(57)【要約】【課題】ＥＳＤ耐性を向上させるとともに、光抽出効率を向上させることのできる窒化物半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の窒化物半導体発光素子は、基板１１０と、基板上に形成され、上面に複数のＶ‐ピット１２０ａが形成されたｎ型窒化物半導体層１２０と、ｎ型窒化物半導体層上に形成され、複数のＶ‐ピット１２０ａによって形成された屈曲を含む活性層１３０と、活性層上に形成され、上面に複数の突出部１４０ａが形成されたｐ型窒化物半導体層１４０とを含むことを特徴とする。本発明によれば、ｎ型窒化物半導体層１２０上に複数のＶ‐ピット１２０ａが形成されており、これによってｐ型窒化物半導体層１４０上にはインシチュー（ｉｎ‐ｓｉｔｕ）工程で突出部１４０ａを形成することができる。【選択図】図１
2010153838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、上面に複数のＶ‐ピットが形成されたｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に形成され、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含む活性層と、
前記活性層上に形成され、上面に複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層と
を含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記複数の突出部は、前記複数のＶ‐ピットとマッチングしていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記複数の突出部の幅は、前記複数のＶ‐ピットの大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型窒化物半導体層と前記活性層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記ｎ型窒化物半導体層と前記活性層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層をさらに含み、前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
基板の上面に、複数のＶ‐ピットが形成されるようにｎ型窒化物半導体層を成長させるステップと、
前記ｎ型窒化物半導体層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含む活性層を成長させるステップと、
前記活性層上に、上面に複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層を成長させるステップと
を含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記ｎ型窒化物半導体層を成長させるステップにおいて、成長温度を７００℃乃至９５０℃にすることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記活性層を成長させるステップにおいて、成長温度を１０００℃以下にすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記ｐ型窒化物半導体層を成長させるステップにおいて、成長温度を１０００℃以上にすることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層は、ｐ型不純物の流れを調節して形成することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記複数の突出部は、前記複数のＶ‐ピットとマッチングするように成長させることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の突出部は、その幅が前記複数のＶ‐ピットの大きさよりも大きくなるように成長させることを特徴とする請求項７乃至請求項１２のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ｎ型窒化物半導体層を成長させるステップの後に、前記ｎ型窒化物半導体層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記活性層を成長させるステップの後に、前記活性層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関し、より詳細にはＥＳＤ耐性及び光抽出効率の優れた窒化物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）とは、電流が印加されると、ｐ型とｎ型の半導体の接合部分における電子と正孔の再結合によって、様々な色相の光を発生する半導体装置である。このようなＬＥＤは、フィラメントに基づいた発光素子に比べて、長い寿命、低い電力消耗、優れた初期駆動特性、高い振動抵抗及び反復的な電源断続に対する高い公差など多くの長所を有しているので、その需要が持続的に増加しつつある。特に近年では、青色系列の短波長領域で発光可能な３族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
一般に、３族窒化物半導体（以下、「窒化物半導体」とする）は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する。このような窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順次に成長させた発光構造物を含んでいる。ｎ型窒化物半導体層から提供される電子とｐ型窒化物半導体層から提供される正孔とが活性層で再結合することによって、発光が生じる。
【０００４】
窒化物半導体発光素子の発光効率は、外部量子効率及び内部量子効率によって決まるが、内部量子効率はほぼ１００％に至る一方で、実際に素子の外に放出される外部量子効率は非常に低い。これは、多重量子井戸構造で生成された光が素子の外に放出される時に、素子と空気との間の界面で屈折率差によって生じる全反射のためである。素子内部で発生した光が素子の表面に到達した時に、入射角が臨界角より大きいと、光が外に抽出されずに反射して、再び素子内部に進行してしまう。それによって光抽出効率が低くなるという問題点が生じている。
【０００５】
また、窒化物半導体発光素子は、人や事物からよく発生する静電気放電（ＥＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に弱いので、破損しやすいという問題点がある。このようなＥＳＤに対する耐性は、半導体発光素子の信頼性項目の一つであって、ＥＳＤ特性を向上させることが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、その目的は、ＥＳＤに対する耐性及び光抽出効率の優れた窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、基板と、前記基板上に形成され、上面に複数のＶ‐ピットが形成されたｎ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層上に形成され、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含む活性層と、前記活性層上に形成され、上面に複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層とを含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子を提供する。
【０００８】
前記複数の突出部は、前記複数のＶ‐ピットとマッチングしていることが好ましい。
【０００９】
前記複数の突出部の幅は、前記複数のＶ‐ピットの大きさよりも大きいことが好ましい。
【００１０】
前記ｎ型窒化物半導体層と前記活性層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層をさらに含むことが可能である。
【００１１】
前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層をさらに含むことが可能である。
【００１２】
前記ｎ型窒化物半導体層と前記活性層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層をさらに含み、前記活性層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層をさらに含むことが可能である。
【００１３】
また、前記の課題を解決するための他の手段として、本発明は、基板の上面に、複数のＶ‐ピットが形成されるようにｎ型窒化物半導体層を成長させるステップと、前記ｎ型窒化物半導体層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含む活性層を成長させるステップと、前記活性層上に、上面に複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層を成長させるステップとを含むことを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
【００１４】
前記ｎ型窒化物半導体層を成長させるステップにおいて、成長温度を７００℃乃至９５０℃にすることが好ましい。
【００１５】
前記活性層を成長させるステップにおいて、成長温度を１０００℃以下にすることが好ましい。
【００１６】
前記ｐ型窒化物半導体層を成長させるステップにおいて、成長温度を１０００℃以上にすることが好ましい。
【００１７】
前記複数の突出部が形成されたｐ型窒化物半導体層は、ｐ型不純物の流れを調節して形成することが好ましい。
【００１８】
前記複数の突出部は、前記複数のＶ‐ピットとマッチングするように成長させることが好ましい。
【００１９】
前記複数の突出部は、その幅が前記複数のＶ‐ピットの大きさよりも大きくなるように成長させることが好ましい。
【００２０】
前記ｎ型窒化物半導体層を成長させるステップの後に、前記ｎ型窒化物半導体層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｎ型窒化物系超格子層を形成するステップをさらに含むことが可能である。
【００２１】
前記活性層を成長させるステップの後に、前記活性層上に、前記複数のＶ‐ピットによって形成された屈曲を含むｐ型窒化物系超格子層を形成するステップをさらに含むことが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ｎ型窒化物半導体層の上に複数のＶ‐ピットが形成されているので、ｐ型窒化物半導体層の上にインシチュー（ｉｎ‐ｓｉｔｕ）工程で突出部を形成することができる。複数のＶ‐ピット及び突出部によって、静電気が印加された時に集中する電流が遮断されてＥＳＤ耐性が向上し、臨界角以下になる光の比率が増加して光抽出効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子のｎ型窒化物半導体層の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るｐ型窒化物半導体層の上面を撮影したＬＭ（Ｌｉｇｈｔ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の一部領域を撮影したＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程別の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程別の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるわけではない。また、本発明の実施形態は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されたものである。従って、図面における要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張する場合があり、図面上において同じ符号で表示される要素は同じ要素である。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。図１を参照すると、窒化物半導体発光素子１００は、基板１１０と、基板１１０上に形成されたｎ型窒化物半導体層１２０と、ｎ型窒化物半導体層１２０上に形成された活性層１３０と、活性層１３０上に形成されたｐ型窒化物半導体層１４０とを含んでいる。図示していないが、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１２０、１４０上には、電圧を印加するためにｎ型窒化物半導体層１２０をメッサエッチングして露出した領域上に形成したｎ‐電極及びｐ型窒化物半導体層１４０上に形成したｐ‐電極を含むことができる。
【００２６】
基板１１０は、特に限定されず、サファイアまたはスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような絶縁性基板またはＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮなどの半導体基板を使用することができる。
【００２７】
サファイア基板は、六角‐ロンボ型（Ｈｅｘａ‐Ｒｈｏｍｂｏ  Ｒ３ｃ）対称性を有する結晶体であって、ｃ軸方向に１３．００１Åの格子定数、ａ軸方向には４．７６５Åの格子間距離を有し、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面などを有する。サファイア基板のＣ面は比較的に窒化物薄膜の成長が容易で、高温で安定するため、窒化物成長用基板として主に使用される。
【００２８】
ｎ型窒化物半導体層１２０及びｐ型窒化物半導体層１４０は、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１‐ｘ‐ｙ）Ｎの組成式（ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を有するｎ型不純物及びｐ型不純物がドーピングされた半導体物質から形成することができ、代表的にはＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮから形成することができる。ｎ型不純物としてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、ＴｅまたはＣなどを使用することができ、ｐ型不純物としてはＭｇ、ＺｎまたはＢｅなどを使用することができる。
【００２９】
ｎ型窒化物半導体層１２０の上面には、複数のＶ‐ピット（ｐｉｔ）１２０ａが形成されている。基板１１０及びｎ型窒化物半導体層１２０は互いに異なる格子定数を有するので、格子定数差によってストレーンが発生する。このようなストレーンは転位のような結晶欠陷の要素として作用する。複数のＶ‐ピット１２０ａは、基板との格子欠陷による転位ｄ上に発生する。複数のＶ‐ピット１２０ａを含むｎ型窒化物半導体層１２０の形成方法については後述する。
【００３０】
図２は、ｎ型窒化物半導体層１２０の構造を示す斜視図である。図２を参照すると、ｎ型窒化物半導体層１２０は、一般的な成長面０００１と傾いた成長面１‐１０１を含んでいる。ｎ型窒化物半導体層１２０は一般的な成長面０００１で成長するが、転位のある所では傾いた成長面１-１０１で成長する。このような傾いた成長面１-１０１によってＶ‐ピット１２０ａが形成される。この場合、Ｖ‐ピット１２０ａの上面は六角形状を有し、断面はＶ形状を有する。
【００３１】
窒化物半導体素子は、例えばモールディング工程や製品に適用する時に、人や事物からよく発生する静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）によって破損しやすい。しかし、欠陷のある部位で電流が遮断されるので、本発明による半導体発光素子は、静電気が印加された時にＶ‐ピットのある所で、集中する電流が遮断されてＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）耐性が向上する。
【００３２】
活性層１３０は、ＩｎｘＡｌｙＧａ（１‐ｘ‐ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）組成式を有することができ、電子と正孔の再結合によって光が発生する層であって単一または多重量子井戸構造を有する窒化物半導体層で構成することができる。
【００３３】
活性層１３０は、ｎ型窒化物半導体層１２０上に形成され、ｎ型窒化物半導体層１２０に形成された複数のＶ‐ピット１２０ａによって形成された屈曲を含んでいる。すなわち、活性層１３０は、複数のＶ‐ピット１２０ａによって形成された屈曲に対応して部分的に屈曲した形状をしている。ｎ型窒化物半導体層１２０上に活性層１３０を形成する時に、ｎ型窒化物半導体層１２０上の一般的な成長面０００１及び傾いた成長面１-１０１における垂直成長速度及び側面成長速度を調節して、Ｖ‐ピットを完全に埋めないようにしながら成長させる。より具体的な活性層の形成方法については後述する。
【００３４】
ｐ型窒化物半導体層１４０は活性層１３０上に形成され、その上面に突出部１４０ａが形成されている。即ち、ｐ型窒化物半導体層１４０を活性層１３０上に形成する時に、成長条件を調節して活性層１３０上に存在する屈曲を埋めながら成長させ、ｐ型ドーパントの流れを調節して上面に突出部１４０ａを形成する。屈曲のある部位でｐ型ドーパントの量が増加し、これによって屈曲のある部位における成長速度が速くなって突出部を形成することができる。これによって、ＥＳＤ耐性が向上すると共に、光抽出効率を向上させることができる。より具体的な成長方法については後述する。
【００３５】
図３は、本発明に係るｐ型窒化物半導体層１４０の上面を撮影したＬＭ（Ｌｉｇｈｔ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。図３を参照すると、ｐ型窒化物半導体層１４０の上面に複数の突出部が形成されていることを確認することができる。
【００３６】
このようにｐ型窒化物半導体層１４０の上面に突出部を形成したことによって、光抽出効率が向上する。従来の半導体発光素子の場合には、活性層で発生した光がｐ型窒化物半導体層を通じて空気（パッケージで構成される場合、Ｓｉなど）に放出される時、臨界角以上で入射した光は、全反射によって外部に抽出されずに内部に閉じこめられてしまう。しかし、本発明による半導体発光素子では、ｐ型窒化物半導体層１４０に形成された突出部によって光の経路が変更され、臨界角以下になる光の比率が増加することになる。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子において、図１のＡ領域を撮影したＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【００３８】
複数の突出部１４０ａは、成長条件によってその幅及び高さの調節が可能であり、ｐ型窒化物半導体層１４０において密度の高い領域に該当する。また、突出部１４０ａは、ｎ型窒化物半導体層１２０の上面に形成されたＶ‐ピットとマッチングすることができ、光抽出効率を高めるために、突出部１４０ａの幅はＶ‐ピット１２０ａの大きさよりも大きいことが好ましい。突出部１４０ａの幅は、数Å乃至数μｍであることが可能である。これに限定されるわけではないが、突出部１４０ａの幅は１０Å乃至２０００ｎｍで、高さは１ｎｍ乃至１００００ｎｍであることが好ましい。
【００３９】
図５は、本発明の他の実施形態に係る窒化物半導体発光素子を示す断面図である。図５を参照すると、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子２００は、基板２１０と、基板２１０上に形成されたｎ型窒化物半導体層２２０と、ｎ型窒化物半導体層２２０上に形成された活性層２３０と、活性層２３０上に形成されたｐ型窒化物半導体層２４０とを含んでいる。図示してはいないが、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層２２０、２４０上には、電圧を印加するために、ｎ型窒化物半導体層２２０をメッサエッチングして露出した領域上に形成したｎ−電極及びｐ型窒化物半導体層２４０上に形成したｐ−電極を含むことが可能である。
【００４０】
本実施形態において、ｎ型窒化物半導体層２２０と活性層２３０との間には、ｎ型窒化物系超格子層２５０を含むことができる。ｎ型窒化物系超格子層２５０は、これに限定されるわけではないが、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層が複数積層されたものであり得る。ｎ型窒化物系超格子層２５０は、ｎ型窒化物半導体層２２０の上面に形成されたＶ‐ピット２２０ａによって形成された屈曲を含んでいる。すなわち、ｎ型窒化物系超格子層２５０は、複数のＶ‐ピット２２０ａによって形成された屈曲に対応して部分的に屈曲した形状をしている。
【００４１】
また、活性層２３０とｐ型窒化物半導体層２４０との間には、ｐ型窒化物系超格子層２６０を含むことができる。ｐ型窒化物系超格子層２６０は、これに限定されるわけではないが、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層が複数積層されたものであり得る。ｐ型窒化物系超格子層２６０は、ｎ型窒化物半導体層２２０の上面に形成されたＶ‐ピット２２０ａによって形成された屈曲を含んでいる。すなわち、ｐ型窒化物系超格子層２６０は、複数のＶ‐ピット２２０ａによって形成された屈曲に対応して部分的に屈曲した形状をしている。より具体的には、ｐ型窒化物系超格子層２６０上に形成された屈曲は、活性層２３０上に形成された屈曲によって形成される。
【００４２】
上述したような違いの他に、同じ用語で表した他の構成要素については、図１の場合と同じものと理解できるので、それらに対する説明は省略する。
【００４３】
以下、上述した窒化物半導体発光素子を製造する方法を説明する。図６乃至図８は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法を示す工程別の断面図である。
【００４４】
ｎ型窒化物半導体層、活性層、ｐ型窒化物半導体層を成長させるためには、公知の工程を利用することができ、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）またはハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）を利用することができる。
【００４５】
以下では、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を利用した方法を具体的に説明する。
【００４６】
まず、図６に示すように、成長用基板１１０を設け、その上にｎ型窒化物半導体層１２０を成長させる。
【００４７】
基板１１０及びｎ型窒化物半導体層１２０は互いに異なる格子定数を有するので、格子定数差によってストレーンが発生し、このようなストレーンによって基板１１０及びｎ型窒化物半導体層１２０に転位ｄが発生する。窒素をキャリアガスにする雰囲気で、温度を制御する場合、転位ｄのある領域でｎ型窒化物半導体層１２０の成長が抑制されて、傾いた成長面を有する。このように転位ｄが存在する場所で、傾いた成長面によってＶ‐ピット１２０ａが形成される。成長温度は７００℃乃至９５０℃であることが好ましい。
【００４８】
この他にも、前駆体の流量または内部圧力を調節して、上面に複数のＶ‐ピット１２０ａが形成されたｎ型窒化物半導体層１２０を成長させることができる。
【００４９】
また、これに限定されるわけではないが、ｎ型窒化物半導体層１２０のｎ型不純物の濃度は、１ｘ１０１７乃至５ｘ１０２１であることが好ましい。ｎ型不純物の濃度が増加すれば、結晶性が低下しない範囲で順方向電圧Ｖｆを減少させる効果が得られる。ｎ型不純物の濃度が増加すれば結晶性が低下するが、結晶性が低下しない範囲内でｎ型不純物の濃度を定めることが好ましい。
【００５０】
次に、図７に示すように、ｎ型窒化物半導体層１２０上に量子障壁層及び量子井戸層を相互に積層して多重量子井戸構造を有する活性層１３０を成長させる。活性層１３０には、ｎ型窒化物半導体層１２０の上面に形成された複数のＶ‐ピット１２０ａによって、屈曲が形成される。ｎ型窒化物半導体層１２０の一般的な成長面及び傾いた成長面に対する垂直成長速度及び側面成長速度を調節して、Ｖ‐ピットを完全に埋めないようにしながらＶ‐ピット１２０ａに沿って屈曲を形成するように成長させる。成長速度は、前駆体の流量、圧力及び成長温度によって調節することができる。例えば、成長温度を調節する場合、１０００℃以下に維持することが好ましい。
【００５１】
また、図示してはいないが、活性層１３０の成長ステップの前に、ｎ型窒化物半導体層１２０上にｎ型窒化物系超格子層を形成することができる。この時、ｎ型窒化物系超格子層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層を複数積層して形成することができる。
【００５２】
ｎ型窒化物系超格子層は、ｎ型窒化物半導体層１２０の上面に形成されたＶ‐ピット１２０ａによって形成された屈曲を含んでいる。具体的な成長方法は、活性層１３０の成長方法と類似している。
【００５３】
次に、図８に示すように、活性層１３０上にｐ型窒化物半導体層１４０を成長させる。ｐ型窒化物半導体層１４０は、垂直成長速度及び側面成長速度を調節して屈曲を形成せずにＶ‐ピット１２０ａを埋めながら成長させる。成長速度は、前駆体の流量、圧力及び成長温度によって調節することができる。例えば、成長温度を１０００℃以上に維持することが好ましい。
【００５４】
また、ｐ型不純物の流れを調節して、ｐ型窒化物半導体層１４０の上面に突出部１４０ａを形成することができる。ｐ型不純物は、これに限定されるわけではないが、例えばＭｇ、ＺｎまたはＢｅなどを使用することができ、Ｍｇを使用することがより好ましい。
【００５５】
好ましくは、複数の突出部１４０ａは、ｎ型窒化物半導体層１２０の上面に形成された複数のＶ‐ピット１２０ａとマッチングするように成長させることが好ましい。すなわち、複数のＶ‐ピット１２０ａが形成されている位置に突出部１４０ａを形成することが好ましい。ただし、複数のＶ‐ピット１２０ａが形成されていない位置に突出部１４０ａを形成できることはもちろんである。
【００５６】
活性層１３０上には屈曲が形成されているが、屈曲が形成された領域ではｐ型不純物の注入が円滑で、これによって成長速度が速いので、突出部１４０ａを形成することができる。突出部１４０ａの幅及び高さは、成長条件を調節することによって調節可能である。
【００５７】
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、ｐ型半導体層１４０の上面に突出部１４０ａを形成するときに、インシチュー（ｉｎ‐ｓｉｔｕ）工程を利用することができるので、工程が単純であり、さらに大気中への露出による酸化膜や異物の発生を抑制することができる。
【００５８】
また、図示してはいないが、ｐ型半導体層１４０の成長前に、活性層１３０上にｐ型窒化物系超格子層を形成することができる。この時、ｐ型窒化物系超格子層は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＩｎＧａＮ層を複数積層して形成することができる。
【００５９】
ｐ型窒化物系超格子層は、ｎ型窒化物半導体層１２０の上面に形成されたＶ‐ピット１２０ａによって形成された屈曲を含んでいる。具体的な成長方法は、活性層１３０の成長方法と類似している。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態及び添付した図面によって限定されるわけではなく、添付した特許請求の範囲によって限定されるものである。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、当技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な形態への置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００６１】
１１０  基板
１２０  ｎ型窒化物半導体層
１２０ａ  Ｖ‐ピット
１３０  活性層
１４０  ｐ型窒化物半導体層
１４０ａ  突出部
【図１】
2010153838.tif 000003
【図２】
2010153838.tif 000004
【図５】
2010153838.tif 000005
【図６】
2010153838.tif 000006
【図７】
2010153838.tif 000007
【図８】
2010153838.tif 000008
【図３】
2010153838.tif 000009
【図４】
2010153838.tif 000010