JP2016195176A - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】光取り出し効率の低下を抑制しながらも、低い動作電圧で発光することのできる窒化物半導体発光素子を実現する。【解決手段】 半導体発光素子は、支持基板と、半導体層と、半導体層の面のうち支持基板に近い側の面上に形成された第一電極と、半導体層の面のうち第一電極が形成されている側とは反対側の面上に形成された第二電極と、第一電極の面のうち半導体層が形成されている側とは反対側の面上に形成された導電性の保護層とを有する。半導体層は、窒化物半導体で構成され、保護層は融点がＡｇより高い金属材料を含んで構成され、第一電極は、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成される。【選択図】 図１

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。
近年、窒化物半導体を用いた発光素子の開発が進められている。この発光素子は、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、これらｎ型半導体層及びｐ型半導体層に挟まれるように形成された活性層とを含んで構成される。ｎ型半導体層とｐ型半導体層の間に電位差が設けられることで両者間に電流が流れ、活性層内で電子と正孔が再結合して発光する。活性層内で生成されたこの光を有効に利用すべく、種々の研究開発が進められている。
例えば、下記特許文献１には、いわゆる「縦型構造」を有する発光素子が開示されている。縦型構造の素子とは、活性層に対して基板に直交する方向に電圧が印加されることで、活性層が発光する素子を指す。
特に縦型構造の素子においては、光の取り出し効率を高めるために、反射材料が設けられることが多い。特許文献１においても、電極に反射性の高い材料を設けることが記載されており、特にＡｇが好ましい旨の記述がある。
図１２は、特許文献１に開示された発光素子の断面図を模式的に示したものである。従来の発光素子９０は、支持基板９１上に導電層９２、反射膜９３、絶縁層９４、反射電極９５、半導体層９９、及びｎ側電極１００を備えて構成される。半導体層９９は、ｐ型半導体層９６、活性層９７、及びｎ型半導体層９８が支持基板９１側から順に積層されて構成される。
絶縁層９４の下層には金属材料からなる反射膜９３が形成されているが、この反射膜９３はオーミック性を有さず電極としての機能を奏さない。一方、反射電極９５は金属材料からなり、ｐ型半導体層９６の間でオーミック接触が実現されることで電極（ｐ側電極）として機能している。
反射電極９５は、活性層９７で生成された光のうち、支持基板９１に向かう方向（図面下向き）に放射された光を反射させてｎ型半導体層９８側（図面上向き）に取り出すことで、光の取り出し効率を高める目的を兼ねている。特許文献１では、この反射電極９５として、上述したようにＡｇが好ましいとされている。
特許第４２０７７８１号公報
近年、更に低い動作電圧で高い輝度を実現する発光素子が求められている。本発明者の鋭意研究により、図１２において反射電極９５をＡｇで構成した場合には、低い動作電圧で発光させることが難しいことを見出した。
本発明は、上記の課題に鑑み、光取り出し効率の低下を抑制しながらも、低い動作電圧で発光することのできる窒化物半導体発光素子を実現することを目的とする。
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、
支持基板と、
前記支持基板の上層に形成され、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び、前記支持基板の面に直交する方向に前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層とで挟まれた活性層を含む半導体層と、
前記半導体層の面のうち、前記支持基板に近い側の面上に形成された第一電極と、
前記半導体層の面のうち、前記第一電極が形成されている側とは反対側の面上に形成された第二電極と、
前記第一電極の面のうち、前記半導体層が形成されている側とは反対側の面上に形成された導電性の保護層とを有し、
前記半導体層は、窒化物半導体で構成され、
前記保護層は、融点がＡｇより高い金属材料を含んで構成され、
前記第一電極は、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成される。
Ａｇの仕事関数は４．３ｅＶであり、Ｇｅの仕事関数は５．１ｅＶであり、Ｃｕの仕事関数は４．６ｅＶである。上記の構成によれば、第一電極の構成材料として、Ａｇに加えて、仕事関数の大きい材料であるＧｅ及びＣｕが含まれることで、半導体層との間でのオーミックコンタクトが容易に形成できる。また、第一電極の構成材料にＣｕが含まれることで、耐熱性が向上する。この結果、Ａｇのボールアップが抑制されるため、半導体層と第一電極との密着性が向上する。これらにより、半導体層と第一電極との接触抵抗が低下するため、従来よりも動作電圧の低減を図ることができる。「Ａｇのボールアップ」とは、Ａｇのマイグレーションによって部分的に凝縮する現象を指す。
更に、第一電極にＣｕが含まれることで、純粋なＡｇよりも耐酸化性が向上する。また、第一電極にＧｅが含まれることで、純粋なＡｇよりも耐硫化性が向上する。この結果、第一電極に含まれるＡｇが酸化又は硫化することによって反射率が低下することが抑制される。
つまり、上記の第一電極によれば、反射率の低下を抑制しながらも、半導体層との間の接触抵抗を低くすることができる。よって、このような第一電極を備えた窒化物半導体発光素子によれば、高い光取り出し効率と低い動作電圧を両立することができる。
前記窒化物半導体発光素子は、前記保護層の面のうち、前記第一電極が形成されている側とは反対側の面上に形成された接合層を有するものとしても構わない。このとき、前記保護層は、Ｐｔ、Ｔｉの少なくとも一方を含んで構成されるものとしても構わない。
この接合層は、窒化物半導体発光素子を製造するに際し、前記支持基板とは別の基板（成長基板）上に半導体層を成長させた後、この成長基板と支持基板を貼り合わせるために設けられる。接合層を構成する材料（例えばＡｕ−Ｓｎなど）は、Ａｇに比べて反射率が大幅に低い。このため、仮に接合層を構成する材料が第一電極側に拡散してしまうと、第一電極における光の反射率が低下して、光取り出し効率の低下を招く。上記のように、接合層と第一電極の間に、Ｐｔ又はＴｉの少なくとも一方を含んで構成される保護層を備えることで、接合層を構成する材料が第一電極側に拡散することが抑制されるため、反射率が低下することが抑制される。
前記ｐ型半導体層が前記第一電極に接触する構成とすることができる。
このとき、前記ｎ型半導体層、及び前記ｐ型半導体層は、いずれもＡｌ及びＧａを含む窒化物半導体で構成されるものとしても構わない。また、前記活性層は、波長３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の光を生成可能な窒化物半導体で構成されるものとしても構わない。
波長が３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の近紫外領域の光については、ＧａＮによって５％以上９０％以下程度吸収されてしまう。従って、近紫外領域の光を射出する窒化物発光素子としては、光取り出し効率を高める観点から、ＧａＮよりもバンドギャップエネルギーの高いＡｌＮをＧａＮに含めた窒化物半導体（例えばＡｌＧａＮやＡｌＩｎＧａＮ）で構成するのが好ましい。
しかしながら、ＡｌＮとＧａＮの混晶材料（ここではＡｌＧａＮと記載する）はバンドギャップエネルギーがＧａＮより高いため、ｐ型化した場合のアクセプタ準位が深くなってしまう。すなわち、ＧａＮとＡｌＧａＮに対して同一の不純物濃度でｐ型ドーパントを導入したとしても、例えばＡｌ組成２０％程度でＡｌＧａＮを構成した場合、正孔濃度はＡｌＧａＮの方がＧａＮよりも１桁程度低下してしまう。このため、ｐ型半導体層をＡｌＧａＮで構成した場合、ＧａＮで構成した場合よりも動作電圧が上昇する傾向にある。
しかし、上記の構成によれば、ｐ型半導体層に接触して形成されている第一電極が、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成されているため、ｐ型半導体層との密着性が高い。よって、ｐ型半導体層がＡｌ及びＧａを含む窒化物半導体で構成される場合であっても、第一電極とｐ型半導体層の間での低い接触抵抗が実現できる。この結果、動作電圧の低い近紫外領域の半導体発光素子が実現できる。また、第一電極と接触する領域に形成されるｐ型半導体層、すなわちｐ型コンタクト層についても、ＧａＮよりも低い吸収率を示す、Ａｌ及びＧａを含む窒化物半導体で構成できるため、高い光取り出し効率が実現される。
前記第一電極を構成するＡｇ合金がＡｌを含むものとしても構わない。
第一電極にＡｌが含まれることで、Ａｇのマイグレーションが抑制され、Ａｇの凝集が抑えられる。この結果、Ａｇのボールアップが抑制されるため、半導体層と第一電極との密着性が更に向上し、動作電圧を低下することができる。
また、活性層で生成される光が近紫外領域の波長帯である場合、第一電極にＡｌが含まれることで、反射率を向上させることができる。
前記第一電極を構成するＡｇ合金がＰｄを含むものとしても構わない。
Ｐｄの仕事関数は５．１ｅＶである。上記の構成によれば、第一電極に仕事関数の大きい材料であるＰｄが含まれることで、半導体層との間でのオーミックコンタクトが容易に形成できる。
前記第一電極を構成するＡｇ合金は、Ｇｅの質量％濃度が０．１ｗｔ％以下であり、Ｃｕの質量％濃度が０．５ｗｔ％以下であるものとしても構わない。
上記構成によれば、反射率の低下を最大限抑制しながらも、動作電圧の低い窒化物半導体発光素子が実現できる。
本発明の窒化物半導体発光素子によれば、光取り出し効率が低下するのを抑制しながらも、動作電圧を低下させることができる。
窒化物半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 窒化物半導体発光素子の製造方法を模式的に示す工程断面図の一部である。 検証用の窒化物半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。 検証用の窒化物半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。 図３Ａに示す発光素子の電流電圧特性を示すグラフである。 図３Ｂに示す発光素子の電流電圧特性を示すグラフである。 検証用の窒化物半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す発光素子及び図５に示す発光素子の電流電圧特性を比較したグラフである。 図５に示す発光素子を製造する途中の段階での写真である。 図１に示す発光素子を製造する途中の段階での写真である。 第一電極に混在させるＣｕの濃度と、第一電極の反射特性及びアニール後の第一電極の表面状態との関係を示す表である。 第一電極に混在させるＧｅの濃度と、発光素子の動作電圧及び光出力の関係を示す表である。 図１に示す発光素子及び図５に示す発光素子の双方において、ｐ型コンタクト層をＧａＮで形成した場合と、ＡｌＧａＮで形成した場合とで、動作電圧を比較した表である。 窒化物半導体発光素子の別実施形態の構成を模式的に示す断面図である。 従来の発光素子の構成を模式的に示す図面である。
本発明の窒化物半導体発光素子につき、図面を参照して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。また、以下において、「ＡｌＧａＮ」という記述は、ＡｌｍＧａ１−ｍＮ（０＜ｍ＜１）という記述と同義であり、ＡｌとＧａの組成比の記述を単に省略して記載したものであって、ＡｌとＧａの組成比が１：１である場合に限定する趣旨ではない。「ＩｎＧａＮ」という記述についても同様である。
［構成］
図１は、本発明の窒化物半導体発光素子の一実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図１に示す窒化物半導体発光素子１は、支持基板３、半導体層５、第一電極１３、第二電極１５、及び保護層１７を含んで構成される。以下では、窒化物半導体発光素子１を単に「発光素子１」と適宜略記する。
（支持基板３）
支持基板３は、例えばＣｕＷ、Ｗ、Ｍｏなどの導電性基板、又はＳｉなどの半導体基板で構成される。
（半導体層５）
本実施形態では、半導体層５は、支持基板３に近い側からｐ型半導体層１１、活性層９及びｎ型半導体層７が順に積層されて形成されている。
本実施形態では、ｐ型半導体層１１は、例えばＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、又はＣなどのｐ型不純物がドープされたＡｌＧａＮで構成される。
活性層９は、例えばＩｎＧａＮで構成される発光層及びｎ型ＡｌＧａＮで構成される障壁層が周期的に繰り返されてなる半導体層で形成される。これらの層はアンドープでもｐ型又はｎ型にドープされていても構わない。活性層９は、少なくともエネルギーバンドギャップの異なる２種類の材料からなる層が積層されて構成されていればよい。活性層９の構成材料は、生成したい光の波長に応じて適宜選択される。本実施形態では、活性層９は、波長３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の光を生成可能な窒化物半導体で構成されているものとする。
本実施形態では、ｎ型半導体層７は、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、又はＴｅなどのｎ型不純物がドープされたＡｌＧａＮで構成される。ｎ型半導体層７は、ｐ型半導体層１１と異なる組成の材料で構成されているものとしても構わない。
（第一電極１３、第二電極１５）
第一電極１３は、活性層９から射出される光に対して高い反射率（例えば７５％以上であり、より好ましくは９０％以上）を示す導電性の材料で構成される。より具体的には、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成されている。本実施形態では、第一電極１３がｐ側電極を構成する。
第二電極１５は、ｎ型半導体層７の上面に形成されており、例えばＣｒ−Ａｕで構成される。第二電極１５には、例えばＡｕ、Ｃｕなどで構成されるワイヤ（不図示）が連絡されているものとしても構わない。このとき、ワイヤの他端がパッケージ基板の給電パターンなどに接続されることで、第二電極１５は発光素子１の給電端子として機能する。本実施形態では、第二電極１５がｎ側電極を構成する。
第一電極１３と第二電極１５の間に電圧を印加することで、活性層９内を電流が流れ、活性層９が発光する。
第一電極１３は、上述したように、活性層９で生成される光に対して高い反射率を示す材料で構成される。発光素子１は、活性層９から射出された光を図１の上方向（ｎ型半導体層７側）に取り出すことが想定されている。第一電極１３は、活性層９から支持基板３側に向けて射出された光をｎ型半導体層７側に向けて反射させることで、光取り出し効率を高める機能を果たしている。
（導電層２０）
導電層２０は、支持基板３の上層に形成されている。本実施形態では、導電層２０は、保護層２３、接合層２１、接合層１９及び保護層１７の多層構造で構成されている。
接合層１９及び接合層２１は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｓｎ、Ｓｎなどで構成される。後述するように、これらの接合層１９と接合層２１は、支持基板３上に形成された接合層２１と、別の基板（後述する成長基板２５）上に形成された接合層１９を対向させた後に、両者を貼り合わせることで形成されたものである。これらの接合層１９及び接合層２１は、単一の層として一体化されているものとしても構わない。
保護層１７は、本実施形態では、Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔの多層構造で構成される。このうち、Ｔｉ／Ｐｔ層は、接合層（１９，２１）を構成する材料が第一電極１３側に拡散して、第一電極１３の反射率が低下することを抑制する目的で設けられている。また、Ｎｉ層は、Ｔｉ／Ｐｔ層に含まれる材料、特にＴｉが第一電極１３側に拡散し、第一電極１３の反射率が低下することを抑制する目的で設けられている。ただし、保護層１７は、少なくとも接合層（１９，２１）を構成する材料が拡散するのを抑制する機能を有する材料で構成されていればよく、Ｐｔ、Ｔｉの少なくとも一方を含んでいればよい。
保護層２３は、例えば保護層１７と同一の材料で構成され、接合層（１９，２１）を構成する材料が支持基板３側に拡散するのを抑制する目的で設けられている。ただし、保護層２３は必ずしも備えられていなくても構わない。
（電流遮断層１４）
発光素子１は、導電層２０の一部上面に電流遮断層１４を備えている。本実施形態では、電流遮断層１４は、第一電極１３と同一の材料、すなわちＡｇ合金で構成されている。
図１に示すように、第一電極１３及び電流遮断層１４は、いずれもｐ型半導体層１１と接触して形成されている。第一電極１３は、ｐ型半導体層１１との間でオーミック接触が形成されている。一方、電流遮断層１４は、ｐ型半導体層１１との間でショットキー接触が形成されており、ｐ型半導体層１１との接触抵抗が、第一電極１３よりも高い。
電流遮断層１４は、支持基板３の面に直交する方向（以下、一例として「鉛直方向」と記載する。）に関して、第二電極１５に対向する位置に形成されている。仮に、鉛直方向に第二電極１５と対向する位置において、ｐ型半導体層１１との接触抵抗が低い層が形成されている場合、発光素子１に対して電圧を印加すると、鉛直方向に第二電極１５と対向する領域内に大部分の電流が流れてしまう。この結果、活性層９の特定の領域のみが発光してしまい、発光効率が低下する。電流遮断層１４は、活性層９を流れる電流を支持基板３の面に平行な方向（以下、一例として「水平方向」と記載する。）に拡げることで、活性層９の発光効率を高める機能を有している。
また、本実施形態のように、電流遮断層１４が、活性層９で生成された光に対して高い反射率を示す材料で形成されることで、第一電極１３と同様の理由により、光取り出し効率を向上させることができる。
（絶縁層２４）
本実施形態において、発光素子１は、電流遮断層１４の一部上面に形成された絶縁層２４を備えている。絶縁層２４は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、Ｚｒ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3などで構成される。この絶縁層２４は、製造方法の項で後述するように、素子分離時におけるエッチングストッパとして機能させる目的で設けられている。
なお、図１では図示していないが、半導体層５の側面に保護膜としての絶縁層を形成しても構わない。なお、この保護膜としての絶縁層は、透光性を有する材料（例えばＳｉＯ2など）で構成するのが好ましい。また、光取り出し効率を更に高める目的で、ｎ型半導体層７の上面に微小の凹凸（メサ構造）を形成しても構わない。
図１に示す発光素子１によれば、光取り出し効率が低下することを抑制しながらも、従来の素子よりも低い動作電圧で発光させることができる点については、製造方法の説明をした後に実施例を参照して後述される。
［製造方法］
次に、発光素子１の製造方法の一例につき、図２Ａ〜図２Ｊに模式的に示す工程断面図を参照して説明する。なお、以下で説明する製造条件や膜厚等の寸法はあくまで一例である。
（ステップＳ１）
図２Ａに示すように、成長基板２５を準備する。成長基板２５としては、一例としてＣ面を有するサファイア基板を用いることができる。
準備工程として、成長基板２５のクリーニングを行う。このクリーニングは、より具体的な一例としては、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着）装置の処理炉内に成長基板２５を配置し、処理炉内に流量が例えば１０ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を例えば１１５０℃に昇温することにより行われる。
（ステップＳ２）
図２Ｂに示すように、成長基板２５の上層に、アンドープ層２７、ｎ型半導体層７、活性層９、及びｐ型半導体層１１を順に形成する。このステップＳ２は、例えば以下の手順で行われる。
まず、成長基板２５の上面に、ＧａＮよりなる低温バッファ層を形成し、その上層にＧａＮよりなる下地層を形成する。これらの低温バッファ層及び下地層がアンドープ層２７に対応する。具体的なアンドープ層２７の形成方法は、例えば以下の通りである
まず、МОＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を４８０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量がそれぞれ５ｓｌｍの窒素ガス及び水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が５０μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に６８秒間供給する。これにより、成長基板２５の表面に、厚みが２０ｎｍのＧａＮよりなる低温バッファ層を形成する。
次に、ＭＯＣＶＤ装置の炉内温度を１１５０℃に昇温する。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１００μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ及び流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に３０分間供給する。これにより、低温バッファ層の表面に、厚みが１．７μｍのＧａＮよりなる下地層を形成する。
次に、アンドープ層２７の上層にｎ型半導体層７を形成する。ｎ型半導体層７の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
まず、引き続き炉内温度を１１５０℃とした状態で、ＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を３０ｋＰａとする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が２０ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が９４μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が６μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及び流量が０．０１３μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシランを処理炉内に６０分間供給する。これにより、例えばＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎの組成を有し、厚みが２μｍのｎ型半導体層７がアンドープ層２７の上層に形成される。
なお、この後、ＴＭＡの供給を停止すると共に、それ以外の原料ガスを６秒間供給することにより、ｎ型ＡｌＧａＮ層の上層に、厚みが５ｎｍ程度のｎ型ＧａＮよりなる保護層を有してなるｎ型半導体層７を実現してもよい。
上記の説明では、ｎ型半導体層７に含まれるｎ型不純物をＳｉとする場合について説明したが、ｎ型不純物としては、Ｓｉ以外にＧｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ又はＴｅ等を用いることができる。
次に、ｎ型半導体層７の上層に活性層９を形成する。活性層９の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
まずＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａ、炉内温度を８３０℃とする。そして、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が１ｓｌｍの水素ガスを流しながら、原料ガスとして、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１２μｍｏｌ／ｍｉｎのトリメチルインジウム（ＴＭＩ）及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に４８秒間供給するステップを行う。その後、流量が１０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が１．６μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、０．００２μｍｏｌ／ｍｉｎのテトラエチルシラン及び流量が３０００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニアを処理炉内に１２０秒間供給するステップを行う。以下、これらの２つのステップを繰り返すことにより、厚みが２ｎｍのＩｎＧａＮよりなる発光層、及び厚みが７ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮよりなる障壁層が１５周期積層されてなる活性層９が、ｎ型半導体層７の上層に形成される。
次に、活性層９の上層にｐ型半導体層１１を形成する。ｐ型半導体層１１の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
具体的には、ＭＯＣＶＤ装置の炉内圧力を１００ｋＰａに維持し、処理炉内にキャリアガスとして流量が１５ｓｌｍの窒素ガス及び流量が２５ｓｌｍの水素ガスを流しながら、炉内温度を１０２５℃に昇温する。その後、原料ガスとして、流量が３５μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が２０μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及びｐ型不純物をドープするための流量が０．１μｍｏｌ／ｍｉｎのビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を処理炉内に６０秒間供給する。これにより、活性層９の表面に、厚みが２０ｎｍのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。その後、ＴＭＡの流量を４μｍｏｌ／ｍｉｎに変更して原料ガスを３６０秒間供給することにより、厚みが１２０ｎｍのＡｌ0.13Ｇａ0.87Ｎの組成を有する正孔供給層を形成する。これらの正孔供給層によりｐ型半導体層１１が形成される。
なお、上述した正孔供給層の上層に、ｐ型不純物濃度が高濃度のコンタクト層を形成するものとしても構わない。この場合、具体的には、原料ガスとして、流量が１７μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＧ、流量が２μｍｏｌ／ｍｉｎのＴＭＡ、流量が２５００００μｍｏｌ／ｍｉｎのアンモニア及びｐ型不純物をドープするための流量が０．２μｍｏｌ／ｍｉｎのビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を処理炉内に１８０秒間供給する。これにより、活性層９の表面に、厚みが２０ｎｍのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎの組成を有するp-AlGaNコンタクト層を形成する。
（ステップＳ３）
ステップＳ２で得られたウェハに対して活性化処理を行う。具体的な一例としては、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal：急速加熱）装置を用いて、窒素雰囲気下中６５０℃で１５分間の活性化処理を行う。
（ステップＳ４）
ｐ型半導体層１１の上面の所定箇所に絶縁層２４を形成する（図２Ｃ参照）。
より具体的には、隣接する素子との境界となる領域内におけるｐ型半導体層１１の上面に、例えばＡｌ2Ｏ3をスパッタリング法によって膜厚１００ｎｍ程度成膜することで絶縁層２４を形成する。なお、成膜する材料は絶縁性材料であればよく、Ａｌ2Ｏ3の他、ＳｉＮやＳｉＯ2でも構わない。なお、絶縁層２４の膜厚は適宜設定されるものとしてよい。
（ステップＳ５）
ｐ型半導体層１１の上面の所定領域に第一電極１３を形成する（図２Ｃ参照）。第一電極１３の具体的な形成方法は、例えば以下の通りである。
ｐ型半導体層１１の上面の所定領域に、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成された材料膜を成膜する。一例としては、スパッタ装置にて、ｐ型半導体層１１の上面の所定領域に、膜厚２００ｎｍ程度のＡｇ合金を成膜する。本実施形態では、一例として、質量％が０．０５％ｗｔのＧｅ、０．３％ｗｔのＣｕを含むＡｇ合金を成膜する。
その後、ＲＴＡ装置等を用いてドライエア又は不活性ガス雰囲気中で所定の温度条件下でコンタクトアニール処理を行い、Ａｇ合金とｐ型半導体層１１とのオーミック接触を形成させる。これにより、Ａｇ合金で構成された第一電極１３が形成される。
なお、本ステップＳ５を、ステップＳ４の前に行っても構わない。
（ステップＳ６）
ｐ型半導体層１１が露出している領域、及び絶縁層２４の上面に電流遮断層１４を形成する（図２Ｄ参照）。
より具体的な一例としては、ステップＳ５と同様に、スパッタ装置にて膜厚２００ｎｍのＡｇ合金を成膜する。本実施形態では、ステップＳ５と同じ材料膜を成膜する場合について説明するが、成膜材料を異ならせても構わない。
そして、ステップＳ５よりも低温でアニール処理をするか、又はアニール処理を行わない。これにより、本ステップで成膜されたＡｇ合金、ｐ型半導体層１１との間でショットキー接触が形成される。これにより電流遮断層１４が形成される。
（ステップＳ７）
第一電極１３及び電流遮断層１４の上面を覆うように、全面に保護層１７を形成する。その後、保護層１７の上面に接合層１９を形成する（図２Ｅ参照）。具体的な方法の一例は以下のとおりである。
まず、電子線蒸着装置（ＥＢ装置）を用いて、膜厚１００ｎｍのＴｉと膜厚２００ｎｍのＰｔを３周期成膜することで保護層１７を形成する。更にその後、保護層１７の上面（Ｐｔ表面）に、膜厚１０ｎｍのＴｉを蒸着させた後、Ａｕ８０％Ｓｎ２０％で構成されるＡｕ−Ｓｎハンダを膜厚３μｍ蒸着させることで接合層１９を形成する。
（ステップＳ８）
成長基板２５とは別に準備された支持基板３の上面に、ステップＳ７と同様の方法で、保護層２３及び接合層２１を形成する（図２Ｆ参照）。支持基板３としては、上述したようにＣｕＷ、Ｗ、Ｍｏ等の導電性基板、又はＳｉ等の半導体基板を利用することができる。なお、保護層２３については形成しないものとしても構わない。
（ステップＳ９）
図２Ｇに示すように、成長基板２５の上層に形成された接合層１９と、支持基板３の上層に形成された接合層２１を貼り合わせることで、成長基板２５と支持基板３の貼り合わせを行う。具体的な一例としては、２８０℃の温度、０．２ＭＰａの圧力下で、貼り合わせ処理が行われる。
この工程により、接合層１９及び接合層２１が溶融して接合されることで、支持基板３と成長基板２５が表裏面に貼り合わされた構造が形成される。つまり、接合層１９と接合層２１は、本ステップ以後においては一体化されているものとして構わない。そして、本ステップＳ９の実行前の段階で保護層２３及び保護層１７が形成されていることで、接合層（１９，２１）の構成材料の拡散が抑制されている。
（ステップＳ１０）
次に、成長基板２５を剥離する（図２Ｈ参照）。より具体的には、成長基板２５を上に向け、支持基板３を下に向けた状態で、成長基板２５側からレーザを照射する。ここで、照射するレーザを、成長基板２５の構成材料（本実施形態ではサファイア）を透過し、アンドープ層２７の構成材料（本実施形態ではＧａＮ）によって吸収されるような波長の光とする。これにより、アンドープ層２７でレーザ光が吸収されるため、成長基板２５とアンドープ層２７の界面が高温化してＧａＮが分解され、成長基板２５が剥離される。
その後、ウェハ上に残存しているＧａＮ（アンドープ層２７）を、塩酸等を用いたウェットエッチング、又はＩＣＰ装置を用いたドライエッチングによって除去し、ｎ型半導体層７を露出させる。なお、本ステップＳ１０においてアンドープ層２７が除去されて、ｐ型半導体層１１、活性層９、及びｎ型半導体層７が、支持基板３側からこの順に積層されてなる半導体層５が残存する（図２Ｉ参照）。
（ステップＳ１１）
次に、図２Ｊに示すように、隣接する素子同士を分離する。具体的には、隣接素子との境界領域に対し、ＩＣＰ装置を用いて絶縁層２４の上面が露出するまで半導体層５をエッチングする。このとき、上述したように絶縁層２４はエッチングストッパーとして機能する。
なお、図２Ｊでは、半導体層５の側面が鉛直方向に対して傾斜を有するように図示しているが、これは一例であって、このような形状に限定する趣旨ではない。
（ステップＳ１２）
次に、ｎ型半導体層７の上面の所定の領域、より詳細には、ｎ型半導体層７の上面のうち、第一電極１３に対して鉛直方向に対向しない領域の一部、すなわち電流遮断層１４に対して鉛直方向に対向する領域の一部に、第二電極１５を形成する。第二電極１５を形成する具体的な方法の一例としては、膜厚１００ｎｍのＣｒと膜厚３μｍのＡｕを蒸着した後、窒素雰囲気中で２５０℃、１分間程度のアニール処理を行う。
（ステップＳ１３）
次に、各素子同士を例えばレーザダイシング装置によって分離し、支持基板３の裏面を例えばＡｇペーストにてパッケージと接合する。その後は、第二電極１５の一部領域に対してワイヤボンディングを行う。以上の工程を経て、図１に示す発光素子１が製造される。
［検証］
以下において、本実施形態の発光素子１によれば、従来の素子よりも動作電圧を低下できる点につき説明する。
図３Ａ及び図３Ｂは、検証用に作成された発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、いずれの素子も、いわゆるフリップチップ型の構造を有している。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、図１に示す発光素子１と同一の材料で構成されているものについては同一の符号を付している。
図３Ａに示す検証用の発光素子４０ａは、以下の手順で作製された素子である。
まず、上述したステップＳ１〜Ｓ３と同様の工程を行う。その後、一部領域内のｐ型半導体層１１及び活性層９をエッチングして、ｎ型半導体層７を露出させる。その後、ステップＳ５と同様に、ｐ型半導体層１１の上面にＧｅ及びＣｕを含むＡｇ合金からなる第一電極１３を形成し、ステップＳ１２と同様に、ｎ型半導体層７の上面に第二電極１５を形成する。そして、第一電極１３及び第二電極１５のそれぞれに対して、電流供給部となるパッド電極４３を形成した後、配線パターンが形成された素子基板４１とパッド電極４３とをボンディング電極４５によって連結する。これにより、図３Ａに示す発光素子４０ａが形成される。
なお、図３Ｂに示す検証用の発光素子４０ｂは、Ａｇ合金からなる第一電極１３に代えて、純粋なＡｇからなる第一電極５０を形成した点以外は、発光素子４０ａと同一の構成である。
図４Ａは、図３Ａに示した発光素子４０ａの電流電圧特性を示すグラフである。また、図４Ｂは、図３Ｂに示した発光素子４０ｂの電流電圧特性を示すグラフである。図４Ａ及び図４Ｂによれば、フリップチップ型の発光素子では、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金からなる第一電極１３を備える場合と、純粋なＡｇからなる第一電極５０を備える場合とで、動作電圧にほとんど差が生じないことが確認される。
図５は、検証用に作製された発光素子の構成を模式的に示す断面図である。図５に示す発光素子４０ｃは、第一電極５０及び電流遮断層５１をいずれも純粋なＡｇで構成した点が図１の発光素子１と異なっている。
図６は、図５の発光素子４０ｃと図１の発光素子１の電流電圧特性を対比したグラフである。図４Ａ及び図４Ｂに示した結果とは異なり、図６によれば、第一電極１３をＡｇ合金で形成した発光素子１の方が、第一電極５０を純粋なＡｇで形成した発光素子４０ｃと比較して動作電圧が低減されていることが分かる。
以上の結果から、ｐ型半導体層１１に対して電流を供給するための電極をＡｇ合金で形成する場合と純粋なＡｇで形成する場合を比べると、フリップチップ型の素子では動作電圧に差は生じない一方で、縦型の素子ではＡｇ合金で形成することで動作電圧を低下させる効果が得られることが分かる。この理由について、現時点では定かではないが、本発明者は以下のように推察している。
発光素子４０ｃの第一電極５０を構成するＡｇは、加熱により凝集しやすいという性質を有している。よって、ｐ型半導体層１１との間でのオーミックコンタクトを確保するためのアニール工程（ステップＳ５）によって、第一電極５０が加熱されることで、第一電極５０を構成するＡｇが凝集し、一部の領域においてボールアップ現象が生じる。これに対し、発光素子１のように、第一電極１３をＡｇ合金で構成した場合には、かかるボールアップ現象の発現が抑制される。
図７Ａ及び図７Ｂは、第一電極（１３，５０）を形成した状態で加熱した後の表面状態を示す写真である。図７Ａが発光素子４０ｃの写真に対応し、図７Ｂが発光素子１の写真に対応する。図７Ａの写真には、表面に多くの黒い斑点６０が現れており、これはＡｇのボールアップ現象が生じていることを示唆している。一方、図７Ｂの写真には図７Ａのような斑点がほとんど現れていない。
ところで、成長基板２５として用いられるサファイアと、各半導体層（２７，７，９，１１）とでは、格子定数が異なっている。このため、各半導体層のエピタキシャル成長工程が完了した時点（図２Ｂ参照）では、実際には、各半導体層（２７，７，９，１１）は成長基板２５に対して歪みを有した状態で成長している。つまり、この時点で再上層に位置するｐ型半導体層１１は、実際には上面が湾曲した状態で形成される。
発光素子１及び発光素子４０ｃを形成する場合、このように湾曲した上面を有するｐ型半導体層１１の上面に、第一電極（１３，５０）及び保護層１７を形成した後、貼り合わせ工程（ステップＳ９）が行われる。このため、当該貼り合わせ工程に際しては、接合層（１９，２１）が溶融可能な温度条件下で、且つ、所定の圧力をかける必要がある。特に、第一電極（１３，５０）は、高融点金属で構成された保護層１７とｐ型半導体層１１で挟まれた状態で加熱・加圧環境下に置かれることとなる。
このような環境下に置かれたことで、発光素子４０ｃでは、一部の箇所でボールアップ現象が生じていた第一電極５０とｐ型半導体層１１との密着性が低下し、コンタクト抵抗が低下したものと考えられる。これに対し、発光素子１の場合には、第一電極１３をＡｇ合金で構成しており、ボールアップ現象の発現が抑制されているため、上記の環境下に置かれても依然として発光素子４０ｃに比べてｐ型半導体層１１との密着性が高く、低いコンタクト抵抗が実現できたものと考えられる。この考察は、貼り合わせ工程を必要としないフリップチップ型の構造においては動作電圧に差が現れない一方（図４Ａ及び図４Ｂ）、、縦型構造においてはＡｇ合金からなる第一電極１３を備えた発光素子１において、Ａｇからなる第一電極５０を備えた発光素子４０ｃよりも動作電圧が低下した結果（図６）に沿う。
発光素子１のように、Ａｇ合金からなる第一電極１３を備えることで、ｐ型半導体層１１との密着性が高まった理由の一つとして、本発明者は、第一電極１３にＣｕを混在させたことにあると推察している。ＡｇにＣｕを含ませることで耐熱性が向上した結果、加熱時にＡｇが凝集する現象が発生するのが抑制されたものと考えられる。
ところで、ＣｕはＡｇに比べると、活性層９から射出された光に対する反射率が低い。このため、Ｃｕを過剰に混在させた場合には、光取り出し効率を低下させる可能性がある。図８は、第一電極１３に混在させるＣｕの濃度Ｄ１と、第一電極１３の反射特性、及びアニール後の第一電極１３の表面状態の関係を示す表である。
具体的には、反射特性は、ＡｇとＣｕの合金に対して、波長３６５ｎｍの光を照射し、反射光として受光した光の光量が、入射光に対して８０％以上であるものを「Ａ」評価とし、８０％を下回るものを「Ｂ」評価とした。また、表面状態については、アニール後のＡｇ−Ｃｕ合金を写真で撮影し、発現しているボールアップの割合が高いものを「Ｂ」評価とし、ボールアップがほとんど確認されないか、確認されてもその割合が低いものを「Ａ」評価とした。ここで、撮影されたＡｇ−Ｃｕ合金の面積に対して、ボールアップ状態の領域が専有している面積の割合が１０％以上であるものをもって、発現しているボールアップの割合が高いと判断した。
ＡｇにＣｕを全く混在させない場合と比べると、Ｃｕを微量でも混在させた方が耐熱性が上がり、ボールアップ現象の発現が抑制されるため、コンタクト抵抗の低下に寄与するものと考えられる。ただし、Ａｇ合金に含まれるＣｕの比率を、重量％で０．１ｗｔ％未満とした場合には、ボールアップ現象の発現を大きく抑制できるとまではいえず、発光素子の動作電圧を低下させる効果はあまり大きくはないと考えられる。よって、発光素子の動作電圧を大幅に低下させるためには、第一電極１３を構成するＡｇ合金に含まれるＣｕの比率を、重量％で０．１ｗｔ％以上とするのが好ましい。
他方、Ａｇ合金に含まれるＣｕの比率を、重量％で０．５ｗｔ％より多く混在させてしまうと、活性層９で生成される光に対する反射率が低下してしまうため、光取り出し効率を低下させてしまう。よって、光取り出し効率の低下を抑制する観点からは、第一電極１３を構成するＡｇ合金に含まれるＣｕの比率を、重量％で０．５ｗｔ％以下とするのが好ましい。
ＣｕはＡｇに比べると仕事関数の大きい材料である。このため、ＡｇにＣｕを混在させることで、ｐ型半導体層１１との間で良好なコンタクトを確保しやすくなると考えられる。つまり、ＡｇにＣｕを混在させることで、Ａｇの耐熱性を向上させるのみならず、第一電極１３自体の仕事関数を大きくする結果、ｐ型半導体層１１との接触抵抗の低下に寄与しているものと考えられる。更に、ＡｇにＣｕを混在させることで、耐酸化性が高められ、Ａｇが酸化することが抑制されるため、反射率の低下を抑制する作用もあると考えられる。
ところで、Ａｇは酸化のみならず、硫化しやすい性質を有することが知られている。そして、Ａｇは、酸化や硫化が生じると、別の物質に変化し反射率が低下してしまう。そこで、発光素子１が備える第一電極１３は、耐硫化性を高める目的で、ＡｇにＧｅを混在させている。このＧｅは、Ｃｕと同様に、Ａｇよりも仕事関数の大きな物質であるため、Ｇｅを混在させることで、反射率の低下を抑制しながら、ｐ型半導体層１１との接触抵抗を低下させることができるものと推察される。
図９は、第一電極１３に混在させるＧｅの濃度Ｄ２と、発光素子１の動作電圧及び光出力の関係を示す表である。図９における「電圧」とは、発光素子１に対して１Ａの電流を流すために必要な動作電圧を表したものである。また、図９における「出力」とは、発光素子１に対して１Ａを供給したときに取り出される光出力を、純粋Ａｇからなる第一電極５０を備える発光素子４０ｃに１Ａを供給したときに取り出される光出力を１としたときの相対値で表したものである。
図９によれば、重量％濃度でＧｅが０．１％ｗｔ以下の範囲内においては、第一電極１３に混在させるＧｅの濃度を高めるほど、動作電圧を低減できていることが分かる。このことは、Ｇｅが仕事関数の大きな材料であるため、Ｇｅを混在させることで、第一電極１３がｐ型半導体層１１との間で良好なコンタクトを確保しやすくなることを示唆するものである。すなわち、コンタクト性を向上させる観点からは、微量でも第一電極１３にＧｅを混在させるのが好ましいといえる。
一方で、図９によれば、重量％濃度でＧｅが０．１％ｗｔ以下を超えると、０．０１％ｗｔ以上０．１％ｗｔ以下の場合よりも、発光素子１の動作電圧が上昇している。これは、Ｇｅが比抵抗の大きい材料であるため、第一電極１３そのものの比抵抗が上昇してしまったことに起因するものと推察される。
また、重量％濃度でＧｅが０．１％ｗｔ以下を超えると、光出力も低下している。これは、Ｇｅが第一電極１３に多く含まれたことで、反射率が低下したことに起因するものと考えられる。
以上を踏まえると、発光素子１の光取り出し効率の低下を抑制しながら、動作電圧を低下させる観点からは、第一電極１３に混在させるＧｅの濃度を、重量％で０．１ｗｔ％以下とするのが好ましいといえる。
なお、第一電極１３に混在させるＧｅの濃度を重量％で０．１ｗｔ％以下とした場合において、第一電極１３に混在させるＣｕの濃度を変化させた場合には、図８と同様の結果が確認された。また、第一電極１３に混在させるＣｕの濃度を重量％で０．５ｗｔ％以下とした場合において、第一電極１３に混在させるＧｅの濃度を変化させた場合には、図９と同様の結果が確認された。このことから、発光素子１を、Ｃｕ及びＧｅを含むＡｇ合金からなる第一電極１３を備える構成とし、このＡｇ合金に含まれるＣｕ濃度を重量％で０．５ｗｔ％以下とし、Ｇｅ濃度を重量％で０．１ｗｔ％以下とすることで、高い光取り出し効率を維持したまま、動作電圧を低下させることができる。更に、Ａｇ合金に含まれるＣｕ濃度を重量％で０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下とし、Ｇｅ濃度を重量％で０．０１ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下とすることで、光取り出し効率を向上させる効果と、動作電圧を低下させる効果を高めることができる。
図１０は、発光素子１と発光素子４０ｃの双方において、ｐ型半導体層１１として、第一電極（１３，５０）と接触している領域、すなわちｐ型コンタクト層をＧａＮで形成した場合と、ＡｌＧａＮ（ここではＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ）で形成した場合とで、動作電圧を比較した表である。図１０には、発光素子（１，４０ｃ）に対して１Ａの電流を供給するために必要な動作電圧が記載されている。
なお、この検証に用いられた発光素子１は、上述したステップＳ１〜Ｓ１３を経て製造された素子が採用された。また、発光素子４０ｃについても、ステップＳ５及びＳ６において、Ａｇ合金に代えて純粋なＡｇを成膜した点を除いては、発光素子１と同様の手順により作成された素子が採用された。
ＡｌＧａＮはＧａＮに比べてバンドギャップエネルギーが高いため、正孔濃度が低くなり、動作電圧が高くなることが予想される。このため、３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の波長帯の光（例えば近紫外光）の発光素子を製造する場合においても、ｐ型コンタクト層としてはＧａＮが用いられることが従来行われている。
しかし、図１０によれば、Ａｇ合金からなる第一電極１３を備えた発光素子１によれば、ｐ型コンタクト層をＡｌＧａＮで構成しても、ＧａＮで構成した場合とほぼ同程度の動作電圧が実現できていることが確認される。これに対し、純粋なＡｇからなる第一電極５０を備えた発光素子４０ｃの場合、ｐ型コンタクト層をＡｌＧａＮで構成した場合には、ＧａＮで構成した場合と比べて動作電圧が高くなっている。これは、前述したように、ＡｌＧａＮでは高い正孔濃度を実現することが難しいため、コンタクト抵抗がＧａＮの場合よりも高くなっていることが原因であると考えられる。
以上の検証の結果から、第一電極１３をＣｕ及びＧｅを含むＡｇ合金で構成した発光素子１によれば、第一電極５０を純粋なＡｇで構成した発光素子４０ｃに比べて、ｐ型半導体層１１との間のコンタクト抵抗の低減を図ることができ、低い動作電圧が実現できていることが分かる。また、混在させるＣｕ及びＧｅを所定の範囲内の濃度にすることで、Ａｇ合金で構成される第一電極１３についてもＡｇ電極と同程度又はそれ以上の反射率を実現できる。
なお、Ｇｅは耐硫化性を有する性質がある。このため、第一電極１３にＧｅを混在させることで、使用と共にＡｇが硫化することで反射率が低下するのを抑制する効果も得られる。図９によれば、Ｇｅ濃度を０．１ｗｔ％以下とした第一電極１３を備える発光素子１が、純粋Ａｇからなる第一電極５０を備える発光素子４０ｃと同程度の光出力である旨が示されているが、これは短い時間で１Ａを供給したことによるものである。つまり、連続的に発光させた場合には、時間経過と共にＡｇが硫化することで発光素子４０ｃにおいては第一電極５０の反射率が低下する一方、発光素子１が備える第一電極１３は、耐硫化性が高められているため、発光素子４０ｃよりも反射率の低下の速度が遅い。この結果、時間の経過と共に、発光素子４０ｃの光出力が、発光素子１の光出力よりも低下することが想定される。
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
〈１〉図１１に示す発光素子１ａのように、電流遮断層１４を備えずに当該箇所に絶縁層２４を備える構成を採用しても構わない。ただし、反射率の高い材料からなる電流遮断層１４を備える発光素子１の方が、発光素子１ａよりも更に光取り出し効率を高めることができる。
なお、図１に示す発光素子１において、電流遮断層１４については、純粋なＡｇで構成しても構わない。この領域は、ｐ型半導体層１１とのコンタクト性の問題は生じないため、純粋なＡｇで構成しても、発光素子１と同様に動作電圧を低下させることができる。ただし、純粋なＡｇの場合、酸化又は硫化が生じやすく、これによって反射率が低下する可能性があるため、電流遮断層１４についてもＡｇ合金で構成した方が、更に高い光取り出し効率が実現される。
〈２〉図１０で参照したように、ｐ型コンタクト層をＧａＮで構成した場合においても、発光素子１は、発光素子４０ｃよりも低い動作電圧が実現できている。このため、ｐ型半導体層１１のうち、ｐ型コンタクト層についてはＧａＮで構成した発光素子１においても、従来よりも低い動作電圧を実現することができる。
〈３〉上述した実施形態では、第一電極１３として、ＡｇにＧｅ及びＣｕを混在させた合金からなるものとした。これに加えて、更に動作電圧を低下させるべく、第一電極１３の構成材料として、仕事関数の大きい材料であるＰｄを微量に混在させるものとしても構わない。また、第一電極１３の構成材料として、反射率を向上させるべく、近紫外領域の光に対して高い反射率を示す材料であるＡｌを微量に混在させるものとしても構わない。なお、第一電極１３にＡｌを混在させることで、Ａｇのボールアップを抑制する効果も発現するため、動作電圧を更に低下させる効果が得られる。
また、第一電極１３を形成する工程（ステップＳ５）において、Ａｇ合金の上面に膜厚が数ｎｍ程度のＮｉ薄膜を形成しても構わない。このような構成とすることで、Ａｇのボールアップを抑制する効果を更に高めることができる。
〈４〉上述した実施形態では、ｎ型半導体層７がＡｌＧａＮで構成されているものとして説明したが、ＡｌＧａＮに限らず、例えばＡｌＩｎＧａＮなど、Ａｌ及びＧａを含む窒化物半導体で構成されているものとしても構わない。ｐ型半導体層１１においても同様である。
なお、本発明は、活性層９から射出される光の波長が３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下である場合において、ｎ型半導体層７又はｐ型半導体層１１の一部に薄膜のＧａＮ層が含まれる構成を権利範囲から排除する趣旨ではない。
〈５〉上述した実施形態では、活性層９が波長３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の光を生成可能な窒化物半導体で構成されている場合について説明したが、他の波長の光を生成可能な材料で構成されているものとしても構わない。
１，１ａ ： 窒化物半導体発光素子
３ ： 支持基板
５ ： 半導体層
７ ： ｎ型半導体層
９ ： 活性層
１１ ： ｐ型半導体層
１３ ： 第一電極
１４ ： 電流遮断層
１５ ： 第二電極
１７ ： 保護層
１９ ： 接合層
２１ ： 接合層
２３ ： 保護層
２４ ： 絶縁層
２５ ： 成長基板
２７ ： アンドープ層
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ ： 検証用の半導体発光素子
４１ ： 素子基板
４３ ： パッド電極
４５ ： ボンディング電極
５０ ： Ａｇからなる第一電極
６０ ： 斑点（ボールアップ）
９０ ： 従来の発光素子
９１ ： 支持基板
９２ ： 導電層
９３ ： 反射膜
９４ ： 絶縁層
９５ ： 反射電極
９６ ： ｐ型半導体層
９７ ： 活性層
９８ ： ｎ型半導体層
９９ ： 半導体層
１００ ： ｎ側電極

Claims (7)

  1. 支持基板と、
    前記支持基板の上層に形成され、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、及び、前記支持基板の面に直交する方向に前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層とで挟まれた活性層を含む半導体層と、
    前記半導体層の面のうち、前記支持基板に近い側の面上に形成された第一電極と、
    前記半導体層の面のうち、前記第一電極が形成されている側とは反対側の面上に形成された第二電極と、
    前記第一電極の面のうち、前記半導体層が形成されている側とは反対側の面上に形成された導電性の保護層とを有し、
    前記半導体層は、窒化物半導体で構成され、
    前記保護層は、融点がＡｇより高い金属材料を含んで構成され、
    前記第一電極は、Ｇｅ及びＣｕを含むＡｇ合金で構成されることを特徴とする窒化物半導体発光素子。
  2. 前記保護層の面のうち、前記第一電極が形成されている側とは反対側の面上に形成された接合層を有し、
    前記保護層は、Ｐｔ、Ｔｉの少なくとも一方を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
  3. 前記ｐ型半導体層が前記第一電極に接触する構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。
  4. 前記ｎ型半導体層、及び前記ｐ型半導体層は、いずれもＡｌ及びＧａを含む窒化物半導体で構成され、
    前記活性層は、波長３６５ｎｍ以上４０５ｎｍ以下の光を生成可能な窒化物半導体で構成されることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
  5. 前記第一電極を構成するＡｇ合金がＡｌを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
  6. 前記第一電極を構成するＡｇ合金がＰｄを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
  7. 前記第一電極を構成するＡｇ合金は、Ｇｅの質量％濃度が０．１ｗｔ％以下であり、Ｃｕの質量％濃度が０．５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
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