JP2017130558A - Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element - Google Patents

Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element Download PDF

Info

Publication number
JP2017130558A
JP2017130558A JP2016009163A JP2016009163A JP2017130558A JP 2017130558 A JP2017130558 A JP 2017130558A JP 2016009163 A JP2016009163 A JP 2016009163A JP 2016009163 A JP2016009163 A JP 2016009163A JP 2017130558 A JP2017130558 A JP 2017130558A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
based semiconductor
ultraviolet light
algan
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
JP2016009163A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
憲路 野口
Norimichi Noguchi
憲路 野口
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2016009163A priority Critical patent/JP2017130558A/en
Publication of JP2017130558A publication Critical patent/JP2017130558A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an ultraviolet light-emitting element capable of reducing a driving voltage.SOLUTION: In a method of manufacturing an ultraviolet light emitting element 10 including a laminate 20 in which an n-type AlGaN-based semiconductor layer 3, a light-emitting layer 4 and a p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 are arranged in this order, a negative electrode 8 provided directly on a site 3aa which is not covered with the light emitting layer 4 on the surface 3a of the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3, and a positive electrode 9 provided directly on the surface 5a of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5, when the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is formed, an AlGaN-based semiconductor layer 6 containing at least one of Mg, Zn, Ca, Cd and Be is grown by an MOVPE method, thereafter, a first heat treatment for desorbing hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer 6 is performed on the AlGaN-based semiconductor layer 6, and then a second heat treatment is performed while being in contact with substance which contains no hydrogen and has reducibility.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、紫外線発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an ultraviolet light emitting element.

従来、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法において、気相成長法により成長された、マグネシウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体層をアニーリングして、マグネシウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体層からマグネシウムと結合している水素を除去し、マグネシウムよりも水素量が少なくなっているｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とすることが知られている（特許文献１）。   Conventionally, in a method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device, annealing is performed on a gallium nitride-based compound semiconductor layer containing magnesium, which is grown by vapor deposition, and then bonded to magnesium from the gallium nitride-based compound semiconductor layer containing magnesium. It is known to remove p-type hydrogen and form a p-type gallium nitride compound semiconductor layer in which the amount of hydrogen is less than that of magnesium (Patent Document 1).

特開平１０−１７８２１２号公報JP-A-10-178212

Ａｌ組成比の高いｐ型ＡｌＧａＮ層を必要とする紫外線発光素子の分野においては、ホール濃度の向上による駆動電圧の更なる低電圧化が望まれている。   In the field of ultraviolet light emitting devices that require a p-type AlGaN layer with a high Al composition ratio, further reduction of the driving voltage by increasing the hole concentration is desired.

本発明の目的は、駆動電圧の低電圧化を図ることが可能な紫外線発光素子の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an ultraviolet light-emitting element capable of reducing the driving voltage.

本発明に係る一態様の紫外線発光素子の製造方法は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層、発光層及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の順に並んでいる積層体と、前記ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層の表面において前記発光層で覆われていない部位に直接設けられている負電極と、前記ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の表面上に直接設けられている正電極と、を備えた紫外線発光素子の製造方法であって、前記ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の形成にあたっては、ＭＯＶＰＥ法により、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｄ及びＢｅのうちの少なくとも１種を含むＡｌＧａＮ系半導体層を成長し、その後、前記ＡｌＧａＮ系半導体層に対して、前記ＡｌＧａＮ系半導体層中の水素を脱離させる第１の加熱処理を行ってから、水素を含まない還元性を有する物質に接するようにして第２の加熱処理を行う。   An ultraviolet light emitting device manufacturing method according to an aspect of the present invention includes an n-type AlGaN-based semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type AlGaN-based semiconductor layer sequentially arranged on the surface of the n-type AlGaN-based semiconductor layer. A method for manufacturing an ultraviolet light emitting device comprising: a negative electrode provided directly on a portion not covered with the light emitting layer; and a positive electrode provided directly on the surface of the p-type AlGaN semiconductor layer. In forming the p-type AlGaN semiconductor layer, an AlGaN semiconductor layer containing at least one of Mg, Zn, Ca, Cd and Be is grown by MOVPE, and then the AlGaN semiconductor layer is grown. In contrast, the first heat treatment for desorbing hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer is performed, and then contacted with a reducing substance that does not contain hydrogen. Performing a heat treatment.

本発明の紫外線発光素子の製造方法は、紫外線発光素子の駆動電圧の低電圧化を図ることが可能になるという効果がある。   The method for producing an ultraviolet light emitting element of the present invention has an effect that it is possible to reduce the driving voltage of the ultraviolet light emitting element.

図１Ａ〜１Ｅは、本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子の製造方法を説明する主要工程断面図である。1A to 1E are main process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an ultraviolet light emitting element according to an embodiment of the present invention. 図２は、同上の紫外線発光素子の製造方法の変形例を説明する主要工程断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of main processes for explaining a modification of the method for producing the ultraviolet light emitting element according to the above.

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。   Each drawing described in the following embodiment is a schematic diagram, and the ratio of the size and thickness of each component in the drawing does not necessarily reflect the actual dimensional ratio. In addition, the materials, numerical values, and the like described in the embodiments are merely preferable examples and are not intended to be limited thereto. Furthermore, the present invention can be appropriately modified in configuration without departing from the scope of its technical idea.

（実施形態）
以下では、本実施形態の紫外線発光素子１０の製造方法について図１Ａ〜１Ｅに基づいて説明する前に、紫外線発光素子１０について、図１Ｅに基づいて説明する。 (Embodiment)
Below, before explaining the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 of this embodiment based on FIG. 1A-1E, the ultraviolet light emitting element 10 is demonstrated based on FIG. 1E.

紫外線発光素子１０は、直方体状のＬＥＤチップ（Light Emitting Diode Chip）である。ＬＥＤチップは、ＬＥＤダイ（Light Emitting Diode die）とも呼ばれる。ここで、紫外線発光素子１０の平面視形状は、例えば、正方形状である。「紫外線発光素子１０の平面視形状」とは、紫外線発光素子１０の厚さ方向の一の方向から見た紫外線発光素子１０の外周形状である。紫外線発光素子１０の平面視でのチップサイズ（chip size）は、例えば、４００μｍ□（４００μｍ×４００μｍ）である。紫外線発光素子１０の平面視形状は、正方形状に限らず、例えば、長方形状等でもよい。   The ultraviolet light emitting element 10 is a rectangular parallelepiped LED chip (Light Emitting Diode Chip). The LED chip is also called an LED die (Light Emitting Diode die). Here, the planar view shape of the ultraviolet light emitting element 10 is, for example, a square shape. The “planar shape of the ultraviolet light emitting element 10” is an outer peripheral shape of the ultraviolet light emitting element 10 as viewed from one direction of the thickness direction of the ultraviolet light emitting element 10. The chip size of the ultraviolet light emitting element 10 in a plan view is, for example, 400 μm □ (400 μm × 400 μm). The planar view shape of the ultraviolet light emitting element 10 is not limited to a square shape, and may be, for example, a rectangular shape.

紫外線発光素子１０は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の順に並んでいる積層体２０を備える。また、紫外線発光素子１０は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の表面において発光層４で覆われていない部位３ａａに直接設けられている負電極８と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａ上に直接設けられている正電極９と、を備える。   The ultraviolet light emitting element 10 includes a stacked body 20 in which an n-type AlGaN semiconductor layer 3, a light emitting layer 4, and a p-type AlGaN semiconductor layer 5 are arranged in this order. Further, the ultraviolet light emitting element 10 includes a negative electrode 8 provided directly on a portion 3aa not covered with the light emitting layer 4 on the surface of the n-type AlGaN semiconductor layer 3, and a surface 5a of the p type AlGaN semiconductor layer 5. And a positive electrode 9 provided directly on.

紫外線発光素子１０は、積層体２０を支持する基板１を更に備える。積層体２０は、基板１の一表面１ａ上に設けられている。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、基板１の一表面１ａからこの順に並んでいる。紫外線発光素子１０は、基板１とｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３との間に介在するバッファ層２を備えるのが好ましい。   The ultraviolet light emitting element 10 further includes a substrate 1 that supports the laminate 20. The stacked body 20 is provided on one surface 1 a of the substrate 1. The n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type AlGaN semiconductor layer 5 are arranged in this order from the one surface 1a of the substrate 1. The ultraviolet light emitting element 10 preferably includes a buffer layer 2 interposed between the substrate 1 and the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3.

紫外線発光素子１０は、メサ構造（mesa structure）１１を有している。メサ構造１１は、バッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５を含む積層体２０の一部を、積層体２０の表面２０ａ側からｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の途中までエッチングすることで形成されている。紫外線発光素子１０は、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａと、積層体２０の表面２０ａと、メサ構造１１の上面１１ａとが、同一の表面により構成される。紫外線発光素子１０は、この紫外線発光素子１０の厚さ方向の一面側に負電極８及び正電極９が配置されている。ここで、「紫外線発光素子１０の厚さ方向の一面」とは、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の発光層４側の表面３ａ上において発光層４に覆われていない部位３ａａ及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａを含む。   The ultraviolet light emitting element 10 has a mesa structure 11. The mesa structure 11 includes a part of the stacked body 20 including the buffer layer 2, the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type AlGaN semiconductor layer 5 from the surface 20 a side of the stacked body 20. The semiconductor layer 3 is formed by etching halfway. In the ultraviolet light emitting element 10, the surface 5 a of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5, the surface 20 a of the stacked body 20, and the upper surface 11 a of the mesa structure 11 are configured by the same surface. In the ultraviolet light emitting element 10, a negative electrode 8 and a positive electrode 9 are disposed on one surface side in the thickness direction of the ultraviolet light emitting element 10. Here, “one surface in the thickness direction of the ultraviolet light-emitting element 10” means a portion 3aa of the n-type AlGaN semiconductor layer 3 on the light emitting layer 4 side that is not covered with the light emitting layer 4 and a p-type AlGaN system. The surface 5a of the semiconductor layer 5 is included.

紫外線発光素子１０は、メサ構造１１の上面１１ａの一部とメサ構造１１の側面１１ｂとｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の表面３ａの一部とに跨って電気絶縁膜（図示せず）が形成されているのが好ましい。電気絶縁膜の材料としては、例えば、ＳｉＯ２等を採用することができる。電気絶縁膜の厚さは、例えば、８００ｎｍである。 In the ultraviolet light emitting element 10, an electrical insulating film (not shown) is formed across a part of the upper surface 11 a of the mesa structure 11, a side surface 11 b of the mesa structure 11, and a part of the surface 3 a of the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3. It is preferable. As a material for the electrical insulating film, for example, SiO 2 can be employed. The thickness of the electrical insulating film is, for example, 800 nm.

積層体２０を支持している基板１は、例えば、サファイア基板である。基板１の一表面１ａ（以下、「第１面１ａ」ともいう）は、（０００１）面、つまり、ｃ面である。また、基板１の第１面１ａは、（０００１）面からのオフ角が、０°〜０．４°である。紫外線発光素子１０は、基板１において第１面１ａとは反対の第２面１ｂが、紫外線を出射させる光取り出し面を構成している。基板１の厚さは、例えば、１００μｍ〜５００μｍである。   The substrate 1 that supports the stacked body 20 is, for example, a sapphire substrate. One surface 1a (hereinafter, also referred to as “first surface 1a”) of the substrate 1 is a (0001) plane, that is, a c-plane. The first surface 1a of the substrate 1 has an off angle from the (0001) plane of 0 ° to 0.4 °. In the ultraviolet light emitting element 10, the second surface 1 b opposite to the first surface 1 a in the substrate 1 constitutes a light extraction surface that emits ultraviolet light. The thickness of the substrate 1 is, for example, 100 μm to 500 μm.

バッファ層２は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の結晶性の向上を目的として設けた層である。紫外線発光素子１０は、バッファ層２を備えることにより、転位密度を低減することが可能となり、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の結晶性の向上を図ることが可能となる。   The buffer layer 2 is a layer provided for the purpose of improving the crystallinity of the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type AlGaN semiconductor layer 5. By providing the buffer layer 2, the ultraviolet light emitting element 10 can reduce the dislocation density and improve the crystallinity of the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type AlGaN semiconductor layer 5. It becomes possible.

バッファ層２は、基板１の一表面１ａ上に直接形成されている。バッファ層２は、例えば、ＡｌxＧａ1-xＮ層（０＜x≦１）により構成されている。バッファ層２の厚さは、例えば、３μｍ以上６μｍ以下である。バッファ層２は、一例として、厚さ４μｍのＡｌＮ層である。 The buffer layer 2 is directly formed on one surface 1 a of the substrate 1. The buffer layer 2 is composed of, for example, an Al x Ga 1-x N layer (0 <x ≦ 1). The thickness of the buffer layer 2 is, for example, 3 μm or more and 6 μm or less. As an example, the buffer layer 2 is an AlN layer having a thickness of 4 μm.

紫外線発光素子１０において、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、発光層４へ電子を輸送するための層である。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、ｎ型Ｉｎx1Ａｌy1Ｇａ1-x1-y1Ｎ層（０≦x1＜１、０＜y1＜１、０＜x1+y1＜１）により構成されている。Ｉｎの組成比x1は、例えば、０以上０．１以下である。Ａｌの組成比y1は、例えば、０．３以上１未満であるのが好ましく、０．５以上１未満であるのがより好ましい。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、Ｓｉを含有している。言い換えれば、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、ドナー不純物としてＳｉを含有している。 In the ultraviolet light emitting element 10, the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 is a layer for transporting electrons to the light emitting layer 4. The n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 is composed of n-type In x1 Al y1 Ga 1-x1-y1 N layers (0 ≦ x1 <1, 0 <y1 <1, 0 <x1 + y1 <1). The In composition ratio x1 is, for example, 0 or more and 0.1 or less. For example, the Al composition ratio y1 is preferably 0.3 or more and less than 1, and more preferably 0.5 or more and less than 1. The n-type AlGaN semiconductor layer 3 contains Si. In other words, the n-type AlGaN semiconductor layer 3 contains Si as a donor impurity.

ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、負電極８との良好なオーミック接触（ohmic contact）を実現するためのｎ型コンタクト層を兼ねている。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３のＳｉの濃度は、例えば、５×１０18ｃｍ-3以上５×１０19ｃｍ-3以下である。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の厚さは、例えば、１μｍ以上３μｍ以下である。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３は、一例として、厚さ２μｍのｎ型Ａｌ0.60Ｇａ0.40Ｎ層である。本明細書において、Ｓｉの濃度は、例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）によって測定した値である。 The n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 also serves as an n-type contact layer for realizing good ohmic contact with the negative electrode 8. The Si concentration of the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 is, for example, not less than 5 × 10 18 cm −3 and not more than 5 × 10 19 cm −3 . The thickness of the n-type AlGaN semiconductor layer 3 is, for example, not less than 1 μm and not more than 3 μm. For example, the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 is an n-type Al 0.60 Ga 0.40 N layer having a thickness of 2 μm. In this specification, the Si concentration is a value measured by, for example, SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy).

積層体２０の厚さ方向においてｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３とｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５との間にある発光層４は、多重量子井戸構造を有するのが好ましい。多重量子井戸構造は、複数の障壁層と複数の井戸層とが積層体２０の厚さ方向において交互に並んでいる。発光層４は、井戸層に注入された２種類のキャリア（電子、正孔）の再結合により光（紫外線）を放射する層である。   The light emitting layer 4 between the n-type AlGaN semiconductor layer 3 and the p-type AlGaN semiconductor layer 5 in the thickness direction of the stacked body 20 preferably has a multiple quantum well structure. In the multiple quantum well structure, a plurality of barrier layers and a plurality of well layers are alternately arranged in the thickness direction of the stacked body 20. The light emitting layer 4 is a layer that emits light (ultraviolet rays) by recombination of two types of carriers (electrons and holes) injected into the well layer.

複数の井戸層の各々は、第１のＩｎa1Ａｌb1Ｇａ1-a1-b1Ｎ層（０≦a1＜１、０＜b1＜１、０＜a1+b1＜１）により構成されている。複数の障壁層の各々は、複数の井戸層よりもＡｌの組成比が大きな第２のＩｎa2Ａｌb2Ｇａ1-a2-b2Ｎ層（０≦a2＜１、０＜b2＜１、０＜a2+b2＜１）により構成されている。 Each of the plurality of well layers is constituted by a first In a1 Al b1 Ga 1-a1-b1 N layer (0 ≦ a1 <1, 0 <b1 <1, 0 <a1 + b1 <1). Each of the plurality of barrier layers includes a second In a2 Al b2 Ga 1 -a2-b2 N layer (0 ≦ a2 <1, 0 <b2 <1, 0 <) having a larger Al composition ratio than the plurality of well layers. a2 + b2 <1).

紫外線発光素子１０は、ＵＶ−Ｃの波長域の紫外線を放射するように発光層４の井戸層を構成してある。「ＵＶ−Ｃの波長域」とは、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。   The ultraviolet light emitting element 10 is configured with a well layer of the light emitting layer 4 so as to emit ultraviolet rays in a UV-C wavelength region. The “wavelength range of UV-C” is, for example, 100 nm to 280 nm according to the classification according to the wavelength of ultraviolet rays by the International Commission on Illumination (CIE).

紫外線発光素子１０における発光層４は、井戸層及び障壁層それぞれの数を４つずつとしてある。井戸層の厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下である。障壁層の厚さは、例えば、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。井戸層は、一例として厚さ２ｎｍのＡｌ0.45Ｇａ0.55Ｎ層である。障壁層は、一例として、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.60Ｇａ0.40Ｎ層である。紫外線発光素子１０の発光スペクトルにおける発光ピーク波長は、２７５ｎｍ程度である。ここでいう「発光ピーク波長」は、室温（２７℃）での主発光ピーク波長である。 The light emitting layer 4 in the ultraviolet light emitting element 10 has four well layers and four barrier layers. The thickness of the well layer is, for example, not less than 0.5 nm and not more than 3 nm. The thickness of the barrier layer is, for example, 2 nm or more and 20 nm or less. The well layer is, for example, an Al 0.45 Ga 0.55 N layer having a thickness of 2 nm. As an example, the barrier layer is an Al 0.60 Ga 0.40 N layer having a thickness of 10 nm. The emission peak wavelength in the emission spectrum of the ultraviolet light emitting element 10 is about 275 nm. The “emission peak wavelength” here is the main emission peak wavelength at room temperature (27 ° C.).

紫外線発光素子１０において、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、発光層４へ正孔を輸送するための層である。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、ｐ型Ｉｎx2Ａｌy2Ｇａ1-x2-y2Ｎ層（０≦x2＜１、０＜y2＜１、０＜x2+y2＜１）により構成されている。Ｉｎの組成比x2は、例えば、０以上０．１以下である。Ａｌの組成比y2は、例えば、０．３以上１未満であるのが好ましく、０．５以上１未満であるのがより好ましい。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、アクセプタ不純物としてＭｇを含有している。本明細書において、Ｍｇの濃度は、例えば、ＳＩＭＳによって測定した値である。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５におけるアクセプタ不純物は、Ｍｇに限らず、例えば、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｂｅ等でもよい。 In the ultraviolet light emitting element 10, the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is a layer for transporting holes to the light emitting layer 4. The p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is composed of p-type In x2 Al y2 Ga 1 -x2-y2 N layers (0 ≦ x2 <1, 0 <y2 <1, 0 <x2 + y2 <1). The In composition ratio x2 is, for example, 0 or more and 0.1 or less. For example, the Al composition ratio y2 is preferably 0.3 or more and less than 1, and more preferably 0.5 or more and less than 1. The p-type AlGaN semiconductor layer 5 contains Mg as an acceptor impurity. In this specification, the Mg concentration is a value measured by SIMS, for example. The acceptor impurity in the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is not limited to Mg, and may be, for example, Zn, Ca, Cd, Be, or the like.

ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、正電極９との良好なオーミック接触を実現するためのｐ型コンタクト層を兼ねている。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５のＭｇの濃度は、例えば、１×１０19ｃｍ-3以上２×１０20ｃｍ-3以下である。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の厚さは、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５は、一例として、厚さ５０ｎｍ、Ｍｇ濃度１．５×１０20ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.70Ｇａ0.30Ｎ層である。本明細書において、Ｍｇ濃度は、例えば、ＳＩＭＳによって測定した値である。 The p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 also serves as a p-type contact layer for realizing good ohmic contact with the positive electrode 9. The concentration of Mg in the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is, for example, 1 × 10 19 cm −3 or more and 2 × 10 20 cm −3 or less. The thickness of the p-type AlGaN semiconductor layer 5 is, for example, 20 nm to 100 nm. For example, the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is a p-type Al 0.70 Ga 0.30 N layer having a thickness of 50 nm and an Mg concentration of 1.5 × 10 20 cm −3 . In this specification, the Mg concentration is a value measured by SIMS, for example.

本明細書において、組成比は、例えば、ＥＤＸ法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）による組成分析で求めることができる。組成比の相対的な大小関係を議論する上では、組成比は、ＥＤＸ法に限らず、例えば、オージェ電子分光法（Auger Electron Spectroscopy）による組成分析で求めた値でもよい。また、組成比は、例えば、Ｘ線回折測定から得られる格子定数を基に、ベガード則（Vegard’s law）を用いて求めた大凡の値でもよい。   In the present specification, the composition ratio can be determined by, for example, composition analysis by the EDX method (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). In discussing the relative magnitude relationship of the composition ratio, the composition ratio is not limited to the EDX method, and may be a value obtained by, for example, composition analysis by Auger Electron Spectroscopy. Further, the composition ratio may be an approximate value obtained by using the Vegard's law based on the lattice constant obtained from the X-ray diffraction measurement, for example.

負電極８は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３とオーミック接触を得るために、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の表面３ａ上において発光層４に覆われていない部位３ａａ上に形成されているコンタクト用電極である。負電極８は、一例として、第１のＡｌ層と第１のＮｉ層と第２のＡｌ層と第２のＮｉ層とＡｕ層との積層膜（以下、「第１積層膜」ともいう）をｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の部位３ａａ上に形成してから、アニール処理を行い、徐冷を行うことにより形成されている。第１積層膜は、一例として、第１のＡｌ層、第１のＮｉ層、第２のＡｌ層、第２のＮｉ層及びＡｕ層の厚さを、それぞれ、２００ｎｍ、３０ｎｍ、２００ｎｍ、３０ｎｍ及び２００ｎｍに設定してある。ここで、負電極８は、ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織により構成されている。「凝固組織」とは、溶融金属が固体に変態する結果生成した結晶組織を意味する。言い換えれば、「凝固組織」は、ＮｉとＡｌとを含む溶融金属が凝固することにより形成された溶融凝固組織である。ＮｉとＡｌとを主成分とする凝固組織は、例えば、不純物としてＡｕ及びＮを含んでいてもよい。凝固組織は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の部位３ａａに接する複数のＮｉ初晶と、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の部位３ａａに接するＡｌＮｉ共晶と、が混在している。ＡｌＮｉ共晶は、Ａｌの組成比が９６〜９７ａｔ％程度であるから、Ｎｉに比べてＡｌがリッチなＡｌリッチ（Al-rich）の組織である。負電極８を構成している凝固組織は、複数のＮｉ初晶が主として接触抵抗の低減に寄与し、ＡｌＮｉ共晶が主としてシート抵抗の低減に寄与している、と推考される。Ｎｉ初晶は、例えば、不純物としてＡｕとＮとを含んでいるのが好ましい。Ｎｉ初晶が不純物としてＮを含んでいる理由としては、Ｎｉ初晶が結晶成長するときにｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３から一部のＮを引き抜いて固溶する推定メカニズムが考えられる。ＡｌＮｉ共晶は、例えば、不純物としてＡｕを含んでいてもよい。Ｎｉ初晶は、樹枝状結晶であり、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の厚さ方向に直交する断面形状が樹枝状であるのが好ましい。   The negative electrode 8 is for contact formed on the surface 3 a of the n-type AlGaN semiconductor layer 3 and not covered with the light emitting layer 4 in order to obtain ohmic contact with the n-type AlGaN semiconductor layer 3. Electrode. The negative electrode 8 is, for example, a laminated film of a first Al layer, a first Ni layer, a second Al layer, a second Ni layer, and an Au layer (hereinafter also referred to as “first laminated film”). Is formed on the portion 3aa of the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3, and then annealed and slowly cooled. As an example, the first laminated film has the thicknesses of the first Al layer, the first Ni layer, the second Al layer, the second Ni layer, and the Au layer, which are 200 nm, 30 nm, 200 nm, 30 nm, and It is set to 200 nm. Here, the negative electrode 8 is composed of a solidified structure mainly composed of Ni and Al. The “solidified structure” means a crystal structure formed as a result of transformation of a molten metal into a solid. In other words, the “solidified structure” is a molten solidified structure formed by solidification of a molten metal containing Ni and Al. The solidified structure mainly composed of Ni and Al may contain, for example, Au and N as impurities. In the solidified structure, a plurality of Ni primary crystals in contact with the portion 3aa of the n-type AlGaN semiconductor layer 3 and an AlNi eutectic in contact with the portion 3aa of the n-type AlGaN semiconductor layer 3 are mixed. Since the AlNi eutectic has an Al composition ratio of about 96 to 97 at%, it is an Al-rich structure in which Al is richer than Ni. In the solidification structure constituting the negative electrode 8, it is presumed that a plurality of Ni primary crystals mainly contribute to the reduction of contact resistance, and the AlNi eutectic mainly contributes to the reduction of sheet resistance. The Ni primary crystal preferably contains, for example, Au and N as impurities. The reason why the Ni primary crystal contains N as an impurity is considered to be an estimated mechanism in which a part of N is extracted from the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 to form a solid solution when the Ni primary crystal grows. For example, the AlNi eutectic may contain Au as an impurity. The Ni primary crystal is a dendritic crystal, and the cross-sectional shape perpendicular to the thickness direction of the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 is preferably dendritic.

なお、負電極８は、ＮｉとＡｌとを主成分とする構成に限らず、例えば、ＴｉとＡｌとを主成分とする構成でもよい。   Note that the negative electrode 8 is not limited to a configuration having Ni and Al as main components, and may have a configuration having Ti and Al as main components, for example.

正電極９は、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５とオーミック接触を得るために、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａ上に形成されているコンタクト用電極である。正電極９は、一例としてＮｉ層とＡｕ層との積層膜（以下、「第２積層膜」ともいう）をｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａ上に形成してから、アニール処理を行うことにより形成されている。第２積層膜は、一例として、Ｎｉ層及びＡｕ層の厚さを、それぞれ、２０ｎｍ、１５０ｎｍに設定してある。   The positive electrode 9 is a contact electrode formed on the surface 5 a of the p-type AlGaN semiconductor layer 5 in order to obtain ohmic contact with the p-type AlGaN semiconductor layer 5. For example, the positive electrode 9 is formed by forming a laminated film of an Ni layer and an Au layer (hereinafter also referred to as “second laminated film”) on the surface 5 a of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 and then performing an annealing process. It is formed by. For example, in the second laminated film, the thicknesses of the Ni layer and the Au layer are set to 20 nm and 150 nm, respectively.

紫外線発光素子１０は、負電極８上に、第１パッド電極（図示せず）を備えているのが好ましい。第１パッド電極は、外部接続用電極である。第１パッド電極は、例えば、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜である。第１パッド電極は、負電極８に電気的に接続される。第１パッド電極は、負電極８を覆っているのが好ましい。   The ultraviolet light emitting element 10 preferably includes a first pad electrode (not shown) on the negative electrode 8. The first pad electrode is an external connection electrode. The first pad electrode is, for example, a laminated film of a Ti film and an Au film. The first pad electrode is electrically connected to the negative electrode 8. The first pad electrode preferably covers the negative electrode 8.

また、紫外線発光素子１０は、正電極９上に、第２パッド電極（図示せず）を備えているのが好ましい。第２パッド電極は、外部接続用電極である。第２パッド電極は、例えば、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜である。第２パッド電極は、正電極９に電気的に接続される。第２パッド電極は、正電極９を覆っているのが好ましい。   The ultraviolet light emitting element 10 preferably includes a second pad electrode (not shown) on the positive electrode 9. The second pad electrode is an external connection electrode. The second pad electrode is, for example, a laminated film of a Ti film and an Au film. The second pad electrode is electrically connected to the positive electrode 9. The second pad electrode preferably covers the positive electrode 9.

紫外線発光素子１０は、ＵＶ−Ｃの波長域に限らず、例えば、ＵＶ−Ｂの波長域の紫外線を放射するように構成されていてもよい。「ＵＶ−Ｂの波長域」とは、例えば国際照明委員会における紫外線の波長による分類によれば、２８０ｎｍ〜３１５ｎｍである。   The ultraviolet light emitting element 10 is not limited to the UV-C wavelength range, and may be configured to emit ultraviolet rays in the UV-B wavelength range, for example. The “UV-B wavelength range” is, for example, 280 nm to 315 nm according to the classification by the wavelength of ultraviolet rays in the International Commission on Illumination.

以下では、紫外線発光素子１０の製造方法について図１Ａ〜１Ｅに基づいて説明する。   Below, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 is demonstrated based on FIG.

紫外線発光素子１０の製造方法では、まず、複数の紫外線発光素子１０それぞれの基板１の元になるウェハ１００を準備する。ウェハ１００は、例えば、サファイアウェハである。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, first, a wafer 100 that serves as a base for the substrate 1 of each of the plurality of ultraviolet light emitting elements 10 is prepared. The wafer 100 is, for example, a sapphire wafer.

紫外線発光素子１０の製造方法では、ウェハ１００を準備した後、ウェハ１００の前処理を行ってから、ウェハ１００をＭＯＶＰＥ（metal organic vapor phase epitaxy）装置の反応炉内に導入し、その後、ウェハ１００の第１面１０１上に、積層体２０の元になるエピタキシャル層２１をＭＯＶＰＥ法により成長させる（図１Ａ参照）。エピタキシャル層２１は、バッファ層２と、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３と、発光層４と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の元になるＡｌＧａＮ系半導体層６と、を含む多層エピタキシャル層である。ウェハ１００の第１面１０１は、基板１の第１面１ａに相当する表面である。ＭＯＶＰＥ法において、Ａｌの原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）を採用するのが好ましい。Ｇａの原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を採用するのが好ましい。Ｉｎの原料ガスとしては、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を採用するのが好ましい。Ｎの原料ガスとしては、ＮＨ3を採用するのが好ましい。ｎ型導電性を付与する不純物であるＳｉの原料ガスとしては、テトラエチルシラン（ＴＥＳｉ）を採用するのが好ましい。ｐ型導電性に寄与する不純物であるＭｇの原料ガスとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を採用するのが好ましい。各原料ガスそれぞれのキャリアガスとしては、例えば、Ｈ2ガスを採用するのが好ましい。各原料ガスは、特に限定されず、例えば、Ｇａの原料ガスとしてトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、Ｎの原料ガスとしてヒドラジン誘導体、Ｓｉの原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）を採用してもよい。エピタキシャル層２１の成長条件は、バッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びＡｌＧａＮ系半導体層６それぞれについて、基板温度、Ｖ／III比、各原料ガスの供給量、成長圧力等を適宜設定すればよい。「基板温度」とは、ウェハ１００の温度を意味する。「基板温度」は、例えば、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内においてウェハ１００を支持するサセプタ（susceptor）の温度を代用することができる。「Ｖ／III比」とは、III族元素の原料ガス（Ａｌの原料ガス、Ｇａの原料ガス、Ｉｎの原料ガス）のモル供給量［μmol/min］に対するＶ族元素であるＮの原料ガスのモル供給量［μmol/min］との比である。「成長圧力」とは、各原料ガス及び各キャリアガスをＭＯＶＰＥ装置の反応炉内に供給している状態における反応炉内の圧力である。基板温度は、熱電対により測定したサセプタの温度を代用することができる。バッファ層２を成長するときには、例えば、原料ガスとしてＴＭＡｌ及びＮＨ3を反応炉内に供給し、かつ成長圧力を４０ｋＰａ、基板温度を１３００℃とする。ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３を成長するときには、例えば、原料ガスとしてＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＮＨ3を及びＴＥＳｉを反応炉内に導入し、かつ成長圧力を２０ｋＰａ、基板温度を１１００℃とする。発光層４を成長するときには、例えば、原料ガスとしてＴＭＡｌ、ＴＭＧａ及びＮＨ3を反応炉内に導入し、かつ成長圧力を２０ｋＰａ、基板温度を１１００℃とする。ＡｌＧａＮ系半導体層６を成長するときには、例えば、原料ガスとしてＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＮＨ3及びＣｐ2Ｍｇを供給し、かつ成長圧力を２０ｋＰａ、基板温度を１１００℃とする。 In the method of manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the wafer 100 is prepared, the wafer 100 is pretreated, and then the wafer 100 is introduced into a reaction furnace of a MOVPE (metal organic vapor phase epitaxy) apparatus. On the first surface 101, an epitaxial layer 21 that is the basis of the stacked body 20 is grown by the MOVPE method (see FIG. 1A). The epitaxial layer 21 is a multilayer epitaxial layer including the buffer layer 2, the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the AlGaN semiconductor layer 6 that is the basis of the p-type AlGaN semiconductor layer 5. The first surface 101 of the wafer 100 is a surface corresponding to the first surface 1 a of the substrate 1. In the MOVPE method, it is preferable to employ trimethylaluminum (TMAl) as the Al source gas. Trimethylgallium (TMGa) is preferably employed as the Ga source gas. Trimethylindium (TMIn) is preferably used as the In source gas. As the N source gas, NH 3 is preferably employed. It is preferable to employ tetraethylsilane (TESi) as a source gas of Si that is an impurity imparting n-type conductivity. It is preferable to employ biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) as a source gas for Mg, which is an impurity contributing to p-type conductivity. For example, H 2 gas is preferably used as the carrier gas of each source gas. Each source gas is not particularly limited. For example, triethylgallium (TEGa) may be employed as a Ga source gas, hydrazine derivative may be employed as a N source gas, and monosilane (SiH 4 ) may be employed as a Si source gas. The growth conditions of the epitaxial layer 21 are the substrate temperature, the V / III ratio, the supply amount of each source gas, the growth pressure, etc. for each of the buffer layer 2, the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4 and the AlGaN semiconductor layer 6. May be set as appropriate. “Substrate temperature” means the temperature of the wafer 100. As the “substrate temperature”, for example, the temperature of a susceptor that supports the wafer 100 in the reaction furnace of the MOVPE apparatus can be substituted. “V / III ratio” means a source gas of N which is a group V element with respect to a molar supply amount [μmol / min] of a group III element source gas (Al source gas, Ga source gas, In source gas) It is a ratio with the molar supply amount [μmol / min]. The “growth pressure” is the pressure in the reaction furnace in a state where each source gas and each carrier gas are supplied into the reaction furnace of the MOVPE apparatus. As the substrate temperature, the temperature of the susceptor measured by a thermocouple can be substituted. When growing the buffer layer 2, for example, TMAl and NH 3 are supplied into the reactor as source gases, the growth pressure is 40 kPa, and the substrate temperature is 1300 ° C. When growing the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3, for example, TMAl, TMGa, NH 3 and TESi are introduced into the reactor as source gases, the growth pressure is set to 20 kPa, and the substrate temperature is set to 1100 ° C. When the light emitting layer 4 is grown, for example, TMAl, TMGa, and NH 3 are introduced into the reactor as source gases, the growth pressure is set to 20 kPa, and the substrate temperature is set to 1100 ° C. When the AlGaN-based semiconductor layer 6 is grown, for example, TMAl, TMGa, NH 3 and Cp 2 Mg are supplied as source gases, the growth pressure is 20 kPa, and the substrate temperature is 1100 ° C.

紫外線発光素子１０の製造方法では、ウェハ１００の第１面１０１上にエピタキシャル層２１を成長させる第１工程の後、エピタキシャル層２１が成長されているウェハをＭＯＶＰＥ装置から取り出す。以下では、少なくともウェハ１００とエピタキシャル層２１とを備えた構造体を、エピタキシャルウェハ１２０と称する。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the first step of growing the epitaxial layer 21 on the first surface 101 of the wafer 100, the wafer on which the epitaxial layer 21 is grown is taken out from the MOVPE apparatus. Hereinafter, a structure including at least the wafer 100 and the epitaxial layer 21 is referred to as an epitaxial wafer 120.

紫外線発光素子１０の製造方法では、ＭＯＶＰＥ装置から取り出したエピタキシャルウェハ１２０を第１のアニール装置１３０に導入し、ＡｌＧａＮ系半導体層６のＭｇ（ｐ型不純物）を活性化するための第１の加熱処理を行う（図１Ｂ参照）。第１の加熱処理は、ＡｌＧａＮ系半導体層６中の水素を除去（脱離）させるためにＡｌＧａＮ系半導体層６を加熱する処理である。「ＡｌＧａＮ系半導体層６中の水素を除去する」とは、ＡｌＧａＮ系半導体層６中の全部の水素に限らず、一部の水素を除去することを含む概念である。第１の加熱処理を行うことにより、ＡｌＧａＮ系半導体層６の正孔濃度を高めることができ、ｐ型導電性を向上させることができる。これは、第１の加熱処理を行うことにより、ＡｌＧａＮ系半導体層６中においてＭｇと結合しているＨが除去され、Ｍｇが活性化されると推考される。正孔濃度は、例えば、ホール測定の結果から求められるキャリア濃度（carrier concentration）である。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, the epitaxial wafer 120 taken out from the MOVPE apparatus is introduced into the first annealing apparatus 130, and first heating for activating Mg (p-type impurities) in the AlGaN-based semiconductor layer 6 is performed. Processing is performed (see FIG. 1B). The first heat treatment is a treatment for heating the AlGaN semiconductor layer 6 in order to remove (desorb) hydrogen in the AlGaN semiconductor layer 6. “Removing hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer 6” is a concept including removing not only all of the hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer 6 but also part of the hydrogen. By performing the first heat treatment, the hole concentration of the AlGaN-based semiconductor layer 6 can be increased, and the p-type conductivity can be improved. This is presumed that by performing the first heat treatment, H bonded to Mg in the AlGaN-based semiconductor layer 6 is removed and Mg is activated. The hole concentration is, for example, a carrier concentration obtained from the result of hole measurement.

第１の加熱処理を行うための第１のアニール装置１３０としては、例えば、ランプアニール装置（Lamp Annealing Apparatus）、電気炉アニール装置等を採用することができる。第１の加熱処理の条件（第１のアニール条件）は、例えば、アニール温度が６００℃〜１０００℃、アニール時間が１０分〜５０分である。第１のアニール条件は、一例として、アニール温度が７５０℃、アニール時間が１０分である。第１の加熱処理は、例えば、不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。不活性ガスは、Ｎ2ガスが好ましい。これにより、第１の加熱処理を行っているときに、ＡｌＧａＮ系半導体層６の構成元素であるＮの脱離を抑制することが可能となり、Ｎの脱離に起因したＡｌＧａＮ系半導体層６の欠陥の発生を抑制することが可能となると推考される。第１の加熱処理では、エピタキシャルウェハ１２０全体を加熱するようにしているが、これに限らず、少なくともＡｌＧａＮ系半導体層６を加熱すればよい。また、第１の加熱処理は、第１のアニール装置１３０において行う場合に限らず、例えば、ＭＯＶＰＥ装置からエピタキシャルウェハ１２０を取り出す前にＭＯＶＰＥ装置の反応炉内で行ってもよい。 As the first annealing apparatus 130 for performing the first heat treatment, for example, a lamp annealing apparatus, an electric furnace annealing apparatus, or the like can be employed. The first heat treatment condition (first annealing condition) is, for example, an annealing temperature of 600 ° C. to 1000 ° C. and an annealing time of 10 minutes to 50 minutes. As an example of the first annealing condition, the annealing temperature is 750 ° C. and the annealing time is 10 minutes. For example, the first heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas is preferably N 2 gas. This makes it possible to suppress the desorption of N, which is a constituent element of the AlGaN-based semiconductor layer 6, during the first heat treatment, and the AlGaN-based semiconductor layer 6 caused by the N desorption. It is assumed that the occurrence of defects can be suppressed. In the first heat treatment, the entire epitaxial wafer 120 is heated. However, the present invention is not limited to this, and at least the AlGaN-based semiconductor layer 6 may be heated. Further, the first heat treatment is not limited to being performed in the first annealing apparatus 130, and may be performed, for example, in a reaction furnace of the MOVPE apparatus before the epitaxial wafer 120 is taken out from the MOVPE apparatus.

ところで、本願発明者らは、第１の加熱処理までが終了した評価用の第１サンプルについて、ＡｌＧａＮ系半導体層６（ｐ型Ａｌ0.70Ｇａ0.30Ｎ層）の不純物の濃度をＳＩＭＳにより評価した。その結果、ＡｌＧａＮ系半導体層６の不純物の濃度に関しては、Ｍｇの濃度が１．５×１０20ｃｍ-3、Ｏの濃度が１．０×１０18ｃｍ-3であり、Ｍｇの濃度に対するＯの濃度の割合が６．６７％であった。また、本願発明者らは、ＡｌＧａＮ系半導体層６に代えて成長させたＧａＮ層（Ｍｇを含有させたＧａＮ）に対して第１の加熱処理まで行った評価用の第２サンプルについて、ｐ型ＧａＮ層の不純物の濃度をＳＩＭＳにより評価した。その結果、ｐ型ＧａＮ層の不純物の濃度に関しては、Ｍｇの濃度が１．５×１０19ｃｍ-3、Ｏの濃度が検出限界未満（５．０×１０16ｃｍ-3未満）であり、Ｍｇの濃度に対するＯの濃度の割合が０．０３％未満であった。そして、本願発明者らは、ＡｌＧａＮ系半導体層６（ｐ型Ａｌ0.70Ｇａ0.30Ｎ層）の正孔濃度がｐ型ＧａＮと比べて低くなる原因の一つが、ＡｌＧａＮ系半導体層６（ｐ型Ａｌ0.70Ｇａ0.30Ｎ層）中のＭｇの濃度とＯの濃度との濃度比が大きいことにあると考えた。 By the way, the inventors of the present application evaluated the impurity concentration of the AlGaN-based semiconductor layer 6 (p-type Al 0.70 Ga 0.30 N layer) by SIMS for the first sample for evaluation after the first heat treatment was completed. As a result, regarding the impurity concentration of the AlGaN-based semiconductor layer 6, the Mg concentration is 1.5 × 10 20 cm −3 , the O concentration is 1.0 × 10 18 cm −3 , and the O concentration relative to the Mg concentration is The concentration ratio was 6.67%. In addition, the inventors of the present application conducted a p-type test on the second sample for evaluation performed up to the first heat treatment on the GaN layer (GaN containing Mg) grown in place of the AlGaN-based semiconductor layer 6. The impurity concentration of the GaN layer was evaluated by SIMS. As a result, regarding the impurity concentration of the p-type GaN layer, the Mg concentration is 1.5 × 10 19 cm −3 and the O concentration is less than the detection limit (less than 5.0 × 10 16 cm −3 ), The ratio of the O concentration to the Mg concentration was less than 0.03%. The inventors of the present application have one reason that the hole concentration of the AlGaN-based semiconductor layer 6 (p-type Al 0.70 Ga 0.30 N layer) is lower than that of the p-type GaN. It was thought that the concentration ratio between the Mg concentration in the 0.70 Ga 0.30 N layer) and the O concentration was large.

そこで、本願発明者らは、紫外線発光素子１０の製造方法では、ＡｌＧａＮ系半導体層６に対して第１の加熱処理を行う第２工程の後、第１のアニール装置１３０からエピタキシャルウェハ１２０を取り出してから、エピタキシャルウェハ１２０を第２のアニール装置１４０に導入し、ＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを脱離させるための第２の加熱処理を行うようにした（図１Ｃ参照）。第２の加熱処理は、ＡｌＧａＮ系半導体層６の表面を、水素を含まない還元性を有する物質に接するようにして加熱する処理である。「ＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを除去する」とは、ＡｌＧａＮ系半導体層６中の全部の酸素に限らず、一部の酸素を除去することを含む概念である。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法では、ＡｌＧａＮ系半導体層６のＯと還元性を有する物質との還元反応によりＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを除去でき、かつ、第２の加熱処理中にＡｌＧａＮ系半導体層６中にＨが取り込まれるのを抑制することが可能となる。第２の加熱処理を行うことにより、ＡｌＧａＮ系半導体層６からＯが除去されたｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５が形成される。還元性を有する物質は、一例として、還元性ガスである。還元性ガスは、例えば、ＣＯガスである。還元性ガスは、ＣＯガスに限らず、例えば、ＮＯ（一酸化窒素）ガス等でもよい。また、第２の加熱処理では、ＡｌＧａＮ系半導体層６の表面を還元性ガスのみに接するようにしてＡｌＧａＮ系半導体層６を加熱する場合に限らず、例えば、ＡｌＧａＮ系半導体層６の表面を還元性ガス及び不活性ガス（例えば、Ｎ2ガス）に接するようにしてＡｌＧａＮ系半導体層６を加熱するようにしてもよい。 Accordingly, the inventors of the present invention take out the epitaxial wafer 120 from the first annealing apparatus 130 after the second step of performing the first heat treatment on the AlGaN-based semiconductor layer 6 in the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10. After that, the epitaxial wafer 120 was introduced into the second annealing device 140, and the second heat treatment for desorbing O in the AlGaN-based semiconductor layer 6 was performed (see FIG. 1C). The second heat treatment is a treatment for heating the surface of the AlGaN-based semiconductor layer 6 so as to be in contact with a reducing substance that does not contain hydrogen. “Removing O in the AlGaN-based semiconductor layer 6” is a concept including removing not only all of the oxygen in the AlGaN-based semiconductor layer 6 but also part of oxygen. Thereby, in the manufacturing method of the ultraviolet light-emitting device 10, O in the AlGaN-based semiconductor layer 6 can be removed by a reduction reaction between O in the AlGaN-based semiconductor layer 6 and a reducing substance, and the second heat treatment is being performed. In addition, it is possible to suppress the incorporation of H into the AlGaN-based semiconductor layer 6. By performing the second heat treatment, the p-type AlGaN semiconductor layer 5 in which O is removed from the AlGaN semiconductor layer 6 is formed. An example of the reducing substance is a reducing gas. The reducing gas is, for example, CO gas. The reducing gas is not limited to CO gas, and may be NO (nitrogen monoxide) gas, for example. The second heat treatment is not limited to heating the AlGaN semiconductor layer 6 so that the surface of the AlGaN semiconductor layer 6 is in contact with only the reducing gas. For example, the surface of the AlGaN semiconductor layer 6 is reduced. The AlGaN-based semiconductor layer 6 may be heated so as to be in contact with a reactive gas and an inert gas (for example, N 2 gas).

第２の加熱処理を行うための第２のアニール装置１４０としては、例えば、ランプアニール装置、電気炉アニール装置等を採用することができる。第２の加熱処理の条件（第２のアニール条件）は、例えば、アニール温度が４００℃〜１０００℃、アニール時間が１０分〜５０分である。アニール温度は、ＡｌＧａＮ系半導体層６の分解、Ｎの脱離等を防ぐ観点から、ＡｌＧａＮ系半導体層６の成長温度以下であるのが好ましい。これにより、第２の加熱処理を行っているときに、ＡｌＧａＮ系半導体層６の欠陥の発生を抑制することが可能になると推考される。第２の加熱処理では、エピタキシャルウェハ１２０全体を加熱するようにしているが、これに限らず、少なくともＡｌＧａＮ系半導体層６を加熱すればよい。また、第２の加熱処理は、第２のアニール装置１４０において行う場合に限らず、例えば、第１のアニール装置１３０からエピタキシャルウェハ１２０を取り出す前に第１のアニール装置１３０において行ってもよい。また、第２の加熱処理は、ＭＯＶＰＥ装置からエピタキシャルウェハ１２０を取り出す前にＭＯＶＰＥ装置の反応炉内で行ってもよい。   As the second annealing apparatus 140 for performing the second heat treatment, for example, a lamp annealing apparatus, an electric furnace annealing apparatus, or the like can be employed. The conditions for the second heat treatment (second annealing conditions) are, for example, an annealing temperature of 400 ° C. to 1000 ° C. and an annealing time of 10 minutes to 50 minutes. The annealing temperature is preferably equal to or lower than the growth temperature of the AlGaN-based semiconductor layer 6 from the viewpoint of preventing decomposition of the AlGaN-based semiconductor layer 6, desorption of N, and the like. Thus, it is assumed that it is possible to suppress the occurrence of defects in the AlGaN-based semiconductor layer 6 during the second heat treatment. In the second heat treatment, the entire epitaxial wafer 120 is heated. However, the present invention is not limited to this, and at least the AlGaN-based semiconductor layer 6 may be heated. The second heat treatment is not limited to being performed in the second annealing apparatus 140, and may be performed in the first annealing apparatus 130 before the epitaxial wafer 120 is taken out from the first annealing apparatus 130, for example. Further, the second heat treatment may be performed in a reactor of the MOVPE apparatus before the epitaxial wafer 120 is taken out from the MOVPE apparatus.

紫外線発光素子１０の製造方法では、ＡｌＧａＮ系半導体層６に対して第２の加熱処理を行う第３工程の後、第２のアニール装置１４０からエピタキシャルウェハ１２０を取り出した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術等を利用してメサ構造１１を形成する（図１Ｄ参照）。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the third step of performing the second heat treatment on the AlGaN-based semiconductor layer 6, the epitaxial wafer 120 is taken out from the second annealing apparatus 140, and then the photolithography technique and the etching are performed. The mesa structure 11 is formed using technology or the like (see FIG. 1D).

紫外線発光素子１０の製造方法では、メサ構造１１を形成する第４工程の後、電気絶縁膜（図示せず）を形成する。電気絶縁膜は、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等の薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して形成することができる。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the fourth step of forming the mesa structure 11, an electrical insulating film (not shown) is formed. The electrical insulating film can be formed using a thin film forming technique such as a chemical vapor deposition (CVD) method, a photolithography technique, and an etching technique.

紫外線発光素子１０の製造方法では、上述の電気絶縁膜を形成する第５工程の後、負電極８及び正電極９を形成する（図１Ｅ参照）。負電極８を形成するには、まず、エピタキシャルウェハ１２０の表面に、負電極８の形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第１レジスト層を形成する。その後には、例えば、厚さ１００ｎｍの第１のＡｌ層、厚さ２０ｎｍの第１のＮｉ層、厚さ１００ｎｍの第２のＡｌ層、厚さ２０ｎｍの第２のＮｉ層及び厚さ１００ｎｍのＡｕ層を積層した第１積層膜を蒸着法により形成する。第１積層膜を形成した後には、リフトオフを行うことにより、第１レジスト層及び第１レジスト層上の不要膜（第１積層膜のうち第１レジスト層上に形成されている部分）を除去することで第１積層膜をパターニングする。その後には、アニール処理を行う。アニール処理は、負電極８とｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３との接触をオーミック接触とするための処理である。第１積層膜の積層構造及び各厚さは、一例であり、特に限定されない。アニール処理は、Ｎ2ガス雰囲気中でのＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）が好ましい。ＲＴＡ処理の条件は、例えば、アニール温度を７００℃、アニール時間を１分とすればよいが、これらの値は一例であり、特に限定するものではない。アニール温度は、Ａｌの拡散が起こりやすい温度が好ましく、６５０℃以上７５０℃未満の温度が、より好ましい。アニール時間は、例えば、３０秒〜３分程度の範囲で設定すればよい。なお、ＴｉとＡｌとを主成分とする負電極８を形成するには、Ｔｉ層とＡｌ層との積層膜を形成し、パターニングした後、アニール温度８００℃、アニール時間１分でアニール処理を行えばよい。 In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, the negative electrode 8 and the positive electrode 9 are formed after the fifth step of forming the above-described electrical insulating film (see FIG. 1E). In order to form the negative electrode 8, first, a first resist layer patterned so as to expose only a region where the negative electrode 8 is to be formed is formed on the surface of the epitaxial wafer 120. Thereafter, for example, a first Al layer with a thickness of 100 nm, a first Ni layer with a thickness of 20 nm, a second Al layer with a thickness of 100 nm, a second Ni layer with a thickness of 20 nm, and a thickness of 100 nm A first laminated film in which an Au layer is laminated is formed by vapor deposition. After the first laminated film is formed, lift-off is performed to remove the first resist layer and unnecessary films on the first resist layer (the portion of the first laminated film formed on the first resist layer). Thus, the first laminated film is patterned. Thereafter, annealing is performed. The annealing process is a process for making the contact between the negative electrode 8 and the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 ohmic contact. The laminated structure and each thickness of the first laminated film are examples, and are not particularly limited. The annealing treatment is preferably RTA (Rapid Thermal Annealing) in an N 2 gas atmosphere. The conditions for the RTA treatment may be, for example, an annealing temperature of 700 ° C. and an annealing time of 1 minute, but these values are merely examples and are not particularly limited. The annealing temperature is preferably a temperature at which Al is easily diffused, and more preferably 650 ° C. or more and less than 750 ° C. The annealing time may be set in the range of about 30 seconds to 3 minutes, for example. In order to form the negative electrode 8 mainly composed of Ti and Al, a laminated film of a Ti layer and an Al layer is formed, patterned, and then annealed at an annealing temperature of 800 ° C. and an annealing time of 1 minute. Just do it.

紫外線発光素子１０の製造方法では、負電極８を形成した後に、正電極９を形成する。正電極９を形成するためには、まず、エピタキシャルウェハ１２０の表面に、正電極９の形成予定領域のみが露出するようにパターニングされた第２レジスト層を形成する。その後には、例えば、厚さ２０ｎｍのＮｉ層と厚さ１５０ｎｍのＡｕ層との第２積層膜を電子ビーム蒸着法により形成し、リフトオフを行うことにより、第２レジスト層及び第２レジスト層上の不要膜（第２積層膜のうち第２レジスト層上に形成されている部分）を除去する。その後には、正電極９とｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５との接触がオーミック接触となるように、Ｎ2ガス雰囲気中でＲＴＡ処理を行う。第２積層膜の積層構造及び各厚さは、一例であり、特に限定されない。また、ＲＴＡ処理の条件は、例えば、アニール温度を５００℃、アニール時間を１５分とすればよいが、これらの値は一例であり、特に限定するものではない。 In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, the positive electrode 9 is formed after the negative electrode 8 is formed. In order to form the positive electrode 9, first, a second resist layer is formed on the surface of the epitaxial wafer 120 so as to expose only the region where the positive electrode 9 is to be formed. After that, for example, a second laminated film of a Ni layer having a thickness of 20 nm and an Au layer having a thickness of 150 nm is formed by an electron beam evaporation method, and lift-off is performed, whereby the second resist layer and the second resist layer are formed. The unnecessary film (the portion of the second laminated film formed on the second resist layer) is removed. Thereafter, an RTA process is performed in an N 2 gas atmosphere so that the contact between the positive electrode 9 and the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 is an ohmic contact. The laminated structure and each thickness of the second laminated film are examples, and are not particularly limited. The RTA treatment conditions may be, for example, an annealing temperature of 500 ° C. and an annealing time of 15 minutes, but these values are merely examples and are not particularly limited.

紫外線発光素子１０の製造方法では、負電極８及び正電極９を形成する第６工程の後、第１パッド電極及び第２パッド電極は、例えば、フォトリソグラフィ技術および薄膜形成技術を利用してリフトオフ法により形成する。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the sixth step of forming the negative electrode 8 and the positive electrode 9, the first pad electrode and the second pad electrode are lifted off using, for example, photolithography technology and thin film formation technology. Form by the method.

紫外線発光素子１０の製造方法では、紫外線発光素子１０が複数形成されたエピタキシャルウェハ１２０を得ることができる。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, an epitaxial wafer 120 on which a plurality of ultraviolet light emitting elements 10 are formed can be obtained.

紫外線発光素子１０の製造方法では、第１パッド電極及び第２パッド電極を形成する第７工程の後、エピタキシャルウェハ１２０をダイシングソー（dicing saw）等によって切断することで、１枚のエピタキシャルウェハ１２０から複数の紫外線発光素子１０を得ることができる。紫外線発光素子１０の製造方法では、エピタキシャルウェハ１２０を切断する前に、ウェハ１００の厚さを基板１の所望の厚さとするようにウェハ１００を第１面１０１とは反対の第２面１０２側から研磨することが好ましい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the seventh step of forming the first pad electrode and the second pad electrode, the epitaxial wafer 120 is cut by a dicing saw or the like, thereby making one epitaxial wafer 120. Thus, a plurality of ultraviolet light emitting elements 10 can be obtained. In the method of manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, before cutting the epitaxial wafer 120, the wafer 100 is placed on the second surface 102 side opposite to the first surface 101 so that the thickness of the wafer 100 is the desired thickness of the substrate 1. It is preferable to polish from. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can improve the manufacturing yield.

以上説明した本実施形態の紫外線発光素子１０の製造方法は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３、発光層４及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の順に並んでいる積層体２０と、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３の表面３ａにおいて発光層４で覆われていない部位に直接設けられている負電極８と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａ上に直接設けられている正電極９と、を備えた紫外線発光素子１０の製造方法である。ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の形成にあたっては、ＭＯＶＰＥ法により、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｄ及びＢｅのうちの少なくとも１種を含むＡｌＧａＮ系半導体層６を成長し、その後、ＡｌＧａＮ系半導体層６に対して、ＡｌＧａＮ系半導体層６中の水素を脱離させる第１の加熱処理を行ってから、水素を含まない還元性を有する物質に接するようにして第２の加熱処理を行う。よって、紫外線発光素子１０の製造方法は、紫外線発光素子１０の駆動電圧の低電圧化を図ることが可能になる。紫外線発光素子１０の製造方法は、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５のＯの低濃度化によるｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の低抵抗化を図ることが可能となり、紫外線発光素子１０の駆動電圧の低電圧化を図ることが可能となる。   The method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10 according to this embodiment described above includes the stacked body 20 in which the n-type AlGaN semiconductor layer 3, the light emitting layer 4, and the p-type AlGaN semiconductor layer 5 are arranged in this order, and the n-type AlGaN semiconductor. A negative electrode 8 provided directly on a portion of the surface 3a of the layer 3 that is not covered with the light-emitting layer 4, and a positive electrode 9 provided directly on the surface 5a of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 This is a method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10. In forming the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5, an AlGaN-based semiconductor layer 6 containing at least one of Mg, Zn, Ca, Cd, and Be is grown by MOVPE, and then the AlGaN-based semiconductor layer 6 is grown. On the other hand, after the first heat treatment for desorbing hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer 6 is performed, the second heat treatment is performed so as to be in contact with a reducing substance that does not contain hydrogen. Therefore, the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10 can reduce the driving voltage of the ultraviolet light emitting element 10. The method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10 can reduce the resistance of the p-type AlGaN semiconductor layer 5 by reducing the concentration of O in the p-type AlGaN semiconductor layer 5, thereby reducing the driving voltage of the ultraviolet light emitting element 10. It becomes possible to achieve voltage.

紫外線発光素子１０の製造方法において、還元性を有する物質は、還元性ガスであるのが好ましい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, the reducing substance is preferably a reducing gas. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can simplify the manufacturing process.

ここで、還元性ガスは、ＣＯ（一酸化炭素）であるのが好ましい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、ＡｌＧａＮ系半導体層６中へ新たな不純物が取り込まれるのを抑制しつつ、ＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを脱離させることが可能となる。   Here, the reducing gas is preferably CO (carbon monoxide). Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can desorb O in the AlGaN-based semiconductor layer 6 while suppressing the introduction of new impurities into the AlGaN-based semiconductor layer 6.

還元性を有する物質は、還元性金属であってもよい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、第２の加熱処理のときにＡｌＧａＮ系半導体層６の分解やＮの脱離をより抑制することが可能となる。よって、紫外線発光素子１０の製造方法では、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の更なる低抵抗化を図ることが可能となる。   The reducing substance may be a reducing metal. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can further suppress the decomposition of the AlGaN-based semiconductor layer 6 and the desorption of N during the second heat treatment. Therefore, in the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, it is possible to further reduce the resistance of the p-type AlGaN semiconductor layer 5.

紫外線発光素子１０の製造方法において、還元性を有する物質が還元性金属である場合、上述の第１の加熱処理を行った後、第１のアニール装置１３０からエピタキシャルウェハ１２０を取り出してから、ＡｌＧａＮ系半導体層６の表面上に還元性金属層７（図２参照）を形成し、その後、エピタキシャルウェハ１２０を第２のアニール装置１４０に導入し、ＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを脱離させるための第２の加熱処理を行う。還元性金属層７の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等を採用すればよい。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, when the reducing substance is a reducing metal, the first heat treatment described above is performed, and then the epitaxial wafer 120 is taken out from the first annealing apparatus 130 and then AlGaN is removed. A reducing metal layer 7 (see FIG. 2) is formed on the surface of the semiconductor layer 6 and then the epitaxial wafer 120 is introduced into the second annealing device 140 to desorb O in the AlGaN semiconductor layer 6. A second heat treatment is performed. As a method for forming the reducing metal layer 7, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like may be employed.

還元性金属は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属であるのが好ましい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、ＡｌＧａＮ系半導体層６中へ新たな不純物が取り込まれるのを抑制しつつ、ＡｌＧａＮ系半導体層６中のＯを脱離させることが可能となる。   The reducing metal is preferably an alkali metal or an alkaline earth metal. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can desorb O in the AlGaN-based semiconductor layer 6 while suppressing the introduction of new impurities into the AlGaN-based semiconductor layer 6.

紫外線発光素子１０の製造方法においては、第２の加熱処理の後に還元性金属を除去し、その後、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５の表面５ａ上に正電極９を形成するのが好ましい。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、正電極９の材料の選択の自由度が高くなり、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５と正電極９との接触抵抗の更なる低抵抗化を図ることが可能となる。これにより、紫外線発光素子１０の製造方法は、紫外線発光素子１０の駆動電圧の更なる低電圧化を図ることが可能となる。還元性金属を除去するには、還元性金属層７をエッチングにより除去すればよい。   In the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, it is preferable to remove the reducing metal after the second heat treatment, and then form the positive electrode 9 on the surface 5 a of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 increases the degree of freedom in selecting the material of the positive electrode 9 and further reduces the contact resistance between the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 and the positive electrode 9. Is possible. Thereby, the manufacturing method of the ultraviolet light emitting element 10 can further reduce the driving voltage of the ultraviolet light emitting element 10. In order to remove the reducing metal, the reducing metal layer 7 may be removed by etching.

基板１は、単結晶基板であり、サファイア基板であるのが好ましい。単結晶基板は、サファイア基板に限らず、例えば、ＳｉＣ基板、ＡｌＮ基板等でもよい。これにより、紫外線発光素子１０は、発光層４から放射された紫外線を基板１の第２面１ｂから出射させることが可能となる。   The substrate 1 is a single crystal substrate and is preferably a sapphire substrate. The single crystal substrate is not limited to a sapphire substrate, and may be, for example, a SiC substrate, an AlN substrate, or the like. Thereby, the ultraviolet light emitting element 10 can emit the ultraviolet light emitted from the light emitting layer 4 from the second surface 1 b of the substrate 1.

紫外線発光素子１０は、発光層４とｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５との間に電子ブロック層（electron blocking layer）を備えていてもよい。電子ブロック層は、積層体２０の厚さ方向において発光層４側からの電子をブロックするための層である。言い換えれば、電子ブロック層は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層３から発光層４へ注入された電子のうち、発光層４中で正孔と再結合されなかった電子が、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５へ漏れる（オーバーフローする）のを抑制するための層である。電子ブロック層は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＮ層により構成され、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層５よりもＡｌの組成比が大きく、かつ、Ｍｇを含有しているのが好ましい。電子ブロック層は、例えば、厚さ５０ｎｍのｐ型Ａｌ0.90Ｇａ0.10Ｎ層である。この場合、紫外線発光素子１０の製造方法では、ＭＯＶＰＥ法により、発光層４を成長した後に、電子ブロック層の元になるＡｌＧａＮ層を成長してからＡｌＧａＮ系半導体層６を成長させる。 The ultraviolet light emitting element 10 may include an electron blocking layer between the light emitting layer 4 and the p-type AlGaN semiconductor layer 5. The electron blocking layer is a layer for blocking electrons from the light emitting layer 4 side in the thickness direction of the stacked body 20. In other words, among the electrons injected from the n-type AlGaN-based semiconductor layer 3 into the light-emitting layer 4, electrons that have not been recombined with holes in the light-emitting layer 4 are converted into p-type AlGaN-based semiconductor layers 5. This is a layer for suppressing the leak (overflow). The electron block layer is preferably composed of, for example, a p-type AlGaN layer, and preferably has an Al composition ratio larger than that of the p-type AlGaN-based semiconductor layer 5 and contains Mg. The electron blocking layer is, for example, a p-type Al 0.90 Ga 0.10 N layer having a thickness of 50 nm. In this case, in the method for manufacturing the ultraviolet light emitting element 10, after the light emitting layer 4 is grown by the MOVPE method, the AlGaN layer serving as the base of the electron blocking layer is grown and then the AlGaN-based semiconductor layer 6 is grown.

紫外線発光素子１０は、紫外線を放射するＬＥＤチップに限らず、例えば、紫外線を放射するＬＤチップ（Laser Diode Chip）でもよい。   The ultraviolet light emitting element 10 is not limited to an LED chip that emits ultraviolet rays, but may be, for example, an LD chip (Laser Diode Chip) that emits ultraviolet rays.

１ 基板
１ａ 一表面
３ ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層
３ａ 表面
３ａａ 部位
４ 発光層
５ ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層
５ａ 表面
６ ＡｌＧａＮ系半導体層
８ 負電極
９ 正電極
１０ 紫外線発光素子
２０ 積層体 1 substrate 1a one surface 3 n-type AlGaN semiconductor layer 3a surface 3aa part 4 light emitting layer 5 p-type AlGaN semiconductor layer 5a surface 6 AlGaN semiconductor layer 8 negative electrode 9 positive electrode 10 ultraviolet light emitting element 20 laminate

Claims (6)

ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層、発光層及びｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の順に並んでいる積層体と、前記ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層の表面において前記発光層で覆われていない部位に直接設けられている負電極と、前記ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の表面上に直接設けられている正電極と、を備えた紫外線発光素子の製造方法であって、
前記ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の形成にあたっては、
ＭＯＶＰＥ法により、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｄ及びＢｅのうちの少なくとも１種を含むＡｌＧａＮ系半導体層を成長し、
その後、前記ＡｌＧａＮ系半導体層に対して、前記ＡｌＧａＮ系半導体層中の水素を脱離させる第１の加熱処理を行ってから、水素を含まない還元性を有する物質に接するようにして第２の加熱処理を行う、
ことを特徴とする紫外線発光素子の製造方法。 A laminate in which an n-type AlGaN-based semiconductor layer, a light-emitting layer, and a p-type AlGaN-based semiconductor layer are arranged in this order, and a surface of the n-type AlGaN-based semiconductor layer that is not directly covered with the light-emitting layer. A method for producing an ultraviolet light emitting device comprising a negative electrode and a positive electrode provided directly on the surface of the p-type AlGaN-based semiconductor layer,
In forming the p-type AlGaN-based semiconductor layer,
Growing an AlGaN-based semiconductor layer containing at least one of Mg, Zn, Ca, Cd, and Be by the MOVPE method,
Thereafter, a first heat treatment for desorbing hydrogen in the AlGaN-based semiconductor layer is performed on the AlGaN-based semiconductor layer, and then a second material is brought into contact with the reducing substance not containing hydrogen. Heat treatment,
A method for producing an ultraviolet light-emitting element. 前記還元性を有する物質は、還元性ガスである、
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光素子の製造方法。 The reducing substance is a reducing gas.
The method for producing an ultraviolet light-emitting device according to claim 1. 前記還元性ガスは、ＣＯガスである、
ことを特徴とする請求項２記載の紫外線発光素子の製造方法。 The reducing gas is CO gas.
The method for producing an ultraviolet light-emitting device according to claim 2. 前記還元性を有する物質は、還元性金属である、
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光素子の製造方法。 The reducing substance is a reducing metal.
The method for producing an ultraviolet light-emitting device according to claim 1. 前記還元性金属は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である、
ことを特徴とする請求項４記載の紫外線発光素子の製造方法。 The reducing metal is an alkali metal or an alkaline earth metal,
The method for producing an ultraviolet light-emitting element according to claim 4. 前記第２の加熱処理の後に前記還元性金属を除去し、
その後、前記ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層の前記表面上に前記正電極を形成する、
ことを特徴とする請求項４又は５記載の紫外線発光素子の製造方法。 Removing the reducing metal after the second heat treatment;
Thereafter, the positive electrode is formed on the surface of the p-type AlGaN-based semiconductor layer.
The method for producing an ultraviolet light-emitting device according to claim 4 or 5, wherein:
JP2016009163A 2016-01-20 2016-01-20 Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element Pending JP2017130558A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016009163A JP2017130558A (en) 2016-01-20 2016-01-20 Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016009163A JP2017130558A (en) 2016-01-20 2016-01-20 Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017130558A true JP2017130558A (en) 2017-07-27

Family

ID=59395071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016009163A Pending JP2017130558A (en) 2016-01-20 2016-01-20 Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017130558A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6472093B2 (en) Ultraviolet light emitting device and electrical equipment using the same
JP6573076B2 (en) UV light emitting device
JP4189386B2 (en) Method for growing nitride semiconductor crystal layer and method for producing nitride semiconductor light emitting device
JP5702739B2 (en) Boron Introduced Group III Nitride Light Emitting Diode Device
WO2013005789A1 (en) Method of manufacture for nitride semiconductor light emitting element, wafer, and nitride semiconductor light emitting element
KR101074178B1 (en) Method for manufacturing group ⅲ nitride compound semiconductor light-emitting device, group ⅲ nitride compound semiconductor light-emitting device, and lamp
JP6902255B2 (en) Ultraviolet light emitting element
US20090050928A1 (en) Zinc-blende nitride semiconductor free-standing substrate, method for fabricating same, and light-emitting device employing same
JP2007184353A (en) Nitride-based compound semiconductor element and manufacturing method thereof
JPH09293897A (en) Semiconductor element and manufacture thereof
US7456445B2 (en) Group III nitride semiconductor light emitting device
KR101781438B1 (en) Fabrication method of semiconductor light emitting device
JP2014096460A (en) Ultraviolet semiconductor light emitting element and manufacturing method thereof
JP2016058693A (en) Semiconductor device, semiconductor wafer, and method of manufacturing semiconductor device
WO2013168371A1 (en) Epitaxial substrate, semiconductor device, and semiconductor device manufacturing method
JP2004134750A (en) Manufacturing method of p-type group iii nitride compound semiconductor
JP2010534933A (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2010040692A (en) Nitride based semiconductor device and method of manufacturing the same
JP6323782B2 (en) Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device
JPH10144960A (en) Method for manufacturing p-type nitride semiconductor and nitride semiconductor element
JP2001119065A (en) P-type nitride semiconductor and producing method thereof
KR101337615B1 (en) GaN-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR AND THE FABRICATION METHOD THEREOF
JP2007103955A (en) Nitride semiconductor and method for growing nitride semiconductor crystal layer
JP2017130558A (en) Method of manufacturing ultraviolet light-emitting element
JP2007173316A (en) Nitride semiconductor light emitting element and its fabrication process