(57)【要約】【課題】   本発明は表面粗化した窒化ガリウム系素子を提供する。【解決手段】 基板、緩衝層、ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層、第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層、ｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層、及び、第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層を含み、上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層は上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に成長し、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層は上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長し、上述の第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層は上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長する。【選択図】  図１
2010010666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗化した窒化ガリウム系発光素子であって、
基板と、
前記基板上に成長した緩衝層と、
前記緩衝層上に成長した第一導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層と、
前記第一導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体発光層と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に成長した第一の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層と、
前記第一の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長したヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層を含み、
そのうち、前記第一導電パターンと前記第二導電パターンの電気的特性が反対であり、
前記ヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に第二の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体粗化層を成長したことを特徴とする、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子。
【請求項２】
表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の製造方法であって、
基板上に緩衝層を成長させる手順と、
前記緩衝層上に第一導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層を成長させる手順と、
前記第一導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層の上にＩＩＩ族窒化物半導体発光層を成長させる手順と、
前記ＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に第一の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層を成長させる手順と、
前記第一の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層上にヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層を成長させる手順を含み、
そのうち、前記第一導電パターンと前記第二導電パターンの電気的特性が反対であり、
前記ヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に第二の第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体粗化層を成長させることを特徴とする、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子において、その内、前記ヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、１０００℃より高い温度で成長が行われることを特徴とする、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子において、その内、前記ヘビードープ第二導電パターンＩＩＩ族窒化物半導体材料層のヘビードープの濃度が、１立方センチメートルあたりおよそ原子１０２１−１０２２個であることを特徴とする、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子。
【請求項５】
請求項１に記載の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子において、その内、前記第一導電パターンはｎ型で前記第二導電パターンはｐ型であるか、又は前記第一導電パターンはｐ型で前記第二導電パターンはｎ型であることを特徴とする、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子製品に関し、特に発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言えば、より優れた発光素子は、光線をできるだけ素子の外に発射させることで輝度を高め、使用者に見えるようにすることができなければならない。
【０００３】
いくつかの従来技術は、発光素子の輝度を高めるために、その素子の表面に粗化を発生させている。発光素子を開示している米国特許第６４４１４０３号を例にとると、前記発光素子は量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ）を利用して発光する。前記特許に基づくと、その主要な方法は、ＩｎＡｌＧａＮ４元混晶材料を利用し、温度は摂氏４００度から１０００度の間で、Ｎ型（３００）窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌｐＩｎｑＧａ１−ｐ−ｑＮ）材料層又はＰ型（１００）窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層を成長させる、という方法である。
【０００４】
上述の窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層、くぼみを有する平坦ではない表面を形成し、鏡面が引き起こす全反射の問題を避けられるかもしれない。しかしながら、摂氏４００度から１０００度の間の温度は、低温であるといえる。低温で成長する窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層の欠点の一つは、エピタキシーの品質の確保がより難しいため、欠陥がより多くなり、素子のインピーダンス値を増加させる可能性があるところにある。
【０００５】
一般的に言えば、素子表面に電極を形成し、電極上でワイヤボンディングを行う。この時、上述の窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層は低温で形成されるので、正孔が上述の低温で形成される窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層を通過する時に順調にいかず、さらには欠陥に捕獲（ｔｒａｐ）されてしまい、こうして素子の発光輝度を下げてしまう可能性がある。
【０００６】
このことから分かるように、窒化アルミニウムガリウムインジウム材料層は、たとえ平面が引き起こす全反射の問題を避けることができたとしても、その光線の輝度は、低温窒化物層のエピキタシーの品質に懸念があるため、光線が素子の外に発射する以前に輝度が既に大きく減っている可能性もある。
【０００７】
その他に、米国特許第７０８７９２４号では短周期超格子バリア緩衝層を成長させており、その材質は窒化マグネシウム／窒化インジウム（ＭｇＮ／ＩｎＮ）である。その内、前記短周期超格子バリア緩衝層の構造は、窒化マグネシウムが上／窒化インジウムが下、或いは窒化インジウムが上／窒化マグネシウムが下、にすることができる。また、この構造の重複回数は２より大きいか等しいため、素子の表面に粗化の現象を生じさせる。
【０００８】
上述の短周期超格子バリア緩衝層の起こりうる欠点は、そのバンドギャップ（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）が比較的小さく発光層からの光を吸収しやすいため素子の発光輝度を下げるところにある。
【０００９】
従って、表面粗化することができ、輝度を確保することができる発光素子を提示する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６４４１４０３号明細書
【特許文献２】米国特許第７０８７９２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、輝度を確保することができる表面粗化した窒化ガリウム系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】
【００１２】
本発明の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子は、基板、緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）、ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層（ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ａｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）、第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｒｏｕｇｈｅｄ  ｌａｙｅｒ）、ｐ型ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｒｏｕｇｈｅｄ  ｌａｙｅｒ）、及び第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層を含む。
【００１３】
上述の緩衝層は、上述の基板上に成長する。上述のｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、上述の緩衝層上に成長する。上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層は、上述のｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長する。上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層上に成長する。上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長する。上述の第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層は、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層上に成長する。
【００１４】
上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、高温（Ｔｇ＞１０００℃）で窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させ、成長させると同時に、マグネシウム（Ｍｇ）をドーピングすることができる。
【００１５】
本発明に係る実施例１では、本発明におけるｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層のマグネシウムのドーピング濃度は、１立方センチメートルあたり原子約１０２１−１０２２個にすることができる。こうすることで、形成される第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層に、表面粗化の特性を備えさせることができる。
【００１６】
本発明における高温で成長させたｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層は、品質が良く、素子の特性が損なわれにくい。
【００１７】
本発明のヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層のバンドギャップ（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層のバンドギャップより大きいため、光線が吸収される問題がない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施例１の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の断面図である。
【図２】本発明に係る実施例２の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明がここで討究する方向は、発光素子である。徹底的に本発明を理解することができるように、以下の記述の中で、できるだけ詳しい素子の構造を提示する。当然、本発明の実施は、発光素子の技術者が熟知している特殊な詳細に限定されるものではない。もう一方で、本発明に不必要な制限が生じるのを避けるために、誰もが知っている素子は、細かく記述していない。本発明の最良の実施例は以下に詳細に記述するが、これらの詳細な記述以外に、本発明はその他の実施例においても幅広く実施することができ、本発明の範囲は限定を受けず、後付の特許請求の範囲に準じる。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明に係る実施例１である、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の断面図である。図１に示すように、上述の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子は、基板１１０、緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）１２０、ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１３０、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層（ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ａｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）１４０、第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｐ−ｔｙｐｅ  ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｙｅｒ）１５０、ｐ型ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｒｏｕｇｈｅｄ  ｌａｙｅｒ）１６０、及び第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層１７０を含む。
【００２１】
先に述べたｎ型及びｐ型は異なる導電パターンであり、ｎ型は第一導電パターン、ｐ型は第二導電パターンである。
【００２２】
上述の緩衝層１２０は、上述の基板１１０上に成長する。上述のｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１３０は、上述の緩衝層１２０上に成長する。上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層１４０は、上述のｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１３０上に成長する。上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１５０は、上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層１４０上に成長する。上述のｐ型ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１５０上に成長する。上述の第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層１７０は、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０上に成長する。  
【００２３】
上述の緩衝層１２０は、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ）の超格子（ＳＬｓ）緩衝層である。
【００２４】
上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、その材質が窒化マグネシウム（ＭｇＮ）ではなく、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）でもない。上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、直接、高温（Ｔｇ＞１０００℃）で窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させ、成長させると同時に、マグネシウム（Ｍｇ）をドーピングする。このように成長させて出来たのも、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層である。高温で成長させたエピタキシャル層は、エピタキシーの品質が良く、素子の特性が損なわれにくい。
【００２５】
一般的に言えば、マグネシウムのドーピング濃度は、１立方センチメートルあたり原子１０２０個である。しかし、上述のマグネシウム（Ｍｇ）を加える方式は、ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）の方式で行われる。本発明に係る実施例１では、本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０におけるマグネシウムのヘビードープの濃度は、およそ１立方センチメートルあたり原子１０２１−１０２２個にすることができ、このようにすることで、形成される第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層１７０に表面粗化の特性を備えさせることができる。
【００２６】
注意しなければならないのは、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層のマグネシウムを、たとえヘビードープ方式で加えたとしても、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は窒化マグネシウム層にはならない。窒化マグネシウム層は、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０のガリウム元素（Ｇａ）を有さない。
【００２７】
一般的に言えば、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層のインピーダンスは高い。電子が、インピーダンスが高い窒化マグネシウム層を通過できるようにするには、より高い駆動電圧が必要である。本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層を有さず、駆動電圧が高くなるのを避けることができる。
【００２８】
本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、そのマグネシウム（Ｍｇ）と窒素（Ｎ）の数量の比率が百分の一に満たず、合金ではない。従来の窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層については、そのマグネシウム（Ｍｇ）と窒素（Ｎ）の数量の比率は約１であり、すでに化学式を用いて表すことができる合金である。従って、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０のマグネシウム−窒素の構造は、従来の窒化マグネシウム層（合金層）のマグネシウム−窒素の構造と異なる。
【００２９】
その他、本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０はＩｎ元素を有さない。従来の発光材料である窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）において、もしインジウム（Ｉｎ）元素の比率が高すぎると、ＩｎｘＧａ１−ｘＮに吸光特性を生じさせ、発光材料の発光輝度を下げてしまう可能性がある。本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０はＩｎ元素を有しておらず、発光輝度を確保することができる。
【００３０】
さらに、本発明のヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層のバンドギャップ（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層のバンドギャップより大きいため、光線が吸収される問題がない。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明に係る実施例２である、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の断面図である。図２に示すように、上述の表面粗化した窒化ガリウム系発光素子は、基板２１０、緩衝層（ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）２２０、ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２３０、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層（ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ａｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）２４０、第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｐ−ｔｙｐｅ  ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｙｅｒ）２５０、ｎ型ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）ＩＩＩ族窒化物半導体材料層（ｒｏｕｇｈｅｄ  ｌａｙｅｒ）２６０、及び第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層２７０を含む。
【００３２】
先に述べたｎ型及びｐ型は異なる導電パターンであり、その内ｐ型は第一導電パターンであり、ｎ型は第二導電パターンである。
【００３３】
上述の緩衝層２２０は、上述の基板２１０上に成長する。上述ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２３０は、上述の緩衝層２２０上に成長する。上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層２４０は、上述のｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２３０の上に成長する。上述の第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２５０は、上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層２４０上に成長する。上述のｎ型ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、上述の第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２５０上に成長する。上述の第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層２７０は、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０上に成長する。
【００３４】
上述の緩衝層２２０は、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ）の超格子（ＳＬｓ）緩衝層である。
【００３５】
上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、その材質が窒化シリコン（ＳｉＮ）ではなく、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）でもない。上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、直接、高温（Ｔｇ＞１０００℃）で窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させ、成長させると同時に、シリコン（Ｓｉ）をドーピングする。このように成長して出来たのも、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層である。高温で成長したエピタキシャル層は、エピタキシーの品質が良く、素子の特性が損なわれにくい。
【００３６】
一般的に言えば、シリコンのドーピング濃度は、１立方センチメートルあたり原子１０１８個である。しかし、上述のシリコン（Ｓｉ）を加える方式は、ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）の方式で行われる。本発明に係る実施例２では、本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０におけるシリコンのヘビードープの濃度は、１立方センチメートルあたりおよそ原子１０１９−１０２１個にすることができ、このようにすることで、形成される第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層２７０に表明粗化の特性を備えさせることができる。
【００３７】
注意しなければならないのは、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層のシリコンを、たとえヘビードープ方式で加えたとしても、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＳｉＮ層にはならない。ＳｉＮ層は、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０のガリウム元素（Ｇａ）を有さない。
【００３８】
一般的に言えば、ＳｉＮ層のインピーダンスは高い。電子が、インピーダンスが高いＳｉＮ層を通過できるようにするには、より高い駆動電圧が必要である。本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、ＳｉＮ層を有さず、駆動電圧が高くなるのを避けることができる。
【００３９】
本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、そのシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の数量の比率が百分の一に満たず、化合物とはいえない。従来の窒化シリコン（ＳｉＮ）層については、そのシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の数量の比率は約１であり、既に化学式で表すことができる化合物である。従って、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０のシリコン−窒素の構造は、従来の窒化シリコン層（化合物層）のシリコン−窒素の構造とは異なる。
【００４０】
その他、本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＩｎ元素を有さない。従来の発光材料である窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）において、もしインジウム（Ｉｎ）元素の比率が高すぎると、ＩｎｘＧａ１−ｘＮに吸光特性を生じさせ、発光材料の発光輝度を下げてしまう可能性がある。本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＩｎ元素を有しておらず、発光輝度を確保することができる。
【００４１】
さらに、本発明のヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層のバンドギャップ（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層のバンドギャップより大きいため、光線が吸収される問題がない。
【実施例３】
【００４２】
本発明における実施例３は、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の製造方法を提示している。図１に示すように、まず、基板１１０上に緩衝層１２０を成長させ、上述の緩衝層１２０上にｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１３０を成長させ、上述のｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１３０上にＩＩＩ族窒化物半導体発光層１４０を成長させ、上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層１４０上に第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１５０を成長させ、上述の第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１５０上にヘビードープｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０を成長させ、上述のヘビードープｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０上に、第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層１７０を成長させる。
【００４３】
先に述べたｎ型及びｐ型は、異なる導電パターンであり、その内ｎ型は第一導電パターンでありｐ型は第二導電パターンである。
【００４４】
上述の緩衝層１２０は、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ）超格子（ＳＬｓ）緩衝層である。
【００４５】
上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、その材質が窒化マグネシウム（ＭｇＮ）ではなく、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）でもない。上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、直接、高温（Ｔｇ＞１０００℃）で窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させ、成長させると同時に、マグネシウム（Ｍｇ）をドーピングする。このように成長させて出来たのも、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層である。高温で成長させたエピタキシャル層は、エピタキシーの品質が良く、素子の特性が損なわれにくい。
【００４６】
一般的に言えば、マグネシウムのドーピング濃度は、１立方センチメートルあたり原子１０２０個である。しかし、上述のマグネシウム（Ｍｇ）を加える方式は、ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）の方式で行われる。本発明に係る実施例３では、本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０におけるマグネシウムのヘビードープの濃度を、およそ１立方センチメートルあたり原子１０２１−１０２２個にすることができ、このようにすることで、形成される第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層１７０に表面粗化の特性を備えさせることができる。
【００４７】
注意しなければならないのは、ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層のマグネシウムを、たとえヘビードープ方式で加えたとしても、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は窒化マグネシウム層にはならない。窒化マグネシウム層は上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０のガリウム元素（Ｇａ）を有さない。
【００４８】
一般的に言えば、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層のインピーダンスは高い。電子が、インピーダンスが高い窒化マグネシウム層を通過できるようにするには、より高い駆動電圧が必要である。本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層を有さず、駆動電圧が高くなるのを避けることができる。
【００４９】
本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０は、そのマグネシウム（Ｍｇ）と窒素（Ｎ）の数量の比率が百分の一に満たず、合金ではない。従来の窒化マグネシウム（ＭｇＮ）層については、そのマグネシウム（Ｍｇ）と窒素（Ｎ）の数量の比率は約１であり、すでに化学式を用いて表すことができる合金である。従って、上述のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０のマグネシウム−窒素の構造は、従来の窒化マグネシウム層（合金層）のマグネシウム−窒素の構造と異なる。
【００５０】
その他、本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０はＩｎ元素を有さない。従来の発光材料である窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）において、もしインジウム（Ｉｎ）元素の比率が高すぎると、ＩｎｘＧａ１−ｘＮに吸光特性を生じさせ、発光材料の発光輝度を下げてしまう可能性がある。本発明のｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層１６０はＩｎ元素を有しておらず、発光輝度を確保できやすい。
【００５１】
さらに、本発明のヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層のバンドギャップ（Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）は、ＩＩＩ族窒化物半導体発光層のバンドギャップより大きいため、光線が吸収される問題がない。
【実施例４】
【００５２】
本発明における実施例４は、表面粗化した窒化ガリウム系発光素子の製造方法を提示している。図２に示すように、まず、基板２１０上に緩衝層２２０を成長させ、上述の緩衝層２２０上にｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２３０を成長させ、上述のｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２３０上にＩＩＩ族窒化物半導体発光層２４０を成長させ、上述のＩＩＩ族窒化物半導体発光層２４０上に第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２５０を成長させ、上述の第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２５０上にヘビードープｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０を成長させ、上述のヘビードープｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０上に第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層２７０を成長させる。
【００５３】
先に述べたｎ型及びｐ型は異なる導電パターンであり、その内ｐ型は第一導電パターンであり、ｎ型は第二導電パターンである。
【００５４】
上述の緩衝層２２０は、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ）の超格子（ＳＬｓ）緩衝層である。
【００５５】
上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、その材質が窒化シリコン（ＳｉＮ）ではなく、窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）でもない。上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、直接、高温（Ｔｇ＞１０００℃）で窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させ、成長させると同時に、シリコン（Ｓｉ）をドーピングする。このように成長して出来たのも、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層である。高温で成長したエピタキシャル層は、エピタキシーの品質が良く、素子の特性が損なわれにくい。
【００５６】
一般的に言えば、シリコンのドーピング濃度は、１立方センチメートルあたり原子１０１８個である。しかし、上述のシリコン（Ｓｉ）を加える方式は、ヘビードープ（Ｈｅａｖｙ  Ｄｏｐｅｄ）の方式で行われる。本発明に係る実施例４では、本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０におけるシリコンのヘビードープの濃度は、１立方センチメートルあたりおよそ原子１０１９−１０２１個にすることができ、このようにすることで、形成される第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層２７０に表明粗化の特性を備えさせることができる。
【００５７】
注意しなければならないのは、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）エピタキシャル層のシリコンを、たとえヘビードープ方式で加えたとしても、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＳｉＮ層にはならない。ＳｉＮ層は、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０のガリウム元素（Ｇａ）を有さない。
【００５８】
一般的に言えば、ＳｉＮ層のインピーダンスは高い。電子が、インピーダンスが高いＳｉＮ層を通過できるようにするには、より高い駆動電圧が必要である。本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、ＳｉＮ層を有さず、駆動電圧が高くなるのを避けることができる。
【００５９】
本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０は、そのシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の数量の比率が百分の一に満たず、化合物とはいえない。従来の窒化シリコン（ＳｉＮ）層については、そのシリコン（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の数量の比率は約１であり、既に化学式で表すことができる化合物である。従って、上述のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０のシリコン−窒素の構造は、従来の窒化シリコン層（化合物層）のシリコン−窒素の構造とは異なる。
【００６０】
その他、本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＩｎ元素を有さない。従来の発光材料である窒化ガリウムインジウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ）において、もしインジウム（Ｉｎ）元素の比率が高すぎると、ＩｎｘＧａ１−ｘＮに吸光特性を生じさせ、発光材料の発光輝度を下げてしまう可能性がある。本発明のｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層２６０はＩｎ元素を有しておらず、発光輝度を確保できやすい。
【００６１】
本発明は最良の実施例をもって上記のように開示しているが、これは本発明を限定するために用いられるものではない。この領域を熟知したいかなる技術者が行う各種変更や修正も、本発明の精神と範囲に属するものとする。本発明の保護範囲は、後付の特許請求の範囲に準じる。
【符号の説明】
【００６２】
１１０    基板
１２０    緩衝層
１３０    ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層
１４０    ＩＩＩ族窒化物半導体発光層
１５０    第一ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層
１６０    ｐ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層
１７０    第二ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層
２１０    基板
２２０    緩衝層
２３０    ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層
２４０    ＩＩＩ族窒化物半導体発光層
２５０    第一ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体材料層
２６０    ｎ型ヘビードープＩＩＩ族窒化物半導体材料層
２７０    第二ｎ型ＩＩＩ族窒化物半導体粗化層
【図１】
2010010666.tif 000003
【図２】
2010010666.tif 000004