CN104521011A - 氮化物半导体元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工作电压低、可得到高发光效率的氮化物半导体元件。本发明的氮化物半导体元件具有由n型半导体构成的电子供给层，其特征在于：所述电子供给层具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，且n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上，厚度为0.5μm以上。此外，优选所述n型杂质为硅(Si)。

Description

氮化物半导体元件
技术领域
本发明涉及一种具有由n型半导体构成的电子供给层的氮化物半导体元件，特别涉及一种适合于发光二极管(LED)及激光二极管(LD)等的氮化物半导体元件。
背景技术
由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等III族元素的氮化物形成的氮化物半导体元件被用作短波长的发光二极管(LED)或短波长的激光二极管(LD)等短波长发光元件。这样的氮化物半导体元件的构成是：具有量子阱结构的发光层介于由n型半导体构成的电子供给层与由p型半导体层构成的空穴供给层之间。
在这样的氮化物半导体元件中，为得到高的发光效率，重要的是谋求元件的低电阻化。而且在以往，为了谋求元件的低电阻化，提出了n型半导体层由以高浓度掺杂了硅(Si)等n型杂质的高浓度层和以低于该高浓度层的浓度掺杂了n型杂质的低浓度层的层叠体构成的方案(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-258529号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述氮化物半导体元件中，在使用具有代表性地用于蓝色LED的氮化镓(GaN)作为构成n型半导体层的材料的情况下，如果在n型半导体层中以高浓度掺杂n型杂质，则在得到的n型半导体层的表面产生表面膜皱(roughening of the surface)。因此，存在的问题是所得到的氮化物半导体元件的发光效率下降，或工作电压上升。
本发明是基于以上的情况而完成的，其目的在于提供一种工作电压低、可得到高的发光效率的氮化物半导体元件。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种氮化物半导体元件，其特征在于：其具有由n型半导体构成的电子供给层，
所述电子供给层具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，且
n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上，
所述电子供给层的厚度为0.5μm以上。
在本发明的氮化物半导体元件中，优选所述n型杂质为硅(Si)。
发明的效果
根据本发明的氮化物半导体元件，由于电子供给层具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，所以即使以高浓度掺杂n型杂质，也可得到表面平坦的电子供给层。而且由于电子供给层的n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上，因而能够谋求该电子供给层的低电阻化。因此，能够提供一种工作电压低、可得到高的发光效率的氮化物半导体元件。
附图说明
图1是表示本发明的氮化物半导体元件的一个例子的构成的说明用剖视图。
图2是表示本发明的氮化物半导体元件的其它例子的构成的说明用剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的氮化物半导体元件的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的氮化物半导体元件的一个例子的构成的说明用剖视图。该氮化物半导体元件是构成为LED的卧式结构，例如具有由蓝宝石构成的基板10。在该基板10上，分别经由由氮化物半导体构成的低温缓冲层11及基底层12而形成由n型氮化物半导体构成的电子供给层13。在该电子供给层13上，经由由尺寸比该电子供给层13小的p型GaN构成的保护层14而形成发光层15。在该发光层15上形成由p型氮化物半导体构成的空穴供给层16。在该空穴供给层16的表面上，经由由n型GaN构成的接触层17而形成由镍/金构成的p电极层18。在该p电极层18上，形成由铬/金构成的p焊盘电极(pad electrode)19a。此外，在电子供给层13上的没有形成发光层15的区域，形成由铬/金构成的n焊盘电极19b。
基板10的厚度例如为0.2～2mm。
作为构成低温缓冲层11及基底层12的氮化物半导体，能够使用未掺杂杂质的GaN单晶、AlGaN单晶等。
低温缓冲层11的厚度例如为10～100nm。
此外，基底层12的厚度例如为0.5～5μm。
构成电子供给层13的n型氮化物半导体具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成。在构成该电子供给层13的氮化物半导体中，在Al的比例过小的情况下，难以形成表面平坦的电子供给层13。
此外，将构成电子供给层13的n型氮化物半导体中的n型杂质的浓度规定为1×1019/cm3以上，优选规定为1×1019～1×1020/cm3。在n型杂质的浓度过小的情况下，难以谋求电子供给层13的低电阻化。
作为n型氮化物半导体中的n型杂质，可使用硅(Si)、锗(Ge)、硫(S)、硒(Se)、锡(Sn)及碲(Te)等。在它们之中，优选的是硅(Si)。
此外，将电子供给层13的厚度规定为0.5μm以上，优选规定为0.6～5μm。在电子供给层13的厚度过小的情况下，有时电流扩展不充分，在注入电流时有时形成电流集中部而使元件特性下降。
发光层15具有通过例如由GaInN构成的量子阱层和例如由AlGaSiN构成的阻挡层形成的单一量子阱结构或多重量子阱结构。
量子阱层的厚度例如为1～50nm。此外，阻挡层的厚度例如为5～100nm。
此外，量子阱层的周期可考虑量子阱层、阻挡层及发光层15整个的厚度等因素而适当地设定，但通常为1～50个周期。
构成空穴供给层16的p型氮化物半导体例如由AlGaN形成。
此外，作为p型半导体中的p型杂质，可使用镁(Mg)、铍(Be)、锌(Zn)、碳(C)等。
此外，空穴供给层16也可以由Al和Ga的组成比率不同的多个p型AlGaN层的层叠体形成。
此外，空穴供给层16的厚度例如为0.05～1μm。
上述氮化物半导体元件可用有机金属气相沉积法(MOCVD)，如以下那样进行制造。
〔低温缓冲层及基底层的形成〕
首先，将基板10配置在CVD装置的处理炉内。然后，例如使氢气在处理炉内流通，同时将炉内温度升温至例如1150℃，由此进行基板10的清理。
接着，将炉内压力及炉内温度设定为规定的值。然后，在处理炉内使氮气及氢气作为载气流通，同时供给原料气体，由此通过气相生长在基板10的表面上形成低温缓冲层11。
接着，将炉内压力及炉内温度设定为规定的值。然后，向处理炉内供给原料气体，由此通过气相生长在低温缓冲层11的表面上形成基底层12。
在以上中，作为原料气体，可使用三甲基镓、三甲基铝作为III族元素源，可使用氨作为氮源。
作为用于形成低温缓冲层11的条件，炉内压力例如为100kPa，炉内温度例如为480℃。
此外，作为用于形成基底层12的条件，炉内压力例如为100kPa，炉内温度例如为1150℃。
〔电子供给层及保护层的形成〕
接着，将炉内压力及炉内温度设定为规定的值。然后，在处理炉内使氮气及氢气作为载气流通，同时供给三甲基镓、三甲基铝、氨及四乙基硅烷作为原料气体。由此，通过气相生长在基底层12的表面上形成由n型氮化物半导体构成的电子供给层13。然后，通过供给三甲基铝以外的原料气体，采用气相生长在电子供给层13上形成由n型GaN构成的保护层14。
用作金属元素源的三甲基镓和三甲基铝的比例(流量比)可根据要形成的电子供给层13的组成而适当地设定。
作为用于形成电子供给层13的条件，炉内压力例如为30kPa，炉内温度例如为1150℃。
〔发光层的形成〕
接着，将炉内压力及炉内温度设定为规定的值。然后，在处理炉内使氮气及氢气作为载气流通，同时向处理炉内供给三甲基镓、三甲基铟及氨作为原料气体，然后向处理炉内供给三甲基镓、三甲基铝、四乙基硅烷及氨作为原料气体，这样的操作反复进行。由此，在电子供给层13的表面上形成发光层15，该发光层15具有通过由GaInN构成的量子阱层及由掺杂了硅(Si)的n型AlGaN构成的阻挡层而形成的量子阱结构。
作为用于形成发光层15的条件，炉内压力例如为100kPa，炉内温度例如为830℃。
〔空穴供给层的形成〕
接着，将炉内压力及炉内温度设定为规定的值。然后，使氮气及氢气作为载气流通，同时供给三甲基镓、三甲基铝、双环戊二烯基镁及氨作为原料气体，由此形成第1p型AlGaN层。另外，通过变更原料气体中的三甲基铝的流量，供给原料气体，形成组成与第1p型AlGaN层不同的第2p型AlGaN层。由此，形成由第1p型AlGaN层及第2p型AlGaN层构成的空穴供给层16。然后，通过供给三甲基铝以外的原料气体，采用气相生长在空穴供给层16上形成由n型GaN构成的接触层17。
〔p电极层、p焊盘电极及n焊盘电极的形成〕
这样一来，在基板上经由低温缓冲层及基底层，形成电子供给层、保护层、发光层、空穴供给层及接触层而构成氮化物半导体，对该氮化物半导体在氮气氛中，例如在500℃进行15分钟的活化处理。
接着，采用光刻技术及ICP装置(电感耦合型等离子体装置)，对空穴供给层16及发光层15实施光刻蚀处理而将其一部分除去，由此使电子供给层13的表面露出。然后，在接触层17上，形成由Ni层及Au层构成的p电极层18。然后在大气中，例如在500℃进行5分钟的退火处理。然后，在p电极层18及电子供给层13的表面上，通过蒸镀Cr及Al而形成p焊盘电极19a及n焊盘电极19b，从而得到图1所示的氮化物半导体元件。
根据上述氮化物半导体元件，由于电子供给层13具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，所以即使以高浓度掺杂n型杂质，也可得到表面平坦的电子供给层13。而且由于电子供给层13的n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上，因而能够谋求该电子供给层13的低电阻化。因此，可得到工作电压低、发光效率高的氮化物半导体元件。
图2是表示本发明的氮化物半导体元件的其它例子的构成的说明用剖视图。该氮化物半导体元件是构成为LED的立式结构，具有例如由硅(Si)构成的基板20。在该基板20上，例如经由Au和Sn的比率为8∶2的软钎料层21及由Ti/Pt构成的防软钎料扩散层22而形成由Ni/Ag构成的p反射电极层23。在p反射电极层23上，在其周边区域及中心区域上形成有SiO2层24、25。在含有SiO2层25的p反射电极层23上，形成有由p型氮化物半导体构成的空穴供给层26。也可以形成由SiN等构成的绝缘膜以代替SiO2层24、25。此外，也可以形成p型氮化物半导体层和成为肖特基连接的由导电物质构成的层以代替SiO2层25。在空穴供给层26上形成有发光层27。在该发光层27上形成有由n型氮化物半导体构成的电子供给层28。在该电子供给层28上形成有n电极29、30。
在以上中，空穴供给层26、发光层27及电子供给层28为与图1所示的氮化物半导体元件中的空穴供给层16、发光层15及电子供给层13同样的构成。
此外，空穴供给层26、发光层27及电子供给层28能够与图1所示的氮化物半导体元件中的空穴供给层16、发光层15及电子供给层13同样地形成。
根据上述的氮化物半导体元件，由于电子供给层28具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，因此即使以高浓度掺杂n型杂质，也可得到表面平坦的电子供给层28。而且由于电子供给层28的n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上，因而能够谋求该电子供给层28的低电阻化。因此，可得到工作电压低、发光效率高的氮化物半导体元件。
实施例
以下，对本发明的氮化物半导体元件的具体的实施例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
＜实验例1＞
(1)低温缓冲层的形成：
将c面蓝宝石基板配置在CVD装置的处理炉内。然后，向处理炉内流通流量为10slm的氢气，同时将炉内温度升温至例如1150℃，由此进行c面蓝宝石基板的清理。
接着，将CVD装置的炉内压力设定为100kPa、将炉内温度设定为480℃。然后，向处理炉内流通流量各自为5slm的氮气及氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为50μmol/min的三甲基镓及流量为250000μmol/min的氨向处理炉内供给68秒钟。由此，在c面蓝宝石基板的表面形成厚度为20nm的由GaN构成的低温缓冲层。
(2)基底层的形成：
接着，将CVD装置的炉内温度升温至1150℃。然后，向处理炉内流通流量为20slm的氮气及流量为15slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为100μmol/min的三甲基镓及流量为250000μmol/min的氨向处理炉内供给30分钟。由此，在第1缓冲层的表面形成厚度为1.7μm的由GaN构成的基底层。
(3)电子供给层的形成
接着，将CVD装置的炉内压力设定为30kPa。然后，向处理炉内流通流量为20slm的氮气及流量为15slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为94μmol/min的三甲基镓、流量为6μmol/min的三甲基铝(TMAl)、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.13μmol/min的四乙基硅烷向处理炉内供给30分钟。由此，在基底层的表面形成厚度为1.7μm的电子供给层。
(4)电子供给层的分析：
对得到的电子供给层进行了分析，结果具有Al0.06Ga0.94N的组成，Si浓度为5×1019/cm3。
此外，观察了电子供给层的表面，结果确认为镜面。
＜比较实验例1＞
通过进行与实验例1的(1)及(2)同样的操作，在c面蓝宝石基板的表面，形成厚度为20nm的由GaN构成的低温缓冲层及厚度为1.7μm的由GaN构成的基底层。
接着，将CVD装置的炉内压力设定为30kPa。然后，向处理炉内流通流量为20slm的氮气及流量为15slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为100μmol/min的三甲基镓、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.05μmol/min的四乙基硅烷向处理炉内供给53分钟。由此，在基底层的表面形成厚度为3μm的电子供给层。
对得到的电子供给层进行了分析，结果具有GaN的组成，Si浓度为2×1019/cm3。
此外，观察了电子供给层的表面，结果产生表面膜皱。
＜实施例1＞
(1)低温缓冲层及基底层的形成：
通过进行与实验例1的(1)及(2)同样的操作，在c面蓝宝石基板的表面，形成厚度为20nm的由GaN构成的低温缓冲层及厚度为1.7μm的由GaN构成的基底层。
(2)电子供给层及保护层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力设定为30kPa。然后，向处理炉内流通流量为20slm的氮气及流量为15slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为94μmol/min的三甲基镓、流量为6μmol/min的三甲基铝、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.025μmol/min的四乙基硅烷向处理炉内供给30分钟。由此，在基底层的表面形成具有Al0.06Ga0.94N的组成、Si浓度为1×1019/cm3、厚度为1.7μm的电子供给层。然后，停止三甲基铝的供给，同时将除此以外的原料气体供给6秒钟。由此，形成厚度为5nm的由n型GaN构成的保护层。
(3)发光层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力设定为100kPa，将炉内温度设定为830℃。然后，向处理炉内流通流量为15slm的氮气及流量为1slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为10μmol/min的三甲基镓、流量为12μmol/min的三甲基铟及流量为300000μmol/min的氨向处理炉内供给48秒钟，然后将流量为10μmol/min的三甲基镓、流量为1.6μmol/min的三甲基铝、流量为0.002μmol/min的四乙基硅烷及流量为300000μmol/min的氨向处理炉内供给120秒钟，这样的操作反复进行。由此，在电子供给层的表面形成发光层，该发光层具有由厚度为2nm的由GaInN构成的阱层及厚度为7nm的由n型AlGaN构成的阻挡层形成的15个周期的多重量子阱结构。
(4)空穴供给层及接触层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力维持在100kPa不变，向处理炉内流通流量为15slm的氮气及流量为25slm的氢气作为载气，同时将炉内温度升温至1050℃。然后，作为原料气体，将流量为35μmol/min的三甲基镓、流量为20μmol/min的三甲基铝、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.1μmol/min的双环戊二烯向处理炉内供给60秒钟。由此，在发光层的表面，形成厚度为20nm的具有Al0.3Ga0.7N的组成的p型半导体层。然后，将三甲基铝的流量变更为9μmol/min，将原料气体供给360秒钟。由此，形成厚度为120nm的具有Al0.13Ga0.87N的组成的p型半导体层。然后，停止三甲基铝的供给，同时将双环戊二烯的流量变更为0.2μmol/min而将原料气体供给20秒钟。由此，形成厚度为5nm的由p型GaN构成的接触层。
(5)p电极层、p焊盘电极及n焊盘电极的形成：
这样一来，在c面蓝宝石基板上，经由低温缓冲层及基底层，形成电子供给层、保护层、发光层、空穴供给层及接触层而构成氮化物半导体，对该氮化物半导体在氮气氛中，例如在500℃进行15分钟的活化处理。
接着，采用光刻技术及ICP装置(电感耦合型等离子体装置)，对氮化物半导体中的空穴供给层16及发光层15实施光刻蚀处理而将其一部分除去，由此使电子供给层的表面露出。然后，在接触层上形成由厚度为3nm的Ni层及厚度为3nm的Au层构成的p电极层。然后，在大气中，在500℃进行5分钟的退火处理。然后，在p电极层及电子供给层的表面，通过蒸镀Cr及Al分别形成由30nm的Cr层及200nm的Au层构成的p焊盘电极及n焊盘电极。由此，制造出图1所示的卧式结构的氮化物半导体元件。该氮化物半导体元件的发光峰波长为365nm。
＜实施例2＞
除了采用如下方法实施电子供给层及保护层的形成以外，与实施例1同样地制造图1所示的卧式结构的氮化物半导体元件。该氮化物半导体元件的发光峰波长为365nm。
将CVD装置的炉内压力设定为30kPa。然后，向处理炉内流通流量为20slm的氮气及流量为15slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为94μmol/min的三甲基镓、流量为6μmol/min的三甲基铝、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.13μmol/min的四乙基硅烷向处理炉内供给30分钟。由此，在基底层的表面形成具有Al0.06Ga0.94N的组成、Si浓度为5×1019/cm3、厚度为1.7μm的电子供给层。然后，停止三甲基铝的供给，同时将除此以外的原料气体供给6秒钟，由此形成厚度为5nm的由n型GaN构成的保护层。
＜比较例1＞
与比较实验例1同样，在Al0.06Ga0.94N的形成条件下，不进行三甲基铝(TMAl)的供给而形成由Si浓度为1×1019/cm3的GaN构成的电子供给层以代替具有Al0.06Ga0.94N的组成的电子供给层及保护层的形成，除此以外，与实施例1同样地制作卧式结构的氮化物半导体元件。
将按实施例1～2及比较例1得到的氮化物半导体元件分别安装在TO-18管座封装体(stem package)上而制作LED装置。向得到的LED装置中供给20mA的电流而使其发光，在该状态下测定LED装置的工作电压，同时通过光检测器测定离该LED装置5mm的位置的光输出功率。结果见表1。
表1
从表1的结果确认，根据实施例1～2所涉及的氮化物半导体元件，工作电压低，可得到高的发光效率。与此相对照，比较例1所涉及的氮化物半导体元件的输出功率低，发光效率也低。
＜实施例3＞
(1)低温缓冲层：
将c面蓝宝石基板配置在CVD装置的处理炉内。然后，向处理炉内流通流量为10slm的氢气，同时将炉内温度升温至例如1300℃，由此进行c面蓝宝石基板的清理。
接着，将CVD装置的炉内压力设定为10kPa。然后，向处理炉内流通流量分别为8slm的氮气及氢气作为载气，同时将炉内温度设定为950℃，作为原料气体，将流量为8.7μmol/min的三甲基铝及流量为13920μmol/min的氨向处理炉内供给700秒钟。由此，在c面蓝宝石基板的表面形成厚度为50nm的由AlN构成的低温缓冲层。
(2)基底层的形成：
接着，将CVD装置的炉内温度升温至1350℃。然后，向处理炉内流通流量分别为8slm的氮气及氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为50μmol/min的三甲基铝及流量为22000μmol/min的氨向处理炉内供给80分钟。由此，在低温缓冲层的表面形成厚度为1μm的由AlN构成的基底层。
(3)电子供给层及保护层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力设定在30kPa，将炉内温度设定在1170℃。然后，向处理炉内流通流量为15slm的氮气及流量为12slm的氢气作为载气，同时作为原料气体，将流量为80μmol/min的三甲基镓、流量为20μmol/min的三甲基铝、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.07μmol/min的四乙基硅烷向处理炉内供给17分钟。由此，在基底层的表面形成具有Al0.2Ga0.8N的组成、Si浓度为3×1019/cm3、厚度为1μm的电子供给层。然后，停止三甲基铝的供给，同时将除此以外的原料气体供给7秒钟。由此，形成厚度为5nm的由n型GaN构成的保护层。
(4)发光层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力设定为60kPa，向处理炉内流通流量为16slm的氮气作为载气，同时将炉内温度设定为840℃。然后，作为原料气体，将流量为10μmol/min的三甲基镓、流量为2μmol/min的三甲基铝、流量为35μmol/min的三甲基铟及流量为300000μmol/min的氨向处理炉内供给48秒钟，然后将流量为10μmol/min的三甲基镓、流量为4μmol/min的三甲基铝、流量为0.002μmol/min的四乙基硅烷及流量为300000μmol/min的氨向处理炉内供给120秒钟，这样的操作反复进行。由此，在电子供给层的表面形成发光层，该发光层具有由厚度为2nm的由GaInN构成的阱层及厚度为7nm的由n型AlGaN构成的阻挡层形成的15个周期的多重量子阱结构。
(5)空穴供给层及接触层的形成：
接着，将CVD装置的炉内压力维持在60kPa不变，向处理炉内流通流量为15slm的氮气及流量为25slm的氢气作为载气，同时将炉内温度升温至1050℃。然后，作为原料气体，将流量为100μmol/min的三甲基镓、流量为40μmol/min的三甲基铝、流量为250000μmol/min的氨及流量为0.26μmol/min的双环戊二烯向处理炉内供给20秒钟。由此，在发光层的表面形成厚度为20nm的具有Al0.35Ga0.65N的组成的p型半导体层。然后，将三甲基铝的流量变更为25μmol/min，将原料气体供给100秒钟。由此，形成厚度为100nm的具有Al0.2Ga0.8N的组成的p型半导体层。然后，停止三甲基铝的供给，同时将双环戊二烯的流量变更为0.2μmol/min，将原料气体供给5秒钟。由此，形成厚度为5nm的由p型GaN构成的接触层。
(6)p电极层、p焊盘电极及n焊盘电极的形成：
这样一来，在基板上经由低温缓冲层及基底层，形成电子供给层、保护层、发光层、空穴供给层及接触层而构成氮化物半导体，对该氮化物半导体在氮气氛中，在500℃进行15分钟的活化处理。
接着，采用光刻技术及ICP装置(电感耦合型等离子体装置)，对氮化物半导体中的空穴供给层16及发光层15实施光刻蚀处理而将其一部分除去，由此使电子供给层的表面露出。然后，在接触层上形成由厚度为3nm的Ni层及厚度为3nm的Au层构成的p电极层。然后，在大气中，在500℃进行5分钟的退火处理。然后，在p电极层及电子供给层的表面上，通过蒸镀Cr及Al，分别形成由30nm的Cr层及200nm的Au层构成的p焊盘电极及n焊盘电极。由此，制造出图1所示的卧式结构的氮化物半导体元件。该氮化物半导体元件的发光峰波长为340nm。
将按实施例3得到的氮化物半导体元件分别安装在TO-18管座封装体上而制作LED装置。向得到的LED装置供给20mA的电流而使其发光，在该状态下测定LED装置的工作电压，同时用光检测器测定离该LED装置5mm的位置的光输出功率。其结果是，光输出功率为0.5mW，工作电压为4.2V，功率利用系数为0.6％。
＜实施例4＞
与实施例2同样，制作通过在c面蓝宝石基板上，经由低温缓冲层及基底层，形成电子供给层、保护层、发光层、空穴供给层及接触层而成的氮化物半导体。对该氮化物半导体，在氮气氛中，在500℃进行15分钟的活化处理。
接着，采用光刻技术及ICP装置(电感耦合型等离子体装置)，对接触层、空穴供给层及发光层的周边部分实施光刻蚀处理，由此使电子供给层的周边部的表面露出。然后，利用溅射装置，在电子供给层的周边部中的露出的表面及接触层的中心部分的表面上形成厚度为400nm的SiO2层。然后，利用溅射装置，在接触层及SiO2层各自中的露出的整个表面上，形成由厚度为0.7nm的Ni层及厚度为120nm的Ag层构成的p反射电极层。
这样一来，对形成了SiO2层及p反射电极层的氮化物半导体，通过快速加热装置(RTA)，在干燥空气气氛中于400℃进行2分钟的接触退火处理。
接着，在p反射电极上，采用电子束蒸镀装置(EB)形成以3个周期层叠厚度为100nm的Ti层及厚度为200nm的Pt层而成的防软钎料扩散层。
另一方面，在硅基板上，采用电子束蒸镀装置(EB)，经由厚度为10nm的Ti膜，形成Au和Sn的比率为8∶2的厚度为4μm的软钎料层。然后，将形成有上述防软钎料扩散层的氮化物半导体配置在形成于硅基板上的软钎料层上，以便使该防软钎料扩散层与该软钎料层接触对位，并在280℃、0.1MPa的条件下进行加热加压处理，由此使两者接合在一起。
接着，通过照射KrF准分子激光，将蓝宝石基板从低温缓冲层剥离。然后，采用ICP装置，将低温缓冲层及基底层除去，由此使电子供给层的表面露出。然后，利用氢氧化钾水溶液，对电子供给层的表面进行粗面化处理。然后，在电子供给层的表面形成由厚度为100nm的Cr层及厚度为3μm的Au层构成的n电极。
然后，在氮气氛中，于250℃进行1分钟的烧结，由此制造图2所示的立式结构的氮化物半导体元件。该氮化物半导体元件的发光峰波长为365nm。
将按实施例4得到的氮化物半导体元件分别安装在表面组装用封装体上而制作LED装置。向得到的LED装置供给350mA的电流使其发光，在此状态下测定LED装置的工作电压，同时利用光检测器测定离该LED装置5mm的位置的光输出功率。其结果是，光输出功率为150mW，工作电压为4.5V，功率利用系数为11％。
符号说明：
10 基板         11 低温缓冲层
12 基底层       13 电子供给层
14 保护层       15 发光层
16 空穴供给层   17 接触层
18 p电极层      19a p焊盘电极
19b n焊盘电极   20 基板
21 软钎料层     22 防软钎料扩散层
23 p反射电极层  24、25 SiO2层
26 空穴供给层   27 发光层
28 电子供给层   29、30 n电极
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种氮化物半导体元件，其特征在于：其具有由n型半导体构成的电子供给层，
所述电子供给层具有AlxGa1-xN的组成，其中，0.01＜x≤1；且
n型杂质的浓度为3×1019/cm3以上；
所述电子供给层的厚度为0.5μm以上。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其特征在于：所述n型杂质为硅(Si)。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
在权利要求1中，将电子供给层的n型杂质的浓度从“1×1019/cm3以上”修改为“3×1019/cm3以上”。
对于电子供给层的n型杂质的浓度为3×1019/cm3以上，在国际检索机构的书面意见所记载的文献1～文献3中都没有具体的记载。
而且根据本发明，由于电子供给层具有AlxGa1-xN(其中，0.01＜x≤1)的组成，所以即使将n型杂质以高浓度掺杂，也可得到表面平坦的电子供给层，由于电子供给层的n型杂质的浓度为3×1019/cm3以上，因此能够谋求该电子供给层的低电阻化，因此，能够提供工作电压低、可得到高发光效率的氮化物半导体元件。

Claims (2)

1.一种氮化物半导体元件，其特征在于：其具有由n型半导体构成的电子供给层，
所述电子供给层具有AlxGa1-xN的组成，其中，0.01＜x≤1；且
n型杂质的浓度为1×1019/cm3以上；
所述电子供给层的厚度为0.5μm以上。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其特征在于：所述n型杂质为硅(Si)。
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