JP6650143B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。

特許文献１の発光ダイオードは、支持基板の一面にオーミックコンタクト層、第２金属層、第１金属層、絶縁層、ｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well ：多重量子井戸）活性層、ｎ型クラッド層およびｎ型コンタクト層がこの順に積層された半導体層を有すると共に、ＯＤＲ構造を有している。すなわち、ｐ型コンタクト層と第１金属層との間の絶縁層の一部領域にはコンタクト部が埋設されており、これにより第１金属層とｐ型コンタクト層とが電気的に接続されている。支持基板の裏面にはｐ側電極が、またｎ型コンタクト層上にはリング状のｎ側電極がそれぞれ設けられている。

特開２００７−２２１０２９号公報

特許文献１の発明では、ＯＤＲ構造によって光取り出し効率の向上を図っている。しかしながら、ＯＤＲ構造の配列パターンによっては、一部のＯＤＲ構造に電流が集中してしまい、基板の面内方向全体に効率よく電流を行き渡らせることが難しい。そのため、高い輝度（ＩＶ）を得ようとするには、順方向電圧（ＶＦ）を高くすることが不可避となる。
本発明の目的は、低い順方向電圧（ＶＦ）でも複数のコンタクト部に万遍なく電流を流すことができる半導体発光素子を提供することである。

本発明の一実施形態に係る半導体発光素子は、基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層と、前記金属層と前記第１導電型層とを電気的に接続しており、前記基板の法線方向から見た平面視において前記基板の面内のほぼ全体に亘って離散的に配置された複数のコンタクト部と、前記半導体層上に形成され、パッド電極部と、平面視において当該パッド電極部から前記複数のコンタクト部の間を縫って枝状に延びる枝状電極部とを含む表面電極と、前記基板の裏面上の裏面電極とを含み、前記コンタクト部のうち前記パッド電極部の周囲の第１コンタクト部と前記パッド電極部との距離ｄ_１と、当該第１コンタクト部とこの第１コンタクト部に最も近い前記枝状電極部との距離ｄ_２と、前記コンタクト部のうち前記第１コンタクト部よりも前記パッド電極部から離れた位置の第２コンタクト部とこの第２コンタクト部に最も近い前記枝状電極部との距離ｄ_３との関係が、ｄ_１＞ｄ_２＞ｄ_３を満たす。

この構成によれば、距離ｄ_３を小さくすることで、パッド電極部から遠く比較的電流が流れにくい第２コンタクト部にも良好に電流を流すことができる。一方、パッド電極部の周囲においても、距離ｄ_１＞距離ｄ_２とし、第１コンタクト部をパッド電極部よりも枝状電極部に近づけることで、電流をパッド電極部に集中させず、パッド電極部周囲の枝状電極部にも分散させることができる。これにより、基板の面内のほぼ全体に亘って離散的に配置された複数のコンタクト部を有効に利用できるので、低い順方向電圧（ＶＦ）でも複数のコンタクト部に万遍なく電流を流すことができる。その結果、低い順方向電圧（ＶＦ）で高輝度な半導体発光素子を提供することができる。

また、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子では、以下の構成であってもよい。
たとえば、前記枝状電極部は、前記半導体層の周縁部に配置された外周部と、前記外周部と前記パッド電極部とを接続する中間部とを含み、前記距離ｄ_２は、前記第１コンタクト部と前記中間部との距離であり、前記距離ｄ_３は、前記第２コンタクト部と前記外周部との距離であってもよい。

また、前記半導体層は、平面視四角形状に形成されており、前記パッド電極部は、前記半導体層の略中央に配置されており、前記枝状電極部は、前記パッド電極部から前記半導体層の４つの端面のそれぞれに向かって延び、さらに前記半導体層の各端面に沿って延びていてもよい。
また、前記半導体層は、平面視四角形状に形成されており、前記パッド電極部は、前記半導体層の一つの角部に配置されており、前記枝状電極部は、前記パッド電極部から、当該パッド電極部が配置された前記半導体層の前記角部から延びる端面に沿って延びていてもよい。

また、前記半導体層と前記金属層との間の絶縁層を含み、前記コンタクト部は、前記金属層の一部からなり、前記絶縁層を貫通して前記第１導電型層に接続されていてもよい。
また、前記絶縁層は、ＳｉＯ_２膜およびＳｉＮ膜の少なくとも一方を含んでいてもよい。
また、各前記コンタクト部の径が、８μｍ〜１５μｍであってもよい。

また、前記複数のコンタクト部の数が、２８個〜６０個であってもよい。
また、前記半導体発光素子の発光面積に対する前記複数のコンタクト部の総面積で示される被覆率（コンタクト部面積／発光面積）が、６％〜４０％であってもよい。
また、前記金属層は、Ａｕを含んでいてもよく、前記基板は、シリコン基板を含んでいてもよい。

また、前記半導体層の表面は、微細な凹凸形状に形成されていてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子を示す平面図である。 図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。 図３Ａは、図１および図２の半導体発光素子の製造工程を示す図である。 図３Ｂは、図３Ａの次の工程を示す図である。 図３Ｃは、図３Ｂの次の工程を示す図である。 図３Ｄは、図３Ｃの次の工程を示す図である。 図３Ｅは、図３Ｄの次の工程を示す図である。 図３Ｆは、図３Ｅの次の工程を示す図である。 図３Ｇは、図３Ｆの次の工程を示す図である。 図３Ｈは、図３Ｇの次の工程を示す図である。 図３Ｉは、図３Ｈの次の工程を示す図である。 図４は、図１の半導体発光素子の変形例を示す平面図である。 図５は、図１の半導体発光素子の変形例を示す平面図である。 図６は、図１の半導体発光素子の変形例を示す平面図である。 図７は、図１の半導体発光素子の変形例を示す平面図である。 図８は、図１の半導体発光素子の変形例を示す平面図である。 図９Ａは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｂは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｃは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｄは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｅは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｆは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｇは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｈは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｉは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｊは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｋは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｌは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｍは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｎは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｏは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｐは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図９Ｑは、特性評価に使用したＯＤＲのパターンを示す図である。 図１０は、図９Ａ〜図９Ｑに示したパターンの輝度（ＩＶ）を示す図である。 図１１は、図９Ａ〜図９Ｑに示したパターンの順方向電圧（ＶＦ）を示す図である。 図１２は、特性評価に使用した電極パターンおよびＯＤＲのパターンを示す図である。 図１３は、図１２に示したパターンのＯＤＲ数と輝度（ＩＶ）との関係を示す図である。 図１４は、図１２に示したパターンのＯＤＲ数と順方向電圧（ＶＦ）との関係を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子１を示す平面図である。図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。なお、図１および図２では、明瞭化のため、要素間の比率を一部変更して示している。
この半導体発光素子１は、基板２と、基板２上の金属層３と、金属層３上の絶縁層４と、絶縁層４上の本発明の半導体層の一例としてのIII族窒化物半導体積層構造５と、基板２の裏面（III族窒化物半導体積層構造５と反対側の表面）に接触するように形成されたｐ側電極６（裏面電極）と、III族窒化物半導体積層構造５の表面に接触するように形成されたｎ側電極７（表面電極）とを含む。

基板２は、この実施形態では、シリコン基板で構成されている。むろん、基板２は、たとえば、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＧａＰ（リン化ガリウム）等の半導体基板で構成されていてもよい。基板２は、この実施形態では、図１に示すように平面視略正方形状に形成されているが、基板２の平面形状は特に制限されず、たとえば、平面視長方形状であってもよい。また、基板２の厚さは、たとえば、１５０μｍ程度であってもよい。

金属層３は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。金属層３は、Ａｕ層およびＡｕ合金層それぞれの単層であってもよいし、これらの層および他の金属層が複数積層された層であってもよい。金属層３は、複数の積層構造である場合、たとえば、（III族窒化物半導体積層構造５側）Ａｕ／ＡｕＢｅＮｉ／Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ／Ｔｉ（基板２側）で示される積層構造であってもよい。さらに、金属層３は、金属層３を構成する複数の金属材料間に明瞭な境界が形成されず、当該複数の金属材料が、たとえば基板２側から順々に分布して構成されていてもよい。一方、この実施形態では、金属層３は、後述するように、成長基板２４（後述）と基板２との貼り合わせによって第１金属層２６（後述）と第２金属層２７（後述）とが接合して形成されるものである。したがって、金属層３を構成するＡｕ層の厚さ方向途中に、当該貼り合わせ工程の際に生じる貼合わせ面に起因する境界が存在していてもよい。

金属層３は、基板２の表面全域を覆うように形成されている。また、金属層３の（総）厚さは、たとえば、０．５μｍ程度であってもよい。
絶縁層４は、たとえば、ＳｉＯ_２膜やＳｉＮ膜からなっていてもよい。絶縁層４には、III族窒化物半導体積層構造５の下面を選択的に露出させるコンタクトホール３３が形成されており、このコンタクトホール３３に、金属層３の一部がコンタクト部３２として埋め込まれている。当該コンタクト部３２は、III族窒化物半導体積層構造５に接続されている。これにより、半導体発光素子１には、ＯＤＲ（Omni-Directional-Reflector）構造が形成されている。

III族窒化物半導体積層構造５は、発光層８と、ｐ型半導体層９と、ｎ型半導体層１０とを含む。ｐ型半導体層９は発光層８に対して基板２側に配置されており、ｎ型半導体層１０は発光層８に対してｎ側電極７側に配置されている。こうして、発光層８が、ｐ型半導体層９およびｎ型半導体層１０によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層８には、ｎ型半導体層１０から電子が注入され、ｐ型半導体層９から正孔が注入される。これらが発光層８で再結合することによって、光が発生するようになっている。

ｐ型半導体層９は、基板２側から順に、ｐ型ＧａＰコンタクト層１１（たとえば０．３μｍ厚）、ｐ型ＧａＰウィンドウ層１２（たとえば１．０μｍ厚）およびｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層１３（たとえば０．８μｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｎ型半導体層１０は、発光層８の上に、順に、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１４（たとえば０．８μｍ厚）、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５（たとえば１．８μｍ厚）およびｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６（たとえば０．３μｍ厚）を積層して構成されている。

ｐ型ＧａＰコンタクト層１１は、ＧａＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＣ（カーボン）を高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１．８×１０^１９ｃｍ^−３）することによってｐ型半導体とされている。一方、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６は、ＧａＡｓにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、２．０×１０^１８ｃｍ^−３）することによってｎ型半導体層とされている。

ｐ型ＧａＰウィンドウ層１２は、ＧａＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、２．１×１０^１８ｃｍ^−３）することによってｐ型半導体とされている。一方、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５は、ＡｌＩｎＧａＰにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１．０×１０^１８ｃｍ^−３）することによってｎ型半導体層とされている。

ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層１３は、ＡｌＩｎＰにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、６．０×１０^１６ｃｍ^−３）することによってｐ型半導体とされている。一方、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１４は、ＡｌＩｎＰにｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３．０×１０^１７ｃｍ^−３）することによってｎ型半導体層とされている。

発光層８は、たとえばＩｎＧａＰを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造（多重量子井戸構造）を有しており、電子と正孔とが再結合することによって光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。
発光層８は、この実施形態では、ＩｎＧａＰ層からなる量子井戸層（たとえば５ｎｍ厚）とＡｌＩｎＧａＰ層からなる障壁層（たとえば４ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造を有している。この場合に、ＩｎＧａＰからなる量子井戸層は、Ｉｎの組成比が５％以上とされることによって、バンドギャップが比較的小さくなり、ＡｌＩｎＧａＰからなる障壁層は、バンドギャップが比較的大きくなる。たとえば、量子井戸層（ＩｎＧａＰ）と障壁層（ＡｌＩｎＧａＰ）とは交互に２〜７周期繰り返し積層されており、これにより、多重量子井戸構造の発光層８が構成されている。発光波長は、量子井戸層のバンドギャップに対応しており、バンドギャップの調整は、Ｉｎの組成比を調整することによって行うことができる。Ｉｎの組成比を大きくするほど、バンドギャップが小さくなり、発光波長が大きくなる。この実施形態では、発光波長は、量子井戸層（ＩｎＧａＰ層）におけるＩｎの組成を調整することによって、６１０ｎｍ〜６３０ｎｍ（たとえば６２５ｎｍ）とされている。

図１および図２に示すように、III族窒化物半導体積層構造５は、その一部が除去されることによって、メサ部１７を形成している。より具体的には、III族窒化物半導体積層構造５の表面から、ｎ型半導体層１０、発光層８およびｐ型半導体層９の一部がIII族窒化物半導体積層構造５の全周に亘ってエッチング除去され、横断面視略四角形状のメサ部１７が形成されている。メサ部１７の形状は、断面視略四角形状に限らず、たとえば台形状であってもよい。また、メサ部１７は、平面視略四角形状に形成されている。これにより、ｐ型半導体層９のｐ型ＧａＰウィンドウ層１２およびこれよりも基板２側の層が、メサ部１７から横方向に引き出された引き出し部１８を構成している。図１に示すように、平面視において、メサ部１７は引き出し部１８に取り囲まれている。

メサ部１７の表面には、この実施形態では、微細な凹凸形状１９が形成されている。この微細な凹凸形状１９によって、III族窒化物半導体積層構造５から取り出される光を拡散させることができる。この実施形態では、後述するようにｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６がｎ側電極７の形状に合わせて選択的に除去されることによってｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５が露出しており、この露出面に微細な凹凸形状１９が形成されている。なお、図１では、明瞭化のため微細な凹凸形状１９を省略している。

裏面電極としてのｐ側電極６は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。具体的には、（基板２側）Ｔｉ／Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。また、ｐ側電極６は、基板２の裏面全域を覆うように形成されている。
表面電極としてのｎ側電極７は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。具体的には、（III族窒化物半導体積層構造５側）Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。

また、ｎ側電極７は、パッド電極部２０と、当該パッド電極部２０の周囲に一定の領域を区画するようにパッド電極部２０から選択的に枝状に延びる枝状電極部２１とを一体的に含む。
この実施形態では、平面視において、パッド電極部２０がメサ部１７の略中央に配置されており、当該パッド電極部２０とメサ部１７の４つの隅のそれぞれとの間に包囲領域２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを区画するように枝状電極部２１が形成されている。各包囲領域２２Ａ〜２２Ｄは、パッド電極部２０からメサ部１７の各周縁（もしくは端面）に向かって十字状に延びる枝状電極部２１の中間部２１Ａと、当該十字型の中間部２１Ａに交差してメサ部１７の互いに対向する一対の周縁（もしくは端面）に沿って延びる枝状電極部の外周部２１Ｂと、パッド電極部２０によって取り囲まれている。一方、包囲領域２２Ａ〜２２Ｄを除く外周部２１Ｂの外側の領域は、メサ部１７の外周領域２３となっている。

そして、この実施形態では、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６がｎ側電極７と同じ形状を有していることから、包囲領域２２Ａ〜２２Ｄおよび外周領域２３にｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５が露出している。
金属層３のコンタクト部３２は、図１に示すように、基板２の面内に離散的に配列されている。たとえば、平面視四角形状のメサ部１７内に行列状に配列されていてもよい。

この実施形態では、一対の外周部２１Ｂの外側の各外周領域２３に、複数のコンタクト部３２からなる外側列３２１が一列ずつ設けられている。各外側列３２１において、コンタクト部３２は、外周部２１Ｂとの間に等しい間隔を保って外周部２１Ｂに沿って配列されている。
一方、一対の外周部２１Ｂの内側の包囲領域２２Ａ〜２２Ｄには、複数のコンタクト部３２からなる内側列３２２が設けられている。内側列３２２は、たとえば、外側列３２１と平行に複数列設けられている。この実施形態では、包囲領域２２Ａと包囲領域２２Ｄとの間を跨るように二列形成され、包囲領域２２Ｂと包囲領域２２Ｃとの間を跨るように二列形成されている。

次に、複数のコンタクト部３２について以下の説明を加える。
各コンタクト部３２の径は、たとえば、８μｍ〜１５μｍである。また、複数のコンタクト部３２の総数は、たとえば、２８個〜６０個である。この実施形態では、４４個のコンタクト部３２が形成されている。また、半導体発光素子１の発光面積（この実施形態では、メサ部１７の表面面積）に対する複数のコンタクト部３２の総面積（各コンタクト部３２の径×個数）で示される被覆率（コンタクト部３２面積／発光面積）は、たとえば、６％〜４０％である。

また、次に示す距離ｄ_１，ｄ_２およびｄ_３に関して、ｄ_１＞ｄ_２＞ｄ_３を満たしている。
ｄ_１：内側列３２２のコンタクト部３２のうち、パッド電極部２０の周囲の本発明の第１コンタクト部の一例としてのコンタクト部３２Ａ（図１の破線で囲まれた領域Ｒ内のコンタクト部３２）とパッド電極部２０との距離
ｄ_２：コンタクト部３２Ａと中間部２１Ａとの距離
ｄ_３：外側列３２１の本発明の第２コンタクト部の一例としてのコンタクト部３２Ｂと外周部２１Ｂとの距離
図３Ａ〜図３Ｉは、図１および図２の半導体発光素子１の製造工程を工程順に示す図である。

半導体発光素子１を製造するには、たとえば図３Ａに示すように、ＧａＡｓ等からなる成長基板２４上に、エピタキシャル成長によってIII族窒化物半導体積層構造５が形成される。成長方法は、たとえば、分子線エピタキシャル成長法、有機金属気相成長法等、公知の成長方法を適用できる。この段階では、III族窒化物半導体積層構造５は、成長基板２４の側から順に、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰエッチングストップ層２５、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１４、発光層８、ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層１３、ｐ型ＧａＰウィンドウ層１２およびｐ型ＧａＰコンタクト層１１を含んでいる。III族窒化物半導体積層構造５の形成後、たとえばＣＶＤ法によって、絶縁層４が形成される。

次に、図３Ｂに示すように、たとえば蒸着法によって、絶縁層４上に第１金属層２６（たとえば１．７μｍ厚）が形成される。第１金属層２６は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。第１金属層２６の一部はコンタクト部３２としてコンタクトホール３３に入り込み、ｐ型ＧａＰコンタクト層１１に接続される。

次の工程は、成長基板２４と基板２との貼合わせ工程である。貼合わせ工程では、成長基板２４上の第１金属層２６と基板２上の第２金属層２７とが接合される。第２金属層２７は、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されており、少なくとも最表面がＡｕ層で構成されている。この第２金属層２７は、貼合わせ前に、たとえば蒸着法によって、基板２の表面（前述のｐ側電極６が形成される面の反対面）に形成されたものである。

より具体的には、図３Ｃに示すように、第１および第２金属層２６，２７同士を向い合せた状態で成長基板２４と基板２とを重ね合わせ、第１および第２金属層２６，２７を接合する。第１および第２金属層２６，２７の接合は、たとえば熱圧着によって行ってもよい。熱圧着の条件は、たとえば、温度が２５０℃〜７００℃、好ましくは約３００℃〜４００℃であり、圧力が１０ＭＰａ〜２０ＭＰａであってもよい。この接合によって、図３Ｄに示すように、第１および第２金属層２６，２７が合わさって金属層３が形成される。

次に、図３Ｄに示すように、たとえばウエットエッチングによって、成長基板２４が除去される。ここで、III族窒化物半導体積層構造５の最表面にｎ型ＡｌＩｎＧａＰエッチングストップ層２５が形成されていることから、当該ウエットエッチングの際に、半導体発光素子１の特性に寄与するｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６やｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５等に影響を与えなくて済む。その後、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰエッチングストップ層２５も除去される。

次の工程は、ｎ側電極７の形成工程である。この実施形態では、リフトオフ法によってｎ側電極７が形成される。より具体的には、図３Ｅに示すように、まず、ｎ側電極７の電極パターンと同一パターンの開口を有するレジスト２８が、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６上に形成される。次に、たとえば蒸着法によって、III族窒化物半導体積層構造５上に電極材料膜２９が積層される。

次に、図３Ｆに示すように、レジスト２８上の電極材料膜２９が、レジスト２８と共に除去される。これにより、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６上に残った電極材料膜２９からなるｎ側電極７が形成される。その後、ｎ側電極７から露出するｎ型ＧａＡｓコンタクト層１６がエッチングによって除去される。これにより、ｎ側電極７以外の部分にｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５が露出することになる。

次に、図３Ｇに示すように、たとえばフロスト処理（ウエットエッチング）等によって、ｎ型ＡｌＩｎＧａＰウィンドウ層１５の表面に微細な凹凸形状１９が形成される。なお、フロスト処理は、ドライエッチングによって行ってもよい。
次に、図３Ｈに示すように、III族窒化物半導体積層構造５の周縁部が選択的に除去されることによって、メサ部１７および引き出し部１８が形成される。メサ部１７および引き出し部１８の形成は、たとえば、ウエットエッチングによって行ってもよい。

次に、図３Ｉに示すように、たとえば蒸着法によって、基板２の裏面にｐ側電極６が形成される。以上の工程を経て、半導体発光素子１が得られる。
以上、この半導体発光素子１によれば、図１に示すように、枝状電極部２１の外周部２１Ｂと、これに隣接する外側列３２１のコンタクト部３２Ｂとの距離ｄ_３が最も小さくされている。当該外周部２１Ｂはパッド電極部２０から最も離れているので、パッド電極部２０やパッド電極部２０に直接接続された中間部２１Ａに比べて比較的電流が流れにくい。しかしながら、上記のように距離ｄ_３を小さくすることで、コンタクト部３２Ｂにも良好に電流を流すことができる。一方、パッド電極部２０の周囲においても、距離ｄ_１＞距離ｄ_２とし、コンタクト部３２Ａをパッド電極部２０よりも枝状電極部２１の中間部２１Ａに近づけることで、電流をパッド電極部２０に集中させず、パッド電極部２０の周囲の枝状電極部２１（中間部２１Ａ）にも分散させることができる。これにより、基板２の面内のほぼ全体に亘って離散的に配置された複数のコンタクト部３２を有効に利用できるので、低い順方向電圧（ＶＦ）でも複数のコンタクト部３２に万遍なく電流を流すことができる。その結果、低い順方向電圧（ＶＦ）で高輝度な半導体発光素子１を提供することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、ｎ側電極７のパターンおよびコンタクト部３２の配列パターンは、図１に示した例に限らず、図４〜図８に示すものであってもよい。なお、図４以降の図では、距離ｄ_１，ｄ_２およびｄ_３に関して、ｄ_１＞ｄ_２＞ｄ_３を満たすように図示されていない場合がある。

たとえば、図４〜図６に示すように、枝状電極部２１の外周部２１Ｂは、中央のパッド電極部２０から各周縁（もしくは端面）に向かって四方に延びる枝状電極部２１の中間部２１Ａのそれぞれに接続され、メサ部１７の各周縁（もしくは端面）に沿って形成されていてもよい。この場合、図４および図５に示すように、中央のパッド電極部２０に対して、４本の略Ｔ字状の枝状電極部２１（中間部２１Ａ＋外周部２１Ｂ）が接続されていてもよいし、図６に示すように、枝状電極部２１が、中央のパッド電極部２０から各周縁（もしくは端面）に向かって四方に延び、さらに屈曲してメサ部１７の各周縁（もしくは端面）に延びることによって、全体として卍状に形成されていてもよい。

上記の場合、複数のコンタクト部３２は、外周領域２３に形成されておらず、包囲領域２２Ａ〜２２Ｄに形成された内側列３２２のみで構成されていてもよい。むろん、外周領域２３に形成されていても問題はない。
また、図７および図８に示すように、半導体発光素子１は、メサ部１７の一つの角部に配置されたパッド電極部３０と、当該パッド電極部３０からメサ部１７の周縁（もしくは端面）に沿って形成された枝状電極部３１とを備えていてもよい。枝状電極部３１は、メサ部１７の周縁の全周に亘って形成された外周部３１Ａを含んでいてもよい。この外周部３１Ａで取り囲まれた内側に包囲領域３４が区画され、外周部３１Ａの外側が外周領域３５であってもよい。さらに、枝状電極部３１は、図８に示すように、包囲領域３４を複数の包囲領域３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに分割する架設部３１Ｂを含んでいてもよい。

この実施形態では、外周部３１Ａは、メサ部１７の周縁に沿う４辺からなる平面視四角形状に形成されており、パッド電極部３０に直接接続された第１部分３１１Ａおよびパッド電極部３０の対角から延びる第２部分３１２Ａをさらに含んでいる。この場合、本発明の第２コンタクト部の一例としてのコンタクト部３２Ｂは、たとえば、第２部分３１２Ａに沿って配列されたコンタクト部３２であってもよい。なお、図７および図８では、コンタクト部３２Ａ，３２Ｂは、包囲領域３４のみに形成されているが、外周領域３５に形成されていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
（１）輝度（ＩＶ）および順方向電圧（ＶＦ）の測定
図９Ａ〜図９Ｑおよび表１，２に示す条件で半導体発光素子を作製し、それぞれについて、輝度（ＩＶ）および順方向電圧（ＶＦ）を測定した。結果を図１０および図１１に示す。図１０、図１１および表１，２に示すように、ｄ_１＞ｄ_２＞ｄ_３を満たすＡパターンが、低い順方向電圧（ＶＦ）でかつ高輝度を達成している。

（２）枝状電極部の有無による評価
図１２に示す４パターンの半導体発光素子を作製した。それぞれについて、前述のメサ部１７の表面にフロスト処理によって微細な凹凸形状１９が形成されたものと、形成しなかったものを用意し、評価サンプルを合計８パターンとした。図１２において、右側のパターンは、それぞれ、上側から前述の図４のパターンおよび図５のパターンと同一である。そして、各評価サンプルについて、輝度（ＩＶ）および順方向電圧（ＶＦ）を測定した。結果を図１３および図１４に示す。図１３および図１４に示すように、枝有り（枝状電極部２１有り）のパターンであれば、枝無しのパターンに比べて、低い順方向電圧（ＶＦ）で同等の輝度（ＩＶ）を達成している。これにより、離散的に配列されたＯＤＲ構造（コンタクト部３２）を縫うように枝状電極部２１を形成した方が、低い順方向電圧（ＶＦ）を実現できることが分かった。

１ ：半導体発光素子
２ 基板
３ 金属層
４ 絶縁層
５ III族窒化物半導体積層構造
６ ｐ側電極
７ ｎ側電極
８ 発光層
９ ｐ型半導体層
１０ ｎ型半導体層
１９ 微細な凹凸形状
２０ パッド電極部
２１ 枝状電極部
２１Ａ 中間部
２１Ｂ 外周部
３０ パッド電極部
３１ 枝状電極部
３１Ａ 外周部
３１Ｂ 架設部
３２ コンタクト部
３１１Ａ 第１部分
３１２Ａ 第２部分

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板上の金属層と、
   前記金属層上に形成され、発光層、前記発光層に対して前記基板側に配置された第１導電型層、および前記発光層に対して前記基板の反対側に配置された第２導電型層を含む半導体層と、
   前記金属層と前記第１導電型層とを電気的に接続しており、前記基板の法線方向から見た平面視において前記基板の面内のほぼ全体に亘って離散的に配置された複数のコンタクト部と、
   前記半導体層上に形成され、パッド電極部と、平面視において当該パッド電極部から前記複数のコンタクト部の間を縫って枝状に延びる枝状電極部とを含む表面電極と、
   前記基板の裏面上の裏面電極とを含み、
   前記半導体層は、前記第２導電型層、前記発光層および前記第１導電型層の一部が除去されることによって形成された平面視略四角形状のメサ部と、前記メサ部を形成する前記第１導電型層の前記一部よりも前記基板側の前記第１導電型層の残りの部分によって形成され、前記メサ部を取り囲む引き出し部とを含み、
   前記枝状電極部は、前記パッド電極部から前記メサ部の４つの端面に向かって十字状に延びる中間部と、前記十字型の中間部に交差して前記メサ部の互いに対向する一対の端面に沿って延びる外周部とを含み、
   前記半導体層上の領域は、平面視において、前記パッド電極部、前記枝状電極部の前記中間部および前記枝状電極部の前記外周部に取り囲まれた包囲領域と、前記枝状電極部の前記外周部の外側の外周領域とに区画され、
   前記コンタクト部は、前記外周領域において前記枝状電極部の前記外周部に沿って配列された外側列と、前記包囲領域に設けられ、前記外側列と平行に配列された内側列とを含み、
   前記内側列の前記コンタクト部のうち前記パッド電極部の周囲の第１コンタクト部と前記パッド電極部との平面視における距離ｄ_１と、当該第１コンタクト部とこの第１コンタクト部に最も近い前記枝状電極部の前記中間部との平面視における距離ｄ_２と、前記コンタクト部のうち前記外側列としての第２コンタクト部とこの第２コンタクト部に最も近い前記枝状電極部の前記外周部との平面視における距離ｄ_３との関係が、ｄ_１＞ｄ_２＞ｄ_３を満たす、半導体発光素子。
2. 前記半導体層と前記金属層との間の絶縁層を含み、
   前記コンタクト部は、前記金属層の一部からなり、前記絶縁層を貫通して前記第１導電型層に接続されている、請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記絶縁層は、ＳｉＯ_２膜およびＳｉＮ膜の少なくとも一方を含む、請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 各前記コンタクト部の径が、８μｍ〜１５μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記複数のコンタクト部の数が、２８個〜６０個である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記半導体発光素子の発光面積に対する前記複数のコンタクト部の総面積で示される被覆率（コンタクト部面積／発光面積）が、６％〜４０％である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記金属層は、Ａｕを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. 前記基板は、シリコン基板を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
9. 前記半導体層の表面は、微細な凹凸形状に形成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
10. 前記第２導電型層は、平面視において、前記表面電極から露出する表面および側面を有し、
    前記第２導電型層の前記表面は、前記第２導電型層の前記側面よりも粗い面である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
11. 前記第２導電型層の前記側面は、前記発光層の側面と面一である、請求項１０に記載の半導体発光素子。
12. 前記第２導電型層は、平面視において前記表面電極から露出する前記表面および前記側面を含む第１層と、前記第２導電型層の前記表面に形成され、前記表面電極に覆われた第２層とを含み、
    前記第２導電型層の前記第２層は、前記表面電極と同じ形状を有している、請求項１０または１１に記載の半導体発光素子。
13. 前記第２層は、前記第１層よりも高い不純物濃度を有している、請求項１２に記載の半導体発光素子。
14. 前記第２層は、前記第１層よりも薄く形成されている、請求項１２または１３に記載の半導体発光素子。
15. 前記絶縁層は、前記半導体層に直接接している、請求項２または３に記載の半導体発光素子。

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