【手続補正書】
【提出日】平成16年7月14日(2004.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  窒化物半導体発光デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】  
ｎ側窒化物半導体層上に、活性層と、その上にｐ側窒化物半導体層とを有し、
前記ｐ側窒化物半導体層は、活性層上に、ｐ型不純物を含む第１の窒化物半導体層、前記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物よりも少ないｐ型不純物を含む第２の窒化物半導体層、その第２の窒化物半導体層のｐ型不純物よりも多いｐ型不純物を含む第３の窒化物半導体層とを順に有し、
前記第１の窒化物半導体層は、前記活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体からなり、
前記第３の窒化物半導体層は、表面に電極が形成される層でかつ、前記第２の窒化物半導体層より膜厚は薄い
ことを特徴とする窒化物半導体発光デバイス。
【請求項２】
前記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３以下である請求項１記載の窒化物半導体発光デバイス。
【請求項３】
前記第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０２０／ｃｍ３未満である請求項１または２記載の窒化物半導体発光デバイス。
【請求項４】
前記第３の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０１８／ｃｍ３以上１×１０２１／ｃｍ３以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光デバイス。
【請求項５】
前記活性層は、少なくともＩｎを含む窒化物半導体層を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光デバイス。
【請求項６】
前記第３の窒化物半導体層は、膜厚が１μｍ以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は例えばＬＥＤ、ＬＤ等の発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子等に用いられる窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる素子の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑色ＬＥＤの材料として、本出願人により、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号等で実用化されたばかりである。これらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮよりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を増減することで決定されている。青色ＬＥＤは２０ｍＡにおいて発光波長４５０ｎｍ、半値幅２０ｎｍ、光度２ｃｄ、光出力５ｍＷ、外部量子効率９．１％である。一方、緑色ＬＥＤは同じく２０ｍＡにおいて、発光波長５２５ｎｍ、半値幅３０ｎｍ、光度６ｃｄ、光出力３ｍＷ、外部量子効率６．３％である。
【０００３】
また本出願人は、最近この材料を用いてパルス電流下、室温での４１０ｎｍのレーザ発振を世界で初めて発表した｛例えば、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L74、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L217等｝。このレーザ素子は、ＩｎＧａＮを用いた多重量子井戸構造の活性層を有するダブルへテロ構造を有し、パルス幅２μｓ、パルス周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、閾値電流密度８．７ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。改良したレーザ素子もまた、Appl.Phys.Lett.69(1996)1477において発表した。このレーザ素子は、ｐ型窒化物半導体層の一部にリッジストライプが形成された構造を有しており、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍｓ、デューティー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、閾値電流密度３ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。さらに本出願人は室温での連続発振にも初めて成功し、発表した。｛例えば、日経エレクトロニクス 1996年12月2日号 技術速報、Appl.Phys.Lett.69(1996)3034、Appl.Phys.Lett.69(1996)4056 等｝、このレーザ素子は２０℃において、閾値電流密度３．６ｋＡ／cm2、閾値電圧５．５Ｖ、１．５ｍＷ出力において、２７時間の連続発振を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように窒化物半導体を用いた発光デバイスはＬＥＤとして既に実用化されているが、未だ不十分な点もあり、さらなる発光出力の向上が望まれている。またＬＤは実用化を目指して現在鋭意研究中であり、出力の向上はもちろんのこと、長寿命化が望まれている。これらＬＥＤ、ＬＤのような発光デバイスの発光出力を向上させることができれば、類似した構造を有する太陽電池、光センサー等の受光デバイスの受光効率も同時に向上させることができる。
従って、本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、新規な構造を有する窒化物半導体素子を提供することにより、主としてＬＥＤ、ＬＤの出力を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の発光デバイスは以下の構成によって達成することができる。
（１）  ｎ側窒化物半導体層上に、活性層と、その上にｐ側窒化物半導体層とを有し、前記ｐ側窒化物半導体層は、活性層上に、ｐ型不純物を含む第１の窒化物半導体層、前記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物よりも少ないｐ型不純物を含む第２の窒化物半導体層、その第２の窒化物半導体層のｐ型不純物よりも多いｐ型不純物を含む第３の窒化物半導体層とを順に有し、前記第１の窒化物半導体層は、前記活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体からなり、前記第３の窒化物半導体層は、表面に電極が形成される層でかつ、前記第２の窒化物半導体層より膜厚は薄いことを特徴とする窒化物半導体発光デバイス。
（２）  前記（１）の発光デバイスであって、前記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０１７／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３以下である。
（３）  前記（１）または（２）の発光デバイスであって、前記第２の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０２０／ｃｍ３未満である。
（４）  前記（１）〜（３）のいずれか１つの発光デバイスであって、前記第３の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度が、１×１０１８／ｃｍ３以上１×１０２１／ｃｍ３以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光デバイス。
（５）  前記（１）〜（４）のいずれか１つの発光デバイスであって、前記活性層は、少なくともＩｎを含む窒化物半導体層を含む。
（６）  前記（１）〜（５）のいずれか１つの発光デバイスであって、前記第３の窒化物半導体層は、膜厚が１μｍ以下である。
【０００６】
つまり、本発明は活性層の上部に積層される特定の複数のｐ側窒化物半導体層のｐ型不純物濃度を規定し、更にｐ型不純物濃度を規定された複数のｐ側窒化物半導体層の積層順を規定することで、ＬＥＤ、ＬＤの出力を向上させることができる。
なお本発明において、活性層と第１の窒化物半導体層とは接して形成されていなくても良く、また第１の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層とは接して形成されていなくても良く、さらに第２の窒化物半導体層と第３の窒化物半導体層とは接して形成されていなくても良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態である窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、具体的にはＬＥＤ素子の構造を示している。素子構造としては、サファイアよりなる基板１の上に、ＧａＮよりなるバッファ層２、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ側コンタクト層３（兼ｎ側クラッド層）、膜厚３０オングストロームの単一量子井戸構造のＩｎＧａＮよりなる活性層４、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなる第１のｐ側窒化物半導体層５、Ｍｇが第１のｐ側窒化物半導体層５よりも少量ドープされたＧａＮよりなる第２のｐ側窒化物半導体層６、Ｍｇが第１のｐ側窒化物半導体層５よりも多くドープされたＧａＮよりなる第３のｐ側窒化物半導体層７が積層されてなっている。第３のｐ側窒化物半導体層７のほぼ全面には、透光性の金属薄膜よりなるｐ電極８が形成され、その全面電極８の隅部にはボンディング用のパッド電極９が形成されている。一方ｐ側窒化物半導体層側からエッチングして露出されたｎ側コンタクト層３の表面にはｎ電極１０が形成されている。
【０００８】
上記の如く、本発明の素子は、第１のｐ側窒化物半導体層のｐ側不純物の濃度に対し、ｐ側不純物濃度を少なく規定されたい第２のｐ側窒化物半導体層及びｐ側不純物濃度を多く規定された第３のｐ側窒化物半導体層を特定の積層順で形成することにより、発光素子出力を向上させることができる。
即ち、コンタクト層として作用するｐ型不純物が高濃度にドープされた第３のｐ側窒化物半導体層と、その第３のｐ側窒化物半導体層よりも活性層に接近した位置に、ｐ型不純物が第１のｐ側窒化物半導体層よりも少なくドープされた第２のｐ側窒化物半導体層、さらに第２の窒化物半導体よりも活性層に接近した位置にｐ型不純物が第３より少なく且つ第２より多くドープされた第１のｐ側窒化物半導体層とを備えることにより、素子全体の出力を向上させることができる。
【０００９】
活性層４は少なくともＩｎを含む窒化物半導体層を含む単一量子井戸構造、若しくは多重量子井戸構造とする。井戸層は膜厚１００オングストローム以下、さらに好ましくは７０オングストローム以下のＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）で構成することが望ましく、また障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きいＩｎYＡｌZＧａ1-Y-ZＮ（０≦Y、０≦Ｚ、Ｙ＋Ｚ≦１）を２００オングストローム以下、さらに好ましくは１５０オングストローム以下の膜厚で構成することが望ましい。
【００１０】
第１のｐ側窒化物半導体層５はｐ型不純物を含む窒化物半導体層で構成されていれば良く、特に活性層に接していてもいなくても良い。半導体としては活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半導体を選択し、例えば前記のようにＡｌXＧａ1-XＮ（０≦X≦１）を好ましく成長させる。第１のｐ側窒化物半導体層５にドープするｐ型不純物濃度は、１×１０17／cm3以上、１×１０20／cm3以下、好ましくは１×１０18／cm3以上、より好ましくは１×１０19／cm3に調整する。但し、この範囲内において、第２の窒化物半導体層より多く且つ第３の窒化物半導体層より少なくなるよう調整される。ｐ型不純物濃度が上記範囲であると本発明の効果を得るのに好ましい。
第１のｐ型窒化物半導体層５にドープすることのできるｐ型不純物としては、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｓｒ等のII族元素を好ましくドープする。さらにこの第１の窒化物半導体層を互いに組成の異なる２種類の窒化物半導体層が積層されてなる超格子層とすることもできる。超格子層とする場合、超格子層を構成する窒化物半導体層の膜厚は１００オングストローム以下、さらに好ましくは７０オングストローム以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の膜厚に調整する。膜厚がこの範囲であると発光出力及び順方向電圧の点で好ましい。
また本発明において、第１の窒化物半導体層５を超格子層とすると、窒化物半導体層の結晶性が良くなり、出力がさらに向上する。超格子層とする場合、ｐ型不純物は両方の層にドープしても良いし、いずれか一方の層にドープしても良い。
【００１１】
第２の窒化物半導体層６は第１の窒化物半導体層５に接して形成されていることが望ましいが、特に接して形成されていなくても良い。例えば第１と第２の窒化物半導体層との間に数百オングストローム以下の膜厚のアンドープの窒化物半導体層を成長させることもできる。第２の窒化物半導体層６にドープされるｐ型不純物は、第１及び第３の各窒化物半導体層５、６よりも少なくなるように調整することが望ましく、具体的には１×１０20／cm3未満、好ましくは１×１０19／cm3下、より好ましくは１×１０18／cm3に調整する。また第２の窒化物半導体層は、不純物がドープされていなくてもよい。また、この範囲内において、第１及び第３の各窒化物半導体層より少なくなるよう調整される。ｐ型不純物濃度が上記範囲であると本発明の効果を得るのに好ましい。
第２の窒化物半導体層にドープされるｐ型不純物は第１の窒化物半導体層にドープできる不純物と同様のものが挙げられる。
第２の窒化物半導体層の組成は特に問うものではないが、好ましくは第３の窒化物半導体層と同一組成とする。第２の窒化物半導体層の膜厚は２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下、最も好ましくは０．５μｍ以下に調整する。膜厚がこの範囲であると発光出力及び順方向電圧の点で好ましい。
また第２の窒化物半導体層を窒化物半導体の多層膜（超格子を含む）構造として、その多層膜を構成する窒化物半導体層のｐ型不純物濃度を段階的に少なくなるようにしても良い。
【００１２】
第３の窒化物半導体層７は、ｐ電極を形成するコンタクト層とすることが望ましく、好ましくはX値が０．３以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０≦X≦０．３）とするとｐ電極と好ましいオーミックが得られる。第３の窒化物半導体層７のｐ型不純物濃度は、１×１０18／cm3以上、１×１０21／cm3以下、好ましくは１×１０19／cm3以上、より好ましくは２×１０20／cm3に調整することが望ましい。またこの範囲内において、第１及び第２の各窒化物半導体層より多くなるよう調整される。ｐ型不純物濃度が上記範囲であると本発明の効果を得るのに好ましい。
また第３の窒化物半導体層の膜厚は第２の窒化物半導体層よりも薄く調整することが望ましい。即ち、コンタクト層として作用する第３のｐ型窒化物半導体層の膜厚を薄くして、高濃度にｐ型不純物をドープすることによりコンタクト抵抗が下がるので、Ｖｆ（順方向電圧）が低下しやすい傾向にある。
第３の窒化物半導体層の膜厚として具体的には、１μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下、最も好ましくは０．０５μｍ以下に調整する。膜厚がこの範囲であると発光出力及び順方向電圧の点で好ましい。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体素子を構成するのその他の構成は、特に限定されず、少なくとも上記本発明の構成を満たす物であればよい。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定されない。
本発明の実施例において、窒化物半導体素子の形成方法はＭＯＣＶＤ法が用いられる。
【００１５】
［実施例１］
サファイア（０００１）面を主面とする基板を用意し、原料ガスにＴＭＧ（トリメチルガリウム）、アンモニアを用いて５００℃でＧａＮよりなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１６】
次に温度を１０５０℃に上昇させ、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスにモノシランガスを用いて、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を５μｍの膜厚で成長させる。
【００１７】
次に温度を８００℃にして、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、活性層として、アンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１８】
次に温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、アンモニア、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の窒化物半導体層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。この第１の窒化物半導体層はキャリアを閉じ込める層として作用する。
【００１９】
第１の窒化物半導体層成長後、原料ガスを止め、続いて再度ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを流し、１０５０℃で、Ｍｇを１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化物半導体層を０．１８μｍの膜厚で成長させる。
【００２０】
第２の窒化物半導体層成長後、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープした第３の窒化物半導体層を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００２１】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層をさらに低抵抗化させる。アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、ＲＩＥ装置により最上層の第３の窒化物半導体層側からエッチングを行い、ｎ電極を形成すべきｎ側コンタクト層の表面を露出させる。最上層の第３の窒化物半導体層のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる全面電極を２００オングストロームの膜厚で形成し、その全面電極の一部に１μｍの膜厚でＡｕよりなるパッド電極を形成する。一方、露出させたｎ側コンタクト層の表面には、ＷとＡｕよりなるｎ電極を形成する。
【００２２】
以上のようにして電極を形成したウェーハを３５０μｍ角のチップに分離し、発光させたところ２０ｍＡにおいて、Ｖｆ３．２Ｖ、発光波長５２５ｎｍ、光出力３．５ｍＷ、外部量子効率７．３％となり、従来の緑色ＬＥＤに比較して、およそ１．３倍に向上した。
【００２３】
［実施例２］
実施例１において、第１の窒化物半導体層にＭｇを５×１０19／cm3ドープし、第２の窒化物半導体層にＭｇを５×１０17／cm3ドープし、第３の窒化物半導体層にＭｇを１×１０20／cm3ドープし、その他は同様にして行ったところ、実施例１とほぼ同様な特性を有するＬＥＤ素子を得ることができた。
【００２４】
［実施例３］
図２は本発明に係る一レーザ素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下、この図を元に本発明の第３実施例について説明する。
【００２５】
サファイア（０００１）面を主面とする基板の上にＧａＮよりなるバッファ層を介してＧａＮよりなる単結晶を１２０μｍの膜厚で成長させたＧａＮ基板１００を用意する。このＧａＮ基板１００をサファイアの上に成長させた状態で、反応容器内にセットし、温度を１０５０℃まで上げ、実施例１と同様にして、ＧａＮ基板１００上にＳｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなるｎ側バッファ層１１を４μｍの膜厚で成長させる。このｎ側バッファ層は高温で成長させるバッファ層であり、例えば実施例１のように、サファイア、ＳｉＣ、スピネルのように窒化物半導体と異なる材料よりなる基板の上に、９００℃以下の低温において、ＧａＮ、ＡｌＮ等を、０．５μｍ以下の膜厚で直接成長させるバッファ層２とは区別される。
【００２６】
（ｎ側クラッド層１２＝歪み超格子層）
続いて、１０５０℃でＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、アンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の層を４０オ ングストロームの膜厚で成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止め、アンドープのＧａＮよりなる第２の層を４０オングストロームの膜厚で成長させる。そして第１層＋第２層＋第１層＋第２層＋・・・というように歪み超格子層を構成し、それぞれ１００層ずつ交互に積層し、総膜厚０．８μｍの歪み超格子よりなるｎ側クラッド層１２を成長させる。
【００２７】
（ｎ側光ガイド層１３）
続いて、シランガスを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光ガイド層１３を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側光ガイド層は、活性層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望ましい。またこの層をアンドープの歪み超格子層とすることもできる。歪み超格子層とする場合にはバンドギャップエネルギーは活性層より大きく、ｎ側クラッド層よりも小さくする。
【００２８】
（活性層１４）
次に、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用いて活性層１４を成長させる。活性層１４は温度を８００℃に保持して、アンドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５オングストロームの膜厚で成長させる。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度で、アンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。活性層は本実施例のようにアンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。
【００２９】
（ｐ側キャップ層１５）
次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ｐ側光ガイド層１６よりもバンドギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側キャップ層１７を３００オングストロームの膜厚で成長させる。ｐ側キャップ層は０．５μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下の膜厚で成長させると、ｐ側キャップ層がキャリアを活性層内に閉じ込めるためのバリアとして作用するので、出力が向上する。このｐ型キャップ層１５の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形成することが望ましい。
【００３０】
（ｐ側光ガイド層１６）
ｐ側キャップ層１５成長後、再度ＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇ、アンモニアを用い、実施例１と同様にして、１０５０℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層１５よりも小さい、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたＧａＮよりなるｐ側光ガイド層１６を０．１μｍの膜厚で成長させる。この層は、活性層の光ガイド層として作用する。
【００３１】
（ｐ側クラッド層１７＝第１の窒化物半導体層）
続いて、１０５０℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.8Ｎよりなる層を４０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡのみを止め、Ｍｇを１×１０19／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層を４０オングストロームの膜厚で成長させる。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返し、総膜厚０．８μｍの歪み超格子層よりなるｐ側クラッド層１７を形成する。ｐ側クラッド層のＭｇの平均濃度は、５×１０19／cm3である。
【００３２】
（ｐ側コンタクト層１８＝第２及び第３の窒化物半導体層）
最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層１７の上に、Ｍｇを１×１０18／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層（第２の窒化物半導体層）を０．１μｍの膜厚で成長させ、続いてＭｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層（第３の窒化物半導体層）を２００オングストロームの膜厚で成長させる。
ｐ側コンタクト層１８はｐ型のＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれば、ｐ電極２１と最も好ましいオーミック接触が得られる。またｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含む歪み超格子構造のｐ側クラッド層１７に接して、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導体をｐ側コンタクト層として、その膜厚を５００オングストローム以下と薄くしているために、実質的にｐ側コンタクト層１８のキャリア濃度が高くなりｐ電極と好ましいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧が低下する。
【００３３】
以上のようにして窒化物半導体を成長させたウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層をさらに低抵抗化させる。
【００３４】
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、図２に示すように、ＲＩＥ装置により最上層のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状とする。このように、活性層よりも上部にある層をストライプ状のリッジ形状とすることにより、活性層の発光がストライプリッジの下に集中するようになって閾値が低下する。特に歪み超格子層よりなるｐ側クラッド層１７以上の層をリッジ形状とすることが好ましい。
【００３５】
リッジ形成後、ｐ側コンタクト層１８のリッジ最表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極２１をストライプ状に形成し、ｐ電極２１以外の最表面の窒化物半導体層のにＳｉＯ2よりなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５を介してｐ電極２１と電気的に接続したｐパッド電極２２を形成する。
【００３６】
以上のようにして、ｐ電極を形成したウェーハを研磨装置に移送し、サファイア基板を研磨により除去し、ＧａＮ基板１０の表面を露出させる。露出したＧａＮ基板表面のほぼ全面にＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極２３を形成する。
【００３７】
電極形成後ＧａＮ基板のＭ面（窒化物半導体を六方晶系で近似した場合に六角柱の側面に相当する面）で劈開し、その劈開面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断してレーザ素子とする。
【００３８】
このレーザチップをフェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流密度２．０ｋＡ／cm2、閾値電圧４．０Ｖで、発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示した。
【００３９】
【発明の効果】
このように、本発明の窒化物半導体素子では、活性層の上に積層される複数の窒化物半導体層のｐ型不純物の濃度を特定の範囲に規定し且つ積層順を特定することにより、窒化物半導体素子の出力を大幅に向上させることができる。また本発明の素子の形成方法はＬＥＤ、ＬＤのような発光デバイスだけではなく、他の受光デバイスのような窒化物半導体を用いた多くの電子デバイスに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例に係るＬＥＤ素子の構造を示す模式断面図である。
【図２】
本発明の他の実施例に係るＬＤ素子の構造を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・バッファ層
３・・・ｎ側コンタクト層
４・・・活性層
５・・・第１のｐ側窒化物半導体層
６・・・第２のｐ側窒化物半導体層
７・・・第３のｐ側窒化物半導体層
８・・・ｐ電極
９・・・パッド電極
１０・・・ｎ電極