特許 6165602 ｎ型負電極の形成方法、およびＩＩＩ族窒化物半導体発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6165602

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】ｎ型負電極の形成方法、およびＩＩＩ族窒化物半導体発光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/36 20100101AFI20170710BHJP

   H01L 33/10 20100101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/36

   H01L33/10

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-245642(P2013-245642)

(22)【出願日】2013年11月28日

(65)【公開番号】特開2015-103768(P2015-103768A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001025

【氏名又は名称】特許業務法人レクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小幡 俊之

(72)【発明者】

【氏名】溜 直樹

(72)【発明者】

【氏名】濱 康孝

【審査官】 島田 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１４４０４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２４４１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０７８２５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０１１８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３１５０５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子において、前記活性層、およびｐ型層の一部の領域を除去して前記ｎ型層を露出させてメサ構造を形成し、露出した前記ｎ型層の表面に負電極層を形成する方法であって、
前記ｎ型層表面の前記負電極層が形成される領域を、少なくとも、前記メサ構造に近い第一領域と、前記第一領域よりも広い面積を有する第二領域とに区分けする工程、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第一金属電極層を前記第一領域に形成する工程、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、前記第一金属電極層よりも薄い厚みの第二金属電極層を、前記第二領域、および前記第一金属電極層上に形成する工程、
仕事関数が４．０〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^-6〜４．０×１０^-6Ω・ｃｍである金属からなる反射電極層を前記第二金属電極層上に形成する工程、
Ａｕ、およびＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の貴金属からなる貴金属層を前記反射電極層上に形成する工程、
前記貴金属層を形成した後、４００℃以上１０００℃以下の温度で熱処理する第二の熱処理工程を含み、
前記第一金属電極層を形成した後であって前記反射電極層を形成する前までに、８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理を行い、前記第一金属電極層と前記第１領域との界面に前記第一金属電極層の金属の窒化物又は前記第一金属電極層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層を形成する第一の熱処理工程を含み、
前記第一の熱処理工程又は前記第二の熱処理工程において、前記第二金属電極層と前記第二領域との界面に前記第二金属電極層の金属の窒化物又は前記第二金属電極層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が形成されることを特徴とするｎ型負電極の形成方法。

【請求項2】

前記ｎ型層が、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_zＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で示される組成を満足するIII族窒化物単結晶からなることを特徴とする請求項１に記載のｎ型負電極の形成方法。

【請求項3】

８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理する前記第一の熱処理工程を、前記第二金属電極層を形成する前に行うことを特徴とする請求項１または２に記載のｎ型負電極の形成方法。

【請求項4】

前記第二金属電極層の厚みを０．１〜５ｎｍとする請求項１〜３の何れかに記載のｎ型負電極の形成方法。

【請求項5】

前記第二領域の面積を、前記第一領域の面積に対して１倍を超え４０倍以下とする請求項１〜４の何れかに記載のｎ型負電極の形成方法。

【請求項6】

請求項１〜５の何れかに記載の方法で形成されたｎ型負電極を有するIII族窒化物半導体発光素子。

【請求項7】

ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子において、前記活性層、およびｐ型層の一部の領域を除去して前記ｎ型層を露出させてメサ構造を形成し、露出した前記ｎ型層の表面に負電極層を有するIII族窒化物半導体発光素子であって、
前記ｎ型層表面の前記負電極層が形成される領域が、前記メサ構造に近い第一領域と、前記第一領域よりも広い面積を有する第二領域とを有し、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第一接合金属層と、仕事関数が４．０〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^-6〜４．０×１０^-6Ω・ｃｍである金属からなる反射電極層と、Ａｕ、およびＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の貴金属からなる貴金属層とがこの順で積層された第一オーミック電極層を前記第一領域上に有し、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、前記第一接合金属層よりも薄い厚みの第二接合金属層と、前記反射電極層と、前記貴金属層とがこの順で積層された第二オーミック電極層を前記第二領域上に有し、
前記第一接合金属層と前記第一領域との界面には、前記第一接合金属層の金属の窒化物又は前記第一接合金属層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が設けられ、
前記第二接合金属層と前記第二領域との界面には、前記第二接合金属層の金属の窒化物又は前記第二接合金属層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が設けられていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒化物半導体よりなる発光素子において、ｎ型負電極を形成する新規な方法であり、かつ、該方法により得られる新規な窒化物半導体発光素子に関する。中でも、発光波長２００〜３５０ｎｍの深紫外発光素子（発光波長のピークが２００〜３５０ｎｍに存在する深紫外発光素子）のｎ型負極電極を製造するのに好適な新規な方法、及び新規な深紫外発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、３５０ｎｍ以下の深紫外光源には、重水素や水銀などのガス光源が使用されている。しかしながら、前記ガス光源は、短寿命、有害、大型であるといった不都合がある。そのため、前記不都合が解消され、取扱が容易である半導体を用いた発光素子の実現が待たれている。

【0003】

現状の窒化物半導体を用いた発光素子では、重水素ガスランプあるいは水銀ガスランプと比較して光出力が弱く、また発光効率も小さいという問題がある。発光効率を改善するためには、発光素子における活性層での光の変換効率を示す内部量子効率と、活性層で発光した光を発光素子外部に取出すための光取り出し効率とを高くすることが必要となる。

【0004】

光取り出し効率を増加させるためには、光取り出し構造を導入することが知られている（非特許文献１参照）。また、ｎおよびｐ型反射電極の導入が有効である（非特許文献２参照）。非特許文献２に記載の方法によれば、ｎ型の反射電極は、メサ構造に近い領域に小さなオーミック電極層を設置し、それを覆うようにアルミニウム（Ａｌ）反射電極層を設置することにより、オーミック接触部と反射部を分離して負電極を形成している。こうすることにより、反射による光取出し効率を向上させることができる。

【0005】

しかしながら、本発明者等の検討によれば、この方法では確かに高反射率は実現できるものの、オーミック性という点で改善の余地があることが分かった。特に、アルミニウム（Ａｌ）を含むIII族窒化物単結晶からなる発光素子を製造する場合、オーミック特性が低下する傾向にあることが分かった。その中でも、発光波長が３５０ｎｍ以下の深紫外発光素子を製造する場合、ｎ型層は、Ａｌ組成の高いＡｌＧａＮ層でなければならないが、この場合、オーミック性が低下する傾向が顕著になった。

【0006】

通常、窒化物半導体を用いた発光素子においては、絶縁性基板上にＡｌ組成の高いＡｌＧａＮにより素子構造を構成する。そして、ｎ型層よりオーミック接触を得るためには、ｐ型層の一部をエッチングしてｎ型層を露出させ、該露出面に負電極を形成する。このｎ型層はエッチングによるダメージによりオーミック接触を得ることが困難であった。

【0007】

本発明者等は、ｎ型層のオーミック接触を得る方法として、第一電極層としてＴｉ層を形成した後、加熱処理を行い、その後、Ａｌを含む反射電極層を形成し、さらに加熱処理を行う方法を見出した（特許文献１参照）。この方法によれば、Ａｌ組成の高いｎ型ＡｌＧａＮ層とオーミック接触が可能となり、反射電極層も有するため、光取出し効率も向上できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ａｐｐl. Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８９，２４１１３（２００６）

【非特許文献2】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５０，１２２１０１（２０１１）

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１１／０７８２５２パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明者等は、特許文献１に記載の方法を非特許文献２におけるオーミック接触部に適用すれば、オーミック特性を高く維持したまま、反射電極層による光取出し効率を向上できるものと考え、検討を行った。しかしながら、オーミック接触部の製造方法として、特許文献１に記載の方法を単に適用しただけでは、オーミック特性を改善する効果があまり発揮されないことが判明した。

【0011】

したがって、本発明の目的は上記問題を解決して、低抵抗（オーミック接触）かつ発光効率の高い窒化物半導体を用いた深紫外発光素子を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者等は、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った。そして、特許文献１に記載の方法を非特許文献２に適用して、オーミック接触があまり改善できなかった点について検討を行った。すると、オーミック接触部に原因があるのではなく、反射部に原因があるのではないかと考えられた。そして、さらに検討を進めた結果、Ａｌを含むIII族窒化物単結晶からなるｎ型層、特に、Ａｌ組成の高いｎ型ＡｌＧａＮ層においては、オーミック特性が改善されないことがより顕著になり、反射部のオーミック特性をも改善しなければならないこと突き止めた。そして、反射部のオーミック特性を改善しながら、かつ反射効率を高めるには、反射部に薄膜の第二電極金属層を形成する必要があること、および特定の加熱処理が必要であることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0013】

すなわち、第一の本発明は、ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子において、前記活性層、およびｐ型層の一部の領域を除去して前記ｎ型層を露出させてメサ構造を形成し、露出した前記ｎ型層の表面に負電極層を形成する方法であって、
前記ｎ型層表面の前記負電極層が形成される領域を、少なくとも、前記メサ構造に近い第一領域と、前記第一領域よりも広い面積を有する第二領域とに区分けする工程、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第一金属電極層を前記第一領域に形成する工程、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、前記第一金属電極層よりも薄い厚みの第二金属電極層を、前記第二領域、および前記第一金属電極層上に形成する工程、
仕事関数が４．０〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^-6〜４．０×１０^-6Ω・ｃｍである金属からなる反射電極層を前記第二金属電極層上に形成する工程、
Ａｕ、およびＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の貴金属からなる貴金属層を前記反射電極層上に形成する工程、
前記貴金属層を形成した後、４００℃以上１０００℃以下の温度で熱処理する第二の熱処理工程を含み、
前記第一金属電極層を形成した後であって前記反射電極層を形成する前までに、８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理を行い、前記第一金属電極層と前記第１領域との界面に前記第一金属電極層の金属の窒化物又は前記第一金属電極層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層を形成する第一の熱処理工程を含み、
前記第一の熱処理工程又は前記第二の熱処理工程において、前記第二金属電極層と前記第二領域との界面に前記第二金属電極層の金属の窒化物又は前記第二金属電極層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が形成されることを特徴とするｎ型負電極の形成方法である。

【0014】

第一の本発明においては、前記ｎ型層が、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で示される組成を満足するIII族窒化物単結晶からなる場合に、優れた効果を発揮する。

【0015】

第一の本発明においては、８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理する工程を、第二金属電極層を形成する前に行うことが特に好ましい。こうすることにより、工程を簡略化することができ、生産性を高くすることができる。

【0016】

また、第一の本発明においては、第二金属電極層の厚みを０．１〜５ｎｍとすることが好ましい。さらに、第一の本発明においては、第二領域の面積を、第一領域の面積に対して１倍を超え４０倍以下とすることが好ましい。

【0017】

さらに、第二の本発明は、前記方法で製造されたｎ型負電極を有するIII族窒化物半導体発光素子である。

【0018】

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、第一領域の第一金属電極層と第二金属電極層とが一緒になって第一接合金属層となり、そして、この第一接合金属層と、反射電極層と、貴金属層とがこの順で積層された第一オーミック電極層を有し、
第二領域の第二金属電極層を第一接合金属層よりも薄い厚みの第二接合金属層となり、この第二接合金属層と、反射電極層と、貴金属層とがこの順で積層された第二オーミック電極層を有する形態であってもよい。
本発明のIII族窒化物半導体発光素子においては、前記第一接合金属層と前記第一領域との界面には、前記第一接合金属層の金属の窒化物又は前記第一接合金属層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が設けられ、
前記第二接合金属層と前記第二領域との界面には、前記第二接合金属層の金属の窒化物又は前記第二接合金属層の金属及び前記ｎ型層のIII族原子の複合窒化物からなる層が設けられている。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、低接触抵抗を維持しつつ、かつ光吸収を抑制可能となり、低消費電力かつ高効率発光の両立を実現できる。特に、本発明の方法は、発光波長２００〜３５０ｎｍの窒化物半導体によりなる深紫外発光素子における負電極を形成する方法に好適に採用できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の負電極の構造を示した概略図である。

【図2】実施例１において負電極を形成した際の工程の簡略図である。

【図3】予備実験におけるＴｉの膜厚と反射率との関係を求めた図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の方法は、ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子において、前記ｐ型層の一部の領域を除去して前記ｎ型層を露出させてメサ構造を形成し、露出したｎ型層の表面に負電極層を形成する方法である。

【0022】

以下、順を追って説明する。図２に本発明の好適な一態様である工程図を示した。先ず、ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子について説明する。

【0023】

（III族窒化物単結晶層からなるｎ型層（ｎ型層の準備））
本発明において、III族窒化物単結晶よりなるｎ型層は、公知の方法で製造することができる。なお、本発明においてIII族窒化物とは、一般式Ａｌ_ＡＩｎ_ＢＧａ_{１−Ａ−Ｂ}Ｎ（ただし、Ａ、Ｂ、Ｃは、０≦Ａ≦１．０、０≦Ｂ≦１．０、０≦Ａ＋Ｂ≦１．０を満足する。）で示される組成を満足するものである。

【0024】

前記ｎ型層は、その用途に応じて、組成や構成を適宜決定すればよい。例えば、図１（図に示すように、該ｎ型層２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板のような単結晶基板１０上や、該基板１０上に組成の異なるIII族窒化物半導体層（III族窒化物単結晶層）が１層以上形成された積層体上に、形成されていてもよい。また、ｎ型層２０には、ドーパントとしてＳｉを含むこともできる。なお、該基板１０、ｎ型層２０の厚みは、使用する用途に応じて適宜決定すればよい。ｎ型層２０の厚みは、通常、０．５〜５．０μｍである。

【0025】

このようなｎ型層は、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により形成することができる。具体的には、市販の装置を使用し、前記単結晶基板上に、または、前記積層体上に、III族原料ガス、例えば、トリメチルアルミニウムのような有機金属のガスと、窒素源ガス、例えば、アンモニアガスのような原料ガスを基板上に供給することにより、ｎ型層を形成することができる。前記ＭＯＣＶＤ法によりｎ型層を形成する条件は、公知の方法を採用することができる。

【0026】

本発明においては、前記方法に従いｎ型層を形成することができる。該ｎ型層は、特に制限されるものではなく、前記組成で示されるIII族窒化物単結晶から構成されればよい。そのため、ｎ型層は、ＧａＮ層であってよい。ただし、本発明の方法は、特に、ｎ型層がＡｌを含むIII族窒化物単結晶から構成される場合、中でも、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で示される組成を満足するIII族窒化物単結晶から構成される場合に、優れた効果を発揮する。中でも、本発明においては、Ａｌの含有量が多いIII族窒化物単結晶からなるｎ型層の場合に、特に好適に適用される。具体的には、上記Ａｌの含有量が多いIII族窒化物単結晶の中でも、好ましくはｘが０．５以上であり、特に好ましくはｘが０．６以上であるIII族窒化物単結晶からなるｎ型層の場合に、本発明の方法は、特に好適に適用される。なお、この場合、ｙは０以上０．１以下であればよいが、特にｙは０であることが好ましい。

【0027】

（メサ構造の形成およびダメージ層の除去）
本発明において、得られる窒化物半導体発光素子は、III族窒化物単結晶からなる上記ｎ型層上にコンタクト電極部（図１の第一金属電極層６１）が形成された部分と、反射電極部（第二金属電極層６２ａ／反射電極層６２ｂ／貴金属層６２ｃからなる層を指す）が形成された部分とを有する。通常、III族窒化物半導体を製造する場合には、ｎ型コンタクト電極を形成するｎ型層２０上に、活性層３０、さらに、ｐ型コンタクト電極を形成するｐ型層４０を積層する。活性層は、井戸層と障壁層とが積層された量子井戸構造を有するものである。また、ｐ型層４０は、組成の異なる多層構造を有していてもよい。図１には、ｐ型の電子ブロック層４０ａ、ｐ型クラッド層４０ｂ、およびｐ型コンタクト層４０ｃからなるｐ型層４０を例示した。この構造に限定される訳ではないが、特に、ｐ型コンタクト電極と接触するｐ型コンタクト層４０は、III族窒化物単結晶の中でもＧａＮ層から形成されることが好ましい。

【0028】

そして、この活性層、およびｐ型層の一部を削除して、メサ構造を形成する。削除する方法としては、エッチング処理（例えば、ハロゲン系ガス、例えば、塩素原子を含む塩素系ガス、フッ素原子を含むフッ素系ガスによるドライエッチング処理））を行えばよい。このようなエッチング処理を行い、メサ構造を形成する。

【0029】

さらには、本発明の方法は、ドライエッチング処理した後、酸溶液、あるいはアルカリ溶液による表面処理を行ったｎ型層上に、コンタクト電極を形成する場合にも有効に適用できる。当然のことながら、本発明の方法は、ドライエッチング処理を行わず、酸溶液、或いはアルカリ溶液による表面処理を行っただけのｎ型層上に、コンタクト電極を形成する場合にも有効に適用できる。該表面処理により、ｎ型層体表面の酸化膜、水酸化膜、または、ドライエッチング処理によって受けたｎ型窒化物半導体層のダメージ層を除去することができる。酸溶液による表面処理、アルカリ溶液による表面処理方法は、特許文献１に記載の方法を参考にすることができる。

【0030】

本発明は、必要に応じて前記方法で表面処理した前記ｎ型層の表面における負電極層６０が形成される領域を、メサ構造に近い側の第一領域と、それ以外の第二領域とに区分けする。次にこの区分け工程について説明する。先ず、図１における第一領域６０ａ、第二領域６０ｂに区分けする。

【0031】

（第一領域、および第二領域の区分け工程）
本発明においては、露出したｎ型層の表面を、第一金属電極層６１をその上に形成する第一領域６０ａと、第二金属電極層６２ａがｎ型層２０上に直接接する第二領域６０ｂとに少なくとも区分けする。区分けするには、メサ構造に近い第一領域６０ａに第一金属電極層６１を形成するため、第二領域６０ｂをフォトレジスト等によりマスク（保護）してやればよい。この時、第二領域６０ｂ以外にも、第一金属電極層６１がメサ構造に接触しないように、メサ構造（側面）と第一金属電極層６１がその上に形成される領域（第一領域６０ａ）との間もフォトレジスト等によりマスク（保護）することが好ましい。このメサ構造の側面と第一領域６０ａとの間の領域は、当然のことながら、負電極層が形成される領域には該当しない。メサ構造の側面と第一領域６０ａとの距離は、特に制限されるものではないが、短絡を防ぎ、歩留まりを向上するためには、１〜１０μｍとすることが好ましく、さらに２〜８μｍとすることが好ましい。なお、使用するマスクとして、例えば、ZEOＮ社製 フォトレジスト：ＺＰＮ１１５０‐９０が挙げられる。このマスクは、アセトンで除去することができる。

【0032】

上記マスクを行った後、ｎ型層上の第一領域６０ａに、公知の方法により、第一金属電極層６１を形成してやればよい。

【0033】

本発明において、第一領域６０ａは、メサ構造に近い側とし、さらに、第二領域６０ｂよりも小さい面積とする必要がある。メサ構造に近い側に第一領域６０ａ上に第一金属電極層６１を設けることにより、抵抗を小さくすることができる。また、第二領域６０ｂよりも面積を小さくすることにより、反射効率を高めることができる。第一領域６０ａと第二領域６０ｂとの面積比は、特に制限されるものではないが、オーミック特性と反射効率とを考慮すると、第二領域６０ｂの面積を、第一領域６０ａの面積に対して１倍を超え４０倍以下とすることが好ましく、さらに１倍を超え２０倍以下、さらに好ましくは２倍以上１０倍以下とすることが好ましい。そのため、第一領域６０ａ（第一金属電極層６１）は、メサ構造の側面から１２０μｍ以内、より好ましくは６０μｍ以内、さらに好ましくは４０μｍ以内に形成されることが好ましい。ただし、第一領域６０ａ（第一金属電極層６１）は必ずしもメサ構造全面を囲む必要はなく、一部に抜けがあってもよい。なお、上記の通り、メサ構造の側面から第一領域６０ａとは、１〜１０μｍの間隔（距離）を設けることが好ましい。

【0034】

上記のような要件を満足するように、第二領域６０ｂ、およびメサ構造と第一領域６０ａとの間にフォトレジスト等を塗布した後（マスクし）、次に、第一領域６０ａ上に、第一金属電極層６１を形成する。次に、この第一金属電極層について説明する。

【0035】

（第一金属電極層の形成方法）
本発明において、前記ｎ型層２０上に、第一金属電極層６１を形成する方法は、公知の方法を採用することができる。ただし、第一金属電極層６１を形成する金属は、Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である。

【0036】

第一金属電極層６１を形成する具体的な方法としては、前記ｎ型層２０の表面（第一領域６０a上）に、電子線真空蒸着法にて金属膜を成膜する方法を挙げることができる。金属膜を蒸着する際のチャンバー内圧力は、不純物等の影響を低減するために１．０×１０^−３Ｐａ以下であることが好ましい。

【0037】

第一金属電極層６１を形成する金属は、Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属である。これら金属は、III族窒化物に対して活性を有し、高温で反応して窒化物を形成するという共通の性質を有する。そのため、下記に詳述する８００℃以上１２００℃以下の温度での加熱処理によって、第一金属電極層６１と第一領域６１ａとの界面において、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）といった前記金属の窒化物或いは前記金属とIII族原子の複合窒化物からなる層（反応層）が形成され、電子空乏層を薄くし（ショットキーバリア幅を狭くし）、トンネル効果が発現するような界面状態となり、接触抵抗値を低減できるものと考えられる。第一金属電極層６１は、後述する第二金属電極層６２ａ、反射電極層６２ｂとの兼ね合いを考慮すると、Ｔｉから構成されることが最も好ましい。

【0038】

なお、後述する本発明の実施例においては、第一金属電極層６１にＴｉを用いた態様を例示しているが、「ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ， Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．５，２００８」、「ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ １００， ０４６１０６（２００６）」等に示される類似性から、Ｖ或いはＴａを用いた場合にも同様の効果が得られると考えられる。

【0039】

本発明において、第一金属電極層６１の厚みは、特に制限されるものではないが、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第一金属電極層６１の厚みが、上記範囲を満足することにより、下記に詳述する貴金属層を形成した後、４００℃以上１０００℃以下の温度で熱処理する工程によって金属が拡散したとしても、ｎ型層２０の第一領域６０ａを第一金属電極層６１で覆うことができ、良好な接触抵抗値を得ることができる。また、第一金属電極層６１の厚みの上限値は、特に制限されるものではないが、生産性、経済性を考慮すると５０ｎｍである。

【0040】

本発明においては、ｎ型層の第一領域上に前記第一金属電極層６１を形成した後、下記に詳述する反射金属層６２ｂを形成する前までに、８００℃以上１２００℃以下の温度で熱処理を行う。次に、この熱処理（以下、第一の熱処理とする場合もある）について説明する。

【0041】

（第一の熱処理）
この第一の熱処理は、下記に詳述する第二金属電極層６２ａを形成する前に実施することが好ましい。すなわち、第一金属電極層６１を形成した後、次いで、この第一の熱処理を実施することが好ましい。その理由は、以下の通りである。電極を蒸着して形成する場合には、その蒸着に時間がかかる。しかも、下記に詳述するが、第二金属電極層６２ａは薄膜でよいことから、第二電極金属層６２ａ、反射電極層６２ｂ、および貴金属層６２ｃは連続して蒸着により形成することが工程の時間短縮に繋がる。さらに、第二金属電極層６２ａは、薄膜であるため、貴金属層６２ｃ形成後の熱処理だけでも十分に接触抵抗値を下げられるものと考えられ、反射効率についても、貴金属層６２ｃ形成後の熱処理だけの方が有利になると考えられる。

【0042】

第一の熱処理を第一金属電極層６１形成後に実施する場合には、第二領域６０ｂ、およびメサ構造と第一領域６０ａとの間のマスクをレジスト剥離液等により除去してから行う。第二領域の６０ｂのマスクを除去する方法は、公知の方法を使用することができる。具体的には、マスクとして、例えば、ＺＥＯＮ社製 フォトレジスト：ＺＰＮ１１５０−９０を使用した場合には、アセトンにより除去すればよい。

【0043】

マスクを除去した後、第一の熱処理を行う。この熱処理を行うことにより、第一金属電極層６１とｎ型層２０との密着性が高くなり、良好な接触抵抗値が得られる。

【0044】

本発明において、第一の熱処理温度は、８００℃以上１２００℃以下でなければならない。該温度が８００℃未満の場合には、第一金属電極層６１とｎ型層２０との密着性が低下するため好ましくない。一方、１２００℃を超えると、ｎ型層２０の熱分解が生じるおそれがあるため好ましくない。ｎ型層２０と第一金属電極層６１との密着強度、ｎ型層２０の熱分解を考慮すると、第一の熱処理の温度は、８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。なお、この第一の熱処理は、温度が上記範囲であれば一定の温度であってもよいし、上記範囲内で変動してもよい。また、変動する場合、貴金属層６２ｃを形成した後の熱処理温度との比較は、平均値を比較してやればよい。

【0045】

本発明において、第一の熱処理の時間は、ｎ型層２０の組成、第一金属極層６１の種類、厚さ等に応じて適宜決定すればよいが、３０秒以上９０秒以下で実施することが好ましい。なお、該熱処理の時間には、昇温過程の時間を含むものではない。昇温時間は、できるだけ短い方がよいが、装置の容積、性能、熱処理温度等により影響されるため、通常、１２０秒以下であることが好ましく、さらには６０秒以下であることが好ましい。昇温時間の最短時間は、装置の性能に大きく影響されるため一概に限定できないが、通常、１０秒である。

【0046】

本発明において、第一の熱処理は、特に制限されるものではないが、ｎ型層２０との反応を防ぐという点から、不活性ガス雰囲気下、例えば、窒素雰囲気下で実施することが好ましい。

【0047】

このような第一の熱処理は、ｎ型コンタクト電極を形成する場合に、通常用いられるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：瞬間熱処理）装置を用いて実施することができる。

【0048】

次に、第二領域６０ｂ、および第一金属電極層６１上に、第二金属電極層６２aを形成する。この第二金属電極層の形成方法について説明する。

【0049】

（第二金属電極層の形成方法）
本発明においては、第一金属電極層６１と第二領域６０ｂとの上に、Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、第一金属電極層６１よりも薄い厚みの第二金属電極層６２ａを形成することを特徴とする。この第二金属電極層６２ａが第二領域６０ｂ上、および第一金属電極層６１上に存在することにより、本発明の方法で得られる発光素子は、優れた効果を発揮する。

【0050】

本発明において、第二金属極層６２ａを形成する方法は、第一金属電極層６１を形成する方法と同じく、公知の方法を採用することができる。具体的には、第二領域６０ｂと前記第一金属電極層６１の表面に、電子線真空蒸着法にて金属膜を成膜する方法を挙げることができる。金属膜を蒸着する際のチャンバー内圧力は、不純物等の影響を低減するために１．０×１０^−３Ｐａ以下であることが好ましい。このような方法により、図１に示すように、第一金属電極層６１、および第二領域６０ｂ上に、第二金属電極層６２ａを形成することができる。なお、第二金属電極層６２ａを形成する前には、短絡を防ぐため、メサ構造と第一領域６０ａとの間に、フォトレジスト等によりマスク（保護）する。第一領域６０ａとメサ構造の側面との距離は、前記の通り、１〜１０μｍとすることが好ましい。

【0051】

第二金属電極層６２ａは、Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、第一金属電極層６１よりも薄くなければならない。また、第二金属電極層６２ａを構成する金属は、第一金属電極層６１を構成する金属と同種であることが好ましい。そのため、第一金属電極層６１がＴｉから構成される場合には、第二金属電極層６２ａはＴｉから構成されることが好ましい。

【0052】

第二金属電極層６２ａの厚みは、第一金属電極層６１の厚みよりも薄くなければならない。第一金属電極層６１と同じか、厚くなると、反射電極層６２ｂによる光の反射効果が低減するため好ましくない。具体的な厚みは、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。

【0053】

なお、本発明においては、この第二金属電極層６２ａを形成した後、前記第一の熱処理を実施することもできる。さらには、第一金属電極層６１を形成した後、第一の熱処理を行い、次いで、第二金属電極層６２ａを形成した後、さらに、第一の熱処理を行うこともできる。なお、当然のことながら、第一の熱処理を行う場合には、第一領域６０ａとメサ構造との間のフォトレジストは除去してから熱処理を行う必要がある。これらの方法によれば、低接触抵抗の発光素子を得ることができるが、工程を簡略化し、光の反射効率を高めるためには、前記の通り、第二金属電極層６２ａを形成した後は、次いで、反射電極層６２ｂを形成することが好ましい。そして、最も工程を簡略化するためには、第二金属電極層６２ａ、反射電極層６２ｂ、および貴金属層６２ｃは同じ蒸着装置で連続して形成することが好ましい。

【0054】

（反射電極層を形成する方法）
本発明においては、前記第二金属電極層６２ａ上に、仕事関数が４．０〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^−６〜４．０×１０^−６Ω・ｃｍである金属からなる反射電極層６２ｂを形成する。

【0055】

反射電極層６２ｂは、仕事関数が４．０ｅＶ〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^−６Ω・ｃｍ〜４．０×１０^−６Ω・ｃｍである金属（特定高導電性金属）からなる高導電性金属層である。一般に、金属の仕事関数は、測定方法及び出典により若干数値が異なることがあるが、本発明ではＪＡＰ＿４８＿４７２９（１９７７）に記載された仕事関数を指すこととする。第一の熱処理後に、反射金属層６２ｂとして特定高導電性金属からなる金属層を形成し、さらに下記に詳述する熱処理を行うことにより、第一の熱処理で得られた界面状態を保持し、ショットキーバリアを増大させることなく高導電性金属が接合し、接触抵抗を低くすることができる。このことからも、第一の熱処理は、反射電極層６２ｂを形成する前に実施する必要がある。

【0056】

特定高導電性金属としては、Ａｌ（比抵抗２．６５×１０^−６Ω・ｃｍ、仕事関数：４．２８ｅＶ）、Ａｇ（比抵抗１．５９×１０^−６Ω・ｃｍ、仕事関数：４．２６ｅＶ）、Ｃｕ（比抵抗１．９２×１０^−６Ω・ｃｍ、仕事関数：４．６５ｅＶ）等を挙げることができるが、低コストで高い効果が得られることからＡｌを使用することが好ましい。

【0057】

反射電極層６２ｂは、公知の方法で形成することができる。反射電極層６２ｂの厚みは、特に制限されるものではないが、反射効率、低接触抵抗化の効果を考慮すると、１００〜５００ｎｍとすることが好ましい。より好ましくは２５０〜４００ｎｍである。

【0058】

（貴金属層を形成する方法）
本発明においては、前記反射金属層６２ｂ上に、Ａｕ、およびＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の貴金属からなる貴金属層を形成する。貴金属層６２ｃを形成することにより、安定して接触抵抗を低くすることができ、オーミック接合を実現することも可能となる。また、反射金属層６２ｂと貴金属層６２ｃとの間にＮｉ層を設けることもできる。Ｎｉ層を設けることにより、下記に詳述する熱処理で貴金属が拡散することを抑制し、ボイド発生防止(ボイドを埋める）機能を損なうことなく、貴金属がｎ型層２０にまで拡散して接触するのをより確実に防止することができる。

【0059】

貴金属層６２ｃは、公知の方法で形成することができる。貴金属層６２ｃの厚みは、特に制限されるものではないが、反射効率の維持、低接触抵抗化の効果を考慮すると、５〜６０ｎｍとする事が好ましい。より好ましくは５〜３０ｎｍとする事が好ましい。

【0060】

本発明においては、この貴金属層６２ｃを形成した後、４００℃以上１０００℃以下の温度で熱処理する工程を行う。以下、この熱処理を第二の熱処理とする場合もある。次に、この第二の熱処理について説明する。なお、この第二の熱処理を行う前に、第一領域６０ａとメサ構造との間に存在するフォトレジストを公知の方法により除去する。

【0061】

（第二の熱処理）
本発明においては、第二の熱処理を行うことにより、優れた効果を発揮する。この熱処理を行わない場合には、第一金属電極層６１と第二金属電極層６２ａ、およびｎ型層２０と第二金属電極層６２ａとの密着性が不十分となる。また、第二金属電極層６２ａが多層膜の場合、合金化することができないため、良好な接触抵抗値が得られない。

【0062】

本発明において、第二の熱処理の温度は、４００℃以上１０００℃以下である。この温度範囲を外れると、密着性が低下したり、良好な接触抵抗値が得られない。また、貴金属層６２ｃ形成後の熱処理温度が特許文献１記載の方法よりも低温でよいのは、第二領域６０ｂ上に反射電極部を有することに起因していると考えられる。つまり、この第二領域６０ｂ上の反射電極部もオーミック接触に寄与していると考えられるため、比較的低温で熱処理しても、優れた効果が発揮されるものと考えられる。加えて、低温で実施することにより、反射率を向上することができる。第二金属電極層６２ａとｎ型層２０との間での高い光反射率の維持、およびオーミック接触とを考慮すると、第二の熱処理の温度は、４００℃以上９５０℃以下とすることがより好ましく、特に、７００℃以上９００℃以下とすることが好ましい。また、この第二の熱処理温度は、前記表面処理したｎ型層上にコンタクト電極を形成する場合には、表面処理の態様により、その温度を変えることが好ましい。この理由は、明らかではないが、表面処理の態様の違いにより、ｎ型層の表面状態が異なることに起因しているものと考えられ、その表面状態の違いがこの第二の熱処理温度に影響を与えるものと考えられる。

【0063】

具体的な温度条件を説明すると、ｎ型層を酸溶液により表面処理した場合には、第二の熱処理の温度は、４００℃以上９５０℃以下とすることが好ましく、さらに、４３０℃以上９４０℃以下とすることが好ましく、特に、オーミック接触を向上させるためには、７５０℃以上９１０℃以下とすることが好ましい。

【0064】

一方、アルカリ溶液により表面処理した場合には、第二の熱処理の温度は、４００℃以上９５０℃以下でとすることが好ましく、さらに４２５℃以上９３０℃以下とすることが好ましく、特に、オーミック接触を向上させるためには、７５０℃以上９００℃以下とすることが好ましい。

【0065】

また、第二金属電極層６２ａの反射率を維持するために、第二の熱処理の温度は、第一の熱処理の温度よりも低くすることが好ましい。具体的には、第一の熱処理よりも、１００℃以上低い温度とすることが好ましい。

【0066】

なお、この第二の熱処理は、温度が上記範囲であれば、一定の温度であってもよいし、上記範囲内で変動してもよい。また、変動する場合、第一の熱処理温度との比較は、平均値を比較してやればよい。

【0067】

本発明において、第二の熱処理は、特に制限されるものではないが、第一の熱処理と同じく、ｎ型層との反応を防ぐという点から、窒素雰囲気下で実施することが好ましい。また、熱処理の時間は、合金化するための時間、ｎ型層へのダメージ低減を考慮すると、３０秒以上９０秒以下とすることが好ましい。なお、該熱処理の時間には、昇温過程の時間を含むものではない。昇温時間は、できるだけ短い方がよいが、装置の容積、性能、熱処理温度等により影響されるため、通常、１２０秒以下であることが好ましく、さらには６０秒以下であることが好ましい。昇温時間の最短時間は、装置の性能に大きく影響されるため一概に限定できないが、通常、１０秒である。

【0068】

このような第二の熱処理は、第一の熱処理と同じく、ｎ型コンタクト電極を形成する場合に用いられるＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：瞬間熱処理）装置を用いて実施することができる。

【0069】

以上の通り、ｎ型コンタクト電極形成を多段階に分割すると、例えば、第一金属電極層６１を形成する際に、Ｔｉを含む金属を使用した場合には、ｎ型層の表面全体をＴｉＮで密着性良く覆うことができるものと考えられる。その結果、第二の熱処理によって形成される空隙や拡散した金属がｎ型層とｎ型コンタクト電極層の界面に侵入することを防ぐことができるため、良好な接触抵抗値を得ることができると考えられる。さらに、良好な接触抵抗値を得るための同一プロセスによって高い反射率を持つ反射膜が形成可能となると考えられる。なお、この一連の方法により形成される、第一金属電極層６１、第二金属電極層６２ａ、反射電極層６２ｂ、貴金属層６２ｃの全てが負電極層６０である。

【0070】

（ｐ型層上の正電極層の形成方法）
ｐ型層上の正電極層５０は、特に制限されるものではなく、公知の方法により製造することができる。具体的には、真空蒸着法によりＮｉ／Ａｕ電極を形成することができる。Ｎｉ層の厚みは、特に制限されるものではなく、５〜５０ｎｍとすることが好ましい。また、Ａｕ層も特に制限されるものではなく、１０〜１００ｎｍとすることが好ましい。

【0071】

（III族窒化物半導体発光素子）
上記方法によれば、ｎ型層上にオーミック特性が良好であって、かつ高い反射率を持つ負電極層を形成できる。そうして得られたIII族窒化物半導体は、ｎ型反射膜による光取り出し効率の向上と低電圧での駆動が可能となり、そのため、ＬＥＤデバイス等、省エネルギーが必要不可欠なデバイスに使用することができる。

【0072】

本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、第一領域の第一金属電極層と第二金属電極層とが一緒になって第一接合金属層となり、そして、この第一接合金属層と、反射電極層と、貴金属層とがこの順で積層された第一オーミック電極層を有し、
第二領域の第二金属電極層を第一接合金属層よりも薄い厚みの第二接合金属層となり、この第二接合金属層と、反射電極層と、貴金属層とがこの順で積層された第二オーミック電極層を有する形態であってもよい。

【0073】

このとき、第一金属電極層と第二金属電極層とは、同一の金属からなることが好ましい。そして、第一、第二オーミック電極層とするためには、上記に説明した層構成の電極層とし、かつ第一の熱処理、第二の熱処理を実施して形成することが好ましい。

【0074】

そのため、本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、ｎ型層、活性層、およびｐ型層がこの順で積層された積層構造を有するIII族窒化物半導体発光素子において、前記活性層、およびｐ型層の一部の領域を除去して前記ｎ型層を露出させてメサ構造を形成し、露出したｎ型層の表面に負電極層を有するIII族窒化物半導体発光素子であって、
前記ｎ型層表面の負電極層が形成される領域が、メサ構造に近い第一領域と、第一領域よりも広い面積を有する第二領域とを有し、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる第一接合金属層と、仕事関数が４．０〜４．８ｅＶであり、且つ比抵抗が１．５×１０^−６〜４．０×１０^−６Ω・ｃｍである金属からなる反射電極層と、Ａｕ、およびＰｔからなる群より選ばれる少なくとも１種の貴金属からなる貴金属層とがこの順で積層された第一オーミック電極層を前記第一領域上に有し、
Ｔｉ、ＶおよびＴａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなり、前記第一接合金属層よりも薄い厚みの第二接合金属層と、前記反射電極層と、前記貴金属層とがこの順で積層された第二オーミック電極層を前記第二領域上に有するものと見なすことができる。

【実施例】

【0075】

以下に、本発明の具体的な実施例および比較例について図を参照しながら説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。

【0076】

予備実験（第二金属電極層の厚み検討）
窒化物半導体発光素子を作製する前に、先ず、第二金属電極層の厚みの変化による反射効率を調べた。具体的にはサファイア基板上にＭＯＣＶＤ法により窒化アルミニウム単結晶層（ＡｌＮ単結晶層）を成長させ、その後、ＡｌＮ単結晶層表面に、Ｔｉ/Ａｌ（厚み２００ｎｍ）/Ａｕ（厚み５ｎｍ）の順に蒸着して、反射率測定用のサンプルを作製した。サファイア基板側より、発光波長が２６５ｎｍの紫外光を入射し、Ｔｉ/Ａｌ（２００ｎｍ）/Ａｕ（５ｎｍ）膜の反射率を調べた。この予備実験において、Ｔｉの膜厚のみ変更し、反射率とＴｉの膜厚の関係を調べた。その関係を図３に示した。図３から明らかな通り、Ｔｉの膜厚が薄い方が反射率を高くすることができ、光を取出すのに有利であることが分かった。Ｔｉの膜厚が２０ｎｍ以下になることにより、反射率がより高くなり、特に、Ｔｉの膜厚が５ｎｍ以下になることにより、反射率が６０％を超える値とすることができ、より効果を発揮することが確認できた。

【0077】

実施例１
（ｎ型層２０の準備）
ＭＯＣＶＤ法により、サファイア基板上１にｎ型層２０として、ＳｉをドープしたＡｌ_０．７５Ｇａ_０．２５Ｎ層（Ｓｉ濃度１×１０^１９［ｃｍ^−３］）を層厚み２．０μｍで形成した。

【0078】

ｎ型層２０上に、活性層３０を量子井戸構造として、井戸層（組成Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ｎ）を層厚み２ｎｍ、障壁層（組成Ａｌ_０．７５Ｇａ_０．２５Ｎ）を層厚み７ｎｍで形成した。また井戸層を３層、障壁層を４層形成した。（各障壁層は組成、厚みとも同じである。また、各井戸層も組成、厚みとも同じである。）。

【0079】

次に、活性層３０上に、電子ブロック層４０aとして、ＭｇをドープしたＡｌＮ層（バンドギャップ６．００ｅＶ、Ｍｇ濃度５×１０^１９［ｃｍ^−３］）を層厚み１５ｎｍで形成した。 電子ブロック層４０a上に、ｐ型クラッド層４０ｂとして、ＭｇをドープしたＡｌ_０．８０Ｇａ_０．２０Ｎ層（Ｍｇ濃度５×１０^１９［ｃｍ^−３］）を層厚み５０ｎｍで形成した。その後、ｐ型コンタクト層４０ｃとして、ＭｇをドープしたＧａＮ層（バンドギャップ３．４０ｅＶ、Ｍｇ濃度２×１０^１９［ｃｍ^−３］）を層厚み２４０ｎｍで形成した（図２の（０））。

【0080】

次いで、窒素雰囲気中、２０分間、９００℃の条件で熱処理を行った。その後、ｐ型コンタクト層５１の表面にフォトリソグラフィーにより所定のレジストパターンを形成し、レジストパターンの形成されていない窓部を反応性イオンエッチングによりｎ型層２０の表面が露出するまでエッチングした。その後、該基板を濃度３７ｗｔ％の塩酸に４０℃の温度で１５分間浸漬させて、Ａｌ_０．７５Ｇａ_０．２５Ｎ層（ｎ型層２０）の表面処理を行った（図２の（ａ））。

【0081】

（第一領域６０ａの形成）
反応性イオンエッチングにより形成したメサ構造を囲むようにして、露出したｎ型層２０上にフォトリソグラフィーにより所定のレジストパターンを形成し、その窓部に第一領域６０ａを確保した。第一領域６０ａはメサ構造より５μｍ間隔をあけて、メサ構造を囲むようにして形成した。

【0082】

（第一金属電極層６１の形成、および第一の熱処理）
表面処理を行い、第二領域６０ｂ、およびメサ構造の側面と第一領域６０ａとの間をマスクしたＡｌ_０．７５Ｇａ_０．２５Ｎ層（ｎ型層２０）上に、第一金属電極層６１としてＴｉを電子線蒸着法にて１０ｎｍ成膜した（図２の（ｂ））。これにより、第一領域６０ａに第一金属電極層６１が形成できた。次いで、第二領域６０ｂ、およびメサ構造の側面と第一領域６０ａとの間のマスクをアセトンにより除去した。

【0083】

次いで、第一の熱処理は、窒素ガス雰囲気中で行い、該熱処理は、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いた瞬間熱処理により行った。熱処理時間は１分とし、第一の熱処理温度は、１０００℃で行った。なお、１０００℃になるまでの昇温時間は６０秒であった。

【0084】

（第二領域６０ｂの形成と、第二金属電極層、反射電極層、貴金属層の形成、および第二の熱処理）
次に、再びフォトリソグラフィーによりメサ構造を囲むようにして、第一領域６０ａ（第一金属電極層６１）および露出したｎ型層２０上に所定のレジストパターンを形成した（第一領域６０ａとメサ構造との間をマスクし、第一金属電極層６１、および第二領域６０ｂ上はマスクを行っていない。）。このとき、第一領域６０ａと第二領域６０ｂとの面積比は１：６となるようにレジストパターンの設計を行った。前記第一金属電極層６１として形成されたＴｉ層の上および第二領域６０ｂ上に、第二金属電極層６２ａとしてＴｉ層、次いで、反射電極層６２ｂとしてＡｌ層、さらに、貴金属層６２ｃとしてＡｕ層を電子線蒸着法にて順次成膜し、膜厚は、それぞれ１ｎｍ、３００ｎｍ、５ｎｍとした（図２の（ｃ））。次いで、アセトンによりレジストパターンの剥離を行った。

【0085】

その後、第二の熱処理は、第一の熱処理と同じく、窒素ガス雰囲気中において行い、該熱処理は、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いた瞬間熱処理により行った。熱処理時間は１分とし、熱処理温度は、８１０℃とした。なお、８１０℃になるまでの昇温時間は６０秒であった。

【0086】

（ｐ型層上の正電極層の形成）
その後、ｐ型コンタクト層４０ｃ上に、真空蒸着法によりＮｉ（２０ｎｍ）／Ａｕ（５０ｎｍ）電極（正電極層５０）を形成した後、酸素雰囲気中、３分間、５５０℃の条件で熱処理を行い、以上の層構成を有するウェーハを製造した。次いで、７００μｍ角に切り出し、III族窒化物半導体発光素子１を作製した（図２の（ｄ））。

【0087】

こうして作製された負電極層６０（第一金属電極層６１、第二金属電極層６２ａ、反射電極層６２ｂ、および貴金属層６２ｃ）の電流−電圧特性を測定した。２０ｍＡ時における下記に示す参考例１の電圧値を１として規格化した場合、電圧値は１．１となった（参考例１の電圧値に対して、１．１倍であった。）。また、得られたIII族窒化物半導体発光素子の光出力−電流特性を測定した。６０ｍＡ時における下記に示す参考例１の発光効率の値を１として規格化した場合、発光効率は１．１となった（参考例１の発光効率に対して、１．１倍であった）。この結果を表１にまとめた。

【0088】

参考例１
実施例１において、第二領域６０ｂを形成せず、負電極６０をｎ型層２０上に形成した例である。

【0089】

つまり、先ず、実施例１と同様の方法でｎ型層２０上に第一金属電極層６１を１０ｎｍ形成した後、実施例１と同様の方法で第一の熱処理を行った。この第一金属電極層６１が形成された部分は、実施例１の第一領域６０ａと第二領域６０ｂとを合計した部分である。次いで、実施例１と同様の方法で第一金属電極層６１上の全面に、反射電極層６２ｂを３００ｎｍ、貴金属層６２ｃを５ｎｍ形成した後、実施例１と同様の方法で第二の熱処理を行った。また、正電極層の形成、および得られたIII族窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性の測定、光出力−電流特性の測定は、実施例１と同様の方法で実施した。この参考例１で得られたIII族窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性において、２０ｍＡ時における電圧を１として規格化し、実施例、比較例の電圧と比較した。また、得られたIII族窒化物半導体発光素子の光出力−電流特性において、６０ｍＡ時における発光効率の値を１として規格化し、実施例、比較例の発光効率の値と比較した。

【0090】

比較例１
実施例１において、第二金属電極層６２ａ、および貴金属層６２ｃを作製せず、反射電極層６２ｂをＡｌ単体として３００ｎｍの膜厚とし、さらに第二の熱処理を施さなかった以外は、実施例１と同様の操作を行った（第一金属電極層６１の形成した後、第一の熱処理を行い、次いで、反射電極層６２ｂのみを形成した。）。こうして作製されたIII族窒化物半導体発光素子１の２０ｍＡ時における電圧値は、参考例１の電圧値に対して２．５倍であった。また、６０ｍＡ時における発光効率の値は、電圧が高すぎたために発光素子が劣化し発光効率の評価ができなかった。結果を表１にまとめた。

【0091】

比較例２
比較例１において、反射電極層６２ｂ（Ａｌ層 厚み３００ｎｍ）を形成した後、第二の熱処理として、窒素ガス雰囲気中、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いた瞬間熱処理を行った以外は、比較例１と同様の操作を行った。熱処理時間は１分とし、熱処理温度は、８１０℃とした。なお、８１０℃になるまでの昇温時間は６０秒であった。こうして作製されたIII族窒化物半導体発光素子１の２０ｍＡ時における電圧値は、参考例１の電圧値に対して１．３倍であった。また、６０ｍＡ時における発光効率の値は、参考例１の発光効率の値に対して１．１倍であった。結果を表１にまとめた。

【0092】

実施例２
実施例１において、第二の熱処理における熱処理温度を８６０℃とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。なお、８６０℃になるまでの昇温時間は６０秒であった。こうして作製されたIII族窒化物半導体発光素子１の２０ｍＡ時における電圧値は、参考例１の電圧値に対して１．０倍であった。また、６０ｍＡ時における発光効率の値は、参考例１の発光効率の値に対して１．１倍であった。結果を表１にまとめた。

【0093】

実施例３
実施例１において、第二の熱処理における熱処理温度を７６０℃とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。なお、７６０℃になるまでの昇温時間は６０秒であった。こうして作製されたIII族窒化物半導体発光素子１の２０ｍＡ時における電圧値は、参考例１の電圧値に対して１．３倍であった。また、６０ｍＡ時における発光効率の値は、参考例１の発光効率の値に対して１．３倍であった。結果を表１にまとめた。

【0094】

【表1】

【0095】

実施例１で得られた本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、参考例１のものと比較すると、電圧値は高くなるが、発光効率が向上しているのが分かった。そして、比較例１、２と比較して明らかな通り、本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、電圧値の向上を抑えつつ、発光効率を高くすることができた。すなわち、第二金属電極層を形成し、第一の熱処理、および第二の熱処理をして得られる本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、オーミック接触を維持しつつ、発光効率を高めることができた。また、第二の熱処理温度を調整すれば、電圧値が同等のまま発光効率を高くすることができたり（実施例２）、多少、電圧値は高くなるが発光効率をより高くすることもできた（実施例３）。

【符号の説明】

【0096】

１ 発光素子
１０ 基板
２０ ｎ型層
３０ 活性層領域
４０ ｐ型層
４０ａ 電子ブロック層
４０ｂ ｐ型クラッド層
４０ｃ ｐ型コンタクト層
５０ 正電極層
６０ 負電極層
６０ａ 第一領域
６０ｂ 第二領域
６１ 第一金属電極層
６２ａ 第二金属電極層
６２ｂ 反射金属層
６２ｃ 貴金属層

【図1】

【図2】

【図3】