JP5594530B2 - Nitride semiconductor ultraviolet light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード、レーザダイオード等に利用される発光中心波長が約３６５ｎｍ以下の窒化物半導体発光素子に関し、特に、ｎ電極とｎ型クラッド層間の寄生抵抗の低抵抗化技術に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device having an emission center wavelength of about 365 nm or less used for a light emitting diode, a laser diode or the like, and more particularly to a technique for reducing a parasitic resistance between an n electrode and an n-type cladding layer.
従来から、ＧａＮ系窒化物半導体はＧａＮや比較的ＡｌＮモル分率（ＡｌＮ混晶比率またはＡｌ組成比とも呼ばれる。）の小さいＡｌＧａＮ層をベースとして、その上に多層構造から成る発光素子や受光素子が作製されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。図１８に、典型的な従来のＧａＮ系発光ダイオードの結晶層構造を示す。図１８に示す発光ダイオードは、サファイア基板１０１上に、ＡｌＮからなる下地層１０２を形成し、周期的な溝構造をフォトリソグラフィと反応性イオンエッチングで形成した後に、ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）−ＡｌＮ層１０３を、テンプレートとして形成し、当該ＥＬＯ−ＡｌＮテンプレート１０３上に、膜厚２μｍのｎ型ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層１０４、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性層１０５、ＡｌＮモル分率が多重量子井戸活性層１０５より大きい膜厚が２０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮの電子ブロック層１０６、膜厚が５０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮのｐ型クラッド層１０７、膜厚が２０ｎｍのｐ型ＧａＮのコンタクト層１０８を順番に積層した積層構造を有している。多重量子井戸活性層１０５は、膜厚２ｎｍのＧａＮ井戸層を膜厚８ｎｍのＡｌＧａＮバリア層で挟んだ構造を５層積層した構造を有している。結晶成長後、ｎ型クラッド層１０４の一部表面が露出するまで、その上の多重量子井戸活性層１０５、電子ブロック層１０６、ｐ型クラッド層１０７、及び、ｐ型コンタクト層１０８をエッチング除去し、ｐ型コンタクト層１０８の表面に、例えば、Ｎｉ／Ａｕのｐ電極１０９が、露出したｎ型クラッド層１０４の表面に、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕのｎ電極１１０が夫々形成されている。ＧａＮ井戸層をＡｌＧａＮ井戸層として、ＡｌＮモル分率や膜厚を変化させることにより発光波長の短波長化を行い、或いは、Ｉｎを添加することで発光波長の長波長化を行い、波長２００ｎｍから４００ｎｍ程度の紫外領域の発光ダイオードが作製できる。半導体レーザについても類似の構成で作製可能である。
Conventionally, a GaN-based nitride semiconductor is based on an GaN or an AlGaN layer having a relatively small AlN mole fraction (also called an AlN mixed crystal ratio or Al composition ratio), and a light emitting element or a light receiving element having a multilayer structure thereon. (See, for example, Non-Patent
図１８に示す発光ダイオードの場合、ｎ型ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層１０４の表面にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕのｎ電極１１０が形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮとオーミック接触するｎ電極として、Ｃｒをベースとしてその上にＡｌを設けた電極構造が提案されている（下記の特許文献１参照）。当該特許文献１では、Ａｌ単体のｎ電極ではｎ型ＡｌＧａＮと完全なオーミック接触が形成されないことが開示されている。更に、特許文献１と同じ出願人から、Ａｌ及びＩｎはｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と十分なオーミック接触が得難いことが報告されており、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体と十分なオーミック接触を得る金属材料として、ＡｌにＴｉを含有させた合金膜または多層膜を使用すること、４００℃以上の温度でアニーリング（熱処理）することが提案されている（下記の特許文献２参照）。
In the case of the light emitting diode shown in FIG. 18, an n-
窒化物半導体紫外線発光素子は、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層の間に活性層（発光層）を挟持したダブルヘテロ構造を備え、発光波長は活性層のバンドギャップエネルギ（禁制帯幅）で定まり、各クラッド層を構成するＡｌｘＧａ１−ｘＮのＡｌＮモル分率ｘは、活性層より大きく設定されている。従って、発光波長の短波長化により、各クラッド層のＡｌＮモル分率は大きくなる。例えば、発光中心波長が２８０ｎｍ付近の場合では、各クラッド層のＡｌＮモル分率は６０％程度となり、発光中心波長が２５０ｎｍ付近の場合では、各クラッド層のＡｌＮモル分率は７５％程度となる。 The nitride semiconductor ultraviolet light emitting device has a double hetero structure in which an active layer (light emitting layer) is sandwiched between a p-type cladding layer and an n-type cladding layer, and the emission wavelength is the band gap energy (forbidden band width) of the active layer. The AlN molar fraction x of Al x Ga 1-x N constituting each cladding layer is set larger than that of the active layer. Accordingly, the AlN mole fraction of each cladding layer increases as the emission wavelength is shortened. For example, when the emission center wavelength is around 280 nm, the AlN mole fraction of each cladding layer is about 60%, and when the emission center wavelength is around 250 nm, the AlN mole fraction of each cladding layer is about 75%. .
上記特許文献２では、ＡｌＮモル分率０．１のＡｌＧａＮのｎ型クラッド層について、ＡｌにＴｉを含有させた合金膜または多層膜を４５０℃でアニーリングしたものを使用することで、ｎ型クラッド層とオーミック接触するｎ電極が得られることが実施例において開示されているだけで、ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率が更に大きくなった場合においても良好なオーミック接触が可能かどうかの開示はなされていない。更に、特許文献１では、ＡｌＧａＮのｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率についての言及は一切なされていない。
In the above-mentioned
しかし、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型クラッド層とＡｌを主成分とするｎ電極との間の接触抵抗は、ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率が大きくなると、増加する傾向にあり、特に６０％を超えると顕著となる（例えば、非特許文献２参照）。当該接触抵抗の増加は、ｐ電極とｎ電極間に印加する順方向電圧の高電圧化を招き、消費電力の増大、更には、ジュール熱による発光素子の発熱量の増加による素子寿命の低下を招く虞がある。 However, the contact resistance between the n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer and the n-electrode mainly composed of Al tends to increase as the AlN molar fraction of the n-type cladding layer increases. In particular, it becomes remarkable when it exceeds 60% (for example, see Non-Patent Document 2). The increase in the contact resistance leads to an increase in the forward voltage applied between the p-electrode and the n-electrode, resulting in an increase in power consumption and a decrease in element life due to an increase in the amount of heat generated by the light emitting element due to Joule heat. There is a risk of inviting.
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型クラッド層とｎ電極間の寄生抵抗を、ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率に関係なく低抵抗化し、順方向電圧の高電圧化を抑制した高信頼度の窒化物半導体紫外線発光素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the parasitic resistance between an n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer and an n-electrode by the amount of AlN mole of the n-type cladding layer. It is an object of the present invention to provide a highly reliable nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device that has a low resistance regardless of the rate and suppresses a high forward voltage.
上記目的を達成するため、本発明では、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型クラッド層上の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域に、バンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層と、前記活性層より上層に位置するｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層が形成され、前記ｎ型クラッド層上の前記第１領域以外の第２領域内の少なくとも一部に、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層が形成され、前記ｎ型コンタクト層のＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さく、前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極が前記ｎ型コンタクト層上に形成されていることを特徴とし、更に、前記紫外線を反射する金属を主成分として含有する前記ｎ電極の一部が、前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に形成されていること、或いは、前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に、前記ｎ電極と電気的に接続する前記紫外線を反射する金属を主成分とする反射電極が形成されていることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, the band gap energy is 3.4 eV in the first region in the plane parallel to the surface of the n-type cladding layer on the n-type cladding layer made of the n-type AlGaN-based semiconductor layer. An active layer having the above AlGaN-based semiconductor layer and a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer positioned above the active layer are formed, and a first region other than the first region on the n-type cladding layer is formed. An n-type contact layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer is formed in at least a part of the two regions, and an AlN molar fraction of the n-type contact layer is in a range of 0% to 60%; the n-type cladding layer less than AlN molar fraction of the n-type contact layer in ohmic contact with the n-electrode is characterized in that it is formed on the n-type contact layer, further, before A part of the n-electrode containing a metal that reflects ultraviolet rays as a main component is formed in a portion where the n-type contact layer is not formed in the second region on the n-type cladding layer; Alternatively, in the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed, a reflective electrode mainly composed of a metal that reflects the ultraviolet rays and is electrically connected to the n-electrode There nitride semiconductor ultraviolet light emitting device characterized in that it is formed is provided.
尚、本発明では、ＡｌＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘはＡｌＮモル分率、０≦ｘ≦１）で表わされる３元（または２元）加工物を基本とし、そのバンドギャップエネルギがＧａＮ（ｘ＝０）のバンドギャップエネルギ（約３．４ｅＶ）以上の３族窒化物半導体であり、当該バンドギャップエネルギに関する条件を満たす限りにおいて、微量のＩｎが含有されている場合も含まれる。 In the present invention, the AlGaN-based semiconductor is based on a ternary (or binary) workpiece represented by the general formula Al x Ga 1-x N (x is an AlN molar fraction, 0 ≦ x ≦ 1), It is a group III nitride semiconductor whose band gap energy is not less than the band gap energy (about 3.4 eV) of GaN (x = 0), and contains a small amount of In as long as the conditions regarding the band gap energy are satisfied. Cases are also included.
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子において、前記ｎ型コンタクト層が、前記第２領域内の少なくとも一部の前記ｎ型クラッド層表面上に再成長して形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the nitride semiconductor ultraviolet light emitting device having the above characteristics, it is preferable that the n-type contact layer is formed by regrowth on at least a part of the surface of the n-type cladding layer in the second region.
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子において、前記ｎ電極が、前記紫外線を反射する金属を主成分として含有していること、或いは、Ａｌを主成分とする金属多層膜または合金で形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device having the above characteristics, the n-electrode includes the metal that reflects the ultraviolet light as a main component, or is formed of a metal multilayer film or an alloy that includes Al as a main component. It is preferable.
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子において、前記ｎ型コンタクト層がＧａＮであることが好ましい。 Furthermore, in the nitride semiconductor ultraviolet light emitting device having the above characteristics, the n-type contact layer is preferably GaN.
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子において、前記ｎ型クラッド層が、絶縁体層、半導体層、または、絶縁体層と半導体層の積層体からなる前記紫外線を透過するテンプレート上に形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device having the above characteristics, the n-type cladding layer is formed on an insulating layer, a semiconductor layer, or a template that transmits the ultraviolet rays and is formed of a laminate of an insulator layer and a semiconductor layer. It is preferable.
更に上記目的を達成するため、本発明では、所定のテンプレート上に、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型クラッド層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層の上側にバンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層を形成する工程と、前記活性層の上側にｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層より上層に形成された半導体層の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域以外の第２領域をエッチング除去して、前記ｎ型クラッド層を前記第２領域において露出させる工程と、露出した前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の少なくとも一部に、ＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さいｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層を形成する工程と、前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触する金属からなるｎ電極を前記ｎ型コンタクト層上に形成する工程と、を有することを特徴とし、更に、前記ｎ電極を形成する工程で、前記ｎ電極を前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分にも形成すること、或いは、前記ｎ電極を形成する工程の後に、前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に、前記ｎ電極と電気的に接続する前記紫外線を反射する金属を主成分とする反射電極を形成する工程を有することを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a step of forming an n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer on a predetermined template, and a band gap energy of 3. Forming an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer of 4 eV or higher, forming a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer above the active layer, and forming an upper layer above the n-type cladding layer Etching the second region other than the first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer of the formed semiconductor layer to expose the n-type cladding layer in the second region; At least a portion of the second region on the n-type cladding layer has an AlN molar fraction in the range of 0% to 60%, and the AlN mode of the n-type cladding layer. Forming an n-type contact layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer having a smaller fraction, and forming an n-electrode made of a metal in ohmic contact with the n-type contact layer on the n-type contact layer. Further, in the step of forming the n-electrode, the n-electrode is also formed in a portion of the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed. Alternatively, after the step of forming the n-electrode, the portion that is not formed with the n-type contact layer in the second region on the n-type cladding layer is electrically connected to the n-electrode. There is provided a method for producing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting device, comprising the step of forming a reflective electrode mainly composed of a metal that reflects ultraviolet rays .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ型コンタクト層のＡｌＮモル分率が２５％以下であり、前記ｎ電極を形成する工程において、熱処理温度が６００℃以下か、または、熱処理を行わないことが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device having the above characteristics, the AlN molar fraction of the n-type contact layer is 25% or less, and in the step of forming the n-electrode, a heat treatment temperature is 600 ° C. or less, Alternatively, it is preferable not to perform heat treatment .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ電極を形成する工程の前に、前記ｐ型クラッド層の上側に前記ｐ型クラッド層と電気的に接続するｐ電極を形成する工程を有することが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, a p-electrode electrically connected to the p-type cladding layer is formed above the p-type cladding layer before the step of forming the n-electrode. It is preferable to have the process to do.
更に上記目的を達成するため、本発明では、所定のテンプレート上に、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型クラッド層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層の上側にバンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層を形成する工程と、前記活性層の上側にｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層より上層に形成された半導体層の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域以外の第２領域をエッチング除去して、前記ｎ型クラッド層を前記第２領域において露出させる工程と、露出した前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の少なくとも一部に、ＡｌＮモル分率が０％以上２５％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さいｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層を形成する工程と、前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触する金属からなるｎ電極を前記ｎ型コンタクト層上に形成する工程と、を有し、前記ｎ電極を形成する工程の前に、前記ｐ型クラッド層の上側に前記ｐ型クラッド層と電気的に接続するｐ電極を形成する工程を有し、前記ｎ電極を形成する工程において、熱処理温度が６００℃以下か、または、熱処理を行わないことを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a step of forming an n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer on a predetermined template, and a band gap energy of 3. Forming an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer of 4 eV or higher, forming a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer above the active layer, and forming an upper layer above the n-type cladding layer Etching the second region other than the first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer of the formed semiconductor layer to expose the n-type cladding layer in the second region; At least a part of the second region on the n-type cladding layer has an AlN molar fraction in the range of 0% to 25%, and the AlN mode of the n-type cladding layer. Forming an n-type contact layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer having a smaller fraction, and forming an n-electrode made of a metal in ohmic contact with the n-type contact layer on the n-type contact layer. A step of forming a p-electrode electrically connected to the p-type cladding layer above the p-type cladding layer before the step of forming the n-electrode, and forming the n-electrode The method for producing a nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device is characterized in that the heat treatment temperature is 600 ° C. or lower or the heat treatment is not performed .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ型コンタクト層を形成する工程において、前記第１領域と前記第２領域を覆う誘電体膜を形成し、前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層を形成する箇所の前記誘電体膜に開口部を形成し、前記開口部を通して露出した前記ｎ型クラッド層上に、前記ｎ型コンタクト層を再成長させることが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, in the step of forming the n-type contact layer, a dielectric film is formed to cover the first region and the second region, Preferably, an opening is formed in the dielectric film where the n-type contact layer is to be formed, and the n-type contact layer is regrown on the n-type cladding layer exposed through the opening .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ型コンタクト層を形成する工程において、前記誘電体膜上に成長したｎ型ＡｌＧａＮ系半導体の多結晶膜を、リフトオフ法により前記誘電体膜と同時に除去することが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, in the step of forming the n-type contact layer, the polycrystalline film of the n-type AlGaN-based semiconductor grown on the dielectric film is formed by the lift-off method. It is preferable to remove at the same time as the dielectric film .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ電極が、前記紫外線を反射する金属を主成分として含有していること、或いは、前記ｎ電極を形成する工程において、前記ｎ電極を、Ａｌを主成分とする金属多層膜または合金で形成することが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, the n electrode contains a metal that reflects the ultraviolet light as a main component, or in the step of forming the n electrode, the n electrode The electrode is preferably formed of a metal multilayer film or alloy containing Al as a main component .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記ｎ型コンタクト層がＧａＮであることが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, the n-type contact layer is preferably GaN .
更に、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法において、前記テンプレートが、前記紫外線を透過することが好ましい。
Furthermore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element having the above characteristics, it is preferable that the template transmits the ultraviolet light .
上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子または窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法によれば、ｎ型クラッド層とｎ電極の間に、ＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内でｎ型クラッド層よりＡｌＮモル分率の小さいｎ型コンタクト層が介在しているため、ｎ電極とｎ型コンタクト層間が確実にオーミック接触し、その接触抵抗が、ｎ電極とｎ型クラッド層が直接接触する場合より低下するため、ｎ型クラッド層とｎ電極間の寄生抵抗を抑制でき、順方向電圧の低電圧化が図れ、結果として、発光素子の低消費電力化並びに長寿命化が図れる。以下、図１を参照して詳細に説明する。 According to the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device or a nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device having the above characteristics, an nN molar fraction between the n-type cladding layer and the n-electrode is in the range of 0% to 60%. The n-type contact layer with a smaller AlN molar fraction than the n-type cladding layer is interposed, so that the n-electrode and n-type contact layer are in ohmic contact with each other, and the contact resistance is in direct contact between the n-electrode and n-type cladding layer. Therefore, the parasitic resistance between the n-type cladding layer and the n-electrode can be suppressed, the forward voltage can be lowered, and as a result, the power consumption and the life of the light-emitting element can be reduced. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.
図１は、本発明の基礎となる測定データで、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層上に形成したｎ電極（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ：最下層がＴｉ、最上層がＡｕ）とｎ型ＡｌＧａＮ層との接触抵抗ρＣ（単位：Ωｃｍ２）と熱処理温度Ｔ（単位：℃）の関係を、ｎ型ＡｌＧａＮ層のＡｌＮモル分率ｘが、０％、２５％、４０％、６０％、７５％の５通りについて測定した結果を示す。図１に示す各ポイントは、同じＡｌＮモル分率の同じ熱処理温度で処理した複数のサンプルの接触抵抗の平均値をプロットしたもので、破線で示す曲線は、各ポイントの変化の傾向を便宜的に示すものである。尚、接触抵抗の測定は、公知のＴＬＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ）法により行った。熱処理温度は４５０℃〜１０００℃の範囲内に設定し、ＡｌＮモル分率ｘが０％のサンプルは、熱処理を行わない場合も測定対象とした。ＡｌＮモル分率ｘが０％のサンプルは、熱処理なしの場合と、熱処理温度が４５０℃の場合で接触抵抗は同じであった。また、ＡｌＮモル分率ｘが７５％のサンプルについては、熱処理温度が９５０℃において、ＡｌＮモル分率ｘが６０％のサンプルと比較して、接触抵抗が平均で２００倍以上高く、良好なオーミック接触が形成されておらず、熱処理温度が９００℃以下では、オーミック接触が得られていない。更に、ＡｌＮモル分率ｘが７５％のサンプルについては、接触抵抗のバラツキも大きく、更に２桁以上高い接触抵抗も測定されている。 FIG. 1 shows measurement data that forms the basis of the present invention. An n-electrode (Ti / Al / Ti / Au: the lowermost layer is Ti and the uppermost layer is Au) formed on an n - type Al x Ga 1-x N layer. The relationship between the contact resistance ρ C (unit: Ωcm 2 ) with the n-type AlGaN layer and the heat treatment temperature T (unit: ° C.) is that the AlN mole fraction x of the n-type AlGaN layer is 0%, 25%, 40%, The result measured about 5 types, 60% and 75% is shown. Each point shown in FIG. 1 is a plot of the average value of the contact resistance of a plurality of samples treated at the same heat treatment temperature with the same AlN molar fraction, and the curve shown by a broken line is a convenient way to indicate the tendency of the change at each point. It is shown in The contact resistance was measured by a known TLM (Transmission Line Model) method. The heat treatment temperature was set in the range of 450 ° C. to 1000 ° C., and the sample having an AlN molar fraction x of 0% was also measured even when no heat treatment was performed. The sample with an AlN molar fraction x of 0% had the same contact resistance when no heat treatment was performed and when the heat treatment temperature was 450 ° C. In addition, the sample having an AlN molar fraction x of 75% has an average contact resistance higher than that of a sample having an AlN molar fraction x of 60% at a heat treatment temperature of 950 ° C. When no contact is formed and the heat treatment temperature is 900 ° C. or lower, ohmic contact is not obtained. Furthermore, the sample with an AlN molar fraction x of 75% has a large variation in contact resistance, and a contact resistance that is two orders of magnitude higher is also measured.
図１の測定結果より、各ＡｌＮモル分率ｘにおいて、接触抵抗ρＣが低下し、最低値またはその近傍値となる熱処理温度Ｔの範囲があり、ＡｌＮモル分率ｘが小さい程、当該範囲が広く且つ低温域に分布し、大きい程、当該範囲が狭く且つ高温域に移動することが分かる。また、熱処理温度Ｔが当該温度範囲を超えて上昇すると接触抵抗ρＣが上昇し、また、熱処理温度Ｔが当該温度範囲より低下した場合も接触抵抗ρＣが上昇し、熱処理温度Ｔが低下し過ぎると、オーミック接触が形成されなくなる。ＡｌＮモル分率ｘが０〜０．６の範囲内では、熱処理温度Ｔを適正に選択することで、接触抵抗ρＣを０．０１Ωｃｍ２以下に調整できることが分かる。図２及び図３に、接触抵抗ρＣと発光ダイオードの順方向電圧Ｖｆとの関係を複数のサンプルで測定した結果を示す。図２は、順方向電流が２０ｍＡの場合、図３は、順方向電流が１００ｍＡの場合を夫々示す。図２及び図３より、接触抵抗ρＣが０．０１Ωｃｍ２以下であれば、順方向電流が２０ｍＡの場合の順方向電圧Ｖｆが約６Ｖ以下、順方向電流が１００ｍＡの場合の順方向電圧Ｖｆが約１０Ｖ以下に抑えることができ、実用上問題のないレベルとなる。尚、接触抵抗ρＣが０．００１Ωｃｍ２程度から更に低下すると、順方向電圧Ｖｆに占めるｎ電極の接触抵抗での電圧降下の割合が相対的に低下するため、ｎ電極の接触抵抗以外の寄生抵抗が同じであれば、接触抵抗ρＣを０．００１Ωｃｍ２より更に低減しても順方向電圧Ｖｆの低電圧化にはあまり寄与しないと考えられる。 From the measurement result of FIG. 1, in each AlN molar fraction x, the contact resistance ρ C decreases, there is a range of the heat treatment temperature T that becomes the minimum value or a value close thereto, and the smaller the AlN molar fraction x, the range It can be seen that is widely distributed in the low temperature region, and the larger the region is, the narrower the region moves to the high temperature region. Further, when the heat treatment temperature T rises above the temperature range, the contact resistance ρ C increases. When the heat treatment temperature T falls below the temperature range, the contact resistance ρ C rises and the heat treatment temperature T decreases. If too much, ohmic contact is not formed. Within the AlN molar fraction x is from 0 to 0.6, by properly selecting the heat treatment temperature T, it can be seen that adjusting the contact resistance [rho C to 0.01? Cm 2 or less. 2 and 3 show the results of measurement by the forward voltage samples relationship a plurality of the Vf of the contact resistance [rho C and the light emitting diode. FIG. 2 shows a case where the forward current is 20 mA, and FIG. 3 shows a case where the forward current is 100 mA. 2 and 3, when the contact resistance ρ C is 0.01 Ωcm 2 or less, the forward voltage Vf when the forward current is 20 mA is about 6 V or less, and the forward voltage Vf when the forward current is 100 mA. Can be suppressed to about 10 V or less, which is a level that is not problematic in practice. If the contact resistance ρ C further decreases from about 0.001 Ωcm 2 , the ratio of the voltage drop at the n-electrode contact resistance to the forward voltage Vf relatively decreases. If the resistance is the same, it is considered that even if the contact resistance ρ C is further reduced from 0.001 Ωcm 2 , it does not contribute much to lowering the forward voltage Vf.
以上より、ｎ型クラッド層とｎ電極の間に、ｎ型クラッド層よりＡｌＮモル分率の小さいｎ型コンタクト層を介在させることで、ｎ電極の接触抵抗の低下と熱処理温度の低下の両方を同時に図ることができる。特に、ｎ型クラッド層上に直接ｎ電極を形成した場合に、ｎ電極の接触抵抗が極めて大きな値となるｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率が６０％を超える場合に、上記効果は顕著となる。 As described above, by interposing an n-type contact layer having an AlN molar fraction smaller than that of the n-type cladding layer between the n-type cladding layer and the n-electrode, it is possible to reduce both the contact resistance of the n-electrode and the heat treatment temperature. It can be done at the same time. In particular, when the n-electrode is directly formed on the n-type cladding layer, the above-mentioned effect is remarkable when the AlN mole fraction of the n-type cladding layer in which the contact resistance of the n-electrode has a very large value exceeds 60%. Become.
更に、活性層からｎ電極に至る電流経路の寄生抵抗を低下させるために、一般的にｎ型クラッド層上の活性層の形成されていない第２領域の面積を或る程度大きく確保する必要があるが、当該第２領域の面積の確保は、逆に活性層の形成される第１領域の面積を犠牲にするため、同じ発光量を得るためにはチップサイズが大きくなる。しかし、上記特徴構成によれば、ｎ電極とｎ型コンタクト層間の接触抵抗が低下することで、活性層からｎ電極に至る電流経路の寄生抵抗が低下するため、ｎ型クラッド層の第２領域の面積のチップサイズに占める割合を従来のものより低減でき、同じ発光量を得るためのチップサイズを縮小でき、同じチップサイズであれば、発光量の増大と順方向電圧の低電圧化が図れる。 Further, in order to reduce the parasitic resistance of the current path from the active layer to the n-electrode, it is generally necessary to secure a certain area of the second region where the active layer is not formed on the n-type cladding layer. However, securing the area of the second region, on the contrary, sacrifices the area of the first region where the active layer is formed, so that the chip size is increased in order to obtain the same amount of light emission. However, according to the above characteristic configuration, the contact resistance between the n-electrode and the n-type contact layer decreases, and the parasitic resistance of the current path from the active layer to the n-electrode decreases, so the second region of the n-type cladding layer The ratio of the area to the chip size can be reduced as compared with the conventional one, the chip size for obtaining the same light emission amount can be reduced, and with the same chip size, the light emission amount can be increased and the forward voltage can be lowered. .
更に、活性層及びｐ型クラッド層を成長させ、それらの一部をエッチング除去して露出したｎ型クラッド層上に、再成長によりｎ型コンタクト層を形成することで、予めｎ型コンタクト層をｎ型クラッド層の下側に形成する必要がない。ここで、再成長とは、下地のｎ型クラッド層の結晶成長とｎ型コンタクト層の結晶成長が連続した一連の成長でないことを意味する。発光ダイオードの場合において、ｎ型クラッド層の下側にＡｌＮモル分率の小さいｎ型コンタクト層が存在すると、活性層からの発光（紫外線）がｎ型コンタクト層で吸収されるため、発光を下層側から取り出すことができない。発光を上側から取り出すとすれば、ｐ型クラッド層の上にＡｌＮモル分率の小さいｐ型コンタクト層を設けることができなくなり、ｐ電極を低抵抗で形成することが困難となり、順方向電圧の低電圧化が阻害される。従って、ｎ型クラッド層の下側にＡｌＮモル分率の小さいｎ型コンタクト層を設けない構成とすることで、順方向電圧の低電圧化が確実に図れる。尚、ｎ型クラッド層が絶縁体層、半導体層、または、絶縁体層と半導体層の積層体からなるテンプレート上に形成されている場合は、当該テンプレートが紫外線を透過することで、発光を下層側から取り出すことができる。 Further, an active layer and a p-type cladding layer are grown, and an n-type contact layer is formed by regrowth on the exposed n-type cladding layer by etching away a part of the active layer and the p-type cladding layer. It is not necessary to form it under the n-type cladding layer. Here, regrowth means that the crystal growth of the underlying n-type cladding layer and the crystal growth of the n-type contact layer are not a series of continuous growths. In the case of a light-emitting diode, if an n-type contact layer having a small AlN molar fraction is present under the n-type cladding layer, light emission (ultraviolet rays) from the active layer is absorbed by the n-type contact layer, so that light emission is lower. Can not be removed from the side. If light emission is extracted from the upper side, it becomes impossible to provide a p-type contact layer having a small AlN molar fraction on the p-type cladding layer, and it becomes difficult to form a p-electrode with a low resistance. Low voltage is impeded. Therefore, the forward voltage can be surely lowered by not providing the n-type contact layer having a small AlN molar fraction below the n-type cladding layer. In addition, when the n-type cladding layer is formed on a template made of an insulator layer, a semiconductor layer, or a laminate of an insulator layer and a semiconductor layer, the template transmits ultraviolet light, so that light is emitted from the lower layer. Can be taken out from the side.
また、ｎ電極が活性層から発光される紫外線を反射する金属、例えば、Ａｌを主成分として含有している場合、発光を下層側から取り出す場合の取り出し効率の向上が図れる。同様に、ｎ電極と接続する紫外線を反射する金属を含有する反射電極をｎ型コンタクト層の形成されていないｎ型クラッド層上に形成することで、発光を下層側から取り出す場合の取り出し効率の向上が図れる。上述のように、活性層からｎ電極に至る電流経路の寄生抵抗を低下させるために、ｎ型クラッド層の第２領域の面積は或る程度必要となるが、発光を下層側から取り出す場合に、例えば下層側の基板表面で反射した光（紫外線）をｎ型クラッド層上の第２領域のｎ電極或いは反射電極で再反射させることで、実際に発光素子から取り出せる発光量が増加し、外部量子効率が向上する。 Further, when the n electrode contains a metal that reflects ultraviolet rays emitted from the active layer, for example, Al as a main component, the extraction efficiency can be improved when light emission is extracted from the lower layer side. Similarly, by forming a reflective electrode containing a metal that reflects ultraviolet rays connected to the n electrode on the n-type clad layer where the n-type contact layer is not formed, the extraction efficiency when light emission is extracted from the lower layer side is improved. Improvement can be achieved. As described above, in order to reduce the parasitic resistance of the current path from the active layer to the n-electrode, a certain area of the second region of the n-type cladding layer is required. For example, by re-reflecting light (ultraviolet rays) reflected by the substrate surface on the lower layer side with the n-electrode or the reflective electrode in the second region on the n-type cladding layer, the amount of emitted light that can actually be extracted from the light-emitting element increases. Quantum efficiency is improved.
ここで、ｎ型コンタクト層のＡｌＮモル分率がｎ型クラッド層より小さいため、例えば、ＡｌＮモル分率が０％のＧａＮの場合には、反射光がｎ型コンタクト層で吸収されるため、ｎ型コンタクト層上のｎ電極は反射光の再反射に寄与しないが、ｎ電極の一部或いは反射電極を、ｎ型クラッド層上の第２領域内のｎ型コンタクト層が形成されていない部分にも形成することで、実際に発光素子から取り出せる発光量が増加し、外部量子効率が向上する。 Here, since the AlN molar fraction of the n-type contact layer is smaller than that of the n-type cladding layer, for example, in the case of GaN with an AlN molar fraction of 0%, the reflected light is absorbed by the n-type contact layer. The n-electrode on the n-type contact layer does not contribute to re-reflection of the reflected light, but a part of the n-electrode or the reflective electrode is a part where the n-type contact layer in the second region on the n-type cladding layer is not formed. In addition, the amount of light that can be actually extracted from the light emitting element is increased, and the external quantum efficiency is improved.
更に、従来のｎ型クラッド層上に直接ｎ電極を設ける場合、ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率が２０％以上においては、ｎ電極とｎ型クラッド層間での良好なオーミック接触を得るために、８００℃程度以上の高温での熱処理が必要であった。ところが、このような高温での熱処理は、ｎ電極の表面性状を劣化させるため、後工程でのワイヤーボンディングに悪影響を及ぼす。しかし、上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法では、ｎ型クラッド層上に直接ｎ電極を設ける必要がないため、ｎ電極を形成する工程における熱処理温度を６００℃（Ａｌの融点の６６０．４℃より更に低温）以下に抑制でき、後工程でのワイヤーボンディングに与える悪影響を軽減できる。 Furthermore, in the case where an n electrode is directly provided on a conventional n-type cladding layer, in order to obtain good ohmic contact between the n-electrode and the n-type cladding layer when the AlN molar fraction of the n-type cladding layer is 20% or more. , Heat treatment at a high temperature of about 800 ° C. or higher was necessary. However, the heat treatment at such a high temperature deteriorates the surface properties of the n-electrode, and thus adversely affects wire bonding in the subsequent process. However, in the method for manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting device having the above characteristics, since it is not necessary to provide an n electrode directly on the n-type cladding layer, the heat treatment temperature in the step of forming the n electrode is 600 ° C. (660 ° C. of melting point of Al). (Lower than 4 ° C.) or less, and adverse effects on wire bonding in the subsequent process can be reduced.
更に、従来のｎ型クラッド層上に直接ｎ電極を設ける場合、高温での熱処理が必要であったため、ｐ電極を形成する工程はｎ電極を形成する工程の後に設けていたが、ｎ電極を形成する工程において、熱処理温度が６００℃以下か、または、熱処理を行わないことで、ｐ電極を形成する工程をｎ電極を形成する工程より先に行うことが可能となる。ｐ電極をｎ電極より先に形成することで、ｐ電極の形成に要する熱処理温度に対する制約が緩和されｐ電極として使用可能な材料の選択肢が増える。 Furthermore, when the n-electrode is directly provided on the conventional n-type cladding layer, a heat treatment at a high temperature is required. Therefore, the step of forming the p-electrode is provided after the step of forming the n-electrode. In the forming step, the heat treatment temperature is 600 ° C. or lower, or the heat treatment is not performed, so that the step of forming the p electrode can be performed before the step of forming the n electrode. By forming the p-electrode before the n-electrode, restrictions on the heat treatment temperature required for forming the p-electrode are relaxed, and the choice of materials that can be used as the p-electrode increases.
本発明に係る窒化物半導体紫外線発光素子（以下、適宜「本発明素子」と称する）の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、以下の説明で使用する図面では、説明の理解の容易のために、要部を強調して発明内容を模式的に示しているため、各部の寸法比は必ずしも実際の素子と同じ寸法比とはなっていない。以下、本発明素子が発光ダイオードの場合を想定して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a nitride semiconductor ultraviolet light emitting device according to the present invention (hereinafter referred to as “the present device” as appropriate) will be described with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, for easy understanding of the description, the main contents are emphasized and the contents of the invention are schematically shown. Therefore, the dimensional ratio of each part is not necessarily the same as the actual element. It is not. Hereinafter, description will be made assuming that the element of the present invention is a light emitting diode.
図４に示すように、本発明素子１は、サファイア基板２上にＡｌＮ層３とＡｌＧａＮ層４を成長させた基板をテンプレート５として用い、当該テンプレート５上に、膜厚３．４μｍのｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層６、活性層７、Ａｌモル分率が活性層７より大きいｐ型ＡｌＧａＮの電子ブロック層８、ｐ型ＡｌＧａＮのｐ型クラッド層９、ｐ型ＧａＮのｐ型コンタクト層１０を順番に積層した積層構造を有している。ｎ型クラッド層６より上部の活性層７、電子ブロック層８、ｐ型クラッド層９、ｐ型コンタクト層１０の一部が、ｎ型クラッド層６の一部表面が露出するまで反応性イオンエッチング等により除去され、ｎ型クラッド層６上の第１領域（Ｒ１）に活性層７からｐ型コンタクト層１０までの積層構造が形成されている。ｎ型クラッド層６上の第１領域を除く第２領域（Ｒ２）の一部には、ｎ型クラッド層６よりＡｌモル分率の小さいｎ型ＡｌＧａＮからなる膜厚５０ｎｍのｎ型コンタクト層１１が形成されている。また、活性層７は、一例として、膜厚１０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮのバリア層７ａと膜厚３．５ｎｍのＡｌＧａＮの井戸層７ｂからなる単層の量子井戸構造となっている。活性層７は、下側層と上側層にＡｌモル分率の大きいｎ型及びｐ型ＡｌＧａＮ層で挟持されるダブルヘテロジャンクション構造であれば良く、また、上記単層の量子井戸構造を多層化した多重量子井戸構造であっても良い。
As shown in FIG. 4, the
各ＡｌＧａＮ層は、有機金属化合物気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、或いは、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等の周知のエピタキシャル成長法により形成されており、ｎ型層のドナー不純物として、例えばＳｉ、ｐ型層のアクセプタ不純物として、例えばＭｇを使用している。尚、導電型を明記していないＡｌＮ層及びＡｌＧａＮ層は、不純物注入されないアンドープ層である。また、ｎ型ＡｌＧａＮ層及び活性層のＡｌＮモル分率は、一例として、ＡｌＧａＮ層４、ｎ型クラッド層６及びバリア層７ａが６０％、井戸層７ｂが３５％となっている。ｎ型コンタクト層１１のＡｌＮモル分率は、０％〜６０％の範囲内（好ましくは０％〜４０％の範囲内、より好ましくは０％〜２５％の範囲内）で、ｎ型クラッド層６のＡｌＮモル分率より小さい値とする。また、ｎ型コンタクト層１１とｎ型クラッド層６のＡｌＮモル分率の差は１０％乃至２０％以上であるのが好ましく、更に好ましくは、ｎ型コンタクト層１１がｎ型ＧａＮ（ＡｌＮモル分率が０％）であるのが良い。
Each AlGaN layer is formed by a well-known epitaxial growth method such as a metal organic compound vapor phase growth (MOVPE) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method. For example, Si or p-type is used as a donor impurity of an n-type layer. For example, Mg is used as the acceptor impurity of the layer. Note that the AlN layer and the AlGaN layer whose conductivity type is not specified are undoped layers into which impurities are not implanted. As an example, the AlN molar fraction of the n-type AlGaN layer and the active layer is 60% for the AlGaN layer 4, the n-
ｐ型コンタクト層１０の表面に、例えば、Ｎｉ／Ａｕのｐ電極１２が、ｎ型コンタクト層１１の表面に、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕのｎ電極１３が形成され、ｎ型クラッド層６のｎ型コンタクト層１１で被覆されていない露出面の一部に、例えば、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの反射電極１４が形成されている。尚、図４に示す素子構造は、図１８に示す従来の発光ダイオードの素子構造と、ｎ電極１３の下地構造及び周辺構造を除き、基本的に同じである。従って、本発明素子１は、ｎ電極１３の下地構造及び周辺構造を含むｎ電極構造に特徴がある。
For example, a Ni / Au p-
次に、本発明素子１の製造方法について説明する。特に、図４に示すｎ電極構造部分の製造方法について詳細に説明する。図５〜図１４に、主たる製造工程における工程断面図を示す。
Next, a method for manufacturing the
先ず、図５に示すように、テンプレート５、及び、ｎ型クラッド層６からｐ型コンタクト層１０までの各層は、上述のように周知の成長方法により形成される。ｐ型コンタクト層１０の形成後、アクセプタ不純物であるＭｇの活性化のため、例えば８００℃で熱処理を施す。次に、図６に示すように、周知のフォトリソグラフィ技術により、ｐ型コンタクト層１０の表面の第１領域を、例えばＮｉマスク２０で被覆する。引き続き、図７に示すように、ｎ型クラッド層６上の全面に堆積された活性層７からｐ型コンタクト層１０までの各層の第２領域に位置する部分を、反応性イオンエッチング等の周知の異方性エッチング法により除去し、ｎ型クラッド層６の表面が露出後に、Ｎｉマスク２０を除去する。
First, as shown in FIG. 5, the
引き続き、図８に示すように、選択成長用のマスクとなる非晶質であるＳｉＯ２膜２１を、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等の周知の堆積法により基板全面に膜厚２００ｎｍで堆積させ、周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング法により、堆積したＳｉＯ２膜２１の第２領域内の一部に開口部２２を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8, an amorphous SiO 2 film 21 serving as a mask for selective growth is formed by a well-known deposition method such as an electron beam evaporation method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method. The film is deposited on the entire surface of the substrate with a film thickness of 200 nm, and an
引き続き、図９（Ａ）に示すように、開口部２２の底部に露出したｎ型クラッド層６の表面上に、ｎ型コンタクト層１１と同様のエピタキシャル成長方法により、ｎ型ＧａＮのｎ型コンタクト層１１を選択成長させる。ここで、ｎ型コンタクト層１１としてｎ型ＡｌＧａＮ（Ａｌモル分率＞０）を使用した場合には、図９（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ２膜２１上に多結晶のｎ型ＡｌＧａＮ２３が堆積する。ｎ型コンタクト層１１がｎ型ＧａＮの場合には、ＳｉＯ２膜２１が非晶質であり、その表面にはＧａＮ分子を吸着するダングリングボンドが少ないため、ｎ型コンタクト層１１の表面（結晶面）と比較して吸着エネルギが極めて小さく、更に、ＧａＮ分子はマイグレーションが大きいため、吸着エネルギの大きいｎ型コンタクト層１１の表面に専ら成長して、ＳｉＯ２膜２１上には多結晶としても成長しない。これに対して、ｎ型コンタクト層１１がｎ型ＡｌＧａＮの場合には、ＡｌＮ分子がＧａＮ分子と比較してマイグレーションが小さく、ＳｉＯ２膜２１上への付着性が高いため、ＳｉＯ２膜２１の表面にはＡｌＮを含む組成の多結晶が堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 9A, an n-type GaN n-type contact layer is formed on the surface of the n-
引き続き、図１０に示すように、フッ酸等を用いたウェットエッチングによりＳｉＯ２膜２１を除去する。このとき、ｎ型コンタクト層１１がｎ型ＡｌＧａＮの場合には、ＳｉＯ２膜２１上に成長した多結晶のｎ型ＡｌＧａＮ２３は、ＳｉＯ２膜２１とともに除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the SiO 2 film 21 is removed by wet etching using hydrofluoric acid or the like. At this time, if the n-
引き続き、基板全面にｎ電極１３の反転パターンとなるフォトレジスト（図示せず）を形成しておき、その上に、ｎ電極１３となるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの４層金属膜を、電子ビーム蒸着法等により蒸着し、当該フォトレジストをリフトオフにより除去して、当該フォトレジスト上の４層金属膜を剥離し、必要に応じて、ＲＴＡ（瞬間熱アニール）等により熱処理を加えて、図１１に示すように、ｎ型コンタクト層１１上にｎ電極１３を形成する。Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの４層金属膜の膜厚は、例えば、記載順に、２０ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍである。尚、熱処理は、接触抵抗低減の目的で行われる。熱処理温度は、ｎ型コンタクト層１１のＡｌＮモル分率に応じて、ｎ電極１３とｎ型コンタクト層１１間の接触抵抗が最も低くなるように、図１に示す関係等を考慮して、例えば、４５０℃〜９５０℃の範囲内で設定するのが好ましい。また、ｎ型コンタクト層１１がｎ型ＧａＮの場合には、熱処理は必ずしも必要ではない。
Subsequently, a photoresist (not shown) to be an inverted pattern of the
引き続き、基板全面に反射電極１４の反転パターンとなるフォトレジスト（図示せず）を形成しておき、その上に、反射電極１４となるＡｌ／Ｔｉ／Ａｕの３層金属膜を、電子ビーム蒸着法等により蒸着し、当該フォトレジストをリフトオフにより除去して、当該フォトレジスト上の３層金属膜を剥離し、図１２に示すように、ｎ電極１３（或いはｎ電極１３の少なくとも一部）を覆うように第２領域の略全面に反射電極１４を形成する。Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの３層金属膜の膜厚は、例えば、記載順に、１００ｎｍ／１００ｎｍ／２００ｎｍである。ｎ電極１３を被覆せず直接ｎ型クラッド層６上に形成された反射電極１４は、紫外線を反射するＡｌを主として含むため、サファイア基板２側から反射され、ｎ型クラッド層６を通過してｎ型クラッド層６表面の第２領域に到達する発光を、サファイア基板２側に向けて再反射する。尚、反射電極１４に対しては熱処理を行わない。この結果、反射電極１４内のＡｌ層が熱処理によって溶融しないため、紫外線を反射する機能が良好に保持される。また、反射電極１４は、ｎ電極１３とオーミック接触するため、チップの周辺においてワイヤーボンディング用の電極パッドとして使用できる。
Subsequently, a photoresist (not shown) serving as an inverted pattern of the
ところで、ｎ型コンタクト層１１のＡｌＮモル分率が、活性層７のＡｌモル分率より小さい場合（通常は該当する）は、活性層７からの発光は、ｎ型コンタクト層１１で吸収されるため、ｎ型コンタクト層１１上に形成されたｎ電極１３は、反射電極１４と同様に紫外線を反射するＡｌを主として含むものの、反射電極としては殆ど機能しない。
By the way, when the AlN mole fraction of the n-
引き続き、基板全面にｐ電極１２の反転パターンとなるフォトレジスト（図示せず）を形成しておき、その上に、ｐ電極１２となるＮｉ／Ａｕの２層金属膜を、電子ビーム蒸着法等により蒸着し、当該フォトレジストをリフトオフにより除去して、当該フォトレジスト上の２層金属膜を剥離し、ＲＴＡ（瞬間熱アニール）等により例えば４５０℃の熱処理を加えて、図１３に示すように、ｐ型コンタクト層１０上にｐ電極１２を形成する。Ｎｉ／Ａｕの２層金属膜の膜厚は、例えば、記載順に、６０ｎｍ／５０ｎｍである。その後、全面に保護絶縁膜（図示せず）を堆積し、ワイヤーボンディング用の開口を形成して、本発明素子１が形成される。
Subsequently, a photoresist (not shown) to be an inverted pattern of the
以上説明した本発明素子１の製造方法では、ｎ電極１３と反射電極１４を形成した後に、ｐ電極１２を形成する実施形態について説明したが、ｐ電極１２を形成した後に、ｎ電極１３と反射電極１４を形成するようにしても良い。この場合、ｎ型コンタクト層１１をｎ型ＧａＮとすれば、熱処理温度を４５０℃と低温化でき、或いは、熱処理を省略できるため、先に形成されたｐ電極１２に対する後処理であるｎ電極１３の形成時の熱処理による悪影響を排除できる。このため、ｐ電極として、上述の電極材料以外に、より好適な電極材料（例えば、Ｒｈ等）の使用が可能となる。
In the manufacturing method of the
更に、以上説明した本発明素子１の製造方法では、ｎ電極１３と反射電極１４を個別に形成する実施形態について説明したが、反射電極１４を形成するのに代えて、図１４に示すように、ｎ電極１３を、ｎ型コンタクト層１１上だけでなく、ｎ型コンタクト層１１に覆われていないｎ型クラッド層６上にも形成するのも好ましい実施形態である。この場合、ｎ型コンタクト層１１のＡｌＮモル分率を２５％以下とし、ｎ電極１３の形成時の熱処理温度を６００℃以下に抑えることが好ましい。更に好ましくは、ｎ型コンタクト層１１をｎ型ＧａＮで形成し、熱処理を省略するのが良い。これにより、ｎ電極１３とｎ型コンタクト層１１間の接触抵抗を低く抑えて良好なオーミック接触を形成するとともに、ｎ電極１３内のＡｌ層が熱処理によって溶融しないため、ｎ型クラッド層６上のｎ電極１３が、紫外線を反射する機能を良好に発揮できるようになる。
Furthermore, in the manufacturing method of the
更に、反射電極１４を形成しない場合において、第２領域の面積が小さい場合には、その大部分に、ｎ型コンタクト層１１を形成し、ｎ型コンタクト層１１の上だけにｎ電極１３を形成するようにしても良い。後述するように、ｎ型コンタクト層１１を設けることで、ｎ電極１３の接触抵抗が低減され、それに応じて第２領域の面積を縮小できるため、チップサイズの縮小化が図れる。
Further, in the case where the
次に、ｎ型クラッド層６上にｎ型コンタクト層１１を形成し、ｎ型コンタクト層１１上にｎ電極１３を形成した本発明素子１の実施例１と、ｎ型コンタクト層１１を形成せずに、ｎ型クラッド層６上にｎ電極１３を直接形成した比較例に対して、夫々順方向電圧Ｖｆ（単位：Ｖ）と順方向電流Ｉｆ（単位：ｍＡ）の電流電圧特性を測定した結果を、図１５に示す。尚、図１５に示す実施例１と比較例では、ｎ型クラッド層６のＡｌＮモル分率を７５％とし、実施例１のｎ型コンタクト層１１はｎ型ＧａＮで形成した。上記以外の部分は、実施例１と比較例の間で同じである。また、実施例１と比較例の平面視パターンは、何れも図１６（Ｂ）に示す通りである（詳細は後述する）。図１５に示される結果より、本発明素子１において、ｎ型コンタクト層１１を設けることで、順方向電圧Ｖｆが大幅に改善（低電圧化）されていることが分かる。
Next, the n-
次に、本発明素子１の上記実施例１と実施例１とはｎ型コンタクト層１１及びその周辺構造の異なる実施例２について、夫々複数のサンプルを作製し、発光出力Ｐ（単位：ｍＷ）と順方向電圧Ｖｆ（単位：Ｖ）を測定した結果について説明する。図１６に、実施例１と実施例２の平面視パターンを示す。図１６（Ａ）は、実施例１と実施例２の両者に共通の平面視パターンを示す。実施例１と実施例２では、第１領域Ｒ１（図中クロスハッチ部分）とその周囲の第２領域Ｒ２は、夫々同じ平面視パターン、同じ面積である。第１領域Ｒ１は３本の縦長の長円を中央で横方向に連接した櫛形状に形成されており、実施例１及び実施例２の何れも、第１領域Ｒ１の上面にｐ電極１２が形成されている。実施例１と実施例２のチップは何れも一辺８００μｍの正方形状（破線で外枠を表示）で、第１領域の面積は約１６８０００μｍ２である。図１６（Ｂ）は、実施例１の平面視パターンを示す。実施例１では、第２領域Ｒ２の大部分に、ｎ型コンタクト層１１（図中クロスハッチ部分）が形成され、その上にｎ電極１３が形成されている。実施例１では、反射電極１４は設けていない。図１６（Ｃ）は、実施例２の平面視パターンを示す。実施例２では、第１領域Ｒ１の外周に沿ってｎ型コンタクト層１１（図中クロスハッチ部分）が形成され、その上にｎ電極１３が形成されている。そして、ｎ電極１３を覆うように反射電極１４が設けられており、実施例２の反射電極１４と実施例１のｎ電極１３は同じ平面視パターン、同じ面積である。実施例２のｎ電極１３（ｎ型コンタクト層１１）の面積は、実施例１のｎ電極１３（ｎ型コンタクト層１１）の面積の８分の１である。従って、実施例１と実施例２では、ｎ電極１３（ｎ型コンタクト層１１）の面積と形状、反射電極１４の有無が異なる。
Next, in Example 1 of the
実施例１と実施例２の測定結果を比較すると、実施例２の発光出力Ｐが、実施例１の発光出力Ｐより平均して２０％程度以上向上している。一方、実施例１と実施例２の間で順方向電圧Ｖｆに大差がない。この結果より、ｎ型コンタクト層１１は、第１領域Ｒ１の外周に沿って形成すれば十分であることが分かる。そして、実施例２において、発光出力Ｐが実施例１より向上していることから、ｎ型コンタクト層１１の面積を抑えて、その代わりに反射電極１４を設けることで、発光出力Ｐが向上すること、つまり、外部量子効率が向上することが分かる。換言すれば、発光出力Ｐが同じであれば、反射電極１４を設けずにｎ型コンタクト層１１の面積を必要最小限に抑えて、チップサイズを縮小できることになる。例えば、図１６（Ｃ）に示す実施例２において反射電極１４を設けないとすれば、チップサイズは約６４０μｍ×４８０μｍまで縮小可能であり、第１領域Ｒ１はチップ面積の５０％以上を占めることが可能となる。
Comparing the measurement results of Example 1 and Example 2, the light emission output P of Example 2 is improved by about 20% or more on average from the light emission output P of Example 1. On the other hand, there is no great difference in the forward voltage Vf between the first embodiment and the second embodiment. From this result, it is understood that it is sufficient to form the n-
以下に、別の実施形態につき説明する。
〈１〉上記実施形態では、本発明素子が発光ダイオードの場合を想定して説明したが、半導体レーザ（レーザダイオード）においても、ｎ電極をｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層上に直接形成することでｎ電極の接触抵抗が高くなる場合には、上記実施形態と同様に、ｎ型クラッド層上に、ＡｌＮモル分率の小さいｎ型コンタクト層を設けることで、ｎ電極の接触抵抗を低下させることができ、同様の電気的特性等の改善が図れる。
Hereinafter, another embodiment will be described.
<1> In the above embodiment, the case where the element of the present invention is a light emitting diode has been described. However, in a semiconductor laser (laser diode), an n electrode is directly formed on an n type cladding layer made of n type AlGaN. Thus, when the contact resistance of the n electrode is increased, the contact resistance of the n electrode is reduced by providing an n-type contact layer having a small AlN mole fraction on the n-type cladding layer, as in the above embodiment. The same electrical characteristics can be improved.
〈２〉上記実施形態では、本発明素子１を構成するテンプレートとして、図４に示すテンプレート５を一例としたが、当該テンプレート５に限定されるものではなく、例えば、図１に例示したテンプレートを使用しても良く、或いは、ＡｌＮ層３を図１に示すＥＬＯ−ＡｌＮ層としても良く、ＡｌＧａＮ層４を省略して良く、更には、サファイア基板２に代えて他の基板を用いても良い。更に、上記実施形態で例示した本発明素子１を構成するＡｌＧａＮまたはＧａＮの各層の膜厚及びＡｌＮモル分率は、一例であり、素子の仕様に応じて適宜変更可能である。また、上記実施形態では、電子ブロック層８を設ける場合を例示したが、電子ブロック層８は必ずしも設けなくても構わない。
<2> In the above embodiment, the
〈３〉上記実施形態では、ｐ電極１２がＮｉ／Ａｕの場合、ｎ電極１３がＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの場合、反射電極１４がＡｌ／Ｔｉ／Ａｕの場合を例示したが、各電極の電極材料及び膜厚は、上記のものに限定されるものではない。ｐ電極１２とｎ電極１３の電極材料は、夫々の下地層であるｐ型コンタクト層１０、ｎ型コンタクト層１１との間でオーミック接触可能な金属材料であれば良く、必ずしも上記した多層構造でなくても良く、更には、熱処理によって層構造が合金化していても良い。ｎ電極１３は、特に反射電極１４を設けない場合は、上述の如く、紫外線を反射する金属、例えば、Ａｌを主成分として含有しているのが好ましい。ｎ電極１３は、ｎ型コンタクト層１１との粘着性を高めるための金属材料（粘着層）として、Ｔｉを使用する場合を例示したが、Ｔｉに代えてＣｒを用いても良く、また、斯かる粘着層を設けなくても良い。反射電極１４は、紫外線を反射する金属、例えば、Ａｌを主成分として含有している必要があるが、下地層であるｎ型クラッド層６との間でオーミック接触する必要はない。
<3> In the above embodiment, the
〈４〉上記実施形態では、反射電極１４を形成する場合に、ｎ電極１３を覆うように第２領域の略全面に形成したが、反射電極１４を、第１領域に形成された活性層７からｐ型コンタクト層１０まで積層体の側壁面にも形成するのも好ましい実施形態である。この場合、当該積層体の各層が電気的に短絡するのを防止するために、図１７に示すように、積層体の側壁面と反射電極１４の間に、ＳｉＯ２等により側壁絶縁膜２４を形成する必要がある。側壁絶縁膜２４は、ｎ電極１３を形成した後に、例えば、基板全面にＳｉＯ２等の絶縁膜を堆積し、異方性エッチングにより堆積した絶縁膜を除去することで、積層体の側壁面にサイドウォール状に残留した絶縁膜を側壁絶縁膜２４として形成する。側壁絶縁膜２４を形成した後、基板全面に反射電極１４の反転パターンとなるフォトレジストを、側壁絶縁膜２４を覆わないように形成し、上述の要領で、反射電極１４の材料膜の堆積、当該フォトレジストのリフトオフを経て、積層体の側壁面を覆う反射電極１４が形成される。
<4> In the above embodiment, when the
本発明に係る窒化物半導体紫外線発光素子は、発光中心波長が約３６５ｎｍ以下の発光ダイオード、レーザダイオード等に利用可能であり、順方向電圧の低電圧化に有効である。 The nitride semiconductor ultraviolet light emitting device according to the present invention can be used for light emitting diodes, laser diodes and the like having an emission center wavelength of about 365 nm or less, and is effective for lowering the forward voltage.
１： 窒化物半導体紫外線発光素子
２，１０１： サファイア基板
３： ＡｌＮ層
４： ＡｌＧａＮ層
５： テンプレート
６，１０４： ｎ型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＮ）
７： 活性層
７ａ： バリア層
７ｂ： 井戸層
８，１０６： 電子ブロック層（ｐ型ＡｌＧａＮ）
９，１０７： ｐ型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＮ）
１０，１０８： ｐコンタクト層（ｐ型ＧａＮ）
１１： ｎ型コンタクト層（ｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮ）
１２，１０９： ｐ電極
１３，１１０： ｎ電極
１４： 反射電極
２０： Ｎｉマスク
２１： ＳｉＯ２膜
２２： 開口部
２３： 多結晶のｎ型ＡｌＧａＮ
２４： 側壁絶縁膜
１０２： 下地層（ＡｌＮ）
１０３： ＥＬＯ−ＡｌＮ層
１０５： 多重量子井戸活性層
Ｒ１： 第１領域
Ｒ２： 第２領域
1: Nitride semiconductor ultraviolet light emitting device 2,101: Sapphire substrate 3: AlN layer 4: AlGaN layer 5: Template 6,104: n-type cladding layer (n-type AlGaN)
7:
9, 107: p-type cladding layer (p-type AlGaN)
10, 108: p contact layer (p-type GaN)
11: n-type contact layer (n-type GaN or n-type AlGaN)
12, 109: p-
24: Side wall insulating film 102: Underlayer (AlN)
103: ELO-AlN layer 105: Multiple quantum well active layer R1: First region R2: Second region
Claims (18)
前記ｎ型クラッド層上の前記第１領域以外の第２領域内の少なくとも一部に、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層が形成され、
前記ｎ型コンタクト層のＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さく、
前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極が前記ｎ型コンタクト層上に形成され、
前記ｎ電極の一部が、前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に形成されていることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子。 an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer having a band gap energy of 3.4 eV or more in a first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer on the n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer; A p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer located above the active layer is formed,
An n-type contact layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer is formed in at least a part of the second region other than the first region on the n-type cladding layer,
The AlN mole fraction of the n-type contact layer is in the range of 0% or more and 60% or less, and smaller than the AlN mole fraction of the n-type cladding layer,
The n-type contact layer in ohmic contact with the n-electrode is formed on the n-type contact layer,
A part of the n electrode is formed in a portion of the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed .
前記ｎ型クラッド層上の前記第１領域以外の第２領域内の少なくとも一部に、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層が形成され、
前記ｎ型コンタクト層のＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さく、
前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極が前記ｎ型コンタクト層上に形成され、
前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に、前記ｎ電極と電気的に接続する前記紫外線を反射する金属を主成分とする反射電極が形成されていることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子。 an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer having a band gap energy of 3.4 eV or more in a first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer on the n-type cladding layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer; A p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer located above the active layer is formed,
An n-type contact layer made of an n-type AlGaN-based semiconductor layer is formed in at least a part of the second region other than the first region on the n-type cladding layer,
The AlN mole fraction of the n-type contact layer is in the range of 0% or more and 60% or less, and smaller than the AlN mole fraction of the n-type cladding layer,
The n-type contact layer in ohmic contact with the n-electrode is formed on the n-type contact layer,
A reflective electrode composed mainly of a metal that reflects the ultraviolet rays and is electrically connected to the n electrode is formed in a portion of the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed. nitride semiconductor ultraviolet light emitting element characterized in that it is.
前記ｎ型クラッド層の上側にバンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層を形成する工程と、
前記活性層の上側にｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層より上層に形成された半導体層の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域以外の第２領域をエッチング除去して、前記ｎ型クラッド層を前記第２領域において露出させる工程と、
露出した前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の少なくとも一部に、ＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さいｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層を形成する工程と、
前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極を前記ｎ型コンタクト層上に形成する工程と、を有し、
前記ｎ電極を形成する工程において、前記ｎ電極を前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分にも形成することを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 Forming an n-type cladding layer composed of an n-type AlGaN-based semiconductor layer on a predetermined template;
Forming an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer having a band gap energy of 3.4 eV or more above the n-type cladding layer;
Forming a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer on the active layer;
A second region other than the first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer of the semiconductor layer formed above the n-type cladding layer is removed by etching, and the n-type cladding layer is removed from the second layer. Exposing in the area;
At least part of the second region on the exposed n-type cladding layer has an AlN mole fraction in the range of 0% to 60% and the AlN mole fraction of the n-type cladding layer. Forming an n-type contact layer comprising a smaller n-type AlGaN-based semiconductor layer;
Have a, and forming the n electrode contacts the n-type contact layer in ohmic to the n-type contact layer,
In the step of forming the n-electrode, the n-electrode is also formed in a portion of the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed. Manufacturing method of light emitting element.
前記ｎ型クラッド層の上側にバンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層を形成する工程と、
前記活性層の上側にｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層より上層に形成された半導体層の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域以外の第２領域をエッチング除去して、前記ｎ型クラッド層を前記第２領域において露出させる工程と、
露出した前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の少なくとも一部に、ＡｌＮモル分率が０％以上６０％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さいｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層を形成する工程と、
前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極を前記ｎ型コンタクト層上に形成する工程と、を有し、
前記ｎ電極を形成する工程の後に、前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の前記ｎ型コンタクト層が形成されていない部分に、前記ｎ電極と電気的に接続する前記紫外線を反射する金属を主成分とする反射電極を形成する工程を有することを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 Forming an n-type cladding layer composed of an n-type AlGaN-based semiconductor layer on a predetermined template;
Forming an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer having a band gap energy of 3.4 eV or more above the n-type cladding layer;
Forming a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer on the active layer;
A second region other than the first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer of the semiconductor layer formed above the n-type cladding layer is removed by etching, and the n-type cladding layer is removed from the second layer. Exposing in the area;
At least part of the second region on the exposed n-type cladding layer has an AlN mole fraction in the range of 0% to 60% and the AlN mole fraction of the n-type cladding layer. Forming an n-type contact layer comprising a smaller n-type AlGaN-based semiconductor layer;
Have a, and forming the n electrode contacts the n-type contact layer in ohmic to the n-type contact layer,
After the step of forming the n-electrode, the ultraviolet rays that are electrically connected to the n-electrode are reflected on a portion of the second region on the n-type cladding layer where the n-type contact layer is not formed. manufacturing method of the nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device which is characterized in that have a step of forming a reflective electrode mainly composed of metal.
前記ｎ電極を形成する工程において、熱処理温度が６００℃以下か、または、熱処理を行わないことを特徴とする請求項８または９に記載の窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 AlN molar fraction of the n-type contact layer is 25% or less,
10. The method of manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element according to claim 8 , wherein, in the step of forming the n-electrode, a heat treatment temperature is 600 ° C. or lower or no heat treatment is performed.
前記ｎ型クラッド層の上側にバンドギャップエネルギが３．４ｅＶ以上のＡｌＧａＮ系半導体層を有する活性層を形成する工程と、
前記活性層の上側にｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｐ型クラッド層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層より上層に形成された半導体層の前記ｎ型クラッド層の表面と平行な面内の第１領域以外の第２領域をエッチング除去して、前記ｎ型クラッド層を前記第２領域において露出させる工程と、
露出した前記ｎ型クラッド層上の前記第２領域内の少なくとも一部に、ＡｌＮモル分率が０％以上２５％以下の範囲内にあって、且つ、前記ｎ型クラッド層のＡｌＮモル分率より小さいｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなるｎ型コンタクト層を形成する工程と、
前記ｎ型コンタクト層とオーミック接触するｎ電極を前記ｎ型コンタクト層上に形成する工程と、を有し、
前記ｎ電極を形成する工程の前に、前記ｐ型クラッド層の上側に前記ｐ型クラッド層と電気的に接続するｐ電極を形成する工程を有し、
前記ｎ電極を形成する工程において、熱処理温度が６００℃以下か、または、熱処理を行わないことを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子の製造方法。 Forming an n-type cladding layer composed of an n-type AlGaN-based semiconductor layer on a predetermined template;
Forming an active layer having an AlGaN-based semiconductor layer having a band gap energy of 3.4 eV or more above the n-type cladding layer;
Forming a p-type cladding layer made of a p-type AlGaN-based semiconductor layer on the active layer;
A second region other than the first region in a plane parallel to the surface of the n-type cladding layer of the semiconductor layer formed above the n-type cladding layer is removed by etching, and the n-type cladding layer is removed from the second layer. Exposing in the area;
At least part of the second region on the exposed n-type cladding layer has an AlN molar fraction in the range of 0% to 25 % and the AlN molar fraction of the n-type cladding layer. Forming an n-type contact layer comprising a smaller n-type AlGaN-based semiconductor layer;
Have a, and forming the n electrode contacts the n-type contact layer in ohmic to the n-type contact layer,
Before the step of forming the n-electrode, the step of forming a p-electrode electrically connected to the p-type cladding layer above the p-type cladding layer,
A method of manufacturing a nitride semiconductor ultraviolet light emitting element, wherein in the step of forming the n-electrode, a heat treatment temperature is 600 ° C. or lower or no heat treatment is performed .
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