特許 6806446 半導体素子及びその製造方法

(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】6806446

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】半導体素子及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/10 20100101AFI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/10

【請求項の数】19

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-11791(P2016-11791)

(22)【出願日】2016年1月25日

(65)【公開番号】特開2017-135164(P2017-135164A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年5月24日

【審判番号】不服2019-11519(P2019-11519/J1)

【審判請求日】2019年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】塩路 修司

【合議体】

【審判長】 瀬川 勝久

【審判官】 井上 博之

【審判官】 近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５２４６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４４２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６６１４６（ＪＰ，Ａ）

(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】

半導体層と、
透光性基板と、
誘電体多層膜と、
Ａｇを主成分とし金属酸化物を含有する反射層と、がこの順に配置され、
前記誘電体多層膜と前記反射層とが接しており、
前記誘電体多層膜が（Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２）ｎ（但しｎは自然数）からなり、
前記金属酸化物がＮｂ_２Ｏ_５である半導体素子。

【請求項2】

前記金属酸化物の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項１に記載の半導体素子。

【請求項3】

前記金属酸化物は、前記反射層中に分散されている請求項１又は請求項２に記載の半導体素子。

【請求項4】

前記反射層における前記誘電体多層膜が設けられた面と反対側の面に、前記反対側の面から、第１金属層と、第２金属層と、をこの順に備える請求項１から請求項３の何れか１項に記載の半導体素子。

【請求項5】

前記第１金属層及び前記第２金属層は、それぞれ、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される元素を主成分として含む請求項４に記載の半導体素子。

【請求項6】

前記第１金属層と、前記第２金属層とは、互いに異なる元素を主成分として含む請求項５に記載の半導体素子。

【請求項7】

前記第２金属層における前記第１金属層が設けられた面と反対側の面に、Ａｕを主成分として含む第３金属層を備える請求項４から請求項６の何れか１項に記載の半導体素子。

【請求項8】

前記誘電体多層膜は、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜である請求項１から請求項７の何れか１項に記載の半導体素子。

【請求項9】

前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項１から請求項８の何れか１項に記載の半導体素子。

【請求項10】

第１の主面と前記第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する透光性基板の前記第１の主面上に半導体層を形成する工程と、
前記第２の主面上に誘電体多層膜を形成する工程と、
前記誘電体多層膜側に、Ａｇを主成分とし金属酸化物を含有する反射層を形成する工程と、を含み、
前記誘電体多層膜と前記反射層とが接しており、
前記誘電体多層膜が（Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２）ｎ（但しｎは自然数）からなり、
前記金属酸化物がＮｂ_２Ｏ_５である半導体素子の製造方法。

【請求項11】

前記反射層は、Ａｇターゲットと金属酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び金属酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び金属酸化物を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成される請求項１０に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項12】

前記金属酸化物の含有量は、前記反射層全質量に対し、０．０１質量％以上５質量％以下である請求項１０又は請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項13】

前記金属酸化物は、前記反射層中に分散されている請求項１０から請求項１２の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項14】

前記反射層を形成した後、
前記反射層側に第１金属層を形成する工程と、前記第１金属層側に第２金属層を形成する工程と、を含む請求項１０から請求項１３の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項15】

前記第１金属層及び前記第２金属層は、それぞれ、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される元素を主成分とする材料を用いて形成される請求項１４に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項16】

前記第１金属層と、前記第２金属層とが、互いに異なる元素を主成分とする材料を用いて形成される請求項１５に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項17】

前記第２金属層を形成した後、
前記第２金属層側にＡｕを主成分とする材料を用いて第３金属層を形成する工程を含む請求項１４から請求項１６の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項18】

前記誘電体多層膜は、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜である請求項１０から請求項１７の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項19】

前記半導体素子は、半導体発光素子である請求項１０から請求項１８の何れか１項に記載の半導体素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体素子及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、基板上に半導体発光素子構造及び電極を形成した半導体発光素子を、共晶半田を介して、実装基板に実装した半導体発光装置が知られている。半導体発光素子において、光の出力を増大させるために、例えば、発光素子の基板側を実装基板に固定する場合、基板裏面に反射層を設け、素子構造側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させるという方法がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、結晶基板の裏面に、Ａｇ等の金属材料からなる反射層と、結晶基板と反射層との間に設けられた密着層と、反射層における密着層の反対側に設けられた保護層と、を備える窒化物系半導体素子が開示されている。
また、特許文献２には、半導体発光素子に反射を促進させるための誘電体多層膜が設けられた窒化物系発光ダイオードが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−７２１４８号公報

【特許文献2】特開２００７−２４３０７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、反射層にＡｇを用いると、誘電体多層膜と反射層との密着性が低くなり、誘電体多層膜と反射層との界面において、反射層の剥がれが生じやすくなる。

【0006】

本開示に係る実施形態は、誘電体多層膜と反射層との密着性が高い半導体素子及びその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の実施形態に係る半導体素子は、半導体層と、透光性基板と、誘電体多層膜と、Ａｇを主成分とし金属酸化物を含有する反射層と、がこの順に配置されている。

【0008】

本開示の実施形態に係る半導体素子の製造方法は、第１の主面と前記第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する透光性基板の前記第１の主面上に半導体層を形成する工程と、前記第２の主面上に誘電体多層膜を形成する工程と、前記誘電体多層膜側に、Ａｇを主成分とし金属酸化物を含有する反射層を形成する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係る実施形態の半導体素子によれば、誘電体多層膜と反射層との密着性が高く、反射層の剥がれが生じにくい。また、本開示に係る実施形態の半導体素子の製造方法によれば、誘電体多層膜と反射層との密着性が高く、反射層の剥がれが生じにくい半導体素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。

【図1B】実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における断面を示す。

【図2】実施形態に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び金属酸化物の状態を模式的に示す断面図である。

【図3】実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。

【図4A】実施例１におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。

【図4B】実施例２におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。

【図4C】実施例３におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。

【図4D】比較例１におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。

【図5】実施例及び比較例における反射層の界面反射率を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜実施形態＞
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本実施形態の技術思想を具現化するための半導体素子を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

【0012】

［半導体素子］
まず、本実施形態に係る半導体素子について説明する。本実施形態に係る半導体素子は半導体発光素子である。
図１Ａは、実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す底面図である。図１Ｂは、実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における断面を示す。図２は、実施形態に係る半導体発光素子の誘電体多層膜と反射層との界面及び金属酸化物の状態を模式的に示す断面図である。なお、図２では、反射層中の金属酸化物の状態をわかりやすいように模式的に図示している。

【0013】

半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１の主面上に、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３及びｐ型窒化物半導体層４を持つ半導体層２０及びｎ側パッド電極５、ｐ側全面電極６、ｐ側パッド電極７を持つ電極を備えている。また、半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１の主面に向かい合う第２の主面上に、誘電体多層膜８と、反射層９と、第１金属層１０と、第２金属層１１と、第３金属層１２と、がこの順に積層された積層膜３０を備えている。なお、半導体発光素子１００は、後述するウェハ分割工程でチップ化する際のウェハを切断する部位（切断領域部）を含むものである。

【0014】

（透光性基板）
透光性基板１としては特に限定されるものではなく、例えば、窒化物半導体を成長させる基板として、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面）基板、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）基板、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ_３）基板、ＬｉＡｌＯ_２基板、ＬｉＧａＯ_３基板、ＧａＮ基板等が挙げられる。透光性基板１としては、好ましくは酸化物基板であり、更に好ましくはウルツ鉱型結晶である。

【0015】

（半導体層及び電極）
半導体層２０は、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とを有し、電極は、ｎ側パッド電極５と、ｐ側全面電極６と、ｐ側パッド電極７と、を有する。
本実施形態では、半導体発光素子１００は、透光性基板１の第１の主面上に、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、ｐ側全面電極６とを積層して備える。更に、半導体発光素子１００は、ｐ型窒化物半導体層４及び発光層３、更にｎ型窒化物半導体層２の一部が除去されて露出したｎ型窒化物半導体層２上の一部の領域にｎ側パッド電極５を備え、ｐ側全面電極６上の一部の領域にｐ側パッド電極７を備える。

【0016】

なお、透光性基板１は、その表面（第１の主面）又は裏面（第２の主面）が凹凸形状に加工されて、光取り出し効率を高める構造を有していてもよい。また、透光性基板１の第１の主面上にマスク層、バッファ層、中間層等を介して半導体層２０が形成されていてもよい。

【0017】

半導体層の材料としては、例えば、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等が好適に用いられる。ｐ側全面電極６は、導電性酸化物から形成される。導電性酸化物としては、例えば、Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｍｇからなる群から選択された少なくとも一種を含む酸化物、具体的にはＺｎＯ，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＳｎＯ_２，インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）が挙げられる。ｎ側パッド電極５及びｐ側パッド電極７の材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ等の単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。或いは、前記の単体金属や、これらの金属を主成分とする合金を用いた積層構造とすることもできる。

【0018】

（誘電体多層膜）
誘電体多層膜８は屈折率の異なる２種以上からなる誘電体膜を交互に積層させた多層構造の膜である。具体的には屈折率の異なる２種以上の膜を波長／４ｎ（ｎは屈折率）の厚みで交互に積層したＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜であり、所定の波長の光を高効率に反射できる。誘電体多層膜８の材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌから選択される少なくとも１つの元素の酸化物が好ましく、誘電体多層膜８は、この酸化物を主成分として含むことが好ましい。誘電体多層膜８は、特に前記少なくとも１つの元素の酸化物を主成分として含む誘電体膜を、少なくとも２種繰り返し積層したものとすることがより好ましい。

【0019】

また誘電体多層膜８は、酸化物の積層構造とし、例えば（Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２）ｎ（但しｎは自然数）で構成される。更に、誘電体多層膜８は、屈折率の異なる２種の誘電体膜の積層構造とすることが好ましい。屈折率の異なる２種の誘電体膜において、低屈折率材料としてＳｉＯ_２が挙げられ、また、高屈折率材料としてＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等が挙げられる。誘電体多層膜８をこのような構造とすることにより、金属材料からなる反射膜と比較して、光の吸収による損失の少ない反射膜とすることができる。
なお、「主成分として含む」とは、これらの酸化物のみからなるものであってもよく、これらの酸化物の他、例えば、微量の不純物や、その他の微量の元素が含まれていてもよいことを意味する。これは、以下に説明する他の層の元素についても同様である。

【0020】

（反射層）
反射層９は、Ａｇを主成分とし金属酸化物４０を含有する銀合金層であり、素子構造側への光の反射率を向上させて、光の取り出し効率を向上させる層である。図１Ｂ、図２に示すように、反射層９は、誘電体多層膜８の下面の全領域に設けられている。金属酸化物４０は、反射層９中に均一に分散されている。反射層９が金属酸化物４０を含むことにより、図２に示すように、反射層９と誘電体多層膜８との界面において、金属酸化物４０と、反射層９中のＡｇとが並存する擬似的な遷移層が形成される。このような擬似的な遷移層が形成されることにより、反射層９の誘電体多層膜８との密着性を高めることができ、信頼性の高い半導体発光素子１００が得られる。なお、図２中、符号Ａは擬似的な遷移層を概略的に示したものである。

【0021】

ここで、反射層９と誘電体多層膜８との界面において、金属酸化物４０と、反射層９中のＡｇとが並存するとは、金属酸化物４０の一部が界面に存在し、金属酸化物４０がＡｇと共に誘電体多層膜８に接している状態をいう。また、擬似的な遷移層とは、実際には層を形成しているものではないが、界面での金属酸化物４０とＡｇとの存在により、これらが界面において層状に疑似できる状態であることをいう。

【0022】

また、反射層９中に金属酸化物４０が存在することにより、ピンニング効果を発現し、反射層９の主成分となるＡｇの結晶粒の成長を抑制することができる。これにより、半導体装置のアッセンブリ工程の熱履歴による結晶粒の成長が抑えられ、反射層９の表面の平滑性を維持したり、反射層９内の空隙（ボイド）の発生を抑えたりすることができる。したがって、反射層９は、高い反射率や放熱性を維持しやすいものとなる。

【0023】

なお、図２において、金属酸化物４０ａは、反射層９中に粒状の形態で分散された金属酸化物４０を示したものであり、金属酸化物４０ｂは、反射層９と誘電体多層膜８との界面に付着した金属酸化物４０を示したものである。ここで、金属酸化物４０ｂが、金属酸化物４０ｂのみで層状とならず、Ａｇの一部が誘電体多層膜８に接していることが必要である。但し、Ａｇの一部が誘電体多層膜８に接していれば、金属酸化物４０ｂが繋がって網目状になっていてもよい。なお、金属酸化物４０の添加量が少ない場合は、界面における金属酸化物４０の付着量が少なく、金属酸化物４０ｂが島状に形成された擬似的な遷移層となりやすい。島状とは、金属酸化物４０ｂが繋がらず、金属酸化物４０ｂが点在したような状態をいう。この場合も、金属酸化物４０ｂとＡｇとが並存しているため、擬似的な遷移層を形成しているといえる。

【0024】

反射層９中の金属酸化物４０は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＮｉＯ、ＨｆＯ_２から選択される少なくとも１つの物質であることが好ましい。反射層９中の金属酸化物４０は、誘電体多層膜８との密着性の観点からは、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２から選択される少なくとも１つの物質であることがより好ましい。

【0025】

反射層９中の金属酸化物４０の含有量は、反射層９全質量に対し、０質量％より多ければ良い。金属酸化物４０が０質量％超であることで、反射層９と誘電体多層膜８との密着性が向上する。反射層９中の金属酸化物４０の含有量は、誘電体多層膜８との密着性の観点からは、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０２質量％以上である。また、反射層９中の金属酸化物４０の含有量は、反射層９の反射率（初期反射率）の観点からは、好ましくは５質量％以下、より好ましくは４質量％以下、更に好ましくは２．５質量％以下である。

【0026】

なお、反射層９は、含有する金属酸化物４０の透明度が高いほど反射率が高くなるため、金属酸化物４０の透明度が高いほど、金属酸化物４０の含有量は多くてもよい。

【0027】

反射層９中の金属酸化物４０の含有量の測定は、誘導結合プラズマ発光分析法（Inductivelycoupled plasma atomic emission spectrometry;ＩＣＰ−ＡＥＳ）により行うことができる。

【0028】

（第１金属層及び第２金属層）
第１金属層１０及び第２金属層１１は、反射層９における誘電体多層膜８が設けられた面と反対側の面に、前記反対側の面からこの順に設けられたものであり、反射層９を保護する保護層としての機能を有する。
第１金属層１０及び第２金属層１１は、それぞれ、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される元素を主成分として含むことが好ましい。
第１金属層１０及び第２金属層１１の金属材料として、化学的及び熱的に比較的安定な白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ）を用いることで、反射層９を保護する効果が向上し、反射層９の機能を好適に引き出すことができる。また、白金族元素の他、白金族元素の同族元素である鉄族元素（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）を用いることで、同様な保護効果が期待できる。

【0029】

また、第１金属層１０と、第２金属層１１とは、前記の元素のうちで、互いに異なる元素を主成分として含むことが好ましい。第１金属層１０と、第２金属層１１とで異なる金属材料とすることで、前記各元素間における互いに異なる性質を前記保護効果に好適に利用できる。つまり、互いに性質が異なる元素で２層の構造とすることで、より強固な保護効果が得られやすくなる。

【0030】

（第３金属層）
第３金属層１２は、Ａｕを主成分として含む層であり、第２金属層１１における第１金属層１０が設けられた面と反対側の面に設けられている。
実装用基板と半導体発光素子１００との間にＡｕ共晶系ダイボンド材料を用いる場合には、第３金属層１２を設けることで、保護層（第１金属層１０及び第２金属層１１）とダイボンド材料との間の密着性を向上させることができる。また、第３金属層１２を設けることで、ダイボンド材料の成分（例えば、Ｓｎ）の保護層への拡散を防止することができる。

【0031】

［半導体発光素子の動作］
次に、半導体発光素子１００の動作について、図１Ｂを参照して説明する。
半導体発光素子１００は、ｎ側パッド電極５及びｐ側パッド電極７を介して半導体層２０に電流が供給されると、発光層３が発光する。発光層３が発光した光は、半導体層２０や透光性基板１内を伝搬し、図において上方へ進む光は半導体層２０側（素子構造側）から外部に取り出される。また、図において下方へ進む光は、誘電体多層膜８及び反射層９により上方に反射され、半導体層２０側から外部に取り出される。

【0032】

＜半導体発光素子の製造方法＞
次に、本実施形態に係る半導体発光素子の製造方法について説明する。図３は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の半導体発光素子１００の製造方法は、一例として、半導体層形成工程Ｓ１０１と、電極形成工程Ｓ１０２と、誘電体多層膜形成工程Ｓ１０３と、反射層形成工程Ｓ１０４と、第１金属層形成工程Ｓ１０５と、第２金属層形成工程Ｓ１０６と、第３金属層形成工程Ｓ１０７と、ウェハ分割工程Ｓ１０８と、を含み、この順に行う。なお、各部材の材質や配置等については、前記した半導体発光素子１００の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。

【0033】

（半導体層形成工程、電極形成工程）
半導体層形成工程Ｓ１０１は、第１の主面と第１の主面に向かい合う第２の主面とを有する透光性基板１の第１の主面上に半導体層２０を形成する工程である。電極形成工程Ｓ１０２は、半導体層２０上に電極（ｐ側全面電極６、ｐ側パッド電極７、ｎ側パッド電極５）を形成する工程である。半導体層２０及び電極は、公知の製造方法によって形成され、一例として、以下の方法により形成することができる。

【0034】

半導体層２０は、透光性基板１の第１の主面上に、ＭＯＶＰＥ反応装置にて、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３、ｐ型窒化物半導体層４を構成するそれぞれの半導体を順次成長させる。次に、ｐ型窒化物半導体層４上に所定の形状のレジストマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置で、ｐ型窒化物半導体層４及び発光層３、更にｎ型窒化物半導体層２のｎ型コンタクト層が露出するまでエッチングを行い、レジストを除去する。

【0035】

その後、ウェハの全面に、ｐ側全面電極６として、例えばＩＴＯ膜をスパッタリング装置にて成膜する。そして、ｐ型窒化物半導体層４上のほぼ全面にＩＴＯ膜が残るように、レジストマスクを形成してエッチングを行い、その後、レジストを除去する。次に、露出させたｎ型窒化物半導体層２上、及びｐ側全面電極６上のそれぞれにおける所定領域を空けたマスクをフォトレジストにて形成する。そして、スパッタリング装置にて、ウェハ上に、パッド電極用の金属膜を連続的に順次成膜する。そして、レジストを除去し（リフトオフ）、ｎ側パッド電極５及びｐ側パッド電極７を形成する。その後、ｎ側パッド電極５及びｐ側パッド電極７が形成された側と異なる側のウェハを研削又は研磨し、凹凸を小さくする。

【0036】

（誘電体多層膜形成工程）
誘電体多層膜形成工程Ｓ１０３は、透光性基板１の第２の主面上に誘電体多層膜８を形成する工程である。誘電体多層膜８は、例えば、スパッタリング法や蒸着法等により、誘電体材料を透光性基板１の第２の主面上に積層することで形成することができる。

【0037】

（反射層形成工程）
反射層形成工程Ｓ１０４は、誘電体多層膜８側（誘電体多層膜８の下面側）に、Ａｇを主成分とし金属酸化物４０を含有する反射層９を形成する工程である。
反射層９は、例えば、Ａｇ（純銀を含む）ターゲットと金属酸化物ターゲットとを用いた同時スパッタリング法、Ａｇ及び金属酸化物を含む合金ターゲットを用いたスパッタリング法、又は、Ａｇ及び金属酸化物４０を含む合金蒸着材料を用いた蒸着法により形成することができる。これらのスパッタリング法や蒸着法を用いることで、反射層９中に金属酸化物４０が分散された反射層９を形成することができる。

【0038】

合金ターゲットや合金蒸着材料に用いる合金は、Ａｇを主成分とし、Ａｇ中に金属酸化物４０を含むことで合金としたものである。ここでは、金属酸化物４０は、ナノサイズでＡｇ中に分散させている。また、蒸着法としては、合金蒸着材料を用いる場合の他、Ａｇ（純銀を含む）からなる蒸着材料と、金属酸化物４０からなる蒸着材料とを用いて、これらの蒸着材料を同時に蒸着させて反射層９を形成する方法を用いることもできる。
スパッタリング法や蒸着法のその他の条件や手順等は、公知の方法で行うことができる。

【0039】

（第１金属層形成工程、第２金属層形成工程、第３金属層形成工程）
第１金属層形成工程Ｓ１０５は、反射層９側（反射層９の下面側）に第１金属層１０を形成する工程である。第２金属層形成工程Ｓ１０６は、第１金属層１０側（第１金属層１０の下面側）に第２金属層１１を形成する工程である。第３金属層形成工程Ｓ１０７は、第２金属層１１側（第２金属層１１の下面側）に第３金属層１２を形成する工程である。

【0040】

第１金属層１０、第２金属層１１及び第３金属層１２は、当該分野で公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンビームアシスト蒸着法、めっき法等によって形成することができる。

【0041】

（ウェハ分割工程）
ウェハ分割工程Ｓ１０８は、半導体層２０、電極及び積層膜３０が形成されたウェハをチップに分割する工程である。
ウェハの分割は、一例として以下の方法で行うことができる。まず、チップ化する際のウェハを切断する部位（切断領域部）において透光性基板１の内部を焦点とするように、レーザー光を半導体層２０側から照射する。これにより、透光性基板１の内部に変質部を形成する。この変質部は透光性基板１の厚み方向、つまり透光性基板１の主面に対して略垂直な方向に延伸する割断溝である。レーザー光としては、例えばフェムト秒レーザーが挙げられる。次に、切断領域部でウェハを切断し、個々の半導体発光素子をチップ状に分割する。ウェハの切断は、例えば、スクライブやダイシングにより行うことができる。
また、ウェハの分割は、例えば、レーザーアブレーションとブレイクとの組合せで行うこともできる。例えば、強いレーザー光を半導体層２０の表面に照射し、局所的に高温となった表面層を蒸発させることによってできた溝に沿って、ブレイクを行う。これにより個々の半導体発光素子をチップ状に分割できる。

【0042】

＜他の実施形態＞
前記実施形態の半導体発光素子１００は、第１金属層１０及び第２金属層１１からなる保護層や、第３金属層１２を備えるものとしたが、保護層や第３金属層１２を備えない形態であってもよい。また、保護層は、第１金属層１０及び第２金属層１１のうちのいずれか一方を有するものとしてもよい。
また、半導体発光素子１００の製造方法は、例えば、誘電体多層膜形成工程Ｓ１０３と、反射層形成工程Ｓ１０４と、第１金属層形成工程Ｓ１０５と、第２金属層形成工程Ｓ１０６と、第３金属層形成工程Ｓ１０７と、をこの順に行った後、半導体層形成工程Ｓ１０１と、電極形成工程Ｓ１０２と、をこの順に行い、その後、ウェハ分割工程Ｓ１０８を行うものであってもよい。

【実施例】

【0043】

以下、実施例について説明する。図４Ａ〜Ｃは、それぞれ、実施例１〜３におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。図４Ｄは、比較例１におけるチップ状に切断された半導体発光素子を第３金属層側から撮影した写真である。図５は、実施例及び比較例における反射層の界面反射率を示すグラフである。なお、図４Ａ〜Ｄでは、画像を見易い大きさにして図示している。

【0044】

［実施例１］
図１Ａ、図１Ｂに示す形態の半導体発光素子を以下のようにして作製した。
まず、半導体発光素子の半導体層として、サファイア基板の表面上に、ｎ型窒化物半導体層、発光層及びｐ型窒化物半導体層を積層した。次に、ｎ型窒化物半導体層上にｎ側パッド電極、ｐ型窒化物半導体層上にｐ側全面電極、更にｐ側全面電極上にｐ側パッド電極を形成した。

【0045】

このサファイア基板の裏面を研磨により２００μｍまで薄くし、その表面にスパッタリング法により誘電体多層膜（Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２）n（但しｎは自然数）を２μｍの厚さに成るように成膜した。更に誘電体多層膜上に、ＡｇターゲットとＨｆＯ_２ターゲットを用いた同時スパッタリング法により、ＨｆＯ_２を含有する反射層を１２０ｎｍの厚さで成膜した。更にスパッタリング法により、反射層上に、第１金属層としてＮｉ膜を１００ｎｍの厚さで、第２金属層としてＲｈ膜を２００ｎｍの厚さで、第３金属層としてＡｕ膜を５００ｎｍの厚さでこの順に成膜した。このようにして、サファイア基板の裏面に積層膜を形成した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、反射層のＨｆＯ_２含有量を測定したところ、０．２４質量％であった。

【0046】

次に、強いレーザー光を半導体層の表面に照射し、表面層を蒸発させた。これによりできた溝に沿ってブレイクを行うことにより個々の半導体発光素子をチップ状に分割した。これによって、実施例１の半導体発光素子を得た。

【0047】

［実施例２］
実施例２の製造工程では、実施例１のＨｆＯ_２を含有する反射層の代わりに、Ｎｂ_２Ｏ_５を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の半導体発光素子を製造した。なお、Ｎｂ_２Ｏ_５を含有する反射層はＡｇターゲットとＮｂ_２Ｏ_５ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、反射層のＮｂ_２Ｏ_５含有量を測定したところ、０．０７質量％であった。

【0048】

［実施例３］
実施例３の製造工程では、実施例１のＨｆＯ_２を含有する反射層の代わりに、Ｇａ_２Ｏ_３を含有する反射層を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の半導体発光素子を製造した。なお、Ｇａ_２Ｏ_３を含有する反射層はＡｇターゲットとＧａ_２Ｏ_３ターゲットを用いた同時スパッタリング法により形成した。なお、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析により、反射層のＧａ_２Ｏ_３含有量を測定したところ、０．０３質量％であった。

【0049】

［比較例１］
比較例１の製造工程では、実施例１のＨｆＯ_２を含有する反射層の代わりに、純銀層を形成した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の半導体発光素子を製造した。なお、純銀層はＡｇターゲットのみを用いたスパッタリング法により形成した。

【0050】

上記実施例１、実施例２、実施例３及び比較例１の半導体発光素子のそれぞれの集合体を第３金属層側（積層膜側）から観察した。観察は、キーエンス デジタルマイクロスコープＶＨＸ−７００Ｆ装置を用い、２５倍の条件で行った。図４Ａ〜Ｄに示すとおり、比較例１では誘電体多層膜と純銀層である反射層との界面で反射層が多く剥れていたのに対して、実施例１、実施例２、実施例３では、それぞれＨｆＯ_２を含有する反射層、Ｎｂ_２Ｏ_５を含有する反射層、Ｇａ_２Ｏ_３を含有する反射層の剥れが無く、チップ加工性が顕著に改善していた。なお、図４Ｄの比較例１の写真において、符号Ｂで示す黒い四角の部位はチップが抜け落ちたチップ抜けの部位である。また、図４Ｄの比較例１の写真において、図４Ａ〜Ｃの実施例１〜３の写真と比較してチップ抜け以外の明度の異なる部位（四角の部位及びその集合したもの）が、剥がれが生じた部位である。剥がれが生じた部位の一部を符号Ｃで示す。

【0051】

また、実施例１のＨｆＯ_２を含有する反射層、実施例２のＮｂ_２Ｏ_５を含有する反射層、実施例３のＧａ_２Ｏ_３を含有する反射層、比較例１の純銀層の反射層について、誘電体多層膜との界面の反射率について調べた。具体的には、各反射層をスライドガラスに成膜し、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製のＵ−３０１０形の分光光度計（ＲＯＭ Ｖｅｒ：２５２０ １０）を用いて、スライドガラス越しに各反射層の界面反射率を調べた。図５に示すように、実施例１〜３の金属酸化物を含有する反射層は、比較例１の金属酸化物を含有しない反射層と同等の反射率を有していた。このことから、反射層に、前記の割合で金属酸化物を添加させても、純銀層と同等の反射率を維持できることがわかる。
また、前記のとおり、比較例１の金属酸化物を含有しない反射層は、誘電体多層膜との界面で多くの剥れが生じたのに対し、実施例１〜３の金属酸化物を含有する反射層は剥れが生じず、高い密着性を有していた。

【0052】

以上、本発明に係る半導体素子及びその製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本開示の実施形態に係る半導体素子は、各種照明器具、車両搭載用照明、ディスプレイ、インジケータ等の発光素子を用いる全ての半導体発光装置に利用することができる。また、受光装置等の光素子を用いた装置の他、パワートランジスタ等の半導体装置、半導体電子デバイスにも応用することができる。

【符号の説明】

【0054】

１ 透光性基板
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 ｎ側パッド電極
６ ｐ側全面電極
７ ｐ側パッド電極
８ 誘電体多層膜
９ 反射層
１０ 第１金属層
１１ 第２金属層
１２ 第３金属層
２０ 半導体層
３０ 積層膜
４０、４０ａ、４０ｂ 金属酸化物
１００ 半導体発光素子（半導体素子）
Ａ 擬似的な遷移層
Ｂ チップ抜けの部位
Ｃ 反射層の剥がれが生じた部位

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】