JP5897365B2 - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関する。

ドライエッチングによりメサ形状を作製し、そのメサ面（ドライエッチングにより除去されなかった部分）上にｐ側電極を設け、エッチングにより露出した面上にｎ側電極を設けてなる半導体発光素子では、ｐ側電極の下に電流阻止層を設けることにより電流をブロックしている。この電流阻止層の機能としては、動作電流が電極直下の発光層に注入されることを防止する、および、発光した光が電極に邪魔されて半導体発光素子の外部に取り出されないことを防止するなどが挙げられる（たとえば特許文献１）。

また、電流阻止層の材料を酸化ケイ素または窒化ケイ素とすれば、電流阻止層の屈折率が低くなる。よって、発光層からの光は電流阻止層で反射されるので、アルミニウムまたはニッケルなどの金属からなるｐ側電極に吸収されることを防止できる。このような半導体発光素子はたとえば以下に示す方法にしたがって製造される。

まず、サファイア基板上に、ｎ型窒化ガリウム層、窒化ガリウム発光層およびｐ型窒化ガリウム層を順に形成する。次に、ドライエッチングなどによりｎ型窒化ガリウム層、窒化ガリウム発光層およびｐ型窒化ガリウム層の一部分を除去して、ｎ型窒化ガリウム層、窒化ガリウム発光層およびｐ型窒化ガリウム層からなるメサ構造を形成する。続いて、メサ構造のｐ型窒化ガリウム層の上に二酸化ケイ素膜または窒化ケイ素膜を形成し、二酸化ケイ素膜の一部または窒化ケイ素膜の一部をエッチングして電流阻止層を形成する。続いて、電流阻止層の上および電流阻止層から露出するｐ型窒化ガリウム層の上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などからなる透明電極を形成する。続いて、透明電極の上であって電流阻止層の上方に位置する部分に、アルミニウムまたはニッケルなどからなるｐ側パッド電極を形成し、エッチングにより露出されたｎ型窒化ガリウム層の上にｎ側パッド電極を形成する。そして、Ａｕなどのワイヤをｐ側パッド電極およびｎ側パッド電極にボンディングする。これにより、従来の半導体発光素子が製造される。

特開２００４−１４０４１６号公報

真空蒸着法またはスパッタ法などによりｐ側パッド電極とｎ側パッド電極とを同時に形成するとき、ｎ型ＧａＮ基板とｎ側パッド電極とのコンタクト抵抗を下げるためにバッファードフッ酸（buffered hydrogen fluoride）などのフッ酸系の薬液で前処理を行うことがある。

しかし、ｐ側パッド電極の下に位置するＧａＮ層の成長面に、結晶欠陥などが起因となって形成された直径が１μｍ程度のピットなどが存在すると、次に示す不具合の発生を招くことがある。図１２（ａ）〜図１２（ｄ）および図１３（ａ）〜図１３（ｂ）は、従来の半導体発光素子の製造方法を工程順に示す断面図である。

図１２（ａ）に示すように、ピット１０２がＧａＮ層１０１の成長面１０１ａに存在することがある。このＧａＮ層１０１の成長面１０１ａの上に電流阻止層１０３を形成すると、ピット１０２に起因する段差部１０４が電流阻止層１０３に形成される（図１２（ｂ））。続いて、図１２（ｃ）に示すように電流阻止層１０３の上にＩＴＯ膜１０５を形成すると、ＩＴＯ膜１０５を構成するＩＴＯの結晶構造が柱状であるため、段差部１０４の上のＩＴＯ膜１０５には隙間１０６が生じる。この状態でフッ酸系の薬液による前処理を行なうと、フッ酸系の薬液が隙間１０６から図１２（ｄ）の矢印で示す方向に浸入する。電流阻止層１０３の屈折率を低くするために電流阻止層１０３を二酸化ケイ素(ＳｉＯ₂）または窒化ケイ素(ＳｉＮ)などで構成すると、図１２（ｄ）に示すように電流阻止層１０３はフッ酸系の薬液により簡単にエッチングされてしまう。そのため、図１３（ａ）に示すように電流阻止層１０３の上にパッド電極１０７を形成しても、パッド電極１０７をＩＴＯ膜１０５に対して密着させることが難しく、よって、ボールシェア強度の低下を招く。その結果、パッド電極１０７に対してワイヤボンディングなどを行なったときなどに、パッド電極１０７の剥がれを招くことがある（図１３（ｂ））。なお、半導体発光素子では、図１３（ａ）〜図１３（ｂ）に示すように、パッド電極１０７を形成してから反射防止膜１０９を形成することがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パッド電極の密着強度が維持され、よって、パッド電極の剥がれが防止された半導体発光素子を提供することである。

本発明の半導体発光素子は、基板の上に設けられ、発光層がｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで挟まれてなる発光部と、発光部の上に設けられた電流阻止層と、電流阻止層の上に設けられたパッド電極とを備える。電流阻止層は、発光部の上面上において複数の領域に分割されている。

パッド電極は、分割された電流阻止層の少なくとも２つ以上に跨って設けられていることが好ましい。

分割された電流阻止層の断面形状は、発光部からパッド電極へ向かうにつれて先細りの台形形状であることが好ましい。

分割された電流阻止層は、基板に生じた欠陥の上方には形成されていないことが好ましい。

電流阻止層は、同一平面上において複数の領域に分割されていることが好ましく、ｎ型窒化物半導体層の上面上において複数の領域に分割されていても良いし、ｐ型窒化物半導体層の上面上において複数の領域に分割されていても良い。

電流阻止層を覆うように発光部の上面上に設けられた透明導電膜をさらに備えることが好ましい。

本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板の上に発光層がｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで挟まれてなる発光部を形成する工程と、発光部の上に電流阻止層を形成する工程と、電流阻止層の上にパッド電極を形成する工程とを備える。電流阻止層を形成する工程は、発光部の上に電流阻止層形成用層を形成する工程と、電流阻止層形成用層をエッチングすることにより当該電流阻止層形成用層を複数の領域に分割する工程とを含む。電流阻止層の形成工程の後であってパッド電極の形成工程の前に、電流阻止層が形成された基板に対してフッ酸系の薬液を用いた前処理を行なうことが好ましい。

本発明によれば、パッド電極の密着強度を維持することができるので、パッド電極の剥がれが防止された半導体発光素子を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の要部平面図である。 本発明の第１の実施形態において分割された電流阻止層がピットの上に設けられている場合の断面図である。 図４に示す断面構造に対してフッ酸系の薬液で前処理を行なった場合の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の別の一工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法のまた別の一工程を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法のさらに別の一工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体発光素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、従来の半導体発光素子の製造方法を工程順に示す断面図である。

以下、本発明の半導体発光素子およびその製造方法について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。

本実施形態に係る半導体発光素子では、図１に示すように、基板１の上に、ｎ型窒化物半導体層２と発光層３とｐ型窒化物半導体層４とからなる発光部Ａが設けられている。ｎ型窒化物半導体層２、発光層３、およびｐ型窒化物半導体層４にはエッチング処理が施されており、エッチングにより露出したｎ型窒化物半導体層２の表面（以下では「ｎ型窒化物半導体層２の露出面」と記すことがある）上にはｎ側パッド電極７が設けられており、ｎ側パッド電極７にはＡｕからなる接合部９を介してワイヤ１０が接続されている。

エッチングにより残存したｐ型窒化物半導体層４の上面の一部分の上には電流阻止層５が設けられており、ｐ型窒化物半導体層４の上面上には電流阻止層５を覆うようにして透明導電膜６が設けられている。透明導電膜６の上面上であって電流阻止層５の上方に位置する部分にはｐ側パッド電極８が設けられており、ｐ側パッド電極８にはたとえばＡｕからなる接合部９を介してワイヤ１０が接続されている。

基板１の材料は、特に限定されないが、窒化物半導体材料とは異なる材料であることが好ましい。基板１の厚さは、特に限定されず、３００μｍ以上１５００μｍ以下であることが好ましい。基板１は、たとえば、厚さが３００μｍ以上１５００μｍ以下であるサファイア基板であることが好ましい。

ｎ型窒化物半導体層２は、たとえば、Ａｌ_x1Ｇａ_y1Ｉｎ_z1Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１≦１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１≠０）の式で表わされる窒化物半導体材料からなる窒化物半導体層にｎ型ドーパント（たとえばシリコン）がドープされた層であることが好ましい。ｎ型窒化物半導体層２は、単層であっても良いが、ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層とが積層されて構成されていることが好ましい。ｎ側コンタクト層はｎ側パッド電極７にオーミック接触され、ｎ型コンタクト層を構成する窒化物半導体材料としてはたとえばＡｌ_x1Ｇａ_1-x1Ｎ（０≦ｘ１≦１、好ましくは０≦ｘ１≦０．５、より好ましくは０≦ｘ１≦０．１）の式で表わされる窒化物半導体材料を選択することができる。ｎ型コンタクト層におけるｎ型ドーパントの濃度は、特に限定されず、たとえば、５×１０¹⁷ｃｍ^-3以上５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であることが好ましい。ｎ型コンタクト層の厚さは、特に限定されず、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

ｎ型クラッド層は、たとえば、窒化物半導体材料からなる複数の窒化物半導体層がヘテロ接合された構造を有していても良いし、窒化物半導体材料からなる複数の窒化物半導体層が積層されてなる超格子構造を有していても良い。ｎ型クラッド層を構成する窒化物半導体材料は、発光層３のバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有することが好ましい。ｎ型クラッド層におけるｎ型ドーパントの濃度は、たとえば、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であることが好ましい。ｎ型クラッド層の厚さは、特に限定されず、０．００５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。

発光層３は、単一量子井戸（ＳＱＷ（Single Quantum Well））構造を有していても良いし、多重量子井戸（ＭＱＷ（Multi Quantum Well））構造を有していても良い。発光層３がＳＱＷ構造を有する場合、発光層３の量子井戸層はたとえばＧａ_1-z2Ｉｎ_z2Ｎ（０＜ｚ２＜０．４）の式で表わされる窒化物半導体材料からなることが好ましく、発光層３の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。

発光層３がＭＱＷ構造を有する場合、発光層３の量子井戸層は、たとえば、Ｇａ_1-z3Ｉｎ_z3Ｎ（０＜ｚ３＜０．４）の式で表わされる窒化物半導体材料からなることが好ましい。発光層３の量子障壁層は、上記量子井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体材料からなることが好ましく、たとえばＡｌ_x4Ｇａ_y4Ｉｎ_z4Ｎ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１、０≦ｚ４≦１、ｘ４＋ｙ４＋ｚ４≠０）の式で表わされる窒化物半導体材料からなることが好ましい。量子井戸層および量子障壁層の少なくとも一方はｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントを含んでいても良い。

ｐ型窒化物半導体層４は、たとえば、Ａｌ_x5Ｇａ_y5Ｉｎ_z5Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ５≦１、０≦ｚ５≦１、ｘ５＋ｙ５＋ｚ５≠０）の式で表わされる窒化物半導体材料からなる窒化物半導体層にｐ型ドーパント（たとえばマグネシウム）がドープされた層であることが好ましい。ｐ型窒化物半導体層４は、単層であっても良いが、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とが積層されて構成されていることが好ましい。ｐ型クラッド層を構成する窒化物半導体材料は、発光層３のバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有することが好ましく、たとえばＡｌ_x6Ｇａ_1-x6Ｎ（０＜ｘ６≦０．４、好ましくは０．１≦ｘ６≦０．３）の式で表わされる窒化物半導体材料であることが好ましい。ｐ型クラッド層におけるｐ型ドーパントの濃度は、特に限定されず、たとえば、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１×１０²¹ｃｍ^-3以下であることが好ましい。ｐ型クラッド層の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。

ｐ側コンタクト層はｐ側パッド電極８にオーミック接触され、ｐ型コンタクト層を構成する窒化物半導体材料としてはたとえばＧａＮ材料を選択することができる。ｐ型コンタクト層におけるｐ型ドーパントの濃度は、特に限定されず、たとえば、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１×１０²¹ｃｍ^-3以下であることが好ましい。ｐ型コンタクト層の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。

電流阻止層５の機能は上述の通りである。電流阻止層５は、特に限定されないが、二酸化ケイ素または窒化ケイ素などからなることが好ましい。これにより、電流阻止層５の屈折率が低下するので、発光層３で生じた光は電流阻止層５で反射されて発光層３へ戻る。よって、発光層３で生じた光がｐ側パッド電極８で吸収されることを防止できるので、半導体発光素子の発光効率の低下を防止することができる。電流阻止層５の厚さは、特に限定されず、たとえば、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下であることが好ましい。電流阻止層５については後述する。

透明導電膜６の材料は、導電性を有していれば良く、たとえばＩＴＯであることが好ましい。透明導電膜６の厚さは、特に限定されず、たとえば、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

ｎ側パッド電極７およびｐ側パッド電極８は、半導体発光素子に駆動電力を供給する。ｎ側パッド電極７は、たとえば、ニッケル層、白金層および金層がこの順序で積層されて構成されていることが好ましい。ニッケル層の厚さは、たとえば、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることが好ましく、白金層の厚さは、たとえば、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下であることが好ましく、金層の厚さは、たとえば、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。ｐ側パッド電極８は、たとえば、ニッケル層、白金層および金層がこの順序で積層されて構成されていることが好ましい。ニッケル層の厚さは、たとえば、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることが好ましく、白金層の厚さは、たとえば、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下であることが好ましく、金層の厚さは、たとえば、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。

図２は、本実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図であり、図３は、本実施形態に係る半導体発光素子の要部平面図である。

図２および図３に示すように、電流阻止層５は、ｐ型窒化物半導体層４の上面上において複数の領域に分割されている。これにより、ピットなどがｐ型窒化物半導体層４に存在する場合であっても、ｐ側パッド電極８の剥がれを防止することができる。以下では、図４および図５を用いて詳述する。

図４は、分割された電流阻止層５がピット４１の上に設けられている場合の断面図であり、図５は、図４に示す断面構造に対してフッ酸系の薬液で前処理を行なった場合の断面図である。

ピット４１がｐ型窒化物半導体層４の上面に存在する場合、ピット４１の上に電流阻止層５を形成すると、その電流阻止層５の外形はピット４１の形状に対応することとなる（図４）。たとえば図４に示すように断面形状がＶ字状であるピット４１がｐ型窒化物半導体層４の上面に存在する場合、ピット４１の上に設けられた電流阻止層５の断面形状はＶ字状となる。そして、ピット４１の形状に対応する外形を有する電流阻止層５の上に透明導電膜６を形成すると、隙間６１が透明導電膜６に形成されることとなる（図４）。

透明導電膜６の形成後にコンタクト抵抗の低減などを目的としてフッ酸系の薬液で前処理を行なうと、フッ酸系の薬液は隙間６１から浸入する。電流阻止層５が二酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる場合、隙間６１から浸入したフッ酸系の薬液が電流阻止層５をエッチングしてしまう（図５）。

しかし、本実施形態における電流阻止層５は、複数の領域に分割されている。そのため、隙間６１から浸入したフッ酸系の薬液は、隙間６１から露出する電流阻止層５をエッチングするにすぎない。よって、フッ酸系の薬液による電流阻止層５のエッチング領域の拡大を抑えることができる。したがって、ｐ型窒化物半導体層４に対する、複数の領域に分割された電流阻止層５の上に設けられたｐ側パッド電極８の密着強度の低下を防止することができる。これにより、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれを防止することができる。

隣り合う電流阻止層５の間には、透明導電膜６が設けられていることが好ましい。透明導電膜６はＩＴＯなどからなるため、フッ酸系の薬液にエッチングされにくい。よって、隙間６１から浸入したフッ酸系の薬液がｐ型窒化物半導体層４の上面上を広範囲にわたって流動することを防止できるので、フッ酸系の薬液による電流阻止層５のエッチング領域を最小限に抑えることができる。したがって、ｐ型窒化物半導体層４に対するｐ側パッド電極８の密着強度の低下を抑制できるので、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれを抑制することができる。

ｐ側パッド電極８は、分割された電流阻止層５の少なくとも２つ以上を跨ぐように設けられることが好ましい。これにより、分割された電流阻止層５の１つがフッ酸系の薬液によりエッチングされても、エッチング領域がさらに拡大することを防ぐことができる。よって、ｐ型窒化物半導体層４に対するｐ側パッド電極８の密着強度の低下を防止することができるので、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれを防止することができる。

電流阻止層５は、同一平面上において複数の領域に分割されていることが好ましい。これにより、エッチング領域が水平方向に広がることに起因してｐ側パッド電極８が剥がれることを防止することができる。

電流阻止層５は、発光部Ａの上面上において複数の領域に分割されていることが好ましい。そのため、ｐ型窒化物半導体層と発光層とｎ型窒化物半導体層とがこの順で基板の上に設けられている場合には、電流阻止層はｎ型窒化物半導体層の上面上において複数の領域に分割されていることが好ましい。これにより、本実施形態で得られる効果と同様の効果（つまりワイヤボンディングの際などにおけるｎ側パッド電極７の剥がれが防止される）を得ることができる。このことは、後述の第２〜第３の実施形態においても言える。

電流阻止層５の形状は図２および図３に示す形状に限定されない。電流阻止層５の形状、特に電流阻止層５の断面形状については、後述の第２の実施形態で示す。

ｐ型窒化物半導体層４の上面における電流阻止層５の配置は特に限定されない。電流阻止層５は、図３に示すようにｐ型窒化物半導体層４の上面上に等間隔に配置されるように分割されても良いし、ｐ型窒化物半導体層４の上面上において第１方向における間隔が第２方向における間隔よりも広くなるように分割されても良いし、ｐ型窒化物半導体層４の上面上において任意の間隔に配置されるように分割されても良い。また、後述の第３の実施形態で示すように、基板１における欠陥の位置に応じて、ｐ型窒化物半導体層４の上面における電流阻止層５の位置を決定しても良い。

しかし、隣り合う電流阻止層５の間隔は狭い方が好ましい。隣り合う電流阻止層５の間隔が狭ければ、発光層３で生じた光が隣り合う電流阻止層５の間に入射されることを防止でき、よって、発光層３で生じた光が隣り合う電流阻止層５の間に設けられた透明導電膜６を透過してｐ側パッド電極８で吸収されることを防止できる。つまり、半導体発光素子の発光効率の低下を防止できる。たとえば、第１の方向において隣り合う電流阻止層５の間隔は、第１の方向における電流阻止層５の大きさの０．１倍以上１倍以下であることが好ましく、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。このことは、後述の第２〜第３の実施形態においても言える。

図６〜図９は、本実施形態にかかる半導体発光素子の製造方法を工程順に示す断面図である。なお、図７〜図９では、図面が煩雑になることを避けるために、電流阻止層５が複数の領域に分割されていることを図示していない。

図６に示すように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって、基板１の上面上に、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３、およびｐ型窒化物半導体層４を順に積層する。その後、ｐ型窒化物半導体層４、発光層３、およびｎ型窒化物半導体層２の一部分をエッチングして、ｎ型窒化物半導体層２の表面を露出させる。

このとき、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内には、たとえばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびトリメチルインジウム（ＴＭＩ）からなる群から選択された少なくとも１つのＩＩＩ族元素の有機金属原料ガスと、たとえばアンモニアなどの窒素原料ガスとを供給する。そして、反応炉内において、これらのガスを熱分解させて反応させる。これにより、窒化物半導体材料からなるｎ型窒化物半導体層２などを形成することができる。

ｎ型ドーパントであるシリコンをドーピングする場合には、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に、たとえばシラン（ＳｉＨ₄）をドーピングガスとして供給することが好ましい。

ｐ型ドーパントであるマグネシウムをドーピングする場合には、ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に、たとえばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（ＣＰ₂Ｍｇ）をドーピングガスとして供給することが好ましい。

ＭＯＣＶＤ装置の反応炉内においては、基板１の温度は７００℃以上１１００℃以下であることが好ましい。また、キャリアガスとしては、たとえばＨ₂ガスなどを用いることができる。

次に、たとえばＣＶＤ法などにより、電流阻止層５を形成するための層（電流阻止層形成用層）をｐ型窒化物半導体層４の上面の一部分の上に形成する。その後、電流阻止層形成用層の上面上にマスク（このマスクは所定のパターン形状を有する）を形成してから、エッチングを行なう。このエッチングは、トリフルオロメタンなどを用いたドライエッチングであっても良いし、フッ酸溶液またはバッファードフッ酸溶液などを用いたウエットエッチングであっても良い。これにより、複数の領域に分割された電流阻止層５が形成される（図７）。

続いて、図８に示すように、電流阻止層５を覆うように、ｐ型窒化物半導体層４の上面上に透明導電膜６を形成する。透明導電膜６を形成する方法は、たとえば真空蒸着法またはスパッタ法などであることが好ましい。

その後、ｎ型窒化物半導体層２とｎ側パッド電極７とのコンタクト抵抗の低減を目的として、透明電極膜６とｐ側パッド電極８とのコンタクト抵抗の低減を目的として、フッ酸系の薬液で前処理を行なう。前処理とは、ｎ型窒化物半導体層２とｎ側パッド電極７とのコンタクト抵抗の増大を招く酸化膜または不純物をｎ型窒化物半導体層２の露出面から除去する処理であり、透明電極膜６とｐ側パッド電極８とのコンタクト抵抗の増大を招く酸化膜または不純物を透明電極膜６の上面から除去する処理である。前処理の具体的な方法としては、たとえば、フッ酸系の薬液をｎ型窒化物半導体層２の露出面および透明導電膜６の上面に塗布するという方法であっても良いし、図８に示す構造体をフッ酸系の薬液内に浸漬させるという方法であっても良い。また、フッ酸系の薬液は、フッ酸を含む溶液を意味し、フッ酸を含む無機系薬液であっても良いし、フッ酸を含む有機系薬液であっても良い。フッ酸系の薬液としては、たとえば、バッファードフッ酸または希フッ酸などを挙げることができる。

このとき、ピット４１がｐ型窒化物半導体層４に存在している場合には、フッ酸系の薬液は透明導電膜６に形成された隙間６１から浸入する。しかし、電流阻止層５は複数の領域に分割されているため、隙間６１から浸入したフッ酸系の薬液による電流阻止層５のエッチング領域の拡大を抑えることができる。よって、次工程において透明導電膜６の上にｐ側パッド電極８を形成してから当該ｐ側パッド電極８に対してワイヤボンディングを行なっても、ｐ側パッド電極８が透明導電膜６を伴って剥がれることを防止できる。

続いて、図９に示すように、たとえば真空蒸着法またはスパッタ法などにより、ｎ型窒化物半導体層２の露出面上にｎ側パッド電極７を形成する。また、たとえば真空蒸着法またはスパッタ法などにより、分割された電流阻止層５の２つ以上を跨ぐように透明導電膜６の上面上にｐ側パッド電極８を形成する。その後は、Ａｕなどからなる接合部９によりワイヤ１０をｎ側パッド電極７およびｐ側パッド電極８のそれぞれに接続する。このようにして本実施形態にかかる半導体発光素子を製造することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、分割された電流阻止層５の断面形状が台形形状である。以下では、上記第１の実施形態とは異なる点を中心に本実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す。図１０は、本実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図である。

本実施形態における電流阻止層５も複数の領域に分割されているので、本実施形態においても上記第１の実施形態で得られる効果を得ることができる。

また、本実施形態における電流阻止層５の断面形状は、図１０に示すように、ｐ型窒化物半導体層４からｐ側パッド電極８へ向かう方向に先細りである台形形状である。これにより、隣り合う電流阻止層５の間隔を狭くしても、真空蒸着法またはスパッタ法などにより透明導電膜６を隣り合う電流阻止層５の間に設けることができる。よって、フッ酸系の薬液が透明導電膜６の隙間６１から浸入した場合であっても、ｐ型窒化物半導体層４の上面上におけるフッ酸系の薬液の流動は、隣り合う電流阻止層５の間に設けられた透明導電膜６により阻害されることとなる。したがって、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれをさらに抑制することができる。その上、隣り合う電流阻止層５の間隔を狭くすることができるので、半導体発光素子の発光効率の低下を抑制することができる。

それだけでなく、電流阻止層５の断面形状がｐ型窒化物半導体層４からｐ側パッド電極８へ向かう方向に先細である台形形状であるので、電流阻止層５の上側の角部の角度は鈍角となる。これにより、透明導電膜６のカバレッジが向上するので、透明導電膜６は途切れることなく電流阻止層５に被覆されることとなる。

電流阻止層５の断面形状の大きさは特に限定されない。たとえば、電流阻止層５の断面において上辺が下辺の０．１倍以上１倍未満であることが好ましい。

ところで、電流阻止層形成用層をエッチングするとき、電流阻止層形成用層に対するエッチングが進行するにつれてエッチャントが電流阻止層形成用層の表面側からｐ型窒化物半導体層４側へ移動する。よって、エッチャントは電流阻止層形成用層の表面側よりもｐ型窒化物半導体層４側の方が存在し難いため、電流阻止層形成用層のエッチング量は電流阻止層形成用層の表面側よりもｐ型窒化物半導体層４側の方が少なくなる。したがって、電流阻止層形成用層のエッチング条件などを特に変更または最適化しなくても、本実施形態における電流阻止層５を形成することができることがある。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、凹凸加工が基板１の上面に施されている。以下では、上記第１の実施形態とは異なる点を中心に本実施形態に係る半導体発光素子の構成を示す。図１１は、本実施形態に係る半導体発光素子の要部断面図である。

本実施形態における基板１の上面には凸部１１が形成されている。このような基板１としては、たとえば、ＰＳＳ（Pattern Sapphire Substrate）を挙げることができる。

本実施形態における電流阻止層５も複数の領域に分割されているので、本実施形態においても上記第１の実施形態で得られる効果を得ることができる。

分割された電流阻止層５は、基板１の凸部１１（基板に生じた欠陥）の上方には形成されておらず、隣り合う凸部１１の間に位置する基板１の上方に形成されている。これにより、分割された電流阻止層５がピット４２の直上に形成されることを防止できる。よって、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれをさらに抑制することができる。

詳細には、凸部１１が基板１の上面に形成されていると、貫通転位２１が基板１とｎ型窒化物半導体層２との界面を起点として生じることがある。そして、この貫通転位２１がｐ型窒化物半導体層４の上面に達すると、ピット４２がｐ型窒化物半導体層４の上面に形成されることがある。そのため、電流阻止層形成用層のうち基板１の凸部１１の直上に位置する部分をエッチングにより除去すれば、分割された電流阻止層５がピット４２の直上に形成されることを防止できる。よって、電流阻止層５の上に設けられた透明導電膜６に隙間が形成されることを防止できるので、分割された電流阻止層５がフッ酸系の薬液によりエッチングされることを抑制できる。したがって、ｐ型窒化物半導体層４とｐ側パッド電極８との密着強度を維持できるので、ワイヤボンディングの際などにおけるｐ側パッド電極８の剥がれをさらに抑制することができる。

それだけでなく、本実施形態では、ｐ側パッド電極８は、貫通転位２１が形成された発光層３の上方に形成されることとなる。ここで、貫通転位２１が形成された発光層３では発光が期待できない。つまり、本実施形態では、ｐ側パッド電極８は、発光が期待できない発光層３の上方に設けられることとなる。よって、隣り合う電流阻止層５の間に隙間が形成されることによる光の取り出し量の低減を最小限に抑えることができる。

なお、本実施形態では、凸部１１の代わりに凹部が基板１の上面に形成されていても良い。この場合には、分割された電流阻止層５は、基板１の凹部の上方には形成されず、隣り合う凹部の間に位置する基板１の上方に形成されていることが好ましい。これにより、本実施形態において得られる効果と同一の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 基板、２ ｎ型窒化物半導体層、３ 発光層、４ ｐ型窒化物半導体層、５，１０３ 電流阻止層、６ 透明導電膜、７ ｎ側パッド電極、８ ｐ側パッド電極、９ 接合部、１０ ワイヤ、１１ 凸部、２１ 貫通転位、４１，４２，１０２ ピット、６１，１０６ 隙間、１０１ ＧａＮ層、１０１ａ 成長面、１０４ 段差部、１０５ ＩＴＯ膜、１０７ パッド電極、１０９ 反射防止膜、Ａ 発光部。

Claims (8)

1. 基板の上に設けられ、発光層がｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで挟まれてなる発光部と、
   前記発光部の上に設けられた、二酸化ケイ素または窒化ケイ素で形成された電流阻止層と、
   前記電流阻止層を覆うように前記発光部の上面上に設けられた透明導電膜と、
   前記電流阻止層の上に、前記透明導電膜を介して設けられたパッド電極とを備え、
   前記電流阻止層は、前記発光部の上面上において、複数の領域に分割されており、
   前記分割された電流阻止層の断面形状は、前記発光部から前記パッド電極へ向かうにつれて先細りの台形形状である、半導体発光素子。
2. 前記パッド電極は、分割された電流阻止層の少なくとも２つ以上に跨って設けられている請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記分割された電流阻止層は、前記基板に生じた欠陥の上方には形成されていない、請求項１または２に記載の半導体発光素子。
4. 前記電流阻止層は、同一平面上において、複数の領域に分割されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光素子。
5. 前記電流阻止層は、前記ｎ型窒化物半導体層の上面上において、複数の領域に分割されている請求項４に記載の半導体発光素子。
6. 前記電流阻止層は、前記ｐ型窒化物半導体層の上面上において、複数の領域に分割されている請求項５に記載の半導体発光素子。
7. 基板の上に、発光層がｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで挟まれてなる発光部を形成する工程と、
   前記発光部の上に、二酸化ケイ素または窒化ケイ素で電流阻止層を形成する工程と、
   前記電流阻止層を覆うように前記発光部の上面上に設けられた透明導電膜を形成する工程と、
   前記電流阻止層の上に、前記透明導電膜を介してパッド電極を形成する工程とを備え、
   前記電流阻止層を形成する工程は、
   前記発光部の上に、電流阻止層形成用層を形成する工程と、
   前記電流阻止層形成用層をエッチングすることにより当該電流阻止層形成用層を複数の領域に分割する工程とを含み、
   前記分割された電流阻止層の断面形状は、前記発光部から前記パッド電極へ向かうにつれて先細りの台形形状である、半導体発光素子の製造方法。
8. 前記電流阻止層の形成工程の後であって前記パッド電極の形成工程の前に、前記電流阻止層が形成された基板に対してフッ酸系の薬液を用いた前処理を行なう工程をさらに備える請求項７に記載の半導体発光素子の製造方法。

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