(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】
(24)【登録日】2023-07-11
(45)【発行日】2023-07-20
(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 33/44 20100101AFI20230712BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20230712BHJP
【ＦＩ】
H01L33/44
H01L33/32
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019151150
(22)【出願日】2019-08-21
(65)【公開番号】P2020113741
(43)【公開日】2020-07-27
【審査請求日】2022-03-02
(31)【優先権主張番号】P 2019000758
(32)【優先日】2019-01-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(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】稲津 哲彦
(72)【発明者】
【氏名】丹羽 紀隆
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０８２６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１７１９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２７０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５２３９０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１８１６２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１３３４０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５２５４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第５９８５７８２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０１３－０６５７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２５３９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５０３６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９２４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０２３０７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１８７６９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５３７９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１３４２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－０１２５５２１（ＫＲ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２０１４５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１８４７２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４
Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に設けられるｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上の第１領域に設けられるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上の前記第１領域とは異なる第２領域と、前記活性層の側面と、前記ｐ型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成され、膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である第１被覆層と、
前記第１被覆層を貫通して前記ｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極と、
前記第１被覆層を貫通して前記ｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極と、
前記第１被覆層、前記ｎ側コンタクト電極および前記ｐ側コンタクト電極を被覆するように設けられ、膜厚が１００ｎｍ以上である第２被覆層と、
前記第２被覆層を貫通して前記ｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極と、
前記第２被覆層を貫通して前記ｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極と、を備え、
前記第２被覆層は、前記第１被覆層の厚さの１０倍以上の厚さを有するＳｉＯ ２ 層を含み、
前記第２被覆層は、前記ＳｉＯ ２ 層を被覆する窒化物層をさらに含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項2】
基板上に設けられるｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上の第１領域に設けられるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、
前記活性層上に設けられるｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上の前記第１領域とは異なる第２領域と、前記活性層の側面と、前記ｐ型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第１被覆層と、
前記第１被覆層を貫通して前記ｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極と、
前記第１被覆層を貫通して前記ｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極と、
前記第１被覆層、前記ｎ側コンタクト電極および前記ｐ側コンタクト電極を被覆するように設けられる第２被覆層と、
前記第２被覆層を貫通して前記ｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極と、
前記第２被覆層を貫通して前記ｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極と、を備え、
前記第２被覆層は、前記第１被覆層の材料よりも低屈折率の材料で構成される第１層と、前記第１被覆層の材料よりも高屈折率の材料で構成され、前記第１層を被覆する第２層とを含むことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項3】
前記基板の表面、前記第２被覆層、前記ｎ側パッド電極の側面および前記ｐ側パッド電極の側面のそれぞれの少なくとも一部を被覆するように設けられ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第３被覆層をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項4】
前記ｎ側パッド電極と接続されるｎ側実装電極と、前記ｐ側パッド電極と接続されるｐ側実装電極とを含む実装基板をさらに備え、前記第３被覆層はさらに、前記実装基板の表面の少なくとも一部を被覆するように設けられることを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項5】
前記第１被覆層に含まれる水素の濃度は、前記第３被覆層に含まれる水素の濃度よりも低いことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体発光素子。
【請求項6】
前記ｐ型半導体層と前記第１被覆層の間に設けられ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）で構成される保護絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項7】
前記第２被覆層は、前記第１被覆層の厚さの１０倍以上の厚さを有するＳｉＯ２層を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項8】
前記第２被覆層は、前記ＳｉＯ２層を被覆する窒化物層をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項9】
前記ｎ型半導体層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のモル分率が２０％以上であり、前記活性層は、波長３５０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項10】
基板上に、ｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層、ｎ型半導体層上のＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層、活性層上のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層を順に積層する工程と、前記ｎ型半導体層の一部が露出するように前記ｐ型半導体層、前記活性層および前記ｎ型半導体層の一部を除去する工程と、
前記ｎ型半導体層の露出領域上と、前記活性層の側面と、前記ｐ型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成され、膜厚が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である第１被覆層を形成する工程と、
前記第１被覆層を部分的に除去して前記ｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第１被覆層を部分的に除去して前記ｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第１被覆層と、前記ｎ側コンタクト電極と、前記ｐ側コンタクト電極とを被覆し、膜厚が１００ｎｍ以上である第２被覆層を形成する工程と、
前記第２被覆層を部分的に除去して前記ｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極を形成する工程と、
前記第２被覆層を部分的に除去して前記ｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極を形成する工程と、を備え、
前記第２被覆層を形成する工程は、前記第１被覆層の厚さの１０倍以上の厚さを有するＳｉＯ ２ 層を形成する工程と、前記ＳｉＯ ２ 層を被覆する窒化物層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項11】
基板上に、ｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層、ｎ型半導体層上のＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層、活性層上のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層を順に積層する工程と、前記ｎ型半導体層の一部が露出するように前記ｐ型半導体層、前記活性層および前記ｎ型半導体層の一部を除去する工程と、
前記ｎ型半導体層の露出領域上と、前記活性層の側面と、前記ｐ型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第１被覆層を形成する工程と、
前記第１被覆層を部分的に除去して前記ｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第１被覆層を部分的に除去して前記ｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極を形成する工程と、
前記第１被覆層と、前記ｎ側コンタクト電極と、前記ｐ側コンタクト電極とを被覆する第２被覆層を形成する工程と、
前記第２被覆層を部分的に除去して前記ｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極を形成する工程と、
前記第２被覆層を部分的に除去して前記ｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極を形成する工程と、を備え、
前記第２被覆層を形成する工程は、前記第１被覆層の材料よりも低屈折率の材料で構成される第１層を形成する工程と、前記第１被覆層の材料よりも高屈折率の材料で構成され、前記第１層を被覆する第２層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項12】
前記基板の表面、前記第２被覆層、前記ｎ側パッド電極の側面および前記ｐ側パッド電極の側面の少なくとも一部を被覆するように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第３被覆層を形成する工程をさらに備え、前記第１被覆層は、有機アルミニウム化合物と、酸素ガス（Ｏ２）プラズマまたはオゾンガス（Ｏ３）とを原料とする原子層堆積法により形成され、
前記第３被覆層は、有機アルミニウム化合物と、水（Ｈ２Ｏ）とを原料とする原子層堆積法により形成されることを特徴とする請求項１０または１１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】
深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を有する。エッチングにより露出させたｎ型クラッド層の一部領域上にｎ側電極が形成され、ｐ型クラッド層上にはｐ側電極が形成される。ｎ側電極およびｐ側電極の上には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の保護絶縁膜が設けられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５９８５７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発光素子の表面をより好適に被覆できることが好ましい。
【0005】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子の信頼性を向上させることにある。
【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、基板上に設けられるｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上の第１領域に設けられるＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層と、活性層上に設けられるｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層と、ｎ型半導体層上の第１領域とは異なる第２領域と、活性層の側面と、ｐ型半導体層とを被覆するように設けられ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第１被覆層と、第１被覆層を貫通してｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極と、第１被覆層を貫通してｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極と、第１被覆層、ｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極を被覆するように設けられる第２被覆層と、第２被覆層を貫通してｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極と、第２被覆層を貫通してｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極と、を備える。
【0007】
この態様によると、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成されるｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が耐湿性の優れた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で被覆されるため、これらの半導体層の表面をより好適に被覆できる。さらに、第１被覆層と、ｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極とをさらに被覆する第２被覆層を設けることで、第１被覆層を保護しつつ、コンタクト電極の表面を好適に被覆できる。これにより、信頼性の高い半導体発光素子を提供できる。
【0008】
基板の表面、第２被覆層、ｎ側パッド電極の側面およびｐ側パッド電極の側面のそれぞれの少なくとも一部を被覆するように設けられ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第３被覆層をさらに備えてもよい。
【0009】
ｎ側パッド電極と接続されるｎ側実装電極と、ｐ側パッド電極と接続されるｐ側実装電極とを含む実装基板をさらに備えてもよい。第３被覆層はさらに、実装基板の表面の少なくとも一部を被覆するように設けられてもよい。
【0010】
第１被覆層に含まれる水素の濃度は、第３被覆層に含まれる水素の濃度よりも低い。
【0011】
ｐ型半導体層と第１被覆層の間に設けられ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）で構成される保護絶縁層をさらに備えてもよい。
【0012】
ｎ型半導体層は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のモル分率が２０％以上であり、活性層は、波長３５０ｎｍ以下の紫外光を発するよう構成されてもよい。
【0013】
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、基板上に、ｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系半導体材料のｎ型半導体層、ｎ型半導体層上のＡｌＧａＮ系半導体材料の活性層、活性層上のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体材料のｐ型半導体層を順に積層する工程と、ｎ型半導体層の一部が露出するようにｐ型半導体層、活性層およびｎ型半導体層の一部を除去する工程と、ｎ型半導体層の露出領域上と、活性層の側面と、ｐ型半導体層とを被覆するように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第１被覆層を形成する工程と、第１被覆層を部分的に除去してｎ型半導体層に接するｎ側コンタクト電極を形成する工程と、第１被覆層を部分的に除去してｐ型半導体層に接するｐ側コンタクト電極を形成する工程と、第１被覆層と、ｎ側コンタクト電極と、ｐ側コンタクト電極とを被覆する第２被覆層を形成する工程と、第２被覆層を部分的に除去してｎ側コンタクト電極と接続されるｎ側パッド電極を形成する工程と、第２被覆層を部分的に除去してｐ側コンタクト電極と接続されるｐ側パッド電極を形成する工程と、を備える。
【0014】
この態様によると、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成されるｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が耐湿性の優れた酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で被覆されるため、これらの半導体層の表面をより好適に被覆できる。さらに、第１被覆層と、ｎ側コンタクト電極およびｐ側コンタクト電極とをさらに被覆する第２被覆層を設けることで、第１被覆層を保護しつつ、コンタクト電極の表面を好適に被覆できる。これにより、信頼性の高い半導体発光素子を提供できる。
【0015】
第１被覆層は、有機アルミニウム化合物と、酸素ガス（Ｏ２）プラズマまたはオゾンガス（Ｏ３）とを原料とする原子層堆積法により形成されてもよい。
【0016】
基板の表面、第２被覆層、ｎ側パッド電極の側面およびｐ側パッド電極の側面の少なくとも一部を被覆するように、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される第３被覆層を形成する工程をさらに備えてもよい。第３被覆層は、有機アルミニウム化合物と、水（Ｈ２Ｏ）とを原料とする原子層堆積法により形成されてもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、半導体発光素子の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【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。
【図11】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図12】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図13】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図14】別の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図である。
【図15】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図16】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図17】半導体発光素子の製造工程を概略的に示す図である。
【図18】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】
【0019】
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。
【0020】
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、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るＬＥＤ（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、半導体発光素子１０は、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）系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約２４０ｎｍ～３５０ｎｍの深紫外光を発する場合について示す。
【0021】
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、Ｉｎ１－ｘ－ｙＡｌｘＧａｙＮ（０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の組成で表すことができ、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）または窒化インジウムアルミニウムガリウム（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。
【0022】
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。
【0023】
半導体発光素子１０は、ダイ１２と、実装基板１４と、金属接合材１６ｎ，１６ｐと、被覆層（第３被覆層ともいう）１８とを備える。ダイ１２は、基板２０と、バッファ層２２と、ｎ型クラッド層２４と、活性層２６と、電子ブロック層２８と、ｐ型クラッド層３０と、保護絶縁層３２と、第１被覆層３４と、ｎ側コンタクト電極３６と、ｎ側保護金属層３８と、ｐ側コンタクト電極４０と、ｐ側保護金属層４２と、第２被覆層４４と、ｎ側パッド電極４６と、ｐ側パッド電極４８とを備える。
【0024】
図１において、基板２０から実装基板１４に向かう方向を「上側」ということがある。これは、後述する図２～図１２の製造工程において、基板２０の上に各層を積層させた後に、ダイ１２の向きを上下反転して実装基板１４の上に実装するためである。
【0025】
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基板であり、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である。基板２０は、第１主面２０ａと、第１主面２０ａの反対側の第２主面２０ｂを有する。第１主面２０ａは、バッファ層２２より上の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第１主面２０ａの外周には、第１主面２０ａとは高さの異なる外周面２０ｃが設けられている。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出面となる一主面である。変形例において、基板２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板であってもよいし、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板であってもよい。
【0026】
バッファ層２２は、基板２０の第１主面２０ａの上に形成される。バッファ層２２は、ｎ型クラッド層２４より上の各層を形成するための下地層（テンプレート層）である。バッファ層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。バッファ層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。変形例において、基板２０がＡｌＮ基板またはＡｌＧａＮ基板である場合、バッファ層２２は、アンドープのＡｌＧａＮ層のみで構成されてもよい。つまり、バッファ層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。
【0027】
ｎ型クラッド層２４は、バッファ層２２の上に形成されるｎ型半導体層である。ｎ型クラッド層２４は、ｎ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされるＡｌＧａＮ層である。ｎ型クラッド層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型クラッド層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型クラッド層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型クラッド層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。
【0028】
ｎ型クラッド層２４は、不純物であるシリコン（Ｓｉ）の濃度が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下となるように形成される。ｎ型クラッド層２４は、Ｓｉ濃度が５×１０１８／ｃｍ３以上３×１０１９／ｃｍ３以下となるように形成されることが好ましく、７×１０１８／ｃｍ３以上２×１０１９／ｃｍ３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型クラッド層２４のＳｉ濃度は、１×１０１９／ｃｍ３前後であり、８×１０１８／ｃｍ３以上１．５×１０１９／ｃｍ３以下の範囲である。
【0029】
活性層２６は、ＡｌＧａＮ系半導体材料で構成され、ｎ型クラッド層２４と電子ブロック層２８の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層２６は、単層または多層の量子井戸構造を有してもよく、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ系半導体材料で形成されるバリア層と、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てもよい。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３１０ｎｍ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。活性層２６は、ｎ型クラッド層２４の第１上面２４ａに設けられ、第１上面２４ａの隣の第２上面２４ｂには設けられない。つまり、活性層２６は、ｎ型クラッド層２４の全面に形成されず、ｎ型クラッド層２４の一部領域にのみ形成される。
【0030】
電子ブロック層２８は、活性層２６の上に形成される。電子ブロック層２８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２８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、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。電子ブロック層２８は、ｐ型のＡｌＧａＮ系半導体材料層であってもよい。
【0031】
ｐ型クラッド層３０は、電子ブロック層２８の上に形成されるｐ型半導体層である。ｐ型クラッド層３０は、ｐ型のＡｌＧａＮ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層である。ｐ型クラッド層３０は、３００ｎｍ～７００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ～６００ｎｍ程度の厚さを有する。ｐ型クラッド層３０は、ＡｌＮを含まないｐ型ＧａＮ系半導体材料で形成されてもよい。
【0032】
保護絶縁層３２は、ｐ型クラッド層３０の上に設けられる。保護絶縁層３２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）で構成される。保護絶縁層３２は、ｐ型クラッド層３０に比べて活性層２６から出力される深紫外光に対する屈折率が低い材料で構成される。ｐ型クラッド層３０を構成するＡｌＧａＮ系半導体材料の屈折率は組成比によるが２．１～２．５６程度である。一方、保護絶縁層３２を構成するＳｉＯ２の屈折率は１．４程度であり、ＳｉＯＮの屈折率は１．４～２．１程度である。低屈折率の保護絶縁層３２を設けることで、ｐ型クラッド層３０と保護絶縁層３２の界面で活性層２６からの紫外光のより多くを全反射させ、光取出面である基板２０の第２主面２０ｂに向かわせることができる。特に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）はｐ型クラッド層３０との屈折率差が大きいため、反射特性をより高めることができる。保護絶縁層３２の厚みは、５０ｎｍ以上であり、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることができる。
【0033】
第１被覆層３４は、保護絶縁層３２の上と、ｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂの上と、ｎ型クラッド層２４、活性層２６および電子ブロック層２８の側面とを被覆するように設けられる。第１被覆層３４は、図示されるように、バッファ層２２の側面や基板２０の外周面２０ｃを被覆してもよい。第１被覆層３４は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成される。第１被覆層３４を構成する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）に比べて耐湿性に優れる。そのため、半導体層の上面および側面の全体を第１被覆層３４で被覆することで、耐湿性に優れた保護機能を提供できる。また、第１被覆層３４を構成する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、活性層２６から出力される深紫外光の吸収率が低いため、第１被覆層３４を設けることによる光出力の低下も抑制できる。第１被覆層３４の厚みは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができ、例えば、１０ｎｍ～３０ｎｍ程度とすることができる。
【0034】
第１被覆層３４を構成するＡｌ２Ｏ３は、膜密度の高い緻密な構造であることが好ましく、例えば原子層堆積（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）法を用いて形成されることが好ましい。また、第１被覆層３４は、水素濃度が低いことが好ましい。第１被覆層３４に高濃度の水素（Ｈ）が含まれていると、活性層２６やｐ型クラッド層３０に水素が拡散し、これらの半導体層を劣化させる原因となる。水素濃度の低いＡｌ２Ｏ３とするため、酸素原子の供給源として、水（Ｈ２Ｏ）ではなく、酸素ガス（Ｏ２）プラズマやオゾンガス（Ｏ３）を用いることが好ましい。つまり、第１被覆層３４は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの有機アルミニウム化合物と、Ｏ２プラズマまたはＯ３とを原料とするＡＬＤ法により形成されることが好ましい。
【0035】
ｎ側コンタクト電極３６は、ｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂに設けられ、ｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂにて第１被覆層３４を貫通する開口を通じてｎ型クラッド層２４と接する。ｎ側コンタクト電極３６は、例えばｎ型クラッド層２４上に接するＴｉ層と、Ｔｉ層上に接する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、２ｎｍ以下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型クラッド層２４から見たときのｎ側コンタクト電極３６の紫外光反射率を高めることができる。Ａｌ層の厚さは１００ｎｍ～１０００ｎｍ程度であり、２００ｎｍ以上であることが好ましく、３００ｎｍ以上であることがより好ましい。Ａｌ層の厚さを大きくすることで、ｎ側コンタクト電極３６の紫外光反射率を高めることができる。なお、ｎ側コンタクト電極３６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。
【0036】
ｐ側コンタクト電極４０は、ｐ型クラッド層３０上に設けられ、ｐ型クラッド層３０上の保護絶縁層３２および第１被覆層３４を貫通する開口を通じてｐ型クラッド層３０と接する。ｐ側コンタクト電極４０は、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）により構成される。ｐ側コンタクト電極４０の厚さは２０ｎｍ～５００ｎｍ程度であり、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。
【0037】
ｎ側保護金属層３８は、ｎ側コンタクト電極３６の上に設けられ、ｐ側保護金属層４２は、ｐ側コンタクト電極４０の上に設けられる。ｎ側保護金属層３８およびｐ側保護金属層４２（総称して保護金属層ともいう）は、第２被覆層４４との密着性の高い金属材料で形成され、単一金属膜または金属積層膜で構成される。保護金属層３８，４２は、第２被覆層４４を貫通する開口を形成するためのドライエッチング工程でのストップ層として機能させるため、エッチングガスに対する耐性の高い金属材料で構成されることが好ましい。保護金属層３８，４２の材料として、例えば白金族金属を用いることができ、パラジウム（Ｐｄ）を用いることができる。保護金属層３８，４２の厚みは、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【0038】
第２被覆層４４は、第１被覆層３４と、ｎ側コンタクト電極３６およびｎ側保護金属層３８と、ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２とを被覆するように設けられる。第２被覆層４４は、絶縁性の酸化物、窒化物または酸窒化物で構成され、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）を用いることができる。第２被覆層４４の厚さは５０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以上であることが好ましい。第２被覆層４４の厚さは５００ｎｍ～１０００ｎｍ程度あってもよい。第２被覆層４４の厚さを大きくすることで、半導体層に比べて厚みの大きいコンタクト電極３６，４０および保護金属層３８，４２を好適に被覆できる。
【0039】
ｎ側パッド電極４６およびｐ側パッド電極４８（総称してパッド電極ともいう）は、ダイ１２を実装基板１４に実装する際にボンディング接合される部分である。ｎ側パッド電極４６は、ｎ側保護金属層３８の上に設けられ、第２被覆層４４を貫通する開口を通じてｎ側保護金属層３８と接する。ｎ側パッド電極４６は、ｎ側保護金属層３８を介してｎ側コンタクト電極３６と電気的に接続される。ｐ側パッド電極４８は、ｐ側保護金属層４２の上に設けられ、第２被覆層４４を貫通する開口を通じてｐ側保護金属層４２と接する。ｐ側パッド電極４８は、ｐ側保護金属層４２を介してｐ側コンタクト電極４０と電気的に接続される。
【0040】
パッド電極４６，４８は、耐腐食性の観点から金（Ａｕ）を含むように構成され、例えば、ニッケル（Ｎｉ）／Ａｕ、チタン（Ｔｉ）／ＡｕまたはＴｉ／白金（Ｐｔ）／Ａｕの積層構造で構成される。パッド電極４６，４８が金錫（ＡｕＳｎ）で接合される場合、金属接合材となるＡｕＳｎ層をパッド電極４６，４８が含んでもよい。
【0041】
ダイ１２は、実装基板１４の上に実装されている。実装基板１４は、基部５０と、実装電極５２ｎ，５２ｐと、外部端子５４ｎ，５４ｐとを備える。基部５０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック材料で構成される板状部材である。実装電極５２ｎ，５２ｐは、基部５０の第１主面５０ａに設けられる。実装電極５２ｎ，５２ｐは、ダイ１２のパッド電極４６，４８と接合される金属電極であり、耐腐食性の観点から金（Ａｕ）を含むように構成される。外部端子５４ｎ，５４ｐは、半導体発光素子１０をプリント基板などにハンダ付けするための金属端子であり、基部５０の第１主面５０ａとは反対側の第２主面５０ｂに設けられる。基部５０の内部において、ｎ側実装電極５２ｎとｎ側外部端子５４ｎが電気的に接続され、ｐ側実装電極５２ｐとｐ側外部端子５４ｐが電気的に接続されている。
【0042】
金属接合材１６ｎ，１６ｐは、ダイ１２と実装基板１４を接合する。金属接合材１６ｎ，１６ｐは、金錫（ＡｕＳｎ）や錫亜鉛（ＳｎＺｎ）系の半田材料で構成される。ｎ側金属接合材１６ｎは、ｎ側パッド電極４６とｎ側実装電極５２ｎを接合し、ｐ側金属接合材１６ｐは、ｐ側パッド電極４８とｐ側実装電極５２ｐを接合する。
【0043】
第３被覆層１８は、ダイ１２の表面全体と、実装基板１４の表面の一部と、金属接合材１６ｎ、１６ｐとを被覆するように設けられる。第３被覆層１８は、基板２０の第２主面２０ｂおよび側面２０ｄと、第２被覆層４４の表面と、ｎ側パッド電極４６およびｐ側パッド電極４８の側面とを被覆する。また、第３被覆層１８は、実装基板１４の第１主面５０ａおよび側面５０ｃと、実装電極５２ｎ，５２ｐの表面とを被覆する。
【0044】
第３被覆層１８は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で構成され、上述の第１被覆層３４と同様、膜密度の高い緻密な構造となるように原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて形成されることが好ましい。一方で、第３被覆層１８は、ダイ１２の活性層２６などの半導体層と直接接触しないため、必ずしも水素濃度が低くなくてもよい。つまり、第３被覆層１８の水素濃度は、第１被覆層３４の水素濃度よりも高くてもよい。したがって、第３被覆層１８を構成するＡｌ２Ｏ３の酸素原子の供給源として、水（Ｈ２Ｏ）を使用してもよく、ＴＭＡなどの有機アルミニウム化合物と、Ｈ２Ｏとを原料とするＡＬＤ法により形成されてもよい。Ｈ２Ｏを原料として用いることで、Ｏ２プラズマまたはＯ３を用いる場合に比べて原料を狭い隙間まで行き渡らせることが容易となり、ダイ１２と実装基板１４の間の狭い隙間においても緻密なＡｌ２Ｏ３を好適に形成できる。第３被覆層１８の厚みは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができ、例えば、１０ｎｍ～３０ｎｍ程度とすることができる。
【0045】
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１３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に示されるように、基板２０の第１主面２０ａの上にバッファ層２２、ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８、ｐ型クラッド層３０、保護絶縁層３２が順に形成される。
【0046】
基板２０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、例えばサファイア基板の（０００１）面上にバッファ層２２が形成される。バッファ層２２は、例えば、高温成長させたＡｌＮ（ＨＴ－ＡｌＮ）層と、アンドープのＡｌＧａＮ（ｕ－ＡｌＧａＮ）層とを含む。ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０は、ＡｌＧａＮ系半導体材料、ＡｌＮ系半導体材料またはＧａＮ系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）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。保護絶縁層３２は、ＳｉＯ２またはＳｉＯＮで構成され、化学気相成長（ＣＶＤ）法などの周知の技術を用いて形成できる。
【0047】
次に、図３に示すように、保護絶縁層３２の上に第１マスク６１が形成され、第１マスク６１が形成されていない第１領域Ｗ１の保護絶縁層３２、ｐ型クラッド層３０、電子ブロック層２８、活性層２６およびｎ型クラッド層２４の一部が除去される。これにより、第１領域（露出領域ともいう）Ｗ１にｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂ（露出面）が形成される。ｎ型クラッド層２４の露出面を形成する工程では、ドライエッチング７１により各層を除去できる。例えば、エッチングガスのプラズマ化による反応性イオンエッチングを用いることができ、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ；Inductive Coupled Plasma）エッチングを用いることができる。その後、第１マスク６１が除去される。
【0048】
次に、図４に示すように、保護絶縁層３２の上およびｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂの上に第２マスク６２が形成される。その後、第２マスク６２が形成されていない第２領域（外周領域ともいう）Ｗ２の保護絶縁層３２、ｐ型クラッド層３０、電子ブロック層２８、活性層２６およびｎ型クラッド層２４がドライエッチング７２により除去される。第２領域Ｗ２は、１枚の基板上に複数の発光素子（ダイ）を形成する場合の素子間の分離領域である。第２領域Ｗ２において、バッファ層２２が部分的に除去されてもよいし、バッファ層２２が完全に除去されて基板２０が露出してもよい。第２領域Ｗ２において、基板２０の一部が除去されて第１主面２０ａとは高さの異なる基板２０の外周面２０ｃが露出してもよい。その後、第２マスク６２が除去される。
【0049】
次に、図５に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第１被覆層３４を形成する。第１被覆層３４は、Ａｌ２Ｏ３で構成され、例えばＴＭＡとＯ２プラズマまたはＯ３とを原料とするＡＬＤ法により形成される。第１被覆層３４は、保護絶縁層３２の上と、ｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂの上と、ｎ型クラッド層２４、活性層２６、電子ブロック層２８およびｐ型クラッド層３０の側面を被覆するように形成される。保護絶縁層３２は、バッファ層２２の側面を被覆してもよいし、基板２０の外周面２０ｃや側面の少なくとも一部を被覆してもよい。
【0050】
次に、図６に示すように、第１被覆層３４の上に第３マスク６３が形成される。第３マスク６３は、ｎ型クラッド層２４の第２上面２４ｂの上のｎ側電極領域Ｗ３ｎと、ｐ型クラッド層３０の上のｐ側電極領域Ｗ３ｐとを除いて形成される。つづいて、ｎ側電極領域Ｗ３ｎおよびｐ側電極領域Ｗ３ｐにおいて第１被覆層３４がドライエッチング７３により除去される。これにより、ｎ側電極領域Ｗ３ｎにてｎ型クラッド層２４が露出する第１開口８１が形成され、ｐ側電極領域Ｗ３ｐにて保護絶縁層３２が露出する第２開口８２が形成される。その後、第３マスク６３が除去される。
【0051】
次に、図７に示すように、第１開口８１にて露出するｎ型クラッド層２４の上にｎ側コンタクト電極３６が形成され、ｎ側コンタクト電極３６の上にｎ側保護金属層３８が形成される。ｎ側コンタクト電極３６は、例えばＴｉ層とＡｌ層の積層構造であり、ｎ側保護金属層３８は、例えばＰｄ層である。ｎ側コンタクト電極３６およびｎ側保護金属層３８は、スパッタリング法または電子ビーム（ＥＢ）蒸着法で形成できる。
【0052】
次に、図８に示すように、第２開口８２に対応する第４領域Ｗ４を除いて第４マスク６４が形成される。つづいて、第４領域において保護絶縁層３２がウェットエッチングにより除去され、ｐ型クラッド層３０が露出する第３開口８３が形成される。保護絶縁層３２は、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）の混合液であるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いて除去できる。保護絶縁層３２をウェットエッチングすることで、保護絶縁層３２をドライエッチングする場合に比べて、第３開口８３にて露出するｐ型クラッド層３０へのダメージ影響を低減できる。その後、第４マスク６４が除去される。
【0053】
次に、図９に示すように、第３開口８３にて露出するｐ型クラッド層３０の上にｐ側コンタクト電極４０が形成され、ｐ側コンタクト電極４０の上にｐ側保護金属層４２が形成される。ｐ側コンタクト電極４０は、例えばＩＴＯ層であり、ｐ側保護金属層４２は、例えばＰｄ層である。ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２は、スパッタリング法または電子ビーム（ＥＢ）蒸着法で形成できる。
【0054】
次に、図１０に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第２被覆層４４が形成される。第２被覆層４４は、第１被覆層３４の上を被覆するとともに、ｎ側コンタクト電極３６、ｎ側保護金属層３８、ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２の上を被覆するように形成される。第２被覆層４４は、例えばＳｉＯ２層であり、化学気相成長（ＣＶＤ）法などの周知の技術を用いて形成できる。
【0055】
次に、図１１に示すように、第２被覆層４４の上に第５マスク６５が形成される。第５マスク６５は、ｎ側コンタクト電極３６に対応するｎ側電極領域Ｗ５ｎおよびｐ側コンタクト電極４０に対応するｐ側電極領域Ｗ５ｐを除いて形成される。つづいて、ｎ側電極領域Ｗ５ｎおよびｐ側電極領域Ｗ５ｐにおいて第２被覆層４４がドライエッチング７５により除去される。第２被覆層４４は、ＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を用いることができる。このドライエッチング工程にて、ｎ側保護金属層３８およびｐ側保護金属層４２がエッチングストップ層として機能し、その下のｎ側コンタクト電極３６およびｐ側コンタクト電極４０へのダメージを防ぐことができる。これにより、ｎ側電極領域Ｗ５ｎにてｎ側保護金属層３８が露出する第４開口８４と、ｐ側電極領域Ｗ５ｐにてｐ側保護金属層４２が露出する第５開口８５とが形成される。その後、第５マスク６５が除去される。
【0056】
次に、図１２に示すように、第４開口８４にて露出するｎ側保護金属層３８の上にｎ側パッド電極４６が形成され、第５開口８５にて露出するｐ側保護金属層４２の上にｐ側パッド電極４８が形成される。パッド電極４６，４８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、Ｓｎ／Ａｕの積層構造を形成してもよい。以上の工程により、図１のダイ１２ができあがる。
【0057】
次に、図１３に示すように、ダイ１２を実装基板１４の上に実装する。まず、ｎ側実装電極５２ｎの上にｎ側パッド電極４６が位置し、ｐ側実装電極５２ｐの上にｐ側パッド電極４８が位置するようにダイ１２を配置する。つづいて、金錫（ＡｕＳｎ）や半田などの金属接合材１６ｎ，１６ｐを溶融させ、パッド電極４６，４８と実装電極５２ｎ，５２ｐとを接合する。
【0058】
その後、実装基板１４に実装されたダイ１２の表面全体を被覆するように第３被覆層１８を形成する。第３被覆層１８は、Ａｌ２Ｏ３で構成され、例えばＴＭＡとＨ２Ｏを原料とするＡＬＤ法により形成される。これにより、図１に示す半導体発光素子１０ができあがる。
【0059】
本実施の形態によれば、ｎ型クラッド層２４、活性層２６および電子ブロック層２８といった半導体層と直接接触する第１被覆層３４をＡＬＤ法で形成されるＡｌ２Ｏ３層とすることで、これらの半導体層に対する耐湿性を高めることができる。また、第１被覆層３４の原料として水（Ｈ２Ｏ）を使用しないことで、第１被覆層３４に含まれる水素濃度を低くできる。つまり、第３被覆層１８よりも第１被覆層３４の水素濃度を低くできる。これにより、第１被覆層３４に含まれる水素が半導体層に拡散することによる半導体層の劣化を好適に防止できる。
【0060】
本実施の形態によれば、第１被覆層３４の上に第２被覆層４４をさらに設けることでダイ１２の保護機能を高めることができる。Ａｌ２Ｏ３で構成される第１被覆層３４は、ＡＬＤ法で形成されるため、膜厚を大きくすることが難しく、５０ｎｍ程度の厚さが実用上の上限となりうる。一方で、ｎ側コンタクト電極３６やｐ側コンタクト電極４０の膜厚は、５０ｎｍ以上あり、１００ｎｍ以上の厚さを有することが好ましいため、第１被覆層３４のみではコンタクト電極の被覆性能が下がるおそれがある。その一方で、ＣＶＤ法などで形成される第２被覆層４４は、１００ｎｍ以上の膜厚にすることが容易であるため、膜厚の大きいコンタクト電極を好適に被覆することができる。本実施の形態によれば、緻密であるが膜厚の小さい第１被覆層３４と、膜厚の大きい第２被覆層４４とを組み合わせることで、ダイ１２の封止性を高めることができる。
【0061】
本実施の形態によれば、実装基板１４の上にダイ１２を実装した後に第３被覆層１８でさらに全体を被覆するため、半導体発光素子１０の封止性を高めることができる。特に、パッド電極４６，４８、実装電極５２ｎ，５２ｐおよび金属接合材１６ｎ，１６ｐなどの金属材料の表面を被覆することで、金属材料の腐食を好適に防止できる。また、第３被覆層１８をＡｌ２Ｏ３で構成することで、金（Ａｕ）を含有する金属材料との密着性を高めることができ、第３被覆層１８の剥がれなどによる信頼性低下を抑制できる。
【0062】
本実施の形態によれば、第３被覆層１８を水（Ｈ２Ｏ）を原料とするＡＬＤ法で形成することにより、ダイ１２と実装基板１４が接合された状態であっても、ダイ１２および実装基板１４の全体を被覆するように第３被覆層１８を形成できる。仮に、第１被覆層３４と同様に、Ｏ２プラズマやＯ３を原料として用いる場合、ダイ１２と実装基板１４の間の隙間などに活性化した酸素（Ｏ）が到達する前に失活してしまい、Ａｌ２Ｏ３層が適切に形成されない箇所が生じうる。一方、Ｈ２Ｏを原料とする場合にはプラズマ状態にする必要がないため、ダイ１２と実装基板１４の間の隙間に原料を十分に行き渡らせることができ、より適切にＡｌ２Ｏ３層を形成できる。これにより、第３被覆層１８の信頼性を高めることができる。
【0063】
本実施の形態によれば、ｐ型クラッド層３０と第１被覆層３４の間に保護絶縁層３２を設けることで、ｐ型クラッド層３０を露出させるためのエッチング工程におけるｐ型クラッド層３０へのダメージ影響を低減できる。これにより、ｐ側コンタクト電極４０のコンタクト抵抗を改善することができ、半導体発光素子１０の出力特性を向上させることができる。
【0064】
図１４は、別の実施の形態に係る半導体発光素子１１０の構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態では、第２被覆層１４４が第１層１４４ａおよび第２層１４４ｂの二層構造となっている点で上述の実施の形態と相違する。以下、本実施の形態について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0065】
半導体発光素子１１０は、ダイ１１２と、実装基板１４と、金属接合材１６ｎ，１６ｐと、第３被覆層１８とを備える。実装基板１４、金属接合材１６ｎ，１６ｐおよび第３被覆層１８は、上述の実施の形態と同様に構成される。
【0066】
ダイ１１２は、基板２０と、バッファ層２２と、ｎ型クラッド層２４と、活性層２６と、電子ブロック層２８と、ｐ型クラッド層３０と、保護絶縁層３２と、第１被覆層３４と、ｎ側コンタクト電極３６と、ｎ側保護金属層３８と、ｐ側コンタクト電極４０と、ｐ側保護金属層４２と、第２被覆層１４４と、ｎ側パッド電極４６と、ｐ側パッド電極４８とを備える。ダイ１１２は、第２被覆層１４４が二層構造となっている点を除いて、上述の実施の形態に係るダイ１２と同様に構成される。
【0067】
第２被覆層１４４は、第１層１４４ａと、第２層１４４ｂとを含む。第１層１４４ａは、第１被覆層３４、ｎ側コンタクト電極３６、ｎ側保護金属層３８、ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２と直接接触するように設けられる。第２層１４４ｂは、第１層１４４ａを被覆するように設けられ、第１被覆層３４、ｎ側コンタクト電極３６、ｎ側保護金属層３８、ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２から離れて設けられる。
【0068】
第１層１４４ａは、例えばＳｉＯ２で構成され、第１被覆層３４および第２層１４４ｂよりも低屈折率となる。第１層１４４ａは、第１被覆層３４および第２層１４４ｂよりも厚さが大きくなるよう構成される。第１層１４４ａの厚さは、１００ｎｍ以上であり、例えば５００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。第１層１４４ａの厚さは、第１被覆層３４の厚さの１０倍以上となるよう構成される。第１層１４４ａの厚さは、ｎ側コンタクト電極３６やｐ側コンタクト電極４０の厚さよりも大きくてもよい。第１層１４４ａの厚さは、ｎ側コンタクト電極３６とｎ側保護金属層３８の厚みの合計より大きくてもよいし、ｐ側コンタクト電極４０とｐ側保護金属層４２の厚みの合計より大きくてもよい。
【0069】
第２層１４４ｂは、第１層１４４ａとは異なる材料で構成され、ＡｌＮやＳｉＮなどの窒化物で構成される。第２層１４４ｂは、例えばＳｉＮで構成され、保護絶縁層３２、第１被覆層３４および第１層１４４ａよりも高屈折率となる。波長２８０ｎｍの紫外光に対して、ＳｉＯ２の屈折率は１．４９であり、Ａｌ２Ｏ３の屈折率は１．８２であり、ＳｉＮの屈折率は２．１８であり、ＡｌＮの屈折率は２．２８である。したがって、ＳｉＮまたはＡｌＮで構成される第２層１４４ｂの屈折率（２．１８または２．２８）は、ＳｉＯ２で構成される保護絶縁層３２および第１層１４４ａの屈折率（１．４９）よりも大きく、Ａｌ２Ｏ３で構成される第１被覆層３４の屈折率（１．８２）よりも大きい。第２層１４４ｂの厚さは、第１層１４４ａの厚さよりも小さく、５０ｎｍ～２００ｎｍ程度である。第２層１４４ｂの厚さは、保護絶縁層３２の厚さより小さくてもよい。第２層１４４ｂの厚さは、第１被覆層３４や第３被覆層１８の厚さより大きくてもよい。
【0070】
本実施の形態によれば、第１層１４４ａの上に第１層１４４ａとは材料の異なる第２層１４４ｂを積層させることで、第１層１４４ａに発生しうるピンホールを好適に塞ぐことができ、第２被覆層１４４による封止性を高めることができる。
【0071】
本実施の形態によれば、保護絶縁層３２の材料の屈折率をｎ１とし、第１被覆層３４の材料の屈折率をｎ２とし、第２被覆層１４４の第１層１４４ａの屈折率をｎ３とし、第２被覆層１４４の第２層１４４ｂの屈折率をｎ４とした場合、ｎ１＜ｎ２＜ｎ４の関係式およびｎ３＜ｎ２＜ｎ４の関係式が成立する。本実施の形態によれば、第１層１４４ａの屈折率ｎ３を第１被覆層３４の屈折率ｎ２よりも小さくすることで、活性層２６にて生じた深紫外光を第１被覆層３４と第１層１４４ａの界面で全反射させ、光取出面となる第２主面２０ｂに向かわせることができる。これにより、半導体発光素子１０の光取出効率を高めることができる。また、第１層１４４ａの材料よりも高屈折率である窒化物で構成される第２層１４４ｂにより第１層１４４ａを被覆することで、第２被覆層１４４の封止性および信頼性を高めることができる。
【0072】
つづいて、半導体発光素子１１０の製造方法について説明する。半導体発光素子１１０の製造工程の一部は、上述の半導体発光素子１０の製造工程の一部と共通であり、まず図２～図９に示される工程が実行される。図１５～図１８は、半導体発光素子１１０の製造工程を概略的に示す図であり、図９より後の工程を示している。
【0073】
図１５に示すように、素子構造の上面の全体を被覆するように第２被覆層１４４が形成される。第２被覆層１４４は、第１層１４４ａと、第２層１４４ｂとを含む。第１層１４４ａは、第１被覆層３４の露出面を被覆するとともに、ｎ側コンタクト電極３６、ｎ側保護金属層３８、ｐ側コンタクト電極４０およびｐ側保護金属層４２の露出面を被覆するように形成される。第２層１４４ｂは、第１層１４４ａの露出面を被覆するように形成される。第１層１４４ａは、例えばＳｉＯ２層であり、プラズマＣＶＤ法などの周知の技術を用いて形成できる。第２層１４４ｂは、例えばＳｉＮ層であり、プラズマＣＶＤ法などの周知の技術を用いて形成できる。
【0074】
次に、図１６に示すように、第２被覆層１４４の上に第６マスク６６が形成される。第６マスク６６は、ｎ側コンタクト電極３６に対応するｎ側電極領域Ｗ６ｎおよびｐ側コンタクト電極４０に対応するｐ側電極領域Ｗ６ｐを除いて形成される。つづいて、ｎ側電極領域Ｗ６ｎおよびｐ側電極領域Ｗ６ｐにおいて第２被覆層１４４の第２層１４４ｂがドライエッチング７６により除去される。第２被覆層１４４は、ＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を用いることができる。このドライエッチング工程は、ｎ側電極領域Ｗ６ｎおよびｐ側電極領域Ｗ６ｐにおいて第２層１４４ｂが除去されて第１層１４４ａが露出するまで実行される。これにより、ｎ側電極領域Ｗ６ｎにて第１層１４４ａが露出する第６開口８６と、ｐ側電極領域Ｗ６ｐにてｐ側保護金属層４２が露出する第７開口８７とが形成される。なお、図１６に示すように、このドライエッチング工程において、第１層１４４ａの露出部分が所定の深さだけ更に除去されてもよい。すなわち、第１層１４４ａの上面に段差が形成されてもよい。その後、第６マスク６６が除去される。
【0075】
次に、図１７に示すように、第２被覆層１４４の上に第７マスク６７が形成される。第７マスク６７は、ｎ側コンタクト電極３６に対応するｎ側電極領域Ｗ７ｎおよびｐ側コンタクト電極４０に対応するｐ側電極領域Ｗ７ｐを除いて形成される。第７マスク６７は、第２層１４４ｂを完全に被覆するように設けられ、第６開口８６および第７開口８７における第２層１４４ｂの側壁を被覆して保護するように設けられる。したがって、第７マスク６７のｎ側電極領域Ｗ７ｎの開口幅は、第６マスク６６のｎ側電極領域Ｗ６ｎの開口幅よりも小さい。同様に、第７マスク６７のｐ側電極領域Ｗ７ｐの開口幅は、第６マスク６６のｐ側電極領域Ｗ６ｐの開口幅よりも小さい。つづいて、ｎ側電極領域Ｗ７ｎおよびｐ側電極領域Ｗ７ｐにおいて第２被覆層１４４の第１層１４４ａがドライエッチング７７により除去される。第２被覆層１４４は、ＣＦ系のエッチングガスを用いてドライエッチングすることができ、例えば、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を用いることができる。このドライエッチング工程は、ｎ側電極領域Ｗ７ｎおよびｐ側電極領域Ｗ７ｐにおいて第１層１４４ａが除去されてｎ側保護金属層３８およびｐ側保護金属層４２が露出するまで実行される。このドライエッチング工程にて、ｎ側保護金属層３８およびｐ側保護金属層４２がエッチングストップ層として機能し、その下のｎ側コンタクト電極３６およびｐ側コンタクト電極４０へのダメージを防ぐことができる。これにより、ｎ側電極領域Ｗ７ｎにてｎ側保護金属層３８が露出する第８開口８８と、ｐ側電極領域Ｗ７ｐにてｐ側保護金属層４２が露出する第９開口８９とが形成される。その後、第７マスク６７が除去される。
【0076】
次に、図１８に示すように、第８開口８８にて露出するｎ側保護金属層３８の上にｎ側パッド電極４６が形成され、第９開口８９にて露出するｐ側保護金属層４２の上にｐ側パッド電極４８が形成される。パッド電極４６，４８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、Ｓｎ／Ａｕの積層構造を形成してもよい。以上の工程により、図１４に示すダイ１１２ができあがる。
【0077】
つづいて、図１３と同様に、ダイ１１２を実装基板１４の上に実装し、実装基板１４に実装されたダイ１１２の表面全体を被覆するように第３被覆層１８を形成する。第３被覆層１８は、Ａｌ２Ｏ３で構成され、例えばＴＭＡとＨ２Ｏを原料とするＡＬＤ法により形成される。これにより、図１４に示す半導体発光素子１１０ができあがる。
【0078】
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。
【0079】
上述の実施の形態において、ＡＬＤ法によりＡｌ２Ｏ３層を形成する場合、ＴＭＡを投入する第１工程と、Ｏ２プラズマ、Ｏ３またはＨ２Ｏを投入する第２工程とが交互に繰り返される。このとき、第１工程を最初に実行することで、Ａｌ２Ｏ３層で被覆されるべき表面が最初にＴＭＡで被覆されるようにしてもよい。つまり、最初に第２工程を実行することでＡｌ２Ｏ３層で被覆されるべき表面がＯ２プラズマ等によって酸化されたり、エッチングされたりすることによるダメージが生じないようにしてもよい。特に、活性層２６の側面を被覆する第１被覆層３４の形成時に最初にＴＭＡを投入することで、活性層２６の側面に対するダメージを防ぐことができる。これにより、半導体発光素子１０，１１０の信頼性を高めることができる。
【0080】
上述の実施の形態において、ｎ側保護金属層３８の代わりに、導電性の窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されるｎ側保護層を用いてもよい。同様に、ｐ側保護金属層４２の代わりに、窒化チタン（ＴｉＮ）で構成されるｐ側保護層を用いてもよい。ＴｉＮで構成するｎ側保護層およびｐ側保護層を用いる場合であっても、ＴｉＮ層をドライエッチング工程のストップ層として機能させることができる。また、ＴｉＮを用いることで、第２被覆層４４または第２被覆層１４４に対する密着性を高めることができ、コンタクト電極３６，３８からの第２被覆層４４または第２被覆層１４４の剥離を好適に防止できる。
【0081】
上述の実施の形態では、実装基板１４にダイ１２，１１２を実装させた半導体発光素子１０，１１０について示した。別の実施の形態では、実装基板１４に実装されていないダイ１２，１１２を半導体発光素子として用いてもよい。この場合、ダイ１２，１１２の表面には、第３被覆層１８が設けられてもよいし、第３被覆層１８が設けられなくてもよい。
【符号の説明】
【0082】
１０…半導体発光素子、１２…ダイ、１４…実装基板、１６…金属接合材、１８…第３被覆層、２０…基板、２４…ｎ型クラッド層、２６…活性層、３０…ｐ型クラッド層、３２…保護絶縁層、３４…第１被覆層、３６…ｎ側コンタクト電極、４０…ｐ側コンタクト電極、４４…第２被覆層、４６…ｎ側パッド電極、４８…ｐ側パッド電極、５２…実装電極、５２ｎ…ｎ側実装電極、５２ｐ…ｐ側実装電極。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】