特許 6995227 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-16

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20220106BHJP

   H01L 33/44 20100101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

H01L33/58

H01L33/44

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021001667

(22)【出願日】2021-01-07

【審査請求日】2021-07-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 紀隆

(72)【発明者】

【氏名】稲津 哲彦

【審査官】大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－２０７９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１３７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５４８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１８１６２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／０４２９０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１８２２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５００５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２３１８４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１７７９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０４５７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層の上面に設けられ、Ｒｈを含むｐ側コンタクト電極と、
前記ｎ型半導体層の第２上面に設けられるｎ側コンタクト電極と、
前記ｐ側コンタクト電極上に設けられるｐ側パッド開口と、前記ｎ側コンタクト電極上に設けられるｎ側パッド開口とを有し、前記ｎ型半導体層、前記活性層および前記ｐ型半導体層の側面を被覆し、前記ｐ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｐ側コンタクト電極を被覆し、前記ｎ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｎ側コンタクト電極を被覆する保護層と、
前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極と、
前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極と、を備え、
前記保護層は、ＳｉＯ_２から構成される第１誘電体層と、前記第１誘電体層とは異なる酸化物材料から構成され、前記第１誘電体層を被覆する第２誘電体層と、ＳｉＯ_２から構成され、前記第２誘電体層を被覆する第３誘電体層とを含み、
前記第１誘電体層の炭素濃度は、前記第３誘電体層の炭素濃度よりも小さく、
前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層のそれぞれは、前記活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である半導体発光素子。

【請求項2】

前記第１誘電体層の厚さは、前記ｎ側コンタクト電極の厚さおよび前記ｐ側コンタクト電極の厚さよりも大きい、請求項１に記載の半導体発光素子。

【請求項3】

前記第１誘電体層の厚さは、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
前記第２誘電体層の厚さおよび前記第３誘電体層の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の半導体発光素子。

【請求項4】

ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層の第１上面にＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層を形成する工程と、
前記活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、
前記ｎ型半導体層の第２上面が露出するように前記ｐ型半導体層および前記活性層の一部を除去する工程と、
前記ｐ型半導体層の上面にＲｈを含むｐ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記ｎ型半導体層の前記第２上面にｎ側コンタクト電極を形成する工程と、
第１酸化物材料から構成され、前記ｎ型半導体層、前記活性層および前記ｐ型半導体層の側面を被覆し、前記ｐ側コンタクト電極および前記ｎ側コンタクト電極を被覆する第１誘電体層を形成する工程と、
前記第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料から構成され、前記第１誘電体層を被覆する第２誘電体層を形成する工程と、
ＳｉＯ_２から構成され、前記第２誘電体層を被覆する第３誘電体層を原子層堆積法で形成する工程と、
前記ｐ側コンタクト電極上の前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層を除去してｐ側パッド開口を形成する工程と、
前記ｎ側コンタクト電極上の前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層を除去してｎ側パッド開口を形成する工程と、
前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極を形成する工程と、
前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極を形成する工程と、を備え、
前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層のそれぞれは、前記活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である、半導体発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記第１誘電体層は、プラズマ励起化学気相成長法で形成され、前記第２誘電体層は、原子層堆積法で形成される、請求項４に記載の半導体発光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体発光素子は、基板上に積層されるｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層を有し、ｎ型半導体層上にｎ側電極が設けられ、ｐ型半導体層上にｐ側電極が設けられる。半導体発光素子の表面には酸化シリコンから構成される保護膜が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１７１１４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

耐湿性の高い保護膜として窒化シリコンが知られているが、窒化シリコンは紫外光を吸収する特性があるため、発光効率の低下につながりうる。

【0005】

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐湿性および発光効率の双方を向上できる半導体発光素子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の半導体発光素子は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層と、ｎ型半導体層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層と、活性層上に設けられるｐ型半導体層と、ｐ型半導体層の上面に設けられ、Ｒｈを含むｐ側コンタクト電極と、ｎ型半導体層の第２上面に設けられるｎ側コンタクト電極と、ｐ側コンタクト電極上に設けられるｐ側パッド開口と、ｎ側コンタクト電極上に設けられるｎ側パッド開口とを有し、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層の側面を被覆し、ｐ側パッド開口とは異なる箇所においてｐ側コンタクト電極を被覆し、ｎ側パッド開口とは異なる箇所においてｎ側コンタクト電極を被覆する保護層と、ｐ側パッド開口においてｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極と、ｎ側パッド開口においてｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極と、を備える。保護層は、ＳｉＯ_２から構成される第１誘電体層と、第１誘電体層とは異なる酸化物材料から構成され、第１誘電体層を被覆する第２誘電体層と、ＳｉＯ_２から構成され、第２誘電体層を被覆する第３誘電体層とを含む。第１誘電体層の炭素濃度は、第３誘電体層の炭素濃度よりも小さい。第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層のそれぞれは、活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である。

【0007】

本発明の別の態様は、半導体発光素子の製造方法である。この方法は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層の第１上面にＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層を形成する工程と、活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、ｎ型半導体層の第２上面が露出するようにｐ型半導体層および活性層の一部を除去する工程と、ｐ型半導体層の上面にＲｈを含むｐ側コンタクト電極を形成する工程と、ｎ型半導体層の第２上面にｎ側コンタクト電極を形成する工程と、第１酸化物材料から構成され、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層の側面を被覆し、ｐ側コンタクト電極およびｎ側コンタクト電極を被覆する第１誘電体層を形成する工程と、第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料から構成され、第１誘電体層を被覆する第２誘電体層を形成する工程と、ＳｉＯ_２から構成され、第２誘電体層を被覆する第３誘電体層を原子層堆積法で形成する工程と、ｐ側コンタクト電極上の第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層を除去してｐ側パッド開口を形成する工程と、ｎ側コンタクト電極上の第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層を除去してｎ側パッド開口を形成する工程と、ｐ側パッド開口においてｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極を形成する工程と、ｎ側パッド開口においてｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極を形成する工程と、を備える。第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層のそれぞれは、活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、半導体発光素子の耐湿性および発光効率の双方を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図3】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図4】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図5】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図6】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図7】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図8】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図9】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【図10】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。

【0011】

本実施の形態に係る半導体発光素子は、中心波長λが約３６０ｎｍ以下となる「深紫外光」を発するように構成され、いわゆるＤＵＶ－ＬＥＤ（Deep UltraViolet-Light Emitting Diode）チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、バンドギャップが約３．４ｅＶ以上となる窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料が用いられる。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ～３２０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。

【0012】

本明細書において、「ＡｌＧａＮ系半導体材料」とは、少なくとも窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム（ＩｎＮ）などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、Ｉｎ_{１－ｘ－ｙ}Ａｌ_ｘＧａ_ｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成で表すことができ、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮを含む。本明細書の「ＡｌＧａＮ系半導体材料」は、例えば、ＡｌＮおよびＧａＮのそれぞれのモル分率が１％以上であり、好ましくは５％以上、１０％以上または２０％以上である。

【0013】

また、ＡｌＮを含まない材料を区別するために「ＧａＮ系半導体材料」ということがある。「ＧａＮ系半導体材料」には、ＧａＮやＩｎＧａＮが含まれる。同様に、ＧａＮを含まない材料を区別するために「ＡｌＮ系半導体材料」ということがある。「ＡｌＮ系半導体材料」には、ＡｌＮやＩｎＡｌＮが含まれる。

【0014】

図１は、実施の形態に係る半導体発光素子１０の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子１０は、基板２０と、ベース層２２と、ｎ型半導体層２４と、活性層２６と、ｐ型半導体層２８と、ｐ側コンタクト電極３０と、ｐ側電流拡散層３２と、ｎ側コンタクト電極３４と、ｎ側電流拡散層３６と、保護層３８と、ｐ側パッド電極４０ｐと、ｎ側パッド電極４０ｎとを備える。

【0015】

図１において、矢印Ａで示される方向を「上下方向」または「厚み方向」ということがある。また、基板２０から見て、基板２０から離れる方向を上側、基板２０に向かう方向を下側ということがある。

【0016】

基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａとは反対側の第２主面２０ｂとを有する。第１主面２０ａは、ベース層２２からｐ型半導体層２８までの各層を成長させるための結晶成長面である。基板２０は、半導体発光素子１０が発する深紫外光に対して透光性を有する材料から構成され、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）から構成される。第１主面２０ａには、深さおよびピッチがサブミクロン（１μｍ以下）である微細な凹凸パターン（不図示）が形成されてもよい。このような基板２０は、パターン化サファイア基板（ＰＳＳ；Patterned Sapphire Substrate）とも呼ばれる。第２主面２０ｂは、活性層２６が発する深紫外光を外部に取り出すための光取り出し面である。基板２０は、ＡｌＮから構成されてもよいし、ＡｌＧａＮから構成されてもよい。基板２０の第１主面２０ａは、パターン化されていない平坦面で構成されてもよい。

【0017】

ベース層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に設けられる。ベース層２２は、ｎ型半導体層２４を形成するための下地層（テンプレート層）である。ベース層２２は、例えば、アンドープのＡｌＮ層であり、具体的には高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ－ＡｌＮ；High Temperature-AlN）層である。ベース層２２は、ＡｌＮ層上に形成されるアンドープのＡｌＧａＮ層を含んでもよい。基板２０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、ベース層２２は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。つまり、ベース層２２は、アンドープのＡｌＮ層およびＡｌＧａＮ層の少なくとも一方を含む。

【0018】

ベース層２２は、第１上面２２ａと、第２上面２２ｂとを有する。第１上面２２ａは、ｎ型半導体層２４が形成される部分であり、第２上面２２ｂは、ｎ型半導体層２４が形成されない部分である。ここで、第１上面２２ａが位置する領域を「第１領域Ｗ１」と定義し、第２上面２２ｂが位置する領域を「第２領域Ｗ２」と定義する。第２領域Ｗ２は、半導体発光素子１０の外周に沿って枠状に定義される。第１領域Ｗ１は、第２領域Ｗ２の内側に定義される。

【0019】

ｎ型半導体層２４は、ベース層２２の第１上面２２ａに設けられる。ｎ型半導体層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｎ型の不純物としてＳｉがドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、活性層２６が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが４．３ｅＶ以上となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、ＡｌＮのモル分率が８０％以下、つまり、バンドギャップが５．５ｅＶ以下となるように形成されることが好ましく、ＡｌＮのモル分率が７０％以下（つまり、バンドギャップが５．２ｅＶ以下）となるように形成されることがより望ましい。ｎ型半導体層２４は、１μｍ～３μｍ程度の厚さを有し、例えば、２μｍ程度の厚さを有する。

【0020】

ｎ型半導体層２４は、不純物であるＳｉの濃度が１×１０^１８／ｃｍ^３以上５×１０^１９／ｃｍ^３以下となるように形成される。ｎ型半導体層２４は、Ｓｉ濃度が５×１０^１８／ｃｍ^３以上３×１０^１９／ｃｍ^３以下となるように形成されることが好ましく、７×１０^１８／ｃｍ^３以上２×１０^１９／ｃｍ^３以下となるように形成されることが好ましい。ある実施例において、ｎ型半導体層２４のＳｉ濃度は、１×１０^１９／ｃｍ^３前後であり、８×１０^１８／ｃｍ^３以上１．５×１０^１９／ｃｍ^３以下の範囲である。

【0021】

ｎ型半導体層２４は、第１上面２４ａと、第２上面２４ｂとを有する。第１上面２４ａは、活性層２６が形成される部分であり、第２上面２４ｂは、活性層２６が形成されない部分である。ここで、第１上面２４ａが位置する領域を「第３領域Ｗ３」と定義し、第２上面２４ｂが位置する領域を「第４領域Ｗ４」と定義する。第４領域Ｗ４は、第３領域Ｗ３に隣接している。

【0022】

活性層２６は、ｎ型半導体層２４の第１上面２４ａに設けられる。活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、ｎ型半導体層２４とｐ型半導体層２８の間に挟まれてダブルへテロ構造を形成する。活性層２６は、波長３５５ｎｍ以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成され、例えば、波長３２０ｎｍ以下の深紫外光を出力できるようにＡｌＮ組成比が選択される。

【0023】

活性層２６は、例えば、単層または多層の量子井戸構造を有し、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される障壁層と、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成される。活性層２６は、例えば、ｎ型半導体層２４と直接接触する第１障壁層と、第１障壁層の上に設けられる第１井戸層とを含む。第１井戸層とｐ型半導体層２８の間に、障壁層および井戸層の一以上のペアが追加的に設けられてもよい。障壁層および井戸層は、１ｎｍ～２０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ～１０ｎｍ程度の厚さを有する。

【0024】

活性層２６は、ｐ型半導体層２８と直接接触する電子ブロック層をさらに含んでもよい。電子ブロック層は、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ＡｌＮのモル分率が４０％以上、好ましくは、５０％以上となるように形成される。電子ブロック層は、ＡｌＮのモル分率が８０％以上となるように形成されてもよく、実質的にＧａＮを含まないＡｌＮ系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層は、１ｎｍ～１０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、２ｎｍ～５ｎｍ程度の厚さを有する。

【0025】

ｐ型半導体層２８は、活性層２６の上に形成される。ｐ型半導体層２８は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層またはｐ型のＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされるＡｌＧａＮ層またはＧａＮ層である。ｐ型半導体層２８は、例えば、２０ｎｍ～４００ｎｍ程度の厚さを有する。

【0026】

ｐ型半導体層２８は、複数の層が積層された積層構造を有してもよい。ｐ型半導体層２８は、例えば、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を有してもよい。ｐ型クラッド層は、ｐ型コンタクト層と比較してＡｌＮ比率の高いｐ型ＡｌＧａＮ層であり、活性層２６と直接接触するように設けられる。ｐ型コンタクト層は、ｐ型クラッド層と比較してＡｌＮ比率の低いｐ型ＡｌＧａＮ層またはｐ型ＧａＮ層である。ｐ型コンタクト層は、ｐ型クラッド層の上に設けられ、ｐ側コンタクト電極３０と直接接触するように設けられる。ｐ型クラッド層は、ｐ型第１クラッド層と、ｐ側第２クラッド層とを有してもよい。

【0027】

ｐ型第１クラッド層は、活性層２６が発する深紫外光を透過するように組成比が選択される。ｐ型第１クラッド層は、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように構成される。ｐ型第１クラッド層のＡｌＮ比率は、例えば、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率と同程度、または、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率よりも大きい。ｐ型クラッド層のＡｌＮ比率は、７０％以上または８０％以上であってもよい。ｐ型第１クラッド層は、１０ｎｍ～１００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１５ｎｍ～７０ｎｍ程度の厚さを有する。

【0028】

ｐ型第２クラッド層は、ｐ型第１クラッド層上に設けられる。ｐ型第２クラッド層は、ＡｌＮ比率が中程度のｐ型ＡｌＧａＮ層であり、ｐ型第１クラッド層よりもＡｌＮ比率が低く、ｐ型コンタクト層よりもＡｌＮ比率が高い。ｐ型第２クラッド層は、例えば、ＡｌＮのモル分率が２５％以上、好ましくは、４０％以上または５０％以上となるように形成される。ｐ型第２クラッド層のＡｌＮ比率は、例えば、ｎ型半導体層２４のＡｌＮ比率の±１０％程度となるように形成される。ｐ型第２クラッド層は、５ｎｍ～２５０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１０ｎｍ～１５０ｎｍ程度の厚さを有する。なお、ｐ型第２クラッド層が設けられなくてもよく、ｐ型クラッド層がｐ型第１クラッド層のみで構成されてもよい。

【0029】

ｐ型コンタクト層は、相対的に低ＡｌＮ比率のｐ型ＡｌＧａＮ層またはｐ型ＧａＮ層である。ｐ型コンタクト層は、ｐ側コンタクト電極３０と良好なオーミック接触を得るためにＡｌＮ比率が２０％以下となるよう構成され、好ましくは、ＡｌＮ比率が１０％以下、５％以下または０％となるように形成される。つまり、ｐ型コンタクト層は、実質的にＡｌＮを含まないｐ型ＧａＮ系半導体材料で形成されうる。その結果、ｐ型コンタクト層は、活性層２６が発する深紫外光を吸収しうる。ｐ型コンタクト層は、活性層２６が発する深紫外光の吸収量を小さくするために薄く形成されることが好ましい。ｐ型コンタクト層は、５ｎｍ～３０ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、１０ｎｍ～２０ｎｍ程度の厚さを有する。

【0030】

ｐ側コンタクト電極３０は、ｐ型半導体層２８の上に設けられる。ｐ側コンタクト電極３０は、ｐ型半導体層２８（具体的にはｐ型コンタクト層）とオーミック接触可能であり、活性層２６が発する深紫外光に対する反射率が高い材料で構成される。ｐ側コンタクト電極３０は、ロジウム（Ｒｈ）などの白金族金属を含む。ｐ側コンタクト電極３０には、紫外光反射率の低下の要因となりうる金（Ａｕ）が含まれないことが好ましい。ｐ側コンタクト電極３０の厚さは、５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。

【0031】

ｐ側コンタクト電極３０は、Ｒｈ層とＡｌ層の積層構造を有してもよい。この場合、Ｒｈ層は、ｐ型半導体層２８の上面に直接接触するように設けられる。Ａｌ層は、Ｒｈ層の上に設けられる。Ｒｈ層の厚さは、１０ｎｍ以下とすることが好ましく、５ｎｍ以下とすることがより好ましい。Ａｌ層の厚さは、２０ｎｍ以上とすることが好ましく、１００ｎｍ以上とすることがより好ましい。ｐ側コンタクト電極３０は、Ｒｈ層の厚さを１０ｎｍ以下とし、Ａｌ層の厚さを２０ｎｍ以上とすることで、１×１０^－２Ω・ｃｍ^２以下（例えば１×１０^－４Ω・ｃｍ^２以下）のコンタクト抵抗と、波長２８０ｎｍの紫外光に対して７０％以上（例えば７１％～８１％程度）の反射率を得ることができる。

【0032】

ｐ側コンタクト電極３０は、Ｒｈ層またはＡｌ層の上に設けられるＴｉ層と、Ｔｉ層の上に設けられるＴｉＮ層とをさらに有してもよい。Ｔｉ層は、Ｒｈ層またはＡｌ層の酸化および腐食を防ぐために設けられる。Ｔｉ層の厚さは、１０ｎｍ以上であり、例えば２５ｎｍ～５０ｎｍ程度である。ＴｉＮ層は、導電性を有する窒化チタン（ＴｉＮ）から構成される。導電性を有するＴｉＮの導電率は、１×１０^－５Ω・ｍ以下であり、例えば４×１０^－７Ω・ｍ程度である。ＴｉＮ層の厚さは、５ｎｍ以上であり、例えば１０ｎｍ～５０ｎｍ程度である。なお、ｐ側コンタクト電極３０は、Ｔｉ層およびＴｉＮ層の少なくとも一方を有しなくてもよい。

【0033】

ｐ側電流拡散層３２は、ｐ側コンタクト電極３０の上に設けられる。ｐ側電流拡散層３２は、ｐ側コンタクト電極３０の上面３０ａおよび側面３０ｂを被覆するように設けられる。ｐ側電流拡散層３２は、ｐ側パッド電極４０ｐから注入される電流を横方向（水平方向）に拡散させるためにある程度の厚さを有することが好ましい。ｐ側電流拡散層３２の厚みは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、例えば２００ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0034】

ｐ側電流拡散層３２は、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を有する。ｐ側電流拡散層３２の第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層は、導電性を有する窒化チタンから構成される。ｐ側電流拡散層３２の第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みは、１０ｎｍ以上であり、例えば５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。

【0035】

ｐ側電流拡散層３２の金属層は、単一の金属層または複数の金属層から構成される。ｐ側電流拡散層３２の金属層は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）またはロジウム（Ｒｈ）などの金属材料から構成される。ｐ側電流拡散層３２の金属層は、材料の異なる複数の金属層を積層させた構造を有してもよい。ｐ側電流拡散層３２の金属層は、第１金属材料から構成される第１金属層と、第２金属材料から構成される第２金属層とを積層させた構造を有してもよい。ｐ側電流拡散層３２の金属層は、複数の第１金属層と複数の第２金属層を交互に積層させた構造を有してもよい。ｐ側電流拡散層３２の金属層は、第３金属材料から構成される第３金属層をさらに有してもよい。ｐ側電流拡散層３２の金属層の厚みは、第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みよりも大きい。ｐ側電流拡散層３２の金属層の厚みは、５０ｎｍ以上であり、例えば１００ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0036】

ｎ側コンタクト電極３４は、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂに設けられる。ｎ側コンタクト電極３４は、活性層２６が設けられる第３領域Ｗ３とは異なる第４領域Ｗ４に設けられる。ｎ側コンタクト電極３４は、ｎ型半導体層２４とオーミック接触が可能であり、かつ、活性層２６が発する深紫外光に対する反射率が高い材料で構成される。

【0037】

ｎ側コンタクト電極３４は、ｎ型半導体層２４に直接接触するＴｉ層と、Ｔｉ層に直接接触するＡｌ層とを含む。Ｔｉ層の厚さは１ｎｍ～１０ｎｍ程度であり、５ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ～２ｎｍであることがより好ましい。Ｔｉ層の厚さを小さくすることで、ｎ型半導体層２４から見たときのｎ側コンタクト電極３４の紫外光反射率を高めることができる。Ａｌ層の厚さは、２００ｎｍ以上であることが好ましく、例えば３００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。Ａｌ層の厚さを大きくすることで、ｎ側コンタクト電極３４の紫外光反射率を高めることができる。

【0038】

ｎ側コンタクト電極３４は、Ａｌ層の上に設けられるＴｉ層と、Ｔｉ層の上に設けられるＴｉＮ層とをさらに有してもよい。Ｔｉ層は、Ａｌ層の酸化を防ぐために設けられる。Ｔｉ層の厚さは、１０ｎｍ以上であり、例えば２５ｎｍ～５０ｎｍ程度である。ＴｉＮ層は、導電性を有する窒化チタンから構成される。ＴｉＮ層の厚さは、５ｎｍ以上であり、例えば１０ｎｍ～５０ｎｍ程度である。なお、ｎ側コンタクト電極３４は、Ｔｉ層およびＴｉＮ層の少なくとも一方を有しなくてもよい。

【0039】

ｎ側電流拡散層３６は、ｎ側コンタクト電極３４の上に設けられる。ｎ側電流拡散層３６は、ｎ側コンタクト電極３４の上面３４ａおよび側面３４ｂを被覆するように設けられる。ｎ側電流拡散層３６は、ｎ側パッド電極４０ｎから注入される電流を横方向（水平方向）に拡散させるためにある程度の厚さを有することが好ましい。ｎ側電流拡散層３６の厚みは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、例えば２００ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0040】

ｎ側電流拡散層３６は、ｐ側電流拡散層３２と同様、第１ＴｉＮ層、金属層および第２ＴｉＮ層を順に積層させた積層構造を有する。ｎ側電流拡散層３６の第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層は、導電性を有する窒化チタンから構成される。ｎ側電流拡散層３６の第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みは、１０ｎｍ以上であり、例えば５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。

【0041】

ｎ側電流拡散層３６の金属層は、単一の金属層または複数の金属層から構成される。ｎ側電流拡散層３６の金属層は、ｐ側電流拡散層３２と同様、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）またはロジウム（Ｒｈ）などの金属材料から構成される。ｎ側電流拡散層３６の金属層は、材料の異なる複数の金属層を積層させた構造を有してもよい。ｎ側電流拡散層３６の金属層は、第１金属材料から構成される第１金属層と、第２金属材料から構成される第２金属層とを積層させた構造を有してもよい。ｎ側電流拡散層３６の金属層は、複数の第１金属層と複数の第２金属層を交互に積層させた構造を有してもよい。ｎ側電流拡散層３６の金属層は、第３金属材料から構成される第３金属層をさらに有してもよい。ｎ側電流拡散層３６の金属層の厚みは、第１ＴｉＮ層および第２ＴｉＮ層のそれぞれの厚みよりも大きい。ｎ側電流拡散層３６の金属層の厚みは、５０ｎｍ以上であり、例えば１００ｎｍ～３００ｎｍ程度である。

【0042】

保護層３８は、ｐ側パッド開口３８ｐおよびｎ側パッド開口３８ｎを有し、ｐ側パッド開口３８ｐおよびｎ側パッド開口３８ｎとは異なる箇所において半導体発光素子１０の上面全体を被覆するように設けられる。ｐ側パッド開口３８ｐは、ｐ側コンタクト電極３０およびｐ側電流拡散層３２の上に設けられる。ｎ側パッド開口３８ｎは、ｎ側コンタクト電極３４およびｎ側電流拡散層３６の上に設けられる。

【0043】

保護層３８は、ｎ型半導体層２４の側面２４ｃ、活性層２６の側面２６ｃおよびｐ型半導体層２８の側面２８ｃを被覆する。保護層３８は、ｐ側パッド開口３８ｐとは異なる箇所においてｐ側コンタクト電極３０およびｐ側電流拡散層３２を被覆する。保護層３８は、ｐ側コンタクト電極３０およびｐ側電流拡散層３２とは異なる箇所において、ｐ型半導体層２８の上面２８ａを被覆する。保護層３８は、ｎ側パッド開口３８ｎとは異なる箇所においてｎ側コンタクト電極３４およびｎ側電流拡散層３６を被覆する。保護層３８は、ｎ側コンタクト電極３４およびｎ側電流拡散層３６とは異なる箇所において、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂを被覆する。保護層３８は、ベース層２２の第２上面２２ｂに接する。

【0044】

保護層３８は、第１誘電体層４２と、第２誘電体層４４と、第３誘電体層４６とを含む。第１誘電体層４２、第２誘電体層４４および第３誘電体層４６のそれぞれは、活性層２６が発する深紫外光を実質的に吸収しない材料から構成され、活性層２６が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上となる材料から構成される。このような材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）などの酸化物材料が挙げられる。

【0045】

第１誘電体層４２は、ｎ型半導体層２４、活性層２６、ｐ型半導体層２８、ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６と直接接触する。第１誘電体層４２は、第１酸化物材料から構成され、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３またはＨｆＯ_２から構成される。第１誘電体層４２は、好ましくはＳｉＯ_２から構成される。第１誘電体層４２の厚さは、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、例えば６００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。第１誘電体層４２の厚さは、ｐ側コンタクト電極３０の厚さおよびｎ側コンタクト電極３４の厚さよりも大きい。第１誘電体層４２は、プラズマ励起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ；Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法により形成できる。ＰＥＣＶＤ法を用いることで、厚みの大きい誘電体層を容易に形成できる。

【0046】

第２誘電体層４４は、第１誘電体層４２の上に設けられ、第１誘電体層４２の全体を被覆するように設けられる。第２誘電体層４４は、第１誘電体層４２とは異なる第２酸化物材料から構成され、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３またはＨｆＯ_２から構成される。第２誘電体層４４は、好ましくはＡｌ_２Ｏ_３から構成される。第２誘電体層４４の材料を第１誘電体層４２の材料と異ならせることで、第１誘電体層４２に発生しうるピンホールを塞ぐことができ、封止性を高めることができる。第２誘電体層４４の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、例えば２０ｎｍ～５０ｎｍ程度である。したがって、第２誘電体層４４の厚さは、第１誘電体層４２の厚さよりも小さく、第１誘電体層４２の厚さの１０％以下または５％以下である。第２誘電体層４４は、原子層堆積（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）法により形成できる。ＡＬＤ法を用いることで、緻密で膜密度の高い誘電体膜を形成できる。

【0047】

第３誘電体層４６は、第２誘電体層４４の上に設けられ、第２誘電体層４４の全体を被覆するように設けられる。第３誘電体層４６は、第２酸化物材料とは異なる第３酸化物材料から構成され、好ましくはＳｉＯ_２から構成される。第３誘電体層４６の材料を第２誘電体層４４の材料と異ならせることで、第２誘電体層４４に発生しうるピンホールを塞ぐことができ、封止性を高めることができる。第３誘電体層４６の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、例えば２０ｎｍ～５０ｎｍ程度である。したがって、第３誘電体層４６の厚さは、第２誘電体層４４の厚さと同程度であり、第１誘電体層４２の厚さよりも小さい。第３誘電体層４６は、ＡＬＤ法により形成できる。ＡＬＤ法を用いてＳｉＯ_２膜を形成することで、耐湿性の優れた第３誘電体層４６を形成できる。

【0048】

第１誘電体層４２および第３誘電体層４６がＳｉＯ_２から構成される場合、第１誘電体層４２の炭素濃度は、第３誘電体層４６の炭素濃度よりも小さい。第１誘電体層４２の炭素濃度は、例えば、４×１０^１７ｃｍ^－３以上２×１０^１８ｃｍ^－３以下である。第１誘電体層４２は、実質的に炭素を含まないＳｉＯ_２から構成され、例えば、シラン（ＳｉＨ_４）などの炭素を含まないシリコン化合物と、酸素（Ｏ_２）、水（Ｈ_２Ｏ）、窒素酸化物（Ｎ_ｘＯ_ｙ）などの炭素を含まない酸素化合物とを用いて形成できる。第１誘電体層４２の炭素濃度を小さくすることで、第１誘電体層４２の膜質および紫外光透過率を向上できる。一方、第３誘電体層４６の炭素濃度は、例えば、５×１０^１８ｃｍ^－３以上３×１０^１９ｃｍ^－３以下である。第３誘電体層４６は、ＡＬＤ法で成膜する観点から、トリス（ジメチルアミノ）シラン（３ＤＭＡＳ）、ビス（ジエチルアミノ）シラン(ＢＤＥＡＳ)、ビス（ターシャリーブチルアミノ）シラン(ＢＴＢＡＳ)などの炭素を含む有機シリコン化合物を用いて形成されることが好ましい。その結果、第３誘電体層４６は、炭素を含むＳｉＯ_２から構成され、第１誘電体層４２に比べて膜質および紫外光透過率が低下しうる。しかしながら、第３誘電体層４６の炭素濃度はわずかであるため、炭素が含まれることによる悪影響は小さく、活性層２６が発する深紫外光の波長に対する第３誘電体層４６の透過率を８０％以上にできる。

【0049】

第１誘電体層４２および第３誘電体層４６がＳｉＯ_２から構成される場合、第３誘電体層４６の膜密度は、第１誘電体層４２の膜密度と同じであってもよい。なお、第３誘電体層４６の膜密度は、第１誘電体層４２の膜密度よりも大きくてもよいし、第１誘電体層４２の膜密度よりも小さくてもよい。第１誘電体層４２または第３誘電体層４６のいずれかの膜密度を大きくすることで、保護層３８の耐湿性を向上できる。

【0050】

ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎは、半導体発光素子１０をパッケージ基板などに実装する際にボンディング接合される部分である。ｐ側パッド電極４０ｐは、保護層３８の上に設けられ、ｐ側パッド開口３８ｐにおいてｐ側電流拡散層３２と接する。ｐ側パッド電極４０ｐは、ｐ側電流拡散層３２を介してｐ側コンタクト電極３０と電気的に接続する。ｎ側パッド電極４０ｎは、保護層３８の上に設けられ、ｎ側パッド開口３８ｎにおいてｎ側電流拡散層３６と接する。ｎ側パッド電極４０ｎは、ｎ側電流拡散層３６を介してｎ側コンタクト電極３４と電気的に接続される。

【0051】

ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎは、耐腐食性の観点からＡｕを含むように構成され、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＡｕまたはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造で構成される。ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎが金錫（ＡｕＳｎ）で接合される場合、金属接合材となるＡｕＳｎ層をｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎが含んでもよい。ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎの厚さは、１００ｎｍ以上であり、例えば２００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。

【0052】

つづいて、半導体発光素子１０の製造方法について説明する。図２～図１０は、半導体発光素子１０の製造工程を概略的に示す図である。まず、図２において、基板２０の第１主面２０ａの上にベース層２２、ｎ型半導体層２４、活性層２６、ｐ型半導体層２８を順に形成する。

【0053】

基板２０は、例えばパターン化サファイア基板である。ベース層２２は、例えばＨＴ－ＡｌＮ層と、アンドープのＡｌＧａＮ層とを含む。ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８は、ＡｌＧａＮ系半導体材料、ＡｌＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料から構成される半導体層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ；Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ；Molecular Beam Epitaxy）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。

【0054】

次に、ｐ型半導体層２８の上面２８ａに第１マスク５１を形成する。第１マスク５１は、第３領域Ｗ３に設けられる。第１マスク５１は、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面２６ｃ，２８ｃ（メサ面ともいう）を形成するためのエッチングマスクである。第１マスク５１は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。

【0055】

次に、図３に示すように、第１マスク５１を形成した状態において、ｐ型半導体層２８および活性層２６をエッチングし、第３領域Ｗ３とは異なる領域にあるｎ型半導体層２４を露出させる。このエッチング工程により、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面２６ｃ，２８ｃが形成され、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂが形成される。

【0056】

図３のエッチング工程では、塩素系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングを用いることができ、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductively Coupled Plasma）エッチングを用いることができる。例えば、エッチングガスとして塩素（Ｃｌ_２）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）などの塩素（Ｃｌ）を含む反応性ガスを用いることができる。なお、反応性ガスと不活性ガスを組み合わせてドライエッチングしてもよく、塩素系ガスにアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを混合させてもよい。ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂを形成した後、第１マスク５１が除去される。

【0057】

次に、図４に示すように、ｐ型半導体層２８の上面２８ａに開口５２ａを有する第２マスク５２を形成し、開口５２ａにおいてｐ型半導体層２８の上面２８ａにｐ側コンタクト電極３０を形成する。第２マスク５２は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。ｐ側コンタクト電極３０は、例えば、Ｒｈ／Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＮを順に積層することで形成できる。ｐ側コンタクト電極３０は、スパッタリング法で形成できる。

【0058】

つづいて、第２マスク５２を除去した後に、ｐ側コンタクト電極３０にアニール処理を施す。ｐ側コンタクト電極３０のアニール処理は、Ａｌの融点（約６６０℃）未満の温度で実行され、例えば５００℃以上６５０℃以下、好ましくは５５０℃以上６２５℃以下の温度で実行される。ｐ側コンタクト電極３０にアニール処理をすることで、ｐ側コンタクト電極３０のコンタクト抵抗を１×１０^－２Ω・ｃｍ^２以下（例えば１×１０^－４Ω・ｃｍ^２以下）とし、波長２８０ｎｍの紫外光に対する反射率を７０％以上（例えば７１％～８１％程度）とすることができる。

【0059】

次に、図５に示すように、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂに開口５３ａを有する第３マスク５３を形成し、開口５３ａにおいてｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂにｎ側コンタクト電極３４を形成する。第３マスク５３は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。ｎ側コンタクト電極３４は、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＮを順に積層することで形成できる。ｎ側コンタクト電極３４は、スパッタリング法で形成できる。

【0060】

つづいて、第３マスク５３を除去した後に、ｎ側コンタクト電極３４にアニール処理を施す。ｎ側コンタクト電極３４のアニール処理は、Ａｌの融点（約６６０℃）未満の温度で実行され、例えば５００℃以上６５０℃以下、好ましくは５５０℃以上６２５℃以下の温度で実行される。アニール処理をすることで、ｎ側コンタクト電極３４のコンタクト抵抗を１×１０^－２Ω・ｃｍ^２以下にできる。また、アニール温度を５６０℃以上６５０℃以下とすることで、アニール処理後のｎ側コンタクト電極３４の平坦性を高め、紫外光反射率を８０％以上（例えば９０％程度）にできる。

【0061】

次に、図６に示すように、ｐ型半導体層２８の上面２８ａにおいてｐ側コンタクト電極３０よりも広い領域にｐ側開口５４ｐを有し、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂにおいてｎ側コンタクト電極３４よりも広い領域にｎ側開口５４ｎを有する第４マスク５４を形成する。第４マスク５４は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。つづいて、ｐ側開口５４ｐにおいてｐ側コンタクト電極３０の上面３０ａおよび側面３０ｂを被覆するｐ側電流拡散層３２を形成し、ｎ側開口５４ｎにおいてｎ側コンタクト電極３４の上面３４ａおよび側面３４ｂを被覆するｎ側電流拡散層３６を形成する。ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６は、ＴｉＮ層、金属層およびＴｉＮを順に積層することで形成できる。ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６は、スパッタリング法で形成できる。ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６の形成後、第４マスク５４が除去される。

【0062】

なお、ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６は、同時に形成されなくてもよく、ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６のそれぞれが別々に形成されてもよい。例えば、ｐ側開口５４ｐのみを有するマスクを用いてｐ側電流拡散層３２を形成した後に、ｎ側開口５４ｎのみを有するマスクを用いてｎ側電流拡散層３６を形成してもよい。この場合、ｐ側電流拡散層３２とｎ側電流拡散層３６の形成順序は特に問わず、ｎ側電流拡散層３６を形成した後にｐ側電流拡散層３２を形成してもよい。

【0063】

次に、図７に示すように、活性層２６、ｐ型半導体層２８、ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６を被覆するように第５マスク５５を形成する。第５マスク５５は、第１領域Ｗ１に設けられ、第２領域Ｗ２には設けられていない。第５マスク５５は、ベース層２２の第２上面２２ｂおよびｎ型半導体層２４の側面２４ｃを形成するためのエッチングマスクである。第５マスク５５は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。

【0064】

次に、図８に示すように、第５マスク５５が形成された状態において、ｎ型半導体層２４をエッチングし、第２領域Ｗ２においてベース層２２を露出させる。このエッチング工程により、ｎ型半導体層２４の側面２４ｃが形成され、ベース層２２の第２上面２２ｂが形成される。その後、第５マスク５５が除去される。

【0065】

次に、図９に示すように、素子構造の上面全体を被覆するように保護層３８が形成される。まず、第１酸化物材料から構成される第１誘電体層４２が形成される。第１誘電体層４２は、ＳｉＯ_２から構成されることができ、ＰＥＣＶＤ法を用いて形成できる。第１誘電体層４２は、炭素を含まないシリコン化合物および酸素化合物を用いて形成され、実質的に炭素を含まないＳｉＯ_２から構成されうる。第１誘電体層４２は、ｎ型半導体層２４の第２上面２４ｂおよび側面２４ｃと、活性層２６の側面２６ｃと、ｐ型半導体層２８の上面２８ａおよび側面２８ｃと、ｐ側電流拡散層３２と、ｎ側電流拡散層３６とを被覆するように設けられる。第１誘電体層４２は、第２領域Ｗ２においてベース層２２の第２上面２２ｂにも設けられる。

【0066】

つづいて、第１誘電体層４２の上に第２酸化物材料から構成される第２誘電体層４４が形成される。第２誘電体層４４は、第１誘電体層４２の上面全体を被覆するように形成される。第２誘電体層４４は、Ａｌ_２Ｏ_３から構成されることができ、ＡＬＤ法を用いて形成できる。その後、第２誘電体層４４の上にＳｉＯ_２から構成される第３誘電体層４６が形成される。第３誘電体層４６は、第２誘電体層４４の上面全体を被覆するように形成される。第３誘電体層４６は、ＡＬＤ法を用いて形成できる。第３誘電体層４６は、炭素を含む有機シリコン化合物を用いて形成され、微量の炭素を含むＳｉＯ_２から構成されうる。

【0067】

次に、図１０に示すように、保護層３８の上に外周開口５６ａ、ｐ側開口５６ｐおよびｎ側開口５６ｎを有する第６マスク５６を形成する。外周開口５６ａは、第２領域Ｗ２に位置する。ｐ側開口５６ｐは、ｐ側コンタクト電極３０およびｐ側電流拡散層３２の上に位置する。ｎ側開口５６ｎは、ｎ側コンタクト電極３４およびｎ側電流拡散層３６の上に位置する。第６マスク５６は、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて形成できる。つづいて、外周開口５６ａ、ｐ側開口５６ｐおよびｎ側開口５６ｎにおいて保護層３８をドライエッチングする。保護層３８は、六フッ化エタン（Ｃ_２Ｆ_６）などのＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチングできる。このエッチング工程により、第１誘電体層４２、第２誘電体層４４および第３誘電体層４６を貫通するｐ側パッド開口３８ｐおよびｎ側パッド開口３８ｎが形成される。また、第２領域Ｗ２においてベース層２２の第２上面２２ｂの一部が露出する。なお、図９の工程において第２領域Ｗ２の一部にマスクを設けた状態で保護層３８を形成することで、ベース層２２の第２上面２２ｂの一部に保護層３８が形成されないようにしてもよい。この場合、図１０の工程にて使用する第６マスク５６は、ｐ側開口５６ｐおよびｎ側開口５６ｎを有し、外周開口５６ａを有しない。

【0068】

図１０のドライエッチング工程にて、ｐ側電流拡散層３２およびｎ側電流拡散層３６の第２ＴｉＮ層がエッチングストップ層として機能する。ＴｉＮは、保護層３８を除去するためのフッ素系のエッチングガスとの反応性が低く、エッチングによる副生成物が発生しにくい。そのため、保護層３８のエッチング工程において、ｐ側コンタクト電極３０、ｐ側電流拡散層３２、ｎ側コンタクト電極３４およびｎ側電流拡散層３６へのダメージを防止できる。ｐ側パッド開口３８ｐおよびｎ側パッド開口３８ｎの形成後、第６マスク５６が除去される。

【0069】

つづいて、ｐ側パッド開口３８ｐを塞ぐようにｐ側パッド電極４０ｐを形成し、ｎ側パッド開口３８ｎを塞ぐようにｎ側パッド電極４０ｎを形成する。ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎは、例えば、Ｎｉ層またはＴｉ層を堆積し、その上にＡｕ層を堆積することで形成できる。Ａｕ層の上にさらに別の金属層が設けられてもよく、例えばＳｎ層、ＡｕＳｎ層、または、Ｓｎ／Ａｕの積層構造を形成してもよい。ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎは、第６マスク５６を利用して形成されてもよいし、第６マスク５６とは別のレジストマスクを利用して形成されてもよい。ｐ側パッド電極４０ｐおよびｎ側パッド電極４０ｎの形成後、第６マスク５６または別のレジストマスクが除去される。

【0070】

以上の工程により、図１に示す半導体発光素子１０ができあがる。

【0071】

本実施の形態によれば、保護層３８を構成する第１誘電体層４２、第２誘電体層４４および第３誘電体層４６の全てが活性層２６が発する深紫外光の波長に対して透過率が８０％以上の材料で構成される。その結果、保護層３８による深紫外光の吸収を防ぐことができ、半導体発光素子１０の光取り出し効率を向上できる。

【0072】

本実施の形態によれば、第１誘電体層４２と第２誘電体層４４の材料を異ならせることで、第１誘電体層４２に生じうるピンホールを第２誘電体層４４によって塞ぐことができる。第２誘電体層４４と第３誘電体層４６の材料を異ならせることで、第２誘電体層４４に生じうるピンホールを第３誘電体層４６によって塞ぐことができる。また、第２誘電体層４４および第３誘電体層４６をＡＬＤ法を用いて形成することで、第２誘電体層４４および第３誘電体層４６による被覆性を高めることができる。これにより、保護層３８の封止性を高めることができる。

【0073】

本実施の形態によれば、保護層３８の最表面を構成する第３誘電体層４６を、ＡＬＤ法を用いてＳｉＯ_２から構成することで、保護層３８の耐湿性を高めることができる。特に、ＳｉＯ_２から構成される第３誘電体層４６を保護層３８の最表面とすることで、Ａｌ_２Ｏ_３などで構成される第２誘電体層４４が保護層３８の最表面とする場合に比べて保護層３８の耐湿性を向上できる。

【0074】

本実施の形態によれば、活性層２６と直接接触する第１誘電体層４２の炭素濃度を小さくすることで、活性層２６が発する紫外光が第１誘電体層４２にて吸収されてしまう影響を低減できる。これにより、半導体発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。

【0075】

本実施の形態によれば、ｐ側コンタクト電極３０にＲｈを用いることで、ｐ側コンタクト電極３０の紫外光反射率を高めることができ、ｐ側コンタクト電極３０を高性能の反射電極として機能させることができる。また、ｐ側コンタクト電極３０としてＲｈ層とＡｌ層を組み合わせるとともに、Ｒｈ層の厚さを５ｎｍ以下とすることで、ｐ側コンタクト電極３０の反射率を８０％以上にできる。この場合、Ｒｈ層単体でｐ側コンタクト電極３０を構成する場合に比べて、光取り出し効率を約８％向上させることができる。

【0076】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上述の実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

【0077】

以下、本発明のいくつかの態様について説明する。

【0078】

本発明の第１の態様は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層の第１上面に設けられ、ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層と、前記活性層上に設けられるｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層の上面に設けられ、Ｒｈを含むｐ側コンタクト電極と、前記ｎ型半導体層の第２上面に設けられるｎ側コンタクト電極と、前記ｐ側コンタクト電極上に設けられるｐ側パッド開口と、前記ｎ側コンタクト電極上に設けられるｎ側パッド開口とを有し、前記ｎ型半導体層、前記活性層および前記ｐ型半導体層の側面を被覆し、前記ｐ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｐ側コンタクト電極を被覆し、前記ｎ側パッド開口とは異なる箇所において前記ｎ側コンタクト電極を被覆する保護層と、前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極と、前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極と、を備え、前記保護層は、ＳｉＯ_２から構成される第１誘電体層と、前記第１誘電体層とは異なる酸化物材料から構成され、前記第１誘電体層を被覆する第２誘電体層と、ＳｉＯ_２から構成され、前記第２誘電体層を被覆する第３誘電体層とを含み、前記第１誘電体層の炭素濃度は、前記第３誘電体層の炭素濃度よりも小さく、前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層のそれぞれは、前記活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である半導体発光素子である。第１の態様によれば、保護層を構成する第１誘電体層と第２誘電体層の材料を異ならせることで、第１誘電体層に発生しうるピンホールを第２誘電体層によって好適に塞ぐことができる。また、保護層の最表面を構成する第３誘電体層をＳｉＯ_２から構成することで、保護層の耐湿性を高めることができる。さらに、第１誘電体層の炭素濃度を小さくするとともに、第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層の深紫外光の波長に対する透過率を８０％以上とすることで、保護層による深紫外光の吸収を防ぐことができ、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。

【0079】

本発明の第２の態様は、前記第１誘電体層の厚さは、前記ｎ側コンタクト電極の厚さおよび前記ｐ側コンタクト電極の厚さよりも大きい、第１の態様に記載の半導体発光素子である。第２の態様によれば、第１誘電体層の厚さをコンタクト電極よりも厚くすることで、コンタクト電極を確実に封止することができ、発光素子の信頼性を高めることができる。

【0080】

本発明の第３の態様は、前記第１誘電体層の厚さは、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、前記第２誘電体層の厚さおよび前記第３誘電体層の厚さは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、第１または第２の態様に記載の半導体発光素子である。第３の態様によれば、第１誘電体層の厚さを５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることで、コンタクト電極を確実に封止できる。また、第２誘電体層および第３誘電体層の厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることで、第１誘電体層に発生しうるピンホールを第２誘電体層によって塞ぐとともに、第３誘電体層によって耐湿性を向上させることができる。

【0081】

本発明の第４の態様は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体材料から構成されるｎ型半導体層の第１上面にＡｌＧａＮ系半導体材料から構成される活性層を形成する工程と、前記活性層上にｐ型半導体層を形成する工程と、前記ｎ型半導体層の第２上面が露出するように前記ｐ型半導体層および前記活性層の一部を除去する工程と、前記ｐ型半導体層の上面にＲｈを含むｐ側コンタクト電極を形成する工程と、前記ｎ型半導体層の前記第２上面にｎ側コンタクト電極を形成する工程と、第１酸化物材料から構成され、前記ｎ型半導体層、前記活性層および前記ｐ型半導体層の側面を被覆し、前記ｐ側コンタクト電極および前記ｎ側コンタクト電極を被覆する第１誘電体層を形成する工程と、前記第１酸化物材料とは異なる第２酸化物材料から構成され、前記第１誘電体層を被覆する第２誘電体層を形成する工程と、ＳｉＯ_２から構成され、前記第２誘電体層を被覆する第３誘電体層を原子層堆積法で形成する工程と、前記ｐ側コンタクト電極上の前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層を除去してｐ側パッド開口を形成する工程と、前記ｎ側コンタクト電極上の前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層を除去してｎ側パッド開口を形成する工程と、前記ｐ側パッド開口において前記ｐ側コンタクト電極と接続するｐ側パッド電極を形成する工程と、前記ｎ側パッド開口において前記ｎ側コンタクト電極と接続するｎ側パッド電極を形成する工程と、を備え、前記第１誘電体層、前記第２誘電体層および前記第３誘電体層のそれぞれは、前記活性層が発する深紫外光の波長に対する透過率が８０％以上である、半導体発光素子の製造方法である。第４の態様によれば、保護層を構成する第１誘電体層と第２誘電体層の材料を異ならせることで、第１誘電体層に発生しうるピンホールを第２誘電体層によって好適に塞ぐことができる。また、保護層の最表面を構成する第３誘電体層をＳｉＯ_２から構成するとともに、第３誘電体層をＡＬＤ法で形成することで、より緻密で耐湿性の高い保護層にできる。さらに、第１誘電体層、第２誘電体層および第３誘電体層の深紫外光の波長に対する透過率を８０％以上とすることで、保護層による深紫外光の吸収を防ぐことができ、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。

【0082】

本発明の第５の態様は、前記第１誘電体層は、プラズマ励起化学気相成長法で形成され、前記第２誘電体層は、原子層堆積法で形成される、第４の態様に記載の半導体発光素子の製造方法である。第５の態様によれば、第１誘電体層をＰＥＣＶＤ法で形成することで、第１誘電体層の厚さを容易に大きくすることができ、素子構造の上面全体を確実に封止できる。また、第２誘電体層をＡＬＤ法で形成することで、より緻密で封止性の高い保護膜にできる。これにより、保護膜の信頼性をより高めることができる。

【符号の説明】

【0083】

１０…半導体発光素子、２０…基板、２２…ベース層、２４…ｎ型半導体層、２６…活性層、２８…ｐ型半導体層、３０…ｐ側コンタクト電極、３２…ｐ側電流拡散層、３４…ｎ側コンタクト電極、３６…ｎ側電流拡散層、３８…保護層、４２…第１誘電体層、４４…第２誘電体層、４６…第３誘電体層。

【要約】

【課題】半導体発光素子の信頼性および発光効率を向上させる。
【解決手段】半導体発光素子１０は、ｐ側コンタクト電極３０上に設けられるｐ側パッド開口３８ｐと、ｎ側コンタクト電極３４上に設けられるｎ側パッド開口３８ｎとを有し、ｎ型半導体層２４、活性層２６およびｐ型半導体層２８の側面２４ｃ，２６ｃ，２８ｃを被覆し、ｐ側パッド開口３８ｐとは異なる箇所においてｐ側コンタクト電極３０を被覆し、ｎ側パッド開口３８ｎとは異なる箇所においてｎ側コンタクト電極３４を被覆する保護層３８を備える。保護層３８は、ＳｉＯ_２から構成される第１誘電体層４２と、第１誘電体層４２とは異なる酸化物材料から構成され、第１誘電体層４２を被覆する第２誘電体層４４と、ＳｉＯ_２から構成され、第２誘電体層４４を被覆する第３誘電体層４６とを含む。第１誘電体層４２の炭素濃度は、第３誘電体層４６の炭素濃度よりも小さい。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】