JP2009032900A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】III族窒化物系化合物半導体素子にＧａ極性のＣ面以外の面に負電極を形成。
【解決手段】III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、Ｒ面を主面とするサファイア基板１０の上にｎコンタクト層１１、静電耐圧改善層１１０、アンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9ＮとアンドープのＧａＮとシリコンドープのＧａＮを１組として１０組積層したｎクラッド層１２、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎから成る井戸層と、ＧａＮから成るバリア層とが交互に積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１３、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎとｐ型Ｉｎ0.08Ｇａ0.92Ｎの多重層から成るｐクラッド層１４、マグネシウム濃度の異なる２層のｐ型ＧａＮの積層構造から成る膜厚約８０ｎｍのｐコンタクト層１５が形成されている。厚さ方向がａ軸であるｎコンタクト層１１に、段差の側面１１ｓがＣ面となるストライプ状の段差をエッチングにより形成し、この面で負電極３０とのオーミック性を図る。
【選択図】図１
【解決手段】III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、Ｒ面を主面とするサファイア基板１０の上にｎコンタクト層１１、静電耐圧改善層１１０、アンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9ＮとアンドープのＧａＮとシリコンドープのＧａＮを１組として１０組積層したｎクラッド層１２、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75Ｎから成る井戸層と、ＧａＮから成るバリア層とが交互に積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１３、ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎとｐ型Ｉｎ0.08Ｇａ0.92Ｎの多重層から成るｐクラッド層１４、マグネシウム濃度の異なる２層のｐ型ＧａＮの積層構造から成る膜厚約８０ｎｍのｐコンタクト層１５が形成されている。厚さ方向がａ軸であるｎコンタクト層１１に、段差の側面１１ｓがＣ面となるストライプ状の段差をエッチングにより形成し、この面で負電極３０とのオーミック性を図る。
【選択図】図１
Description
本発明は、III族窒化物系化合物半導体素子に関し、その負電極が形成されたｎ型領域の形状を特徴とする。本願においてIII族窒化物系化合物半導体とは、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（ｘ、ｙ、ｘ＋ｙはいずれも０以上１以下）で示される半導体、及び、ｎ型化／ｐ型化等のために任意の元素を添加したものを含む。更には、III族元素及びＶ族元素の組成の一部を、Ｂ、Ｔｌ；Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。
ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ半導体の結晶性の向上と伝導性の制御の開発により、発光ダイオード、レーザダイオード、ＨＥＭＴその他の素子が様々開発されている。現在、Ｃ面又はＡ面を主面とするサファイア基板や、シリコン基板、ＳｉＣ基板上にIII族窒化物系化合物半導体層を複数層エピタキシャル成長させて素子を形成することが一般的である。このような異種基板上に形成されたIII族窒化物系化合物半導体のエピタキシャル膜は、Ｃ面を成長面として、III族窒化物系化合物半導体のｃ軸方向に厚みが増す方向に形成されることが多い。Ｃ面を主面とする厚膜のＧａＮを結晶成長基板とし、その主面上にエピタキシャル膜を成長させる場合にも、エピタキシャル膜はｃ軸方向に厚みが増す方向に形成されることが多い。
ところで、ＧａＮの膜厚方向がｃ軸方向である場合、ｃ軸に垂直な面はＧａ極性面とＮ極性面となる。Ｇａ極性面は、表面のＧａ原子が、基板内部側の３つの窒素原子と結合した面であり、逆にＮ極性面は、表面の窒素原子が、基板内部側の３つのＧａ原子と結合した面である。上述した異種基板にＧａＮをＣ面を成長面としてエピタキシャル成長させた場合、エピタキシャル膜の最上層の表面はＧａ極性面となる。Ｃ面を主面とするＧａＮ基板を用いた場合は、そのＧａ極性面にＧａＮをエピタキシャル成長させた場合、エピタキシャル膜の最上層の表面はＧａ極性面となるが、ＧａＮ基板のＮ極性面にＭＯＶＰＥやハライド気相成長によるエピタキシャル成長を行った場合は、結晶性の良いエピタキシャル膜は得られないとされている。
ところで、III族窒化物系化合物半導体層の膜厚方向がｃ軸である場合、複数層を積層した場合に各層の界面はＣ面となる。このとき、ＨＥＭＴやＭＱＷ発光層を有する発光素子で次のような問題が生じることが知られている。
ＨＥＭＴにおいては、各層の界面がＣ面であると、ＩｎＡｌＧａＮ層とｎ-型ＧａＮとの界面に二次元電子ガス層を形成する場合、例えばＩｎＡｌＧａＮ層の分極がＧａＮのそれよりも大きい場合にヘテロ界面にて電子が溜まりやすく、ノーマリオフが実現できないなど所望のデバイス特性を得ることができない懸念がある。一方、例えばＲ面（（１−１０２）面）を主面とするサファイア基板上に、いわゆる無極性のＡ面（（１１−２０）面）を成長面とするIII族窒化物系化合物半導体を形成した場合には、分極電界はヘテロ界面に垂直には形成されないため、ノーマリオフ型のトランジスタが実現できたり、電子が分極電界の影響を受けずに走行できるので高速動作上有利となることが知られている。
また、発光素子では、ＭＱＷ発光層（活性層）において、電子と正孔とが別々の層で量子化され閉じ込められる、いわゆるタイプII量子井戸活性層が提案されている。この際、無極性のＡ面（（１１−２０）面）などの無極性面上にタイプII量子井戸活性層を作製することにより、活性層が分極の影響を受けずに、より高効率の発光を実現することが可能となるとされている。
そこで最近、ＧａＮ基板としてＡ面やＭ面を主面とするものが販売され、膜厚方向が無極性であるａ軸やｍ軸であるIII族窒化物系化合物半導体を積層した素子が注目されている。
ＨＥＭＴにおいては、各層の界面がＣ面であると、ＩｎＡｌＧａＮ層とｎ-型ＧａＮとの界面に二次元電子ガス層を形成する場合、例えばＩｎＡｌＧａＮ層の分極がＧａＮのそれよりも大きい場合にヘテロ界面にて電子が溜まりやすく、ノーマリオフが実現できないなど所望のデバイス特性を得ることができない懸念がある。一方、例えばＲ面（（１−１０２）面）を主面とするサファイア基板上に、いわゆる無極性のＡ面（（１１−２０）面）を成長面とするIII族窒化物系化合物半導体を形成した場合には、分極電界はヘテロ界面に垂直には形成されないため、ノーマリオフ型のトランジスタが実現できたり、電子が分極電界の影響を受けずに走行できるので高速動作上有利となることが知られている。
また、発光素子では、ＭＱＷ発光層（活性層）において、電子と正孔とが別々の層で量子化され閉じ込められる、いわゆるタイプII量子井戸活性層が提案されている。この際、無極性のＡ面（（１１−２０）面）などの無極性面上にタイプII量子井戸活性層を作製することにより、活性層が分極の影響を受けずに、より高効率の発光を実現することが可能となるとされている。
そこで最近、ＧａＮ基板としてＡ面やＭ面を主面とするものが販売され、膜厚方向が無極性であるａ軸やｍ軸であるIII族窒化物系化合物半導体を積層した素子が注目されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板のＧａ極性面に素子を形成した場合、裏面であるＮ極性面に電極が形成しにくいことは、例えば下記特許文献１に記載されている。
特開２００７−４３１６４号公報
III族窒化物系化合物半導体の、無極性面であるＡ面やＭ面上に、例えばＴｉとＡｌの二重層から成る電極を形成しても、Ｃ面上にそれを形成する場合に比べてオーミック電極が容易には得られない。実際、Ｃ面上にＴｉ／Ａｌ電極を形成する場合は５００〜６００℃の加熱でオーミック電極が得られるが、Ａ面やＭ面上にＴｉ／Ａｌ電極を形成する場合は、オーミック電極を得るためには７００〜９００℃の加熱が必要とされている。このような高温に素子を曝すと、素子特性が悪化する懸念が生じる。
そこで本発明は、無極性面であるＡ面やＭ面、Ｃ面を主面とするＧａＮ基板のＮ極性面、その他Ｇａ極性であるＣ面以外の面を主面とするｎ型領域に、比較的低温の加熱で負電極を形成することを目的とする。
そこで本発明は、無極性面であるＡ面やＭ面、Ｃ面を主面とするＧａＮ基板のＮ極性面、その他Ｇａ極性であるＣ面以外の面を主面とするｎ型領域に、比較的低温の加熱で負電極を形成することを目的とする。
請求項１に係る発明は、III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されたIII族窒化物系化合物半導体素子において、負電極が形成されたｎ型領域が、III族元素極性であるＣ面ではない主面に、ｃ軸に平行でない面がエッチングにより形成された形状であることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子である。III族元素極性とは、ＧａＮの場合はＧａ極性であり、混晶その他の場合はIII族元素が表層にあって、膜又は基板内側の３個の窒素原子と結合している面である。ｎ型領域がIII族窒化物系化合物半導体基板の場合は、その主面がIII族元素極性であるＣ面ではない場合に、ｃ軸に平行でない面をエッチングにより形成する。ｎ型領域が例えばエピタキシャル成長により形成されたIII族窒化物系化合物半導体膜である場合は、その表面がIII族元素極性であるＣ面ではない場合に、ｃ軸に平行でない面をエッチングにより形成する。ｃ軸に平行な面は例えばＡ面やＭ面であるので、本発明に言うｃ軸に平行でない面としては、例えばＣ面、或いは言わばエピタキシャル成長面に対して傾斜した斜めの面である。当該面は、指数表示（ａ1ａ2ａ3ｃ）で、ｃが０でない面である。Ｃ面（０００１）が最も理想的であり、Ｃ面以外の面としてはｃが大きい、低指数でない面がより好ましい。当該面の法線のｃ軸と成す角は、０度が理想的であり、好ましくは４５度以下、より好ましくは３０度以下、更に好ましくは１５度以下である。これにより、Ｇａ極性が露出面で大きく寄与することとなる。要するに、Ａ面（１１−２０）やＭ面（１−１００）に負電極を形成したい場合に、直接電極を形成せずに、予めＣ面か、少なくともＡ面でもＭ面でもない面をエッチングにより形成することが本願発明の本質である。或いは、（１１−２２）や（１１−２４）等の「斜めの面」言わば「半極性面」に負電極を形成したい場合にも、よりＣ面に近い面をエッチングにより形成することが本願発明の本質である。例えばＣ面より若干オフ角を有するエピタキシャル膜であれば、Ｃ面はエッチング耐性が強いので、弱いエッチングでＣ面を露出させることができる。
請求項２に係る発明は、前記負電極が形成されたｎ型領域が、エピタキシャル成長により形成されたｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層表面であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ａ面を主面とし、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ａ面を主面とし、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ａ面又はＭ面を主面とするｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、前記Ａ面又はＭ面を主面とするｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面に、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、前記Ａ面又はＭ面を主面とするｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面に、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ｎ極性のＣ面であるｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面であることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、前記負電極が、少なくともチタン（Ｔｉ）又はバナジウム（Ｖ）を含む第１の金属層と、少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む第２の金属層とを順に蒸着することで形成されたことを特徴とする。
請求項７に係る発明は、前記負電極が、少なくともチタン（Ｔｉ）又はバナジウム（Ｖ）を含む第１の金属層と、少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む第２の金属層とを順に蒸着することで形成されたことを特徴とする。
III族窒化物系化合物半導体のIII族元素極性のＣ面以外の面は、負電極がオーミック電極となりにくい。そこで、III族元素極性のＣ面以外の面に負電極を形成する際に、よりＣ面に近い面を形成することで、露出した面がIII族元素極性を帯び、比較的低温の加熱で負電極をオーミック電極とすることができる。
これは、III族窒化物系化合物半導体の、ｃ軸に平行な面であるＡ面やＭ面に負電極を形成する場合に特に有効である。これは、成長基板の結晶方位から、エピタキシャル膜の結晶方位を特定できるからであり、これによりエッチングで例えば段差の側面がＣ面となるストライプ状の構造が容易に形成できる。当該段差の側面は、Ｎ極性面が露出していても、Ｇａ極性面が露出していれば良い。これによりＧａ極性のＣ面に接触した部分で、比較的低温の加熱で負電極をオーミック電極とすることができる。
III族窒化物系化合物半導体のＡ面やＭ面以外の面、例えばＮ極性のＣ面に負電極を形成する場合にも、本願発明は有効である。エッチングにより、エッチング前の面よりもオーミック電極を形成しやすい面を露出させることが本願発明の本質である。この際、よりＧａ極性のＣ面に近い面を露出させることが望ましい。
Ｔｉ／Ａｌの二重層その他、Ｔｉを含む層とＡｌを含む層の金属多重層で負電極を形成する際に本願発明は特に有効である。例えばｎ−ＧａＮのＧａ極性であるＣ面に当該負電極を形成すると、Ｔｉはｎ−ＧａＮ表面のＧａと置換することで薄いＴｉＮ膜を形成し、これがオーミック性の向上に寄与するとされている。他の面ではＧａとの置換が困難であったり、薄いＴｉＮ膜が十分に広がりにくい等の理由でオーミック性の向上が図られない。そこでＧａ極性であるＣ面をエッチングにより露出させるか、よりＧａ極性の高い面をエッチングにより形成することで、Ｔｉを含む層とＡｌを含む層の金属多重層で負電極を形成する際のオーミック性が向上する。ｎ−ＧａＮ以外の混晶であっても同様である。
更には、Ｖ／Ａｌの二重層その他、Ｖを含む層とＡｌを含む層の金属多重層で負電極を形成する場合も同様である。
更には、Ｖ／Ａｌの二重層その他、Ｖを含む層とＡｌを含む層の金属多重層で負電極を形成する場合も同様である。
本願発明の主たる特徴は、III族元素極性のＣ面以外の面に負電極を形成する際、よりＧａ極性の高い面、理想的にはＣ面をエッチングにより露出させることである。本願発明が適用される半導体素子は、当該特徴以外は何ら限定されるものではなく、任意構造の、任意特性の半導体素子に適用され得る。
III族元素極性のＣ面以外の面にエッチングによりＣ面を形成することは、必ずしも困難ではない。エピタキシャル膜の成長面が例えばＡ面やＭ面である場合、予め用いた基板のオリエンテーションフラットに基づき、III族窒化物系化合物半導体層のＣ面の方向が特定可能である。例えばストライプ状にマスクを形成する際、当該ストライプの長手方向がIII族窒化物系化合物半導体層のＣ面に平行に（ｃ軸に垂直に）する。こうしてドライエッチングにより成長面であるＡ面やＭ面に垂直に（且つＣ面に平行に）段差を生じさせることで、段差の側面がIII族窒化物系化合物半導体層のＣ面となる。段差の側面の一方はＮ極性となるが、電極とのオーミック性はもう一方のＧａ極性面により向上する。
図１は本発明の具体的な一実施例であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００の構成を示す断面図である。III族窒化物系化合物半導体発光素子１００は、Ｒ面を主面とするサファイア基板１０の上に以下に示すIII族窒化物系化合物半導体発層をエピタキシャル成長により積層したものであり、各層の膜厚方向はａ軸方向となっている。Ｒ面を主面とするサファイア基板１０の上に図示しない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る膜厚約１５ｎｍのバッファ層が設けられ、その上にシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮから成る膜厚約４μｍのｎコンタクト層１１が形成されている。このｎコンタクト層１１の上には、静電耐圧改善層１１０として、膜厚３００ｎｍのアンドープのＧａＮ層と膜厚３０ｎｍのシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ層との積層構造が形成されている。この静電耐圧改善層１１０の上には、アンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9ＮとアンドープのＧａＮとシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮを１組として１０組積層した多重層から成る膜厚約７４ｎｍのｎクラッド層１２が形成されている。
そしてｎクラッド層１２の上には、膜厚約３ｎｍのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎから成る井戸層と、膜厚３ｎｍのＧａＮから成るバリア層とが交互に７組積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１３が形成されている。発光層１３の上にはｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎとｐ型Ｉｎ0.08Ｇａ0.92Ｎの多重層から成る膜厚約３３ｎｍのｐクラッド層１４が形成されている。更に、ｐクラッド層１４の上には、マグネシウム濃度の異なる２層のｐ型ＧａＮの積層構造から成る膜厚約８０ｎｍのｐコンタクト層１５が形成されている。
また、ｐコンタクト層１５の上には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る透光性電極２０が、ｎコンタクト層１１の露出面上には電極３０が形成されている。負電極３０は膜厚約２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と、膜厚約２μｍのアルミニウム（Ａｌ）で構成されている。透光性電極２０上の一部には、金（Ａｕ）合金から成る電極パッド２５が形成されている。
ここで、ｎコンタクト層１１の露出面には、ストライプ状の段差がエッチングにより形成されている。ストライプ状の段差の側面１１ｓはｎコンタクト層１１のＣ面となっている。ストライプ状の段差は、凸部の幅と凹部の幅をいずれも０．２μｍ、高低差を１μｍとし、負電極３０の形成領域全体に形成されている。尚、凸部の幅、凹部の幅、高低差は各々任意に設計して良い。これにより、Ｔｉ／Ａｌの積層構造から成る負電極３０は、ｎコンタクト層１１の段差の側面１１ｓのＣ面のうち、特にＧａ極性側と容易にオーミック性が生じている。負電極３０のアニーリングは、４００〜６００℃で良く、例えば５００℃程度で十分である。
図２は本発明の具体的な他の実施例であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子２００の構成を示す断面図である。III族窒化物系化合物半導体発光素子２００は、Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２０の上に以下に示すIII族窒化物系化合物半導体発層をエピタキシャル成長により積層したものであり、各層の膜厚方向はａ軸方向となっている。Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２０の上に、シリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮから成る膜厚約４μｍのｎコンタクト層１１が形成されている。このｎコンタクト層１１の上には、静電耐圧改善層１１０として、膜厚３００ｎｍのアンドープのＧａＮ層と膜厚３０ｎｍのシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ層との積層構造が形成されている。この静電耐圧改善層１１０の上には、アンドープのＩｎ0.1Ｇａ0.9ＮとアンドープのＧａＮとシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮを１組として１０組積層した多重層から成る膜厚約７４ｎｍのｎクラッド層１２が形成されている。
そしてｎクラッド層１２の上には、膜厚約３ｎｍのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎから成る井戸層と、膜厚３ｎｍのＧａＮから成るバリア層とが交互に７組積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１３が形成されている。発光層１３の上にはｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎとｐ型Ｉｎ0.08Ｇａ0.92Ｎの多重層から成る膜厚約３３ｎｍのｐクラッド層１４が形成されている。更に、ｐクラッド層１４の上には、マグネシウム濃度の異なる２層のｐ型ＧａＮの積層構造から成る膜厚約８０ｎｍのｐコンタクト層１５が形成されている。
また、ｐコンタクト層１５の上には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る透光性電極２０が、ｎ型ＧａＮ基板１２０の裏面には電極３０が形成されている。負電極３０は膜厚約２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）と、膜厚約２μｍのアルミニウム（Ａｌ）で構成されている。透光性電極２０上の一部には、金（Ａｕ）合金から成る電極パッド２５が形成されている。
ここで、ｎ型ＧａＮ基板１２０の裏面には、ストライプ状の段差がエッチングにより形成されている。ストライプ状の段差の側面１２０ｓはｎ型ＧａＮ基板１２０のＣ面となっている。ストライプ状の段差は、凸部の幅と凹部の幅をいずれも２μｍ、高低差を５μｍとし、負電極３０の形成領域全体に形成されている。尚、凸部の幅、凹部の幅、高低差は各々任意に設計して良い。これにより、Ｔｉ／Ａｌの積層構造から成る負電極３０は、ｎ型ＧａＮ基板１２０の段差の側面１２０ｓのＣ面のうち、特にＧａ極性側と容易にオーミック性が生じている。負電極３０のアニーリングは、４００〜６００℃で良く、例えば５００℃程度で十分である。
〔実施例２の変形例〕
図２のIII族窒化物系化合物半導体発光素子２００において、Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２０に替えてＭ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板を用いた場合も、各層の膜厚方向がｍ軸方向となるが、Ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板裏面に、段差の側面がＣ面であるストライプ状の段差をエッチングにより形成することで、負電極のアニーリングを５００℃程度とすることができる。
図２のIII族窒化物系化合物半導体発光素子２００において、Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２０に替えてＭ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板を用いた場合も、各層の膜厚方向がｍ軸方向となるが、Ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板裏面に、段差の側面がＣ面であるストライプ状の段差をエッチングにより形成することで、負電極のアニーリングを５００℃程度とすることができる。
図３は本発明の具体的な他の実施例であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子３００の構成を示す断面図である。図３のIII族窒化物系化合物半導体発光素子３００は、図２のIII族窒化物系化合物半導体発光素子２００において、Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２０に替えてＣ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２１を用いたものであり、エピタキシャル成長側がＧａ極性面であって、負電極を形成する側がＮ極性面である。この場合は凹凸はＮ極性のＣ面に垂直な面で形成するよりも傾斜面１２１ｓとすることが好ましく、図３では傾斜面を４５度としている。
尚、各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。この際、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。更には、凹凸状の傾斜面１２１ｓに変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、基板裏面全体を１枚の傾斜面としても良い。
尚、各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。この際、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。更には、凹凸状の傾斜面１２１ｓに変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、基板裏面全体を１枚の傾斜面としても良い。
〔実施例３の変形例〕
図３のIII族窒化物系化合物半導体発光素子３００において、Ｃ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２１に替えてＡ面やＭ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板を用いても良い。傾斜面としてはやはりＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。また、更には、凹凸状の傾斜面１２１ｓに変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、基板裏面全体を１枚の傾斜面としても良い。
図３のIII族窒化物系化合物半導体発光素子３００において、Ｃ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板１２１に替えてＡ面やＭ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板を用いても良い。傾斜面としてはやはりＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。また、更には、凹凸状の傾斜面１２１ｓに変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、基板裏面全体を１枚の傾斜面としても良い。
図４は本発明の具体的な他の実施例であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子４００の構成を示す断面図である。図４のIII族窒化物系化合物半導体発光素子４００は、図１のIII族窒化物系化合物半導体発光素子１００において、ｎコンタクト層１１に設けた凹凸に替えて、傾斜面１１ｓ’としたものである、図４では傾斜面を４５度としている。
尚、各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。この際、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。更には、凹凸状の傾斜面１１ｓ’に変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、ｎコンタクト層１１の露出面全体を１枚の傾斜面としても良い。
尚、各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。この際、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。更には、凹凸状の傾斜面１１ｓ’に変えて、例えば４５度のオフ角や、或いは１０度以下のオフ角となるように、ｎコンタクト層１１の露出面全体を１枚の傾斜面としても良い。
〔実施例４の変形例〕
図４のIII族窒化物系化合物半導体発光素子４００において、Ｒ面を主面とするサファイア基板に替えて他の異種基板を用いる場合、その基板の主面によっては、III族窒化物系化合物半導体のエピタキシャル成長方向がｃ軸方向でもａ軸方向でも無い場合が存在することが知られている。そのような場合、負電極を形成する領域に形成すべき凹凸として、よりＣ面に近い面を形成する。この場合、エピタキシャル成長方向に平行な面で形成するよりも傾斜面とすることが好ましい場合があり得る。各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。尚、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。
図４のIII族窒化物系化合物半導体発光素子４００において、Ｒ面を主面とするサファイア基板に替えて他の異種基板を用いる場合、その基板の主面によっては、III族窒化物系化合物半導体のエピタキシャル成長方向がｃ軸方向でもａ軸方向でも無い場合が存在することが知られている。そのような場合、負電極を形成する領域に形成すべき凹凸として、よりＣ面に近い面を形成する。この場合、エピタキシャル成長方向に平行な面で形成するよりも傾斜面とすることが好ましい場合があり得る。各傾斜面の傾斜角は揃えてもバラバラでも良い。尚、傾斜面としてはＡ面やＭ面が露出することは避けるべきである。
１０：Ｒ面を主面とするサファイア基板
１１：ｎコンタクト層
１１ｓ：エッチングにより形成された段差の側面
１１ｓ’：傾斜面から成る凹凸
１１０：静電耐圧改善層
１２：ｎクラッド層
１３：ＭＱＷ発光層
１４：ｐクラッド層
１５：ｐコンタクト層
２０：透光性電極
２５：電極パッド
３０：負電極
１２０：Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板
１２０ｓ：エッチングにより形成された段差の側面
１２１：Ｃ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板
１２１ｓ：エッチングにより形成された傾斜面から成る凹凸
１１：ｎコンタクト層
１１ｓ：エッチングにより形成された段差の側面
１１ｓ’：傾斜面から成る凹凸
１１０：静電耐圧改善層
１２：ｎクラッド層
１３：ＭＱＷ発光層
１４：ｐクラッド層
１５：ｐコンタクト層
２０：透光性電極
２５：電極パッド
３０：負電極
１２０：Ａ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板
１２０ｓ：エッチングにより形成された段差の側面
１２１：Ｃ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板
１２１ｓ：エッチングにより形成された傾斜面から成る凹凸
Claims (7)
- III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成されたIII族窒化物系化合物半導体素子において、
負電極が形成されたｎ型領域が、
III族元素極性であるＣ面ではない主面に、ｃ軸に平行でない面がエッチングにより形成された形状であることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 - 前記負電極が形成されたｎ型領域が、エピタキシャル成長により形成されたｎ型のIII族窒化物系化合物半導体層表面であることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
- 前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ａ面を主面とし、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
- 前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ａ面又はＭ面を主面とするｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面であることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
- 前記Ａ面又はＭ面を主面とするｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面に、エッチングにより形成された少なくともIII族元素極性のＣ面領域が露出していることを特徴とする請求項５に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
- 前記負電極が形成されたｎ型領域が、Ｎ極性のＣ面であるｎ型のIII族窒化物系化合物半導体基板表面であることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
- 前記負電極が、少なくともチタン（Ｔｉ）又はバナジウム（Ｖ）を含む第１の金属層と、少なくともアルミニウム（Ａｌ）を含む第２の金属層とを順に蒸着することで形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子。
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