JP2012119646A - Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method - Google Patents

Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2012119646A
JP2012119646A JP2011000784A JP2011000784A JP2012119646A JP 2012119646 A JP2012119646 A JP 2012119646A JP 2011000784 A JP2011000784 A JP 2011000784A JP 2011000784 A JP2011000784 A JP 2011000784A JP 2012119646 A JP2012119646 A JP 2012119646A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
group iii
region
iii nitride
nitride semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011000784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Katayama
哲也 片山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2011000784A priority Critical patent/JP2012119646A/en
Publication of JP2012119646A publication Critical patent/JP2012119646A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride light-emitting element which can improve reduction of an element lifetime caused by hydrogen shift.SOLUTION: A group-III nitride semiconductor region 13-1 includes a first region 13a-1 and a second region 13b-1. The second region 13b-1 extends along the first region 13a-1. The first region 13a-1 includes a ridge portion of p-type conductivity. The group-III nitride semiconductor region 13-1 includes a p-type dopant and hydrogen. An electrode 17-1 makes contact with a top face 13c-1 of the ridge portion of the first region 13a-1. A metal layer 19-1 has lattice defects which are present densely and enable hydrogen occlusion, and is provided on the second region 13b-1. A dielectric layer 21-1 is provided on the metal layer 19-1 and the dielectric layer 21-1 includes a silicon oxide film, a silicon nitride, a silicon oxynitride, a hafnium oxide, a tantalum oxide and the like.

Description

本発明は、窒化物発光素子、及び窒化物発光素子を作製する方法に関する。   The present invention relates to a nitride light emitting device and a method for manufacturing a nitride light emitting device.

特許文献1には、電極の製造方法が記載されている。この方法では、Mgを含むp型AlInGa1−X−YN半導体層上に、電極として水素貯蔵金属を堆積する。また、特許文献2及び3並びに非特許文献1には、窒化ガリウム系半導体におけるMgドーパントと水素との関係について記載されている。非特許文献2では、水素と結晶格子欠陥の相互作用が鋼材に及ぼす影響の実験的及び解析的研究が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing an electrode. In this method, a hydrogen storage metal is deposited as an electrode on a p-type Al X In Y Ga 1-XY N semiconductor layer containing Mg. Patent Documents 2 and 3 and Non-Patent Document 1 describe the relationship between Mg dopant and hydrogen in a gallium nitride semiconductor. Non-Patent Document 2 describes experimental and analytical studies on the influence of interaction between hydrogen and crystal lattice defects on steel materials.

特開平11−340511号公報JP 11-340511 A 特開平05−183189号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-183189 特開平08−115880号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-115880

Shuji Nakamura et al. “Hole Compensation Mechanism of P-Type GaN film,” Jpn. Appl. Phys. Vol. 31 (1992) pp1258-1266, Part 1, No.5A, May 1992Shuji Nakamura et al. “Hole Compensation Mechanism of P-Type GaN film,” Jpn. Appl. Phys. Vol. 31 (1992) pp1258-1266, Part 1, No.5A, May 1992 Atomistic study of hydrogen distribution and diffusion around a (112)[111] edge dislocation in alpha iron Acta Materialia 56(15), 3761-3769, 2008-09Atomistic study of hydrogen distribution and diffusion around a (112) [111] edge dislocation in alpha iron Acta Materialia 56 (15), 3761-3769, 2008-09

特許文献2及び3並びに非特許文献1に記載されているように、窒化ガリウム系半導体におけるp型活性化にはMgドーパントと水素とが密接に関係している。これらの文献には、Mgドーパントでのp型活性化のためのいくつかの手法が記載されている。   As described in Patent Documents 2 and 3 and Non-Patent Document 1, Mg dopant and hydrogen are closely related to p-type activation in a gallium nitride based semiconductor. These documents describe several approaches for p-type activation with Mg dopants.

現在、製品化されているMgドープ窒化物半導体発光素子では必然的に、窒化物半導体内に水素が残留している。この水素は、Mg−H結合を含む複合体の形態だけでなく、半導体結晶内に存在する格子欠陥にトラップされた原子状及び分子状の水素の形態としても窒化物半導体内に含まれる。また、水素を含む雰囲気では、外部から水素が発光素子の内部に侵入してくる可能性もあり、このような水素は、レーザ発振により高温になっている発光素子表面と反応することもあり得る。   In Mg-doped nitride semiconductor light emitting devices that are currently commercialized, hydrogen inevitably remains in the nitride semiconductor. This hydrogen is included in the nitride semiconductor not only in the form of a complex containing Mg—H bonds but also in the form of atomic and molecular hydrogen trapped by lattice defects existing in the semiconductor crystal. In an atmosphere containing hydrogen, hydrogen may enter the inside of the light-emitting element from the outside, and such hydrogen may react with the surface of the light-emitting element that is heated by laser oscillation. .

上記のように、水素は窒化物半導体素子が形成された後に半導体層内部に様々な状態で残留するため窒化物半導体素子の信頼性に係る課題に影響を及ぼしてくる。また、金属材料の結晶塑性論では、水素は格子欠陥と相互作用を行うことに言及されている。前記の非特許文献2では、α−鉄中で結晶格子内に存在する歪を有する刃状転位が水素の挙動に大きく影響を与えていることが示されている。   As described above, hydrogen remains in various states inside the semiconductor layer after the nitride semiconductor element is formed, and thus affects the reliability of the nitride semiconductor element. In addition, in the crystal plasticity theory of metal materials, it is mentioned that hydrogen interacts with lattice defects. Non-Patent Document 2 described above shows that edge dislocations having strain existing in the crystal lattice in α-iron greatly influence the behavior of hydrogen.

本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、素子寿命が短くなる一因である水素の移動を素子構造の改良によって制御した窒化物発光素子および、その製造方法に関するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and relates to a nitride light-emitting device in which the movement of hydrogen, which contributes to shortening the device life, is controlled by improving the device structure, and a method for manufacturing the same. .

本発明に係る窒化物発光素子は、(a)III族窒化物半導体からなる活性層と、(b)少なくとも前記活性層の2つの表面側に少なくとも1層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る2つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、(c)少なくとも一方の側のIII族窒化物半導体はリッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有しており、前記活性層上に設けられたIII族窒化物半導体領域の上に設けられると共に、水素及びp型ドーパントを含み、(d)前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に設けられ、少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する金属層と、(e)前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成す。
本発明に係る窒化物発光素子は、(a)III族窒化物半導体からなる活性層と、(b)p型導電性のリッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有しており、水素及びp型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、(c)前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域及び前記第2領域の上に設けられる電極と、(d)前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に設けられ、少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する金属層と、(e)前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備える。前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層上に設けられる。前記電極は、前記リッジ部の上面に接触を成す。
The nitride light emitting device according to the present invention includes (a) an active layer made of a group III nitride semiconductor, and (b) at least one group III nitride semiconductor having different polarities on at least two surface sides of the active layer. A metal electrode having each polarity is formed on the surface of the two group III nitride semiconductors on the outermost layer and (c) the group III nitride semiconductor on at least one side includes a first region including a ridge portion, A second region extending along the first region, provided on the group III nitride semiconductor region provided on the active layer, and containing hydrogen and a p-type dopant, A metal layer provided on the second region of the group III nitride semiconductor region and having a crystal defect capable of capturing hydrogen liberated at least in an atomic or molecular state; and (e) the metal layer Joining the electrode and the metal layer And a dielectric layer provided between the. The electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion.
The nitride light emitting device according to the present invention includes (a) an active layer made of a group III nitride semiconductor, (b) a first region including a p-type conductive ridge, and extending along the first region. A group III nitride semiconductor region containing hydrogen and a p-type dopant, and (c) provided on the first region and the second region of the group III nitride semiconductor region. An electrode; and (d) a metal layer provided on the second region of the group III nitride semiconductor region and having a crystal defect capable of capturing hydrogen liberated at least in an atomic or molecular state; and (e And a dielectric layer provided between the electrode and the metal layer. The group III nitride semiconductor region is provided on the active layer. The electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion.

この窒化物発光素子によれば、上記の如く金属層が第2領域上に設けられるが、この金属層は少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に到達すると界面を介して捕捉される。金属層が、第1領域のリッジ部と異なる第2領域上に設けられるので、移動する水素は、第1領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に吸蔵される。さらに、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。また、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。   According to this nitride light emitting device, the metal layer is provided on the second region as described above, and this metal layer has crystal defects capable of capturing hydrogen liberated at least in an atomic or molecular state. The group III nitride semiconductor region contains hydrogen, and the moving hydrogen is trapped through the interface when it reaches the metal layer. Since the metal layer is provided on the second region different from the ridge portion of the first region, the moving hydrogen is occluded in the metal layer separated from the interface between the ridge portion of the first region and the electrode. Further, since the electrode makes contact with the upper surface of the ridge portion in the first region and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode is provided. The material of the electrode is determined independently of the material of the metal layer.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第2領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer is in contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and in order to effectively capture the free hydrogen, The contact area with the second region is preferably larger than the contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode.

また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第2領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。   Further, according to the nitride light emitting device, the contact area between the metal layer and the second region is not limited to the contact area between the electrode and the semiconductor layer, and the contact between the upper surface of the ridge portion and the electrode. It is preferably larger than the area.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第2領域のp型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、p型半導体領域内のp型ドーパントと水素とが結合した複合物が、後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕捉できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer can be in contact with the p-type semiconductor region of the second region. According to this nitride light-emitting device, the metal layer is decomposed by a thermal history in the case where a composite in which a p-type dopant and hydrogen in a p-type semiconductor region are combined is used in a later step or as a device for a long time. Even in this case, hydrogen liberated through the interface with the semiconductor layer can be captured.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、p型半導体領域内のMg−H結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕捉できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the group III nitride semiconductor region may be doped with Mg. According to this nitride light emitting device, the metal layer can capture hydrogen when hydrogen is liberated from the Mg—H bond in the p-type semiconductor region.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。この窒化物発光素子によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が、水素を捕捉する金属層として使用可能である。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer may include Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd and an alloy composed of at least two of these elements. According to this nitride light-emitting element, metals and alloys containing the above-listed elements can be used as a metal layer for capturing hydrogen.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含むことが好適である。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, and the dielectric layer includes a silicon oxide film, a silicon nitride, a silicon oxynitride, a hafnium oxide, It is preferable to include at least one of tantalum oxide, ferroelectric, and polyimide organic material.

この窒化物発光素子によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達しない。   According to this nitride light emitting device, since the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, hydrogen in the metal layer does not reach the electrode through the dielectric layer.

本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。   The nitride light-emitting device according to the present invention can further include a support base made of a group III nitride and a group III nitride semiconductor layer provided on the main surface of the support base. The group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity, and the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region. In the nitride light emitting device according to the present invention, the main surface of the support base may be inclined at an angle in the range of not less than 63 degrees and not more than 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面および、あるいは前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記金属層と前記電極との電気的な絶縁状態が確保されるように前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、前記金属層が前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成すとともに金属層側面がリッジ部の側面に接触を成すので、リッジ部の上面と電極との接触界面に到達する水素量を低減できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer is in contact with a side surface of the ridge portion and / or an upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and the dielectric layer is the metal layer. It is preferable to make contact with the side surface of the ridge portion so as to cover the upper surface of the ridge portion and to ensure electrical insulation between the metal layer and the electrode. According to this nitride light emitting device, the metal layer makes contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region and the side surface of the metal layer makes contact with the side surface of the ridge portion. The amount of hydrogen that reaches the contact interface between the electrode and the electrode can be reduced.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、前記誘電体層は前記金属層の全面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、半導体膜中の遊離水素は、リッジ部の側面から離間した金属層に捕捉される。このため、この金属層に向けて低くなる水素の濃度勾配が半導体膜中に形成される。   In the nitride light emitting device according to the present invention, it is preferable that the metal layer is separated from a side surface of the ridge portion, and the dielectric layer covers the entire surface of the metal layer and contacts the side surface of the ridge portion. . According to this nitride light emitting device, free hydrogen in the semiconductor film is captured by the metal layer spaced from the side surface of the ridge portion. Therefore, a hydrogen concentration gradient that decreases toward the metal layer is formed in the semiconductor film.

本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、(a)リッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に順に設けられた金属層及び誘電体層と、活性層とを含む基板生産物を作製する工程と、(b)前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域の前記リッジ部の上面及び前記誘電体層の上に電極を形成する工程とを備える。前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成し、前記III族窒化物半導体領域は前記活性層の上に形成されており、前記金属層は少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する、前記III族窒化物半導体領域は水素及びp型ドーパントを含む。   The present invention relates to a method for fabricating a nitride light emitting device. This method includes (a) a group III nitride semiconductor region having a first region including a ridge portion and a second region extending along the first region, and the second group III nitride semiconductor region. A step of producing a substrate product including a metal layer and a dielectric layer sequentially provided on the region, and an active layer; and (b) the ridge portion of the first region of the group III nitride semiconductor region. Forming an electrode on the upper surface and the dielectric layer. The electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion, the group III nitride semiconductor region is formed on the active layer, and the metal layer captures hydrogen released at least in an atomic or molecular state. The III-nitride semiconductor region having crystal defects that can include hydrogen and a p-type dopant.

この作製方法によれば、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すように形成されると共に、金属層が第2領域上に形成される。この金属層は少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する。III族窒化物半導体領域は水素を含有しているが、金属層に到達した遊離水素は金属層に吸蔵される。金属層が、第1領域のリッジ部と異なる第2領域上に形成されるので、移動する水素は、第1領域のリッジ部と電極との界面から離間した金属層に格納されることになる。さらに、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は金属層の材料と独立して決定される。   According to this manufacturing method, the electrode is formed in contact with the upper surface of the ridge portion in the first region, and the metal layer is formed on the second region. This metal layer has crystal defects that can capture hydrogen liberated at least in an atomic or molecular state. The group III nitride semiconductor region contains hydrogen, but free hydrogen that reaches the metal layer is occluded in the metal layer. Since the metal layer is formed on the second region different from the ridge portion of the first region, the moving hydrogen is stored in the metal layer separated from the interface between the ridge portion of the first region and the electrode. . Further, since the electrode makes contact with the upper surface of the ridge portion in the first region and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode is provided. The electrode material is determined independently of the metal layer material.

本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層の上方に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域にリッジを形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に順に前記金属層及び前記誘電体層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことができる。前記第1III族窒化物半導体膜及び前記第2III族窒化物半導体膜の各々はp型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成す。   In the manufacturing method according to the present invention, the step of manufacturing a substrate product includes a group III nitride semiconductor film for a p-type cladding layer and a group III group for a p-type contact layer above the active layer. A step of growing a nitride semiconductor film to form an epitaxial substrate; a step of forming a mask for a lift-off method on a main surface of the epitaxial substrate; and the first and second III using the mask. Etching the group nitride semiconductor film to form a ridge in the group III nitride semiconductor region; and sequentially using the mask to form the metal layer and the dielectric layer on the group III nitride semiconductor region. A step of growing, and a step of removing the mask by a lift-off method to form the substrate product. Each of the first group III nitride semiconductor film and the second group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant, the group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer, The metal layer is in contact with the upper surface of the p-type cladding layer.

この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及び誘電体層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去することによって、リッジ部に対して金属層及び誘電体層が自己整合的に作製される。   According to this manufacturing method, the position of the ridge portion is defined using a mask for lift-off and etching, and films for the metal layer and the dielectric layer are deposited using this mask. After the deposition, the metal layer and the dielectric layer are formed in a self-aligned manner with respect to the ridge portion by removing the mask.

本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。なお、前記誘電体層によって前記金属層と前記電極層とが電気的に絶縁性を確保される。   In the manufacturing method according to the present invention, the metal layer contacts the side surface of the ridge portion, and the dielectric layer covers the upper surface of the metal layer and contacts the side surface of the ridge portion. The dielectric layer ensures electrical insulation between the metal layer and the electrode layer.

本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第2領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第2領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積の総和より大きくできる。   In the manufacturing method according to the present invention, the metal layer is in contact with an upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and the second region and the metal layer in the substrate product are in contact with each other. The contact area is preferably larger than the contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode in the substrate product. According to this manufacturing method, the contact area between the metal layer and the second region can be made larger than the total contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode without being limited to the contact area between the electrode and the semiconductor layer.

本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、p型半導体領域内のMg−H結合から遊離する水素を捕捉できる。   In the manufacturing method according to the present invention, the group III nitride semiconductor region may be doped with Mg. According to this manufacturing method, the metal layer can capture hydrogen liberated from Mg—H bonds in the p-type semiconductor region.

本発明に係る作製方法では、前記金属層は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。この作製方法によれば、例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層のために使用可能である。   In the manufacturing method according to the present invention, the metal layer may include Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd, and an alloy composed of at least two of these elements. According to this fabrication method, metals and alloys containing the above-listed elements can be used for the metal layer.

本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。   In the manufacturing method according to the present invention, the substrate product includes a substrate made of a group III nitride and a group III nitride semiconductor layer grown on a main surface of the substrate, and the active layer includes the group III Grown on the group nitride semiconductor layer, the group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity, and the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region Can be done. In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the main surface of the substrate is inclined at an angle in a range of 63 degrees to 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride.

本発明に係る作製方法では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層及び前記金属層は前記リッジ部に対して自己整合的に堆積されることができる。前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む。この製造方法によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達することはない。   In the manufacturing method according to the present invention, the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, and the dielectric layer and the metal layer are deposited in a self-aligned manner with respect to the ridge portion. it can. The dielectric layer includes at least one of a silicon oxide film, silicon nitride, silicon oxynitride, hafnium oxide, tantalum oxide, a ferroelectric, and a polyimide organic material. According to this manufacturing method, since the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, hydrogen in the metal layer does not reach the electrode through the dielectric layer.

本発明に係る窒化物発光素子は、(a)III族窒化物半導体からなる活性層と、(b)少なくとも前記活性層の2つの表面側に少なくとも1層以上の極性の異なるIII族窒化物半導体層と最も外側に有る2つのIII族窒化物半導体表面に各極性を呈する金属電極が構成されており、(c)p型導電性のリッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有しており、前記活性層の上に設けられたIII族窒化物半導体領域と、(d)前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域及び前記第2領域の上に設けられると共に、前記リッジ部の上面に接触を成す電極と、(e)前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に設けられた金属層と、(f)前記金属層に接合を成す誘電体層とを備える。前記金属層は、1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含み、前記III族窒化物半導体領域は水素及びp型ドーパントを含む。 The nitride light emitting device according to the present invention includes (a) an active layer made of a group III nitride semiconductor, and (b) at least one group III nitride semiconductor having different polarities on at least two surface sides of the active layer. A metal electrode having each polarity is formed on the surface of the two group III nitride semiconductors on the outermost layer and (c) a first region including a p-type conductive ridge portion and along the first region A group III nitride semiconductor region provided on the active layer, and (d) the first region and the second region of the group III nitride semiconductor region. An electrode that is in contact with the upper surface of the ridge portion, (e) a metal layer provided on the second region of the group III nitride semiconductor region, and (f) the metal layer And a dielectric layer forming a junction. The metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more, and the group III nitride semiconductor region includes hydrogen and a p-type dopant.

この窒化物発光素子によれば、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すと共に、金属層が第2領域上に設けられる。この金属層は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む。III族窒化物半導体領域は水素を含んでおり、移動する水素は金属層に到達すると、金属層の領域(1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域)に捕捉される。金属層が、第1領域のリッジ部と異なる第2領域上に設けられるので、移動する水素は、第1領域のリッジ部と電極との界面から離れた金属層に捕捉される。さらに、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。また、電極の材料は、金属層の材料と独立して決定される。 According to this nitride light emitting device, the electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion in the first region, and the metal layer is provided on the second region. This metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. The group III nitride semiconductor region contains hydrogen, and when the moving hydrogen reaches the metal layer, it is trapped in the region of the metal layer (region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more). Since the metal layer is provided on the second region different from the ridge portion of the first region, the moving hydrogen is captured by the metal layer separated from the interface between the ridge portion of the first region and the electrode. Further, since the electrode makes contact with the upper surface of the ridge portion in the first region and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode is provided. The material of the electrode is determined independently of the material of the metal layer.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成しており、前記遊離水素を有効に捕捉するため前記金属層と前記第2領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer is in contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and in order to effectively capture the free hydrogen, The contact area with the second region is preferably larger than the contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode.

また、この窒化物発光素子によれば、前記電極と前記半導体層との接触面積に限定されることなく、前記金属層と前記第2領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きいことが好ましい。   Further, according to the nitride light emitting device, the contact area between the metal layer and the second region is not limited to the contact area between the electrode and the semiconductor layer, and the contact between the upper surface of the ridge portion and the electrode. It is preferably larger than the area.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は、前記第2領域のp型半導体領域に接触を成すことができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、p型半導体領域内のp型ドーパントと水素とが結合した複合物が後工程、あるいは、素子として長期使用された場合での熱履歴によって分解した場合でも半導体層との界面を介して遊離する水素を捕捉できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer can be in contact with the p-type semiconductor region of the second region. According to this nitride light-emitting device, the metal layer is decomposed by a thermal history in the case where a composite in which the p-type dopant in the p-type semiconductor region and hydrogen are combined is used in a later process or as a device for a long time. Even in such a case, hydrogen liberated through the interface with the semiconductor layer can be captured.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされていることができる。この窒化物発光素子によれば、金属層は、p型半導体領域内のMg−H結合から水素が遊離した場合、それら水素を捕獲できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the group III nitride semiconductor region may be doped with Mg. According to this nitride light emitting device, the metal layer can capture hydrogen when hydrogen is released from the Mg—H bond in the p-type semiconductor region.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含むことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、上記の格子欠陥は、水素と相互作用して、水素をトラップすることができる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層の前記領域は、1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有することが好ましい。この窒化物発光素子によれば、格子欠陥密度が上記の値以下であるとき、高欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。 In the nitride light emitting device according to the present invention, it is preferable that the lattice defects included in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. According to this nitride light emitting device, the lattice defects can interact with hydrogen and trap hydrogen. In the nitride light emitting device according to the present invention, the region of the metal layer preferably has a lattice defect density of 1 × 10 15 cm −2 or less. According to this nitride light emitting device, when the lattice defect density is not more than the above value, the deterioration of the metal layer due to the high defect density does not affect the device characteristics.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含むことが好適である。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, and the dielectric layer includes a silicon oxide film, a silicon nitride, a silicon oxynitride, a hafnium oxide, It is preferable to include at least one of tantalum oxide, ferroelectric, and polyimide organic material.

この窒化物発光素子によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達しない。   According to this nitride light emitting device, since the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, hydrogen in the metal layer does not reach the electrode through the dielectric layer.

本発明に係る窒化物発光素子は、III族窒化物からなる支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられたIII族窒化物半導体層とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる。また、本発明に係る窒化物発光素子では、前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。   The nitride light-emitting device according to the present invention can further include a support base made of a group III nitride and a group III nitride semiconductor layer provided on the main surface of the support base. The group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity, and the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region. In the nitride light emitting device according to the present invention, the main surface of the support base may be inclined at an angle in the range of not less than 63 degrees and not more than 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面および、あるいは前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記金属層と前記電極が電気的に絶縁状態が確保されるように前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、前記金属層が前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成すとともに金属層側面がリッジ部の側面に接触を成すので、リッジ部の上面と電極との接触界面に到達する水素量を低減できる。   In the nitride light emitting device according to the present invention, the metal layer is in contact with a side surface of the ridge portion and / or an upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and the dielectric layer is the metal layer. Preferably, the metal layer and the electrode are in contact with the side surface of the ridge so that the metal layer and the electrode are electrically insulated. According to this nitride light emitting device, the metal layer makes contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region and the side surface of the metal layer makes contact with the side surface of the ridge portion. The amount of hydrogen that reaches the contact interface between the electrode and the electrode can be reduced.

本発明に係る窒化物発光素子では、前記金属層は前記リッジ部の側面から離間しており、前記誘電体層は前記金属層の全面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成すことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、半導体膜中の水素は、リッジ部の側面から離間した金属層に捕捉される。このため、この金属層に向けて低くなる水素の濃度勾配が半導体膜中に形成される。   In the nitride light emitting device according to the present invention, it is preferable that the metal layer is separated from a side surface of the ridge portion, and the dielectric layer covers the entire surface of the metal layer and contacts the side surface of the ridge portion. . According to this nitride light emitting device, hydrogen in the semiconductor film is captured by the metal layer spaced from the side surface of the ridge portion. Therefore, a hydrogen concentration gradient that decreases toward the metal layer is formed in the semiconductor film.

本発明は、窒化物発光素子を作製する方法に係る。この方法は、(a)活性層と、リッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に順に設けられた金属層及び誘電体層とを含む基板生産物を作製する工程と、(b)前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域の前記リッジ部の上面及び前記誘電体層の上に電極を形成する工程とを備えることができる。前記金属層は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含み、前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成し、前記III族窒化物半導体領域は前記活性層の上に形成されており、前記III族窒化物半導体領域は水素及びp型ドーパントを含む。 The present invention relates to a method for fabricating a nitride light emitting device. The method includes: (a) a group III nitride semiconductor region having an active layer, a first region including a ridge portion, and a second region extending along the first region; and the group III nitride semiconductor region Forming a substrate product including a metal layer and a dielectric layer sequentially provided on the second region, and (b) forming the ridge portion of the first region of the group III nitride semiconductor region. Forming an electrode on the upper surface and the dielectric layer. The metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more, the electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion, and the group III nitride semiconductor region is on the active layer. And the Group III nitride semiconductor region includes hydrogen and a p-type dopant.

この作製方法によれば、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すように形成されると共に、金属層が第2領域上に形成される。この金属層は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含み、該領域は水素を吸蔵可能である。金属層に到達した水素は該領域に捕捉される。金属層が、第1領域のリッジ部と異なる第2領域上に形成されるので、半導体中を移動する水素は、第1領域のリッジ部と電極との界面から離間した金属層に格納されることになる。さらに、電極が第1領域のリッジ部の上面に接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極からの電流経路が提供される。なお、電極の材料は金属層の材料と独立して決定される。 According to this manufacturing method, the electrode is formed in contact with the upper surface of the ridge portion in the first region, and the metal layer is formed on the second region. This metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more, and the region can occlude hydrogen. Hydrogen that reaches the metal layer is trapped in the region. Since the metal layer is formed on the second region different from the ridge portion of the first region, hydrogen moving in the semiconductor is stored in the metal layer separated from the interface between the ridge portion of the first region and the electrode. It will be. Further, since the electrode makes contact with the upper surface of the ridge portion in the first region and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode is provided. The electrode material is determined independently of the metal layer material.

本発明に係る作製方法では、前記金属層は前記リッジ部の側面に接触を成し、前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す。なお、前記誘電体層によって前記金属層と前記電極層とが電気的に絶縁性を確保される。   In the manufacturing method according to the present invention, the metal layer contacts the side surface of the ridge portion, and the dielectric layer covers the upper surface of the metal layer and contacts the side surface of the ridge portion. The dielectric layer ensures electrical insulation between the metal layer and the electrode layer.

本発明に係る作製方法では、前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成しており、前記基板生産物における前記第2領域と前記金属層との接触面積は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きいことが好ましい。この作製方法によれば、電極と半導体層との接触面積に限定されることなく、金属層と第2領域との接触面積をリッジ部の上面と電極との接触面積より大きくできる。   In the manufacturing method according to the present invention, the metal layer is in contact with an upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and the second region and the metal layer in the substrate product are in contact with each other. The contact area is preferably larger than the contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode in the substrate product. According to this manufacturing method, the contact area between the metal layer and the second region can be made larger than the contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode without being limited to the contact area between the electrode and the semiconductor layer.

本発明に係る作製方法では、前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされていることができる。この製造方法によれば、金属層は、p型半導体領域内のMg−H結合から遊離する水素を捕捉できる。   In the manufacturing method according to the present invention, the group III nitride semiconductor region may be doped with Mg. According to this manufacturing method, the metal layer can capture hydrogen liberated from Mg—H bonds in the p-type semiconductor region.

本発明に係る作製方法では、前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含むことが好ましい。この窒化物発光素子によれば、上記の格子欠陥は、水素と相互作用して、水素を捕捉することができる。また、本発明に係る作製方法では、前記金属層の前記領域は、1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有することが好ましい。この窒化物発光素子によれば、格子欠陥密度が1×1015cm−2以下であれるとき、高欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。 In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the lattice defects included in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. According to this nitride light-emitting device, the lattice defects can capture hydrogen by interacting with hydrogen. In the manufacturing method according to the present invention, the region of the metal layer preferably has a lattice defect density of 1 × 10 15 cm −2 or less. According to this nitride light emitting device, when the lattice defect density is 1 × 10 15 cm −2 or less, the deterioration of the metal layer due to the high defect density does not affect the device characteristics.

本発明に係る作製方法では、前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面上に成長されたIII族窒化物半導体層とを含み、前記活性層は、前記III族窒化物半導体層上に成長され、前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられることができる。また、本発明に係る作製方法では、前記基板の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることが好ましい。   In the manufacturing method according to the present invention, the substrate product includes a substrate made of a group III nitride and a group III nitride semiconductor layer grown on a main surface of the substrate, and the active layer includes the group III Grown on the group nitride semiconductor layer, the group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity, and the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region Can be done. In the manufacturing method according to the present invention, it is preferable that the main surface of the substrate is inclined at an angle in a range of 63 degrees to 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride.

本発明に係る作製方法では、前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、前記誘電体層及び前記金属層は前記リッジ部に対して自己整合的に堆積されることができる。前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む。この製造方法によれば、誘電体層が電極と金属層との間に設けられるので、金属層内の水素が誘電体層を通して電極に到達することはない。   In the manufacturing method according to the present invention, the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, and the dielectric layer and the metal layer are deposited in a self-aligned manner with respect to the ridge portion. it can. The dielectric layer includes at least one of a silicon oxide film, silicon nitride, silicon oxynitride, hafnium oxide, tantalum oxide, a ferroelectric, and a polyimide organic material. According to this manufacturing method, since the dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer, hydrogen in the metal layer does not reach the electrode through the dielectric layer.

本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層の上方に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に格子欠陥を有する金属膜を成長する工程、もしくは、金属膜を成長する工程と、前記金属膜に格子欠陥を導入する処理を行って、前記金属膜の格子欠陥密度より大きい格子欠陥密度を有する金属層を形成する工程と、前記マスクを用いて前記金属層の上に前記誘電体層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことが好ましい。前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含み、前記第1III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、前記第2III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成すことができる。   In the manufacturing method according to the present invention, the step of manufacturing a substrate product includes a group III nitride semiconductor film for a p-type cladding layer and a group III group for a p-type contact layer above the active layer. A step of growing a nitride semiconductor film to form an epitaxial substrate; a step of forming a mask for a lift-off method on a main surface of the epitaxial substrate; and the first and second III using the mask. Etching the group nitride semiconductor film to form the group III nitride semiconductor region, and using the mask to grow a metal film having a lattice defect on the group III nitride semiconductor region, or A step of growing a metal film, a step of introducing a lattice defect into the metal film, forming a metal layer having a lattice defect density larger than the lattice defect density of the metal film, and the mask A step of growing the dielectric layer on the metal layer you are, and removing the mask by a lift-off method, and a step of forming the substrate product. The lattice defects included in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking defects, and aggregates of these defects, the first group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant, and the second group III The nitride semiconductor film includes a p-type dopant, the group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer, and the metal layer is in contact with an upper surface of the p-type cladding layer. Can do.

この作製方法によれば、前記III族窒化物半導体領域の上に格子欠陥を有する金属膜を成長する工程、もしくは、金属膜の成膜後に、金属膜に格子欠陥を導入する処理を行って、金属膜の格子欠陥密度より大きい格子欠陥密度を有する金属層を形成する。この方法では、水素の吸蔵のための格子欠陥は成膜中に形成される。金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含む。また、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及び誘電体層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去することによって、1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する金属層及び誘電体層がリッジ部に対して自己整合的に作製される。 According to this manufacturing method, a step of growing a metal film having lattice defects on the group III nitride semiconductor region, or a process of introducing lattice defects into the metal film after the formation of the metal film, A metal layer having a lattice defect density greater than that of the metal film is formed. In this method, lattice defects for occlusion of hydrogen are formed during film formation. The lattice defects contained in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. Further, the position of the ridge portion is defined using a mask for lift-off and etching, and films for the metal layer and the dielectric layer are deposited using this mask. After this deposition, by removing the mask, a metal layer and a dielectric layer having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more are formed in a self-aligned manner with respect to the ridge portion.

本発明に係る作製方法では、基板生産物を作製する前記工程は、前記活性層の上に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、前記マスクを用いて、前記金属層は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む金属層を前記III族窒化物半導体領域の上に成長する工程と、前記マスクを用いて前記金属層の上に前記誘電体層を成長する工程と、リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程とを含むことが好ましい。前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含み、前記第1III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、前記第2III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成すことができる。 In the manufacturing method according to the present invention, the step of manufacturing a substrate product includes the step of forming a group III nitride semiconductor film for the p-type cladding layer and a group III group for the p-type contact layer on the active layer. A step of growing a nitride semiconductor film to form an epitaxial substrate; a step of forming a mask for a lift-off method on a main surface of the epitaxial substrate; and the first and second III using the mask. Etching a group nitride semiconductor film to form the group III nitride semiconductor region, and using the mask, the metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. Growing a metal layer on the group III nitride semiconductor region, growing the dielectric layer on the metal layer using the mask, removing the mask by a lift-off method, substrate And a step of forming a product. The lattice defects included in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking defects, and aggregates of these defects, the first group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant, and the second group III The nitride semiconductor film includes a p-type dopant, the group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer, and the metal layer is in contact with an upper surface of the p-type cladding layer. Can do.

この作製方法によれば、1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する金属層を成長する。この作製方法では、水素の捕捉のための格子欠陥は成膜中に形成される。金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含む。また、リフトオフ及びエッチングのためのマスクを用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクを用いて、金属層及び誘電体層のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクを除去することによって、上記の値以上の格子欠陥密度を有する金属層及び誘電体層がリッジ部に対して自己整合的に作製される。 According to this manufacturing method, a metal layer having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more is grown. In this manufacturing method, lattice defects for capturing hydrogen are formed during film formation. The lattice defects contained in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. Further, the position of the ridge portion is defined using a mask for lift-off and etching, and films for the metal layer and the dielectric layer are deposited using this mask. After this deposition, by removing the mask, a metal layer and a dielectric layer having a lattice defect density higher than the above value are produced in a self-aligned manner with respect to the ridge portion.

以上説明したように、本発明によれば、素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本発明によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。   As described above, according to the present invention, a nitride light emitting device capable of improving the shortening of the device lifetime is provided. In addition, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a nitride light-emitting device that can improve the shortening of the device lifetime due to hydrogen migration.

図1は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。FIG. 1 is a drawing schematically showing a structure of a nitride light emitting device according to the present embodiment. 図2は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。FIG. 2 is a drawing showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図3は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。FIG. 3 is a drawing showing major steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図4は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 4 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図5は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 5 is a drawing schematically showing main steps in manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図6は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 6 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図7は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 7 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図8は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 8 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図9は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。FIG. 9 is a drawing schematically showing the structure of the nitride light emitting device according to the present embodiment. 図10は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。FIG. 10 is a drawing showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図11は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。FIG. 11 is a drawing showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図12は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 12 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図13は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 13 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図14は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 14 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図15は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 15 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. 図16は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を概略的に示す図面である。FIG. 16 is a drawing schematically showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment.

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、窒化物発光素子、及び窒化物発光素子を作製する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付す。   The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, embodiments of the present invention relating to a nitride light emitting device and a method for manufacturing the nitride light emitting device will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

(第1の実施形態)図1は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図1の(a)部に示されるように、窒化物発光素子11は、III族窒化物半導体領域13と、活性層15と、電極17と、金属層19と、誘電体層21とを備える。図1の(b)部に示されるように、金属層19及び誘電体層21は、絶縁層を含む電流ガイド領域23に含まれる。III族窒化物半導体領域13は、活性層15上方に設けられ、また第1領域13a及び第2領域13bを含む。第2領域13bは第1領域13aに沿って延在する。第1領域13aはリッジ部を含み、リッジ部はp型導電性を有する。第1領域13aの厚さT13aは第2領域13bの厚さT13bより大きい。III族窒化物半導体領域13は、意図的に添加されたp型ドーパントを含み、また成膜原料中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極17は、III族窒化物半導体領域13の第1領域13aのリッジ部の上面13cに接触JC1を成す。活性層15はIII族窒化物半導体からなる。金属層19はIII族窒化物半導体領域13の第2領域13b上に設けられる。金属層19は、水素化物を形成可能な材料からなるので、水素捕捉層として働く。また、誘電体層21は、金属層19上に設けられる。電流ガイド領域23は第2領域13b上に位置し、またリッジ構造の第1領域13aに電流をガイドする。   (First Embodiment) FIG. 1 is a drawing schematically showing the structure of a nitride light emitting device according to the present embodiment. Although the structure of the nitride light emitting element has a structure suitable for a semiconductor laser, for example, this embodiment is not limited to the semiconductor laser. As shown in part (a) of FIG. 1, the nitride light emitting device 11 includes a group III nitride semiconductor region 13, an active layer 15, an electrode 17, a metal layer 19, and a dielectric layer 21. . As shown in FIG. 1B, the metal layer 19 and the dielectric layer 21 are included in the current guide region 23 including the insulating layer. The group III nitride semiconductor region 13 is provided above the active layer 15 and includes a first region 13a and a second region 13b. The second region 13b extends along the first region 13a. The first region 13a includes a ridge portion, and the ridge portion has p-type conductivity. The thickness T13a of the first region 13a is larger than the thickness T13b of the second region 13b. The group III nitride semiconductor region 13 contains a p-type dopant intentionally added, and also contains hydrogen that is contained in the film forming material and not intentionally added. The electrode 17 forms a contact JC1 with the upper surface 13c of the ridge portion of the first region 13a of the group III nitride semiconductor region 13. The active layer 15 is made of a group III nitride semiconductor. The metal layer 19 is provided on the second region 13 b of the group III nitride semiconductor region 13. Since the metal layer 19 is made of a material capable of forming a hydride, it functions as a hydrogen trapping layer. The dielectric layer 21 is provided on the metal layer 19. The current guide region 23 is located on the second region 13b and guides the current to the first region 13a having the ridge structure.

この窒化物発光素子11によれば、電極17が第1領域13aのリッジ部の上面13cに接触を成すと共に、金属層19が第2領域13b上に設けられる。この金属層19は水素化物を形成可能な材料からなる。III族窒化物半導体領域13は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して金属層19に到達した水素は、金属層19に吸蔵される。誘電体層21が金属層19上に設けられているので、水素は、金属層19内の水素量に応じて金属層19から誘電体層21に実質的に移動できない。金属層19が、第1領域13aのリッジ部と異なる第2領域13b上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第1領域13aのリッジ部と電極17との界面から隔置された金属層19に格納される。さらに、電極17が第1領域13aのリッジ部の上面13cに接触を成すと共にリッジ部がp型導電性を有するので、電極17からの電流経路が提供される。電極17の材料は、金属層19の材料と独立して決定される。   According to the nitride light emitting device 11, the electrode 17 makes contact with the upper surface 13c of the ridge portion of the first region 13a, and the metal layer 19 is provided on the second region 13b. The metal layer 19 is made of a material capable of forming a hydride. The group III nitride semiconductor region 13 contains hydrogen, and hydrogen that has moved to reach the metal layer 19 according to environmental conditions is occluded in the metal layer 19. Since the dielectric layer 21 is provided on the metal layer 19, hydrogen cannot substantially move from the metal layer 19 to the dielectric layer 21 according to the amount of hydrogen in the metal layer 19. Since the metal layer 19 is provided on the second region 13b different from the ridge portion of the first region 13a, hydrogen moving in the semiconductor is separated from the interface between the ridge portion of the first region 13a and the electrode 17. It is stored in the metal layer 19. Furthermore, since the electrode 17 makes contact with the upper surface 13c of the ridge portion of the first region 13a and the ridge portion has p-type conductivity, a current path from the electrode 17 is provided. The material of the electrode 17 is determined independently of the material of the metal layer 19.

本実施例では、電極17は、リッジ構造上面13cに接触(オーミック接触)JC1を成すだけでなく、電流ガイド領域23の主面23aに接合JC2を成す。電極17上には、パッド電極18が設けられている。図1の(a)部を参照すると、パッド電極18は誘電体層21の上面に接合を成している。   In this embodiment, the electrode 17 forms not only a contact (ohmic contact) JC1 with the ridge structure upper surface 13c but also a junction JC2 with the main surface 23a of the current guide region 23. A pad electrode 18 is provided on the electrode 17. Referring to part (a) of FIG. 1, the pad electrode 18 is bonded to the upper surface of the dielectric layer 21.

窒化物発光素子11は、III族窒化物半導体領域25を備える。III族窒化物半導体領域25は、意図的に添加されたn型ドーパントを含む部分を有し、n型導電性を有する。   The nitride light emitting device 11 includes a group III nitride semiconductor region 25. The group III nitride semiconductor region 25 has a portion containing an intentionally added n-type dopant and has n-type conductivity.

窒化物発光素子11は支持基体27を備える。支持基体27は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、GaN、AlGaN、InGaN、InAlGaNといった窒化ガリウム系半導体やAlNを用いることができ、またInAlGa1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1)を用いることができる。さらには支持基体27は、例えばInAlGaN系、サファイア系、SiC等からなることができる。 The nitride light emitting device 11 includes a support base 27. The support base 27 can be made of, for example, a group III nitride. As this group III nitride, a gallium nitride based semiconductor such as GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN or AlN can be used, and In X Al Y Ga 1- XYN (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y). <1) can be used. Further, the support base 27 can be made of, for example, InAlGaN, sapphire, SiC, or the like.

III族窒化物半導体領域25は支持基体27の主面27a上に設けられる。III族窒化物半導体領域25は例えばn型クラッド層を含み、n型クラッド層は例えばn型III族窒化物半導体、好ましくはn型AlGaN、n型InAlGaNといったn型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体27の裏面27b上には電極43が設けられる。電極43が例えばカソードであるとき、電極17が例えばアノードである。   Group III nitride semiconductor region 25 is provided on main surface 27 a of support base 27. The group III nitride semiconductor region 25 includes, for example, an n-type cladding layer, and the n-type cladding layer is made of, for example, an n-type group III nitride semiconductor, preferably an n-type gallium nitride semiconductor such as n-type AlGaN or n-type InAlGaN. Can do. An electrode 43 is provided on the back surface 27 b of the support base 27. When the electrode 43 is, for example, a cathode, the electrode 17 is, for example, an anode.

III族窒化物半導体領域25上には、発光層29が設けられる。発光層29は活性層15を含む。発光層29は、必要な場合には、活性層15とIII族窒化物半導体領域25との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層31として働く。また、発光層29は、必要な場合には、活性層15とIII族窒化物半導体領域13との間にIII族窒化物半導体、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層(例えばAlGaN等)33や光ガイド層(例えばGaN、InGaN、InAlGaN等)35として働く。活性層15は少なくとも1層以上の井戸層15aを含むことができ、井戸層15aはインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばInGaN等からなることができる。また、活性層15は障壁層15bを含むことができ、障壁層15bは窒化ガリウム系半導体、例えばGaN、InGaN等からなることができ、その井戸層と障壁層とでSQW、MQW構造をとることが出来る。障壁層15bのバンドギャップは井戸層15aのバンドギャップより大きく、MQWの場合では井戸層15a及び障壁層15bが交互に配列されている。III族窒化物半導体領域25、発光層29(活性層15)及びIII族窒化物半導体領域13は、支持基体27の主面27aの法線方向に順に配列されている。   A light emitting layer 29 is provided on the group III nitride semiconductor region 25. The light emitting layer 29 includes the active layer 15. If necessary, the light emitting layer 29 may include one or a plurality of semiconductor layers made of a group III nitride semiconductor, preferably a gallium nitride based semiconductor, between the active layer 15 and the group III nitride semiconductor region 25. For example, the semiconductor layer serves as the light guide layer 31. Further, the light emitting layer 29 includes one or a plurality of semiconductor layers made of a group III nitride semiconductor, preferably a gallium nitride based semiconductor, between the active layer 15 and the group III nitride semiconductor region 13 when necessary. The semiconductor layer functions as, for example, an electron block layer (eg, AlGaN) 33 or a light guide layer (eg, GaN, InGaN, InAlGaN) 35. The active layer 15 can include at least one well layer 15a, and the well layer 15a can be made of a group III nitride semiconductor containing indium, such as InGaN. The active layer 15 can include a barrier layer 15b. The barrier layer 15b can be made of a gallium nitride-based semiconductor such as GaN or InGaN, and the well layer and the barrier layer have an SQW or MQW structure. I can do it. The band gap of the barrier layer 15b is larger than the band gap of the well layer 15a. In the case of MQW, the well layers 15a and the barrier layers 15b are alternately arranged. The group III nitride semiconductor region 25, the light emitting layer 29 (active layer 15), and the group III nitride semiconductor region 13 are arranged in order in the normal direction of the major surface 27 a of the support base 27.

窒化物発光素子11では、支持基体27の主面27aは、極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子11の一実施例では、支持基体27の主面27aは該主面27aのIII族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。   In the nitride light emitting device 11, the main surface 27a of the support base 27 can be applied to any of a polar surface, a semipolar surface, and a nonpolar surface. In one embodiment of the nitride light emitting device 11, the main surface 27a of the support base 27 is inclined at an angle in the range of 63 degrees to 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride of the main surface 27a. Can be. According to this nitride light emitting device, since it is semipolar and nonpolar, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to the piezo effect, and this is particularly effective in seeking to improve device characteristics at a blue-violet wavelength or longer.

III族窒化物半導体領域13はp型半導体からなっており、例えばp型クラッド層(例えばAlGaN、InAlGaN等)37を含むことができ、またp型コンタクト層(例えばGaN、AlGaN、InAlGaN等)39を含むことができる。III族窒化物半導体領域13にはMgがドープされていることができる。金属層19は、p型半導体領域内のMg−H結合から遊離する水素を捕捉できる。   The group III nitride semiconductor region 13 is made of a p-type semiconductor, and can include, for example, a p-type cladding layer (eg, AlGaN, InAlGaN, etc.) 37 and a p-type contact layer (eg, GaN, AlGaN, InAlGaN, etc.) 39 Can be included. The group III nitride semiconductor region 13 can be doped with Mg. The metal layer 19 can capture hydrogen liberated from Mg—H bonds in the p-type semiconductor region.

金属層19は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層19のために使用可能である。例えば、金属層19の厚さの下限は、例えば金属層19を構成する元素の原子半径の10倍程度と見積もられ、この厚さによって成膜の組織が安定する。下地が十分に平坦であるとき、例えば金属層19がパラジウム(原子半径:0.14nm)を用いると、この金属層19の厚さの下限は1nm程度となる。様々な見積もりから、金属層19の厚さは10オングストローム(1.0nm)以上であることができる。   The metal layer 19 can include Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd, and an alloy composed of at least two of these elements. Metals and alloys containing these exemplary listed elements can be used for the metal layer 19. For example, the lower limit of the thickness of the metal layer 19 is estimated to be, for example, about 10 times the atomic radius of the elements constituting the metal layer 19, and the thickness of the film formation is stabilized. When the base is sufficiently flat, for example, when the metal layer 19 uses palladium (atomic radius: 0.14 nm), the lower limit of the thickness of the metal layer 19 is about 1 nm. From various estimates, the thickness of the metal layer 19 can be 10 angstroms (1.0 nm) or more.

金属層19は、第2領域13bのp型半導体領域に接触を成す。p型半導体領域内のp型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。金属層19は、p型半導体領域表面に接触を成す。このp型半導体領域表面の表面粗さRaは3nm以上であることが好ましく、接触表面積を大きく確保できるため遊離水素の除去効率を上げることができる。また、p型半導体領域表面の表面粗さRaは20nm以下であることが好ましく、リッジ形成のドライエッチングの際に表面粗さを調整して、半導体層と金属層との密着性を確保できる。また、金属層19の厚さの下限は、p型半導体領域表面の表面粗さRaより大きく、この粗さの値に加えて1nm以上あることができる。   The metal layer 19 makes contact with the p-type semiconductor region of the second region 13b. Hydrogen liberated from the composite of the p-type dopant and hydrogen in the p-type semiconductor region is trapped in the metal layer. The metal layer 19 is in contact with the surface of the p-type semiconductor region. The surface roughness Ra of the surface of the p-type semiconductor region is preferably 3 nm or more. Since a large contact surface area can be secured, the removal efficiency of free hydrogen can be increased. Further, the surface roughness Ra of the surface of the p-type semiconductor region is preferably 20 nm or less, and the adhesion between the semiconductor layer and the metal layer can be ensured by adjusting the surface roughness during dry etching for ridge formation. The lower limit of the thickness of the metal layer 19 is larger than the surface roughness Ra of the surface of the p-type semiconductor region, and can be 1 nm or more in addition to the roughness value.

金属層19は、III族窒化物半導体領域13の第2領域13bの上面13dに接触を成しており、金属層19と第2領域13bとの接触面積は第1領域(リッジ部)13aの上面13cと電極17との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子11によれば、電極17と半導体面13cとの接触面積に限定されることなく、金属層19と第2領域13bとの接触面積をリッジ部上面13cと電極17との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。   The metal layer 19 is in contact with the upper surface 13d of the second region 13b of the group III nitride semiconductor region 13, and the contact area between the metal layer 19 and the second region 13b is that of the first region (ridge portion) 13a. The contact area between the upper surface 13c and the electrode 17 is preferably larger. According to the nitride light emitting device 11, the contact area between the metal layer 19 and the second region 13b is not limited to the contact area between the electrode 17 and the semiconductor surface 13c, and the contact area between the ridge portion upper surface 13c and the electrode 17 is not limited. Can be larger than the area. This contact area is specified, for example, by measuring dimensions using a scanning electron microscope or the like.

金属層19は第1領域13aのリッジ部側面に接触を成し、誘電体層21は金属層19の上面19aを覆うと共に第1領域13aのリッジ部側面に接触を成すことができる。誘電体層21が金属層19の上面19aを覆うので、金属層19から効率的に水素が移動でき、移動した水素の捕捉が効果的に可能になる。また、誘電体層21がリッジ部側面に接触を成すので、金属層19を保護でき、また電極17から金属層19を電気的に分離できる。例えば、誘電体層21の厚さは1.0nm以上であることができ、誘電体層21の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層19と電極とが絶縁される厚さであることができる。   The metal layer 19 can make contact with the side surface of the ridge portion of the first region 13a, and the dielectric layer 21 can cover the upper surface 19a of the metal layer 19 and can make contact with the side surface of the ridge portion of the first region 13a. Since the dielectric layer 21 covers the upper surface 19a of the metal layer 19, hydrogen can be efficiently transferred from the metal layer 19, and the transferred hydrogen can be effectively captured. Further, since the dielectric layer 21 makes contact with the side surface of the ridge portion, the metal layer 19 can be protected and the metal layer 19 can be electrically separated from the electrode 17. For example, the thickness of the dielectric layer 21 can be 1.0 nm or more, and the thickness of the dielectric layer 21 is flush with the ridge upper surface of the group III nitride semiconductor layer having the ridge on the upper surface of the dielectric layer. However, at least the metal layer 19 and the electrode can be insulated from each other.

III族窒化物半導体領域13の第2領域13bの上面13dに接触を成すように水素捕捉層を形成するプロセスを行った後に室温と高温(室温より高い温度)との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態でトラップされていた水素が遊離する。このとき、水素捕捉層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込み、水素捕捉層に体積膨張が生じるが、水素捕捉層内に水素の濃度勾配があると、水素は濃度勾配が層内で無くなるように内部拡散するため金属層全体で体積膨張を吸収するため素子が破壊することは無い。III族窒化物半導体領域13および水素捕捉層の温度が低下すると、III族窒化物半導体領域13ではその温度に応じて遊離水素量自体が減少するため素子機能は維持される。したがって、第2領域13bの上面13dに接触を成す水素捕捉層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子11の作製工程において移動する水素にも有効である。   When there is a temperature history between room temperature and high temperature (temperature higher than room temperature) after performing the process of forming the hydrogen trap layer so as to be in contact with the upper surface 13d of the second region 13b of the group III nitride semiconductor region 13 Then, hydrogen trapped in various forms in the semiconductor is liberated. At this time, the hydrogen trapping layer takes incoming hydrogen to its saturation level, and volume expansion occurs in the hydrogen trapping layer. However, if there is a hydrogen concentration gradient in the hydrogen trapping layer, the hydrogen concentration gradient disappears in the layer. Thus, since the internal diffusion is performed, the entire metal layer absorbs the volume expansion, so that the device is not destroyed. When the temperature of the group III nitride semiconductor region 13 and the hydrogen trapping layer decreases, the element function is maintained in the group III nitride semiconductor region 13 because the amount of free hydrogen itself decreases according to the temperature. Therefore, the hydrogen trapping layer in contact with the upper surface 13d of the second region 13b is effective in suppressing the behavior of hydrogen related to long-term reliability as shown in the following description. It is also effective for hydrogen moving in the process.

誘電体層21は電極17と金属層19との間に設けられ、誘電体層21は、シリコン酸化膜(例えばSiO)、シリコン窒化物(例えばSi)、シリコン酸窒化物(例えばSiON)、酸化ハフニウム(例えばHfO)、タンタル酸化物(例えばTa)、強誘電体(PZT、BST)、ポリイミド系有機物、及びフッソ化合物の少なくともいずれかを含むことが好適である。この窒化物発光素子11によれば、誘電体層21が電極17と金属層19との間に設けられるので、金属層19内の水素が誘電体層21を通して電極に到達しない。例えばSiOといった誘電体層21に外部電圧が印加されるとき、10ボルト以上の絶縁耐圧を越えるためには、少なくとも50nm程度(絶縁破壊強度を2×10V/cmと仮定)である。 The dielectric layer 21 is provided between the electrode 17 and the metal layer 19, and the dielectric layer 21 includes a silicon oxide film (for example, SiO 2 ), silicon nitride (for example, Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (for example, It is preferable to include at least one of SiON), hafnium oxide (for example, HfO 2 ), tantalum oxide (for example, Ta 2 O 5 ), ferroelectric (PZT, BST), polyimide-based organic material, and fluorine compound. According to the nitride light emitting device 11, since the dielectric layer 21 is provided between the electrode 17 and the metal layer 19, hydrogen in the metal layer 19 does not reach the electrode through the dielectric layer 21. For example, when an external voltage is applied to the dielectric layer 21 such as SiO 2, it is at least about 50 nm (assuming that the dielectric breakdown strength is 2 × 10 6 V / cm) in order to exceed the withstand voltage of 10 volts or more.

強誘電体のPZTは、例えばPb(Zr、Ti)Oとして表され、強誘電体のBSTはBa0.8Sr0.2TiOとして表される。 The ferroelectric PZT is expressed as, for example, Pb (Zr, Ti) O 3 , and the ferroelectric BST is expressed as Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 .

図1の(b)部に示されるように、電流ガイド領域23は、誘電体層21を含むことができる。誘電体層21の水素の拡散係数は、金属層19内の水素の拡散係数より極端に小さい。また、誘電体層21は、金属層19より大きな抵抗率を有し、より好ましくは絶縁性を有する。金属層19及び誘電体層21の合計厚みがリッジ部の高さに合うように、金属層19及び誘電体層21の少なくともいずれか一方の厚さを調整することができる。必要な場合には、電流ガイド領域23に、別の誘電体層を追加することができる。例えばこの誘電体層の材料を選択して、該誘電体層と電極17との密着性を誘電体層21と電極17との密着性よりも良好なものとすることができる。   As shown in part (b) of FIG. 1, the current guide region 23 can include a dielectric layer 21. The diffusion coefficient of hydrogen in the dielectric layer 21 is extremely smaller than the diffusion coefficient of hydrogen in the metal layer 19. The dielectric layer 21 has a higher resistivity than the metal layer 19, and more preferably has an insulating property. The thickness of at least one of the metal layer 19 and the dielectric layer 21 can be adjusted so that the total thickness of the metal layer 19 and the dielectric layer 21 matches the height of the ridge portion. If necessary, another dielectric layer can be added to the current guide region 23. For example, the material of the dielectric layer can be selected to make the adhesion between the dielectric layer and the electrode 17 better than the adhesion between the dielectric layer 21 and the electrode 17.

電流ガイド領域23の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層19の厚さはリッジ部の高さより小さく、また誘電体層21の厚さはリッジ部の高さより小さい。   In order to match the thickness of the current guide region 23 to the height of the ridge portion, the thickness of the metal layer 19 is smaller than the height of the ridge portion, and the thickness of the dielectric layer 21 is smaller than the height of the ridge portion.

金属層19は、以下のような水素に対して効果を有する。(1)半導体発光素子11の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子11内のp型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。なお、製造工程において水素を含有する雰囲気下で半導体発光素子11のp型半導体領域が暴露している場合では、p型半導体領域表面における水素は、熱力学的には暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則(Sievert‘s law)に従って進入する。(2)半導体発光素子11が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子11内のトラップサイトに捕捉されている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないMg−H複合体の水素ではなく、例えば、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や転位などの結晶格子欠陥により捕捉されている。(3)半導体発光素子11が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則(Sievert’s law)に従う。   The metal layer 19 has an effect on hydrogen as follows. (1) Atomic or molecular free hydrogen remaining in the p-type semiconductor region in the semiconductor light emitting device 11 when the process for manufacturing the semiconductor light emitting device 11 is completed. When the p-type semiconductor region of the semiconductor light emitting device 11 is exposed in an atmosphere containing hydrogen in the manufacturing process, the hydrogen on the surface of the p-type semiconductor region is the amount of hydrogen dissolved through the exposed surface thermodynamically. Enters according to Sievert's law, which is proportional to the square root of the hydrogen partial pressure of the exposed atmosphere. (2) Atomic or molecular hydrogen that has been used for a long time after the semiconductor light-emitting element 11 has been distributed to the market and has been trapped at the trap site in the semiconductor light-emitting element 11 with its operation. This hydrogen is not hydrogen of the Mg—H complex that does not dissociate at the operating temperature, but is captured by crystal lattice defects such as impurity elements and dislocations that do not form a stable hydrogen complex. (3) Atomic hydrogen that enters the device from the outside of the device due to the environment in which the semiconductor light emitting device 11 is used after being distributed to the market. This hydrogen follows thermodynamically the Sievert's law, where the amount of hydrogen dissolved through the exposed surface in a high temperature atmosphere is proportional to the square root of the hydrogen partial pressure of the exposed atmosphere.

半導体発光素子11内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕捉されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成となりうる。この分子状水素は界面欠陥を形成して、素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。   The hydrogen remaining in the semiconductor light emitting element 11 is related to matters relating to the reliability of the element. Atomic hydrogen can be easily diffused and moved in the semiconductor, so in addition to deterioration in the electrode and at the electrode interface, it is trapped at the trap site at the interface of the semiconductor layer that constitutes the device, and atomic hydrogen is accumulated. Can form molecular hydrogen. This molecular hydrogen forms an interface defect to cause deterioration of the performance of the device and advance the deterioration of the performance.

上記のような水素を捕獲するためには、半導体層に接触を成す金属層19は有用である。また、半導体領域13と金属層19との接合は、電極17と半導体面13cとの接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層19がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域で水素を捕捉できる。   In order to capture hydrogen as described above, the metal layer 19 in contact with the semiconductor layer is useful. Further, the junction between the semiconductor region 13 and the metal layer 19 is different from that defined so as to satisfy the electrical characteristics such as the contact between the electrode 17 and the semiconductor surface 13c, and is wider than this contact. Suitable for hydrogen transfer. In addition, since the metal layer 19 contacts the semiconductor layer different from the ridge portion, hydrogen can be captured in a region different from the junction between the electrode and the semiconductor region.

半導体発光素子11の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子11内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層19は、半導体発光素子11の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。   When the semiconductor light emitting device 11 is used over a long period of time or continuously operated, free hydrogen is generated in the semiconductor light emitting device 11 for various reasons. As can be understood from the above description, the metal layer 19 in direct contact with the semiconductor can reduce the amount of hydrogen moving in the semiconductor of the semiconductor light emitting device 11.

図2及び図3は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。   2 and 3 are drawings showing main steps in the manufacture of the semiconductor light emitting device according to the present embodiment.

工程S101では、図4の(a)部に示されるように、成長炉10aを用いてエピタキシャル基板Eを作製する。成長炉10aでは、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程S102では、基板51を準備する。この基板51は例えばIII族窒化物からなる主面51aを有することができる。工程S103では、有機金属原料及びn型ドーパントガスを成長炉10aに供給しながら、n導電性のIII族窒化物半導体領域53を基板51の主面51a上に成長する。III族窒化物半導体領域53は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばn型クラッド層を含むことができる。n型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。   In step S101, as shown in part (a) of FIG. 4, an epitaxial substrate E is produced using a growth furnace 10a. In the growth furnace 10a, a group III nitride semiconductor film is formed by, for example, metal organic vapor phase epitaxy. In this film formation, hydrogen resulting from the raw material for metal organic chemical vapor deposition is taken into the group III nitride semiconductor. In step S102, the substrate 51 is prepared. The substrate 51 can have a main surface 51a made of group III nitride, for example. In step S103, an n-conductive group III nitride semiconductor region 53 is grown on the main surface 51a of the substrate 51 while supplying an organic metal source and an n-type dopant gas to the growth reactor 10a. The group III nitride semiconductor region 53 includes one or more group III nitride semiconductor layers, and can include, for example, an n-type cladding layer. The n-type dopant can include, for example, silicon.

引き続く工程では、n型III族窒化物半導体領域53上に発光層55を成長する。発光層55の作製では、工程S104では、有機金属原料を成長炉10aに供給しながらn側の光ガイド層を第1導電型III族窒化物半導体領域53上に成長する。工程S105では、有機金属原料を成長炉10aに供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程S106において有機金属原料を成長炉10aに供給しながら障壁層を成長すると共に、工程S107において有機金属原料を成長炉10aに供給しながら井戸層を成長する。なお、MQWの場合では必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程S108及びS109において、有機金属原料を成長炉10aに供給しながら電子ブロック層及びp側の光ガイド層を成長する。   In the subsequent process, the light emitting layer 55 is grown on the n-type group III nitride semiconductor region 53. In the production of the light emitting layer 55, in step S104, an n-side light guide layer is grown on the first conductivity type group III nitride semiconductor region 53 while supplying an organic metal source to the growth reactor 10a. In step S105, an active layer is grown on the light guide layer while supplying an organic metal raw material to the growth furnace 10a. In the growth of the active layer, the barrier layer is grown while supplying the organic metal source to the growth furnace 10a in step S106, and the well layer is grown while supplying the organic metal source to the growth reactor 10a in step S107. In the case of MQW, the growth of the barrier layer and the well layer is repeated as necessary. In steps S108 and S109, the electron block layer and the p-side light guide layer are grown while supplying the organic metal raw material to the growth reactor 10a.

工程S110では、有機金属原料及びp型ドーパントガスを成長炉10aに供給しながらIII族窒化物半導体領域57を発光層55の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域57は水素及びp型ドーパントを含む。p型のIII族窒化物半導体領域57の成膜では、工程S111において、発光層55の主面上にp型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程112において、この第1III族窒化物半導体膜上にp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板Eを形成する。p型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができるが、この場合、これらのp型半導体領域にはMg−H結合を有する複合体が含まれる。   In step S110, the group III nitride semiconductor region 57 is grown on the main surface of the light emitting layer 55 while supplying the organic metal source and the p-type dopant gas to the growth reactor 10a. The group III nitride semiconductor region 57 includes hydrogen and a p-type dopant. In the formation of the p-type group III nitride semiconductor region 57, in step S111, a first group III nitride semiconductor film for the p-type cladding layer is grown on the main surface of the light-emitting layer 55. An epitaxial substrate E is formed by growing a second group III nitride semiconductor film for the p-type contact layer on the first group III nitride semiconductor film. The p-type dopant can include, for example, magnesium. In this case, these p-type semiconductor regions include a composite having an Mg—H bond.

エピタキシャル基板Eを成長炉10aから取り出した後に、工程S113では、基板生産物を作製する。このために、工程S114では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板Eの主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図4の(b)部に示されるように、エピタキシャル基板Eの主面上に、第1の金属マスク膜59、第2の金属マスク膜61及び絶縁膜63を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクM1を絶縁膜63上に形成する。第1の金属マスク膜59は例えばMo,Tiであり、第2の金属マスク膜61は例えばAlであり、絶縁膜63は例えばシリコン酸化物である。次いで、図5の(a)部に示されるように、レジストマスクM1を用いて第1の金属マスク膜59、第2の金属マスク膜61及び絶縁膜63を順にエッチングして、マスクM2を形成する。マスクM2は、第1の金属マスク層59a、第2の金属マスク層61a及び絶縁層63aを含み、これらの層59a、61a、63aはエピタキシャル基板Eの主面上に順に配列される。マスクM2を形成した後に、レジストマスクM1を除去することができる。   After the epitaxial substrate E is taken out from the growth furnace 10a, a substrate product is produced in step S113. For this purpose, in step S114, a mask for ridge formation is formed on the main surface of the epitaxial substrate E. In order to form this mask, first, as shown in FIG. 4B, a first metal mask film 59, a second metal mask film 61, and an insulating film are formed on the main surface of the epitaxial substrate E. After sequentially growing 63, a resist mask M1 that defines the width and orientation of the ridge structure is formed on the insulating film 63. The first metal mask film 59 is, for example, Mo or Ti, the second metal mask film 61 is, for example, Al, and the insulating film 63 is, for example, silicon oxide. Next, as shown in FIG. 5A, the first metal mask film 59, the second metal mask film 61, and the insulating film 63 are sequentially etched using the resist mask M1 to form a mask M2. To do. The mask M2 includes a first metal mask layer 59a, a second metal mask layer 61a, and an insulating layer 63a, and these layers 59a, 61a, 63a are arranged in order on the main surface of the epitaxial substrate E. After forming the mask M2, the resist mask M1 can be removed.

工程S115では、図5の(b)部に示されるように、マスクM2を用いてp型III族窒化物半導体領域57を処理装置10bでドライエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域65を形成する。III族窒化物半導体領域65は、第1領域65a及び第2領域65bを含む。第2領域65bは、軸Axの方向に延在する第1領域65aに沿って設けられる。第1領域65aはリッジ部を含み、リッジ部はp型導電性を有する。第1領域65aの厚さは第2領域65bの厚さより大きい。III族窒化物半導体領域65は、意図的に添加されたp型ドーパントを含み、また有機金属原料、あるいは、製造工程に起因した水素を含む。基板51の主面51aの延在方向に、第1領域65a及び第2領域65bが交互に配列されており、この配列は軸Axの方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造を含む単一の第1領域65aが第2領域65bの間に設けられる。リッジ部上面65c上には、マスクM2が残されている。   In step S115, as shown in part (b) of FIG. 5, the p-type group III nitride semiconductor region 57 is dry-etched by the processing apparatus 10b using the mask M2, and the etched group III nitride semiconductor region is processed. 65 is formed. The group III nitride semiconductor region 65 includes a first region 65a and a second region 65b. The second region 65b is provided along the first region 65a extending in the direction of the axis Ax. The first region 65a includes a ridge portion, and the ridge portion has p-type conductivity. The thickness of the first region 65a is larger than the thickness of the second region 65b. The group III nitride semiconductor region 65 contains a p-type dopant intentionally added, and also contains an organic metal source or hydrogen resulting from the manufacturing process. The first regions 65a and the second regions 65b are alternately arranged in the extending direction of the main surface 51a of the substrate 51, and this arrangement is in a direction intersecting with the direction of the axis Ax. With an element width for one element, a single first region 65a including a ridge structure is provided between the second regions 65b. The mask M2 is left on the ridge portion upper surface 65c.

工程S115では、必要な場合、図6の(a)部に示されるように、処理装置10cにおいて第1の金属マスク層59aを第2の金属マスク層61a及び絶縁層63aに対して選択的にエッチングして、第1の金属マスク層59bを形成する。このエッチングは、例えばRIEを用いた等方性エッチングにより可能である。第1の金属マスク層59b、第2の金属マスク層61a及び絶縁層63aからなるマスクを引き続き、マスクM2として参照する。   In step S115, if necessary, the first metal mask layer 59a is selectively used with respect to the second metal mask layer 61a and the insulating layer 63a in the processing apparatus 10c, as shown in FIG. Etching is performed to form a first metal mask layer 59b. This etching can be performed by isotropic etching using, for example, RIE. The mask composed of the first metal mask layer 59b, the second metal mask layer 61a, and the insulating layer 63a will be continuously referred to as a mask M2.

引き続き、工程S116では、図6の(b)部に示されるように、マスクM2を用いて処理装置10dで水素捕捉層67を成長する。水素捕捉層67は、マスクM2上に成長された第1部分67aと、III族窒化物半導体領域65の第2領域65b上に成長された第2部分67bとを含む。マスクM2の高さにより、第1部分67aは第2部分67bから分離されている。水素捕捉層67は、水素化物を形成可能な金属層を含むことができる。水素捕捉層67は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金も水素捕捉層67のために使用可能である。   Subsequently, in step S116, as shown in part (b) of FIG. 6, the hydrogen trapping layer 67 is grown by the processing apparatus 10d using the mask M2. The hydrogen trapping layer 67 includes a first portion 67a grown on the mask M2 and a second portion 67b grown on the second region 65b of the group III nitride semiconductor region 65. The first portion 67a is separated from the second portion 67b by the height of the mask M2. The hydrogen trap layer 67 can include a metal layer capable of forming a hydride. The hydrogen trapping layer 67 can include Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd, and an alloy composed of at least two of these elements. Metals and alloys containing these exemplary enumerated elements can also be used for the hydrogen scavenging layer 67.

工程S117では、図7の(a)部に示されるように、マスクM2を用いて処理装置10eで誘電体層69を成長する。誘電体層69は、マスクM2上に成長された第1部分69aと、III族窒化物半導体領域65の第2領域65b上に成長された第2部分69bとを含む。マスクM2の厚さにより、第1部分69aは第2部分69bから分離されている。例えば、誘電体層69の厚さは1.0nm以上であることができ、誘電体層69の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層19と電極とが絶縁される厚さであることができる。誘電体層69は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体等であることができる。これらの成膜は例えば真空蒸着法、スパッタ蒸着法、プラズマPVD、CVD、等、殆ど現在、汎用となっている方法を適用することができる。   In step S117, as shown in part (a) of FIG. 7, a dielectric layer 69 is grown by the processing apparatus 10e using the mask M2. Dielectric layer 69 includes a first portion 69a grown on mask M2 and a second portion 69b grown on second region 65b of group III nitride semiconductor region 65. The first portion 69a is separated from the second portion 69b by the thickness of the mask M2. For example, the thickness of the dielectric layer 69 can be 1.0 nm or more, and the thickness of the dielectric layer 69 is flush with the ridge upper surface of the group III nitride semiconductor layer having the ridge on the upper surface of the dielectric layer. However, at least the metal layer 19 and the electrode can be insulated from each other. The dielectric layer 69 can be, for example, a silicon oxide film, silicon nitride, silicon oxynitride, hafnium oxide, tantalum oxide, ferroelectric, or the like. For these film formations, for example, methods that are currently in general use, such as vacuum vapor deposition, sputtering vapor deposition, plasma PVD, and CVD, can be applied.

水素捕捉層67及び誘電体層69の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。また、必要な場合には、誘電体層69を成長した後に、誘電体層69上に別の誘電体層を更に成長することができる。この形態では、水素捕捉層67、誘電体層69及び別の誘電体層の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。   The total thickness of the hydrogen capturing layer 67 and the dielectric layer 69 is preferably determined so as to match the height of the ridge portion. If necessary, after the dielectric layer 69 is grown, another dielectric layer can be further grown on the dielectric layer 69. In this embodiment, the total thickness of the hydrogen trapping layer 67, the dielectric layer 69, and the other dielectric layer is preferably determined so as to match the height of the ridge portion.

これらの工程S116及びS117の後に、図7の(b)部に示されるように、工程S118においてリフトオフ法によりマスクM2を処理装置10fで除去して、基板生産物SP1を作製する。これによりマスクM2上に順に設けられた水素捕捉層67の部分67a及び誘電体層69の部分69aは消失する。基板生産物SP1は、III族窒化物半導体領域65の第2領域65b上に順に設けられた水素捕捉層67の部分67b(引き続く説明では「水素捕捉層67b」として参照する)及び誘電体層69の部分69b(引き続く説明では「誘電体層69b」として参照する)を含む。   After these steps S116 and S117, as shown in part (b) of FIG. 7, in step S118, the mask M2 is removed by the processing apparatus 10f by the lift-off method to produce the substrate product SP1. As a result, the portion 67a of the hydrogen capturing layer 67 and the portion 69a of the dielectric layer 69, which are sequentially provided on the mask M2, disappear. Substrate product SP1 includes a portion 67b of hydrogen trapping layer 67 (referred to as “hydrogen trapping layer 67b” in the following description) and dielectric layer 69 provided in sequence on second region 65b of group III nitride semiconductor region 65. Portion 69b (referred to as “dielectric layer 69b” in the following description).

この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクM2を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクM2を用いて、水素捕捉層67bのための膜及び誘電体層69bのための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクM2を除去して、誘電体層を形成する。これ故に、リッジ部に対して水素捕捉層67b及び誘電体層が自己整合的に作製される。水素捕捉層67b及び誘電体層は電流ガイド領域を構成する。   According to this manufacturing method, the position of the ridge portion is defined by using the mask M2 for lift-off and etching, and the film for the hydrogen capturing layer 67b and the dielectric layer 69b are used by using the mask M2. Film deposition is performed. After this deposition, the mask M2 is removed to form a dielectric layer. Therefore, the hydrogen capturing layer 67b and the dielectric layer are formed in a self-aligned manner with respect to the ridge portion. The hydrogen trapping layer 67b and the dielectric layer constitute a current guide region.

リフトオフ法による作成では、誘電体層69は、既に説明したように、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、及びシリコン酸窒化物といったシリコン系無機化合物、酸化ハフニウム及びタンタル酸化物といった金属酸化物、並びに強誘電体の少なくともいずれかを含むことが好適である。また、誘電体層69としてポリイミド系有機物を用いることができる。このときは、例えばスパッタ蒸着法を用いることができる。   In the production by the lift-off method, the dielectric layer 69 is formed of a silicon-based inorganic compound such as a silicon oxide film, silicon nitride, and silicon oxynitride, a metal oxide such as hafnium oxide and tantalum oxide, and a strong layer as described above. It is preferable to include at least one of dielectrics. Further, a polyimide organic material can be used as the dielectric layer 69. In this case, for example, a sputter deposition method can be used.

工程S119では、図8の(a)部に示されるように、III族窒化物半導体領域65の第1領域65aのリッジ部の上面65cに接合C1を成すアノード電極71を形成する。アノード電極71としては、Au,Ni,Pd、In,Pt,Al,Sn等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、図8の(b)部に示されるように、電極71及び電流ガイド領域上に設けられたパッド電極73及び、基板51の裏面51bにカソード電極を形成できる。この作製方法によれば、誘電体層69が電極71、73と金属層67との間に設けられるので、誘電体層69を作製した後には、製造工程中において金属層67内の水素が誘電体層69を通して電極に到達しない。   In step S119, as shown in FIG. 8A, the anode electrode 71 forming the junction C1 is formed on the upper surface 65c of the ridge portion of the first region 65a of the group III nitride semiconductor region 65. As the anode electrode 71, a single metal such as Au, Ni, Pd, In, Pt, Al, Sn, or an alloy thereof can be used. Further, as shown in part (b) of FIG. 8, a cathode electrode can be formed on the electrode 71 and the pad electrode 73 provided on the current guide region and the back surface 51 b of the substrate 51. According to this manufacturing method, since the dielectric layer 69 is provided between the electrodes 71 and 73 and the metal layer 67, after the dielectric layer 69 is manufactured, hydrogen in the metal layer 67 is dielectrically changed during the manufacturing process. It does not reach the electrode through the body layer 69.

この作製方法によれば、第1領域65aのリッジ部上面65cに接触を成す電極71を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域65の第2領域65b上に設けられた絶縁性の誘電体層69bを利用して、水素捕捉層67b上に電流ガイド領域を形成できる。水素捕捉層67bは少なくとも原子状もしくは分子状態で遊離する水素を捕捉することができる結晶欠陥を有する。III族窒化物半導体領域65は水素を含んでおり、水素捕捉層67bが、第1領域65aのリッジ部と異なる第2領域65bに接合C2を成す。これ故に、移動する水素は水素捕捉層67bに捕捉される。誘電体層69bが水素捕捉層67bに接合C3を成すように設けられている。水素捕捉層67bが、第1領域65aのリッジ部と異なる第2領域65b上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面65cと電極73との接合(界面)C1から離間した水素捕捉層67bに引き付けられて格納される。さらに、電極71がリッジ部上面65cに接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極71からの電流経路が提供される。電極71の材料は水素捕捉層67bの材料と独立して決定される。また、第2領域65aと水素捕捉層67bとの接触面積の総和はリッジ部上面65cと電極71との接触面積の総和より大きい。   According to this manufacturing method, it is possible to form the electrode 71 in contact with the ridge portion upper surface 65c of the first region 65a, while providing it on the second region 65b of the group III nitride semiconductor region 65 in the substrate product. A current guide region can be formed on the hydrogen trapping layer 67b by using the insulating dielectric layer 69b. The hydrogen trapping layer 67b has a crystal defect capable of trapping hydrogen liberated at least in an atomic or molecular state. The group III nitride semiconductor region 65 contains hydrogen, and the hydrogen trap layer 67b forms a junction C2 with the second region 65b different from the ridge portion of the first region 65a. Therefore, the moving hydrogen is captured by the hydrogen capturing layer 67b. A dielectric layer 69b is provided to form a junction C3 with the hydrogen trapping layer 67b. Since the hydrogen trap layer 67b is provided on the second region 65b different from the ridge portion of the first region 65a, the moving hydrogen is separated from the junction (interface) C1 between the upper surface 65c of the ridge portion and the electrode 73. It is attracted to 67b and stored. Furthermore, since the electrode 71 is in contact with the ridge portion upper surface 65c and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode 71 is provided. The material of the electrode 71 is determined independently of the material of the hydrogen trapping layer 67b. The total contact area between the second region 65 a and the hydrogen trapping layer 67 b is larger than the total contact area between the ridge portion upper surface 65 c and the electrode 71.

以上説明したように、絶縁性の誘電体層下に水素捕捉金属を設けることにより、長期CW発振においてp型クラッド層内に生成されるMg−H複合物から脱離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を誘電体層下の水素捕捉金属が吸収する。さらに、水素捕捉金属において水素捕捉により起こる水素捕捉金属内部の濃度分布形成が起因となって、原子状水素がさらに水素捕捉金属内を移動する。p型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なp型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。   As described above, by providing a hydrogen trapping metal under the insulating dielectric layer, hydrogen desorbed from the Mg—H composite formed in the p-type cladding layer in the long-term CW oscillation, and the lower semiconductor layer The hydrogen trap metal below the dielectric layer absorbs atomic hydrogen derived from hydrogen diffusion from Furthermore, due to the formation of a concentration distribution inside the hydrogen trapping metal caused by hydrogen trapping in the hydrogen trapping metal, atomic hydrogen further moves in the hydrogen trapping metal. Hydrogen atom inflow into the p-type contact layer can be suppressed for a longer period of time, the recombination probability between magnesium and hydrogen can be reduced, and stable p-type ohmic contact can be maintained. As a result, the device life is extended.

(第2の実施形態)図9は、本実施の形態に係る窒化物発光素子の構造を概略的に示す図面である。窒化物発光素子の構造は例えば半導体レーザに好適な構造を有するが、本実施の形態は半導体レーザに限定されるものではない。図9の(a)部に示されるように、窒化物発光素子11−1は、III族窒化物半導体領域13−1と、活性層15−1と、電極17−1と、金属層19−1と、誘電体層21−1とを備える。図9の(b)部及び(c)部に示されるように、金属層19−1及び誘電体層21−1は、絶縁層を含む電流ガイド領域23−1に含まれる。III族窒化物半導体領域13−1は、活性層15−1上方に設けられ、また第1領域13a−1及び第2領域13b−1を含む。第2領域13b−1は第1領域13a−1に沿って延在する。第1領域13a−1はリッジ部を含み、リッジ部はp型導電性を有する。第1領域13a−1の厚さT13a−1は第2領域13b−1の厚さT13b−1より大きい。III族窒化物半導体領域13−1は、意図的に添加されたp型ドーパントを含み、また成膜原料中に含まれ意図的に添加されるものではない水素を含む。電極17−1は、III族窒化物半導体領域13−1の第1領域13a−1のリッジ部の上面13c−1に接触JC1−1を成す。活性層15−1はIII族窒化物半導体からなる。金属層19−1はIII族窒化物半導体領域13−1の第2領域13b−1上に設けられる。金属層19−1は、高欠陥密度を有する領域を含み、また該格子欠陥は水素を捕捉可能である。これ故に、金属層19−1は水素捕捉のための層として働くことができる。金属層19−1は例えば1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含むことが好ましい。このような金属層19−1は水素化物を形成可能な材料からなる。また、誘電体層21−1は、金属層19上に設けられる。電流ガイド領域23−1は第2領域13b−1上に位置し、またリッジ構造の第1領域13a−1に電流をガイドする。図9の(b)部に示されるように、金属層19−1の側端はリッジ構造の側面に接することができる。或いは、図9の(c)部に示されるように、金属層19−1の側端はリッジ構造の側面から離間していることができる。 (Second Embodiment) FIG. 9 schematically shows the structure of a nitride light-emitting device according to this embodiment. Although the structure of the nitride light emitting element has a structure suitable for a semiconductor laser, for example, this embodiment is not limited to the semiconductor laser. As shown in part (a) of FIG. 9, the nitride light emitting device 11-1 includes a group III nitride semiconductor region 13-1, an active layer 15-1, an electrode 17-1, and a metal layer 19-. 1 and a dielectric layer 21-1. As shown in FIG. 9B and FIG. 9C, the metal layer 19-1 and the dielectric layer 21-1 are included in the current guide region 23-1 including an insulating layer. The group III nitride semiconductor region 13-1 is provided above the active layer 15-1, and includes a first region 13a-1 and a second region 13b-1. The second region 13b-1 extends along the first region 13a-1. The first region 13a-1 includes a ridge portion, and the ridge portion has p-type conductivity. The thickness T13a-1 of the first region 13a-1 is larger than the thickness T13b-1 of the second region 13b-1. The group III nitride semiconductor region 13-1 includes a p-type dopant that is intentionally added, and also includes hydrogen that is included in the film-forming raw material and is not intentionally added. The electrode 17-1 forms a contact JC1-1 with the upper surface 13c-1 of the ridge portion of the first region 13a-1 of the group III nitride semiconductor region 13-1. The active layer 15-1 is made of a group III nitride semiconductor. The metal layer 19-1 is provided on the second region 13b-1 of the group III nitride semiconductor region 13-1. The metal layer 19-1 includes a region having a high defect density, and the lattice defects can capture hydrogen. Therefore, the metal layer 19-1 can serve as a layer for hydrogen capture. The metal layer 19-1 preferably includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more, for example. Such a metal layer 19-1 is made of a material capable of forming a hydride. Further, the dielectric layer 21-1 is provided on the metal layer 19. The current guide region 23-1 is located on the second region 13b-1, and guides the current to the first region 13a-1 having the ridge structure. As shown in FIG. 9B, the side end of the metal layer 19-1 can be in contact with the side surface of the ridge structure. Alternatively, as shown in FIG. 9C, the side end of the metal layer 19-1 can be separated from the side surface of the ridge structure.

この窒化物発光素子11−1によれば、電極17−1が第1領域13a−1のリッジ部の上面13c−1に接触を成すと共に、金属層19−1が第2領域13b−1上に設けられる。この金属層19−1は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む。III族窒化物半導体領域13−1は水素を含んでおり、環境条件に応じて移動して移動して水素は金属層19−1に到達すると、金属層10−1の高欠陥領域(1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域)に吸蔵される。誘電体層21−1が金属層19−1上に設けられているので、水素は、金属層19−1から誘電体層21に実質的に移動できない。金属層19−1が、第1領域13a−1のリッジ部と異なる第2領域13b−1上に設けられるので、半導体中を移動する水素は、第1領域13a−1のリッジ部と電極17−1との界面から隔置された金属層19−1に格納される。さらに、電極17−1が第1領域13a−1のリッジ部の上面13c−1に接触を成すと共にリッジ部がp型導電性を有するので、電極17−1からの電流経路が提供される。電極17−1の材料は、金属層19−1の材料と独立して決定される。 According to the nitride light emitting device 11-1, the electrode 17-1 is in contact with the upper surface 13c-1 of the ridge portion of the first region 13a-1, and the metal layer 19-1 is on the second region 13b-1. Is provided. The metal layer 19-1 includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. The group III nitride semiconductor region 13-1 contains hydrogen. When the group III nitride semiconductor region 13-1 moves and moves according to environmental conditions and reaches the metal layer 19-1, the high-defect region (1 × Occluded in a region having a lattice defect density of 10 11 cm −2 or more. Since the dielectric layer 21-1 is provided on the metal layer 19-1, hydrogen cannot substantially move from the metal layer 19-1 to the dielectric layer 21. Since the metal layer 19-1 is provided on the second region 13b-1 different from the ridge portion of the first region 13a-1, the hydrogen moving through the semiconductor is transferred to the ridge portion of the first region 13a-1 and the electrode 17. -1 stored in the metal layer 19-1 spaced from the interface with -1. Furthermore, since the electrode 17-1 is in contact with the upper surface 13c-1 of the ridge portion of the first region 13a-1 and the ridge portion has p-type conductivity, a current path from the electrode 17-1 is provided. The material of the electrode 17-1 is determined independently of the material of the metal layer 19-1.

また、金属層19−1における少なくとも一部の領域は1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有することが好ましい。格子欠陥密度が上記の値以下であれるとき、高欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。 Moreover, it is preferable that at least a part of the region in the metal layer 19-1 has a lattice defect density of 1 × 10 15 cm −2 or less. When the lattice defect density is not more than the above value, the deterioration of the metal layer due to the high defect density does not affect the device characteristics.

本実施例では、電極17−1は、リッジ構造上面13c−1に接触JC1−1(オーミック接触)を成すだけでなく、電流ガイド領域23−1の主面23a−1に接合JC2−1を成す。電極17−1上には、パッド電極18−1が設けられている。図9の(a)部を参照すると、パッド電極18−1は誘電体層21−1の上面に接合を成している。   In this embodiment, the electrode 17-1 not only makes contact JC1-1 (ohmic contact) with the ridge structure upper surface 13c-1, but also has a junction JC2-1 on the main surface 23a-1 of the current guide region 23-1. Make it. A pad electrode 18-1 is provided on the electrode 17-1. Referring to FIG. 9A, the pad electrode 18-1 is bonded to the upper surface of the dielectric layer 21-1.

窒化物発光素子11−1は、III族窒化物半導体領域25−1を備える。III族窒化物半導体領域25−1は、意図的に添加されたn型ドーパントを含む部分を有し、n型導電性を有する。   The nitride light emitting device 11-1 includes a group III nitride semiconductor region 25-1. Group III nitride semiconductor region 25-1 has a portion containing an intentionally added n-type dopant and has n-type conductivity.

窒化物発光素子11−1は支持基体27−1を備える。支持基体27−1は、例えばIII族窒化物からなることができる。このIII族窒化物としては、GaN,AlGaN,InGaN,InAlGaNといった窒化ガリウム系半導体やAlNを用いることができ、またInAlGa1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1)を用いることができる。さらに、支持基体27は、例えばInAlGaN系,サファイア系,SiC等からなることができる。 The nitride light emitting device 11-1 includes a support base 27-1. The support base 27-1 can be made of, for example, a group III nitride. As the group III nitride, a gallium nitride semiconductor such as GaN, AlGaN, InGaN, or InAlGaN, or AlN can be used, and In X Al Y Ga 1- XYN (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y). <1) can be used. Further, the support base 27 can be made of, for example, InAlGaN, sapphire, SiC, or the like.

III族窒化物半導体領域25−1は支持基体27−1の主面27a−1上に設けられる。III族窒化物半導体領域25−1は例えばn型クラッド層を含み、n型クラッド層は例えばn型III族窒化物半導体、好ましくはn型AlGaN,n型InAlGaNといったn型窒化ガリウム系半導体等からなることができる。また、支持基体27−1の裏面27b−1上には電極43−1が設けられる。電極43−1が例えばカソードであるとき、電極17−1が例えばアノードである。   Group III nitride semiconductor region 25-1 is provided on main surface 27a-1 of support base 27-1. The group III nitride semiconductor region 25-1 includes, for example, an n-type cladding layer, and the n-type cladding layer is made of, for example, an n-type group III nitride semiconductor, preferably an n-type gallium nitride semiconductor such as n-type AlGaN or n-type InAlGaN. Can be. An electrode 43-1 is provided on the back surface 27b-1 of the support base 27-1. When the electrode 43-1 is, for example, a cathode, the electrode 17-1 is, for example, an anode.

III族窒化物半導体領域25−1上には、発光層29−1が設けられる。発光層29−1は活性層15−1を含む。発光層29−1は、必要な場合には、活性層15−1とIII族窒化物半導体領域25−1との間にIII族窒化物半導体層、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば光ガイド層31−1として働く。また、発光層29−1は、必要な場合には、活性層15−1とIII族窒化物半導体領域13−1との間にIII族窒化物半導体層、好ましくは窒化ガリウム系半導体からなる一又は複数の半導体層を含むことができ、該半導体層は例えば電子ブロック層33−1(例えばAlGaN等)や光ガイド層35−1(例えばGaN,InGaN,InAlGaN等)として働く。活性層15−1は少なくとも1層以上の井戸層15a−1を含むことができ、井戸層15a−1はインジウムを含むIII族窒化物半導体、例えばInGaN等からなることができる。また、活性層15−1は障壁層15b−1を含むことができ、障壁層15b−1は窒化ガリウム系半導体、例えばGaN,InGaN等からなることができ、その井戸層と障壁層とでSQW,MQW構造をとることが出来る障壁層15b−1のバンドギャップは井戸層15a−1のバンドギャップより大きく、MQWの場合では井戸層15a−1及び障壁層15b−1は交互に配列されている。III族窒化物半導体領域25、発光層29−1(活性層15−1)及びIII族窒化物半導体領域13−1は、支持基体27−1の主面27a−1の法線方向に順に配列されている。   A light emitting layer 29-1 is provided on the group III nitride semiconductor region 25-1. The light emitting layer 29-1 includes an active layer 15-1. If necessary, the light emitting layer 29-1 includes one or a plurality of group III nitride semiconductor layers, preferably a gallium nitride based semiconductor, between the active layer 15-1 and the group III nitride semiconductor region 25-1. The semiconductor layer serves as the light guide layer 31-1, for example. In addition, the light emitting layer 29-1 is formed of a group III nitride semiconductor layer, preferably a gallium nitride semiconductor, between the active layer 15-1 and the group III nitride semiconductor region 13-1, if necessary. Alternatively, a plurality of semiconductor layers can be included, and the semiconductor layer functions as, for example, an electron block layer 33-1 (for example, AlGaN) or a light guide layer 35-1 (for example, GaN, InGaN, InAlGaN). The active layer 15-1 can include at least one well layer 15a-1, and the well layer 15a-1 can be made of a group III nitride semiconductor containing indium, such as InGaN. Further, the active layer 15-1 can include a barrier layer 15b-1, and the barrier layer 15b-1 can be made of a gallium nitride-based semiconductor, for example, GaN, InGaN, or the like. The band gap of the barrier layer 15b-1 that can take the MQW structure is larger than the band gap of the well layer 15a-1, and in the case of MQW, the well layer 15a-1 and the barrier layer 15b-1 are alternately arranged. . The group III nitride semiconductor region 25, the light emitting layer 29-1 (active layer 15-1), and the group III nitride semiconductor region 13-1 are sequentially arranged in the normal direction of the main surface 27a-1 of the support base 27-1. Has been.

窒化物発光素子11−1では、支持基体27−1の主面27a−1は、例えば窒化ガリウム半導体の極性面、半極性面及び無極性面のいずれにも適用可能である。また、窒化物発光素子11−1の一実施例では、支持基体27−1の主面27a−1は該主面27a−1のIII族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜していることができる。この窒化物発光素子によれば、半極性及び無極性であるため、ピエゾ効果による発光効率低下を抑制することが出来、特に、青紫波長以上での素子特性向上を求める上では有効である。   In the nitride light emitting device 11-1, the main surface 27a-1 of the support base 27-1 can be applied to any of a polar surface, a semipolar surface, and a nonpolar surface of a gallium nitride semiconductor, for example. Further, in one embodiment of the nitride light emitting device 11-1, the main surface 27a-1 of the support base 27-1 is 63 degrees or more and 80 degrees or less with respect to the c-axis of the group III nitride of the main surface 27a-1. Can be inclined at an angle in the range of. According to this nitride light emitting device, since it is semipolar and nonpolar, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to the piezo effect, and this is particularly effective in seeking to improve device characteristics at a blue-violet wavelength or longer.

III族窒化物半導体領域13−1はp型半導体からなっており、例えばp型クラッド層37−1(例えばAlGaN,InAlGaN等)を含むことができ、またp型コンタクト層39−1(例えばGaN、AlGaN,InAlGaN等)を含むことができる。III族窒化物半導体領域13−1にはMgがドープされていることができる。金属層19−1は、p型半導体領域内のMg−H結合から遊離する水素を捕捉できる。   The group III nitride semiconductor region 13-1 is made of a p-type semiconductor, and can include, for example, a p-type cladding layer 37-1 (eg, AlGaN, InAlGaN, etc.), and a p-type contact layer 39-1 (eg, GaN). , AlGaN, InAlGaN, etc.). The group III nitride semiconductor region 13-1 can be doped with Mg. The metal layer 19-1 can capture hydrogen liberated from Mg—H bonds in the p-type semiconductor region.

窒化物発光素子11−1では、金属層19−1に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含むことが好ましい。該格子欠陥は格子歪みを有するので、遊離H+と相互作用を持つ。格子欠陥に起因する歪み量は、金属種(構成原子のサイズ)、欠陥種(歪みサイズ)、及び欠陥密度等に依存する。上記の格子欠陥は、原子状の水素と相互作用して、水素を捕捉することができる。これらの種類の格子欠陥の密度は、金属層19−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2以上であることが好ましい。この程度の格子欠陥は、遊離水素が存在する半導体において金属層の劣化を引き起こすものではない。格子欠陥の密度は、金属層19−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2の1.5倍程度までであることが好ましい。これ以上であると金属層が有する格子歪が大きくなりすぎるため、これと接する該III族窒化物半導体層にマクロな変形を与える可能性が生じるためである。格子欠陥の密度は、金属層19−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2の1.3倍程度までであることが好ましい。これと接する該III族窒化物半導体層との接続端面で剥離が発生することもあるからである。格子欠陥密度は例えば、所定の条件で製品と同時作製したサンプルについて、薄膜X線回折法,TEM,X線トポグラフィ法,等の方法により見積もることができる。 In the nitride light emitting device 11-1, it is preferable that the lattice defects contained in the metal layer 19-1 include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. Since the lattice defect has lattice strain, it interacts with free H +. The amount of strain caused by lattice defects depends on the metal species (constituent atom size), the defect species (strain size), the defect density, and the like. The lattice defects can capture hydrogen by interacting with atomic hydrogen. The density of these types of lattice defects is preferably 1 × 10 11 cm −2 or more in a part or the whole of the metal layer 19-1. Such a lattice defect does not cause deterioration of the metal layer in a semiconductor in which free hydrogen exists. The density of lattice defects is preferably up to about 1.5 times, for example, 1 × 10 11 cm −2 in a part or all of the metal layer 19-1. This is because the lattice strain of the metal layer becomes too large if it is more than this, so that there is a possibility that the group III nitride semiconductor layer in contact therewith may be macro-deformed. The density of lattice defects is preferably up to about 1.3 times 1 × 10 11 cm −2 in a part or the whole of the metal layer 19-1. This is because peeling may occur at the connection end face with the group III nitride semiconductor layer in contact therewith. The lattice defect density can be estimated by a method such as a thin film X-ray diffraction method, a TEM, or an X-ray topography method for a sample manufactured simultaneously with a product under a predetermined condition.

また、格子欠陥の密度は、金属層19−1の一部又は全体において例えば1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有することが好ましい。格子欠陥密度が上記の値以下であるとき、高欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。 Moreover, it is preferable that the density of a lattice defect has a lattice defect density of 1 * 10 < 15 > cm <-2> or less, for example in part or whole of the metal layer 19-1. When the lattice defect density is not more than the above value, the deterioration of the metal layer due to the high defect density does not affect the device characteristics.

金属層19−1の材料としては、金属層19−1が接触を成す半導体と容易に化合物を形成しない金属やこの半導体と金属層19−1との熱膨張係数差が大きくない金属が適用できる。金属層19−1は、例えばAl,Mo,W,Ta,Au,Ge,Cr,Fe,Ti、Mg,Mn,Zr,Ni,Ca,Nb,V,Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層19−1のために使用可能である。例えば、金属層19−1の厚さの下限は、例えば金属層19を構成する元素の原子半径の10倍程度と見積もられ、この厚さによって成膜の組織が安定する。下地が十分に平坦であるとき、例えば金属層19−1がパラジウム(原子半径:0.14nm)を用いると、この金属層19−1の厚さの下限は1nm程度となる。この他の技術事項を考慮して、金属層19−1の厚さは1nm以上であることができ、金属層19−1の上限厚さは金属層上に誘電体層を形成することによってp電極層との電気的絶縁性を確保できる厚さによって設計することができる。   As a material of the metal layer 19-1, a metal that does not easily form a compound with a semiconductor with which the metal layer 19-1 is in contact, or a metal that does not have a large difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor and the metal layer 19-1 can be applied. . The metal layer 19-1 is made of, for example, Al, Mo, W, Ta, Au, Ge, Cr, Fe, Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd and at least two of these elements. Can be included. Metals and alloys containing these exemplary listed elements can be used for the metal layer 19-1. For example, the lower limit of the thickness of the metal layer 19-1 is estimated to be, for example, about 10 times the atomic radius of the elements constituting the metal layer 19, and the film formation structure is stabilized by this thickness. When the base is sufficiently flat, for example, when the metal layer 19-1 uses palladium (atomic radius: 0.14 nm), the lower limit of the thickness of the metal layer 19-1 is about 1 nm. In consideration of other technical matters, the thickness of the metal layer 19-1 can be 1 nm or more, and the upper limit thickness of the metal layer 19-1 can be reduced by forming a dielectric layer on the metal layer. The thickness can be designed to ensure electrical insulation from the electrode layer.

金属層19−1は、第2領域13b−1のp型半導体領域に接触を成す。p型半導体領域内のp型ドーパントと水素とが結合した複合物から遊離する水素は金属層に捕捉される。金属層19−1は、p型半導体領域表面に接触を成す。このp型半導体領域表面の表面粗さRaは3nm以上であることが好ましく、接触表面積を大きく確保できるため遊離水素の除去効率を上げることができる。また、p型半導体領域表面の表面粗さRaは20nm以下であることが好ましく、リッジ形成のドライエッチングの際に表面粗さを調整して、半導体層と金属層との密着性を確保できる。また、金属層19−1の厚さの下限は、p型半導体領域表面の表面粗さRaより大きく、この粗さの値に加えて1nm以上あることができる。   The metal layer 19-1 is in contact with the p-type semiconductor region of the second region 13b-1. Hydrogen liberated from the composite of the p-type dopant and hydrogen in the p-type semiconductor region is trapped in the metal layer. The metal layer 19-1 is in contact with the surface of the p-type semiconductor region. The surface roughness Ra of the surface of the p-type semiconductor region is preferably 3 nm or more. Since a large contact surface area can be secured, the removal efficiency of free hydrogen can be increased. Further, the surface roughness Ra of the surface of the p-type semiconductor region is preferably 20 nm or less, and the adhesion between the semiconductor layer and the metal layer can be ensured by adjusting the surface roughness during dry etching for ridge formation. The lower limit of the thickness of the metal layer 19-1 is larger than the surface roughness Ra of the p-type semiconductor region surface, and can be 1 nm or more in addition to the roughness value.

金属層19−1は、III族窒化物半導体領域13−1の第2領域13b−1の上面13d−1に接触を成しており、金属層19−1と第2領域13b−1との接触面積は第1領域13a−1(リッジ部)の上面13c−1と電極17−1との接触面積より大きいことが好ましい。この窒化物発光素子11−1によれば、電極17−1と半導体面13c−1との接触面積に限定されることなく、金属層19−1と第2領域13b−1との接触面積をリッジ部上面13c−1と電極17−1との接触面積より大きくできる。この接触面積は、例えば走査型電子顕微鏡等を用いて寸法を測定することにより特定される。   The metal layer 19-1 is in contact with the upper surface 13d-1 of the second region 13b-1 of the group III nitride semiconductor region 13-1, and the metal layer 19-1 and the second region 13b-1 are in contact with each other. The contact area is preferably larger than the contact area between the upper surface 13c-1 of the first region 13a-1 (ridge portion) and the electrode 17-1. According to the nitride light emitting device 11-1, the contact area between the metal layer 19-1 and the second region 13b-1 is not limited to the contact area between the electrode 17-1 and the semiconductor surface 13c-1. The contact area between the ridge portion upper surface 13c-1 and the electrode 17-1 can be made larger. This contact area is specified, for example, by measuring dimensions using a scanning electron microscope or the like.

図9の(b)部に示されるように、金属層19−1は第1領域13a−1のリッジ部側面に接触を成し、誘電体層21−1は金属層19−1の上面19a−1を覆うと共に第1領域13a−1のリッジ部側面に接触を成すことができる。誘電体層21−1が金属層19−1の上面19a−1を覆うので、移動した水素の捕捉が効果的に可能になる。また、誘電体層21−1がリッジ部側面に接触を成すので、金属層19−1を保護でき、また電極17−1から金属層19−1を電気的に分離できる。例えば、誘電体層21−1の厚さは1.0nm以上であることができ、誘電体層21−1の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層19−1と電極とが絶縁される厚さであることができる。   As shown in FIG. 9B, the metal layer 19-1 is in contact with the ridge side surface of the first region 13a-1, and the dielectric layer 21-1 is the upper surface 19a of the metal layer 19-1. -1 can be covered and the ridge portion side surface of the first region 13a-1 can be contacted. Since the dielectric layer 21-1 covers the upper surface 19a-1 of the metal layer 19-1, it is possible to effectively capture the transferred hydrogen. In addition, since the dielectric layer 21-1 is in contact with the side surface of the ridge portion, the metal layer 19-1 can be protected, and the metal layer 19-1 can be electrically separated from the electrode 17-1. For example, the thickness of the dielectric layer 21-1 can be 1.0 nm or more, and the thickness of the dielectric layer 21-1 is the ridge of the group III nitride semiconductor layer having the top surface of the dielectric layer having a ridge. The upper surface is preferably flush with the upper surface, but may have a thickness at which the metal layer 19-1 and the electrode are insulated.

III族窒化物半導体領域13−1の第2領域13b−1の上面13d−1に接触を成すように該金属層を形成するプロセスを行った後に室温と高温(室温より高い温度)との間の温度履歴があるとき、半導体中に様々な形態で捕捉されていた水素が遊離する。このとき、該金属層は、到来する水素をその飽和レベルまで取り込む。また、該金属層内に水素の濃度勾配があると、水素は拡散する。III族窒化物半導体領域13−1及び該金属層の温度が低下しても取り込まれた水素が再放出されることはない。したがって、第2領域13b−1の上面13d−1に接触を成す該金属層は、以下の説明に示されるように長期信頼性に係る水素の振る舞いを抑制することに有効であるが、半導体発光素子11−1の作製工程において移動する水素にも有効である。   Between the room temperature and the high temperature (temperature higher than room temperature) after performing the process of forming the metal layer so as to be in contact with the upper surface 13d-1 of the second region 13b-1 of the group III nitride semiconductor region 13-1. When there is a temperature history, hydrogen trapped in various forms in the semiconductor is liberated. At this time, the metal layer takes incoming hydrogen to its saturation level. Further, when there is a hydrogen concentration gradient in the metal layer, hydrogen diffuses. Even if the temperature of the group III nitride semiconductor region 13-1 and the metal layer is lowered, the incorporated hydrogen is not released again. Therefore, the metal layer in contact with the upper surface 13d-1 of the second region 13b-1 is effective in suppressing the behavior of hydrogen related to long-term reliability as shown in the following description. It is also effective for hydrogen that moves in the manufacturing process of the element 11-1.

誘電体層21−1は電極17−1と金属層19−1との間に設けられ、誘電体層21−1は、シリコン酸化膜(例えばSiO)、シリコン窒化物(例えばSi)、シリコン酸窒化物(例えばSiON)、酸化ハフニウム(例えばHfO)、タンタル酸化物(例えばTa)、強誘電体(PZT、BST)、ポリイミド系有機物、及びフッソ化合物の少なくともいずれかを含むことが好適である。この窒化物発光素子11−1によれば、誘電体層21−1が電極17−1と金属層19−1との間に設けられるので、金属層19−1内の水素が誘電体層21−1を通して電極に到達しない。例えばSiOといった誘電体層21−1に外部電圧が印加されるとき、10ボルト以上の絶縁耐圧を越えるためには、少なくとも50nm程度(絶縁破壊強度を2×10V/cmと仮定)である。 The dielectric layer 21-1 is provided between the electrode 17-1 and the metal layer 19-1, and the dielectric layer 21-1 includes a silicon oxide film (for example, SiO 2 ) and a silicon nitride (for example, Si 3 N 4). ), silicon oxynitride (e.g. SiON), hafnium oxide (e.g. HfO 2), tantalum oxide (e.g., Ta 2 O 5), ferroelectric (PZT, BST), at least one of polyimide organics and fluorine compounds Is preferably included. According to the nitride light emitting device 11-1, since the dielectric layer 21-1 is provided between the electrode 17-1 and the metal layer 19-1, the hydrogen in the metal layer 19-1 is changed to the dielectric layer 21. -1 does not reach the electrode. For example, when the external voltage to the dielectric layer 21-1 such SiO 2 is applied, in order to exceed 10 volts or more dielectric strength, at least 50nm approximately (dielectric breakdown strength and assumptions 2 × 10 6 V / cm) is there.

強誘電体のPZTは例えばPb(Zr,Ti)Oとして表され、強誘電体のBSTは例えばBa0.8Sr0.2TiOとして表される。 The ferroelectric PZT is expressed as, for example, Pb (Zr, Ti) O 3 , and the ferroelectric BST is expressed as, for example, Ba 0.8 Sr 0.2 TiO 3 .

図9の(b)部及び(c)部に示されるように、電流ガイド領域23−1は、誘電体層21−1を含むことができる。誘電体層21−1の水素の拡散係数は、金属層19−1内の水素の拡散係数より極端に小さい。また、誘電体層21−1は、金属層19−1より大きな抵抗率を有し、より好ましくは絶縁性を有する。金属層19−1及び誘電体層21−1の合計厚みがリッジ部の高さに合うように、金属層19−1及び誘電体層21−1の少なくともいずれか一方の厚さを調整することができる。必要な場合には、電流ガイド領域23−1に、別の誘電体層を追加することができる。例えばこの誘電体層の材料を選択して、該誘電体層と電極17−1との密着性を誘電体層21−1と電極17−1との密着性よりも良好なものとすることができる。   As shown in part (b) and part (c) of FIG. 9, the current guide region 23-1 can include a dielectric layer 21-1. The diffusion coefficient of hydrogen in the dielectric layer 21-1 is extremely smaller than the diffusion coefficient of hydrogen in the metal layer 19-1. The dielectric layer 21-1 has a higher resistivity than the metal layer 19-1, and more preferably has an insulating property. Adjusting the thickness of at least one of the metal layer 19-1 and the dielectric layer 21-1 so that the total thickness of the metal layer 19-1 and the dielectric layer 21-1 matches the height of the ridge portion. Can do. If necessary, another dielectric layer can be added to the current guide region 23-1. For example, the material of the dielectric layer may be selected so that the adhesion between the dielectric layer and the electrode 17-1 is better than the adhesion between the dielectric layer 21-1 and the electrode 17-1. it can.

電流ガイド領域23−1の厚さをリッジ部の高さに合わせるためには、金属層19−1の厚さはリッジ部の高さより小さく、また誘電体層21−1の厚さはリッジ部の高さより小さい。   In order to match the thickness of the current guide region 23-1 to the height of the ridge portion, the thickness of the metal layer 19-1 is smaller than the height of the ridge portion, and the thickness of the dielectric layer 21-1 is equal to the ridge portion. Less than the height of

金属層19−1は、以下のような水素に対して効果を有する。
(1)半導体発光素子11−1の製造のための工程が完了した時点で、半導体発光素子11−1内のp型半導体領域に残留している原子状又は分子状の遊離水素。
(2)半導体発光素子11−1が市場に流通した後に長期に使用されて、その動作に伴って半導体発光素子11−1内のトラップサイトにトラップされている原子状又は分子状の水素。この水素は、使用温度では解離しないMg−H複合体の水素ではなく、例えば、半導体発光素子では半導体層の格子欠陥は発光特性に悪影響があるために極力、残存する格子欠陥の低密度化が図られており、安定な水素複合体を形成しない不純物元素や少ないながらも存在する転位などの格子歪場により弱くトラップされている。
(3)半導体発光素子11−1が市場に流通した後に使用される環境により、素子外部から素子内に侵入してくる原子状水素。この水素は、熱力学的には高温雰囲気で暴露表面を通して溶解する水素量が暴露雰囲気の水素分圧の平方根に比例するジーベルトの法則(Sievert’s law)に従う。
The metal layer 19-1 has an effect on the following hydrogen.
(1) Atomic or molecular free hydrogen remaining in the p-type semiconductor region in the semiconductor light emitting device 11-1 when the process for manufacturing the semiconductor light emitting device 11-1 is completed.
(2) Atomic or molecular hydrogen that has been used for a long time after the semiconductor light emitting device 11-1 is distributed in the market and is trapped in the trap site in the semiconductor light emitting device 11-1 with its operation. This hydrogen is not Mg-H complex hydrogen that does not dissociate at the operating temperature. For example, in semiconductor light emitting devices, the lattice defects in the semiconductor layer have an adverse effect on the light emission characteristics, so the density of the remaining lattice defects is reduced as much as possible. It is weakly trapped by a lattice strain field such as an impurity element that does not form a stable hydrogen complex or a small amount of dislocations.
(3) Atomic hydrogen that enters the device from the outside of the device due to the environment in which the semiconductor light emitting device 11-1 is used after being distributed to the market. This hydrogen follows the Sievert's law where the amount of hydrogen dissolved through the exposed surface in a thermodynamic atmosphere is proportional to the square root of the hydrogen partial pressure of the exposed atmosphere.

半導体発光素子11−1内に残留する水素は、素子の信頼性に係る事項に関連している。原子状水素は、半導体中を容易に拡散して移動できるので、電極内や電極界面での劣化の他に、素子を構成する半導体層界面のトラップサイトに捕獲されて、原子状水素が集積されて分子状水素を形成し得る。この分子状水素は界面欠陥を形成して、素子の性能劣化を引き起こすと共に、性能劣化を進行させる。   The hydrogen remaining in the semiconductor light emitting device 11-1 is related to the matter relating to the reliability of the device. Atomic hydrogen can be easily diffused and moved in the semiconductor, so that in addition to deterioration in the electrode and at the electrode interface, it is trapped at the trap site at the interface of the semiconductor layer that constitutes the device, and atomic hydrogen is accumulated. To form molecular hydrogen. This molecular hydrogen forms an interface defect to cause deterioration of the performance of the device and advance the deterioration of the performance.

上記のような水素を捕捉するためには、半導体層に接触を成す金属層19−1は有用である。また、半導体領域13−1と金属層19−1との接合は、電極17−1と半導体面13c−1との接触のように電気的特性を満たすように規定されるものと異なり、この接触に比べて広く、半導体からの水素の移動に好適である。また、金属層19−1がリッジ部と異なる半導体層に接触を成すので、電極と半導体領域との接合と異なる領域に水素を捕捉できる。   In order to capture hydrogen as described above, the metal layer 19-1 in contact with the semiconductor layer is useful. In addition, the junction between the semiconductor region 13-1 and the metal layer 19-1 is different from that defined so as to satisfy the electrical characteristics such as the contact between the electrode 17-1 and the semiconductor surface 13c-1. It is wider than that and suitable for the transfer of hydrogen from a semiconductor. Further, since the metal layer 19-1 is in contact with the semiconductor layer different from the ridge portion, hydrogen can be captured in a region different from the junction between the electrode and the semiconductor region.

半導体発光素子11−1の長期間にわたる使用又は連続動作を行うとき、種々の理由により、半導体発光素子11−1内に遊離水素が発生する。上記の説明から理解されるように、半導体に直接に接触を成す金属層19−1は、半導体発光素子11−1の半導体内を移動する水素量を減少させることができる。   When the semiconductor light emitting device 11-1 is used for a long period of time or continuously operated, free hydrogen is generated in the semiconductor light emitting device 11-1 for various reasons. As can be understood from the above description, the metal layer 19-1 that is in direct contact with the semiconductor can reduce the amount of hydrogen that moves in the semiconductor of the semiconductor light emitting device 11-1.

図10及び図11は、本実施の形態に係る半導体発光素子の製造における主要な工程を示す図面である。   10 and 11 are drawings showing main steps in manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present embodiment.

工程S101−1では、図12の(a)部に示されるように、成長炉10a−1を用いてエピタキシャル基板Eを作製する。成長炉10a−1では、例えば有機金属気相成長法でIII族窒化物半導体の成膜が行われる。この成膜では、III族窒化物半導体に有機金属気相成長の原料に起因する水素が取り込まれる。工程S102−1では、基板51−1を準備する。この基板51−1は例えばIII族窒化物からなる主面51a−1を有することができる。工程S103−1では、有機金属原料及びn型ドーパントガスを成長炉10aに供給しながら、n導電性のIII族窒化物半導体領域53−1を基板51−1の主面51a−1上に成長する。III族窒化物半導体領域53−1は、一又は複数のIII族窒化物半導体層を含み、例えばn型クラッド層を含むことができる。n型ドーパントは例えばシリコンを含むことができる。   In step S101-1, as shown in part (a) of FIG. 12, an epitaxial substrate E is produced using a growth furnace 10a-1. In the growth furnace 10a-1, a group III nitride semiconductor film is formed, for example, by metal organic vapor phase epitaxy. In this film formation, hydrogen resulting from the raw material for metal organic chemical vapor deposition is taken into the group III nitride semiconductor. In step S102-1, a substrate 51-1 is prepared. The substrate 51-1 can have a main surface 51a-1 made of, for example, a group III nitride. In step S103-1, an n-conducting group III nitride semiconductor region 53-1 is grown on the main surface 51a-1 of the substrate 51-1, while supplying an organic metal source and an n-type dopant gas to the growth reactor 10a. To do. The group III nitride semiconductor region 53-1 includes one or a plurality of group III nitride semiconductor layers, and may include, for example, an n-type cladding layer. The n-type dopant can include, for example, silicon.

引き続く工程では、n型III族窒化物半導体領域53−1上に発光層55−1を成長する。発光層55−1の作製では、工程S104−1では、有機金属原料を成長炉10a−1に供給しながらn側の光ガイド層を第1導電型III族窒化物半導体領域53−1上に成長する。工程S105−1では、有機金属原料を成長炉10a−1に供給しながら、この光ガイド層上に活性層を成長する。活性層の成長では、工程S106−1において有機金属原料を成長炉10a−1に供給しながら障壁層を成長すると共に、工程S107−1において有機金属原料を成長炉10a−1に供給しながら井戸層を成長する。なお、MQWの場合では必要に応じて、障壁層及び井戸層の成長を繰り返す。工程S108−1及びS109−1において、有機金属原料を成長炉10a−1に供給しながら電子ブロック層及びp側の光ガイド層を成長する。   In the subsequent step, the light emitting layer 55-1 is grown on the n-type group III nitride semiconductor region 53-1. In the production of the light emitting layer 55-1, in Step S104-1, the n-side light guide layer is placed on the first conductivity type group III nitride semiconductor region 53-1, while supplying the organic metal raw material to the growth reactor 10a-1. grow up. In step S105-1, an active layer is grown on the light guide layer while supplying an organic metal raw material to the growth furnace 10a-1. In the growth of the active layer, the barrier layer is grown while supplying the organic metal source to the growth reactor 10a-1 in step S106-1, and the well is supplied while supplying the organic metal source to the growth reactor 10a-1 in step S107-1. Grow layers. In the case of MQW, the growth of the barrier layer and the well layer is repeated as necessary. In steps S108-1 and S109-1, the electron block layer and the p-side light guide layer are grown while supplying the organic metal raw material to the growth reactor 10a-1.

工程S110−1では、有機金属原料及びp型ドーパントガスを成長炉10a−1に供給しながらIII族窒化物半導体領域57−1を発光層55−1の主面上に成長する。III族窒化物半導体領域57−1は水素及びp型ドーパントを含む。p型のIII族窒化物半導体領域57−1の成膜では、工程S111−1において、発光層55−1の主面上にp型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜を成長すると共に、工程112−1において、この第1III族窒化物半導体膜上にp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板E−1を形成する。p型ドーパントは例えばマグネシウムを含むことができるが、この場合、これらのp型半導体領域にはMg−H結合を有する複合体が含まれる。   In step S110-1, the group III nitride semiconductor region 57-1 is grown on the main surface of the light emitting layer 55-1 while supplying the organic metal raw material and the p-type dopant gas to the growth reactor 10a-1. The group III nitride semiconductor region 57-1 includes hydrogen and a p-type dopant. In forming the p-type group III nitride semiconductor region 57-1, in step S111-1, a first group III nitride semiconductor film for the p-type cladding layer is grown on the main surface of the light emitting layer 55-1. At the same time, in Step 112-1, a Group III nitride semiconductor film for the p-type contact layer is grown on the Group III nitride semiconductor film to form an epitaxial substrate E-1. The p-type dopant can include, for example, magnesium. In this case, these p-type semiconductor regions include a composite having an Mg—H bond.

エピタキシャル基板E−1を成長炉10a−1から取り出した後に、図10及び図11の(a)部に示される工程フローに従って、工程S113−1では基板生産物を作製する。このために、工程S114−1では、リッジ形成のためのマスクをエピタキシャル基板E−1の主面上に形成する。このマスクの形成のために、まず、図12の(b)部に示されるように、エピタキシャル基板E−1の主面上に、第1の金属マスク膜59−1、第2の金属マスク膜61−1及び絶縁膜63−1を順に成長した後に、リッジ構造の幅及び向きを規定するレジストマスクM1−1を絶縁膜63−1上に形成する。第1の金属マスク膜59−1は例えばMo,Tiであり、第2の金属マスク膜61−1は例えばAlであり、絶縁膜63−1は例えばシリコン酸化物である。次いで、図13の(a)部に示されるように、レジストマスクM1−1を用いて第1の金属マスク膜59−1、第2の金属マスク膜61−1及び絶縁膜63−1を順にエッチングして、マスクM2−1を形成する。マスクM2−1は、第1の金属マスク層59a−1、第2の金属マスク層61a−1及び絶縁層63a−1を含み、これらの層59a−1,61a−1,63a−1はエピタキシャル基板E−1の主面上に順に配列される。マスクM2−1を形成した後に、レジストマスクM1−1を除去することができる。   After the epitaxial substrate E-1 is taken out from the growth furnace 10a-1, a substrate product is produced in step S113-1 according to the process flow shown in part (a) of FIGS. For this purpose, in step S114-1, a mask for forming a ridge is formed on the main surface of the epitaxial substrate E-1. In order to form this mask, first, as shown in FIG. 12B, a first metal mask film 59-1, a second metal mask film are formed on the main surface of the epitaxial substrate E-1. After sequentially growing 61-1 and the insulating film 63-1, a resist mask M1-1 defining the width and direction of the ridge structure is formed on the insulating film 63-1. The first metal mask film 59-1 is, for example, Mo or Ti, the second metal mask film 61-1 is, for example, Al, and the insulating film 63-1 is, for example, silicon oxide. Next, as shown in FIG. 13A, the first metal mask film 59-1, the second metal mask film 61-1 and the insulating film 63-1 are sequentially formed using the resist mask M1-1. Etching is performed to form a mask M2-1. The mask M2-1 includes a first metal mask layer 59a-1, a second metal mask layer 61a-1, and an insulating layer 63a-1, and these layers 59a-1, 61a-1, and 63a-1 are epitaxial. It arranges in order on the main surface of the board | substrate E-1. After forming the mask M2-1, the resist mask M1-1 can be removed.

工程S115−1では、図13の(b)部に示されるように、処理装置10b−1のステージ12b−1上に被処理基板を置いた後に、マスクM2−1を用いてp型III族窒化物半導体領域57−1を処理装置10b−1でドライエッチングして、エッチングされたIII族窒化物半導体領域65−1を形成する。III族窒化物半導体領域65−1は、第1領域65a−1及び第2領域65b−1を含む。第2領域65b−1は、軸Ax−1の方向に延在する第1領域65a−1に沿って設けられる。第1領域65a−1はリッジ部を含み、リッジ部はp型導電性を有する。第1領域65a−1の厚さは第2領域65b−1の厚さより大きい。III族窒化物半導体領域65−1は、意図的に添加されたp型ドーパントを含み、また有機金属原料に起因した水素を含む。基板51−1の主面51a−1の延在方向に、第1領域65a−1及び第2領域65b−1が交互に配列されており、この配列は軸Ax−1の方向と交差する方向に成る。一素子分の素子幅では、リッジ構造を含む単一の第1領域65a−1が第2領域65b−1の間に設けられる。リッジ部上面65c−1上には、マスクM2−1が残されている。   In step S115-1, as shown in part (b) of FIG. 13, after the substrate to be processed is placed on the stage 12b-1 of the processing apparatus 10b-1, the p-type group III is used using the mask M2-1. The nitride semiconductor region 57-1 is dry-etched by the processing apparatus 10b-1 to form an etched group III nitride semiconductor region 65-1. The group III nitride semiconductor region 65-1 includes a first region 65a-1 and a second region 65b-1. The second region 65b-1 is provided along the first region 65a-1 extending in the direction of the axis Ax-1. The first region 65a-1 includes a ridge portion, and the ridge portion has p-type conductivity. The thickness of the first region 65a-1 is larger than the thickness of the second region 65b-1. The group III nitride semiconductor region 65-1 contains a p-type dopant intentionally added, and also contains hydrogen derived from an organic metal source. In the extending direction of the main surface 51a-1 of the substrate 51-1, the first regions 65a-1 and the second regions 65b-1 are alternately arranged, and this arrangement intersects the direction of the axis Ax-1. It becomes. With an element width of one element, a single first region 65a-1 including a ridge structure is provided between the second regions 65b-1. The mask M2-1 is left on the ridge portion upper surface 65c-1.

工程S115−1では、必要な場合、図14の(a)部に示されるように、処理装置10c−1のステージ12c−1上に被処理基板を置いた後に、処理装置10c−1において第1の金属マスク層59a−1を第2の金属マスク層61a−1及び絶縁層63a−1に対して選択的にエッチングして、小さい幅び金属マスク層59b−1を形成する。このエッチングは、例えばRIEを用いた等方性エッチングにより可能である。第1の金属マスク層59b−1、第2の金属マスク層61a−1及び絶縁層63a−1からなるマスクを引き続き、マスクM2−1として参照する。   In step S115-1, if necessary, after the substrate to be processed is placed on the stage 12c-1 of the processing apparatus 10c-1, as shown in FIG. One metal mask layer 59a-1 is selectively etched with respect to the second metal mask layer 61a-1 and the insulating layer 63a-1 to form a small-width metal mask layer 59b-1. This etching can be performed by isotropic etching using, for example, RIE. The mask composed of the first metal mask layer 59b-1, the second metal mask layer 61a-1, and the insulating layer 63a-1 will be referred to as a mask M2-1.

引き続き、図11の(a)部に示される工程S116−1では、図14の(b)部に示されるように、処理装置10d−1のステージ12d−1上に被処理基板を置いた後に、マスクM2−1を用いて処理装置10d−1で金属層67−1を成長する。金属層67−1に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含むことが好ましい。該格子欠陥は格子歪みを有するので、遊離H+と相互作用を持つ。格子欠陥に起因する歪み量は、金属種(構成原子のサイズ)、欠陥種(歪みサイズ)、及び欠陥密度等に依存する。上記の格子欠陥は、原子状の水素と相互作用して、水素を捕捉することができる。これらの種類の格子欠陥の密度は、金属層67−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2以上であることが好ましい。この程度の格子欠陥は、遊離水素が存在する半導体において金属層の劣化を引き起こすものではない。格子欠陥の密度の上限は、金属層67−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2の1.5倍程度であることが好ましい。これ以上であると金属層が有する格子歪が大きくなりすぎるため、これと接する該III族窒化物半導体層にマクロな変形を与える可能性が生じるためである。格子欠陥の密度の上限は、金属層67−1の一部又は全体において例えば1×1011cm−2の1.3倍程度であることが好ましい。これと接する該III族窒化物半導体層との接続端面で剥離が発生することもあるからである。また、格子欠陥の密度は、金属層67−1の一部又は全体において例えば1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有することが好ましい。格子欠陥密度が上記の値以下であるとき、高欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。また、金属層67−1の成膜後に所望の密度の格子欠陥を導入するよりも、金属層67−1の成膜の際に所望の密度の格子欠陥を作り込むことにより、工程短縮による低コスト化が図れるという利点がある。 Subsequently, in step S116-1 shown in part (a) of FIG. 11, after the substrate to be processed is placed on the stage 12d-1 of the processing apparatus 10d-1, as shown in part (b) of FIG. The metal layer 67-1 is grown by the processing apparatus 10d-1 using the mask M2-1. The lattice defects contained in the metal layer 67-1 preferably include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects. Since the lattice defect has lattice strain, it interacts with free H +. The amount of strain caused by lattice defects depends on the metal species (constituent atom size), the defect species (strain size), the defect density, and the like. The lattice defects can capture hydrogen by interacting with atomic hydrogen. The density of these types of lattice defects is preferably 1 × 10 11 cm −2 or more in a part or the whole of the metal layer 67-1. Such a lattice defect does not cause deterioration of the metal layer in a semiconductor in which free hydrogen exists. The upper limit of the density of lattice defects is preferably about 1.5 times 1 × 10 11 cm −2 in a part or the whole of the metal layer 67-1. This is because the lattice strain of the metal layer becomes too large if it is more than this, so that there is a possibility that the group III nitride semiconductor layer in contact therewith may be macro-deformed. The upper limit of the density of lattice defects is preferably about 1.3 times 1 × 10 11 cm −2 in a part or the whole of the metal layer 67-1. This is because peeling may occur at the connection end face with the group III nitride semiconductor layer in contact therewith. Moreover, it is preferable that the density of a lattice defect has a lattice defect density of 1 × 10 15 cm −2 or less, for example, in a part or the whole of the metal layer 67-1. When the lattice defect density is not more than the above value, the deterioration of the metal layer due to the high defect density does not affect the device characteristics. In addition, by introducing lattice defects having a desired density when forming the metal layer 67-1 rather than introducing lattice defects having a desired density after forming the metal layer 67-1, it is possible to reduce the number of lattice defects. There is an advantage that costs can be reduced.

金属層67−1は例えば金属急冷法により作製されることができる。抵抗加熱法、電子ビーム加熱法やスパッタ法といった物理的気相成長法における成膜のように、被着粒子が比較的高い運動エネルギを有する成膜法が、金属層67−1の成膜に好適である。図14の(b)部を参照すると、処理装置10d−1のステージ12d−1上に基板生産物SP0−1が搭載されており、このステージ12−1の温度制御により基板生産物SP0−1の温度を調整する。ステージ温度は例えば室温(摂氏10度)以下であり、好ましくは、ステージ温度は摂氏0度以下である。ステージの温度調整により被着粒子は基板生産物の表面において急冷され、蒸着時の急激な温度降下により歪みが生成される。この歪み生成により高密度の格子欠陥が金属堆積物内に形成され、最終的には1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する金属層67−1を形成できる。発明者の知見によれば、この格子欠陥密度は、例えば1×1015cm−2を越えることはない。これ故に、上記の値を越える格子欠陥密度に起因する金属層の劣化がデバイス特性に影響を与えることはない。 The metal layer 67-1 can be produced, for example, by a metal quenching method. A film formation method in which deposited particles have a relatively high kinetic energy, such as a film formation in a physical vapor deposition method such as a resistance heating method, an electron beam heating method, or a sputtering method, is used for forming the metal layer 67-1. Is preferred. Referring to part (b) of FIG. 14, the substrate product SP0-1 is mounted on the stage 12d-1 of the processing apparatus 10d-1, and the substrate product SP0-1 is controlled by temperature control of the stage 12-1. Adjust the temperature. The stage temperature is, for example, room temperature (10 degrees Celsius) or less, and preferably the stage temperature is 0 degrees Celsius or less. By adjusting the temperature of the stage, the deposited particles are rapidly cooled on the surface of the substrate product, and distortion is generated due to a rapid temperature drop during deposition. Due to this strain generation, high-density lattice defects are formed in the metal deposit, and finally a metal layer 67-1 having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more can be formed. According to the inventor's knowledge, this lattice defect density does not exceed 1 × 10 15 cm −2 , for example. Therefore, the deterioration of the metal layer due to the lattice defect density exceeding the above value does not affect the device characteristics.

或いは、ステージ12d−1の温度を調整することなく、成膜のための蒸着と、冷却のためのガス照射とを行うことにより、金属層67−1を形成できる。必要な場合には、蒸着とガス照射とを繰り返すことができる。蒸着を間欠的に行うためには、蒸着源とステージ間の径路に開閉シャッタを用いることができる。例えば、開閉シャッタを開いて蒸着を行い、開閉シャッタを閉じた後にガス照射を行うことが好適である。   Alternatively, the metal layer 67-1 can be formed by performing vapor deposition for film formation and gas irradiation for cooling without adjusting the temperature of the stage 12d-1. If necessary, vapor deposition and gas irradiation can be repeated. In order to perform vapor deposition intermittently, an open / close shutter can be used in the path between the vapor deposition source and the stage. For example, it is preferable to perform vapor deposition after opening the open / close shutter and perform gas irradiation after closing the open / close shutter.

金属層67−1は、マスクM2−1上に成長された第1部分67a−1と、III族窒化物半導体領域65−1の第2領域65b−1上に成長された第2部分67b−1とを含む。マスクM2−1の高さにより、第1部分67a−1は第2部分67b−1から分離されている。金属層67−1は、水素化物を形成可能な金属層を含むこともできる。金属層67−1は、Al,Mo,W,Ta,Au,Ge,Cr,Fe,Ti、Mg,Mn,Zr,Ni,Ca,Nb,V,Pd及びこれらの少なくとも2種の元素からなる合金を含むことができる。これら例示的に列挙された上記元素を含む金属及び合金が金属層67−1のために使用可能である。   The metal layer 67-1 includes a first portion 67a-1 grown on the mask M2-1 and a second portion 67b- grown on the second region 65b-1 of the group III nitride semiconductor region 65-1. 1 is included. The first portion 67a-1 is separated from the second portion 67b-1 by the height of the mask M2-1. The metal layer 67-1 can also include a metal layer capable of forming a hydride. The metal layer 67-1 is made of Al, Mo, W, Ta, Au, Ge, Cr, Fe, Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, Pd and at least two of these elements. Alloys can be included. Metals and alloys containing these exemplary listed elements can be used for the metal layer 67-1.

工程S117−1では、図15の(a)部に示されるように、処理装置10e−1のステージ12e−1上に被処理基板を置いた後に、マスクM2−1を用いて処理装置10e−1で誘電体層69−1を成長する。誘電体層69−1は、マスクM2−1上に成長された第1部分69a−1と、III族窒化物半導体領域65−1の第2領域65b−1上に成長された第2部分69b−1とを含む。マスクM2−1の厚さにより、第1部分69a−1は第2部分69b−1から分離されている。例えば、誘電体層69−1の厚さは1.0nm以上であることができ、誘電体層69−1の厚さは誘電体層の上面がリッジを有する前記III族窒化物半導体層のリッジ上面と面一が望ましいが、少なくとも前記金属層19と電極とが絶縁される厚さであることができる。誘電体層69−1は、例えばシリコン酸化膜,シリコン窒化物,シリコン酸窒化物,酸化ハフニウム,タンタル酸化物,強誘電体等であることができる。これらの成膜は例えば、真空蒸着法,スパッタ蒸着法,プラズマPVD,CVD等、殆ど現在、汎用となっている方法を適用することができる。   In step S117-1, as illustrated in part (a) of FIG. 15, after the substrate to be processed is placed on the stage 12e-1 of the processing apparatus 10e-1, the processing apparatus 10e- is used using the mask M2-1. 1 to grow a dielectric layer 69-1. The dielectric layer 69-1 includes a first portion 69a-1 grown on the mask M2-1 and a second portion 69b grown on the second region 65b-1 of the group III nitride semiconductor region 65-1. -1. The first portion 69a-1 is separated from the second portion 69b-1 by the thickness of the mask M2-1. For example, the thickness of the dielectric layer 69-1 can be 1.0 nm or more, and the thickness of the dielectric layer 69-1 is the ridge of the group III nitride semiconductor layer in which the top surface of the dielectric layer has a ridge. The upper surface is preferably flush with the upper surface, but may have a thickness at which at least the metal layer 19 and the electrode are insulated. The dielectric layer 69-1 can be, for example, a silicon oxide film, silicon nitride, silicon oxynitride, hafnium oxide, tantalum oxide, ferroelectric, or the like. For these film formations, for example, a method that is generally used at present can be applied, such as vacuum vapor deposition, sputter vapor deposition, plasma PVD, and CVD.

金属層67−1及び誘電体層69−1の総厚は、リッジ部の高さに合わすように決定されることが好ましい。   The total thickness of the metal layer 67-1 and the dielectric layer 69-1 is preferably determined so as to match the height of the ridge portion.

これらの工程S116−1及びS117−1の後に、図15の(b)部に示されるように、工程S118−1においてリフトオフ法によりマスクM2−1を処理装置10f−1で除去して、基板生産物SP1−1を作製する。これによりマスクM2−1上に順に設けられた金属層67−1の部分67a−1及び誘電体層69−1の部分69a−1は消失する。基板生産物SP1−1は、III族窒化物半導体領域65−1の第2領域65b−1上に順に設けられた金属層67−1の部分67b−1(引き続く説明では「金属層67b−1」として参照する)及び誘電体層69−1の部分69b−1(引き続く説明では「誘電体層69b−1」として参照する)を含む。   After these steps S116-1 and S117-1, the mask M2-1 is removed by the processing apparatus 10f-1 by the lift-off method in step S118-1 as shown in FIG. A product SP1-1 is produced. As a result, the portion 67a-1 of the metal layer 67-1 and the portion 69a-1 of the dielectric layer 69-1 that are sequentially provided on the mask M2-1 disappear. The substrate product SP1-1 is a portion 67b-1 of the metal layer 67-1 provided in order on the second region 65b-1 of the group III nitride semiconductor region 65-1 (in the following description, “metal layer 67b-1”). And a portion 69b-1 (referred to as "dielectric layer 69b-1" in the following description) of the dielectric layer 69-1.

この作製方法によれば、リフトオフ及びエッチングのためのマスクM2−1を用いてリッジ部の位置を規定すると共に、このマスクM2−1を用いて、金属層67b−1のための膜及び誘電体層69b−1のための膜の堆積を行う。この堆積の後に、マスクM2−1を除去して、誘電体層を形成する。これ故に、リッジ部に対して金属層67b−1及び誘電体層が自己整合的に作製される。金属層67b−1及び誘電体層は電流ガイド領域を構成する。   According to this manufacturing method, the position of the ridge portion is defined using the mask M2-1 for lift-off and etching, and the film and dielectric for the metal layer 67b-1 are used using the mask M2-1. Film deposition for layer 69b-1 is performed. After this deposition, the mask M2-1 is removed to form a dielectric layer. Therefore, the metal layer 67b-1 and the dielectric layer are manufactured in a self-aligned manner with respect to the ridge portion. The metal layer 67b-1 and the dielectric layer constitute a current guide region.

リフトオフ法による作成では、誘電体層69−1は、既に説明したように、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、及びシリコン酸窒化物といったシリコン系無機化合物、酸化ハフニウム及びタンタル酸化物といった金属酸化物、並びに強誘電体の少なくともいずれかを含むことが好適である。また、誘電体層69−1としてポリイミド系有機物を用いることができる。このときは、例えば汎用蒸着法であるプラズマ支援真空蒸着法という作製方法を用いることができる。   In the production by the lift-off method, the dielectric layer 69-1 is formed of a silicon-based inorganic compound such as a silicon oxide film, silicon nitride, and silicon oxynitride, a metal oxide such as hafnium oxide and tantalum oxide, as already described. In addition, it is preferable to include at least one of ferroelectrics. Further, a polyimide organic material can be used as the dielectric layer 69-1. In this case, for example, a manufacturing method called a plasma assisted vacuum deposition method which is a general-purpose deposition method can be used.

工程S119−1では、図16の(a)部に示されるように、III族窒化物半導体領域65−1の第1領域65a−1のリッジ部の上面65c−1に接合C1−1を成すアノード電極71−1を形成する。アノード電極71−1としては、Au,Ni,Pd、In,Pt,Al,Sn等の単一金属、あるいはこれらの合金を用いることができる。また、電極71−1及び電流ガイド領域上に設けられたパッド電極及び、基板51−1の裏面51b−1にカソード電極を形成できる。この作製方法によれば、誘電体層69−1が電極71−1と金属層67−1との間に設けられるので、誘電体層69−1を作製した後には、製造工程中において金属層67−1内の水素が誘電体層69−1を通して電極に到達しない。   In step S119-1, as shown in FIG. 16A, a junction C1-1 is formed on the upper surface 65c-1 of the ridge portion of the first region 65a-1 of the group III nitride semiconductor region 65-1. An anode electrode 71-1 is formed. As the anode electrode 71-1, a single metal such as Au, Ni, Pd, In, Pt, Al, Sn, or an alloy thereof can be used. In addition, a cathode electrode can be formed on the electrode 71-1 and the pad electrode provided on the current guide region and the back surface 51 b-1 of the substrate 51-1. According to this manufacturing method, since the dielectric layer 69-1 is provided between the electrode 71-1 and the metal layer 67-1, the metal layer 69-1 is manufactured during the manufacturing process after the dielectric layer 69-1 is manufactured. The hydrogen in 67-1 does not reach the electrode through the dielectric layer 69-1.

この作製方法によれば、第1領域65a−1のリッジ部上面65c−1に接触を成す電極71−1を形成可能である一方で、基板生産物において、III族窒化物半導体領域65−1の第2領域65b−1上に設けられた絶縁性の誘電体層69b−1を利用して、金属層67b−1上に電流ガイド領域を形成できる。金属層67b−1は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含み、この領域は水素を捕捉可能である。III族窒化物半導体領域65−1は水素を含んでおり、金属層67b−1が、第1領域65a−1のリッジ部と異なる第2領域65b−1に接合C2−1を成す。これ故に、移動する水素は金属層67b−1に捕捉される。誘電体層69b−1が金属層67b−1に接合C3−1を成すように設けられている。金属層67b−1が、第1領域65a−1のリッジ部と異なる第2領域65b−1上に設けられるので、移動する水素は、リッジ部上面65c−1と電極73−1との接合C1−1(界面)から離間した金属層67b−1に格納される。さらに、電極71−1がリッジ部上面65c−1に接触を成すと共にリッジがp型導電性を有するので、電極71−1からの電流経路が提供される。電極71−1の材料は金属層67b−1の材料と独立して決定される。また、第2領域65a−1と金属層67b−1との接触面積の総和はリッジ部上面65c−1と電極71−1との接触面積の総和より大きい。 According to this manufacturing method, while it is possible to form the electrode 71-1 in contact with the ridge portion upper surface 65c-1 of the first region 65a-1, the group III nitride semiconductor region 65-1 is formed in the substrate product. The current guide region can be formed on the metal layer 67b-1 by using the insulating dielectric layer 69b-1 provided on the second region 65b-1. The metal layer 67b-1 includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more, and this region can capture hydrogen. Group III nitride semiconductor region 65-1 contains hydrogen, and metal layer 67b-1 forms junction C2-1 with second region 65b-1 different from the ridge portion of first region 65a-1. Therefore, the moving hydrogen is trapped in the metal layer 67b-1. A dielectric layer 69b-1 is provided so as to form a junction C3-1 with the metal layer 67b-1. Since the metal layer 67b-1 is provided on the second region 65b-1 different from the ridge portion of the first region 65a-1, the moving hydrogen is a junction C1 between the ridge portion upper surface 65c-1 and the electrode 73-1. -1 (interface) and stored in the metal layer 67b-1. Furthermore, since the electrode 71-1 is in contact with the ridge portion upper surface 65c-1 and the ridge has p-type conductivity, a current path from the electrode 71-1 is provided. The material of the electrode 71-1 is determined independently of the material of the metal layer 67b-1. The total contact area between the second region 65a-1 and the metal layer 67b-1 is larger than the total contact area between the ridge portion upper surface 65c-1 and the electrode 71-1.

上記の実施の形態とは別に、エピタキシャル基板Eを成長炉10a−1から取り出した後に、図10及び図11の(b)部に示される工程フローに従って、工程S113−1では基板生産物を作製する。この工程フローでは、工程S116−1に替えて、工程S121−1及びS122−1を行う。   Separately from the above embodiment, after the epitaxial substrate E is taken out from the growth furnace 10a-1, a substrate product is produced in step S113-1 according to the process flow shown in part (b) of FIGS. To do. In this process flow, steps S121-1 and S122-1 are performed instead of step S116-1.

図11の(b)部に示される工程S115−1に引き続き、工程S121−1では、処理装置10d−1を用いて或いはこれに類似の処理装置において、図16の(b)部に示されるように、マスクM2−1を用いて処理装置で金属膜75−1を成長する。金属膜75−1は、ステージ温度を調整してマスクM2−1上に成長された第1部分75a−1と、III族窒化物半導体領域65−1の第2領域65b−1上に成長された第2部分75b−1とを含む。この金属膜75−1は、格子欠陥密度の点で金属層67−1と異なり、ステージ温度の調整の結果として1×1011cm−2未満の欠陥密度を有する。次いで、工程S122−1では、金属膜75−1に格子欠陥を導入する処理を行って、金属膜75−1の格子欠陥密度より大きい格子欠陥密度を有する金属層(この金属層は、格子欠陥密度の点で「金属層67b−1」と同等である)を形成する。また、金属膜75−1の成膜の後に、成膜に追加して処理を行って所望の密度の格子欠陥を作り込むことも可能である。なお、リッジ構造の側面から金属層が離間する構造を形成するときは汎用のフォトリソグラフィ法を適用し精密蒸着ができる。 Subsequent to step S115-1 shown in part (b) of FIG. 11, in step S121-1, the processing apparatus 10d-1 is used or in a processing apparatus similar to this, shown in part (b) of FIG. As described above, the metal film 75-1 is grown by the processing apparatus using the mask M2-1. The metal film 75-1 is grown on the first portion 75a-1 grown on the mask M2-1 by adjusting the stage temperature and the second region 65b-1 of the group III nitride semiconductor region 65-1. Second portion 75b-1. This metal film 75-1 is different from the metal layer 67-1 in terms of lattice defect density, and has a defect density of less than 1 × 10 11 cm −2 as a result of adjusting the stage temperature. Next, in step S122-1, a process of introducing lattice defects into the metal film 75-1 is performed, and a metal layer having a lattice defect density larger than that of the metal film 75-1 (this metal layer is a lattice defect). Is equivalent to the “metal layer 67b-1” in terms of density). Further, after the metal film 75-1 is formed, a lattice defect having a desired density can be formed by performing a process in addition to the film formation. When forming a structure in which the metal layer is separated from the side surface of the ridge structure, a general-purpose photolithography method can be applied to perform precise vapor deposition.

なお、精密蒸着法としては、例えば抵抗加熱法、電子ビーム加熱法やスパッタ法といった物理的気相成長法により金属膜75−1を作製可能である。金属膜の格子欠陥密度より大きい格子欠陥密度を有する金属層を形成する方法を説明する。   As the precision vapor deposition method, for example, the metal film 75-1 can be formed by a physical vapor deposition method such as a resistance heating method, an electron beam heating method, or a sputtering method. A method for forming a metal layer having a lattice defect density higher than that of the metal film will be described.

(1)ナノ粒子照射法。
金属膜75−1の成膜後に、金属膜75−1の表面にナノ粒子(例えばアルミナ,SiC等)を照射して、金属膜75−1の表面へのナノ粒子の衝突により表面を打撃する。この照射により、金属膜75−1に機械的な応力を付与して、格子欠陥密度を高めることができる。なお、選択的な照射を行うために、フォトリソグラフィ法を用いて形成されたマスクを用いることができる。
(1) Nanoparticle irradiation method.
After the metal film 75-1 is formed, the surface of the metal film 75-1 is irradiated with nanoparticles (for example, alumina, SiC, etc.), and the surface is hit by the collision of the nanoparticles with the surface of the metal film 75-1. . By this irradiation, mechanical stress can be applied to the metal film 75-1 to increase the lattice defect density. Note that in order to perform selective irradiation, a mask formed using a photolithography method can be used.

(2)スプラットクエンチング法。
また、スプラットクエンチングのように、リッジ領域の配列を有する基板に、該リッジ領域の配列に合わせたリッジ用孔を有するマスク板を接触させて、リッジ領域間の金属膜75−1に応力を与えて、格子欠陥密度を高めることができる。
(2) Splat quenching method.
Further, as in splat quenching, a mask plate having ridge holes aligned with the arrangement of the ridge regions is brought into contact with a substrate having the arrangement of ridge regions, and stress is applied to the metal film 75-1 between the ridge regions. As a result, the lattice defect density can be increased.

(3)高周波照射及び冷却による応力付与。
また、金属膜75−1の厚さが半導体エピタキシャル積層の厚さより薄くまた金属膜75−1が半導体よりも柔らかいので、応力の付与の効果が金属膜に生じる。
(3) Stress application by high frequency irradiation and cooling.
In addition, since the thickness of the metal film 75-1 is thinner than the thickness of the semiconductor epitaxial stack and the metal film 75-1 is softer than the semiconductor, an effect of applying stress occurs in the metal film.

金属膜75−1の成膜後に、金属膜75−1の表面に高周波を照射する。照射の態様は、連続照射又はパルス照射であることができる。照射により、金属膜75−1に渦電流が生じさせる。このとき、アルゴン(Ar)や窒素(N)の不活性ガスを冷却ガスとして照射する。この照射により、金属膜75−1を急冷して、格子欠陥を増加させることができる。金属膜75−1の厚さは、半導体エピタキシャル積層の厚さより薄いので、短時間の高周波の付与で、高密度の欠陥を金属膜75−1に導入可能である。 After the metal film 75-1 is formed, the surface of the metal film 75-1 is irradiated with high frequency. The mode of irradiation can be continuous irradiation or pulsed irradiation. Irradiation generates an eddy current in the metal film 75-1. At this time, an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) is irradiated as a cooling gas. By this irradiation, the metal film 75-1 can be rapidly cooled to increase lattice defects. Since the thickness of the metal film 75-1 is thinner than the thickness of the semiconductor epitaxial stack, high-density defects can be introduced into the metal film 75-1 by applying a high frequency for a short time.

(4)レーザビーム照射及び冷却による応力付与。
金属膜75−1の成膜後に、冷却可能なステージ上に被処理基板を置いた後に、金属膜75−1の表面にレーザビームを照射する。レーザビームの照射時間は、ピコ秒から数秒程度であることができる。また、照射の態様は、連続照射又はパルス照射であることができる。金属膜75−1が薄いので、金属材料の融点の1/2を越える温度域から急冷することにより、高密度の格子欠陥を金属膜75−1に導入して金属層を形成できる。
(4) Application of stress by laser beam irradiation and cooling.
After the metal film 75-1 is formed, the substrate to be processed is placed on a coolable stage, and then the surface of the metal film 75-1 is irradiated with a laser beam. The irradiation time of the laser beam can be on the order of picoseconds to several seconds. Further, the mode of irradiation can be continuous irradiation or pulse irradiation. Since the metal film 75-1 is thin, it is possible to form a metal layer by introducing high-density lattice defects into the metal film 75-1 by quenching from a temperature range exceeding 1/2 of the melting point of the metal material.

なお、上記の金属膜75−1は1×1011cm−2以上の欠陥密度を有することもできる。このときは、工程S122−1では、金属膜に格子欠陥を追加して導入することができ、また金属膜の格子欠陥の密度を調整することができる。 Note that the metal film 75-1 may have a defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. At this time, in Step S122-1, lattice defects can be additionally introduced into the metal film, and the density of lattice defects in the metal film can be adjusted.

以上説明したように、絶縁性の誘電体層下に水素を捕捉することができる金属層を設けることにより、長期CW発振においてp型クラッド層内に生成されるMg−H複合物から脱離した水素、及び下部半導体層からの水素拡散に由来する原子状水素を誘電体層下の金属層が捕捉吸収する。さらに、水素の捕捉吸収が進むことによって金属内部の水素濃度分布が発生した場合でも、内部拡散により濃度分布が次第に均一化されるため、原子状水素をさらに金属内に捕捉することが可能であるため、p型コンタクト層への水素原子流入がさらに長期間にわたって抑制可能となり、また、マグネシウムと水素との再結合確率を低減でき、安定なp型オーミック接触を維持できる。その結果、素子寿命が延びる。なお、本発明は、本実施の形態に記載された特定の形態に限定されるものではない。   As described above, by providing a metal layer capable of trapping hydrogen below the insulating dielectric layer, it is desorbed from the Mg—H composite produced in the p-type cladding layer in long-term CW oscillation. The metal layer below the dielectric layer captures and absorbs hydrogen and atomic hydrogen derived from hydrogen diffusion from the lower semiconductor layer. Furthermore, even when hydrogen concentration distribution inside the metal occurs due to the progress of hydrogen trapping and absorption, the concentration distribution is gradually uniformed by internal diffusion, so that atomic hydrogen can be further trapped in the metal. Therefore, the inflow of hydrogen atoms to the p-type contact layer can be suppressed for a longer period, the recombination probability between magnesium and hydrogen can be reduced, and stable p-type ohmic contact can be maintained. As a result, the device life is extended. In addition, this invention is not limited to the specific form described in this Embodiment.

本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子が提供される。また、本実施の形態によれば、水素の移動による素子寿命の短縮を改善できる窒化物発光素子を作製する方法が提供される。   According to the present embodiment, a nitride light emitting device that can improve the shortening of the device lifetime due to the movement of hydrogen is provided. In addition, according to the present embodiment, a method for manufacturing a nitride light emitting device capable of improving the shortening of the device lifetime due to the movement of hydrogen is provided.

11…窒化物発光素子、13…III族窒化物半導体領域、15…活性層、17…電極、18…パッド電極、19…金属層、21…誘電体層、23…電流ガイド領域、JC1…接触(オーミック接触)、25…III族窒化物半導体領域、27…支持基体、29…発光層、31、35…光ガイド層、33…電子ブロック層、43…電極、E…エピタキシャル基板、51…基板、53…III族窒化物半導体領域、55…発光層、57…III族窒化物半導体領域、59…第1の金属マスク膜、61…第2の金属マスク膜、63…絶縁膜、59a…第1の金属マスク層、61a…第2の金属マスク層、63a…絶縁層、65…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、67…水素捕捉層、69…誘電体層、71…アノード電極、M1…レジストマスク、M2…マスク、SP1…基板生産物、10a…成長炉、10b〜10g…処理装置、11−1…窒化物発光素子、13−1…III族窒化物半導体領域、15−1…活性層、17−1…電極、18−1…パッド電極、19−1…金属層、21−1…誘電体層、23−1…電流ガイド領域、JC1−1…接触(オーミック接触)、25−1…III族窒化物半導体領域、27−1…支持基体、29−1…発光層、31−1,35−1…光ガイド層、33−1…電子ブロック層、43−1…電極、E−1…エピタキシャル基板、51−1…基板、53−1…III族窒化物半導体領域、55−1…発光層、57−1…III族窒化物半導体領域、59−1…第1の金属マスク膜、61−1…第2の金属マスク膜、63−1…絶縁膜、59a−1…第1の金属マスク層、61a−1…第2の金属マスク層、63a−1…絶縁層、65−1…エッチングされたIII族窒化物半導体領域、67−1…金属層、69−1…誘電体層、71−1…アノード電極、75−1…金属膜、M1−1…レジストマスク、M2−1…マスク、SP1−1…基板生産物、10a−1…成長炉、10b−1〜10g−1…処理装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Nitride light emitting element, 13 ... Group III nitride semiconductor region, 15 ... Active layer, 17 ... Electrode, 18 ... Pad electrode, 19 ... Metal layer, 21 ... Dielectric layer, 23 ... Current guide region, JC1 ... Contact (Ohmic contact), 25 ... Group III nitride semiconductor region, 27 ... Support base, 29 ... Light emitting layer, 31, 35 ... Light guide layer, 33 ... Electron blocking layer, 43 ... Electrode, E ... Epitaxial substrate, 51 ... Substrate 53 ... Group III nitride semiconductor region, 55 ... Light emitting layer, 57 ... Group III nitride semiconductor region, 59 ... First metal mask film, 61 ... Second metal mask film, 63 ... Insulating film, 59a ... 1 metal mask layer, 61a ... second metal mask layer, 63a ... insulating layer, 65 ... etched group III nitride semiconductor region, 67 ... hydrogen trapping layer, 69 ... dielectric layer, 71 ... anode electrode, M1 ... resist mask, M2 ... ma SP1, substrate product, 10a ... growth furnace, 10b-10g ... processing equipment, 11-1 ... nitride light emitting element, 13-1 ... group III nitride semiconductor region, 15-1 ... active layer, 17-1 ... Electrode, 18-1 ... Pad electrode, 19-1 ... Metal layer, 21-1 ... Dielectric layer, 23-1 ... Current guide region, JC1-1 ... Contact (ohmic contact), 25-1 ... Group III nitride Physical semiconductor region, 27-1 ... support base, 29-1 ... light emitting layer, 31-1, 35-1 ... light guide layer, 33-1 ... electron block layer, 43-1 ... electrode, E-1 ... epitaxial substrate 51-1 ... substrate, 53-1 ... group III nitride semiconductor region, 55-1 ... light emitting layer, 57-1 ... group III nitride semiconductor region, 59-1 ... first metal mask film, 61-1. ... 2nd metal mask film, 63-1 ... Insulating film, 59a-1 ... 1st metal mask layer, 61 -1 ... second metal mask layer, 63a-1 ... insulating layer, 65-1 ... etched group III nitride semiconductor region, 67-1 ... metal layer, 69-1 ... dielectric layer, 71-1 ... Anode electrode, 75-1 ... metal film, M1-1 ... resist mask, M2-1 ... mask, SP1-1 ... substrate product, 10a-1 ... growth furnace, 10b-1 to 10g-1 ... processing equipment.

Claims (23)

窒化物発光素子であって、
III族窒化物半導体からなる活性層と、
p型導電性のリッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有しており、水素及びp型ドーパントを含むIII族窒化物半導体領域と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域及び前記第2領域の上に設けられる電極と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に設けられ、水素化物を形成可能な材料からなる金属層と、
前記金属層に接合を成し、前記電極と前記金属層との間に設けられた誘電体層とを備え、
前記III族窒化物半導体領域は、前記活性層の上に設けられ、
前記電極は、前記リッジ部の上面に接触を成す、窒化物発光素子。
A nitride light emitting device,
An active layer made of a group III nitride semiconductor;
a first region including a p-type conductive ridge portion and a second region extending along the first region; a group III nitride semiconductor region including hydrogen and a p-type dopant;
Electrodes provided on the first region and the second region of the group III nitride semiconductor region;
A metal layer provided on the second region of the group III nitride semiconductor region and made of a material capable of forming a hydride;
Forming a bond to the metal layer, and comprising a dielectric layer provided between the electrode and the metal layer;
The group III nitride semiconductor region is provided on the active layer,
The nitride light emitting device, wherein the electrode is in contact with the upper surface of the ridge portion.
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成し、前記第2領域のp型半導体領域に接触を成しており、
前記金属層と前記第2領域との接触面積は前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積より大きい、請求項1に記載された窒化物発光素子。
The metal layer is in contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region, and is in contact with the p-type semiconductor region of the second region;
2. The nitride light emitting device according to claim 1, wherein a contact area between the metal layer and the second region is larger than a contact area between the upper surface of the ridge portion and the electrode.
前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされている、請求項1又は請求項2に記載された窒化物発光素子。   The nitride light-emitting device according to claim 1, wherein the group III nitride semiconductor region is doped with Mg. 前記金属層は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pdの元素及び該元素の少なくとも2種の元素からなる合金を含む、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。   4. The metal layer according to claim 1, wherein the metal layer includes an element composed of at least two elements of Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, and Pd and the element. The nitride light emitting device described in the item. 前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、
前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物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窒化物発光素子。
The dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer;
The dielectric layer includes at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride, a silicon oxynitride, hafnium oxide, a tantalum oxide, a ferroelectric, and a polyimide organic material. A nitride light emitting device according to any one of the preceding claims.
III族窒化物からなる支持基体と、
前記支持基体の主面の上に設けられたIII族窒化物半導体層と、を更に備え、
前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
A support substrate made of group III nitride;
A group III nitride semiconductor layer provided on the main surface of the support substrate,
The group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity,
6. The nitride light-emitting element according to claim 1, wherein the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region.
前記支持基体の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項6に記載された窒化物発光素子。   The nitride light-emitting element according to claim 6, wherein the main surface of the support base is inclined at an angle in the range of not less than 63 degrees and not more than 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride. 前記金属層は、前記リッジ部の側面に接触を成している、又は、前記リッジ部の側面から離間しており、
前記誘電体層は前記金属層の上面を覆うと共に前記リッジ部の側面に接触を成す、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。
The metal layer is in contact with the side surface of the ridge portion, or is separated from the side surface of the ridge portion,
8. The nitride light emitting device according to claim 1, wherein the dielectric layer covers an upper surface of the metal layer and contacts a side surface of the ridge portion. 9.
窒化物発光素子を作製する方法であって、
活性層と、リッジ部を含む第1領域と該第1領域に沿って延在する第2領域とを有するIII族窒化物半導体領域と、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上に順に設けられた金属層及び誘電体層とを含む基板生産物を作製する工程と、
前記III族窒化物半導体領域の前記第1領域の前記リッジ部の上面及び前記誘電体層の上に電極を形成する工程と、を備え、
前記電極は前記リッジ部の上面に接触を成し、
前記III族窒化物半導体領域は前記活性層の上に形成されており、
前記金属層は水素化物を形成可能な材料からなり、
前記III族窒化物半導体領域は水素及びp型ドーパントを含む、窒化物発光素子を作製する方法。
A method for producing a nitride light emitting device, comprising:
A group III nitride semiconductor region having an active layer, a first region including a ridge portion, and a second region extending along the first region; and the second region of the group III nitride semiconductor region over the second region A step of producing a substrate product including a metal layer and a dielectric layer provided in order,
Forming an electrode on the top surface of the ridge portion and the dielectric layer in the first region of the group III nitride semiconductor region, and
The electrode is in contact with the upper surface of the ridge;
The group III nitride semiconductor region is formed on the active layer,
The metal layer is made of a material capable of forming a hydride,
A method of fabricating a nitride light emitting device, wherein the group III nitride semiconductor region contains hydrogen and a p-type dopant.
基板生産物を作製する前記工程は、
前記活性層の上方に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、
前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、
前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に順に前記金属層及び前記誘電体層を成長する工程と、
リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程と、を含み、
前記第1III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記第2III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、
前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成す、請求項9に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
Said step of producing a substrate product comprises:
Growing a first group III nitride semiconductor film for the p-type cladding layer and a second group III nitride semiconductor film for the p-type contact layer on the active layer to form an epitaxial substrate;
Forming a mask for a lift-off method on the main surface of the epitaxial substrate;
Etching the first and second group III nitride semiconductor films using the mask to form the group III nitride semiconductor region; and
Growing the metal layer and the dielectric layer sequentially on the group III nitride semiconductor region using the mask; and
Removing the mask by a lift-off method to form the substrate product,
The first group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The Group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer,
The method for manufacturing a nitride light emitting device according to claim 9, wherein the metal layer is in contact with an upper surface of the p-type cladding layer.
前記金属層は、前記III族窒化物半導体領域の前記第2領域の上面に接触を成しており、
前記基板生産物における前記第2領域と前記金属層との接触面積の総和は前記基板生産物における前記リッジ部の前記上面と前記電極との接触面積の総和より大きい、請求項9又は請求項10に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
The metal layer is in contact with the upper surface of the second region of the group III nitride semiconductor region;
The sum of the contact areas between the second region and the metal layer in the substrate product is larger than the sum of contact areas between the upper surface of the ridge portion and the electrodes in the substrate product. A method for producing the nitride light-emitting device described in 1.
前記III族窒化物半導体領域にはMgがドープされている、請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。   The method for producing a nitride light-emitting element according to claim 9, wherein the group III nitride semiconductor region is doped with Mg. 前記金属層は、Ti、Mg、Mn、Zr、Ni、Ca、Nb、V、Pdの元素及び該元素の少なくとも2種の元素からなる合金を含む、請求項9〜請求項12のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。   The metal layer includes any one of elements of Ti, Mg, Mn, Zr, Ni, Ca, Nb, V, and Pd and an alloy composed of at least two elements of the elements. A method for producing the nitride light-emitting element described in the item. 前記基板生産物は、III族窒化物からなる基板と、前記基板の主面の上に成長されたIII族窒化物半導体層とを更に含み、
前記活性層は、前記III族窒化物半導体層の上に成長され、
前記III族窒化物半導体層はn型導電性を有し、
前記活性層は前記III族窒化物半導体層と前記III族窒化物半導体領域との間に設けられる、請求項9〜請求項13のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
The substrate product further includes a substrate made of group III nitride, and a group III nitride semiconductor layer grown on the main surface of the substrate,
The active layer is grown on the group III nitride semiconductor layer;
The group III nitride semiconductor layer has n-type conductivity,
The method for producing a nitride light-emitting element according to claim 9, wherein the active layer is provided between the group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor region. .
前記基板の前記主面は前記III族窒化物のc軸に対して63度以上80度以下の範囲の角度で傾斜している、請求項9〜請求項14のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。   The main surface of the substrate is inclined at an angle ranging from 63 degrees to 80 degrees with respect to the c-axis of the group III nitride. A method of manufacturing a nitride light emitting device. 前記誘電体層は前記電極と前記金属層との間に設けられ、
前記誘電体層及び前記金属層は前記リッジ部に対して自己整合的に堆積され、
前記誘電体層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、酸化ハフニウム、タンタル酸化物、強誘電体、及びポリイミド系有機物の少なくともいずれかを含む、請求項9〜請求項15のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
The dielectric layer is provided between the electrode and the metal layer;
The dielectric layer and the metal layer are deposited in a self-aligned manner with respect to the ridge portion,
The dielectric layer includes at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride, a silicon oxynitride, hafnium oxide, a tantalum oxide, a ferroelectric, and a polyimide organic material. A method for producing the nitride light-emitting device according to claim 1.
前記金属層は、1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載された窒化物発光素子。 9. The nitride light-emitting element according to claim 1, wherein the metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. 前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含む、請求項17に記載された窒化物発光素子。   18. The nitride light emitting device according to claim 17, wherein the lattice defects included in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and an assembly of these defects. 前記金属層の前記領域は、1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有する、請求項17又は請求項18に記載された窒化物発光素子。 19. The nitride light-emitting element according to claim 17, wherein the region of the metal layer has a lattice defect density of 1 × 10 15 cm −2 or less. 前記金属層は1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む、請求項9〜請求項16のいずれか一項に記載された窒化物発光素子を作製する方法。 The method for producing a nitride light-emitting element according to claim 9, wherein the metal layer includes a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more. 前記金属層の前記領域は1×1015cm−2以下の格子欠陥密度を有する、請求項20に記載された窒化物発光素子を作製する方法。 21. The method for producing a nitride light emitting device according to claim 20, wherein the region of the metal layer has a lattice defect density of 1 * 10 < 15 > cm <-2> or less. 基板生産物を作製する前記工程は、
前記活性層の上に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、
前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、
前記マスクを用いて前記III族窒化物半導体領域の上に金属膜を成長する工程と、
前記金属膜に格子欠陥を導入する処理を行って、前記金属膜の格子欠陥密度より大きい格子欠陥密度を有する金属層を形成する工程と、
前記マスクを用いて前記金属層の上に前記誘電体層を成長する工程と、
リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程と、
を含み、
前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含み、
前記第1III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記第2III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、
前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成す、請求項20又は請求項21に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
Said step of producing a substrate product comprises:
Forming an epitaxial substrate by growing a first group III nitride semiconductor film for a p-type cladding layer and a second group III nitride semiconductor film for a p-type contact layer on the active layer;
Forming a mask for a lift-off method on the main surface of the epitaxial substrate;
Etching the first and second group III nitride semiconductor films using the mask to form the group III nitride semiconductor region; and
Growing a metal film on the group III nitride semiconductor region using the mask; and
Performing a process of introducing lattice defects into the metal film to form a metal layer having a lattice defect density larger than that of the metal film;
Growing the dielectric layer on the metal layer using the mask;
Removing the mask by a lift-off method to form the substrate product;
Including
The lattice defects contained in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects,
The first group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The Group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer,
The method for producing a nitride light emitting device according to claim 20 or 21, wherein the metal layer is in contact with an upper surface of the p-type cladding layer.
基板生産物を作製する前記工程は、
前記活性層の上に、p型クラッド層のための第1III族窒化物半導体膜及びp型コンタクト層のための第2III族窒化物半導体膜を成長して、エピタキシャル基板を形成する工程と、
前記エピタキシャル基板の主面の上に、リフトオフ法のためのマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて前記第1及び第2III族窒化物半導体膜をエッチングして、前記III族窒化物半導体領域を形成する工程と、
前記マスクを用いて、1×1011cm−2以上の格子欠陥密度を有する領域を含む金属層を前記III族窒化物半導体領域の上に形成する工程と、
前記マスクを用いて前記金属層の上に前記誘電体層を成長する工程と、
リフトオフ法により前記マスクを除去して、前記基板生産物を形成する工程と、
を含み、
前記金属層に含まれる格子欠陥は、点欠陥、転位、積層欠陥、及びこれら欠陥の集合体の少なくともいずれかを含み、
前記第1III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記第2III族窒化物半導体膜はp型ドーパントを含み、
前記III族窒化物半導体領域は、前記p型クラッド層及び前記p型コンタクト層を含み、
前記金属層は前記p型クラッド層の上面に接触を成す、請求項20又は請求項21に記載された窒化物発光素子を作製する方法。
Said step of producing a substrate product comprises:
Forming an epitaxial substrate by growing a first group III nitride semiconductor film for a p-type cladding layer and a second group III nitride semiconductor film for a p-type contact layer on the active layer;
Forming a mask for a lift-off method on the main surface of the epitaxial substrate;
Etching the first and second group III nitride semiconductor films using the mask to form the group III nitride semiconductor region; and
Forming a metal layer including a region having a lattice defect density of 1 × 10 11 cm −2 or more on the group III nitride semiconductor region using the mask;
Growing the dielectric layer on the metal layer using the mask;
Removing the mask by a lift-off method to form the substrate product;
Including
The lattice defects contained in the metal layer include at least one of point defects, dislocations, stacking faults, and aggregates of these defects,
The first group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The Group III nitride semiconductor film includes a p-type dopant,
The group III nitride semiconductor region includes the p-type cladding layer and the p-type contact layer,
The method for producing a nitride light emitting device according to claim 20 or 21, wherein the metal layer is in contact with an upper surface of the p-type cladding layer.
JP2011000784A 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method Pending JP2012119646A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011000784A JP2012119646A (en) 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010252800 2010-11-11
JP2010252800 2010-11-11
JP2011000784A JP2012119646A (en) 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012119646A true JP2012119646A (en) 2012-06-21

Family

ID=46502120

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011000753A Pending JP2012119645A (en) 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element
JP2011000784A Pending JP2012119646A (en) 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011000753A Pending JP2012119645A (en) 2010-11-11 2011-01-05 Nitride light-emitting element

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP2012119645A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014014486A (en) * 2012-07-09 2014-01-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser treatment device, and operation method and therapeutic method of laser treatment device
WO2014188777A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 住友電気工業株式会社 Nitride semiconductor light-emitting device
JP2017154964A (en) * 2016-02-26 2017-09-07 国立研究開発法人理化学研究所 Crystal substrate, ultraviolet emission element, and manufacturing method thereof
JP2017228772A (en) * 2016-06-20 2017-12-28 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH Edge emission semiconductor laser and operation method of edge emission semiconductor laser
CN116978991A (en) * 2023-09-22 2023-10-31 江西兆驰半导体有限公司 LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014014486A (en) * 2012-07-09 2014-01-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser treatment device, and operation method and therapeutic method of laser treatment device
WO2014188777A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 住友電気工業株式会社 Nitride semiconductor light-emitting device
JP2017154964A (en) * 2016-02-26 2017-09-07 国立研究開発法人理化学研究所 Crystal substrate, ultraviolet emission element, and manufacturing method thereof
JP2017228772A (en) * 2016-06-20 2017-12-28 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH Edge emission semiconductor laser and operation method of edge emission semiconductor laser
US10177533B2 (en) 2016-06-20 2019-01-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge-emitting semiconductor laser and method for operating a semiconductor laser
US10931084B2 (en) 2016-06-20 2021-02-23 Osram Oled Gmbh Edge-emitting semiconductor laser and method for operating a semiconductor laser
CN116978991A (en) * 2023-09-22 2023-10-31 江西兆驰半导体有限公司 LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED
CN116978991B (en) * 2023-09-22 2023-12-12 江西兆驰半导体有限公司 LED epitaxial wafer, preparation method thereof and LED

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012119645A (en) 2012-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3785970B2 (en) Method for manufacturing group III nitride semiconductor device
JP3857295B2 (en) Semiconductor light emitting device
US8227283B2 (en) Top-emitting N-based light emitting device and method of manufacturing the same
US8076685B2 (en) Nitride semiconductor device having current confining layer
US7755101B2 (en) Semiconductor light emitting device
TW200906017A (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
EP1424726B1 (en) N-electrode for III-group nitride based compound semiconductor element and methof of manufacture thereof
JP2011501398A (en) Semiconductor layer structure
JP2012119646A (en) Nitride light-emitting element and nitride light-emitting element manufacturing method
JPWO2006109760A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2003101069A (en) Group iii nitride quantum dot and manufacturing method therefor
JP4967657B2 (en) Group III nitride semiconductor optical device and manufacturing method thereof
JP2001068786A (en) Nitride compound semiconductor light-emitting device and its manufacture
JP2003101149A (en) Semiconductor element and manufacturing method therefor
JP2000315818A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2000077783A (en) Growth method of indium-containing nitride semiconductor crystal
JP3900196B2 (en) Group III nitride semiconductor optical device
TWI225311B (en) Method for producing group III nitride compound semiconductor device
JP5136615B2 (en) Method for manufacturing group III nitride semiconductor light emitting device
JP2004289031A (en) Forming method of nitride-based semiconductor and nitride-based semiconductor element
JP2007243143A (en) Semiconductor element, and method for manufacturing it
JP2012084836A (en) Method for manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting device, and group iii nitride semiconductor light emitting device
JP4049200B2 (en) Group III nitride semiconductor optical device
JP4007737B2 (en) Semiconductor element
JP2021170637A (en) Method for manufacturing uv laser diode and uv laser diode