒｃは、酸素を含む雰囲気中でのアニールにより低い。これにより、発光の均一性を向上することができる。

例えば、第１金属領域５１と第２半導体層２０（第１半導体領域２０ａ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、５×１０^−３Ωｃｍ^２以上である。第１金属領域５１と第２半導体層２０（第１半導体領域２０ａ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、例えば、５．０×１０^−２Ωｃｍ^２以下である。第１金属領域５１と第２半導体層２０（第１半導体領域２０ａ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、１×１０^−１Ωｃｍ^２以下でも良い。一方、例えば、第２金属領域５２と第２半導体層２０（第２半導体領域２０ｂ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、１．５×１０^−４Ωｃｍ^２以上５．０×１０^−４Ωｃｍ^２以下である。

第１金属領域５１の銀膜は、実用的には約２００ｎｍ（１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ）とされる。これにより、良好な加工性が得られる。

従って、第１金属領域５１の銀膜の上に設けられる上側の銀膜の厚さは、第１金属領域５１の銀膜の厚さの約１／２以上２倍以下であることが好ましい。

このように、実施形態においては、第１金属領域５１と第１半導体領域２０ａとの間のコンタクト抵抗は、第２金属領域５２と第２半導体領域２０ｂとの間のコンタクト抵抗よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。一方、第１金属領域５１の反射率は、第２金属領域５２の反射率よりも高い。

図１（ａ）に示すように、第２電極層５０は、第１部分ｐ１と、第２部分ｐ２と、を含む。第１部分ｐ１は、第１金属領域５１と第３金属領域５３とを含む。第２部分ｐ２は、は、第２金属領域５２を含む。第１部分ｐ１は、第２電極層５０のうちで厚さが厚い部分である。第２部分ｐ２は、第２電極層５０のうちで厚さが薄い部分である。第１部分ｐ１は、Ｚ軸方向（第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう第１方向）に沿う第１厚さｔ１を有する。第２部分ｐ２は、Ｚ軸方向に沿う第２厚さｔ２を有する。第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２よりも厚い。第１厚さｔ１は、例えば、２２５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である。第２厚さｔ２は、例えば、７５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

第１厚さｔ１と第２厚さｔ２との差の絶対値は、第２厚さｔ２の１／２以上２倍以下である。例えば、第１厚さｔ１と第２厚さｔ２との差の絶対値は、第２厚さｔ１とほぼ同じでも良い。例えば、第２金属領域５２となる第２金属膜５２ｆを第１金属領域５１の上に延在させる。この延在した部分が、第３金属領域５３となる。

実施形態において、第１平均粒径は、第１金属領域５１のうちの１０平方マイクロメートルの面積の電子後方散乱回折によって得られる平均粒径である。第２平均粒径は、第２金属領域５２のうちの１０平方マイクロメートルの面積を電子後方散乱回折によって得られる平均粒径である。第３平均粒径は、第３金属領域５３のうちの１０平方マイクロメートルの面積の電子後方散乱回折によって得られる平均粒径である。

実施形態において、例えば、Ｘ−Ｙ平面内（積層方向である第１方向に対して垂直な平面内）の第３金属領域５３の面積は、Ｘ−Ｙ平面内の第１金属領域５１の面積の０．８倍以上である。例えば、第３金属領域５３の面積が第１金属領域５１の面積に比べて過度に小さいと、第３金属領域５１に覆われていない第１金属領域５１の面積が増える。このため、酸素を含む雰囲気中でのアニールにより、第１金属領域５１のうちでコンタクト抵抗Ｒｃが低い領域が増える。第３金属領域５３の面積が第１金属領域５１の面積の０．８倍以上であるときに、第１金属領域５１のコンタクト抵抗Ｒｃを低く保つことができる。

以下、積層体１５の例について説明する。
図７は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図７に示すように、第１半導体層１０は、例えば、第１ｎ側層１１と、第２ｎ側層１２と、を含む。第２ｎ側層１２は、第１ｎ側層１１と第３半導体層３０との間に設けられる。第１ｎ側層１１は、ｎ形コンタクト層として機能する。第２ｎ側層１２は、ｎ形ガイド層として機能する。第１ｎ側層１１には、例えば高濃度でｎ形の不純物（例えばシリコンなど）が添加されたＧａＮ層などが用いられる。第２ｎ側層１２には、例えば第１ｎ側層１１よりも低濃度でｎ形の不純物が添加されたＧａＮ層などが用いられる。

第２半導体層２０は、第１ｐ側層２１と、第２ｐ側層２２と、を含む。第１ｐ側層２１は、第２ｐ側層２２と第３半導体層３０との間に設けられる。第１ｐ側層２１は、例えば電子オーバーフロー防止層（抑制層）として機能する。第２ｐ側層２２は、ｐ形コンタクト層として機能する。第１ｐ側層２１には、例えば、ｐ形の不純物（例えばマグネシウム）が添加されたＡｌＧａＮ層などが用いられる。第２ｐ側層２２には、ｐ形不純物が高濃度で添加されたＧａＮ層などが用いられる。

積層体１５は、第１主面１５ａと、第２主面１５ｂと、を有する。第２主面１５ｂは、第１主面１５ａとは反対側である。第１主面１５ａは、第１半導体層１０の側の面である。第２主面１５ｂは、第２半導体層２０の側の面である。半導体発光素子１１０においては、第２主面１５ｂに、第１電極層４０及び第２電極層５０が設けられている。図１（ｂ）に示す半導体発光素子１１１においても、第２主面１５ｂに、第１電極層４０及び第２電極層５０が設けられている。図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示す半導体発光素子１１２及び１１３においては、第１主面１５ａに第１電極層４０が設けられ、第２主面１５ｂに第２電極層５０が設けられている。

例えば、サファイアの結晶成長用の基板５の上に、バッファ層６が設けられる。バッファ層６の上に、積層体１５が設けられる。これらの層の形成には、例えば有機金属気層成長（ＭＯＣＶＤ）法などが用いられる。積層体１５となる半導体積層部を順次成長させる。その後、例えば、半導体積層部を加工し、第１半導体層１０の一部を露出させ、第１半導体層１０の上に、第１電極層４０が形成される。第１電極層４０には、例えば、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜の積層膜が用いられる。半導体積層部の第２ｐ側層２２（ｐ形コンタクト層）の上に、第２電極層５０となる銀膜が形成される。

第１電極層４０と第２電極層５０との間に印加される電圧により、第１半導体層１０及び第２半導体層２０を介して第３半導体層３０に電流が供給され、第３半導体層３０から光（発光光）が放出される。第３半導体層３０は、例えば、紫外、紫、青及び緑の少なくともいずれかの光を放出する。すなわち、第３半導体層３０から放出される発光光の波長（主波長）は、３６０ナノメートル（ｎｍ）以上５８０ｎｍ以下である。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の一部を例示する模式的断面図である。
これらの図は、第３半導体層３０の構成の例を示す模式図である。
図８（ａ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ａにおいては、第３半導体層３０は、ＳＱＷ構造を有している。すなわち、第３半導体層３０は、障壁層ＢＬ（第１障壁層ＢＬ１）と、ｐ側障壁層ＢＬｐと、第１障壁層ＢＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられた井戸層ＷＬ（第１井戸層ＷＬ１）と、を含む。

図８（ｂ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｂにおいては、第３半導体層３０は、ＭＱＷ構造を有している。すなわち、第３半導体層３０は、Ｚ軸方向に沿って積層された複数の障壁層（この例では、第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）と、複数の障壁層どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層（第１〜第４井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４）と、を含む。本具体例では、井戸層が４層設けられているが、井戸層の数は任意である。

このように、第３半導体層３０は、２以上の整数Ｎにおいて、第（Ｎ−１）井戸層ＷＬの第（Ｎ−１）障壁層とは反対の側に設けられた第Ｎ障壁層と、第Ｎ障壁層の第（Ｎ−１）井戸層とは反対の側に設けられた第Ｎ井戸層と、をさらに含む。

図８（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０ｃにおいては、第３半導体層３０は、障壁層と井戸層との間のそれぞれに設けられた中間層をさらに含む。すなわち、第３半導体層３０は、第（Ｎ−１）障壁層と第（Ｎ−１）井戸層との間に設けられた第１中間層ＩＬ１と、第（Ｎ−１）井戸層と第Ｎ障壁層との間に設けられた第２中間層ＩＬ２と、をさらに含む。さらに、第２中間層ＩＬ２は、第Ｎ井戸層とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。なお、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２は、必要に応じて設けられ、省略可能である。また、第１中間層ＩＬ１を設け、第２中間層ＩＬ２を省略しても良い。また、第２中間層ＩＬ２を設け、第１中間層ＩＬ１を省略しても良い。

障壁層（例えば第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層）には、例えば、Ｉｎ_ｘ１Ａｌ_ｙ１Ｇａ_{１−ｘ１−ｙ１}Ｎ（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、ｘ１＋ｙ１≦１）が用いられる。障壁層には、例えばＩｎ_０．０２Ａｌ_０．３３Ｇａ_０．６５Ｎが用いられる。障壁層の厚さは、例えば５ｎｍ以上１５ｎｍであり、例えば約１２．５ｎｍである。

ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えば、Ｉｎ_ｘ２Ａｌ_ｙ２Ｇａ_{１−ｘ２−ｙ２}Ｎ（０≦ｘ２＜１、０≦ｙ２＜１、ｘ２＋ｙ２≦１）が用いられる。ｐ側障壁層ＢＬｐには、例えばＩｎ_０．０２Ａｌ_０．３３Ｇａ_０．６５Ｎが用いられる。ｐ側障壁層ＢＬｐの厚さは、例えば５ｎｍ以上１５ｎｍであり、例えば約１２．５ｎｍである。

井戸層（例えば、第１井戸層ＷＬ１〜ＷＬ４、第Ｎ井戸層）には、例えば、Ｉｎ_ｘ３Ａｌ_ｙ３Ｇａ_{１−ｘ３−ｙ３}Ｎ（０＜ｘ３≦１、０≦ｙ３＜１、ｘ３＋ｙ３≦１）が用いられる。井戸層には、例えばＩｎ_０．１５Ｇａ_０．８５Ｎが用いられる。井戸層の厚さは、例えば１．５ｎｍ以上４ｎｍ以下であり、例えば約２．５ｎｍである。

井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、障壁層（第１〜第４障壁層ＢＬ１〜ＢＬ４、第Ｎ障壁層、及び、ｐ側障壁層ＢＬｐ）に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、障壁層におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。

第１中間層ＩＬ１には、例えば、Ｉｎ_ｘ４Ｇａ_１−ｘ４Ｎ（０≦ｘ４＜１）が用いられる。第１中間層ＩＬ１には、例えばＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎが用いられる。第１中間層ＩＬ１の厚さは、例えば０．５ｎｍである。

第２中間層ＩＬ２には、例えば、Ｉｎ_ｘ５Ｇａ_１−ｘ５Ｎ（０≦ｘ５＜１）が用いられる。第２中間層ＩＬ２には、例えばＩｎ_０．０２Ｇａ_０．９８Ｎが用いられる。第２中間層ＩＬ２の厚さは、例えば０．５ｎｍである。

井戸層に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）は、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に含まれるＩｎの組成比（III族元素中におけるＩｎの原子数の割合）よりも高い。これにより、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２におけるバンドギャップエネルギーが井戸層におけるバンドギャップエネルギーよりも大きくできる。

第１中間層ＩＬ１は、障壁層の一部と見なすこともできる。また、第２中間層ＩＬ２は、障壁層の一部とみなすこともできる。すなわち、井戸層と積層される障壁層は、組成の異なる複数の層を含んでも良い。

図８（ａ）に例示したＳＱＷ構造において、第１中間層ＩＬ１と第２中間層ＩＬ２とを設けても良い。この場合には、第１中間層ＩＬ１は、第１障壁層ＢＬ１と第１井戸層ＷＬ１との間に設けられ、第２中間層ＩＬ２は、第１井戸層ＷＬ１とｐ側障壁層ＢＬｐとの間に設けられる。

実施形態において、第３半導体層３０の構成は上記に限らず、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２に用いられる材料及び厚さは種々の変形が可能である。上記のように、障壁層、ｐ側障壁層ＢＬｐ、井戸層、第１中間層ＩＬ１及び第２中間層ＩＬ２は、窒化物半導体を含む。

図９は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１１４においても、積層体１５（第１半導体層１０、第２半導体層２０及び第３半導体層３０）、第１電極層４０及び第２電極層５０が設けられる。第２半導体層２０は、第１半導体領域２０ａと第２半導体領域２０ｂとを含む。第２電極層５０には、第１金属領域５１、第２金属領域５２及び第３金属領域５３が設けられる。この例では、第２半導体層２０は、第３半導体領域２０ａａと第４半導体領域２０ｂａとをさらに含む。そして、第２電極層５０には、第４金属領域５１ａ、第５金属領域５２ａ及び第６金属領域５３ａがさらに設けられている。これ以外は、半導体発光素子１１０と同様なので説明を省略する。

第２半導体領域２０ｂと第４半導体領域２０ｂａとの間に第１半導体領域２０ａが配置される。第１半導体領域２０ａと第４半導体領域２０ｂａとの間に第３半導体領域２０ａａが配置される。

第２半導体領域２０ｂから第４半導体領域２０ｂａに向かう方向（例えばＸ軸方向）において、第１電極層４０は、第１半導体領域２０ａと第３半導体領域２０ａａとの間に位置している。

第２電極層５０の第４金属領域５１ａ、第５金属領域５２ａ及び第６金属領域５３ａは、銀を含む。第４金属領域５１ａは、第３半導体領域２０ａａと接する。第５金属領域５２ａは、第４半導体領域２０ｂａと接する。第６金属領域５３ａは、第４金属領域５１ａと接する。第６金属領域５３ａと第３半導体領域２０ａａとの間に第４金属領域５１ａが配置される。

第４金属領域５１ａは、第４平均粒径を有する。
第５金属領域５２ａは、第４平均粒径よりも小さい第５平均粒径を有する。
第６金属領域５３ａは、第４平均粒径よりも小さい第６平均粒径を有する。
例えば、第４平均粒径は、０．２０５μｍ以上０．３０μｍ以下である。
第５平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。
第６平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。

第６金属領域５３ａが第４金属領域５１ａの上に設けられているため、窒素を含む雰囲気中でアニール処理した第４金属領域５１ａのコンタクト抵抗Ｒｃは高く維持できる。そして、第５金属領域５２ａにおけるコンタクト抵抗Ｒｃは、酸素を含む雰囲気中でのアニールにより低い。例えば、第４金属領域５１ａと第３半導体領域２０ａａとの間のコンタクト抵抗は、第５金属領域５２ａと第４半導体領域２０ｂａとの間のコンタクト抵抗よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。一方、第４金属領域５１ａの反射率は、第５金属領域５２ａの反射率よりも高い。

図１０は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。 図１１は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的平面図である。 図１０は、図１１のＡ１−Ａ２線断面図である。
図１０に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１１５においても、積層体１５（第１半導体層１０、第２半導体層２０及び第３半導体層３０）、第１電極層４０及び第２電極層５０が設けられる。第２半導体層２０は、第１半導体領域２０ａ、第２半導体領域２０ｂ、第３半導体領域２０ａａ及び第４半導体領域２０ｂａを含む。第２電極層５０には、第１金属領域５１、第２金属領域５２、第３金属領域５３、第４金属領域５１ａ、第５金属領域５２ａ及び第６金属領域５３ａが設けられている。第１電極層４０は、第１半導体層１０の第１面１０ａに設けられている。

電極５５の上に、基体５５ａが設けられる。基体５５ａの上に金属膜５６ａが設けられる。金属膜５６ａの上に、金属膜５６が設けられる、金属膜５６の一部の上に、絶縁層８２が設けられる。金属膜５６の別の一部の上に第２電極層５０が設けられる。第２電極層５０の上に、第２半導体層２０及び第３半導体層３０が設けられる。絶縁層８２の一部の上に、第１電極層４０が設けられる。絶縁層８２の別の一部の上に絶縁層８１が設けられる。第１電極層４０、絶縁層８１及び第３半導体層３０の上に、第１半導体層１０が設けられる。第１半導体層１０の下面が第１面１０ａとなる。第１半導体層１０の上面（第２面１０ｂ）には、凹凸１６が設けられている。積層体１５の側面（Ｚ軸方向と交差する面）に、絶縁層８３が設けられている。

図１１に示すように、第１電極層４０は、細線状である。第１電極層４０と電気的に接続されたパッド４５が設けられている。

半導体発光素子１１５においても、第２電極層５０に、上記の第１金属領域５１、第２金属領域５２、第３金属領域５３、第４金属領域５１ａ、第５金属領域５２ａ及び第６金属領域５３ａが設けられることで、発光の均一性を向上することができる。

（第２の実施形態）
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
図１２（ａ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光素子１２０は、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、第３半導体層３０と、第１電極層４０と、第２電極層５０と、を含む。

第１半導体層１０は、第１導電形（例えばｎ形）である。第２半導体層２０は、第２導電形（例えばｐ形）である。第２半導体層２０は、第１半導体領域２０ａと第２半導体領域２０ｂとを含む。第３半導体層３０は、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられる。この例においても、第１半導体層１０、第２半導体層２０及び第３半導体層３０を含む積層体１５が設けられる。

第１電極層４０は、第１半導体層１０と電気的に接続される。第２電極層５０は、第２半導体層２０と電気的に接続される。第２電極層５０と第１半導体層１０との間に、第２半導体層２０及び第３半導体層３０が配置される。

第２電極層５０は、第１金属領域５１と、第２金属領域５２と、中間金属膜５４と、を含む。第１金属領域５１は、銀を含み、第１半導体領域２０ａと接する。第１金属領域５１と第３半導体層３０との間に、第１半導体領域２０ａが配置される。第２金属領域５２は、銀を含み第２半導体領域２０ｂと接する。第２金属領域５２と第３半導体層３０との間に、第２半導体領域２０ｂが配置される。

中間金属膜５４は、ニッケル、アルミニウム及びチタンの少なくともいずれかを含む。中間金属膜５４の少なくとも一部と、第１半導体領域２０ａとの間に第１金属領域５１が配置される。

第１金属領域５１と第１電極層４０との間の距離は、第２金属領域５２と第１電極層４０との間の距離よりも短い。第１金属領域５１は、第１平均粒径を有する。第２金属領域５２は、第１平均粒径よりも小さい第２平均粒径を有する。例えば、第１平均粒径は、０．２０５μｍ以上であり、第２平均粒径は、０．２０５μｍ未満である。例えば、第１平均粒径は、０．２０５μｍ以上０．３０μｍ以下である。例えば、第２平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。

例えば、図６（ａ）に関して説明したように、窒素を含む雰囲気中のアニールにおいては、コンタクト抵抗Ｒｃは高く、平均粒径は比較的大きい。このとき、窒素を含む雰囲気中のアニールの後に、さらに酸素を含む雰囲気中でのアニールを行うとコンタクト抵抗Ｒｃは低くなる。

本願発明者は、窒素を含む雰囲気中でアニールした銀膜の上に、ニッケル、アルミニウム及びチタンの少なくともいずれかを含む中間金属膜５４を設けることで、その後に酸素を含む雰囲気中でのアニールを行っても、高いコンタクト抵抗Ｒｃを維持できることを見いだした。これは、これらの金属で銀膜を覆うことで、酸素を含む雰囲気でのアニールを行っても、酸素が銀膜に侵入することが抑制されるためであると、考えられる。

実施形態においては、例えば、平均粒径の大きい銀膜（窒素を含む雰囲気中のアニールが施された銀膜）を第１金属領域５１として用いる。これにより、第１金属領域５１において、高いコンタクト抵抗Ｒｃが得られる。そして、この銀膜の上にニッケル、アルミニウム及びチタンの少なくともいずれかを含む中間金属膜５４を設ける。さらに、第２金属領域５２として、酸素を含む雰囲気中のアニールを施した銀膜を用いる。第２金属領域５２においては、コンタクト抵抗Ｒｃは低く、平均粒径は小さい。酸素を含む雰囲気中のアニールによっても、第１金属領域５１の高いコンタクト抵抗Ｒｃが維持できる。

本実施形態においても、第１金属領域５１のコンタクト抵抗を第２金属領域５２のコンタクト抵抗Ｒｃよりも高くすることができる。これにより、発光の均一性を向上できる。

例えば、第１金属領域５１と第２半導体層２０（第１半導体領域２０ａ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、５×１０^−３Ωｃｍ^２以上１×１０^−１Ωｃｍ^２以下である。例えば、第２金属領域５２と第２半導体層２０（第２半導体領域２０ｂ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃは、１．５×１０^−４Ωｃｍ^２以上５．０×１０^−４Ωｃｍ^２以下である。

半導体発光素子１２０においては、第２電極層５０は、銀を含む第３金属領域５３をさらに含む。第３金属領域５３の少なくとも一部と、第１金属領域５１との間に中間金属膜５４の少なくとも一部が配置される。すなわち、中間金属膜５４の少なくとも一部の上に、第３金属領域５３がさらに設けられている。第３金属領域５３により、第１金属領域５１への酸素の侵入がより抑制される。これにより、第１金属領域５１におけるコンタクト抵抗Ｒｃの上昇がより抑制される。

例えば、第３金属領域５３は、第３平均粒径を有する。第３平均粒径は、第１平均粒径よりも小さい。第３平均粒径は、例えば、第２平均粒径と実質的に同じ（例えば０．９倍以上１．１倍以下）である。

半導体発光素子１２０においては、第１電極層４０は、第１半導体層１０の第１面１０ａに設けられている。

図１２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１２１においては、第１電極層４０は、第１半導体層１０の第２面１０ｂに設けられている。半導体発光素子１２１においても、第１金属領域５１のコンタクト抵抗を第２金属領域５２のコンタクト抵抗Ｒｃよりも高くすることができる。これにより、発光の均一性を向上できる。

本実施形態において、半導体発光素子１１５及び１１６の構成を適用しても良い。すなわち、第２半導体層１０に第３半導体領域２０ａａ及び第４半導体領域２０ｂａが設けられ、第２電極層５０に、第４金属領域５１ａ、第５金属領域５２ａ及び第６金属領域５３ａが設けられても良い。このとき、第１電極層４０は、第１面１０ａに設けられても良く、第２面１０ｂに設けられても良い。

（第３の実施形態）
本実施形態は、半導体発光素子の製造方法に係る。
図１３は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。

図１３に示すように、本製造方法においては、積層体１５の第２半導体層２０の第１半導体領域２０ａの上に、銀を含む第１金属膜５１ｆを形成し、第１金属膜５１ｆを、窒素を含む雰囲気中で第１熱処理を行う（ステップＳ１１０）。

この積層体１５は、第１半導体層１０と、第２半導体層２０と、第３半導体層３０と、を含む。第１半導体層１０は、第１半導体部分１０ｃと第２半導体部分１０ｄとを含む。第２半導体層１０は、第１半導体部分１０ｃから第２半導体部分１０ｄに向かう方向（例えばＸ軸方向）に対して交差する第１方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体部分１０ｃと離間する。第３半導体層３０は、第１半導体部分１０ｃと第２半導体層２０との間に設けられる。

そして、第１金属膜５１ｆの少なくとも一部の上、及び、第２半導体層２０の第２半導体領域２０ｂの上に、銀を含む第２金属膜５２ｆを形成し、第２金属膜５２ｆを、酸素を含む雰囲気中で第２熱処理を行う（ステップＳ１２０）。

第１金属膜５１ｆは、第２金属膜５２ｆに覆われている部分を有する。この部分においては、窒素を含む雰囲気中でのアニールによる高いコンタクト抵抗Ｒｃが得られる。一方、第２金属膜５２ｆは、第２半導体層２０の第２半導体領域２０ｂと接する部分を有する。この部分においては、酸素を含む雰囲気中でのアニールによる低いコンタクト抵抗が得られる。これにより、第１金属膜５１ｆのコンタクト抵抗を第２金属膜５２ｆのコンタクト抵抗Ｒｃよりも高くすることができる。これにより、発光の均一性を向上できる。

実施形態においては、第２半導体部分１０ｄに、第２半導体部分１０ｄと電気的に接続される電極（第１電極層４０）が形成される。第１金属膜５１ｆと第２半導体部分１０ｄとの間の距離は、第２金属膜５２ｆと第２半導体部分１０ｄとの間の距離よりも短い。

上記の第１熱処理における処理温度は、例えば、６００℃以上８５０℃以下であり、第２熱処理における処理温度は、２００℃以上４００℃以下である。

または、第１熱処理における処理温度は、例えば、４００℃以上５００℃以下であり、第２熱処理における処理温度は、２００℃以上４００℃以下である。

本実施形態において、ステップＳ１１０とステップＳ１２０との間において、第１金属膜５１ｆの上に、ニッケル、アルミニウム及びチタンの少なくともいずれかを含む中間金属膜５４を形成しても良い（ステップＳ１１５）。中間金属膜５４を形成することにより、第２熱処理を実施したときに、第１金属膜５１ｆと第２半導体層２０（第２半導体領域２０ｂ）との間のコンタクト抵抗Ｒｃが低下することが抑制できる。この場合には、ステップＳ１２０においては、第２半導体層２０の第２半導体領域２０ｂの上に、銀を含む第２金属膜５２ｆを形成し、第２金属膜５２ｆを、酸素を含む雰囲気中で第２熱処理を行っても良い。すなわち、第２金属膜５２ｆは、第１金属膜５１ｆの上に設けられなくても良い。

実施形態によれば、発光の均一性を向上できる半導体発光素子及びその製造方法が提供される。

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる積層体、半導体層、電極層、及び、絶縁層どの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

５…基板、 ６…バッファ層、 １０…第１半導体層、 １０ａ…第１面、 １０ｂ…第２面、 １０ｃ…第１半導体部分、 １０ｄ…第２半導体部分、 １１…第１ｎ側層、 １２…第２ｎ側層、 １５…積層体、 １５ａ…第１主面、 １５ｂ…第２主面、 １６…凹凸、 ２０…第２半導体層、 ２０ａ…第１半導体領域、 ２０ａａ…第３半導体領域、 ２０ｂ…第２半導体領域、 ２０ｂａ…第４半導体領域、 ２１…第１ｐ側層、 ２２…第２ｐ側層、 ３０…第３半導体層、 ４０…第１金属層、 ４５…パッド、 ５０…第２電極層、 ５１…第１金属領域、 ５１ａ…第４金属領域、 ５１ｆ…第１金属膜、 ５２…第２金属領域、 ５２ａ…第５金属領域、 ５２ｆ…第２金属膜、 ５３…第３金属領域、 ５３ａ…第６金属領域、 ５４…中間金属膜、 ５５…電極、 ５５ａ…基体、 ５６…金属膜、 ５６ａ…金属膜、 ８１〜８３…絶縁層、 １１０、１１０ａ〜１１０ｃ、１１１〜１１６、１２０、１２１…半導体発光素子、 ＡＧＳ…平均粒径、 ＢＬ…障壁層、 ＢＬ１〜ＢＬｎ…第１〜第ｎ障壁層、 ＢＬｐ…ｐ側障壁層、 ＩＬ１、ＩＬ２…第１、第２中間層、 ＧＳ…粒径、 ＮＭ…数、 Ｒｃ…コンタクト抵抗、 Ｒｆ…反射率、 ＳＰＮ…窒素アニール群、 ＳＰＯ…酸素アニール群、 Ｔａ…温度、 Ｔｎ…温度、 ＷＬ…井戸層、 ＷＬ１〜ＷＬｎ…第１〜第ｎ井戸層、 ｐ１、ｐ２…第１、第２分部、 ｔ１、ｔ２…第１、第２厚さ

Claims (20)

1. 第１導電形の第１半導体層と、
   第１半導体領域と第２半導体領域とを含む第２導電形の第２半導体層と、
   前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、
   前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極層と、
   前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極層と、
   を備え、
   前記第２電極層と前記第１半導体層との間に、前記第２半導体層及び前記第３半導体層が配置され、
   前記第２電極層は、
   銀を含み前記第１半導体領域と接する第１金属領域と、
   銀を含み前記第２半導体領域と接する第２金属領域と、
   銀を含み前記第１金属領域と接する第３金属領域と、
   を含み、
   前記第３金属領域と前記第１半導体領域との間に前記第１金属領域が配置され、
   前記第１金属領域と前記第１電極層との間の距離は、前記第２金属領域と前記第１電極層との間の距離よりも短く、
   前記第１金属領域は、第１平均粒径を有し、
   前記第２金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第２平均粒径を有し、
   前記第３金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第３平均粒径を有する半導体発光素子。
2. 前記第１平均粒径は、０．２０５マイクロメートル以上であり、
   前記第２平均粒径は、０．２０５マイクロメートル未満であり、
   前記第３平均粒径は、０．２０５マイクロメートル未満である請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記第２平均粒径は、０．１８マイクロメートル以上０．１９５マイクロメートル以下であり、
   前記第３平均粒径は、０．１８マイクロメートル以上０．１９５マイクロメートル以下である請求項２記載の半導体発光素子。
4. 前記第１平均粒径は、０．２０５マイクロメートル以上０．３０マイクロメートル以下である請求項３記載の半導体発光素子。
5. 前記第２電極層の、前記第１金属領域と前記第３金属領域とを含む第１部分は、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に沿う第１厚さを有し、
   前記第２電極層の、前記第２金属領域を含む第２部分は、前記第１方向に沿う第２厚さを有し、
   前記第１厚さは、前記第２厚さよりも厚く、
   前記第１厚さと前記第２厚さとの差の絶対値は、前記第２厚さの１／２以上２倍以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
6. 前記第１方向に対して垂直な平面内の前記第３金属領域の面積は、前記平面内の前記第１金属領域の面積の０．８倍以上である請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
7. 前記第１金属領域と前記第１半導体領域との間のコンタクト抵抗は、前記第２金属領域と前記第２半導体領域との間のコンタクト抵抗よりも高い請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
8. 前記第２半導体層は、第３半導体領域と第４半導体領域とをさらに含み、
   前記第２半導体領域と前記第４半導体領域との間に前記第１半導体領域が配置され、
   前記第１半導体領域と前記第４半導体領域との間に前記第３半導体領域が配置され、
   前記第２半導体領域から前記第４半導体領域に向かう方向において、前記第１電極層は、前記第１半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置し、
   前記第２電極層は、
   銀を含み前記第３半導体領域と接する第４金属領域と、
   銀を含み前記第４半導体領域と接する第５金属領域と、
   銀を含み前記第４金属領域と接する第６金属領域と、
   を含み、
   前記第６金属領域と前記第３半導体領域との間に前記第４金属領域が配置され、
   前記第４金属領域は、第４平均粒径を有し、
   前記第５金属領域は、前記第４平均粒径よりも小さい第５平均粒径を有し、
   前記第６金属領域は、前記第４平均粒径よりも小さい第６平均粒径を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
9. 前記第４平均粒径は、０．２０５マイクロメートル以上０．３０マイクロメートル以下であり、
   前記第５平均粒径は、０．１８マイクロメートル以上０．１９５マイクロメートル以下であり、
   前記第６平均粒径は、０．１８マイクロメートル以上０．１９５マイクロメートル以下である請求項８記載の半導体発光素子。
10. 第１導電形の第１半導体層と、
    第１半導体領域と第２半導体領域とを含む第２導電形の第２半導体層と、
    前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、
    前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極層と、
    前記第２半導体層と電気的に接続された第２電極層と、
    を備え、
    前記第２電極層と前記第１半導体層との間に、前記第２半導体層及び前記第３半導体層が配置され、
    前記第２電極層は、
    銀を含み前記第１半導体領域と接する第１金属領域と、
    銀を含み前記第２半導体領域と接する第２金属領域と、
    ニッケル、アルミニウム及びチタンの少なくともいずれかを含む中間金属膜と、
    を含み、
    前記中間金属膜の少なくとも一部と前記第１半導体領域との間に前記第１金属領域が配置され、
    前記第１金属領域と前記第１電極層との間の距離は、前記第２金属領域と前記第１電極層との間の距離よりも短く、
    前記第１金属領域は、第１平均粒径を有し、
    前記第２金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第２平均粒径を有する半導体発光素子。
11. 前記第１平均粒径は、０．２０５マイクロメートル以上０．３０マイクロメートル以下であり、
    前記第２平均粒径は、０．１８マイクロメートル以上０．１９５マイクロメートル以下である請求項１０記載の半導体発光素子。
12. 前記第２電極層は、銀を含む第３金属領域をさらに含み、
    前記第３金属領域の少なくとも一部と前記第１金属領域との間に前記中間金属膜の少なくとも一部が配置される請求項１０または１１に記載の半導体発光素子。
13. 前記第３金属領域は、前記第１平均粒径よりも小さい第３平均粒径を有する請求項１２記載の半導体発光素子。
14. 前記第１半導体層は、
    第１半導体部分と、
    前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１半導体部分と並ぶ第２半導体部分と、
    を含み、
    前記第１半導体部分と前記第２電極層との間に、前記第２半導体層及び前記第３半導体層が配置され、
    前記第１金属層は、前記第２半導体部分と接続される請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
15. 前記第１半導体層は、前記第３半導体層側の第１面を有し、
    前記第１電極層は、前記第１面に設けられている請求項１〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
16. 前記第１半導体層は、前記第３半導体層側の第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
    前記第１電極層は、前記第２面に設けられている請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
17. 第１半導体部分と第２半導体部分とを含む第１導電形の第１半導体層と、
    前記第１半導体部分から前記第２半導体部分に向かう方向に対して交差する第１方向において前記第１半導体部分から離間する第２導電形の第２半導体層と、
    前記第１半導体部分と前記第２半導体層との間に設けられた第３半導体層と、
    を含む積層体の前記第２半導体層の第１半導体領域の上に銀を含む第１金属膜を形成し、前記第１金属膜を窒素を含む雰囲気中で第１熱処理を行い、
    前記第１金属膜の少なくとも一部の上、及び、前記第２半導体層の第２半導体領域の上に銀を含む第２金属膜を形成し、前記第２金属膜を酸素を含む雰囲気中で第２熱処理を行う半導体発光素子の製造方法。
18. 前記第２半導体部分に前記第２半導体部分と電気的に接続される電極が形成され、
    前記第１金属膜と前記第２半導体部分との間の距離は、前記第２金属膜と前記第２半導体部分との間の距離よりも短い請求項１７記載の半導体発光素子の製造方法。
19. 前記第１熱処理における処理温度は、６００℃以上８５０℃以下であり、
    前記第２熱処理における処理温度は、２００℃以上４００℃以下である請求項１７または１８に記載の半導体発光素子の製造方法。
20. 前記第１熱処理における処理温度は、４００℃以上５００℃以下であり、
    前記第２熱処理における処理温度は、２００℃以上４００℃以下である請求項１７または１８に記載の半導体発光素子の製造方法。