ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法
【課題】ｐ型コンタクト層のドーパント濃度の低下と結晶性低下に起因する、順方向電圧の増大、発光出力の低下が生じにくいＩＩＩ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を採用する。
【解決手段】基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長の光を発光するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子用の半導体材料として、ＩＩＩ族窒化物半導体が注目を集めている。一般にＩＩＩ族窒化物半導体は、サファイア単結晶を始めとする種々の酸化物結晶、炭化珪素単結晶またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶等を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）あるいは水素化物気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ法）等によって積層されて形成される。
【０００３】
現在のところ広く一般に採用されている結晶成長方法は、基板としてサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ等を用い、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて作製する方法である。たとえば、前述の基板を設置した反応管内にＩＩＩ族の有機金属化合物とＶ族の原料ガスを用い、温度７００℃〜１２００℃程度の領域でｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を成長させる。
そして、各半導体層の成長後、基板もしくはｎ型半導体層に負極を形成し、ｐ型半導体層に正極を形成することによってＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が得られる。
【０００４】
また、ｐ型半導体層は一般的にｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とから構成され、発光層のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有している。ｐ型半導体層は、このギャップ差に基づく電位障壁によって、電子及び正孔をせき止める機能を有している。このため、ｐ型半導体層は、高いバンドギャップを有していることが求められる。従って、ｐ型半導体層は、高濃度のドーパントが含有されていることと、結晶性が高いことが求められる。
【０００５】
ｐ型半導体層の結晶性を向上させ、かつ、高濃度のドーパントを含有させる方法としては、ｐ型コンタクト層を形成する際に、ドーパントガスの供給量を変化させる方法が開示されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２３４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２におけるｐ型コンタクト層の形成方法では、キャリアガスと原料ガスを一定の流量で供給している際にドーパントガスを間欠的に供給するため、ドーパントガスを供給する度に成長室内の圧力が変動する。このため、ドーパントガスを供給するためのポンプの動きを、成長室内の圧力の変動に追従させることができない。その結果、ドーパントがアンドープされた膜とドープ膜との積層数が多くなるに従い、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが大きくなる。そのため、アンドープ膜とドープ膜との積層数を多くすることでｐ型コンタクト層を厚く形成すると、高品質のｐ型コンタクト層を得ることができない。
【０００８】
また、ｐ型コンタクト層は一般的にｐ型クラッド層よりも厚く形成されるため、ｐ型クラッド層に前記形成方法を適用させた場合と比べ、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれによる影響を受けやすい。
このため、前記の形成方法では、ｐ型コンタクト層内のドーパント濃度の低下や、不均一な濃度分布といった問題が生じやすい。
【０００９】
その結果、ｐ型コンタクト層の結晶性が低下し、その後の工程において、ｐ型コンタクト層上に、結晶性の高い透光性電極を形成することができない。このように、ｐ型コンタクト層のドーパント濃度の低下と結晶性低下とに起因するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のＶＦの上昇および発光出力の低下が問題となっていた。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ｐ型コンタクト層のドーパント濃度の低下と結晶性低下に起因するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の高いＶＦ、発光出力の低下が生じにくいＩＩＩ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔２〕 前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上に第一ｐ型コンタクト層を形成する工程と、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第一ｐ型コンタクト層形成工程よりも高濃度で連続的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記第一ｐ型コンタクト層上に、第二ｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする〔１〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔３〕 前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、前記ｐ型クラッド層の表面に、前記ドーパントガスを第１の流量で供給する工程と、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第１の流量よりも少ない第２の流量で間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする〔１〕または〔２〕のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔４〕 基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）なる組成のｐ型コンタクト層とが積層されてなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層が、Ｍｇが含有された第一ｐ型コンタクト層第一層と、前記第一ｐ型コンタクト層第一層よりもＭｇ含有濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層とが交互に積層されてなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
〔５〕 前記ｐ型コンタクト層が、第一ｐ型コンタクト層と第二ｐ型コンタクト層とが積層してなり、前記第二ｐ型コンタクト層に、Ｍｇが前記第一ｐ型コンタクト層よりも高い濃度で含有されてなることを特徴とする〔４〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔６〕 〔４〕または〔５〕のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
〔７〕 〔６〕に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
〔８〕 〔７〕に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法によりｐ型コンタクト層を形成する工程において、ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、ｐ型コンタクト層の形成中におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量が一定に保たれる。このため、ドーパントガスを間欠的に供給する際の、成長室内における圧力の変動を防ぐことができる。このため、アンドープ膜とドープ膜との積層数を多くしても、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが生じない。その結果、ドーパントがドープされない膜と、ドーパントがドープされた膜とを均一に積層することができる。
通常、ｐ型コンタクト層にＭｇがドープされると結晶性が悪化するが、ドーパントがドープされない膜と、ドープされた膜とを均一に積層できるため、ドープされた膜同士の間に、結晶性の良いアンドープ層が挿入される。これにより、Ｍｇを連続的にドープした場合と比較して、ｐ型コンタクト層の結晶性を高めることができ、かつ、キャリア濃度を増加させることができる。その結果、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のＶＦの低減および発光出力の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する工程を説明するための断面模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するグラフである。
【図４】図４は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のアクセプタ濃度を説明するグラフである。
【図５】図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えるランプの一例を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１について、図１を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した断面模式図である。
図１に示す本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、基板１１と、基板１１上に積層された積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１５と、透光性電極１５上に積層されたｐ型ボンディングパッド電極１６と、積層半導体層２０の露出面２０ａ上に積層されたｎ型電極１７とを具備している。
【００１６】
積層半導体層２０は、基板１１側から、少なくともｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４がこの順に積層されている。また、図１に示すように、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層１２の一部が露出されている。そして、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａには、ｎ型電極１７が積層されている。
また、ｐ型半導体層１４の上面には、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６が積層されている。これら、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６によって、ｐ型電極１８が構成されている。
【００１７】
ｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する半導体としては、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることが好ましく、窒化ガリウム系化合物半導体を用いることがより好ましい。本発明におけるｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としては、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、ｐ型電極１８とｎ型電極１７との間に電流を通じることで、積層半導体層２０を構成する発光層１３から発光を発せられるようになっており、発光層１３からの光を、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。なお、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、フリップチップ型の発光素子であってもよい。
以下、それぞれの構成について詳細に説明する。
【００１９】
＜基板１１＞
基板１１としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、ＧａＮ、ゲルマニウム、酸化亜鉛、等からなる基板を用いることができる。上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。また、基板１１の主面側に少なくとも規則的な凹凸形状を設けてもよい。また、基板は、貼り合わせたものを使用してもよい。
【００２０】
（バッファ層２１）
バッファ層２１は、基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和して、基板１１の例えば、サファイア（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。バッファ層２１を設けることにより、バッファ層２１上に結晶性の良い下地層２２を積層できる。
【００２１】
バッファ層２１は、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが特に好ましいが、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものであってもかまわない。
バッファ層２１は、例えば、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層２１の膜厚が０．０１μｍ未満であると、バッファ層２１により基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和することができない場合がある。また、バッファ層２１の膜厚が０．５μｍを超えると、バッファ層２１としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層２１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００２２】
バッファ層２１は、多結晶構造又は単結晶構造を有するものとすることができる。このような多結晶構造又は単結晶構造を有するバッファ層２１を基板１１上にＭＯＣＶＤ法またはスパッタ法にて成膜した場合、バッファ層２１のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
【００２３】
（下地層２２）
下地層２２としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
下地層２２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上であることが最も好ましい。下地層（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層）２２は１μｍ以上の膜厚で形成されることにより、結晶性が良好となる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の小型化や、形成時間の短縮の観点により、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。しかし、ｎ型の導電性が必要な場合は、ドーパントを添加することが出来る。
【００２５】
＜積層半導体層２０＞
（ｎ型半導体層１２）
ｎ型半導体層１２はさらに、後述する第１工程において形成されたｎコンタクト層（第一ｎ型半導体層）１２ａと、ｎクラッド層（第二ｎ型半導体層）１２ｂとから構成されている。
【００２６】
（ｎコンタクト層１２ａ）
ｎコンタクト層１２ａは、ｎ型電極１７を設けるための層であり、図１に示すように、ｎ型電極１７を設けるための露出面２０ａが形成されている。
ｎコンタクト層１２ａの膜厚は、０．５〜５μｍであることが好ましく、２μｍ〜４μｍの範囲であることがより好ましい。ｎコンタクト層１２ａの膜厚が上記範囲内であると、ｎコンタクト層１２ａの結晶性が良好に維持される。
【００２７】
ｎコンタクト層１２ａは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましく、また、この層にはｎ型不純物（不純物）がドープされている。また、ｎコンタクト層１２ａにｎ型不純物が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有されていることが好ましい。ｎ型不純物がｎコンタクト層１２ａにこの範囲内の濃度で含有されていることにより、ｎコンタクト層１２ａとｎ型電極１７との間の障壁の幅が狭くなりトンネル電流が生じやすくなる。そのため、ｎコンタクト層１２ａとｎ型電極１７との間の接触抵抗を低くできる。また、ｎコンタクト層１２ａに用いられるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等が挙げられ、ＳｉおよびＧｅが好ましく、Ｓｉが最も好ましい。なお、本実施形態ではｎ型不純物（不純物）として５×１０１８／ｃｍ３程度のＳｉが含有されている。
【００２８】
（ｎクラッド層１２ｂ）
ｎクラッド層１２ｂは、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を緩和させる機能を有する。また、ｎクラッド層１２ｂは、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。
【００２９】
また、ｎクラッド層１２ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、明細書中各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮと記述する場合がある。ｎクラッド層１２ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１３のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくするのが望ましい。
【００３０】
ｎクラッド層１２ｂの構造は、単層構造または超格子構造のどちらであっても構わない。また、ｎクラッド層１２ｂの膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂの膜厚が上記範囲内であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を十分に緩和できるため、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行うことができる。
【００３１】
一方、ｎクラッド層１２ｂの膜厚が５ｎｍ未満であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を十分に緩和できず、好ましくない。
また、ｎクラッド層１２ｂの膜厚が５００ｎｍを超えると、直列抵抗が増えるためにＶＦが高くなる。また、ｎクラッド層１２ｂの生産性が低下するため好ましくない。
【００３２】
本実施形態においては、ｎクラッド層１２ｂは、単層であってもよいが、組成の異なる２つの薄膜層を繰り返し成長させて１０ペア数（２０層）〜４０ペア数（８０層）からなる超格子構造であることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂが超格子構造からなるものである場合、薄膜層の積層数が２０層以上であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合をより効果的に緩和することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の出力を向上させる効果がより顕著となる。しかし、薄膜層の積層数が８０層を超えると、直列抵抗が増えるためにＶＦが高くなる。また、ｎクラッド層１２ｂの生産性が低下するため好ましくない。
【００３３】
＜発光層１３＞
発光層１３は、障壁層１３ａと井戸層１３ｂとが交互に複数積層された多重量子井戸構造からなる。また、多重量子井戸構造における積層数は３層から１０層であることが好ましく、４層から７層であることがさらに好ましい
【００３４】
（井戸層１３ｂ）
井戸層１３ｂの膜厚は、１.５ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。井戸層１３ｂの膜厚が上記範囲内であることにより、より高い発光出力を得ることができる。
また、井戸層１３ｂは、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体であることが好ましい。Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体は、青色の波長領域の強い光を発光するものであるため、好ましい。また、井戸層１３ｂには、不純物をドープすることができる。また、本実施形態における不純物としてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度が好適である。
【００３５】
（障壁層１３ａ）
障壁層１３ａの膜厚は、２ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲であることが好ましい。障壁層１３ａの膜厚が薄すぎると、障壁層１３ａ上面の平坦化を阻害し、発光効率の低下やエージング特性の低下を引き起こす。また、障壁層１３ａの膜厚が厚すぎると、駆動電圧の上昇や発光の低下を引き起こす。このため、障壁層１３ａの膜厚は７ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、障壁層１３ａは、ＧａＮやＡｌＧａＮのほか、井戸層を構成するＩｎＧａＮよりもＩｎ比率の小さいＩｎＧａＮで形成することができる。中でも、ＧａＮが好適である。また、障壁層１３ａには、不純物をドープすることができる。本実施形態における不純物としてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１８ｃｍ−３程度が好適である。
【００３６】
＜ｐ型半導体層１４＞
ｐ型半導体層１４は、通常、ｐ型クラッド層１４ａおよびｐ型コンタクト層１４ｂから構成されている。
【００３７】
（ｐ型クラッド層１４ａ）
本実施形態におけるｐ型クラッド層１４ａは、発光層１３の上に形成されている。ｐ型クラッド層１４ａは、発光層１３へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐ型クラッド層１４ａとしては、発光層１３のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１３へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが好ましい。ｐ型クラッド層１４ａが、このようなＡｌＧａＮからなるものである場合、発光層１３へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３８】
ｐ型クラッド層１４ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐ型クラッド層１４ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。また、ｐ型クラッド層１４ａは、薄膜を複数回積層してなる超格子構造であってもよいし、組成が一定の単層構造であってもよい。
ｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、ｐコンタクト層の成長速度より遅いことが好ましい。また、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、２ｎｍ／ｍｉｎ〜１０ｎｍ／ｍｉｎの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３ｎｍ／ｍｉｎ〜８ｎｍ／ｍｉｎである。ｐ型クラッド層１４ａの成長速度が２ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合は、生産性の低下を招くため好ましくない。一方、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎを超えると、ＡｌＧａＮ結晶の結晶性が低下するため好ましくない。
【００３９】
（ｐ型コンタクト層１４ｂ）
本実施形態のｐ型コンタクト層１４ｂは、図１に示すように、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第二ｐ型コンタクト層１４ｄとが積層している。
【００４０】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が交互に複数積層されてなる構造である。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１には、不純物であるＭｇが第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２よりも高い濃度で含有されている。
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、ｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光効率を高めることができる。特に、最も透光性電極１５側に配置した第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃからの不純物の拡散を遮断する機能も有している。
【００４１】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の組成は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのバンドギャップエネルギーが発光層１３のバンドギャップエネルギーより大きくなるような組成であることが好ましい。
【００４２】
具体的には、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２と同じ組成（ＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４））であり、組成比ｘのより好ましい範囲は、０≦ｘ≦０．２であり、最も好ましい範囲は０≦ｘ≦０．１である。このｘの値は小さければ小さいほど好ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１にはＭｇがドーパントとして含有されている。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１におけるドーパント濃度は、５×１０１８〜５×１０２０ｃｍ−３の範囲が好ましく、１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３の範囲がより好ましく、１×１０１９〜５×１０１９ｃｍ−３の範囲が最も好ましい。また、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度は一定であることが好ましい。各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度が一定であることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にできる。
【００４３】
第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２は、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と同じ組成（ＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４））であり、組成比ｘのより好ましい範囲は、０≦ｘ≦０．２であり、最も好ましい範囲は０≦ｘ≦０．１である。第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＡｌの組成比が高いと第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の結晶性が低下するため、組成比ｘの上限を上記の通り０．４以下とし、できるだけ小さい値とすることが好ましい。
【００４４】
また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＭｇ濃度は第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりも低く、Ｍｇを含まないものであることが特に好ましい。第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２がドーパントを含まないＡｌＧａＩｎＮ系の半導体からなることによって、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の結晶性が高まる。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性が向上し、駆動電圧の低減が可能になる。
【００４５】
第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の厚みは、それぞれ１０ｎｍ以下であることが好ましく、６ｎｍ以下であることがより好ましく、４ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲であることが最も好ましい。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２それぞれの厚みが１０ｎｍを超えると、結晶欠陥等を多く含む層となり、好ましくない。
【００４６】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃにおいて、交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、１ペア以上が好ましく、また５ペア以上であることがさらに好ましい。この交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数が５ペア以上であることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度を高めることができる。この結果、発光層１３に対して正孔を多く注入することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の高出力化を実現することができる。
【００４７】
さらに、本発明においては、交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数は、生産性、逆方向電流抑制の観点から、２０ペア以内であることが望ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのうち、最も透光性電極１５側の面には、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が設けられている。すなわち、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。
【００４８】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃの上には、透光性電極１５との接触抵抗を低減させる目的で、第二ｐ型コンタクト層１４ｄを形成してもよい。第二ｐ型コンタクト層１４ｄには、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりも高濃度のＭｇが含有されていることが好ましく、特に１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含有されていることが好ましい。ここで、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりも高濃度とは、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ２との平均Ｍｇ濃度よりも高いということである。
また、第二ｐ型コンタクト層１４ｄは、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと同様に、Ｍｇが含有された第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１よりもＭｇ含有濃度が低い第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とが交互に複数積層されたものであってもよい。また、第二ｐ型コンタクト層１４ｄのうち、最も透光性電極１５側の面には、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が設けられている。すなわち、第二ｐ型コンタクト層１４ｄの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が配置されている。
【００４９】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを第一ｐ型コンタクト層１４ｃと第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とする場合には、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐ型コンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であることは、発光出力の点で好ましい。なお、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体に占める第二ｐ型コンタクト層１４ｄの厚さは、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の６％〜４０％程度であることが好ましい。
ｐ型コンタクト層１４ｂは、ｐクラッド層１４ａよりも速い成長速度で形成されたものであることが好ましく、ｐ型クラッド層１４ａの２倍以上の成長速度で形成されたことがより好ましく、３倍以上の成長速度で形成されたものであることが特に好ましい。
また、ｐ型コンタクト層１４ｂは、１０ｎｍ／ｍｉｎ〜３０ｎｍ／ｍｉｎの形成速度で形成されたものであることが好ましく、１５ｎｍ／ｍｉｎ〜２５ｎｍ／ｍｉｎの形成速度で形成されたものであることが特に好ましい。ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合、ｐ型コンタクト層１４ｂに高濃度のドーパントが含有されにくく、３０ｎｍ／ｍｉｎ以上の場合は、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が低下するため好ましくない。
【００５０】
＜ｎ型電極１７＞
ｎ型電極１７は、ボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０のｎ型半導体層１２（ｎコンタクト層１２ａ）に接するように形成されている。このため、ｎ型電極１７を形成する際には、少なくともｐ半導体層１４および発光層１３の一部を除去してｎ型半導体層１２を露出させ、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１７を形成する。ｎ型電極１７としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００５１】
（透光性電極１５）
透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４の上に積層されるものであり、ｐ型半導体層１４との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、発光層１３からの光を効率良くＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外部に取り出すために、光透過性に優れたものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、優れた導電性を有していることが好ましい。
【００５２】
透光性電極１５の構成材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料が挙げられる。導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等があげられる。
【００５３】
また、透光性電極１５の構造は、従来公知の構造を含めて如何なる構造であってもよい。透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４のほぼ全面を覆うように形成してもよく、また、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。
【００５４】
（ｐ型ボンディングパッド電極１６）
ｐ型ボンディングパッド電極１６はボンディングパットを兼ねており、透光性電極１５の上に積層されている。ｐ型ボンディングパッド電極１６としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００５５】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積としては、できるだけ大きい方がボンディング作業はしやすいが、発光の取り出しの妨げになる。具体的には、ボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍの円形程度であることが一般的である。
【００５６】
（保護膜層）
図示しない保護膜層は、必要に応じて透光性電極１５の上面および側面と、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ、発光層１３およびｐ型半導体層１４の側面、ｎ型電極１７およびｐ型ボンディングパッド電極１６の側面や周辺部を覆うよう形成される。保護膜層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の内部への水分等の浸入を防止でき、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の劣化を抑制することができる。
保護膜層としては、絶縁性を有し、３００〜５５０ｎｍの範囲の波長において８０％以上の透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。このうちＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、ＣＶＤ成膜で緻密な膜が容易に作製でき、より好ましい。
【００５７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１によれば、第一ｐ型コンタクト層１４ｃが、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の積層構造であるため、Ｍｇ濃度の高い第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、結晶性の高い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が形成される。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性を高く保ちつつ、かつ、Ｍｇ濃度を高くすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧低下を実現できる。
また、各第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のドーパント濃度が一定であるので、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度が均一になる。この結果、発光層１３に対して正孔を多く注入することが可能となり、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の高出力化が可能になる。
【００５８】
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光効率を高めることができる。特に、最も透光性電極１５側に配置した第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃからの不純物の拡散を遮断する機能も有している。
【００５９】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性が高く保たれているため、ｐ型コンタクト層１４ｂ上に結晶性の高い透光性電極１５が形成される。以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧の低下を実現できる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光出力を向上させることができる。
【００６０】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄとからなる二層構造とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのうち、透光性電極１５と接する部分（第二ｐ型コンタクト層１４ｄ）にＭｇを高濃度で含有させることができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧の低下を実現できる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光出力をより向上させることが可能となる。
【００６１】
以下、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の寸法関係とは異なっている。
【００６２】
図１に示す、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法は、一例として、まず、図２に示す積層半導体層２０を製造する。積層半導体層２０の製造方法は、基板１１上にバッファ層２１と下地層２２と第一ｎ型半導体層（ｎコンタクト層）１２ａと第二ｎ型半導体層（ｎクラッド層）１２ｂと、発光層１３とｐ型半導体層１４とを順次積層する第工程と、から概略構成されている。
以下、図２を用いて各工程について詳細に説明する。
【００６３】
はじめに、例えば、サファイア等からなる基板１１を用意する。
次に、基板１１をＭＯＣＶＤ装置（第一有機金属化学気相成長装置）の成長室内に設置し、ＭＯＣＶＤ法によって、基板１１上に、バッファ層２１を形成する。また、バッファ層２１をスパッタ法によって形成して、その後基板１１をＭＯＣＶＤ装置の成長室内に移して下地層２２を形成してもよい。
【００６４】
一例として、サファイア等からなる基板１１上に、ＲＦスパッタリング法を用いてＡｌＮからなるバッファ層２１を形成し、さらにＭＯＣＶＤ装置の成長室内で当該基板上に下地層２２を順次積層してもよい。
【００６５】
下地層２２は０．１μｍ以上の膜厚で形成することが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましく、１μｍ以上とすることが最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なコンタクト層１２が得られやすい。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の小型化や、形成時間の短縮の観点により、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下とすることが好ましい。
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。
【００６６】
次いで、前記下地層２２を有する基板上に、ｎコンタクト層（第一ｎ型半導体層）１２ａを積層する。ｎ型コンタクト層１２ａは、ＭＯＣＶＤ法で形成すれば良い。
ｎコンタクト層１２ａを成長させる際には、水素雰囲気で、基板１１の温度を１０００℃〜１２００℃の範囲とすることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１２ａを成長させる原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）などのＩＩＩ族金属の有機金属原料とアンモニア（ＮＨ３）などの窒素原料とを用い、熱分解によりバッファ層上にＩＩＩ族窒化物半導体層を堆積させる。ＭＯＣＶＤ装置の成長室内の圧力は１５〜８０ｋＰａとすることが好ましい。
【００６７】
次いで、ｎコンタクト層１２ａ上に、ｎクラッド層１２ｂを形成する。ここで、超格子構造のｎクラッド層１２ｂを形成する工程では、膜厚１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、ｎ側第１層と組成が異なる膜１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とを交互に２０層〜８０層繰返し積層する。また、ｎ側第一層および／またはｎ側第二層は、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなるものであることが好ましい。
また、ｎクラッド層１２ｂは、５ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚で形成することが好ましい。
また、ｎクラッド層１２ｂを成長させる際に用いるキャリアガスは窒素ガスのみであってもよいし、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスであってもよい。
【００６８】
また、ｎクラッド層１２ｂを成長させる原料としては、Ｇａ源としてたとえば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることができる。また、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）を用いることができる。
また、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）を用いることができる。また、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などを用いることができる。また、ｎ型不純物（ドーパント）原料としては、たとえば、Ｓｉ原料であるモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）などを用いることができる。
【００６９】
次いで、多重量子井戸構造の発光層１３を形成する。まず、井戸層１３ｂと障壁層１３ａとを交互に繰返し積層する。このとき、ｎ型半導体層１２側及びｐ型半導体層１４側に障壁層１３ａが配されるように積層する。
井戸層１３ｂおよび障壁層１３ａの組成や膜厚は、所定の発光波長になるように適宜設定することができる。また、発光層１３の成長させる際の基板温度は６００〜９００℃とすることができ、キャリアガスとしては窒素ガスを用いる。
【００７０】
次いで、発光層１３上にｐ型クラッド層１４ａを形成する。なお、ｐ型クラッド層１４ａを、超格子構造を含む層とする場合には、膜厚１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第一層と、ｐ側第一層と組成が異なる膜厚１０ｎｍ以下ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第二層とを交互に繰返し積層すればよい。このｐ型クラッド層１４ａの形成の際のキャリアガスとしては水素ガスを用いる。
【００７１】
ここではたとえば、Ａｌ、Ｇａ源及び窒素源を少なくとも含有する原料ガスと、Ｍｇ源を含むドーパントガスとを供給することにより、ｐ型クラッド層１４ａを形成する。この時のｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度より遅く、たとえば５．１ｎｍ／ｍｉｎで形成される。
【００７２】
次いで、ｐ型クラッド層１４ａ上にｐ型コンタクト層１４ｂを形成する。以下、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程について詳細を説明する。
【００７３】
はじめに、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する前に、予めｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給することが好ましい。具体的には、ｐ型クラッド層１４ａまで形成した基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応室に配置し、基板１１を加熱した状態で、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給する。
このようなドーパントガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）等を用いることができる。
【００７４】
この第１の流量としては、例えば、５００〜１５００ｓｃｃｍの範囲が好ましく、７００〜１３００ｓｃｃｍの範囲がより好ましく、８００〜１０００ｓｃｃｍの範囲が最も好ましい。第１の流量が上記範囲の下限値以上であれば、ｐ型コンタクト層１４ｂに供給されるＭｇ量が不足することがない。このため、ｐ型コンタクト層／ｐクラッド層界面のキャリア濃度を高くでき、ＶＦを低くすることができる。また、ｐ型コンタクト層／ｐクラッド層界面のキャリア濃度を高くできるため、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期におけるＭｇの取り込みを安定させることができる。また、第１の流量が上記範囲の上限値以下であれば、Ｍｇが過剰に含有されることによる結晶品質の低下を抑制できる。これにより、発光出力の低下を防ぐことができる。
【００７５】
第１の流量でドーパントガスを流す時間は３秒〜１２０秒が好ましく、５〜６０秒であることがより好ましい。なお、大流量でドーパントガスを流す場合の流通時間は短時間で良く、少流量の場合の流通時間は長時間とすることが好ましい。
【００７６】
更に、基板１１の温度の下限は、６００℃以上、より好ましくは７００℃以上、最も好ましくは８００℃以上とする。また、基板１１の温度の上限は、１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下、最も好ましくは１１００℃以下とする。基板１１の温度の下限を上記の通りとすることで、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期のＭｇの取り込みを安定させることができる。また、基板１１の温度の上限を上記の通りとすることで、発光層１３に対するダメージを低減できる。
【００７７】
次に、ｐ型クラッド層１４ａの上に第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成する。
第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成する工程は、ＭＯＣＶＤ法により第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する工程と、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成する工程とを交互に繰り返すことにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とが交互に複数積層されてなる構造を形成する。
【００７８】
図３は、本実施形態のＭｇ源を含むドーパントガス（例えばＣｐ２Ｍｇ）を供給する工程と、ｐ型コンタクト層１４ｂのＧａ源を含む原料ガス（例えばＴＭＧ）を供給する工程との手順を説明する図である。図３の横軸は時間であり、縦軸はガスの流量である。
【００７９】
まず、ＭＯＣＶＤ法により、例えばキャリアガスとして水素（Ｈ２）と、Ｇａ源及び窒素源とを少なくとも含有する原料ガス、および前記第１の流量より少ない第２の流量のドーパントガスを供給することにより、ｐ型クラッド層１４ａ上に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。この際、キャリアガスと原料ガスとドーパントガスの総流量を一定に保つことが重要である。更に、このような条件でガスを供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度より速い、２０ｎｍ／ｍｉｎの成長速度で形成される。
ここではたとえば、キャリアガスと、原料ガスとドーパントガスとを３０秒間供給し、例えば、ＧａＮからなる１０ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。
【００８０】
第２の流量は、例えば、５０〜７５０ｓｃｃｍの範囲が好ましく、７０〜６５０ｓｃｃｍの範囲がより好ましく、８０〜５００ｓｃｃｍの範囲が最も好ましい。第２の流量が上記範囲の下限値以上であれば、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度が不足することなく、ｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度を増加できる。また、第２の流量が上記範囲の上限値以下であれば、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１中のＭｇ濃度が過剰になることが防がれる。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が向上し、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧を低くできる。
なお、第２の流量が第１の流量と同じか、第１の流量よりも高くなると、ｐ型クラッド層１４ａに近い領域のｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度が不十分となる。これによりＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧が増大し、発光出力が低下するため好ましくない。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のＭｇ濃度が５×１０１８〜５×１０２０ｃｍ−３となるように、第２の流量を適宜調節することが好ましい。
【００８１】
次に、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１上に形成する。
まず、Ｍｇ源を含むドーパントガスの供給を停止し、その状態で、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程に用いたキャリアガスと原料ガスとを引き続き供給する。この時、ガスの総流量が、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際のガスの総流量と同じになるように、キャリアガスの流量を調整する。
これにより、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２は、例えば２０ｎｍ／ｍｉｎの成長速度で形成される。
【００８２】
ここではたとえば、キャリアガスと、原料ガスとを１５秒間供給し、５ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成する。
更に、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成温度の下限は、例えば基板１１の温度として、６００℃以上、より好ましくは７００℃以上、最も好ましくは８００℃以上とする。また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成温度の上限は、基板１１の温度として、１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下、最も好ましくは１１００℃以下とする。形成温度の下限を上記の通りとすることで、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２ｂの結晶性が高められ、発光特性を向上できる。また、形成温度の上限を上記の通りとすることで、発光層１３に対するダメージを低減できる。
【００８３】
また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の成膜時の温度は、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１成膜時の温度と異なっていても良いが、同じであることが好ましい。これら成膜時の温度を同じとすることで、余計な安定待ち時間を設けずに済む。このため、工程の短縮に効果がある。
特に本発明では、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を同じＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４）の膜とするので、ｐ型クラッド層１４の形成工程における基板１１の温度を、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１の形成工程及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成工程を通じて、常に一定にできる。これにより、基板１１の温度の変更と安定化のために要する時間が不要となり、工程の短縮化が図られる。
以上により、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と同一の組成で、かつ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ含有濃度が低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が形成される。
【００８４】
この後、原料ガスとキャリアガスを連続的に供給した状態でドーパントガスを間欠的に供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程と、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成工程とを更に繰り返す。
【００８５】
この際、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程においては、キャリアガスの流量を第２の流量のドーパントガスの分だけ、各第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成工程よりも減少させ、ｐ型コンタクト層１４ｂ形成工程全体におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことが好ましい。これにより、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する際のドーパントガスの供給による、成長室内の圧力変動を防ぐことができる。
このように、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際のガスの総流量を第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際のガス総流量と等しくすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｃの結晶品質が向上する。
【００８６】
また、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程におけるドーパントガスの流量（第２の流量）は常に一定とすることが好ましい。これにより、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する複数の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度を一定とすることができる。よって、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にすることができる。
【００８７】
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程において、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、１ペア以上が好ましく、また５ペア以上とすることがさらに好ましい。ペア数を５ペア以上とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度を高めることができる。また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、逆方向電流抑制の観点から、２０ペア以内が望ましい。
そして、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペアを形成した後、最後に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。以上により第一ｐ型コンタクト層１４ｃが形成される。
【００８８】
ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度は、ｐクラッド層１４ａの成長速度よりも速いことが好ましく、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度の２倍以上が好ましく、３倍以上が特に好ましい。具体的には、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎ〜３０ｎｍ／ｍｉｎが好ましく、１５ｎｍ／ｍｉｎ〜２５ｎｍ／ｍｉｎであることが特に好ましい。ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合、ｐ型コンタクト層１４ｂに高濃度のドーパントを含有させにくく、３０ｎｍ／ｍｉｎ以上の場合は、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が低下するため好ましくない。
【００８９】
その後、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ上に、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含有させた、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄを形成することが好ましい。
【００９０】
第二ｐ型コンタクト層１４ｄ形成工程は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程と同様に、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２よりもＭｇ濃度が高い第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する工程と、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２を形成する工程とを交互に繰り返し、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とが交互に複数積層されてなり、第二ｐ型コンタクト層１４ｄの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が配置される構造を形成することが望ましい。
【００９１】
まず初めに、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ上に、Ｍｇを含有する第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する。
次いで、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１上に、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１よりもドーパント含有濃度の低い第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２を形成する。この際、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２には、ドーパントを含有させないことが好ましい。そして、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とのペアを形成した後、最後に第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する。以上により第二ｐ型コンタクト層１４ｄが形成される。
【００９２】
以上のように、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とする場合には、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐ型コンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であると、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低下や、発光出力の向上の点で好ましい。なお、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体に占める第二ｐ型コンタクト層１４ｄの厚さは、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の６％〜４０％程度とすることが好ましい。
【００９３】
これにより、透光性電極１５と接する部分（ｐ型コンタクト上層）にＭｇを高濃度で含有させ、かつ、その表面を平坦に形成することができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低下、発光出力をより向上させることが可能となる。
以上のようにして、図２に示す積層半導体層２０が製造される。
その後、積層半導体層２０のｐ型半導体層１４上に透光性電極１５を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極１５を除去する。
【００９４】
続いて、例えばフォトリソグラフィーの手法によりパターニングを行い、所定の領域の積層半導体層２０の一部をエッチングする。このエッチングによりｎコンタクト層１２ａの一部を露出させ、次いで、その露出面２０ａにｎ型電極１７を形成する。
その後、透光性電極１５の上にｐ型ボンディングパッド電極１６を形成する。
以上のようにして、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が製造される。
【００９５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法によれば、ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法によりｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程において、ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂの形成中におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことができる。このため、ドーパントガスを間欠的に供給する際の、成長室内における圧力の変動を防ぐことができる。
【００９６】
このため、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の積層数を多くしても、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが生じない。よって、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とを均一に積層することができる。
【００９７】
図４は、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法により形成したｐ型コンタクト層１４ｂと、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法により形成したｐ型コンタクト層との、深さ方向のアクセプタ濃度を示したグラフである。図４の横軸は最表面（透光性電極１５側）からの深さ、縦軸はアクセプタ濃度を示す。本発明によれば、従来技術に比較し、高品質の結晶性を反映して、電気的に活性化する割合が高く、抵抗が低いＰ型コンタクト層が得られる。
【００９８】
図４に示すように、本実施形態の製造方法により形成したｐ型コンタクト層１４ｂは、従来の方法により形成したｐ型コンタクト層と比べ、アクセプタ濃度が高い。また、透光性電極１５側からの深さ方向の距離が大きくなっても、アクセプタ濃度の減少が抑えられる。よって、従来の製造方法と比べて、ドーパント濃度分布の均一なｐ型コンタクト層１４ｂを形成することができる。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、結晶性が高く、かつ、ドーパント濃度分布の均一なｐ型コンタクト層１４ｂを形成できる。その結果、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、発光出力を向上できる。
【０１００】
また、ｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給することにより、ｐ型コンタクト層１４ｂに供給するＭｇ量が不足することがない。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度を増加することができる。また、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期におけるＭｇの取り込みを安定させることができる。
【０１０１】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程において、最後に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成することにより、第一ｐ型コンタクト層１４ｃの、ｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置される。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０２】
また、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程におけるドーパントガスの流量を一定とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する複数の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度を一定にできる。よって、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にすることができる。以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０３】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのうちの透光性電極１５と接する部分（第二ｐ型コンタクト層１４ｄ）にＭｇを高濃度で含有させ、かつ、その表面を平坦に形成することができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０４】
＜ランプ３＞
本実施形態のランプ３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるものであり、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものである。本実施形態のランプ３は、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。例えば、本実施形態のランプ３においては、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術を何ら制限されることなく採用できる。
【０１０５】
図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるランプの一例を示した断面模式図である。図５に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられている。図５に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｐ型ボンディングパッド電極１６がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図５ではフレーム３１）に接続され、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｎ型電極１７（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接続されることにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が実装されている。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。
【０１０６】
本実施形態のランプ３は、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、高い発光出力が得られるものとなる。
【０１０７】
また、本実施形態のランプ３を組み込んだバックライト、携帯電話、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置。は、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えたものとなる。特に、バックライト、携帯電話、ディスプレイ、ゲーム機、照明などのバッテリ駆動させる電子機器においては、低ＶＦおよび高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を具備した、優れた製品を提供することができるため、好ましい。
【実施例】
【０１０８】
以下に、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
以下に示す方法により、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を製造した。
実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、ＭＯＣＶＤ炉の成長室内において、ＡｌＮからなるバッファ層２１を予め形成したサファイア基板１１上に、厚さ６μｍのアンドープＧａＮからなる下地層２２を形成した。このとき、下地層２２の形成の際の基板温度は１１００℃とした。
【０１０９】
その後、下地層２２上に厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層１２ａを形成した。ｎコンタクト層１２ａのＳｉ不純物濃度は、５×１０１８／ｃｍ３程度とした。また、ｎコンタクト層１２ａ形成の際の基板温度は１０８０℃、成長室内の圧力は４０ｋＰａとした。
【０１１０】
次に、ｎコンタクト層１２ａ上に、厚さ８０ｎｍの超格子構造からなるｎクラッド層１２ｂを形成した。次いで、その上に、厚さ５ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ井戸層を交互にそれぞれ５回ずつ積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層１３を積層した。これらの膜はいずれも、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）等を反応ガスに用いたＭＯＣＶＤ法によって形成した。
次いで、ｐ型クラッド層１４ａを形成した。
【０１１１】
次いで、ｐ型クラッド層１４ａ上に、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成した。ここで、ｐ型コンタクト層１４ｂは、以下に示す成長条件で成長させた。
【０１１２】
「ｐ型コンタクト層１４ｂの成長条件」
まず、上述の各工程に引き続き、同じＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｐ型クラッド層１４ａ上に、５０．７ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガス（キャリアガス）と、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニアとを含む原料ガスと、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）からなるドーパントガスと、を連続的に３０秒間供給し、１０ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成した。この時のドーパントガスの流量（第２の流量）は、０．３０ｌ／ｍｉｎとした。以上により、５×１０１９ｃｍ−３のＭｇ濃度の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が形成された。
次いで、原料ガスを連続的に供給するとともにドーパントガス供給を停止し、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガス（キャリアガス）を１５秒間供給した。これにより、５ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成した。
【０１１３】
この後、上記工程を繰り返すことにより、ＧａＮなる組成の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とを１２ペア数積層した。最後に、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成することにより、第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成した。
また、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の厚みは１８０ｎｍとなった。
【０１１４】
その後、ｐ型コンタクト層１４ｂ上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成した。
次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成し、その上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１７を形成した。
【０１１５】
また、透光性電極１５の上に、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層と８０ｎｍのＴｉからなるバリア層と１１００ｎｍのＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のｐ型ボンディングパッド構造１６を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した。
以上のようにして、実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を得た。
【０１１６】
このようにして得られた実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の特性は、順方向電流２０ｍＡにおいて順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１１７】
（実施例２）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を１８とし、膜厚２７０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１１８】
（実施例３）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を６とし、膜厚９０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．３μＡであった。
【０１１９】
（実施例４）
実施例１のドーパントガスの流量（第２の流量）を、０．６０ｌ／ｍｉｎとし、その時のキャリアガスを５０．４ｌ／ｍｉｎとし、これらのガスの総流量を一定とし、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＭｇ濃度を８×１０１９ｃｍ−３とした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２３ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１２０】
（実施例５）
実施例１のドーパントガスの流量（第２の流量）を、０．１０ｌ／ｍｉｎとし、その時のキャリアガスを５０．９ｌ／ｍｉｎとし、これらのガスの総流量を一定とし、Ｍｇ濃度２×１０１９ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２１】
（実施例６）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、Ｇａ０．９９Ｉｎ０．０１Ｎなる組成の、Ｍｇ濃度１．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２２】
（実施例７）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを１．２０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、ＧａＮなる組成の、Ｍｇ濃度２．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例６と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１２３】
（実施例８）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎなる組成の、Ｍｇ濃度１．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを１０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．４μＡであった。
【０１２４】
（実施例９）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の前に、ｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量（第１の流量）で供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２３ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２５】
（比較例１）
ドーパントガスの流量を変えずに連続的に供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のみからなる第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝２．４μＡであった。
【０１２６】
（比較例２）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際にも、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを連続して供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．４Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１８ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝２．１μＡであった。
【０１２７】
（比較例３）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５０．７ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．１０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスを供給して、Ｍｇ濃度３．０×１０１８ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝３．５μＡであった。
【０１２８】
（比較例４）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に５０．７ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと、０．６０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給してＭｇ濃度６．０×１０２０ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１７ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝５．０μＡであった。
【０１２９】
（比較例５）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．３０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給するとともに、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を３０として、膜厚４５０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１２ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝７．０μＡであった。
【０１３０】
（比較例６）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．３０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した。その後、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．１０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、ＧａＮなる組成の、Ｍｇ濃度４．０×１０１８ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．６Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝４．２μＡであった。
【０１３１】
実施例１〜実施例９、比較例１〜比較例６のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の順方向電圧、発光出力（Ｐｏ）、逆方向電流（ＩＲ）の結果を表１に示す。
なお、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を実装した場合の順方向電圧Ｖｆおよび発光出力（Ｐｏ）は、印加電流を２０ｍＡとした場合に測定したものである。また、逆方向電流（ＩＲ）は、発光素子に対して端子を逆方向に２０Ｖ印加した時の漏れ電流を測定した時の値である。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】
表１に示すように、実施例１〜実施例９のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１はいずれも、逆方向電流（ＩＲ）が低く、また、比較的低い順方向電圧が得られた。また、いずれのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１も、発光出力（Ｐｏ）が２０ｍＷ以上となり、高出力で低消費電力であった。
【０１３４】
一方、比較例１〜比較例６で得られたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、実施例１〜実施例９と比較して発光出力（Ｐｏ）が低く、順方向電圧が比較的高く、かつ、漏れ電流（逆方向電流（IR））の値が大きかった。
【０１３５】
以上により、実施例１〜実施例９で得られたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、効果的に、順方向電圧および発光出力を向上させることができた。また、比較例１〜比較例６のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と比較して、漏れ電流が小さく高い発光出力が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【０１３６】
１…ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、３…ランプ、１２…ｎ型半導体層、１２ａ…ｎコンタクト層、１２ｂ…ｎクラッド層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１４ａ…ｐ型クラッド層、１４ｂ…ｐ型コンタクト層、１４ｃ…第一ｐ型コンタクト層、１４ｃ１…第一ｐ型コンタクト層第一層、１４ｃ２…第一ｐ型コンタクト層第二層、１４ｄ…第二ｐ型コンタクト層、１４ｄ１…第二ｐ型コンタクト層第一層、１４ｄ２…第二ｐ型コンタクト層第二層、２２…下地層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長の光を発光するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子用の半導体材料として、ＩＩＩ族窒化物半導体が注目を集めている。一般にＩＩＩ族窒化物半導体は、サファイア単結晶を始めとする種々の酸化物結晶、炭化珪素単結晶またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体単結晶等を基板として、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）あるいは水素化物気相エピタキシー法（ＨＶＰＥ法）等によって積層されて形成される。
【０００３】
現在のところ広く一般に採用されている結晶成長方法は、基板としてサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ等を用い、その上に有機金属気相化学反応法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて作製する方法である。たとえば、前述の基板を設置した反応管内にＩＩＩ族の有機金属化合物とＶ族の原料ガスを用い、温度７００℃〜１２００℃程度の領域でｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を成長させる。
そして、各半導体層の成長後、基板もしくはｎ型半導体層に負極を形成し、ｐ型半導体層に正極を形成することによってＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が得られる。
【０００４】
また、ｐ型半導体層は一般的にｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層とから構成され、発光層のバンドギャップよりも高いバンドギャップを有している。ｐ型半導体層は、このギャップ差に基づく電位障壁によって、電子及び正孔をせき止める機能を有している。このため、ｐ型半導体層は、高いバンドギャップを有していることが求められる。従って、ｐ型半導体層は、高濃度のドーパントが含有されていることと、結晶性が高いことが求められる。
【０００５】
ｐ型半導体層の結晶性を向上させ、かつ、高濃度のドーパントを含有させる方法としては、ｐ型コンタクト層を形成する際に、ドーパントガスの供給量を変化させる方法が開示されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２３４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１、２におけるｐ型コンタクト層の形成方法では、キャリアガスと原料ガスを一定の流量で供給している際にドーパントガスを間欠的に供給するため、ドーパントガスを供給する度に成長室内の圧力が変動する。このため、ドーパントガスを供給するためのポンプの動きを、成長室内の圧力の変動に追従させることができない。その結果、ドーパントがアンドープされた膜とドープ膜との積層数が多くなるに従い、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが大きくなる。そのため、アンドープ膜とドープ膜との積層数を多くすることでｐ型コンタクト層を厚く形成すると、高品質のｐ型コンタクト層を得ることができない。
【０００８】
また、ｐ型コンタクト層は一般的にｐ型クラッド層よりも厚く形成されるため、ｐ型クラッド層に前記形成方法を適用させた場合と比べ、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれによる影響を受けやすい。
このため、前記の形成方法では、ｐ型コンタクト層内のドーパント濃度の低下や、不均一な濃度分布といった問題が生じやすい。
【０００９】
その結果、ｐ型コンタクト層の結晶性が低下し、その後の工程において、ｐ型コンタクト層上に、結晶性の高い透光性電極を形成することができない。このように、ｐ型コンタクト層のドーパント濃度の低下と結晶性低下とに起因するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のＶＦの上昇および発光出力の低下が問題となっていた。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ｐ型コンタクト層のドーパント濃度の低下と結晶性低下に起因するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の高いＶＦ、発光出力の低下が生じにくいＩＩＩ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔２〕 前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上に第一ｐ型コンタクト層を形成する工程と、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第一ｐ型コンタクト層形成工程よりも高濃度で連続的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記第一ｐ型コンタクト層上に、第二ｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする〔１〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔３〕 前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、前記ｐ型クラッド層の表面に、前記ドーパントガスを第１の流量で供給する工程と、前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第１の流量よりも少ない第２の流量で間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする〔１〕または〔２〕のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
〔４〕 基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）なる組成のｐ型コンタクト層とが積層されてなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層が、Ｍｇが含有された第一ｐ型コンタクト層第一層と、前記第一ｐ型コンタクト層第一層よりもＭｇ含有濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層とが交互に積層されてなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
〔５〕 前記ｐ型コンタクト層が、第一ｐ型コンタクト層と第二ｐ型コンタクト層とが積層してなり、前記第二ｐ型コンタクト層に、Ｍｇが前記第一ｐ型コンタクト層よりも高い濃度で含有されてなることを特徴とする〔４〕に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
〔６〕 〔４〕または〔５〕のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
〔７〕 〔６〕に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
〔８〕 〔７〕に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法によりｐ型コンタクト層を形成する工程において、ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、ｐ型コンタクト層の形成中におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量が一定に保たれる。このため、ドーパントガスを間欠的に供給する際の、成長室内における圧力の変動を防ぐことができる。このため、アンドープ膜とドープ膜との積層数を多くしても、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが生じない。その結果、ドーパントがドープされない膜と、ドーパントがドープされた膜とを均一に積層することができる。
通常、ｐ型コンタクト層にＭｇがドープされると結晶性が悪化するが、ドーパントがドープされない膜と、ドープされた膜とを均一に積層できるため、ドープされた膜同士の間に、結晶性の良いアンドープ層が挿入される。これにより、Ｍｇを連続的にドープした場合と比較して、ｐ型コンタクト層の結晶性を高めることができ、かつ、キャリア濃度を増加させることができる。その結果、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のＶＦの低減および発光出力の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の一例を示した断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する工程を説明するための断面模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態であるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するグラフである。
【図４】図４は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を用いて製造されたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子のアクセプタ濃度を説明するグラフである。
【図５】図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えるランプの一例を示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１について、図１を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１５】
図１は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の一例を示した断面模式図である。
図１に示す本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、基板１１と、基板１１上に積層された積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１５と、透光性電極１５上に積層されたｐ型ボンディングパッド電極１６と、積層半導体層２０の露出面２０ａ上に積層されたｎ型電極１７とを具備している。
【００１６】
積層半導体層２０は、基板１１側から、少なくともｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４がこの順に積層されている。また、図１に示すように、ｎ型半導体層１２、発光層１３、ｐ型半導体層１４は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層１２の一部が露出されている。そして、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａには、ｎ型電極１７が積層されている。
また、ｐ型半導体層１４の上面には、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６が積層されている。これら、透光性電極１５およびｐ型ボンディングパッド電極１６によって、ｐ型電極１８が構成されている。
【００１７】
ｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する半導体としては、ＩＩＩ族窒化物半導体を用いることが好ましく、窒化ガリウム系化合物半導体を用いることがより好ましい。本発明におけるｎ型半導体層１２、発光層１３およびｐ型半導体層１４を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としては、一般式ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、ｐ型電極１８とｎ型電極１７との間に電流を通じることで、積層半導体層２０を構成する発光層１３から発光を発せられるようになっており、発光層１３からの光を、ｐ型ボンディングパッド電極１６の形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。なお、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子は、フリップチップ型の発光素子であってもよい。
以下、それぞれの構成について詳細に説明する。
【００１９】
＜基板１１＞
基板１１としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、ＧａＮ、ゲルマニウム、酸化亜鉛、等からなる基板を用いることができる。上記基板の中でも、特に、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。また、基板１１の主面側に少なくとも規則的な凹凸形状を設けてもよい。また、基板は、貼り合わせたものを使用してもよい。
【００２０】
（バッファ層２１）
バッファ層２１は、基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和して、基板１１の例えば、サファイア（０００１）Ｃ面上にＣ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。バッファ層２１を設けることにより、バッファ層２１上に結晶性の良い下地層２２を積層できる。
【００２１】
バッファ層２１は、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが特に好ましいが、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものであってもかまわない。
バッファ層２１は、例えば、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ０．０１μｍ〜０．５μｍのものとすることができる。バッファ層２１の膜厚が０．０１μｍ未満であると、バッファ層２１により基板１１と下地層２２との格子定数の違いを緩和することができない場合がある。また、バッファ層２１の膜厚が０．５μｍを超えると、バッファ層２１としての機能には変化が無いのにも関わらず、バッファ層２１の成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【００２２】
バッファ層２１は、多結晶構造又は単結晶構造を有するものとすることができる。このような多結晶構造又は単結晶構造を有するバッファ層２１を基板１１上にＭＯＣＶＤ法またはスパッタ法にて成膜した場合、バッファ層２１のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたＩＩＩ族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
【００２３】
（下地層２２）
下地層２２としては、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）を用いると結晶性の良い下地層２２を形成できるため特に好ましいが、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いてもかまわない。
下地層２２の膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上であることが最も好ましい。下地層（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層）２２は１μｍ以上の膜厚で形成されることにより、結晶性が良好となる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の小型化や、形成時間の短縮の観点により、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。しかし、ｎ型の導電性が必要な場合は、ドーパントを添加することが出来る。
【００２５】
＜積層半導体層２０＞
（ｎ型半導体層１２）
ｎ型半導体層１２はさらに、後述する第１工程において形成されたｎコンタクト層（第一ｎ型半導体層）１２ａと、ｎクラッド層（第二ｎ型半導体層）１２ｂとから構成されている。
【００２６】
（ｎコンタクト層１２ａ）
ｎコンタクト層１２ａは、ｎ型電極１７を設けるための層であり、図１に示すように、ｎ型電極１７を設けるための露出面２０ａが形成されている。
ｎコンタクト層１２ａの膜厚は、０．５〜５μｍであることが好ましく、２μｍ〜４μｍの範囲であることがより好ましい。ｎコンタクト層１２ａの膜厚が上記範囲内であると、ｎコンタクト層１２ａの結晶性が良好に維持される。
【００２７】
ｎコンタクト層１２ａは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましく、また、この層にはｎ型不純物（不純物）がドープされている。また、ｎコンタクト層１２ａにｎ型不純物が１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有されていることが好ましい。ｎ型不純物がｎコンタクト層１２ａにこの範囲内の濃度で含有されていることにより、ｎコンタクト層１２ａとｎ型電極１７との間の障壁の幅が狭くなりトンネル電流が生じやすくなる。そのため、ｎコンタクト層１２ａとｎ型電極１７との間の接触抵抗を低くできる。また、ｎコンタクト層１２ａに用いられるｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等が挙げられ、ＳｉおよびＧｅが好ましく、Ｓｉが最も好ましい。なお、本実施形態ではｎ型不純物（不純物）として５×１０１８／ｃｍ３程度のＳｉが含有されている。
【００２８】
（ｎクラッド層１２ｂ）
ｎクラッド層１２ｂは、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を緩和させる機能を有する。また、ｎクラッド層１２ｂは、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。
【００２９】
また、ｎクラッド層１２ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。なお、明細書中各元素の組成比を省略してＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮと記述する場合がある。ｎクラッド層１２ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１３のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくするのが望ましい。
【００３０】
ｎクラッド層１２ｂの構造は、単層構造または超格子構造のどちらであっても構わない。また、ｎクラッド層１２ｂの膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂの膜厚が上記範囲内であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を十分に緩和できるため、発光層１３へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行うことができる。
【００３１】
一方、ｎクラッド層１２ｂの膜厚が５ｎｍ未満であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との間の結晶格子の不整合を十分に緩和できず、好ましくない。
また、ｎクラッド層１２ｂの膜厚が５００ｎｍを超えると、直列抵抗が増えるためにＶＦが高くなる。また、ｎクラッド層１２ｂの生産性が低下するため好ましくない。
【００３２】
本実施形態においては、ｎクラッド層１２ｂは、単層であってもよいが、組成の異なる２つの薄膜層を繰り返し成長させて１０ペア数（２０層）〜４０ペア数（８０層）からなる超格子構造であることが好ましい。ｎクラッド層１２ｂが超格子構造からなるものである場合、薄膜層の積層数が２０層以上であると、ｎコンタクト層１２ａと発光層１３との結晶格子の不整合をより効果的に緩和することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の出力を向上させる効果がより顕著となる。しかし、薄膜層の積層数が８０層を超えると、直列抵抗が増えるためにＶＦが高くなる。また、ｎクラッド層１２ｂの生産性が低下するため好ましくない。
【００３３】
＜発光層１３＞
発光層１３は、障壁層１３ａと井戸層１３ｂとが交互に複数積層された多重量子井戸構造からなる。また、多重量子井戸構造における積層数は３層から１０層であることが好ましく、４層から７層であることがさらに好ましい
【００３４】
（井戸層１３ｂ）
井戸層１３ｂの膜厚は、１.５ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。井戸層１３ｂの膜厚が上記範囲内であることにより、より高い発光出力を得ることができる。
また、井戸層１３ｂは、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体であることが好ましい。Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体は、青色の波長領域の強い光を発光するものであるため、好ましい。また、井戸層１３ｂには、不純物をドープすることができる。また、本実施形態における不純物としてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０１７ｃｍ−３程度が好適である。
【００３５】
（障壁層１３ａ）
障壁層１３ａの膜厚は、２ｎｍ以上１０ｎｍ未満の範囲であることが好ましい。障壁層１３ａの膜厚が薄すぎると、障壁層１３ａ上面の平坦化を阻害し、発光効率の低下やエージング特性の低下を引き起こす。また、障壁層１３ａの膜厚が厚すぎると、駆動電圧の上昇や発光の低下を引き起こす。このため、障壁層１３ａの膜厚は７ｎｍ以下であることがより好ましい。
また、障壁層１３ａは、ＧａＮやＡｌＧａＮのほか、井戸層を構成するＩｎＧａＮよりもＩｎ比率の小さいＩｎＧａＮで形成することができる。中でも、ＧａＮが好適である。また、障壁層１３ａには、不純物をドープすることができる。本実施形態における不純物としてはＳｉを用いることが好ましい。ドープ量は１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１８ｃｍ−３程度が好適である。
【００３６】
＜ｐ型半導体層１４＞
ｐ型半導体層１４は、通常、ｐ型クラッド層１４ａおよびｐ型コンタクト層１４ｂから構成されている。
【００３７】
（ｐ型クラッド層１４ａ）
本実施形態におけるｐ型クラッド層１４ａは、発光層１３の上に形成されている。ｐ型クラッド層１４ａは、発光層１３へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐ型クラッド層１４ａとしては、発光層１３のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１３へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが好ましい。ｐ型クラッド層１４ａが、このようなＡｌＧａＮからなるものである場合、発光層１３へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３８】
ｐ型クラッド層１４ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐ型クラッド層１４ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。また、ｐ型クラッド層１４ａは、薄膜を複数回積層してなる超格子構造であってもよいし、組成が一定の単層構造であってもよい。
ｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、ｐコンタクト層の成長速度より遅いことが好ましい。また、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、２ｎｍ／ｍｉｎ〜１０ｎｍ／ｍｉｎの範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３ｎｍ／ｍｉｎ〜８ｎｍ／ｍｉｎである。ｐ型クラッド層１４ａの成長速度が２ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合は、生産性の低下を招くため好ましくない。一方、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎを超えると、ＡｌＧａＮ結晶の結晶性が低下するため好ましくない。
【００３９】
（ｐ型コンタクト層１４ｂ）
本実施形態のｐ型コンタクト層１４ｂは、図１に示すように、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第二ｐ型コンタクト層１４ｄとが積層している。
【００４０】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が交互に複数積層されてなる構造である。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１には、不純物であるＭｇが第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２よりも高い濃度で含有されている。
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、ｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光効率を高めることができる。特に、最も透光性電極１５側に配置した第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃからの不純物の拡散を遮断する機能も有している。
【００４１】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）からなるものであることが、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の組成は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのバンドギャップエネルギーが発光層１３のバンドギャップエネルギーより大きくなるような組成であることが好ましい。
【００４２】
具体的には、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２と同じ組成（ＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４））であり、組成比ｘのより好ましい範囲は、０≦ｘ≦０．２であり、最も好ましい範囲は０≦ｘ≦０．１である。このｘの値は小さければ小さいほど好ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１にはＭｇがドーパントとして含有されている。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１におけるドーパント濃度は、５×１０１８〜５×１０２０ｃｍ−３の範囲が好ましく、１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３の範囲がより好ましく、１×１０１９〜５×１０１９ｃｍ−３の範囲が最も好ましい。また、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度は一定であることが好ましい。各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度が一定であることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にできる。
【００４３】
第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２は、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と同じ組成（ＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４））であり、組成比ｘのより好ましい範囲は、０≦ｘ≦０．２であり、最も好ましい範囲は０≦ｘ≦０．１である。第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＡｌの組成比が高いと第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の結晶性が低下するため、組成比ｘの上限を上記の通り０．４以下とし、できるだけ小さい値とすることが好ましい。
【００４４】
また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＭｇ濃度は第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりも低く、Ｍｇを含まないものであることが特に好ましい。第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２がドーパントを含まないＡｌＧａＩｎＮ系の半導体からなることによって、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の結晶性が高まる。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性が向上し、駆動電圧の低減が可能になる。
【００４５】
第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の厚みは、それぞれ１０ｎｍ以下であることが好ましく、６ｎｍ以下であることがより好ましく、４ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の範囲であることが最も好ましい。第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２それぞれの厚みが１０ｎｍを超えると、結晶欠陥等を多く含む層となり、好ましくない。
【００４６】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃにおいて、交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、１ペア以上が好ましく、また５ペア以上であることがさらに好ましい。この交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数が５ペア以上であることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度を高めることができる。この結果、発光層１３に対して正孔を多く注入することができ、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の高出力化を実現することができる。
【００４７】
さらに、本発明においては、交互に積層される第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数は、生産性、逆方向電流抑制の観点から、２０ペア以内であることが望ましい。
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのうち、最も透光性電極１５側の面には、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が設けられている。すなわち、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。
【００４８】
第一ｐ型コンタクト層１４ｃの上には、透光性電極１５との接触抵抗を低減させる目的で、第二ｐ型コンタクト層１４ｄを形成してもよい。第二ｐ型コンタクト層１４ｄには、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりも高濃度のＭｇが含有されていることが好ましく、特に１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含有されていることが好ましい。ここで、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりも高濃度とは、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ２との平均Ｍｇ濃度よりも高いということである。
また、第二ｐ型コンタクト層１４ｄは、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと同様に、Ｍｇが含有された第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１よりもＭｇ含有濃度が低い第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とが交互に複数積層されたものであってもよい。また、第二ｐ型コンタクト層１４ｄのうち、最も透光性電極１５側の面には、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が設けられている。すなわち、第二ｐ型コンタクト層１４ｄの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が配置されている。
【００４９】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを第一ｐ型コンタクト層１４ｃと第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とする場合には、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐ型コンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であることは、発光出力の点で好ましい。なお、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体に占める第二ｐ型コンタクト層１４ｄの厚さは、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の６％〜４０％程度であることが好ましい。
ｐ型コンタクト層１４ｂは、ｐクラッド層１４ａよりも速い成長速度で形成されたものであることが好ましく、ｐ型クラッド層１４ａの２倍以上の成長速度で形成されたことがより好ましく、３倍以上の成長速度で形成されたものであることが特に好ましい。
また、ｐ型コンタクト層１４ｂは、１０ｎｍ／ｍｉｎ〜３０ｎｍ／ｍｉｎの形成速度で形成されたものであることが好ましく、１５ｎｍ／ｍｉｎ〜２５ｎｍ／ｍｉｎの形成速度で形成されたものであることが特に好ましい。ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合、ｐ型コンタクト層１４ｂに高濃度のドーパントが含有されにくく、３０ｎｍ／ｍｉｎ以上の場合は、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が低下するため好ましくない。
【００５０】
＜ｎ型電極１７＞
ｎ型電極１７は、ボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０のｎ型半導体層１２（ｎコンタクト層１２ａ）に接するように形成されている。このため、ｎ型電極１７を形成する際には、少なくともｐ半導体層１４および発光層１３の一部を除去してｎ型半導体層１２を露出させ、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ上にボンディングパッドを兼ねるｎ型電極１７を形成する。ｎ型電極１７としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００５１】
（透光性電極１５）
透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４の上に積層されるものであり、ｐ型半導体層１４との接触抵抗が小さいものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、発光層１３からの光を効率良くＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の外部に取り出すために、光透過性に優れたものであることが好ましい。また、透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、優れた導電性を有していることが好ましい。
【００５２】
透光性電極１５の構成材料としては、Ｉｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｅのいずれか一種を含む導電性の酸化物、硫化亜鉛または硫化クロムのうちいずれか一種からなる群より選ばれる透光性の導電性材料が挙げられる。導電性の酸化物としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等があげられる。
【００５３】
また、透光性電極１５の構造は、従来公知の構造を含めて如何なる構造であってもよい。透光性電極１５は、ｐ型半導体層１４のほぼ全面を覆うように形成してもよく、また、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。
【００５４】
（ｐ型ボンディングパッド電極１６）
ｐ型ボンディングパッド電極１６はボンディングパットを兼ねており、透光性電極１５の上に積層されている。ｐ型ボンディングパッド電極１６としては、各種組成や構造が周知であり、これら周知の組成や構造を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００５５】
また、ｐ型ボンディングパッド電極１６の電極面積としては、できるだけ大きい方がボンディング作業はしやすいが、発光の取り出しの妨げになる。具体的には、ボンディングボールの直径よりもわずかに大きい程度が好ましく、直径１００μｍの円形程度であることが一般的である。
【００５６】
（保護膜層）
図示しない保護膜層は、必要に応じて透光性電極１５の上面および側面と、ｎ型半導体層１２の露出面２０ａ、発光層１３およびｐ型半導体層１４の側面、ｎ型電極１７およびｐ型ボンディングパッド電極１６の側面や周辺部を覆うよう形成される。保護膜層を形成することにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の内部への水分等の浸入を防止でき、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の劣化を抑制することができる。
保護膜層としては、絶縁性を有し、３００〜５５０ｎｍの範囲の波長において８０％以上の透過率を有する材料を用いることが好ましく、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。このうちＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、ＣＶＤ成膜で緻密な膜が容易に作製でき、より好ましい。
【００５７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１によれば、第一ｐ型コンタクト層１４ｃが、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の積層構造であるため、Ｍｇ濃度の高い第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、結晶性の高い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が形成される。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性を高く保ちつつ、かつ、Ｍｇ濃度を高くすることができる。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧低下を実現できる。
また、各第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のドーパント濃度が一定であるので、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度が均一になる。この結果、発光層１３に対して正孔を多く注入することが可能となり、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の高出力化が可能になる。
【００５８】
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃのｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置されている。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光効率を高めることができる。特に、最も透光性電極１５側に配置した第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃからの不純物の拡散を遮断する機能も有している。
【００５９】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の結晶性が高く保たれているため、ｐ型コンタクト層１４ｂ上に結晶性の高い透光性電極１５が形成される。以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧の低下を実現できる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光出力を向上させることができる。
【００６０】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄとからなる二層構造とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのうち、透光性電極１５と接する部分（第二ｐ型コンタクト層１４ｄ）にＭｇを高濃度で含有させることができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧の低下を実現できる。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の発光出力をより向上させることが可能となる。
【００６１】
以下、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の寸法関係とは異なっている。
【００６２】
図１に示す、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法は、一例として、まず、図２に示す積層半導体層２０を製造する。積層半導体層２０の製造方法は、基板１１上にバッファ層２１と下地層２２と第一ｎ型半導体層（ｎコンタクト層）１２ａと第二ｎ型半導体層（ｎクラッド層）１２ｂと、発光層１３とｐ型半導体層１４とを順次積層する第工程と、から概略構成されている。
以下、図２を用いて各工程について詳細に説明する。
【００６３】
はじめに、例えば、サファイア等からなる基板１１を用意する。
次に、基板１１をＭＯＣＶＤ装置（第一有機金属化学気相成長装置）の成長室内に設置し、ＭＯＣＶＤ法によって、基板１１上に、バッファ層２１を形成する。また、バッファ層２１をスパッタ法によって形成して、その後基板１１をＭＯＣＶＤ装置の成長室内に移して下地層２２を形成してもよい。
【００６４】
一例として、サファイア等からなる基板１１上に、ＲＦスパッタリング法を用いてＡｌＮからなるバッファ層２１を形成し、さらにＭＯＣＶＤ装置の成長室内で当該基板上に下地層２２を順次積層してもよい。
【００６５】
下地層２２は０．１μｍ以上の膜厚で形成することが好ましく、０．５μｍ以上とすることがより好ましく、１μｍ以上とすることが最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なコンタクト層１２が得られやすい。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の小型化や、形成時間の短縮の観点により、下地層２２の膜厚は１０μｍ以下とすることが好ましい。
また、下地層２２の結晶性を良くするために、下地層２２には不純物をドーピングしないことが望ましい。
【００６６】
次いで、前記下地層２２を有する基板上に、ｎコンタクト層（第一ｎ型半導体層）１２ａを積層する。ｎ型コンタクト層１２ａは、ＭＯＣＶＤ法で形成すれば良い。
ｎコンタクト層１２ａを成長させる際には、水素雰囲気で、基板１１の温度を１０００℃〜１２００℃の範囲とすることが好ましい。
また、ｎコンタクト層１２ａを成長させる原料としては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）などのＩＩＩ族金属の有機金属原料とアンモニア（ＮＨ３）などの窒素原料とを用い、熱分解によりバッファ層上にＩＩＩ族窒化物半導体層を堆積させる。ＭＯＣＶＤ装置の成長室内の圧力は１５〜８０ｋＰａとすることが好ましい。
【００６７】
次いで、ｎコンタクト層１２ａ上に、ｎクラッド層１２ｂを形成する。ここで、超格子構造のｎクラッド層１２ｂを形成する工程では、膜厚１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１層と、ｎ側第１層と組成が異なる膜１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２層とを交互に２０層〜８０層繰返し積層する。また、ｎ側第一層および／またはｎ側第二層は、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなるものであることが好ましい。
また、ｎクラッド層１２ｂは、５ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚で形成することが好ましい。
また、ｎクラッド層１２ｂを成長させる際に用いるキャリアガスは窒素ガスのみであってもよいし、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスであってもよい。
【００６８】
また、ｎクラッド層１２ｂを成長させる原料としては、Ｇａ源としてたとえば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることができる。また、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）を用いることができる。
また、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）を用いることができる。また、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などを用いることができる。また、ｎ型不純物（ドーパント）原料としては、たとえば、Ｓｉ原料であるモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）などを用いることができる。
【００６９】
次いで、多重量子井戸構造の発光層１３を形成する。まず、井戸層１３ｂと障壁層１３ａとを交互に繰返し積層する。このとき、ｎ型半導体層１２側及びｐ型半導体層１４側に障壁層１３ａが配されるように積層する。
井戸層１３ｂおよび障壁層１３ａの組成や膜厚は、所定の発光波長になるように適宜設定することができる。また、発光層１３の成長させる際の基板温度は６００〜９００℃とすることができ、キャリアガスとしては窒素ガスを用いる。
【００７０】
次いで、発光層１３上にｐ型クラッド層１４ａを形成する。なお、ｐ型クラッド層１４ａを、超格子構造を含む層とする場合には、膜厚１０ｎｍ以下のＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第一層と、ｐ側第一層と組成が異なる膜厚１０ｎｍ以下ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｐ側第二層とを交互に繰返し積層すればよい。このｐ型クラッド層１４ａの形成の際のキャリアガスとしては水素ガスを用いる。
【００７１】
ここではたとえば、Ａｌ、Ｇａ源及び窒素源を少なくとも含有する原料ガスと、Ｍｇ源を含むドーパントガスとを供給することにより、ｐ型クラッド層１４ａを形成する。この時のｐ型クラッド層１４ａの成長速度は、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度より遅く、たとえば５．１ｎｍ／ｍｉｎで形成される。
【００７２】
次いで、ｐ型クラッド層１４ａ上にｐ型コンタクト層１４ｂを形成する。以下、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程について詳細を説明する。
【００７３】
はじめに、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する前に、予めｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給することが好ましい。具体的には、ｐ型クラッド層１４ａまで形成した基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応室に配置し、基板１１を加熱した状態で、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給する。
このようなドーパントガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）等を用いることができる。
【００７４】
この第１の流量としては、例えば、５００〜１５００ｓｃｃｍの範囲が好ましく、７００〜１３００ｓｃｃｍの範囲がより好ましく、８００〜１０００ｓｃｃｍの範囲が最も好ましい。第１の流量が上記範囲の下限値以上であれば、ｐ型コンタクト層１４ｂに供給されるＭｇ量が不足することがない。このため、ｐ型コンタクト層／ｐクラッド層界面のキャリア濃度を高くでき、ＶＦを低くすることができる。また、ｐ型コンタクト層／ｐクラッド層界面のキャリア濃度を高くできるため、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期におけるＭｇの取り込みを安定させることができる。また、第１の流量が上記範囲の上限値以下であれば、Ｍｇが過剰に含有されることによる結晶品質の低下を抑制できる。これにより、発光出力の低下を防ぐことができる。
【００７５】
第１の流量でドーパントガスを流す時間は３秒〜１２０秒が好ましく、５〜６０秒であることがより好ましい。なお、大流量でドーパントガスを流す場合の流通時間は短時間で良く、少流量の場合の流通時間は長時間とすることが好ましい。
【００７６】
更に、基板１１の温度の下限は、６００℃以上、より好ましくは７００℃以上、最も好ましくは８００℃以上とする。また、基板１１の温度の上限は、１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下、最も好ましくは１１００℃以下とする。基板１１の温度の下限を上記の通りとすることで、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期のＭｇの取り込みを安定させることができる。また、基板１１の温度の上限を上記の通りとすることで、発光層１３に対するダメージを低減できる。
【００７７】
次に、ｐ型クラッド層１４ａの上に第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成する。
第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成する工程は、ＭＯＣＶＤ法により第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する工程と、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成する工程とを交互に繰り返すことにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とが交互に複数積層されてなる構造を形成する。
【００７８】
図３は、本実施形態のＭｇ源を含むドーパントガス（例えばＣｐ２Ｍｇ）を供給する工程と、ｐ型コンタクト層１４ｂのＧａ源を含む原料ガス（例えばＴＭＧ）を供給する工程との手順を説明する図である。図３の横軸は時間であり、縦軸はガスの流量である。
【００７９】
まず、ＭＯＣＶＤ法により、例えばキャリアガスとして水素（Ｈ２）と、Ｇａ源及び窒素源とを少なくとも含有する原料ガス、および前記第１の流量より少ない第２の流量のドーパントガスを供給することにより、ｐ型クラッド層１４ａ上に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。この際、キャリアガスと原料ガスとドーパントガスの総流量を一定に保つことが重要である。更に、このような条件でガスを供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１は、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度より速い、２０ｎｍ／ｍｉｎの成長速度で形成される。
ここではたとえば、キャリアガスと、原料ガスとドーパントガスとを３０秒間供給し、例えば、ＧａＮからなる１０ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。
【００８０】
第２の流量は、例えば、５０〜７５０ｓｃｃｍの範囲が好ましく、７０〜６５０ｓｃｃｍの範囲がより好ましく、８０〜５００ｓｃｃｍの範囲が最も好ましい。第２の流量が上記範囲の下限値以上であれば、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度が不足することなく、ｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度を増加できる。また、第２の流量が上記範囲の上限値以下であれば、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１中のＭｇ濃度が過剰になることが防がれる。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が向上し、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧を低くできる。
なお、第２の流量が第１の流量と同じか、第１の流量よりも高くなると、ｐ型クラッド層１４ａに近い領域のｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度が不十分となる。これによりＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の駆動電圧が増大し、発光出力が低下するため好ましくない。
また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のＭｇ濃度が５×１０１８〜５×１０２０ｃｍ−３となるように、第２の流量を適宜調節することが好ましい。
【００８１】
次に、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１上に形成する。
まず、Ｍｇ源を含むドーパントガスの供給を停止し、その状態で、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程に用いたキャリアガスと原料ガスとを引き続き供給する。この時、ガスの総流量が、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際のガスの総流量と同じになるように、キャリアガスの流量を調整する。
これにより、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２は、例えば２０ｎｍ／ｍｉｎの成長速度で形成される。
【００８２】
ここではたとえば、キャリアガスと、原料ガスとを１５秒間供給し、５ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成する。
更に、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成温度の下限は、例えば基板１１の温度として、６００℃以上、より好ましくは７００℃以上、最も好ましくは８００℃以上とする。また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成温度の上限は、基板１１の温度として、１３００℃以下、より好ましくは１２００℃以下、最も好ましくは１１００℃以下とする。形成温度の下限を上記の通りとすることで、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２ｂの結晶性が高められ、発光特性を向上できる。また、形成温度の上限を上記の通りとすることで、発光層１３に対するダメージを低減できる。
【００８３】
また、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の成膜時の温度は、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１成膜時の温度と異なっていても良いが、同じであることが好ましい。これら成膜時の温度を同じとすることで、余計な安定待ち時間を設けずに済む。このため、工程の短縮に効果がある。
特に本発明では、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を同じＡｌｘＧａ１−ｘＮなる組成（ｘは０≦ｘ≦０．４）の膜とするので、ｐ型クラッド層１４の形成工程における基板１１の温度を、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１の形成工程及び第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の形成工程を通じて、常に一定にできる。これにより、基板１１の温度の変更と安定化のために要する時間が不要となり、工程の短縮化が図られる。
以上により、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と同一の組成で、かつ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１よりもＭｇ含有濃度が低い第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２が形成される。
【００８４】
この後、原料ガスとキャリアガスを連続的に供給した状態でドーパントガスを間欠的に供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程と、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成工程とを更に繰り返す。
【００８５】
この際、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程においては、キャリアガスの流量を第２の流量のドーパントガスの分だけ、各第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成工程よりも減少させ、ｐ型コンタクト層１４ｂ形成工程全体におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことが好ましい。これにより、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する際のドーパントガスの供給による、成長室内の圧力変動を防ぐことができる。
このように、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際のガスの総流量を第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際のガス総流量と等しくすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｃの結晶品質が向上する。
【００８６】
また、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程におけるドーパントガスの流量（第２の流量）は常に一定とすることが好ましい。これにより、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する複数の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度を一定とすることができる。よって、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にすることができる。
【００８７】
また、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程において、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、１ペア以上が好ましく、また５ペア以上とすることがさらに好ましい。ペア数を５ペア以上とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体のキャリア濃度を高めることができる。また、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のペア数は、逆方向電流抑制の観点から、２０ペア以内が望ましい。
そして、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペアを形成した後、最後に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成する。以上により第一ｐ型コンタクト層１４ｃが形成される。
【００８８】
ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度は、ｐクラッド層１４ａの成長速度よりも速いことが好ましく、ｐ型クラッド層１４ａの成長速度の２倍以上が好ましく、３倍以上が特に好ましい。具体的には、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎ〜３０ｎｍ／ｍｉｎが好ましく、１５ｎｍ／ｍｉｎ〜２５ｎｍ／ｍｉｎであることが特に好ましい。ｐ型コンタクト層１４ｂの成長速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ未満の場合、ｐ型コンタクト層１４ｂに高濃度のドーパントを含有させにくく、３０ｎｍ／ｍｉｎ以上の場合は、ｐ型コンタクト層１４ｂの結晶性が低下するため好ましくない。
【００８９】
その後、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ上に、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含有させた、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄを形成することが好ましい。
【００９０】
第二ｐ型コンタクト層１４ｄ形成工程は、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程と同様に、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２よりもＭｇ濃度が高い第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する工程と、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２を形成する工程とを交互に繰り返し、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とが交互に複数積層されてなり、第二ｐ型コンタクト層１４ｄの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１が配置される構造を形成することが望ましい。
【００９１】
まず初めに、第一ｐ型コンタクト層１４ｃ上に、Ｍｇを含有する第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する。
次いで、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１上に、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１よりもドーパント含有濃度の低い第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２を形成する。この際、第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２には、ドーパントを含有させないことが好ましい。そして、第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１と第二ｐ型コンタクト層第二層１４ｄ２とのペアを形成した後、最後に第二ｐ型コンタクト層第一層１４ｄ１を形成する。以上により第二ｐ型コンタクト層１４ｄが形成される。
【００９２】
以上のように、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とする場合には、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐ型コンタクト層１４ｂの膜厚がこの範囲であると、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低下や、発光出力の向上の点で好ましい。なお、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体に占める第二ｐ型コンタクト層１４ｄの厚さは、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の６％〜４０％程度とすることが好ましい。
【００９３】
これにより、透光性電極１５と接する部分（ｐ型コンタクト上層）にＭｇを高濃度で含有させ、かつ、その表面を平坦に形成することができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低下、発光出力をより向上させることが可能となる。
以上のようにして、図２に示す積層半導体層２０が製造される。
その後、積層半導体層２０のｐ型半導体層１４上に透光性電極１５を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極１５を除去する。
【００９４】
続いて、例えばフォトリソグラフィーの手法によりパターニングを行い、所定の領域の積層半導体層２０の一部をエッチングする。このエッチングによりｎコンタクト層１２ａの一部を露出させ、次いで、その露出面２０ａにｎ型電極１７を形成する。
その後、透光性電極１５の上にｐ型ボンディングパッド電極１６を形成する。
以上のようにして、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が製造される。
【００９５】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法によれば、ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法によりｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程において、ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂの形成中におけるキャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことができる。このため、ドーパントガスを間欠的に供給する際の、成長室内における圧力の変動を防ぐことができる。
【００９６】
このため、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２の積層数を多くしても、ドーパントガスの流量の変動や、ドーパントガスを供給するタイミングのずれが生じない。よって、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とを均一に積層することができる。
【００９７】
図４は、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の製造方法により形成したｐ型コンタクト層１４ｂと、従来のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法により形成したｐ型コンタクト層との、深さ方向のアクセプタ濃度を示したグラフである。図４の横軸は最表面（透光性電極１５側）からの深さ、縦軸はアクセプタ濃度を示す。本発明によれば、従来技術に比較し、高品質の結晶性を反映して、電気的に活性化する割合が高く、抵抗が低いＰ型コンタクト層が得られる。
【００９８】
図４に示すように、本実施形態の製造方法により形成したｐ型コンタクト層１４ｂは、従来の方法により形成したｐ型コンタクト層と比べ、アクセプタ濃度が高い。また、透光性電極１５側からの深さ方向の距離が大きくなっても、アクセプタ濃度の減少が抑えられる。よって、従来の製造方法と比べて、ドーパント濃度分布の均一なｐ型コンタクト層１４ｂを形成することができる。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、結晶性が高く、かつ、ドーパント濃度分布の均一なｐ型コンタクト層１４ｂを形成できる。その結果、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、発光出力を向上できる。
【０１００】
また、ｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを第１の流量で供給することにより、ｐ型コンタクト層１４ｂに供給するＭｇ量が不足することがない。このため、ｐ型コンタクト層１４ｂのキャリア濃度を増加することができる。また、ｐ型コンタクト層１４ｂの成長初期におけるＭｇの取り込みを安定させることができる。
【０１０１】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成する工程において、最後に第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成することにより、第一ｐ型コンタクト層１４ｃの、ｐ型クラッド層１４ａ側の面及び透光性電極１５側の面にそれぞれ、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が配置される。これにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０２】
また、各第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成工程におけるドーパントガスの流量を一定とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂを構成する複数の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のドーパント濃度を一定にできる。よって、ｐ型コンタクト層１４ｂのドーパントの分布を一定にすることができる。以上により、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０３】
また、ｐ型コンタクト層１４ｂを、第一ｐ型コンタクト層１４ｃと、第一ｐ型コンタクト層１４ｃよりもＭｇ濃度の高い第二ｐ型コンタクト層１４ｄからなる二層構造とすることにより、ｐ型コンタクト層１４ｂのうちの透光性電極１５と接する部分（第二ｐ型コンタクト層１４ｄ）にＭｇを高濃度で含有させ、かつ、その表面を平坦に形成することができる。そのため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のＶＦの低減、および発光出力の向上が可能となる。
【０１０４】
＜ランプ３＞
本実施形態のランプ３は、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるものであり、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体とを組み合わせてなるものである。本実施形態のランプ３は、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。例えば、本実施形態のランプ３においては、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術を何ら制限されることなく採用できる。
【０１０５】
図５は、図１に示したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えるランプの一例を示した断面模式図である。図５に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられている。図５に示すように、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｐ型ボンディングパッド電極１６がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図５ではフレーム３１）に接続され、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１のｎ型電極１７（ボンディングパッド）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接続されることにより、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が実装されている。また、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の周辺は、透明な樹脂からなるモールド３５で封止されている。
【０１０６】
本実施形態のランプ３は、上記のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１が用いられてなるものであるので、高い発光出力が得られるものとなる。
【０１０７】
また、本実施形態のランプ３を組み込んだバックライト、携帯電話、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置。は、高い発光出力が得られるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を備えたものとなる。特に、バックライト、携帯電話、ディスプレイ、ゲーム機、照明などのバッテリ駆動させる電子機器においては、低ＶＦおよび高発光出力のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を具備した、優れた製品を提供することができるため、好ましい。
【実施例】
【０１０８】
以下に、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
以下に示す方法により、図１に示すＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を製造した。
実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、ＭＯＣＶＤ炉の成長室内において、ＡｌＮからなるバッファ層２１を予め形成したサファイア基板１１上に、厚さ６μｍのアンドープＧａＮからなる下地層２２を形成した。このとき、下地層２２の形成の際の基板温度は１１００℃とした。
【０１０９】
その後、下地層２２上に厚さ２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮからなるｎコンタクト層１２ａを形成した。ｎコンタクト層１２ａのＳｉ不純物濃度は、５×１０１８／ｃｍ３程度とした。また、ｎコンタクト層１２ａ形成の際の基板温度は１０８０℃、成長室内の圧力は４０ｋＰａとした。
【０１１０】
次に、ｎコンタクト層１２ａ上に、厚さ８０ｎｍの超格子構造からなるｎクラッド層１２ｂを形成した。次いで、その上に、厚さ５ｎｍのＳｉドープＧａＮ障壁層および厚さ２．５ｎｍのＧａ0.8Ｉｎ0.2Ｎ井戸層を交互にそれぞれ５回ずつ積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層１３を積層した。これらの膜はいずれも、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）等を反応ガスに用いたＭＯＣＶＤ法によって形成した。
次いで、ｐ型クラッド層１４ａを形成した。
【０１１１】
次いで、ｐ型クラッド層１４ａ上に、ｐ型コンタクト層１４ｂを形成した。ここで、ｐ型コンタクト層１４ｂは、以下に示す成長条件で成長させた。
【０１１２】
「ｐ型コンタクト層１４ｂの成長条件」
まず、上述の各工程に引き続き、同じＭＯＣＶＤ装置を用いて、ｐ型クラッド層１４ａ上に、５０．７ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガス（キャリアガス）と、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニアとを含む原料ガスと、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）からなるドーパントガスと、を連続的に３０秒間供給し、１０ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成した。この時のドーパントガスの流量（第２の流量）は、０．３０ｌ／ｍｉｎとした。以上により、５×１０１９ｃｍ−３のＭｇ濃度の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１が形成された。
次いで、原料ガスを連続的に供給するとともにドーパントガス供給を停止し、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量の窒素ガス（キャリアガス）を１５秒間供給した。これにより、５ｎｍの膜厚の第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２を形成した。
【０１１３】
この後、上記工程を繰り返すことにより、ＧａＮなる組成の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とを１２ペア数積層した。最後に、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成することにより、第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成した。
また、ｐ型コンタクト層１４ｂ全体の厚みは１８０ｎｍとなった。
【０１１４】
その後、ｐ型コンタクト層１４ｂ上に、厚さ２００ｎｍのＩＴＯからなる透光性電極１５を一般に知られたフォトリソグラフィの手法により形成した。
次に、フォトリソグラフィの手法を用いてエッチングを施し、所望の領域にｎコンタクト層１２ａの露出面２０ａを形成し、その上にＴｉ／Ａｕの二層構造のｎ型電極１７を形成した。
【０１１５】
また、透光性電極１５の上に、２００ｎｍのＡｌからなる金属反射層と８０ｎｍのＴｉからなるバリア層と１１００ｎｍのＡｕからなるボンディング層とからなる３層構造のｐ型ボンディングパッド構造１６を、フォトリソグラフィの手法を用いて形成した。
以上のようにして、実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を得た。
【０１１６】
このようにして得られた実施例１のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１の特性は、順方向電流２０ｍＡにおいて順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１１７】
（実施例２）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を１８とし、膜厚２７０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１１８】
（実施例３）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を６とし、膜厚９０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．３μＡであった。
【０１１９】
（実施例４）
実施例１のドーパントガスの流量（第２の流量）を、０．６０ｌ／ｍｉｎとし、その時のキャリアガスを５０．４ｌ／ｍｉｎとし、これらのガスの総流量を一定とし、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２のＭｇ濃度を８×１０１９ｃｍ−３とした以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２３ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１２０】
（実施例５）
実施例１のドーパントガスの流量（第２の流量）を、０．１０ｌ／ｍｉｎとし、その時のキャリアガスを５０．９ｌ／ｍｉｎとし、これらのガスの総流量を一定とし、Ｍｇ濃度２×１０１９ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２１】
（実施例６）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、Ｇａ０．９９Ｉｎ０．０１Ｎなる組成の、Ｍｇ濃度１．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２２】
（実施例７）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを１．２０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、ＧａＮなる組成の、Ｍｇ濃度２．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例６と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．８Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．２μＡであった。
【０１２３】
（実施例８）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の後に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎなる組成の、Ｍｇ濃度１．０×１０２０ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを１０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．０Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２４ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．４μＡであった。
【０１２４】
（実施例９）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層１４ｃ形成工程の前に、ｐ型クラッド層１４ａの表面に、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．９０ｌ／ｍｉｎの流量（第１の流量）で供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝２．９Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２３ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝０．１μＡであった。
【０１２５】
（比較例１）
ドーパントガスの流量を変えずに連続的に供給することにより、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１のみからなる第一ｐ型コンタクト層１４ｃを形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３Ｖ、発光出力Ｐｏ＝２０ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝２．４μＡであった。
【０１２６】
（比較例２）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際にも、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを連続して供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．４Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１８ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝２．１μＡであった。
【０１２７】
（比較例３）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５０．７ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．１０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスを供給して、Ｍｇ濃度３．０×１０１８ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝３．５μＡであった。
【０１２８】
（比較例４）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に５０．７ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと、０．６０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給してＭｇ濃度６．０×１０２０ｃｍ−３の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１を形成し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．２Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１７ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝５．０μＡであった。
【０１２９】
（比較例５）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．３０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に、５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給するとともに、第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１と第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２とのペア数を３０として、膜厚４５０ｎｍの第一ｐ型コンタクト層１４ｃ（ｐ型コンタクト層１４ｂ）を形成した以外は、実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．３Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１２ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝７．０μＡであった。
【０１３０】
（比較例６）
実施例１の第一ｐ型コンタクト層第一層１４ｃ１形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスと０．３０ｌ／ｍｉｎのドーパントガスとを供給し、第一ｐ型コンタクト層第二層１４ｃ２形成の際に５１．０ｌ／ｍｉｎの流量のキャリアガスを供給した。その後、Ｍｇ源を含むドーパントガスを０．１０ｌ／ｍｉｎの流量で供給しながら、ＧａＮなる組成の、Ｍｇ濃度４．０×１０１８ｃｍ−３の第二ｐ型コンタクト層１４ｄを３０ｎｍの膜厚で形成した以外は実施例１と同様な操作を行い、順方向電圧Ｖf＝３．６Ｖ、発光出力Ｐｏ＝１５ｍＷ、逆方向電流IR（＠２０Ｖ）＝４．２μＡであった。
【０１３１】
実施例１〜実施例９、比較例１〜比較例６のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の順方向電圧、発光出力（Ｐｏ）、逆方向電流（ＩＲ）の結果を表１に示す。
なお、実施例及び比較例のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１を実装した場合の順方向電圧Ｖｆおよび発光出力（Ｐｏ）は、印加電流を２０ｍＡとした場合に測定したものである。また、逆方向電流（ＩＲ）は、発光素子に対して端子を逆方向に２０Ｖ印加した時の漏れ電流を測定した時の値である。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】
表１に示すように、実施例１〜実施例９のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１はいずれも、逆方向電流（ＩＲ）が低く、また、比較的低い順方向電圧が得られた。また、いずれのＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１も、発光出力（Ｐｏ）が２０ｍＷ以上となり、高出力で低消費電力であった。
【０１３４】
一方、比較例１〜比較例６で得られたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１では、実施例１〜実施例９と比較して発光出力（Ｐｏ）が低く、順方向電圧が比較的高く、かつ、漏れ電流（逆方向電流（IR））の値が大きかった。
【０１３５】
以上により、実施例１〜実施例９で得られたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１は、効果的に、順方向電圧および発光出力を向上させることができた。また、比較例１〜比較例６のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子１と比較して、漏れ電流が小さく高い発光出力が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【０１３６】
１…ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子、３…ランプ、１２…ｎ型半導体層、１２ａ…ｎコンタクト層、１２ｂ…ｎクラッド層、１３…発光層、１４…ｐ型半導体層、１４ａ…ｐ型クラッド層、１４ｂ…ｐ型コンタクト層、１４ｃ…第一ｐ型コンタクト層、１４ｃ１…第一ｐ型コンタクト層第一層、１４ｃ２…第一ｐ型コンタクト層第二層、１４ｄ…第二ｐ型コンタクト層、１４ｄ１…第二ｐ型コンタクト層第一層、１４ｄ２…第二ｐ型コンタクト層第二層、２２…下地層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、
前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上に第一ｐ型コンタクト層を形成する工程と、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第一ｐ型コンタクト層形成工程よりも高濃度で連続的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記第一ｐ型コンタクト層上に、第二ｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、
前記ｐ型クラッド層の表面に、前記ドーパントガスを第１の流量で供給する工程と、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第１の流量よりも少ない第２の流量で間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）なる組成のｐ型コンタクト層とが積層されてなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層が、Ｍｇが含有された第一ｐ型コンタクト層第一層と、前記第一ｐ型コンタクト層第一層よりもＭｇ含有濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層とが交互に積層されてなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ型コンタクト層が、第一ｐ型コンタクト層と第二ｐ型コンタクト層とが積層してなり、
前記第二ｐ型コンタクト層に、Ｍｇが前記第一ｐ型コンタクト層よりも高い濃度で含有されてなることを特徴とする請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
【請求項７】
請求項６に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【請求項１】
基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とを順次積層した後、キャリアガスとＧａ源及び窒素源を含む原料ガスとを連続的に供給するとともに、Ｍｇ源を含むドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のｐ型コンタクト層を形成する工程を有し、
前記ドーパントガスを供給する際に前記キャリアガスの流量を減少させることにより、前記ｐ型コンタクト層の形成中における前記キャリアガスと原料ガスとドーパントガスとの総流量を一定に保つことを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上に第一ｐ型コンタクト層を形成する工程と、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第一ｐ型コンタクト層形成工程よりも高濃度で連続的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記第一ｐ型コンタクト層上に、第二ｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記ｐ型コンタクト層の形成工程が、
前記ｐ型クラッド層の表面に、前記ドーパントガスを第１の流量で供給する工程と、
前記原料ガスを連続的に供給するとともに、前記ドーパントガスを前記第１の流量よりも少ない第２の流量で間欠的に供給するＭＯＣＶＤ法により、前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
基板上にｎ型半導体層と多重量子井戸構造からなる発光層とｐ型クラッド層とＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦０．１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）なる組成のｐ型コンタクト層とが積層されてなるＩＩＩ族窒化物半導体発光素子であって、前記ｐ型コンタクト層が、Ｍｇが含有された第一ｐ型コンタクト層第一層と、前記第一ｐ型コンタクト層第一層よりもＭｇ含有濃度の低い第一ｐ型コンタクト層第二層とが交互に積層されてなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ型コンタクト層が、第一ｐ型コンタクト層と第二ｐ型コンタクト層とが積層してなり、
前記第二ｐ型コンタクト層に、Ｍｇが前記第一ｐ型コンタクト層よりも高い濃度で含有されてなることを特徴とする請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を備えることを特徴とするランプ。
【請求項７】
請求項６に記載のランプが組み込まれていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器が組み込まれていることを特徴とする機械装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２４８７６５（Ｐ２０１２−２４８７６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０９６５（Ｐ２０１１−１２０９６５）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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