TW201310705A - 第ｉｉｉ族氮化物半導體元件及第ｉｉｉ族氮化物半導體元件之製造方法 - Google Patents

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Yohei Enya
Yusuke Yoshizumi
Takashi Kyono
Takamichi Sumitomo
Masaki Ueno
Katsunori Yanashima
Kunihiko Tasai
Hiroshi Nakajima
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Sumitomo Electric Industries
Sony Corp
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Abstract

本發明提供一種包含無損結晶性而具有比較小之接觸電阻及比較高之載體濃度之p型接觸層之第III族氮化物半導體元件及其製造方法。該第III族氮化物半導體元件包括：接觸層25a，其係設置於發光層17上；接觸層25b，其係設置於接觸層25a上，與接觸層25a直接接觸；及電極37，其係設置於接觸層25b上，與接觸層25b直接接觸。接觸層25a及接觸層25b包含p型之相同氮化鎵系半導體，接觸層25a之p型摻雜劑之濃度低於接觸層25b之p型摻雜劑之濃度，接觸層25a與接觸層25b之界面J1係自與沿c軸延伸之基準軸Cx正交之面Sc以50度以上且小於130度之角度傾斜，接觸層25b之膜厚為20 nm以下。

Description

第III族氮化物半導體元件及第III族氮化物半導體元件之製造方法
本發明係關於一種第III族氮化物半導體元件及第III族氮化物半導體元件之製造方法。
專利文獻1中揭示有一種以降低驅動電壓為目的之關於發光元件之技術。
又，非專利文獻1及2中，記載有關於壓電電場之計算。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平08-97471號公報
非專利文獻
非專利文獻1：Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39 (2000) pp.413
非專利文獻2：Journal of Applied Physics, Vol.91 No.12 (2002) pp.9904
專利文獻1中，於藍寶石基板之上，形成有500埃之AlN之緩衝層、膜厚約2.0微米且電子濃度2×1018/cm3之摻Si之GaN之高載體濃度n+層、膜厚約2.0 μm且電子濃度2×1018/cm3之摻Si之(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N之高載體濃度n+層、膜厚約0.5 μm之摻Mg、Zn及Si之(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N之p傳導型發光層、膜厚約1.0 μm且電洞濃度2×1017/cm3之摻Mg之 (Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N之p層、膜厚約0.2 μm且電洞濃度5×1017/cm3之包含Mg濃度1×1020/cm3之摻Mg之GaN之第2接觸層、及膜厚約500埃且電洞濃度2×1017/cm3之包含Mg濃度2×1020/cm3之摻Mg之GaN之第1接觸層。進而，於p層與高載體濃度n+層，分別形成有連接之由鎳形成之兩個電極。
專利文獻1所記載之發光元件尤其包含：設置於藍寶石基板之c面之上的最表面之高Mg濃度之p型之第1接觸層、及設置於該第1接觸層之下的低Mg濃度之p型之第2接觸層。第1接觸層之Mg濃度為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下，第2接觸層之Mg濃度為1×1019 cm-3以上且5×1020 cm-3以下。關於第1及第2接觸層之膜厚，揭示有50 nm與200 nm。
摻Mg之p型氮化鎵之接觸層之接觸電阻根據Mg濃度而增減。接觸電阻之值於Mg濃度為1×1020 cm-3左右之情形時比較小。然而，於Mg濃度如此高之情形時，結晶性降低而導致p型載體濃度之降低。因此，較理想的是開發具有接觸電阻、結晶性及載體濃度均良好之p型接觸層之第III族氮化物半導體元件。因此，本發明之目的在於提供一種包含無損結晶性而具有比較小之接觸電阻與比較高之載體濃度之p型接觸層之第III族氮化物半導體元件及第III族氮化物半導體元件之製造方法。
本發明之第III族氮化物半導體元件之特徵在於包括：氮 化鎵系半導體之發光層；第1接觸層，其係設置於上述發光層之上；第2接觸層，其係設置於上述第1接觸層之上，與上述第1接觸層直接接觸；及金屬電極，其係設置於上述第2接觸層之上，與上述第2接觸層直接接觸；上述第1接觸層及上述第2接觸層包含p型之相同氮化鎵系半導體；上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度低於上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度；上述第1接觸層與上述第2接觸層之界面係自與沿c軸延伸之基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜；上述發光層之發光波長為480 nm以上且600 nm以下；上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且50 nm以下；且上述第2接觸層之膜厚可為1 nm以上且20 nm以下。
第2接觸層中，由於p型摻雜劑比較高，故與金屬電極之接觸電阻降低，由於膜厚比較小，故結晶性相對良好。第1接觸層中，由於p型摻雜劑濃度相對較低，故結晶性相對良好，載體濃度亦比較高。因此，可無損結晶性而實現第2接觸層與金屬電極之接觸電阻之優化及載體濃度之提高。進而，和第1接觸層與第2接觸層之界面之傾斜度為小於50度或130度以上之情形相比，壓電電場為反向且比較小或成為零。因此，與傾斜度為小於50度或130度以上之情形比，發光層之外部量子效率等良好。
本發明之第III族氮化物半導體元件較佳為，更包括p型氮化鎵系半導體之包覆層，上述包覆層係設置於上述發光層與上述第1接觸層之間，上述包覆層之帶隙大於上述第1接觸層之帶隙，上述第1接觸層與上述包覆層直接接觸。
本發明之第III族氮化物半導體元件較佳為，更包括包含氮化鎵系半導體之基板，於上述基板之主表面之上依序設置有上述發光層、上述包覆層、上述第1及第2接觸層以及上述金屬電極，上述主表面係自與上述基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜。因此，可使用包含氮化鎵系半導體之基板，故而藉由使氮化鎵系半導體層於自與基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜之主表面之上成長，第1接觸層與第2接觸層之界面亦可實現與主表面相同之傾斜。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度較佳為5×1020 cm-3以下，上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度較佳為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下。由於與金屬電極直接接觸之第2接觸層之p型摻雜劑之濃度比較高，故與金屬電極之接觸電阻降低。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度較佳為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下。由於未與金屬電極直接接觸之第1接觸層之p型摻雜劑之濃度相對較低，故結晶性相對良好，因此載體濃度亦比較高。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述p型摻雜劑較佳為鎂。因此，可良好地進行p型摻雜劑之供給。Mg於氮化物半導體中形成相對較淺之受體能階，因此電洞濃度相對於摻雜劑濃度之活化率較高，從而能夠以比較小之摻雜劑濃度獲得比較高之電洞濃度。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述第1及第2接觸層較佳為包含氮化鎵。由於GaN係作為二元化合物之氮化鎵系半導體，故於第1及第2接觸層包含GaN之情形時，可提供良好之晶體品質。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述第1及第2接觸層較佳為InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)。因此，第1及第2接觸層之材料中可使用氮化鎵以外之其他氮化鎵系半導體。藉此，與基板之晶格失配度改變，接觸層中內含之應變量發生變化，因此可提高第1接觸層之載體濃度，或降低第2接觸層與金屬電極之接觸電阻。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述發光層較佳為InxGa1-xN(0.15≦x<0.50)。因此，可實現480 nm以上且600 nm以下之發光波長之發光。於此In組成區域內，發光層中內含之應變較大，於將基板主表面之傾斜角取上述範圍時可抑制之壓電電場較大。因此，若使用本發明，則可製作該In組成區域內亦具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述金屬電極較佳為包含Pd、Au、或者Ni及Au。藉由此種材料之金屬電極，可實現與第2接觸層良好之接觸。藉由使用該等金屬，可實現良好之歐姆接合。
本發明之第III族氮化物半導體元件之製造方法之特徵在於包括如下步驟：形成包含氮化鎵系半導體之發光層；於上述發光層之上形成p型氮化鎵系半導體之第1接觸層；在 更換於形成上述第1接觸層時供給之p型摻雜劑之供給量之後，於上述第1接觸層之上形成p型氮化鎵系半導體之第2接觸層；及於上述第2接觸層之上形成金屬電極；且上述第1接觸層及上述第2接觸層包含p型之相同氮化鎵系半導體；關於在形成上述第1接觸層之步驟及形成上述第2接觸層之步驟中供給至成長爐之p型摻雜劑之供給量，在形成上述第2接觸層之步驟中供給之量多於在形成上述第1接觸層之步驟中供給之量；上述第1及第2接觸層之成長溫度高於上述發光層中所包含之活化層之成長溫度；上述第1及第2接觸層之成長溫度與上述活化層之成長溫度之差為攝氏100度以上且攝氏350度以下；上述第2接觸層與上述金屬電極直接接觸；上述第1接觸層與上述第2接觸層直接接觸；上述第1接觸層與上述第2接觸層之界面係自與沿c軸延伸之基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜；上述發光層之發光波長為480 nm以上且600 nm以下；上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且50 nm以下；且上述第2接觸層之膜厚可為1 nm以上且20 nm以下。
第2接觸層中，由於p型摻雜劑比較高，故與金屬電極之接觸電阻降低，由於膜厚比較小，故結晶性相對良好。第1接觸層中，由於p型摻雜劑濃度相對較低，故結晶性相對良好，載體濃度亦比較高。因此，可無損結晶性而實現第2接觸層與金屬電極之接觸電阻之優化及載體濃度之提高。進而，和第1接觸層與第2接觸層之界面之傾斜度為小於50度或130度以上之情形相比，壓電電場為反向且比較 小或成為零。因此，與傾斜度為小於50度或130度以上之情形相比，發光層之外部量子效率等良好。又，第1及第2接觸層之成長溫度高於發光層之成長溫度，第1及第2接觸層之成長溫度與發光層之成長溫度之差為攝氏150度以上攝氏300度以下。若成長溫度之差小於該差，則第1及第2接觸層之成長溫度變低，因此使電氣特性降低。若成長溫度之差大於該差，則活化層所受之熱損害增加，因此使發光效率降低。
本發明之方法較佳為，更包括形成p型氮化鎵系半導體之包覆層之步驟，上述包覆層係於形成上述發光層之後形成，上述第1及第2接觸層係於形成上述包覆層之後形成，上述包覆層係設置於上述發光層與上述第1接觸層之間，上述包覆層之帶隙大於上述第1接觸層之帶隙，上述第1接觸層與上述包覆層直接接觸。
本發明之方法較佳為，更包括準備包含氮化鎵系半導體之基板之步驟，上述包覆層係形成於上述基板之上，於上述基板之主表面之上依序設置有上述發光層、上述包覆層、上述第1及第2接觸層以及上述金屬電極，上述主表面係自與上述基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜。因此，可使用包含氮化鎵系半導體之基板，故而藉由使氮化鎵系半導體層於自與基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜之主表面之上成長，第1接觸層與第2接觸層之界面亦可實現與主表面相同之傾斜。
本發明之方法中，上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度較 佳為5×1020 cm-3以下，上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度較佳為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下。由於與金屬電極直接接觸之第2接觸層之p型摻雜劑之濃度比較高，故與金屬電極之接觸電阻降低。
本發明之方法中，上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度較佳為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下。由於未與金屬電極直接接觸之第1接觸層之p型摻雜劑之濃度相對較低，故結晶性相對良好，因此載體濃度亦比較高。
本發明之方法中，上述p型摻雜劑較佳為鎂。因此，可良好地進行p型摻雜劑之供給。Mg於氮化物半導體中形成相對較淺之受體能階，因此電洞濃度相對於摻雜劑濃度之活化率較高，從而能夠以比較小之摻雜劑濃度獲得比較高之電洞濃度。
本發明之方法中，上述第1及第2接觸層較佳為包含氮化鎵。由於GaN係作為二元化合物之氮化鎵系半導體，故於第1及第2接觸層包含GaN之情形時，可提供良好之晶體品質。
本發明之方法中，上述第1及第2接觸層較佳為InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)。因此，第1及第2接觸層之材料中可使用氮化鎵以外之其他氮化鎵系半導體。藉此，與基板之晶格失配度改變，接觸層中內含之應變量發生變化，因此可提高第1接觸層之載體濃度，或降低第2接觸層與金屬電極之接觸電阻。
本發明之方法中，上述發光層較佳為InxGa1- xN(0.15≦x<0.50)。因此，可實現480 nm以上且600 nm以下之發光波長之發光。於此In組成區域內，發光層中內含之應變較大，於將基板主表面之傾斜角取上述範圍時可抑制之壓電電場較大。因此，若使用本發明，則可製作該In組成區域內亦具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述第1接觸層中之碳雜質濃度為1×1017 cm-3以下。如此，由於碳雜質濃度相對較低，故可優化接觸電阻及元件之動作電壓。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以70度以上且小於80度之角度傾斜。若使用該角度範圍之基板，則可減少上述發光層中之In組成之波動，從而可製作具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之第III族氮化物半導體元件中，上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以100度以上且小於110度之角度傾斜。若使用該角度範圍之基板，則可減少上述發光層中之In組成波動，從而可製作具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之第III族氮化物半導體元件之製造方法中，上述第1接觸層之成長速度為1 μm/hour以下，上述第2接觸層之成長速度為0.1 μm/hour以下，上述第2接觸層之成長速度慢於上述第1接觸層之成長速度，上述第1及第2接觸層係於含氫氣20%以上之氣體環境下成長。如此，由於第1及第2接觸層成長時之環境氣體中使用氫氣，且第1及第2接 觸層之成長速度亦相對較慢，故可使第1及第2接觸層成長時之第V族原子數/第III族原子數之比比較高。因此，可使第1及第2接觸層中之碳雜質濃度相對較低，故而使與電極之接觸電阻及元件之動作電壓良好。
本發明之方法中，上述第1接觸層中之碳雜質濃度為1×1017 cm-3以下。如此，由於碳雜質濃度相對較低，故可優化接觸電阻及元件之動作電壓。
本發明之方法中，上述第1及第2接觸層之成長溫度與上述活化層之成長溫度之差為攝氏100度以上且攝氏250度以下。因此，可提高接觸層之結晶性，另一方面可抑制接觸層成長時活化層所受之損害。
本發明之方法中，上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以70度以上且小於80度之角度傾斜。若使用該角度範圍之基板，則可減少上述發光層中之In組成之波動，從而可製作具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之方法中，上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以100度以上且小於110度之角度傾斜。若使用該角度範圍之基板，則可減少上述發光層中之In組成之波動，從而可製作具有良好之外部量子效率之發光元件。
本發明之方法中，上述活化層之成長溫度為攝氏650度以上且小於攝氏800度。因此，可製作具有上述波長範圍(480 nm以上且600 nm以下)之發光波長之活化層。
本發明之方法中，上述金屬電極較佳為包含Pd、Au、或者Ni及Au。藉由此種材料之金屬電極，可實現與第2接 觸層良好之接觸。藉由使用該等金屬，可實現良好之歐姆接合。
根據本發明，可提供包含無損結晶性而具有比較小之接觸電阻與比較高之載體濃度之p型接觸層之第III族氮化物半導體元件及第III族氮化物半導體元件之製造方法。
本發明之知識見解係可藉由參照作為例示而表示之隨附圖式並考慮以下之詳細闡述而容易地理解。其次，參照圖式，對實施形態之第III族氮化物半導體元件及第III族氮化物半導體元件之製造方法進行詳細說明。於可能之情形時，對相同要素標註相同符號，並省略重複說明。圖1係概略性地表示本實施形態之第III族氮化物半導體元件之構造及用於第III族氮化物半導體元件之磊晶基板之構造的圖式。作為第III族氮化物半導體元件11，例如對發光二極體、雷射二極體等發光元件進行說明，本實施形態可應用於包含p型第III族氮化物半導體之第III族氮化物半導體元件。
圖1之(a)部表示第III族氮化物半導體元件11，圖1之(b)部表示用於第III族氮化物半導體元件11之磊晶基板EP。
磊晶基板EP具有與第III族氮化物半導體元件11相同之磊晶層構造。於其次之說明中，對構成第III族氮化物半導體元件11之半導體層進行說明。磊晶基板EP包含與該等構成第III族氮化物半導體元件11之半導體層對應之半導體層 (半導體膜)，用於第III族氮化物半導體元件11之說明適用於對應之半導體層。
若參照圖1，則表示座標系統S及晶體座標系統CR。基板13之主表面13a朝向Z軸之方向，且於X方向及Y方向上延伸。X軸朝向a軸之方向。如圖1之(a)部所示，第III族氮化物半導體元件11包括：基板13、n型第III族氮化物半導體區域15、發光層17、及p型第III族氮化物半導體區域19。n型第III族氮化物半導體區域15、發光層17及p型第III族氮化物半導體區域19係藉由磊晶成長而形成於基板13之上。
基板13之c面係沿圖1所示之面Sc延伸。於面Sc之上，表示有用以表示六方晶系氮化鎵系半導體之晶軸之晶體座標系統CR(c軸、a軸、m軸)。基板13之主表面13a係以與基準軸Cx正交之面Sc為基準向基板13之氮化鎵系半導體之m軸或a軸之方向以傾斜角α傾斜。傾斜角α由基板13之主表面13a之法線向量VN與表示基準軸Cx之c軸向量VC所成之角度規定。於主表面13a之上，發光層17係設置於n型第III族氮化物半導體區域15與p型第III族氮化物半導體區域19之間。於主表面13a之上，n型氮化鎵系半導體區域15、活化層17及p型氮化鎵系半導體區域19於法線向量VN之方向(Z軸方向)上依序排列。於主表面13a之上，發光層17中所包含之n側光導層29、活化層27及p側光導層31於法線向量VN之方向(Z軸方向)上依序排列。於主表面13a之上，p型第III族氮化物半導體區域19中所包含之p型氮化鎵系半導 體層21、p型包覆層23、接觸層25a及接觸層25b於法線向量VN之方向(Z軸方向)上依序排列。
基板13具有包含具導電性之氮化鎵系半導體之主表面13a。基板13之主表面13a係自與沿氮化鎵系半導體之c軸延伸之基準軸Cx正交之面Sc以50度以上且小於130度之範圍之角度傾斜。基板13包含主表面13a，可包含氮化鎵系半導體。基板13之氮化鎵系半導體可例如為GaN(氮化鎵)、InGaN(In：銦)、AlGaN等。由於GaN係作為二元化合物之氮化鎵系半導體，故可提供良好之晶體品質與穩定之基板主表面。又，基板13亦可例如為AlN等。
n型第III族氮化物半導體區域15包含n型氮化鎵系半導體。n型第III族氮化物半導體區域15係設置於基板13之上。n型第III族氮化物半導體區域15與基板13之主表面13a直接接觸。n型第III族氮化物半導體區域15包含一個或複數個n型氮化鎵系半導體層。該一個或複數個n型氮化鎵系半導體層係設置於主表面13a之上。n型第III族氮化物半導體區域15係可例如包含n型緩衝層、n型包覆層、及n型光導層。n型第III族氮化物半導體區域15係可例如包含n型GaN、InGaN、AlGaN或InAlGaN等。
發光層17例如包含含有銦(In)之氮化鎵系半導體。發光層17係設置於基板13及n型第III族氮化物半導體區域15之上。發光層17與n型第III族氮化物半導體區域15直接接觸。發光層17包含活化層27，於必要之情形時可包含n側光導層29及p側光導層31。活化層27包含一個或複數個井 層33、及複數個障壁層35。障壁層35具有大於井層33之帶隙之帶隙。活化層27可具有單一或多重量子井構造。井層33及障壁層35均設置於n型第III族氮化物半導體區域15及n側光導層29之上。井層33及障壁層35均例如包含AlGaN、GaN、InGaN或InAlGaN等。發光層17(活化層27)之發光波長為例如480 nm以上且600 nm以下。於產生該發光波長範圍之光之發光元件中，可提高p型氮化鎵系半導體之電氣特性。進而，於提供長波長之發光之發光元件中，可提高p型氮化鎵系半導體之特性。
發光層17包含含有銦(In)之氮化鎵系半導體，發光層17之銦(In)之組成為15%以上且小於50%。因此，可實現480 nm以上且600 nm以下之發光波長之發光。例如，發光層17可為InxGa1-xN(0.15≦x<0.50)。
p型第III族氮化物半導體區域19包含p型氮化鎵系半導體。p型第III族氮化物半導體區域19之p型摻雜劑為鎂(Mg)。因此，可良好地進行p型摻雜劑之供給。再者，鋅(Zn)等亦可用於p型摻雜劑。p型第III族氮化物半導體區域19係設置於基板13、n型第III族氮化物半導體區域15及發光層17之上。p型第III族氮化物半導體區域19與發光層17直接接觸。p型第III族氮化物半導體區域19包含一個或複數個p型氮化鎵系半導體層。p型第III族氮化物半導體區域19係可例如包含p型氮化鎵系半導體層21。p型氮化鎵系半導體層21係設置於發光層17之上，與發光層17直接接觸。p型氮化鎵系半導體層21可包含p型電子阻擋層及p型光導 層。p型第III族氮化物半導體區域19係可例如更包含p型包覆層23。p型包覆層23係設置於p型氮化鎵系半導體層21之上，與p型氮化鎵系半導體層21直接接觸。p型氮化鎵系半導體層21及p型包覆層23各自係可例如包含p型GaN、InGaN、AlGaN或InAlGaN等。
p型第III族氮化物半導體區域19係可例如更包含接觸層25a(第1接觸層)。接觸層25a係設置於p型包覆層23之上，與p型包覆層23直接接觸。p型第III族氮化物半導體區域19係可例如更包含接觸層25b(第2接觸層)。接觸層25b係設置於接觸層25a之上，與接觸層25a直接接觸。
於接觸層25a與接觸層25b之間形成有界面J1。接觸層25a與接觸層25b包含p型之相同氮化鎵系半導體，可例如包含p型GaN。由於GaN係作為二元化合物之氮化鎵系半導體，故於接觸層25a及接觸層25b包含GaN之情形時，可提供良好之晶體品質。
接觸層25a之p型摻雜劑之濃度小於接觸層25b之p型摻雜劑之濃度。接觸層25a之p型摻雜劑之濃度為5×1020 cm-3以下。例如，接觸層25a之p型摻雜劑之濃度可為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下。由於未與電極37直接接觸之接觸層25a之p型摻雜劑之濃度相對較低，故結晶性相對良好，因此載體濃度亦比較高。接觸層25b之p型摻雜劑之濃度可為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下。由於與電極37直接接觸之接觸層25b之p型摻雜劑之濃度比較高，故與電極37之接觸JC中之接觸電阻降低。
接觸層25a與接觸層25b之界面J1係自與沿c軸延伸之基準軸Cx正交之面Sc以50度以上且小於130度之角度傾斜。接觸層25b之膜厚為1 nm以上且50 nm以下。例如，接觸層25b之膜厚可為1 nm以上且20 nm以下。接觸層25a之帶隙小於p型包覆層23之帶隙。
具有以上所說明之構成之第III族氮化物半導體元件11中，於接觸層25b，由於p型摻雜劑比較高，故與電極37之接觸電阻降低，由於膜厚比較小，故結晶性相對良好。於接觸層25a，由於p型摻雜劑濃度相對較低，故結晶性相對良好，載體濃度亦比較高。因此，可無損結晶性而實現接觸層25b與電極37之接觸電阻之提高及載體濃度之提高。進而，和接觸層25a與接觸層25b之界面J1之傾斜度為小於50度或130度以上之情形相比，壓電電場為反向(作用於積層方向(VN之方向)上之壓電電場之方向相對於積層方向為反向)且比較小或成為零。因此，與傾斜度為小於50度或130度以上之情形相比，發光層17之外部量子效率等良好。
又，第III族氮化物半導體元件11具備包含氮化鎵系半導體之基板13，於基板13之主表面13a之上依序設置有n型第III族氮化物半導體區域15、發光層17及p型第III族氮化物半導體區域19等氮化鎵系半導體層，主表面13a係自與基準軸Cx正交之面Sc以50度以上且小於130度之角度傾斜。因此，可使用包含氮化鎵系半導體之基板13，故而藉由使p型第III族氮化物半導體區域19等氮化鎵系半導體層於自 與基準軸Cx正交之面Sc以50度以上且小於130度之角度傾斜之主表面13a之上成長，接觸層25a與接觸層25b之界面J1亦可實現與主表面13a相同之傾斜。
又，接觸層25a及接觸層25b之相同氮化鎵系半導體可為p型InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)。因此，接觸層25a及接觸層25b之材料中可使用GaN以外之其他氮化鎵系半導體。
第III族氮化物半導體元件11更包括電極37及絕緣膜39。於基板13、n型第III族氮化物半導體區域15、發光層17及p型第III族氮化物半導體區域19之上，設置有電極37(例如陽極)、與覆蓋接觸層25b之絕緣膜39。電極37係設置於接觸層25b之上，經由絕緣膜39之開口39a與接觸層25b直接接觸。接觸層25b與電極37經由開口39a而形成接觸JC。電極37例如包含Pd、Au、或者Ni/Au(Ni及Au)等。因此，藉由此種材料之電極37，可實現與接觸層25b良好之接觸。又，第III族氮化物半導體元件11具備電極41(例如陰極)。電極41係設置於基板13之背面13b之上，與背面13b直接接觸。電極41例如包含Pd、Ti/Al等。
如圖1之(b)部所示，第III族氮化物半導體元件11之磊晶基板EP包含與第III族氮化物半導體元件11之上述各半導體層對應之半導體層(半導體膜)，用於第III族氮化物半導體元件11之說明適合於對應之半導體層。磊晶基板EP之表面粗糙度係具有於10 μm見方之範圍內為1 nm以下之算術平均粗糙度。圖2係表示本實施形態之第III族氮化物半導體 元件之製造方法之主要步驟之圖式。圖3係示意性地表示本實施形態之第III族氮化物半導體元件之製造方法之主要步驟中之產物之圖式。
根據圖2所示之步驟流程，藉由有機金屬氣相成長法而製作發光元件之構造之磊晶基板EP與第III族氮化物半導體元件11。作為用於磊晶成長之原料，使用三甲基鎵(TMG，Trimethyl-Gallium)、三甲基銦(TMI，Trimethyl-Indium)、三甲基鋁(TMA，Trimethyl-Aluminum)、氨(NH3)、矽烷(SiH4)及雙環戊二烯基鎂(Cp2Mg)。
於步驟S101中，準備具有包含氮化鎵系半導體之主表面之基板(圖3之(a)部所示之基板51)。該基板51(與基板13對應)之主表面51a(與主表面13a對應)之法線軸具有相對於氮化鎵系半導體之c軸呈50度以上且小於130度之角度範圍內之傾斜角。基板51之主表面51a例如可為自c面以75度之角度向六方晶系GaN中之m軸方向傾斜之{20-21}面。對主表面51a進行鏡面研磨。
其次，於以下之條件下於基板51之上進行磊晶成長。首先，於步驟S102中，將基板51設置於成長爐10內。於成長爐10內配置有例如石英流道等石英製工模。於必要之情形時，於攝氏1050度左右之溫度及27 kPa左右之爐內壓力下，一面將包含NH3與H2之熱處理氣體供給至成長爐10，一面進行10分鐘左右熱處理。藉由該熱處理，主表面51a等產生表面改質。
於該熱處理後，於步驟S103中，使第III族氮化物半導體 層於基板51之上成長而形成磊晶基板EP。環境氣體包含載體氣體及次要氣流氣體(subflow gas)。環境氣體可例如包含氮氣及/或氫氣。步驟S103包括下述步驟S104、步驟S105及步驟S110。
於步驟S104中，將包含用於第III族構成元素及第V族構成元素之原料、及n型摻雜劑之原料氣體以及環境氣體供給至成長爐10，磊晶成長而形成n型第III族氮化物半導體區域53(與n型第III族氮化物半導體區域15對應)。n型第III族氮化物半導體區域53之主表面53a之傾斜角與基板51之主表面51a之傾斜角對應。n型第III族氮化物半導體區域53可包含一個或複數個第III族氮化物半導體層。本實施形態中，例如使以下之第III族氮化物半導體層成長。於攝氏950度左右將TMG、NH3、SiH4、以及氮氣及/或氫供給至成長爐10，成長並形成摻Si之GaN層55a。然後，於攝氏870度左右之基板溫度將TMG、TMI、TMA、NH3、SiH4及氮氣供給至成長爐10，成長並形成摻Si之InAlGaN層55b。此後，於攝氏1050度左右將TMG、NH3、SiH4、以及氮氣及/或氫供給至成長爐10，成長並形成摻Si之GaN層55c。於具有還原性之氫氣環境下，氧變得容易自成長爐10內之工模或工模之附著物中脫離。
於步驟S105中，成長並形成發光層57(與發光層17對應)。步驟S105包括下述步驟S106~步驟S109。於步驟S106中，於攝氏840度左右之基板溫度將TMG、TMI、NH3及氮氣供給至成長爐10，成長並形成n側之InGaN光導層59a。 InGaN光導層59a之一部分或全部可為無摻雜或n型導電性。
然後，於步驟S107及步驟S108中，成長並形成活化層59b(與活化層27對應)。於步驟S107中，將TMG、TMI、NH3及環境氣體之氮氣供給至成長爐10，成長並形成無摻雜InGaN障壁層61a。無摻雜InGaN障壁層61a之厚度為15 nm左右。於無摻雜InGaN障壁層61a成長後，中斷成長，使基板溫度自障壁層之成長溫度變更為井層之成長溫度。於變更基板溫度後之步驟S108中，將TMG、TMI、NH3及環境氣體之氮氣供給至成長爐10，成長並形成無摻雜InGaN井層61b。InGaN井層61b之厚度為3 nm左右。於必要之情形時，可重複障壁層之成長、溫度變更、井層之成長。本實施形態中，活化層59b之量子井構造包含3層無摻雜InGaN井層61b。
於步驟S109中，於攝氏840度左右之基板溫度將TMG、TMI、NH3及環境氣體之氮氣供給至成長爐10，成長並形成p側之InGaN光導層59c。InGaN光導層59c之一部分或全部可為無摻雜或p型導電性。發光層57之主表面57a及活化層59b之主表面59b-1之傾斜角與基板51之主表面51a之傾斜角對應。
於步驟S110中，將包含第III族原料、第V族原料及p型摻雜劑之原料氣體、以及環境氣體供給至成長爐10，磊晶成長而形成p型第III族氮化物半導體區域63(與p型第III族氮化物半導體區域19對應)。p型第III族氮化物半導體區域 63之主表面63a之傾斜角與基板51之主表面51a之傾斜角對應。p型第III族氮化物半導體區域63可包含一個或複數個第III族氮化物半導體層。本實施例中，使以下之第III族氮化物半導體層成長。例如，於發光層57成長後，停止供給TMG，使基板溫度上升。將TMG、NH3、Cp2Mg及環境氣體供給至成長爐10，以攝氏900度左右之基板溫度成長並形成p型GaN電子阻擋層65a。於p型GaN電子阻擋層65a之成長中，較佳為供給環境氣體之氮氣。然後，將TMG、TMI、NH3、Cp2Mg及氮氣供給至成長爐10，以攝氏840度左右之基板溫度成長並形成摻Mg之InGaN光導層65b。此後，於攝氏900度左右將TMG、NH3、Cp2Mg及環境氣體供給至成長爐10，成長並形成摻Mg之GaN光導層65c。於摻Mg之GaN光導層65c之成長中，較佳為供給氮氣作為環境氣體。然後，於攝氏870度左右之基板溫度將TMG、TMI、TMA、NH3、Cp2Mg及氮氣供給至成長爐10，成長並形成摻Mg之InAlGaN包覆層65d(與p型包覆層23對應)。
於摻Mg之InAlGaN包覆層65d成長後，成長並形成摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e(與接觸層25a對應)及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f(與接觸層25b對應)。首先，於步驟S110a中，於攝氏900度左右將TMG、NH3、Cp2Mg及環境氣體供給至成長爐10，成長並形成摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之厚度為40 nm左右。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之Mg濃度為1×1019 cm-3左右。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之成長一結 束，便於步驟S110b中，在更換於形成摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e時(步驟S110a)供給之p型摻雜劑(Mg)之供給量之後(將p型摻雜劑(Mg)之供給量自例如1 sccm變更為500 sccm。然而，於流量控制裝置之控制範圍存在限制之情形時，亦變更摻雜低濃度Mg之GaN層與摻雜高濃度Mg之GaN層之成長速度而可獲得設計之Mg濃度)，於攝氏900度左右將TMG、NH3、Cp2Mg及環境氣體供給至成長爐10，成長並形成摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f。摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之膜厚為10 nm左右。摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之Mg濃度為5×1020 cm-3左右。
摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f為p型之相同氮化鎵系半導體，例如為InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)，尤其包含GaN等。在摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f成長時供給之Mg之供給量多於在摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e成長時供給之Mg之供給量。因此，關於p型摻雜劑(Mg)之濃度，相較摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e，摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f較高。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長中，較佳為供給氮氣作為環境氣體。於摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之間形成有界面(與界面J1對應)。
摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度亦可為攝氏1000度左右之同一溫 度。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度高於活化層59b之成長溫度。摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度與活化層59b之成長溫度之差處於攝氏100度以上且攝氏350度以下之範圍內，例如可處於攝氏150度以上且攝氏300度以下之範圍內。若成長溫度之差小於該差，則摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度變低，因此使電氣特性降低。若成長溫度之差大於該差，則活化層59b所受之熱損害增加，因此使發光效率降低。於以上所說明之步驟S101~步驟S110之後，形成磊晶基板EP1。
於步驟S111中，於磊晶基板EP1之上(尤其係於摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之上)形成電極。電極之形成係以如下之方式進行。例如，於摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之上形成Ni/Au或Pd等金屬之電極(與電極37對應)，並且於磊晶基板EP1之背面形成Ti/Al等金屬之電極(與電極41對應)。可先於電極之形成，對磊晶基板EP1進行加工而形成脊狀構造。藉由步驟S111，形成磊晶基板EP。然後，藉由劈開而自磊晶基板EP形成雷射棒，於該雷射棒之共振器端面成膜包含介電質多層膜(例如SiO2/TiO2)之反射膜之後，分離至第III族氮化物半導體元件11。
為使氮化鎵系半導體之發光元件之發光波長變長，發光層之品質提昇不可或缺。作為對發光層之品質造成影響之要因，存在由壓電電場所致之影響、與由作為發光層之 InGaN之組成之不均一性所致之影響。InGaN之組成之不均一性係藉由於結晶過程中In偏析而形成較高之In組成之結晶域與較低之In組成之結晶域，於結晶過程中內含局部之應變等而產生，因該不均一性而形成結晶缺陷，發光效率降低。首先，參照圖6。圖6表示InGaN井層之發光元件及AlGaInP井層之發光元件中之外部量子效率與人類之能見度曲線。圖6之橫軸表示發光元件之發光波長(nm)，圖6之縱軸表示外部量子效率(%)。如圖6所示，於包含能見度比較高之480 nm以上且600 nm以下之發光波長之區域內，InGaN井層之發光元件及AlGaInP井層之發光元件之外部量子效率相對較低。進而，參照圖7。圖7表示非專利文獻1及非專利文獻2所示之計算結果。圖7之橫軸表示GaN層之主表面之偏離角(度)，圖7之縱軸表示GaN層內所產生之縱壓電電場(MV/cm)。此處，縱壓電電場係壓電電場之中作用於積層方向(VN之方向)上之壓電電場之成分。如圖7所示，於包含發光層或接觸層等且設置有氮化鎵系半導體之磊晶層之氮化鎵系半導體之基板主表面之偏離角為50度以上且小於130度之半極性或無極性之情形時，縱壓電電場成為與基板主表面為c面之情形時之縱壓電電場反向之比較小之電場，或者成為零。因此，於基板主表面之偏離角為50度以上且小於130度之情形時，縱壓電電場與以c面為主表面之情形時之電場為反向，或成為零，故而發光層之外部量子效率良好。進而，於偏離角為63度以上且小於80度之情形時，因其晶體表面狀態而使發光層之In組成均 一，In偏析得到抑制，外部量子效率良好。因此，本實施形態之第III族氮化物半導體元件11之發光層之品質得到提高。
又，圖8係表示p型GaN層之Mg濃度與載體濃度之關係之圖。圖8之橫軸表示p型GaN層內之Mg濃度(cm-3)，圖8之縱軸表示p型GaN層內之載體濃度(cm-3)。如圖8所示，直至Mg濃度為1×1019 cm-3為止，載體濃度隨著Mg濃度之增加而增加，於Mg濃度為1×1019 cm-3之情形時，載體濃度成為最大。若Mg濃度超過1×1019 cm-3，則因結晶性降低而使載體補償顯著，因而使載體濃度降低。Mg濃度越是增加，則GaN層之結晶性越是降低。載體濃度係於Mg濃度為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下之範圍內最高。進而，圖9係表示p型GaN層之Mg濃度與接觸電阻之關係之圖。圖9之橫軸表示p型GaN層內之Mg濃度(cm-3)，圖9之縱軸表示p型GaN層與金屬電極之接觸電阻(Ωcm2)。如圖9所示，直至Mg濃度為1×1020 cm-3為止，接觸電阻之值隨著Mg濃度之增加而急遽減少，於Mg濃度為1×1020 cm-3及至1×1021 cm-3之區間，雖增加率有所降低，但接觸電阻之值仍隨著Mg濃度之增加而減少。然而，若Mg濃度超過1×1021 cm-3，則隨著Mg濃度之增加，接觸電阻之值轉而急遽增加。因此，接觸電阻之值係於3×1020 cm-3以上且5×1020 cm-3以下之範圍內之Mg濃度之情形時比較小。若Mg濃度較高，則金屬電極與p型GaN層之界面之障壁如圖10所示般降低，若Mg濃度高至超過1×1021 cm-3左右，則結晶性之降低顯 著，而使載體濃度降低。如此，若Mg濃度比較高，則存在雖金屬電極與p型GaN層之界面之障壁變低，仍會導致接觸電阻增加這一結果之情形。
圖10係p型GaN層設置有金屬電極之情形時之能帶圖。圖10之(a)部表示具有50 nm之厚度與1×1019 cm-3之Mg濃度之p型GaN層設置有金屬電極之情形時之能帶。圖10之(b)部表示具有50 nm之厚度與1×1020 cm-3之Mg濃度之p型GaN層設置有金屬電極之情形時之能帶。圖10之(c)部表示具有50nm之厚度與1×1021 cm-3之Mg濃度之p型GaN層設置有金屬電極之情形時之能帶。圖10所示之符號Ef表示費米能階(Fermi energy level)。
若如圖10之(a)部所示，Mg濃度相對較低，則p型GaN層之塊體部分之載體濃度增加，而與金屬電極之界面之帶之彎曲相對較大，故而障壁比較高，因此接觸電阻之值相對較大。若如圖10之(c)部所示，Mg濃度比較高，則與金屬電極之界面之帶之彎曲比較小，故而障壁變得相對較低，而p型GaN層之塊體部分之載體濃度減少，因此接觸電阻之值相對較大。又，如圖10之(b)部所示，於Mg濃度成為圖10之(a)部及圖10之(c)部分別所示之Mg濃度之中間之值的情形時，與圖10之(a)部及圖10之(c)部所示之情形相比，接觸電阻之值較小，藉由50 nm之厚度而使結晶性保持相對較低之狀態，載體濃度並不充分。亦考慮到為維持結晶性而減少厚度，但若僅減少厚度，則塊體容積會減少，因而難以改善載體濃度。
因此，如圖10之(d)部所示，若使用本實施形態之第III族氮化物半導體元件11之接觸層25a及接觸層25b，則雖結晶性得以維持，但接觸電阻降低，載體濃度增加。於與電極37直接接觸之接觸層25b之情形時，Mg濃度比較高，為5×1020 cm-3左右，而厚度比較小，為10 nm左右。因此，與電極37直接接觸之接觸層25b藉由比較高之Mg濃度，進而藉由因厚度比較小而具有良好之結晶性，而具有足夠低之接觸電阻。進而，於接觸層25b，直接接觸地設置有接觸層25a。於接觸層25a之情形時，Mg濃度相對較低，為1×1019 cm-3左右，而厚度相對較大，為40 nm左右。接觸層25a藉由相對較低之Mg濃度而具有良好之結晶性，又，藉由具有良好之結晶性，進而藉由厚度相對較大，而具有比較高之載體濃度。因此，包含接觸層25a與接觸層25b之第III族氮化物半導體元件11之p型接觸層具有相對較低之接觸電阻、與比較高之載體濃度，而不會降低結晶性。
再者，關於圖7~圖10所示之物性，即便代替Mg而使用例如Zn等作為p型摻雜劑，該物性亦相同，進而即便代替GaN層而使用氮化鎵系半導體，具體而言InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0<x+y≦1)，該物性亦相同。於任一情形時，摻雜劑之量與結晶性、載體濃度之關係均相同，最佳摻雜濃度可根據摻雜劑之種類而變化，但藉由如本實施形態而使用雙層接觸層，可同時實現相對較低之接觸電阻、與比較高之載體濃度。
(實施例1)製作圖4之(a)部所示之元件構造之雷射二極體 (與第III族氮化物半導體元件11對應)。圖4之(b)部表示磊晶構造之構成層之成長溫度。p-GaN層(與接觸層25a對應)具有40 nm左右之厚度與1×1019 cm-3左右之Mg濃度。p+-GaN層(與接觸層25b對應)具有10 nm左右之厚度與5×1020 cm-3左右之Mg濃度。p-GaN層及p+-GaN層之成長溫度為攝氏900度左右之同一溫度。準備{20-21}面GaN基板。藉由有機金屬氣相成長法於該GaN基板之上形成磊晶積層。p型摻雜劑為Mg。圖11表示自表面側分析該磊晶積層之構造所得之SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry，二次離子質譜法)結果。圖11之橫軸表示該磊晶積層之自表面起之深度。圖11表示磊晶積層之自表面至深度100 nm左右之分析結果。圖11之左縱軸表示Mg濃度。根據圖11所示之SIMS結果，於p+-GaN層確認2×1020 cm-3左右之Mg濃度，於p-GaN層確認2×1019 cm-3左右之Mg濃度(再者，圖11中，例如將1×1021表示為「1E+21」，將1×106表示為「1E+06」)。圖11所示之SIMS結果中，亦包含對作為標記物之鋁(Al)及銦(In)之分析結果。若參照圖11，則鋁(Al)濃度及銦(In)濃度之上升部分為p-GaN層、與該層下方之p-InAlGaN包覆層之界面。再次返回圖4進行說明。於p型氮化鎵系半導體層之成長中，不含銦(In)之氮化鎵系半導體層之成長係於僅供給氫氣作為環境氣體而形成之氫氣環境中成長。又，含有銦(In)之氮化鎵系半導體層之成長係於僅供給氮氣作為環境氣體而形成之氮氣環境中成長。藉由濕式蝕刻於磊晶積層之上形成具有寬度為10 μm左右之條狀開口之絕緣膜 (例如SiO2膜)。藉由蒸鍍而形成包含Pd之陽極電極(p側之電極)及焊墊電極。此後，藉由蒸鍍於背面形成包含Pd之陰極電極(n側之電極)及焊墊電極。以600 μm左右之間隔對如此製作之基板產物進行劈開而使其分離，從而製作雷射棒。劈開面係相對於{20-21}面及{11-20}面垂直之面。於雷射棒之共振器端面成膜包含介電質多層膜之反射膜。介電質多層膜例如包含SiO2/TiO2。前端面之反射率為80%左右，後端面之反射率為95%左右。以525 nm左右之波長及3 kA/cm2左右之閾值電流振盪且50 mW功率時之動作電壓為6.5伏左右。陽極電極之接觸電阻之測定結果為1×10-3 Ωcm2左右。
(實施例2)實施例1與實施例2之不同點僅在於p-GaN層及p+-GaN層之成長溫度。製作圖5之(a)部所示之元件構造之雷射二極體(與第III族氮化物半導體元件11對應)。圖5之(b)部表示磊晶構造之構成層之成長溫度。實施例2之情形時之p-GaN層及p+-GaN層之成長溫度為攝氏1000度左右之同一溫度。實施例2之情形時之陽極電極之接觸電阻之測定結果為1×10-4 Ωcm2左右，與實施例1相比有所提高。50 mW功率時之動作電壓為5.5伏，與實施例1相比有所提高。元件壽命超過10000小時。根據以上之實施例1及實施例2之結果，Mg濃度較大之p+-GaN層之成長溫度較佳為於不會對活化層(ud-InGaN層(3 nm))造成損害之範圍內設定得較高。
(實施例3~實施例5)其他實施例3~實施例5具備單一p+- GaN層以代替實施例1及實施例2之p-GaN層及p+-GaN層，實施例3~實施例5之單一p+-GaN層之成長溫度為攝氏900度左右。若除去此種p+-GaN層之構成及成長溫度，則實施例3~實施例5與實施例1及實施例2相同。於實施例3之情形時，p+-GaN層之厚度為50 nm左右，Mg濃度為1×1019 cm-3左右，陽極電極之接觸電阻之測定結果為1×10-1 Ωcm2左右，50 mW功率時之動作電壓為8.5伏左右。於實施例4之情形時，p+-GaN層之厚度為50 nm左右，Mg濃度為1×1020cm-3左右，陽極電極之接觸電阻之測定結果為1×10-2 Ωcm2左右，50 mW功率時之動作電壓為7.5伏左右。於實施例5之情形時，p+-GaN層之厚度為50 nm左右，Mg濃度為1×1021 cm-3左右，陽極電極之接觸電阻之測定結果為1×10-1Ωcm2左右，50 mW功率時之動作電壓為8.5伏左右。因此，實施例1及實施例2與實施例3~實施例5相比，至少陽極電極之接觸電阻及動作電壓有所優化(接觸電阻及動作電壓之各值較小)。
以上，對較佳實施形態中本發明之原理進行圖示並加以說明，但本領域技術人員認識到，本發明可不脫離此種原理而於配置及詳情方面加以變更。本發明並不限定於本實施形態所揭示之特定構成。因此，對源於申請專利範圍及其精神範疇之所有修正及變更申請權利。
(其他實施形態)在製作於綠色帶之長波長區域具有發光波長之GaN系半導體發光元件時，利用以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板非常有利，其理由在於， 可減弱對發光層施加之壓電電場，可製作已減少銦(In)偏析之高品質InGaN發光層等。
然而，發明者認為於利用半極性面及無極性面中之任一者時可能會成為障礙之問題至少存在兩個。作為第一個問題，存在與p側電極之間的接觸電阻比較高這一情況。典型而言，相對於以c面為主表面之基板上之接觸電阻為5×10-4 Ωcm2左右，以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上之接觸電阻為2×10-2 Ωcm2左右，接觸電阻增加將近約2位數。該接觸電阻之增加相當於在電流於縱方向上流動時約2 V左右之電壓上升。
作為第二個問題，存在如下情況，即，以長波長發光且銦(In)組成較高之InGaN發光層耐熱性較弱，因此必需降低p型層之成長溫度(典型而言為攝氏1100度左右至攝氏900度左右)，而於此情形時，p型層之晶體品質降低。p型層之晶體品質之降低導致接觸電阻之劣化，典型而言，以c面為主表面之基板上之接觸電阻為5×10-3 Ωcm2左右，以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上之接觸電阻為5×10-2 Ωcm2左右，無論基板之主表面之面方位如何，接觸電阻均劣化。
因此，發明者發現了一種製造方法，該製造方法係即便使p型層於以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上以低溫成長，亦可製造具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件。於氫氣環境下，若為保護發光層而使p型層以相對低溫(攝氏900度左右)成長，則於成長速度為1 μm/hour以上之情形時，超過1×1017 cm-3而為1×1018 cm-3左右之碳雜質會導入至p型層。此種碳雜質濃度會增加p型層之電阻值，因而導致p型層與電極之接觸電阻之劣化。相對於此，發明者發現，作為降低p型層之碳雜質濃度之方法，有效的是藉由降低成長速度而增加第V族原子數/第III族原子數之比，而實際上可降低接觸電阻。此時之成長速度，於具有與p側之電極接觸之表面且Mg摻雜量較多之接觸層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層)之情形時為0.1 μm/hour以下，於與該接觸層接觸且Mg摻雜量比較小之接觸層(與摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e對應之p-GaN層)之情形時為1 μm/hour以下。
再者，發明者亦發現，作為減少碳雜質濃度之方法，有效的是於氮氣環境下使p型層成長，但於此情形時，並未見到接觸電阻之大幅度改善。發明者認為此現象(於氮氣環境下使p型層成長之情形時，即便可減少碳雜質濃度，亦未見到接觸電阻之大幅度改善這一現象)之原因如下。即，發明者認為，鎂(Mg)原子取代GaN中之鎵(Ga)而作為受體發揮作用，相對於在氫氣環境下鎂(Mg)原子有效地取代鎵(Ga)原子，於氮氣環境下Mg原子未有效地取代鎵(Ga)原子而是進入晶格間等，鑒於上述兩點，即便於氫氣環境與氮氣環境下SIMS分析上摻雜有相同程度之濃度之鎂(Mg)原子，於氮氣環境之情形時鎂(Mg)原子亦未作為有效受體而發揮作用，因此而產生如上所述之現象(於氮氣環境下使p型層成長之情形時，即便可減少碳雜質濃度，亦 未見到接觸電阻之大幅度改善這一現象)。
根據以上之知識見解，發明者成功發現了如下GaN系半導體發光元件與製作GaN系半導體發光元件之方法，該GaN系半導體發光元件係藉由於氫氣環境下降低成長速度並提高第V族原子數/第III族原子數之比(供給之原料中之莫耳比)使之成長，即便使p型層於以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上以低溫成長，亦具有良好之接觸電阻。可製造此種即便使p型層於以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上以低溫成長、亦具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件之製造方法、與藉由該製造方法而製造之GaN系半導體發光元件，可藉由對圖3所示之磊晶基板EP1之構成、與磊晶基板EP1之製造方法加上如下變更而實現。以下，將變更後之磊晶基板稱為磊晶基板EP11。
首先，下文中列舉磊晶基板EP11之構成及製造方法與磊晶基板EP1之不同點(變更點)。於磊晶基板EP11之情形時，摻Si之GaN層55a、摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e、及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f成長時之環境氣體中使用氫氣這一點。於磊晶基板EP11之情形時，磊晶基板EP11之其他層成長時之環境氣體使用氮氣這一點是不同的，該等方面係於構成具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件、及其製造方法方面重要之要素。除此以外，還有於磊晶基板EP11之情形時，於p型第III族氮化物半導體區域63成長時未設置p型GaN電子阻擋層65a這一點。於磊晶基 板EP11之情形時，摻Si之GaN層55c之成長溫度設定為攝氏840度左右這一點。於磊晶基板EP11之情形時，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度共同設定為攝氏870度左右這一點。於磊晶基板EP11之情形時，於圖中符號65d所示之位置上所形成之層上形成有摻Mg之AlGaN包覆層而非摻Mg之InAlGaN包覆層這一點等不同，該等方面係於構成具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件、及其製造方法方面無關之變更點。又，若除去以上方面，則磊晶基板EP11之構成及製造方法與磊晶基板EP1之構成及製造方法相同。
又，於磊晶基板EP11之情形時，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之碳雜質濃度為1×1017 cm-3以下。由於碳雜質濃度相對較低，故可優化接觸電阻及元件之動作電壓。
進而，於磊晶基板EP11之情形時，可實現如下兩種情形：基板51之主表面51a自與沿氮化鎵系半導體之c軸延伸之基準軸(基準軸Cx)正交之面(面Sc)以70度以上且小於80度之角度傾斜；以及自與沿氮化鎵系半導體之c軸延伸之基準軸(基準軸Cx)正交之面(面Sc)以100度以上且小於110度之角度傾斜。若使用該角度範圍之基板，則可減少發光層中之In組成之波動，從而可製作具有良好之外部量子效率之發光元件。
於磊晶基板EP11之製造方法之情形時，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之成長速度為1 μm/hour以下，摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長速度為0.1 μm/hour以下，摻 雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長速度慢於摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e之成長速度，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f於含氫氣20%以上(vol%(體積比例))之氣體環境下成長。如此，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f成長時之環境氣體中使用氫氣，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長速度亦相對較慢，因此可使摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f成長時之第V族原子數/第III族原子數之比比較高。因此，可使摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f中之碳雜質濃度相對較低，故而與電極之接觸電阻及元件之動作電壓良好。再者，為減少摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之碳雜質，有使摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f於氮氣環境下成長之方法，但由於在氮氣環境下摻雜高濃度之鎂(Mg)之晶體之成長較為困難，故而摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之結晶性降低，因此與電極之接觸電阻及元件之動作電壓一併升高。為減少摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之碳雜質，有增加摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之成長溫度之方法，於相對而言為長波長之情形時，活化層之成長溫度較低，其後之p層之成長中之耐熱性降低，因此存在活化層59b受到損 害之情形。因此，藉由於氫氣環境下降低成長速度並提高第V族原子數/第III族原子數之比而使之成長，即便以保護發出相對而言為長波長之光之發光層為目的使p型層於以半極性面及無極性面中之任一者為主表面之基板上以低溫成長，亦可製作具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件。
於磊晶基板EP11之製造方法之情形時，活化層59b之成長溫度處於攝氏650度以上且小於攝氏800度之範圍。進而，於磊晶基板EP11之製造方法之情形時，摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e及摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f各自之成長溫度、與活化層59b之成長溫度之差處於攝氏100度以上且攝氏250度以下之範圍。因此，可抑制活化層59b於p型層成長中受到之損害。
(實施例6)
其次，說明磊晶基板EP11之實施例6。實施例6係具有圖12之(a)部所示之元件構造之雷射二極體。圖12之(b)部表示圖12之(a)部所示之元件構造之磊晶積層之成長溫度。
若參照圖4與圖12，則可知實施例6與實施例1於以下方面不同，於其他方面與實施例1相同。實施例6於下述七個不同點與實施例1不同。即，於以下方面不同：與摻Si之GaN層55a對應之n-GaN層、與摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e對應之p-GaN層、及與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層成長時之環境氣體中使用氫氣；其他層成長時之環境氣體使用氮氣；以及將與摻雜低濃度Mg之GaN 接觸層65e對應之p-GaN層之成長速度設定為0.43 μm/hour，將與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層之成長速度設定為0.07 μm/hour；該等方面係於構成具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件、及其製造方法方面重要之要素。除此以外，還有如下方面等不同：將與摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e對應之p-GaN層之成長溫度、和與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層之成長溫度共同設定為攝氏870度左右；與InGaN光導層59a對應之n-InGaN層具有0.145 μm左右之厚度與0.05左右之銦(In)之組成比；於與InGaN光導層59c對應之ud-InGaN層上形成與摻Mg之InGaN光導層65b對應且具有0.040 μm左右之厚度之p-InGaN層，而非與p型GaN電子阻擋層65a對應之p-GaN層；以及於與摻Mg之GaN光導層65c對應之p-GaN層、和與摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e對應之p-GaN層之間形成具有0.40 μm左右之厚度與0.05之鋁(Al)之組成比之p-AlGaN層，而非與摻Mg之InAlGaN包覆層65d對應之InAlGaN層；該等方面係於構成具有良好之接觸電阻之GaN系半導體發光元件、及其製造方法方面無關之變更點。
於實施例6之構成中，以525 nm左右之波長及3 kA/cm2左右之閾值電流振盪且50 mW功率時之動作電壓為5.5伏左右。對於實施例6之構成，使用TLM法(Transmission Line Method，傳輸線法)而測定與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層和金屬電極(鈀(Pd)之電極)之接觸電 阻。根據藉由TLM法而獲得之測定結果，p+-GaN層與金屬電極(鈀(Pd)之電極)之接觸電阻於整個p+-GaN層中處於5×10-4 Ωcm2以下之範圍。
實施例6中係將與摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e對應之p-GaN層之成長溫度、和與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應之p+-GaN層之成長溫度共同設定為相對低溫(至少與實施例1、2之情形相比為低溫)之攝氏870度左右。如此，藉由降低接觸層(p-GaN層及p+-GaN層)之成長溫度，可抑制接觸層之成長中之活化層之熱劣化。
圖13~圖15表示自表面側分析磊晶積層之構造所得之SIMS結果。再者，用於該分析之磊晶積層構造係為準確測量接觸層之原子濃度而將無摻雜GaN上覆層積層於摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f之上而成的構造。各圖之橫軸表示該磊晶積層之自表面(p側之表面)起之深度。各圖表示磊晶積層之自表面(p側之表面)起200 nm左右為止之分析結果。圖13~圖15所示之SIMS結果中亦包含對作為標記物之鎂(Mg)、鋁(Al)、銦(In)之分析結果。再者，各圖之左縱軸表示各原子之濃度，各圖之左縱軸表示碳(C)、鎂(Mg)之濃度。各圖之曲線GC1、GC2、GC3表示對碳(C)之測定結果。各圖之曲線GMg1、GMg2、GMg3表示對鎂(Mg)之測定結果。圖13表示對如下磊晶積層之測定結果，該磊晶積層係與實施例6同樣，p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)與p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)成長時之環境氣體中使用氫氣，將p-GaN層(摻雜 低濃度Mg之GaN接觸層65e)之成長速度設為0.43 μm/hour左右，將p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)之成長速度設為0.07 μm/hour左右而形成。此情形時之磊晶積層之p側之表面與Pd電極之接觸電阻為5×10-4 Ωm2左右。曲線GC1所示之碳(C)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為3×1016 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為3×1016 cm-3左右。曲線GO1所示之氧(O)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為7×1017 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為7×1017 cm-3左右。曲線GMg1所示之鎂(Mg)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為3×1019 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為3×1020 cm-3左右。
圖14表示對如下磊晶積層之測定結果，該磊晶積層係p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)與p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)成長時之環境氣體中使用氫氣，使p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)之成長速度以與曲線GMg1所示之情形相比較快之成長速度(為3.5 μm/hour左右，於p+-GaN層之情形時為0.21 μm/hour左右)形成。此情形時之磊晶積層之p側之表面與Pd電極之接觸電阻為2×10-3 Ωm2左右。曲線GC2所示之碳(C)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為1×1018 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對 應)中為1×1018 cm-3左右。曲線GO2所示之氧(O)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為3×1017 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為3×1017 cm-3左右。曲線GMg2所示之鎂(Mg)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為3×1019 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為3×1020 cm-3左右。
圖15表示對如下磊晶積層之測定結果，該磊晶積層係p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)與p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)成長時之環境氣體使用氮氣，使p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)之成長速度以與曲線GMg1所示之情形相同之成長速度形成。此情形時之磊晶積層之p側之表面與Pd電極之接觸電阻為2×10-3 Ωm2左右。曲線GC3所示之碳(C)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為4×1016 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為4×1016 cm-3左右。曲線GO3所示之氧(O)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為2×1017 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為2×1017 cm-3左右。曲線GMg3所示之鎂(Mg)之濃度於p-GaN層(摻雜低濃度Mg之GaN接觸層65e)中為3×1019 cm-3左右，於p+-GaN層(與摻雜高濃度Mg之GaN接觸層65f對應)中為3×1020 cm-3左右。
根據圖12所示之結果可知，如曲線GC1所示，於接觸層 (p-GaN層及p+-GaN層)成長時之環境氣體中使用氫氣且成長速度相對較慢之情形時，碳(C)之濃度為3×1016 cm-3左右，相對較低。相對於此，如曲線GC2所示可知，於即便接觸層(p-GaN層及p+-GaN層)成長時之環境氣體中使用氫氣，成長速度與曲線GC1之情況相比仍較快之情形時，碳(C)之濃度為1×1018 cm-3左右，比較高。再者，如曲線GC3所示可知，於接觸層(p-GaN層及p+-GaN層)成長時之環境氣體使用氮氣之情形時，碳(C)之濃度為4×1016 cm-3左右，相對較低，但結晶性相對較低。進而，於獲得曲線GC1、GO1、GMg1所示之測定結果之情況，即接觸層(p-GaN層及p+-GaN層)成長時之環境氣體中使用氫氣且成長速度相對較慢之情形時，磊晶積層之p側之表面與Pd電極之接觸電阻為5×10-4 Ωm2左右，相對較低。
產業上之可利用性
根據本實施形態，可提供包含無損結晶性而具有比較小之接觸電阻與比較高之載體濃度之p型接觸層之第III族氮化物半導體元件。又，根據本實施形態，可提供製作第III族氮化物半導體元件之方法，該第III族氮化物半導體元件包含無損結晶性而具有比較小之接觸電阻與比較高之載體濃度之p型接觸層。
10‧‧‧成長爐
11‧‧‧第III族氮化物半導體元件
13‧‧‧基板
13a‧‧‧主表面
13b‧‧‧背面
15‧‧‧n型第III族氮化物半導體區域
17‧‧‧發光層
19‧‧‧p型第III族氮化物半導體區域
21‧‧‧p型氮化鎵系半導體層
23‧‧‧p型包覆層
25a‧‧‧接觸層
25b‧‧‧接觸層
27‧‧‧活化層
29‧‧‧n側光導層
31‧‧‧p側光導層
33‧‧‧井層
35‧‧‧障壁層
37‧‧‧電極
39‧‧‧絕緣膜
39a‧‧‧開口
41‧‧‧電極
51‧‧‧基板
51a‧‧‧主表面
53‧‧‧n型第III族氮化物半導體區域
53a‧‧‧主表面
55a‧‧‧摻Si之GaN層
55b‧‧‧摻Si之InAlGaN層
55c‧‧‧摻Si之GaN層
59a‧‧‧InGaN光導層
59c‧‧‧InGaN光導層
57‧‧‧發光層
57a‧‧‧主表面
59b‧‧‧活化層
59b-1‧‧‧主表面
61a‧‧‧無摻雜InGaN障壁層
61b‧‧‧無摻雜InGaN井層
63‧‧‧p型第III族氮化物半導體區域
63a‧‧‧主表面
65a‧‧‧p型GaN電子阻擋層
65b‧‧‧摻Mg之InGaN光導層
65c‧‧‧摻Mg之GaN光導層
65d‧‧‧摻Mg之InAlGaN包覆層
65e‧‧‧摻雜低濃度Mg之GaN接觸層
65f‧‧‧摻雜高濃度Mg之GaN接觸層
a‧‧‧軸
Ax‧‧‧法線軸
c‧‧‧軸
CR‧‧‧晶體座標系統
Cx‧‧‧基準軸
Ef‧‧‧費米能階
EP‧‧‧磊晶基板
EP1‧‧‧磊晶基板
EP11‧‧‧磊晶基板
J1‧‧‧界面
JC‧‧‧接觸
m‧‧‧軸
S‧‧‧座標系統
Sc‧‧‧面
VC‧‧‧c軸向量
VN‧‧‧法線向量
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
α‧‧‧傾斜角
圖1(a)、(b)係表示實施形態之第III族氮化物半導體元件之構成之圖。
圖2係表示實施形態之第III族氮化物半導體元件之製造 方法之主要步驟之圖。
圖3(a)~(c)係示意性地表示實施形態之第III族氮化物半導體元件之製造方法之主要步驟中之產物之圖。
圖4(a)、(b)係表示實施例1之雷射二極體之元件構造及成長溫度之圖。
圖5(a)、(b)係表示實施例2之雷射二極體之元件構造及成長溫度之圖。
圖6係表示發光波長與外部量子效率之關係及能見度曲線之圖。
圖7係表示壓電電場與主表面之偏離角之關係之圖。
圖8係表示鎂濃度與載體濃度之關係之圖。
圖9係表示鎂濃度與接觸電阻之關係之圖。
圖10(a)~(d)係用以說明本實施形態之效果之圖。
圖11係表示自表面側分析磊晶積層構造所得之SIMS結果之圖。
圖12(a)、(b)係表示實施例6之雷射二極體之元件構造及成長溫度之圖。
圖13係主要表示自表面側分析實施例6之磊晶積層構造所得之SIMS結果之一部分的圖。
圖14係主要表示自表面側分析實施例6之磊晶積層構造所得之SIMS結果之一部分的圖。
圖15係主要表示自表面側分析實施例6之磊晶積層構造所得之SIMS結果之一部分的圖。
11‧‧‧第III族氮化物半導體元件
13‧‧‧基板
13a‧‧‧主表面
13b‧‧‧背面
15‧‧‧n型第III族氮化物半導體區域
17‧‧‧發光層
19‧‧‧p型第III族氮化物半導體區域
21‧‧‧p型氮化鎵系半導體層
23‧‧‧p型包覆層
25a‧‧‧接觸層
25b‧‧‧接觸層
27‧‧‧活化層
29‧‧‧n側光導層
31‧‧‧p側光導層
33‧‧‧井層
35‧‧‧障壁層
37‧‧‧電極
39‧‧‧絕緣膜
39a‧‧‧開口
41‧‧‧電極
51‧‧‧基板
51a‧‧‧主表面
63a‧‧‧主表面
a‧‧‧軸
Ax‧‧‧法線軸
c‧‧‧軸
CR‧‧‧晶體座標系統
Cx‧‧‧基準軸
EP‧‧‧磊晶基板
J1‧‧‧界面
JC‧‧‧接觸
m‧‧‧軸
S‧‧‧座標系統
Sc‧‧‧面
VC‧‧‧c軸向量
VN‧‧‧法線向量
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
α‧‧‧傾斜角

Claims (34)

  1. 一種第III族氮化物半導體元件，其特徵在於包括：氮化鎵系半導體之發光層；第1接觸層，其係設置於上述發光層上；第2接觸層，其係設置於上述第1接觸層上，與上述第1接觸層直接接觸；及金屬電極，其係設置於上述第2接觸層上，與上述第2接觸層直接接觸；且上述第1接觸層及上述第2接觸層包含p型之相同氮化鎵系半導體；上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度低於上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度；上述第1接觸層與上述第2接觸層之界面係自與沿c軸延伸之基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜；上述發光層之發光波長為480 nm以上且600 nm以下，上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且50 nm以下。
  2. 如請求項1之第III族氮化物半導體元件，其中上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且20 nm以下。
  3. 如請求項1或2之第III族氮化物半導體元件，其更包括p型氮化鎵系半導體之包覆層；上述包覆層係設置於上述發光層與上述第1接觸層之間；上述包覆層之帶隙大於上述第1接觸層之帶隙； 上述第1接觸層與上述包覆層直接接觸。
  4. 如請求項3之第III族氮化物半導體元件，其更包括包含氮化鎵系半導體之基板；於上述基板之主表面上，依序設置有上述發光層、上述包覆層、上述第1及第2接觸層以及上述金屬電極；上述主表面係自與上述基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜。
  5. 如請求項1至4中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度為5×1020 cm-3以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下。
  7. 如請求項1至6中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下。
  8. 如請求項5至7中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述p型摻雜劑為鎂。
  9. 如請求項1至8中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第1及第2接觸層包含氮化鎵。
  10. 如請求項1至8中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第1及第2接觸層為InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)。
  11. 如請求項1至10中任一項之第III族氮化物半導體元件， 其中上述發光層為InxGa1-xN(0.15≦x<0.50)。
  12. 如請求項1至11中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述金屬電極包含Pd、Au、或者Ni及Au。
  13. 一種第III族氮化物半導體元件之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：形成包含氮化鎵系半導體之發光層；於上述發光層上形成p型氮化鎵系半導體之第1接觸層；在更換於形成上述第1接觸層時供給之p型摻雜劑之供給量之後，於上述第1接觸層上形成p型氮化鎵系半導體之第2接觸層；及於上述第2接觸層上形成金屬電極；且上述第1接觸層及上述第2接觸層包含p型之相同氮化鎵系半導體；關於在形成上述第1接觸層之步驟及形成上述第2接觸層之步驟中供給至成長爐之p型摻雜劑之供給量，在形成上述第2接觸層之步驟中供給之量多於在形成上述第1接觸層之步驟中供給之量；上述第1及第2接觸層之成長溫度高於上述發光層中所包含之活化層之成長溫度；上述第1及第2接觸層之成長溫度與上述活化層之成長溫度之差為攝氏100度以上且攝氏350度以下；上述第2接觸層與上述金屬電極直接接觸；上述第1接觸層與上述第2接觸層直接接觸； 上述第1接觸層與上述第2接觸層之界面係自與沿c軸延伸之基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜；上述發光層之發光波長為480 nm以上且600 nm以下；上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且50 nm以下。
  14. 如請求項13之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第2接觸層之膜厚為1 nm以上且20 nm以下。
  15. 如請求項13或14之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其更包括形成p型氮化鎵系半導體之包覆層之步驟；上述包覆層係於形成上述發光層之後形成；上述第1及第2接觸層係於形成上述包覆層之後形成；上述包覆層係設置於上述發光層與上述第1接觸層之間；上述包覆層之帶隙大於上述第1接觸層之帶隙；上述第1接觸層與上述包覆層直接接觸。
  16. 如請求項15之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其更包括準備包含氮化鎵系半導體之基板之步驟；上述包覆層係形成於上述基板上；於上述基板之主表面上，依序設置有上述發光層、上述包覆層、上述第1及第2接觸層以及上述金屬電極；上述主表面係自與上述基準軸正交之面以50度以上且小於130度之角度傾斜。
  17. 如請求項13至16中任一項之第III族氮化物半導體元件之 製造方法，其中上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度為5×1020 cm-3以下。
  18. 如請求項13至17中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第2接觸層之p型摻雜劑之濃度為1×1020 cm-3以上且1×1021 cm-3以下。
  19. 如請求項13至18中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1接觸層之p型摻雜劑之濃度為5×1018 cm-3以上且5×1019 cm-3以下。
  20. 如請求項17至19中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述p型摻雜劑為鎂。
  21. 如請求項13至20中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1及第2接觸層包含氮化鎵。
  22. 如請求項13至20中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1及第2接觸層為InxAlyGa1-x-yN(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦1-x-y)。
  23. 如請求項13至22中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述發光層為InxGa1-xN(0.15≦x<0.50)。
  24. 如請求項13至23中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述金屬電極包含Pd、Au、或者Ni及Au。
  25. 如請求項1至12中任一項之第III族氮化物半導體元件，其中上述第1接觸層中之碳雜質濃度為1×1017 cm-3以下。
  26. 如請求項4之第III族氮化物半導體元件，其中上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以70度以上且 小於80度之角度傾斜。
  27. 如請求項4之第III族氮化物半導體元件，其中上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以100度以上且小於110度之角度傾斜。
  28. 如請求項13至24中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1接觸層之成長速度為1 μm/hour以下；上述第2接觸層之成長速度為0.1 μm/hour以下；上述第2接觸層之成長速度慢於上述第1接觸層之成長速度。
  29. 如請求項13至24、28中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1及第2接觸層係於含氫氣20%以上之氣體環境下成長。
  30. 如請求項13至24、28、29中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1接觸層中之碳雜質濃度為1×1017 cm-3以下。
  31. 如請求項13至24、28至30中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述第1及第2接觸層之成長溫度與上述活化層之成長溫度之差為攝氏100度以上且攝氏250度以下。
  32. 如請求項16之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以70度以上且小於80度之角度傾斜。
  33. 如請求項16之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其 中上述基板之上述主表面係自與上述基準軸正交之面以100度以上且小於110度之角度傾斜。
  34. 如請求項13至24、28至33中任一項之第III族氮化物半導體元件之製造方法，其中上述活化層之成長溫度為攝氏650度以上且小於攝氏800度。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5781032B2 (ja) * 2012-07-30 2015-09-16 株式会社東芝 半導体発光素子
JP2015170803A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 住友電気工業株式会社 ＩＩＩ族窒化物半導体素子、ｐ型コンタクト構造、ＩＩＩ族窒化物半導体素子を作製する方法
JP6249868B2 (ja) * 2014-04-18 2017-12-20 サンケン電気株式会社 半導体基板及び半導体素子
KR101636625B1 (ko) * 2014-12-18 2016-07-05 고려대학교 산학협력단 p형 반도체 박막 구조물의 형성 방법 및 이를 이용한 p형 오믹 전극의 제조 방법
TWI581453B (zh) * 2014-12-23 2017-05-01 錼創科技股份有限公司 半導體發光元件
US20170207365A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Google Inc. Layered active region light emitting diode
DE102017121484A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers
JP7043802B2 (ja) * 2017-11-16 2022-03-30 住友電気工業株式会社 垂直共振型面発光レーザ、垂直共振型面発光レーザを作製する方法
DE112019000483T5 (de) * 2018-01-23 2020-10-29 Sony Semiconductor Solutions Corporation Halbleiterlaser und elektronische vorrichtung
JP6785455B2 (ja) * 2018-05-11 2020-11-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光ダイオード素子、及び発光ダイオード素子の製造方法
US11228160B2 (en) * 2018-11-15 2022-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha AlGaInPAs-based semiconductor laser device and method for producing same
JP7288936B2 (ja) 2021-09-21 2023-06-08 日機装株式会社 窒化物半導体発光素子
CN114497304A (zh) * 2022-01-28 2022-05-13 安徽格恩半导体有限公司 一种半导体元件

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2666237B2 (ja) * 1994-09-20 1997-10-22 豊田合成株式会社 ３族窒化物半導体発光素子
JPH10173227A (ja) * 1996-12-06 1998-06-26 Toyoda Gosei Co Ltd ＧａＮ系素子
JP2003023179A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Ricoh Co Ltd ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体およびその作製方法および半導体装置およびその作製方法
JP2004214337A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
JP2005203411A (ja) * 2004-01-13 2005-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化物半導体発光素子
JP2006229008A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Opnext Japan Inc 半導体レーザ素子
JP2007227832A (ja) * 2006-02-27 2007-09-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化物半導体素子
JP2009071162A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Rohm Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP4462330B2 (ja) * 2007-11-02 2010-05-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物電子デバイス
CN102017082B (zh) * 2008-03-13 2013-03-20 昭和电工株式会社 Ⅲ族氮化物半导体元件及其制造方法、ⅲ族氮化物半导体发光元件及其制造方法和灯
JP5218117B2 (ja) * 2008-03-18 2013-06-26 三菱電機株式会社 窒化物半導体積層構造及び光半導体装置並びにその製造方法
JP4475358B1 (ja) * 2008-08-04 2010-06-09 住友電気工業株式会社 ＧａＮ系半導体光素子、ＧａＮ系半導体光素子を作製する方法、及びエピタキシャルウエハ
JP5334501B2 (ja) * 2008-09-02 2013-11-06 日立電線株式会社 窒化物半導体素子
KR101142672B1 (ko) * 2008-09-11 2012-05-11 스미토모덴키고교가부시키가이샤 질화물계 반도체 광소자, 질화물계 반도체 광소자용의 에피택셜 웨이퍼, 및 반도체 발광 소자를 제조하는 방법
JP5262533B2 (ja) * 2008-09-30 2013-08-14 豊田合成株式会社 半導体装置の製造方法
JP2011009610A (ja) * 2009-06-29 2011-01-13 Sharp Corp 窒化物半導体レーザ素子及びウェハ
JP5332959B2 (ja) * 2009-06-29 2013-11-06 住友電気工業株式会社 窒化物系半導体光素子
JP5635246B2 (ja) * 2009-07-15 2014-12-03 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子及びエピタキシャル基板
JP5381439B2 (ja) * 2009-07-15 2014-01-08 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子
JP5282901B2 (ja) * 2009-07-21 2013-09-04 日本電気株式会社 半導体、半導体の製造方法、半導体素子、半導体発光素子、半導体素子または半導体発光素子の製造方法
JP5310382B2 (ja) * 2009-08-24 2013-10-09 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体光素子を作製する方法

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