JP2006120856A

JP2006120856A - 半導体発光素子の製造方法

Info

Publication number: JP2006120856A
Application number: JP2004307090A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Morishima; 嘉克森島
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】駆動電圧を上昇させることなく、ｎ型コンタクト層の結晶性の高品質化により発光出力を上昇させ、且つ構造の簡略化によりスループットの向上でコストを下げる半導体発光素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】ｎ型コンタクト層１０の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層１を形成し、その上に、ｎ型コンタクト層１０の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層７を、成長時のＶ／III比が１５００以下、成長温度が１１５０℃以上で形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は紫外、青色レーザダイオード、紫外、青色発光ダイオード等の半導体発光素子の製造方法に関わる。詳しくは、気相成長法により窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム及びそれらの混晶（ＡｌＧａＩｎＮ）からなる高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成することで、コンタクト抵抗、直列抵抗を非常に低下させ、且つその上に、低Ｖ／III比、高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層を形成することで、結晶性を改善し発光出力を非常に高めた発光デバイスの製造方法に関するものである。

従来、紫外、青色発光ダイオードでは駆動電圧が高くなりやすく、その解決の手段の一つとして、ｎ型コンタクト層を高キャリア濃度にすることが行われていた。しかし、III族窒化物半導体層において、ｎ型半導体層を高キャリア濃度にすると転位を生じやすく、結晶の質が劣化するため、高出力化を妨げる原因となっていた。

結晶の質の劣化を抑制する方法として、特開２００２−０９４１１２号公報（特許文献１）に挙げられるような、基板と高キャリア濃度ｎ型半導体層との間に低キャリア濃度ｎ型半導体層を挟み、さらに高キャリア濃度ｎ型半導体層と発光層の間に低キャリア濃度ｎ型半導体層を挟む構造が考案された。

図７にこの半導体発光素子の構造を示す。図示するように、この特許文献１では、サファイア基板２０１上に、ＡｌＮバッファ層２０２を介して、順に、シリコンドープｎ型ＧａＮ層（第１低キャリア濃度層）２３１、シリコンドープｎ^＋型ＧａＮ層（高キャリア濃度層）２０３、シリコンドープｎ型ＧａＮ層（第２低キャリア濃度層）２０４、発光層２０５、マグネシウムドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２７１、マグネシウムドープＧａＮ第１コンタクト層２７２、マグネシウムドープｐ^＋型ＧａＮ第２コンタクト層２７３が形成される。そして、第２コンタクト層２７３の上面全体にＮｉ／Ａｕの二重層からなる透明電極２０９が形成され、その透明電極２０９の隅の部分にＮｉ／Ａｕの二重層からなるボンディングパッド２１０が形成される。又、シリコンドープｎ^＋型ＧａＮ層（高キャリア濃度層）２０３上にはＡｌからなる電極２０８が形成される。

この半導体素子は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により製造されるが、特に第１低キャリア濃度層２３１、高キャリア濃度層２０３、第２低キャリア濃度層２０４については、次のようにして製造される。

ＡｌＮバッファ層２０２を形成したサファイア基板２０１の温度を１１００℃に保持し、Ｈ₂を２０ｌ／分、ＮＨ₃を１０ｌ／分、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を１．１２×１０^-4モル／分、Ｈ₂ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを２０×１０^-9モル／分で３６分導入し、膜厚約０．６μｍ、電子濃度１×１０¹⁸／cm³、シリコン濃度２×１０¹⁸／cm³のシリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる第１低キャリア濃度層２３１を形成する。

次に、サファイア基板２０１の温度を１１５０℃に保持し、Ｈ₂を２０ｌ／分、ＮＨ₃を１０ｌ／分、ＴＭＧを１．７×１０^-4モル／分、Ｈ₂ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを２０×１０^-8モル／分で４０分導入し、膜厚約４．０μｍ、電子濃度１×１０¹⁸／cm³、シリコン濃度４×１０¹⁸／cm³のシリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる高キャリア濃度層２０３を形成する。

上記の高キャリア濃度層２０３を形成した後、続いて温度を１１００℃に保持し、Ｈ₂を２０ｌ／分、ＮＨ₃ を１０ｌ／分、ＴＭＧを１．１２×１０^-4モル／分、Ｈ₂ガスにより０．８６ｐｐｍに希釈されたシランを１０×１０^-9モル／分で３０分導入し、膜厚約０．５μｍ、電子濃度５×１０¹⁷／cm³、シリコン濃度１×１０¹⁸／cm³のシリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮから成る第２低キャリア濃度層２０４を形成する。
特開２００２−０９４１１２号公報

上述した特許文献１の如き構造を採る理由は次による。すなわち、バッファ層の上にシリコンを高濃度に添加した高キャリア濃度層を形成して、その上に順次、上の層を形成した場合、高キャリア濃度層が不純物を多量に含んでいる結果、結晶性が良くなく、従って、その上に形成される各層の結晶性も良くない。そこで、バッファ層を除いて、基板上に最初に形成される層をなるべく不純物濃度の低い層とすれば、以後、その上に形成される各層の結晶性が良くなり、発光輝度、発光出力が向上する。

しかしながら、かかる構造では、基板上に最初に形成される低キャリア濃度層、つまりシリコンドープｎ型ＧａＮ層（第１低キャリア濃度層）２３１が存在するため、それだけ成長時間が長くなり、スループットが下がるためコストがかかってしまう。また、シリコンドープｎ^＋型ＧａＮ層（高キャリア濃度層）２０３のうえにシリコンドープｎ型ＧａＮ層（第２低キャリア濃度層）２０４を通常のＶ／III比（少なくとも１２００以上）で、通常の成長温度（１１００℃前後）で成長するだけでは、高キャリア濃度層で劣化した結晶性を回復させることができず、発光出力も改善されていなかった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、紫外、青色発光ダイオード等における駆動電圧を上昇させることなく、結晶性の高品質化により発光出力を上昇させ、且つ構造の簡略化によりスループットの向上でコストを下げ得る半導体発光素子の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。

請求項１の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、III族窒化物半導体層の積層により形成され、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を有する半導体発光素子を気相成長法により製造する方法において、前記ｎ型コンタクト層の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成し、その上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を、成長時のＶ／III比が１５００以下、成長温度が１１５０℃以上で形成することを特徴とする。

請求項２の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、III族窒化物半導体層の積層により形成され、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を有する半導体発光素子を気相成長法により製造する方法において、前記ｎ型コンタクト層の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成し、その上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を、成長時のＶ／III比が１５００以下、成長温度が１１５０℃以上で、膜厚が０．１μｍ以上０．３μｍ以下で形成することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法において、前記高キャリア濃度ｎ型半導体層及び前記低キャリア濃度ｎ型半導体層を、Ａｌ_xＧａ_ｙＩｎ_1-x-ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）により形成することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法において、前記高キャリア濃度ｎ型半導体層及び前記低キャリア濃度ｎ型半導体層のｎ型不純物として、シリコン、炭素、酸素、ベリリウムのいずれかを用いることを特徴とする。

＜発明の要点＞
本発明の要点は、気相成長法により窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム及びそれらの混晶（ＡｌＧａＩｎＮ）からなるｎ型コンタクト層の第１層として、高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成することでコンタクト抵抗、直列抵抗を非常に低下させ、且つその上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、低Ｖ／III比、高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層を形成することで、結晶の質を改善し発光出力を非常に高めた発光素子を製造する方法にある。

既に述べたように、紫外、青色発光ダイオードでは駆動電圧が高くなりやすく、その解決の手段の一つとして、ｎ型コンタクト層として高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成することが行われている。しかし、III族窒化物半導体層のｎ型不純物濃度を高くすると、三次元成長しやすくなり、転位が生じやすく、結晶の質が劣化するため、高出力化を妨げる原因となってしまう。

これに対し、本発明に従って、高キャリア濃度ｎ型半導体層の上に、低Ｖ／III比（成長時のＶ／III比が１５００以下）で高温度成長（成長温度が１１５０℃以上）された低キャリア濃度ｎ型半導体層は、横方向成長しやすく、高キャリア濃度ｎ型半導体層で劣化した結晶の質を改善する効果がある。

また本発明によれば、低キャリア濃度ｎ型半導体層を成長するのは１回ですむため、構造が簡略化されスループットが上昇する。

なお、この低キャリア濃度ｎ型半導体層を厚くしすぎると、直列抵抗の増加につながり、我々の検討では、０．３μｍ以下にしないと実際の使用に耐えられないことがわかった。

詳述するに、本発明では、ｎ型コンタクト層の第１層として形成された、ｎ型不純物濃度が５×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層の上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を形成した構造にし、且つこの低キャリア濃度ｎ型半導体層を成長するときのＶ／III比は１５００以下（好ましくは１２００以下）、成長温度は１１５０℃以上（好ましくは１１８０℃以上）、膜厚は０．１μｍ以上０．３μｍ以下にする。

ここで、低キャリア濃度ｎ型半導体層の膜厚を０．１μｍ以上０．３μｍ以下としたのは、結晶性の良くない高キャリア濃度ｎ型半導体層の上に、結晶性を改善するための低キャリア濃度ｎ型半導体層を形成する構造を採っていることから、低キャリア濃度ｎ型半導体層の膜厚が０．１μｍ未満だと薄すぎて結晶性を改善する効果がなく、また、０．３μｍを超えると厚すぎて、図４に示すように駆動電圧の上昇を引き起こすからである。

なお、低キャリア濃度ｎ型半導体層においてｎ型不純物濃度を２×１０¹⁷cm^-3以下としたのは、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3を超えた領域では、「転位密度」と「膜の連続性」という２種類の物理的要因を反映するＸＲＤ半値幅が大きくなるからである。Ｓｉ原子は点欠陥的に結晶にドーピングされるため、ＧａＮ結晶の横方向成長を阻害（点欠陥はしばしば結晶成長をピン止めする働きがある）する。ゆえに、低キャリア濃度とすることで、横方向成長を促進させようとするものである。

次に、低キャリア濃度ｎ型半導体層を成長するときのＶ／III比を１５００以下としたのは、Ｖ／III比が１５００を超えるとＧａＮの結晶性の指標となるＸＲＤ半値幅が大きくなり、図６に示すように発光出力（２０ｍＡ通電時）が１．４ｍＷ以下となってしまうが、これに対し、低キャリア濃度ｎ型半導体層を成長するときのＶ／III比が１５００以下である場合には、１．６ｍＷ程度の高い発光出力が得られるからである。

また、低キャリア濃度ｎ型半導体層の成長温度を１１５０℃以上としたのは、１１５０℃より低い成長温度では表面が白濁してしまい、図５に示すように発光出力（２０ｍＡ通電時）が１．２ｍＷ以下となってしまうのに対し、低キャリア濃度ｎ型半導体層の成長温度が１１５０℃以上である場合には、白濁が起こらず、１．６ｍＷ程度の高い発光出力が得られるからである。

本発明によれば、気相成長法によりｎ型コンタクト層の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成しているので、コンタクト抵抗、直列抵抗を非常に低下させることができる。また、この高キャリア濃度ｎ型半導体層により劣化した結晶性の改善については、高キャリア濃度ｎ型半導体層の上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を、成長時のＶ／III比が１５００以下という低Ｖ／III比、且つ成長温度が１１５０℃以上という高温度成長の条件下で、膜厚を０．１μｍ以上０．３μｍ以下にて形成するので、劣化した結晶性を有効に改善し、駆動電圧を上昇させずに発光出力を非常に高めることができる。

このように、本発明の発光素子の製造方法によれば、駆動電圧を上昇させずに発光出力を高めることができる。また結晶性が高まるため、発光デバイスの長寿命化に効果がある。さらには成長時間が短縮されるためスループットが上昇しコスト削減につながる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

本発明の効果を確認するため、実施例及び従来例として図１、図２の半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）を試作した。半導体層の材料としては、Ａｌ_xＧａ_ｙＩｎ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）より任意に選択し使用することができるが、ここではＡｌ_xＧａ_ｙＩｎ_1-x-ｙＮ（ｘ＝０、ｙ＝１）、つまり、ＧａＮの場合を例にした。

［従来例］
説明の便宜上、従来例の発光ダイオード（図２）の試作例から説明する。

ＭＯＶＰＥ装置にてサファイア基板上（０００１面）にエピタキシャル成長で図２のＬＥＤ構造を作製した。各原料は、ガリウム（Ｇａ）原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、窒素（Ｎ）原料としてアンモニア（ＮＨ₃）、インジウム（Ｉｎ）原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ｐ型ドーパント原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）、ｎ型ドーパント原料としてモノシラン（ＳｉＨ₄）、を使用した。

図２において、サファイア基板（図示せず）を有機洗浄したのち、成長圧力１３５Ｔｏｒｒで、バッファ層（図示せず）を成長させ、その上に、ｎ型コンタクト層の第１層として、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる低キャリア濃度ｎ型半導体層８を成長温度１０８０℃で膜厚０．６μｍに成長した。

その上に、ｎ型コンタクト層１０の第２層として、成長温度は１０８０℃、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる高キャリア濃度ｎ型半導体層１を成長させた。膜厚は４μｍ、シリコン（Ｓｉ）濃度（ｎ型不純物濃度）は２×１０¹⁹cm^-3である。

そして、この高キャリア濃度ｎ型半導体層１の上に、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなるｎ型クラッド層２を成長させた。Ｓｉ濃度（ｎ型不純物濃度）は１．５×１０¹⁷cm^-3である。ここまでのＶ族原料とIII族原料の供給量比、いわゆるＶ／III比は２５００である。

次に、成長温度を７６０℃まで落とし、活性層３として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸活性層を形成した。このとき膜厚はＩｎＧａＮ／ＧａＮで２nm／１０nm、ペア数は７ペアである。しかし、他の構造の活性層とすることもできる。

次に、成長温度を１１２０℃まで上昇させ、マグネシウム（Ｍｇ）ドープＧａＮからなるｐ型クラッド層４を成長した。このとき膜厚は０．１μｍで、マグネシウム（Ｍｇ）濃度（ｐ型不純物濃度）は２×１０¹⁹cm^-3である。

その上に、マグネシウム（Ｍｇ）ドープＧａＮからなるｐ型コンタクト層５を成長させた。このとき膜厚は０．２μｍで、マグネシウム（Ｍｇ）濃度（ｐ型不純物濃度）は３．５×１０¹⁹cm^-3である。なお、各層におけるドーパントの濃度は２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）で測定した。

このようにして形成したエピタキシャルウェハの表面にフォトリソグラフィーでレジストをパターニングし、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でエッチング（ＢＣｌ₃ガスを使用）することにより、高キャリア濃度ｎ型半導体層（ｎ型コンタクト１）を露出させた。ｎ型コンタクト層１０、ｐ型コンタクト層５に電極６を蒸着により形成した。そのときの電極材料はｎ型コンタクト層１０に対してはＴｉ／Ａｌで３００Å／１５００Å、また、ｐ型コンタクト層５に対してはＮｉ／Ａｕで２００Å／５０００Åであり、電極の形状は１００μｍ×１００μｍの正方形である。

次に、電極６をＮ₂雰囲気下、３９０℃の熱処理で合金化させ、ダイサーでフルカットし、ダイボンディング、ワイヤーボンディングを施して、ＬＥＤ素子を作製した。図１に、このようにして作製したＬＥＤ素子の断面図を示す。

このＬＥＤ素子を評価したところ、発光波長は４６５nm、発光出力は２０ｍＡ通電時で１．０２ｍＷ、駆動電圧は２０ｍＡ通電時で３．５２Ｖという値であった。

［実施例］
次に、本発明の実施例の発光ダイオード（図１）の試作例を説明する。

本発明の実施例に係る発光ダイオードの製造方法においては、上述の従来例とは、高キャリア濃度ｎ型半導体層１の下に低キャリア濃度半導体層８を形成せず、高キャリア濃度ｎ型半導体層１の上に低キャリア濃度ｎ型半導体層７を形成した以外は同じとした。

つまり、図１において、サファイア基板（図示せず）を有機洗浄したのち、成長圧力１３５Ｔｏｒｒで、バッファ層（図示せず）を成長させ、その上に、ｎ型コンタクト層１０の第１層として、成長温度は１０８０℃、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる高キャリア濃度ｎ型半導体層１を成長させた。膜厚は４μｍ、Ｓｉ濃度（ｎ型不純物濃度）は２×１０¹⁹cm^-3である。

そして、この高キャリア濃度ｎ型半導体層１の上に、ｎ型コンタクト層１０の第２層として、シリコン（Ｓｉ）ドープＧａＮからなる低キャリア濃度ｎ型半導体層７を、シリコン（Ｓｉ）濃度（ｎ型不純物濃度）を１．５×１０¹⁷cm^-3、成長温度を１１８０℃、Ｖ／III比を１２００で、厚さを０．２５μｍで積層した。

そして、この低キャリア濃度ｎ型半導体層７の上に、従来例と同様に、ｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４、ｐ型コンタクト層５を積層した。

次に、この構造をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）でエッチングして、高キャリア濃度ｎ型半導体層（ｎ型コンタクト層１）を露出させたあと、従来例と同様のプロセス（電極形成、合金化、ダイシング、ダイボンディング、ワイヤーボンディング等）を施しＬＥＤ素子を作製した。図１にこのようにして作製したＬＥＤ素子の断面図を示す。

このＬＥＤ素子を評価したところ、低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚が０．３μｍのものは、発光波長は４６５nm、発光出力は２０ｍＡ通電時で１．６２ｍＷ、駆動電圧は２０ｍＡ通電時で３．４８Ｖであった。すなわち、従来例の発光出力１．０２ｍＷ、駆動電圧３．５２Ｖに較べ、本実施例の発光ダイオードでは発光出力は０．６ｍＷ増大し、駆動電圧は０．０４Ｖ低くなった。

＜最適条件について＞
ＬＥＤ特性と低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚との関係を調査するため、ＧａＮからなる低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚を０．１〜０．５μｍの間で変化させて積層したものを作製した。このときのシリコン（Ｓｉ）濃度（ｎ型不純物濃度）は１．５×１０¹⁷cm^-3で固定し、成長温度は１１８０℃で固定した。低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚と発光出力の関係を図３に、また駆動電圧との関係を図４に示す。これらから、低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚を０．３μｍより薄くすると、発光出力が下がるという不利益を伴うものの、駆動電圧が低下するという利点が得られること、逆に、低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚を０．３μｍより厚くすると駆動電圧が高くなることがわかった。

ＬＥＤ特性と低キャリア濃度ｎ型半導体層７の成長温度との関係を調査するため、ＧａＮからなる低キャリア濃度ｎ型半導体層７の成長温度を１０８０℃〜１２２０℃として成長し積層したものを作製した。低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚は０．３μｍで固定し、Ｖ／III比は１２００で固定した。このときの低キャリア濃度ｎ型半導体層７の成長温度と発光出力の関係を図５に示す。これらから、成長温度は発光出力と関係をもち、成長温度が１１５０℃以上で発光出力が１．２ｍＷを超え、特に１１８０℃以上では１．６ｍＷに達することがわかる。従って、低キャリア濃度ｎ型半導体層７を成長するときの成長温度は１１５０℃以上、好ましくは１１８０℃以上とするのが良い。

ＬＥＤ特性と低キャリア濃度ｎ型半導体層７の成長時のＶ／III比の関係を調査するため、低キャリア濃度ｎ型半導体層７のＶ／III比を８００〜２５００で積層したものを作製した。低キャリア濃度ｎ型半導体層７の膜厚は０．３μｍで固定し、成長温度は１１８０℃で固定した。Ｖ／III比８００で成長したものは表面が白濁してしまった。このときの低キャリア濃度ｎ型半導体層７のＶ／III比と発光出力の関係を図６に示す。これらから、成長時のＶ／III比は発光出力と関係をもち、Ｖ／III比が１５００以下で発光出力が１．４ｍＷを超え、特に１２００以下では１．６ｍＷに達することがわかる。従って、低キャリア濃度ｎ型半導体層７を成長するときのＶ／III比は１５００以下、好ましくは１２００以下とするのが良い。

以上より、低キャリア濃度ｎ型半導体層７を形成することによる発光出力の増加は、表面の再構成が活発である条件（Ｖ／III比が１５００以下という低Ｖ／III比、成長温度が１１５０℃以上という高温度成長）で成長されたときに顕著な効果が現れることがわかる。

上記実施例ではｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）を用いたが、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、ベリリウム（Ｂｅ）のいずれをも用いることができる。

本発明の一実施例にかかる低Ｖ／III比、高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層を導入したＬＥＤの構造図である。従来例にかかるＬＥＤの構造図である。本発明の一実施例にかかる低Ｖ／III比、高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層の膜厚とＬＥＤの発光出力（２０ｍＡ通電時）との関係を表す図である。本発明の一実施例にかかる低Ｖ／III比、高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層の膜厚とＬＥＤの駆動電圧（２０ｍＡ通電時）との関係を表す図である。本発明の一実施例にかかる低Ｖ／III比で成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層の成長温度とＬＥＤの発光出力（２０ｍＡ通電時）との関係を表す図である。本発明の一実施例にかかる高温度成長された低キャリア濃度ｎ型半導体層のＶ／III比とＬＥＤの発光出力（２０ｍＡ通電時）との関係を表す図である。従来のＬＥＤの構造図である。

符号の説明

１高キャリア濃度ｎ型半導体層
２ｎ型クラッド層
３活性層
４ｐ型クラッド層
５ｐ型コンタクト層
６電極
７低キャリア濃度ｎ型半導体層
８低キャリア濃度ｎ型半導体層
１０ｎ型コンタクト層

Claims

III族窒化物半導体層の積層により形成され、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を有する半導体発光素子を気相成長法により製造する方法において、
前記ｎ型コンタクト層の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成し、
その上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を、成長時のＶ／III比が１５００以下、成長温度が１１５０℃以上で形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
III族窒化物半導体層の積層により形成され、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層を有する半導体発光素子を気相成長法により製造する方法において、
前記ｎ型コンタクト層の第１層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁹cm^-3以上の高キャリア濃度ｎ型半導体層を形成し、
その上に、ｎ型コンタクト層の第２層として、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷cm^-3以下の低キャリア濃度ｎ型半導体層を、成長時のＶ／III比が１５００以下、成長温度が１１５０℃以上で、膜厚が０．１μｍ以上０．３μｍ以下で形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
前記高キャリア濃度ｎ型半導体層及び前記低キャリア濃度ｎ型半導体層を、Ａｌ_xＧａ_ｙＩｎ_1-x-ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）により形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法。
前記高キャリア濃度ｎ型半導体層及び前記低キャリア濃度ｎ型半導体層のｎ型不純物として、シリコン、炭素、酸素、ベリリウムのいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体発光素子の製造方法。