JP5526712B2

JP5526712B2 - 半導体発光素子

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Publication number: JP5526712B2
Application number: JP2009253928A
Authority: JP
Inventors: 宏二亀井; 宏琳王
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2029-11-05
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Description

本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。

近年、短波長光発光素子用の半導体材料として、ＧａＮ系化合物半導体が注目を集めている。ＧａＮ系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やＩＩＩ−Ｖ族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等によって形成される。

このようなＧａＮ系化合物半導体を用いた半導体発光素子では、通常、基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層からなるＬＥＤ構造を有する積層半導体層を形成し、最上部のｐ型半導体層に透明電極および外部接続用の電極パッド（ｐパッド電極）を形成する一方、ｐ型半導体層および発光層の一部をエッチング等によって除去して露出させたｎ型半導体層に外部接続用の他の電極パッド（ｎパッド電極）を形成する。

公報記載の従来技術として、透明電極上のｐパッド電極およびｎ型窒化物半導体層上のｎパッド電極をそれぞれＡｕ／Ｃｒの積層構造とすることで、ｐパッド電極の構成とｎパッド電極の構成とを共通化することが記載されている（特許文献１参照）。

特開２００８−２４４５０３号公報

ところで、このような半導体発光素子を組み込んだ発光装置等を製造する際、半導体発光素子に設けられたｐパッド電極およびｎパッド電極は、公知のワイヤボンダを用いてワイヤボンディングされる。ワイヤボンディングにおいて、各パッド電極にはワイヤを接続するために圧力がかけられるが、ワイヤボンディングを行った後に、各パッド電極が透明電極あるいは半導体層等の被積層体から剥がれてしまうことがあった。特に、ｐパッド電極は、透明電極との接合性が弱くなりやすく、結果としてワイヤボンディング後の剥がれも生じやすかった。

また、ｐパッド電極およびｎパッド電極を共通の構造で構成した場合、ｎ型半導体層とｎパッド電極との接続部においてオーミックコンタクトが取りにくくなり、結果として半導体発光素子における順方向電圧が高くなるなど、電気的特性が低下することがあった。

本発明は、２つの電極の構造を共通にして構成の簡易化を図るとともに、各電極の接合性を向上させつつ、半導体発光素子の電気的特性の低下を抑制することを目的とする。

本発明が適用される半導体発光素子は、第１の導電型を有する第１の半導体層と、第１の半導体層の一方の面に一方の面の一部を露出させるように積層される発光層と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有し発光層に積層される第２の半導体層と、インジウム酸化物を含むとともに発光層から出力される光に対する透光性を有し第２の半導体層の上に積層される透明電極と、ＴａおよびＰｔ、または、Ｔａ、ＮおよびＰｔを含んで構成され、第１の半導体層の上に積層される第１の接合層と、Ａｕを含んで構成され、第１の接合層の上に積層されるとともに第１の半導体層に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第１の接続電極と、Ｔａを含んで構成され、第１の接続電極のうち外部との電気的な接続に用いられる部位を除く領域の上に積層されるとともに第１の半導体層に接続される第１の密着層と、第１の接合層と同じ材質で構成され、透明電極の上に積層される第２の接合層と、第１の接続電極と同じ材質で構成され、第２の接合層の上に積層されるとともに透明電極に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第２の接続電極と、第１の密着層と同じ材質で構成され、第２の接続電極のうち外部との電気的な接続に用いられる部位を除く領域の上に積層されるとともに透明電極に接続される第２の密着層と、シリコン酸化物を含んで構成され、透明電極、第１の密着層および第２の密着層を覆うように設けられる保護層とを含んでいる。

このような半導体発光素子において、第１の接合層および第２の接合層におけるＴａとＰｔとの組成比が、重量比で９０：１０〜３０：７０の範囲にあることを特徴とすることができる。
また、第１の半導体層、発光層および第２の半導体層が、ＩＩＩ族窒化物半導体にて構成され、透明電極が、インジウム酸化物および亜鉛酸化物を含んで構成されることを特徴とすることができる。
さらに、第１の接続電極は、Ｐｔにて構成され、第１の接合層の上に積層される第１の拡散防止層と、ＡｕまたはＡｕを含む合金にて構成され、第１の拡散防止層の上に積層されるとともに第１の半導体層に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第１の接続電極層とを備え、第２の接続電極は、第１の拡散防止層と同じＰｔにて構成され、第２の接合層の上に積層される第２の拡散防止層と、第１の接続電極層と同じＡｕまたはＡｕを含む合金にて構成され、第２の拡散防止層の上に積層されるとともに透明電極に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第２の接続電極層とを備えることを特徴とすることができる。

本発明によれば、２つの電極の構造を共通にして構成の簡易化を図るとともに、各電極の接合性を向上させつつ、半導体発光素子の電気的特性の低下を抑制することができる。

半導体発光素子の断面模式図の一例である。半導体発光素子の平面模式図の一例である。半導体発光素子を構成する積層半導体層の断面模式図の一例である。電極形成工程における接合層形成工程、拡散防止層形成工程、接続電極層形成工程および密着層形成工程と、その後に行われる保護層形成工程とを説明するための図である。マスク形成工程を説明するための図である。各実施例および各比較例におけるｐ側ボンディングパッド電極の構成および製造条件と、各々の評価結果との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される半導体発光素子（発光ダイオード）１の断面模式図の一例であり、図２は図１に示す半導体発光素子１の平面模式図であり、図３は半導体発光素子１を構成する積層半導体層１００の断面模式図の概略図の一例である。

（半導体発光素子）
本実施の形態の半導体発光素子１は、基板１１０と、基板１１０上に積層される中間層１２０と、中間層１２０上に積層される下地層１３０とを備える。また、半導体発光素子１は、下地層１３０上に積層されるｎ型半導体層１４０と、ｎ型半導体層１４０上に積層される発光層１５０と、発光層１５０上に積層されるｐ型半導体層１６０とをさらに備える。なお、以下の説明においては、必要に応じて、これらｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０を、まとめて積層半導体層１００と呼ぶ。

さらに、半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１６０上に積層される透明電極１７０と、この透明電極１７０の一部に積層されるｐ側電極３００とをさらに備える。

さらにまた、半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を切り欠くことによって露出したｎ型半導体層１４０の半導体層露出面１４０ｃ上の一部に積層されるｎ側電極４００をさらに有している。

そして、半導体発光素子１は、透明電極１７０のうちｐ側電極３００が取り付けられていない領域およびｐ側電極３００の一部（後述するｐ側接続面３２３）を除く領域と、半導体層露出面１４０ｃのうちｎ側電極４００が取り付けられていない領域およびｎ側電極４００の一部（後述するｎ側接続面４２３）を除く領域とを覆うように積層される保護層１８０をさらに備えている。なお、保護層１８０は、ｐ型半導体層１６０、発光層１５０およびｎ型半導体層１４０の一部を切り欠くことによって露出したｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０の壁面も覆っている。

また、ｐ側電極３００は、透明電極１７０に積層されるｐ側接合層３１０と、ｐ側接合層３１０に積層されるとともに、その一部が保護層１８０によって覆われないことにより外部に露出するｐ側接続面３２３を形成するｐ側ボンディングパッド電極３２０と、ｐ側ボンディングパッド電極３２０のうちｐ側接続面３２３を除いた部位に積層されるとともに、その反対側の面には保護層１８０が積層されるｐ側密着層３３０とを備えている。そして、ｐ側ボンディングパッド電極３２０は、ｐ側接合層３１０に積層されるｐ側拡散防止層３２１と、ｐ側拡散防止層３２１に積層されるとともに一部にｐ側密着層３３０が積層されることによってｐ側接続面３２３が形成されるｐ側接続電極層３２２とを有している。

一方、ｎ側電極４００は、ｎ型半導体層１４０に積層されるｎ側接合層４１０と、ｎ側接合層４１０に積層されるとともに、その一部が保護層１８０によって覆われないことにより外部に露出するｎ側接続面４２３を形成するｎ側ボンディングパッド電極４２０と、ｎ側ボンディングパッド電極４２０のうちｎ側接続面４２３を除いた部位に積層されるとともに、その反対側の面には保護層１８０が積層されるｎ側密着層４３０とを備えている。そして、ｎ側ボンディングパッド電極４２０は、ｎ側接合層４１０に積層されるｎ側拡散防止層４２１と、ｎ側拡散防止層４２１に積層されるとともに一部にｎ側密着層４３０が積層されることによってｎ側接続面４２３が形成されるｎ側接続電極層４２２とを有している。

この半導体発光素子１においては、ｐ側電極３００におけるｐ側ボンディングパッド電極３２０を正極とし、ｎ側電極４００におけるｎ側ボンディングパッド電極４２０を負極とし、両者を介してｐ側電極３００からｎ側電極４００に向かう電流を流すことで、発光層１５０を発光させるようになっている。

では次に、半導体発光素子１の各構成要素について、より詳細に説明する。
＜基板＞
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。例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、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、ハフニウム、タングステン、モリブデン等からなる基板を用いることができる。
また、上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。サファイア基板を用いる場合は、サファイアのｃ面上に中間層１２０（バッファ層）を形成するとよい。

＜積層半導体層＞
積層半導体層１００は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる層であって、図１に示すように、基板１１０上に、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０およびｐ型半導体層１６０の各層がこの順で積層されて構成されている。ここで、第１の半導体層の一例としてのｎ型半導体層１４０は、第１の導電型の一例としての電子をキャリアとするものである。これに対し、第２の半導体層の一例としてのｐ型半導体１６０は、第２の導電型の一例としての正孔をキャリアとするものである。
また、図３に示すように、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０及びｐ型半導体層１６０の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成してもよい。さらにまた、積層半導体層１００は、さらに下地層１３０、中間層１２０を含めて呼んでもよい。
なお、積層半導体層１００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。以下、順次説明する。

＜中間層＞
中間層１２０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１２０は、上述のように、例えば、多結晶のＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。中間層１２０の厚みが０．０１μｍ未満であると、中間層１２０により基板１１０と下地層１３０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１２０の厚みが０．５μｍを超えると、中間層１２０としての機能には変化が無いのにも関わらず、中間層１２０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１２０は、基板１１０と下地層１３０との格子定数の違いを緩和し、特にｃ面を主面とするサファイアで基板１１０を構成した場合には、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１２０の上に単結晶の下地層１３０を積層すると、より一層結晶性の良い下地層１３０が積層できる。なお、本発明においては、中間層１２０の形成を行うことが好ましいが、必ずしも行わなくても良い。

また、中間層１２０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１２０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であってもよく、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１２０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１２０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１２０を基板１１０上に成膜した場合、中間層１２０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。

また、中間層１２０をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶（多結晶）とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。

＜下地層＞
下地層１３０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１３０を形成できるため好ましい。
下地層１３０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、結晶性の良好な下地層１３０を得やすい。
下地層１３０の結晶性を良くするためには、下地層１３０に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。

＜ｎ型半導体層＞
図３に示すように、ｎ型半導体層１４０は、ｎコンタクト層１４０ａとｎクラッド層１４０ｂとから構成されるのが好ましい。なお、ｎコンタクト層１４０ａがｎクラッド層１４０ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層１３０をｎ型半導体層１４０に含めてもよい。

ｎコンタクト層１４０ａは、ｎ側電極４００（図１参照）を設けるための層である。ｎコンタクト層１４０ａ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１４０ａ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１×１０¹⁷／ｃｍ³〜１×１０²⁰／ｃｍ³、好ましくは１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０¹⁹／ｃｍ³の濃度で含有すると、ｎ側電極４００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１４０ａの膜厚は、０．５μｍ〜５μｍとされることが好ましく、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１４０ａの膜厚が上記範囲にあると、発光層１５０等の結晶性が良好に維持される。

ｎコンタクト層１４０ａと発光層１５０との間には、ｎクラッド層１４０ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１４０ｂは、発光層１５０へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めとを行なう層である。ｎクラッド層１４０ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。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１４０ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１５０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ことは言うまでもない。なお、本明細書では、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮについて、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。

ｎクラッド層１４０ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５μｍ〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５μｍ〜０．１μｍである。ｎクラッド層１４０ｂのｎ型不純物濃度は１×１０¹⁷／ｃｍ³〜１×１０²⁰／ｃｍ³、が好ましく、より好ましくは１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０¹⁹／ｃｍ³である。不純物濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。

なお、ｎクラッド層１４０ｂ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、１０ｎｍ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１０ｎｍ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よい。
また、ｎクラッド層１４０ｂ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、この場合には、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＞
ｎ型半導体層１４０の上に積層される発光層１５０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。本実施の形態では、図３に示すように、発光層１５０を、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとが交互に積層されてなる多重量子井戸構造で構成している。そして、発光層１５０のうち、ｎクラッド層１４０ｂと接する側およびｐクラッド層１６０ａと接する側は、それぞれ障壁層１５０ａとなっている。

図３に示すような、量子井戸構造の井戸層１５０ｂ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１５０ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１ｎｍ〜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１５０の場合は、上記Ｇａ_1-yＩｎ_yＮを井戸層１５０ｂとし、井戸層１５０ｂ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１５０ａとする。井戸層１５０ｂおよび障壁層１５０ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。

＜ｐ型半導体層＞
図３に示すように、ｐ型半導体層１６０は、通常、ｐクラッド層１６０ａおよびｐコンタクト層１６０ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１６０ｂがｐクラッド層１６０ａを兼ねることも可能である。

ｐクラッド層１６０ａは、発光層１５０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１６０ａとしては、発光層１５０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１５０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、例えばＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。

ｐクラッド層１６０ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１５０へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１６０ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ〜４００ｎｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。
ｐクラッド層１６０ａのｐ型不純物濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³が好ましく、より好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³〜１×１０²⁰／ｃｍ³である。ｐ型不純物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１６０ａは、上述したｎクラッド層１４０ｂと同様に超格子構造としてもよく、この場合には、組成比が異なるＡｌＧａＮと他のＡｌＧａＮとの交互構造または組成が異なる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１６０ｂは、透明電極１７０を介してｐ側電極３００を設けるための層である。ｐコンタクト層１６０ｂ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側電極３００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コンタクト層１６０ｂでは、ｐ型不純物を１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²¹／ｃｍ³の濃度、好ましくは５×１０¹⁹／ｃｍ³〜５×１０²⁰／ｃｍ³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１６０ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１μｍ〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５μｍ〜０．２μｍである。ｐコンタクト層１６０ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。

＜透明電極＞
図１に示すように、ｐ型半導体層１６０の上には透明電極１７０が積層されている。
図２に示すように平面視したときに、透明電極１７０（図１参照）は、ｎ側電極４００を形成するために、エッチング等の手段によって一部が除去されたｐ型半導体層１６０の上面１６０ｃのほぼ全面を覆うように形成されているが、このような形状に限定されるわけでなく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。なお、透明電極１７０の構造も、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。

透明電極１７０は、ｐ型半導体層１６０との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、この半導体発光素子１では、発光層１５０からの光をｐ側電極３００が形成された側に取り出すことから、透明電極１７０は発光層１５０からの光に対する透過性に優れたものであることが好ましい。さらにまた、ｐ型半導体層１６０の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透明電極１７０は優れた導電性を有したものであることが好ましい。

以上のことから、透明電極１７０の構成材料としては、少なくともＩｎを含む導電性の酸化物からなる透光性の導電性材料を用いることが好ましい。Ｉｎを含む導電性の酸化物としては、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ））、ＩＧＯ（酸化インジウムガリウム（Ｉｎ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃））、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＣｅＯ₂））等が挙げられる。なお、これらの中に、例えばフッ素などの不純物が添加されていてもかまわない。

これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、透明電極１７０を形成できる。また、透明電極１７０を形成した後に、透明電極１７０の透明化を目的とした熱アニールを施す場合もある。

本実施の形態において、透明電極１７０は、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ₂Ｏ₃結晶を含む透明材料（例えば、ＩＴＯやＩＺＯ等）を好ましく使用することができる。
例えば、六方晶構造のＩｎ₂Ｏ₃結晶を含むＩＺＯを透明電極１７０として使用する場合、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ることで、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。透明電極１７０の膜厚は、特に制限されないが、例えば１０〜５００ｎｍの範囲であればよい。

＜保護層＞
保護層１８０は、半導体発光素子１の内部への水分等の進入を抑制するために設けられている。また、本実施の形態では、発光層１５０からの光を、保護層１８０を介して取り出すことから、保護層１８０は発光層１５０からの光に対する透過性に優れたものであることが望ましい。そこで、本実施の形態では、保護層１８０をＳｉＯ₂で構成している。ただし、保護層１８０を構成する材料についてはこれに限られるものではなく、ＳｉＯ₂に代えて、ＴｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ等を用いることができる。

＜ｐ側電極＞
次に、ｐ側電極３００の構成について詳細に説明する。このｐ側電極３００は、上述したように、ｐ側接合層３１０、ｐ側ボンディングパッド電極３２０（ｐ側拡散防止層３２１およびｐ側接続電極層３２２）、およびｐ側密着層３３０を備えている。このｐ側電極３００は所謂ボンディングパッドを兼ねており、外部に露出するｐ側接続面３２３に図示しないボンディングワイヤが接続されるようになっている。

なお、図１に示す例では、透明電極１７０の平坦面上にｐ側電極３００を設けているが、透明電極１７０に凹部を設け、この凹部の底面上にｐ側電極３００を設けるようにしてもかまわない。また、この例では、図２に示すように平面視したときに、ｐ側電極３００が円形状を呈するようになっているが、このような形状に限定されるわけではなく、例えば多角形状など任意の形状を選択することができる。

＜ｐ側接合層＞
第２の接合層の一例としてのｐ側接合層３１０は、透明電極１７０に対するｐ側ボンディングパッド電極３２０の接合強度を高め、且つ、透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０とのオーミックコンタクトを確保するために、透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０との間に設けられる。

本実施の形態におけるｐ側接合層３１０は、Ｔａを窒化させたＴａＮとＰｔとの混在層（以下の説明ではＴａＮ−Ｐｔ混在層と称する）で構成されている。これにより、透明電極１７０に対するｐ側ボンディングパッド電極３２０の接合強度を高め、且つ、透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０とのオーミックコンタクトを確保するようになっている。なお、この詳細については後述する。

ここで、ｐ側接合層３１０をＴａＮ−Ｐｔ混在層で構成した場合にあっては、ｐ側接合層３１０におけるＴａ、Ｐｔの比率（Ｔａ：Ｐｔ）を、質量％（ｍａｓｓ％）比で９０：１０〜３０：７０の範囲とすることが望ましい。ここで、Ｔａの比率が高すぎる場合には、透明電極１７０に対するｐ側ボンディングパッド電極３２０の接合強度が低下しやすくなる。一方、Ｐｔの比率が高すぎる場合には、透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０とのオーミックコンタクトが確保しにくくなる。

なお、ｐ側接合層３１０をＴａＮ−Ｐｔ混在層で構成する場合にあっては、膜厚方向にＴａ、Ｐｔの組成比を変化させるようにしてもよい。ただし、この場合には、透明電極１７０に近い側において透明電極１７０より遠い側よりもＴａの比率を低めにしておくことが望ましい。

また、ｐ側接合層３１０の膜厚は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲より選択することが望ましい。ｐ側接合層３１０の厚みが１ｎｍ未満であると、透明電極１７０に対するｐ側ボンディングパッド電極３２０の接合強度を高める効果が十分に得られない場合がある。また、ｐ側接合層３１０の厚みが１００ｎｍを超えると、ｐ側接合層３１０としての機能には変化が無いのにも関わらず、ｐ側接合層３１０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。

なお、この例では、ＴａＮ−Ｐｔ混在層にてｐ側接合層３１０を構成しているが、Ｔａに代えて、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏを用いることもできる。すなわち、ｐ側接合層３１０を、Ｎｂを窒化させたＮｂＮとＰｔとの混在層（以下の説明ではＮｂＮ−Ｐｔ混在層と称する）、Ｔｉを窒化させたＴｉＮとＰｔとの混在層（以下の説明ではＴｉＮ−Ｐｔ混在層と称する）、Ｗを窒化させたＷＮとＰｔとの混在層（以下の説明ではＷＮ−Ｐｔ混在層と称する）、あるいはＭｏを窒化させたＭｏＮとＰｔとの混在層（以下の説明ではＭｏＮ−Ｐｔ混在層と称する）で構成することができる。

また、ＴａＮ−Ｐｔ混在層にてｐ側接合層３１０を構成しているが、Ｔａについては必ずしも窒化させる必要はなく、例えばｐ側接合層３１０をＴａとＰｔとの混在層（以下の説明ではＴａ−Ｐｔ混在層と称する）で構成することも可能である。このようにｐ側接合層３１０をＴａ−Ｐｔ混在層で構成した場合にあっても、ｐ側接合層３１０におけるＴａ、Ｐｔの比率（Ｔａ：Ｐｔ）を、質量％（ｍａｓｓ％）比で９０：１０〜３０：７０の範囲とすることが望ましい。

また、ＴａＮ−Ｐｔ混在層にてｐ側接合層３１０を構成しているが、Ｔａについては必ずしも窒化させる必要はなく、酸化物の形態で、例えばｐ側接合層３１０をＴａＯとＰｔとの混在層（以下の説明ではＴａＯ−Ｐｔ混在層と称する）で構成することも可能である。このようにｐ側接合層３１０をＴａＯ−Ｐｔ混在層で構成した場合にあっても、ｐ側接合層３１０におけるＴａ、Ｐｔの比率（Ｔａ：Ｐｔ）を、質量％（ｍａｓｓ％）比で９０：１０〜３０：７０の範囲とすることが望ましい。なお、ＴａＯの酸素（Ｏ）は、スパッタ装置系の酸素の関与又は透明電極層を構成する酸化物の酸素（Ｏ）の移動等により、例えばＴａＯ−Ｐｔ混在層が構成される。また、スパッタ装置系の酸素の関与又は透明電極層を構成する酸化物の酸素（Ｏ）の移動等により、ＴａＮ−ＴａＯ−Ｐｔ混在層を構成していてもよい。

＜ｐ側ボンディングパッド電極＞
第２の接続電極の一例としてのｐ側ボンディングパッド電極３２０は、ｐ側接合層３１０側から順に、ｐ側拡散防止層３２１とｐ側接続電極層３２２とが積層された構成を有している。ここで、ｐ側拡散防止層３２１は、ｐ側接合層３１０を形成する元素（この例では特にＴａ）のマイグレーションを抑制する作用、および、ｐ側接続電極層３２２を形成する元素（この例では後述するＡｕ）のマイグレーションを抑制する作用を有する。また、ｐ側接続電極層３２２は、給電用の外部端子材料との密着性を高める作用もある。

＜ｐ側拡散防止層＞
第２の拡散防止層の一例としてのｐ側拡散防止層３２１は、前述のマイグレーション防止作用の他にｐ側ボンディングパッド電極３２０全体の強度を強化する役割を有している。このため、比較的強固な金属材料を使用することが好ましく、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂのうちの何れかまたはこれら金属の何れかを含む合金からなるものが選べる。なかでも、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔおよびこれらの金属の少なくとも一種を含む合金は、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から優れており、特にＰｔが好ましい。
また、ｐ側拡散防止層３２１の膜厚は、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲より選択することすることが望ましい。ｐ側拡散防止層３２１が２０ｎｍよりも薄いとマイグレーション抑制の効果が得にくくなる。一方、ｐ側拡散防止層３２１を５００ｎｍより厚くしても特に利点は生じず、工程時間の長時間化と材料の無駄を生じるおそれがある。更に望ましいｐ側拡散防止層３２１の厚さは、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。

また、ｐ側拡散防止層３２１は、ｐ側接合層３１０に密着していることが、ｐ側ボンディングパッド電極３２０との接合強度を高められる点で好ましい。ｐ側ボンディングパッド電極３２０が充分な強度を得るためには、ｐ側拡散防止層３２１がｐ側接合層３１０を介して透明電極１７０に強固に接合されていることが必要である。最低限、一般的な方法でボンディングパッドに金線を接続する工程で剥離しない程度の強度が好ましい。

＜ｐ側接続電極層＞
第２の接続電極の一例としてのｐ側接続電極層３２２は、ＡｕまたはＡｕを含む合金からなることが好ましい。Ａｕはボンディングボールとして使用されることが多い金ボールとの密着性の良い金属なので、ＡｕまたはＡｕを含む合金を用いることにより、ボンディングワイヤとの密着性に優れたものとすることができる。
また、ｐ側接続電極層３２２の厚みは、５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲であることが好ましく、更に望ましくは５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。
ｐ側接続電極層３２２が５０ｎｍよりも薄いとボンディングボールとの密着性が悪くなり、１５００ｎｍよりも厚くても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くおそれがある。

ｐ側接合層３１０およびこれに積層されるｐ側ボンディングパッド電極３２０は、透明電極１７０の上であれば、どこへでも形成することができる。例えばｎ側電極４００から最も遠い位置に形成してもよいし、半導体発光素子１の中心などに形成してもよい。しかし、あまりにもｎ側電極４００に近接した位置に形成すると、ボンディングした際にワイヤ間、ボール間のショートを生じてしまうため好ましくない。
また、ｐ側ボンディングパッド電極３２０の電極面積、より具体的にはｐ側接続電極層３２２の上面であるｐ側接続面３２３の面積としては、できるだけ大きいほうがボンディング作業はしやすいものの、発光の取り出しの妨げになる。例えば、チップ面の面積の半分を超えるような面積を覆っては、発光の取り出しの妨げとなり、出力が著しく低下する。逆に小さすぎるとボンディング作業がしにくくなり、製品の収率を低下させる。
具体的には、ｐ側接続面３２３はボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍ程度の円形状とすることが一般的である。

＜ｐ側密着層＞
第２の密着層の一例としてのｐ側密着層３３０は、保護層１８０に対するｐ側ボンディングパッド電極３２０の接合強度を高めるために、ｐ側ボンディングパッド電極３２０と保護層１８０との間に積層される。

本実施の形態のように、ｐ側ボンディングパッド電極３２０のｐ側接続電極層３２２がＡｕで構成されるとともに保護層１８０がＳｉＯ₂で構成される場合において、両者の間に形成されるｐ側密着層３３０はＴａで構成することが好ましい。なお、Ｔａに代えて、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗを用いてｐ側密着層３３０を構成してもよい。

＜ｎ側電極＞
続いて、ｎ側電極４００の構成について詳細に説明する。このｎ側電極４００は、上述したように、ｎ側接合層４１０、ｎ側ボンディングパッド電極４２０（ｎ側拡散防止層４２１およびｎ側接続電極層４２２）、およびｎ側密着層４３０を備えている。このｎ側電極４００は所謂ボンディングパッドを兼ねており、外部に露出するｎ側接続面４２３に図示しないボンディングワイヤが接続されるようになっている。

なお、この例では、図２に示すように平面視したときに、ｎ側電極４００が円形状を呈するようになっているが、上述したｐ側電極３００と同様、任意の形状を採用することができる。

本実施の形態では、ｎ側電極４００が、ｐ側電極３００と同じ構成を有している。したがって、第１の接合層の一例としてのｎ側接合層４１０はｐ側接合層３１０と、第１の接続電極の一例としてのｎ側ボンディングパッド電極４２０を構成する第１の拡散防止層の一例としてのｎ側拡散防止層４２１はｐ側拡散防止層３２１と、第１の接続電極層の一例としてのｎ側接続電極層４２２はｐ側接続電極層３２２と、第１の密着層の一例としてのｎ側密着層４３０はｐ側密着層３３０と、それぞれ同じ材料で構成されている。

（半導体発光素子の製造方法）
次に、図１に示す半導体発光素子１の製造方法の一例について説明する。
本実施形態における半導体発光素子１の製造方法は、基板１１０上に、発光層１５０を含む積層半導体層１００を形成する積層半導体層形成工程と、積層半導体層１００の一部を切り欠いて半導体層露出面１４０ｃを形成する露出面形成工程と、半導体層露出面１４０ｃを除く積層半導体層１００上に透明電極１７０を形成する透明電極形成工程と、透明電極１７０上にｐ側電極３００を形成し且つ半導体層露出面１４０ｃ上にｎ側電極４００を形成する電極形成工程と、さらに保護層１８０を形成する保護層形成工程とを有している。

これらのうち、積層半導体層形成工程は、中間層１２０を形成する中間層形成工程、下地層１３０を形成する下地層形成工程、ｎ型半導体層１４０を形成するｎ型半導体層形成工程、発光層１５０を形成する発光層形成工程、ｐ型半導体層１６０を形成するｐ型半導体層形成工程を有している。

また、上述した電極形成工程は、透明電極１７０上の一部にｐ側接合層３１０を形成するとともに半導体層露出面１４０ｃ上にｎ側接合層４１０を形成する接合層形成工程、ｐ側接合層３１０上にｐ側拡散防止層３２１を形成するとともにｎ側接合層４１０上にｎ側拡散防止層４２１を形成する拡散防止層形成工程、ｐ側拡散防止層３２１の上にｐ側接続電極層３２２を形成するとともにｎ側拡散防止層４２１上にｎ側接続電極層４２２を形成する接続電極層形成工程、ｐ側接続電極層３２２上にｐ側接続面３２３を除いてｐ側密着層３２３を形成するとともにｎ側接続電極層４２２上にｎ側接続面４２３を除いてｎ側密着層４２３を形成する密着層形成工程を有している。

さらに、本実施の形態が適用される半導体発光素子１の製造方法は、必要に応じて、密着層形成工程の後、得られた半導体発光素子に熱処理を施すアニール工程をさらに有している場合がある。

以下、各工程について、順番に説明する。
＜積層半導体層形成工程＞
積層半導体層形成工程は、中間層形成工程と、下地層形成工程と、ｎ型半導体層形成工程と、発光層形成工程と、ｐ型半導体層形成工程とからなる。
＜中間層形成工程＞
先ず、サファイア基板等の基板１１０を用意し、前処理を施す。前処理としては、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板１１０を配置し、中間層１２０を形成する前にスパッタするなどの方法によって行うことができる。具体的には、チャンバ内において、基板１１０をＡｒやＮ₂のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なってもよい。ＡｒガスやＮ₂ガスなどのプラズマを基板１１０に作用させることで、基板１１０の上面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。

次に、基板１１０の上面に、スパッタ法によって、中間層１２０を積層する。
スパッタ法によって、単結晶構造を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が５０％〜１００％、望ましくは７５％となるようにすることが望ましい。
また、スパッタ法によって、柱状結晶（多結晶）を有する中間層１２０を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が１％〜５０％、望ましくは２５％となるようにすることが望ましい。なお、中間層１２０は、上述したスパッタ法だけでなく、ＭＯＣＶＤ法で形成することもできる。

＜下地層形成工程＞
次に、中間層１２０を形成した後、中間層１２０が形成された基板１１０の上面に、単結晶の下地層１３０を形成する。下地層１３０は、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。

＜ｎ型半導体層形成工程＞
下地層１３０の形成後、ｎコンタクト層１４０ａ及びｎクラッド層１４０ｂを積層してｎ型半導体層１４０を形成する。ｎコンタクト層１４０ａ及びｎクラッド層１４０ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。

＜発光層形成工程＞
発光層１５０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１５０ａと井戸層１５０ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１４０側及びｐ型半導体層１６０側に障壁層１５０ａが配される順で積層すればよい。

＜ｐ型半導体層形成工程＞
また、ｐ型半導体層１６０の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐクラッド層１６０ａと、ｐコンタクト層１６０ｂとを順次積層すればよい。

＜露出面形成工程＞
透明電極１７０の形成に先立ち、公知のフォトリソグラフィーの手法によってパターニングして、所定の領域の積層半導体層１００の一部をエッチングしてｎコンタクト層１４０ａの一部を露出させ、半導体層露出面１４０ｃを形成させる。

＜透明電極形成工程＞
マスク等で半導体層露出面１４０ｃをカバーして、エッチング除去せずに残したｐ型半導体層１６０上に、スパッタ法などの公知の方法を用いて透明電極１７０を形成させる。なお、ｐ型半導体層１６０上に先に透明電極１７０を形成した後、所定の領域から透明電極１７０の一部と共に積層半導体層１００の一部もエッチングで除去し、半導体層露出面１４０ｃを形成するようにしてもかまわない。

＜電極形成工程＞
電極形成工程は、接合層形成工程と、拡散防止層形成工程と、接続電極層形成工程と、密着層形成工程からなる。

図４は、電極形成工程における接合層形成工程、拡散防止層形成工程、接続電極層形成工程および密着層形成工程と、その後に行われる保護層形成工程とを説明するための図である。
まず、図４（ａ）に示すように、透明電極１７０の上に、透明電極１７０側に近づくほど横方向の径が拡がる開口部５０１を設けた逆テーパ型マスク（以下、必要に応じて硬化部と称することがある）５００を形成する。この開口部５０１は、ｐ側電極３００を形成する領域に対応する部位に形成される。このとき、図示はしないが、半導体層露出面１４０ｃにおいてｎ側電極４００を形成するための部位にも、同様の開口部５０１を設けた逆テーパ型マスク５００を形成する。

なお、本実施の形態では、逆テーパ型マスク５００の開口部５０１の形状に工夫を施すことで、開口部５０１内に形成されるｐ側電極３００および他の開口部５０１内に形成されるｎ側電極４００の形状に工夫を施しているのであるが、これについては後述する。

ここで、逆テーパ型マスク５００の形成方法について、具体例を挙げて説明する。このような逆テーパ型マスク５００を形成する方法としては、ポジ型レジストを用いる方法あるいはネガ型レジストを用いる方法など公知の方法があるが、ここではネガ型フォトレジストを用いる方法について説明する。なお、以下では、透明電極１７０側におけるマスク形成について説明を行うが、各工程は、同時に半導体層露出面１４０ｃ側においても行われる。

図５は、図４（ａ）に示す逆テーパ型マスク５００を形成する工程を説明するための図である。
＜マスク形成工程＞
マスク形成工程は、透明電極１７０（および半導体層露出面１４０ｃ）にレジストを塗布して不溶性レジスト部５１０を形成するレジスト塗布工程と、不溶性レジスト部５１０の一部をマスクして露光を行うことにより、露光された不溶性レジスト部５１０を可溶性レジスト部５２０にする一部露光工程と、加熱により可溶性レジスト部５２０を硬化させる硬化工程と、レジスト部を全面露光することにより不溶性レジスト部５１０を可溶性レジスト部５２０とする全面露光工程と、レジスト剥離液に浸漬することにより可溶性レジスト部５２０を剥離する剥離工程と、を有する。

＜レジスト塗布工程＞
まず、図５（ａ）に示すように、透明電極１７０の上にレジストを塗布し、その後乾燥させて不溶性レジスト部５１０を形成する。ネガ型フォトレジストとしては、たとえば、ＡＺ５２００ＮＪ（製品名：ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製）などを用いることができる。

＜一部露光工程＞
次に、図５（ｂ）に示すように、不溶性レジスト部５１０の前面にｐ側電極３００を形成する位置をカバーするようにマスク６００を配置して、マスク６００側から透明電極１７０側へ矢印に示すように所定強さ及び波長の光を照射することにより、光が照射された部分の不溶性レジスト部５１０を光反応させて、可溶性レジスト部５２０とする。
この光反応は光の強さに応じて進行するので、光照射面側では光反応の進行が早く、透明電極１７０側では光反応の進行が遅くなる。そのため、可溶性レジスト部５２０は、断面視したときに、図５（ｂ）に示すように、マスク６００でカバーされた部分から透明電極１７０に向けて、透明電極１７０に近づくほど横方向の間隔が拡がる逆テーパ形状となるように形成される。
なお、マスクされた部分は、そのまま不溶性レジスト部５１０として残される。

＜硬化工程＞
次に、たとえば、ホットプレートまたはオーブンなどを用いて、この透明電極１７０上の不溶性レジスト部５１０および可溶性レジスト部５２０を加熱することにより、図５（ｃ）に示すように、可溶性レジスト部５２０を熱反応により架橋させて硬化させ、硬化部５３０とする。このとき、不溶性レジスト部５１０はそのままの状態を維持する。

＜全面露光工程＞
続いて、図５（ｄ）に示すように、マスクを用いず、不溶性レジスト部５１０および架橋高分子からなる硬化部５３０の表面側から光を照射することにより、図５（ｂ）において可溶性レジスト部５２０に変換されなかった不溶性レジスト部５１０を光反応させて、可溶性レジスト部５２０とする。

＜剥離工程＞
最後に、所定の現像液を用いて、可溶性レジスト部５２０を溶解させて除去することにより、図５（ｅ）に示すように、透明電極１７０上に、逆テーパ形状の開口部５０１を有する硬化部５３０すなわち逆テーパ型マスク５００（図４（ａ）参照）を形成することができる。

では、図４に戻って説明を続ける。
本実施の形態では、スパッタ法を用い、同一のバッチ処理において、ｐ側接合層３１０およびｎ側接合層４１０、ｐ側拡散防止層３２１およびｎ側拡散防止層４２１、ｐ側接続電極層３２２およびｎ側接続電極層４２２を、この順で連続的に形成する。すなわち、接続層形成工程、拡散防止層形成工程、および接続電極層形成工程が一連で行われる。より具体的に説明すると、スパッタ装置のチャンバ内に、ｐ側接合層３１０およびｎ側接合層４１０を形成するためのスパッタターゲットと、ｐ側拡散防止層３２１およびｎ側拡散防止層４２１を形成するためのスパッタターゲットと、ｐ側接続電極層３２２およびｎ側接続電極層４２２を形成するためのスパッタターゲットと、ｐ側密着層３３０およびｎ側密着層４３０を形成するためのスパッタターゲットとを予め設置しておく。この状態で、このチャンバ内に、積層半導体層１００、透明電極１７０および逆テーパ型マスク５００が形成された基板１１０をセットし、プラズマ化させるスパッタターゲットを順次切り替えながら各層の形成を行う。なお、以下では、透明電極１７０側における各層の形成について説明を行うが、各工程は、同時に半導体層露出面１４０ｃ側に対しても行われる。

そして、以下の説明においては、透明電極１７０とｐ側接合層３１０用のスパッタターゲットとの間の第１の距離よりも、透明電極１７０とｐ側拡散防止層３２１用のスパッタターゲットとの間の第２の距離を小さく設定しているものとする。また、この第２の距離よりも、透明電極１７０とｐ側接続電極層３２２用のスパッタターゲットとの間の第３の距離を小さく設定しているものとする。

＜接合層形成工程＞
ｐ側接合層３１０のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク５００と対向させた状態で、スパッタ法により、図４（ｂ）に示すように、透明電極１７０の上面および逆テーパ型マスク５００の上にｐ側接合層３１０を形成する。本実施の形態では、スパッタターゲットとしてＴａターゲットおよびＰｔターゲットを用い、少量のＮ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下においてコスパッタを行うことで、ＴａＮ−Ｐｔ混在層からなるｐ側接合層３２０を形成している。なお、Ｔａターゲットに代えて、ＴａＮターゲットを用いてもよく、この場合には、Ｐｔターゲットとともに、少量のＮ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下あるいはＡｒガス雰囲気下においてコスパッタを行えばよい。

また、ｐ側接合層３１０としてＮｂＮ−Ｐｔ混在層、ＴｉＮ−Ｐｔ混在層、ＷＮ−Ｐｔ混在層、あるいはＭｏＮ−Ｐｔ混在層を形成する場合には、所望とする金属（Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、あるいはＭｏ）のターゲットおよびＰｔターゲットを用い、少量のＮ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下においてコスパッタを行うようにすればよい。また、所望とする金属窒化物（ＮｂＮ、ＴｉＮ、ＷＮ、ＭｏＮ）のターゲットを用いてもよく、この場合には、Ｐｔターゲットとともに、少量のＮ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下あるいはＡｒガス雰囲気下においてコスパッタを行えばよい。

一方、ｐ側接合層３１０としてＴａ−Ｐｔ混在層を形成する場合には、ＴａターゲットおよびＰｔターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気下においてコスパッタを行えばよい。

接合層形成工程において、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第１の距離に設定される。すると、透明電極１７０上には、開口部５０１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、ｐ側接合層３１０が形成される。その結果、透明電極１７０上に積層されたｐ側接合層３１０には、ほぼ平坦な上面と、その周縁から外側に拡がる傾斜面とが形成されることになる。ただし、開口部５０１の最下部側に露出する透明電極１７０の外周縁側には、ほとんどｐ側接合層３１０が形成されず、透明電極１７０が露出する状態が維持される。

＜拡散防止層形成工程＞
続いて、ｐ側拡散防止層３２１用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク５００とを対向させた状態で、スパッタ法により、図４（ｃ）に示すように、透明電極１７０および逆テーパ型マスク５００上のｐ側接合層３１０の上面にｐ側拡散防止層３２１を形成する。本実施の形態では、スパッタターゲットとしてＰｔターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気下においてスパッタを行っている。

拡散防止層形成工程において、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第２の距離に設定される。すると、透明電極１７０上に形成されたｐ側接合層３１０上には、開口部５０１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、ｐ側拡散防止層３２１が形成される。しかも、ｐ側接合層３１０を形成するときよりもスパッタターゲットと透明電極１７０との距離を近づけているため、ｐ側拡散防止層３２１は、ｐ側接合層３１０よりも透明電極１７０の面方向に拡がった状態で形成される。その結果、ｐ側接合層３１０上に積層されたｐ側拡散防止層３２１には、ほぼ平坦な上面と、その周縁から外側に拡がる傾斜面とが形成されることになる。また、ｐ側接合層３１０よりもｐ側拡散防止層３２１が面方向に拡がることに伴い、ｐ側拡散防止層３２１の外周側の全縁端が透明電極１７０と接触するようになり、ｐ側拡散防止層３２１は透明電極１７０とともにｐ側接合層３１０を完全に覆うようになる。ただし、開口部５０１の最下部側に露出する透明電極１７０の外周縁側には、ほとんどｐ側拡散防止層３２１が形成されず、引き続き透明電極１７０が露出する状態が維持される。

＜接続電極層形成工程＞
さらに続いて、ｐ側接続電極層３２２用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク５００とを対向させた状態で、スパッタ法により、図４（ｄ）に示すように、透明電極１７０および逆テーパ型マスク５００上のｐ側拡散防止層３２１の上面にｐ側接続電極層３２２を形成する。本実施の形態では、スパッタターゲットしてＡｕターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気下においてスパッタを行っている。

接続電極層形成工程において、スパッタターゲットと透明電極１７０との距離は第３の距離に設定される。すると、透明電極１７０上に形成されたｐ側拡散防止層３２１上には、開口部５０１の入口の直下となる領域には厚く、その周縁となる領域には薄く、ｐ側接続電極層３２２が形成される。しかも、ｐ側拡散防止層３２１を形成するときよりもスパッタターゲットと透明電極１７０との距離を近づけているため、ｐ側拡散防止層３２１よりも透明電極１７０の面方向に拡がり、且つ、開口部５０１の内壁の下部側を埋めるように形成される。その結果、ｐ側拡散防止層３２１上に積層されたｐ側接続電極層３２２には、ほぼ平坦な上面であるｐ側接続面３２３と、その周縁から外側に拡がる傾斜面とが形成されることになる。また、ｐ側拡散防止層３２１よりもｐ側接続電極層３２２が面方向に拡がることに伴い、ｐ側接続電極層３２２の外周側の全縁端が透明電極１７０と接触するようになり、ｐ側接続電極層３２２は透明電極１７０とともにｐ側拡散防止層３２１を完全に覆うようになる。

＜密着層形成工程＞
続いて、ｐ側密着層３２１用のスパッタターゲットと逆テーパ型マスク５００とを対向させた状態で、スパッタ法などの公知の方法を用いてｐ側密着層３３０を形成させる。スパッタ法によってｐ側密着層３２３を形成する場合には、スパッタターゲットとしてＴａターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気下においてスパッタを行うようにすればよい。

＜剥離工程＞
続いて、レジスト剥離液に浸漬することにより、架橋高分子からなる逆テーパ型マスク５００を剥離する。これにより、図４（ｅ）に示すように、透明電極１７０の上には、ｐ側接合層３１０を内包するｐ側ボンディングパッド電極３２０（ｐ側拡散防止層３２１およびｐ側接続電極層３２２からなる）ｐ側ボンディングパッド電極３２０が露出した状態となる。

以上により、透明電極１７０上に、ｐ側接合層３１０、ｐ側ボンディングパッド電極３２０（ｐ側拡散防止層３２１およびｐ側接続電極層３２２）およびｐ側密着層３３０を有するｐ側電極３００が形成される。なお、詳述はしなかったが、半導体層露出面１４０ｃ上にも、同じ工程を経て、ｎ側接合層４１０、ｎ側ボンディングパッド電極４２０（ｎ側拡散防止層４２１およびｎ側接続電極層４２２）およびｎ側密着層４３０を有するｎ側電極４００が形成される。このとき、ｎ側接続面４２３を除くｎ側接続電極層４２２がｎ側密着層４３０で覆われ、ｎ側密着層４３０の中央部にｎ側接続面４２３が露出した状態となる。

＜保護層形成工程＞
透明電極１７０の形成部、ｐ側ボンディングパッド電極３２０およびｎ側ボンディングパッド電極４２０、および半導体層露出面１４０ｃに、ＳｉＯ₂からなる保護層１８０をスパッタ法により形成する。

＜ボンディングパッド接続面露出工程＞
次にマスクによってｐ側接続面３２３およびｎ側接続面４２３の形成対象部位以外をカバーして、これらの部位の保護層１８０および密着層（ｐ側密着層３３０、ｎ側密着層４３０）をエッチングして、ｐ側接続電極層３２２およびｎ側密着層４２３のそれぞれの一部を露出させる。これにより、ｐ側接続面３２３を除くｐ側接続電極層３２２がｐ側密着層３３０で覆われ、ｐ側密着層３３０の中央部にｐ側接続面３２３が露出した状態となる。

＜アニール工程＞
そして、このようにして得られた半導体発光素子１を、例えば窒素などの還元雰囲気下において、１５０℃以上６００℃以下、より好ましくは２００℃以上５００℃以下でアニール処理する。このアニール工程は、ｐ側接合層３１０を介した透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０との密着性、および、ｎ側接合層４１０を介した半導体層露出面１４０ｃとｎ側ボンディングパッド電極４２０との密着性を高めるために行われることがある。
以上により、半導体発光素子１が得られる。

このようにして得られた半導体発光素子１をランプ等に使用する場合には、基板１１０側をランプの基台にダイボンドした後、ｐ側電極３００のｐ側ボンディングパッド電極３２０のｐ側接続電極層３２２のｐ側接続面３２３に、金ボールを介して金線からなるボンディングワイヤを接続するとともに、ｎ側電極４００のｎ側ボンディングパッド電極４２０のｎ側接続電極層４２２のｎ側接続面４２３に、同じく金ボールを介して金線からなるボンディングワイヤを接続する。ここで、使用される金線の直径は１０〜３０μｍ程度である。

そして、両方の金線を介して半導体発光素子１に電流を流すことにより、発光層１５０が発光することになる。

次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されるものではない。
本発明者は、ｐ側電極３００を構成するｐ側接合層３１０およびｎ側電極４００を構成するｎ側接合層４１０の製造条件を異ならせた半導体発光素子１の製造を行い、ｐ側電極３００における透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０との密着性、ｐ側電極における透明電極１７０とｐ側ボンディングパッド電極３２０とのオーミックコンタクト性、そして、各半導体発光素子１の順方向電圧Ｖｆについて、以下に説明する手法を用いて検討を行った。

図６は、実施例１〜１４と比較例１、２とにおけるｐ側接合層３１０およびｎ側接合層４１０（以下の説明では単に「接合層」と称する）の製造条件および得られた接合層の構成と、得られた各評価結果との関係を示している。
図６には、接合層の製造条件として、接合層形成工程すなわちＴａターゲットおよびＰｔターゲットを用いたコスパッタ時におけるスパッタガス中のＮ₂ガス濃度を示している。さらに、図６には、得られた接合層の構成として、接合層におけるＴａとＰｔとの組成比（接合層組成比）と、接合層の膜厚とを示している。

また、図６には、評価結果として、ｐ側電極３００に対する剥がれ試験の結果を、電極剥がれ発生個数として示した。この剥がれ試験は、公知のワイヤボンダを用いてｐ側ボンディングパッド電極３２０のｐ側接続面３２３の中心から４０μｍずれた位置にワイヤボンディングを行い、その後横方向からシェアで引っ掻いた際に透明電極１７０からｐ側ボンディングパッド電極３２０が剥がれるか否かを観察することによって行った。各実施例および各比較例におけるサンプル数をそれぞれ３００個とし、どれだけの不良（ｏｕｔ）が発生するかを調べた。そして、図６には、サンプル数を分母とし、不良発生数を分子として記載した。

さらに、図６には、他の評価結果として、ｎ-ＧａＮ層と接合層との接触比抵抗（ｎ電極接触比抵抗）ＮＮを示した。
したがって、ｎ電極接触比抵抗ＮＮの値が０に近いほど、金属とｎ側電極４００との間のオーミックコンタクトが取れていることを意味する。
そして、図６には、さらに他の評価結果として、半導体発光素子１に２０ｍＡの順方向電流を供給した際の順方向電圧Ｖｆを示した。

そして、各実施例および各比較例では、透明電極１７０としてＩＺＯを、ｐ側拡散防止層３２１およびｎ側拡散防止層４２１としてＰｔを、ｐ側接続電極層３２２およびｎ側接続電極層４２２としてＡｕを、それぞれ用いた。そして、各実施例および各比較例では、ボンディングワイヤとしてＡｕを用いた。

また、実施例１〜１０、１２、１３では、ＴａターゲットおよびＰｔターゲットを用い、Ｎ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下でコスパッタを行っていることから、接続層がＴａＮ−Ｐｔ混在層で構成されている。これに対し、実施例１１および１４では、ＴａターゲットおよびＰｔターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気下でコスパッタを行っていることから、接続層がＴａ−Ｐｔ混在層で構成されている。

一方、比較例１では、Ｔａターゲットのみを用い、Ｎ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下でスパッタを行っていることから、接続層がＰｔを含まないＴａＮ層で構成されている。また、比較例２では、Ｐｔターゲットのみを用いていることから、Ｎ₂ガスを含むＡｒガス雰囲気下でスパッタを行っているにも関わらず、接続層がＰｔ層で構成されている。
なお、電極における接合層の構成の分析等には、Ｘ線光電子分析装置（ＥＳＣＡ、ＸＰＳ）を使用し、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ等の金属の窒化物や酸化物の状態を確認した。

次に、評価結果について説明する。
まず、実施例１〜１４においては、電極剥がれ個数がサンプル数３００に対して１０個以下であり、ｎ電極接触比抵抗ＮＮが０．００５以下であり、順方向電圧Ｖｆは３．３５Ｖ以下であった。
これに対し、比較例１においては、ｎ電極接触比抵抗ＮＮおよび順方向電圧Ｖｆについては実施例１〜１４と同等の結果が得られたものの、電極剥がれ個数がサンプル数３００に対して４９個となり、実施例１〜１４よりも悪化することがわかった。
また、比較例２においては、電極剥がれ個数および順方向電圧Ｖｆについては実施例１〜１４と同等の結果が得られたものの、順方向電圧Ｖｆが４．１２Ｖとなり、実施例１〜１４よりも悪化することがわかった。

以上より、接合層としてＴａＮ―Ｐｔ混在層、Ｔａ−Ｐｔ混在層、あるいはＴａＯ―Ｐｔ混在層を用いることにより、電気的な特性の低下を抑制しつつ、電極の剥がれを生じにくくすることができるようになることが理解される。

続いて、接合層におけるＴａとＰｔとの組成比について検討する。
実施例１、２、７、１２、１３は、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度（２．５ｍｏｌ．％）および接合層膜厚（４．０ｎｍ）を一定とし、接合層組成比（Ｔａ：Ｐｔ）を９０：１０〜３０：７０の範囲で変化させた関係を示している。これらより、接合層に占めるＰｔの組成比が増加していくことにより、電極剥がれ発生個数が減少する一方、順方向電圧Ｖｆが増加することがわかる。なお、ｎ電極接触比抵抗ＮＮについては、接合層に占めるＰｔの組成比の増加に関わらず、あまり変化していない。ただし、接合層組成比が９０：１０〜３０：７０となる範囲では、すべて良好な結果が得られている。

次に、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度について検討する。なお、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度を増加させた場合には、接合層を構成するＴａＮ−Ｐｔ混在層における窒素の割合が増加することになる。
実施例３〜５および７は、接合層組成比（５０：５０）および接合層膜厚（４．０ｎｍ）を一定とし、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度を２．５ｍｏｌ．％〜１０．０ｍｏｌ．％の範囲で変化させた関係を示している。また、実施例１１は、実施例３、４、５、７と接合層組成比（５０：５０）および接合層膜厚（４．０ｎｍ）を一定とし、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度を０．０ｍｏｌ．％とした場合を示している。これらより、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度が減少することにより、ｎ電極接触比抵抗ＮＮが減少し、順方向電圧Ｖｆも減少することがわかる。なお、電極剥がれ発生個数については、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度の減少に関わらず、ほとんど変化していない。ただし、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度が０．０ｍｏｌ．％〜１０．０％となる範囲では、すべて良好な結果が得られている。

なお、実施例１４は、スパッタガス中のＮ₂ガス濃度を０．０ｍｏｌ．％とし、且つ、接合層組成比（Ｔａ：Ｐｔ）を９０：１０にした場合であり、接合層中にＴａＯが存在することによりＴａＯ−Ｐｔ混在層となる結果が得られた。実施例１４において、電極剥がれ発生個数は７個、ｎ電極接触比抵抗ＮＮは０．００２５、順方向電圧Ｖｆは３．１８Ｖとなり、良好な結果が得られた。

最後に、接合層の膜厚について検討する。
実施例６〜１０は、接合層組成比（５０：５０）およびスパッタガス中のＮ₂ガス濃度（２．５ｍｏｌ．％）を一定とし、接合層の膜厚を１．０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲で変化させた関係を示している。これらより、接合層の膜厚が増加していくことにより、ｎ電極接触比抵抗ＮＮが減少する一方、順方向電圧Ｖｆは増加することがわかる。なお、電極剥がれ発生個数については、接合層の膜厚の増加にかかわらず、ほとんど変化していない。ただし、接合層の膜厚が１．０ｎｍ〜１００ｎｍとなる範囲では、すべて良好な結果が得られている。

なお、ここでは詳細に説明を行わないが、Ｔａに代えてＮｂ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏを用いて接合層を構成した場合にも、実施例１〜１４と同様の結果が得られている。

また、ここでは詳細に説明を行わないが、実施例１〜１４に示す構成を有するｎ側電極４００は、ｎ側接合層４１０を備えていることにより、ｎコンタクト層１４０ａとの間の密着性を高くすることができ、且つ、オーミックコンタクト性も確保することができる。

以上のように、本実施の形態では、２つの電極の構造を共通にして構成の簡易化を図るとともに、各電極の接合性を向上させつつ、半導体発光素子１の電気的特性の低下を抑制することができるが、２つの電極のうちｐ側電極３００又はｎ側電極４００のいずれか一において、各電極の接合性を向上させつつ、半導体発光素子１の電気的特性の低下を抑制することができる。

１…半導体発光素子、１００…積層半導体層、１１０…基板、１２０…中間層、１３０…下地層、１４０…ｎ型半導体層、１５０…発光層、１６０…ｐ型半導体層、１７０…透明電極、１８０…保護層、３００…ｐ側電極、３１０…ｐ側接合層、３２０…ｐ側ボンディングパッド電極、３２１…ｐ側拡散防止層、３２２…ｐ側接続電極層、３２３…ｐ側接続面、３３０…ｐ側密着層、４００…ｎ側電極、４１０…ｎ側接合層、４２０…ｎ側ボンディングパッド電極、４２１…ｎ側拡散防止層、４２２…ｎ側接続電極層、４２３…ｎ側接続面、４３０…ｎ側密着層

Claims

第１の導電型を有する第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の一方の面に当該一方の面の一部を露出させるように積層される発光層と、
前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有し前記発光層に積層される第２の半導体層と、
インジウム酸化物を含むとともに前記発光層から出力される光に対する透光性を有し前記第２の半導体層の上に積層される透明電極と、
ＴａおよびＰｔ、または、Ｔａ、ＮおよびＰｔを含んで構成され、前記第１の半導体層の上に積層される第１の接合層と、
Ａｕを含んで構成され、前記第１の接合層の上に積層されるとともに前記第１の半導体層に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第１の接続電極と、
Ｔａを含んで構成され、前記第１の接続電極のうち外部との電気的な接続に用いられる部位を除く領域の上に積層されるとともに前記第１の半導体層に接続される第１の密着層と、
前記第１の接合層と同じ材質で構成され、前記透明電極の上に積層される第２の接合層と、
前記第１の接続電極と同じ材質で構成され、前記第２の接合層の上に積層されるとともに前記透明電極に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第２の接続電極と、
前記第１の密着層と同じ材質で構成され、前記第２の接続電極のうち外部との電気的な接続に用いられる部位を除く領域の上に積層されるとともに前記透明電極に接続される第２の密着層と、
シリコン酸化物を含んで構成され、前記透明電極、前記第１の密着層および前記第２の密着層を覆うように設けられる保護層と
を含む半導体発光素子。
前記第１の接合層および前記第２の接合層における前記Ｔａと前記Ｐｔとの組成比が、重量比で９０：１０〜３０：７０の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記第１の半導体層、前記発光層および前記第２の半導体層が、ＩＩＩ族窒化物半導体にて構成され、
前記透明電極が、前記インジウム酸化物および亜鉛酸化物を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光素子。
前記第１の接続電極は、Ｐｔにて構成され、前記第１の接合層の上に積層される第１の拡散防止層と、ＡｕまたはＡｕを含む合金にて構成され、当該第１の拡散防止層の上に積層されるとともに前記第１の半導体層に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第１の接続電極層とを備え、
前記第２の接続電極は、前記第１の拡散防止層と同じＰｔにて構成され、前記第２の接合層の上に積層される第２の拡散防止層と、前記第１の接続電極層と同じＡｕまたはＡｕを含む合金にて構成され、当該第２の拡散防止層の上に積層されるとともに前記透明電極に接続され、外部との電気的な接続に用いられる第２の接続電極層とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体発光素子。