JPWO2016181625A1 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

本発明の課題は、信頼性の向上を図ることが可能な半導体発光素子及びその製造方法を提供することである。n型窒化物半導体層(3)は、少なくともn型AlGaN層(31)を有する。パッシベーション膜(11)は、水素を含有した窒化ケイ素膜である。第1剥離防止層(12a)及び第2剥離防止層(12b)は、パッシベーション膜(11)と正電極(8)の表面(8a)の端部及び負電極(9)の表面(9a)の端部との間にそれぞれ介在する。第1剥離防止層(12a)及び第2剥離防止層(12b)の各々は、下層(121)と、下層(121)上に形成された上層(122)と、を備える。下層(121)は、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料により形成されている。上層(122)は、下層(121)の材料の酸化物により形成されている。An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of improving reliability and a method for manufacturing the same. The n-type nitride semiconductor layer (3) has at least an n-type AlGaN layer (31). The passivation film (11) is a silicon nitride film containing hydrogen. The first peel prevention layer (12a) and the second peel prevention layer (12b) are formed on the passivation film (11) and the end of the surface (8a) of the positive electrode (8) and the surface (9a) of the negative electrode (9). Each is interposed between the end portions. Each of the first peeling prevention layer (12a) and the second peeling prevention layer (12b) includes a lower layer (121) and an upper layer (122) formed on the lower layer (121). The lower layer (121) is formed of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni, and Sn. The upper layer (122) is formed of an oxide of the material of the lower layer (121).

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に関し、より詳細には、紫外線を放射する半導体発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor light emitting device that emits ultraviolet light and a method for manufacturing the same.

従来、半導体発光素子としては、基板の一表面側におけるn型層と発光層とp型層との積層膜がメサ構造を有し、n型層の露出表面に設けられたn電極と、p型層の表面側に設けられたp電極とを備えた紫外半導体発光素子が知られている(特許文献1)。   Conventionally, as a semiconductor light emitting device, a laminated film of an n-type layer, a light-emitting layer, and a p-type layer on one surface side of a substrate has a mesa structure, an n electrode provided on an exposed surface of the n-type layer, p An ultraviolet semiconductor light emitting device including a p-electrode provided on the surface side of a mold layer is known (Patent Document 1).

特許文献1に記載された紫外半導体発光素子におけるn型層は、n型AlzGa1-zN層(0<z≦1)により構成されている。The n-type layer in the ultraviolet semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 is composed of an n-type Al z Ga 1 -z N layer (0 <z ≦ 1).

また、半導体発光素子としては、基板と、n型窒化ガリウム系半導体層と、発光層と、p型窒化ガリウム系半導体層と、絶縁保護膜と、負電極と、正電極と、負電極及び正電極それぞれと絶縁保護膜との間にある接着強化層と、を備えた発光素子が知られている(特許文献2)。   The semiconductor light emitting device includes a substrate, an n-type gallium nitride semiconductor layer, a light emitting layer, a p-type gallium nitride semiconductor layer, an insulating protective film, a negative electrode, a positive electrode, a negative electrode, and a positive electrode. A light-emitting element including an adhesion reinforcing layer between each electrode and an insulating protective film is known (Patent Document 2).

特許文献2に記載された発光素子におけるn型窒化ガリウム系半導体層及び発光層は、それぞれ、SiがドープされたAlInGaN、InGaNからなる。また、特許文献2に記載された発光素子における絶縁保護膜は、例えば、Si34により形成されている。また、特許文献2には、絶縁保護膜がSi34により形成されている場合、接着強化層を、Cr、Ni、Cu、Alのうちのいずれかの金属、又はその酸化物により形成するのが好ましい旨が記載されている。The n-type gallium nitride-based semiconductor layer and the light emitting layer in the light emitting element described in Patent Document 2 are made of AlInGaN and InGaN doped with Si, respectively. Moreover, the insulating protective film in the light emitting element described in Patent Document 2 is formed of, for example, Si 3 N 4 . In Patent Document 2, when the insulating protective film is formed of Si 3 N 4 , the adhesion reinforcing layer is formed of any one of Cr, Ni, Cu, and Al, or an oxide thereof. It is described that it is preferable.

発光層から放射される紫外線を透過するn型AlGaN層を備えた半導体発光素子では、耐湿性の向上による信頼性の向上が望まれている。   In a semiconductor light emitting device including an n-type AlGaN layer that transmits ultraviolet rays radiated from the light emitting layer, it is desired to improve reliability by improving moisture resistance.

特開2014−96460号公報JP 2014-96460 A 特開平11−150301号公報JP-A-11-150301

本発明の目的は、信頼性の向上を図ることが可能な半導体発光素子及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of improving reliability and a method for manufacturing the same.

本発明に係る一態様の半導体発光素子は、少なくともn型AlGaN層を有するn型窒化物半導体層と、前記n型AlGaN層上に形成され、紫外線を放射する発光層と、前記発光層上に形成されたp型窒化物半導体層と、前記n型窒化物半導体層と前記発光層と前記p型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体層を支持し、前記発光層から放射される紫外線を透過する単結晶基板である基板と、前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された正電極と、前記n型窒化物半導体層において前記発光層で覆われていない部位に設けられている負電極と、パッシベーション膜と、を備える。前記n型窒化物半導体層、前記発光層及び前記p型窒化物半導体層は、前記基板側から、この順に並んでいる。前記n型AlGaN層は、前記発光層に重なる第1領域と前記発光層に重ならない第2領域とを有し、前記第1領域の表面よりも前記第2領域の表面を前記基板側へ後退させる段差が形成されている。前記発光層は、前記n型AlGaN層の前記第1領域の表面上に形成されている。前記負電極は、前記n型AlGaN層の前記第2領域の表面上に形成されている。前記パッシベーション膜は、水素を含有した窒化ケイ素膜である。半導体発光素子は、前記パッシベーション膜と前記正電極の表面の端部との間に介在する第1剥離防止層と、前記パッシベーション膜と前記負電極の表面の端部との間に介在する第2剥離防止層とを更に備える。前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層の各々は、下層と、前記下層上に形成された上層と、を備える。前記下層は、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料により形成されている。前記上層は、前記下層の材料の酸化物により形成されている。   A semiconductor light emitting device according to an aspect of the present invention includes an n-type nitride semiconductor layer having at least an n-type AlGaN layer, a light-emitting layer that is formed on the n-type AlGaN layer and emits ultraviolet light, and a light-emitting layer on the light-emitting layer. Supporting the formed p-type nitride semiconductor layer, the n-type nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type nitride semiconductor layer, and emitting ultraviolet rays emitted from the light emitting layer A substrate which is a transparent single crystal substrate, a positive electrode formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer, and a portion of the n-type nitride semiconductor layer which is not covered with the light emitting layer. A negative electrode and a passivation film are provided. The n-type nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type nitride semiconductor layer are arranged in this order from the substrate side. The n-type AlGaN layer has a first region that overlaps the light emitting layer and a second region that does not overlap the light emitting layer, and the surface of the second region recedes toward the substrate rather than the surface of the first region. A step to be formed is formed. The light emitting layer is formed on the surface of the first region of the n-type AlGaN layer. The negative electrode is formed on the surface of the second region of the n-type AlGaN layer. The passivation film is a silicon nitride film containing hydrogen. The semiconductor light emitting device includes a first delamination preventing layer interposed between the passivation film and the end of the surface of the positive electrode, and a second interposed between the passivation film and the end of the surface of the negative electrode. A peeling prevention layer. Each of the first peeling prevention layer and the second peeling prevention layer includes a lower layer and an upper layer formed on the lower layer. The lower layer is formed of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni, and Sn. The upper layer is formed of an oxide of the lower layer material.

本発明の半導体発光素子の製造方法は、上述の半導体発光素子の製造方法であって、前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記パッシベーション膜を形成する第2工程と、を備える。前記第1工程では、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料からなる層を形成した後、前記層の表面側を酸化する、又は酸化雰囲気中での反応性スパッタ法もしくは酸化雰囲気中でのイオンビーム蒸着法によりTi、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料の酸化物層を形成することによって、前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層の各々と同じ積層構造を形成し、その後、前記積層構造をパターニングすることにより前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層を形成する。   The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is the above-described method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the first step of forming the first peeling prevention layer and the second peeling prevention layer, and after the first step. And a second step of forming the passivation film. In the first step, after forming a layer made of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn, the surface side of the layer is oxidized, or in an oxidizing atmosphere By forming an oxide layer of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn by reactive sputtering or ion beam deposition in an oxidizing atmosphere, the first peeling is performed. The same laminated structure as each of the prevention layer and the second peeling prevention layer is formed, and then, the first peeling prevention layer and the second peeling prevention layer are formed by patterning the lamination structure.

図1は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図2は、同上の半導体発光素子の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the above semiconductor light emitting device.

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。   Each drawing described in the following embodiment is a schematic diagram, and the ratio of the size and thickness of each component in the drawing does not necessarily reflect the actual dimensional ratio.

(実施形態)
以下では、本実施形態の半導体発光素子100(以下、「発光素子100」と略称することもある。)について、図1及び2に基づいて説明する。図1は、図2のX−X線断面図である。
(Embodiment)
Hereinafter, the semiconductor light emitting device 100 of the present embodiment (hereinafter sometimes abbreviated as “light emitting device 100”) will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.

発光素子100は、基板1と、n型窒化物半導体層3と、紫外波長域に発光ピーク波長を有する紫外線を放射する発光層4と、p型窒化物半導体層5と、正電極8と、負電極9と、パッシベーション膜11と、第1剥離防止層12aと、第2剥離防止層12bと、を備える。基板1は、第1面1a及び第2面1bを有する。基板1は、発光層4から放射される紫外線を透過する単結晶基板である。n型窒化物半導体層3は、基板1の第1面1a上に形成されて少なくともn型AlGaN層31を有する。n型AlGaN層31は、発光層4に重なる第1領域311と発光層4に重ならない第2領域312とを有し、第1領域311の表面311aよりも第2領域312の表面312aを基板1の第1面1a側へ後退させる段差が形成されている。発光層4は、n型AlGaN層31の第1領域311の表面311a上に形成されている。p型窒化物半導体層5は、発光層4上に形成されている。正電極8は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成されている。負電極9は、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312a上に形成されている。パッシベーション膜11は、水素を含有した窒化ケイ素膜である。第1剥離防止層12aは、パッシベーション膜11と正電極8の表面8aの端部との間に介在する。第2剥離防止層12bは、パッシベーション膜11と負電極9の表面9aの端部との間に介在する。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121と、下層121上に形成された上層122と、を備える。下層121は、Tiにより形成されている。上層122は、Tiの酸化物により形成されている。第1剥離防止層12aにおける下層121は、正電極8の表面8aの端部上に直接形成された層である。また、第2剥離防止層12bにおける下層121は、負電極9の表面9aの端部上に直接形成された層である。   The light-emitting element 100 includes a substrate 1, an n-type nitride semiconductor layer 3, a light-emitting layer 4 that emits ultraviolet light having an emission peak wavelength in the ultraviolet wavelength region, a p-type nitride semiconductor layer 5, a positive electrode 8, The negative electrode 9, the passivation film 11, the 1st peeling prevention layer 12a, and the 2nd peeling prevention layer 12b are provided. The substrate 1 has a first surface 1a and a second surface 1b. The substrate 1 is a single crystal substrate that transmits ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4. The n-type nitride semiconductor layer 3 is formed on the first surface 1 a of the substrate 1 and has at least an n-type AlGaN layer 31. The n-type AlGaN layer 31 has a first region 311 that overlaps the light emitting layer 4 and a second region 312 that does not overlap the light emitting layer 4, and the surface 312 a of the second region 312 is more substrate than the surface 311 a of the first region 311. A step is formed to recede toward the first surface 1a. The light emitting layer 4 is formed on the surface 311 a of the first region 311 of the n-type AlGaN layer 31. The p-type nitride semiconductor layer 5 is formed on the light emitting layer 4. The positive electrode 8 is formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5. The negative electrode 9 is formed on the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31. The passivation film 11 is a silicon nitride film containing hydrogen. The first peeling prevention layer 12 a is interposed between the passivation film 11 and the end portion of the surface 8 a of the positive electrode 8. The second peeling preventing layer 12b is interposed between the passivation film 11 and the end portion of the surface 9a of the negative electrode 9. Each of the first peeling prevention layer 12 a and the second peeling prevention layer 12 b includes a lower layer 121 and an upper layer 122 formed on the lower layer 121. The lower layer 121 is made of Ti. The upper layer 122 is made of an oxide of Ti. The lower layer 121 in the first peeling prevention layer 12 a is a layer formed directly on the end portion of the surface 8 a of the positive electrode 8. The lower layer 121 in the second peeling preventing layer 12b is a layer formed directly on the end portion of the surface 9a of the negative electrode 9.

以上説明した構成の発光素子100は、信頼性の向上を図ることが可能となる。より詳細には、発光素子100では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々が、上述の下層121と上層122とにより構成されていることにより、パッシベーション膜11と第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bそれぞれとの密着性を向上させることが可能となる。よって、発光素子100では、パッシベーション膜11が第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bそれぞれから剥離するのを抑制することが可能となる。これにより、発光素子100は、信頼性の向上を図ることが可能となる。発光素子100は、基板1の第2面1bが光取り出し面を構成している。   The light emitting element 100 having the above-described configuration can improve reliability. More specifically, in the light emitting device 100, each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b includes the lower layer 121 and the upper layer 122, so that the passivation film 11 and the first peeling layer are separated. It becomes possible to improve adhesiveness with each of the prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b. Therefore, in the light emitting element 100, it is possible to suppress the passivation film 11 from being peeled off from each of the first peel preventing layer 12a and the second peel preventing layer 12b. Thereby, the light emitting element 100 can improve the reliability. In the light emitting element 100, the second surface 1b of the substrate 1 constitutes a light extraction surface.

発光素子100は、紫外線を放射する紫外線LEDチップ(Light Emitting Diode Chip)である。発光素子100のチップサイズは、例えば、400μm□(400μm×400μm)である。   The light emitting element 100 is an ultraviolet LED chip (Light Emitting Diode Chip) that emits ultraviolet rays. The chip size of the light emitting element 100 is, for example, 400 μm □ (400 μm × 400 μm).

発光素子100では、正電極8の表面8a側がAuにより形成され、負電極9の表面9a側がAuにより形成されているのが好ましい。これにより、発光素子100では、正電極8及び負電極9の各々に、AuワイヤあるいはAuバンプを容易に接合することが可能となる。「正電極8の表面8a側がAuにより形成され」とは、正電極8のうち少なくとも表面8a側が、Auにより形成されていることを意味する。「負電極9の表面9a側がAuにより形成され」とは、負電極9のうち少なくとも表面9a側が、Auにより形成されていることを意味する。   In the light emitting element 100, it is preferable that the surface 8a side of the positive electrode 8 is formed of Au and the surface 9a side of the negative electrode 9 is formed of Au. Thereby, in the light emitting element 100, it becomes possible to easily join the Au wire or the Au bump to each of the positive electrode 8 and the negative electrode 9. “The surface 8a side of the positive electrode 8 is formed of Au” means that at least the surface 8a side of the positive electrode 8 is formed of Au. “The surface 9a side of the negative electrode 9 is formed of Au” means that at least the surface 9a side of the negative electrode 9 is formed of Au.

正電極8は、p型窒化物半導体層5にオーミック接触する第1コンタクト電極81と、第1コンタクト電極81を覆うように形成された第1パッド電極82と、を備えるのが好ましい。負電極9は、n型AlGaN層31にオーミック接触する第2コンタクト電極91と、第2コンタクト電極91を覆うように形成された第2パッド電極92と、を備えるのが好ましい。また、発光素子100は、酸化ケイ素膜からなる電気絶縁膜10を更に備えるのが好ましい。電気絶縁膜10は、p型窒化物半導体層5の表面5aの一部及び側面5cと、発光層4の側面4cと、n型AlGaN層31の第1領域311の側面311cと、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312aの一部と、を覆っているのが好ましい。電気絶縁膜10は、第1コンタクト電極81が内側に配置される第1コンタクト孔101と、第2コンタクト電極91が内側に配置される第2コンタクト孔102と、が形成されている。パッシベーション膜11は、少なくとも正電極8の表面8aの端部及び負電極9の表面9aの端部を覆うように形成されているのが好ましい。これにより、発光素子100は、信頼性の更なる向上を図ることが可能となる。   The positive electrode 8 preferably includes a first contact electrode 81 in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5 and a first pad electrode 82 formed so as to cover the first contact electrode 81. The negative electrode 9 preferably includes a second contact electrode 91 in ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 and a second pad electrode 92 formed so as to cover the second contact electrode 91. The light emitting element 100 preferably further includes an electrical insulating film 10 made of a silicon oxide film. The electrical insulating film 10 includes a part of the surface 5a and the side surface 5c of the p-type nitride semiconductor layer 5, the side surface 4c of the light emitting layer 4, the side surface 311c of the first region 311 of the n-type AlGaN layer 31, and the n-type AlGaN. It is preferable to cover a part of the surface 312 a of the second region 312 of the layer 31. The electrical insulating film 10 includes a first contact hole 101 in which the first contact electrode 81 is disposed inside, and a second contact hole 102 in which the second contact electrode 91 is disposed inside. The passivation film 11 is preferably formed so as to cover at least the end of the surface 8 a of the positive electrode 8 and the end of the surface 9 a of the negative electrode 9. Thereby, the light emitting element 100 can further improve the reliability.

発光素子100の各構成要素については、以下に、詳細に説明する。   Each component of the light emitting element 100 will be described in detail below.

発光素子100は、例えば、210nm〜360nmの波長域に発光ピーク波長を有する紫外線を放射する紫外線LEDチップである。これにより、発光素子100は、例えば、高効率白色照明、殺菌、医療、環境汚染物質を高速で処理する用途等の分野で利用することができる。「発光ピーク波長」は、室温(27℃)での発光ピーク波長である。   The light emitting element 100 is, for example, an ultraviolet LED chip that emits ultraviolet light having an emission peak wavelength in a wavelength range of 210 nm to 360 nm. Thereby, the light emitting element 100 can be used in fields such as high-efficiency white illumination, sterilization, medical treatment, and uses for treating environmental pollutants at high speed. The “emission peak wavelength” is an emission peak wavelength at room temperature (27 ° C.).

発光素子100は、殺菌の分野で利用する場合、例えば、260nm〜285nmの波長域に発光ピーク波長を有するのが好ましい。これにより、発光素子100は、ウイルスや細菌のDNAに吸収されやすい260nm〜285nm帯の紫外線を放射させることができ、効率良く殺菌することが可能となる。また、発光素子100は、UV−Cの波長域に発光ピーク波長を有するのが好ましい。UV−Cの波長域は、例えば国際照明委員会(CIE)における紫外線の波長による分類によれば、100nm〜280nmである。   When the light emitting element 100 is used in the field of sterilization, for example, it is preferable that the light emitting element 100 has an emission peak wavelength in a wavelength range of 260 nm to 285 nm. As a result, the light emitting element 100 can emit ultraviolet light in the 260 nm to 285 nm band that is easily absorbed by DNA of viruses and bacteria, and can be sterilized efficiently. The light emitting element 100 preferably has a light emission peak wavelength in the UV-C wavelength region. The wavelength range of UV-C is, for example, 100 nm to 280 nm according to the classification by the wavelength of ultraviolet rays in the International Commission on Illumination (CIE).

基板1を構成する単結晶基板は、サファイア基板であるのが好ましい。基板1の第1面1aは、(0001)面からのオフ角が、0°〜0.5°であるのが好ましく、0.05°〜0.4°であるのがより好ましく、0.1°〜0.31°であるのが更に好ましい。   The single crystal substrate constituting the substrate 1 is preferably a sapphire substrate. The first surface 1a of the substrate 1 preferably has an off angle from the (0001) plane of 0 ° to 0.5 °, more preferably 0.05 ° to 0.4 °. More preferably, the angle is 1 ° to 0.31 °.

n型窒化物半導体層3は、基板1の第1面1a上に形成されている。ここで、n型窒化物半導体層3は、第1バッファ層2a及び第2バッファ層2bを介して基板1上に形成されているのが好ましい。要するに、発光素子100は、基板1とn型窒化物半導体層3との間に、第1バッファ層2a及び第2バッファ層2bを備えているのが好ましい。この場合、発光素子100では、基板1の第1面1a上に第1バッファ層2aが直接形成されており、第1バッファ層2a上の第2バッファ層2b上にn型窒化物半導体層3が直接形成されている。本明細書において、「基板1の第1面1a上に形成され」とは、基板1の第1面1a上に直接形成される形態でもよいし、基板1の第1面1a上に第1バッファ層2a及び第2バッファ層2bを介して形成される形態でもよいし、基板1の第1面1a上に第1バッファ層2aのみを介して形成される形態でもよい。   N-type nitride semiconductor layer 3 is formed on first surface 1 a of substrate 1. Here, the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably formed on the substrate 1 via the first buffer layer 2a and the second buffer layer 2b. In short, the light emitting device 100 preferably includes the first buffer layer 2a and the second buffer layer 2b between the substrate 1 and the n-type nitride semiconductor layer 3. In this case, in the light emitting device 100, the first buffer layer 2a is formed directly on the first surface 1a of the substrate 1, and the n-type nitride semiconductor layer 3 is formed on the second buffer layer 2b on the first buffer layer 2a. Is formed directly. In this specification, “formed on the first surface 1 a of the substrate 1” may be formed directly on the first surface 1 a of the substrate 1, or may be formed on the first surface 1 a of the substrate 1. It may be formed via the buffer layer 2a and the second buffer layer 2b, or may be formed on the first surface 1a of the substrate 1 via only the first buffer layer 2a.

第1バッファ層2aは、AlxGa1-xN層(0<x≦1)により構成されている。第1バッファ層2aは、AlN層により構成されているのが好ましい。The first buffer layer 2a is composed of an Al x Ga 1-x N layer (0 <x ≦ 1). The first buffer layer 2a is preferably composed of an AlN layer.

第1バッファ層2aは、n型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5の結晶性の向上を目的として設けた層である。発光素子100は、第1バッファ層2aを備えることにより、転位密度を低減することが可能となり、n型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5の結晶性の向上を図ることが可能となる。よって、発光素子100は、発光効率の向上を図ることが可能となる。発光素子100では、第1バッファ層2aが薄すぎると貫通転位の減少が不十分となりやすい。第1バッファ層2aの転位密度は、5×109cm-3以下であるのが好ましい。また、発光素子100では、第1バッファ層2aが厚すぎると、基板1との格子不整合に起因したクラックの発生や、基板1からの第1バッファ層2aの剥れや、複数個の発光素子100を形成するウェハ(wafer)の反りが大きくなりすぎる要因になる懸念がある。このため、第1バッファ層2aの厚さは、例えば、500nm〜10μm程度であるのが好ましく、1μm〜5μmであるのが、より好ましい。第1バッファ層2aの厚さは、一例として4μmに設定してある。The first buffer layer 2 a is a layer provided for the purpose of improving the crystallinity of the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5. Since the light emitting element 100 includes the first buffer layer 2a, the dislocation density can be reduced, and the crystallinity of the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5 can be improved. It becomes possible to plan. Therefore, the light emitting element 100 can improve the light emission efficiency. In the light emitting element 100, if the first buffer layer 2a is too thin, the reduction of threading dislocation tends to be insufficient. The dislocation density of the first buffer layer 2a is preferably 5 × 10 9 cm −3 or less. Further, in the light emitting element 100, if the first buffer layer 2a is too thick, cracks due to lattice mismatch with the substrate 1, peeling of the first buffer layer 2a from the substrate 1, and a plurality of light emissions. There is a concern that warping of a wafer forming the device 100 becomes a factor that becomes too large. For this reason, the thickness of the first buffer layer 2a is, for example, preferably about 500 nm to 10 μm, and more preferably 1 μm to 5 μm. As an example, the thickness of the first buffer layer 2a is set to 4 μm.

第2バッファ層2bは、第1バッファ層2aとn型窒化物半導体層3との間に介在する。第2バッファ層2bは、発光層4の貫通転位を更に低減し、かつ、発光層4の残留歪を低減するために設けた層である。第2バッファ層2bは、n型窒化物半導体層3よりもAlの組成比が大きくn型窒化物半導体層3よりも第1バッファ層2aとの格子定数差の小さなAlyGa1-yN層(0<y<1、y<x)により構成されている。第2バッファ層2bを構成するAlyGa1-yN層(0<y<1、y<x)の組成比は、発光層4で発光する紫外線を効率良く放出できるように設定するのが好ましい。第2バッファ層2bは、例えば、Al0.95Ga0.05N層である。第2バッファ層2bの厚さは、例えば、0.03μm〜1μmであるのが好ましい。第2バッファ層2bの厚さは、一例として0.5μmに設定してある。Second buffer layer 2 b is interposed between first buffer layer 2 a and n-type nitride semiconductor layer 3. The second buffer layer 2 b is a layer provided to further reduce threading dislocations in the light emitting layer 4 and reduce residual strain in the light emitting layer 4. The second buffer layer 2b is a small lattice constant difference between the first buffer layer 2a than the n-type nitride semiconductor layer 3 larger composition ratio of Al than the n-type nitride semiconductor layer 3 Al y Ga 1-y N It is composed of layers (0 <y <1, y <x). The composition ratio of the Al y Ga 1-y N layer (0 <y <1, y <x) constituting the second buffer layer 2b is set so that the ultraviolet light emitted from the light emitting layer 4 can be efficiently emitted. preferable. The second buffer layer 2b is, for example, an Al 0.95 Ga 0.05 N layer. The thickness of the second buffer layer 2b is preferably 0.03 μm to 1 μm, for example. As an example, the thickness of the second buffer layer 2b is set to 0.5 μm.

発光素子100において、n型窒化物半導体層3は、発光層4へ電子を輸送するための層である。n型窒化物半導体層3は、例えば、n型AlGaN層31により構成することができる。n型AlGaN層31は、n型AlzGa1-zN層(0<z<1)である。n型AlzGa1-zN層(0<z<1)は、発光層4で発光する紫外線を効率良く放出できるようにAlの組成比zが設定されているのが好ましい。例えば、発光層4が障壁層と井戸層とで構成される量子井戸構造を有し、井戸層がAl0.45Ga0.55N層により構成され、障壁層がAl0.55Ga0.45N層により構成される場合、Alの組成比zは、障壁層のAlの組成比と同じ0.55とすることができる。すなわち、n型AlGaN層31は、n型Al0.55Ga0.45N層とすることができる。n型AlzGa1-zN層(0<z<1)のAlの組成比zは、障壁層のAlの組成比と同じである場合に限らず、異なっていてもよい。n型窒化物半導体層3の厚さは、一例として2μmに設定してある。n型窒化物半導体層3のドナー不純物としては、例えば、Siが好ましい。また、n型窒化物半導体層3の電子濃度は、例えば、1×1018〜1×1019cm-3程度であるのが好ましい。In the light emitting device 100, the n-type nitride semiconductor layer 3 is a layer for transporting electrons to the light emitting layer 4. The n-type nitride semiconductor layer 3 can be composed of, for example, an n-type AlGaN layer 31. The n-type AlGaN layer 31 is an n-type Al z Ga 1-z N layer (0 <z <1). The n-type Al z Ga 1 -z N layer (0 <z <1) preferably has an Al composition ratio z so that ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4 can be efficiently emitted. For example, when the light emitting layer 4 has a quantum well structure composed of a barrier layer and a well layer, the well layer is composed of an Al 0.45 Ga 0.55 N layer, and the barrier layer is composed of an Al 0.55 Ga 0.45 N layer The Al composition ratio z can be set to 0.55, which is the same as the Al composition ratio of the barrier layer. That is, the n-type AlGaN layer 31 can be an n-type Al 0.55 Ga 0.45 N layer. The Al composition ratio z of the n-type Al z Ga 1 -z N layer (0 <z <1) is not limited to the same as the Al composition ratio of the barrier layer, and may be different. As an example, the thickness of the n-type nitride semiconductor layer 3 is set to 2 μm. As the donor impurity of the n-type nitride semiconductor layer 3, for example, Si is preferable. Moreover, it is preferable that the electron concentration of the n-type nitride semiconductor layer 3 is about 1 × 10 18 to 1 × 10 19 cm −3 , for example.

n型窒化物半導体層3は、少なくともn型AlGaN層31を備えていればよく、n型AlGaN層31に加えて、n型AlGaN層31とはAlの組成比の異なるn型AlGaN層を備えていてもよい。発光素子100では、n型AlGaN層31がn型コンタクト層を兼ねている。言い換えれば、n型AlGaN層31がn型コンタクト層の機能を有している。   The n-type nitride semiconductor layer 3 only needs to include at least an n-type AlGaN layer 31, and includes an n-type AlGaN layer having an Al composition ratio different from that of the n-type AlGaN layer 31 in addition to the n-type AlGaN layer 31. It may be. In the light emitting device 100, the n-type AlGaN layer 31 also serves as an n-type contact layer. In other words, the n-type AlGaN layer 31 has a function of an n-type contact layer.

発光層4は、n型窒化物半導体層3とp型窒化物半導体層5との間にある。発光層4は、注入されたキャリア(ここでは、電子と正孔)を光に変換する層である。言い換えれば、発光層4は、n型窒化物半導体層3から注入された電子とp型窒化物半導体層5から注入された正孔との再結合により紫外線を放射する層である。発光層4は、量子井戸構造を有しているのが好ましい。発光層4は、量子井戸構造の井戸層が、AlaGa1-aN層(0<a<1)により構成され、量子井戸構造の障壁層が、AlbGa1-bN層(0<b≦1、b>a)により構成されているのが好ましい。発光素子100では、AlaGa1-aN層(0<a<1)におけるAlの組成比aを変化させることにより、発光波長を210nm〜360nmの範囲で任意の発光波長に設定することが可能である。例えば、発光素子100では、所望の発光波長が275nm付近である場合には、Alの組成比aを0.45に設定すればよい。発光層4は、量子井戸構造の井戸層が、InAlGaN層により構成されていてもよい。The light emitting layer 4 is between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the p-type nitride semiconductor layer 5. The light emitting layer 4 is a layer for converting injected carriers (here, electrons and holes) into light. In other words, the light emitting layer 4 is a layer that emits ultraviolet rays by recombination of electrons injected from the n-type nitride semiconductor layer 3 and holes injected from the p-type nitride semiconductor layer 5. The light emitting layer 4 preferably has a quantum well structure. In the light emitting layer 4, the well layer of the quantum well structure is configured by an Al a Ga 1-a N layer (0 <a <1), and the barrier layer of the quantum well structure is an Al b Ga 1-b N layer (0 <B ≦ 1, b> a) is preferable. In the light emitting device 100, the emission wavelength can be set to an arbitrary emission wavelength in the range of 210 nm to 360 nm by changing the Al composition ratio a in the Al a Ga 1-a N layer (0 <a <1). Is possible. For example, in the light emitting element 100, when the desired emission wavelength is around 275 nm, the Al composition ratio a may be set to 0.45. In the light emitting layer 4, the well layer of the quantum well structure may be composed of an InAlGaN layer.

量子井戸構造は、多重量子井戸構造でもよいし、単一量子井戸構造でもよい。発光素子100では、発光層4における井戸層が厚すぎると、井戸層に注入された電子及び正孔が、量子井戸構造における格子不整合に起因するピエゾ電界(piezoelectric field)に起因して、空間的に分離してしまい、再結合効率が低下し発光効率が低下してしまうと推考される。「電子及び正孔が空間的に分離」とは、電子と正孔が井戸層の両端(p型窒化物半導体層5側とn型窒化物半導体層3側)に分離してしまうことを意味する。また、発光層4は、井戸層の厚さが薄すぎる場合、キャリアの閉じ込め効果が低下し、発光効率が低下してしまうと推考される。このため、井戸層の厚さは、例えば、1nm〜5nm程度であるのが好ましく、1.3nm〜3nm程度であるのが、より好ましい。また、障壁層の厚さは、例えば、5nm〜15nm程度であるのが好ましい。発光素子100では、一例として、井戸層の厚さを2nmに設定し、障壁層の厚さを10nmに設定してある。発光素子100は、発光層4が量子井戸構造を有した構成に限らず、例えば、発光層4がn型窒化物半導体層3とp型窒化物半導体層5とで挟まれたダブルヘテロ構造でもよい。   The quantum well structure may be a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. In the light emitting device 100, if the well layer in the light emitting layer 4 is too thick, electrons and holes injected into the well layer are caused by a piezo electric field caused by lattice mismatch in the quantum well structure. It is presumed that the recombination efficiency decreases and the light emission efficiency decreases. “Electron and hole are spatially separated” means that electrons and holes are separated at both ends of the well layer (p-type nitride semiconductor layer 5 side and n-type nitride semiconductor layer 3 side). To do. Further, in the light emitting layer 4, when the thickness of the well layer is too thin, it is presumed that the carrier confinement effect is lowered and the light emission efficiency is lowered. For this reason, it is preferable that the thickness of a well layer is about 1 nm-5 nm, for example, and it is more preferable that it is about 1.3 nm-3 nm. Moreover, it is preferable that the thickness of a barrier layer is about 5 nm-15 nm, for example. In the light emitting device 100, as an example, the thickness of the well layer is set to 2 nm, and the thickness of the barrier layer is set to 10 nm. The light-emitting element 100 is not limited to the configuration in which the light-emitting layer 4 has a quantum well structure. For example, the light-emitting element 100 may have a double hetero structure in which the light-emitting layer 4 is sandwiched between the n-type nitride semiconductor layer 3 and the p-type nitride semiconductor layer 5. Good.

発光素子100は、発光層4とp型窒化物半導体層5との間にキャップ層6を備えるのが好ましい。キャップ層6は、p型窒化物半導体層5中の不純物が発光層4へ拡散するのを抑制するための拡散防止層である。p型窒化物半導体層5中の不純物としては、p型窒化物半導体層5のアクセプタ不純物が挙げられる。   The light emitting element 100 preferably includes a cap layer 6 between the light emitting layer 4 and the p-type nitride semiconductor layer 5. The cap layer 6 is a diffusion preventing layer for suppressing impurities in the p-type nitride semiconductor layer 5 from diffusing into the light emitting layer 4. Examples of the impurities in the p-type nitride semiconductor layer 5 include acceptor impurities in the p-type nitride semiconductor layer 5.

キャップ層6は、AlwGa1-wN層(0<w<1)である。AlwGa1-wN層(0<w<1)のAlの組成比wは、一例として、0.55である。AlwGa1-wN層(0<w<1)におけるAlの組成比wは、0.55に限らず、井戸層のAlの組成比よりも大きく且つ後述する電子ブロック層51のAlの組成比よりも小さければよい。キャップ層6の厚さは、例えば、5nmである。The cap layer 6 is an Al w Ga 1-w N layer (0 <w <1). The Al composition ratio w of the Al w Ga 1-w N layer (0 <w <1) is, for example, 0.55. The Al composition ratio w in the Al w Ga 1-w N layer (0 <w <1) is not limited to 0.55, but is larger than the Al composition ratio in the well layer, and the Al content in the electron block layer 51 described later. What is necessary is just to be smaller than a composition ratio. The thickness of the cap layer 6 is 5 nm, for example.

p型窒化物半導体層5は、少なくともp型AlGaN層52を備えている。p型窒化物半導体層5は、p型AlGaN層52に加えて、例えば、電子ブロック層51と、p型コンタクト層53と、を備えるのが好ましい。   The p-type nitride semiconductor layer 5 includes at least a p-type AlGaN layer 52. The p-type nitride semiconductor layer 5 preferably includes, for example, an electron block layer 51 and a p-type contact layer 53 in addition to the p-type AlGaN layer 52.

電子ブロック層51は、発光層4とp型AlGaN層52との間に設けられているのが好ましい。電子ブロック層51は、n型窒化物半導体層3から発光層4へ注入された電子のうち発光層4中で正孔と再結合されなかった電子がp型AlGaN層52側へ漏れる(オーバーフローする)のを抑制するための層である。電子ブロック層51は、p型AlcGa1-cN層(0<c<1)により構成することができる。p型AlcGa1-cN層(0<c<1)のAlの組成比cは、例えば、0.9である。p型AlcGa1-cN層(0<c<1)の組成比は、電子ブロック層51のバンドギャップエネルギが、p型AlGaN層52もしくは障壁層のバンドギャップエネルギよりも高くなるように設定されているのが好ましい。電子ブロック層51の厚さは、一例として30nmである。発光素子100では、電子ブロック層51が薄すぎると、電子のオーバーフローを抑制する効果が減少し、電子ブロック層51が厚すぎると発光素子100の抵抗が大きくなる要因となる可能性がある。電子ブロック層51の厚さについては、Alの組成比cや正孔濃度等の値によって適した厚さが変化するので、一概には言えないが、例えば、1nm〜50nmであるのが好ましく、5nm〜25nmであるのが、より好ましい。電子ブロック層51のアクセプタ不純物としては、例えば、Mgが好ましい。The electron blocking layer 51 is preferably provided between the light emitting layer 4 and the p-type AlGaN layer 52. In the electron block layer 51, among the electrons injected from the n-type nitride semiconductor layer 3 into the light emitting layer 4, electrons not recombined with holes in the light emitting layer 4 leak to the p-type AlGaN layer 52 side (overflow). ) Is a layer for suppressing. The electron block layer 51 can be composed of a p-type Al c Ga 1-c N layer (0 <c <1). The Al composition ratio c of the p-type Al c Ga 1-c N layer (0 <c <1) is, for example, 0.9. The composition ratio of the p-type Al c Ga 1-c N layer (0 <c <1) is such that the band gap energy of the electron block layer 51 is higher than the band gap energy of the p-type AlGaN layer 52 or the barrier layer. Preferably it is set. The thickness of the electron block layer 51 is 30 nm as an example. In the light emitting device 100, if the electron blocking layer 51 is too thin, the effect of suppressing the overflow of electrons is reduced, and if the electron blocking layer 51 is too thick, the resistance of the light emitting device 100 may increase. The thickness of the electron blocking layer 51 varies depending on the Al composition ratio c, the hole concentration, and the like, so it cannot be generally stated, but it is preferably 1 nm to 50 nm, for example. It is more preferable that the thickness is 5 nm to 25 nm. As the acceptor impurity of the electron block layer 51, for example, Mg is preferable.

p型AlGaN層52は、発光層4へ正孔を輸送するための層である。p型AlGaN層52は、p型AldGa1-dN層(0<d<1)により構成されているのが好ましい。p型AldGa1-dN層(0<d<1)の組成比は、発光層4で発光する紫外線の、p型AldGa1-dN層(0<d<1)での吸収を抑制できるように設定するのが好ましい。例えば、発光層4における井戸層のAlの組成比が0.5、障壁層のAlの組成比bが0.7の場合、p型AldGa1-dN層(0<d<1)のAlの組成比dは、例えば、障壁層のAlの組成比bと同じ0.55とすることができる。すなわち、発光層4の井戸層がAl0.45Ga0.55N層からなる場合、p型AlGaN層52は、例えば、p型Al0.55Ga0.45N層により構成することができる。p型AlGaN層52のAlの組成比は、障壁層のAlの組成比bと同じである場合に限らず、異なっていてもよい。p型AlGaN層52のアクセプタ不純物としては、例えば、Mgが好ましい。The p-type AlGaN layer 52 is a layer for transporting holes to the light emitting layer 4. The p-type AlGaN layer 52 is preferably composed of a p-type Al d Ga 1-d N layer (0 <d <1). p-type Al d Ga 1-d N layer composition ratio of (0 <d <1) is the ultraviolet radiation emitted from the light emitting layer 4, p-type Al d Ga 1-d N layer (0 <d <1) in It is preferable to set so that absorption can be suppressed. For example, when the Al composition ratio of the well layer in the light emitting layer 4 is 0.5 and the Al composition ratio b of the barrier layer is 0.7, a p-type Al d Ga 1-d N layer (0 <d <1) The Al composition ratio d can be set to 0.55, for example, which is the same as the Al composition ratio b of the barrier layer. That is, when the well layer of the light emitting layer 4 is composed of an Al 0.45 Ga 0.55 N layer, the p-type AlGaN layer 52 can be constituted by, for example, a p-type Al 0.55 Ga 0.45 N layer. The Al composition ratio of the p-type AlGaN layer 52 is not limited to the same as the Al composition ratio b of the barrier layer, and may be different. As the acceptor impurity of the p-type AlGaN layer 52, for example, Mg is preferable.

p型AlGaN層52の正孔濃度は、p型AlGaN層52の膜質が劣化しない正孔濃度の範囲において、より高い濃度のほうが好ましい。しかしながら、発光素子100は、p型AlGaN層52の正孔濃度がn型窒化物半導体層3の電子濃度よりも低いので、p型AlGaN層52の厚さが厚すぎると、発光素子100の抵抗が大きくなりすぎる。このため、p型AlGaN層52の厚さは、200nm以下が好ましく、100nm以下が、より好ましい。発光素子100では、一例として、p型AlGaN層52の厚さを50nmに設定してある。   The hole concentration of the p-type AlGaN layer 52 is preferably higher in the hole concentration range where the film quality of the p-type AlGaN layer 52 does not deteriorate. However, since the hole concentration of the p-type AlGaN layer 52 is lower than the electron concentration of the n-type nitride semiconductor layer 3 in the light-emitting element 100, if the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is too thick, the resistance of the light-emitting element 100 is reduced. Is too big. For this reason, the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less. In the light emitting device 100, as an example, the thickness of the p-type AlGaN layer 52 is set to 50 nm.

p型窒化物半導体層5は、p型AlGaN層52上にp型コンタクト層53を好適に備えた構成とすることができる。   The p-type nitride semiconductor layer 5 can be configured to suitably include a p-type contact layer 53 on the p-type AlGaN layer 52.

p型コンタクト層53は、正電極8における第1コンタクト電極81との接触抵抗を下げ、第1コンタクト電極81との良好なオーミック接触を得るために設けてある。p型コンタクト層53は、例えば、p型GaN層により構成されているのが好ましい。p型コンタクト層53を構成するp型GaN層の正孔濃度は、p型AlGaN層52よりも高濃度とすることが好ましい。p型GaN層により構成されるp型コンタクト層53では、例えば、正孔濃度を7×1017cm-3程度とすることにより、第1コンタクト電極81との良好なオーミック接触を得ることが可能である。ただし、p型GaN層の正孔濃度は、正電極8との良好なオーミック接触が得られる正孔濃度の範囲で適宜変更してもよい。p型コンタクト層53の厚さは、例えば、50nm〜300nmであるのが好ましい。p型コンタクト層53の厚さは、一例として、200μmに設定してある。The p-type contact layer 53 is provided in order to reduce the contact resistance of the positive electrode 8 with the first contact electrode 81 and obtain good ohmic contact with the first contact electrode 81. The p-type contact layer 53 is preferably composed of, for example, a p-type GaN layer. The hole concentration of the p-type GaN layer constituting the p-type contact layer 53 is preferably higher than that of the p-type AlGaN layer 52. In the p-type contact layer 53 composed of the p-type GaN layer, for example, by setting the hole concentration to about 7 × 10 17 cm −3 , good ohmic contact with the first contact electrode 81 can be obtained. It is. However, the hole concentration of the p-type GaN layer may be changed as appropriate within the range of the hole concentration at which good ohmic contact with the positive electrode 8 is obtained. The thickness of the p-type contact layer 53 is preferably 50 nm to 300 nm, for example. As an example, the thickness of the p-type contact layer 53 is set to 200 μm.

発光素子100は、上述の説明から分かるように、n型窒化物半導体層3と発光層4とp型窒化物半導体層5とを含む積層体である窒化物半導体層20を支持する基板1を備える。基板1は、単結晶基板である。基板1は、発光層4から放射される紫外線を透過する。窒化物半導体層20は、例えば、第1バッファ層2aと第2バッファ層2bとn型窒化物半導体層3と発光層4とキャップ層6とp型窒化物半導体層5とを備えた構成とすることができる。窒化物半導体層20において、第1バッファ層2a、第2バッファ層2b、キャップ層6、電子ブロック層51及びp型コンタクト層53については、適宜設ければよい。窒化物半導体層20は、基板1の一表面である第1面1a上に設けられている。n型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5は、基板1の第1面1aからこの順に並んでいる。窒化物半導体層20は、エピタキシャル成長法により形成することができる。エピタキシャル成長法は、例えば、MOVPE(metal organic vapor phase epitaxy)法である。窒化物半導体層20は、この窒化物半導体層20を形成する際に不可避的に混入されるH、C、O、Si、Fe等の不純物が存在してもよい。エピタキシャル成長法は、MOVPE法に限らず、例えば、HVPE(hydride vapor phase epitaxy)法、MBE(molecular beam epitaxy)法等でもよい。   As can be seen from the above description, the light emitting element 100 includes the substrate 1 that supports the nitride semiconductor layer 20 that is a stacked body including the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5. Prepare. The substrate 1 is a single crystal substrate. The substrate 1 transmits ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4. The nitride semiconductor layer 20 includes, for example, a configuration including a first buffer layer 2a, a second buffer layer 2b, an n-type nitride semiconductor layer 3, a light emitting layer 4, a cap layer 6, and a p-type nitride semiconductor layer 5. can do. In the nitride semiconductor layer 20, the first buffer layer 2a, the second buffer layer 2b, the cap layer 6, the electron block layer 51, and the p-type contact layer 53 may be provided as appropriate. The nitride semiconductor layer 20 is provided on the first surface 1 a that is one surface of the substrate 1. The n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5 are arranged in this order from the first surface 1a of the substrate 1. The nitride semiconductor layer 20 can be formed by an epitaxial growth method. The epitaxial growth method is, for example, a MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) method. The nitride semiconductor layer 20 may contain impurities such as H, C, O, Si, and Fe that are inevitably mixed when the nitride semiconductor layer 20 is formed. The epitaxial growth method is not limited to the MOVPE method, and may be, for example, an HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, an MBE (molecular beam epitaxy) method, or the like.

発光素子100は、メサ構造(mesa structure)22を有する。メサ構造22は、窒化物半導体層20の表面20a側から窒化物半導体層20の一部をn型窒化物半導体層3の途中までエッチングすることで形成されている。これにより、発光素子100は、n型AlGaN層31に段差を形成してn型AlGaN層31の第2領域312の表面312aを露出させている。第2領域312の表面312aから基板1の第1面1aまでの距離は、第1領域311の表面311aから基板1の第1面1aまでの距離よりも短い。   The light emitting device 100 has a mesa structure 22. The mesa structure 22 is formed by etching a part of the nitride semiconductor layer 20 from the surface 20 a side of the nitride semiconductor layer 20 to the middle of the n-type nitride semiconductor layer 3. Thus, the light emitting device 100 forms a step in the n-type AlGaN layer 31 to expose the surface 312a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31. The distance from the surface 312 a of the second region 312 to the first surface 1 a of the substrate 1 is shorter than the distance from the surface 311 a of the first region 311 to the first surface 1 a of the substrate 1.

電気絶縁膜10は、メサ構造22の上面22a(窒化物半導体層20の表面20a)の一部と、メサ構造22の側面22cと、n型AlGaN層31における第2領域312の表面312aの一部と、に跨って形成されているのが好ましい。これにより、発光素子100では、メサ構造22において、キャップ層6の側面6cも電気絶縁膜10により覆われている。電気絶縁膜10は、電気絶縁性を有する膜である。電気絶縁膜10は、酸化ケイ素膜である。酸化ケイ素膜は、SiO2膜であるのが好ましい。電気絶縁膜10の厚さは、一例として、800nmである。The electrical insulating film 10 includes a part of the upper surface 22 a of the mesa structure 22 (the surface 20 a of the nitride semiconductor layer 20), the side surface 22 c of the mesa structure 22, and the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31. It is preferable that it is formed across the part. As a result, in the light emitting element 100, the side surface 6 c of the cap layer 6 is also covered with the electrical insulating film 10 in the mesa structure 22. The electrical insulating film 10 is a film having electrical insulation properties. The electrical insulating film 10 is a silicon oxide film. The silicon oxide film is preferably a SiO 2 film. For example, the thickness of the electrical insulating film 10 is 800 nm.

正電極8の第1コンタクト電極81は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成されているオーミックコンタクト用電極である。第1コンタクト電極81は、一例として、Ni膜とAu膜との積層膜(以下、「第1積層膜」ともいう。)をp型窒化物半導体層5の表面5a上に形成してから、アニール処理を行うことにより形成されている。したがって、第1コンタクト電極81は、構成元素としてNiとAuとを含んでいる。第1積層膜は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に直接形成されたNi膜と、Ni膜上に直接形成されたAu膜と、で構成される。第1積層膜は、一例として、Ni膜の厚さを30nm、Au膜の厚さを200nmに設定してある。   The first contact electrode 81 of the positive electrode 8 is an ohmic contact electrode formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5. For example, the first contact electrode 81 is formed by forming a stacked film of an Ni film and an Au film (hereinafter also referred to as “first stacked film”) on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5. It is formed by performing an annealing process. Therefore, the first contact electrode 81 includes Ni and Au as constituent elements. The first laminated film is composed of a Ni film directly formed on the surface 5a of the p-type nitride semiconductor layer 5 and an Au film directly formed on the Ni film. For example, in the first laminated film, the thickness of the Ni film is set to 30 nm, and the thickness of the Au film is set to 200 nm.

正電極8の第1パッド電極82は、外部接続用電極である。言い換えれば、第1パッド電極82は、実装用電極である。より詳細には、発光素子100では、パッケージや配線基板等に実装されるときに、第1パッド電極82に、導電性のワイヤ、導電性のバンプ(bump)等が接合される。導電性のワイヤとしては、例えば、Auワイヤ等が採用される。導電性のバンプとしては、例えば、Auバンプ等が採用される。   The first pad electrode 82 of the positive electrode 8 is an external connection electrode. In other words, the first pad electrode 82 is a mounting electrode. More specifically, in the light emitting device 100, a conductive wire, a conductive bump, or the like is bonded to the first pad electrode 82 when mounted on a package, a wiring board, or the like. For example, an Au wire or the like is employed as the conductive wire. As the conductive bump, for example, an Au bump or the like is employed.

第1パッド電極82は、平面視において、第1コンタクト電極81と電気絶縁膜10とに跨って形成されている。要するに、第1パッド電極82は、平面視において、第1コンタクト孔101と、電気絶縁膜10の表面における第1コンタクト孔101の周縁と、を包含するように形成されている。言い換えれば、発光素子100では、第1パッド電極82の、p型窒化物半導体層5の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域内に、第1コンタクト孔101と、電気絶縁膜10の表面における第1コンタクト孔101の周縁と、がある。   The first pad electrode 82 is formed across the first contact electrode 81 and the electrical insulating film 10 in plan view. In short, the first pad electrode 82 is formed so as to include the first contact hole 101 and the periphery of the first contact hole 101 on the surface of the electrical insulating film 10 in plan view. In other words, in the light emitting element 100, the first contact hole 101 and the electric insulating film 10 are formed in the vertical projection region of the first pad electrode 82 along the projection direction in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. And a peripheral edge of the first contact hole 101 on the surface.

第1パッド電極82は、複数(例えば、4つ)の金属層が積層された構造を有するのが好ましい。以下では、第1パッド電極82における4つの金属層を、p型窒化物半導体層5に近い側から順に、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層とも称する。   The first pad electrode 82 preferably has a structure in which a plurality of (for example, four) metal layers are stacked. Hereinafter, the four metal layers in the first pad electrode 82 are also referred to as a first metal layer, a second metal layer, a third metal layer, and a fourth metal layer in order from the side closer to the p-type nitride semiconductor layer 5.

第1パッド電極82は、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層を、それぞれ、Ti層、Al層、Ti層及びAu層により構成してある。第1パッド電極82における、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層の厚さは、例えば、それぞれ、100nm、250nm、100nm及び1300nmである。第1パッド電極82における第1金属層の材料は、Ti、Mo、Cr及びWの群から選択される1種であるのが好ましい。これにより、発光素子100では、第1パッド電極82における第1金属層と第1コンタクト電極81との密着性を向上させることが可能となる。   In the first pad electrode 82, the first metal layer, the second metal layer, the third metal layer, and the fourth metal layer are constituted by a Ti layer, an Al layer, a Ti layer, and an Au layer, respectively. The thicknesses of the first metal layer, the second metal layer, the third metal layer, and the fourth metal layer in the first pad electrode 82 are, for example, 100 nm, 250 nm, 100 nm, and 1300 nm, respectively. The material of the first metal layer in the first pad electrode 82 is preferably one selected from the group of Ti, Mo, Cr and W. Accordingly, in the light emitting element 100, it is possible to improve the adhesion between the first metal layer and the first contact electrode 81 in the first pad electrode 82.

負電極9の第2コンタクト電極91は、n型AlGaN層31における第2領域312の表面312a上に形成されている。   The second contact electrode 91 of the negative electrode 9 is formed on the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.

第2コンタクト電極91は、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312a上に形成されているオーミックコンタクト用電極である。第2コンタクト電極91は、一例として、Al膜とNi膜とAl膜とNi膜とAu膜との積層膜(以下、「第2積層膜」ともいう。)をn型AlGaN層31の第2領域312の表面312a上に形成してから、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより形成されている。したがって、第2コンタクト電極91は、構成元素としてAlとNiとAuとを含んでいる。第2積層膜は、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312aに近い側から順に、Al膜、Ni膜、Al膜、Ni膜及びAu膜が形成されている。第2積層膜における、Al膜、Ni膜、Al膜、Ni膜及びAu膜の厚さは、例えば、それぞれ、200nm、30nm、200nm、30nm及び200nmである。   The second contact electrode 91 is an ohmic contact electrode formed on the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31. As an example, the second contact electrode 91 is a laminated film of an Al film, a Ni film, an Al film, a Ni film, and an Au film (hereinafter also referred to as a “second laminated film”) of the n-type AlGaN layer 31. It is formed by forming on the surface 312a of the region 312 and then performing annealing treatment and slow cooling. Therefore, the second contact electrode 91 includes Al, Ni, and Au as constituent elements. In the second stacked film, an Al film, a Ni film, an Al film, a Ni film, and an Au film are formed in this order from the side closer to the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31. The thicknesses of the Al film, Ni film, Al film, Ni film, and Au film in the second stacked film are, for example, 200 nm, 30 nm, 200 nm, 30 nm, and 200 nm, respectively.

第2コンタクト電極91は、NiとAlとを主成分とする凝固組織により構成されている。これにより、発光素子100では、n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との接触抵抗の低減を図ることが可能となる。「凝固組織」とは、溶融金属が固体に変態する結果生成した結晶組織を意味する。言い換えれば、凝固組織は、NiとAlとを含む溶融金属が凝固することにより形成された溶融凝固組織である。NiとAlとを主成分とする凝固組織は、例えば、不純物としてAu及びNを含んでいてもよい。   The second contact electrode 91 is composed of a solidified structure mainly composed of Ni and Al. Thereby, in the light emitting device 100, it is possible to reduce the contact resistance between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91. The “solidified structure” means a crystal structure formed as a result of transformation of a molten metal into a solid. In other words, the solidified structure is a molten solidified structure formed by solidification of a molten metal containing Ni and Al. The solidified structure mainly composed of Ni and Al may contain, for example, Au and N as impurities.

発光素子100では、n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との接触抵抗の低減を図ることにより、発光素子100の動作電圧を低減することが可能となり、また、発光輝度の向上を図ることが可能となる。   In the light emitting device 100, by reducing the contact resistance between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91, the operating voltage of the light emitting device 100 can be reduced, and the light emission luminance can be improved. Is possible.

第2コンタクト電極91は、NiとAlとを主成分とする構成に限らず、Ti等を成分とする別の材料で構成してもよい。   The second contact electrode 91 is not limited to the configuration mainly composed of Ni and Al, but may be composed of another material including Ti or the like.

発光素子100では、n型AlGaN層31と負電極9における第2コンタクト電極91との接触が、オーミック接触である。ここで、「オーミック接触」とは、n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との接触のなかで、印加電圧の方向により生じる電流の整流性のない接触を意味する。オーミック接触は、電流−電圧特性が略線形であるのが好ましく、線形であるのがより好ましい。また、オーミック接触は、接触抵抗がより小さいのが好ましい。n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との接触では、n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との界面を通過する電流が、ショットキー障壁(schottky barrier)を乗り越える熱電子放出電流とショットキー障壁を透過するトンネル電流(tunnel current)との和であると考えられる。このため、n型AlGaN層31と第2コンタクト電極91との接触では、トンネル電流が支配的な場合、近似的にオーミック接触が実現していると考えられる。   In the light emitting element 100, the contact between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91 in the negative electrode 9 is an ohmic contact. Here, the “ohmic contact” means a contact having no current rectification caused by the direction of the applied voltage among the contact between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91. The ohmic contact is preferably substantially linear in current-voltage characteristics, and more preferably linear. Moreover, it is preferable that ohmic contact has a smaller contact resistance. In the contact between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91, the current passing through the interface between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91 causes a thermionic emission current to overcome the Schottky barrier. This is thought to be the sum of the tunnel current passing through the Schottky barrier. For this reason, in the contact between the n-type AlGaN layer 31 and the second contact electrode 91, it is considered that an ohmic contact is approximately realized when the tunnel current is dominant.

負電極9の第2パッド電極92は、外部接続用電極である。言い換えれば、第2パッド電極92は、実装用電極である。より詳細には、発光素子100では、パッケージや配線基板等に実装されるときに、第2パッド電極92に、導電性のワイヤ、導電性のバンプ等が接合される。   The second pad electrode 92 of the negative electrode 9 is an external connection electrode. In other words, the second pad electrode 92 is a mounting electrode. More specifically, in the light emitting device 100, a conductive wire, a conductive bump, or the like is bonded to the second pad electrode 92 when mounted on a package, a wiring board, or the like.

第2パッド電極92は、平面視において、第2コンタクト電極91と電気絶縁膜10とに跨って形成されている。要するに、第2パッド電極92は、平面視において、第2コンタクト孔102と、電気絶縁膜10の表面における第2コンタクト孔102の周縁と、を包含するように形成されている。言い換えれば、発光素子100では、第2パッド電極92の、n型AlGaN層31の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域内に、第2コンタクト孔102と、電気絶縁膜10の表面における第2コンタクト孔102の周縁と、がある。   The second pad electrode 92 is formed across the second contact electrode 91 and the electrical insulating film 10 in plan view. In short, the second pad electrode 92 is formed so as to include the second contact hole 102 and the periphery of the second contact hole 102 on the surface of the electrical insulating film 10 in plan view. In other words, in the light emitting element 100, the second contact hole 102 and the surface of the electrical insulating film 10 are in the vertical projection region of the second pad electrode 92 along the projection direction in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31. And a peripheral edge of the second contact hole 102.

第2パッド電極92は、複数(例えば、4つ)の金属層が積層された構造を有する。以下では、第2パッド電極92における4つの金属層を、n型AlGaN層31における第2領域312の表面312aに近い側から順に、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層とも称する。   The second pad electrode 92 has a structure in which a plurality of (for example, four) metal layers are stacked. Hereinafter, the four metal layers in the second pad electrode 92 are arranged in order from the side closer to the surface 312a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31, in order from the first metal layer, the second metal layer, the third metal layer, and the second metal layer. Also referred to as 4 metal layers.

第2パッド電極92は、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層を、それぞれ、Ti層、Al層、Ti層及びAu層により構成してある。第2パッド電極92における、第1金属層、第2金属層、第3金属層及び第4金属層の厚さは、それぞれ、100nm、250nm、100nm及び1300nmに設定してある。第2パッド電極92における第1金属層の材料は、Ti、Mo、Cr及びWの群から選択される1種であるのが好ましい。これにより、発光素子100では、第2パッド電極92における第1金属層と第2コンタクト電極91との密着性を向上させることが可能となる。   In the second pad electrode 92, the first metal layer, the second metal layer, the third metal layer, and the fourth metal layer are constituted by a Ti layer, an Al layer, a Ti layer, and an Au layer, respectively. The thicknesses of the first metal layer, the second metal layer, the third metal layer, and the fourth metal layer in the second pad electrode 92 are set to 100 nm, 250 nm, 100 nm, and 1300 nm, respectively. The material of the first metal layer in the second pad electrode 92 is preferably one selected from the group of Ti, Mo, Cr and W. As a result, in the light emitting element 100, the adhesion between the first metal layer and the second contact electrode 91 in the second pad electrode 92 can be improved.

発光素子100では、第1パッド電極82と第2パッド電極92とが同じ積層構造で、かつ、同じ材料により形成されているのが好ましい。これにより、発光素子100を製造するときには、第1パッド電極82と第2パッド電極92とを同時に形成することが可能となる。   In the light emitting element 100, it is preferable that the first pad electrode 82 and the second pad electrode 92 have the same stacked structure and are formed of the same material. Thereby, when manufacturing the light emitting element 100, it becomes possible to form the 1st pad electrode 82 and the 2nd pad electrode 92 simultaneously.

パッシベーション膜11は、発光素子100の耐湿性を確保するための保護絶縁膜であり、水分及びナトリウムイオンを阻止する機能を有する。パッシベーション膜11は、正電極8の表面8a(第1パッド電極82の表面)の端部と、第1パッド電極82の側面と、負電極9の表面9a(第2パッド電極92の表面)の端部と、第2パッド電極92の側面と、電気絶縁膜10とを覆うように形成されている。これにより、発光素子100では、第1パッド電極82の端部と第2パッド電極92の端部と電気絶縁膜10とがパッシベーション膜11により覆われている。パッシベーション膜11は、正電極8の表面8aの中央部を露出させる開口部111(以下、「第1開口部111」ともいう。)と、負電極9の表面9aの中央部を露出させる開口部112(以下、「第2開口部112」ともいう。)と、が形成されている。したがって、「正電極8の表面8aの端部」とは、正電極8の表面8aのうち、パッシベーション膜11における第1開口部111の周部に重なっている部位である。同様に、「負電極9の表面9aの端部」とは、負電極9の表面9aのうち、パッシベーション膜11における第2開口部112の周部に重なっている部位である。   The passivation film 11 is a protective insulating film for ensuring the moisture resistance of the light emitting element 100 and has a function of blocking moisture and sodium ions. The passivation film 11 is formed on the end of the surface 8a of the positive electrode 8 (surface of the first pad electrode 82), the side surface of the first pad electrode 82, and the surface 9a of the negative electrode 9 (surface of the second pad electrode 92). It is formed so as to cover the end portion, the side surface of the second pad electrode 92, and the electrical insulating film 10. As a result, in the light emitting element 100, the end portion of the first pad electrode 82, the end portion of the second pad electrode 92, and the electrical insulating film 10 are covered with the passivation film 11. The passivation film 11 includes an opening 111 that exposes the central portion of the surface 8 a of the positive electrode 8 (hereinafter also referred to as “first opening 111”) and an opening that exposes the central portion of the surface 9 a of the negative electrode 9. 112 (hereinafter also referred to as “second opening 112”). Therefore, “the end portion of the surface 8 a of the positive electrode 8” is a portion of the surface 8 a of the positive electrode 8 that overlaps with the peripheral portion of the first opening 111 in the passivation film 11. Similarly, “the end portion of the surface 9 a of the negative electrode 9” is a portion of the surface 9 a of the negative electrode 9 that overlaps with the peripheral portion of the second opening 112 in the passivation film 11.

第1開口部111は、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。パッシベーション膜11における第1開口部111の内側面は、テーパ形状に形成されているのが好ましい。   The first opening 111 is preferably formed in a shape in which the opening area gradually increases as the distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. The inner surface of the first opening 111 in the passivation film 11 is preferably formed in a tapered shape.

第2開口部112は、内側面がテーパ形状に形成されることで、n型AlGaN層31の厚さ方向においてn型AlGaN層31の第2領域312の表面312aから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されているのが好ましい。パッシベーション膜11における第2開口部112の内側面は、テーパ形状に形成されているのが好ましい。   Since the inner surface of the second opening 112 is tapered, the opening area gradually increases as the distance from the surface 312a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 increases in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31. It is preferable to form in a large shape. The inner surface of the second opening 112 in the passivation film 11 is preferably formed in a tapered shape.

パッシベーション膜11は、電気絶縁性を有する。パッシベーション膜11の厚さは、一例として、700nmである。パッシベーション膜11は、プラズマCVD装置(plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition system)により成膜された窒化ケイ素膜をパターニングすることにより形成されている。これにより、パッシベーション膜11は、酸化ケイ素膜よりも水分の透過性を小さくすることが可能となる。よって、発光素子100では、耐湿性を向上させることが可能となる。プラズマCVD装置により窒化ケイ素膜を成膜する場合、Siの原料ガスとしてSiH4を採用し、Nの原料ガスとしてNH3を採用するのが好ましい。The passivation film 11 has electrical insulation. For example, the thickness of the passivation film 11 is 700 nm. The passivation film 11 is formed by patterning a silicon nitride film formed by a plasma CVD apparatus (plasma-enhanced chemical vapor deposition system). Thereby, the passivation film 11 can make moisture permeability smaller than that of the silicon oxide film. Therefore, in the light emitting element 100, moisture resistance can be improved. When a silicon nitride film is formed by a plasma CVD apparatus, it is preferable to employ SiH 4 as the Si source gas and NH 3 as the N source gas.

窒化ケイ素膜の組成は、Si34であるのが好ましいが、Si34からずれていてもよい。ただし、パッシベーション膜11は、水素を含有する窒化ケイ素膜であり、Si−N結合の他に、Si−H結合と、H−N結合と、を含んでいる。パッシベーション膜11がSi−H結合及びH−N結合を含んでいるか否かは、例えば、フーリエ変換赤外分光法(Fourier transform infrared spectroscopy)による分析で知ることができる。言い換えれば、パッシベーション膜11がSi−H結合及びH−N結合を含んでいるか否かの判断基準は、フーリエ変換赤外分光法による分析の検出限界に依存する。パッシベーション膜11における水素の濃度は、例えば、2〜3×1022cm-3程度である。パッシベーション膜11における水素の濃度は、例えば、フーリエ変換赤外分光法による分析で知ることができる。なお、ECRスパッタリング装置(electron cyclotron resonance sputtering system)により成膜した窒化ケイ素膜では、フーリエ変換赤外分光法による分析の結果、Si−H結合と、H−N結合及び水素の含有量のいずれもそれぞれの検出限界未満であった。The composition of the silicon nitride film is preferably a Si 3 N 4, may be shifted from the Si 3 N 4. However, the passivation film 11 is a silicon nitride film containing hydrogen, and includes Si—H bonds and H—N bonds in addition to Si—N bonds. Whether or not the passivation film 11 contains Si—H bonds and H—N bonds can be known by analysis using Fourier transform infrared spectroscopy, for example. In other words, the criterion for determining whether or not the passivation film 11 includes Si—H bonds and H—N bonds depends on the detection limit of analysis by Fourier transform infrared spectroscopy. The concentration of hydrogen in the passivation film 11 is, for example, about 2 to 3 × 10 22 cm −3 . The concentration of hydrogen in the passivation film 11 can be known, for example, by analysis using Fourier transform infrared spectroscopy. In addition, in the silicon nitride film | membrane formed into a film by the ECR sputtering apparatus (electron cyclotron resonance sputtering system), as a result of the analysis by a Fourier transform infrared spectroscopy, all of content of Si-H bond, HN bond, and hydrogen It was below the respective detection limit.

第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、パッシベーション膜11が剥離するのを防止するための機能層である。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の厚さは、一例として、20nmである。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、一例として、下層121がTiにより形成され、上層122がTiの酸化物により形成されている。Tiの酸化物は、TiOx1(x1=1、2)である。上層122は、TiO2により形成されているのが好ましい。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の形成方法としては、例えば、下層121と上層122との基礎になるTi層を形成した後にTi層の表面側を酸化することにより形成する方法がある。ここで、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、Ti層のうち酸化された部分が上層122を構成し、Ti層のうち酸化されていない部分が下層121を構成する。Ti層の表面側を酸化する酸化処理としては、例えば、減圧下でのO2プラズマ処理がある。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の形成方法は、上述の例に限らない。例えば、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の形成方法では、Ti層を形成した後に、TiOx1(x1=1、2)をターゲット材料としたスパッタ法によりTiOx1層(x1=1、2)を形成することで第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々と同じ積層構造を形成し、その後、積層構造をパターニングすることにより第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成してもよい。また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の形成方法では、Ti層を形成した後に、Tiをターゲット材料として、酸化雰囲気中でのスパッタ法によりTiOx1層(x1=1、2)を形成することで第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々と同じ積層構造を形成し、その後、積層構造をパターニングすることにより第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成してもよい。また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々の形成方法では、Ti層を形成した後に、Tiを蒸発源として、酸化雰囲気中でのイオンビーム蒸着法によりTiOx1層(x1=1、2)を形成することで第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々と同じ積層構造を形成し、その後、積層構造をパターニングすることにより第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成してもよい。「酸化雰囲気」とは、酸化種を含む雰囲気を意味する。酸化種としては、例えば、原子状酸素、酸素分子、オゾン、酸素ラジカル、酸素イオン等がある。酸化雰囲気は、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に酸素ガスを導入することにより実現することができる。Each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b is a functional layer for preventing the passivation film 11 from peeling. As an example, the thickness of each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b is 20 nm. For example, each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b includes a lower layer 121 made of Ti and an upper layer 122 made of an oxide of Ti. The oxide of Ti is TiO x1 (x1 = 1, 2). The upper layer 122 is preferably made of TiO 2 . As a method of forming each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, for example, a Ti layer that forms the basis of the lower layer 121 and the upper layer 122 is formed, and then the surface side of the Ti layer is oxidized. There is a way to do it. Here, in each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the oxidized portion of the Ti layer constitutes the upper layer 122, and the unoxidized portion of the Ti layer constitutes the lower layer 121. . As an oxidation treatment for oxidizing the surface side of the Ti layer, for example, there is an O 2 plasma treatment under reduced pressure. Each formation method of the 1st peeling prevention layer 12a and the 2nd peeling prevention layer 12b is not restricted to the above-mentioned example. For example, in the formation method of each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, after forming the Ti layer, a TiO x1 layer (with a target material of TiO x1 (x1 = 1, 2)) ( x1 = 1, 2) to form the same laminated structure as each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, and then patterning the laminated structure to form the first peeling prevention layer 12a and The second peeling prevention layer 12b may be formed. Further, in each of the forming methods of the first peeling preventing layer 12a and the second peeling preventing layer 12b, after forming the Ti layer, a TiO x1 layer (x1 = 1) is formed by sputtering in an oxidizing atmosphere using Ti as a target material. 2) is formed to form the same laminated structure as each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, and then the first peeling prevention layer 12a and the second peeling layer are patterned by patterning the lamination structure. The prevention layer 12b may be formed. Further, in each of the forming methods of the first peeling preventing layer 12a and the second peeling preventing layer 12b, after forming the Ti layer, a TiO x1 layer (x1) is formed by ion beam evaporation in an oxidizing atmosphere using Ti as an evaporation source. = 1, 2) to form the same laminated structure as each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, and then patterning the laminated structure to form the first peeling prevention layer 12a and the first peeling prevention layer 12a. 2 You may form the peeling prevention layer 12b. “Oxidizing atmosphere” means an atmosphere containing oxidizing species. Examples of the oxidizing species include atomic oxygen, oxygen molecules, ozone, oxygen radicals, and oxygen ions. The oxidizing atmosphere can be realized, for example, by introducing oxygen gas into the chamber of the sputtering apparatus.

ところで、本願発明者らは、発光素子100を開発する研究段階で、比較例1の半導体発光素子(以下、「発光素子」と略称する)を作製して耐湿性の評価を行った。比較例1の発光素子は、発光素子100と基本構成が略同じで、発光素子100における第1パッド電極82及び第2パッド電極92の各々をAu層のみにより構成し、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを設けていない点が相違する。比較例1の発光素子については、発光素子100と同様の構成要素に同一の符号を付して説明する。   Incidentally, the inventors of the present application produced a semiconductor light emitting device of Comparative Example 1 (hereinafter, abbreviated as “light emitting device”) and evaluated its moisture resistance at the research stage of developing the light emitting device 100. The light emitting element of Comparative Example 1 has substantially the same basic configuration as that of the light emitting element 100, and each of the first pad electrode 82 and the second pad electrode 92 in the light emitting element 100 is composed of only an Au layer, and the first peeling prevention layer 12a. And the point which is not providing the 2nd peeling prevention layer 12b is different. About the light emitting element of the comparative example 1, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the component similar to the light emitting element 100, and is demonstrated.

本願発明者らは、比較例1の発光素子の耐湿性を評価するために、高温高湿通電試験を行い、電気的特性の評価、光学顕微鏡、SEM(scanning electron microscope)による外観検査等を行った。高温高湿通電試験は、THB(Temperature Humidity Bias test)である。高温高湿通電試験では、温度を60℃、相対湿度を80RH%、通電電流を20mA、連続通電時間を2000時間とした。そして、本願発明者らは、比較例1の発光素子においては、耐湿性の更なる向上が必要であるという知見を得た。より詳細には、本願発明者らは、高温高湿通電試験の途中で比較例1の発光素子に、不具合が発生してしまうことがあるという知見を得た。不具合は、オープン不良、n型AlGaN層31における負電極9直下の領域の腐食、第2パッド電極92の端部の破損、パッシベーション膜11における第2パッド電極92の端部の破損箇所上の部位の破損、等である。n型AlGaN層31おける負電極9直下の領域の腐食とは、n型AlGaN層31おける第2コンタクト電極91直下の領域の酸化を意味し、Al23が形成されることを意味する。また、本願発明者らは、比較例1の発光素子では、上述の不具合が発生した場合でも、p型GaN層からなるp型コンタクト層53の腐食や第1パッド電極82の端部の破損は発生しないという知見を得た。In order to evaluate the moisture resistance of the light emitting device of Comparative Example 1, the inventors of the present application conducted a high-temperature and high-humidity energization test, an electrical property evaluation, an optical microscope, and an appearance inspection using a scanning electron microscope (SEM). It was. The high-temperature and high-humidity current test is THB (Temperature Humidity Bias test). In the high-temperature and high-humidity energization test, the temperature was 60 ° C., the relative humidity was 80 RH%, the energization current was 20 mA, and the continuous energization time was 2000 hours. The inventors of the present application have found that the light emitting device of Comparative Example 1 needs further improvement in moisture resistance. More specifically, the inventors of the present application have found that a defect may occur in the light-emitting element of Comparative Example 1 during the high-temperature and high-humidity current test. Problems include open defects, corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the n-type AlGaN layer 31, damage to the end of the second pad electrode 92, and a site on the damaged portion of the end of the second pad electrode 92 in the passivation film 11. Breakage, etc. The corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the n-type AlGaN layer 31 means the oxidation of the region immediately below the second contact electrode 91 in the n-type AlGaN layer 31 and means that Al 2 O 3 is formed. In addition, in the light emitting device of Comparative Example 1, the present inventors have found that the p-type contact layer 53 made of the p-type GaN layer does not corrode or the end portion of the first pad electrode 82 is damaged even when the above-described problem occurs. The knowledge that it does not occur was obtained.

本願発明者らは、比較例1の発光素子において上述の不具合が発生するメカニズムについて下記の推定メカニズムを考えた。   The inventors of the present application have considered the following estimation mechanism for the mechanism by which the above-described problems occur in the light emitting element of Comparative Example 1.

パッシベーション膜11におけるピンホール、クラック等の欠陥を通して外部から浸入した水分が、負電極9の第2パッド電極92を構成するAu層の結晶粒界や、ピンホール、クラック等の欠陥を通してn型AlGaN層31の第2領域312の表面312aへ到達する。このとき、比較例1の発光素子では、正電極8から負電極9へ電流が流れてn型AlGaN層31中にホール(h+)が生成されていれば、n型AlGaN層31中のAlNに起因して第2領域312の表面312a付近で下記の電気化学反応が起こる。Moisture that has entered from the outside through defects such as pinholes and cracks in the passivation film 11 passes through n-type AlGaN through the grain boundaries of the Au layer constituting the second pad electrode 92 of the negative electrode 9 and defects such as pinholes and cracks. The surface 312a of the second region 312 of the layer 31 is reached. At this time, in the light emitting element of Comparative Example 1, if a current flows from the positive electrode 8 to the negative electrode 9 and holes (h + ) are generated in the n-type AlGaN layer 31, the AlN in the n-type AlGaN layer 31 is generated. Due to this, the following electrochemical reaction takes place near the surface 312a of the second region 312.

2AlN+6h+→2Al3++N2
2Al3++6OH-→Al23+3H2
要するに、比較例1の発光素子では、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312a付近でN2が発生し、かつ、酸化反応によりAl23が形成され電気絶縁化及び体積膨張が生じる。これにより、比較例1の発光素子では、n型AlGaN層31における負電極9直下の領域の腐食、第2パッド電極92の端部の破損、パッシベーション膜11における、第2パッド電極92の端部の破損箇所上の部位の破損、等が生じる。また、比較例1の発光素子では、Al23が形成されると、第2領域312における電流経路が変化するので、電気絶縁化される領域が広がり、第2領域312における負電極9直下の部位が電気絶縁化して電流が流れなくなるオープン不良が発生する。
2AlN + 6h + → 2Al 3+ + N 2
2Al 3+ + 6OH → Al 2 O 3 + 3H 2 O
In short, in the light emitting device of Comparative Example 1, N 2 is generated in the vicinity of the surface 312a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31, and Al 2 O 3 is formed by the oxidation reaction, resulting in electrical insulation and volume expansion. Arise. Thereby, in the light emitting device of Comparative Example 1, corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the n-type AlGaN layer 31, breakage of the end of the second pad electrode 92, end of the second pad electrode 92 in the passivation film 11 The part of the damaged part of the part is damaged. Further, in the light emitting device of Comparative Example 1, when Al 2 O 3 is formed, the current path in the second region 312 changes, so that the region to be electrically insulated is expanded, and just below the negative electrode 9 in the second region 312. An open defect occurs in which the part becomes electrically insulated and no current flows.

そこで、本願発明者らは、比較例1の発光素子の耐湿性の向上を図るためには、パッシベーション膜11の密着性の向上を図ることが重要であると考えた。   Therefore, the inventors of the present application considered that it is important to improve the adhesion of the passivation film 11 in order to improve the moisture resistance of the light emitting element of Comparative Example 1.

発光素子100では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを備えることにより、比較例1と比べて、パッシベーション膜11の密着性を向上させることが可能となり、耐湿性を向上させることが可能となる。本願発明者らは、水素を含有する窒化ケイ素膜の下地層について鋭意研究開発を行い、窒化ケイ素膜と下地層との密着性について、評価を行った。密着性の評価については、評価用サンプルを作成し、JIS H0211−1992で定義されているスクラッチ試験(scratch test)により評価した。評価用サンプルは、シリコンウェハ上に下地層を形成し下地層上にプラズマCVD装置により窒化ケイ素膜を形成したサンプルである。密着性の評価では、スクラッチ試験で測定された窒化ケイ素膜の破壊エネルギー(剥離時の荷重)を密着力と見なした。その結果、本願発明者らは、下地層を第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bと同じ構成とすることにより、下地層をTi層のみで形成した場合に比べて、窒化ケイ素膜の破壊エネルギー(窒化ケイ素膜が剥離するときの荷重)が大きくなり、密着性が向上するという実験結果を得た。本願発明者らは、密着性が向上する理由として、下地層を第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bと同じ構成とすることにより、窒化ケイ素膜と下地層との界面付近でN−H結合のHあるいはSi−H結合のHとO−Ti結合のOとが結合して結合エネルギーが比較的大きなO−H結合が形成されているためであると推考している。   In the light emitting element 100, by providing the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, it is possible to improve the adhesion of the passivation film 11 and improve the moisture resistance as compared with Comparative Example 1. Is possible. The inventors of the present application conducted extensive research and development on the underlayer of a silicon nitride film containing hydrogen, and evaluated the adhesion between the silicon nitride film and the underlayer. For evaluation of adhesion, an evaluation sample was prepared and evaluated by a scratch test defined in JIS H0211-1992. The evaluation sample is a sample in which a base layer is formed on a silicon wafer and a silicon nitride film is formed on the base layer by a plasma CVD apparatus. In the evaluation of adhesion, the fracture energy (load at the time of peeling) of the silicon nitride film measured in the scratch test was regarded as the adhesion. As a result, the inventors of the present application made the silicon nitride film as compared with the case where the underlayer is formed of only the Ti layer by making the underlayer the same structure as the first exfoliation prevention layer 12a and the second exfoliation prevention layer 12b. Experimental results have been obtained that the fracture energy (load when the silicon nitride film peels) increases and adhesion improves. The inventors of the present application have found that the adhesion is improved by making the underlayer the same structure as the first anti-peeling layer 12a and the second anti-peeling layer 12b, so that N is formed in the vicinity of the interface between the silicon nitride film and the underlayer. It is presumed that this is because the —H bond H or the Si—H bond H and the O—Ti bond O are bonded to form an O—H bond having a relatively large bond energy.

発光素子100では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを備えていない比較例2、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々に代えてTi層を備えた比較例3、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々に代えてTiO2層を備えた比較例4に比べて、耐湿性を向上させることが可能となり、信頼性を向上させることが可能となる。耐湿性の評価については、高温高湿通電試験を行い、電気的特性の評価、光学顕微鏡、SEMによる外観検査等を行った。比較例4では、高温高湿通電試験の途中でパッシベーション膜11とTiO2層との積層構造が正電極8及び負電極9から剥離してしまうという実験結果を得た。In the light emitting device 100, Comparative Example 2 that does not include the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, and a comparison that includes a Ti layer instead of each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b. Compared to Comparative Example 4 in which Example 3 is replaced with each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b and a TiO 2 layer is provided, it is possible to improve moisture resistance and improve reliability. Is possible. For the evaluation of moisture resistance, a high-temperature and high-humidity energization test was performed, and electrical characteristics were evaluated, an optical microscope, an appearance inspection using an SEM, and the like were performed. In Comparative Example 4, an experimental result was obtained that the laminated structure of the passivation film 11 and the TiO 2 layer peeled off from the positive electrode 8 and the negative electrode 9 during the high-temperature and high-humidity energization test.

以下では、発光素子100の製造方法について説明する。   Below, the manufacturing method of the light emitting element 100 is demonstrated.

(1)ウェハの準備
ウェハは、円板状の基板である。発光素子100における基板1がサファイア基板の場合、ウェハとしては、サファイアウェハを採用することができる。サファイアウェハの第1面が、基板1の第1面1aに対応する。したがって、サファイアウェハの第1面は、(0001)面からのオフ角が、0°〜0.5°であるのが好ましい。
(1) Preparation of wafer The wafer is a disk-shaped substrate. When the substrate 1 in the light emitting element 100 is a sapphire substrate, a sapphire wafer can be adopted as the wafer. The first surface of the sapphire wafer corresponds to the first surface 1 a of the substrate 1. Therefore, the first surface of the sapphire wafer preferably has an off angle from the (0001) plane of 0 ° to 0.5 °.

(2)ウェハの第1面上に窒化物半導体層20を積層する工程
この工程では、窒化物半導体層20をエピタキシャル成長装置により形成する。エピタキシャル成長装置は、減圧MOVPE装置を採用するのが好ましい。
(2) Step of laminating nitride semiconductor layer 20 on the first surface of the wafer In this step, the nitride semiconductor layer 20 is formed by an epitaxial growth apparatus. The epitaxial growth apparatus preferably employs a reduced pressure MOVPE apparatus.

Alの原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム(TMAl)を採用するのが好ましい。Gaの原料ガスとしては、トリメチルガリウム(TMGa)を採用するのが好ましい。Nの原料ガスとしては、NH3を採用するのが好ましい。n型導電性を付与する不純物であるSiの原料ガスとしては、テトラエチルシラン(TESi)を採用するのが好ましい。p型導電性に寄与する不純物であるMgの原料ガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を採用するのが好ましい。各原料ガスそれぞれのキャリアガスとしては、例えば、H2ガスを採用することが好ましい。Trimethylaluminum (TMAl) is preferably employed as the Al source gas. Trimethylgallium (TMGa) is preferably employed as the Ga source gas. As the N source gas, NH 3 is preferably employed. It is preferable to employ tetraethylsilane (TESi) as a source gas of Si that is an impurity imparting n-type conductivity. It is preferable to employ biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) as a source gas for Mg, which is an impurity contributing to p-type conductivity. For example, H 2 gas is preferably used as the carrier gas of each source gas.

窒化物半導体層20の成長条件は、基板温度、V/III比、各原料ガスの供給量、成長圧力等を適宜設定すればよい。「V/III比」とは、III族元素の原料ガス(Alの原料ガス、Gaの原料ガス)の合計のモル供給量[μmol/min]に対するV族元素であるNの原料ガスのモル供給量[μmol/min]との比である。「成長圧力」とは、各原料ガス及び各キャリアガスをMOVPE装置の反応炉内に供給している状態における反応炉内の圧力である。   The growth conditions of the nitride semiconductor layer 20 may be set as appropriate such as the substrate temperature, the V / III ratio, the supply amount of each source gas, the growth pressure, and the like. “V / III ratio” means the molar supply of the source gas of N which is a group V element to the total molar supply amount [μmol / min] of the source gas of group III element (Al source gas, Ga source gas) It is a ratio to the amount [μmol / min]. The “growth pressure” is the pressure in the reaction furnace in a state where each source gas and each carrier gas are supplied into the reaction furnace of the MOVPE apparatus.

窒化物半導体層20のエピタキシャル成長法は、MOVPE装置に限らず、例えば、MBE装置、HVPE装置等でもよい。   The epitaxial growth method of the nitride semiconductor layer 20 is not limited to the MOVPE apparatus, and may be, for example, an MBE apparatus, an HVPE apparatus, or the like.

(3)p型不純物を活性化するためのアニールを行う工程
この工程は、アニール装置のアニール炉内においてp型窒化物半導体層5のp型不純物を活性化する工程である。より詳細には、この工程では、p型窒化物半導体層5における、電子ブロック層51、p型AlGaN層52及びp型コンタクト層53それぞれのp型不純物を活性化する。アニール条件は、アニール温度を600〜800℃、アニール時間を10〜50分に設定してある。アニール装置としては、例えば、ランプアニール装置(lamp annealing apparatus)、電気炉アニール装置等を採用することができる。
(3) Step of performing annealing for activating the p-type impurity This step is a step of activating the p-type impurity of the p-type nitride semiconductor layer 5 in the annealing furnace of the annealing apparatus. More specifically, in this step, the p-type impurities in the electron block layer 51, the p-type AlGaN layer 52, and the p-type contact layer 53 in the p-type nitride semiconductor layer 5 are activated. The annealing conditions are set such that the annealing temperature is 600 to 800 ° C. and the annealing time is 10 to 50 minutes. As the annealing apparatus, for example, a lamp annealing apparatus, an electric furnace annealing apparatus, or the like can be employed.

(4)メサ構造22を形成する工程
この工程では、窒化物半導体層20の表面20aにおいてメサ構造22の上面22aに対応する領域上に、フォトリソグラフィ技術を利用して、第1のレジスト層を形成する。そして、この工程では、第1のレジスト層をマスクとして、窒化物半導体層20の一部を表面20a側からn型窒化物半導体層3の途中までエッチングすることによって、メサ構造22を形成し、その後、第1のレジスト層を除去する。窒化物半導体層20のエッチングは、例えば、ドライエッチング装置を用いて行うのが好ましい。ドライエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマエッチング装置(inductively coupled plasma etching system)が好ましい。
(4) Step of forming mesa structure 22 In this step, a first resist layer is formed on the surface 20a of the nitride semiconductor layer 20 on a region corresponding to the upper surface 22a of the mesa structure 22 by using a photolithography technique. Form. In this step, the mesa structure 22 is formed by etching a part of the nitride semiconductor layer 20 from the surface 20a side to the middle of the n-type nitride semiconductor layer 3 using the first resist layer as a mask. Thereafter, the first resist layer is removed. The nitride semiconductor layer 20 is preferably etched using, for example, a dry etching apparatus. As the dry etching apparatus, for example, an inductively coupled plasma etching system is preferable.

(5)電気絶縁膜10を形成する工程
この工程では、ウェハの第1面側の全面に、電気絶縁膜10の基礎となる酸化ケイ素膜を例えば常圧CVD装置により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第1面側において、酸化ケイ素膜に第1コンタクト孔101及び第2コンタクト孔102を開口する。要するに、この工程では、酸化ケイ素膜をパターニングすることで電気絶縁膜10を形成する。酸化ケイ素膜のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
(5) Step of Forming Electrical Insulating Film 10 In this step, a silicon oxide film that forms the basis of the electrical insulating film 10 is formed on the entire surface on the first surface side of the wafer by, for example, an atmospheric pressure CVD apparatus. In this step, the first contact hole 101 and the second contact hole 102 are opened in the silicon oxide film on the first surface side of the wafer. In short, in this step, the electrical insulating film 10 is formed by patterning the silicon oxide film. The patterning of the silicon oxide film is performed using, for example, a photolithography technique and an etching technique.

(6)負電極9における第2コンタクト電極91を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第1面側に、負電極9の形成予定領域のみ(つまり、n型AlGaN層31における第2領域312の表面312aの一部)が露出するようにパターニングされた第2のレジスト層を形成する第1ステップを行う。そして、この工程では、n型AlGaN層31における第2領域312の表面312a上に、表面312aに近い側から順にAl膜とNi膜とAl膜とNi膜とAu膜とが積層された第2積層膜を電子ビーム蒸着装置により成膜する第2ステップを行う。この工程では、第2積層膜におけるAl膜、Ni膜、Al膜、Ni膜及びAu膜の厚さを、それぞれ、200nm、30nm、200nm、30nm及び200nmに設定する。そして、この工程では、第2積層膜を成膜した後、リフトオフ(lift off)を行うことにより、第2のレジスト層及び第2のレジスト層上の不要膜を除去する第3ステップを行う。更に、この工程では、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより第2コンタクト電極91を形成する第4ステップを行う。アニール処理は、N2ガス雰囲気中でのRTA(Rapid Thermal Annealing)が好ましい。この工程では、赤外線アニール装置によりアニール処理を行うのが好ましい。
(6) Step of Forming Second Contact Electrode 91 in Negative Electrode 9 In this step, first, only the region where negative electrode 9 is to be formed (that is, the second region in n-type AlGaN layer 31) on the first surface side of the wafer. A first step of forming a second resist layer patterned so that a part of the surface 312a of the 312 is exposed is performed. In this step, a second layer in which an Al film, a Ni film, an Al film, a Ni film, and an Au film are sequentially stacked on the surface 312a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31 from the side close to the surface 312a. A second step of forming a laminated film with an electron beam evaporation apparatus is performed. In this step, the thicknesses of the Al film, Ni film, Al film, Ni film, and Au film in the second stacked film are set to 200 nm, 30 nm, 200 nm, 30 nm, and 200 nm, respectively. In this process, after the second laminated film is formed, a third step of removing the unnecessary film on the second resist layer and the second resist layer is performed by performing lift-off. Further, in this step, a fourth step of forming the second contact electrode 91 by performing an annealing process and performing slow cooling is performed. The annealing treatment is preferably RTA (Rapid Thermal Annealing) in an N 2 gas atmosphere. In this step, it is preferable to perform an annealing process using an infrared annealing apparatus.

RTA処理の条件は、例えば、アニール温度を650℃、アニール時間を1分とすればよい。アニール温度は、AlNiの共晶点(約640℃)以上の温度が好ましく、700℃以下の温度が好ましい。アニール温度は、n型AlGaN層31のAlの組成比に基づいて適宜変更してもよい。アニール時間は、例えば、30秒〜3分程度の範囲で設定するのが好ましい。「共晶点」とは、液状の共晶混合物が同じ組成の固相を作りだすときの凝固する温度を意味する。   The RTA treatment conditions may be, for example, an annealing temperature of 650 ° C. and an annealing time of 1 minute. The annealing temperature is preferably a temperature equal to or higher than the eutectic point (about 640 ° C.) of AlNi, and preferably 700 ° C. or lower. The annealing temperature may be changed as appropriate based on the Al composition ratio of the n-type AlGaN layer 31. The annealing time is preferably set in the range of about 30 seconds to 3 minutes, for example. “Eutectic point” means the temperature at which a liquid eutectic mixture solidifies when it produces a solid phase of the same composition.

「徐冷を行う」とは、徐々に冷却することを意味する。徐冷を行うときの冷却速度は、例えば、30℃/minとすればよい。冷却速度は、30℃/minに限らず、例えば、20〜60℃/minの範囲で適宜設定するのが好ましい。   “Slow cooling” means gradually cooling. The cooling rate when performing slow cooling may be, for example, 30 ° C./min. The cooling rate is not limited to 30 ° C./min, and is preferably set as appropriate in the range of 20 to 60 ° C./min, for example.

(7)正電極8における第1コンタクト電極81を形成する工程
この工程では、p型窒化物半導体層5の表面5a上に第1コンタクト電極81を形成する。
(7) Step of Forming First Contact Electrode 81 in Positive Electrode 8 In this step, first contact electrode 81 is formed on surface 5a of p-type nitride semiconductor layer 5.

より詳細には、この工程では、まず、ウェハの第1面側における正電極8の形成予定領域のみ(p型コンタクト層53の表面53aの一部)が露出するようにパターニングされた第3のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば厚さ30nmのNi膜と厚さ200nmのAu膜との第1積層膜を電子ビーム蒸着装置により成膜し、リフトオフを行うことにより、第3のレジスト層及び第3のレジスト層上の不要膜を除去する。更に、この工程では、第1コンタクト電極81とp型窒化物半導体層5との接触がオーミック接触となるように、N2ガス雰囲気中でRTA処理を行う。RTA処理の条件は、例えば、アニール温度を500℃、アニール時間を15分とすればよい。More specifically, in this step, first, a third pattern patterned so that only a region where the positive electrode 8 is to be formed on the first surface side of the wafer (a part of the surface 53a of the p-type contact layer 53) is exposed. A resist layer is formed. In this step, for example, a first laminated film of a Ni film having a thickness of 30 nm and an Au film having a thickness of 200 nm is formed by an electron beam evaporation apparatus, and lift-off is performed, whereby the third resist layer and the third film are formed. The unnecessary film on the resist layer is removed. Furthermore, in this step, RTA treatment is performed in an N 2 gas atmosphere so that the contact between the first contact electrode 81 and the p-type nitride semiconductor layer 5 is an ohmic contact. The RTA treatment conditions may be, for example, an annealing temperature of 500 ° C. and an annealing time of 15 minutes.

(8)正電極8の第1パッド電極82及び負電極9の第2パッド電極92を形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第1面側における第1パッド電極82及び第2パッド電極92それぞれの形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第4のレジスト層を形成する。そして、この工程では、例えば厚さ100nmのTi層と厚さ250nmのAl層と厚さ100nmのTi層と厚さ1300nmのAu層との積層膜を電子ビーム蒸着装置により成膜することで第1パッド電極82及び第2パッド電極92を形成する。その後、この工程では、リフトオフを行うことにより、第4のレジスト層及び第4のレジスト層上の不要膜を除去する。
(8) Step of Forming First Pad Electrode 82 of Positive Electrode 8 and Second Pad Electrode 92 of Negative Electrode 9 In this step, first, first pad electrode 82 and second pad electrode 92 on the first surface side of the wafer. A fourth resist layer patterned so as to expose only the respective formation planned regions is formed. In this step, for example, a stacked film of a 100 nm thick Ti layer, a 250 nm thick Al layer, a 100 nm thick Ti layer, and a 1300 nm thick Au layer is formed by an electron beam evaporation apparatus. A first pad electrode 82 and a second pad electrode 92 are formed. Thereafter, in this step, lift-off is performed to remove the fourth resist layer and the unnecessary film on the fourth resist layer.

(9)第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成する工程
この工程では、まず、ウェハの第1面側の全面に例えば厚さが20nmのTi層(以下、「第1Ti層」ともいう。)を電子ビーム蒸着装置により成膜する。そして、この工程では、酸化処理により第1Ti層の表面側を酸化することでウェハの第1面側の全面に第2Ti層とTiO2層との積層構造を形成する。第2Ti層は、第1Ti層よりも薄い。酸化処理は、減圧下でのO2プラズマ処理であるのが好ましい。要するに、酸化処理では、プラズマ酸化を行うのが製造コストの低コスト化の観点から好ましい。この工程では、酸化処理の後、第2Ti層とTiO2層との積層構造をパターニングすることにより、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成する。第2Ti層とTiO2層との積層構造のパターニングは、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。第2Ti層とTiO2層との積層構造のエッチングは、ドライエッチング装置を用いて行うのが好ましい。ドライエッチング装置としては、例えば、反応性イオンエッチング装置(reactive ion etching system)が好ましい。エッチングガスとしては、フッ素系のガスを用いればよい。フッ素系のガスは、例えば、CF4である。
(9) Step of forming first peeling prevention layer 12a and second peeling prevention layer 12b In this step, first, a Ti layer having a thickness of 20 nm, for example (hereinafter referred to as “first Ti layer”) is formed on the entire first surface side of the wafer. Is also formed by an electron beam evaporation apparatus. In this step, a laminated structure of the second Ti layer and the TiO 2 layer is formed on the entire surface on the first surface side of the wafer by oxidizing the surface side of the first Ti layer by oxidation treatment. The second Ti layer is thinner than the first Ti layer. The oxidation treatment is preferably O 2 plasma treatment under reduced pressure. In short, in the oxidation treatment, it is preferable to perform plasma oxidation from the viewpoint of reducing the manufacturing cost. In this step, after the oxidation treatment, the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b are formed by patterning the laminated structure of the second Ti layer and the TiO 2 layer. Patterning of the laminated structure of the second Ti layer and the TiO 2 layer is performed using a photolithography technique and an etching technique. Etching of the laminated structure of the second Ti layer and the TiO 2 layer is preferably performed using a dry etching apparatus. As the dry etching apparatus, for example, a reactive ion etching system is preferable. As the etching gas, a fluorine-based gas may be used. The fluorine-based gas is, for example, CF 4 .

(10)パッシベーション膜11を形成する工程
この工程では、ウェハの第1面側の全面に、パッシベーション膜11の基礎となる水素を含有する窒化ケイ素膜を例えばプラズマCVD装置により成膜する。水素を含有する窒化ケイ素膜を成膜するときの成膜温度は、350℃以下であるのが好ましい。そして、この工程では、ウェハの第1面側において、水素を含有する窒化ケイ素膜に第1開口部111及び第2開口部112が開口されるように、水素を含有する窒化ケイ素膜をパターニングすることでパッシベーション膜11を形成する。水素を含有する窒化ケイ素膜のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して行う。
(10) Step of Forming Passivation Film 11 In this step, a silicon nitride film containing hydrogen serving as a basis for the passivation film 11 is formed on the entire first surface side of the wafer by, for example, a plasma CVD apparatus. The film formation temperature when forming the silicon nitride film containing hydrogen is preferably 350 ° C. or lower. In this step, the silicon nitride film containing hydrogen is patterned so that the first opening 111 and the second opening 112 are opened in the silicon nitride film containing hydrogen on the first surface side of the wafer. Thus, the passivation film 11 is formed. The patterning of the silicon nitride film containing hydrogen is performed using, for example, a photolithography technique and an etching technique.

(11)割溝を形成する工程
この工程では、ウェハのパッシベーション膜11の表面側からウェハの厚み方向の途中まで到達する割溝を形成する。この工程では、レーザ加工機を用いたアブレーション加工(ablation processing)により割溝を形成することが好ましい。アブレーション加工とは、アブレーションが起こるような照射条件でのレーザ加工を意味する。
(11) Step of forming a split groove In this step, a split groove reaching from the surface side of the passivation film 11 of the wafer to the middle of the thickness direction of the wafer is formed. In this step, it is preferable to form the split groove by ablation processing using a laser processing machine. Ablation processing means laser processing under irradiation conditions that cause ablation.

(12)ウェハを研磨する工程
この工程では、ウェハを第1面とは反対の第2面側から研磨することで、ウェハを基板1の所定の厚さに相当する厚さまで薄くする。ウェハの研磨にあたっては、研削工程、ラッピング(lapping)工程を順次行うのが好ましい。
(12) Step of polishing wafer In this step, the wafer is polished from the second surface side opposite to the first surface, so that the wafer is thinned to a thickness corresponding to the predetermined thickness of the substrate 1. In polishing the wafer, it is preferable to sequentially perform a grinding process and a lapping process.

発光素子100の製造方法では、ウェハを研磨する工程が終了することにより、発光素子100が複数形成されたウェハが完成する。要するに、発光素子100の製造方法では、上述の(1)〜(12)の工程を順次行うことにより、発光素子100が複数形成されたウェハが完成する。   In the method for manufacturing the light emitting element 100, the wafer on which a plurality of the light emitting elements 100 are formed is completed by completing the step of polishing the wafer. In short, in the method for manufacturing the light emitting element 100, a wafer on which a plurality of the light emitting elements 100 are formed is completed by sequentially performing the steps (1) to (12) described above.

(13)ウェハから個々の発光素子100に分割する工程(分割工程)
分割工程は、発光素子100が複数形成されたウェハを個々の発光素子100に分割する工程である。分割工程では、上述のラッピング工程の後に割溝に沿ってウェハを分割する。より詳細には、分割工程では、ブレーキング工程と、エキスパンド工程と、を行う。エキスパンド工程の後には、個々の発光素子100を適宜のピックアップツール(pickup tool)等によりピックアップして、発光素子100を例えばチップトレイ等に収納すればよい。
(13) Step of dividing the light emitting element 100 from the wafer (dividing step)
The dividing step is a step of dividing a wafer on which a plurality of light emitting elements 100 are formed into individual light emitting elements 100. In the dividing step, the wafer is divided along the dividing grooves after the lapping step described above. More specifically, in the dividing step, a braking step and an expanding step are performed. After the expanding process, the individual light emitting elements 100 may be picked up with an appropriate pickup tool or the like and the light emitting elements 100 may be stored in a chip tray, for example.

ブレーキング工程では、例えば、ブレードを利用してウェハを個々の発光素子100に分割する。ブレーキング工程では、ウェハを2枚のウェハテープで厚さ方向の両側から挟んでいる。ウェハテープは、粘着性樹脂テープである。ウェハを個々の発光素子100に分割した後には、2枚のウェハテープのうちウェハの窒化物半導体層20側に配置していたウェハテープを取り外す。   In the breaking process, for example, the wafer is divided into individual light emitting elements 100 using a blade. In the breaking process, the wafer is sandwiched by two wafer tapes from both sides in the thickness direction. The wafer tape is an adhesive resin tape. After the wafer is divided into the individual light emitting elements 100, the wafer tape disposed on the nitride semiconductor layer 20 side of the wafer is removed from the two wafer tapes.

エキスパンド工程では、各発光素子100における基板1の第2面1b側のウェハテープを、例えば、エキスパンド装置により引き伸ばすことによって、隣り合う発光素子100間の間隔を広げる。   In the expanding step, the distance between the adjacent light emitting elements 100 is increased by stretching the wafer tape on the second surface 1b side of the substrate 1 in each light emitting element 100 by, for example, an expanding apparatus.

発光素子100の製造方法では、分割工程を行うことにより、ラッピング工程後のサファイアウェハの第1面の一部が基板1の第1面1aを構成し、サファイアウェハの第2面の一部が基板1の第2面1bを構成する。   In the manufacturing method of the light emitting element 100, by performing the dividing step, a part of the first surface of the sapphire wafer after the lapping step constitutes the first surface 1a of the substrate 1, and a part of the second surface of the sapphire wafer is formed. The second surface 1b of the substrate 1 is configured.

分割工程は、発光素子100が複数形成されたウェハをダイシングソー(dicing saw)等によって裁断することで、個々の発光素子100に分割するようにしてもよい。   In the dividing step, a wafer on which a plurality of light emitting elements 100 are formed may be divided into individual light emitting elements 100 by cutting with a dicing saw or the like.

ところで、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々における下層121は、Tiに限らず、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料により形成されていればよい。上層122は、下層121の材料の酸化物により形成されていればよい。   By the way, the lower layer 121 in each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b is not limited to Ti but is formed of one material selected from the group of Ti, Zr, Si, Al, Ni, and Sn. It only has to be done. The upper layer 122 only needs to be formed of an oxide of the material of the lower layer 121.

要するに、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121がZrにより形成され、上層122がZrの酸化物により形成されていてもよい。Zrの酸化物は、ZrOx2(x2=1、2)である。In short, in each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the lower layer 121 may be made of Zr and the upper layer 122 may be made of an oxide of Zr. The oxide of Zr is ZrO x2 (x2 = 1, 2).

また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121がSiにより形成され、上層122がSiの酸化物により形成されていてもよい。Siの酸化物は、SiOx3(x3=1、2)である。In each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the lower layer 121 may be formed of Si, and the upper layer 122 may be formed of an Si oxide. The oxide of Si is SiO x3 (x3 = 1, 2).

また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121がAlにより形成され、上層122がAlの酸化物により形成されていてもよい。Alの酸化物は、Alx4y(x4=1、2,y=1、3)である。In each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the lower layer 121 may be made of Al, and the upper layer 122 may be made of an oxide of Al. The oxide of Al is Al x4 O y (x4 = 1, 2, y = 1, 3).

また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121がNiにより形成され、上層122がNiの酸化物により形成されていてもよい。Niの酸化物は、NiOx5(x5=1、2)である。In each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the lower layer 121 may be formed of Ni, and the upper layer 122 may be formed of an oxide of Ni. The oxide of Ni is NiO x5 (x5 = 1, 2).

また、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121がSnにより形成され、上層122がSnの酸化物により形成されていてもよい。Snの酸化物は、SnOx6(x6=1、2)である。In each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, the lower layer 121 may be formed of Sn, and the upper layer 122 may be formed of Sn oxide. The oxide of Sn is SnO x6 (x6 = 1, 2).

上層122の酸化物は、組成がストイキオメトリ(stoichiometry)からずれていてもよい。言い換えれば、上層122の酸化物は、非化学量論的組成(non-stoichiometric composition)となっていてもよい。   The composition of the oxide of the upper layer 122 may deviate from the stoichiometry. In other words, the oxide of the upper layer 122 may have a non-stoichiometric composition.

以上説明した本実施形態の発光素子100は、n型窒化物半導体層3と、発光層4と、p型窒化物半導体層5と、基板1と、正電極8と、負電極9と、パッシベーション膜11と、を備える。n型窒化物半導体層3は、少なくともn型AlGaN層31を有する。発光層4は、n型AlGaN層31上に形成され、紫外線を放射する。p型窒化物半導体層5は、発光層4上に形成されている。基板1は、n型窒化物半導体層3と発光層4とp型窒化物半導体層5とを含む窒化物半導体層20を支持する。基板1は、単結晶基板である。基板1は、発光層4から放射される紫外線を透過する。正電極8は、p型窒化物半導体層5の表面5a上に形成されている。負電極9は、n型窒化物半導体層3において発光層4で覆われていない部位に設けられている。n型窒化物半導体層3、発光層4及びp型窒化物半導体層5は、基板1側から、この順に並んでいる。n型AlGaN層31は、発光層4に重なる第1領域311と発光層4に重ならない第2領域312とを有し、第1領域311の表面311aよりも第2領域312の表面312aを基板1側へ後退させる段差が形成されている。発光層4は、n型AlGaN層31の第1領域311の表面311a上に形成されている。負電極9は、n型AlGaN層31の第2領域312の表面312a上に形成されている。パッシベーション膜11は、水素を含有した窒化ケイ素膜である。発光素子100は、パッシベーション膜11と正電極8の表面8aの端部との間に介在する第1剥離防止層12aと、パッシベーション膜11と負電極9の表面9aの端部との間に介在する第2剥離防止層12bと、を更に備える。第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、下層121と、下層121上に形成された上層122と、を備える。下層121は、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料により形成されている。上層122は、下層121の材料の酸化物により形成されている。以上説明した構成の発光素子100は、信頼性の向上を図ることが可能となる。より詳細には、発光素子100では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々が、上述の下層121と上層122とにより構成されていることにより、パッシベーション膜11と第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bそれぞれとの密着性を向上させることが可能となる。よって、発光素子100では、パッシベーション膜11が第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bそれぞれから剥離するのを抑制することが可能となる。これにより、発光素子100は、信頼性の向上を図ることが可能となる。   The light emitting device 100 of the present embodiment described above includes the n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, the p-type nitride semiconductor layer 5, the substrate 1, the positive electrode 8, the negative electrode 9, and the passivation. A film 11. The n-type nitride semiconductor layer 3 has at least an n-type AlGaN layer 31. The light emitting layer 4 is formed on the n-type AlGaN layer 31 and emits ultraviolet rays. The p-type nitride semiconductor layer 5 is formed on the light emitting layer 4. The substrate 1 supports a nitride semiconductor layer 20 including an n-type nitride semiconductor layer 3, a light emitting layer 4, and a p-type nitride semiconductor layer 5. The substrate 1 is a single crystal substrate. The substrate 1 transmits ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4. The positive electrode 8 is formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5. The negative electrode 9 is provided in a portion of the n-type nitride semiconductor layer 3 that is not covered with the light emitting layer 4. The n-type nitride semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type nitride semiconductor layer 5 are arranged in this order from the substrate 1 side. The n-type AlGaN layer 31 has a first region 311 that overlaps the light emitting layer 4 and a second region 312 that does not overlap the light emitting layer 4, and the surface 312 a of the second region 312 is more substrate than the surface 311 a of the first region 311. A step for retreating to the 1 side is formed. The light emitting layer 4 is formed on the surface 311 a of the first region 311 of the n-type AlGaN layer 31. The negative electrode 9 is formed on the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31. The passivation film 11 is a silicon nitride film containing hydrogen. The light emitting element 100 includes a first peeling prevention layer 12a interposed between the passivation film 11 and the end portion of the surface 8a of the positive electrode 8, and an intermediate portion between the passivation film 11 and the end portion of the surface 9a of the negative electrode 9. And a second peeling preventing layer 12b. Each of the first peeling prevention layer 12 a and the second peeling prevention layer 12 b includes a lower layer 121 and an upper layer 122 formed on the lower layer 121. The lower layer 121 is made of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni, and Sn. The upper layer 122 is formed of an oxide of the material of the lower layer 121. The light emitting element 100 having the above-described configuration can improve reliability. More specifically, in the light emitting device 100, each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b includes the lower layer 121 and the upper layer 122, so that the passivation film 11 and the first peeling layer are separated. It becomes possible to improve adhesiveness with each of the prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b. Therefore, in the light emitting element 100, it is possible to suppress the passivation film 11 from being peeled off from each of the first peel preventing layer 12a and the second peel preventing layer 12b. Thereby, the light emitting element 100 can improve the reliability.

発光素子100の製造方法では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成する第1工程と、第1工程の後にパッシベーション膜11を形成する第2工程と、を備える。第1工程では、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料からなる層を形成した後、層の表面側を酸化することによって、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々と同じ積層構造を形成し、その後、積層構造をパターニングすることにより第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成する。これにより、発光素子100の製造方法では、信頼性の向上を図ることが可能な発光素子100を製造することが可能となる。また、発光素子100の製造方法では、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々が下層121と上層122とで構成されるので、パターニングするときに上層122の材料の残渣が正電極8の表面8aの中央部及び負電極9の表面9aの中央部に残るのを抑制することが可能となる。これにより、発光素子100の製造方法では、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。発光素子100の製造方法では、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料からなる層の表面側を酸化する酸化処理として、O2プラズマ処理が好ましい。発光素子100の製造方法では、O2プラズマ処理の代わりにオゾン処理を採用してもよい。The method for manufacturing the light emitting element 100 includes a first step of forming the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b, and a second step of forming the passivation film 11 after the first step. In the first step, after forming a layer made of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn, the surface side of the layer is oxidized to thereby form the first peeling prevention layer 12a. And the same laminated structure as each of the 2nd peeling prevention layer 12b is formed, and the 1st peeling prevention layer 12a and the 2nd peeling prevention layer 12b are formed by patterning a laminated structure after that. Thereby, in the manufacturing method of the light emitting element 100, it becomes possible to manufacture the light emitting element 100 capable of improving the reliability. In the method for manufacturing the light emitting element 100, since each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b includes the lower layer 121 and the upper layer 122, the residue of the material of the upper layer 122 is positive when patterning. It is possible to suppress the remaining of the central portion of the surface 8 a of the electrode 8 and the central portion of the surface 9 a of the negative electrode 9. Thereby, in the manufacturing method of the light emitting element 100, it is possible to improve the manufacturing yield. In the method for manufacturing the light emitting element 100, O 2 plasma treatment is preferable as the oxidation treatment for oxidizing the surface side of the layer made of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni, and Sn. In the method for manufacturing the light emitting element 100, ozone treatment may be employed instead of the O 2 plasma treatment.

また、第1工程では、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料からなる層を形成した後、酸化雰囲気中での反応性スパッタ法もしくはイオンビーム蒸着法によりTi、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料の酸化物層を形成することによって、第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々と同じ積層構造を形成し、その後、積層構造をパターニングすることにより第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bを形成するようにしてもよい。この場合も、発光素子100の製造方法では、信頼性の向上を図ることが可能な発光素子100を製造することが可能となる。   In the first step, a layer made of one material selected from the group of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn is formed, and then reactive sputtering or ion beam evaporation in an oxidizing atmosphere. By forming an oxide layer of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn by the same lamination as each of the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b You may make it form the 1st peeling prevention layer 12a and the 2nd peeling prevention layer 12b by forming a structure and then patterning a laminated structure. Also in this case, the manufacturing method of the light emitting element 100 makes it possible to manufacture the light emitting element 100 capable of improving the reliability.

実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。   The materials, numerical values, and the like described in the embodiments are merely preferred examples and are not intended to be limiting. Furthermore, the present invention can be appropriately modified in configuration without departing from the scope of its technical idea.

例えば、基板1を構成する単結晶基板は、サファイア基板に限らず、例えば、III族窒化物系半導体結晶基板等でもよい。III族窒化物系半導体結晶基板は、例えば、AlN基板である。   For example, the single crystal substrate constituting the substrate 1 is not limited to a sapphire substrate, and may be a group III nitride semiconductor crystal substrate, for example. The group III nitride semiconductor crystal substrate is, for example, an AlN substrate.

また、電気絶縁膜10の第1コンタクト孔101は、平面視において、第1コンタクト電極81よりも大きくてもよい。この場合、電気絶縁膜10の第1コンタクト孔101の内側面は、第1コンタクト電極81の側面から離れている。この場合には、第1コンタクト電極81を覆う第1パッド電極82の一部がp型窒化物半導体層5の表面5aに接触してもよい。   Further, the first contact hole 101 of the electrical insulating film 10 may be larger than the first contact electrode 81 in plan view. In this case, the inner side surface of the first contact hole 101 of the electrical insulating film 10 is separated from the side surface of the first contact electrode 81. In this case, a part of the first pad electrode 82 covering the first contact electrode 81 may be in contact with the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5.

電気絶縁膜10の第1コンタクト孔101は、内側面がテーパ形状に形成されることで、p型窒化物半導体層5の厚さ方向においてp型窒化物半導体層5から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっているのが好ましい。   The first contact hole 101 of the electrical insulating film 10 has an inner surface formed in a tapered shape, so that the opening area gradually increases as the distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 increases in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. It is preferable to be larger.

また、電気絶縁膜10の第2コンタクト孔102は、平面視において、第2コンタクト電極91よりも大きくてもよい。この場合、第2コンタクト孔102の内側面は、第2コンタクト電極91の側面から離れている。この場合には、第2コンタクト電極91を覆う第2パッド電極92の一部がn型AlGaN層31における第2領域312の表面312aに接触してもよい。   Further, the second contact hole 102 of the electrical insulating film 10 may be larger than the second contact electrode 91 in plan view. In this case, the inner side surface of the second contact hole 102 is separated from the side surface of the second contact electrode 91. In this case, a part of the second pad electrode 92 covering the second contact electrode 91 may contact the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.

電気絶縁膜10の第2コンタクト孔102は、内側面がテーパ形状に形成されることで、n型AlGaN層31の厚さ方向においてn型AlGaN層31の第2領域312の表面312aから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっているのが好ましい。   The second contact hole 102 of the electrical insulating film 10 has an inner surface formed in a tapered shape, so that the second contact hole 102 is separated from the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31. The opening area is preferably gradually increased.

第1パッド電極82の側面は、テーパ形状であるのが好ましい。   The side surface of the first pad electrode 82 is preferably tapered.

第2パッド電極92の側面は、テーパ形状であるのが好ましい。   The side surface of the second pad electrode 92 is preferably tapered.

第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bの各々は、電気絶縁膜10とパッシベーション膜11との間にもあってもよい。ただし、この場合、正電極8と負電極9とが短絡しないように第1剥離防止層12a及び第2剥離防止層12bがパターニングされている必要がある。   Each of the first peeling prevention layer 12 a and the second peeling prevention layer 12 b may be also between the electrical insulating film 10 and the passivation film 11. However, in this case, the first peeling prevention layer 12a and the second peeling prevention layer 12b need to be patterned so that the positive electrode 8 and the negative electrode 9 are not short-circuited.

1 基板
3 n型窒化物半導体層
31 n型AlGaN層
311 第1領域
311a 表面
311c 側面
312 第2領域
312a 表面
4 発光層
5 p型窒化物半導体層
5a 表面
8 正電極
8a 表面
81 第1コンタクト電極
82 第1パッド電極
9 負電極
9a 表面
91 第2コンタクト電極
92 第2パッド電極
10 電気絶縁膜
101 第1コンタクト孔
102 第2コンタクト孔
11 パッシベーション膜
12a 第1剥離防止層
12b 第2剥離防止層
121 下層
122 上層
100 半導体発光素子
1 substrate 3 n-type nitride semiconductor layer 31 n-type AlGaN layer 311 first region 311a surface 311c side surface 312 second region 312a surface 4 light emitting layer 5 p-type nitride semiconductor layer 5a surface 8 positive electrode 8a surface 81 first contact electrode 82 First pad electrode 9 Negative electrode 9a Surface 91 Second contact electrode 92 Second pad electrode 10 Electrical insulating film 101 First contact hole 102 Second contact hole 11 Passivation film 12a First peeling prevention layer 12b Second peeling prevention layer 121 Lower layer 122 Upper layer 100 Semiconductor light emitting device

Claims (4)

少なくともn型AlGaN層を有するn型窒化物半導体層と、
前記n型AlGaN層上に形成され、紫外線を放射する発光層と、
前記発光層上に形成されたp型窒化物半導体層と、
前記n型窒化物半導体層と前記発光層と前記p型窒化物半導体層とを含む窒化物半導体層を支持し、前記発光層から放射される紫外線を透過する単結晶基板である基板と、
前記p型窒化物半導体層の表面上に形成された正電極と、
前記n型窒化物半導体層において前記発光層で覆われていない部位に設けられている負電極と、
パッシベーション膜と、を備え、
前記n型窒化物半導体層、前記発光層及び前記p型窒化物半導体層は、前記基板側から、この順に並んでおり、
前記n型AlGaN層は、前記発光層に重なる第1領域と前記発光層に重ならない第2領域とを有し、前記第1領域の表面よりも前記第2領域の表面を前記基板側へ後退させる段差が形成されており、
前記発光層は、前記n型AlGaN層の前記第1領域の表面上に形成され、
前記負電極は、前記n型AlGaN層の前記第2領域の表面上に形成され、
前記パッシベーション膜は、水素を含有した窒化ケイ素膜であり、
前記パッシベーション膜と前記正電極の表面の端部との間に介在する第1剥離防止層と、
前記パッシベーション膜と前記負電極の表面の端部との間に介在する第2剥離防止層とを更に備え、
前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層の各々は、下層と、前記下層上に形成された上層と、を備え、
前記下層は、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料により形成され、
前記上層は、前記下層の材料の酸化物により形成されている、
ことを特徴とする半導体発光素子。
An n-type nitride semiconductor layer having at least an n-type AlGaN layer;
A light emitting layer that is formed on the n-type AlGaN layer and emits ultraviolet light;
A p-type nitride semiconductor layer formed on the light emitting layer;
A substrate that is a single crystal substrate that supports the nitride semiconductor layer including the n-type nitride semiconductor layer, the light-emitting layer, and the p-type nitride semiconductor layer and transmits ultraviolet rays emitted from the light-emitting layer;
A positive electrode formed on the surface of the p-type nitride semiconductor layer;
A negative electrode provided in a portion of the n-type nitride semiconductor layer not covered with the light emitting layer;
A passivation film,
The n-type nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type nitride semiconductor layer are arranged in this order from the substrate side,
The n-type AlGaN layer has a first region that overlaps the light emitting layer and a second region that does not overlap the light emitting layer, and the surface of the second region recedes toward the substrate rather than the surface of the first region. Step to be formed,
The light emitting layer is formed on the surface of the first region of the n-type AlGaN layer,
The negative electrode is formed on the surface of the second region of the n-type AlGaN layer,
The passivation film is a silicon nitride film containing hydrogen,
A first peeling prevention layer interposed between the passivation film and an end of the surface of the positive electrode;
A second peeling prevention layer interposed between the passivation film and the end of the negative electrode surface;
Each of the first peeling prevention layer and the second peeling prevention layer includes a lower layer and an upper layer formed on the lower layer,
The lower layer is formed of one material selected from the group of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn,
The upper layer is formed of an oxide of the lower layer material,
A semiconductor light emitting element characterized by the above.
前記正電極のうち少なくとも表面側がAuにより形成され、
前記負電極のうち少なくとも表面側がAuにより形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
At least the surface side of the positive electrode is formed of Au,
At least the surface side of the negative electrode is formed of Au,
The semiconductor light-emitting device according to claim 1.
前記正電極は、前記p型窒化物半導体層にオーミック接触する第1コンタクト電極と、前記第1コンタクト電極を覆うように形成された第1パッド電極と、を備え、
前記負電極は、前記n型AlGaN層にオーミック接触する第2コンタクト電極と、前記第2コンタクト電極を覆うように形成された第2パッド電極と、を備え、
酸化ケイ素膜からなる電気絶縁膜を更に備え、
前記電気絶縁膜は、前記p型窒化物半導体層の表面の一部及び側面と、前記発光層の側面と、前記n型AlGaN層の前記第1領域の側面と、前記n型AlGaN層の前記第2領域の表面の一部と、を覆い、かつ、前記第1コンタクト電極が内側に配置される第1コンタクト孔と前記第2コンタクト電極が内側に配置される第2コンタクト孔とが形成されており、
前記パッシベーション膜は、少なくとも前記正電極の表面の端部及び前記負電極の表面の端部を覆うように形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体発光素子。
The positive electrode includes a first contact electrode that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer, and a first pad electrode formed to cover the first contact electrode,
The negative electrode includes a second contact electrode in ohmic contact with the n-type AlGaN layer, and a second pad electrode formed to cover the second contact electrode,
Further comprising an electrical insulating film made of a silicon oxide film,
The electrical insulating film includes a part and a side surface of the p-type nitride semiconductor layer, a side surface of the light emitting layer, a side surface of the first region of the n-type AlGaN layer, and the side surface of the n-type AlGaN layer. A first contact hole that covers a part of the surface of the second region and in which the first contact electrode is disposed inside, and a second contact hole in which the second contact electrode is disposed on the inside. And
The passivation film is formed so as to cover at least an end of the surface of the positive electrode and an end of the surface of the negative electrode.
The semiconductor light-emitting device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層を形成する第1工程と、
前記第1工程の後に前記パッシベーション膜を形成する第2工程と、を備え、
前記第1工程では、Ti、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料からなる層を形成した後、前記層の表面側を酸化する、又は酸化雰囲気中での反応性スパッタ法もしくは酸化雰囲気中でのイオンビーム蒸着法によりTi、Zr、Si、Al、Ni及びSnの群から選択される1種の材料の酸化物層を形成することによって、前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層の各々と同じ積層構造を形成し、その後、前記積層構造をパターニングすることにより前記第1剥離防止層及び前記第2剥離防止層を形成する、
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3,
A first step of forming the first peel prevention layer and the second peel prevention layer;
A second step of forming the passivation film after the first step,
In the first step, after forming a layer made of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn, the surface side of the layer is oxidized, or in an oxidizing atmosphere By forming an oxide layer of one material selected from the group consisting of Ti, Zr, Si, Al, Ni and Sn by reactive sputtering or ion beam deposition in an oxidizing atmosphere, the first peeling is performed. Forming the same laminated structure as each of the prevention layer and the second peeling prevention layer, and then forming the first peeling prevention layer and the second peeling prevention layer by patterning the lamination structure;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
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