JP3912845B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、青色領域から紫外光領域で発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光素子（発光ダイオード、レーザにも関連）及びその製造方法に係わり、特に電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関し、リッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザにも関連する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０において、本発明に関連する先行技術によるＧａＮ系リッジ構造型半導体レーザの断面模式図を示す。
【０００３】
その素子構造として、サファイヤ基板１上にＧａＮバッファ層２，ｎ型ＧａＮ層３，ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層３００，ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層４，ｎ型ＧａＮ層４００，ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層５００，ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６００，ｐ型ＧａＮ層７００，ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６，ｐ型ＧａＮコンタクト層７が順次積層され、次にｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６とｐ型ＧａＮコンタクト層７をリッジ状にエッチングし、ＳｉＯ2の絶縁体膜８００を形成し、次に、ｐ型電極８，ｎ型電極９を形成している構造がＡ．Ｐ．Ｌ．６９．１０．１９９６．Ｐ１４７７に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例のリッジ構造窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、絶縁体膜８００を形成しなければならず、製造工程が複雑になる。
【０００５】
本発明においては、電極金属が形成される窒化ガリウム系化合物半導体層表面に電流注入領域と非電流注入領域を簡便な方法にて形成することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者の検討の結果、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をドライエッチングした際、エッチングマスクにて覆われている部分はｐ型電極に対してオーミック性を示すが、エッチングにさらされた部分はｐ型電極に対して非オーミック性または高抵抗化を示すことがわかった。
【０００７】
この特性を図９に示している。この図９に記載されているように、グラフの横軸は電圧を表し、縦軸は電流を表している。そして、グラフ中でほぼ４５度に傾斜した直線はオーミック特性を表し、横軸近傍の曲線は非オーミック特性を表している。
【０００８】
この特性を利用し、ドライエッチング法を用いてリッジ導波路を形成すれば、エッチングマスクにて覆われている部分はｐ型電極に対してオーミック性を示すが、エッチングにさらされた部分はｐ型電極に対して非オーミック性または高抵抗を示すため、リッジ導波路表面に電流阻止領域を形成することが可能となる。
【０００９】
この電流阻止領域が電流狭窄層として機能するため、素子のしきい値電流の低減、発光パターンの制御や発光効率の向上が可能となり、電流阻止型金属閉じ込めリッジ導波路窒化ガリウム系化合物半導体レーザを提供することができる。
【００１０】
また、本発明によれば酸化膜の形成及び再成長技術を必要とせずしきい値電流が小さく、発光パターンの制御された半導体レーザ及び外部発光効率の優れた半導体発光素子が容易に作製可能となる。
【００１１】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用い、ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００１２】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードでは、基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次積層されており、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の一部領域において表面層が高抵抗化された凹部が形成されており、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆って電極膜が形成されており、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接合において凹部内領域ではその凹部がドライエッチングで形成されたことに起因して他の領域に比べて接触抵抗が高められており、凹部内において電極膜上にボンディング電極が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
なお、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の凹部領域内において、その表面層のｐ型不純物濃度を他の領域に比べて低くすることによって、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接触抵抗が高くなり得る。
【００１４】
また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の凹部領域内において、その表面層に塩素を 含めることによっても、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接触抵抗が高くなり得る。
【００１５】
以上のような窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードの本発明による製造方法では、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面にドライエッチングによって凹部を形成し、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆うように電極膜を形成し、凹部の領域内において電極膜上にボンディング電極を形成する工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
なお、ドライエッチングは、好ましくは塩素を含むガスを利用して行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明による実施例が、本発明に密接に関連する参考例とともに詳細に説明される。なお、本願明細書において、窒化ガリウム系化合物半導体とは、例えば、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ，ｘ＋ｙ≦１）も含むものとする。ここで、半導体発光素子とは発光ダイオードを含むのみならずレーザにも関連している。
【００１８】
（参考例１）
図１は、本発明に密接に関連する参考例１によって作製された金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザの断面模式図を示す。
【００１９】
窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板としてＳａｐｐｈｉｒｅ基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００２０】
図５の（１）から（５）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１の基板温度を４００〜６５０℃程度まで降温し、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１にＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層２を２００〜１０００Å成長する。次に、基板温度１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図５−（１））。
【００２１】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００２２】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００を例えばストライプ状に加工する（図５−（２））。
【００２３】
ここで、レジストマスク１００の形状はストライプ状に限定することはない。
このウェハをドライエッチング法によりｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６をリッジ導波路状に形成する。ｐ型層のエッチングにさらされた部分が高抵抗層となり、高抵抗層が形成される（図５−（３））。
【００２４】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００２５】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００２６】
次に、このウェハをドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層３表面が露出するまでエッチングし（１３）、有機溶剤にてマスク１００を除去する（図５−（４））。
【００２７】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕを形成、ｎ型ＧａＮ層３にｎ型用電極９Ｔｉ及びＡｌを形成する。（図５−（５））。
【００２８】
ここで、図１及び図５中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層（抵抗率が約１０８Ωｃｍ）となり、ガスにさらされていないマスク部分の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗（抵抗率が約１〜２Ωｃｍ）のままである。ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１ではオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００２９】
このことより従来のように絶縁体膜の形成や再成長技術を用いることなく電流阻止構造が容易に作製できる。
【００３０】
この結果、しきい値電流の低減や発光パターンの制御が可能で、作製が容易な金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製法を提供することができる。
【００３１】
（参考例２）
図２は、本発明に密接に関連する参考例２によって作製された金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザの断面模式図を示す。
【００３２】
窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板として導電性基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００３３】
図６の（１）から（５）の作製工程模式図を用いて説明する。１回目の結晶成長を行うため、ＳｉＣ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、ＳｉＣ基板１の基板温度を１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図６−（１））。
【００３４】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００３５】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００を例えばストライプ状に加工する（図６−（２））。
【００３６】
レジストマスク１００を例えばストライプ状に限定することはない。
このウェハをドライエッチング法によりｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６をリッジ導波路状に形成する。ｐ型層のエッチングにさらされた部分が高抵抗層となり、高抵抗層が形成される（図６−（３））。
【００３７】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００３８】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００３９】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のマスク１００を有機溶剤にて除去する（図６−（４））。
【００４０】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕを形成、ＳｉＣ基板１にｎ型用電極９を形成する。（図６−（５））。
【００４１】
ここで、図２及び図６中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層（抵抗率が約１０８Ωｃｍ）となり、ガスにさらされていないマスク部分下の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗（抵抗率が約１〜２Ωｃｍ）のままである。このため、ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００４２】
このことより従来のように絶縁体膜の形成や再成長技術を用いることなく電流阻止構造が容易に作製できる。
【００４３】
この結果、しきい値電流の低減や発光パターンの制御が可能で、作製が容易な金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザを提供することができる。
【００４４】
ここで、参考例１及び２においてｐ+型ＧａＮコンタクト層７及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６はストライプ状に加工したが、例えば、素子端面近傍のみを広く加工してもよくまたは幅が部分的に異なるストライプ状に加工してもよい。
【００４５】
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１によって作製された電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図を示す。
【００４６】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板としてＳａｐｐｈｉｒｅ基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００４７】
図７の（１）から（５）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１の基板温度を４００〜６５０℃程度まで降温し、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１にＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層２を２００〜１０００Å成長する。次に、基板温度１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図７−（１））。
【００４８】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００４９】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上のレジストマスク１００に例えば円形状の溝を開ける（図７−（２））。
【００５０】
ここで、レジストマスク１００の形状は特に円形状の溝に限定する必要はない。
【００５１】
このウェハをドライエッチング法によりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の表面を高抵抗領域層１０を形成することができる（図７−（３））。
【００５２】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００５３】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００５４】
次に、このウェハにレジストマスクを形成し、ドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層３表面が露出するまでエッチングし（１３）、有機溶剤にてマスク１００を除去する（図７−（４））。
【００５５】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面に直接ｐ型用電極８Ｎｉ及びＡｕ、ボンディング電極１４例えばＡｕを形成、ｎ型ＧａＮ層３にｎ型用電極９Ｔｉ及びＡｌを形成する（図７−（５））。
【００５６】
ここで、図３及び図７中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層となり、ガスにさらされていないマスク部分の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗のままである。ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことが図９に示している。
【００５７】
このことより従来のように絶縁体膜を用いることなく電流阻止構造を持つ半導体発光素子が容易に作製できる。
【００５８】
この結果、ボンディング電極１４部分からの電流注入が阻止でき、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
【００５９】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２によって作製された電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図を示す。
【００６０】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板として導電性基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００６１】
図８の（１）から（４）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、ＳｉＣ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、ＳｉＣ基板１の基板温度を１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図８−（１））。
【００６２】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００６３】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００に例えば円形状の溝を開ける（図８−（２））。
【００６４】
ここで、レジストマスク１００の形状は特に円形状の溝に限定する必要はない。
【００６５】
このウェハをドライエッチング法によりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の表面を高抵抗領域層１０を形成することができる（図８−（３））。
【００６６】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００６７】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００６８】
次に、ｐ型コンタクト層７上のマスク１００を有機溶剤にて除去する。
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層７表面全面に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕ、ボンディング用電極１４例えばＡｕを形成、ＳｉＣ基板１にｎ型用電極９を形成する（図８−（４））。
【００６９】
ここで、図４及び図８中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型ＧａＮコンタクト層７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層となり、ガスにさらされていないマスク部分下の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗のままである。このため、ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００７０】
このことより従来のように絶縁体膜を用いることなく電流阻止構造を持つ半導体発光素子が容易に作製できる。
【００７１】
この結果、ボンディング電極１４部分からの電流注入が阻止でき、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
図の説明
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に密接に関連する窒化ガリウム系化合物半導体レーザの一例の断面模式図である。
【図２】 本発明に密接に関連する窒化ガリウム系化合物半導体レーザの他の例の断面模式図である。
【図３】 本発明の実施例１による窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図である。
【図４】 本発明の実施例２による窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図である。
【図５】 図１の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製模式図である。
【図６】 図２の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製模式図である。
【図７】 実施例１を説明するための窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製模式図である。
【図８】 実施例２を説明するための窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製模式図である。
【図９】 ｐ型ＧａＮと電極の電流と電圧特性図である。
【図１０】 従来のＧａＮ系化合物半導体レーザの断面模式図である。
【符号の説明】
１ Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板又はＳｉＣ基板
２ ＡｌＧａＮバッファ層
３ ｎ型ＧａＮ層
４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５ ノンドープＩｎＧａＮ活性層
６ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
７ ｐ+型ＧａＮコンタクト層
８ ｐ型用電極
９ ｎ型用電極
１０ 高抵抗領域層（エッチングにさらされている部分）
１１ 低抵抗領域層（エッチングにさらされていない部分）
１２ リッジ加工またはエッチングにより高抵抗領域層形成
１３ ｎ型ＧａＮ層までエッチングする工程
１４ ボンディング電極
１００ レジストマスク
３００ ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層
４００ ｎ型ＧａＮ層
５００ ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層
６００ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層
７００ ｐ型ＧａＮ層
８００ 絶縁体膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、青色領域から紫外光領域で発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光素子（発光ダイオード、レーザにも関連）及びその製造方法に係わり、特に電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関し、リッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザにも関連する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０において、本発明に関連する先行技術によるＧａＮ系リッジ構造型半導体レーザの断面模式図を示す。
【０００３】
その素子構造として、サファイヤ基板１上にＧａＮバッファ層２，ｎ型ＧａＮ層３，ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層３００，ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層４，ｎ型ＧａＮ層４００，ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層５００，ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６００，ｐ型ＧａＮ層７００，ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６，ｐ型ＧａＮコンタクト層７が順次積層され、次にｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層６とｐ型ＧａＮコンタクト層７をリッジ状にエッチングし、ＳｉＯ2の絶縁体膜８００を形成し、次に、ｐ型電極８，ｎ型電極９を形成している構造がＡ．Ｐ．Ｌ．６９．１０．１９９６．Ｐ１４７７に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例のリッジ構造窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、絶縁体膜８００を形成しなければならず、製造工程が複雑になる。
【０００５】
本発明においては、電極金属が形成される窒化ガリウム系化合物半導体層表面に電流注入領域と非電流注入領域を簡便な方法にて形成することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者の検討の結果、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層をドライエッチングした際、エッチングマスクにて覆われている部分はｐ型電極に対してオーミック性を示すが、エッチングにさらされた部分はｐ型電極に対して非オーミック性または高抵抗化を示すことがわかった。
【０００７】
この特性を図９に示している。この図９に記載されているように、グラフの横軸は電圧を表し、縦軸は電流を表している。そして、グラフ中でほぼ４５度に傾斜した直線はオーミック特性を表し、横軸近傍の曲線は非オーミック特性を表している。
【０００８】
この特性を利用し、ドライエッチング法を用いてリッジ導波路を形成すれば、エッチングマスクにて覆われている部分はｐ型電極に対してオーミック性を示すが、エッチングにさらされた部分はｐ型電極に対して非オーミック性または高抵抗を示すため、リッジ導波路表面に電流阻止領域を形成することが可能となる。
【０００９】
この電流阻止領域が電流狭窄層として機能するため、素子のしきい値電流の低減、発光パターンの制御や発光効率の向上が可能となり、電流阻止型金属閉じ込めリッジ導波路窒化ガリウム系化合物半導体レーザを提供することができる。
【００１０】
また、本発明によれば酸化膜の形成及び再成長技術を必要とせずしきい値電流が小さく、発光パターンの制御された半導体レーザ及び外部発光効率の優れた半導体発光素子が容易に作製可能となる。
【００１１】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用い、ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００１２】
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードでは、基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次積層されており、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の一部領域において表面層が高抵抗化された凹部が形成されており、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆って電極膜が形成されており、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接合において凹部内領域ではその凹部がドライエッチングで形成されたことに起因して他の領域に比べて接触抵抗が高められており、凹部内において電極膜上にボンディング電極が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
なお、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の凹部領域内において、その表面層のｐ型不純物濃度を他の領域に比べて低くすることによって、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接触抵抗が高くなり得る。
【００１４】
また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の凹部領域内において、その表面層に塩素を 含めることによっても、電極膜とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接触抵抗が高くなり得る。
【００１５】
以上のような窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードの本発明による製造方法では、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面にドライエッチングによって凹部を形成し、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆うように電極膜を形成し、凹部の領域内において電極膜上にボンディング電極を形成する工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
なお、ドライエッチングは、好ましくは塩素を含むガスを利用して行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明による実施例が、本発明に密接に関連する参考例とともに詳細に説明される。なお、本願明細書において、窒化ガリウム系化合物半導体とは、例えば、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ，ｘ＋ｙ≦１）も含むものとする。ここで、半導体発光素子とは発光ダイオードを含むのみならずレーザにも関連している。
【００１８】
（参考例１）
図１は、本発明に密接に関連する参考例１によって作製された金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザの断面模式図を示す。
【００１９】
窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板としてＳａｐｐｈｉｒｅ基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００２０】
図５の（１）から（５）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１の基板温度を４００〜６５０℃程度まで降温し、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１にＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層２を２００〜１０００Å成長する。次に、基板温度１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図５−（１））。
【００２１】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００２２】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００を例えばストライプ状に加工する（図５−（２））。
【００２３】
ここで、レジストマスク１００の形状はストライプ状に限定することはない。
このウェハをドライエッチング法によりｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６をリッジ導波路状に形成する。ｐ型層のエッチングにさらされた部分が高抵抗層となり、高抵抗層が形成される（図５−（３））。
【００２４】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００２５】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００２６】
次に、このウェハをドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層３表面が露出するまでエッチングし（１３）、有機溶剤にてマスク１００を除去する（図５−（４））。
【００２７】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕを形成、ｎ型ＧａＮ層３にｎ型用電極９Ｔｉ及びＡｌを形成する。（図５−（５））。
【００２８】
ここで、図１及び図５中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層（抵抗率が約１０８Ωｃｍ）となり、ガスにさらされていないマスク部分の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗（抵抗率が約１〜２Ωｃｍ）のままである。ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１ではオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００２９】
このことより従来のように絶縁体膜の形成や再成長技術を用いることなく電流阻止構造が容易に作製できる。
【００３０】
この結果、しきい値電流の低減や発光パターンの制御が可能で、作製が容易な金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製法を提供することができる。
【００３１】
（参考例２）
図２は、本発明に密接に関連する参考例２によって作製された金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザの断面模式図を示す。
【００３２】
窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板として導電性基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００３３】
図６の（１）から（５）の作製工程模式図を用いて説明する。１回目の結晶成長を行うため、ＳｉＣ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、ＳｉＣ基板１の基板温度を１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図６−（１））。
【００３４】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００３５】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００を例えばストライプ状に加工する（図６−（２））。
【００３６】
レジストマスク１００を例えばストライプ状に限定することはない。
このウェハをドライエッチング法によりｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７とｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６をリッジ導波路状に形成する。ｐ型層のエッチングにさらされた部分が高抵抗層となり、高抵抗層が形成される（図６−（３））。
【００３７】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００３８】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００３９】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のマスク１００を有機溶剤にて除去する（図６−（４））。
【００４０】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕを形成、ＳｉＣ基板１にｎ型用電極９を形成する。（図６−（５））。
【００４１】
ここで、図２及び図６中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層（抵抗率が約１０８Ωｃｍ）となり、ガスにさらされていないマスク部分下の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗（抵抗率が約１〜２Ωｃｍ）のままである。このため、ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００４２】
このことより従来のように絶縁体膜の形成や再成長技術を用いることなく電流阻止構造が容易に作製できる。
【００４３】
この結果、しきい値電流の低減や発光パターンの制御が可能で、作製が容易な金属閉じ込めリッジ導波路型窒化ガリウム系化合物半導体レーザを提供することができる。
【００４４】
ここで、参考例１及び２においてｐ+型ＧａＮコンタクト層７及びｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６はストライプ状に加工したが、例えば、素子端面近傍のみを広く加工してもよくまたは幅が部分的に異なるストライプ状に加工してもよい。
【００４５】
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１によって作製された電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図を示す。
【００４６】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板としてＳａｐｐｈｉｒｅ基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００４７】
図７の（１）から（５）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１の基板温度を４００〜６５０℃程度まで降温し、Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板１にＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層２を２００〜１０００Å成長する。次に、基板温度１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図７−（１））。
【００４８】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００４９】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上のレジストマスク１００に例えば円形状の溝を開ける（図７−（２））。
【００５０】
ここで、レジストマスク１００の形状は特に円形状の溝に限定する必要はない。
【００５１】
このウェハをドライエッチング法によりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の表面を高抵抗領域層１０を形成することができる（図７−（３））。
【００５２】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００５３】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００５４】
次に、このウェハにレジストマスクを形成し、ドライエッチングによりｎ型ＧａＮ層３表面が露出するまでエッチングし（１３）、有機溶剤にてマスク１００を除去する（図７−（４））。
【００５５】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７表面全面に直接ｐ型用電極８Ｎｉ及びＡｕ、ボンディング電極１４例えばＡｕを形成、ｎ型ＧａＮ層３にｎ型用電極９Ｔｉ及びＡｌを形成する（図７−（５））。
【００５６】
ここで、図３及び図７中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型層６及び７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層となり、ガスにさらされていないマスク部分の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗のままである。ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことが図９に示している。
【００５７】
このことより従来のように絶縁体膜を用いることなく電流阻止構造を持つ半導体発光素子が容易に作製できる。
【００５８】
この結果、ボンディング電極１４部分からの電流注入が阻止でき、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
【００５９】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２によって作製された電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図を示す。
【００６０】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製には有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法）を用い、基板として導電性基板、Ｖ族原料としてアンモニアＮＨ3、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデイエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとしてＨ2またはＮ2を用いる。
【００６１】
図８の（１）から（４）に作製工程模式図を示す。１回目の結晶成長を行うため、ＳｉＣ基板１をＭＯＣＶＤ装置のサセプタ上に導入し、基板温度１２００℃程度まで昇温し、窒素又は水素雰囲気にさらす。次に、ＳｉＣ基板１の基板温度を１０５０℃程度まで昇温しｎ型ＧａＮ層３を０．５〜４μｍ程度成長し、次に、ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度成長する。基板温度を８００〜８５０℃程度に降温しノンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ活性層５を３０〜８００Å成長する。次に、基板温度を１０５０℃程度まで昇温ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６を０．１〜０．３μｍ程度成長し、ＭｇドープＧａＮコンタクト層７を０．５〜１μｍ程度成長する（図８−（１））。
【００６２】
一旦、ウェハを成長室から取り出し、Ｎ2雰囲気、８００℃にて熱処理を行いＭｇドープ層をｐ型層に変化させる。
【００６３】
次に、ｐ+型ＧａＮコンタクト層７の上にレジストマスク１００を形成し、通常のフォトリソグラフィを用いてｐ+型ＧａＮコンタクト層７上のレジストマスク１００に例えば円形状の溝を開ける（図８−（２））。
【００６４】
ここで、レジストマスク１００の形状は特に円形状の溝に限定する必要はない。
【００６５】
このウェハをドライエッチング法によりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の位置までエッチングし（１２）、このエッチングによりｐ+型ＧａＮコンタクト層７の所望の表面を高抵抗領域層１０を形成することができる（図８−（３））。
【００６６】
ここで、ドライエッチング後のｐ型層表面はＣｌ，Ｏ混入やＭｇ不純物の抜け等が発生しｐ型層表面の厚さ２００〜３００Åが高抵抗層になる。
【００６７】
ここで、ドライエッチング法として、例えばＲＩＥ：反応性イオンエッチング、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ：電子サイクロトロン共鳴を利用した反応性イオンビームエッチング法を用いる。ガス種として例えばＣｌ2，ＳｉＣｌ4，ＢＣｌ3等又はこれらにＡｒ，Ｈ2等を添加したガスを用いる。
【００６８】
次に、ｐ型コンタクト層７上のマスク１００を有機溶剤にて除去する。
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層７表面全面に直接ｐ型用電極８例えばＮｉ及びＡｕ、ボンディング用電極１４例えばＡｕを形成、ＳｉＣ基板１にｎ型用電極９を形成する（図８−（４））。
【００６９】
ここで、図４及び図８中の表面領域１０と１１について説明する。ｐ型ＧａＮコンタクト層７において、ガス種例えばＣｌ2にさらされている部分の表面１０は高抵抗層となり、ガスにさらされていないマスク部分下の表面１１は本来のｐ+型ＧａＮコンタクト層７の性質を有し低抵抗のままである。このため、ｐ型用電極８と表面１０は非オーミック性を示し、表面１１とはオーミック性をしめすことを図９に示している。
【００７０】
このことより従来のように絶縁体膜を用いることなく電流阻止構造を持つ半導体発光素子が容易に作製できる。
【００７１】
この結果、ボンディング電極１４部分からの電流注入が阻止でき、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、外部発光効率に優れ、作製が容易な電流阻止型窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することができる。
図の説明
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に密接に関連する窒化ガリウム系化合物半導体レーザの一例の断面模式図である。
【図２】 本発明に密接に関連する窒化ガリウム系化合物半導体レーザの他の例の断面模式図である。
【図３】 本発明の実施例１による窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図である。
【図４】 本発明の実施例２による窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面模式図である。
【図５】 図１の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製模式図である。
【図６】 図２の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの作製模式図である。
【図７】 実施例１を説明するための窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製模式図である。
【図８】 実施例２を説明するための窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製模式図である。
【図９】 ｐ型ＧａＮと電極の電流と電圧特性図である。
【図１０】 従来のＧａＮ系化合物半導体レーザの断面模式図である。
【符号の説明】
１ Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板又はＳｉＣ基板
２ ＡｌＧａＮバッファ層
３ ｎ型ＧａＮ層
４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５ ノンドープＩｎＧａＮ活性層
６ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
７ ｐ+型ＧａＮコンタクト層
８ ｐ型用電極
９ ｎ型用電極
１０ 高抵抗領域層（エッチングにさらされている部分）
１１ 低抵抗領域層（エッチングにさらされていない部分）
１２ リッジ加工またはエッチングにより高抵抗領域層形成
１３ ｎ型ＧａＮ層までエッチングする工程
１４ ボンディング電極
１００ レジストマスク
３００ ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層
４００ ｎ型ＧａＮ層
５００ ＩｎＧａＮＭＱＷ活性層
６００ ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層
７００ ｐ型ＧａＮ層
８００ 絶縁体膜
Claims (5)
- 基板上に、少なくともｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次積層された窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードであって、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の一部領域において凹部が形成されており、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆って電極膜が形成されており、
前記電極膜と前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との接合において、前記凹部内領域ではその凹部がドライエッチングで形成されたことに起因して他の領域に比べて接触抵抗が高められており、
前記凹部内において前記電極膜上にボンディング電極が形成されていることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。 - 前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の前記凹部領域内の表面層においては、他の領域に比べてｐ型不純物濃度が低いことを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
- 前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の前記凹部の表面層は塩素を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオード。
- 請求項１から３のいずれかの発光ダイオードを製造する方法であって、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面にドライエッチングによって前記凹部を形成し、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の上面の実質的に全領域を覆うように前記電極膜を形成し、
前記凹部の領域内において前記電極膜上にボンディング電極を形成する工程を含むことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードの製造方法。 - 前記ドライエッチングは塩素を含むガスを利用して行われることを特徴とする請求項４に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイオードの製造方法。
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