ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
【課題】コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子が提供される。
【解決手段】処理装置１０においてコンタクト層３５を成長すると共に該コンタクト層３５を酸化防止膜８７で覆った第１の基板生産物Ｅ１を処理装置８のエッチャ８ａに配置した後に、処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去して、ｐ型コンタクト層３５の表面を露出させて第２の基板生産物Ｅ２を形成する。通路８ｃのシャッタ８ｄを開けて、処理装置８のエッチャ８ａのチャンバから処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバに第２の基板生産物Ｅ２を移動する。処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバにおいて、ｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に、電極のための導電膜８９を成長して、第３の基板生産物Ｅ３を形成する。第３の基板生産物Ｅ３を処理装置８の成膜炉８ｂから取り出した後に、導電膜８９のパターン形成を行う。
【解決手段】処理装置１０においてコンタクト層３５を成長すると共に該コンタクト層３５を酸化防止膜８７で覆った第１の基板生産物Ｅ１を処理装置８のエッチャ８ａに配置した後に、処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去して、ｐ型コンタクト層３５の表面を露出させて第２の基板生産物Ｅ２を形成する。通路８ｃのシャッタ８ｄを開けて、処理装置８のエッチャ８ａのチャンバから処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバに第２の基板生産物Ｅ２を移動する。処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバにおいて、ｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に、電極のための導電膜８９を成長して、第３の基板生産物Ｅ３を形成する。第３の基板生産物Ｅ３を処理装置８の成膜炉８ｂから取り出した後に、導電膜８９のパターン形成を行う。
【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を製造する方法、及びIII族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、窒化物系半導体発光素子が記載されている。窒化物系半導体発光素子では、歪みを内包する六方晶系III族窒化物からなる発光層を含み、この発光層からの電子の溢れを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らの知見によれば、III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を用いて作製される半導体素子では、エピ最表面のIII族窒化物層がｃ面に比べて酸化されやすい。III族窒化物半導体からなる半極性主面上に、III族窒化物半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長するとき、コンタクト層の表面も、半極性主面と同様の半極性を示す。基板上に、III族窒化物半導体積層を形成した後に、III族窒化物半導体積層のコンタクト層上に電極を形成する。エピタキシャル基板を成長炉から取り出すと、コンタクト層の表面付近が酸化され、酸化ガリウムといったIII族元素の酸化物が形成される。この結果、発光素子の電極形成の際に、コンタクト層の表面の酸化物層上に電極が形成される。
【０００５】
発明者らの実験によれば、上記の作製方法では、半極性面のコンタクト層と電極との電気的接触のコンタクト抵抗値は、ｃ面のコンタクト層と電極との電気的接触に比べて高くなる。これは、III族窒化物からなる半極性のエピ表面はｃ面に比べて酸化されやすいことにより説明される。着目すべき点は、半極性面のコンタクト層上の自然酸化膜は、ｃ面のコンタクト層上の自然酸化膜よりも厚くなることである。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を準備する工程と、（ｂ）第１の装置を用いて、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層を前記半極性主面の上に形成する工程と、（ｃ）前記第１の装置を用いて前記半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を堆積して、第１の基板生産物を形成する工程と、（ｄ）前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程と、（ｅ）前記第２の装置において前記第１の基板生産物から前記酸化防止膜を除去して、前記ｐ型コンタクト層の表面を露出させる工程と、（ｆ）前記第２の装置において、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する工程とを備える。前記酸化防止膜はIII族窒化物とは異なる材料からなり、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなる。
【０００８】
このIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法によれば、半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を第１の装置内において堆積して第１の基板生産物を形成した後に、第１の装置から第２の装置に第１の基板生産物を移動する。第２の装置内において第１の基板生産物から酸化防止膜を除去してｐ型コンタクト層の表面を露出した後に、第２の装置において、ｐ型コンタクト層の露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する。このため、ｐ型コンタクト層の露出された表面が大気にさらされることなく、ｐ型コンタクト層の表面に電極のための導電膜が成長される。これらの工程により、ｐ型コンタクト層の表面が大気にさらされることに起因した酸化を避けることができる。
【０００９】
本発明に係る製造方法では、例えば、前記第１の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、前記第１の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記半導体積層が有機金属気相成長法によって形成され、前記第１の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の成膜が行われる。
【００１０】
この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、半導体の成膜と酸化防止膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの成膜を連続して行うことができる。
【００１１】
本発明に係る製造方法では、前記第２の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、前記第２の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の除去が行われ、前記第２の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に前記導電膜を形成することができる。
【００１２】
この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、酸化防止膜の除去と電極膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの処理を連続して行うことができる。
【００１３】
本発明に係る製造方法では、前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程において、前記第１の装置から前記第１の基板生産物を取り出して前記第１の基板生産物を大気にさらした後に、前記第２の装置に前記第１の基板生産物を配置することができる。
【００１４】
この製造方法によれば、第１の装置からの取り出しに先立ってｐ型コンタクト層のエピ表面に酸化防止膜を形成するので、第１の装置から第２の装置に第１の基板生産物を移動する際に、酸素を含む大気中を第１の基板生産物が移動するけれども、エピ表面は、大気中の酸素による酸化の影響を基本的に受けない。
【００１５】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜の材料としては、例えば、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料等が挙げられる。これらの材料については、一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。この製造方法によれば、酸化防止膜は、上記の材料の膜を含むことができる。
【００１６】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば酸化防止膜が酸素と結合しやすいため、ｐ型コンタクト層の酸化を効果的に防止できる。
【００１７】
本発明に係る製造方法では、前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば、得られる発光素子が低電圧で効率よく発光できる。
【００１８】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜は帯電防止膜を含むことができる。この製造方法によれば、酸化防止膜が導電性を有することが良い。これにより、ｐ型コンタクト層の酸化防止と同時に、ゴミ、ホコリ等の付着を防止又は抑制でき、結果、高品質な発光素子を製造できる。
【００１９】
本発明に係る製造方法では、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。上記の製造方法によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすい。
【００２０】
本発明に係る製造方法では、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。上記の製造方法によれば、上記の角度範囲の半極性面では、酸化されやすいステップが形成される。
【００２１】
本発明に係る製造方法では、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜することができる。この製造方法によれば、酸化されやすい原子ステップがより顕著に形成される傾向がある。
【００２２】
本発明に係る製造方法では、前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝であることは好ましい。この面方位は、活性層におけるＩｎ取り込み量、およびＩｎの均一分散性、ならびにピエゾ電界抑制による素子特性向上の観点から好適である。また、本発明に係る製造方法では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあることができる。この角度範囲も、上記の観点から好適である。さらに、本発明に係る製造方法では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあることができる。この角度範囲も上記の観点から好適である。
【００２３】
本発明に係る製造方法では、前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、前記活性層はＩｎＧａＮ層を含み、前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。この製造方法によれば、この波長範囲の発光を生成するIII族窒化物半導体発光素子の製造において、良好なオーミック接触を形成できる。
【００２４】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、（ｂ）前記半極性主面の上に設けられ、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、（ｃ）前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極とを備える。前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、二次イオン質量分析法により求めた前記界面から前記活性層への方向における酸素濃度の最大値をＡとし、この酸素濃度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が０．９以下である。
【００２５】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、（ｂ）前記半極性主面の上に設けられ活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、（ｃ）前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極とを備える。前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、前記ｐ型コンタクト層の酸素濃度は、前記界面から前記活性層の方向に関する酸素濃度のプロファイルに関して、前記ｐ型コンタクト層における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。
【００２６】
このIII族窒化物半導体発光素子によれば、半導体積層の活性層及びｐ型コンタクト層が半極性主面の法線方向に積層されている。また、この半極性主面はIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜している。これ故に、ｐ型コンタクト層のエピ表面は、酸素を含む大気にさらされたとき容易に酸化されて、ｃ面における酸化膜より厚い自然酸化膜が形成される。しかしながら、エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ｐ型コンタクト層における該酸素濃度の平均値を基準にした上記の範囲にある。この範囲の酸素濃度であれば、III族窒化物半導体発光素子は、良好なオーミック接触を有する。
【００２７】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）による分析結果において、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面に酸化膜が存在していない。
【００２８】
このIII族窒化物半導体発光素子によれば、エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ＴＥＭによる断面観察において酸化膜の存在を確認できない。
【００２９】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は４５度以上８０度以下の範囲にあり、前記界面の前記傾斜における傾斜角は４５度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすいので、酸素を含む大気にコンタクト層の表面がさらされるとき良好なオーミック接触が得られる。
【００３０】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあり、前記界面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の角度範囲の半極性面では、コンタクト層の表面に、酸化されやすいステップが形成される。また、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあり、前記界面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度は、コンタクト層に酸素が取り込まれやすいという性質を示す。さらに、また、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあり、前記界面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度は、コンタクト層に酸素がより取り込まれやすいという性質を示す。
【００３１】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の波長範囲の発光を生成するIII族窒化物半導体発光素子において、コンタクト層と電極との電気的接触を低抵抗にできる。
【００３２】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらのうちの複数の元素を構成元素として含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の金属を電極のために使用できる。
【００３３】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法が提供される。また、本発明によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化物半導体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窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、実施例において作製された半導体レーザの構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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、本発明のIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びIII族窒化物半導体発光素子に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３７】
図１は、本実施の形態に係る窒化物系半導体光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物系半導体光素子ＬＤ１としては、例えば半導体レーザ等があるが、本実施の形態は発光ダイオード（ＬＥＤ）にも適用可能である。図１を参照すると、座標系Ｓが示されている。窒化物系半導体光素子ＬＤ１は基板１１上に設けられる。基板１１の主面１１ａの法線ＶＮはＺ軸の方向を向いており、また主面１１ａはＸ方向及びＹ方向に延びている。Ｙ軸はａ軸の方向に向いている。本実施例では、主面１１ａは半極性面を含み、この半極性主面はIII族窒化物半導体からなる。このIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして、主面１３ａは傾斜している。本実施例では、傾斜の方向は、例えば該III族窒化物半導体のｍ軸の方向である。半導体レーザＬＤ１のための光導波路は、主面１１ａの法線方向ＶＮ及びｍ軸方向によって規定されるｍ−ｎ面に沿って延在している。
【００３８】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１は、半導体レーザに好適な構造を有する。窒化物系半導体光素子ＬＤ１は、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３と、発光領域１５と、第２の窒化ガリウム系半導体領域１７を備える。発光層１５は、活性層１９を含み、活性層１９は、交互に配列された井戸層２１及び障壁層２３を含む量子井戸構造を有する。発光層１５は、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３と第２の窒化ガリウム系半導体領域１７との間に設けられている。第１の窒化ガリウム系半導体領域１３は、一又は複数のｎ型窒化ガリウム系半導体層（本実施例では、窒化ガリウム系半導体層５５、５７）を含むことができる。第２の窒化ガリウム系半導体領域１７は、障壁層のバンドギャップよりも大きな窒化ガリウム系半導体層３１と、一又は複数のｐ型窒化ガリウム系半導体層（本実施例では、窒化ガリウム系半導体層５１、５３）とを含む。
【００３９】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１では、井戸層２１は、そのｃ軸方向に延びる基準軸（ベクトルＶＣ１で示される）に直交する面に対して傾斜角αで傾斜した基準平面ＳＲ１に沿って延びている。傾斜角αは４５度以上８０度未満の範囲であることができる。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすい。
【００４０】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１における基板１１を説明する。基板１１の主面１１ａは、III族窒化物半導体ＩｎＳＡｌＴＧａ１−Ｓ−ＴＮ（０≦Ｓ≦１、０≦Ｔ≦１、０≦Ｓ＋Ｔ≦１）からなることができる。六方晶系半導体としては、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等であることができる。基板１１の主面１１ａは、該六方晶系半導体のｃ軸（例えばベクトルＶＣ２で示される）に直交する平面から４５度以上８０度以下の範囲の傾斜角βで傾斜した平面に沿って延びている。傾斜角βは、発光層１５の歪みによる結晶軸のわずかな傾斜を除けば、傾斜角αに実質的に等しい。また、ベクトルＶＣ２は、発光層１５の歪みによる結晶軸のわずかな傾斜を除けば、ベクトルＶＣ１に実質的に等しい。
【００４１】
第１の窒化ガリウム系半導体領域１３、発光層１５、及び第２の窒化ガリウム系半導体領域１７は、基板１１の主面１１ａ上において所定の軸Ａｘの方向（例えばＺ軸の方向）に配列されている。所定の軸Ａｘの方向は、基板１１のｃ軸の方向と異なる。
【００４２】
井戸層２１は歪みを内包しており、井戸層２１におけるピエゾ電界は第２の窒化ガリウム系半導体領域１７から第１の窒化ガリウム系半導体領域１３へ向かう方向と逆向きの成分を有する。第２の窒化ガリウム系半導体領域１７の窒化ガリウム系半導体層３１は発光層１５に隣接している。井戸層２１は六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、井戸層２１は例えばＩｎＧａＮといった、インジウムを含む窒化ガリウム系半導体からなることができる。障壁層２３は窒化ガリウム系半導体からなり、障壁層２３は、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等であることができる。井戸層２１の厚さは障壁層２３の厚さより小さい。図１に示されたベクトルＶＣ１は、例えば結晶軸＜０００１＞軸及び結晶軸＜０００−１＞のいずれかの方向を向く、ここで＜０００１＞軸に対して逆向きの結晶軸は＜０００−１＞で表される。
【００４３】
ＩｎＮのａ軸及びｃ軸方向の格子定数はＧａＮのａ軸及びｃ軸方向の格子定数より大きいので、井戸層２１がＩｎＧａＮからなるとき、ＩｎＧａＮ井戸層は、キャリアに対して障壁を提供する障壁層から応力（圧縮歪み）を受けて、歪みを内包することになる。
【００４４】
半導体発光素子ＬＤ１では、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３内のｎ型窒化ガリウム系半導体層５５は、例えばＳｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層であり、その厚さは例えば２３００ｎｍである。そのＡｌ組成は例えば０．０４である。ｎ型窒化ガリウム系半導体層５５は例えばＳｉドープｎ型ＧａＮ層であり、その厚さは例えば５０ｎｍである。発光層１５は、第１及び第２の光ガイド層５９ａ、５９ｂを含むことができる。活性層１９は光ガイド層５９ａ、５９ｂの間に設けられている。光ガイド層５９ａ、５９ｂは、例えばアンドープＩｎＧａＮ及び／又はアンドープＩｎＧａＮからなることができ、インジウム組成は例えば０．０６である。光ガイド層５９ａ、５９ｂの厚さは例えば１００ｎｍである。
【００４５】
また、第２の窒化ガリウム系半導体領域１７のｐ型窒化ガリウム系半導体層３１は、例えばＭｇドープｐ型ＡｌＧａＮ層であり、アルミニウム組成は例えば０．１８である。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３１の厚さは例えば２０ｎｍである。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５１は、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層であり、アルミニウム組成は例えば０．０６である。Ｍｇドープｐ型窒化ガリウム系半導体層５１の厚さは例えば４００ｎｍである。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５３はｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含む。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５３はＭｇドープｐ＋型ＧａＮコンタクト層であり、その厚さは例えば５０ｎｍである。
【００４６】
半導体積層（１３、１５、１７）１２上に電極６５を形成する。第１の電極（例えば、アノード電極）６５がコンタクト層５３上に形成される。必要な場合には、電極６５上に開口を有する保護膜をエピ表面上に設けることができる。また、第２の電極（例えば、カソード電極）６７が基板裏面１３ｂ上に形成される。これらの電極を介するキャリアの注入に応答して活性層１９はレーザ光を生成する。活性層１９のピエゾ電界は小さいので、ブルーシフトが小さい。
【００４７】
半導体発光素子LD１では、電極６５は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらの元素を構成元素として含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。上記の金属を電極６５のために使用できる。
【００４８】
半導体発光素子ＬＤ１の半導体積層１２は、主面１１ａの上に設けられ活性層１９及びｐ型コンタクト層５３を含み、電極６５は半導体積層１２におけるコンタクト層５３に接触を成す。半導体積層１２の活性層１９及びコンタクト層５３は主面１１ａの法線方向Ａｘに配列されている。ｐ型コンタクト層５３と電極６５との界面ＪＣは、III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面ＳＲ２に沿って延在する。ｐ型コンタクト層５３の成膜中には、酸素が不可避的に取り込まれる。しかしながら、電極６５の形成の際にコンタクト層３５の表面が大気にさらされないので、大気からの酸素の追加がない。このため、ｐ型コンタクト層５３の酸素濃度は、ｐ型コンタクト層５３における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。
【００４９】
この半導体発光素子ＬＤ１によれば、半導体積層１２及びコンタクト層５３が、半極性を示す主面１１ａの法線方向ＶＮに積層されている。また、この半極性主面１１ａはIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜するので、コンタクト層５３のエピ表面５３ａは、酸素を含む大気にさらされたとき容易に酸化されて、ｃ面における酸化膜より厚い自然酸化膜（例えば酸化ガリウム）が形成される。これは、コンタクト層３５の酸素プロファイルに影響を与える。しかしながら、エピタキシャル成長の完了の後であって電極６５のための導電膜の成膜の完了までに、コンタクト層５３のエピ表面５３ａが、酸素を含む大気にさらされないとき、コンタクト層５３における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。この範囲の酸素濃度であれば、半導体発光素子ＬＤ１は、良好なオーミック接触を有する。
【００５０】
具体的には、ＴＥＭによる分析結果において、ｐ型コンタクト層５３と電極６５との界面ＪＣに、ガリウム酸化物といった自然酸化膜が実質的に存在していない。エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ＴＥＭによる断面観察において酸化膜の存在を確認できない。
【００５１】
活性層１９は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。上記の波長範囲の発光を生成する半導体発光素子ＬＤ１において、コンタクト層５３と電極６５との電気的接触を低抵抗にできる。
【００５２】
半導体発光素子ＬＤ１では、主面１１ａはｍ軸の方向に傾斜されることができる。主面１１ａの傾斜における傾斜角は、ｃ面を基準にして７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣの傾斜における傾斜角も、ｃ面を基準にして７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面１１ａでは、コンタクト層５３の表面５３ａは、酸化されやすいステップが形成される。また、主面１１ａの傾斜における傾斜角は、ｃ面を基準にして７５度以上７９度以下の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣの傾斜における傾斜角も、ｃ面を基準にして７５度以上７９度以下の範囲にあることが好ましい。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面１１ａは良好な発光特性を付与できる。さらに、半導体発光素子ＬＤ１では、基板１１の主面１１ａは｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあることが好ましい。界面ＪＣは｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。この角度範囲では、コンタクト層５３の表面５３ａは、酸化されやすいステップが形成される。さらにまた、上記の角度は、｛２０−２１｝面と同様の性質を示す。さらに、基板１１の主面１１ａは｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣは｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度では、原子ステップが顕著に現れるため、コンタクト層に酸素がとりこまれやすい。
【００５３】
半導体発光素子ＬＤ１では、基板１１がＧａＮからなり、活性層１９はＩｎＧａＮ井戸層を含み、コンタクト層５３がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含むことが好適である。このコンタクト層５３と電極６５との界面に自然酸化物膜は形成されていないとき、良好なオーミック特性が得られる。
【００５４】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１では、基準平面ＳＲ１はａ軸の方向に傾斜していることができる。本実施例では、窒化物系半導体光素子ＬＤ１の光導波路がｃ軸及びｍ軸により規定される平面に延在するけれども、本実施の形態は、これに限定されることなく、ｍ面劈開が可能であるようにｃ軸の傾斜をａ軸の方向に為すことができる。また、ａ面劈開が可能であるようにｃ軸の傾斜をｍ軸の方向に為すことができる。
【００５５】
図２〜図４は、本実施の形態に係る窒化物系半導体光素子を製造する方法及びエピタキシャルウエハを製造する方法における主要な工程を示す図面である。図２の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０１では、窒化物系半導体光素及びエピタキシャルウエハを製造するための基板７１を準備する。基板７１は、例えば六方晶系半導体からなることができる。基板７１は主面７１ａ及び裏面７１ｂを有する。図２の（ａ）部を参照すると、基板７１の六方晶系半導体のｃ軸方向を示すベクトルＶＣ及び主面７１ａの法線ベクトルＶＮが記載されており、ベクトルＶＣ２は例えば｛０００１｝面の向きを示している。この基板７１によれば、成長用の主面が傾斜角（オフ角）βを有する半極性を提供できる。基板７１の主面７１ａの傾斜角は、該六方晶系半導体の｛０００１｝面を基準にして、４５度以上８０度以下の範囲である。六方晶系半導体III族窒化物からなる表面の傾斜角が４５度以上８０度以下であるとき、その表面は、酸素を含む大気において、六方晶系半導体III族窒化物からなるｃ面に比べて酸化されやすく、これ故に、厚い自然酸化膜が形成される。
【００５６】
基板７１のエッジ上における２点間の距離の最大値Ｄｉａは４５ｍｍ以上であることができる。このような基板は例えばウエハと呼ばれている。基板７１の裏面１１ｂについては、基板７１と実質的に平行にできる。また、基板７１はＧａＮからなるとき、良好な結晶品質のエピタキシャル成長が可能である。
【００５７】
引き続く工程では、半導体結晶がエピタキシャルに成長される。上記の傾斜角の主面７１ａの基板７１は、活性層内に井戸層がｃ面から上記の角度範囲内で傾斜するように、エピタキシャル半導体領域を形成することを可能にする。
【００５８】
また、本実施例では、基板７１のｃ軸は、該六方晶系半導体III族窒化物のｍ軸の方向に傾斜している。基板７１の主面７１ａが基板７１の六方晶系半導体のｍ軸方向に傾斜すると共にレーザ導波路がｍ軸によって規定される平面に沿って延在するとき、レーザ特性が向上する。
【００５９】
III族窒化物のエピタキシャル成長が可能な成長炉を含む処理装置１０の成長炉１０ａのチャンバに基板７１を配置する。処理装置１０は、成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバ、及び第１のチャンバ１０ａと第２のチャンバ１０ｂとを接続する連結通路１０ｃを含む。連結通路１０ｃは、成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタ１０ｄを含む。成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバは真空排気系１０ｅに接続される。
【００６０】
図２の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０２では、成膜に先立って、処理装置１０の成長炉１０ａにガスＧ０を供給しながら基板７１に熱処理を行って、改質された主面７１ｃを形成する。この熱処理は、アンモニア及び水素を含むガスの雰囲気中で行われることができる。熱処理温度Ｔ０は、例えば摂氏８００度以上１２００度以下であることができる。熱処理時間は、例えば１０分程度である。この工程によれば、主面７１ａの傾斜によって、半極性の主面にはｃ面主面とは異なる表面構造が形成される。成膜に先立つ熱処理を基板７１の主面７１ａに施すことによって、ｃ面主面では得られない半導体主面に改質が生じる。窒化ガリウム系半導体からなるエピタキシャル成長膜が、基板７１の改質された主面７１ｃ上に堆積される。
【００６１】
図２の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０３では、熱処理の後に、第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３を基板７１の表面７１ｃ上にエピタキシャルに成長する。この成長のために有機金属気相成長法が用いられる。成長用の原料ガスとしては、ガリウム源、インジウム源、アルミニウム源及び窒素源が使用される。ガリウム源、インジウム源及び窒素源は、それぞれ、例えばＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡ及びＮＨ３である。この成長のために、原料ガスＧ１を処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。窒化ガリウム系半導体領域７３の主面７３ａは、窒化ガリウム系半導体のｃ面から４５度以上８０度以下の範囲の角度（基板主面の傾斜角）で傾斜している。以下、同様に、窒化ガリウム系半導体層は主面７１ａの法線方向に順に形成されるとき、成長された窒化ガリウム系半導体層の表面は、基板７１の主面７１ａの傾斜を反映した面方位を示し、成長されたエピ表面は主面７１ａの表面構造を引き継ぐ。第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３は、一又は複数の窒化ガリウム系半導体層（例えば窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９）を含むことができる。例えば、窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９は、それぞれ、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＧａＮ層、ｎ型ＩｎＧａＮ層又はｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層であることができる。窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９は、基板７１の主面７１ｃ上に順にエピタキシャルに成長される。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５は例えば基板７１の全表面を覆うバッファ層である。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５の厚さは例えば５０ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５上にｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７を成長する。ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７は例えばｎ型クラッド層である。ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７上にｎ型ＩｎＧａＮ層２９を成長する。ｎ型ＩｎＧａＮ層２９は例えば活性層のための緩衝層又は光ガイド層であり、ｎ型ＩｎＧａＮ層２９の厚さは例えば１００ｎｍである。
【００６２】
次の工程では、図３〜図４に示されるように、窒化物系半導体発光素子の活性層７５を作製する。活性層７５は、３７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長領域にピーク波長を有する発光スペクトルを生成するように設けられる。また、基板７１の主面７１ａが７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜するとき、より好ましくは、活性層７５は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長領域にピーク波長を有する発光スペクトルを生成するように設けられる。
【００６３】
工程Ｓ１０４では、図３の（ａ）部に示されるように、窒化ガリウム系半導体からなり活性層７５の量子井戸構造のための障壁層７７を形成する。処理装置１０の成長炉１０ａに原料ガスＧ２を供給して、障壁層７７は緩衝層上に成長温度ＴＢで成長される。この障壁層７７はＩｎＹＧａ１−ＹＮ（インジウム組成Ｙ：０≦Ｙ≦０．０５、Ｙは歪み組成）からなる。障壁層７７の成長は、例えば摂氏７００度以上摂氏１０００度以下の温度範囲内の成長温度ＴＢで行われる。本実施例では、ガリウム源及び窒素源を含む原料ガスＧ２を処理装置１０の成長炉１０ａに供給してアンドープＧａＮを成長温度ＴＢで成長する。ＧａＮ障壁層の厚さは例えば１５ｎｍである。障壁層７７は、主面７３ａ上に成長されるので、障壁層７７の表面は、主面７３ａの表面構造を引き継ぐ。
【００６４】
障壁層７７の成長終了後に、ガリウム原料の供給を停止して窒化ガリウム系半導体の堆積を停止させる。障壁層７７を成長した後に、井戸層を成長する前に成長温度ＴＢから成長温度ＴＷに成長装置１０の成長炉１０ａの温度を変更する。この変更期間中に、例えばアンモニアといった窒素源ガスを処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。
【００６５】
工程Ｓ１０５では、図３の（ｂ）部に示されるように、処理装置１０の成長炉１０ａの温度を井戸層成長温度ＴＷに保ちながら、障壁層７７上に量子井戸構造のための井戸層７９を成長する。井戸層７９はＩｎＸＧａ１−ＸＮ（インジウム組成Ｘ：０＜Ｘ＜１、Ｘは歪み組成）といった、インジウムを含む窒化ガリウム系半導体からなる。井戸層７９は、障壁層７７のバンドギャップエネルギより小さいバンドギャップエネルギを有する。井戸層７９の成長温度ＴＷは成長温度ＴＢより低い。本実施例では、ガリウム源、インジウム源及び窒素源を含む原料ガスＧ３を処理装置１０の成長炉１０ａに供給してアンドープＩｎＧａＮを成長する。井戸層７９の膜厚は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。また、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ井戸層７９のインジウム組成Ｘは、０．０５より大きいことが好ましい。井戸層７９のＩｎＸＧａ１−ＸＮは０．５より小さいことが好ましい。この範囲のインジウム組成のＩｎＧａＮの成長が可能となり、波長３７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の発光素子を得ることができる。井戸層７９の成長は、例えば摂氏６００度以上摂氏９００度以下の温度範囲内の成長温度ＴＷで行われる。ＩｎＧａＮ井戸層の厚さは例えば３ｎｍである。井戸層７９の主面は、障壁層７７の主面上にエピタキシャルに成長されるので、井戸層７９の表面は、障壁層７７の表面構造を引き継ぐ。また、障壁層７７の主面の傾斜角に応じて、窒化ガリウム系半導体のｃ面から所定の範囲の角度で傾斜する。
【００６６】
井戸層７９の成長が完了する後に、障壁層を成長する前に成長温度ＴＷから成長温度ＴＢに処理装置１０の成長炉１０ａの温度を変更する。この変更期間中に、例えばアンモニアといった窒素源ガスを処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。処理装置１０の成長炉１０ａの昇温が完了した後に、図３の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０６では、処理装置１０の成長炉１０ａの温度を成長温度ＴＢに保ち、原料ガスＧ４を処理装置１０の成長炉１０ａに供給しながら、窒化ガリウム系半導体からなる障壁層８１を成長する。本実施例では、障壁層８１は例えばＧａＮからなり、障壁層８１の厚さは例えば１５ｎｍである。障壁層８１の主面は、井戸層７９の主面上にエピタキシャルに成長されるので、障壁層８１の表面は、井戸層７９の表面構造を引き継ぐ。
【００６７】
工程Ｓ１０７で同様に繰り返し成長を行って、図４の（ａ）部に示されるように量子井戸構造の活性層７５を成長する。活性層７５は３つの井戸層７９と４つの障壁層７７、８１を含む。この後に、工程Ｓ１０８では、図４の（ｂ）部に示されるように、原料ガスG５を供給して必要な半導体層（例えば光ガイド層）を含む発光層８３を形成する。活性層７５と第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５との間にある発光層８３内の半導体層のバンドギャップは、第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５内にあり発光層８３に隣接する窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップより小さい。また、必要な場合には半導体レーザの光ガイドのために一対の光ガイド層８４ａ、８４ｂを成長することができる。一対の光ガイド層は活性層を挟む。これらの光ガイド層は例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＧａＮからなることができる。
【００６８】
図４の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０９では、発光層８３上に、原料ガスG６を供給して第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５をエピタキシャルに成長する。この成長は、処理装置１０の成長炉１０ａを用いて行われる。第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５は、例えば電子ブロック層３２、ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３及びｐ型コンタクト層３５を含むことができる。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３は例えばｐ型クラッド層であることができる。電子ブロック層３２は例えばアンドープ又はｐドープのＡｌＧａＮからなることができる。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３はｐ型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ又はｐ型ＩｎＡｌＧａＮからなることができる。ｐ型コンタクト層３５はｐ型ＧａＮからなることができる。本実施例では、電子ブロック層３２、ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３、ｐ型コンタクト層３５の成長温度は、例えば摂氏１１００度である。第２導電型窒化ガリウム系半導体領域３１の形成の後に、図４の（ｃ）部に示されるエピタキシャルウエハＥが完成する。
【００６９】
エピタキシャルウエハＥにおいて、第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３、発光層８３、及び第２導電型窒化ガリウム系半導体層８５は、通常、基板７１の主面７１ａの法線軸の方向に配列されている。該六方晶系半導体のｃ軸の方向は基板７１の主面７１ａの法線軸の方向と異なる。エピタキシャル成長の成長方向はｃ軸方向である一方で、この成長方向は半導体層７３、８３、８５の積層方向と異なる。
【００７０】
次いで、図５及び図６を参照しながら、ｐ型コンタクト層として窒化ガリウム系半導体層を有するエピタキシャウエハＥ上に電極を形成する。第１の電極（例えば、アノード電極）をコンタクト層３５上に形成する。
【００７１】
まず、工程Ｓ１１０では、図５の（ａ）部に示すように、通路１０ｃのシャッタ１０ｄを開けて、処理装置１０の成長炉１０ａのチャンバから処理装置１０の成膜炉１０ｂのチャンバにエピタキシャウエハＥを移動する。移動が完了した後にシャッタ１０ｄを閉じて、処理装置１０の成膜炉１０ｂのチャンバの真空排気を行う。
【００７２】
処理装置１０の成長炉１０ａの第１のチャンバにおいて、半導体積層１２を有機金属気相成長法で形成した。引き続き、処理装置１０の成膜炉１０ｂの第２のチャンバにおいて、酸化防止膜８７の堆積が行われる。酸化防止膜８７は、コンタクト層３５に構成元素として含まれる、例えばガリウムといったIII族元素の酸化物よりも酸素と結合しやすい元素を含むことが好適である。工程Ｓ１１１では、図５の（ｂ）部に示すように、処理装置１０の成膜炉１０ｂを用いて半導体積層１２の表面（コンタクト層表面）を覆う酸化防止膜８７を形成して、第１の基板生産物Ｅ１を形成する。この製造方法によれば、ｐ型コンタクト層３５の表面が大気へ露出されることを避けながら、半導体積層１２の成膜と酸化防止膜８７の成膜とが互いに影響することなく、これらの成膜を連続して行うことができる。酸化防止膜８７の厚さは、コンタクト層表面の原子ステップを効果的に覆うために、１ｎｍ以上であることが好ましい。酸化防止膜８７の厚さは生産性等の観点から１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
酸化防止膜８７は例えばIII族窒化物とは異なる材料からなることが好ましい。酸化防止膜８７の材料は、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば、酸化防止膜８７は、上記の材料の膜を含むことができる。また、酸化防止膜８７は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜の少なくともいずれかを含むことができる。これらの材料によれば、酸化防止膜が酸素を効果的に取り込むことができ、結果、酸化ガリウム膜の形成を確実に防止又は抑制できる。
【００７４】
また、酸化防止膜８７は帯電防止膜を含むことができる。酸化防止膜が導電性を有することにより、ｐ型コンタクト層の酸化防止と同時に、ゴミ、ホコリ等の付着を防止又は抑制でき、結果、高品質な発光素子を製造できる。帯電防止膜としては、界面活性剤、導電性ポリマー、カーボンブラックや銀などの導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂またはシロキサン系材料などを用いることができる。具体的に界面活性剤として、非イオン系のグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、Ｎ−２−ヒドロキシエチル−Ｎ−２−ヒドロキシアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸エステル、アルキルジエタノールアマイドなど、アニオン系のアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルホスフェートなど、カチオン系のテトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩など、両性のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリウムベタインなどを用いると良い。そして界面活性剤を用いる場合、帯電防止膜１０９、帯電防止膜１１０の膜厚は、それぞれ０．０１μｍ〜１μｍ程度とするのが良い。導電性ポリマーは、例えばポリピロール系、ポリチオフェン系のポリマーを用いることができる。なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち、少なくとも１種を有していても良い。シロキサン系樹脂にはオリゴマーも含まれる。
【００７５】
工程Ｓ１１２では、図５の（ｃ）部に示すように、処理装置１０から別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する。処理装置１０から第１の基板生産物Ｅ１を取り出して、別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を配置するために第１の基板生産物Ｅ１は大気にさらされる。
【００７６】
この製造方法によれば、成長炉１０ａからの取り出しに先立ってｐ型コンタクト層３５のエピ表面に酸化防止膜８７を形成するので、処理装置１０から別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する際に、酸素を含む大気中を第１の基板生産物Ｅ１が移動するけれども、エピ表面は、大気中の酸素による酸化の影響を受けない。
【００７７】
工程Ｓ１１３では、図６の（ａ）部に示すように、処理装置８のエッチャ８ａに第１の基板生産物Ｅ１を配置した後に、処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去して、ｐ型コンタクト層３５の表面を露出させて第２の基板生産物Ｅ２を形成する。この除去は、例えばドライエッチング等により行われる。
【００７８】
第１の基板生産物Ｅ１の移動により、酸化防止膜の除去及び電極のための導電膜の成膜が可能な処理装置８のエッチャ８ａのチャンバに基板生産物Ｅ１を配置する。処理装置８は、エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバ、及び第２のチャンバ８ａと第１のチャンバ８ｂとを接続する連結通路８ｃを含む。連結通路１０ｃは、エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタ８ｄを含む。エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバは真空排気系８ｅに接続される。処理装置８の第２のチャンバにおいて酸化防止膜８７の除去が行われることができ、処理装置８の第１のチャンバにおいてｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に電極のための導電膜を形成することができる。この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、酸化防止膜８７の除去とその後の電極膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの処理を連続して行うことができる。
【００７９】
工程Ｓ１１４では、図６の（ｂ）部に示すように、通路８ｃのシャッタ８ｄを開けて、処理装置８のエッチャ８ａのチャンバから処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバに第２の基板生産物Ｅ２を移動する。移動が完了した後にシャッタ８ｄを閉じて、処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバの真空排気を行う。
【００８０】
工程Ｓ１１５では、図６の（ｃ）部に示すように、処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバにおいて、ｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に、電極のための導電膜８９を成長して、第３の基板生産物Ｅ３を形成する。導電膜８９は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらの合金の少なくともいずれかを含むことができる。この導電膜８９によれば低電圧で効率よく発光させることができる。
【００８１】
工程Ｓ１１５の後に、第３の基板生産物Ｅ３を処理装置８の成膜炉８ｂから取り出した後に、導電膜８９のパターン形成を行う。このパターン形成方法としてはフォトリソグラフィ、エッチング等が挙げられる。パターン形成の後に、必要な場合には、電極のための開口を有する保護膜をエピ面上に形成することができる。さらに次の工程では、第２の電極（例えば、カソード電極）を基板裏面７１ｂ上に形成する。これらの工程により、基板生産物が形成される。電極の形成の後に、基板生産物を分離して、レーザキャビティのための共振器面を有するレーザバーを作製することができる。
【００８２】
上記の製造方法によれば、エピタキシャル基板Ｅの表面を覆う酸化防止膜８７を処理装置１０で形成して第１の基板生産物Ｅ１を形成した後に、処理装置１０から処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する。処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去してｐ型コンタクト層３５の表面を露出した後に、処理装置８において、ｐ型コンタクト層の露出された表面の上に導電膜８９を形成する。このため、ｐ型コンタクト層３５が成長された後にｐ型コンタクト層３５の露出された表面が大気にさらされることなく、導電膜８９が成長される。これらの工程により、ｐ型コンタクト層３５の表面が大気にさらされることに起因した酸化を避けることができる。
【００８３】
（実施例１）
図７に示す構造を有する半導体レーザＬＤ０を作製した。ｍ軸方向に７５度オフしたＧａＮウエハ９０を準備した。ＧａＮウエハ９０を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行った。熱処理温度は摂氏１１００度であり、熱処理時間は約１０分であった。
【００８４】
熱処理の後に、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（８．２μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、クラッド層のためのｎ型ＡｌＧａＮ層９１をＧａＮウエハ９０上に摂氏１１５０度で成長した。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の厚さは２３００ｎｍであった。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の成長速度は４６．０ｎｍ／分であった。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１のＡｌ組成は０．０４であった。
【００８５】
次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、ｎ型ＡｌＧａＮ層９１上にｎ型ＧａＮ層９２を摂氏１１５０度で成長した。ｎ型ＧａＮ層９２の厚さは５０ｎｍであった。ｎ型ＧａＮ層９２の成長速度は５８．０ｎｍ／分であった。
【００８６】
ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ａをｎ型ＧａＮ層９４上に摂氏８４０度で成長した。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの厚さは６５ｎｍであった。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの成長速度は６．７ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層９３ａのＩｎ組成は０．０５であった。
【００８７】
次いで活性層９４を形成した。ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層を摂氏７４５度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。
【００８８】
次いで、成長炉の温度を摂氏７４５度に維持しながら、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（０．３μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長した。ＧａＮ層の厚さは１ｎｍであった。ＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。アンドープＧａＮ層を成長した後に、成長炉の温度を摂氏７４５度から摂氏８７０度に変更した。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（１．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、障壁層のためのアンドープＩｎＧａＮ層をアンドープＩｎＧａＮ井戸層上に摂氏８７０度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは１５ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は６．７ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．０２であった。
【００８９】
次いで、成長炉の温度を摂氏８７０度から摂氏７４５度に変更した。この後に、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．２５であった。
【００９０】
井戸層及び障壁層の成長を２回繰り返した。この後に、ＴＭＧ（１３．０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ｂを活性層９４上に摂氏８４０度で成長した。ＩｎＧａＮ層９３ｂの厚さは６５ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層９３ｂの成長速度は６．７ｎｍ／分であった。次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（５ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層９６をＩｎＧａＮ層９３ｂ上に摂氏１１００度で成長した。ＧａＮ層９６の厚さは５０ｎｍであった。ＧａＮ層９６の成長速度は５８．０ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層９３ｂのＩｎ組成は０．０５であった。
【００９１】
次いで、ＴＭＧ（１６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（２．８μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９７をＧａＮ層９６上に摂氏１１００度で成長した。ＡｌＧａＮ層９７の厚さは２０ｎｍであった。ＡｌＧａＮ層９７の成長速度は４．９ｎｍ／分であった。ｐ型ＡｌＧａＮ層９７のＡｌ組成は０．１５であった。
【００９２】
ＴＭＧ（３６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（３．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９８をｐ型ＡｌＧａＮ層９７上に摂氏１１００度で成長した。ＡｌＧａＮ層９８の厚さは４００ｎｍであった。Ａｌの組成は０．０６であった。ＡｌＧａＮ層９８の成長速度は１３．０ｎｍ／分であった。また、ＴＭＧ（３４．１μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＧａＮ層９９をｐ型ＡｌＧａＮ層９８上に摂氏１１００度で成長した。ＧａＮ層９９の厚さは５０ｎｍであった。ｐ型ＧａＮ層９９の成長速度は１８．０ｎｍ／分であった。これらの工程によってエピタキシャルウエハが作製された。
【００９３】
このエピタキシャルウエハをエピ成長チャンバから、酸素を含む大気から隔離可能な導通路を介して別のチャンバに移動する。この別のチャンバにおいて、このエピタキシャルウエハ上に非イオン系グリセリン脂肪酸エステルの界面活性剤膜からなる酸化防止膜をアンモニア雰囲気の下で形成して、第１の基板生産物を作製する。酸化防止膜の厚さは例えば０．０５μｍであった。この形成は例えばスパッタ法で行った。この後に、第１の基板生産物を、大気中を経由して、別の装置のチャンバに配置する。このチャンバにおいて、エピタキシャルウエハの表面を覆う酸化防止膜を除去して、第１の基板生産物から第２の基板生産物を作製する。別の装置のチャンバにおいて、第２の基板生産物のｐ型ＧａＮ層９９の表面が露出される。この露出、つまり酸化防止膜の除去は、例えばドライエッチング法によって行われる。この除去の後に、ｐ型ＧａＮ層上にアノード電極のためのＮｉ膜を成長した。この成膜は真空蒸着法を用いた。
【００９４】
アノード電極１００ａは、ｐ型ＧａＮ層に電気的に接続される。アノード電極はＮｉ／Ａｕからなる。
【００９５】
この後に、カソード電極１００ｂを形成した。カソードはＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕからなる。ａ面において劈開して、６００マイクロメートル長のレーザバーを作製した。図に示されたレーザダイオードが得られた。発振波長は５２０ｎｍであり、しきい値電流は９００ｍＡであった。
【００９６】
二次イオン質量分析装置（Ｃａｍｅｃａ製）を用いて、上記のエピタキシャルウエハのｐ型コンタクト層の深さ方向の酸素濃度を測定した。一次イオン種としては、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、シリコン（Ｓｉ）についてはＣｓ＋を採用し、ボロン（Ｂ）についてはＯ２＋を採用した。ｐ型コンタクト層における酸素濃度の最大値Ａ及び最小値Ｂはそれぞれ１７．１５×１０１７cm−３、１．３８×１０１７cm−３であり、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は約０．６８であった。また、得られたレーザダイオードの断面ＴＥＭ像（透過電子顕微鏡法による像）を観察したが、ｐ型ＧａＮ層とアノード電極との界面に酸化ガリウム膜の存在を確認できなかった。
【００９７】
一方、実施例１と同様にして作製したエピタキシャルウエハの表面を酸化防止膜で覆うことなく成長炉から取り出した後に、電極膜の成膜のために真空蒸着装置においてアノード電極のための電極膜を形成した。このレーザダイオードの断面ＴＥＭ像を観察したところ、ｐ型ＧａＮ層とアノード電極との界面に酸化ガリウム膜の存在を確認できた。
【００９８】
ｐ型コンタクト層に関し、界面（例えば界面ＪＣ）から活性層への方向における酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した結果において、その酸素濃度の最大値をＡと表し、該酸素濃度の最小値をＢと表すとき、発明者らの実験から、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は０．９以下であり、好ましくは０．８以下であり、より好ましくは０．７以下である。上記の式の下限値については、二次イオン質量分析装置の感度等に依存するが、発明者らは０．１以上であると考えている。最大値Ａは、２．０×１０１８cm−３以下であることが好ましい。最大値Ａの下限値は、１．４×１０１７cm−３であることができる。最小値Ｂは、１．５×１０１７cm−３以下であることが好ましい。最小値Ｂの下限値は、１．０×１０１７cm−３であることができる。
【００９９】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０１】
８、１０…処理装置、ＬＤ１…窒化物半導体光素子、１１…基板、１３…第１の窒化ガリウム系半導体領域、１５…発光領域、１７…第２の窒化ガリウム系半導体領域、１９…活性層、２１…井戸層、２３…障壁層、２５、２７、２９…窒化ガリウム系半導体層、３１…窒化ガリウム系半導体層、３３、３５…窒化ガリウム系半導体層、α、β…傾斜角、ＳＲ１…基準平面、ＶＣ１、ＶＣ２…ｃ軸方向のベクトル、５１、５３…窒化ガリウム系半導体層、５５、５７…窒化ガリウム系半導体層、５９ａ、５９ｂ…光ガイド層、６１…アンドープＧａＮ層、６５、６７…電極、８７…酸化防止膜、８９…導電膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びIII族窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、窒化物系半導体発光素子が記載されている。窒化物系半導体発光素子では、歪みを内包する六方晶系III族窒化物からなる発光層を含み、この発光層からの電子の溢れを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らの知見によれば、III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を用いて作製される半導体素子では、エピ最表面のIII族窒化物層がｃ面に比べて酸化されやすい。III族窒化物半導体からなる半極性主面上に、III族窒化物半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長するとき、コンタクト層の表面も、半極性主面と同様の半極性を示す。基板上に、III族窒化物半導体積層を形成した後に、III族窒化物半導体積層のコンタクト層上に電極を形成する。エピタキシャル基板を成長炉から取り出すと、コンタクト層の表面付近が酸化され、酸化ガリウムといったIII族元素の酸化物が形成される。この結果、発光素子の電極形成の際に、コンタクト層の表面の酸化物層上に電極が形成される。
【０００５】
発明者らの実験によれば、上記の作製方法では、半極性面のコンタクト層と電極との電気的接触のコンタクト抵抗値は、ｃ面のコンタクト層と電極との電気的接触に比べて高くなる。これは、III族窒化物からなる半極性のエピ表面はｃ面に比べて酸化されやすいことにより説明される。着目すべき点は、半極性面のコンタクト層上の自然酸化膜は、ｃ面のコンタクト層上の自然酸化膜よりも厚くなることである。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を準備する工程と、（ｂ）第１の装置を用いて、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層を前記半極性主面の上に形成する工程と、（ｃ）前記第１の装置を用いて前記半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を堆積して、第１の基板生産物を形成する工程と、（ｄ）前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程と、（ｅ）前記第２の装置において前記第１の基板生産物から前記酸化防止膜を除去して、前記ｐ型コンタクト層の表面を露出させる工程と、（ｆ）前記第２の装置において、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する工程とを備える。前記酸化防止膜はIII族窒化物とは異なる材料からなり、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなる。
【０００８】
このIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法によれば、半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を第１の装置内において堆積して第１の基板生産物を形成した後に、第１の装置から第２の装置に第１の基板生産物を移動する。第２の装置内において第１の基板生産物から酸化防止膜を除去してｐ型コンタクト層の表面を露出した後に、第２の装置において、ｐ型コンタクト層の露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する。このため、ｐ型コンタクト層の露出された表面が大気にさらされることなく、ｐ型コンタクト層の表面に電極のための導電膜が成長される。これらの工程により、ｐ型コンタクト層の表面が大気にさらされることに起因した酸化を避けることができる。
【０００９】
本発明に係る製造方法では、例えば、前記第１の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、前記第１の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記半導体積層が有機金属気相成長法によって形成され、前記第１の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の成膜が行われる。
【００１０】
この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、半導体の成膜と酸化防止膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの成膜を連続して行うことができる。
【００１１】
本発明に係る製造方法では、前記第２の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、前記第２の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の除去が行われ、前記第２の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に前記導電膜を形成することができる。
【００１２】
この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、酸化防止膜の除去と電極膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの処理を連続して行うことができる。
【００１３】
本発明に係る製造方法では、前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程において、前記第１の装置から前記第１の基板生産物を取り出して前記第１の基板生産物を大気にさらした後に、前記第２の装置に前記第１の基板生産物を配置することができる。
【００１４】
この製造方法によれば、第１の装置からの取り出しに先立ってｐ型コンタクト層のエピ表面に酸化防止膜を形成するので、第１の装置から第２の装置に第１の基板生産物を移動する際に、酸素を含む大気中を第１の基板生産物が移動するけれども、エピ表面は、大気中の酸素による酸化の影響を基本的に受けない。
【００１５】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜の材料としては、例えば、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料等が挙げられる。これらの材料については、一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。この製造方法によれば、酸化防止膜は、上記の材料の膜を含むことができる。
【００１６】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば酸化防止膜が酸素と結合しやすいため、ｐ型コンタクト層の酸化を効果的に防止できる。
【００１７】
本発明に係る製造方法では、前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば、得られる発光素子が低電圧で効率よく発光できる。
【００１８】
本発明に係る製造方法では、前記酸化防止膜は帯電防止膜を含むことができる。この製造方法によれば、酸化防止膜が導電性を有することが良い。これにより、ｐ型コンタクト層の酸化防止と同時に、ゴミ、ホコリ等の付着を防止又は抑制でき、結果、高品質な発光素子を製造できる。
【００１９】
本発明に係る製造方法では、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。上記の製造方法によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすい。
【００２０】
本発明に係る製造方法では、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜することができる。上記の製造方法によれば、上記の角度範囲の半極性面では、酸化されやすいステップが形成される。
【００２１】
本発明に係る製造方法では、前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜することができる。また、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜することができる。この製造方法によれば、酸化されやすい原子ステップがより顕著に形成される傾向がある。
【００２２】
本発明に係る製造方法では、前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝であることは好ましい。この面方位は、活性層におけるＩｎ取り込み量、およびＩｎの均一分散性、ならびにピエゾ電界抑制による素子特性向上の観点から好適である。また、本発明に係る製造方法では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあることができる。この角度範囲も、上記の観点から好適である。さらに、本発明に係る製造方法では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあることができる。この角度範囲も上記の観点から好適である。
【００２３】
本発明に係る製造方法では、前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、前記活性層はＩｎＧａＮ層を含み、前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。この製造方法によれば、この波長範囲の発光を生成するIII族窒化物半導体発光素子の製造において、良好なオーミック接触を形成できる。
【００２４】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、（ｂ）前記半極性主面の上に設けられ、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、（ｃ）前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極とを備える。前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、二次イオン質量分析法により求めた前記界面から前記活性層への方向における酸素濃度の最大値をＡとし、この酸素濃度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が０．９以下である。
【００２５】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子は、（ａ）III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、（ｂ）前記半極性主面の上に設けられ活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、（ｃ）前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極とを備える。前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、前記ｐ型コンタクト層の酸素濃度は、前記界面から前記活性層の方向に関する酸素濃度のプロファイルに関して、前記ｐ型コンタクト層における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。
【００２６】
このIII族窒化物半導体発光素子によれば、半導体積層の活性層及びｐ型コンタクト層が半極性主面の法線方向に積層されている。また、この半極性主面はIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜している。これ故に、ｐ型コンタクト層のエピ表面は、酸素を含む大気にさらされたとき容易に酸化されて、ｃ面における酸化膜より厚い自然酸化膜が形成される。しかしながら、エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ｐ型コンタクト層における該酸素濃度の平均値を基準にした上記の範囲にある。この範囲の酸素濃度であれば、III族窒化物半導体発光素子は、良好なオーミック接触を有する。
【００２７】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）による分析結果において、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面に酸化膜が存在していない。
【００２８】
このIII族窒化物半導体発光素子によれば、エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ＴＥＭによる断面観察において酸化膜の存在を確認できない。
【００２９】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は４５度以上８０度以下の範囲にあり、前記界面の前記傾斜における傾斜角は４５度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすいので、酸素を含む大気にコンタクト層の表面がさらされるとき良好なオーミック接触が得られる。
【００３０】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあり、前記界面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の角度範囲の半極性面では、コンタクト層の表面に、酸化されやすいステップが形成される。また、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあり、前記界面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度は、コンタクト層に酸素が取り込まれやすいという性質を示す。さらに、また、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあり、前記界面は｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度は、コンタクト層に酸素がより取り込まれやすいという性質を示す。
【００３１】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の波長範囲の発光を生成するIII族窒化物半導体発光素子において、コンタクト層と電極との電気的接触を低抵抗にできる。
【００３２】
本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子では、前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらのうちの複数の元素を構成元素として含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。このIII族窒化物半導体発光素子によれば、上記の金属を電極のために使用できる。
【００３３】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法が提供される。また、本発明によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本実施の形態に係る窒化物半導体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窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態に係る窒化物半導体光素子を製造する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、実施例において作製された半導体レーザの構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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、本発明のIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びIII族窒化物半導体発光素子に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３７】
図１は、本実施の形態に係る窒化物系半導体光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物系半導体光素子ＬＤ１としては、例えば半導体レーザ等があるが、本実施の形態は発光ダイオード（ＬＥＤ）にも適用可能である。図１を参照すると、座標系Ｓが示されている。窒化物系半導体光素子ＬＤ１は基板１１上に設けられる。基板１１の主面１１ａの法線ＶＮはＺ軸の方向を向いており、また主面１１ａはＸ方向及びＹ方向に延びている。Ｙ軸はａ軸の方向に向いている。本実施例では、主面１１ａは半極性面を含み、この半極性主面はIII族窒化物半導体からなる。このIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして、主面１３ａは傾斜している。本実施例では、傾斜の方向は、例えば該III族窒化物半導体のｍ軸の方向である。半導体レーザＬＤ１のための光導波路は、主面１１ａの法線方向ＶＮ及びｍ軸方向によって規定されるｍ−ｎ面に沿って延在している。
【００３８】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１は、半導体レーザに好適な構造を有する。窒化物系半導体光素子ＬＤ１は、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３と、発光領域１５と、第２の窒化ガリウム系半導体領域１７を備える。発光層１５は、活性層１９を含み、活性層１９は、交互に配列された井戸層２１及び障壁層２３を含む量子井戸構造を有する。発光層１５は、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３と第２の窒化ガリウム系半導体領域１７との間に設けられている。第１の窒化ガリウム系半導体領域１３は、一又は複数のｎ型窒化ガリウム系半導体層（本実施例では、窒化ガリウム系半導体層５５、５７）を含むことができる。第２の窒化ガリウム系半導体領域１７は、障壁層のバンドギャップよりも大きな窒化ガリウム系半導体層３１と、一又は複数のｐ型窒化ガリウム系半導体層（本実施例では、窒化ガリウム系半導体層５１、５３）とを含む。
【００３９】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１では、井戸層２１は、そのｃ軸方向に延びる基準軸（ベクトルＶＣ１で示される）に直交する面に対して傾斜角αで傾斜した基準平面ＳＲ１に沿って延びている。傾斜角αは４５度以上８０度未満の範囲であることができる。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面は酸化されやすい。
【００４０】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１における基板１１を説明する。基板１１の主面１１ａは、III族窒化物半導体ＩｎＳＡｌＴＧａ１−Ｓ−ＴＮ（０≦Ｓ≦１、０≦Ｔ≦１、０≦Ｓ＋Ｔ≦１）からなることができる。六方晶系半導体としては、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等であることができる。基板１１の主面１１ａは、該六方晶系半導体のｃ軸（例えばベクトルＶＣ２で示される）に直交する平面から４５度以上８０度以下の範囲の傾斜角βで傾斜した平面に沿って延びている。傾斜角βは、発光層１５の歪みによる結晶軸のわずかな傾斜を除けば、傾斜角αに実質的に等しい。また、ベクトルＶＣ２は、発光層１５の歪みによる結晶軸のわずかな傾斜を除けば、ベクトルＶＣ１に実質的に等しい。
【００４１】
第１の窒化ガリウム系半導体領域１３、発光層１５、及び第２の窒化ガリウム系半導体領域１７は、基板１１の主面１１ａ上において所定の軸Ａｘの方向（例えばＺ軸の方向）に配列されている。所定の軸Ａｘの方向は、基板１１のｃ軸の方向と異なる。
【００４２】
井戸層２１は歪みを内包しており、井戸層２１におけるピエゾ電界は第２の窒化ガリウム系半導体領域１７から第１の窒化ガリウム系半導体領域１３へ向かう方向と逆向きの成分を有する。第２の窒化ガリウム系半導体領域１７の窒化ガリウム系半導体層３１は発光層１５に隣接している。井戸層２１は六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなり、井戸層２１は例えばＩｎＧａＮといった、インジウムを含む窒化ガリウム系半導体からなることができる。障壁層２３は窒化ガリウム系半導体からなり、障壁層２３は、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等であることができる。井戸層２１の厚さは障壁層２３の厚さより小さい。図１に示されたベクトルＶＣ１は、例えば結晶軸＜０００１＞軸及び結晶軸＜０００−１＞のいずれかの方向を向く、ここで＜０００１＞軸に対して逆向きの結晶軸は＜０００−１＞で表される。
【００４３】
ＩｎＮのａ軸及びｃ軸方向の格子定数はＧａＮのａ軸及びｃ軸方向の格子定数より大きいので、井戸層２１がＩｎＧａＮからなるとき、ＩｎＧａＮ井戸層は、キャリアに対して障壁を提供する障壁層から応力（圧縮歪み）を受けて、歪みを内包することになる。
【００４４】
半導体発光素子ＬＤ１では、第１の窒化ガリウム系半導体領域１３内のｎ型窒化ガリウム系半導体層５５は、例えばＳｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層であり、その厚さは例えば２３００ｎｍである。そのＡｌ組成は例えば０．０４である。ｎ型窒化ガリウム系半導体層５５は例えばＳｉドープｎ型ＧａＮ層であり、その厚さは例えば５０ｎｍである。発光層１５は、第１及び第２の光ガイド層５９ａ、５９ｂを含むことができる。活性層１９は光ガイド層５９ａ、５９ｂの間に設けられている。光ガイド層５９ａ、５９ｂは、例えばアンドープＩｎＧａＮ及び／又はアンドープＩｎＧａＮからなることができ、インジウム組成は例えば０．０６である。光ガイド層５９ａ、５９ｂの厚さは例えば１００ｎｍである。
【００４５】
また、第２の窒化ガリウム系半導体領域１７のｐ型窒化ガリウム系半導体層３１は、例えばＭｇドープｐ型ＡｌＧａＮ層であり、アルミニウム組成は例えば０．１８である。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３１の厚さは例えば２０ｎｍである。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５１は、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層であり、アルミニウム組成は例えば０．０６である。Ｍｇドープｐ型窒化ガリウム系半導体層５１の厚さは例えば４００ｎｍである。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５３はｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含む。ｐ型窒化ガリウム系半導体層５３はＭｇドープｐ＋型ＧａＮコンタクト層であり、その厚さは例えば５０ｎｍである。
【００４６】
半導体積層（１３、１５、１７）１２上に電極６５を形成する。第１の電極（例えば、アノード電極）６５がコンタクト層５３上に形成される。必要な場合には、電極６５上に開口を有する保護膜をエピ表面上に設けることができる。また、第２の電極（例えば、カソード電極）６７が基板裏面１３ｂ上に形成される。これらの電極を介するキャリアの注入に応答して活性層１９はレーザ光を生成する。活性層１９のピエゾ電界は小さいので、ブルーシフトが小さい。
【００４７】
半導体発光素子LD１では、電極６５は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらの元素を構成元素として含む合金の少なくともいずれかを含むことができる。上記の金属を電極６５のために使用できる。
【００４８】
半導体発光素子ＬＤ１の半導体積層１２は、主面１１ａの上に設けられ活性層１９及びｐ型コンタクト層５３を含み、電極６５は半導体積層１２におけるコンタクト層５３に接触を成す。半導体積層１２の活性層１９及びコンタクト層５３は主面１１ａの法線方向Ａｘに配列されている。ｐ型コンタクト層５３と電極６５との界面ＪＣは、III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面ＳＲ２に沿って延在する。ｐ型コンタクト層５３の成膜中には、酸素が不可避的に取り込まれる。しかしながら、電極６５の形成の際にコンタクト層３５の表面が大気にさらされないので、大気からの酸素の追加がない。このため、ｐ型コンタクト層５３の酸素濃度は、ｐ型コンタクト層５３における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。
【００４９】
この半導体発光素子ＬＤ１によれば、半導体積層１２及びコンタクト層５３が、半極性を示す主面１１ａの法線方向ＶＮに積層されている。また、この半極性主面１１ａはIII族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜するので、コンタクト層５３のエピ表面５３ａは、酸素を含む大気にさらされたとき容易に酸化されて、ｃ面における酸化膜より厚い自然酸化膜（例えば酸化ガリウム）が形成される。これは、コンタクト層３５の酸素プロファイルに影響を与える。しかしながら、エピタキシャル成長の完了の後であって電極６５のための導電膜の成膜の完了までに、コンタクト層５３のエピ表面５３ａが、酸素を含む大気にさらされないとき、コンタクト層５３における該酸素濃度の平均値を基準に−１％以上＋１％以下の範囲にある。この範囲の酸素濃度であれば、半導体発光素子ＬＤ１は、良好なオーミック接触を有する。
【００５０】
具体的には、ＴＥＭによる分析結果において、ｐ型コンタクト層５３と電極６５との界面ＪＣに、ガリウム酸化物といった自然酸化膜が実質的に存在していない。エピタキシャル成長の完了の後であって電極のための導電膜の成膜の完了までに、ｐ型コンタクト層のエピ表面が、酸素を含む大気にさらされないとき、ＴＥＭによる断面観察において酸化膜の存在を確認できない。
【００５１】
活性層１９は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられることができる。上記の波長範囲の発光を生成する半導体発光素子ＬＤ１において、コンタクト層５３と電極６５との電気的接触を低抵抗にできる。
【００５２】
半導体発光素子ＬＤ１では、主面１１ａはｍ軸の方向に傾斜されることができる。主面１１ａの傾斜における傾斜角は、ｃ面を基準にして７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣの傾斜における傾斜角も、ｃ面を基準にして７０度以上８０度以下の範囲にあることが好ましい。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面１１ａでは、コンタクト層５３の表面５３ａは、酸化されやすいステップが形成される。また、主面１１ａの傾斜における傾斜角は、ｃ面を基準にして７５度以上７９度以下の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣの傾斜における傾斜角も、ｃ面を基準にして７５度以上７９度以下の範囲にあることが好ましい。この半導体発光素子ＬＤ１によれば、上記の角度範囲の半極性面１１ａは良好な発光特性を付与できる。さらに、半導体発光素子ＬＤ１では、基板１１の主面１１ａは｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にあることが好ましい。界面ＪＣは｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。この角度範囲では、コンタクト層５３の表面５３ａは、酸化されやすいステップが形成される。さらにまた、上記の角度は、｛２０−２１｝面と同様の性質を示す。さらに、基板１１の主面１１ａは｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲にあることが好ましい。また、界面ＪＣは｛２０−２１｝面から−３度以上＋３度の範囲の基準面に沿って延在することが好ましい。上記の角度では、原子ステップが顕著に現れるため、コンタクト層に酸素がとりこまれやすい。
【００５３】
半導体発光素子ＬＤ１では、基板１１がＧａＮからなり、活性層１９はＩｎＧａＮ井戸層を含み、コンタクト層５３がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含むことが好適である。このコンタクト層５３と電極６５との界面に自然酸化物膜は形成されていないとき、良好なオーミック特性が得られる。
【００５４】
窒化物系半導体光素子ＬＤ１では、基準平面ＳＲ１はａ軸の方向に傾斜していることができる。本実施例では、窒化物系半導体光素子ＬＤ１の光導波路がｃ軸及びｍ軸により規定される平面に延在するけれども、本実施の形態は、これに限定されることなく、ｍ面劈開が可能であるようにｃ軸の傾斜をａ軸の方向に為すことができる。また、ａ面劈開が可能であるようにｃ軸の傾斜をｍ軸の方向に為すことができる。
【００５５】
図２〜図４は、本実施の形態に係る窒化物系半導体光素子を製造する方法及びエピタキシャルウエハを製造する方法における主要な工程を示す図面である。図２の（ａ）部に示されるように、工程Ｓ１０１では、窒化物系半導体光素及びエピタキシャルウエハを製造するための基板７１を準備する。基板７１は、例えば六方晶系半導体からなることができる。基板７１は主面７１ａ及び裏面７１ｂを有する。図２の（ａ）部を参照すると、基板７１の六方晶系半導体のｃ軸方向を示すベクトルＶＣ及び主面７１ａの法線ベクトルＶＮが記載されており、ベクトルＶＣ２は例えば｛０００１｝面の向きを示している。この基板７１によれば、成長用の主面が傾斜角（オフ角）βを有する半極性を提供できる。基板７１の主面７１ａの傾斜角は、該六方晶系半導体の｛０００１｝面を基準にして、４５度以上８０度以下の範囲である。六方晶系半導体III族窒化物からなる表面の傾斜角が４５度以上８０度以下であるとき、その表面は、酸素を含む大気において、六方晶系半導体III族窒化物からなるｃ面に比べて酸化されやすく、これ故に、厚い自然酸化膜が形成される。
【００５６】
基板７１のエッジ上における２点間の距離の最大値Ｄｉａは４５ｍｍ以上であることができる。このような基板は例えばウエハと呼ばれている。基板７１の裏面１１ｂについては、基板７１と実質的に平行にできる。また、基板７１はＧａＮからなるとき、良好な結晶品質のエピタキシャル成長が可能である。
【００５７】
引き続く工程では、半導体結晶がエピタキシャルに成長される。上記の傾斜角の主面７１ａの基板７１は、活性層内に井戸層がｃ面から上記の角度範囲内で傾斜するように、エピタキシャル半導体領域を形成することを可能にする。
【００５８】
また、本実施例では、基板７１のｃ軸は、該六方晶系半導体III族窒化物のｍ軸の方向に傾斜している。基板７１の主面７１ａが基板７１の六方晶系半導体のｍ軸方向に傾斜すると共にレーザ導波路がｍ軸によって規定される平面に沿って延在するとき、レーザ特性が向上する。
【００５９】
III族窒化物のエピタキシャル成長が可能な成長炉を含む処理装置１０の成長炉１０ａのチャンバに基板７１を配置する。処理装置１０は、成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバ、及び第１のチャンバ１０ａと第２のチャンバ１０ｂとを接続する連結通路１０ｃを含む。連結通路１０ｃは、成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタ１０ｄを含む。成長炉１０ａの第１のチャンバ及び成膜炉１０ｂの第２のチャンバは真空排気系１０ｅに接続される。
【００６０】
図２の（ｂ）部に示されるように、工程Ｓ１０２では、成膜に先立って、処理装置１０の成長炉１０ａにガスＧ０を供給しながら基板７１に熱処理を行って、改質された主面７１ｃを形成する。この熱処理は、アンモニア及び水素を含むガスの雰囲気中で行われることができる。熱処理温度Ｔ０は、例えば摂氏８００度以上１２００度以下であることができる。熱処理時間は、例えば１０分程度である。この工程によれば、主面７１ａの傾斜によって、半極性の主面にはｃ面主面とは異なる表面構造が形成される。成膜に先立つ熱処理を基板７１の主面７１ａに施すことによって、ｃ面主面では得られない半導体主面に改質が生じる。窒化ガリウム系半導体からなるエピタキシャル成長膜が、基板７１の改質された主面７１ｃ上に堆積される。
【００６１】
図２の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０３では、熱処理の後に、第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３を基板７１の表面７１ｃ上にエピタキシャルに成長する。この成長のために有機金属気相成長法が用いられる。成長用の原料ガスとしては、ガリウム源、インジウム源、アルミニウム源及び窒素源が使用される。ガリウム源、インジウム源及び窒素源は、それぞれ、例えばＴＭＧ、ＴＭＩ、ＴＭＡ及びＮＨ３である。この成長のために、原料ガスＧ１を処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。窒化ガリウム系半導体領域７３の主面７３ａは、窒化ガリウム系半導体のｃ面から４５度以上８０度以下の範囲の角度（基板主面の傾斜角）で傾斜している。以下、同様に、窒化ガリウム系半導体層は主面７１ａの法線方向に順に形成されるとき、成長された窒化ガリウム系半導体層の表面は、基板７１の主面７１ａの傾斜を反映した面方位を示し、成長されたエピ表面は主面７１ａの表面構造を引き継ぐ。第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３は、一又は複数の窒化ガリウム系半導体層（例えば窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９）を含むことができる。例えば、窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９は、それぞれ、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＧａＮ層、ｎ型ＩｎＧａＮ層又はｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層であることができる。窒化ガリウム系半導体層２５、２７、２９は、基板７１の主面７１ｃ上に順にエピタキシャルに成長される。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５は例えば基板７１の全表面を覆うバッファ層である。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５の厚さは例えば５０ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ層２５上にｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７を成長する。ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７は例えばｎ型クラッド層である。ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ層２７上にｎ型ＩｎＧａＮ層２９を成長する。ｎ型ＩｎＧａＮ層２９は例えば活性層のための緩衝層又は光ガイド層であり、ｎ型ＩｎＧａＮ層２９の厚さは例えば１００ｎｍである。
【００６２】
次の工程では、図３〜図４に示されるように、窒化物系半導体発光素子の活性層７５を作製する。活性層７５は、３７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長領域にピーク波長を有する発光スペクトルを生成するように設けられる。また、基板７１の主面７１ａが７０度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜するとき、より好ましくは、活性層７５は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長領域にピーク波長を有する発光スペクトルを生成するように設けられる。
【００６３】
工程Ｓ１０４では、図３の（ａ）部に示されるように、窒化ガリウム系半導体からなり活性層７５の量子井戸構造のための障壁層７７を形成する。処理装置１０の成長炉１０ａに原料ガスＧ２を供給して、障壁層７７は緩衝層上に成長温度ＴＢで成長される。この障壁層７７はＩｎＹＧａ１−ＹＮ（インジウム組成Ｙ：０≦Ｙ≦０．０５、Ｙは歪み組成）からなる。障壁層７７の成長は、例えば摂氏７００度以上摂氏１０００度以下の温度範囲内の成長温度ＴＢで行われる。本実施例では、ガリウム源及び窒素源を含む原料ガスＧ２を処理装置１０の成長炉１０ａに供給してアンドープＧａＮを成長温度ＴＢで成長する。ＧａＮ障壁層の厚さは例えば１５ｎｍである。障壁層７７は、主面７３ａ上に成長されるので、障壁層７７の表面は、主面７３ａの表面構造を引き継ぐ。
【００６４】
障壁層７７の成長終了後に、ガリウム原料の供給を停止して窒化ガリウム系半導体の堆積を停止させる。障壁層７７を成長した後に、井戸層を成長する前に成長温度ＴＢから成長温度ＴＷに成長装置１０の成長炉１０ａの温度を変更する。この変更期間中に、例えばアンモニアといった窒素源ガスを処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。
【００６５】
工程Ｓ１０５では、図３の（ｂ）部に示されるように、処理装置１０の成長炉１０ａの温度を井戸層成長温度ＴＷに保ちながら、障壁層７７上に量子井戸構造のための井戸層７９を成長する。井戸層７９はＩｎＸＧａ１−ＸＮ（インジウム組成Ｘ：０＜Ｘ＜１、Ｘは歪み組成）といった、インジウムを含む窒化ガリウム系半導体からなる。井戸層７９は、障壁層７７のバンドギャップエネルギより小さいバンドギャップエネルギを有する。井戸層７９の成長温度ＴＷは成長温度ＴＢより低い。本実施例では、ガリウム源、インジウム源及び窒素源を含む原料ガスＧ３を処理装置１０の成長炉１０ａに供給してアンドープＩｎＧａＮを成長する。井戸層７９の膜厚は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。また、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ井戸層７９のインジウム組成Ｘは、０．０５より大きいことが好ましい。井戸層７９のＩｎＸＧａ１−ＸＮは０．５より小さいことが好ましい。この範囲のインジウム組成のＩｎＧａＮの成長が可能となり、波長３７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の発光素子を得ることができる。井戸層７９の成長は、例えば摂氏６００度以上摂氏９００度以下の温度範囲内の成長温度ＴＷで行われる。ＩｎＧａＮ井戸層の厚さは例えば３ｎｍである。井戸層７９の主面は、障壁層７７の主面上にエピタキシャルに成長されるので、井戸層７９の表面は、障壁層７７の表面構造を引き継ぐ。また、障壁層７７の主面の傾斜角に応じて、窒化ガリウム系半導体のｃ面から所定の範囲の角度で傾斜する。
【００６６】
井戸層７９の成長が完了する後に、障壁層を成長する前に成長温度ＴＷから成長温度ＴＢに処理装置１０の成長炉１０ａの温度を変更する。この変更期間中に、例えばアンモニアといった窒素源ガスを処理装置１０の成長炉１０ａに供給する。処理装置１０の成長炉１０ａの昇温が完了した後に、図３の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０６では、処理装置１０の成長炉１０ａの温度を成長温度ＴＢに保ち、原料ガスＧ４を処理装置１０の成長炉１０ａに供給しながら、窒化ガリウム系半導体からなる障壁層８１を成長する。本実施例では、障壁層８１は例えばＧａＮからなり、障壁層８１の厚さは例えば１５ｎｍである。障壁層８１の主面は、井戸層７９の主面上にエピタキシャルに成長されるので、障壁層８１の表面は、井戸層７９の表面構造を引き継ぐ。
【００６７】
工程Ｓ１０７で同様に繰り返し成長を行って、図４の（ａ）部に示されるように量子井戸構造の活性層７５を成長する。活性層７５は３つの井戸層７９と４つの障壁層７７、８１を含む。この後に、工程Ｓ１０８では、図４の（ｂ）部に示されるように、原料ガスG５を供給して必要な半導体層（例えば光ガイド層）を含む発光層８３を形成する。活性層７５と第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５との間にある発光層８３内の半導体層のバンドギャップは、第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５内にあり発光層８３に隣接する窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップより小さい。また、必要な場合には半導体レーザの光ガイドのために一対の光ガイド層８４ａ、８４ｂを成長することができる。一対の光ガイド層は活性層を挟む。これらの光ガイド層は例えばＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＧａＮからなることができる。
【００６８】
図４の（ｃ）部に示されるように、工程Ｓ１０９では、発光層８３上に、原料ガスG６を供給して第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５をエピタキシャルに成長する。この成長は、処理装置１０の成長炉１０ａを用いて行われる。第２導電型窒化ガリウム系半導体領域８５は、例えば電子ブロック層３２、ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３及びｐ型コンタクト層３５を含むことができる。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３は例えばｐ型クラッド層であることができる。電子ブロック層３２は例えばアンドープ又はｐドープのＡｌＧａＮからなることができる。ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３はｐ型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ又はｐ型ＩｎＡｌＧａＮからなることができる。ｐ型コンタクト層３５はｐ型ＧａＮからなることができる。本実施例では、電子ブロック層３２、ｐ型窒化ガリウム系半導体層３３、ｐ型コンタクト層３５の成長温度は、例えば摂氏１１００度である。第２導電型窒化ガリウム系半導体領域３１の形成の後に、図４の（ｃ）部に示されるエピタキシャルウエハＥが完成する。
【００６９】
エピタキシャルウエハＥにおいて、第１導電型窒化ガリウム系半導体領域７３、発光層８３、及び第２導電型窒化ガリウム系半導体層８５は、通常、基板７１の主面７１ａの法線軸の方向に配列されている。該六方晶系半導体のｃ軸の方向は基板７１の主面７１ａの法線軸の方向と異なる。エピタキシャル成長の成長方向はｃ軸方向である一方で、この成長方向は半導体層７３、８３、８５の積層方向と異なる。
【００７０】
次いで、図５及び図６を参照しながら、ｐ型コンタクト層として窒化ガリウム系半導体層を有するエピタキシャウエハＥ上に電極を形成する。第１の電極（例えば、アノード電極）をコンタクト層３５上に形成する。
【００７１】
まず、工程Ｓ１１０では、図５の（ａ）部に示すように、通路１０ｃのシャッタ１０ｄを開けて、処理装置１０の成長炉１０ａのチャンバから処理装置１０の成膜炉１０ｂのチャンバにエピタキシャウエハＥを移動する。移動が完了した後にシャッタ１０ｄを閉じて、処理装置１０の成膜炉１０ｂのチャンバの真空排気を行う。
【００７２】
処理装置１０の成長炉１０ａの第１のチャンバにおいて、半導体積層１２を有機金属気相成長法で形成した。引き続き、処理装置１０の成膜炉１０ｂの第２のチャンバにおいて、酸化防止膜８７の堆積が行われる。酸化防止膜８７は、コンタクト層３５に構成元素として含まれる、例えばガリウムといったIII族元素の酸化物よりも酸素と結合しやすい元素を含むことが好適である。工程Ｓ１１１では、図５の（ｂ）部に示すように、処理装置１０の成膜炉１０ｂを用いて半導体積層１２の表面（コンタクト層表面）を覆う酸化防止膜８７を形成して、第１の基板生産物Ｅ１を形成する。この製造方法によれば、ｐ型コンタクト層３５の表面が大気へ露出されることを避けながら、半導体積層１２の成膜と酸化防止膜８７の成膜とが互いに影響することなく、これらの成膜を連続して行うことができる。酸化防止膜８７の厚さは、コンタクト層表面の原子ステップを効果的に覆うために、１ｎｍ以上であることが好ましい。酸化防止膜８７の厚さは生産性等の観点から１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７３】
酸化防止膜８７は例えばIII族窒化物とは異なる材料からなることが好ましい。酸化防止膜８７の材料は、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料の少なくともいずれかを含むことができる。この製造方法によれば、酸化防止膜８７は、上記の材料の膜を含むことができる。また、酸化防止膜８７は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜の少なくともいずれかを含むことができる。これらの材料によれば、酸化防止膜が酸素を効果的に取り込むことができ、結果、酸化ガリウム膜の形成を確実に防止又は抑制できる。
【００７４】
また、酸化防止膜８７は帯電防止膜を含むことができる。酸化防止膜が導電性を有することにより、ｐ型コンタクト層の酸化防止と同時に、ゴミ、ホコリ等の付着を防止又は抑制でき、結果、高品質な発光素子を製造できる。帯電防止膜としては、界面活性剤、導電性ポリマー、カーボンブラックや銀などの導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂またはシロキサン系材料などを用いることができる。具体的に界面活性剤として、非イオン系のグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、Ｎ−２−ヒドロキシエチル−Ｎ−２−ヒドロキシアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸エステル、アルキルジエタノールアマイドなど、アニオン系のアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルホスフェートなど、カチオン系のテトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩など、両性のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリウムベタインなどを用いると良い。そして界面活性剤を用いる場合、帯電防止膜１０９、帯電防止膜１１０の膜厚は、それぞれ０．０１μｍ〜１μｍ程度とするのが良い。導電性ポリマーは、例えばポリピロール系、ポリチオフェン系のポリマーを用いることができる。なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は、置換基に水素の他、フッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち、少なくとも１種を有していても良い。シロキサン系樹脂にはオリゴマーも含まれる。
【００７５】
工程Ｓ１１２では、図５の（ｃ）部に示すように、処理装置１０から別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する。処理装置１０から第１の基板生産物Ｅ１を取り出して、別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を配置するために第１の基板生産物Ｅ１は大気にさらされる。
【００７６】
この製造方法によれば、成長炉１０ａからの取り出しに先立ってｐ型コンタクト層３５のエピ表面に酸化防止膜８７を形成するので、処理装置１０から別の処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する際に、酸素を含む大気中を第１の基板生産物Ｅ１が移動するけれども、エピ表面は、大気中の酸素による酸化の影響を受けない。
【００７７】
工程Ｓ１１３では、図６の（ａ）部に示すように、処理装置８のエッチャ８ａに第１の基板生産物Ｅ１を配置した後に、処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去して、ｐ型コンタクト層３５の表面を露出させて第２の基板生産物Ｅ２を形成する。この除去は、例えばドライエッチング等により行われる。
【００７８】
第１の基板生産物Ｅ１の移動により、酸化防止膜の除去及び電極のための導電膜の成膜が可能な処理装置８のエッチャ８ａのチャンバに基板生産物Ｅ１を配置する。処理装置８は、エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバ、及び第２のチャンバ８ａと第１のチャンバ８ｂとを接続する連結通路８ｃを含む。連結通路１０ｃは、エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタ８ｄを含む。エッチャ８ａの第２のチャンバ及び成膜炉８ｂの第１のチャンバは真空排気系８ｅに接続される。処理装置８の第２のチャンバにおいて酸化防止膜８７の除去が行われることができ、処理装置８の第１のチャンバにおいてｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に電極のための導電膜を形成することができる。この製造方法によれば、大気へのｐ型コンタクト層表面の露出を避けながら、酸化防止膜８７の除去とその後の電極膜の成膜とが互いに影響することなく、これらの処理を連続して行うことができる。
【００７９】
工程Ｓ１１４では、図６の（ｂ）部に示すように、通路８ｃのシャッタ８ｄを開けて、処理装置８のエッチャ８ａのチャンバから処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバに第２の基板生産物Ｅ２を移動する。移動が完了した後にシャッタ８ｄを閉じて、処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバの真空排気を行う。
【００８０】
工程Ｓ１１５では、図６の（ｃ）部に示すように、処理装置８の成膜炉８ｂのチャンバにおいて、ｐ型コンタクト層３５の露出された表面の上に、電極のための導電膜８９を成長して、第３の基板生産物Ｅ３を形成する。導電膜８９は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又はこれらの合金の少なくともいずれかを含むことができる。この導電膜８９によれば低電圧で効率よく発光させることができる。
【００８１】
工程Ｓ１１５の後に、第３の基板生産物Ｅ３を処理装置８の成膜炉８ｂから取り出した後に、導電膜８９のパターン形成を行う。このパターン形成方法としてはフォトリソグラフィ、エッチング等が挙げられる。パターン形成の後に、必要な場合には、電極のための開口を有する保護膜をエピ面上に形成することができる。さらに次の工程では、第２の電極（例えば、カソード電極）を基板裏面７１ｂ上に形成する。これらの工程により、基板生産物が形成される。電極の形成の後に、基板生産物を分離して、レーザキャビティのための共振器面を有するレーザバーを作製することができる。
【００８２】
上記の製造方法によれば、エピタキシャル基板Ｅの表面を覆う酸化防止膜８７を処理装置１０で形成して第１の基板生産物Ｅ１を形成した後に、処理装置１０から処理装置８に第１の基板生産物Ｅ１を移動する。処理装置８において第１の基板生産物Ｅ１から酸化防止膜８７を除去してｐ型コンタクト層３５の表面を露出した後に、処理装置８において、ｐ型コンタクト層の露出された表面の上に導電膜８９を形成する。このため、ｐ型コンタクト層３５が成長された後にｐ型コンタクト層３５の露出された表面が大気にさらされることなく、導電膜８９が成長される。これらの工程により、ｐ型コンタクト層３５の表面が大気にさらされることに起因した酸化を避けることができる。
【００８３】
（実施例１）
図７に示す構造を有する半導体レーザＬＤ０を作製した。ｍ軸方向に７５度オフしたＧａＮウエハ９０を準備した。ＧａＮウエハ９０を成長炉に配置した後に、アンモニア及び水素の雰囲気中で熱処理を行った。熱処理温度は摂氏１１００度であり、熱処理時間は約１０分であった。
【００８４】
熱処理の後に、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（８．２μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、クラッド層のためのｎ型ＡｌＧａＮ層９１をＧａＮウエハ９０上に摂氏１１５０度で成長した。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の厚さは２３００ｎｍであった。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１の成長速度は４６．０ｎｍ／分であった。ｎ型ＡｌＧａＮ層９１のＡｌ組成は０．０４であった。
【００８５】
次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、ｎ型ＡｌＧａＮ層９１上にｎ型ＧａＮ層９２を摂氏１１５０度で成長した。ｎ型ＧａＮ層９２の厚さは５０ｎｍであった。ｎ型ＧａＮ層９２の成長速度は５８．０ｎｍ／分であった。
【００８６】
ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ａをｎ型ＧａＮ層９４上に摂氏８４０度で成長した。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの厚さは６５ｎｍであった。ｎ型ＩｎＧａＮ層９３ａの成長速度は６．７ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層９３ａのＩｎ組成は０．０５であった。
【００８７】
次いで活性層９４を形成した。ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層を摂氏７４５度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。
【００８８】
次いで、成長炉の温度を摂氏７４５度に維持しながら、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（０．３μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長した。ＧａＮ層の厚さは１ｎｍであった。ＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。アンドープＧａＮ層を成長した後に、成長炉の温度を摂氏７４５度から摂氏８７０度に変更した。ＴＭＧ（２４．４μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（１．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、障壁層のためのアンドープＩｎＧａＮ層をアンドープＩｎＧａＮ井戸層上に摂氏８７０度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは１５ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は６．７ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．０２であった。
【００８９】
次いで、成長炉の温度を摂氏８７０度から摂氏７４５度に変更した。この後に、ＴＭＧ（１５．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（２９．０μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（８ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＩｎＧａＮ井戸層をＩｎＧａＮ層上に摂氏７４５度で成長した。ＩｎＧａＮ層の厚さは３ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層の成長速度は３．１ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層のＩｎ組成は０．２５であった。
【００９０】
井戸層及び障壁層の成長を２回繰り返した。この後に、ＴＭＧ（１３．０μｍｏｌ／分）、ＴＭＩ（４．６μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（６ｓｌｍ）を成長炉に供給して、光ガイド層のためのアンドープＩｎＧａＮ層９３ｂを活性層９４上に摂氏８４０度で成長した。ＩｎＧａＮ層９３ｂの厚さは６５ｎｍであった。ＩｎＧａＮ層９３ｂの成長速度は６．７ｎｍ／分であった。次いで、ＴＭＧ（９８．７μｍｏｌ／分）及びＮＨ３（５ｓｌｍ）を成長炉に供給して、アンドープＧａＮ層９６をＩｎＧａＮ層９３ｂ上に摂氏１１００度で成長した。ＧａＮ層９６の厚さは５０ｎｍであった。ＧａＮ層９６の成長速度は５８．０ｎｍ／分であった。アンドープＩｎＧａＮ層９３ｂのＩｎ組成は０．０５であった。
【００９１】
次いで、ＴＭＧ（１６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（２．８μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９７をＧａＮ層９６上に摂氏１１００度で成長した。ＡｌＧａＮ層９７の厚さは２０ｎｍであった。ＡｌＧａＮ層９７の成長速度は４．９ｎｍ／分であった。ｐ型ＡｌＧａＮ層９７のＡｌ組成は０．１５であった。
【００９２】
ＴＭＧ（３６．６μｍｏｌ／分）、ＴＭＡ（３．０μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（６ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＡｌＧａＮ層９８をｐ型ＡｌＧａＮ層９７上に摂氏１１００度で成長した。ＡｌＧａＮ層９８の厚さは４００ｎｍであった。Ａｌの組成は０．０６であった。ＡｌＧａＮ層９８の成長速度は１３．０ｎｍ／分であった。また、ＴＭＧ（３４．１μｍｏｌ／分）、ＮＨ３（５ｓｌｍ）及びＣｐ２Ｍｇを成長炉に供給して、ｐ型ＧａＮ層９９をｐ型ＡｌＧａＮ層９８上に摂氏１１００度で成長した。ＧａＮ層９９の厚さは５０ｎｍであった。ｐ型ＧａＮ層９９の成長速度は１８．０ｎｍ／分であった。これらの工程によってエピタキシャルウエハが作製された。
【００９３】
このエピタキシャルウエハをエピ成長チャンバから、酸素を含む大気から隔離可能な導通路を介して別のチャンバに移動する。この別のチャンバにおいて、このエピタキシャルウエハ上に非イオン系グリセリン脂肪酸エステルの界面活性剤膜からなる酸化防止膜をアンモニア雰囲気の下で形成して、第１の基板生産物を作製する。酸化防止膜の厚さは例えば０．０５μｍであった。この形成は例えばスパッタ法で行った。この後に、第１の基板生産物を、大気中を経由して、別の装置のチャンバに配置する。このチャンバにおいて、エピタキシャルウエハの表面を覆う酸化防止膜を除去して、第１の基板生産物から第２の基板生産物を作製する。別の装置のチャンバにおいて、第２の基板生産物のｐ型ＧａＮ層９９の表面が露出される。この露出、つまり酸化防止膜の除去は、例えばドライエッチング法によって行われる。この除去の後に、ｐ型ＧａＮ層上にアノード電極のためのＮｉ膜を成長した。この成膜は真空蒸着法を用いた。
【００９４】
アノード電極１００ａは、ｐ型ＧａＮ層に電気的に接続される。アノード電極はＮｉ／Ａｕからなる。
【００９５】
この後に、カソード電極１００ｂを形成した。カソードはＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕからなる。ａ面において劈開して、６００マイクロメートル長のレーザバーを作製した。図に示されたレーザダイオードが得られた。発振波長は５２０ｎｍであり、しきい値電流は９００ｍＡであった。
【００９６】
二次イオン質量分析装置（Ｃａｍｅｃａ製）を用いて、上記のエピタキシャルウエハのｐ型コンタクト層の深さ方向の酸素濃度を測定した。一次イオン種としては、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、シリコン（Ｓｉ）についてはＣｓ＋を採用し、ボロン（Ｂ）についてはＯ２＋を採用した。ｐ型コンタクト層における酸素濃度の最大値Ａ及び最小値Ｂはそれぞれ１７．１５×１０１７cm−３、１．３８×１０１７cm−３であり、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は約０．６８であった。また、得られたレーザダイオードの断面ＴＥＭ像（透過電子顕微鏡法による像）を観察したが、ｐ型ＧａＮ層とアノード電極との界面に酸化ガリウム膜の存在を確認できなかった。
【００９７】
一方、実施例１と同様にして作製したエピタキシャルウエハの表面を酸化防止膜で覆うことなく成長炉から取り出した後に、電極膜の成膜のために真空蒸着装置においてアノード電極のための電極膜を形成した。このレーザダイオードの断面ＴＥＭ像を観察したところ、ｐ型ＧａＮ層とアノード電極との界面に酸化ガリウム膜の存在を確認できた。
【００９８】
ｐ型コンタクト層に関し、界面（例えば界面ＪＣ）から活性層への方向における酸素濃度を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した結果において、その酸素濃度の最大値をＡと表し、該酸素濃度の最小値をＢと表すとき、発明者らの実験から、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）は０．９以下であり、好ましくは０．８以下であり、より好ましくは０．７以下である。上記の式の下限値については、二次イオン質量分析装置の感度等に依存するが、発明者らは０．１以上であると考えている。最大値Ａは、２．０×１０１８cm−３以下であることが好ましい。最大値Ａの下限値は、１．４×１０１７cm−３であることができる。最小値Ｂは、１．５×１０１７cm−３以下であることが好ましい。最小値Ｂの下限値は、１．０×１０１７cm−３であることができる。
【００９９】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能なIII族窒化物半導体発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、コンタクト層と電極との界面における酸化物の影響を低減可能な、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１０１】
８、１０…処理装置、ＬＤ１…窒化物半導体光素子、１１…基板、１３…第１の窒化ガリウム系半導体領域、１５…発光領域、１７…第２の窒化ガリウム系半導体領域、１９…活性層、２１…井戸層、２３…障壁層、２５、２７、２９…窒化ガリウム系半導体層、３１…窒化ガリウム系半導体層、３３、３５…窒化ガリウム系半導体層、α、β…傾斜角、ＳＲ１…基準平面、ＶＣ１、ＶＣ２…ｃ軸方向のベクトル、５１、５３…窒化ガリウム系半導体層、５５、５７…窒化ガリウム系半導体層、５９ａ、５９ｂ…光ガイド層、６１…アンドープＧａＮ層、６５、６７…電極、８７…酸化防止膜、８９…導電膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体発光素子を製造する方法であって、
III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を準備する工程と、
第１の装置を用いて、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層を前記半極性主面の上に形成する工程と、
前記第１の装置を用いて前記半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を堆積して、第１の基板生産物を形成する工程と、
前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程と、
前記第２の装置において前記第１の基板生産物から前記酸化防止膜を除去して、前記ｐ型コンタクト層の表面を露出させる工程と、
前記第２の装置において、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する工程と、
を備え、
前記酸化防止膜はIII族窒化物とは異なる材料からなり、
前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなる、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項２】
前記第１の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、
前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、
前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、
前記第１の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記半導体積層が有機金属気相成長法によって形成され、
前記第１の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の成膜が行われる、請求項１に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項３】
前記第２の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、
前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、
前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、
前記第２の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の除去が行われ、
前記第２の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に前記導電膜を形成する、請求項１又は請求項２に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項４】
前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程では、前記第１の装置から前記第１の基板生産物を取り出して前記第１の基板生産物を大気にさらした後に、前記第２の装置に前記第１の基板生産物を配置する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項５】
前記酸化防止膜の材料は、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項６】
前記酸化防止膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜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III族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項７】
前記導電膜は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｕのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項８】
前記酸化防止膜は帯電防止膜を含む、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項９】
前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１０】
前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、
前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にある、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１１】
前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜する、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１２】
前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝である、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１３】
前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、
前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、
前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられる、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１４】
III族窒化物半導体発光素子であって、
III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、
前記半極性主面の上に設けられ、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、
前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極と、
を備え、
前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、
前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、
前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、
前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、
二次イオン質量分析法により求めた前記界面から前記活性層への方向における酸素濃度の最大値をＡとし、該酸素濃度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が０．９以下である、III族窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
透過電子顕微鏡法による分析結果において、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面に酸化膜が存在していない、請求項１４に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、４５度以上８０度以下の範囲にあり、
前記界面の前記傾斜における傾斜角は、４５度以上８０度以下の範囲にある、請求項１４又は請求項１５に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、
前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあり、
前記界面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にある、請求項１４〜請求項１６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝である、請求項１４〜請求項１７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、
前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、
前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、
前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられる、請求項１４〜請求項１８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｕのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含む、請求項１４〜請求項１９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１】
III族窒化物半導体発光素子を製造する方法であって、
III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板を準備する工程と、
第１の装置を用いて、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層を前記半極性主面の上に形成する工程と、
前記第１の装置を用いて前記半導体積層の表面を覆う酸化防止膜を堆積して、第１の基板生産物を形成する工程と、
前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程と、
前記第２の装置において前記第１の基板生産物から前記酸化防止膜を除去して、前記ｐ型コンタクト層の表面を露出させる工程と、
前記第２の装置において、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に電極のための導電膜を形成する工程と、
を備え、
前記酸化防止膜はIII族窒化物とは異なる材料からなり、
前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなる、III族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項２】
前記第１の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、
前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、
前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、
前記第１の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記半導体積層が有機金属気相成長法によって形成され、
前記第１の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の成膜が行われる、請求項１に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項３】
前記第２の装置は、第１のチャンバ、第２のチャンバ、及び前記第１のチャンバと前記第２のチャンバを接続する連結通路を含み、
前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバは真空排気系に接続され、
前記連結通路は、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバを個別に真空排気可能にするためのシャッタを含み、
前記第２の装置の前記第２のチャンバにおいて、前記酸化防止膜の除去が行われ、
前記第２の装置の前記第１のチャンバにおいて、前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面の上に前記導電膜を形成する、請求項１又は請求項２に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項４】
前記第１の装置から第２の装置に前記第１の基板生産物を移動する工程では、前記第１の装置から前記第１の基板生産物を取り出して前記第１の基板生産物を大気にさらした後に、前記第２の装置に前記第１の基板生産物を配置する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項５】
前記酸化防止膜の材料は、シリコン無機化合物、金属酸化物、界面活性剤、導電性ポリマー、導電性を有する粒子が分散された樹脂、シロキサン系樹脂、またはシロキサン系材料の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項６】
前記酸化防止膜は、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、水素化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化チタン膜、または酸化クロム膜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III族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項７】
前記導電膜は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｕのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含む、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項８】
前記酸化防止膜は帯電防止膜を含む、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項９】
前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして４５度以上８０度以下の範囲の角度で傾斜する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１０】
前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、
前記基板の前記半極性面は｛２０−２１｝面から−５度以上＋５度の範囲にある、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１１】
前記ｐ型コンタクト層の前記露出された表面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にしてｍ軸の方向に７５度以上７９度以下の範囲の角度で傾斜する、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１２】
前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝である、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１３】
前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、
前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、
前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられる、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子を製造する方法。
【請求項１４】
III族窒化物半導体発光素子であって、
III族窒化物半導体からなる半極性主面を有する基板と、
前記半極性主面の上に設けられ、活性層及びｐ型コンタクト層を含む半導体積層と、
前記半導体積層における前記ｐ型コンタクト層に接触を成す電極と、
を備え、
前記半極性主面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準に傾斜し、
前記半導体積層の前記活性層及び前記ｐ型コンタクト層は前記半極性主面の法線方向に積層されており、
前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面は、前記III族窒化物半導体のｃ軸の方向に延在する基準軸に直交する平面を基準にして傾斜し、
前記ｐ型コンタクト層は窒化ガリウム系半導体からなり、
二次イオン質量分析法により求めた前記界面から前記活性層への方向における酸素濃度の最大値をＡとし、該酸素濃度の最小値をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）が０．９以下である、III族窒化物半導体発光素子。
【請求項１５】
透過電子顕微鏡法による分析結果において、前記ｐ型コンタクト層と前記電極との界面に酸化膜が存在していない、請求項１４に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１６】
前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、４５度以上８０度以下の範囲にあり、
前記界面の前記傾斜における傾斜角は、４５度以上８０度以下の範囲にある、請求項１４又は請求項１５に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１７】
前記半極性主面はｍ軸の方向に傾斜されており、
前記半極性主面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にあり、
前記界面の前記傾斜における傾斜角は、７０度以上８０度以下の範囲にある、請求項１４〜請求項１６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１８】
前記基板の前記半極性面の面方位は｛２０−２１｝である、請求項１４〜請求項１７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項１９】
前記基板の前記III族窒化物半導体はＧａＮからなり、
前記活性層は、ＩｎＧａＮ層を含み、
前記ｐ型コンタクト層がｐ型ＡｌＺＧａ１−ＺＮ（０≦Ｚ＜１）層を含み、
前記活性層は４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の発光を生成するように設けられる、請求項１４〜請求項１８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【請求項２０】
前記電極は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ又は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｕのうちの複数の元素を含む合金の少なくともいずれかを含む、請求項１４〜請求項１９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８４８３６（Ｐ２０１２−８４８３６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６５７８（Ｐ２０１１−４６５７８）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【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４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【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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