JP2016225384A - 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導電形の第１半導体層と、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銀を含む第２電極層と、を含む。前記第２電極層と前記第３半導体層との間に前記第２半導体層が配置される。前記第２電極層は、第１金属領域と、第２金属領域と、を含む。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２金属領域に含まれるＧａの濃度は、前記第１金属領域に含まれるＧａの濃度よりも高い。【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、電極として高反射率の銀（Ａｇ）が用いられる。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。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銀を含む第２電極層と、を含む。前記第２電極層と前記第３半導体層との間に前記第２半導体層が配置される。前記第２電極層は、第１金属領域と、第２金属領域と、を含む。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２金属領域に含まれるＧａの濃度は、前記第１金属領域に含まれるＧａの濃度よりも高い。

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２（ａ）〜図２（ｃ）は、半導体発光素子についての実験結果を示す模式図である。 半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。 半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。 図５（ａ）〜図５（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）及び図６（ｂ）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（ａ）〜図７（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。 図８（ａ）及び図８（ｂ）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（ａ）及び図９（ｂ）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図である。 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。 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１２（ａ）及び図１２（ｂ）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。 第２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。

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。第１半導体層１０は、例えば、ｎ形ＧａＮを含む。第２半導体層２０は、例えば、ｐ形ＧａＮを含む。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２電極層５０と第３半導体層３０との間に、第２半導体層２０が配置される。

第１電極層４０と第２電極層５０との間に電圧を加えることで、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に電流が供給される。これにより、第３半導体層３０から光が放出される。半導体発光素子１１０は、例えば、ＬＥＤである。

第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう第１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１半導体層１０は、第１面１０ａと、第２面１０ｂと、を有する。第１面１０ａは、第３半導体層３０の側の面である。第２面１０ｂは、第１面１０ａとは反対側の面である。

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１半導体部分１０ｃから第２半導体部分１０ｄに向かう方向は、Ｚ軸方向と交差する。第１半導体部分１０ｃは、Ｚ軸方向において、第２半導体層２０と重なる。第２半導体部分１０ｄは、Ｚ軸方向において、第２半導体層２０と重ならない。第１電極層４０は、第２半導体部分１０ｄと接する。この例では、第１電極層４０は、第１面１０ａの側に設けられている。

第２電極層５０は、銀を含む。第２電極層５０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％（ａｔｏｍ％）以下である。

第２電極層５０は、第１金属領域５０ａと、第２金属領域５０ｂと、を含む。第１金属領域５０ａ及び第２金属領域５０ｂのそれぞれは、銀を含む。第１金属領域５０ａ及び第２金属領域５０ｂのそれぞれは、例えば、第２半導体層２０と接する。

第１金属領域５０ａは、第１電極層４０に近い。第２金属領域５０ｂは、第１電極層４０から遠い。第１金属領域５０ａと第１電極層４０との間の距離は、第２金属領域５０ｂと第１電極層４０との間の距離よりも短い。

第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。第２金属領域５０ｂは、Ｇａを含む。第１金属領域５０ａは、Ｇａを含まなくても良い。第２金属領域５０ｂと第２半導体層２０との間の接触抵抗は、第１金属領域５０ａと第２半導体層２０との間の接触抵抗よりも低くなる。

第１電極層４０に近い第１金属領域５０ａにおける接触抵抗が、第１電極層４０から遠い第２金属領域５０ｂにおける接触抵抗よりも高くなることで、第１金属領域５０ａを通過して第２半導体層２０に流れる電流が過度に大きくなることが抑制できる。これにより、発光の均一性を向上することができる。

図１（ａ）に示すように、半導体発光素子１１０は、第１層５１をさらに含む。第１層５１と第２半導体層２０との間に第１金属領域５０ａが配置される。第１方向（第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かうＺ軸方向）において、第１層５１は、第２金属領域５０ｂと重ならない。すなわち、第２電極層５０の一部（第１金属領域５０ａ）の上に、第１層５１が設けられている。

第１層５１は、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）の少なくともいずれかを含む。後述するように、銀含有層の上にこのような第１層５１が設けられた状態でアニール処理（熱処理）が行われる。熱処理は、例えば、酸素を含む雰囲気中で行われる。この熱処理により、銀含有層と第２半導体層２０との接触抵抗が、第１層５１が設けられていない部分よりも高くなる。これにより、部分的に接触抵抗が高い部分が得られる。

第１層５１は、例えば、第２電極層５０の側面５０ｓを覆う。第２電極層５０の側面５０ｓは、Ｘ−Ｙ平面（第１方向に対して垂直な平面）と交差する。第２金属領域５０ｂから第１金属領域５０ａに向かう方向を第２方向（例えばＸ軸方向）とする。Ｘ軸方向において、側面５０ｓは、第２金属領域５０ｂと第１電極層４０との間に設けられる。すなわち、第２方向における側面５０ｓの位置は、第２方向における第２金属領域５０ｂの位置と、第２方向における第１電極層４０の位置と、の間に位置する。そして、第２方向において、第１層５１は側面５０ｓと重なる。第１層５１が第２電極層５０の側面５０ｓを覆うことで、側面５０ｓの近傍においても、高い接触抵抗が得られる。

図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１１も、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、第１層５１と、を含む。半導体発光素子１１１においては、第１電極層４０は、第１半導体層１０の第２面１０ｂの側に設けられている。半導体発光素子１１１においても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性が向上できる。

図１（ｃ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１２は、第１半導体層１０、第２半導体層２０、第３半導体層３０、第１電極層４０、第２電極層５０及び、第１層５１に加えて、第２層５２をさらに含む。第２層５２を除く部分については、半導体発光素子１１０と同様なので説明を省略する。

半導体発光素子１１２において、第１層５１と第２半導体層２０との間に第１金属領域５０ａが配置される。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）において、第１層５１は第２金属領域５０ｂと重ならない。第２層５２と第２半導体層２０との間に、第２金属領域５０ｂが配置される。第２層５２と第１金属領域５０ａとの間に、第１層５１が配置される。すなわち、第２電極層５０の一部（第１金属領域５０ａ）の上に、第１層５１が設けられる。第２電極層５０の別の一部（第２金属領域５０ｂ）の上、及び、第１層５１の上に、第２層５２が設けられる。第２層５２は、例えば、バリアメタルである。第２層５２は、例えば、保護層である。第２層５２は、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む。

後述するように、第２電極層５０となる銀含有層の一部の上に、第１層５１が設けられた状態で熱処理（酸素を含む雰囲気中での加熱）を行うことで、第１層５１が設けられた部分の接触抵抗が高くなる。この後に、第２層５２を形成する。第２層５２は、この熱処理が施されない。第２層５２が設けられた部分の接触抵抗は、低い。

第２層５２の材料として、第１層５１と同じ材料を用いても良い。第１層５１には上記の熱処理が施され、第２層５２には上記の熱処理が施されない。このため、第１層５１は酸化される。一方、第２層５２の酸化の程度は低い。このため、第１層５１に含まれる酸素の濃度は、第２層５２に含まれる酸素の濃度よりも高くなる。例えば、第１層５１がニッケル（Ｎｉ）を含む場合、第１層５１は酸化ニッケルを含む。このとき、第２層５２としてニッケルを用いた場合に、第２層５２中に含まれる酸素の濃度は、第１層５１中に含まれる酸素の濃度よりも低い。

すなわち、第１層５１は、第１金属元素（例えばＮｉ）を含み、第２層５２は、その第１金属元素（例えばＮｉ）を含む。このとき、第１層５１に含まれる酸素の濃度は、第２層５２に含まれる酸素の濃度よりも高い。

第２層５２を設けた場合においても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高くなる。これにより、発光の均一性が向上する。

図１（ｄ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１３も、第１半導体層１０、第２半導体層２０、第３半導体層３０、第１電極層４０、第２電極層５０及び第１層５１及び第２層５２を含む。半導体発光素子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の側に設けられている。半導体発光素子１１３においても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性が向上できる。

このような第１層５１を設けることで、第２電極層５０と第２半導体層２０との間の接触抵抗が変化する。この現象は、本願発明者が独自に実施した実験により明らかになった。以下、この実験について説明する。

実験で作製された半導体発光素子の試料においては、第２半導体層２０の上にＡｇ膜（第２電極層５０に相当）が設けられ、Ａｇ膜の上にＮｉ層が設けられている。Ｎｉ層は、Ａｇ膜の側面には設けられていない。Ａｇ膜の側面が外部に露出している。この状態で、酸素を含む雰囲気で熱処理をしたところ、Ａｇ膜の外縁部（端部）で発光輝度が高く、Ａｇ膜の中央部では、発光輝度が低いことが分かった。このことは、Ｎｉ層で覆われている、Ａｇ膜の中央部の接触抵抗が、Ｎｉ層で覆われていない側面に近い外縁部の接触抵抗よりも高いことを示している。以下、実験の試料の分析結果について説明する。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、半導体発光素子についての実験結果を示す模式図である。 図２（ａ）は、実験の試料の一部を示す模式的断面図である。第２半導体層２０（ｐ形ＧａＮ層）の表面にＡｇ膜（第２電極層５０）が設けられ、その上にＮｉ層（第１層５１）が設けられている。Ａｇ膜（第２電極層５０）の側面は、露出している。このような試料において、ＴＥＭ−ＥＤＸ分析（Transmission Electron Microscope - Energy Dispersive X-ray spectrometry）が行われる。分析は、図２（ａ）のＣ１−Ｃ２線に沿った中央部と、Ｃ３−Ｃ４線に沿った外縁部と、において実施される。Ｃ３−Ｃ４線と、Ａｇ膜の端部と、の距離は、約１μｍである。Ｃ１−Ｃ２線と、Ａｇ膜の端部と、の距離は、約１５０μｍである。

図２（ｂ）は、Ｃ１−Ｃ２線に沿った中央部についての分析結果を示す。図２（ｃ）は、Ｃ３−Ｃ４線に沿った外縁部についての分析結果を示す。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺ（ｎｍ）である。縦軸は、検出された元素の濃度Ｃ（原子パーセント：ａｔｏｍ％）である。

図２（ｂ）に示すように、中央部（Ｃ１−Ｃ２線）においては、Ａｇ領域において、Ｇａは実質的に検出されない。

図２（ｃ）に示すように、外縁部（Ｃ３−Ｃ４線）においては、Ａｇ領域において、Ｇａが検出される。

図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、Ｇａの濃度Ｃの曲線と、Ａｇの濃度Ｃの曲線と、が交差する。この交差する位置を、ＧａＮ領域（第２半導体層２０）とＡｇ領域（第２電極層５０）との間の境界（第１境界Ｂ１及び第２境界Ｂ２）とする。Ａｇ膜中に評価位置（第１評価位置Ｄ１及び第２評価位置Ｄ２）を設定する。第１評価位置Ｄ１と第１境界Ｂ１との間の距離は、１０ｎｍである。第２評価位置Ｄ２と第２境界Ｂ２との間の距離は、１０ｎｍである。

中央部においては、第１評価位置Ｄ１におけるＧａの濃度Ｃは、１ａｔｏｍ％未満である。外縁部においては、第２評価位置Ｄ２におけるＧａの濃度Ｃは、１５ａｔｏｍ％以上１９ａｔｏｍ％以下である。このように、評価位置において、外縁部におけるＧａの濃度Ｃは、中央部におけるＧａの濃度の１０倍以上である。この例では、１５倍以上である。

このように、Ａｇ膜の外縁部に含まれるＧａの濃度が、Ａｇ膜の中央部に含まれるＧａの濃度よりも高いのは、Ａｇ膜の側面（端部）がＮｉ層に覆われておらず、露出していることが原因であると、考えられる。

例えば、Ｎｉ層を設けない状態でＡｇ膜を、酸素を含む雰囲気で熱処理すると、Ａｇ膜とＧａＮ層との間の界面を通過して、Ｇａ原子がＡｇ膜中に拡散すると考えれる。これにより、低い接触抵抗が得られる。一方、Ｎｉ層で覆われた状態のＡｇ膜を、酸素を含む雰囲気で熱処理すると、Ｇａ原子のＡｇ膜中への拡散が抑制される。これにより、接触抵抗は、高い。Ｎｉ層を設けない状態でＡｇ膜を酸素を含む雰囲気で熱処理すると、酸素が、Ａｇ膜とＧａＮ層との間の界面の近傍に導入されると考えられる。これに対して、Ｎｉ層で覆われた状態のＡｇ膜を、酸素を含む雰囲気で熱処理した場合には、Ａｇ膜とＧａＮ層との間の界面の近傍に酸素が導入され難い。Ａｇ膜中のＧａ原子の存在は、酸素の導入と関係していると考えられる。そして、接触抵抗の違いは、酸素の導入と関係していると考えられる。

このような特異的な現象は、銀含有層の上に、Ｎｉ層を設けた場合に得られる。この現象は、銀含有層の上に、Ａｌ層を設けた場合にも得られる。この現象は、銀含有層の上に、ＳｉＮ層を設けた場合にも得られる。これに対して、Ｎｉ層の代わりにＰｔ層またはＲｈ層を用いた場合には、このような特異的な現象は生じない。

実施形態においては、このような現象を用いて、第２電極層５０に接触抵抗の変化が設けられる。

実施形態においては、例えば、第１金属領域５０ａは、第１位置（例えば、第１評価位置Ｄ１に対応）を有する。第１金属領域５０ａと第２半導体層２０との間の界面（例えば、第１境界Ｂ１に対応）と、第１位置と、の間の距離は、１０ｎｍである。第２金属領域５０ｂは、第２位置（例えば、第２評価位置Ｄ２に対応）を有する。第２金属領域５０ｂと第２半導体層２０との間の界面（例えば、第２境界Ｂ２に対応）と、第２位置と、の間の距離は、１０ｎｍである。このような第２位置におけるＧａの濃度は、このような第１位置におけるＧａの濃度の１０倍以上である。第２位置におけるＧａの濃度は、第１位置におけるＧａの濃度の１５倍以上でも良い。これにより、異なる接触抵抗が得られる。

実施形態においては、第２電極層５０の一部に上記の第１層５１を設けることで、第２電極層５０に接触抵抗の変化が設けられる。実施形態において、第１層５１の厚さは、１ナノメートル（ｎｍ）以上３００ナノメートル以下である。第１層５１の厚さが、１ｎｍよりも薄いと、第２電極層５０における接触抵抗の変化が得にくくなる。第１層５１の厚さが、３００ｎｍよりも厚いと、例えば、第２電極層５０が剥がれ易くなる。

実施形態においては、例えば、銀含有層を熱処理することで、接触抵抗の変化が設けられる。以下、熱処理の条件と、接触抵抗と、の関係について説明する。以下に説明する実験では、Ａｇ膜がｐ形ＧａＮ層の上に設けられ、Ａｇ膜の上には他の層（第１層５１及び第２層５２など）が設けられていない。このような試料において、熱処理の条件が変更されている。

図３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Ａｇ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３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３に表したように、Ａｇ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、Ａｇ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５．５×１０^−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。

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。
図４は、Ａｇ膜に、窒素を含む雰囲気中で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４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３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、Ａｇ膜の反射率の評価結果について説明する。
図５（ａ）〜図５（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５（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５（ｂ）及び図５（ｃ）には、コンタクト抵抗Ｒｃ及び平均粒径ＡＧＳが、図５（ａ）に対応して示されている。図５（ｂ）の縦軸は、コンタクト抵抗Ｒｃである。図５（ｃ）の縦軸は、Ａｇ膜の粒の平均粒径ＡＧＳ（μｍ）である。

図５（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５（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５（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。

本実施形態においては、Ａｇ膜の一部の上に、第１層５１が設けられる。そして、Ａｇ膜の別の一部は、第１層５１に覆われていない。この状態で、酸素を含む雰囲気での熱処理を行う。これにより、第１層５１で覆われていない部分では、上記の酸素を含む雰囲気での熱処理に対応する特性が得られる。一方、第１層５１で覆われた部分では、酸素を含まない雰囲気（窒素を含む雰囲気）での熱処理に対応する特性が得られる。

例えば、第１層５１が設けられる第１金属領域５０ａにおいては、例えば、反射率Ｒｆは、９７％〜１００％である。コンタクト抵抗Ｒｃは、例えば、７×１０^−３Ωｃｍ^２〜８×１０^−３Ωｃｍ^２以下または、６×１０^−３Ωｃｍ^２〜７×１０^−３Ωｃｍ^２以下である。平均粒径ＡＧＳは、例えば、０．２１μｍ〜０．２８μｍである。

一方、第１層５１が設けられない第２金属領域５０ｂにおいては、反射率Ｒｆは、例えば、約９４％である。そして、コンタクト抵抗Ｒｃは、例えば、１．５×１０^−４Ωｃｍ^２〜２×１０^−４Ωｃｍ^２以下である。そして、平均粒径ＡＧＳは、例えば、約０．１９μｍである。

このように、本実施形態においては、第１金属領域５０ａは、第１平均粒径を有し、第２金属領域５０ｂは、第２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。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２平均粒径は、０．１８μｍ以上０．１９５μｍ以下である。例えば、第１平均粒径は、０．２０５μｍ以上０．３０μｍ以下である。

このように、第２電極層５０において異なる平均粒径が設けられることで、異なる接触抵抗が設けられる。これにより、発光の均一性を向上できる。

以下、積層体１５の例について説明する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）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６（ａ）に示すように、半導体発光素子１１０ｐにおいて、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１１０ｐ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。

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となる銀含有層が形成される。

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。第３半導体層３０から放出される発光光のピーク波長は、３６０ナノメートル（ｎｍ）以上５８０ｎｍ以下である。ピーク波長において、発光光の強度は最高となる。

図６（ｂ）に示すように、半導体発光素子１１０ｑにおいて、第２層５２が設けられている。これ以外は、半導体発光素子１１０ｐと同様である。

図７（ａ）〜図７（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７（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７（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、４つの井戸層が設けられているが、井戸層の数は任意である。

図７（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以下であり、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以下であり、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７（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８（ａ）及び図８（ｂ）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８（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子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。この例では、第２電極層５０は、第１金属領域５０ａ及び第２金属領域５０ｂに加え、第３金属領域５０ｃ及び第４金属領域５０ｄを含む。そして、第１層５１に加え、第３層５１ａが設けられている。第２半導体層２０は、第１部分２０ａと第２部分２０ｂとを含む。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方向（Ｘ軸方向）において、第１半導体層１０は、第２半導体層２０の第１部分２０ａと、第２半導体層２０の第２部分２０ｂと、の間の部分を含む。第２方向（Ｘ軸方向）において、第２半導体層２０の第１部分２０ａと、第２半導体層２０の第２部分２０ｂと、の間に、第１電極層４０が設けられる。

第２方向（Ｘ軸方向）において、第２金属領域５０ｂと第４金属領域５０ｄとの間に、第１金属領域５０ａ及び第２金属領域５０ｂ設けられる。第２方向（Ｘ軸方向）において、第１金属領域５０ａと第２金属領域５０ｂとの間に、第１電極層４０が設けられる。

第１方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体層１０の一部と、第１金属領域５０ａと、の間、及び、第１半導体層１０の一部と、第２金属領域５０ｂと、の間に第２半導体層２０の第１部分２０ａが配置される。第１方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体層１０の別の一部と、第３金属領域５０ｃと、の間、及び、第１半導体層１０の別の一部と、第４金属領域５０ｄと、の間に第２半導体層２０の第２部分２０ｂが配置される。

第１層５１と、第２半導体層２０の第１部分２０ａと、の間に、第１金属領域５０ａが設けられる。Ｚ軸方向において、第１層５１は、第２金属領域５０ｂと重ならない。第１層５１は、第２方向（Ｘ軸方向）において、第２電極層５０の側面５０ｓと重なる。第１層５１は、第２電極層５０の側面５０ｓを覆う。

第３層５１ａと、第２半導体層２０の第２部分２０ｂと、の間に、第３金属領域５０ｃが設けられる。Ｚ軸方向において、第３層５１ａは、第４金属領域５０ｄと重ならない。第３層５１ａは、第２方向（Ｘ軸方向）において、第２電極層５０の別の側面５０ｓａと重なる。第３層５１ａは、第２電極層５０の別の側面５０ｓａを覆う。第２電極層５０の別の側面５０ｓａは、Ｘ−Ｙ平面（第１方向に対して垂直な平面）と交差する。第２方向における上記の側面５０ｓａの位置は、第２方向における第４金属領域５０ｄの位置と、第２方向における第１電極層４０の位置と、の間に位置する。第３層５１ａには、第１層５１の構成及び材料が適用できる。

半導体発光素子１１４において、第４金属領域５０ｄに含まれるＧａの濃度は、第３金属領域５０ｃに含まれるＧａの濃度よりも高い。第４金属領域５０ｄと第２半導体層２０（第２部分２０ｂ）との間の接触抵抗は、第３金属領域５０ｃと第２半導体層２０（第２部分２０ｂ）との間の接触抵抗よりも低くなる。これにより、発光の均一性を向上できる。

図８（ｂ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１４ａにおいては、半導体発光素子１１４において、第２層５２及び第４層５２ａがさらに設けられている。これ以外は、半導体発光素子１１４と同様なので説明を省略する。

第２層５２と、第２半導体層２０（第１部分２０ａ）との間に、第２金属領域５０ｂが配置される。第２層５２と第１金属領域５０ａとの間に、第１層５１が配置される。第４層５２ａと、第２半導体層２０（第２部分２０ｂ）との間に、第４金属領域５０ｄが配置される。第４層５２ａと第３金属領域５０ｃとの間に、第３層５１ａが配置される。第４層５２ａには、第２層５２の構成及び材料が適用できる。半導体発光素子１１４ａにおいても、これにより、発光の均一性を向上できる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）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図である。
図９（ｂ）は、平面図である。図９（ａ）は、図９（ｂ）のＡ１−Ａ２線断面図である。図９（ｂ）においては、一部の要素を透過した状態で記載している。

図９（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子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、第２電極層５０、第１層５１及び第２層５２が設けられる。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。

さらに、半導体発光素子１１５は、電極５５ｅと、基体５５と、金属膜５６と、絶縁膜８１、絶縁層８２及び絶縁膜８３を含む。電極５５ｅの上に、基体５５が設けられる。基体５５の上に金属膜５６が設けられる。金属膜５６の上に、第２層５２が設けられる。第２層５２の一部の上に、絶縁層８２が設けられる。第２層５２の別の一部の上に、第１層５１及び第２電極層５０が設けられる。第１層５１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膜８１が設けられる。第１電極層４０、絶縁膜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。

この例では、電極５５ｅは、基体５５、金属膜５６、第２層５２及び第２電極層５０を介して、第２半導体層２０と電気的に接続される。

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、絶縁膜８３が設けられている。凹凸１６の深さは、第３半導体層３０から放出される光のピーク波長以上である。これにより、光取り出し効率が向上する。

半導体発光素子１１５においては、第１半導体層１０は、Ｚ軸方向において第２半導体層２０と重なる第１半導体部分１０ｃと、Ｚ軸方向において第２半導体層２０と重ならない第２半導体部分１０ｄと、を含む。第１電極層４０は、第２半導体部分１０ｄと接する。基体５５と第１半導体層１０との間に第２半導体層２０が配置される。基体５５と第２半導体層２０との間に、第２電極層５０及び第２層５２が配置される。基体５５と第２電極層５０と間、及び、基体５５と第１層５１との間に第２層５２が配置される。基体５５と第２半導体部分１０ｄとの間に第１電極層４０が配置される。そして、絶縁層８２は、基体５５と第１電極層４０との間に設けられる。

図９（ｂ）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第１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金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。

例えば、第１金属領域５０ａと第１パッド４５との間の距離は、第２金属領域５０ｂと第１パッド４５との間の距離よりも短くても良い。このときも、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。電流が集中する第１パッド４５の近傍において、第２半導体層２０と第２電極層５０との間の接触抵抗を他の部分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することができる。

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１０に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１６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、第２電極層５０、第１層５１、第２層５２及び絶縁層８２が設けられる。半導体発光素子１１６は、第１配線層４４及び絶縁層８４をさらに含む。これ以外の構成は、半導体発光素子１１５に関して説明した構成と同様である。

第１配線層４４は、第１電極層４０と電気的に接続される。第１配線層４４と基体５５との間（第１配線層４４と金属膜５６との間）に絶縁層８４が設けられる。第１配線層４４の上に、第１パッド４５が配置される。第１パッド４５は、Ｚ軸方向において、積層体１５と重ならない。すなわち、第１パッド４５と基体５５の一部との間に絶縁層８４が設けられる。絶縁層８４の一部と、第１半導体層１０の一部と、の間に、第１配線層４４の一部が設けられる。絶縁層８４の別の一部と、第１パッド４５と、の間に、第１配線層４４の別の一部が設けられる。

半導体発光素子１１６においても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。

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断面図である。 図１１に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１７においては、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、第２電極層５０、第１層５１、第２層５２及び絶縁層８４が設けられる。半導体発光素子１１７は、第２配線層５７及び絶縁層８５をさらに含む。これ以外の構成は、半導体発光素子１１５に関して説明した構成と同様である。

絶縁層８５は、基体５５と第２電極層５０との間に設けられる。絶縁層８５は、金属膜５６と第２電極層５０との間に設けられる。絶縁層８５と第２電極層５０との間、及び、絶縁層８５と第２半導体層２０との間に、第２層５２が設けられる。第２層５２と、第２電極層５０の第１金属領域５０ａとの間に、第１層５１が配置される。第２層５２と、第２半導体層２０の間に、第２電極層５０の第２金属領域５０ｂが配置される。

第２配線層５７は、第２電極層５０と電気的に接続される。第２配線層５７は、第２電極層５０と連続している。第２配線層５７と基体５５との間（第２配線層５７と金属膜５６との間）に絶縁層８５が設けられる。第２配線層５７の上に、第２パッド５８が配置される。第２パッド５８は、Ｚ軸方向において、積層体１５と重ならない。すなわち、第２パッド５８と基体５５の一部との間に絶縁層８５が設けられる。絶縁層８５の一部と、第２半導体層２０の一部と、の間に、第２配線層５７の一部（第２電極層５０の一部に対応する）が設けられる。絶縁層８５の別の一部と、第２パッド５８と、の間に、第２配線層５７の別の一部が設けられる。

半導体発光素子１１７においても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）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１２（ａ）に示すように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１８においては、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、第２電極層５０、第１層５１及び基体５５が設けられる。この例では、電極５５ｅ及び金属膜５６がさらに設けられる。積層体１５、第１電極層４０及び第２電極層５０に関しては、上記と同様である。

半導体発光素子１１８においては、基体５５と第１電極層４０との間に、第１半導体層１０が設けられる。基体５５と、第１半導体層１０との間に第３半導体層３０が設けられる。基体５５と、第３半導体層３０との間に第２半導体層２０が設けられる。基体５５と、第２半導体層１０との間に第２電極層５０が設けられる。基体５５と、第２電極層５０の一部と、の間に第１層５１が設けられる。Ｚ軸方向において、第１電極層４０は、第２電極層５０と重なる。すなわち、第１電極層４０と第２電極層５０との間に第１半導体層１０が配置され、第１半導体層１０と第２電極層５０との間に第２半導体層２０が配置される。第２電極層５０は、金属膜５６及び基体５５を介して、電極５５ｅと電気的に接続される。

第１層５１は、Ｚ軸方向において、第１電極層４０の少なくとも一部と重なる。第２電極層５０の第１金属領域５０ａは、Ｚ軸方向において第１層５１と重なる。第２電極層５０の第２金属領域５０ｂは、Ｚ軸方向において第１層５１と重ならない。この場合も、第１金属領域５０ａと第１電極層４０との間の距離は、第２金属領域５０ｂと第１電極層４０との間の距離よりも短い。

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１１８ａにおいては、積層体１５、第１電極層４０、第２電極層５０、第１層５１及び基体５５に加えて、第２層５２がさらに設けられる。これ以外は、半導体発光素子１１８と同様である。

基体５５と第２電極層５０との間に、第２層５２が設けられる。第２層５２の一部と、第１金属領域５０ａと、の間に、第１層５１が設けられる。第２層５２の別の一部と、第２半導体層２０と、の間に、第２金属領域５０ｂが設けられる。

半導体発光素子１１８及び１１８ａにおいても、第２金属領域５０ｂに含まれるＧａの濃度は、第１金属領域５０ａに含まれるＧａの濃度よりも高い。これにより、発光の均一性を向上することができる。

（第２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２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、金属膜を形成し、第１層５１を形成する（ステップＳ１１０）。

金属膜は、銀を含む。金属膜は、第２電極層５０となる。金属膜は、積層体１５の上に形成される。積層体１５は、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、第１半導体層１０と第２半導体層２０との間に設けられた第３半導体層３０と、を含む。第２金属膜は、積層体１５の第２半導体層２０の表面の上に形成される。

第１層５１は、金属膜の一部の上に形成される。第１層５１は、ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む。

この後、金属膜を、酸素を含む雰囲気中で熱処理を行う（ステップＳ１２０）。この熱処理で第１層５１も加熱される。熱処理の雰囲気は、酸素を含む。酸素を含む雰囲気における酸素の濃度は、５％以上である。この熱処理における処理温度は、３００℃以上４００℃以下である。時間は、１ミリ秒（ｍｓｅｃ）以上３分（ｍｉｎ）以下である。

これにより、第１層５１と重ならない部分の金属膜（第２金属領域５０ｂ）におけるＧａの濃度が、第１層５１と重なる部分の金属膜（第１金属領域５０ａ）におけるＧａの濃度よりも高くなる。そして、第１層５１と重なる部分の金属膜（第１金属領域５０ａ）と第２半導体層２０との間の接触抵抗が、第１層５１と重ならない部分の金属膜（第２金属領域５０ｂ）と第２半導体層２０との間の接触抵抗よりも高くなる。

本製造方法は、第１半導体層１０と電気的に接続される第１電極層４０をさらに形成することを含んでも良い。上記の金属膜は、非重畳部（第２金属領域５０ｂに対応）を有する。非重畳部（第２金属領域５０ｂ）は、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）にそって第１層５１と重ならない。金属膜の上記の一部（第１金属領域５０ａに対応）と第１電極層４０との間の距離は、非重畳部と第１電極層４０との間の距離よりも短い。これにより、第１電極層４０に近い部分での電流が抑制され、発光の均一性が高まる。

本製造方法において、熱処理の後に、金属膜の上及び第１層５１の上に、第２層５２をさらに形成しても良い（ステップＳ１３０）。第２層５２は、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む。これにより、上記の金属膜（第２電極層５０）の安定性が高まる。

上記の実施形態において、第１半導体層１０に電気的に接続される第１パッド４５が設けられる場合においては、第１金属領域５０ａは、第１パッド４５に近く、第２金属領域５０ｂは、第１パッド４５から遠くても良い。すなわち、実施形態は、以下の特徴を含んでも良い。

（特徴１）
第１導電形の第１半導体層と、
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パッドと、
前記第２半導体層と電気的に接続され銀を含む第２電極層と、
を備え、
前記第２電極層と前記第３半導体層との間に前記第２半導体層が配置され、
前記第２電極層は、第１金属領域と、第２金属領域と、を含み、前記第１金属領域と前記第１パッドとの間の距離は、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２金属領域に含まれるＧａの濃度は、前記第１金属領域に含まれるＧａの濃度よりも高い、半導体発光素子。
（特徴２）
第１層と、
第２層と、
をさらに含み、
前記第１層と前記第２半導体層との間に前記第１金属領域が配置され、
前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向において前記第１層は前記第２金属領域と重ならず、
前記第２層と前記第２半導体層との間に前記第２金属領域が配置され、
前記第２層と前記第１金属領域との間に前記第１層が配置される、特徴１記載の半導体発光素子。
（特徴３）
前記第１層は、ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む、特徴２記載の半導体発光素子。
（特徴４）
前記第２層は、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む特徴３記載の半導体発光素子。
（特徴５）
前記第１層は、第１金属元素を含み、
前記第２層は、前記第１金属元素を含み、
前記第１層に含まれる酸素の濃度は、前記第２層に含まれる酸素の濃度よりも高い、特徴２記載の半導体発光素子。
（特徴６）
前記第１半導体層は、
前記第１方向において前記第２半導体層と重なる第１半導体部分と、
前記第１方向において前記第２半導体層と重ならない第２半導体部分と、
を含み、
前記第１電極層は、前記第２半導体部分と接する、特徴２〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴７）
基体をさらに備え、
前記基体と前記第１半導体層との間に前記第２半導体層が配置され、
前記基体と前記第２半導体層との間に前記第２電極層及び前記第２層が配置され、
前記基体と前記第２電極層と間、及び、前記基体と前記第１層との間に前記第２層が配置され、
前記基体と前記第２半導体部分との間に前記第１電極層が配置される、特徴６記載の半導体発光素子。
（特徴８）
前記基体と前記第１電極層との間に設けられた絶縁層をさらに備えた特徴７記載の半導体発光素子。
（特徴９）
前記基体と前記第２電極層との間に設けられた絶縁層をさらに備えた特徴７記載の半導体発光素子。
（特徴１０）
ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む第１層をさらに含み、
前記第１層と前記第２半導体層との間に前記第１金属領域が配置され、
前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向において前記第１層は前記第２金属領域と重ならない、特徴１記載の半導体発光素子。
（特徴１１）
前記第２電極層は、前記第１方向に対して垂直な平面と交差する側面を有し、
前記第２金属領域から前記第１金属領域に向かう第２方向における前記側面の位置は、第２方向における前記第２金属領域の位置と、第２方向における前記第１パッドの位置と、の間に位置し、
前記第２方向において、前記第１層は前記側面と重なる、特徴２〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴１２）
前記第１パッドと前記第２電極層との間に前記第１半導体層が配置され、
前記第１半導体層と前記第２電極層との間に前記第２半導体層が配置され、
前記第１層は、前記第１方向において前記第１パッドの少なくとも一部と重なる、特徴２〜５、１０及び１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴１３）
前記第１層の厚さは、１ナノメートル以上３００ナノメートル以下である、特徴２〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴１４）
前記第１金属領域は、第１位置を有し、前記第１金属領域と前記第２半導体層との間の界面と、前記第１位置と、の間の距離は、１０ナノメートルであり、
前記第２金属領域は、第２位置を有し、前記第２金属領域と前記第２半導体層との間の界面と、前記第２位置と、の間の距離は、１０ナノメートルであり、
前記第２位置におけるＧａの前記濃度は、前記第１位置におけるＧａの濃度の１０倍以上である、特徴１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴１５）
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平均粒径を有する特徴１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
（特徴１６）
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る特徴１５記載の半導体発光素子。
（特徴１７）
第１導電形の第１半導体層と、
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、
を含む積層体の前記第２半導体層の表面の上に銀を含む金属膜を形成し、
前記金属膜の一部の上に、ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む第１層を形成し、
前記金属膜を、酸素を含む雰囲気中で熱処理を行う半導体発光素子の製造方法。
（特徴１８）
前記第１半導体層と電気的に接続される第１パッドをさらに形成し、
前記金属膜は、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう方向にそって前記第１層と重ならない非重畳部を有し、
前記金属膜の前記一部と前記第１パッドとの間の距離は、前記非重畳部と前記第１パッドとの間の距離よりも短い特徴１７記載の半導体発光素子の製造方法。
（特徴１９）
前記熱処理における処理温度は、３００℃以上４００℃以下である特徴１７または１８に記載の半導体発光素子の製造方法。
（特徴２０）
前記熱処理の後に、前記金属膜の上及び前記第１層の上に、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む第２層をさらに形成する、特徴１７〜１９のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。

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、第１層、第２層、パッド、及び、絶縁層な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部分、 ２０ｂ…第２部分、 ２１…第１ｐ側層、 ２２…第２ｐ側層、 ３０…第３半導体層、 ４０…第１電極層、 ４４…第１配線層、 ４５…第１パッド、 ５０…第２電極層、 ５０ａ…第１金属領域、 ５０ｂ…第２金属領域、 ５０ｃ…第３金属領域、 ５０ｄ…第４金属領域、 ５０ｓ、５０ｓａ…側面、 ５１…第１層、 ５１ａ…第３層、 ５２…第２層、 ５２ａ…第４層、 ５５…基体、 ５５ｅ…電極、 ５６…金属膜、 ５７…第２配線層、 ５８…第２パッド、 ８１…絶縁膜、 ８２…絶縁層、 ８３…絶縁膜、 ８４…絶縁層、 ８５…絶縁層、 １１０、１１０ａ〜１１０ｃ、１１０ｐ、１１０ｑ、１１１〜１１４、１１４ａ、１１５〜１１８、１１８ａ…半導体発光素子、 ＡＧＳ…平均粒径、 Ｂ１、Ｂ２…第１、第２境界、 ＢＬ…障壁層、 ＢＬ１〜ＢＬｎ…第１〜第ｎ障壁層、 ＢＬｐ…ｐ側障壁層、 Ｃ…濃度、 Ｄ１、Ｄ２…評価位置、 ＩＬ１、ＩＬ２…第１、第２中間層、 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、 ｐＺ…位置

Claims (20)

1. 第１導電形の第１半導体層と、
   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銀を含む第２電極層と、
   を備え、
   前記第２電極層と前記第３半導体層との間に前記第２半導体層が配置され、
   前記第２電極層は、第１金属領域と、第２金属領域と、を含み、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２金属領域に含まれるＧａの濃度は、前記第１金属領域に含まれるＧａの濃度よりも高い、半導体発光素子。
2. 第１層と、
   第２層と、
   をさらに含み、
   前記第１層と前記第２半導体層との間に前記第１金属領域が配置され、
   前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向において前記第１層は前記第２金属領域と重ならず、
   前記第２層と前記第２半導体層との間に前記第２金属領域が配置され、
   前記第２層と前記第１金属領域との間に前記第１層が配置される、請求項１記載の半導体発光素子。
3. 前記第１層は、ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む、請求項２記載の半導体発光素子。
4. 前記第２層は、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む請求項３記載の半導体発光素子。
5. 前記第１層は、第１金属元素を含み、
   前記第２層は、前記第１金属元素を含み、
   前記第１層に含まれる酸素の濃度は、前記第２層に含まれる酸素の濃度よりも高い、請求項２記載の半導体発光素子。
6. 前記第１半導体層は、
   前記第１方向において前記第２半導体層と重なる第１半導体部分と、
   前記第１方向において前記第２半導体層と重ならない第２半導体部分と、
   を含み、
   前記第１電極層は、前記第２半導体部分と接する、請求項２〜５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
7. 基体をさらに備え、
   前記基体と前記第１半導体層との間に前記第２半導体層が配置され、
   前記基体と前記第２半導体層との間に前記第２電極層及び前記第２層が配置され、
   前記基体と前記第２電極層と間、及び、前記基体と前記第１層との間に前記第２層が配置され、
   前記基体と前記第２半導体部分との間に前記第１電極層が配置される、請求項６記載の半導体発光素子。
8. 前記基体と前記第１電極層との間に設けられた絶縁層をさらに備えた請求項７記載の半導体発光素子。
9. 前記基体と前記第２電極層との間に設けられた絶縁層をさらに備えた請求項７記載の半導体発光素子。
10. ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む第１層をさらに含み、
    前記第１層と前記第２半導体層との間に前記第１金属領域が配置され、
    前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向において前記第１層は前記第２金属領域と重ならない、請求項１記載の半導体発光素子。
11. 前記第２電極層は、前記第１方向に対して垂直な平面と交差する側面を有し、
    前記第２金属領域から前記第１金属領域に向かう第２方向における前記側面の位置は、第２方向における前記第２金属領域の位置と、第２方向における前記第１電極層の位置と、の間に位置し、
    前記第２方向において、前記第１層は前記側面と重なる、請求項２〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
12. 前記第１電極層と前記第２電極層との間に前記第１半導体層が配置され、
    前記第１半導体層と前記第２電極層との間に前記第２半導体層が配置され、
    前記第１層は、前記第１方向において前記第１電極層の少なくとも一部と重なる、請求項２〜５、１０及び１１のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
13. 前記第１層の厚さは、１ナノメートル以上３００ナノメートル以下である、請求項２〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
14. 前記第１金属領域は、第１位置を有し、前記第１金属領域と前記第２半導体層との間の界面と、前記第１位置と、の間の距離は、１０ナノメートルであり、
    前記第２金属領域は、第２位置を有し、前記第２金属領域と前記第２半導体層との間の界面と、前記第２位置と、の間の距離は、１０ナノメートルであり、
    前記第２位置におけるＧａの前記濃度は、前記第１位置におけるＧａの濃度の１０倍以上である、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平均粒径を有する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
16. 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る請求項１５記載の半導体発光素子。
17. 第１導電形の第１半導体層と、
    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、
    を含む積層体の前記第２半導体層の表面の上に銀を含む金属膜を形成し、
    前記金属膜の一部の上に、ニッケル、アルミニウム及び窒化シリコンの少なくともいずれかを含む第１層を形成し、
    前記金属膜を、酸素を含む雰囲気中で熱処理を行う半導体発光素子の製造方法。
18. 前記第１半導体層と電気的に接続される第１電極層をさらに形成し、
    前記金属膜は、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう方向にそって前記第１層と重ならない非重畳部を有し、
    前記金属膜の前記一部と前記第１電極層との間の距離は、前記非重畳部と前記第１電極層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. 前記熱処理における処理温度は、３００℃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. 前記熱処理の後に、前記金属膜の上及び前記第１層の上に、白金、チタン及びニッケルの少なくともいずれかを含む第２層をさらに形成する、請求項１７〜１９のいずれか１つに記載の半導体発光素子の製造方法。

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