JP2007053383A - 上面発光型の発光素子およびその製造方法 - Google Patents

上面発光型の発光素子およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】上面発光型窒化物系発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】前記上面発光型窒化物系発光素子は、基板、ｎ型窒化物系クラッド層、窒化物系活性層、ｐ型窒化物系クラッド層、及びｐ型多層オーミックコンタクト層が順次に積層されており、前記のｐ型多層オーミックコンタクト層は少なくとも一組のオーミック改質層／透明導電性薄膜層積層されてあり、特にオーミック改質層はアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分と窒素（Ｎ）に結合している多結晶または非晶質の窒化物、または、窒素（Ｎ）成分が完全に排除されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、またはガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分のみで形成された小滴または薄膜形態で形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は窒化物系上面発光型（トップエミット型）の発光素子及びその製造方法に係り、より詳細には、ｐ型窒化物系クラッド層（ｐ−ｔｙｐｅ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と透明導電性薄膜層（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｙｅｒ）との間にオーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を挿入して電気的及び光学的特性である外部発光効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＥＱＥ）が改善された大容量及び大面積の高輝度窒化物系上面発光型の発光素子及びその製造方法に関する。
グループ３族の窒化物系半導体は光半導体産業に利用されている最も広いバンドギャップを有する直接型半導体物質である。現在、このような窒化物系半導体を利用して黄色（ｙｅｌｌｏｗ）から紫外線（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）領域の幅広い波長帯域の光を発光する高効率の発光素子を製造されている。しかし、大容量及び大面積の高輝度発光素子を製造して広範囲の産業分野で商品化するため数年間もの努力を続けているが、下記のようないくつかの物質的及び技術的限界によって多くの困難が存在している状況である。
第一に、良質の窒化物系半導体を成長するのに適する基板の不存在があげられる。
第二に、それぞれ高いインジウム（Ｉｎ）またはアルミニウム（Ａｌ）成分を有するＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮ薄膜成長の困難性があげられる。
第三に、高いホール（ｈｏｌｅ）キャリア密度を有するｐ型窒化物系半導体成長の困難性があげられる。
最後に、ｎ型及びｐ型窒化物系半導体に適する高品位オーミック接触電極（＝オーミックコンタクト層）形成の困難があげられる。
前記の基本的な物質的及び様々な技術的問題点にもかかわらず、１９９３年末ごろに日本の日亜化学工業株式会社が窒化物系半導体を利用して世界最初の青色発光素子の製造に成功した後、高輝度の青／緑色発光素子及び蛍光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）が結合した照明用の白色光発光素子が製造され、一般照明分野で漸進的に実用化されている状況である。
良質の窒化物系半導体を利用した発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）及びレーザダイオード（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）などのような発光素子を実現するためには、半導体と電極との間に形成されるオーミック接触電極特性が非常に重要である。
特に、窒化物系発光ダイオードは窒化物系活性層から生成された光が外部に発光される形態に応じて上面発光型の発光ダイオード（ｔｏｐ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）とフリップチップ発光ダイオード（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）に区別される。現在、一般的に使用されている上面発光型の発光ダイオードはｐ型窒化物系クラッド層と接触しているｐ型オーミックコンタクト層を通じて窒化物系活性層から生成された光が外部に出射される。従って、良質の窒化物系上面発光型発光ダイオードを実現するためには高品位ｐ型オーミックコンタクト層を必ず必要とし、このような高品位ｐ型オーミックコンタクト層は９０％以上の高い光透過度を有すると同時に最大限低い非接触オーミック抵抗値を有する必要がある。すなわち、低いホール（ｈｏｌｅ）密度によって発生されるｐ型窒化物系クラッド層の高い面抵抗値を補償するために、ｐ型電極から側面方向（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）への電流拡散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）と垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）への電流注入（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ）を同時に円滑に実行する高品位オーミック接触特性以外にも、窒化物系活性層で生成された光がｐ型オーミックコンタクト層を通じて外部に出射される時吸収される光を最小化するために高い光透過度を有する透明のｐ型オーミック接触電極開発が次世代大容量及び大面積の高輝度窒化物系上面発光型の発光ダイオードを製造するためには必須である。
現在知られている窒化物系半導体を利用した上面発光型の発光ダイオードは、図１のように、ｐ型窒化物系クラッド層の上部に薄いニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などのような厚い透明導電性薄膜層を単独に積層して酸素（Ｏ２）または窒素（Ｎ２）雰囲気で熱処理して、ｐ型オーミックコンタクト層として用いている。特に、１０-３〜１０-４ｃｍ２程度の低い非接触オーミック抵抗値を有する半透明なニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）で構成されたオーミックコンタクト層の低い非接触オーミック抵抗値は、５００℃程度の温度で熱処理する時、ｐ型窒化物系クラッド層とニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）のオーミックコンタクト層との間の界面において、ｐ型半導体酸化物であるニッケル酸化物（ＮｉＯ）がアイランド状で形成され、前記アイランド状のニッケル酸化物（ＮｉＯ）に高い導電性を有する金粒子（Ａｕ ｐａｒｔｉｃｌｅ）が満たされた（ｅｍｂｅｄｄｅｄ)微細構造を有している。このような微細構造はｐ型窒化物系クラッド層とニッケル-金（Ｎｉ−Ａｕ）オーミックコンタクト層との間に形成されるショットキーバリヤの高さ及び幅（ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｗｉｄｔｈ：ＳＢＨ ａｎｄ ＳＢＷ）を減少させ、ｐ型窒化物系クラッド層への円滑なホール（ｈｏｌｅ）キャリア供給及び導電性が優れた金（Ａｕ）の分布で良好な電流拡散の役割を果たす。しかし、ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）で形成されるｐ型オーミックコンタクト層を利用した窒化物系上面発光型の発光ダイオードは、光透過度を阻害する金（Ａｕ）成分を含んでおり、外部発光効率ＥＱＥが低い次世代の大容量及び大面積の高輝度発光ダイオードを実現するに基本的な限界を有している。
また、最も理想的な高透明オーミック接触電極物質として知られた厚い透明導電性薄膜層であるインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、または亜鉛（Ｚｎ）金属を母体として形成された透明導電性酸化物（ｔｒａｎｓｐｓｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｘｉｄｅ)とチタン（Ｔｉ）及びタンタル（Ｔａ）などの遷移金属の透明導電性窒化物(ｔｒａｎｓｐｓｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｎｉｔｒｉｄｅ)を直接ｐ型窒化物系クラッド層の上部に積層して半透明ニッケル−金の代わりにｐ型オーミックコンタクト層として利用する方法が提案された。しかし、このようなオーミック電極構造は光透過度は優れているが、ｐ型窒化物系クラッド層との良好でないオーミック接触界面特性のため、上面発光型の窒化物系発光ダイオードに適用することは難しい。
一方、現在部分的に広く利用されている電気的及び熱的に安定で光学的に最大外部発光効率を有する窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造するため、既存にｐ型オーミックコンタクト層として使用されている既存の半透明ニッケル−金の電極構造より高い光透過度を有するように金（Ａｕ）及び白金（Ｐｔ）などの貴金属（ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ）成分を完全に排除させ、ニッケル（Ｎｉ）及びルテニウム（Ｒｕ）などのような一般金属とＩＴＯのように光学的に非常に透明で電気導電性が非常に優れた透明導電性酸化物を結合してｐ型オーミックコンタクト層として利用しようとする研究内容が多様の文献［ＩＥＥＥ ＰＴＬ、Ｙ．Ｃ．Ｌｉｎ、 ｅｔｃ． Ｖｏｌ． １４、１６６８ａｎｄＩＥＥＥ ＰＴＬ、Ｓｈｙｉ−Ｍｉｎｇ Ｐａｎ、ｅｔｃ．Ｖｏｌ．１５、６４６］を通じて報告されている。最近は、ｐ型オーミックコンタクト層としてＩＴＯ透明薄膜を利用することで、既存のニッケル−金のオーミック電極構造より向上した出力（ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ）を示す窒化物系上面発光型の発光ダイオードを実現したという内容がｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．ジャーナルを通じて報告された。しかし、前記のようにＩＴＯ電極物質のみを利用したｐ型オーミックコンタクト層は発光ダイオードの外部発光効率を最大化させることができる一方、相対的に高い非接触オーミック抵抗値によって窒化物系発光ダイオード駆動の時に多い熱を発生させて大面積及び大容量の高輝度窒化物系発光ダイオードへの応用には難しさを有している。一方、ＩＴＯ電極による悪い電気的特性を改善するために、米国のルミレッズ社（ＬｕｍｉＬｅｄｓ）は酸化された薄いニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）またはニッケル／銀（Ｎｉ／Ａｇ）構造とインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の接合を通した高い光透過度と優れた電気的特性を有する発光ダイオードを製造したと報告した［Ｍｉｃｈａｅｌ Ｊ．Ｌｕｄｏｗｉｓｅ ｅｔｃ．、ＵＳ ｐａｔｅｎｔ ６、２８７、９４７］。しかし、この発明は複雑なｐ型オーミックコンタクト層の形成工程と相変らず金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）を使用しているから大容量及び大面積の高輝度窒化物系の発光ダイオードを実現するには多大な困難がある。
最近、ｐ型窒化物系クラッド層とＩＴＯなどの透明導電性酸化物電極との間の劣悪な電気的特性を改善するために、１００ナノメートル大きさ以下の第２の新しい透明導電性ナノパーティクルを界面に導入して良質のｐ型オーミックコンタクト層を開発して窒化物系上面発光型の発光ダイオードに適用して製品化している。
高透明導電性薄膜であるＩＴＯ及びＴｉＮなどを直接的にｐ型オーミックコンタクト層として利用するために注目を浴びているまた他の発明技術として、図２のように、ｐ型窒化物系クラッド層の上部にｎ＋−ＩｎＧａＮ／ｎ−ＧａＮ、ｎ＋−ＧａＮ／ｎ−ＩｎＧａＮ、またはｎ＋−ＩｎＧａＮ／ｎ−ＩｎＧａＮなどの超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）構造を繰り返して成長させた後、ＩＴＯなどの透明導電性薄膜層を蒸着させて熱処理して、良質のｎ型オーミック接触を形成してトンネリング接合（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を通じて良質の窒化物系発光ダイオードを製造するという技術が多くの特許文献に記述されている。
また、現在部分的に適用されているまた他の技術では、図３のように、ｐ型窒化物系クラッド層の上部に１０１８／ｃｍ３以上の高いホール（ｈｏｌｅ）密度を有したｐ＋−ＡｌＩｎＧａＮ、ＧａＮ、（Ａｌ）ＧａＡｓ、ＧａＰ、またはＡｌＧａＰの狭いバンドギャップ半導体層を成長させた後、透明導電性薄膜層を蒸着させた後に熱処理して、トンネリング効果（ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を通じてｐ型オーミックコンタクト層を形成することである。
現在用いられている前記ｐ型オーミックコンタクト層に係る技術は、大面積の高輝度窒化物系上面発光型の発光ダイオードの製造には次のようないくつかの根本的な物質的及び技術的問題を有している。
第一に、エピタキシャル（ｅｐｉｔａｘｉａｌ）窒化物系半導体で構成された超格子構造を利用したトンネリング接合は、大面積及び大容量の高輝度発光ダイオードの駆動の際に高い電圧降下（ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ）及び熱が発生し、その結果、素子寿命が短くなる。
第二に、ｐ型窒化物系クラッド層の上部にｐ型窒化物系クラッド層を構成する物質より小さい、または他の単結晶ｐ＋クラッド層を挿入してｐ型オーミックコンタクト層を製造すれば、窒化物系活性層で生成された短波長の光がｐ型オーミック接触電極で吸収されて外部発光効率が低下する。
すなわち、前記の既存の技術はｐ型窒化物系クラッド層と透明なｐ型オーミックコンタクト層との間に非常に薄い単結晶超格子構造または狭いバンドギャップを有する第２のｐ＋クラッド層を挿入して、トンネリング効果を誘発してｐ型オーミックコンタクト層を形成し、高品位窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造しようとしたが、これら技術は前記のような問題によって低い外部発光効率及び高い作動電圧によって次世代大容量及び大面積の高輝度窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造するに適しないものである。
米国特許６、２８７、９４７号公報 ＩＥＥＥ ＰＴＬ、Ｙ．Ｃ．Ｌｉｎ、 ｅｔｃ． Ｖｏｌ． １４、１６６８ａｎｄＩＥＥＥ ＰＴＬ、Ｓｈｙｉ−Ｍｉｎｇ Ｐａｎ、ｅｔｃ．Ｖｏｌ．１５、６４６
本発明の目的は、前記のような問題を改善するためのものであり、高い光透過度を持ち低い面抵抗及び非接触抵抗値を持つｐ型多層オーミックコンタクト層を提供し、これを通じて良質の大容量及び大面積の高輝度窒化物系上面発光型の発光素子及びその製造方法を提供することにある。
前記の目的を解決するために本発明に係る窒化物系上面発光型発光素子はｎ型窒化物系クラッド層、ｐ型窒化物系クラッド層、前記ｎ型窒化物系クラッド層及びｐ型窒化物系クラッド層の間に形成される多重量子井戸窒化物系活性層（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ）及び前記ｐ型窒化物系クラッド層の上部に積層されるｐ型多層オーミックコンタクト層を具備し、前記ｐ型多層オーミックコンタクト層はオーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）／透明導電性薄膜層（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｙｅｒ）を基本単位として少なくとも一組以上積層されており、前記オーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）はアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分と窒素（Ｎ）で結合している多結晶（ｐｏｌｙ−ｃｒｙｓｔａｌ）または非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）の窒化物、または窒素（Ｎ）の成分を完全に排除し、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム）（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分で形成された小滴（ドロップレット；ｄｒｏｐｌｅｔ）、ナノドット（ｎａｎｏ−ｄｏｔ）、または薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）形態で形成されている。
本発明の望ましい実試形態によれば、ｐ型多層オーミックコンタクト層を形成する工程において、透明導電性薄膜層を蒸着する前に、窒化物系エピタキシャル薄膜（ｎｉｔｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）ではない非晶質または多結晶の窒化物階層の上部にミクロンオーダ以下の孔（ｐｏｒｅ）またはドット（ｄｏｔｓ）を形成させて前記ｐ型多層オーミックコンタクト層がフォトニッククリスタル効果（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｅｆｆｅｃｔ）を有するようにする。
望ましくは、前記のオーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）は７００℃以下の温度で形成された多結晶または非晶質グループ３族窒化物系物質層または窒素（Ｎ）成分が完全に排除されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分で形成された小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）、ナノドット（ｎａｎｏ−ｄｏｔ）、または薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）形態が良い。これはｐ型多層オーミックコンタクト層を形成するために必ず５００℃以上の温度で熱処理を行い、この時、オーミック改質層の上部に積層される透明導電性薄膜層と界面で比較的容易に化学的反応を通じてオーミック接触特性を向上させ、高品位ｐ型オーミックコンタクト層を形成するに有利な新たな透明導電性薄膜層を形成させることができる。
望ましくは、前記電流拡散層として使用される透明導電性薄膜層は酸化物（ｏｘｉｄｅ）または遷移金属系窒化物（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔａｌ ｎｉｔｒｉｄｅ）で形成され、特に透明導電性酸化物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｏｘｉｄｅ）はインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）が結合した透明導電性酸化物で形成される。
前記の遷移金属系窒化物（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔａｌ ｎｉｔｒｉｄｅ）はチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフ二ウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、またはモリブデン（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）が結合した透明導電性化合物である。
望ましくは、前記オーミック改質層は０．１ナノメートル乃至１００ナノメートルの厚さで形成される。
また、前記電流拡散層である透明導電性薄膜層の厚さは１ナノメートル乃至１０００ナノメートルで形成する。
本発明の他の実施形態によれば、ｐ型多層オーミックコンタクト層を形成する過程において、ｐ型オーミックコンタクト層を通じて発光される光の量を最大化するために、フォトニッククリスタル（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）効果を有する電極構造を使用する。このようなフォトニッククリスタル効果を有する電極構造は、多結晶または非晶質の窒化物で形成されたオーミック改質層を積層した後に電気化学、物理、または化学的方法を使用して１０マイクロメータ以下の一定の大きさの孔（ｐｏｒｅ）、ドット（ｄｏｔ）、またはロッド（ｒｏｄ）形態で一定に配列させた後、電流拡散層である透明導電性薄膜層を蒸着することで得られる。
また、前記の目的を解決するために、本発明に係る窒化物系上面発光型の発光ダイオードの製造方法は、
第１に、基板の上にｎ型窒化物系クラッド層、多重量子井戸窒化物系活性層及びｐ型窒化物系クラッド層が順次に積層された発光構造体の前記ｐ型窒化物系クラッド層の上部にオーミック改質層／透明導電性薄膜層を基本単位とした少なくとも一組以上積層してｐ型多層オーミックコンタクト層を形成し、
第２に、前記ｐ型多層オーミックコンタクト層を熱処理する。前記オーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）は７００℃以下の温度で形成された多結晶または非晶質グループ３族窒化物系物質層または窒素（Ｎ）成分が完全に排除されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つ以上の成分で形成された小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）、ナノドット（ｎａｎｏ−ｄｏｔ）、または薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）形態が良い。
本発明のまた他の側面によれば、前記オーミック改質層にはその電気及び化学的特性を改善させるためにマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びシリコン（Ｓｉ）などの成分が添加される。
本発明のまた他の側面によれば、前記電流拡散層として使用される透明導電性薄膜層には電気的特性を調節するためにドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を添加することができる。
ここで、ドーパントとして適用される物質は元素周期律表上で金属として分類された元素のうちの少なくとも一つが適用される。
また、前記オーミック改質層または透明導電性薄膜層を積層する工程はＭＯＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ、Ｅビーム（熱）蒸着器、スパッタ、またはレーザ（ＰＬＤ）などの多様な原理の物理または化学的蒸着方法を使用する。
前記熱処理段階は常温乃至８００℃で１０秒乃至３時間の間実行することが望ましい。
また、前記熱処理段階は前記電極構造体が内蔵された反応器内に窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、空気（ａｉｒ）、または真空（ｖａｃｕｕｍ）雰囲気で実行する。
今までの説明のように、本発明ではｐ型多層オーミックコンタクト層でオーミック改質層（ｏｈｍｉｃ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）／透明導電性薄膜層（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｙｅｒ）を基本単位として少なくとも一組以上のｐ型窒化物系クラッド層の上部に積層させると同時にフォトニッククリスタル効果（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｅｆｆｅｃｔ）を有するｐ型多層オーミックコンタクト層を有している。
本発明によって開発されたｐ型多層オーミックコンタクト層が適用された窒化物系上面発光型発光素子及びその製造方法によれば、ｐ型窒化物系クラッド層とｐ型多層オーミックコンタクト層との間の電気的特性である非接触オーミック接触電極特性が改善されて優れた電流−電圧特性を示すのみならず、高い光透過度を提供して大面積及び大容量を有する高輝度窒化物系発光ダイオードを製造することができる。
以下、添付する図面を参照して本発明の望ましい上面発光型窒化物系発光素子及びその製造方法をより詳細に説明する。
図１は日本の日亜化学工業株式会社が開発した窒化物系上面発光型の発光ダイオードを示す断面図である。
図１を参照すれば、窒化物系上面発光型発光ダイオードは基板１１０、窒化物系バッファ層１２０、ｎ型窒化物系クラッド層１３０、多重量子井戸窒化物系活性層１４０、ｐ型窒化物系クラッド層１５０、及びｐ型オーミックコンタクト層１６０が順次に積層された構造からなっている。参照符号１７０はｐ型電極パッドであり、１８０はｎ型電極パッドである。
ｐ型オーミックコンタクト層１６０は優れたオーミック接触特性を有する薄い半透明ニッケル−金（Ｎｉ／Ａｕ）で形成された電極体、もしくはオーミック接触特性が良くない透明導電性酸化物であるＩＴＯ膜をｐ型オーミック接触電極として使用している。しかし薄い半透明ニッケル−金で形成されたｐ型電極は非常に良好な電気的オーミック接触特性を有するが、低い光透過度によって活性層１４０から生成された光が外部に放出される時、多量の光が吸収されて外部量子効率が低くなる。一方、非常に優れた光透過度によって、窒化物系発光ダイオードの外部量子効率が優れたＩＴＯ電極はｐ型窒化物系クラッド層の上部でオーミック性接触が悪く、大きいな電圧降下を誘発させ、ショットキー性接触を形成するため、円滑な電流注入をすることができず、これをｐ型オーミック接触電極として使用する場合は、大容量及び大面積の高輝度窒化物系発光ダイオードを実現することができないという問題がある。
図２はｐ型オーミックコンタクト層としてＩＴＯなどの透明導電性酸化物のみを使用するために台湾、日本、及び米国などの多様の会社及び研究機関で、各自少しずつ差異はあるが、Ａｌ−Ｉｎｌ−Ｇａ−Ｎで構成された超格子構造（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を導入した窒化物系上面発光型発光ダイオードを示した断面図である。
ｐ型オーミックコンタクト層２６０は、電流拡散層である透明導電性酸化物のＩＴＯ薄膜層２６０ｂを蒸着する前に、ｐ型窒化物系クラッド層２５０の上部に薄い単結晶の２重層で構成されたＩｎ（Ａｌ）ＧａＮ／Ａｌ（Ｉｎ）ＧａＮが数回繰り返して積層された構造を有するスーパーラティス層構造２６０ａで構成される。
図３は台湾のエピスター社（Ｅｐｉｓｔａｒ）などで開発に成功した窒化物系上面発光型発光ダイオードを示した断面図である。
ｐ型オーミックコンタクト層３６０は、半透明ニッケル−金で形成されたオーミック接触電極の代わりに電流拡散層であるＩＴＯなどの透明導電性酸化物３６０ｂのみを使用するために、透明導電性酸化物３６０ｂを蒸着する前に、高いホール密度を有する第２のｐ＋クラッド層３６０ａを挿入した形態でｐ型オーミックコンタクト層を形成させようとした。このような発光ダイオードにおいては、５ｘ１０１８／ｃｍ３以上の高いホール密度を有するｐ＋クラッド層３６０ａとして、Ａｌ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｎ、Ａｌ−Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ、またはＡｌ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐなどで形成された単結晶薄膜（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）が使用される。
図４は本発明の第１実施形態である。ｐ型多層オーミックコンタクト層がオーミック改質層４６０ａ／透明導電性薄膜層４６０ｂで構成され、前記オーミック改質層４６０ａはｎ型（シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、または４族元素）及びｐ型（マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）など）窒化物半導体特性をもたらすーパント（ｄｏｐａｎｔ）は全く含まずに、Ａｌ、Ｉｎ、及びＧａのうちの少なくとも一成分と窒素（Ｎ）に結合している多結晶または非晶質窒化物やｎ型ドーパント（シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、４族元素）が添加されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、またはＧａ（ガリウム）のうちの少なくとも一成分と窒素（Ｎ）が結合した多結晶または非晶質窒化物で形成される。またオーミック改質層４６０ａはｐ型のドーパント（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、または２族元素）を含んでいる高いホール密度を有するエピタキシャル薄膜層（ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｙｅｒ)ではなく、ｐ窒化物系クラッド層４５０のホール密度より低い値を有する多結晶（ｐｏｌｙ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）または非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）のｐ型窒化物も含む。また、窒素（Ｎ）成分が完全に排除されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つ以上の成分で形成された小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）または薄膜形態で形成されている。
本発明の実施形態において、電流拡散層４６０ｂに適用される透明導電性薄膜層は透明導電性酸化物または遷移金属の窒化物で形成され、特に透明導電性酸化物は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、
パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも一つ以上の成分と酸素（Ｏ）が結合した透明伝道性酸化物で形成される。
前記の遷移金属系窒化物（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔａｌ ｎｉｔｒｉｄｅ）は、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフ二ウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、またはモリブデン（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）が結合した透明導電性の化合物である。
望ましくは、前記オーミック改質層４６０ａは０．１ナノメートル乃至１００ナノメートルの厚さで形成される。
また前記電流拡散層である透明導電性薄膜層４６０ｂの厚さは１ナノメートル乃至１０００ナノメートルで形成される。
本発明の他の実施形態によれば、ｐ型多層オーミックコンタクト層を形成する過程において、ｐ型多層オーミックコンタクト層を通じて発光される光の量を最大化するために、フォトニッククリスタル（ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）効果を有する電極構造を使用する。このようなフォトニッククリスタル効果を有する電極構造では、多結晶または非晶質の窒化物で形成されたオーミック改質層４６０ａを積層した後に、電気化学、物理、または化学的方法を使用して１０ミクロメータ以下の一定の大きさの孔（ｐｏｒｅ）、ドット（ｄｏｔ）、またはロッド（ｒｏｄ）形態で一定に形成／配列させた後、電流拡散層である透明導電性薄膜層４６０ｂを蒸着して得られる。
現在適用されているフォトニッククリスタル効果を導入した技術は、ホール（ｐｏｒｅ）またはドット（ｄｏｔ）を形成させる過程において、ｐ型窒化物系クラッド層またはオーミックコンタクト層に影響を及ぼし、結局には全体的な窒化物系発光ダイオードの電気及び光学的特性に悪影響を与える場合が多い。
そこで、オーミック改質層４６０ａの上部にフォトニッククリスタル効果を提供するための電気化学的、物理的、または化学的方法として、光結晶を形成するに使用する電子ビームリソグラフィ工程、両極酸化アルミニウム膜を利用する工程、レーザを利用したグレーティング（ｇｒａｔｉｎｇ）、多様な方法によって作られたモールド（型）を利用したスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）工程、多様なステンシル（ｓｔｅｎｃｉｌ）膜技術を利用したシャドーマスクを使用した工程、または特定有機物とレーザを結合して作る表面緩和グレーティング（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｌｉｅｆ ｇｒａｔｉｎｇ）方法などを利用するのがのぞましい。
本発明の第１実施形態を、図４を参照して説明すれば、窒化物系上面発光型発光ダイオードは基板４１０、窒化物系バッファ層４２０、ｎ型窒化物系クラッド層４３０、多重量子井戸窒化物系活性層４４０、ｐ型窒化物系クラッド層４５０、及びｐ型多層オーミックコンタクト層４６０が順次に積層された構造からなっている。参照符号４７０はｐ型電極パッドであり、４８０はｎ型電極パッドである。
ここでサファイアなどのような絶縁性基板４１０からｐ型窒化物系クラッド層４５０までが発光構造体に該当し、ｐ型窒化物系クラッド層４５０の上部にオーミック改質層４６０ａ及び電流拡散層４６０ｂが順次に積層されたｐ型多層オーミックコンタクト層４６０としてｐ型オーミック電極構造体に該当する。
基板４１０はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）を含んだ絶縁性物質とすることが望ましい。
窒化物系バッファ層４２０は省略されても良い。
前記窒化物系バッファ層４２０からｐ型窒化物系クラッド層４５０までの各層は３族窒化物系化合物の一般式であるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（ｘ、ｙ、ｚ：定数）として表現される化合物のうちより選択されたいずれか化合物を基本として形成され、ｎ型窒化物系クラッド層４３０及びｐ型窒化物系クラッド層４５０には所定のドーポントが添加される。
また、窒化物系活性層４４０は単層（ｓｉｎｇｌｅ ｌａｙｅｒ）または多重量子井戸（ＭＱＷ）層などの公知された多様な方式で構成されてもよい。
一例として、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物を適用する場合、窒化物系バッファ層４２０はＧａＮで形成され、ｎ型窒化物系クラッド層４３０はＧａＮにｎ型ドーパントとしてシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）などが添加されて形成され、窒化物系活性層４４０はＩｎＧａＮ／ＧａＮ
ＭＱＷまたはＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＭＱＷで形成され、ｐ型窒化物系クラッド層４５０はＧａＮにＰ型ドーパントとしてマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ベリリウム（Ｂｅ）などが添加されて形成される。
ｎ型窒化物系クラッド層４３０とｎ型電極パッド１８０との間にはｎ型オーミックコンタクト層（図示しない）が介在されることができ、ｎ型オーミックコンタクト層はチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が順次に積層された層構造などの公知された多様な構造が適用されることができる。
ｐ型電極パッド１７０はニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）／金（Ａｕ）が順次に積層された層構造が適用されてもよい。
各層の形成方法は電子ビームまたは熱蒸着器（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、レーザを利用したＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ（ｐｌａｓｍａ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型の熱蒸着器（ｄｕａｌ−ｔｙｐｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などの蒸着方式（膜堆積方法）によって形成することが望ましい。
ｐ型多層オーミックコンタクト層４６０はｐ型オーミック電極構造体として、ｐ型窒化物系クラッド層４５０の上部に形成されたオーミック改質層４６０ａ及び電流拡散層４６０ｂで形成されている。
オーミック改質層４６０ａは５００℃以上の温度で熱処理の時、その上層部の電流拡散層４６０ｂを構成している成分と結合して、容易にｐ型オーミック接触を形成するに有利な透明導電性粒子相に分解するか、または新たな透明導電性相（ｐｈａｓｅ）が形成される。
このようなｐ型多層オーミックコンタクト層４６０は電子ビームまたは熱蒸着器（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｏｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、レーザを利用したＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬＤ（ｐｌａｓｍａ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型の熱蒸着器（ｄｕａｌ−ｔｙｐｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）などの蒸着方式（膜堆積方法）によって形成することが望ましい。
また、ｐ型多層オーミックコンタクト層４６０を形成するために適用される蒸着温度は２０℃乃至１５００℃範囲内で、蒸着器内の圧力は大気圧乃至１０−１２トル(ｔｏｒｒ) 程度で実行する。
また、ｐ型多層オーミックコンタクト層４６０を形成した後には必ず熱処理（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）過程を行うことが望ましい。
熱処理（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）は反応器内の温度を１００℃乃至８００℃で真空（ｖａｃｕｕｍ）または多様なガス（ｇａｓ）雰囲気で１０秒乃至３時間以内に実行する。
熱処理の時、反応器内に投入されるガスは窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）水素（Ｈ２）、または空気（ａｉｒ）のうちの少なくとも一ガス雰囲気で適用されることができる。
図５は本発明の第２実施形態であり、基板５１０を除外した部分は全部第１実施形態と同様である。
サファイアのような絶縁性物質ではなく、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、またはＭｇＺｎＯなどのような導電性物質を基板５１０として使用して製造した窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造することができる。
図６は本発明の第３実施形態であり、オーミック改質層６６０ａとして、ｐ型窒化物系半導体のドーパントとして使用されるグループ２族元素であるマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、またはベリリウム（Ｂｅ）などをドーパントレベルの少量ではなく、合金または固溶体を形成することができる量を添加して、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、またはガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一成分と窒素（Ｎ）で結合している多結晶または非晶質窒化物が使用されている。
望ましくは、前記のオーミック改質層６６０ａを除外した残りの構造の形成は本発明の第１実施形態と同様である。
図７は本発明の第４実施形態であり、基板７１０を除外した残りの部分は第３実施形態と同様である。
サファイアのような絶縁性物質ではなく、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、またはＭｇＺｎＯなどのような導電性物質を基板７１０として用いて製造した窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造することができる。
図８は本発明の第５実施形態であり、オーミック改質層８６０ａは、ｐ型窒化物半導体のドーパントとして使用されるマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、またはベリリウム（Ｂｅ）と窒素（Ｎ）成分が完全に排除されたアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一成分以上で形成された小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）、ナノドット（ｎａｎｏ−ｄｏｔ）、または薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）形態で形成されている。
望ましくは、前記のオーミック改質層８６０ａを除外した残りの構造の形成は本発明の第１実施形態と同様である。
図９は本発明の第６実施形態であり、基板９１０を除外した残りの部分は第５実施形態と同様である。
サファイアのような絶縁性物質ではなく、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、またはＭｇＺｎＯなどのような導電性物質を基板９１０として用いて製造された窒化物系上面発光型発光ダイオードを製造することができる。
半透明導電性であるニッケル-金（Ｎｉ−Ａｕ）または厚い透明導電性薄膜層を単独または金属薄膜と結合してｐ型オーミックコンタクト層として適用した従来の窒化物系上面発光型発光素子を示す断面図である。 超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）構造と透明導電性薄膜層を結合して作った多層をｐ型オーミックコンタクト層として適用した従来の窒化物系上面発光型発光素子を示す断面図である。 透明導電性薄膜層をｐ型オーミックコンタクト層として用いた他の従来の窒化物系上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第５実施形態ｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係るｐ型多層オーミックコンタクト層を用いる上面発光型発光素子を示す断面図である。
符号の説明
４１０ 窒化物系上面発光型発光ダイオード基板
４２０ 窒化物系バッファ層
４３０ ｎ型窒化物系クラッド層
４４０ 多重量子井戸窒化物系活性層
４５０ ｐ型窒化物系クラッド層
４６０ａ オーミック改質層
４６０ｂ 電流拡散層
４７０ ｐ型電極パッド
４８０ ｎ型電極パッド

Claims (11)

  1. ｎ型窒化物系クラッド層と、
    ｐ型窒化物系クラッド層と、
    前記ｎ型窒化物系クラッド層とｐ型窒化物系クラッド層との間に形成された窒化物系活性層と、
    前記ｐ型窒化物系クラッド層の上部にオーミック改質層／電流拡散層で構成された薄膜層を少なくとも一度以上繰り返して／積層して形成させたｐ型多層オーミックコンタクト層とを具備し、
    前記オーミック改質層は多結晶または非晶質の微細結晶構造の窒化物系薄膜層であり、前記オーミック改質層は熱処理の際に、その上部に積層された電流拡散層との化学的反応を通じて新しい相が形成されることを特徴とする窒化物系上面発光型発光素子。
  2. ｐ型多層オーミックコンタクト層を構成している電流拡散層である透明導電性薄膜層は透明導電性酸化物層または透明導電性窒化物層を含み、
    前記透明導電性酸化物層は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、
    パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、及びランタン（Ｌａ）のうちの少なくとも一つの成分と酸素（Ｏ）が結合した形態であり、
    前記透明導電性窒化物は遷移金属系窒化物として、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、レニウム（Ｒｅ）、またはモリブデン（Ｍｏ）金属と窒素（Ｎ）が結合した形態を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  3. 前記オーミック改質層は０．１ナノメートル乃至１００ナノメートルの厚さを有し、電流拡散層は１ナノメートル乃至１０００ナノメートルの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  4. 前記オーミック改質層はｐ型窒化物系クラッド層と電流拡散層との間に挿入され、前記ｐ型窒化物系クラッド層及び、４族元素または２族元素を含まない多結晶または非晶質の窒化物薄膜を有することを特徴とする請求項１に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  5. 前記オーミック改質層はｐ型窒化物系クラッド層と電流拡散層との間にあり、窒素（Ｎ）成分を含まないアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）成分のうちの少なくとも一つで形成された小滴、ナノドット、または薄膜で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  6. 前記オーミック改質層は４族元素を含むか、２族元素を含む小滴、ナノドット、または薄膜で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  7. ｐ型多層オーミックコンタクト層を形成する際に、オーミック改質層を形成した後に、電流拡散層である透明導電性薄膜層を蒸着する前に、電気化学的、物理的、または化学的方法を利用して製造したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれか１項に記載の窒化物系上面発光型発光素子。
  8. １）基板上にｎ型窒化物系クラッド層、窒化物系活性層及びｐ型窒化物系クラッド層が順次に積層された発光構造体の前記ｐ型窒化物系クラッド層の上部にオーミック改質層／電流拡散層を少なくとも一組を繰り返して／積層してｐ型多層オーミックコンタクト層を形成し、
    ２）前記ｐ型多層オーミックコンタクト層の形成の後、電極構造体を熱処理し、前記オーミック改質層はアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、及びガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも一つの成分と窒素（Ｎ）を結合して形成させた多結晶または非晶質の窒化物薄膜層／ナノドットであるか、または窒素（Ｎ）成分を含まない小滴、ナノドット、または薄膜で形成されたことを特徴とする窒化物系上面発光型発光素子の製造方法。
  9. 前記オーミック改質層は４族元素または２族元素を含むことを特徴とする請求項８に記載の窒化物系上面発光型発光素子の製造方法。
  10. オーミック改質層を蒸着した後、前記ｐ型クラッド層の上部にフォトニッククリスタル効果を提供することを特徴とする請求項８に記載の窒化物系上面発光型発光素子の製造方法。
  11. 前記熱処理段階は前記ｐ型多層オーミック接触の電極構造体が内蔵された反応器内で窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）空気、または真空のうちの少なくとも一つの条件下で常温乃至８００℃で、１０秒乃至３時間の間で実行することを特徴とする請求項８に記載の窒化物系上面発光型発光素子の製造方法。


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