窒化物発光素子
【課題】素子寿命を改善できる窒化物発光素子を提供する。
【解決手段】III族窒化物半導体領域１３−１は、活性層１５−１上に設けられ、また第１領域１３ａ−１及び第２領域１３ｂ−１を含む。第２領域１３ｂ−１は第１領域１３ａ−１に沿って延在する。第１領域１３ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａ−１の厚さＴ１３ａ−１は第２領域１３ｂ−１の厚さＴ１３ｂ−１より大きい。III族窒化物半導体領域１３−１は、ｐ型ドーパント及び水素を含む。電極１７−１は、第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触ＪＣ１−１を成す。活性層１５−１はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９−１は、水素化物を形成可能な材料からなり、また第２領域１３ｂ−１上に設けられる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、金属層１９−１上に設けられる。
【解決手段】III族窒化物半導体領域１３−１は、活性層１５−１上に設けられ、また第１領域１３ａ−１及び第２領域１３ｂ−１を含む。第２領域１３ｂ−１は第１領域１３ａ−１に沿って延在する。第１領域１３ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａ−１の厚さＴ１３ａ−１は第２領域１３ｂ−１の厚さＴ１３ｂ−１より大きい。III族窒化物半導体領域１３−１は、ｐ型ドーパント及び水素を含む。電極１７−１は、第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触ＪＣ１−１を成す。活性層１５−１はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９−１は、水素化物を形成可能な材料からなり、また第２領域１３ｂ−１上に設けられる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、金属層１９−１上に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電極の製造方法が記載されている。この方法では、Ｍｇを含むｐ型ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ半導体層上に、電極として水素貯蔵金属を堆積する。また、特許文献２及び３並びに非特許文献１には、窒化ガリウム系半導体におけるＭｇドーパントと水素との関係について記載されている。さらに、特許文献４には、陽極酸化アルミナ膜について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０５１１号公報
【特許文献２】特開平０５−１８３１８９号公報
【特許文献３】特開平０８−１１５８８０号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０４３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Shuji Nakamura et al. “Hole Compensation Mechanism of P-Type GaN film,” Jpn. Appl. Phys. Vol. 31 (1992) pp1258-1266, Part 1, No.5A, May 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び３並びに非特許文献１に記載されているように、窒化ガリウム系半導体におけるp型活性化にはＭｇドーパントと水素とが密接に関係している。これらの文献には、Ｍｇドーパントでのｐ型活性化のためのいくつかの手法が記載されている。
【０００６】
現在、製品化されているＭｇドープ窒化物半導体発光素子では必然的に、窒化物半導体内に水素が残留している。この水素は、Ｍｇ−Ｈ結合を含む複合体の形態だけでなく、半導体結晶内に存在する格子欠陥にトラップされた原子状及び分子状の水素の形態としても窒化物半導体内に含まれる。また、水素を含む雰囲気では、外部から水素が発光素子の内部に侵入してくる可能性もあり、このような水素は、レーザ発振により高温になっている発光素子表面と反応することもあり得る。
【０００７】
上記のように、水素は窒化物半導体素子が形成された後に半導体層内部に様々な状態で残留するため窒化物半導体素子の信頼性に係る課題に影響を及ぼしてくる。
【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、素子寿命が短くなる一因である水素の移動を素子構造の改良によって制御した窒化物発光素子に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）少なくとも前記活性層の２つの表面側に少なくとも１層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る２つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、（ｃ）少なくとも一方の側のIII族窒化物半導体はリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域の上に設けられると共に、水素及びｐ型ドーパントを含み、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記電極は前記リッジ部の少なくとも上面に接触を成す。
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）ｐ型導電性のリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、水素及びｐ型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域もしくは前記第１領域と前記第２領域の上に設けられる電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層上に設けられる。前記電極は、前記リッジ部の少なくとも上面に接触を成す。
【００１０】
この窒化物発光素子によれば、上記の如く金属層が第２領域上に設けられるが、この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に到達すると吸蔵される。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に吸蔵される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。また、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００１１】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００１２】
また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物が、後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕獲できる。
【００１４】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕獲できる。
【００１５】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。この窒化物発光素子によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が、水素吸蔵層のための金属層のために使用可能である。
【００１６】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含むことが好適である。
【００１７】
この窒化物発光素子によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達しない。
【００１８】
本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。
【００１９】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面および、あるいは前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記金属層と前記電極との電気的な絶縁状態が確保されるように前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、前記金属層が前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成すとともに金属層側面がリッジ部の側面に接触を成すので、リッジ部の上面と電極との接触界面に到達する水素量を低減できる。
【００２０】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、前記誘電体層は前記金属層の全面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、半導体膜中の水素は、リッジ部の側面から離間した金属層に吸蔵される。このため、この金属層に向けて低くなる水素の濃度勾配が半導体膜中に形成される。
【００２１】
本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に順に設けられた金属層及び誘電体層と、活性層とを含む基板生産物を作製する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面及び前記誘電体層の上に電極を形成する工程とを備える。前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成し、前記III族窒化物半導体領域は前記活性層の上に形成されており、前記金属層は水素化物を形成可能な材料からなり、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含む。
【００２２】
この作製方法によれば、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すように形成されると共に、金属層が第２領域上に形成される。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含有しているが、金属層に到達した水素は金属層に吸蔵、あるいは、界面近傍に捕捉停留させられる。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に形成されるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離間した金属層に格納されることになるか、あるいは、界面近傍に捕捉停留する。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は金属層の材料と独立して決定される。
【００２３】
本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層の上方に、ｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜及びｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１及び第２III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域にリッジを形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に順に前記金属層及び前記誘電体層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことができる。前記第１III族窒化物半導体膜及び前記第２III族窒化物半導体膜の各々はｐ型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型コンタクト層を含み、前記金属層は前記ｐ型クラッド層の上面に接触を成す。
【００２４】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及び誘電体層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去することによって、リッジ部に対して金属層及び誘電体層が自己整合的に作製される。
【００２５】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。なお、前記誘電体層によって前記金属層と前記電極層とが電気的に絶縁性を確保される。
【００２６】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第２領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積の総和より大きくできる。
【００２７】
本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【００２８】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。この作製方法によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層のために使用可能である。
【００２９】
本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る作製方法では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層及び前記金属層は前記リッジ部に対して自己整合的に堆積されることができる。前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む。この製造方法によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達することはない。
【００３１】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）少なくとも前記活性層の２つの主要なる表面側に各々少なくとも１層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る２つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、（ｃ）少なくとも一方の側のIII族窒化物半導体はリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられ水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを備える。なお、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含み、前記リッジ部はｐ型導電性を有する。
【００３２】
この窒化物発光素子によれば、上記の如く金属層が第２領域上に設けられるが、この金属層は水素化物を形成可能な材料からなっているため、前記III族窒化物半導体の水素と相互作用を発現する。ところで、水素を含んでいる前記III族窒化物半導体領域ではその領域内を自由に移動できない水素（例えば、既に自由エネルギー的にも安定な水素化物となっている）とその領域内を自由に移動することが出来る原子状水素（すなわち、遊離水素）、半導体内に存在する結晶格子欠陥（例えば、転位など）にトラップ（捕捉）されている水素が存存する。これら水素は曝露されている環境（例えば、素子形成〜実装プロセス、使用環境、ＬＤ発振による温度上昇など）によって前記トラップされている水素のトラップサイトからの解放で、あるいは、さらに高温での熱履歴（例えば、実装時に数100℃以上に加熱されるなど）で前記水素化物の分解で遊離水素を発生することもある。これら遊離水素は前記III族窒化物半導体と前記金属層との界面を通して前記金属層でまず、吸収されるが、本発明ではさらに多孔質陽極酸化アルミナ層が前記金属層上に設けられているので、水素は、前記金属層内の水素量に関連した格子歪に起因する内圧に応じて原子状あるいは分子状水素として前記金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動する。ところで、前記金属層は、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられているので、移動する水素は、第１領域のリッジ部領域と電極近傍から離れた前記金属層に捕捉、あるいは、界面近傍で捕捉停留させられる。一方、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触して形成され、リッジがｐ型導電性を有することで、電極からリッジ部領域でのスムーズな電流経路が提供される。なお、電極の材料は、前記金属層の材料と独立して決定される。
【００３３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００３４】
また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００３５】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物が後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕獲できる。
【００３６】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕獲できる。
【００３７】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。この窒化物発光素子によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が、水素吸蔵層のための金属層のために使用可能である。
【００３８】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、更に、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が前記金属層の上面を覆うので、前記金属層からの水素の移動が効果的に可能となる。また、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が前記リッジ部の側面に接触を成すので、前記金属層を保護でき、また前記金属層を電極から分離できる。
【００３９】
本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。
【００４０】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は非貫通タイプであることが好ましい。この窒化物発光素子によれば、非貫通タイプは、容易に作製可能であり、金属層との接合界面部はアルミナバリヤー層を挟むことになるがこのアルミナバリヤー層は高々数ｎｍから数十ｎｍ厚であるために原子状水素は金属層から透過することができるため主たる水素移動の障壁とはならない、また水素の吸収する金属層からの水素を回収可能な多数のナノホールを有し、ナノホールの総表面積が大きいため、前記内圧開放にともなう水素の移動には有効となる。
【００４１】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は貫通タイプであることが好ましい。この窒化物発光素子によれば、貫通タイプは、水素の吸収する前記金属層からの水素を前記多孔質陽極酸化アルミナ層内のナノホールを介して前記金属層及び前記多孔質陽極酸化アルミナ層の外に排出でき、優れた排出能を有する。また、素子によって発生される熱の放散能も高い。なお、本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が非貫通タイプおよび貫通タイプのいずれでも良い。但し、素子寿命の長期化に対する有効性は前者よりも後者の方が相乗効果の観点からより好ましい。すなわち、前記多孔質陽極酸化アルミナ層の内、非貫通、貫通のいずれのタイプでも金属層における水素捕捉反応で発生する反応熱を多孔質に基づく冷却能によりヒートシンクとして作用し、素子温度上昇を緩和することが出来る。さらに、貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミナ層の場合、金属層と多孔質陽極酸化アルミナ層の界面を通して、金属層上面の水素移動による内圧を開放する作用で水素の多孔質陽極酸化アルミナ層への移動を可能とする。この様にして非貫通および貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミナ層は金属層と連携して前記窒化物半導体領域における遊離水素を除去することで、素子寿命の長期化を促進することが出来る。
【００４２】
本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に順に設けられた金属層及びアルミニウム層とを含む基板生産物を作製する工程と、（ｂ）前記アルミニウム層を陽極酸化法により処理して、前記金属層上に多孔質陽極酸化アルミナ層を形成する工程と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極を形成する工程とを備える。前記基板生産物において、前記III族窒化物半導体領域は活性層上に形成されており、前記金属層は水素化物を形成可能な材料からなり、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含む。
【００４３】
この作製方法によれば、第１領域のリッジ部の上面に接触を成す電極を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域の第２領域上に順に設けられた金属層及びアルミニウム層を陽極酸化法により処理して、金属層上に多孔質陽極酸化アルミナ層を形成できる。これ故に、金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられる。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層が金属層上に設けられているので、水素は、金属層内の水素量に応じて金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動可能である。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に捕捉される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００４４】
本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層上に、ｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜及びｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１及び第２III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域上に順に前記金属層及び前記アルミニウム層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことができる。前記第１III族窒化物半導体膜及び前記第２III族窒化物半導体膜の各々はｐ型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型コンタクト層を含み、前記金属層は前記ｐ型クラッド層の上面に接触を成すことができる。
【００４５】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及びアルミニウム層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去して、さらにアルミニウム層から多孔質陽極酸化アルミナ層を形成する。これ故に、リッジ部に対して金属層及び多孔質陽極酸化アルミナ層が自己整合的に作製される。
【００４６】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。
【００４７】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第２領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積の総和より大きくできる。
【００４８】
本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕捉できる。
【００４９】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。この作製方法によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層のために使用可能である。
【００５０】
本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。
【００５１】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体層を含む活性層と、（ｂ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられた電流ガイド領域とを備える。前記III族窒化物半導体領域はｐ型ドーパントを含み、前記リッジ部はｐ型導電性を有し、前記電流ガイド領域は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられた水素吸蔵層と、前記水素吸蔵層上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを含む。
【００５２】
この窒化物発光素子によれば、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共に、金属層が第２領域上に設けられる。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層が金属層上に設けられているので、反応熱、素子動作熱の冷却効果とともに、貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミア層の場合では、水素の移動可能な経路が与えられる。このため、水素は、金属層内の水素量に応じて金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動可能である。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に捕捉される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００５３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記電極は前記電流ガイド領域上に設けられることができる。当該発光素子は、前記電極及び前記電流ガイド領域上に設けられたパッド電極を更に備えることができる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、パッド電極は、前記多孔質陽極酸化アルミナ層上に設けることができる。さらに、本発明に係る窒化物発光素子では、前記電流ガイド領域は多孔質陽極酸化アルミナ層上に設けられた誘電体層を更に備えることができる。また、パッド電極は、前記誘電体層上に設けることができる。
【発明の効果】
【００５４】
以上説明したように、本発明によれば、素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本発明によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図９】図９は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図１１】図１１は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図１２】図１２は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１３】図１３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１４】図１４は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１５】図１５は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１６】図１６は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、窒化物発光素子、及び窒化物発光素子を作製する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付す。
【００５７】
（第１の実施形態）図１は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図１の（ａ）部に示されるように、窒化物発光素子１１は、III族窒化物半導体領域１３と、活性層１５と、電極１７と、金属層１９と、誘電体層２１とを備える。図１の（ｂ）部に示されるように、金属層１９及び誘電体層２１は、絶縁層を含む電流ガイド領域２３に含まれる。III族窒化物半導体領域１３は、活性層１５上方に設けられ、また第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂを含む。第２領域１３ｂは第１領域１３ａに沿って延在する。第１領域１３ａはリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａの厚さＴ１３ａは第２領域１３ｂの厚さＴ１３ｂより大きい。III族窒化物半導体領域１３は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また成膜原料中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極１７は、III族窒化物半導体領域１３の第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触ＪＣ１を成す。活性層１５はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９はIII族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂ上に設けられる。金属層１９は、水素化物を形成可能な材料からなるので、水素吸蔵層として働く。また、誘電体層２１は、金属層１９上に設けられる。電流ガイド領域２３は第２領域１３ｂ上に位置し、またリッジ構造の第１領域１３ａに電流をガイドする。
【００５８】
この窒化物発光素子１１によれば、電極１７が第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触を成すと共に、金属層１９が第２領域１３ｂ上に設けられる。この金属層１９は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域１３は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して金属層１９に到達した水素は、金属層１９に吸蔵される。誘電体層２１が金属層１９上に設けられているので、水素は、金属層１９内の水素量に応じて金属層１９から誘電体層２１に実質的に移動できない。金属層１９が、第１領域１３ａのリッジ部と異なる第２領域１３ｂ上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域１３ａのリッジ部と電極１７との界面から隔置された金属層１９に格納される。さらに、電極１７が第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触を成すと共にリッジ部がｐ型導電性を有するので、電極１７からの電流経路が提供される。電極１７の材料は、金属層１９の材料と独立して決定される。
【００５９】
本実施例では、電極１７は、リッジ構造上面１３ｃに接触（オーミック接触）ＪＣ１を成すだけでなく、電流ガイド領域２３の主面２３ａに接合ＪＣ２を成す。電極１７上には、パッド電極１８が設けられている。図１の（ａ）部を参照すると、パッド電極１８は誘電体層２１の上面に接合を成している。
【００６０】
窒化物発光素子１１は、III族窒化物半導体領域２５を備える。III族窒化物半導体領域２５は、意図的に添加されたｎ型ドーパントを含む部分を有し、ｎ型導電性を有する。
【００６１】
窒化物発光素子１１は支持基体２７を備える。支持基体２７は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体やＡｌＮを用いることができ、またＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることができる。さらに、支持基体２７は、例えばＩｎＡｌＧａＮ系，サファイア系，ＳｉＣ等からなることができる。
【００６２】
III族窒化物半導体領域２５は支持基体２７の主面２７ａ上に設けられる。III族窒化物半導体領域２５は例えばｎ型クラッド層を含み、ｎ型クラッド層は例えばｎ型III族窒化物半導体、好ましくはｎ型ＡｌＧａＮ，ｎ型ＩｎＡｌＧａＮといったｎ型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体２７の裏面２７ｂ上には電極４３が設けられる。電極４３が例えばカソードであるとき、電極１７が例えばアノードである。
【００６３】
III族窒化物半導体領域２５上には、発光層２９が設けられる。発光層２９は活性層１５を含む。発光層２９は、必要な場合には、活性層１５とIII族窒化物半導体領域２５との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層３１として働く。また、発光層２９は、必要な場合には、活性層１５とIII族窒化物半導体領域１３との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層（例えばＡｌＧａＮ等）３３や光ガイド層（例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等）３５として働く。活性層１５は少なくとも１層以上の井戸層１５ａを含むことができ、井戸層１５ａはインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができる。また、活性層１５は障壁層１５ｂを含むことができ、障壁層１５ｂは窒化ガリウム系半導体、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ等からなることができ、その井戸層と障壁層とでSQW、MQW構造をとることが出来る。障壁層１５ｂのバンドギャップは井戸層１５ａのバンドギャップより大きく、MQWの場合では井戸層１５ａ及び障壁層１５ｂは交互の配列されている。III族窒化物半導体領域２５、発光層２９（活性層１５）及びIII族窒化物半導体領域１３は、支持基体２７の主面２７ａの法線方向に順に配列されている。
【００６４】
窒化物発光素子１１では、支持基体２７の主面２７ａは、極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子１１の一実施例では、支持基体２７の主面２７ａは該主面２７ａのIII族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。
【００６５】
III族窒化物半導体領域１３はｐ型半導体からなっており、例えばｐ型クラッド層（例えばＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）３７を含むことができ、またｐ型コンタクト層（例えばＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）３９を含むことができる。III族窒化物半導体領域１３にはＭｇがドープされていることができる。金属層１９は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【００６６】
金属層１９は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層１９のために使用可能である。例えば、金属層１９の厚さの下限は、例えば金属層１９を構成する元素の原子半径の１０倍程度と見積もられ、この厚さによって成膜の組織が安定する。下地が十分に平坦であるとき、例えば金属層１９がパラジウム（原子半径：０．１４ｎｍ）を用いると、この金属層１９の厚さの下限は１ｎｍ程度となる。様々な見積もりから、金属層１９の厚さは１０オングストローム（１．０ｎｍ）以上であることができる。
【００６７】
金属層１９は、第２領域１３ｂのｐ型半導体領域に接触を成す。ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。金属層１９は、ｐ型半導体領域表面に接触を成す。このｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａは３ｎｍ以上であることが好ましく、接触表面積を大きく確保できるため遊離水素の除去効率を上げることができる。また、ｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａは２０ｎｍ以下であることが好ましく、リッジ形成のドライエッチングの際に表面粗さを調整して、半導体層と金属層との密着性を確保できる。また、金属層１９の厚さの下限は、ｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａより大きく、この粗さの値に加えて１ｎｍ以上あることができる。
【００６８】
金属層１９は、III族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成しており、金属層１９と第２領域１３ｂとの接触面積は第１領域（リッジ部）１３ａの上面１３ｃと電極１７との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子１１によれば、電極１７と半導体面１３ｃとの接触面積に限定されることなく、金属層１９と第２領域１３ｂとの接触面積をリッジ部上面１３ｃと電極１７との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。
【００６９】
金属層１９は第１領域１３ａのリッジ部側面に接触を成し、誘電体層２１は金属層１９の上面１９ａを覆うと共に第１領域１３ａのリッジ部側面に接触を成すことができる。誘電体層２１が金属層１９の上面１９ａを覆うので、金属層１９から効率的に水素が移動でき、移動した水素の吸蔵が効果的に可能になる。また、誘電体層２１がリッジ部側面に接触を成すので、金属層１９を保護でき、また電極１７から金属層１９を電気的に分離できる。例えば、誘電体層２１の厚さは１．０nm以上であることができ、誘電体層２１の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層１９と電極とが絶縁される厚さであることができる。
【００７０】
III族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成すように水素吸蔵層を形成するプロセスを行った後に室温と高温（室温より高い温度）との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態でトラップされていた水素が遊離する可能性がある。このとき、水素吸蔵層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込み、水素吸蔵層に体積膨張が生じるが、水素吸蔵層内に水素の濃度勾配があると、水素は濃度勾配が層内で無くなるように内部拡散するため金属層全体で体積膨張を吸収するため素子が破壊することは無い。III族窒化物半導体領域１３および水素吸蔵層の温度が低下すると、III族窒化物半導体領域１３ではその温度に応じて遊離水素量自体が減少するため素子機能は維持される。したがって、第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成す水素吸蔵層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子１１の作製工程において移動する水素にも有効である。
【００７１】
誘電体層２１は電極１７と金属層１９との間に設けられ、誘電体層２１は、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ２）、シリコン窒化物（例えばＳｉ３Ｎ４）、シリコン酸窒化物（例えばＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム（例えばＨｆＯ２）、タンタル酸化物（例えばＴａ２Ｏ５）、強誘電体（ＰＺＴ、ＢＳＴ）、ポリイミド系有機物、及びフッソ化合物の少なくともいずれかを含むことが好適である。この窒化物発光素子１１によれば、誘電体層２１が電極１７と金属層１９との間に設けられるので、金属層１９内の水素が誘電体層２１を通して電極に到達しない。例えばＳｉＯ２といった誘電体層２１に外部電圧が印加されるとき、１０ボルト以上の絶縁耐圧を越えるためには、少なくとも５０ｎｍ程度（絶縁破壊強度を２×１０６Ｖ／ｃｍと仮定）である。
【００７２】
強誘電体のＰＺＴは、例えばＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３として表され、強誘電体のＢＳＴはＢａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３として表される。
【００７３】
図１の（ｂ）部に示されるように、電流ガイド領域２３は、誘電体層２１を含むことができる。誘電体層２１の水素の拡散係数は、金属層１９内の水素の拡散係数より極端に小さい。また、誘電体層２１は、金属層１９より大きな抵抗率を有し、より好ましくは絶縁性を有する。金属層１９及び誘電体層２１の合計厚みがリッジ部の高さに合うように、金属層１９及び誘電体層２１の少なくともいずれか一方の厚さを調整することができる。必要な場合には、電流ガイド領域２３に、別の誘電体層を追加することができる。例えばこの誘電体層の材料を選択して、該誘電体層と電極１７との密着性を誘電体層２１と電極１７との密着性よりも良好なものとすることができる。
【００７４】
電流ガイド領域２３の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層１９の厚さはリッジ部の高さより小さく、また誘電体層２１の厚さはリッジ部の高さより小さい。
【００７５】
金属層１９は、以下のような水素に対して効果を有する。（１）半導体発光素子１１の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子１１内のｐ型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。なお、製造工程において水素を含有する雰囲気下で半導体発光素子１１のp型半導体領域が暴露している場合では、ｐ型半導体領域表面における水素は、熱力学的には暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ‘ｓ ｌａｗ）に従って進入する。（２）半導体発光素子１１が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子１１内のトラップサイトにトラップされている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないＭｇ−Ｈ複合体の水素ではなく、例えば、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や転位などの結晶格子欠陥によりトラップされている。（３）半導体発光素子１１が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ’ｓ ｌａｗ）に従う。
【００７６】
半導体発光素子１１内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕獲されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成となりうる。この分子状水素は界面欠陥を形成して、素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。
【００７７】
上記のような水素を捕獲するためには、半導体層に接触を成す金属層１９は有用である。また、半導体領域１３と金属層１９との接合は、電極１７と半導体面１３ｃとの接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層１９がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域で水素を吸蔵できる。
【００７８】
半導体発光素子１１の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子１１内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層１９は、半導体発光素子１１の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。
【００７９】
図２及び図３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【００８０】
工程Ｓ１０１では、図４の（ａ）部に示されるように、成長炉１０ａを用いてエピタキシャル基板Ｅを作製する。成長炉１０ａでは、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程Ｓ１０２では、基板５１を準備する。この基板５１は例えばIII族窒化物からなる主面５１ａを有することができる。工程Ｓ１０３では、有機金属原料及びｎ型ドーパントガスを成長炉１０ａに供給しながら、ｎ導電性のIII族窒化物半導体領域５３を基板５１の主面５１ａ上に成長する。III族窒化物半導体領域５３は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型クラッド層を含むことができる。ｎ型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。
【００８１】
引き続く工程では、ｎ型III族窒化物半導体領域５３上に発光層５５を成長する。発光層５５の作製では、工程Ｓ１０４では、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながらｎ側の光ガイド層を第１導電型III族窒化物半導体領域５３上に成長する。工程Ｓ１０５では、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程Ｓ１０６において有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら障壁層を成長すると共に、工程Ｓ１０７において有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら井戸層を成長する。なお、ＭＱＷの場合では必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程Ｓ１０８及びＳ１０９において、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら電子ブロック層及びｐ側の光ガイド層を成長する。
【００８２】
工程Ｓ１１０では、有機金属原料及びｐ型ドーパントガスを成長炉１０ａに供給しながらIII族窒化物半導体領域５７を発光層５５の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域５７は水素及びｐ型ドーパントを含む。ｐ型のIII族窒化物半導体領域５７の成膜では、工程Ｓ１１１において、発光層５５の主面上にｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程１１２において、この第１III族窒化物半導体膜上にｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板Ｅを形成する。ｐ型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができるが、この場合、これらのｐ型半導体領域にはＭｇ−Ｈ結合を有する複合体が含まれる。
【００８３】
エピタキシャル基板Ｅを成長炉１０ａから取り出した後に、工程Ｓ１１３では、基板生産物を作製する。このために、工程Ｓ１１４では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板Ｅの主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図４の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板Ｅの主面上に、第１の金属マスク膜５９、第２の金属マスク膜６１及び絶縁膜６３を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクＭ１を絶縁膜６３上に形成する。第１の金属マスク膜５９は例えばＭｏ，Ｔｉであり、第２の金属マスク膜６１は例えばＡｌであり、絶縁膜６３は例えばシリコン酸化物である。次いで、図５の（ａ）部に示されるように、レジストマスクＭ１を用いて第１の金属マスク膜５９、第２の金属マスク膜６１及び絶縁膜６３を順にエッチングして、マスクＭ２を形成する。マスクＭ２は、第１の金属マスク層５９ａ、第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａを含み、これらの層５９ａ，６１ａ，６３ａはエピタキシャル基板Ｅの主面上に順に配列される。マスクＭ２を形成した後に、レジストマスクＭ１を除去することができる。
【００８４】
工程Ｓ１１５では、図５の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２を用いてｐ型III族窒化物半導体領域５７を処理装置１０ｂでドライエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域６５を形成する。III族窒化物半導体領域６５は、第１領域６５ａ及び第２領域６５ｂを含む。第２領域６５ｂは、軸Ａｘの方向に延在する第１領域６５ａに沿って設けられる。第１領域６５ａはリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域６５ａの厚さは第２領域６５ｂの厚さより大きい。III族窒化物半導体領域６５は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また有機金属原料、あるいは、製造工程に起因した水素を含む。基板５１の主面５１ａの延在方向に、第１領域６５ａ及び第２領域６５ｂが交互に配列されており、この配列は軸Ａｘの方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造を含む単一の第１領域６５ａが第２領域６５ｂの間に設けられる。リッジ部上面６５ｃ上には、マスクＭ２が残されている。
【００８５】
工程Ｓ１１５では、必要な場合、図６の（ａ）部に示されるように、処理装置１０ｃにおいて第１の金属マスク層５９ａを第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａに対して選択的にエッチングして、第１の金属マスク層５９ｂを形成する。このエッチングは、例えばＲＩＥを用いた等方性エッチングにより可能である。第１の金属マスク層５９ｂ、第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａからなるマスクを引き続き、マスクＭ２として参照する。
【００８６】
引き続き、工程Ｓ１１６では、図６の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２を用いて処理装置１０ｄで水素吸蔵層６７を成長する。水素吸蔵層６７は、マスクＭ２上に成長された第１部分６７ａと、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に成長された第２部分６７ｂとを含む。マスクＭ２の高さにより、第１部分６７ａは第２部分６７ｂから分離されている。水素吸蔵層６７は、水素化物を形成可能な金属層を含むことができる。水素吸蔵層６７は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が水素吸蔵層６７のために使用可能である。
【００８７】
工程Ｓ１１７では、図７の（ａ）部に示されるように、マスクＭ２を用いて処理装置１０ｅで誘電体層６９を成長する。誘電体層６９は、マスクＭ２上に成長された第１部分６９ａと、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に成長された第２部分６９ｂとを含む。マスクＭ２の厚さにより、第１部分６９ａは第２部分６９ｂから分離されている。例えば、誘電体層６９の厚さは１．０nm以上であることができ、誘電体層６９の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層１９と電極とが絶縁される厚さであることができる。誘電体層６９は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体等であることができる。これらの成膜は例えば真空蒸着法、スパッタ蒸着法、プラズマＰＶＤ、ＣＶＤ、等、殆ど現在、汎用となっている方法を適用することができる。
【００８８】
水素吸蔵層６７及び誘電体層６９の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。また、必要な場合には、誘電体層６９を成長した後に、誘電体層６９上に別の誘電体層を更に成長することができる。この形態では、水素吸蔵層６７、誘電体層６９及び別の誘電体層の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。
【００８９】
これらの工程Ｓ１１６及びＳ１１７の後に、図７の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１１８においてリフトオフ法によりマスクＭ２を処理装置１０ｆで除去して、基板生産物ＳＰ１を作製する。これによりマスクＭ２上に順に設けられた水素吸蔵層６７の部分６７ａ及び誘電体層６９の部分６９ａは消失する。基板生産物ＳＰ１は、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に順に設けられた水素吸蔵層６７の部分６７ｂ（引き続く説明では「水素吸蔵層６７ｂ」として参照する）及び誘電体層６９の部分６９ｂ（引き続く説明では「誘電体層６９ｂ」として参照する）を含む。
【００９０】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクＭ２を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクＭ２を用いて、水素吸蔵層６７ｂのための膜及び誘電体層６９ｂのための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクＭ２を除去して、誘電体層を形成する。これ故に、リッジ部に対して水素吸蔵層６７ｂ及び誘電体層が自己整合的に作製される。水素吸蔵層６７ｂ及び誘電体層は電流ガイド領域を構成する。
【００９１】
リフトオフ法による作成では、誘電体層６９は、既に説明したように、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、及びシリコン酸窒化物といったシリコン系無機化合物、酸化ハフニウム及びタンタル酸化物といった金属酸化物、並びに強誘電体の少なくともいずれかを含むことが好適である。また、誘電体層６９としてポリイミド系有機物を用いることができる。このときは、例えばスパッタ蒸着法を用いることができる。
【００９２】
工程Ｓ１１９では、図８の（ａ）部に示されるように、III族窒化物半導体領域６５の第１領域６５ａのリッジ部の上面６５ｃに接合Ｃ１を成すアノード電極７１を形成する。アノード電極７１としては、Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｄ、Ｉｎ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｓｎ等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、図８の（ｂ）部に示されるように、電極７１及び電流ガイド領域上に設けられたパッド電極７３及び、基板５１の裏面５１ｂにカソード電極を形成できる。この作製方法によれば、誘電体層６９が電極７１、７３と金属層６７との間に設けられるので、誘電体層６９を作製した後には、製造工程中において金属層６７内の水素が誘電体層６９を通して電極に到達しない。
【００９３】
この作製方法によれば、第１領域６５ａのリッジ部上面６５ｃに接触を成す電極７１を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に設けられた絶縁性の誘電体層６９ｂを利用して、水素吸蔵層６７ｂ上に電流ガイド領域を形成できる。水素吸蔵層６７ｂは水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域６５は水素を含んでおり、水素吸蔵層６７ｂが、第１領域６５ａのリッジ部と異なる第２領域６５ｂに接合Ｃ２を成す。これ故に、移動する水素は水素吸蔵層６７ｂに吸蔵される。誘電体層６９ｂが水素吸蔵層６７ｂに接合Ｃ３を成すように設けられている。水素吸蔵層６７ｂが、第１領域６５ａのリッジ部と異なる第２領域６５ｂ上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面６５ｃと電極７３との接合（界面）Ｃ１から離間した水素吸蔵層６７ｂに引き付けられて格納される。さらに、電極７１がリッジ部上面６５ｃに接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極７１からの電流経路が提供される。電極７１の材料は水素吸蔵層６７ｂの材料と独立して決定される。また、第２領域６５ａと水素吸蔵層６７ｂとの接触面積の総和はリッジ部上面６５ｃと電極７１との接触面積の総和より大きい。
【００９４】
以上説明したように、絶縁性の誘電体層下に水素吸蔵金属を設けることにより、長期ＣＷ発振においてｐ型クラッド層内に生成されるＭｇ−Ｈ複合物から遊離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を誘電体層下の水素吸蔵金属が吸収する。さらに、水素吸蔵金属において水素吸蔵により起こる水素吸蔵金属内部の濃度分布形成が起因となって、原子状水素がさらに水素吸蔵金属内を移動する。ｐ型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なｐ型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。
【００９５】
（第２の実施形態）図９は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図９の（ａ）部に示されるように、窒化物発光素子１１−１は、III族窒化物半導体領域１３−１と、活性層１５−１と、電極１７−１と、金属層１９−１と、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１とを備える。図９の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、絶縁層を含む電流ガイド領域２３−１に含まれる。III族窒化物半導体領域１３−１は、活性層１５−１上に設けられ、また第１領域１３ａ−１及び第２領域１３ｂ−１を含む。第２領域１３ｂ−１は第１領域１３ａ−１に沿って延在する。第１領域１３ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａ−１の厚さＴ１３ａ−１は第２領域１３ｂ−１の厚さＴ１３ｂ−１より大きい。III族窒化物半導体領域１３−１は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また成膜原料中、もしくは製造プロセス中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極１７−１は、III族窒化物半導体領域１３−１の第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触ＪＣ１−１を成す。活性層１５−１はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９−１は、水素化物を形成可能な材料からなるので、水素を捕捉できる層として働く。また、金属層１９−１はIII族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１上に設けられる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、金属層１９−１上に設けられる。電流ガイド領域２３−１は第２領域１３ｂ−１上に位置し、またリッジ構造の第１領域１３ａ−１に電流をガイドする。
【００９６】
この窒化物発光素子１１−１によれば、電極１７−１が第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触を成すと共に、金属層１９−１が第２領域１３ｂ−１上に設けられる。この金属層１９−１は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域１３−１は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して金属層１９−１に到達した水素は、金属層１９−１に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１が金属層１９−１上に設けられているので、水素は、金属層１９−１内の水素量に応じて金属層１９−１から多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１に移動可能である。金属層１９−１が、第１領域１３ａ−１のリッジ部と異なる第２領域１３ｂ−１上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域１３ａ−１のリッジ部と電極１７−１との界面から離れた金属層１９−１に捕捉される。さらに、電極１７−１が第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触を成すと共にリッジ部がｐ型導電性を有するので、電極１７−１からの電流経路が提供される。電極１７−１の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００９７】
本実施例では、電極１７−１は、リッジ構造上面１３ｃ−１に接触（オーミック接触）ＪＣ１−１を成すだけでなく、電流ガイド領域２３−１の主面２３ａ−１に接合ＪＣ２−１を成す。電極１７−１上には、パッド電極１８−１が設けられている。図９の（ｂ）部を参照すると、電極１７−１は多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の上面に接合を成している。
【００９８】
窒化物発光素子１１−１は、III族窒化物半導体領域２５−１を備える。III族窒化物半導体領域２５−１は、意図的に添加されたｎ型ドーパントを含む部分を有し、ｎ型導電性を有する。
【００９９】
窒化物発光素子１１−１は支持基体２７−１を備える。支持基体２７−１は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体やＡｌＮを用いることができ、またＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることができる。さらに支持基体２７−１は、例えばＩｎＡｌＧａＮ系、サファイア系、ＳｉＣ等からなることができる。
【０１００】
III族窒化物半導体領域２５−１は支持基体２７−１の主面２７ａ−１上に設けられる。III族窒化物半導体領域２５−１は例えばｎ型クラッド層を含み、ｎ型クラッド層は例えばｎ型III族窒化物半導体、好ましくはｎ型ＡｌＧａＮ，ｎ型ＩｎＡｌＧａＮといったｎ型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体２７−１の裏面２７ｂ−１上には電極４３−１が設けられる。電極４３−１が例えばカソードであるとき、電極１７−１が例えばアノードである。
【０１０１】
III族窒化物半導体領域２５−１上には、発光層２９−１が設けられる。発光層２９−１は活性層１５−１を含む。発光層２９−１は、必要な場合には、活性層１５−１とIII族窒化物半導体領域２５−１とに間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層３１−１として働く。また、発光層２９−１は、必要な場合には、活性層１５−１とIII族窒化物半導体領域１３−１とに間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層３３−１（例えばＡｌＧａＮ等）や光ガイド層３５（例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）として働く。活性層１５−１は少なくとも１層以上の井戸層１５ａ−１を含むことができ、井戸層１５ａ−１はインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができる。また、活性層１５−１は障壁層１５ｂ−１を含むことができ、障壁層１５ｂ−１は窒化ガリウム系半導体、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ等からなることができ、その井戸層と障壁層とでＳＱＷあるいはＭＱＷ構造をとることが出来る。障壁層１５ｂ−１のバンドギャップは井戸層１５ａ−１のバンドギャップより大きく、ＭＱＷの場合では井戸層１５ａ−１及び障壁層１５ｂ−１は交互に配列されている。III族窒化物半導体領域２５−１、発光層２９−１（活性層１５−１）及びIII族窒化物半導体領域１３−１は、支持基体２７−１の主面２７ａ−１の法線方向に順に配列されている。
【０１０２】
窒化物発光素子１１−１では、支持基体２７−１の主面２７ａ−１は、極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子１１−１の一実施例では、支持基体２７−１の主面２７ａ−１は該主面２７ａのIII族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。
【０１０３】
III族窒化物半導体領域１３−１はｐ型半導体からなっており、例えばｐ型クラッド層３７−１（例えばＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）を含むことができ、またｐ型コンタクト層３９−１（例えばＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）を含むことができる。III族窒化物半導体領域１３−１にはＭｇがドープされていることができる。金属層１９−１は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【０１０４】
金属層１９−１は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層１９−１のために使用可能である。例えば、金属層１９−１の厚さは１０オングストローム以上であることができる。
【０１０５】
金属層１９−１は、第２領域１３ｂ−１のｐ型半導体領域に接触を成す。ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。
【０１０６】
金属層１９−１は、III族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成しており、金属層１９−１と第２領域１３ｂ−１との接触面積は第１領域（リッジ部）１３ａ−１の上面１３ｃ−１と電極１７−１との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子１１−１によれば、電極１７−１と半導体面１３ｃ−１との接触面積に限定されることなく、金属層１９−１と第２領域１３ｂ−１との接触面積をリッジ部上面１３ｃ−１と電極１７−１との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。
【０１０７】
金属層１９−１は第１領域１３ａ−１のリッジ部側面に接触を成し、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は金属層１９−１の上面１９ａ−１を覆うと共に第１領域１３ａ−１のリッジ部側面に接触を成すことができる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１が金属層１９−１の上面１９ａ−１を覆うので、金属層１９−１から効率的に水素が移動でき、移動した水素の吸蔵が効果的に可能になる。また、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１がリッジ部側面に接触を成すので、金属層１９−１を保護でき、また電極１７−１から金属層１９を電気的に分離できる。例えば、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の厚さは１０ｎｍ以上であることができる。
【０１０８】
III族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成すように水素吸蔵層を形成するプロセスを行った後に室温と高温（室温より高い温度）との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態でトラップされていた水素が遊離する。このとき、水素吸蔵層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込み、水素吸蔵層に体積膨張が生じる。III族窒化物半導体領域１３−１及び水素吸蔵層の温度が低下すると、水素吸蔵層は、その温度に応じた溶解度レベルまで水素を排出する。この排出される水素は、内圧を呈するため、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の多孔質層との界面を介して層内に取り込まれる。したがって、第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成す水素吸蔵層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子１１−１の作製工程において移動する水素にも有効である。
【０１０９】
多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は容易に作製可能である点からは非貫通タイプ構造が望ましい基本構造である。この構造は水素の吸収する金属層１９−１と接する側は数ｎｍから数十ｎｍ厚のバリアー層を介して多数のナノホールで構成されているがこのバリアー層自体は水素透過可能であり、かつ、ナノホールの表面積の総和が大きいため前記金属層１９−１からの水素を十分回収可能となる。
【０１１０】
或いは、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は貫通タイプ構造を含むことがさらに、好ましい。この貫通タイプは、上記のバリアー層を除去してあるため水素の吸収する金属層１９−１からの水素を多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１内のナノホールを介して金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の外に排出でき、優れた排出能を有する。さらに、素子によって発生される熱の放散能も高くできる。
【０１１１】
図９の（ｃ）部に示されるように、電流ガイド領域２３−１は、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の上面に設けられた誘電体層４１−１を含むことができる。誘電体層４１−１は陽極酸化アルミナと異なる材料からなり、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒなどの金属酸化物、窒化物、酸窒化物、又は、フッ化物等からなる。金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の合計厚みがリッジ部の高さより小さいとき、電流ガイド領域２３−１に誘電体層４１−１を追加して、電流ガイド領域２３−１の厚さをリッジ部の高さに合わせることができる。また、誘電体層４１−１の材料を選択して、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１と電極１７−１との密着性よりも誘電体層４１−１と電極１７−１との密着性を良好なものとすることができる。
【０１１２】
電流ガイド領域２３−１の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層１９−１の厚さはリッジ部の高さより小さく、また多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の厚さはリッジ部の高さより小さい。
【０１１３】
金属層１９−１は、以下のような水素に対して効果を有する。
（１）半導体発光素子１１−１の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子１１−１内のｐ型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。
（２）半導体発光素子１１−１が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子１１−１内のトラップサイトにトラップされている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないＭｇ−Ｈ複合体の水素ではなく、例えば、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や転位などの結晶格子欠陥によりトラップされている。
（３）半導体発光素子１１−１が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ’ｓ ｌａｗ）に従う。
【０１１４】
半導体発光素子１１−１内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕獲されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成となりうる。この分子状水素は界面欠陥を形成して、界面の脆化、原子の整合性低下を引き起こすため素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。
【０１１５】
上記のような水素を捕獲するためには、半導体層に接触を成す金属層１９−１は有用である。また、半導体領域１３−１と金属層１９−１との接合は、電極１７−１と半導体面１３ｃ−１との接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層１９−１がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域に水素を吸蔵できる。
【０１１６】
半導体発光素子１１−１の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子１１−１内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層１９−１は、半導体発光素子１１−１の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。
【０１１７】
図１０及び図１１は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【０１１８】
工程Ｓ１０１−１では、図１２の（ａ）部に示されるように、成長炉１０ａ−１を用いてエピタキシャル基板Ｅを作製する。成長炉１０ａ−１では、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程Ｓ１０２−１では、基板５１−１を準備する。この基板５１−１は例えばIII族窒化物からなる主面５１ａ−１を有することができる。工程Ｓ１０３−１では、有機金属原料及びｎ型ドーパントガスを成長炉１０ａ−１に供給しながら、ｎ導電性のIII族窒化物半導体領域５３−１を基板５１−１の主面５１ａ−１上に成長する。III族窒化物半導体領域５３−１は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型クラッド層を含むことができる。ｎ型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。
【０１１９】
引き続く工程では、ｎ型III族窒化物半導体領域５３−１上に発光層５５−１を成長する。発光層５５−１の作製では、工程Ｓ１０４−１では、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながらｎ側の光ガイド層を第１導電型III族窒化物半導体領域５３−１上に成長する。工程Ｓ１０５−１では、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程Ｓ１０６−１において有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら障壁層を成長すると共に、工程Ｓ１０７−１において有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら井戸層を成長する。必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程Ｓ１０８−１及びＳ１０９−１において、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら電子ブロック層及びｐ側の光ガイド層を成長する。
【０１２０】
工程Ｓ１１０−１では、有機金属原料及びｐ型ドーパントガスを成長炉１０ａ−１に供給しながらIII族窒化物半導体領域５７−１を発光層５５−１の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域５７−１は水素及びｐ型ドーパントを含む。ｐ型のIII族窒化物半導体領域５７−１の成膜では、工程Ｓ１１１−１において、発光層５５−１の主面上にｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程１１２−１において、この第１III族窒化物半導体膜上にｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板Ｅを形成する。ｐ型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができ、この場合、ｐ型半導体領域にはＭｇ−Ｈ結合を有する複合体が含まれる。
【０１２１】
エピタキシャル基板Ｅを成長炉１０ａ−１から取り出した後に、工程Ｓ１１３−１では、基板生産物を作製する。このために、工程Ｓ１１４−１では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図１２の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に、第１の金属マスク膜５９−１、第２の金属マスク膜６１−１及び絶縁膜６３−１を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクＭ１−１を絶縁膜６３−１上に形成する。第１の金属マスク膜５９−１は例えばＭｏ，Ｔｉであり、第２の金属マスク膜６１−１は例えばＡｌであり、絶縁膜６３−１は例えばシリコン酸化物である。次いで、図１３の（ａ）部に示されるように、レジストマスクＭ１−１を用いて第１の金属マスク膜５９−１、第２の金属マスク膜６１−１及び絶縁膜６３−１を順にエッチングして、マスクＭ２−１を形成する。マスクＭ２−１は、第１の金属マスク層５９ａ−１、第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１を含み、これらの層５９ａ−１，６１ａ−１，６３ａ−１はエピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に順に配列される。マスクＭ２−１を形成した後に、レジストマスクＭ１−１を除去することができる。
【０１２２】
工程Ｓ１１５−１では、図１３の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いてｐ型III族窒化物半導体領域５７−１を処理装置１０ｂ−１でエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域６５−１を形成する。III族窒化物半導体領域６５−１は、第１領域６５ａ−１及び第２領域６５ｂ−１を含む。第２領域６５ｂ−１は、軸Ａｘ−１の方向に延在する第１領域６５ａ−１に沿って設けられる。第１領域６５ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域６５ａ−１の厚さは第２領域６５ｂ−１の厚さより大きい。III族窒化物半導体領域６５−１は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また有機金属原料、あるいは、製造工程に起因した水素を含む。基板５１−１の主面５１ａ−１の延在方向に、第１領域６５ａ−１及び第２領域６５ｂ−１が交互に配列されており、この配列は軸Ａｘ−１の方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造の第１領域６５ａ−１が第２領域６５ｂ−１の間に設けられる。リッジ部上面６５ｃ−１上には、マスクＭ２−１が残されている。
【０１２３】
工程Ｓ１１５−１では、必要な場合、図１４の（ａ）部に示されるように、処理装置１０ｃ−１において第１の金属マスク層５９ａ−１を第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１に対して選択的にエッチングして、第１の金属マスク層５９ｂ−１を形成する。このエッチングは、例えばＲＩＥを用いた等方性エッチングにより可能である。第１の金属マスク層５９ｂ−１、第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１からなるマスクを引き続き、マスクＭ２−１として参照する。
【０１２４】
引き続き、工程Ｓ１１６−１では、図１４の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いて処理装置１０ｄ−１で水素吸蔵層６７−１を成長する。水素吸蔵層６７−１は、マスクＭ２−１上に成長された第１部分６７ａ−１と、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に成長された第２部分６７ｂ−１とを含む。マスクＭ２−１の高さにより、第１部分６７ａ−１は第２部分６７ｂ−１から分離されている。水素吸蔵層６７−１は、水素化物を形成可能な金属層を含むことができる。水素吸蔵層６７−１は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が水素吸蔵層６７−１のために使用可能である。
【０１２５】
工程Ｓ１１７−１では、図１５の（ａ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いて処理装置１０ｅ−１でアルミニウム層６９−１を成長する。アルミニウム層６９−１は、マスクＭ２−１上に成長された第１部分６９ａ−１と、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に成長された第２部分６９ｂ−１とを含む。マスクＭ２−１の厚さにより、第１部分６９ａ−１は第２部分６９ｂ−１から分離されている。例えば、アルミニウム層６９−１の厚さは１０ｎｍ以上であることができ、アルミニウム層６９の厚さは、リッジ高さ、及び、ｐ電極密着強度、を考慮したものであることができる。
【０１２６】
水素吸蔵層６７−１及びアルミニウム層６９−１の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。また、必要な場合には、アルミニウム層６９−１を成長した後に、アルミニウム層６９−１上に誘電体層を更に成長することができる。この形態では、水素吸蔵層６７−１、アルミニウム層６９−１及び誘電体層の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。
【０１２７】
これらの工程Ｓ１１６−１及びＳ１１７−１の後に、図１５の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１１８−１においてリフトオフ法によりマスクＭ２−１を処理装置１０ｆ−１で除去して、基板生産物ＳＰ１−１を作製する。これによりマスクＭ２−１上に順に設けられた水素吸蔵層６７−１の部分６７ａ−１及びアルミニウム層６９−１の部分６９ａ−１は消失する。基板生産物ＳＰ１−１は、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に順に設けられた水素吸蔵層６７−１の部分６７ｂ−１（引き続く説明では「水素吸蔵層６７ｂ−１」として参照する）及びアルミニウム層６９−１の部分６９ｂ−１（引き続く説明では「アルミニウム層６９ｂ−１」として参照する）を含む。
【０１２８】
工程Ｓ１１９−１では、図１６の（ａ）部に示されるように、アルミニウム層６９−１を処理装置１０ｇ−１で陽極酸化法により処理して、水素吸蔵層６７ｂ−１上に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成する。陽極酸化は、例えば電解処理槽内の溶液（例えば希硫酸）において、アルミニウム層６９ｂ−１を正極とし、また基板生産物ＳＰ１−１に電極（例えばＰｔ電極）を負極として対向させる。摂氏１０度以下の温度で数十ボルトの電圧を印加することにより、アルミニウム層を陽極酸化することができる。
【０１２９】
これらの工程により、水素吸蔵層６７ｂ−１に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を含む基板生産物が形成される。
【０１３０】
陽極酸化法の適用においては、非貫通タイプの陽極酸化アルミナが形成される。この陽極酸化アルミナは、多数の非貫通ナノホールを含む。非貫通ナノホールはバリアー底部を有している。陽極酸化アルミナの外表の総面積に比べて、ナノホールの表面積は非常に大きな値である。この陽極酸化アルミナに貫通処理を施して、貫通タイプの陽極酸化アルミナに変更することができる。なお、陽極酸化アルミナ層の貫通化処理としては、例えば、陽極酸化処理直後に電解処理液中で無電流負荷状態で処理中温度〜常温にて適当な時間で継続浸漬する方法等が適用できる。
【０１３１】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクＭ２−１を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクＭ２−１を用いて、水素吸蔵層６７ｂ−１及びアルミニウム層６９−１の堆積を行う。この堆積の後に、マスクＭ２−１を除去して、さらにアルミニウム層６８ｂ−１から多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成する。これ故に、リッジ部に対して水素吸蔵層６７ｂ−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１が自己整合的に作製される。水素吸蔵層６７ｂ−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１は電流ガイド領域を構成する。
【０１３２】
工程Ｓ１２０−１では、図１６の（ａ）部に示されるように、III族窒化物半導体領域６５−１の第１領域６５ａ−１のリッジ部の上面６５ｃ−１に接合Ｃ１−１を成すアノード電極７３−１を形成する。アノード電極７３−１としては、Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｄ、Ｉｎ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｓｎ等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、電極７３−１及び電流ガイド領域上に設けられアノード電極７３−１を覆うパッド電極及び、基板５１−１の裏面５１ｂ−１にカソード電極を形成できる。
【０１３３】
この作製方法によれば、第１領域６５ａ−１のリッジ部上面６５ｃ−１に接触を成す電極７３−１を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に順に設けられたアルミニウム層６９ｂ−１を陽極酸化法により処理して、水素吸蔵層６７ｂ−１上に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成できる。水素吸蔵層６７ｂ−１は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域６５−１は水素を含んでおり、水素吸蔵層６７ｂ−１が、第１領域６５ａ−１のリッジ部と異なる第２領域６５ｂ−１に接合Ｃ２−１を成す。これ故に、移動する水素は水素吸蔵層６７ｂ−１に吸蔵される。多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１が水素吸蔵層６７ｂ−１に接合Ｃ３−１を成すように設けられているので、水素は、水素吸蔵層６７ｂ−１内の水素量に応じて水素吸蔵層６７ｂ−１から多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１に移動可能である。水素吸蔵層６７ｂ−１が、第１領域６５ａ−１のリッジ部と異なる第２領域６５ｂ−１上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面６５ｃ−１と電極７３−１との接合Ｃ１−１（界面）から離れた水素吸蔵層６７ｂ−１に捕捉される。さらに、電極７３−１がリッジ部上面６５ｃ−１に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極７３−１からの電流経路が提供される。電極７３−１の材料は水素吸蔵層６７ｂ−１の材料と独立して決定される。また、第２領域６５ａ−１と水素吸蔵層６７ｂ−１との接触面積の総和はリッジ部上面６５ｃ−１と電極７３−１との接触面積の総和より大きい。
【０１３４】
以上説明したように、陽極酸化アルミナ下に水素吸蔵金属を設けることにより、長期ＣＷ発振においてｐ型クラッド層内に生成されるＭｇ−Ｈ複合体から脱離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を陽極酸化アルミナ下の水素吸蔵金属が吸引する。さらに、水素吸蔵金属において水素吸蔵により起こる水素吸蔵金属内部の内圧が起因となって、原子状水素がさらに陽極酸化アルミナの多孔質層へ移動する。ｐ型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なｐ型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１３６】
１１…窒化物発光素子、１３…III族窒化物半導体領域、１５…活性層、１７…電極、１８…パッド電極、１９…金属層、２１…誘電体層、２３…電流ガイド領域、ＪＣ１…接触（オーミック接触）、２５…III族窒化物半導体領域、２７…支持基体、２９…発光層、３１、３５…光ガイド層、３３…電子ブロック層、４３…電極、Ｅ…エピタキシャル基板、５１…基板、５３…III族窒化物半導体領域、５５…発光層、５７…III族窒化物半導体領域、５９…第１の金属マスク膜、６１…第２の金属マスク膜、６３…絶縁膜、５９ａ…第１の金属マスク層、６１ａ…第２の金属マスク層、６３ａ…絶縁層、６５…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、６７…水素吸蔵層、６９…誘電体層、７１…アノード電極、Ｍ１…レジストマスク、Ｍ２…マスク、ＳＰ１…基板生産物、１０ａ…成長炉、１０ｂ〜１０ｇ…処理装置、１１−１…窒化物発光素子、１３−１…III族窒化物半導体領域、１５−１…活性層、１７−１…電極、１８−１…パッド電極、１９−１…金属層、２１−１…多孔質陽極酸化アルミナ層、２３−１…電流ガイド領域、ＪＣ１−１…接触（オーミック接触）、２５−１…III族窒化物半導体領域、２７−１…支持基体、２９−１…発光層、３１−１、３５−１…光ガイド層、３３−１…電子ブロック層、４３−１…電極、Ｅ−１…エピタキシャル基板、５１−１…基板、５３−１…III族窒化物半導体領域、５５−１…発光層、５７−１…III族窒化物半導体領域、５９−１…第１の金属マスク膜、６１−１…第２の金属マスク膜、６３−１…絶縁膜、５９ａ−１…第１の金属マスク層、６１ａ−１…第２の金属マスク層、６３ａ−１…絶縁層、６５−１…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、６７−１…水素吸蔵層、６９−１…アルミニウム層、７１−１…多孔質陽極酸化アルミナ層、７３−１…アノード電極、Ｍ１−１…レジストマスク、Ｍ２−１…マスク、ＳＰ１−１…基板生産物、１０ａ−１…成長炉、１０ｂ−１〜１０ｇ−１…処理装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電極の製造方法が記載されている。この方法では、Ｍｇを含むｐ型ＡｌＸＩｎＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ半導体層上に、電極として水素貯蔵金属を堆積する。また、特許文献２及び３並びに非特許文献１には、窒化ガリウム系半導体におけるＭｇドーパントと水素との関係について記載されている。さらに、特許文献４には、陽極酸化アルミナ膜について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４０５１１号公報
【特許文献２】特開平０５−１８３１８９号公報
【特許文献３】特開平０８−１１５８８０号公報
【特許文献４】特開２００５−２２０４３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Shuji Nakamura et al. “Hole Compensation Mechanism of P-Type GaN film,” Jpn. Appl. Phys. Vol. 31 (1992) pp1258-1266, Part 1, No.5A, May 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び３並びに非特許文献１に記載されているように、窒化ガリウム系半導体におけるp型活性化にはＭｇドーパントと水素とが密接に関係している。これらの文献には、Ｍｇドーパントでのｐ型活性化のためのいくつかの手法が記載されている。
【０００６】
現在、製品化されているＭｇドープ窒化物半導体発光素子では必然的に、窒化物半導体内に水素が残留している。この水素は、Ｍｇ−Ｈ結合を含む複合体の形態だけでなく、半導体結晶内に存在する格子欠陥にトラップされた原子状及び分子状の水素の形態としても窒化物半導体内に含まれる。また、水素を含む雰囲気では、外部から水素が発光素子の内部に侵入してくる可能性もあり、このような水素は、レーザ発振により高温になっている発光素子表面と反応することもあり得る。
【０００７】
上記のように、水素は窒化物半導体素子が形成された後に半導体層内部に様々な状態で残留するため窒化物半導体素子の信頼性に係る課題に影響を及ぼしてくる。
【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、素子寿命が短くなる一因である水素の移動を素子構造の改良によって制御した窒化物発光素子に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）少なくとも前記活性層の２つの表面側に少なくとも１層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る２つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、（ｃ）少なくとも一方の側のIII族窒化物半導体はリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域の上に設けられると共に、水素及びｐ型ドーパントを含み、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記電極は前記リッジ部の少なくとも上面に接触を成す。
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）ｐ型導電性のリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、水素及びｐ型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域もしくは前記第１領域と前記第２領域の上に設けられる電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層上に設けられる。前記電極は、前記リッジ部の少なくとも上面に接触を成す。
【００１０】
この窒化物発光素子によれば、上記の如く金属層が第２領域上に設けられるが、この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に到達すると吸蔵される。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に吸蔵される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。また、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００１１】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００１２】
また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物が、後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕獲できる。
【００１４】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕獲できる。
【００１５】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。この窒化物発光素子によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が、水素吸蔵層のための金属層のために使用可能である。
【００１６】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含むことが好適である。
【００１７】
この窒化物発光素子によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達しない。
【００１８】
本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。
【００１９】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面および、あるいは前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記金属層と前記電極との電気的な絶縁状態が確保されるように前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、前記金属層が前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成すとともに金属層側面がリッジ部の側面に接触を成すので、リッジ部の上面と電極との接触界面に到達する水素量を低減できる。
【００２０】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、前記誘電体層は前記金属層の全面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、半導体膜中の水素は、リッジ部の側面から離間した金属層に吸蔵される。このため、この金属層に向けて低くなる水素の濃度勾配が半導体膜中に形成される。
【００２１】
本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に順に設けられた金属層及び誘電体層と、活性層とを含む基板生産物を作製する工程と、（ｂ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面及び前記誘電体層の上に電極を形成する工程とを備える。前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成し、前記III族窒化物半導体領域は前記活性層の上に形成されており、前記金属層は水素化物を形成可能な材料からなり、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含む。
【００２２】
この作製方法によれば、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すように形成されると共に、金属層が第２領域上に形成される。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含有しているが、金属層に到達した水素は金属層に吸蔵、あるいは、界面近傍に捕捉停留させられる。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に形成されるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離間した金属層に格納されることになるか、あるいは、界面近傍に捕捉停留する。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は金属層の材料と独立して決定される。
【００２３】
本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層の上方に、ｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜及びｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１及び第２III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域にリッジを形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に順に前記金属層及び前記誘電体層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことができる。前記第１III族窒化物半導体膜及び前記第２III族窒化物半導体膜の各々はｐ型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型コンタクト層を含み、前記金属層は前記ｐ型クラッド層の上面に接触を成す。
【００２４】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及び誘電体層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去することによって、リッジ部に対して金属層及び誘電体層が自己整合的に作製される。
【００２５】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。なお、前記誘電体層によって前記金属層と前記電極層とが電気的に絶縁性を確保される。
【００２６】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第２領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積の総和より大きくできる。
【００２７】
本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【００２８】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。この作製方法によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層のために使用可能である。
【００２９】
本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る作製方法では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層及び前記金属層は前記リッジ部に対して自己整合的に堆積されることができる。前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む。この製造方法によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達することはない。
【００３１】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる活性層と、（ｂ）少なくとも前記活性層の２つの主要なる表面側に各々少なくとも１層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る２つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、（ｃ）少なくとも一方の側のIII族窒化物半導体はリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられ水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、（ｅ）前記金属層上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを備える。なお、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含み、前記リッジ部はｐ型導電性を有する。
【００３２】
この窒化物発光素子によれば、上記の如く金属層が第２領域上に設けられるが、この金属層は水素化物を形成可能な材料からなっているため、前記III族窒化物半導体の水素と相互作用を発現する。ところで、水素を含んでいる前記III族窒化物半導体領域ではその領域内を自由に移動できない水素（例えば、既に自由エネルギー的にも安定な水素化物となっている）とその領域内を自由に移動することが出来る原子状水素（すなわち、遊離水素）、半導体内に存在する結晶格子欠陥（例えば、転位など）にトラップ（捕捉）されている水素が存存する。これら水素は曝露されている環境（例えば、素子形成〜実装プロセス、使用環境、ＬＤ発振による温度上昇など）によって前記トラップされている水素のトラップサイトからの解放で、あるいは、さらに高温での熱履歴（例えば、実装時に数100℃以上に加熱されるなど）で前記水素化物の分解で遊離水素を発生することもある。これら遊離水素は前記III族窒化物半導体と前記金属層との界面を通して前記金属層でまず、吸収されるが、本発明ではさらに多孔質陽極酸化アルミナ層が前記金属層上に設けられているので、水素は、前記金属層内の水素量に関連した格子歪に起因する内圧に応じて原子状あるいは分子状水素として前記金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動する。ところで、前記金属層は、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられているので、移動する水素は、第１領域のリッジ部領域と電極近傍から離れた前記金属層に捕捉、あるいは、界面近傍で捕捉停留させられる。一方、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触して形成され、リッジがｐ型導電性を有することで、電極からリッジ部領域でのスムーズな電流経路が提供される。なお、電極の材料は、前記金属層の材料と独立して決定される。
【００３３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００３４】
また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。
【００３５】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物が後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕獲できる。
【００３６】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕獲できる。
【００３７】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。この窒化物発光素子によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が、水素吸蔵層のための金属層のために使用可能である。
【００３８】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、更に、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が前記金属層の上面を覆うので、前記金属層からの水素の移動が効果的に可能となる。また、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が前記リッジ部の側面に接触を成すので、前記金属層を保護でき、また前記金属層を電極から分離できる。
【００３９】
本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。
【００４０】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は非貫通タイプであることが好ましい。この窒化物発光素子によれば、非貫通タイプは、容易に作製可能であり、金属層との接合界面部はアルミナバリヤー層を挟むことになるがこのアルミナバリヤー層は高々数ｎｍから数十ｎｍ厚であるために原子状水素は金属層から透過することができるため主たる水素移動の障壁とはならない、また水素の吸収する金属層からの水素を回収可能な多数のナノホールを有し、ナノホールの総表面積が大きいため、前記内圧開放にともなう水素の移動には有効となる。
【００４１】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は貫通タイプであることが好ましい。この窒化物発光素子によれば、貫通タイプは、水素の吸収する前記金属層からの水素を前記多孔質陽極酸化アルミナ層内のナノホールを介して前記金属層及び前記多孔質陽極酸化アルミナ層の外に排出でき、優れた排出能を有する。また、素子によって発生される熱の放散能も高い。なお、本発明に係る窒化物発光素子では、前記多孔質陽極酸化アルミナ層が非貫通タイプおよび貫通タイプのいずれでも良い。但し、素子寿命の長期化に対する有効性は前者よりも後者の方が相乗効果の観点からより好ましい。すなわち、前記多孔質陽極酸化アルミナ層の内、非貫通、貫通のいずれのタイプでも金属層における水素捕捉反応で発生する反応熱を多孔質に基づく冷却能によりヒートシンクとして作用し、素子温度上昇を緩和することが出来る。さらに、貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミナ層の場合、金属層と多孔質陽極酸化アルミナ層の界面を通して、金属層上面の水素移動による内圧を開放する作用で水素の多孔質陽極酸化アルミナ層への移動を可能とする。この様にして非貫通および貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミナ層は金属層と連携して前記窒化物半導体領域における遊離水素を除去することで、素子寿命の長期化を促進することが出来る。
【００４２】
本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に順に設けられた金属層及びアルミニウム層とを含む基板生産物を作製する工程と、（ｂ）前記アルミニウム層を陽極酸化法により処理して、前記金属層上に多孔質陽極酸化アルミナ層を形成する工程と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極を形成する工程とを備える。前記基板生産物において、前記III族窒化物半導体領域は活性層上に形成されており、前記金属層は水素化物を形成可能な材料からなり、前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含む。
【００４３】
この作製方法によれば、第１領域のリッジ部の上面に接触を成す電極を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域の第２領域上に順に設けられた金属層及びアルミニウム層を陽極酸化法により処理して、金属層上に多孔質陽極酸化アルミナ層を形成できる。これ故に、金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられる。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層が金属層上に設けられているので、水素は、金属層内の水素量に応じて金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動可能である。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に捕捉される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００４４】
本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層上に、ｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜及びｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１及び第２III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域上に順に前記金属層及び前記アルミニウム層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことができる。前記第１III族窒化物半導体膜及び前記第２III族窒化物半導体膜の各々はｐ型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型コンタクト層を含み、前記金属層は前記ｐ型クラッド層の上面に接触を成すことができる。
【００４５】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及びアルミニウム層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去して、さらにアルミニウム層から多孔質陽極酸化アルミナ層を形成する。これ故に、リッジ部に対して金属層及び多孔質陽極酸化アルミナ層が自己整合的に作製される。
【００４６】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。
【００４７】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第２領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第２領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積の総和より大きくできる。
【００４８】
本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕捉できる。
【００４９】
本発明に係る作製方法では、前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。この作製方法によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層のために使用可能である。
【００５０】
本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。
【００５１】
本発明に係る窒化物発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体層を含む活性層と、（ｂ）リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、（ｄ）前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられた電流ガイド領域とを備える。前記III族窒化物半導体領域はｐ型ドーパントを含み、前記リッジ部はｐ型導電性を有し、前記電流ガイド領域は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域上に設けられた水素吸蔵層と、前記水素吸蔵層上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを含む。
【００５２】
この窒化物発光素子によれば、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共に、金属層が第２領域上に設けられる。この金属層は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層が金属層上に設けられているので、反応熱、素子動作熱の冷却効果とともに、貫通タイプの多孔質陽極酸化アルミア層の場合では、水素の移動可能な経路が与えられる。このため、水素は、金属層内の水素量に応じて金属層から多孔質陽極酸化アルミナ層に移動可能である。金属層が、第１領域のリッジ部と異なる第２領域上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に捕捉される。さらに、電極が第１領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００５３】
本発明に係る窒化物発光素子では、前記電極は前記電流ガイド領域上に設けられることができる。当該発光素子は、前記電極及び前記電流ガイド領域上に設けられたパッド電極を更に備えることができる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、パッド電極は、前記多孔質陽極酸化アルミナ層上に設けることができる。さらに、本発明に係る窒化物発光素子では、前記電流ガイド領域は多孔質陽極酸化アルミナ層上に設けられた誘電体層を更に備えることができる。また、パッド電極は、前記誘電体層上に設けることができる。
【発明の効果】
【００５４】
以上説明したように、本発明によれば、素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本発明によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図９】図９は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図１１】図１１は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【図１２】図１２は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１３】図１３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１４】図１４は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１５】図１５は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【図１６】図１６は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、窒化物発光素子、及び窒化物発光素子を作製する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付す。
【００５７】
（第１の実施形態）図１は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図１の（ａ）部に示されるように、窒化物発光素子１１は、III族窒化物半導体領域１３と、活性層１５と、電極１７と、金属層１９と、誘電体層２１とを備える。図１の（ｂ）部に示されるように、金属層１９及び誘電体層２１は、絶縁層を含む電流ガイド領域２３に含まれる。III族窒化物半導体領域１３は、活性層１５上方に設けられ、また第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂを含む。第２領域１３ｂは第１領域１３ａに沿って延在する。第１領域１３ａはリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａの厚さＴ１３ａは第２領域１３ｂの厚さＴ１３ｂより大きい。III族窒化物半導体領域１３は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また成膜原料中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極１７は、III族窒化物半導体領域１３の第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触ＪＣ１を成す。活性層１５はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９はIII族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂ上に設けられる。金属層１９は、水素化物を形成可能な材料からなるので、水素吸蔵層として働く。また、誘電体層２１は、金属層１９上に設けられる。電流ガイド領域２３は第２領域１３ｂ上に位置し、またリッジ構造の第１領域１３ａに電流をガイドする。
【００５８】
この窒化物発光素子１１によれば、電極１７が第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触を成すと共に、金属層１９が第２領域１３ｂ上に設けられる。この金属層１９は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域１３は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して金属層１９に到達した水素は、金属層１９に吸蔵される。誘電体層２１が金属層１９上に設けられているので、水素は、金属層１９内の水素量に応じて金属層１９から誘電体層２１に実質的に移動できない。金属層１９が、第１領域１３ａのリッジ部と異なる第２領域１３ｂ上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域１３ａのリッジ部と電極１７との界面から隔置された金属層１９に格納される。さらに、電極１７が第１領域１３ａのリッジ部の上面１３ｃに接触を成すと共にリッジ部がｐ型導電性を有するので、電極１７からの電流経路が提供される。電極１７の材料は、金属層１９の材料と独立して決定される。
【００５９】
本実施例では、電極１７は、リッジ構造上面１３ｃに接触（オーミック接触）ＪＣ１を成すだけでなく、電流ガイド領域２３の主面２３ａに接合ＪＣ２を成す。電極１７上には、パッド電極１８が設けられている。図１の（ａ）部を参照すると、パッド電極１８は誘電体層２１の上面に接合を成している。
【００６０】
窒化物発光素子１１は、III族窒化物半導体領域２５を備える。III族窒化物半導体領域２５は、意図的に添加されたｎ型ドーパントを含む部分を有し、ｎ型導電性を有する。
【００６１】
窒化物発光素子１１は支持基体２７を備える。支持基体２７は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体やＡｌＮを用いることができ、またＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることができる。さらに、支持基体２７は、例えばＩｎＡｌＧａＮ系，サファイア系，ＳｉＣ等からなることができる。
【００６２】
III族窒化物半導体領域２５は支持基体２７の主面２７ａ上に設けられる。III族窒化物半導体領域２５は例えばｎ型クラッド層を含み、ｎ型クラッド層は例えばｎ型III族窒化物半導体、好ましくはｎ型ＡｌＧａＮ，ｎ型ＩｎＡｌＧａＮといったｎ型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体２７の裏面２７ｂ上には電極４３が設けられる。電極４３が例えばカソードであるとき、電極１７が例えばアノードである。
【００６３】
III族窒化物半導体領域２５上には、発光層２９が設けられる。発光層２９は活性層１５を含む。発光層２９は、必要な場合には、活性層１５とIII族窒化物半導体領域２５との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層３１として働く。また、発光層２９は、必要な場合には、活性層１５とIII族窒化物半導体領域１３との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層（例えばＡｌＧａＮ等）３３や光ガイド層（例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等）３５として働く。活性層１５は少なくとも１層以上の井戸層１５ａを含むことができ、井戸層１５ａはインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができる。また、活性層１５は障壁層１５ｂを含むことができ、障壁層１５ｂは窒化ガリウム系半導体、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ等からなることができ、その井戸層と障壁層とでSQW、MQW構造をとることが出来る。障壁層１５ｂのバンドギャップは井戸層１５ａのバンドギャップより大きく、MQWの場合では井戸層１５ａ及び障壁層１５ｂは交互の配列されている。III族窒化物半導体領域２５、発光層２９（活性層１５）及びIII族窒化物半導体領域１３は、支持基体２７の主面２７ａの法線方向に順に配列されている。
【００６４】
窒化物発光素子１１では、支持基体２７の主面２７ａは、極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子１１の一実施例では、支持基体２７の主面２７ａは該主面２７ａのIII族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。
【００６５】
III族窒化物半導体領域１３はｐ型半導体からなっており、例えばｐ型クラッド層（例えばＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）３７を含むことができ、またｐ型コンタクト層（例えばＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）３９を含むことができる。III族窒化物半導体領域１３にはＭｇがドープされていることができる。金属層１９は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【００６６】
金属層１９は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層１９のために使用可能である。例えば、金属層１９の厚さの下限は、例えば金属層１９を構成する元素の原子半径の１０倍程度と見積もられ、この厚さによって成膜の組織が安定する。下地が十分に平坦であるとき、例えば金属層１９がパラジウム（原子半径：０．１４ｎｍ）を用いると、この金属層１９の厚さの下限は１ｎｍ程度となる。様々な見積もりから、金属層１９の厚さは１０オングストローム（１．０ｎｍ）以上であることができる。
【００６７】
金属層１９は、第２領域１３ｂのｐ型半導体領域に接触を成す。ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。金属層１９は、ｐ型半導体領域表面に接触を成す。このｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａは３ｎｍ以上であることが好ましく、接触表面積を大きく確保できるため遊離水素の除去効率を上げることができる。また、ｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａは２０ｎｍ以下であることが好ましく、リッジ形成のドライエッチングの際に表面粗さを調整して、半導体層と金属層との密着性を確保できる。また、金属層１９の厚さの下限は、ｐ型半導体領域表面の表面粗さＲａより大きく、この粗さの値に加えて１ｎｍ以上あることができる。
【００６８】
金属層１９は、III族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成しており、金属層１９と第２領域１３ｂとの接触面積は第１領域（リッジ部）１３ａの上面１３ｃと電極１７との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子１１によれば、電極１７と半導体面１３ｃとの接触面積に限定されることなく、金属層１９と第２領域１３ｂとの接触面積をリッジ部上面１３ｃと電極１７との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。
【００６９】
金属層１９は第１領域１３ａのリッジ部側面に接触を成し、誘電体層２１は金属層１９の上面１９ａを覆うと共に第１領域１３ａのリッジ部側面に接触を成すことができる。誘電体層２１が金属層１９の上面１９ａを覆うので、金属層１９から効率的に水素が移動でき、移動した水素の吸蔵が効果的に可能になる。また、誘電体層２１がリッジ部側面に接触を成すので、金属層１９を保護でき、また電極１７から金属層１９を電気的に分離できる。例えば、誘電体層２１の厚さは１．０nm以上であることができ、誘電体層２１の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層１９と電極とが絶縁される厚さであることができる。
【００７０】
III族窒化物半導体領域１３の第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成すように水素吸蔵層を形成するプロセスを行った後に室温と高温（室温より高い温度）との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態でトラップされていた水素が遊離する可能性がある。このとき、水素吸蔵層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込み、水素吸蔵層に体積膨張が生じるが、水素吸蔵層内に水素の濃度勾配があると、水素は濃度勾配が層内で無くなるように内部拡散するため金属層全体で体積膨張を吸収するため素子が破壊することは無い。III族窒化物半導体領域１３および水素吸蔵層の温度が低下すると、III族窒化物半導体領域１３ではその温度に応じて遊離水素量自体が減少するため素子機能は維持される。したがって、第２領域１３ｂの上面１３ｄに接触を成す水素吸蔵層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子１１の作製工程において移動する水素にも有効である。
【００７１】
誘電体層２１は電極１７と金属層１９との間に設けられ、誘電体層２１は、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ２）、シリコン窒化物（例えばＳｉ３Ｎ４）、シリコン酸窒化物（例えばＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム（例えばＨｆＯ２）、タンタル酸化物（例えばＴａ２Ｏ５）、強誘電体（ＰＺＴ、ＢＳＴ）、ポリイミド系有機物、及びフッソ化合物の少なくともいずれかを含むことが好適である。この窒化物発光素子１１によれば、誘電体層２１が電極１７と金属層１９との間に設けられるので、金属層１９内の水素が誘電体層２１を通して電極に到達しない。例えばＳｉＯ２といった誘電体層２１に外部電圧が印加されるとき、１０ボルト以上の絶縁耐圧を越えるためには、少なくとも５０ｎｍ程度（絶縁破壊強度を２×１０６Ｖ／ｃｍと仮定）である。
【００７２】
強誘電体のＰＺＴは、例えばＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３として表され、強誘電体のＢＳＴはＢａ０．８Ｓｒ０．２ＴｉＯ３として表される。
【００７３】
図１の（ｂ）部に示されるように、電流ガイド領域２３は、誘電体層２１を含むことができる。誘電体層２１の水素の拡散係数は、金属層１９内の水素の拡散係数より極端に小さい。また、誘電体層２１は、金属層１９より大きな抵抗率を有し、より好ましくは絶縁性を有する。金属層１９及び誘電体層２１の合計厚みがリッジ部の高さに合うように、金属層１９及び誘電体層２１の少なくともいずれか一方の厚さを調整することができる。必要な場合には、電流ガイド領域２３に、別の誘電体層を追加することができる。例えばこの誘電体層の材料を選択して、該誘電体層と電極１７との密着性を誘電体層２１と電極１７との密着性よりも良好なものとすることができる。
【００７４】
電流ガイド領域２３の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層１９の厚さはリッジ部の高さより小さく、また誘電体層２１の厚さはリッジ部の高さより小さい。
【００７５】
金属層１９は、以下のような水素に対して効果を有する。（１）半導体発光素子１１の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子１１内のｐ型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。なお、製造工程において水素を含有する雰囲気下で半導体発光素子１１のp型半導体領域が暴露している場合では、ｐ型半導体領域表面における水素は、熱力学的には暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ‘ｓ ｌａｗ）に従って進入する。（２）半導体発光素子１１が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子１１内のトラップサイトにトラップされている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないＭｇ−Ｈ複合体の水素ではなく、例えば、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や転位などの結晶格子欠陥によりトラップされている。（３）半導体発光素子１１が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ’ｓ ｌａｗ）に従う。
【００７６】
半導体発光素子１１内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕獲されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成となりうる。この分子状水素は界面欠陥を形成して、素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。
【００７７】
上記のような水素を捕獲するためには、半導体層に接触を成す金属層１９は有用である。また、半導体領域１３と金属層１９との接合は、電極１７と半導体面１３ｃとの接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層１９がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域で水素を吸蔵できる。
【００７８】
半導体発光素子１１の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子１１内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層１９は、半導体発光素子１１の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。
【００７９】
図２及び図３は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【００８０】
工程Ｓ１０１では、図４の（ａ）部に示されるように、成長炉１０ａを用いてエピタキシャル基板Ｅを作製する。成長炉１０ａでは、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程Ｓ１０２では、基板５１を準備する。この基板５１は例えばIII族窒化物からなる主面５１ａを有することができる。工程Ｓ１０３では、有機金属原料及びｎ型ドーパントガスを成長炉１０ａに供給しながら、ｎ導電性のIII族窒化物半導体領域５３を基板５１の主面５１ａ上に成長する。III族窒化物半導体領域５３は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型クラッド層を含むことができる。ｎ型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。
【００８１】
引き続く工程では、ｎ型III族窒化物半導体領域５３上に発光層５５を成長する。発光層５５の作製では、工程Ｓ１０４では、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながらｎ側の光ガイド層を第１導電型III族窒化物半導体領域５３上に成長する。工程Ｓ１０５では、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程Ｓ１０６において有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら障壁層を成長すると共に、工程Ｓ１０７において有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら井戸層を成長する。なお、ＭＱＷの場合では必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程Ｓ１０８及びＳ１０９において、有機金属原料を成長炉１０ａに供給しながら電子ブロック層及びｐ側の光ガイド層を成長する。
【００８２】
工程Ｓ１１０では、有機金属原料及びｐ型ドーパントガスを成長炉１０ａに供給しながらIII族窒化物半導体領域５７を発光層５５の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域５７は水素及びｐ型ドーパントを含む。ｐ型のIII族窒化物半導体領域５７の成膜では、工程Ｓ１１１において、発光層５５の主面上にｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程１１２において、この第１III族窒化物半導体膜上にｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板Ｅを形成する。ｐ型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができるが、この場合、これらのｐ型半導体領域にはＭｇ−Ｈ結合を有する複合体が含まれる。
【００８３】
エピタキシャル基板Ｅを成長炉１０ａから取り出した後に、工程Ｓ１１３では、基板生産物を作製する。このために、工程Ｓ１１４では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板Ｅの主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図４の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板Ｅの主面上に、第１の金属マスク膜５９、第２の金属マスク膜６１及び絶縁膜６３を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクＭ１を絶縁膜６３上に形成する。第１の金属マスク膜５９は例えばＭｏ，Ｔｉであり、第２の金属マスク膜６１は例えばＡｌであり、絶縁膜６３は例えばシリコン酸化物である。次いで、図５の（ａ）部に示されるように、レジストマスクＭ１を用いて第１の金属マスク膜５９、第２の金属マスク膜６１及び絶縁膜６３を順にエッチングして、マスクＭ２を形成する。マスクＭ２は、第１の金属マスク層５９ａ、第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａを含み、これらの層５９ａ，６１ａ，６３ａはエピタキシャル基板Ｅの主面上に順に配列される。マスクＭ２を形成した後に、レジストマスクＭ１を除去することができる。
【００８４】
工程Ｓ１１５では、図５の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２を用いてｐ型III族窒化物半導体領域５７を処理装置１０ｂでドライエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域６５を形成する。III族窒化物半導体領域６５は、第１領域６５ａ及び第２領域６５ｂを含む。第２領域６５ｂは、軸Ａｘの方向に延在する第１領域６５ａに沿って設けられる。第１領域６５ａはリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域６５ａの厚さは第２領域６５ｂの厚さより大きい。III族窒化物半導体領域６５は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また有機金属原料、あるいは、製造工程に起因した水素を含む。基板５１の主面５１ａの延在方向に、第１領域６５ａ及び第２領域６５ｂが交互に配列されており、この配列は軸Ａｘの方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造を含む単一の第１領域６５ａが第２領域６５ｂの間に設けられる。リッジ部上面６５ｃ上には、マスクＭ２が残されている。
【００８５】
工程Ｓ１１５では、必要な場合、図６の（ａ）部に示されるように、処理装置１０ｃにおいて第１の金属マスク層５９ａを第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａに対して選択的にエッチングして、第１の金属マスク層５９ｂを形成する。このエッチングは、例えばＲＩＥを用いた等方性エッチングにより可能である。第１の金属マスク層５９ｂ、第２の金属マスク層６１ａ及び絶縁層６３ａからなるマスクを引き続き、マスクＭ２として参照する。
【００８６】
引き続き、工程Ｓ１１６では、図６の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２を用いて処理装置１０ｄで水素吸蔵層６７を成長する。水素吸蔵層６７は、マスクＭ２上に成長された第１部分６７ａと、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に成長された第２部分６７ｂとを含む。マスクＭ２の高さにより、第１部分６７ａは第２部分６７ｂから分離されている。水素吸蔵層６７は、水素化物を形成可能な金属層を含むことができる。水素吸蔵層６７は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄ及びこれらの少なくとも２種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が水素吸蔵層６７のために使用可能である。
【００８７】
工程Ｓ１１７では、図７の（ａ）部に示されるように、マスクＭ２を用いて処理装置１０ｅで誘電体層６９を成長する。誘電体層６９は、マスクＭ２上に成長された第１部分６９ａと、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に成長された第２部分６９ｂとを含む。マスクＭ２の厚さにより、第１部分６９ａは第２部分６９ｂから分離されている。例えば、誘電体層６９の厚さは１．０nm以上であることができ、誘電体層６９の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層１９と電極とが絶縁される厚さであることができる。誘電体層６９は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体等であることができる。これらの成膜は例えば真空蒸着法、スパッタ蒸着法、プラズマＰＶＤ、ＣＶＤ、等、殆ど現在、汎用となっている方法を適用することができる。
【００８８】
水素吸蔵層６７及び誘電体層６９の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。また、必要な場合には、誘電体層６９を成長した後に、誘電体層６９上に別の誘電体層を更に成長することができる。この形態では、水素吸蔵層６７、誘電体層６９及び別の誘電体層の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。
【００８９】
これらの工程Ｓ１１６及びＳ１１７の後に、図７の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１１８においてリフトオフ法によりマスクＭ２を処理装置１０ｆで除去して、基板生産物ＳＰ１を作製する。これによりマスクＭ２上に順に設けられた水素吸蔵層６７の部分６７ａ及び誘電体層６９の部分６９ａは消失する。基板生産物ＳＰ１は、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に順に設けられた水素吸蔵層６７の部分６７ｂ（引き続く説明では「水素吸蔵層６７ｂ」として参照する）及び誘電体層６９の部分６９ｂ（引き続く説明では「誘電体層６９ｂ」として参照する）を含む。
【００９０】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクＭ２を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクＭ２を用いて、水素吸蔵層６７ｂのための膜及び誘電体層６９ｂのための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクＭ２を除去して、誘電体層を形成する。これ故に、リッジ部に対して水素吸蔵層６７ｂ及び誘電体層が自己整合的に作製される。水素吸蔵層６７ｂ及び誘電体層は電流ガイド領域を構成する。
【００９１】
リフトオフ法による作成では、誘電体層６９は、既に説明したように、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、及びシリコン酸窒化物といったシリコン系無機化合物、酸化ハフニウム及びタンタル酸化物といった金属酸化物、並びに強誘電体の少なくともいずれかを含むことが好適である。また、誘電体層６９としてポリイミド系有機物を用いることができる。このときは、例えばスパッタ蒸着法を用いることができる。
【００９２】
工程Ｓ１１９では、図８の（ａ）部に示されるように、III族窒化物半導体領域６５の第１領域６５ａのリッジ部の上面６５ｃに接合Ｃ１を成すアノード電極７１を形成する。アノード電極７１としては、Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｄ、Ｉｎ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｓｎ等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、図８の（ｂ）部に示されるように、電極７１及び電流ガイド領域上に設けられたパッド電極７３及び、基板５１の裏面５１ｂにカソード電極を形成できる。この作製方法によれば、誘電体層６９が電極７１、７３と金属層６７との間に設けられるので、誘電体層６９を作製した後には、製造工程中において金属層６７内の水素が誘電体層６９を通して電極に到達しない。
【００９３】
この作製方法によれば、第１領域６５ａのリッジ部上面６５ｃに接触を成す電極７１を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域６５の第２領域６５ｂ上に設けられた絶縁性の誘電体層６９ｂを利用して、水素吸蔵層６７ｂ上に電流ガイド領域を形成できる。水素吸蔵層６７ｂは水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域６５は水素を含んでおり、水素吸蔵層６７ｂが、第１領域６５ａのリッジ部と異なる第２領域６５ｂに接合Ｃ２を成す。これ故に、移動する水素は水素吸蔵層６７ｂに吸蔵される。誘電体層６９ｂが水素吸蔵層６７ｂに接合Ｃ３を成すように設けられている。水素吸蔵層６７ｂが、第１領域６５ａのリッジ部と異なる第２領域６５ｂ上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面６５ｃと電極７３との接合（界面）Ｃ１から離間した水素吸蔵層６７ｂに引き付けられて格納される。さらに、電極７１がリッジ部上面６５ｃに接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極７１からの電流経路が提供される。電極７１の材料は水素吸蔵層６７ｂの材料と独立して決定される。また、第２領域６５ａと水素吸蔵層６７ｂとの接触面積の総和はリッジ部上面６５ｃと電極７１との接触面積の総和より大きい。
【００９４】
以上説明したように、絶縁性の誘電体層下に水素吸蔵金属を設けることにより、長期ＣＷ発振においてｐ型クラッド層内に生成されるＭｇ−Ｈ複合物から遊離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を誘電体層下の水素吸蔵金属が吸収する。さらに、水素吸蔵金属において水素吸蔵により起こる水素吸蔵金属内部の濃度分布形成が起因となって、原子状水素がさらに水素吸蔵金属内を移動する。ｐ型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なｐ型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。
【００９５】
（第２の実施形態）図９は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図９の（ａ）部に示されるように、窒化物発光素子１１−１は、III族窒化物半導体領域１３−１と、活性層１５−１と、電極１７−１と、金属層１９−１と、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１とを備える。図９の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、絶縁層を含む電流ガイド領域２３−１に含まれる。III族窒化物半導体領域１３−１は、活性層１５−１上に設けられ、また第１領域１３ａ−１及び第２領域１３ｂ−１を含む。第２領域１３ｂ−１は第１領域１３ａ−１に沿って延在する。第１領域１３ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域１３ａ−１の厚さＴ１３ａ−１は第２領域１３ｂ−１の厚さＴ１３ｂ−１より大きい。III族窒化物半導体領域１３−１は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また成膜原料中、もしくは製造プロセス中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極１７−１は、III族窒化物半導体領域１３−１の第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触ＪＣ１−１を成す。活性層１５−１はIII族窒化物半導体からなる。金属層１９−１は、水素化物を形成可能な材料からなるので、水素を捕捉できる層として働く。また、金属層１９−１はIII族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１上に設けられる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は、金属層１９−１上に設けられる。電流ガイド領域２３−１は第２領域１３ｂ−１上に位置し、またリッジ構造の第１領域１３ａ−１に電流をガイドする。
【００９６】
この窒化物発光素子１１−１によれば、電極１７−１が第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触を成すと共に、金属層１９−１が第２領域１３ｂ−１上に設けられる。この金属層１９−１は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域１３−１は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して金属層１９−１に到達した水素は、金属層１９−１に捕捉される。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１が金属層１９−１上に設けられているので、水素は、金属層１９−１内の水素量に応じて金属層１９−１から多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１に移動可能である。金属層１９−１が、第１領域１３ａ−１のリッジ部と異なる第２領域１３ｂ−１上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第１領域１３ａ−１のリッジ部と電極１７−１との界面から離れた金属層１９−１に捕捉される。さらに、電極１７−１が第１領域１３ａ−１のリッジ部の上面１３ｃ−１に接触を成すと共にリッジ部がｐ型導電性を有するので、電極１７−１からの電流経路が提供される。電極１７−１の材料は、金属層の材料と独立して決定される。
【００９７】
本実施例では、電極１７−１は、リッジ構造上面１３ｃ−１に接触（オーミック接触）ＪＣ１−１を成すだけでなく、電流ガイド領域２３−１の主面２３ａ−１に接合ＪＣ２−１を成す。電極１７−１上には、パッド電極１８−１が設けられている。図９の（ｂ）部を参照すると、電極１７−１は多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の上面に接合を成している。
【００９８】
窒化物発光素子１１−１は、III族窒化物半導体領域２５−１を備える。III族窒化物半導体領域２５−１は、意図的に添加されたｎ型ドーパントを含む部分を有し、ｎ型導電性を有する。
【００９９】
窒化物発光素子１１−１は支持基体２７−１を備える。支持基体２７−１は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体やＡｌＮを用いることができ、またＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を用いることができる。さらに支持基体２７−１は、例えばＩｎＡｌＧａＮ系、サファイア系、ＳｉＣ等からなることができる。
【０１００】
III族窒化物半導体領域２５−１は支持基体２７−１の主面２７ａ−１上に設けられる。III族窒化物半導体領域２５−１は例えばｎ型クラッド層を含み、ｎ型クラッド層は例えばｎ型III族窒化物半導体、好ましくはｎ型ＡｌＧａＮ，ｎ型ＩｎＡｌＧａＮといったｎ型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体２７−１の裏面２７ｂ−１上には電極４３−１が設けられる。電極４３−１が例えばカソードであるとき、電極１７−１が例えばアノードである。
【０１０１】
III族窒化物半導体領域２５−１上には、発光層２９−１が設けられる。発光層２９−１は活性層１５−１を含む。発光層２９−１は、必要な場合には、活性層１５−１とIII族窒化物半導体領域２５−１とに間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層３１−１として働く。また、発光層２９−１は、必要な場合には、活性層１５−１とIII族窒化物半導体領域１３−１とに間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層３３−１（例えばＡｌＧａＮ等）や光ガイド層３５（例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）として働く。活性層１５−１は少なくとも１層以上の井戸層１５ａ−１を含むことができ、井戸層１５ａ−１はインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばＩｎＧａＮ等からなることができる。また、活性層１５−１は障壁層１５ｂ−１を含むことができ、障壁層１５ｂ−１は窒化ガリウム系半導体、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ等からなることができ、その井戸層と障壁層とでＳＱＷあるいはＭＱＷ構造をとることが出来る。障壁層１５ｂ−１のバンドギャップは井戸層１５ａ−１のバンドギャップより大きく、ＭＱＷの場合では井戸層１５ａ−１及び障壁層１５ｂ−１は交互に配列されている。III族窒化物半導体領域２５−１、発光層２９−１（活性層１５−１）及びIII族窒化物半導体領域１３−１は、支持基体２７−１の主面２７ａ−１の法線方向に順に配列されている。
【０１０２】
窒化物発光素子１１−１では、支持基体２７−１の主面２７ａ−１は、極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子１１−１の一実施例では、支持基体２７−１の主面２７ａ−１は該主面２７ａのIII族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。
【０１０３】
III族窒化物半導体領域１３−１はｐ型半導体からなっており、例えばｐ型クラッド層３７−１（例えばＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）を含むことができ、またｐ型コンタクト層３９−１（例えばＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ等）を含むことができる。III族窒化物半導体領域１３−１にはＭｇがドープされていることができる。金属層１９−１は、ｐ型半導体領域内のＭｇ−Ｈ結合から遊離する水素を捕獲できる。
【０１０４】
金属層１９−１は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層１９−１のために使用可能である。例えば、金属層１９−１の厚さは１０オングストローム以上であることができる。
【０１０５】
金属層１９−１は、第２領域１３ｂ−１のｐ型半導体領域に接触を成す。ｐ型半導体領域内のｐ型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。
【０１０６】
金属層１９−１は、III族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成しており、金属層１９−１と第２領域１３ｂ−１との接触面積は第１領域（リッジ部）１３ａ−１の上面１３ｃ−１と電極１７−１との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子１１−１によれば、電極１７−１と半導体面１３ｃ−１との接触面積に限定されることなく、金属層１９−１と第２領域１３ｂ−１との接触面積をリッジ部上面１３ｃ−１と電極１７−１との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。
【０１０７】
金属層１９−１は第１領域１３ａ−１のリッジ部側面に接触を成し、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は金属層１９−１の上面１９ａ−１を覆うと共に第１領域１３ａ−１のリッジ部側面に接触を成すことができる。多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１が金属層１９−１の上面１９ａ−１を覆うので、金属層１９−１から効率的に水素が移動でき、移動した水素の吸蔵が効果的に可能になる。また、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１がリッジ部側面に接触を成すので、金属層１９−１を保護でき、また電極１７−１から金属層１９を電気的に分離できる。例えば、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の厚さは１０ｎｍ以上であることができる。
【０１０８】
III族窒化物半導体領域１３−１の第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成すように水素吸蔵層を形成するプロセスを行った後に室温と高温（室温より高い温度）との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態でトラップされていた水素が遊離する。このとき、水素吸蔵層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込み、水素吸蔵層に体積膨張が生じる。III族窒化物半導体領域１３−１及び水素吸蔵層の温度が低下すると、水素吸蔵層は、その温度に応じた溶解度レベルまで水素を排出する。この排出される水素は、内圧を呈するため、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の多孔質層との界面を介して層内に取り込まれる。したがって、第２領域１３ｂ−１の上面１３ｄ−１に接触を成す水素吸蔵層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子１１−１の作製工程において移動する水素にも有効である。
【０１０９】
多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は容易に作製可能である点からは非貫通タイプ構造が望ましい基本構造である。この構造は水素の吸収する金属層１９−１と接する側は数ｎｍから数十ｎｍ厚のバリアー層を介して多数のナノホールで構成されているがこのバリアー層自体は水素透過可能であり、かつ、ナノホールの表面積の総和が大きいため前記金属層１９−１からの水素を十分回収可能となる。
【０１１０】
或いは、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１は貫通タイプ構造を含むことがさらに、好ましい。この貫通タイプは、上記のバリアー層を除去してあるため水素の吸収する金属層１９−１からの水素を多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１内のナノホールを介して金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の外に排出でき、優れた排出能を有する。さらに、素子によって発生される熱の放散能も高くできる。
【０１１１】
図９の（ｃ）部に示されるように、電流ガイド領域２３−１は、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の上面に設けられた誘電体層４１−１を含むことができる。誘電体層４１−１は陽極酸化アルミナと異なる材料からなり、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒなどの金属酸化物、窒化物、酸窒化物、又は、フッ化物等からなる。金属層１９−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の合計厚みがリッジ部の高さより小さいとき、電流ガイド領域２３−１に誘電体層４１−１を追加して、電流ガイド領域２３−１の厚さをリッジ部の高さに合わせることができる。また、誘電体層４１−１の材料を選択して、多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１と電極１７−１との密着性よりも誘電体層４１−１と電極１７−１との密着性を良好なものとすることができる。
【０１１２】
電流ガイド領域２３−１の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層１９−１の厚さはリッジ部の高さより小さく、また多孔質陽極酸化アルミナ層２１−１の厚さはリッジ部の高さより小さい。
【０１１３】
金属層１９−１は、以下のような水素に対して効果を有する。
（１）半導体発光素子１１−１の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子１１−１内のｐ型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。
（２）半導体発光素子１１−１が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子１１−１内のトラップサイトにトラップされている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないＭｇ−Ｈ複合体の水素ではなく、例えば、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や転位などの結晶格子欠陥によりトラップされている。
（３）半導体発光素子１１−１が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則（Ｓｉｅｖｅｒｔ’ｓ ｌａｗ）に従う。
【０１１４】
半導体発光素子１１−１内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕獲されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成となりうる。この分子状水素は界面欠陥を形成して、界面の脆化、原子の整合性低下を引き起こすため素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。
【０１１５】
上記のような水素を捕獲するためには、半導体層に接触を成す金属層１９−１は有用である。また、半導体領域１３−１と金属層１９−１との接合は、電極１７−１と半導体面１３ｃ−１との接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層１９−１がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域に水素を吸蔵できる。
【０１１６】
半導体発光素子１１−１の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子１１−１内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層１９−１は、半導体発光素子１１−１の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。
【０１１７】
図１０及び図１１は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。
【０１１８】
工程Ｓ１０１−１では、図１２の（ａ）部に示されるように、成長炉１０ａ−１を用いてエピタキシャル基板Ｅを作製する。成長炉１０ａ−１では、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程Ｓ１０２−１では、基板５１−１を準備する。この基板５１−１は例えばIII族窒化物からなる主面５１ａ−１を有することができる。工程Ｓ１０３−１では、有機金属原料及びｎ型ドーパントガスを成長炉１０ａ−１に供給しながら、ｎ導電性のIII族窒化物半導体領域５３−１を基板５１−１の主面５１ａ−１上に成長する。III族窒化物半導体領域５３−１は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型クラッド層を含むことができる。ｎ型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。
【０１１９】
引き続く工程では、ｎ型III族窒化物半導体領域５３−１上に発光層５５−１を成長する。発光層５５−１の作製では、工程Ｓ１０４−１では、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながらｎ側の光ガイド層を第１導電型III族窒化物半導体領域５３−１上に成長する。工程Ｓ１０５−１では、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程Ｓ１０６−１において有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら障壁層を成長すると共に、工程Ｓ１０７−１において有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら井戸層を成長する。必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程Ｓ１０８−１及びＳ１０９−１において、有機金属原料を成長炉１０ａ−１に供給しながら電子ブロック層及びｐ側の光ガイド層を成長する。
【０１２０】
工程Ｓ１１０−１では、有機金属原料及びｐ型ドーパントガスを成長炉１０ａ−１に供給しながらIII族窒化物半導体領域５７−１を発光層５５−１の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域５７−１は水素及びｐ型ドーパントを含む。ｐ型のIII族窒化物半導体領域５７−１の成膜では、工程Ｓ１１１−１において、発光層５５−１の主面上にｐ型クラッド層のための第１III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程１１２−１において、この第１III族窒化物半導体膜上にｐ型コンタクト層のための第２III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板Ｅを形成する。ｐ型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができ、この場合、ｐ型半導体領域にはＭｇ−Ｈ結合を有する複合体が含まれる。
【０１２１】
エピタキシャル基板Ｅを成長炉１０ａ−１から取り出した後に、工程Ｓ１１３−１では、基板生産物を作製する。このために、工程Ｓ１１４−１では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図１２の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に、第１の金属マスク膜５９−１、第２の金属マスク膜６１−１及び絶縁膜６３−１を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクＭ１−１を絶縁膜６３−１上に形成する。第１の金属マスク膜５９−１は例えばＭｏ，Ｔｉであり、第２の金属マスク膜６１−１は例えばＡｌであり、絶縁膜６３−１は例えばシリコン酸化物である。次いで、図１３の（ａ）部に示されるように、レジストマスクＭ１−１を用いて第１の金属マスク膜５９−１、第２の金属マスク膜６１−１及び絶縁膜６３−１を順にエッチングして、マスクＭ２−１を形成する。マスクＭ２−１は、第１の金属マスク層５９ａ−１、第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１を含み、これらの層５９ａ−１，６１ａ−１，６３ａ−１はエピタキシャル基板Ｅ−１の主面上に順に配列される。マスクＭ２−１を形成した後に、レジストマスクＭ１−１を除去することができる。
【０１２２】
工程Ｓ１１５−１では、図１３の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いてｐ型III族窒化物半導体領域５７−１を処理装置１０ｂ−１でエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域６５−１を形成する。III族窒化物半導体領域６５−１は、第１領域６５ａ−１及び第２領域６５ｂ−１を含む。第２領域６５ｂ−１は、軸Ａｘ−１の方向に延在する第１領域６５ａ−１に沿って設けられる。第１領域６５ａ−１はリッジ部を含み、リッジ部はｐ型導電性を有する。第１領域６５ａ−１の厚さは第２領域６５ｂ−１の厚さより大きい。III族窒化物半導体領域６５−１は、意図的に添加されたｐ型ドーパントを含み、また有機金属原料、あるいは、製造工程に起因した水素を含む。基板５１−１の主面５１ａ−１の延在方向に、第１領域６５ａ−１及び第２領域６５ｂ−１が交互に配列されており、この配列は軸Ａｘ−１の方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造の第１領域６５ａ−１が第２領域６５ｂ−１の間に設けられる。リッジ部上面６５ｃ−１上には、マスクＭ２−１が残されている。
【０１２３】
工程Ｓ１１５−１では、必要な場合、図１４の（ａ）部に示されるように、処理装置１０ｃ−１において第１の金属マスク層５９ａ−１を第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１に対して選択的にエッチングして、第１の金属マスク層５９ｂ−１を形成する。このエッチングは、例えばＲＩＥを用いた等方性エッチングにより可能である。第１の金属マスク層５９ｂ−１、第２の金属マスク層６１ａ−１及び絶縁層６３ａ−１からなるマスクを引き続き、マスクＭ２−１として参照する。
【０１２４】
引き続き、工程Ｓ１１６−１では、図１４の（ｂ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いて処理装置１０ｄ−１で水素吸蔵層６７−１を成長する。水素吸蔵層６７−１は、マスクＭ２−１上に成長された第１部分６７ａ−１と、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に成長された第２部分６７ｂ−１とを含む。マスクＭ２−１の高さにより、第１部分６７ａ−１は第２部分６７ｂ−１から分離されている。水素吸蔵層６７−１は、水素化物を形成可能な金属層を含むことができる。水素吸蔵層６７−１は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及びこれらの金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が水素吸蔵層６７−１のために使用可能である。
【０１２５】
工程Ｓ１１７−１では、図１５の（ａ）部に示されるように、マスクＭ２−１を用いて処理装置１０ｅ−１でアルミニウム層６９−１を成長する。アルミニウム層６９−１は、マスクＭ２−１上に成長された第１部分６９ａ−１と、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に成長された第２部分６９ｂ−１とを含む。マスクＭ２−１の厚さにより、第１部分６９ａ−１は第２部分６９ｂ−１から分離されている。例えば、アルミニウム層６９−１の厚さは１０ｎｍ以上であることができ、アルミニウム層６９の厚さは、リッジ高さ、及び、ｐ電極密着強度、を考慮したものであることができる。
【０１２６】
水素吸蔵層６７−１及びアルミニウム層６９−１の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。また、必要な場合には、アルミニウム層６９−１を成長した後に、アルミニウム層６９−１上に誘電体層を更に成長することができる。この形態では、水素吸蔵層６７−１、アルミニウム層６９−１及び誘電体層の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。
【０１２７】
これらの工程Ｓ１１６−１及びＳ１１７−１の後に、図１５の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１１８−１においてリフトオフ法によりマスクＭ２−１を処理装置１０ｆ−１で除去して、基板生産物ＳＰ１−１を作製する。これによりマスクＭ２−１上に順に設けられた水素吸蔵層６７−１の部分６７ａ−１及びアルミニウム層６９−１の部分６９ａ−１は消失する。基板生産物ＳＰ１−１は、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に順に設けられた水素吸蔵層６７−１の部分６７ｂ−１（引き続く説明では「水素吸蔵層６７ｂ−１」として参照する）及びアルミニウム層６９−１の部分６９ｂ−１（引き続く説明では「アルミニウム層６９ｂ−１」として参照する）を含む。
【０１２８】
工程Ｓ１１９−１では、図１６の（ａ）部に示されるように、アルミニウム層６９−１を処理装置１０ｇ−１で陽極酸化法により処理して、水素吸蔵層６７ｂ−１上に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成する。陽極酸化は、例えば電解処理槽内の溶液（例えば希硫酸）において、アルミニウム層６９ｂ−１を正極とし、また基板生産物ＳＰ１−１に電極（例えばＰｔ電極）を負極として対向させる。摂氏１０度以下の温度で数十ボルトの電圧を印加することにより、アルミニウム層を陽極酸化することができる。
【０１２９】
これらの工程により、水素吸蔵層６７ｂ−１に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を含む基板生産物が形成される。
【０１３０】
陽極酸化法の適用においては、非貫通タイプの陽極酸化アルミナが形成される。この陽極酸化アルミナは、多数の非貫通ナノホールを含む。非貫通ナノホールはバリアー底部を有している。陽極酸化アルミナの外表の総面積に比べて、ナノホールの表面積は非常に大きな値である。この陽極酸化アルミナに貫通処理を施して、貫通タイプの陽極酸化アルミナに変更することができる。なお、陽極酸化アルミナ層の貫通化処理としては、例えば、陽極酸化処理直後に電解処理液中で無電流負荷状態で処理中温度〜常温にて適当な時間で継続浸漬する方法等が適用できる。
【０１３１】
この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクＭ２−１を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクＭ２−１を用いて、水素吸蔵層６７ｂ−１及びアルミニウム層６９−１の堆積を行う。この堆積の後に、マスクＭ２−１を除去して、さらにアルミニウム層６８ｂ−１から多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成する。これ故に、リッジ部に対して水素吸蔵層６７ｂ−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１が自己整合的に作製される。水素吸蔵層６７ｂ−１及び多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１は電流ガイド領域を構成する。
【０１３２】
工程Ｓ１２０−１では、図１６の（ａ）部に示されるように、III族窒化物半導体領域６５−１の第１領域６５ａ−１のリッジ部の上面６５ｃ−１に接合Ｃ１−１を成すアノード電極７３−１を形成する。アノード電極７３−１としては、Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｄ、Ｉｎ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｓｎ等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、電極７３−１及び電流ガイド領域上に設けられアノード電極７３−１を覆うパッド電極及び、基板５１−１の裏面５１ｂ−１にカソード電極を形成できる。
【０１３３】
この作製方法によれば、第１領域６５ａ−１のリッジ部上面６５ｃ−１に接触を成す電極７３−１を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域６５−１の第２領域６５ｂ−１上に順に設けられたアルミニウム層６９ｂ−１を陽極酸化法により処理して、水素吸蔵層６７ｂ−１上に多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１を形成できる。水素吸蔵層６７ｂ−１は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域６５−１は水素を含んでおり、水素吸蔵層６７ｂ−１が、第１領域６５ａ−１のリッジ部と異なる第２領域６５ｂ−１に接合Ｃ２−１を成す。これ故に、移動する水素は水素吸蔵層６７ｂ−１に吸蔵される。多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１が水素吸蔵層６７ｂ−１に接合Ｃ３−１を成すように設けられているので、水素は、水素吸蔵層６７ｂ−１内の水素量に応じて水素吸蔵層６７ｂ−１から多孔質陽極酸化アルミナ層７１−１に移動可能である。水素吸蔵層６７ｂ−１が、第１領域６５ａ−１のリッジ部と異なる第２領域６５ｂ−１上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面６５ｃ−１と電極７３−１との接合Ｃ１−１（界面）から離れた水素吸蔵層６７ｂ−１に捕捉される。さらに、電極７３−１がリッジ部上面６５ｃ−１に接触を成すと共にリッジがｐ型導電性を有するので、電極７３−１からの電流経路が提供される。電極７３−１の材料は水素吸蔵層６７ｂ−１の材料と独立して決定される。また、第２領域６５ａ−１と水素吸蔵層６７ｂ−１との接触面積の総和はリッジ部上面６５ｃ−１と電極７３−１との接触面積の総和より大きい。
【０１３４】
以上説明したように、陽極酸化アルミナ下に水素吸蔵金属を設けることにより、長期ＣＷ発振においてｐ型クラッド層内に生成されるＭｇ−Ｈ複合体から脱離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を陽極酸化アルミナ下の水素吸蔵金属が吸引する。さらに、水素吸蔵金属において水素吸蔵により起こる水素吸蔵金属内部の内圧が起因となって、原子状水素がさらに陽極酸化アルミナの多孔質層へ移動する。ｐ型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なｐ型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１３６】
１１…窒化物発光素子、１３…III族窒化物半導体領域、１５…活性層、１７…電極、１８…パッド電極、１９…金属層、２１…誘電体層、２３…電流ガイド領域、ＪＣ１…接触（オーミック接触）、２５…III族窒化物半導体領域、２７…支持基体、２９…発光層、３１、３５…光ガイド層、３３…電子ブロック層、４３…電極、Ｅ…エピタキシャル基板、５１…基板、５３…III族窒化物半導体領域、５５…発光層、５７…III族窒化物半導体領域、５９…第１の金属マスク膜、６１…第２の金属マスク膜、６３…絶縁膜、５９ａ…第１の金属マスク層、６１ａ…第２の金属マスク層、６３ａ…絶縁層、６５…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、６７…水素吸蔵層、６９…誘電体層、７１…アノード電極、Ｍ１…レジストマスク、Ｍ２…マスク、ＳＰ１…基板生産物、１０ａ…成長炉、１０ｂ〜１０ｇ…処理装置、１１−１…窒化物発光素子、１３−１…III族窒化物半導体領域、１５−１…活性層、１７−１…電極、１８−１…パッド電極、１９−１…金属層、２１−１…多孔質陽極酸化アルミナ層、２３−１…電流ガイド領域、ＪＣ１−１…接触（オーミック接触）、２５−１…III族窒化物半導体領域、２７−１…支持基体、２９−１…発光層、３１−１、３５−１…光ガイド層、３３−１…電子ブロック層、４３−１…電極、Ｅ−１…エピタキシャル基板、５１−１…基板、５３−１…III族窒化物半導体領域、５５−１…発光層、５７−１…III族窒化物半導体領域、５９−１…第１の金属マスク膜、６１−１…第２の金属マスク膜、６３−１…絶縁膜、５９ａ−１…第１の金属マスク層、６１ａ−１…第２の金属マスク層、６３ａ−１…絶縁層、６５−１…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、６７−１…水素吸蔵層、６９−１…アルミニウム層、７１−１…多孔質陽極酸化アルミナ層、７３−１…アノード電極、Ｍ１−１…レジストマスク、Ｍ２−１…マスク、ＳＰ１−１…基板生産物、１０ａ−１…成長炉、１０ｂ−１〜１０ｇ−１…処理装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物発光素子であって、
III族窒化物半導体からなる活性層と、
ｐ型導電性のリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、水素及びｐ型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域及び前記第２領域の上に設けられる電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、
前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備え、
前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層の上に設けられ、
前記電極は、前記リッジ部の上面に接触を成す、窒化物発光素子。
【請求項２】
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、
前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きい、請求項１に記載された窒化物発光素子。
【請求項３】
前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成す、請求項１又は請求項２に記載された窒化物発光素子。
【請求項４】
前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項５】
前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの元素及び該元素の少なくとも２種の元素からなる合金を含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項６】
前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、
前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項７】
III族窒化物からなる支持基体と、
前記支持基体の主面の上に設けられたIII族窒化物半導体層と、を更に備え、
前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項８】
前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項７に記載された窒化物発光素子。
【請求項９】
前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、
前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１０】
前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、
前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１１】
III族窒化物半導体からなる活性層と、
リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層の上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、
前記金属層の上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層と、
を備え、
前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含み、
前記リッジ部はｐ型導電性を有する、窒化物発光素子。
【請求項１２】
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、
前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きい、請求項１１に記載された窒化物発光素子。
【請求項１３】
前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成す、請求項１１又は請求項１２に記載された窒化物発光素子。
【請求項１４】
前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされている、請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１５】
前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及び該金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含む、請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１６】
前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１１〜請求項１５のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１７】
III族窒化物からなる支持基体と、
前記支持基体の主面の上に設けられたIII族窒化物半導体層と、
を更に備え、
前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１８】
前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項１７に記載された窒化物発光素子。
【請求項１９】
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は貫通タイプである、請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項２０】
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は非貫通タイプである、請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項２１】
III族窒化物半導体層を含む活性層と、
リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層の上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられた電流ガイド領域と、
を備え、
前記III族窒化物半導体領域はｐ型ドーパントを含み、
前記リッジ部はｐ型導電性を有し、
前記電流ガイド領域は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられた水素吸蔵層と、前記水素吸蔵層の上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを含む、窒化物発光素子。
【請求項２２】
前記電極は、前記電流ガイド領域の上に設けられ、
当該発光素子は、前記電極及び前記電流ガイド領域の上に設けられたパッド電極を更に備える、請求項２１に記載された窒化物発光素子。
【請求項１】
窒化物発光素子であって、
III族窒化物半導体からなる活性層と、
ｐ型導電性のリッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、水素及びｐ型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域及び前記第２領域の上に設けられる電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、
前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備え、
前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層の上に設けられ、
前記電極は、前記リッジ部の上面に接触を成す、窒化物発光素子。
【請求項２】
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、
前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きい、請求項１に記載された窒化物発光素子。
【請求項３】
前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成す、請求項１又は請求項２に記載された窒化物発光素子。
【請求項４】
前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項５】
前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの元素及び該元素の少なくとも２種の元素からなる合金を含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項６】
前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、
前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項７】
III族窒化物からなる支持基体と、
前記支持基体の主面の上に設けられたIII族窒化物半導体層と、を更に備え、
前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項８】
前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項７に記載された窒化物発光素子。
【請求項９】
前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、
前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１０】
前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、
前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１１】
III族窒化物半導体からなる活性層と、
リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層の上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられ水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、
前記金属層の上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層と、
を備え、
前記III族窒化物半導体領域は水素及びｐ型ドーパントを含み、
前記リッジ部はｐ型導電性を有する、窒化物発光素子。
【請求項１２】
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上面に接触を成しており、
前記金属層と前記第２領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きい、請求項１１に記載された窒化物発光素子。
【請求項１３】
前記金属層は、前記第２領域のｐ型半導体領域に接触を成す、請求項１１又は請求項１２に記載された窒化物発光素子。
【請求項１４】
前記III族窒化物半導体領域にはＭｇがドープされている、請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１５】
前記金属層は、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｉ，Ｃａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｐｄの金属及び該金属の少なくとも２種以上の元素からなる合金を含む、請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１６】
前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項１１〜請求項１５のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１７】
III族窒化物からなる支持基体と、
前記支持基体の主面の上に設けられたIII族窒化物半導体層と、
を更に備え、
前記III族窒化物半導体層はｎ型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項１８】
前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のｃ軸に対して６３度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項１７に記載された窒化物発光素子。
【請求項１９】
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は貫通タイプである、請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項２０】
前記多孔質陽極酸化アルミナ層は非貫通タイプである、請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
【請求項２１】
III族窒化物半導体層を含む活性層と、
リッジ部を含む第１領域と該第１領域に沿って延在する第２領域とを有しており、前記活性層の上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第１領域の前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられた電流ガイド領域と、
を備え、
前記III族窒化物半導体領域はｐ型ドーパントを含み、
前記リッジ部はｐ型導電性を有し、
前記電流ガイド領域は、前記III族窒化物半導体領域の前記第２領域の上に設けられた水素吸蔵層と、前記水素吸蔵層の上に設けられた多孔質陽極酸化アルミナ層とを含む、窒化物発光素子。
【請求項２２】
前記電極は、前記電流ガイド領域の上に設けられ、
当該発光素子は、前記電極及び前記電流ガイド領域の上に設けられたパッド電極を更に備える、請求項２１に記載された窒化物発光素子。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１１９６４５（Ｐ２０１２−１１９６４５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５３（Ｐ２０１１−７５３）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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