WO2016163083A1 - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents

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真太郎 林
村井　章彦
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Definitions

  • the present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device that emits ultraviolet light.
  • a nitride semiconductor light emitting device As a nitride semiconductor light emitting device, a laminated film of an n-type layer (n-type nitride semiconductor layer), a light-emitting layer, and a p-type layer (p-type nitride semiconductor layer) on one surface side of a substrate has a mesa structure ( An ultraviolet semiconductor light emitting device having an n electrode (negative electrode) provided on the exposed surface of the n-type layer and a p electrode (positive electrode) provided on the surface side of the p-type layer.
  • Patent Document 1 An ultraviolet semiconductor light emitting device having an n electrode (negative electrode) provided on the exposed surface of the n-type layer and a p electrode (positive electrode) provided on the surface side of the p-type layer.
  • the n-type layer is composed of an n-type Al z Ga 1 -z N layer (0 ⁇ z ⁇ 1).
  • An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device capable of improving moisture resistance.
  • a nitride semiconductor light-emitting device 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 the light-emitting layer
  • a nitride semiconductor layer including a p-type nitride semiconductor layer formed thereon, the n-type nitride semiconductor layer, the light emitting layer, and the p type nitride semiconductor layer is supported and emitted from the light emitting layer.
  • 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 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 second region of the n-type AlGaN layer. Covers part of the surface.
  • the positive electrode is disposed inside the first contact hole in the electrical insulating film and is formed to cover the first contact electrode and a first contact electrode that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer. 1 pad electrode.
  • the negative electrode is disposed inside the second contact hole in the electrical insulating film so as to cover the plurality of second contact electrodes each in ohmic contact with the n-type AlGaN layer, and the plurality of second contact electrodes. And a second pad electrode formed in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer.
  • the passivation film is formed so as to cover at least an end portion of the second pad electrode, and an opening for exposing a central portion of the second pad electrode is formed.
  • the second pad electrode has a structure in which a plurality of metal layers are stacked, and a lowermost metal layer in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer is radiated from the light emitting layer among the plurality of metal layers. It is made of a material having a reflectance of less than 50%.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the above-described nitride semiconductor light emitting device.
  • FIG. 3 is a current-voltage characteristic diagram of an example of the above-described nitride semiconductor light emitting device.
  • 4A to 4D are schematic views for explaining an estimation mechanism of electrical insulation of the n-type AlGaN layer in the comparative example.
  • 5A and 5B are schematic views illustrating an estimation mechanism that suppresses occurrence of defects in the nitride semiconductor light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the above-described nitride semiconductor light emitting device.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to a second modification of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to a third modification of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to a fourth modification of Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the presumed mechanism of the nitride semiconductor light emitting device.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the presumed mechanism of the nitride semiconductor light emitting device.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view taken along line XX of FIG.
  • 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, a p-type nitride semiconductor layer 5, an electrical insulating film 10, a positive electrode 8, and a negative electrode 9. And a passivation film 11.
  • the substrate 1 is a single crystal substrate that has a first surface 1 a and a second surface 1 b and 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 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 electrical insulating film 10 includes a part of the surface 5 a and the side surface 5 c of the p-type nitride semiconductor layer 5, the side surface 4 c of the light emitting layer 4, the side surface 311 c of the first region 311 of the n-type AlGaN layer 31, and the n-type AlGaN layer 31. A portion of the surface 312a of the second region 312 is covered.
  • the electrical insulating film 10 is formed with a first contact hole 101 in which the positive electrode 8 is disposed on the inside and a second contact hole 102 in which the negative electrode 9 is disposed on the inside.
  • the positive electrode 8 is disposed inside the first contact hole 101 in the electrical insulating film 10 and formed to cover the first contact electrode 81 and the first contact electrode 81 that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5.
  • the negative electrode 9 includes a plurality of (for example, three) second contact electrodes 91 that are disposed inside the second contact hole 102 in the electrical insulating film 10 and each make ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31.
  • the negative electrode 9 includes a second pad electrode 92 formed so as to cover the plurality of second contact electrodes 91 and in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31.
  • the passivation film 11 is formed so as to cover at least the end of the second pad electrode 92, and an opening 112 that exposes the central portion of the second pad electrode 92 is formed.
  • the second pad electrode 92 has a structure in which a plurality of (for example, four) metal layers 92a, 92b, 92c, and 92d are stacked. Of the plurality of metal layers 92a, 92b, 92c, and 92d, a metal layer 92a that is in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 is formed of a material having a reflectance of less than 50% of ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4. .
  • the second surface 1b of the substrate 1 constitutes a light extraction surface.
  • the light emitting device 100 is an ultraviolet LED chip (Light Emitting Diode Chip) that emits ultraviolet rays.
  • the chip size of the light emitting element 100 is set to 400 ⁇ m ⁇ (400 ⁇ m ⁇ 400 ⁇ m).
  • the light emitting element 100 is, for example, an ultraviolet LED chip that emits ultraviolet light having an emission peak wavelength in the ultraviolet wavelength region 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.).
  • the light emitting device 100 When the light emitting device 100 is used in the field of sterilization, it is preferable that the light emitting device 100 has a light emission peak wavelength in a wavelength range of 260 nm to 285 nm, for example. As a result, the light emitting device 100 can emit ultraviolet light in the 260 nm to 285 nm band which is easily absorbed by DNA of viruses and bacteria, and can be sterilized efficiently.
  • the light emitting element 100 preferably has an 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).
  • 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 °.
  • the n-type nitride semiconductor layer 3 formed on the first surface 1a of the substrate 1 is preferably formed on the substrate 1 via the first buffer layer 2a and the second buffer layer 2b.
  • 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.
  • the first buffer layer 2a is formed directly on the first surface 1a of the substrate 1
  • the n-type nitride semiconductor layer 3 is formed on the second buffer layer 2b on the first buffer layer 2a. Is formed directly.
  • “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.
  • 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.
  • 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 ⁇ m, and more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m. As an example, the thickness of the first buffer layer 2a is set to 4 ⁇ m.
  • 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 reduce threading dislocations in the light emitting layer 4 and to 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.
  • 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 ⁇ m to 1 ⁇ m, for example. As an example, the thickness of the second buffer layer 2b is set to 0.5 ⁇ m.
  • 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.
  • the well layer is composed of an Al 0.45 Ga 0.55 N layer
  • 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.
  • the thickness of the n-type nitride semiconductor layer 3 is set to 2 ⁇ m.
  • the donor impurity of the n-type nitride semiconductor layer 3 for example, Si is preferable.
  • the electron concentration of the n-type nitride semiconductor layer 3 is preferably about 1 ⁇ 10 18 to 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 , for example.
  • 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.
  • the n-type AlGaN layer 31 also serves as an n-type contact layer.
  • the n-type AlGaN layer 31 has a function of an n-type contact layer.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the Al composition ratio a may be set to 0.45.
  • the well layer of a quantum well structure may be comprised by the InAlGaN layer.
  • the quantum well structure may be a multiple quantum well structure or a single quantum well structure.
  • electrons and holes injected into the well layer are spatially separated by a piezoelectric field caused by lattice mismatch in the quantum well structure. Therefore, it is assumed that the recombination efficiency is lowered and the light emission efficiency is lowered.
  • Electrode 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.
  • the thickness of the well layer is preferably about 1 nm to 5 nm, and more preferably about 1.3 nm to 3 nm.
  • the thickness of the barrier layer is preferably about 5 nm to 15 nm, for 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the electron blocking layer 51 is preferably provided between the light emitting layer 4 and the p-type AlGaN layer 52.
  • 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 block layer 51 varies depending on the value of the Al composition ratio c, the hole concentration, etc., and thus cannot be generally specified, but is preferably 1 nm to 50 nm, for example. More preferably, it is 5 nm to 25 nm.
  • the acceptor impurity of the electron block layer 51 for example, Mg is preferable.
  • 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,
  • 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.
  • the acceptor impurity of the p-type AlGaN layer 52 for example, Mg is preferable.
  • 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.
  • 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 p-type AlGaN layer 52 is too thick, the resistance of the light-emitting element 100 increases. Too much.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 ⁇ m.
  • 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.
  • 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 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. be able to.
  • the nitride semiconductor layer 20 may be appropriately provided for the first buffer layer 2a, the second buffer layer 2b, the light emitting layer 4, the cap layer 6, the electron block layer 51, and the p-type contact layer 53.
  • 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 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 nitride semiconductor layer 20 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.
  • 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 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. Thereby, 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. As a material of the electrical insulating film 10, SiO 2 is preferable. In short, the electrical insulating film 10 is preferably a silicon oxide film.
  • the material of the electrical insulating film 10 is not limited to SiO 2 , and for example, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , CeO 2 , Nb 2 O 5, etc. Can also be adopted.
  • the thickness of the electrical insulating film 10 is 800 nm.
  • one first contact hole 101 exposing the first contact electrode 81 of the positive electrode 8 and one second contact electrode 91 exposing the plurality (for example, three) of the negative electrodes 9 are exposed.
  • the second contact hole 102 is formed.
  • the opening area of the first contact hole 101 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. More specifically, the electrical insulating film 10 is separated from the p-type nitride semiconductor layer 5 in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5 by forming the inner surface of the first contact hole 101 in a tapered shape. Accordingly, the opening area of the first contact hole 101 is preferably gradually increased.
  • the first contact hole 101 is larger than the first contact electrode 81 of the positive electrode 8 in plan view. The inner side surface of the first contact hole 101 is separated from the side surface of the first contact electrode 81.
  • the opening area of the second contact hole 102 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. More specifically, the electrical insulating film 10 is formed such that the inner surface of the second contact hole 102 is tapered, so that the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31 is formed. It is preferable that the opening area of the second contact hole 102 gradually increases as the distance from the surface 312a increases.
  • the second contact hole 102 is larger than the set of the plurality of second contact electrodes 91 of the negative electrode 9 in plan view. The inner side surface of the second contact hole 102 is separated from the side surfaces of the plurality of second contact electrodes 91.
  • the first contact electrode 81 of the positive electrode 8 is a contact electrode formed on the surface 5 a of the p-type nitride semiconductor layer 5 in order to obtain ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5.
  • 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.
  • the thickness of the Ni film is set to 30 nm
  • the thickness of the Au film is set to 200 nm.
  • the first contact electrode 81 is preferably formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases with distance from the p-type nitride semiconductor layer 5 in the thickness direction of the p-type nitride semiconductor layer 5. More specifically, the first contact electrode 81 has a tapered shape on the side surface of the first contact electrode 81, so that the first contact electrode 81 is cut off 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 that the area is gradually reduced.
  • the first pad electrode 82 of the positive electrode 8 is an external connection electrode.
  • the first pad electrode 82 is a mounting electrode.
  • 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.
  • an Au wire or the like is employed as the conductive wire.
  • the conductive bump for example, an Au bump or the like is employed.
  • the first pad electrode 82 is formed across the first contact electrode 81 and the electrical insulating film 10 in plan view.
  • 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.
  • 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.
  • the side surface of the first pad electrode 82 is preferably tapered.
  • the first pad electrode 82 has a structure in which a plurality of metal layers 82a, 82b, 82c, and 82d are stacked.
  • the plurality of metal layers 82a, 82b, 82c, and 82d are arranged in order from the side closer to the p-type nitride semiconductor layer 5, the first metal layer 82a, the second metal layer 82b, the third metal layer 82c, and the fourth metal. Also referred to as layer 82d.
  • the first metal layer 82a, the second metal layer 82b, the third metal layer 82c, and the fourth metal layer 82d are respectively composed of a Ti layer, an Al layer, a Ti layer, and an Au layer. .
  • the thicknesses of the first metal layer 82a, the second metal layer 82b, the third metal layer 82c, and the fourth metal layer 82d are, for example, 100 nm, 250 nm, 100 nm, and 1300 nm, respectively.
  • the material of the first metal layer 82a is preferably one type selected from the group of Ti, Mo, Cr, and W.
  • the plurality of second contact electrodes 91 of the negative electrode 9 are formed on the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31 and are arranged apart from each other inside one second contact hole 102. . In other words, the plurality of second contact electrodes 91 are divided into a plurality of divided zones on the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.
  • Each of the plurality of second contact electrodes 91 is preferably formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases with increasing distance from the surface 312a of the second region 312 in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31. More specifically, each of the plurality of second contact electrodes 91 is formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases as the distance from the surface 312a of the second region 312 increases in the thickness direction of the n-type AlGaN layer 31. Is preferred. Each side surface of the plurality of second contact electrodes 91 is preferably tapered.
  • Each of the plurality of second contact electrodes 91 is a contact electrode formed on the surface 312a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 in order to obtain ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31.
  • each of the plurality of second contact electrodes 91 is a stacked 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 stacked film”) as an n-type AlGaN layer.
  • a second stacked film After forming on the surface 312a of the 31st 2nd area
  • 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.
  • Each of the plurality of second contact electrodes 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.
  • 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.
  • the operating voltage of the light emitting element 100 can be reduced, and the light emission luminance is improved. Can be achieved.
  • Each of the plurality of second contact electrodes 91 is not limited to a configuration mainly composed of Ni and Al, but may be composed of another material including Ti or the like as a component.
  • the contact between the n-type AlGaN layer 31 and each of the plurality of second contact electrodes 91 in the negative electrode 9 is an ohmic contact.
  • 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.
  • 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 that passes 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.
  • the second pad electrode 92 of the negative electrode 9 is an external connection electrode.
  • 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.
  • the second pad electrode 92 is formed across the plurality of second contact electrodes 91 and the electrical insulating film 10 in plan view.
  • 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.
  • 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.
  • the side surface of the second pad electrode 92 is preferably tapered.
  • the second pad electrode 92 has a structure in which a plurality of metal layers 92a, 92b, 92c, and 92d are stacked.
  • the plurality of metal layers 92a, 92b, 92c, and 92d 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 92a, the second metal layer 92b, and the third metal.
  • a layer 92c and a fourth metal layer 92d also referred to as a layer 92c and a fourth metal layer 92d.
  • the first metal layer 92a, the second metal layer 92b, the third metal layer 92c, and the fourth metal layer 92d are composed of a Ti layer, an Al layer, a Ti layer, and an Au layer, respectively.
  • the thicknesses of the first metal layer 92a, the second metal layer 92b, the third metal layer 92c, and the fourth metal layer 92d are set to 100 nm, 250 nm, 100 nm, and 1300 nm, respectively.
  • the material of the lowermost metal layer 92a is preferably one selected from the group of Ti, Mo, Cr and W. Thereby, in the light emitting element 100, it is possible to improve the adhesion between the lowermost metal layer 92a, the second contact electrode 91, and the electrical insulating film 10.
  • the material of the lowermost metal layer 92a in the second pad electrode 92 is preferably one type selected from the group of Ti, Mo, Cr and W. Thereby, the second pad electrode 92 can be brought into non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 and the reflectance of ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4 can be made less than 50%.
  • Non-ohmic contact is a contact that cannot be regarded as an ohmic contact, and is typically a Schottky contact.
  • Schottky contact means a contact having a current rectifying property caused by the direction of an applied voltage.
  • the lower limit of the contact resistance in which the contact between the second pad electrode 92 and the n-type AlGaN layer 31 is regarded as a non-ohmic contact can be determined from the forward voltage (Vf) of the current-voltage characteristics of the light emitting device 100.
  • Vf the forward voltage
  • FIG. 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of an example of the light emitting element 100.
  • the theoretical forward voltage inferred from the band gap for the light emitting device 100 is about 4.7V, but the forward voltage of the light emitting device 100 of one example is about 9V as shown in FIG. In the light emitting element 100, the voltage corresponding to the difference between the actual forward voltage and the theoretical forward voltage causes the power loss.
  • the difference between the actual forward voltage and the theoretical forward voltage is Smaller is preferable.
  • the contact resistance between the second region 312 and the second contact electrode 91 in the n-type AlGaN layer 31 is 1 ⁇ 10 ⁇ 2.
  • the lower limit of the contact resistance in which the contact between the second pad electrode 92 and the n-type AlGaN layer 31 is regarded as a non-ohmic contact may be, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm 2 .
  • the reflectance defined in “Materials with less than 50% reflectance of ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4” are values measured using an integrating sphere and a spectrophotometer. The reflectance was measured for the reflectance evaluation sample.
  • the reflectance evaluation sample is a sample obtained by vapor-depositing a metal layer on a silicon substrate.
  • For the reflectance evaluation sample a plurality of types of reflectance evaluation samples were prepared. In a plurality of types of samples for reflectance evaluation, Ti, Mo, Cr, W and other metals were adopted as the material for the metal layer.
  • the reflectance when the material of the metal layer is one selected from the group of Ti, Mo, Cr and W, the reflectance is less than 50% with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 210 nm to 360 nm. Was confirmed. In the reflectance evaluation sample, the reflectance was less than 50% regardless of the polarization, the incident angle, and the like.
  • the reflected light when the ultraviolet rays are incident on the metal layer of the reflectance evaluation sample at an incident angle of 3 ° is condensed with an integrating sphere, and the spectrophotometer Spectroscopically measured.
  • the first pad electrode 82 of the positive electrode 8 and the second pad electrode 92 of the negative electrode 9 have the same laminated 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.
  • the planar size of at least one second contact electrode 91 among the plurality of second contact electrodes 91 is larger than a circle having a diameter of 45 ⁇ m.
  • at least one second contact electrode 91 among the plurality of second contact electrodes 91 is preferably larger than a circle having a diameter of 45 ⁇ m when viewed from the thickness direction of the substrate 1.
  • the surface shape of the second pad electrode 92 can be made to have a shape having a flat region larger than a circle having a planar size of 45 ⁇ m in diameter. Therefore, in the light emitting device 100, it is possible to stably form Au bumps made of a general wire bonder on the second pad electrode 92.
  • the diameter of the Au bump made of a general wire bonder is 45 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the adhesion between the second contact electrode 91 and the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31 is such that the second region 312 in the second pad electrode 92 and the n-type AlGaN layer 31. Since the second contact electrode 91 is present in substantially the entire vertical projection region of the flat region of the second pad electrode 92, the negative electrode 9 is prevented from being peeled off from the n-type AlGaN layer 31. It becomes possible to do.
  • the passivation film 11 is formed so as to cover the end of the first pad electrode 82 of the positive electrode 8, the end of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9, and the electrical insulating film 10. . More specifically, the passivation film 11 is formed so as to cover the surface and side surfaces of the first pad electrode 82, the surface and side surfaces of the second pad electrode 92, and the electrical insulating film 10, and An opening 111 (hereinafter, also referred to as “first opening 111”) that exposes the center of the first pad electrode 82 (the center of the surface of the first pad electrode 82) and the center ( An opening 112 (hereinafter also referred to as “second opening 112”) exposing the central portion of the surface of the second pad electrode 92 is formed.
  • first opening 111 that exposes the center of the first pad electrode 82 (the center of the surface of the first pad electrode 82) and the center
  • An opening 112 (hereinafter also referred to as “second opening 112”) exposing the central portion of the surface of the second
  • the passivation film 11 only needs to be formed on at least the second pad electrode 92 and to have an opening 112 that exposes the central portion of the second pad electrode 92.
  • the passivation film 11 is a protective film on the outermost layer of the light emitting element 100.
  • the passivation film 11 is a protective film for suppressing deterioration of characteristics due to outside air such as humidity. More specifically, the passivation film 11 protects at least the functions of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9, the plurality of second contact electrodes 91, and the n-type AlGaN layer 31, thereby deteriorating the characteristics of the light emitting element 100. It is a protective film for suppressing the above. Examples of the characteristics of the light emitting element 100 include optical characteristics and electrical characteristics.
  • Examples of the optical characteristics of the light emitting element 100 include light output, emission wavelength, and luminous flux maintenance factor.
  • Examples of the electrical characteristics of the light emitting element 100 include ESD (electrostatic discharge) resistance, driving voltage, reverse bias leakage current, and the like.
  • the light output of the light emitting element 100 can be measured using, for example, an integrating sphere and a spectroscope.
  • 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.
  • 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.
  • the passivation film 11 is preferably a silicon nitride film, for example. Thereby, the passivation film 11 can make moisture permeability smaller than that of the silicon oxide film, and can improve moisture resistance.
  • the passivation film 11 has electrical insulation.
  • the passivation film 11 is preferably formed by a plasma CVD method. Thereby, in the light emitting element 100, the step coverage of the passivation film 11 and the denseness of the passivation film 11 can be improved as compared with the case where the passivation film 11 is formed by vapor deposition or sputtering. Become. For example, the thickness of the passivation film 11 is 700 nm.
  • the first adhesion layer 141 is interposed between the passivation film 11 and the end portion of the first pad electrode 82 of the positive electrode 8.
  • the second adhesion layer 142 is interposed between the passivation film 11 and the end portion of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9.
  • the first adhesion layer 141 and the second adhesion layer 142 are layers having better adhesion to the passivation film 11 than the first pad electrode 82 and the second pad electrode 92.
  • the material of the first adhesion layer 141 and the second adhesion layer 142 is preferably one kind selected from the group of Ti, Cr, Nb, Zr, TiN, and TaN.
  • the thickness of the first adhesion layer 141 and the second adhesion layer 142 is, for example, 20 nm.
  • the wafer is a disk-shaped 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. Accordingly, the first surface of the sapphire wafer preferably has an off angle from the (0001) plane of 0 ° to 0.5 °.
  • Step of laminating nitride semiconductor layer 20 on the first surface of the wafer the nitride semiconductor layer 20 is formed by an epitaxial growth method.
  • the MOVPE method is adopted as an epitaxial growth method of the nitride semiconductor layer 20.
  • Trimethylaluminum is preferably employed as the Al source gas.
  • Trimethylgallium is preferably employed as the Ga source gas.
  • NH 3 is preferably employed.
  • TESi tetraethylsilane
  • Cp 2 Mg biscyclopentadienyl magnesium
  • H 2 gas is preferably used as the carrier gas of each source gas.
  • 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 [ ⁇ mol / min] of the source gas of group III element (Al source gas, Ga source gas) It is a ratio to the amount [ ⁇ mol / 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.
  • the epitaxial growth method of the nitride semiconductor layer 20 is not limited to the MOVPE method, and may be, for example, an MBE method, an HVPE method, or the like.
  • Step of performing annealing for activating p-type impurities annealing is performed for a predetermined annealing time at a predetermined annealing temperature in an annealing furnace of the annealing apparatus, whereby the p-type nitride semiconductor layer 5 is annealed.
  • This is a step of activating p-type impurities. 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.
  • the annealing apparatus for example, a lamp annealing apparatus, an electric furnace annealing apparatus, or the like can be employed.
  • 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.
  • 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.
  • Step of forming the electric insulating film 10 a silicon oxide film serving as the basis of the electric insulating film 10 is formed on the entire first surface side of the wafer by, for example, PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition). Film.
  • the electrical insulating film 10 is formed by patterning the silicon oxide film so that 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. To do.
  • the patterning of the silicon oxide film is performed using, for example, a photolithography technique and an etching technique.
  • Step of Forming Second Contact Electrode 91 in Negative Electrode 9 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 multilayer film 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 film by vapor deposition is performed.
  • the third step of removing the second resist layer and the unnecessary film on the second resist layer by performing lift off is performed.
  • 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.
  • RTA Rapid Thermal Annealing
  • 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 (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.
  • the cooling rate when performing slow cooling may be set to 30 ° C./min, for example.
  • the cooling rate is not limited to 30 ° C./min.
  • the slow cooling rate is preferably set appropriately within a range of 20 to 60 ° C./min, for example.
  • first contact electrode 81 is formed on surface 5a of p-type nitride semiconductor layer 5.
  • a resist layer is formed.
  • a 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 method, and lift-off is performed, whereby the third resist layer and the third resist are formed. Unnecessary film on the layer is removed.
  • 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.
  • Step of Forming First Pad Electrode 82 of Positive Electrode 8 and Second Pad Electrode 92 of Negative Electrode 9 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.
  • a laminated film of a Ti layer having a thickness of 100 nm, an Al layer having a thickness of 250 nm, a Ti layer having a thickness of 100 nm, and an Au layer having a thickness of 1300 nm is formed by electron beam evaporation.
  • 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.
  • Step of Forming Passivation Film 11 a silicon nitride film that forms the basis of the passivation film 11 is formed on the entire first surface side of the wafer by, for example, a plasma CVD method.
  • the passivation film 11 is formed by patterning the silicon nitride film so that the first opening 111 and the second opening 112 are opened in the silicon nitride film on the first surface side of the wafer. .
  • the patterning of the silicon nitride film is performed using, for example, a photolithography technique and an etching technique.
  • Step 10 Step of forming a split groove
  • a split groove reaching from the surface side of the passivation film 11 of the wafer to the middle in the thickness direction of the wafer is formed.
  • Ablation processing means laser processing under irradiation conditions that cause ablation.
  • Step of Polishing Wafer the wafer is polished from the second surface side opposite to the first surface, thereby reducing the wafer to a thickness corresponding to the predetermined thickness of the substrate 1.
  • polishing the wafer it is preferable to sequentially perform a grinding process and a lapping process.
  • a wafer on which a plurality of light emitting elements 100 are formed is completed.
  • a wafer on which a plurality of the light emitting elements 100 are formed is completed by sequentially performing the steps (1) to (11) described above.
  • a step of dividing a light emitting device 100 into individual light emitting devices 100 from a wafer on which a plurality of light emitting devices 100 are formed (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.
  • 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.
  • the wafer is divided into individual light emitting elements 100 using a blade.
  • 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.
  • the wafer tape disposed on the nitride semiconductor layer 20 side of the wafer is removed from the two wafer tapes.
  • the distance between the adjacent light emitting elements 100 is widened by, for example, expanding the wafer tape on the second surface 1b side of the substrate 1 in each light emitting element 100 using an expanding apparatus.
  • 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.
  • the 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.
  • the light emitting device 100 capable of improving the moisture resistance can be manufactured relatively easily.
  • the inventors of the present application manufactured a comparative nitride semiconductor light emitting device 150 (see FIG. 4A) and evaluated the moisture resistance at the research stage of developing the light emitting device 100 capable of improving the moisture resistance. Went.
  • the nitride semiconductor light emitting device 150 (hereinafter, simply referred to as “light emitting device 150”) has substantially the same configuration as the light emitting device 100, and the first pad electrode 82 of the positive electrode 8 is used as the fourth metal layer in the light emitting device 100.
  • the light emitting element 100 is different from the light emitting element 100 in that the second pad electrode 92 of the negative electrode 9 is formed only of the material of the fourth metal layer 92d in the light emitting element 100.
  • the light emitting element 150 is different in that it does not include the first adhesion layer 141 and the second adhesion layer 142 of the light emitting element 100.
  • the light emitting element 150 includes only the number of the second contact electrodes 91 of the negative electrode 9, and the planar size of the second contact electrode 91 includes the plurality of second contact electrodes 91 in the light emitting element 100. It differs from the light emitting element 100 in that it has a planar size.
  • the inventors of the present application conduct a high-temperature and high-humidity current test, evaluate electrical characteristics, perform an optical microscope, an appearance inspection using a scanning electron microscope (SEM), and the like. It was.
  • the temperature was 60 ° C.
  • the relative humidity was 80 RH%
  • the energization current was 20 mA
  • the continuous energization time was 2000 hours.
  • the inventors of the present application have found that the light emitting device 150 of the comparative example needs further improvement in moisture resistance.
  • a defect may occur in the light emitting element 150 of the comparative example during the high temperature and high humidity current test.
  • “Problems” include an open failure, breakage of the end of the second pad electrode 92, breakage of a portion of the passivation film 11 above the breakage of the end of the second pad electrode 92, and the like.
  • the above-mentioned “failure” is caused by corrosion of the region immediately below the negative electrode 9 in the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31.
  • the "corrosion region just below the n-type AlGaN layer 31 definitive negative electrode 9" the second means oxidized region directly under the contact electrode 91 in the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31, the Al 2 O 3 It means that it is formed.
  • the inventors of the present application have found that the p-type contact layer 53 made of the p-type GaN layer is corroded and the end of the first pad electrode 82 in the positive electrode 8 even when the above-described problem occurs. It was confirmed that no damage occurred on the part.
  • FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D An estimation mechanism in which the above-described problem occurs in the light emitting element 150 of the comparative example will be described based on FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D.
  • 4A, 4B, 4C, and 4D are in chronological order.
  • thick arrows in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D each schematically indicate a path through which a current flows.
  • the defect 116 (see FIG. 4A) of the passivation film 11 and the defect 926 (see FIG. 4A) of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9, and the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.
  • the defects 116 in the passivation film 11 are cracks, pinholes, and the like.
  • the defect 926 of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9 is a crack, a pinhole, a crystal grain boundary, or the like.
  • an electrical insulator (Al 2 O 3 ) 160 is formed by the following electrochemical reaction (FIG. 4B).
  • Electrochemical reaction occurs near the surface 312 a of the second region 312 due to moisture and AlN in the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.
  • the chemical reaction formula at this time is as follows.
  • N 2 is generated in the vicinity of the surface 312a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31, and Al 2 O 3 is formed by an oxidation reaction, resulting in electrical insulation and volume expansion.
  • the above-described electrochemical reaction proceeds at an accelerated rate, and the current path in the n-type AlGaN layer 31 is changed, so that a region to be electrically insulated is expanded (the electrical insulator 160 is enlarged). Then, in the light emitting element 150, an open defect occurs in which the region immediately below the negative electrode 9 in the n-type AlGaN layer 31 is electrically insulated and no current flows (FIG. 4D).
  • the light emitting device 100 of the present embodiment it was possible to improve the moisture resistance as compared with the light emitting device 150 of the comparative example. More specifically, in the light emitting device 150 of the comparative example, the above-described problems occurred during the high temperature and high humidity current test, whereas in the light emitting device 100 of the present embodiment, the high temperature and high humidity current test was performed. The above problems did not occur.
  • FIGS. 5A and 5B The presumed mechanism in which the occurrence of the above-described problems in the light emitting element 100 is suppressed will be described based on FIGS. 5A and 5B.
  • the order of FIGS. 5A and 5B is a time-series order. 5A and 5B schematically show the path through which current flows.
  • the current flowing from the positive electrode 8 to the negative electrode 9 tends to flow to the interface between the second contact electrode 91 of the negative electrode 9 and the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31. Almost no current flows at the interface between the second pad electrode 92 and the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31.
  • moisture from the outside reaches the surface 312 a of the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31 through the defect 116 of the passivation film 11 and the defect 926 of the second pad electrode 92.
  • the above-described electrochemical reaction is performed. Can be suppressed.
  • the current since the current hardly flows through the surface of the negative electrode 9 between the adjacent second contact electrodes 91 on the second region 312 side, the occurrence of the above-described electrochemical reaction is suppressed. be able to.
  • the moisture resistance can be improved as a result of the damage to the extent that the overall resistance value slightly increases.
  • the lifetime can be extended as compared with the case where a metal having a high reflectance is adopted as the lowermost metal layer 92a in the second pad electrode 92 of the negative electrode 9. It becomes possible. This is because, when Al or the like having a high reflectance is adopted, a current is generated due to the photoelectric effect even after the current is cut off, and the oxidation reaction proceeds, whereas Ti having a reflectance of less than 50%. It is assumed that this is because the generation of current due to the photoelectric effect is suppressed.
  • the second metal layer 92b is preferably an Al layer from the viewpoint of reducing the resistance of the entire second pad electrode 92.
  • the third metal layer 92c preferably has a function as a barrier metal layer between the second metal layer 92b made of an Al layer and the fourth metal layer 92d made of an Au layer.
  • the material of the third metal layer 92c is preferably one selected from the group of Ti, Ta, and Ni. As a result, the adhesion between the third metal layer 92c, the second metal layer 92b, and the fourth metal layer 92d can be improved.
  • the nitride semiconductor light emitting device 100 of this 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, and the negative electrode 9. And an electrical insulating film 10 and a passivation 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 provided 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 electrical insulating film 10 is formed with a first contact hole 101 in which the positive electrode 8 is disposed on the inside and a second contact hole 102 in which the negative electrode 9 is disposed on the inside.
  • 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 electrical insulating film 10 includes a part of the surface 5 a and the side surface 5 c of the p-type nitride semiconductor layer 5, the side surface 4 c of the light emitting layer 4, the side surface 311 c of the first region 311 of the n-type AlGaN layer 31, and the n-type AlGaN layer 31. A portion of the surface 312a of the second region 312 is covered.
  • the positive electrode 8 is disposed inside the first contact hole 101 in the electrical insulating film 10 and formed to cover the first contact electrode 81 and the first contact electrode 81 that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5.
  • a first pad electrode 82 is disposed inside the first contact hole 101 in the electrical insulating film 10 and formed to cover the first contact electrode 81 and the first contact electrode 81 that is in ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer 5.
  • the negative electrode 9 is disposed inside the second contact hole 102 in the electrical insulating film 10 and covers the plurality of second contact electrodes 91 each in ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 and the plurality of second contact electrodes 91. And a second pad electrode 92 that is in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31.
  • the passivation film 11 is formed so as to cover at least the end of the second pad electrode 92, and an opening 112 that exposes the central portion of the second pad electrode 92 is formed.
  • the second pad electrode 92 has a structure in which a plurality of metal layers 92a, 92b, 92c, and 92d are stacked.
  • the lowermost metal layer 92a that is in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 is formed of a material having a reflectance of less than 50% of ultraviolet rays emitted from the light emitting layer 4. Has been.
  • the negative electrode 9 in the nitride semiconductor light emitting device 100 includes the plurality of second contact electrodes 91 in ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 and the second pad electrode in non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31. 92.
  • the metal layer 92 a that makes non-ohmic contact with the n-type AlGaN layer 31 among the plurality of metal layers 92 a, 92 b, 92 c, and 92 d constituting the second pad electrode 92 is emitted from the light emitting layer 4. It is made of a material having an ultraviolet reflectance of less than 50%.
  • the negative electrode 9 is compared with the case where the negative electrode 9 includes only one second contact electrode 91 and one second pad electrode 92 as in the nitride semiconductor light emitting device 150. It is possible to improve the moisture resistance without changing the plane size.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the nitride semiconductor light emitting device 110 of the first modification of the first embodiment.
  • the nitride semiconductor light emitting device 110 has the same basic configuration as the light emitting device 100, and only the shapes of the plurality of second contact electrodes 91 in the negative electrode 9 are different.
  • the same components as those of the light emitting device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • one of the four second contact electrodes 91 is circular, and the other is an annular shape surrounding the circular second contact electrode 91.
  • the diameter of the circular second contact electrode 91 is preferably 45 ⁇ m or more.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the nitride semiconductor light emitting device 120 of the second modification of the first embodiment.
  • the nitride semiconductor light emitting device 120 has the same basic configuration as the light emitting device 100, and only the shapes of the plurality of second contact electrodes 91 in the negative electrode 9 are different.
  • the same components as those of the light emitting device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • each of the plurality of second contact electrodes 91 is linear and arranged in parallel to each other.
  • the plurality of second contact electrodes 91 are arranged in a stripe shape.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device 130 of the third modification of the first embodiment.
  • the nitride semiconductor light emitting device 130 has the same basic configuration as the light emitting device 100, and only the pattern of the passivation film 11 is different.
  • the same components as those of the light emitting device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the passivation film 11 in the nitride semiconductor light emitting device 130 includes an end portion of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9, a side surface of the second pad electrode 92, and a peripheral portion of the second pad electrode 92 on the surface of the electrical insulating film 10. It is formed to cover.
  • the passivation film 11 has an opening 112 that exposes the central portion of the second pad electrode 92.
  • the nitride semiconductor light emitting device 130 is different from the light emitting device 150 of the comparative example (see FIG. 4A) in that the negative electrode 9 includes only one second contact electrode 91 and one second pad electrode 92. It is possible to improve the moisture resistance without changing the planar size of the negative electrode 9.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device 140 of the fourth modification of the first embodiment.
  • the nitride semiconductor light emitting device 140 has the same basic configuration as the light emitting device 100, and only the pattern of the passivation film 11 is different.
  • the same components as those of the light emitting device 100 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the passivation film 11 in the nitride semiconductor light emitting device 140 is formed so as to cover only the end portion of the second pad electrode 92 of the negative electrode 9, and the opening 112 exposing the central portion of the second pad electrode 92 is formed. Has been.
  • the nitride semiconductor light emitting device 140 is different from the light emitting device 150 of the comparative example (see FIG. 4A) in that the negative electrode 9 includes only one second contact electrode 91 and one second pad electrode 92. It is possible to improve the moisture resistance without changing the planar size of the negative electrode 9.
  • the nitride semiconductor light emitting device 200 is substantially the same in basic configuration as the light emitting device 100, and is different in that the nitride semiconductor light emitting device 200 further includes a second electric insulating film 10b different from the first electric insulating film 10a made of the electric insulating film 10.
  • the second electrical insulating film 10 b is formed on the surface 312 a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 between the adjacent second contact electrodes 91 among the plurality of second contact electrodes 91.
  • the nitride semiconductor light emitting device 200 can further improve the moisture resistance as compared with the light emitting device 100 of the first embodiment.
  • the second electrical insulating film 10b is preferably a silicon oxide film. Thereby, the second electrical insulating film 10b can be formed by the same process as the first electrical insulating film 10a. When the second electric insulating film 10b has the same thickness as the first electric insulating film 10a, the second electric insulating film 10b can be formed simultaneously with the first electric insulating film 10a.
  • the nitride semiconductor light emitting device 300 of this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the same components as those of the light emitting device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the nitride semiconductor light emitting device 300 has substantially the same basic configuration as the light emitting device 100.
  • the nitride semiconductor light emitting device 300 has a feature that a recess 313 is formed on the surface 312a of the second region 312 of the n-type AlGaN layer 31 between adjacent second contact electrodes among the plurality of second contact electrodes. Different from the light emitting element 100. Thereby, in the nitride semiconductor light emitting device 300, even if the electrical insulator 160 is formed in the second region 312 in the n-type AlGaN layer 31, as shown in FIG. Spreading in the direction is suppressed by the recess 313.
  • the nitride semiconductor light emitting device 300 can further improve moisture resistance as compared with the light emitting device 100 of the first embodiment.
  • Embodiments 1 to 3 are only preferable examples and are not intended to be limited thereto. Furthermore, the present invention can be appropriately modified in configuration without departing from the scope of its technical idea.
  • a part of the configuration of each of the first modification, the second modification, the third modification, and the fourth modification of the first embodiment may be appropriately adopted.
  • the single crystal substrate is not limited to a sapphire substrate, and may be, for example, a group III nitride semiconductor crystal substrate.
  • a group III nitride semiconductor crystal substrate for example, an AlN substrate can be adopted.

Abstract

本発明の課題は、耐湿性の向上を図ることが可能な窒化物半導体発光素子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。窒化物半導体発光素子（１００）は、パッシベーション膜（１１）を備える。負電極（９）は、各々がｎ型ＡｌＧａＮ層（３１）にオーミック接触する複数の第２コンタクト電極（９１）と、複数の第２コンタクト電極（９１）を覆いｎ型ＡｌＧａＮ層（３１）に非オーミック接触する第２パッド電極（９２）と、を備える。第２パッド電極（９２）の複数の金属層（９２ａ）、（９２ｂ）、（９２ｃ）、（９２ｄ）のうちｎ型ＡｌＧａＮ層（３１）に非オーミック接触する金属層（９２ａ）が、発光層（４）からの紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている。

Description

窒化物半導体発光素子
　本発明は、窒化物半導体発光素子に関し、より詳細には、紫外線を放射する窒化物半導体発光素子に関する。
　従来、窒化物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（ｎ型窒化物半導体層）と発光層とｐ型層（ｐ型窒化物半導体層）との積層膜がメサ構造（mesa structure）を有し、ｎ型層の露出表面に設けられたｎ電極（負電極）と、ｐ型層の表面側に設けられたｐ電極（正電極）とを備えた紫外半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１に記載された紫外半導体発光素子は、ｎ型層が、ｎ型ＡｌzＧａ1-zＮ層（０＜ｚ≦１）により構成されている。
　紫外線を放射する窒化物半導体発光素子では、耐湿性の向上が望まれている。
特開２０１４－９６４６０号公報
　本発明の目的は、耐湿性の向上を図ることが可能な窒化物半導体発光素子を提供することにある。
　本発明に係る一態様の窒化物半導体発光素子は、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に設けられている正電極と、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、前記正電極が内側に配置される第１コンタクト孔と前記負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いる電気絶縁膜と、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、前記発光層の側面、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第１領域の側面及び前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第２領域の表面の一部を覆っている。前記正電極は、前記電気絶縁膜における前記第１コンタクト孔の内側に配置され前記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、を備える。前記負電極は、前記電気絶縁膜における前記第２コンタクト孔の内側に配置され各々が前記ｎ型ＡｌＧａＮ層にオーミック接触する複数の第２コンタクト電極と、前記複数の第２コンタクト電極を覆うように形成され前記ｎ型ＡｌＧａＮ層に非オーミック接触する第２パッド電極と、を備える。前記パッシベーション膜は、少なくとも前記第２パッド電極の端部を覆うように形成され、かつ、前記第２パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されている。前記第２パッド電極は、複数の金属層が積層された構造を有し、前記複数の金属層のうち前記ｎ型ＡｌＧａＮ層に非オーミック接触する最下層の金属層が、前記発光層から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている。
図１は、本発明の実施形態１に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。 図２は、同上の窒化物半導体発光素子の概略平面図である。 図３は、同上の窒化物半導体発光素子の一例の電流－電圧特性図である。 図４Ａ～４Ｄは、比較例におけるｎ型ＡｌＧａＮ層の電気絶縁化の推定メカニズムを説明する模式図である。 図５Ａ及び５Ｂは、本発明の実施形態１に係る窒化物半導体発光素子において不具合の発生が抑制される推定メカニズムを説明する模式図である。 図６は、本発明の実施形態１の第１変形例に係る窒化物半導体発光素子の概略平面図である。 図７は、本発明の実施形態１の第２変形例に係る窒化物半導体発光素子の概略平面図である。 図８は、本発明の実施形態１の第３変形例に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。 図９は、本発明の実施形態１の第４変形例に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。 図１１は、同上の窒化物半導体発光素子の推定メカニズムを説明する模式図である。 図１２は、本発明の実施形態３に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。 図１３は、同上の窒化物半導体発光素子の推定メカニズムを説明する模式図である。
　下記の実施形態１～３等において説明する各図は、模式的な図であり、図１、４、５、８～１３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。
　（実施形態１）
　以下では、本実施形態の窒化物半導体発光素子１００（以下、「発光素子１００」と略称することもある。）について、図１～３に基づいて説明する。図１は、図２のＸ－Ｘ概略断面図である。
　発光素子１００は、基板１と、ｎ型窒化物半導体層３と、紫外線を放射する発光層４と、ｐ型窒化物半導体層５と、電気絶縁膜１０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。基板１は、第１面１ａ及び第２面１ｂを有し、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。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、発光層４の側面４ｃ、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第１領域３１１の側面３１１ｃ及びｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２の表面３１２ａの一部を覆っている。電気絶縁膜１０は、正電極８が内側に配置される第１コンタクト孔１０１と負電極９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。正電極８は、電気絶縁膜１０における第１コンタクト孔１０１の内側に配置され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。負電極９は、電気絶縁膜１０における第２コンタクト孔１０２の内側に配置され各々がｎ型ＡｌＧａＮ層３１にオーミック接触する複数（例えば、３つ）の第２コンタクト電極９１を備える。また、負電極９は、複数の第２コンタクト電極９１を覆うように形成されｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する第２パッド電極９２を備える。パッシベーション膜１１は、少なくとも第２パッド電極９２の端部を覆うように形成され、かつ、第２パッド電極９２の中央部を露出させる開口部１１２が形成されている。第２パッド電極９２は、複数（例えば、４つ）の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄが積層された構造を有する。複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄのうちｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する金属層９２ａが、発光層４から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている。以上説明した構成の発光素子１００では、耐湿性の向上を図ることが可能となる。発光素子１００では、基板１の第２面１ｂが光取り出し面を構成している。
　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、一例として、４００μｍ□（４００μｍ×４００μｍ）に設定してある。
　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。
　発光素子１００は、例えば、２１０ｎｍ～３６０ｎｍの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。
　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。
　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。
　基板１の第１面１ａ上に形成される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。本明細書では、「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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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では、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。
　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）により、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。
　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。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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、第２バッファ層２ｂ、ｎ型窒化物半導体層３、発光層４、キャップ層６及びｐ型窒化物半導体層５を備えた構成とすることができる。窒化物半導体層２０は、第１バッファ層２ａ、第２バッファ層２ｂ、発光層４、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、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、ＨＶＰＥ（hydride vapor phase epitaxy）法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）法等を採用できる。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。
　窒化物半導体層２０は、メサ構造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。
　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の材料としては、ＳｉＯ2が好ましい。要するに、電気絶縁膜１０は、シリコン酸化膜であるのが好ましい。電気絶縁膜１０の材料は、ＳｉＯ2に限らず、例えば、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｎｂ2Ｏ5等を採用することもできる。電気絶縁膜１０の厚さは、一例として、８００ｎｍである。
　電気絶縁膜１０には、正電極８の第１コンタクト電極８１を露出させる１つの第１コンタクト孔１０１と、負電極９の複数（例えば、３つ）の第２コンタクト電極９１を露出させる１つの第２コンタクト孔１０２と、が形成されている。
　第１コンタクト孔１０１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っているのが好ましい。より詳細には、電気絶縁膜１０は、第１コンタクト孔１０１の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第１コンタクト孔１０１の開口面積が徐々に大きくなっているのが好ましい。第１コンタクト孔１０１は、平面視において、正電極８の第１コンタクト電極８１よりも大きい。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。
　第２コンタクト孔１０２は、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。より詳細には、電気絶縁膜１０は、第２コンタクト孔１０２の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第２コンタクト孔１０２の開口面積が徐々に大きくなっているのが好ましい。第２コンタクト孔１０２は、平面視において、負電極９の複数の第２コンタクト電極９１の集合よりも大きい。第２コンタクト孔１０２の内側面は、複数の第２コンタクト電極９１それぞれの側面から離れている。
　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とオーミック接触を得るために、ｐ型窒化物半導体層５の表面５ａ上に形成されている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。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。
　第１コンタクト電極８１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断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、第１コンタクト電極８１は、第１コンタクト電極８１の側面をテーパ形状とすることで、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断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。
　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。
　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。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。
　第１パッド電極８２は、複数の金属層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄが積層された構造を有する。以下では、複数の金属層８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを、ｐ型窒化物半導体層５に近い側から順に、第１金属層８２ａ、第２金属層８２ｂ、第３金属層８２ｃ及び第４金属層８２ｄとも称する。
　第１パッド電極８２は、第１金属層８２ａ、第２金属層８２ｂ、第３金属層８２ｃ及び第４金属層８２ｄ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金属層８２ａ、第２金属層８２ｂ、第３金属層８２ｃ及び第４金属層８２ｄの厚さは、例えば、それぞれ、１００ｎｍ、２５０ｎｍ、１００ｎｍ及び１３００ｎｍである。第１金属層８２ａ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。
　負電極９の複数の第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、かつ、１つの第２コンタクト孔１０２の内側で互いに離れて配置されている。見方を変えれば、複数の第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において複数の分割ゾーンに分けて配置されている。
　複数の第２コンタクト電極９１の各々は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向において第２領域３１２の表面３１２ａから離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。より詳細には、複数の第２コンタクト電極９１の各々は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の厚さ方向において第２領域３１２の表面３１２ａから離れるにつれて断面積が徐々に小さくなる形状に形成されているのが好ましい。複数の第２コンタクト電極９１の各々の側面は、テーパ形状であるのが好ましい。
　複数の第２コンタクト電極９１の各々は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１とオーミック接触を得るために、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２の表面３１２ａ上に形成されているコンタクト用電極である。複数の第２コンタクト電極９１の各々は、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。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。
　複数の第２コンタクト電極９１の各々は、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。
　発光素子１００では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１と複数の第２コンタクト電極９１それぞれ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。
　複数の第２コンタクト電極９１の各々は、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。
　発光素子１００では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１と負電極９における複数の第２コンタクト電極９１それぞれとの接触が、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。
　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。
　第２パッド電極９２は、平面視において、複数の第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。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。
　第２パッド電極９２は、複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄが積層された構造を有する。以下では、複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ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９２ａ、第２金属層９２ｂ、第３金属層９２ｃ及び第４金属層９２ｄとも称する。
　第２パッド電極９２は、第１金属層９２ａ、第２金属層９２ｂ、第３金属層９２ｃ及び第４金属層９２ｄ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金属層９２ａ、第２金属層９２ｂ、第３金属層９２ｃ及び第４金属層９２ｄの厚さは、それぞれ、１００ｎｍ、２５０ｎｍ、１００ｎｍ及び１３００ｎｍに設定してある。最下層の金属層９２ａ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、最下層の金属層９２ａと、第２コンタクト電極９１及び電気絶縁膜１０との密着性を向上させることが可能となる。
　第２パッド電極９２における最下層の金属層９２ａ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、第２パッド電極９２は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１との接触を非オーミック接触とし、かつ、発光層４から放射される紫外線の反射率を５０％未満とすることが可能となる。
　「非オーミック接触」は、オーミック接触とみなせない接触であり、代表的にはショットキー接触（schottky contact）がある。「ショットキー接触」とは、印加電圧の方向により生じる電流の整流性のある接触を意味する。
　本明細書において、第２パッド電極９２とｎ型ＡｌＧａＮ層３１との接触を非オーミック接触とみなす接触抵抗の下限は、発光素子１００の電流－電圧特性の順方向電圧（Ｖｆ）から決めてもよい。図３は、発光素子１００の一例の電流－電圧特性の測定結果である。発光素子１００についてバンドギャップから推考される理論的な順方向電圧は約４．７Ｖであるが、一例の発光素子１００の順方向電圧は、図３に示すように、約９Ｖであった。発光素子１００では、実際の順方向電圧と理論的な順方向電圧との差に相当する電圧分が電力損失の要因となるので、実際の順方向電圧と理論的な順方向電圧との差が小さいほうが好ましい。実際の順方向電圧と理論的な順方向電圧との差を例えば６Ｖ未満とするには、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２と第２コンタクト電極９１との接触抵抗を１×１０-2Ω・ｃｍ2未満とする必要がある。このような観点から、第２パッド電極９２とｎ型ＡｌＧａＮ層３１との接触を非オーミック接触とみなす接触抵抗の下限は、例えば、１×１０-2Ω・ｃｍ2としてもよい。
　「発光層４から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料」で規定している反射率は、積分球及び分光光度計を用いて測定した値である。反射率の測定は、反射率評価用サンプルについて行った。反射率評価用サンプルは、シリコン基板上に、金属層を蒸着したサンプルである。反射率評価用サンプルについては、複数種類の反射率評価用サンプルを用意した。複数種類の反射率評価用サンプルでは、金属層の材料として、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ及びそれ以外の金属を採用した。反射率評価用サンプルでは、金属層の材料をＴｉ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷの群から選択される１種とした場合に、波長２１０ｎｍ～３６０ｎｍの紫外線に対して反射率が５０％未満となることが確認された。反射率評価用サンプルでは、偏光、入射角等によらず、反射率が５０％未満であった。金属層での紫外線の反射率を測定する際には、反射率評価用サンプルの金属層へ紫外線を入射角３°で入射させたときの反射光を積分球で集光し、分光光度計で分光測定した。
　発光素子１００では、正電極８の第１パッド電極８２と負電極９の第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。
　ところで、発光素子１００では、複数の第２コンタクト電極９１のうちの少なくとも１つの第２コンタクト電極９１の平面サイズが、直径４５μｍの円よりも大きいのが好ましい。言い換えれば、発光素子１００では、複数の第２コンタクト電極９１のうちの少なくとも１つの第２コンタクト電極９１は、基板１の厚さ方向から見て、直径４５μｍの円よりも大きいのが好ましい。これにより、発光素子１００では、第２パッド電極９２の表面形状を、平面サイズが直径４５μｍの円よりも大きな平坦領域を有する形状とすることが可能となる。よって、発光素子１００では、一般的なワイヤボンダ（wire bonder）で作られるＡｕバンプを第２パッド電極９２に安定して形成することが可能となる。一般的なワイヤボンダで作られるＡｕバンプの直径は、４５μｍ～１００μｍである。
　また、発光素子１００では、負電極９において、第２コンタクト電極９１とｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２との密着力が、第２パッド電極９２とｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２との密着力よりも高いので、第２パッド電極９２の平坦領域の垂直投影領域の略全域に第２コンタクト電極９１が存在することにより、負電極９のｎ型ＡｌＧａＮ層３１からの剥離を防止することが可能となる。
　パッシベーション膜１１は、一例として、正電極８の第１パッド電極８２の端部と、負電極９の第２パッド電極９２の端部と、電気絶縁膜１０と、を覆うように形成されている。より詳細には、パッシベーション膜１１は、第１パッド電極８２の表面及び側面と、第２パッド電極９２の表面及び側面と、電気絶縁膜１０と、を覆うように形成されており、かつ、第１パッド電極８２の中央部（第１パッド電極８２の表面の中央部）を露出させる開口部１１１（以下、「第１開口部１１１」ともいう。）と、第２パッド電極９２の中央部（第２パッド電極９２の表面の中央部）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。パッシベーション膜１１は、少なくとも第２パッド電極９２上に形成され、かつ、第２パッド電極９２の中央部を露出させる開口部１１２が形成されていればよい。パッシベーション膜１１は、発光素子１００における最表層にある保護膜である。パッシベーション膜１１は、湿度等の外気による特性の劣化を抑制するための保護膜である。より詳細には、パッシベーション膜１１は、少なくとも、負電極９の第２パッド電極９２、複数の第２コンタクト電極９１及びｎ型ＡｌＧａＮ層３１それぞれの機能を保護することで発光素子１００の特性の劣化を抑制するための保護膜である。発光素子１００の特性としては、例えば、光学的特性、電気的特性等が挙げられる。発光素子１００の光学的特性としては、例えば、光出力、発光波長、光束維持率等が挙げられる。発光素子１００の電気的特性としては、例えば、ＥＳＤ（electrostatic discharge）耐性、駆動電圧、逆バイアスリーク電流等が挙げられる。発光素子１００の光出力は、例えば、積分球及び分光器を利用して測定することができる。
　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。
　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。
　パッシベーション膜１１は、例えば、シリコン窒化膜であるのが好ましい。これにより、パッシベーション膜１１は、シリコン酸化膜よりも水分の透過性を小さくすることが可能となり、耐湿性を高くすることが可能となる。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は、プラズマＣＶＤ法により成膜されているのが好ましい。これにより、発光素子１００では、パッシベーション膜１１が蒸着法やスパッタ法により成膜されている場合に比べて、パッシベーション膜１１の段差被覆性や、パッシベーション膜１１の緻密性を向上させることが可能となる。パッシベーション膜１１の厚さは、一例として、７００ｎｍである。
　発光素子１００は、パッシベーション膜１１と正電極８の第１パッド電極８２の端部との間に第１密着層１４１が介在しているのが好ましい。また、発光素子１００は、パッシベーション膜１１と負電極９の第２パッド電極９２の端部との間に第２密着層１４２が介在しているのが好ましい。
　第１密着層１４１及び第２密着層１４２は、第１パッド電極８２及び第２パッド電極９２に比べてパッシベーション膜１１との密着性の良い層である。第１密着層１４１及び第２密着層１４２の材料は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ及びＴａＮの群から選択される１種であるのが好ましい。
　第１密着層１４１及び第２密着層１４２の厚さは、一例として、２０ｎｍである。
　以下では、発光素子１００の製造方法について説明する。
　（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。
　（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法により形成する。
　この工程では、窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法として、ＭＯＶＰＥ法を採用している。この工程では、ＭＯＶＰＥ法として、減圧ＭＯＶＰＥ法を採用するのが好ましい。
　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。
　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。
　窒化物半導体層２０のエピタキシャル成長法は、ＭＯＶＰＥ法に限らず、例えば、ＭＢＥ法、ＨＶＰＥ法等でもよい。
　（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所定のアニール温度で所定のアニール時間だけアニールすることにより、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。
　（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。
　（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の基礎となるシリコン酸化膜を例えばＰＥＣＶＤ（plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第１面側において、シリコン酸化膜に第１コンタクト孔１０１及び第２コンタクト孔１０２が開口されるように、シリコン酸化膜をパターニングすることで電気絶縁膜１０を形成する。シリコン酸化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。
　（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膜とが積層された多層膜を蒸着法により成膜する第２ステップを行う。そして、この工程では、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。
　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（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。
　「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（以下、「徐冷速度」という。）は、例えば、３０℃／ｍｉｎとすればよい。冷却速度は、３０℃／ｍｉｎに限らない。徐冷速度は、例えば、２０～６０℃／ｍｉｎの範囲で適宜設定するのが好ましい。
　（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。
　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膜との積層膜を電子ビーム蒸着法により成膜し、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。
　（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法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。
　（９）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の基礎となるシリコン窒化膜を例えばプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、この工程では、ウェハの第１面側において、シリコン窒化膜に第１開口部１１１及び第２開口部１１２が開口されるように、シリコン窒化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。シリコン窒化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）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）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。
　発光素子１００の製造方法では、この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）～（１１）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。
　（１２）発光素子１００が複数形成された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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　以上説明した本実施形態の発光素子１００の製造方法では、耐湿性の向上を図ることが可能な発光素子１００を比較的簡単に製造することが可能となる。
　ところで、本願発明者らは、耐湿性の向上を図ることが可能な発光素子１００を開発する研究段階で、比較例の窒化物半導体発光素子１５０（図４Ａ参照）を作製して耐湿性の評価を行った。窒化物半導体発光素子１５０（以下、「発光素子１５０」と略称する。）は、発光素子１００と略同じ構成を有し、正電極８の第１パッド電極８２を発光素子１００における第４金属層８２ｄの材料のみにより構成してある点、負電極９の第２パッド電極９２を発光素子１００における第４金属層９２ｄの材料のみにより構成してある点、が発光素子１００と相違する。また、発光素子１５０は、発光素子１００の第１密着層１４１及び第２密着層１４２を備えていない点で相違する。また、発光素子１５０は、負電極９の第２コンタクト電極９１の数を１つだけとして、かつ、第２コンタクト電極９１の平面サイズを、発光素子１００における複数の第２コンタクト電極９１を包含する平面サイズにしてある点、が発光素子１００と相違する。
　本願発明者らは、比較例の発光素子１５０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、比較例の発光素子１５０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の発光素子１５０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」とは、オープン不良、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。上述の「不具合」は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２における負電極９直下の領域の腐食に起因する。「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の第２領域３１２のうち第２コンタクト電極９１直下の領域の酸化を意味し、Ａｌ2Ｏ3が形成されることを意味する。また、本願発明者らは、比較例の発光素子１５０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、正電極８における第１パッド電極８２の端部の破損が発生していないことを確認した。
　比較例の発光素子１５０において上述の不具合が発生する推定メカニズムについては、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄに基づいて説明する。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄの順番は、時系列の順である。また、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄそれぞれにおける太線の矢印は、電流の流れる経路を模式的に示している。
　発光素子１５０では、外部からの水分がパッシベーション膜１１の欠陥１１６（図４Ａ参照）及び負電極９の第２パッド電極９２の欠陥９２６（図４Ａ参照）を通してｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２の表面３１２ａへ到達する。パッシベーション膜１１の欠陥１１６は、クラック、ピンホール等である。負電極９の第２パッド電極９２の欠陥９２６は、クラック、ピンホール、結晶粒界等である。
　発光素子１５０では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２の表面に水分があるときに、正電極８から負電極９へ電流が流れて第２領域３１２中にホール（ｈ+）が生成されていれば、下記の電気化学反応により電気絶縁物（Ａｌ2Ｏ3）１６０が形成される（図４Ｂ）。
　電気化学反応は、水分及びｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２中のＡｌＮに起因して、第２領域３１２の表面３１２ａ付近で起こる。このときの化学反応式は、下記の通りである。
　２ＡｌＮ＋６ｈ+→２Ａｌ3+＋Ｎ2
　２Ａｌ3+＋６ＯＨ-→Ａｌ2Ｏ3＋３Ｈ2Ｏ
　要するに、発光素子１５０では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第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Ａｌ2Ｏ3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、発光素子１５０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（図４Ｃ）、水分が浸入しやすくなる。
　これにより、発光素子１５０では、上述の電気化学反応が加速的に進み、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１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る（電気絶縁物１６０が大きくなる）。そして、発光素子１５０では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１における負電極９直下の領域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（図４Ｄ）。
　これに対して、本実施形態の発光素子１００では、比較例の発光素子１５０に比べて耐湿性を向上できるという結果が得られた。より詳細には、比較例の発光素子１５０では、高温高湿通電試験の途中で上述の不具合が発生したのに対して、本実施形態の発光素子１００では、高温高湿通電試験を行っても上述の不具合が発生しなかった。
　発光素子１００において上述の不具合の発生が抑制される推定メカニズムについて、図５Ａ及び５Ｂに基づいて説明する。図５Ａ、５Ｂの順番は、時系列の順である。また、図５Ａ、５Ｂそれぞれにおける太線の矢印は、電流の流れる経路を模式的に示している。
　図５Ａに示すように、発光素子１００では、正電極８から負電極９へ流れる電流が、負電極９の第２コンタクト電極９１とｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２との界面に流れやすく、第２パッド電極９２とｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２との界面にはほとんど流れない。発光素子１００では、外部からの水分がパッシベーション膜１１の欠陥１１６及び第２パッド電極９２の欠陥９２６を通してｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２の表面３１２ａへ到達する。
　発光素子１００では、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２の表面に水分があるときに、電流が流れて第２領域３１２中にホール（ｈ+）が生成されていれば、上述の電気化学反応により電気絶縁物１６０が形成される（図５Ｂ）。
　しかしながら、発光素子１００では、正電極８から負電極９へ流れる電流が第２パッド電極９２とｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２との界面には電流が流れにくいので、上述の電気化学反応が生じるのを抑制することができる。要するに、発光素子１００では、負電極９のうち隣り合う第２コンタクト電極９１どうしの間の部位における第２領域３１２側の面を通して電流が流れにくいので、上述の電気化学反応が生じるのを抑制することができる。これにより、発光素子１００では、全体としての抵抗値が僅かに上昇する程度の損傷で済む結果、耐湿性の向上を図れると推考される。
　また、本実施形態の発光素子１００では、負電極９の第２パッド電極９２における最下層の金属層９２ａとして反射率の高い金属を採用している場合に比べて、長寿命化を図ることが可能となる。これは、反射率の高いＡｌ等を採用している場合、電流が遮断された後も光電効果により電流が発生し、酸化反応が進行するのに対して、反射率が５０％未満であるＴｉを採用している場合には、光電効果による電流の発生が抑制されるためであると推考される。
　第２金属層９２ｂは、第２パッド電極９２全体の低抵抗化を図る観点からＡｌ層であるのが好ましい。第３金属層９２ｃは、Ａｌ層からなる第２金属層９２ｂとＡｕ層からなる第４金属層９２ｄとの間のバリアメタル層としての機能を有するのが好ましい。第３金属層９２ｃの材料は、Ｔｉ、Ｔａ及びＮｉ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、第３金属層９２ｃと第２金属層９２ｂ及び第４金属層９２ｄそれぞれとの密着性を向上させることが可能となる。
　以上説明した本実施形態の窒化物半導体発光素子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、電気絶縁膜１０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に設けられている。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。電気絶縁膜１０は、正電極８が内側に配置される第１コンタクト孔１０１と負電極９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。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。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、発光層４の側面４ｃ、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第１領域３１１の側面３１１ｃ及びｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２の表面３１２ａの一部を覆っている。正電極８は、電気絶縁膜１０における第１コンタクト孔１０１の内側に配置され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。負電極９は、電気絶縁膜１０における第２コンタクト孔１０２の内側に配置され各々がｎ型ＡｌＧａＮ層３１にオーミック接触する複数の第２コンタクト電極９１と、複数の第２コンタクト電極９１を覆うように形成されｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する第２パッド電極９２と、を備える。パッシベーション膜１１は、少なくとも第２パッド電極９２の端部を覆うように形成され、かつ、第２パッド電極９２の中央部を露出させる開口部１１２が形成されている。第２パッド電極９２は、複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄが積層された構造を有する。複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄのうちｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する最下層の金属層９２ａが、発光層４から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている。
　以上説明したように、窒化物半導体発光素子１００における負電極９は、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１にオーミック接触する複数の第２コンタクト電極９１と、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する第２パッド電極９２と、を備える。また、負電極９では、第２パッド電極９２を構成する複数の金属層９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄのうちｎ型ＡｌＧａＮ層３１に非オーミック接触する金属層９２ａが、発光層４から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている。よって、窒化物半導体発光素子１００では、窒化物半導体発光素子１５０のように負電極９が第２コンタクト電極９１と第２パッド電極９２とを１つずつのみ備えた場合と比べて、負電極９の平面サイズを変えることなく、耐湿性を向上させることが可能となる。
　図６は、実施形態１の第１変形例の窒化物半導体発光素子１１０の概略平面図である。窒化物半導体発光素子１１０は、発光素子１００と基本構成が同じであり、負電極９における複数の第２コンタクト電極９１の形状が相違するだけである。窒化物半導体発光素子１１０に関し、発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子１１０における負電極９では、４つの第２コンタクト電極９１のうちの１つを円形とし、別の１つを、円形の第２コンタクト電極９１を囲む環状の形状としてある。円形の第２コンタクト電極９１の直径は、４５μｍ以上であるのが好ましい。
　図７は、実施形態１の第２変形例の窒化物半導体発光素子１２０の概略平面図である。窒化物半導体発光素子１２０は、発光素子１００と基本構成が同じであり、負電極９における複数の第２コンタクト電極９１の形状が相違するだけである。窒化物半導体発光素子１２０に関し、発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子１２０における負電極９では、複数の第２コンタクト電極９１それぞれの形状を直線状として、互いに平行に配置してある。要するに、複数の第２コンタクト電極９１がストライプ状に配置されている。
　図８は、実施形態１の第３変形例の窒化物半導体発光素子１３０の概略断面図である。窒化物半導体発光素子１３０は、発光素子１００と基本構成が同じであり、パッシベーション膜１１のパターンが相違するだけである。窒化物半導体発光素子１３０に関し、発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子１３０におけるパッシベーション膜１１は、負電極９の第２パッド電極９２の端部と第２パッド電極９２の側面と電気絶縁膜１０の表面における第２パッド電極９２の周辺部とを覆うように形成されている。また、パッシベーション膜１１は、第２パッド電極９２の中央部を露出させる開口部１１２が形成されている。
　窒化物半導体発光素子１３０は、比較例の発光素子１５０（図４Ａ参照）のように負電極９が第２コンタクト電極９１と第２パッド電極９２とを１つずつのみ備えた構成と比べて、負電極９の平面サイズを変えることなく、耐湿性を向上させることが可能となる。
　図９は、実施形態１の第４変形例の窒化物半導体発光素子１４０の概略断面図である。窒化物半導体発光素子１４０は、発光素子１００と基本構成が同じであり、パッシベーション膜１１のパターンが相違するだけである。窒化物半導体発光素子１４０に関し、発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子１４０におけるパッシベーション膜１１は、負電極９の第２パッド電極９２の端部のみを覆うように形成され、かつ、第２パッド電極９２の中央部を露出させる開口部１１２が形成されている。
　窒化物半導体発光素子１４０は、比較例の発光素子１５０（図４Ａ参照）のように負電極９が第２コンタクト電極９１と第２パッド電極９２とを１つずつのみ備えた構成と比べて、負電極９の平面サイズを変えることなく、耐湿性を向上させることが可能となる。
　（実施形態２）
　以下では、本実施形態の窒化物半導体発光素子２００について、図１０及び１１に基づいて説明する。窒化物半導体発光素子２００に関し、実施形態１の発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子２００は、発光素子１００と基本構成が略同じであり、電気絶縁膜１０からなる第１電気絶縁膜１０ａとは別の第２電気絶縁膜１０ｂを更に備える点が相違する。第２電気絶縁膜１０ｂは、複数の第２コンタクト電極９１のうち隣り合う第２コンタクト電極９１どうしの間でｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２の表面３１２ａ上に形成されている。これにより、窒化物半導体発光素子２００では、図１１に示すように、仮にｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２に電気絶縁物１６０が形成されたとしても、電気絶縁物１６０の横方向への広がりが第２電気絶縁膜１０ｂにより抑制される。よって、窒化物半導体発光素子２００は、実施形態１の発光素子１００と比べて、耐湿性の更なる向上を図ることが可能となる。
　第２電気絶縁膜１０ｂは、シリコン酸化膜であるのが好ましい。これにより、第２電気絶縁膜１０ｂは、第１電気絶縁膜１０ａと同様のプロセスにより形成することができる。第２電気絶縁膜１０ｂは、第１電気絶縁膜１０ａと同じ厚さの場合、第１電気絶縁膜１０ａと同時に形成することが可能となる。
　（実施形態３）
　以下では、本実施形態の窒化物半導体発光素子３００について、図１２及び１３に基づいて説明する。窒化物半導体発光素子３００に関し、実施形態１の発光素子１００と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　窒化物半導体発光素子３００は、発光素子１００と基本構成が略同じである。窒化物半導体発光素子３００は、複数の第２コンタクト電極のうち隣り合う第２コンタクト電極どうしの間において、ｎ型ＡｌＧａＮ層３１の第２領域３１２の表面３１２ａに凹部３１３が形成されている点が発光素子１００と相違する。これにより、これにより、窒化物半導体発光素子３００では、図１３に示すように、仮にｎ型ＡｌＧａＮ層３１における第２領域３１２に電気絶縁物１６０が形成されたとしても、電気絶縁物１６０の横方向への広がりが凹部３１３により抑制される。窒化物半導体発光素子３００は、実施形態１の発光素子１００と比べて、耐湿性の更なる向上を図ることが可能となる。
　実施形態１～３等に記載した材料、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。
　例えば、実施形態２又は３においては、実施形態１の第１変形例、第２変形例、第３変形例及び第４変形例それぞれの構成の一部を適宜採用してもよい。
　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としては、例えば、ＡｌＮ基板を採用することができる。
　１　基板
　３　ｎ型窒化物半導体層
　３１　ｎ型ＡｌＧａＮ層
　３１１　第１領域
　３１２　第２領域
　３１２ａ　表面
　３１３　凹部
　４　発光層
　５　ｐ型窒化物半導体層
　８　正電極
　８１　第１コンタクト電極
　８２　第１パッド電極
　９　負電極
　９１　第２コンタクト電極
　９２　第２パッド電極
　９２ａ　金属層
　９２ｂ　金属層
　９２ｃ　金属層
　９２ｄ　金属層
　１０　電気絶縁膜
　１０ａ　第１電気絶縁膜
　１０ｂ　第２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
　１１２　開口部（第２開口部）
　１００，１１０，１２０，１３０，１４０，２００，３００　窒化物半導体発光素子

Claims (5)

  1. 　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に設けられている正電極と、
    　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、
    　前記正電極が内側に配置される第１コンタクト孔と前記負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いる電気絶縁膜と、
    　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、前記発光層の側面、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第１領域の側面及び前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第２領域の表面の一部を覆い、
    　前記正電極は、前記電気絶縁膜における前記第１コンタクト孔の内側に配置され前記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、前記電気絶縁膜における前記第２コンタクト孔の内側に配置され各々が前記ｎ型ＡｌＧａＮ層にオーミック接触する複数の第２コンタクト電極と、前記複数の第２コンタクト電極を覆うように形成され前記ｎ型ＡｌＧａＮ層に非オーミック接触する第２パッド電極と、を備え、
    　前記パッシベーション膜は、少なくとも前記第２パッド電極の端部を覆うように形成され、かつ、前記第２パッド電極の中央部を露出させる開口部が形成されており、
    　前記第２パッド電極は、複数の金属層が積層された構造を有し、
    　前記複数の金属層のうち前記ｎ型ＡｌＧａＮ層に非オーミック接触する最下層の金属層が、前記発光層から放射される紫外線の反射率が５０％未満の材料により形成されている、
    　ことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
  2. 　前記最下層の金属層の材料は、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ及びＷの群から選択される１種である、
    　ことを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
  3. 　前記電気絶縁膜からなる第１電気絶縁膜とは別の第２電気絶縁膜を更に備え、
    　前記第２電気絶縁膜は、前記複数の第２コンタクト電極のうち隣り合う第２コンタクト電極どうしの間で前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第２領域の表面上に形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１又は２記載の窒化物半導体発光素子。
  4. 　前記複数の第２コンタクト電極のうち隣り合う第２コンタクト電極どうしの間において、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の前記第２領域の表面に凹部が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
  5. 　前記複数の第２コンタクト電極のうちの少なくとも１つの第２コンタクト電極は、前記基板の厚さ方向から見て、直径４５μｍの円よりも大きい、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の窒化物半導体発光素子。
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