JP7448832B2 - 発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子に関する。

特許文献１には、複数の窒化物半導体からなる層を有し、深紫外光を発する発光素子が開示されている。このような発光素子において、発光効率を向上することが望まれる。

特開２０１７－２２０５３５号公報

本発明の一実施形態は、発光効率が高い発光素子を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る発光素子は、それぞれが窒化物半導体からなる、ｎ側層と、ｐ側層と、ｎ側層とｐ側層との間に位置し紫外線を発する活性層と、を含む半導体構造体と、ｎ側層に電気的に接続されるｎ電極と、ｐ側層に接する第１金属層を有し、ｐ側層に電気的に接続されるｐ電極と、を含み、ｐ側層は、それぞれがｐ型不純物を含む、第１層と、第１層上に配置される第２層と、第２層上に配置される第３層と、を有し、第２層の表面は、第３層から露出する露出領域を有し、第１層及び第２層は、Ａｌを含み、第３層は、第２層のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比である層、又は、Ａｌを含まない層であり、第２層の厚さ及び第３層の厚さのそれぞれは、第１層の厚さよりも薄く、第３層のｐ型不純物濃度は、第２層のｐ型不純物濃度よりも高く、第１金属層は、第２層の露出領域と、第３層の表面と、に接して配置される。

本発明の一実施形態によれば、発光効率が高い発光素子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を示す模式上面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線における発光素子の構成を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式上面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式上面図である。

以下、本発明に係る発光素子の実施形態について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

図１は、発光素子１の模式上面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における発光素子１の模式断面図である。図３は、発光素子１の一部を示す模式断面図である。図４は、発光素子１の構成の一部を示す模式上面図である。図５は、発光素子１の構成の一部を示す模式上面図である。なお、図４、５において、ハッチングで示す領域は、上面視において各部材が配置されている領域を示すものであり、断面を示すものではない。以下、図面を参照しながら各部材の詳細について説明する。

図１～３に示すように、発光素子１は、基板１０と、基板１０上に配置された半導体構造体１００を有する。半導体構造体１００は、それぞれが窒化物半導体からなる、ｎ側層２０と、ｐ側層４０と、ｎ側層２０とｐ側層４０との間に位置し紫外線を発する活性層３０と、を含む。発光素子１は、ｎ側層２０に電気的に接続されたｎ電極５０と、ｐ側層４０に電気的に接続されたｐ電極６０と、を有する。ｐ電極６０は、ｐ側層４０に接する第１金属層６１を有する。発光素子１は、さらに、ｎ電極５０に電気的に接続されたｎ側端子８０と、ｐ電極６０に電気的に接続されたｐ側端子９０と、を有する。

基板１０の材料は、例えば、サファイア、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。サファイアからなる基板１０は、活性層３０からの紫外線に対して高い透光性を有するため好ましい。半導体構造体１００は、例えば、サファイア基板のｃ面に配置することができ、サファイア基板のｃ面からサファイア基板のａ軸方向又はｍ軸方向に０．２°以上２°以下の範囲で傾斜した面に配置することが好ましい。基板１０の厚さは、例えば、１５０μｍ以上８００μｍ以下とすることができる。発光素子１は、基板１０を有していなくてよい。

基板１０の上面視形状は、例えば、矩形状である。基板１０の上面視形状を矩形状とする場合、一辺の長さを５００μｍ以上２０００μｍ以下程度とすることができる。基板１０の上面は、半導体構造体１００が配置されている第１領域１０ａと、半導体構造体１００が配置されていない第２領域１０ｂと、を有する。上面視において、第１領域１０ａは、第２領域１０ｂに囲まれている。第１領域１０ａと第２領域１０ｂの境界は、例えば、基板１０の外縁から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に位置している。ここで、図１に示すように、基板１０の一辺に平行な方向を第１方向Ｘとし、第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙとする。

半導体構造体１００は、窒化物半導体からなる複数の半導体層が積層された積層体である。窒化物半導体は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。

基板１０と半導体構造体１００との間にバッファ層を配置してよい。バッファ層には、例えば、ＡｌＮからなる層を用いることができる。バッファ層は、基板１０と、バッファ層上に配置される窒化物半導体層との格子不整合を緩和する機能を有する。バッファ層の厚さは、例えば、１．５μｍ以上４μｍ以下とすることができる。なお、本明細書において各半導体層の厚さとは、半導体構造体１００の積層方向における厚さである。

ｎ側層２０は、１以上のｎ型半導体層を含む。ｎ型半導体層としては、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等のｎ型不純物を含有する半導体層が挙げられる。ｎ型半導体層は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及び窒素（Ｎ）を含むＡｌＧａＮ層であり、インジウム（Ｉｎ）を含んでいてもよい。例えば、Ｓｉをｎ型不純物として含むｎ型半導体層のｎ型不純物濃度は、５×１０^１８／ｃｍ^３以上１×１０^２０／ｃｍ^３以下である。ｎ側層２０は、電子を供給する機能を有していればよく、アンドープの層を含んでいてもよい。ここで、アンドープの層とは、ｎ型不純物やｐ型不純物を意図的にドープしていない層である。アンドープの層がｎ型不純物及び／又はｐ型不純物を意図的にドープした層と隣接している場合は、その隣接した層からの拡散等によって、アンドープの層にｎ型不純物及び／又はｐ型不純物が含まれる場合がある。

ｎ側層２０は、例えば、基板１０側から順に、超格子層と、下地層と、ｎコンタクト層とを含む。

超格子層は、第１半導体層と、第１半導体層と格子定数が異なる第２半導体層とが交互に積層された多層構造を有する。超格子層は、超格子層よりも上に配置される半導体層に生じる応力を緩和する機能を有する。超格子層は、例えば、ＡｌＮ層と窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層とが交互に積層された多層構造とすることができる。超格子層において、第１半導体層と第２半導体層とのペア数は、２０ペア以上５０ペア以下とすることができる。

下地層は、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ層を用いることができる。下地層をＡｌＧａＮ層とする場合、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、例えば、５０％以上とすることができる。

ｎコンタクト層は、例えば、ｎ型不純物が含有されたＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。ｎコンタクト層をＡｌＧａＮ層とする場合、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、例えば、５０％以上とすることができる。なお、本明細書において、例えば、Ａｌ組成比が５０％であるＡｌＧａＮ層とは、Ａｌ_ＸＧａ_１－ＸＮからなる化学式において、組成比ｘが０．５であるＡｌＧａＮ層のことを意味する。ｎコンタクト層のｎ型不純物濃度は、例えば、５×１０^１８／ｃｍ^３以上１×１０^２０／ｃｍ^３以下とすることができる。ｎコンタクト層は、他の半導体層が配置されていない上面を有する。ｎ電極５０は、他の半導体層が配置されていないｎコンタクト層の上面の一部に配置される。

活性層３０は、ｎ側層２０とｐ側層４０との間に配置されている。活性層３０は、紫外線を発する。活性層３０が発する紫外線の発光ピーク波長は、例えば、２２０ｎｍ以上３５０ｎｍである。

活性層３０は、Ａｌを含む井戸層と、Ａｌを含む障壁層と、を有する。活性層３０は、例えば、複数の井戸層と、複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有する。障壁層のＡｌ組成比は、井戸層のＡｌ組成比よりも大きい。つまり、障壁層のバンドギャップエネルギーは、井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。Ａｌを含む井戸層から、その井戸層のバンドギャップエネルギーに応じた発光波長の光が出射される。なお、活性層３０は、複数の井戸層を含む多重量子井戸構造に限定されず、単一量子井戸構造としてもよい。井戸層及び障壁層の少なくとも一部に、ｎ型不純物及び／又はｐ型不純物を含有してもよい。

井戸層には、例えば、ＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。障壁層には、例えば、ＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。井戸層のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上５０％以下とすることができることができる。例えば、井戸層からの光の発光ピーク波長を２８０ｎｍ程度とする場合、井戸層にはＡｌ組成比が４２％程度のＡｌＧａＮ層を用いることができる。障壁層のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上６０％以下とすることができる。

井戸層の厚さは、例えば、３ｎｍ以上６ｎｍ以下とすることができる。障壁層の厚さは、例えば、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である。

また、活性層３０とｐ側層４０との間に電子ブロック層を配置してよい。電子ブロック層は、ｎ側層２０から供給される電子のオーバーフローを低減するために配置する。電子ブロック層は、Ａｌを含む複数の半導体層を有する多層構造とすることができる。電子ブロック層には、例えば、活性層３０側から順に、ＡｌＮ層、第１のＡｌＧａＮ層、及び第２のＡｌＧａＮ層を有する多層構造とすることができる。第１のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、第２のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比よりも低く、井戸層のＡｌ組成比よりも高い。電子ブロック層には、障壁層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組成比を有する半導体層を用いることが好ましい。これにより、電子のオーバーフローを低減することができる。また、井戸層からの光が電子ブロック層により吸収されることを低減し、光取り出し効率を向上することができる。電子ブロック層には、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ層、アンドープのＡｌＮ層等を用いることができる。電子ブロック層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることができる。

一般的に、活性層３０からの光が半導体層により吸収されることを低減し光取り出し効率を向上させるためには、ｐ側層４０に活性層３０からの光に対して高い透光性を有する半導体層を用いることが好ましい。例えば、活性層３０に用いる井戸層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層をｐ側層４０に用いることで、活性層３０からの光がｐ側層４０により吸収されにくくすることができる。しかしながら、高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層は、ＧａＮ層等に比べてバンドギャップエネルギーが大きい。そのため、高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層をｐ側層４０に用いると、ｐ側層４０のｐ型化が不十分となる、あるいはｐ電極６０とｐ側層４０との間の接触抵抗が大きくなる、といったことが生じやすい。これらのことから、比較的高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮからなる井戸層を含む活性層を用いる発光素子においては、高い光取り出し効率と低い順方向電圧とを両立することが難しい。本実施形態では、以下のようなｐ側層４０にｐ電極６０を配置することにより、ｐ側層４０とｐ電極６０との間の接触抵抗を小さくしつつ、光取り出し効率を向上させることができるので、高い発光効率を備える発光素子１とすることができる。

ｐ側層４０は、１以上のｐ型半導体層を含む。ｐ型半導体層としては、マグネシウム（Ｍｇ）等のｐ型不純物を含有する半導体層が挙げられる。図３に示すように、ｐ側層４０は、活性層３０側から順に、それぞれがｐ型不純物を含む、第１層４１と、第１層４１上に配置される第２層４２と、第２層４２上に配置される第３層４３と、を有する。ｐ側層４０は、さらに、活性層３０と第１層４１との間に配置される第４層４４を有する。また、第２層４２の表面は、第３層４３から露出する露出領域４２ａを有する。

第１層４１及び第２層４２は、Ａｌを含み、第３層４３は、第２層のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比である層、又は、Ａｌを含まない層である。第３層４３のｐ型不純物濃度は、第２層４２のｐ型不純物濃度よりも高い。第１金属層６１を、第２層４２よりもｐ型不純物濃度が高い第３層４３に接して配置することで、第１金属層６１とｐ側層４０との間の接触抵抗を小さくしやすい。しかしながら、第３層４３のＡｌ組成比は、第２層４２のＡｌ組成比よりも低く、第３層４３は第２層４２よりも活性層３０からの光を吸収しやすく光取り出し効率を悪化させてしまう。

本実施形態では、ｐ電極６０の第１金属層６１を、第２層４２の露出領域４２ａと、第３層４３の表面と、に接して配置している。第１金属層６１を露出領域４２ａに接して配置することで、第３層４３による活性層３０からの光の吸収を低減しつつ、第１金属層６１と第２層４２との界面において活性層３０からの光を効率よく反射することができる。また、第１金属層６１を第２層４２だけでなく第３層４３に接して配置することで、第１金属層６１が第２層４２のみと接して配置されている場合に比べて、ｐ電極６０とｐ側層４０との間の接触抵抗を小さくすることできる。さらに、第１金属層６１が第２層４２の表面及び第３層４３の表面に接していることで、第１金属層６１が第３層４３の表面のみに接している場合に比べて、ｐ電極６０とｐ側層４０との密着性を向上させることができる。

また、第２層４２の厚さ及び第３層４３の厚さのそれぞれは、第１層４１の厚さよりも薄い。これにより、第２層４２及び第３層４３による活性層３０からの光の吸収を低減できるので、光取り出し効率を向上することができる。

本実施形態によれば、ｐ側層４０とｐ電極６０との間の接触抵抗を小さくしつつ、光取り出し効率を向上させることができるので、高い発光効率を備える発光素子１とすることができる。

第２層４２は、複数の露出領域４２ａを有し、第１金属層６１は、複数の露出領域４２ａに接して配置されている。第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する領域を増加させることで光取り出し効率をより向上させることができる。上面視において、露出領域４２ａは、例えば、ドット状に配置されている。露出領域４２ａは、第２層４２上に第３層４３を形成する際、第２層４２の表面が第３層４３により部分的に覆われないことで形成される。例えば、第３層４３を形成する際の温度、雰囲気等の成長条件を適宜変更し、第３層４３を第２層４２の表面の一部が露出するように形成することで露出領域４２ａを形成してよい。また、露出領域４２ａは、第３層４３を形成する第２層４２の表面にＶピット等による凹みが形成されており、第３層４３を形成する際に凹みが存在する第２層４２の表面の一部が覆われないことで形成されてもよい。この場合、Ｖピットが形成されている領域に対応する第２層４２の表面に露出領域４２ａが形成される。また、第２層４２上に第３層４３を形成した後、第２層４２の表面の一部が露出するように第３層４３の一部をエッチングすることで露出領域４２ａを形成してもよい。

第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積は、第１金属層６１と第３層４３とが接する面積よりも小さいことが好ましい。これにより、第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積が大きくなることによる順方向電圧Ｖｆの悪化を低減することができる。単位面積当たりにおいて、第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積は、例えば、第１金属層６１と第３層４３とが接する面積の３％以上３０％以下とすることが好ましく、５％以上２０％以下であることが好ましい。

第３層４３の厚さは、第２層４２の厚さ以下であることが好ましい。これにより、第３層４３による光吸収を低減することができる。第３層４３の厚さは、例えば、第２層４２の厚さの６０％以上８０％以下とすることができる。

第１層４１の厚さは、例えば、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることができる。第２層４２の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。第２層４２の厚さを３ｎｍ以上とすることで、第２層４２を配置する前の半導体層の上面に形成された凹みであるＶピットを埋め込みやすくできる。第２層４２の厚さを２０ｎｍ以下とすることで、第２層４２による光吸収を低減することができる。第３層４３の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。第３層４３の厚さを３ｎｍ以上とすることで、ｐ電極６０と第３層４３との間の接触抵抗を低減する効果を得やすくできる。第３層４３の厚さを２０ｎｍ以下とすることで、第３層４３による光吸収を低減することができる。第４層４４の厚さは、第３層４３の厚さよりも厚い。第４層４４の厚さは、例えば、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることできる。

第２層４２のｐ型不純物濃度及び第３層４３のｐ型不純物濃度のそれぞれは、第１層４１のｐ型不純物濃度よりも高いことが好ましい。これにより、第２層４２及び第３層４３のうち第３層４３のｐ型不純物濃度を第１層４１のｐ型不純物濃度よりも高くする場合に比べて、ｐ側層４０から活性層３０にホールをより供給しやすくなるため、発光素子１の発光効率を向上させることができる。

第２層４２のｐ型不純物濃度及び第３層４３のｐ型不純物濃度のそれぞれは、第４層４４のｐ型不純物濃度よりも高い。第１層４１、第２層４２、第３層４３、及び第４層４４のｐ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１９／ｃｍ^３以上１×１０^２１／ｃｍ^３以下である。

第１層４１のＡｌ組成比は、第２層４２のＡｌ組成比よりも高いことが好ましい。第２層４２よりも活性層３０の近くに位置する第１層４１のＡｌ組成比を第２層４２のＡｌ組成比よりも高くし第１層４１による光吸収を低減することで、光取り出し効率を向上させることができる。

第２層４２のＡｌ組成比は、井戸層のＡｌ組成比よりも高いことが好ましい。これにより、第２層４２による光吸収をさらに低減し、第２層４２と第１金属層６１との界面において光を効率よく反射することができるため、光取り出し効率を向上させることができる。

第１層４１のＡｌ組成比は、例えば、６０％以上７０％以下とすることができる。第２層４２のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上６０％以下とすることが好ましく、４０％以上５５％以下とすることがさらに好ましい。第２層４２のＡｌ組成比を３０％以上とすることで、第２層４２による光吸収を低減することができる。第２層４２のＡｌ組成比を６０％以下とすることで、第２層４２と第１金属層６１との間の接触抵抗の悪化を低減することができる。第３層４３のＡｌ組成比は、例えば、３％以下とすることが好ましい。これにより、第３層４３におけるｐ型化を促進させ、発光効率をさらに向上させることができる。第４層４４のＡｌ組成比は、第１層４１のＡｌ組成比も高く、第４層４４と接する電子ブロック層の半導体層（第２のＡｌＧａＮ層）のＡｌ組成比よりも低い。これにより、ｐ電極６０側からのホールを活性層３０に供給しやすくできる。

第１層４１は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第２層４２は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第３層４３は、例えば、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムガリウムからなる。第４層４４は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第１層４１、第２層４２、第３層４３、及び第４層４４は、Ｉｎを含んでもよい。

図４は、発光素子１の構成のうち、基板１０、ｎ側層２０、及びｐ側層４０のみを示す図である。図４に示すように、上面視において、ｐ側層４０は、第２方向Ｙに沿って延びる基部４０ａと、基部４０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数の延伸部４０ｂと、を有する。第２方向Ｙにおいて、ｐ側層４０の複数の延伸部４０ｂ間には、ｎ側層２０が位置している。

ｎ電極５０は、ｎ側層２０のｎ側層２０のｎコンタクト層上に配置され、ｎ側層２０と電気的に接続される。ｐ電極６０は、ｐ側層４０の第２層４２上及び第３層４３上に配置され、ｐ側層４０と電気的に接続される。

図５は、発光素子１の構成のうち、基板１０、ｎ側層２０、ｐ側層４０、ｎ電極５０、及びｐ電極６０のみを示す図である。図５に示すように、ｎ電極５０は、第２方向Ｙに沿って延びるｎ側基部５０ａと、ｎ側基部５０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数のｎ側延伸部５０ｂと、を有する。

ｎ電極５０には、例えば、銀（Ａｇ）、Ａｌ、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属、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。ｎ側電極５０は、例えば、複数の金属層を含む多層構造とすることができる。ｎ電極５０は、例えば、ｎ側層２０側から順に、Ｔｉ層と、Ａｌ合金層と、Ｔａ層と、Ｒｕ層と、含む多層構造とすることができる。

図５に示すように、上面視において、ｐ電極６０は、第２方向Ｙに沿って延びるｐ側基部６０ａと、ｐ側基部６０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数のｐ側延伸部６０ｂと、を有する。第２方向Ｙにおいて、ｎ側延伸部５０ｂと、ｐ側延伸部６０ｂとは交互に並んで配置されている。複数のｐ側延伸部６０ｂのうち、第２方向Ｙにおいて両端に位置するｐ側延伸部６０ｂの第１方向Ｘにおける長さは、他のｐ側延伸部６０ｂの第１方向Ｘにおける長さよりも長い。また、複数のｐ側延伸部６０ｂのうち、第２方向Ｙにおいて両端に位置するｐ側延伸部６０ｂの第２方向Ｙにおける長さは、他のｐ側延伸部６０ｂの第２方向Ｙにおける長さよりも狭い。ｐ電極６０の外縁は、ｐ側層４０の外縁よりも内側に位置している。

ｐ電極６０は、活性層３０からｐ電極６０側に向かう光を、ｎ側層２０側に反射させるために配置する。ｐ電極６０は、第２層４２の露出領域４２ａと、第３層４３の表面と、に接して配置される第１金属層６１を有する。ｐ電極６０には、例えば、上述したｎ電極５０と同様の金属を用いることができる。

第１金属層６１は、活性層３０からの光に対して高い反射率を有する金属層である。第１金属層６１は、例えば、活性層３０からの光に対して、６０％以上の反射率を有する金属を含むことが好ましい。このような金属として、第１金属層６１は、例えば、Ｒｈ又はＲｕを含むことが好ましい。

第１金属層６１は、Ａｕをさらに含むことが好ましい。これにより、第１金属層６１が例えばＲｈ又はＲｕのみからなる場合に比べて、高い反射率を維持しつつ、第１金属層６１とｐ側層４０との間の密着性を向上させることができる。第１金属層６１は、例えば、Ｒｈ層、Ａｕ層、及びＮｉ層を含む多層構造、Ｒｕ層、Ａｕ層、及びＮｉ層を含む多層構造とすることができる。また、第１金属層６１は、Ｒｈ又はＲｕと、Ａｕ及び／又はＮｉとを含む合金層を含む多層構造とすることができる。

第１金属層６１の厚さは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。第１金属層６１の厚さを１００ｎｍ以上とすることで、活性層３０からの光を反射する効果を得やすい。第１金属層６１の厚さを２００ｎｍ以下とすることで、発光素子１のコストを低減できる。なお、第１金属層６１の厚さとは、第３層４３の表面からの厚さである。

図２、３に示すように、ｐ電極６０は、第１金属層６１の表面を被覆する第２金属層６２と、第１金属層６１の上方に配置された第３金属層６３と、を有する。第３金属層６３は、第２金属層６２を介して第１金属層６１と電気的に接続されている。図１に示すように、第２方向Ｙにおいて、第３金属層６３の幅は、第１金属層６１の幅よりも狭い。第２方向Ｙにおいて、第３金属層６３の幅は、例えば、第１金属層６１の幅の６０％以上８０％以下とすることができる。

第２金属層６２は、Ｎｉを含むことが好ましい。第２金属層６２の一部は、後述する絶縁層７０に被覆されている。第１金属層６１の表面をＮｉを含む第２金属層６２により被覆することで、第１金属層６１の表面に絶縁層７０が接する場合に比べて、ｐ電極６０と絶縁層７０との密着性を向上させることができる。また、第２金属層６２は、第１金属層６１と第３金属層６３との間に配置されており、第１金属層６１と第３金属層６３との密着性を向上させることができる。第２金属層６２には、ＮｉとＡｕとを含む合金を用いてもよい。第２金属層６２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。

第３金属層６３は、Ｒｈ、Ｒｕ等の金属、又はこれらの金属を主成分とする合金を含む。第３金属層６３は、複数の金属層を含む多層構造としてよい。第３金属層６３は、第２金属層６２側から順に、Ｔｉ層、Ｒｈ層、及びＴｉ層を含む多層構造、Ｔｉ層、Ｒｕ層、及びＴｉ層を含む多層構造とすることができる。第３金属層６３の厚さは、１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下とすることができる。第３金属層６３を上述した２つのＴｉ層を含む多層構造とする場合、２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層は、第２金属層６２と第３金属層６３との密着性を向上させるために配置する。２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層の厚さは、２つのＴｉ層のうちｐ側端子９０側に位置するＴｉ層の厚さよりも厚くすることができる。Ｔｉ層は、Ｒｈ層やＲｕ層に比べて活性層３０からの紫外線を吸収しやすく、光取り出し効率を低減させる金属であるが、本実施形態では活性層３０からの光のうち第３金属層６３に向かう光を第１金属層６１により反射させる構造としている。そのため、２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層を比較的厚く配置しても光取り出し効率の悪化を低減しつつ、第２金属層６２と第３金属層６３との密着性を向上させることができる。２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下とすることができる。２つのＴｉ層のうちｐ側端子９０側に位置するＴｉ層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。

図１～３に示すように、絶縁層７０は、半導体構造体１００、ｎ電極５０、ｐ電極６０、ｎ側端子８０、ｐ側端子９０を覆っている。また、絶縁層７０は、基板１０の第２領域１０ｂを覆っている。絶縁層７０は、ｎ電極５０の表面の一部を露出させる第１開口部７１と、ｐ電極６０の表面の一部を露出させる第２開口部７２と、を有する。絶縁層７０は、第２金属層６２と、第３金属層６３と、第３層４３と、を被覆している。絶縁層７０には、絶縁性を有する材料を用いる。絶縁層７０には、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等を用いることができる。絶縁層７０の厚さは、例えば、１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。

ｎ側端子８０は、ｎ電極５０上に配置され、第１開口部７１にてｎ電極５０と電気的に接続されている。ｎ側端子８０の一部は、絶縁層７０上に配置されている。上面視において、ｎ側端子８０は、第１開口部７１の形状に対応する形状を有し、ｎ側端子８０の外縁は、第１開口部７１の縁よりも外側に位置する。

ｎ側端子８０は、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ等の金属、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。ｎ側端子８０は、ｎ電極５０側から順に、Ｔｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層と、含む多層構造とすることができる。ｎ側端子８０の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とすることができる。

ｐ側端子９０は、ｐ電極６０上に配置され、第２開口部７２にてｐ電極６０と電気的に接続されている。ｐ側端子９０の一部は、絶縁層７０上に配置されている。上面視において、ｐ側端子９０は、第２開口部７２の形状に対応する形状を有し、ｐ側端子９０の外縁は、第２開口部７２の縁よりも外側に位置する。

ｐ側端子９０は、例えば、上述したｎ側端子８０と同様の金属を用いることができる。ｐ側端子９０は、例えば、ｐ電極６０側から順に、Ｔｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層と、含む多層構造とすることができる。ｐ側端子９０の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とすることができる。

ｎ側端子８０とｐ側端子９０との間に、順方向電圧を印加すると、ｐ側層４０とｎ側層２０との間に順方向電圧が印加され、活性層３０にホール及び電子が供給されることで活性層３０が発光する。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。

１ 発光素子
１０ 基板
１０ａ 第１領域
１０ｂ 第２領域
２０ ｎ側層
３０ 活性層
４０ ｐ側層
４１ 第１層
４２ 第２層
４２ａ 露出領域
４３ 第３層
４４ 第４層
４０ａ 基部
４０ｂ 延伸部
５０ ｎ電極
５０ａ ｎ側基部
５０ｂ ｎ側延伸部
６０ ｐ電極
６０ａ ｐ側基部
６０ｂ ｐ側延伸部
６１ 第１金属層
６２ 第２金属層
６３ 第３金属層
７０ 絶縁層
７１ 第１開口部
７２ 第２開口部
８０ ｎ側端子
９０ ｐ側端子
１００ 半導体構造体

Claims (14)

1. それぞれが窒化物半導体からなる、ｎ側層と、ｐ側層と、ｎ側層とｐ側層との間に位置し紫外線を発する活性層と、を含む半導体構造体と、
   前記ｎ側層に電気的に接続されるｎ電極と、
   前記ｐ側層に接する第１金属層を有し、前記ｐ側層に電気的に接続されるｐ電極と、を含み、
   前記ｐ側層は、それぞれがｐ型不純物を含む、第１層と、前記第１層上に配置される第２層と、前記第２層上に配置される第３層と、を有し、
   前記第２層の表面は、前記第３層から露出する露出領域を有し、
   前記第１層及び前記第２層は、Ａｌを含み、
   前記第３層は、前記第２層のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比である層、又は、Ａｌを含まない層であり、
   前記第２層の厚さ及び前記第３層の厚さのそれぞれは、前記第１層の厚さよりも薄く、
   前記第３層のｐ型不純物濃度は、前記第２層のｐ型不純物濃度よりも高く、
   前記第１金属層は、前記第２層の前記露出領域と、前記第３層の表面と、に接して配置され、前記第１金属層と前記露出領域とが接する面積は、前記第１金属層と前記第３層とが接する面積よりも小さい発光素子。
2. 前記第１金属層は、Ｒｈ又はＲｕを含む請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１金属層は、Ａｕをさらに含む請求項２に記載の発光素子。
4. 前記ｐ電極は、前記第１金属層の表面を被覆し、Ｎｉを含む第２金属層をさらに有し、
   前記第２金属層と、前記第３層を被覆する絶縁層をさらに有する請求項２又は３に記載の発光素子。
5. 前記第１金属層の厚さは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である請求項１から４のいずれか１つに記載の発光素子。
6. 前記第３層の厚さは、前記第２層の厚さ以下である請求項１から５のいずれか１つに記載の発光素子。
7. 前記第３層のｐ型不純物濃度は、１×１０^１９／ｃｍ^３以上１×１０^２１／ｃｍ^３以下である請求項１から６のいずれか１つに記載の発光素子。
8. 前記第１層のＡｌ組成比は、前記第２層のＡｌ組成比よりも高い請求項１から７のいずれか１つに記載の発光素子。
9. 前記活性層は、Ａｌを含む井戸層を有し、
   前記井戸層のＡｌ組成比は、３０％以上５０％以下である請求項１から８のいずれか１つに記載の発光素子。
10. 前記第２層の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、
    前記第３層の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下である請求項１から９のいずれか１つに記載の発光素子。
11. 前記第１層及び前記第２層は、窒化アルミニウムガリウムからなり、
    前記第３層は、窒化ガリウムからなる請求項１から１０のいずれか１つに記載の発光素子。
12. 前記第１金属層と前記露出領域とが接する面積は、前記第１金属層と第３層とが接する面積の３％以上３０％以下である、請求項１から１１のいずれか１つに記載の発光素子。
13. 前記半導体構造体は、前記活性層と前記ｐ側層の間に電子ブロック層を有し、
    前記電子ブロック層は、前記活性層側からＡｌＮ層と、第１のＡｌＧａＮ層と、第２のＡｌＧａＮ層と、と有し、
    前記第１のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、前記第２のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比よりも低く、前記井戸層のＡｌ組成比よりも高い、請求項９に記載の発光素子。
14. 前記ｐ側層は、前記活性層と前記第１層との間に配置される第４層を有し、
    前記第４層は、Ａｌを含み、
    前記第４層のＡｌ組成比は、前記第１層のＡｌ組成比よりも高く、前記第２のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比よりも低い、請求項１３に記載の発光素子。

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