JP2014522125A - 電流拡散効果に優れる窒化物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、電流拡散用不純物を含有した電流拡散部を用いて電流拡散効果に優れる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を開示するものである。
【解決手段】
本発明の窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とするものである。
【選択図】図２
【解決手段】
本発明の窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とするものである。
【選択図】図２
Description
本発明は、窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関し、特に、電流拡散用不純物を含有した電流拡散部を用いて電流拡散効果に優れる窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
従来の窒化物半導体素子としては、例えば、ＧａＮ系窒化物半導体素子を挙げることができ、このＧａＮ系窒化物半導体発光素子は、その応用分野において青色又は緑色ＬＥＤの発光素子、ＭＥＳＦＥＴとＨＥＭＴなどの高速スイッチングと高出力素子などに応用されている。
このような従来のＧａＮ系窒化物半導体発光素子としては、図１に示したように、多重量子井戸構造の活性層１５を有する窒化物半導体発光素子１０を例に挙げることができる。従来の窒化物半導体発光素子１０は、サファイア基板１１、ｎ型窒化物層１２、活性層１５及びｐ型窒化物層１７を含む。一方、ｐ型窒化物層１７の上部面には、透明電極層１８とｐ側電極１９ｂが順次形成され、ｎ型窒化物半導体層１２の露出した面にはｎ側電極１９ａが形成される。
このような従来のＧａＮ系窒化物半導体発光素子は、活性層１５に電子と正孔を注入し、これら電子と正孔の結合によって発光するようになるが、このような活性層１３の発光効率を向上させるために、特許文献１に記載したように、ｎ型窒化物層１２のｎ型ドーパント又はｐ型窒化物層１７のｐ型ドーパントの含有量を高め、活性層１３への電子又は正孔の流入量を高める方案が実行されている。
しかし、このようにｎ型窒化物層１２のｎ型ドーパント又はｐ型窒化物層１７のｐ型ドーパントの含有量を高めた従来の窒化物半導体素子においては、均一でない電流拡散によって発光効率が大きく低下する。
具体的に、ｎ型窒化物層１２から各電子が活性層１５の一部領域に過度に流入し、ｐ型窒化物層１７で発生した各正孔が活性層１５に円滑に流入しないので、活性層１５の一部領域は高い電流密度を有する一方、活性層１５の他の領域は低い電流密度を有するようになる。
したがって、従来のＧａＮ系窒化物半導体発光素子においては、活性層１５に対して全体的に均一な電流拡散をなし、発光効率を向上させなければならないという必要性が増加している。
本発明の一つの目的は、電流拡散用不純物を含有した電流拡散部を用いて電流拡散を向上させ、発光効率を高めた窒化物半導体発光素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記の窒化物半導体発光素子を容易に製造できる方法を提供することにある。
前記一つの目的を達成するための本発明の実施例に係る窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とする。
前記一つの目的を達成するための本発明の他の実施例に係る窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、前記電流拡散部は、自由正孔（ｆｒｅｅ ｈｏｌｅ）の濃度が１×１０１３／ｃｍ３ないし５×１０１６／ｃｍ３である窒化物層であって、前記活性層に流入する正孔を誘導する層であることを特徴とする。
前記一つの目的を達成するための本発明の更に他の実施例に係る窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散部は、他の層の炭素の濃度より高い濃度の炭素を含有する窒化物層であることを特徴とする。
前記一つの目的を達成するための本発明の更に他の実施例に係る窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物層；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物とシリコン（Ｓｉ）ドーパントを含有して形成された電流拡散部；前記電流拡散部上に形成された活性層；及び前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、前記電流拡散部は、前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）の濃度より高い層と、前記シリコン（Ｓｉ）の濃度が前記炭素（Ｃ）の濃度より高い層とが交互に積層された複数層構造で形成されたことを特徴とする。
前記他の目的を達成するための本発明の実施例に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上にｎ型窒化物層を形成する段階；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散部を形成する段階；前記電流拡散部上に活性層を形成する段階；及び前記活性層上にｐ型窒化物層を形成する段階；を含み、前記電流拡散部を電流拡散用不純物を含む窒化物で形成し、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とする。
前記他の目的を達成するための本発明の実施例に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板上にｎ型窒化物層を形成する段階；前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物とシリコン（Ｓｉ）ドーパントを含有した複数層構造の電流拡散部を形成する段階；前記電流拡散部上に活性層を形成する段階；及び前記活性層上にｐ型窒化物層を形成する段階；を含み、前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）の濃度より高い層と、前記シリコン（Ｓｉ）の濃度が前記炭素（Ｃ）の濃度より高い層とを交互に積層して前記電流拡散部を形成することを特徴とする。
本発明の窒化物半導体発光素子においては、電流拡散用不純物を含有した電流拡散部を形成し、その結果、電子と正孔が活性層に円滑に拡散されて流入し、これによる電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上し得る。
本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法においては、電流拡散用不純物の濃度とシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度を調整しながら電流拡散部を容易に形成し、電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上した窒化物半導体発光素子を獲得できるという効果がある。
以下では、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、本発明の実施形態は、多様な他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されることはない。
図２に示したように、本発明の第１の実施例に係る窒化物半導体発光素子１００は、基板１１０の上部方向にバッファー層１２０、ｎ型窒化物層１３０、電流拡散部１４０、活性層１５０、ｐ型窒化物層１６０、透明電極層１７０、ｐ側電極１８１及びｎ側電極１８２を含む。
バッファー層１２０は、基板１１０とｎ型窒化物層１３０との間の格子不整合を解消するために選択的に形成することができ、例えば、ＡｌＮ又はＧａＮで形成することができる。
ｎ型窒化物層１３０は、基板１１０又はバッファー層１２０の上部面に形成される。ここで、ｎ型窒化物層１３０は、Ｓｉをドーピングしたｎ型ＡｌＧａＮからなる第１の層と、アンドープのＧａＮからなる第２の層とが交互に形成された積層構造であり得る。もちろん、ｎ型窒化物層１３０は、単層のｎ型窒化物層に成長させることも可能であるが、第１の層と第２の層の積層構造で形成し、クラックがなく、且つ結晶性の良いキャリア制限層として作用することができる。
電流拡散部１４０は、ｎ型窒化物層１３０と活性層１５０との間に形成された層であって、活性層１５０に流入する電子又は正孔が特定の領域に集中せずに拡散されるように、電流拡散用不純物を含有した窒化物層に形成することができる。ここで、電流拡散部１４０の電流拡散用不純物は、電流拡散のための絶縁体として作用する炭素（Ｃ）を含み、炭素単独であるか、或いはゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）などの１４族元素のうち１種以上を炭素と共に含ませることができる。電流拡散部１４０においては、このような電流拡散用不純物が単独でドーピングされ得る。また、電流拡散用不純物は、シリコン（Ｓｉ）ドーパントと共にドーピングされ得る。このとき、シリコン（Ｓｉ）ドーパントは、シリコンドーパントの濃度が周期的に変化する形態を有するデルタドーピングされたものであり得る。
具体的に、電流拡散部１４０を、例えば、炭素（Ｃ）を電流拡散用不純物として含有したＧａＮ：Ｃなどの炭素窒化物層に形成した場合、炭素（Ｃ）の濃度は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、電流拡散部１４０の総厚は、炭素（Ｃ）の濃度に反比例し、望ましくは５００Åないし５０００Åの厚さであり得る。
また、電流拡散部１４０は、前記の炭素（Ｃ）の濃度範囲の他に、ｐ型窒化物層１６０と活性層１５０に含有された炭素（Ｃ）の濃度より高い濃度で形成することもできる。
このような電流拡散部１４０の厚さは前記炭素（Ｃ）の濃度に反比例し、炭素（Ｃ）の濃度が高くなるにつれて、電流拡散部１４０の厚さが減少し得る。
特に、電流拡散部１４０は、炭素（Ｃ）の濃度を基準にして前記の範囲を逸脱して５００Å未満の厚さを有する場合、電流拡散の機能を行うことができない。また、電流拡散部１４０の厚さが前記炭素（Ｃ）の濃度を基準にして５０００Å超過である場合、高抵抗層として作用し、印加電圧を０．４Ｖ以上に高めなければならないという問題が発生する。
このように形成された電流拡散部１４０は、活性層１５０に流入する電子に対しては一部の領域に過度な電子が流入することを防止し、正孔の側面では活性層１５０に正孔をより多く誘導するｐ―――層として作用することができる。ｐ―――層は、弱いｐ型特性を示す（ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｐ―ｔｙｐｅ）層に該当し、自由正孔の濃度が約１×１０１３／ｃｍ３ないし５×１０１６／ｃｍ３である窒化物層になり得る。
活性層１５０は、電流拡散部１４０とｐ型窒化物層１６０との間で単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造からなり得る。ここで、活性層１５０は多重量子井戸構造であって、量子障壁層は、Ａｌが含まれた窒化物層としてＡｌＧａＩｎＮ層で、量子井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮからなり得る。このような量子障壁層と量子井戸層が繰り返されて形成された構造の活性層１５０は、発生する応力と変形による自発的な分極を抑制することができる。
ｐ型窒化物層１６０は、例えば、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＡｌＧａＮの第１の層と、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＧａＮからなる第２の層とを交互に積層した構造で形成することができる。また、ｐ型窒化物層１６０は、ｎ型窒化物層１３０と同様に、単層のｐ型窒化物層に成長させることも可能であるが、積層構造で形成し、クラックがなく、且つ結晶性の良いキャリア制限層として作用することができる。
透明電極層１７０は、ｐ型窒化物層１６０の上部面に備えられた層である。このような透明電極層１７０は、透明伝導性酸化物からなり、その材質はＩｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａなどの元素を含み、例えば、ＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、Ｉｎ２Ｏ３などで形成することができる。
このような本発明の一実施例に係る窒化物半導体発光素子１００は、ｎ型窒化物層１３０と活性層１５０との間に電流拡散部１４０を形成し、ｎ型窒化物層１３０と電流拡散部１４０との間の界面抵抗値は、ｎ型窒化物層１３０から電流拡散部１４０への垂直方向による抵抗値より低い。このとき、電子が低い抵抗側に流れる特性により、ｎ型窒化物層１３０から流入した電子は、ｎ型窒化物層１３０と電流拡散部１４０との間の界面に沿って拡散されながら活性層１５０に流入する。
したがって、本発明の一実施例に係る窒化物半導体発光素子１００においては、炭素（Ｃ）を含有した窒化物層からなる電流拡散部１４０によって電子と正孔が活性層１４０に円滑に拡散されて流入し、これによる電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上し得る。
以下では、具体的に、本発明の第１の実施例に係る窒化物半導体発光素子１００の製造方法について図３ないし図７を参照して説明する。
図３に示したように、本発明の第１の実施例に係る窒化物半導体発光素子１００の製造方法は、まず、基板１１０の上部面にバッファー層１２０とｎ型窒化物層１３０を順次成長させる。
バッファー層１２０は、基板１１０とｎ型窒化物層１３０との間の格子不整合を解消するために基板１１０の上部面に選択的に形成することもできる。ここで、バッファー層１２０は、例えば、ＡｌＮ又はＧａＮを用いて形成することもできる。
ｎ型窒化物層１３０は、ｎ―ＧａＮ層に形成することができる。ｎ型窒化物層１３０の形成方法では、例えば、ＮＨ３、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びＳｉなどのｎ型ドーパントを含有したシランガスを供給し、ｎ―ＧａＮ層をｎ型窒化物層に成長させることができる。
ｎ型窒化物層１３０が形成された後、図４に示したように、電流拡散用不純物を含有した窒化物からなる電流拡散部１４０がｎ型窒化物層１３０の上部面に形成される。
具体的に、電流拡散部１４０は、電流拡散用不純物として炭素を含む窒化物で形成することができ、ＡＬＥ（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｅｐｉｔａｘｙ）、ＡＰＣＶＤ（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＲＴＣＶＤ（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＵＨＶＣＶＤ（ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｖａｃｕｕｍ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＬＰＣＶＤ（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの気相エピタキシ成長方法を用いて形成することができる。
例えば、電流拡散部１４０は、望ましくは、炭素（Ｃ）を電流拡散用不純物として含有した窒化物層に形成し、ＭＯＣＶＤ方法でＮＨ３、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びＤＭＨＹ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）を用いてＧａＮ：Ｃなどの炭素を含有した窒化物層に形成することができる。電流拡散部１４０において、このような電流拡散用不純物は、単独でドーピングされたり、シリコン（Ｓｉ）ドーパントと共にドーピングされ得る。このとき、シリコン（Ｓｉ）ドーパントは、デルタドーピング形態でドーピングされ得る。
ここで、ＧａＮ：Ｃなどの炭素ドーピング窒化物で電流拡散部を形成した場合、炭素（Ｃ）の濃度は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、電流拡散部１４０の総厚は、炭素（Ｃ）の濃度に反比例し、望ましくは５００Åないし５０００Åの厚さ範囲であり得る。また、電流拡散部１４０は、前記の炭素（Ｃ）の濃度範囲の他に、ｎ型窒化物層１３０と活性層１５０に含有された炭素の濃度より高い濃度で形成することもできる。
電流拡散部１４０を形成した後、図５に示したように、活性層１５０、ｐ型窒化物層１６０及び透明電極層１７０を電流拡散部１４０の上部面に順次形成することができる。
活性層１５０は、単一量子井戸構造又は量子井戸層と量子障壁層が交互に多数積層された多重量子井戸構造で備えることができる。ここで、活性層１５０は、多重量子井戸構造からなり、量子障壁層は、例えば、Ａｌが含まれたＡｌＧａＩｎＮの４元系窒化物層で、量子井戸層は、例えば、ＩｎＧａＮからなり得る。
ｐ型窒化物層１６０は、例えば、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＡｌＧａＮの第１の層と、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＧａＮからなる第２の層とを交互に積層した構造で形成することができる。また、ｐ型窒化物層１６０は、ｎ型窒化物層１３０と同様に、単層のｐ型窒化物層に成長させることも可能である。
透明電極層１７０は、透明伝導性酸化物からなり、その材質はＩｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａなどの元素を含み、例えば、ＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、Ｉｎ２Ｏ３のうちいずれか一つで形成することができる。
このように透明電極層１７０まで形成した後、図６に示したように、透明電極層１７０からｎ型窒化物層１３０の一領域まで露光エッチング（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）を行い、ｎ型窒化物層１３０の一領域を露出させることができる。
ｎ型窒化物層１３０の一領域が露出すると、図７に示したように、ｐ側電極１８１が透明電極層１７０の上部面に形成され、ｎ側電極１８２が露出したｎ型窒化物層１３０の一領域に形成される。
このような本発明の第１の実施例に係る窒化物半導体発光素子１００の製造方法では、気相エピタキシ成長方法を用いて要求される電流拡散用不純物の濃度を有する電流拡散部１４０を必要な厚さで形成することができる。
したがって、本発明の第１の実施例に係る窒化物半導体発光素子１００の製造方法では、電流拡散用不純物の濃度と必要な厚さを有する電流拡散部１４０を容易に形成することができる。
以下では、本発明の第２の実施例に係る垂直型窒化物半導体発光素子について図８を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施例に係る垂直型窒化物半導体発光素子の断面図である。ここで、垂直型窒化物半導体発光素子の関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断された場合、それについての詳細な説明は省略する。
図８に示したように、本発明の第２の実施例に係る垂直型窒化物発光素子は、ｐ側電極支持層２８０の上部面方向に反射層２７２、オーミックコンタクト層２７１、ｐ型窒化物層２６０、活性層２５０、電流拡散部２４０、ｎ型窒化物層２３０及びｎ側電極２９０を含む。
ｐ側電極支持層２８０は、伝導性支持部材であって、ｐ側電極の役割をしながら発光素子の作動時に発生する熱を十分に発散させなければならない。特に、ｐ側電極支持層２８０は、機械的強度を有し、スクライビング工程又はブレイキング工程を含む製造過程中に上部面方向の各層を支持しなければならない。
したがって、ｐ側電極支持層２８０は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）などの熱伝導度の良い金属で形成することができる。又は、ｐ側電極支持層２８０は、このような各金属と結晶構造及び結晶格子定数が類似し、合金時における内部応力の発生を最小化できるとともに、機械的強度を有する合金材質で形成することができる。例えば、ｐ側電極支持層２８０は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）などの軽金属を含む合金で形成することが望ましい。
反射層２７２は、ｐ側電極支持層２８０の上部面に選択的に形成することができ、活性層２５０から発散される光を上部方向に反射させる反射率の高い金属材質で形成することができる。
オーミックコンタクト層２７１は、反射層２７２の上部面にニッケル（Ｎｉ）又は金（Ａｕ）の金属、又はこのような金属を含有した窒化物からなる層に形成され、低い抵抗を有するオーミックコンタクト（Ｏｈｍｉｃ Ｃｏｎｔａｃｔ）を形成する。ここで、ニッケル（Ｎｉ）又は金（Ａｕ）の金属を用いてオーミックコンタクト層２７１を形成する場合、オーミックコンタクト層２７１が反射機能を行えるので、反射層２７２を形成する必要はない。
電流拡散部２４０は、ｎ型窒化物層２３０の下部面方向に電流拡散用不純物を含有した窒化物層であって、炭素とシリコンドーパントを含有する。
このとき、電流拡散部２４０において、炭素を含有した電流拡散用不純物は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲で含有することができる。
このような電流拡散部２４０は、図２の電流拡散部１４０と同様に、ｎ型窒化物層２３０と電流拡散部２４０との間の界面による電流分布、すなわち、水平方向の電流分布を改善することができる。
水平方向の電流分布が改善されると、垂直型窒化物半導体発光素子においては、活性層２５０に流入する電流密度が均一になり、発光面積が広くなるので、発光効率が向上し得る。
このような垂直型窒化物半導体発光素子は、一般的な垂直型窒化物半導体発光素子の製造方法で形成することができる。このとき、垂直型窒化物半導体発光素子は、炭素（Ｃ）を含有したガスとシリコン（Ｓｉ）を含有したガスとの混合ガスを用いる気相エピタキシ成長方法を用いて同一の気相エピタキシ成長用設備（図示せず）で形成することができる。
このとき、垂直型窒化物発光素子の電流拡散部２４０は、本発明の第１の実施例に係る電流拡散部１４０の形成過程と同一に形成することができる。
したがって、本発明の第２の実施例は、電流拡散部１４０によって電子と正孔が活性層２５０に円滑に拡散されて流入し、これによる電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上し得る垂直型窒化物発光素子を提供することができる。
以下では、本発明の第３の実施例に係る水平型窒化物半導体発光素子３００について図９を参照して説明する。
図９に示したように、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００は、基板３１０の上部方向にバッファー層３２０、ｎ型窒化物層３３０、積層構造の電流拡散部３４０、活性層３５０、ｐ型窒化物層３６０、透明電極層３７０、ｐ側電極３８２及びｎ側電極３８１を含む。
バッファー層３２０は、基板３１０とｎ型窒化物層３３０との間の格子不整合を解消するために選択的に形成することができ、例えば、ＡｌＮ又はＧａＮで形成することができる。
ｎ型窒化物層３３０は、基板３１０又はバッファー層３２０の上部面に形成される。ここで、ｎ型窒化物層３３０は、Ｓｉをドーピングしたｎ型ＡｌＧａＮからなる第１の層と、アンドープのＧａＮからなる第２の層とが交互に形成された積層構造であり得る。もちろん、ｎ型窒化物層１３０は、単層のｎ型窒化物層に成長させることも可能であるが、第１の層と第２の層の積層構造で形成し、クラックがなく、且つ結晶性の良いキャリア制限層として作用することができる。
電流拡散部３４０は、ｎ型窒化物層３３０と活性層３５０との間に形成された積層構造であって、活性層３５０に流入する電子又は正孔を特定の領域に集中させずに拡散させる電流拡散機能を行うことができる。
このような電流拡散部３４０は、ｎ型窒化物層３３０の上部面方向に電流拡散用不純物を含有した積層構造である。図９に示したように、電流拡散部３４０は、炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）の濃度より高い窒化物層に形成された第１の拡散層３４１と、シリコン（Ｓｉ）の濃度が炭素（Ｃ）の濃度より高い第２の拡散層３４２とが、例えば、３回繰り返された積層構造である。
もちろん、電流拡散部３４０の積層構造は、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２が１回繰り返された積層構造、又は第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２が多数繰り返された積層構造で形成することもできる。
このとき、電流拡散部３４０の炭素（Ｃ）含有量は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、電流拡散部３４０の総厚は、例えば、５００Åないし５０００Åの厚さであり得る。
ここで、電流拡散部３４０の第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２は、炭素（Ｃ）の濃度及び総厚範囲を基準にして前記濃度範囲未満の濃度を有したり、前記厚さ範囲未満であると電流拡散の機能を行うことができない。また、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２の炭素（Ｃ）の濃度が前記濃度範囲を超えたり、厚さ範囲を超えると高抵抗層として作用し、印加電圧を３．４Ｖ以上に高めなければならないという問題が発生する。
このように第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２の積層構造が炭素（Ｃ）の濃度とシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度で交互に差を有する、すなわち、炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）の濃度より高い第１の拡散層３４１と、シリコン（Ｓｉ）の濃度が炭素（Ｃ）の濃度より高い第２の拡散層３４２とが交互に積層されたことに特徴がある。その結果、電流拡散部３４０から活性層３５０への上部方向による抵抗値は、炭素（Ｃ）の濃度が高い第１の拡散層３４１の個数に応じて比例的に増加する。
しかし、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２との間の界面抵抗値は、電流拡散部１４０から活性層１５０への上部垂直方向による抵抗値より低い。このとき、電子が低い抵抗側に流れる特性により、ｎ型窒化物層３３０から流入した電子は、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２との間の界面に沿って拡散されながら活性層３５０に流入する。
したがって、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２との間の界面に沿って電子が拡散される効率、すなわち、水平方向の電流拡散効率が改善される。このように水平方向の電流拡散効率が改善されることによって、電子が活性層３５０に均一に流入し得る。電子が活性層３５０に均一に流入することによって発光面積が広くなるので、発光効率が向上し得る。
また、電流拡散部３４０で水平方向の電流拡散が改善されると、窒化物半導体発光素子３００の動作電圧は３．４Ｖから３．１Ｖに節減することができる。
そして、電流拡散部３４０は、活性層３５０の一部の領域に過度な電子が流入することを防止し、正孔の側面では活性層３５０に正孔をより多く誘導する層として作用することができる。
活性層３５０は、電流拡散部３４０の上部面に単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造からなり得る。ここで、活性層３５０は、多重量子井戸構造であって、量子障壁層３５０ａは、Ａｌが含まれた窒化物層としてＡｌＧａＩｎＮ層で、量子井戸層３５０ｂは、例えば、ＩｎＧａＮからなり得る。このような量子障壁層３５０ａと量子井戸層３５０ｂが繰り返されて形成された構造の活性層３５０は、発生する応力と変形による自発的な分極を抑制することができる。
ｐ型窒化物層３６０は、例えば、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＡｌＧａＮの第１の層と、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＧａＮからなる第２の層とを交互に積層した構造で形成することができる。また、ｐ型窒化物層３６０は、ｎ型窒化物層３３０と同様に、単層のｐ型窒化物層に成長させることも可能であるが、積層構造で形成し、クラックがなく、且つ結晶性の良いキャリア制限層として作用することができる。
透明電極層３７０は、ｐ型窒化物層３６０の上部面に備えられた層である。このような透明電極層３７０は、透明伝導性化合物からなり、その材質は、Iｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａなどの元素を含むことができる。このような透明電極層３７０は、例えば、ＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、Ｉｎ２Ｏ３のうちいずれか一つで形成することができる。
このような本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００は、ｎ型窒化物層３３０と活性層３５０との間に電流拡散部３４０を形成し、活性層３５０に流れる電流を特定の領域に集中させずに拡散させる機能を行うことができる。
したがって、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００は、炭素（Ｃ）の濃度が高い第１の拡散層３４１と、シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度が高い第２の拡散層３４２とからなる積層構造の電流拡散部３４０により、電子と正孔が活性層３５０に円滑に拡散されて流入する。これによる電流拡散により、窒化物半導体発光素子３００においては、発光面積が増加し、発光効率が向上し得る。
以下では、具体的に、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００の製造方法について図１０ないし図１３を参照して説明する。
図１０に示したように、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００の製造方法は、まず、基板３１０の上部面にバッファー層３２０とｎ型窒化物層３３０を順次成長させる。
バッファー層３２０は、基板３１０とｎ型窒化物層３３０との間の格子不整合を解消するために基板３１０の上部面に選択的に形成することもできる。ここで、バッファー層３２０は、例えば、ＡｌＮ又はＧａＮを用いて形成することもできる。
ｎ型窒化物層３３０は、ｎ―ＧａＮ層に形成することができる。ｎ型窒化物層３３０の形成方法は、例えば、ＮＨ３、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びシリコン（Ｓｉ）などのｎ型ドーパントを含むシランガスを供給し、ｎ―ＧａＮ層をｎ型窒化物層に成長させることができる。
ｎ型窒化物層３３０が形成された後、図１１に示したように、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２が多数繰り返された積層構造の電流拡散部３４０がｎ型窒化物層３３０の上部面に形成される。
電流拡散部３４０は、炭素を含む電流拡散用不純物を含有し、炭素の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層に形成された第１の拡散層３４１と、炭素の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より低い窒化物層に形成された第２の拡散層３４２とが交互に多数繰り返されて５００Åないし５０００Åの総厚で形成することができる。
ここで、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２は、ＡＬＥ、ＡＰＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＲＴＣＶＤ、ＵＨＶＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの気相エピタキシ成長方法を用いて同一の気相エピタキシ成長用設備（図示せず）でインシチュ（ｉｎ―ｓｉｔｕ）方式で形成することができる。
図１４は、本発明の第３の実施例に係る電流拡散部の濃度分布を説明するためのグラフである。
図１４に示したように、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２は、それぞれ電流拡散用不純物としての炭素（Ｃ）及びシリコンドーパントを含有した窒化物層に形成される。このような第１の拡散層３４１及び第２の拡散層３４２は、ＮＨ３、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、及びＤＭＨＹ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）を含み、炭素（Ｃ）を含むガスとシリコン（Ｓｉ）を含むガスとの混合ガスを用いるＭＯＣＶＤ方法で形成することができる。そして、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２はインシチュ方式で形成することができる。
また、図１４を参照すると、電流拡散部において、シリコンドーパントは、周期的に濃度が変化する形態、すなわち、デルタドーピング形態になり得る。
このとき、混合ガスの炭素（Ｃ）含有量とシリコン（Ｓｉ）含有量を調整し、炭素（Ｃ）含有量を高め、炭素（Ｃ）の濃度が高い第１の拡散層３４１を先に形成する。続いて、第１の拡散層３４１を形成する過程の最後に混合ガスのシリコン（Ｓｉ）含有量を高め、インシチュ方式で炭素（Ｃ）の濃度よりシリコン（Ｓｉ）の濃度が高い第２の拡散層３４２を形成することができる。
具体的に、第１の拡散層３４１は、炭素（Ｃ）を１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲で含有し、０．０４μｍないし０．０８μｍの厚さ範囲で形成することができる。
選択的に、炭素（Ｃ）の濃度とシリコン（Ｓｉ）の濃度を調整する方法は、前記のＭＯＣＶＤ方法の他に、イオン注入方法で炭素（Ｃ）の注入量とシリコン（Ｓｉ）注入量を調整しながらインシチュ方式で繰り返して行うこともできる。
このように第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２の形成は、ＭＯＣＶＤ設備で炭素（Ｃ）の濃度とシリコン（Ｓｉ）の濃度を調整しながらインシチュ方式で繰り返して行うことができる。その結果、電流拡散部３４０は、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２が多数繰り返された積層構造で形成することができる。
積層構造の電流拡散部３４０が形成された後、図１２に示したように、活性層３５０、ｐ型窒化物層３６０及び透明電極層３７０が電流拡散部３４０の上部面に順次形成される。
活性層３５０は、単一量子井戸構造又は量子井戸層と量子障壁層が交互に多数積層された多重量子井戸構造で備えることができる。ここで、活性層３５０は、多重量子井戸構造からなり、量子障壁層３５０ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）が含まれたＡｌＧａIｎＮの４元系窒化物層で、量子井戸層３５０ｂは、例えば、ＩｎＧａＮからなり得る。
ｐ型窒化物層３６０は、例えば、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＡｌＧａＮの第１の層と、Ｍｇをドーピングしたｐ型ＧａＮからなる第２の層とを交互に積層した構造で形成することができる。また、ｐ型窒化物層３６０は、ｎ型窒化物層３３０と同様に、単一層のｐ型窒化物層に成長させることも可能である。
透明電極層３７０は、例えば、ＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、Ｉｎ２Ｏ３のうちいずれか一つの透明伝導性化合物で形成することができる。
このように透明電極層３７０まで形成された後、図１３に示したように、透明電極層３７０からｎ型窒化物層３３０の一領域まで露光エッチングを行い、ｎ型窒化物層３３０の一領域を露出させることができる。
ｎ型窒化物層３３０の一領域が露出すると、ｐ側電極３８２が透明電極層３７０の上部面に形成され、ｎ側電極３８１が露出したｎ型窒化物層３３０の一領域に形成される。
このような本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００の製造方法は、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２が繰り返された積層構造の電流拡散部３４０をインシチュ方式で容易に形成することができる。特に、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子３００の製造方法は、炭素（Ｃ）の濃度とシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度を調整しながら第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２をインシチュ方式で形成することができる。
したがって、本発明の第３の実施例に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、電流を特定の領域に集中させずに拡散させる電流拡散部３４０を有する窒化物半導体発光素子３００を容易に獲得することができる。
以下では、本発明の第４の実施例に係る垂直型窒化物発光素子について図１５を参照して説明する。図１５は、本発明の第４の実施例に係る垂直型窒化物半導体発光素子の断面図である。ここで、垂直型窒化物半導体発光素子の関連した公知構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断された場合、それについての詳細な説明は省略する。
図１５に示したように、本発明の第４の実施例に係る垂直型窒化物発光素子は、図８に示した垂直型窒化物半導体発光素子と比較すると、ｐ側電極支持層４８０の上部面方向に反射層４７２、オーミックコンタクト層４７１、ｐ型窒化物層４６０、活性層４５０、電流拡散部４４０、ｎ型窒化物層４３０及びｎ側電極４９０を含む点において類似し、電流拡散部４４０が第１の拡散層２４１と第２の拡散層２４２で構成された積層構造で形成される点において相違点を有する。
ｐ側電極支持層４８０は、伝導性支持部材であって、ｐ側電極の役割をしながら発光素子の作動時に発生する熱を十分に発散させる。さらに、ｐ側電極支持層４８０は、機械的強度を有しながら、スクライビング工程又はブレイキング工程を含有した製造過程中に上部面方向の各層を支持しなければならない。
したがって、ｐ側電極支持層４８０は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びアルミニウム（Ａｌ）などの熱伝導度の良い金属で形成することができる。又は、ｐ側電極支持層４８０は、このような各金属と結晶構造及び結晶格子定数が類似し、合金時における内部応力の発生を最小化できるとともに、機械的強度を有する合金材質で形成することができる。例えば、ｐ側電極支持層４８０は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）などの軽金属を含む合金で形成することが望ましい。
反射層４７２は、ｐ側電極支持層４８０の上部面に選択的に形成することができ、活性層４５０から発散される光を上部方向に反射させる反射率の高い金属材質で形成することができる。
オーミックコンタクト層４７１は、反射層４７２の上部面にニッケル（Ｎｉ）又は金（Ａｕ）の金属、又はこのような金属を含有した窒化物からなる層に形成され、低い抵抗を有するオーミックコンタクトを形成する。ここで、ニッケル（Ｎｉ）又は金（Ａｕ）の金属を用いてオーミックコンタクト層４７１を形成する場合、オーミックコンタクト層４７１が反射機能を行えるので、反射層４７２を形成する必要はない。
電流拡散部４４０は、ｎ型窒化物層２３０の下部面方向に炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層に形成された第１の拡散層２４１、及び炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より低い窒化物層に形成された第２の拡散層２４２を多数積層した構造である。このような電流拡散部４４０の積層構造は、例えば、３回繰り返された積層構造である。
ここで、電流拡散部４４０は、５００Åないし５０００Åの厚さで形成することができる。特に、第１の拡散層４４１は、電流拡散部４４０で０．０４μｍないし０．０８μｍの厚さ範囲で形成することができる。
もちろん、電流拡散部４４０は、第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２で構成された積層構造、又は第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２が多数繰り返された積層構造で形成することもできる。
このとき、電流拡散部４４０の電流拡散用不純物は、電流拡散のための絶縁体として炭素を含むことができる。炭素を含む電流拡散用不純物は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲で含有されることが望ましい。
このように、第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２からなる電流拡散部４４０が炭素（Ｃ）の濃度とシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度で交互に差を有するという特徴がある。このような特徴により、第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２との間の界面抵抗は、電流拡散部４４０から活性層４５０への垂直方向による抵抗より低くなる。
したがって、本発明の第４の実施例に係る垂直型窒化物発光素子は、電流拡散部４４０において第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２との間の界面による電流分布、すなわち、水平方向の電流分布を改善させることができる。
水平方向の電流分布が改善されると、垂直型窒化物半導体発光素子においては、活性層４５０に流入する電流密度が均一になり、発光面積が広くなるので、発光効率が向上し得る。
このような垂直型窒化物半導体発光素子は、一般的な垂直型窒化物半導体発光素子の製造方法で形成することができる。このとき、垂直型窒化物半導体発光素子は、炭素（Ｃ）を含有したガスとシリコン（Ｓｉ）を含有したガスとの混合ガスを用いる気相エピタキシ成長方法を用いて同一の気相エピタキシ成長用設備（図示せず）で形成することができる。
このとき、垂直型窒化物発光素子の電流拡散部４４０は、本発明の第３の実施例に係る電流拡散部３４０の形成過程と同一に形成することができる。
したがって、本発明の第４の実施例は、炭素（Ｃ）の濃度が高い第１の拡散層４４１と、シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度が高い第２の拡散層４４２とからなる積層構造の電流拡散部４４０をインシチュ方式で形成することができる。このようにインシチュ方式で形成された電流拡散部４４０を含む垂直型窒化物発光素子においては、電流拡散部４４０によって電流密度が均一になり、発光効率を向上させることができる。
本発明の技術思想は、前記の望ましい実施例によって具体的に記述したが、上述した各実施例は、その説明のためのものであって、制限のためのものではではないことに注意しなければならない。
また、本発明の技術分野で通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であることを理解できるだろう。
このような従来のＧａＮ系窒化物半導体発光素子は、活性層１５に電子と正孔を注入し、これら電子と正孔の結合によって発光するようになるが、このような活性層１５の発光効率を向上させるために、特許文献１に記載したように、ｎ型窒化物層１２のｎ型ドーパント又はｐ型窒化物層１７のｐ型ドーパントの含有量を高め、活性層１５への電子又は正孔の流入量を高める方案が実行されている。
したがって、本発明の一実施例に係る窒化物半導体発光素子１００においては、炭素（Ｃ）を含有した窒化物層からなる電流拡散部１４０によって電子と正孔が活性層１５０に円滑に拡散されて流入し、これによる電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上し得る。
したがって、本発明の第２の実施例は、電流拡散部２４０によって電子と正孔が活性層２５０に円滑に拡散されて流入し、これによる電流拡散によって発光面積が増加し、発光効率が向上し得る垂直型窒化物発光素子を提供することができる。
ｎ型窒化物層３３０は、基板３１０又はバッファー層３２０の上部面に形成される。ここで、ｎ型窒化物層３３０は、Ｓｉをドーピングしたｎ型ＡｌＧａＮからなる第１の層と、アンドープのＧａＮからなる第２の層とが交互に形成された積層構造であり得る。もちろん、ｎ型窒化物層３３０は、単層のｎ型窒化物層に成長させることも可能であるが、第１の層と第２の層の積層構造で形成し、クラックがなく、且つ結晶性の良いキャリア制限層として作用することができる。
しかし、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２との間の界面抵抗値は、電流拡散部３４０から活性層３５０への上部垂直方向による抵抗値より低い。このとき、電子が低い抵抗側に流れる特性により、ｎ型窒化物層３３０から流入した電子は、第１の拡散層３４１と第２の拡散層３４２との間の界面に沿って拡散されながら活性層３５０に流入する。
図１５に示したように、本発明の第４の実施例に係る垂直型窒化物発光素子は、図８に示した垂直型窒化物半導体発光素子と比較すると、ｐ側電極支持層４８０の上部面方向に反射層４７２、オーミックコンタクト層４７１、ｐ型窒化物層４６０、活性層４５０、電流拡散部４４０、ｎ型窒化物層４３０及びｎ側電極４９０を含む点において類似し、電流拡散部４４０が第１の拡散層４４１と第２の拡散層４４２で構成された積層構造で形成される点において相違点を有する。
電流拡散部４４０は、ｎ型窒化物層４３０の下部面方向に炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層に形成された第１の拡散層４４１、及び炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より低い窒化物層に形成された第２の拡散層４４２を多数積層した構造である。このような電流拡散部４４０の積層構造は、例えば、３回繰り返された積層構造である。
Claims (37)
- ｎ型窒化物層；
前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；
前記電流拡散部上に形成された活性層；及び
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物が単独でドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物とシリコンドーパントが共にドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記シリコンドーパントは、
デルタドーピング形態でドーピングされていることを特徴とする、請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部の厚さは、前記電流拡散用不純物の濃度と反比例関係を有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記電流拡散用不純物の濃度は、１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、
前記電流拡散部の厚さは５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。 - ｎ型窒化物層；
前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物を含む窒化物で形成された電流拡散部；
前記電流拡散部上に形成された活性層；及び
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、
前記電流拡散部は、自由正孔の濃度が１×１０１３／ｃｍ３ないし５×１０１６／ｃｍ３である窒化物層であって、前記活性層に流入する正孔を誘導する層であることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物が単独でドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物とシリコンドーパントが共にドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記シリコンドーパントは、
デルタドーピング形態でドーピングされていることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部の厚さは、前記電流拡散用不純物の濃度と反比例関係を有することを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記電流拡散部の厚さは５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
- ｎ型窒化物層；
前記ｎ型窒化物層上に形成された電流拡散部；
前記電流拡散部上に形成された活性層；及び
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、
前記電流拡散部は、他の層の炭素の濃度より高い濃度の炭素を含有する窒化物層であることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物が単独でドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物とシリコンドーパントが共にドーピングされて形成されたことを特徴とする、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記シリコンドーパントは、
デルタドーピング形態でドーピングされていることを特徴とする、請求項１４に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部は、前記活性層の炭素の濃度又は前記ｎ型窒化物層の炭素の濃度より高い濃度の炭素を含有した窒化物層であることを特徴とする、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記電流拡散部の炭素の濃度は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、
前記電流拡散部の総厚は５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部の厚さは、前記電流拡散用不純物の濃度と反比例関係を有することを特徴とする、請求項１３に記載の窒化物半導体発光素子。
- 基板上にｎ型窒化物層を形成する段階；
前記ｎ型窒化物層上に電流拡散部を形成する段階；
前記電流拡散部上に活性層を形成する段階；及び
前記活性層上にｐ型窒化物層を形成する段階；を含み、
前記電流拡散部は、電流拡散用不純物を含む窒化物で形成し、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物が単独でドーピングされて形成されることを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部は、
前記電流拡散用不純物とシリコンドーパントが共にドーピングされて形成されることを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記シリコンドーパントは、
デルタドーピング形態でドーピングされることを特徴とする、請求項２２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階では、
前記電流拡散部の炭素の濃度が前記活性層の炭素の濃度又は前記ｎ型窒化物層の炭素の濃度より高いことを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階では、
前記電流拡散部の炭素の濃度が他の層の炭素の濃度より高いことを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階では、
前記電流拡散部の厚さは、前記電流拡散用不純物の濃度と反比例関係を有することを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階では、
前記電流拡散用不純物の濃度は１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、
前記電流拡散部の厚さは５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項２０に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - ｎ型窒化物層；
前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物とシリコン（Ｓｉ）ドーパントを含有して形成された電流拡散部；
前記電流拡散部上に形成された活性層；及び
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物層；を含み、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、前記電流拡散部は、前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）の濃度より高い層と、前記シリコン（Ｓｉ）の濃度が前記炭素（Ｃ）の濃度より高い層とが交互に積層された複数層構造で形成されたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部の厚さは、前記電流拡散用不純物の濃度と反比例関係を有することを特徴とする、請求項２８に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）で、
前記炭素（Ｃ）が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲で含有されることを特徴とする、請求項２８に記載の窒化物半導体発光素子。 - 前記電流拡散部の総厚は５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項２８に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記ｎ型窒化物層から導出される電子は、前記ｎ型窒化物層と前記電流拡散部との間の界面に沿って拡散されて前記活性層に流入することを特徴とする、請求項２８に記載の窒化物半導体発光素子。
- 基板上にｎ型窒化物層を形成する段階；
前記ｎ型窒化物層上に電流拡散用不純物とシリコン（Ｓｉ）ドーパントを含有した複数層構造の電流拡散部を形成する段階；
前記電流拡散部上に活性層を形成する段階；及び
前記活性層上にｐ型窒化物層を形成する段階；を含み、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）を含み、
前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）の濃度より高い層と、前記シリコン（Ｓｉ）の濃度が前記炭素（Ｃ）の濃度より高い層とを交互に積層して前記電流拡散部を形成することを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階では、
前記電流拡散用不純物は炭素（Ｃ）で、
前記炭素（Ｃ）が１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ないし１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲で含有されることを特徴とする、請求項３３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階は、
前記炭素（Ｃ）を含むガスと前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントを含むガスとの混合ガスを用いる気相エピタキシ成長方法で前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層を形成する段階；及び
前記炭素（Ｃ）の濃度がシリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層上に前記気相エピタキシ成長方法で前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より低い窒化物層を形成する段階；を含み、
前記電流拡散部を形成する段階では、インシチュ方式で１回以上交互に形成されることを特徴とする、請求項３３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部を形成する段階は、
イオン注入方法で窒化物層に前記炭素（Ｃ）の注入量と前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの注入量を調整し、前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層を形成する段階；及び
前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より高い窒化物層上に前記イオン注入方法で前記炭素（Ｃ）の濃度が前記シリコン（Ｓｉ）ドーパントの濃度より低い窒化物層を形成する段階；を含み、
前記電流拡散部を形成する段階では、前記電流拡散部をインシチュ方式で１回以上交互に形成することを特徴とする、請求項３３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記電流拡散部の総厚は５００Åないし５０００Åであることを特徴とする、請求項３３に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
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