(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体を有する第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成され、Ｉｎを含む窒化物半導体を有し、障壁層と井戸層が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層と、
前記活性層上に前記障壁層を形成する温度と同じ第１の温度で形成され、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下のＧａＮ層と、
前記ＧａＮ層上に前記第１の温度で形成され、第１のＡｌ組成比が０より大きく０．０１以下、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下、厚さが前記ＧａＮ層の厚さより薄い第１ＡｌＧａＮ層と、
前記第１ＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第１のＡｌ組成比より高い第２のＡｌ組成比を有し、且つ前記ＧａＮ層および前記第１ＡｌＧａＮ層より多量にＭｇを含有するｐ型第２ＡｌＧａＮ層と、
前記第２ＡｌＧａＮ層上に形成され、ｐ型窒化物半導体を有する第２クラッド層と、
を具備することを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記ＧａＮ層に接する層が前記井戸層であ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】
ｎ型窒化物半導体を有する第１クラッド層上に、Ｉｎを含む窒化物半導体を有し、障壁層と井戸層が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層を形成する工程と、
前記活性層上に、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下のＧａＮ層および第１のＡｌ組成比が０より大きく０．０１以下、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下、厚さが前記ＧａＮ層の厚さより薄い第１ＡｌＧａＮ層を順に、有機金属気相成長法により前記障壁層を形成する温度と同じ第１の成長温度、窒素ガス雰囲気およびＭｇを無添加で形成する工程と、
前記第１ＡｌＧａＮ層上に、前記第１のＡｌ組成比より大きい第２のＡｌ組成比を有する第２ＡｌＧａＮ層を、有機金属気相成長法により前記第１の成長温度より高い第２の成長温度、水素ガスを主成分とする雰囲気およびＭｇを添加して形成する工程と、
前記第２ＡｌＧａＮ層上に、ｐ型窒化物半導体を有する第２クラッド層を形成する工程と、
を具備することを特徴とする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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物半導体発光素子には、Ｉｎを含む窒化物半導体を有する活性層上に、活性層に電子を閉じ込めるための電子障壁層として、Ｍｇをドープしたｐ型ＡｌＧａＮ層が形成されたものが知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【０００３】
特許文献１の窒化物半導体発光素子では、ｐ型ＡｌＧａＮ層として、活性層の劣化を抑制するようにＮ２ガスを用いたＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により形成された第１のｐ型ＡｌＧａＮ層と、障壁電位を形成するようにＨ２ガスを用いたＭＯＣＶＤ法により形成された第２のｐ型ＡｌＧａＮ層とを具備している。
【０００４】
然しながら、この窒化物半導体発光素子では、第１のｐ型ＡｌＧａＮ層は、第２のｐ型ＡｌＧａＮ層とＡｌ組成比が略等しく０．１以上に設定され、且つバルク抵抗を下げるために多量のＭｇがドープされている。
【０００５】
その結果、第２のｐ型ＡｌＧａＮ層を形成する際に、Ｍｇが活性層に過剰に拡散し、活性層の品質が低下する問題がある。
【０００６】
特許文献２の窒化物半導体発光素子では、Ｍｇが活性層に過剰に拡散するのを抑制するように活性層とｐ型ＡｌＧａＮ層との間に、アンドープのＧａＮ、ＡｌＧａＮなどからなる中間層を具備している。
【０００７】
然しながら、この窒化物半導体発光素子では、活性層上に中間層を成長させながら基板の温度を上昇させている。その結果、昇温中に活性層の熱劣化が生じ、活性層の品質が低下する問題がある。
【０００８】
従って、いずれの窒化物半導体発光素子においても、発光効率が低下し、十分な光出力が得られなくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４４６６６０号明細書
【特許文献２】特開２００６−２６１３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、十分な光出力が得られる窒化物半導体発光素子およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様の窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体を有する第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成され、Ｉｎを含む窒化物半導体を有し、障壁層と井戸層が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層と、前記活性層上に前記障壁層を形成する温度と同じ第１の温度で形成され、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下のＧａＮ層と、前記ＧａＮ層上に前記第１の温度で形成され、第１のＡｌ組成比が０より大きく０．０１以下、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下、厚さが前記ＧａＮ層の厚さより薄い第１ＡｌＧａＮ層と、前記第１ＡｌＧａＮ層上に形成され、前記第１のＡｌ組成比より高い第２のＡｌ組成比を有し、且つ前記ＧａＮ層および前記第１ＡｌＧａＮ層より多量にＭｇを含有するｐ型第２ＡｌＧａＮ層と、前記第２ＡｌＧａＮ層上に形成され、ｐ型窒化物半導体を有する第２クラッド層と、を具備することを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【００１２】
本発明の一態様の窒化物半導体発光素子の製造方法は、ｎ型窒化物半導体を有する第１クラッド層上に、Ｉｎを含む窒化物半導体を有し、障壁層と井戸層が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層を形成する工程と、前記活性層上に、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下のＧａＮ層および第１のＡｌ組成比が０より大きく０．０１以下、Ｍｇ濃度が１Ｅ１８ｃｍ−３以下、厚さが前記ＧａＮ層の厚さより薄い第１ＡｌＧａＮ層を順に、有機金属気相成長法により前記障壁層を形成する温度と同じ第１の成長温度、窒素ガス雰囲気およびＭｇを無添加で形成する工程と、前記第１ＡｌＧａＮ層上に、前記第１のＡｌ組成比より大きい第２のＡｌ組成比を有する第２ＡｌＧａＮ層を、有機金属気相成長法により前記第１の成長温度より高い第２の成長温度、水素ガスを主成分とする雰囲気およびＭｇを添加して形成する工程と、前記第２ＡｌＧａＮ層上に、ｐ型窒化物半導体を有する第２クラッド層を形成する工程と、を具備することを特徴とする窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、十分な光出力が得られる窒化物半導体発光素子およびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る窒化物半導体発光素子を示す断面図。
【図２】窒化物半導体発光素子におけるＭｇの深さプロファイルを示す図。
【図３】窒化物半導体発光素子の発光効率を第１比較例と対比して示す図。
【図４】第１比較例の窒化物半導体発光素子を示す断面図。
【図５】窒化物半導体発光素子の発光効率を第２比較例と対比して示す図。
【図６】第２比較例の窒化物半導体発光素子を示す断面図。
【図７】窒化物半導体発光素子の発光効率を第３比較例と対比して示す図。
【図８】窒化物半導体発光素子の製造工程を示す断面図。
【図９】窒化物半導体発光素子の製造工程を示す断面図。
【図１０】窒化物半導体発光素子の製造工程を示す断面図。
【図１１】窒化物半導体発光素子の製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１６】
本発明の実施例に係る窒化物半導体発光素子について図１を用いて説明する。図１は窒化物半導体発光素子を示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、発光波長に対して透明な基板１１、例えばサファイア基板上にバッファ層（図示せず）を介して形成された厚さ３μｍ程度の窒化ガリウム層１２（以下、ＧａＮ層１２）が形成されている。
【００１８】
ＧａＮ層１２上には、厚さが２μｍ程度のシリコン（Ｓｉ）がドープされたｎ型の窒化ガリウムクラッド層１３（以下、ｎ型ＧａＮクラッド層もしくは第１クラッド層１３）が形成されている。
【００１９】
ｎ型ＧａＮクラッド層１３上には、Ｉｎを含む窒化物半導体を有する活性層１４が形成されている。活性層１４は、例えば厚さが５ｎｍの窒化ガリウム障壁層１５（以下、ＧａＮ障壁層１５）と、厚さが２．５ｎｍのインジウムガリウム窒化物井戸層１６（以下、ＩｎＧａＮ井戸層１６）とが交互に積層され、最上層がＩｎＧａＮ井戸層１６である多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）活性層である。以後、活性層１４をＭＱＷ活性層１４と記す。
【００２０】
ＩｎＧａＮ井戸層１６（（ＩｎｘＧａ１−ｘＮ層、０＜ｘ＜１）のＩｎ組成比ｘは、例えば発光のピーク波長が〜４５０ｎｍになるように０．１程度に設定されている。
【００２１】
ＭＱＷ活性層１４の上には、窒化ガリウム層１７（以下、ＧａＮ層１７）が形成されている。ＧａＮ層１７上には、Ａｌ組成比ｘ１（第１のＡｌ組成比）が小さい第１ＡｌＧａＮ層１８が形成されている。第１ＡｌＧａＮ層の組成はＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０＜ｘ１＜１）と表せる。
【００２２】
ＧａＮ層１７および第１ＡｌＧａＮ層１８は、後述するようにアンドープで形成され、昇温工程でのＭＱＷ活性層１４の熱劣化を抑制し、ＭＱＷ活性層１４へＭｇが拡散するのを抑制するためのキャップ層として機能する。
【００２３】
以後、ＧａＮ層１７をＧａＮキャップ層１７と記し、第１ＡｌＧａＮ層１８をＡｌＧａＮキャップ層１８と記す。
【００２４】
従って、ＡｌＧａＮキャップ層１８は、発光効率に支障をきたさないようにＭＱＷ活性層１４の熱劣化を効果的に抑制し、且つ動作電圧に支障をきたさないように低いバルク抵抗が得られるという両方の要求を満たすようなＡｌ組成比ｘ１および厚さの組合せが必要である。
【００２５】
ＧａＮキャップ層１７は、拡散してくるＭｇを吸収し、且つ後述するＭＱＷ活性層１４に電子を閉じ込めるための電子障壁層となるｐ型ＡｌＧａＮ層の機能に支障をきたさないという両方の要求を満たすような厚さが必要である。
【００２６】
ここでは、ＧａＮキャップ層１７の厚さは、例えば５ｎｍ程度に設定されている。ＡｌＧａＮキャップ層１８のＡｌ組成比ｘ１は０より大きく０．０１以下が好ましく、例えば０．００３に設定され、厚さは、例えば1ｎｍ程度に設定されている。
【００２７】
ＡｌＧａＮキャップ層１８の上には、Ｍｇが高濃度にドープされ、ＭＱＷ活性層１４に電子を閉じ込めるためのｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９（第２ＡｌＧａＮ層１９）が形成されている。第２ＡｌＧａＮ層の組成は、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ、（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）と表せる。
【００２８】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９のＡｌ組成比ｘ２（第２のＡｌ組成比）は、Ａｌ組成比ｘ１より大きく、例えば０．１〜０．２に設定されている。
【００２９】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９のＭｇ濃度は、例えば１Ｅ１９〜１Ｅ２０ｃｍ−３程度に設定されている。ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９の厚さは、例えば１０ｎｍ程度である。
【００３０】
ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９の上には、例えば厚さ１００ｎｍ程度のＭｇが高濃度にドープされたｐ型の窒化ガリウムクラッド層１３（以下、ｐ型ＧａＮクラッド層若しくは第２クラッド層２０）が形成されている。ｐ型ＧａＮクラッド層２０のＭｇ濃度は、例えば１Ｅ１９〜１Ｅ２０ｃｍ−３程度に設定されている。
【００３１】
ｐ型ＧａＮクラッド層２０の上には、例えば厚さが１０ｎｍ程度で、Ｍｇがｐ型ＧａＮクラッド層２０より高濃度にドープされたｐ型の窒化ガリウムコンタクト層２１（以下、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１）が形成されている。ｐ型ＧａＮコンタクト層２１のＭｇ濃度は、例えば１Ｅ２０〜１Ｅ２１ｃｍ−３程度に設定されている。
【００３２】
ｐ型ＧａＮコンタクト層２１の上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側電極２２が形成されている。更に、一辺側がｐ型ＧａＮコンタクト層２１からｎ型ＧａＮクラッド層１３の一部まで掘り込まれており、露出したｎ型ＧａＮクラッド層１３の上には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極２３が形成されている。ｎ型ＧａＮクラッド層１３は、ｎ型ＧａＮコンタクト層を兼ねている。
【００３３】
ｐ側電極２２を電源の正極に接続し、ｎ側電極２３を電源の負極に接続し、通電することにより、ＭＱＷ活性層１４から光が放出される。
【００３４】
ここで、ｎ型ＧａＮクラッド層１３、ＭＱＷ活性層１４、ｐ型ＧａＮクラッド層２０、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１の各層の機能については周知であり、その説明は省略している。
【００３５】
上記構造の窒化物半導体発光素子では、比較的低い成長温度でも結晶性の良好な厚膜が形成できるＧａＮキャップ層１７と、比較的高融点で化学的に安定なことからＭＱＷ活性層１４の熱劣化を効果的に抑制するＡｌＧａＮキャップ層１８との２枚重ね構造の最適化を図ることにより、Ｍｇが高濃度にドープされたｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９乃至ｐ型ＧａＮコンタクト層２１を形成する際に、ＭＱＷ活性層１４の熱劣化を抑制し、且つＭＱＷ活性層１４へのＭｇの拡散を防止する効果が増強するように構成されている。
【００３６】
これを確かめるために、窒化物半導体発光素子１０におけるＭｇの深さプロファイルを調べた結果を、図２を用いて説明する。
【００３７】
更に、ＧａＮキャップ層１７、ＡｌＧａＮキャップ層１８、Ａｌ組成比ｘ１が発光効率に及ぼす影響を調べた結果を、図３乃至図７を用いて説明する。
【００３８】
図２は窒化物半導体発光素子１０におけるＭｇの深さプロファイルを示す図である。Ｍｇの深さプロファイルは、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）により求めた。
【００３９】
図２にはＭｇの深さプロファイルの他に、Ｍｇと結合して成膜中に取り込まれることからＭｇと同じ挙動を示す水素（Ｈ）の深さプロファイルと、各層を識別するためのマーカとなるＡｌ、Ｉｎの２次イオン強度とを合せて示している。
【００４０】
太い実線はＭｇの深さプロファイルを示し、細い実線はＨの深さプロファイルを示している。また、破線はＡｌの２次イオン強度を示し、一点鎖線はＩｎの２次イオン強度を示している。
【００４１】
図２に示すように、ＡｌおよびＩｎの２次イオン強度の深さプロファイルから、ＭＱＷ活性層１４とアンドープのＧａＮキャップ層１７との界面は、表面からの深さで略１００ｎｍ近傍にある（設計値は、例えば１２６ｎｍ）。
【００４２】
ＡｌおよびＩｎの２次イオン強度の立ち上がりの勾配（〜７ｎｍ／ｄｅｃａｄｅ）と、Ｈ濃度のバックグランドレベル（〜５Ｅ１８ｃｍ−３）以下におけるＭｇ濃度の立ち下がりの勾配が略等しいことから、ＭｇのＭＱＷ活性層１４への有意な拡散は認めらない。このことは、ＭＱＷ活性層１４のＭｇは検出限界以下であることを示している。
【００４３】
また、アンドープＧａＮキャップ層１７およびＡｌＧａＮキャップ層１８中のＭｇ濃度は、１Ｅ１８ｃｍ−３以下と推定された。
【００４４】
従って、アンドープの厚いＧａＮキャップ層１７と、アンドープでＡｌ組成比ｘ１が小さく且つ薄いＡｌＧａＮキャップ層１８の２枚重ね構造により、ＭＱＷ活性層１４へのＭｇの拡散が効果的に抑制されていることが確認された。
【００４５】
図３は窒化物半導体発光素子１０の発光効率の電流依存性を第１比較例と対比して示す図、図４は第１比較例を示す断面図である。
【００４６】
窒化物半導体発光素子の発光効率の電流依存性は、窒化物半導体発光素子に通電する電流を変えながら、積分球を用いて窒化物半導体発光素子から放射された光の強度を測定し、光の強度を通電電流で除算することにより求めた。
【００４７】
窒化物半導体発光素子の発光効率の電流依存性は、一般に立ち上がりの低電流領域を除いて、電流が増加するほど低下する傾向を示す。これは、電流が大きくなるとＭＱＷ活性層に注入されたキャリアがオーバフローする確率が増加してキャリア注入効率が低下すること、発熱によりＭＱＷ活性層の内部量子効率が低下すること等に起因している。
【００４８】
ここで、第１比較例とは、図４に示すように、アンドープの厚いＧａＮキャップ層１７を有しない窒化物半導体発光素子４０のことである。始に、第１比較例について説明する。  図３に示すように、第１比較例の窒化物半導体発光素子４０は、電流が５ｍＡ以下では本実施例の窒化物半導体発光素子１０と略等しい発光効率を示した。然し、発光効率は電流が増加するほど急激に低下した。
【００４９】
一方、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、電流が増加しても発光効率の低下が緩やかであり、第１比較例の窒化物半導体発光素子４０より高い発光効率が得られた。
【００５０】
発光効率の増加率は、電流が２０ｍＡのときに９％、電流が５０ｍＡのときに１７％程度であり、電流が大きいほど増加率が高くなる傾向を示した。
【００５１】
これは、主にアンドープの厚いＧａＮキャップ層１７が、ＭＱＷ活性層１４へのＭｇの拡散を抑制していることを示している。
【００５２】
図５は窒化物半導体発光素子１０の発光効率の電流依存性を第２比較例と対比して示す図、図６は第２比較例を示す断面図である。
【００５３】
ここで、第２比較例とは、図６に示すように、アンドープでＡｌ組成比ｘ１が小さく且つ薄いＡｌＧａＮキャップ層１８を有しない窒化物半導体発光素子６０のことである。始に、第２比較例について説明する。
【００５４】
図５に示すように、第２比較例の窒化物半導体発光素子６０は、電流が１０ｍＡ以下では本実施例の窒化物半導体発光素子１０と略等しい発光効率を示した。然し、発光効率は電流が増加するほどが急激に低下する傾向を示した。
【００５５】
一方、本実施例の窒化物半導体発光素子１０では、電流が増加しても発光効率の低下が緩やかであり、第２比較例の窒化物半導体発光素子６０より高い発光効率が得られた。
【００５６】
発光効率の増加率は、電流が２０ｍＡのときに３％、電流が５０ｍＡのときに６％程度であり、電流が大きいほど増加率が高くなる傾向を示した。
【００５７】
これは、Ａｌ組成比ｘ１が低く且つ薄いＡｌＧａＮキャップ層１８でも、ＭＱＷ活性層１４の熱劣化が効果的に抑制されたことを示している。
【００５８】
図７は窒化物半導体発光素子１０の発光効率の電流依存性を、第３比較例と対比して示す図である。ここで、第３比較例とは、Ａｌ組成比ｘ１の高いＡｌＧａＮキャップ層を有する窒化物半導体発光素子のことである。
【００５９】
図７は、本実施例の窒化物半導体発光素子１０におけるＡｌＧａＮキャップ層１８のＡｌ組成比ｘ１が０．００３、第３比較例の窒化物半導体発光素子におけるＡｌＧａＮキャップ層のＡｌ組成比ｘ１が０．０５の場合の例である。
【００６０】
図７に示すように、本実施例の窒化物半導体発光素子１０および第３比較例の窒化物半導体発光素子の電流依存性は略同様である。然し、全電流領域において本実施例の窒化物半導体発光素子１０のほうが、第３比較例の窒化物半導体発光素子より高い発光効率が得られている。
【００６１】
発光効率の増加率は、電流が２０ｍＡのときに３％、電流が５０ｍＡのときに２．２％程度であり、電流に対する増加率は略一定の傾向を示した。
【００６２】
これは、Ａｌ組成比が低いほどＡｌＧａＮ層の結晶性が向上することから、ＡｌＧａＮキャップ層１８では、ＭｇがＭＱＷ活性層１４へ拡散するのを抑制する効果が第３比較例のＡｌＧａＮキャップ層より向上したことを示している。
【００６３】
これにより、ＧａＮキャップ層１７とＡｌＧａＮキャップ層１８との２枚重ね構造の最適化を図ることにより、ＭＱＷ活性層１４の熱劣化を抑制し、且つＭＱＷ活性層１４へのＭｇの拡散を防止する相乗効果が認められた。
【００６４】
次に、窒化物半導体発光素子１０の製造方法について図８乃至図１１を用いて説明する。図８乃至図１１は窒化物半導体発光素子１０の製造工程を順に示す断面図である。
【００６５】
始に、基板１１、例えばＣ面サファイア基板に前処理として、例えば有機洗浄、酸洗浄を施した後、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に収納する。次に、例えば窒素（Ｎ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスの常圧混合ガス雰囲気中で、高周波加熱により、基板１１の温度ＴｓをＴ０、例えば１１００℃まで昇温する。これにより、基板１１の表面が気相エッチングされ、表面に形成されている自然酸化膜が除去される。
【００６６】
次に、図８に示すように、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスと、トリメチルガリウム（ＴＭＧ：Tri-Methyl Gallium）を供給し、アンドープで厚さ３μｍのＧａＮ層１２を形成する。
【００６７】
次に、ｎ型ドーパントとして、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスを供給し、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮクラッド層１３を形成する。
【００６８】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧおよびＳｉＨ４ガスの供給を停止し、基板１１の温度ＴｓをＴ０より低いＴ１、例えば８００℃まで降温し、８００℃で保持する。
【００６９】
次に、図９に示すように、Ｎ２ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとして、例えばＮＨ３ガスおよび、ＴＭＧを供給し、厚さ５ｎｍのＧａＮ障壁層１５を形成し、この中にトリメチルインジウム（ＴＭＩ：Tri-Methyl Indium）を供給することにより、厚さ２．５ｎｍ、Ｉｎ組成比が０．１のＩｎＧａＮ井戸層１６を形成する。
【００７０】
次に、ＴＭＩの供給を断続することにより、ＧａＮ障壁層１５とＩｎＧａＮ井戸層１６との形成を、例えば７回繰返す。これにより、ＭＱＷ活性層１４が得られる。
【００７１】
次に、図１０に示すように、ＴＭＧ、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＩの供給を停止し、アンドープで厚さ５ｎｍのＧａＮキャップ層１７を形成する。
【００７２】
次に、ＴＭＧの供給をそのままにし、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：Tri-Methyl Aluminum）を供給し、アンドープでＡｌ組成比ｘ１が０．００３、厚さ１ｎｍのＡｌＧａＮキャップ層１８を形成する。
【００７３】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧ、ＴＭＡの供給を停止し、Ｎ２ガス雰囲気中で、基板１１の温度ＴｓをＴ１より高いＴ２、例えば１０３０℃まで昇温し、１０３０℃で保持する。
【００７４】
次に、図１１に示すように、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをキャリアガスとし、プロセスガスとしてＮＨ３ガス、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ｐ型ドーパントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を供給し、Ｍｇ濃度１Ｅ１９〜２０ｃｍ−３、厚さ１０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９を形成する。
【００７５】
次に、ＴＭＧ、Ｃｐ２Ｍｇを供給し続けながらＴＭＡの供給を停止し、Ｍｇ濃度が１Ｅ２０ｃｍ−３、厚さが１００ｎｍ程度のｐ型ＧａＮクラッド層２０を形成する。
【００７６】
次に、Ｃｐ２Ｍｇの供給を増やして、Ｍｇ濃度が１Ｅ２１ｃｍ−３、厚さ１０ｎｍ程度のｐ型ＧａＮコンタクト層２１を形成する。
【００７７】
次に、ＮＨ３ガスは供給し続けながらＴＭＧの供給を停止し、キャリアガスのみ引き続き供給し、基板１１を自然降温した。ＮＨ３ガスの供給は、基板１１の温度Ｔｓが５００℃に達するまで継続する。
【００７８】
次に、基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、一部をｎ型ＧａＮクラッド層１３に達するまでＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により除去し、露出したｎ型ＧａＮクラッド層１３上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極２３を形成する。
【００７９】
また、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側電極２２を形成する。これにより、図１に示す窒化物半導体発光素子１０が得られる。
【００８０】
窒化物半導体発光素子１０のＩ−Ｖ特性を測定したところ、電流が２０ｍＡのときの動作電圧は３．１〜３．５Ｖであった。このときの光出力として略１５ｍＷが得られ、発光のピーク波長は略４５０ｎｍであった。
【００８１】
以上説明したように、本実施例では、ＭＱＷ活性層１４を形成する温度Ｔ１と同じ温度で、アンドープで厚いＧａＮキャップ層１７およびアンドープでＡｌ組成比ｘ１が低く且つ薄いＡｌＧａＮキャップ層１８を形成している。
【００８２】
その結果、温度Ｔ１から温度Ｔ２への昇温時に、ＭＱＷ活性層１４の熱劣化が防止される。更に、温度Ｔ２でｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層１９乃至ｐ型ＧａＮコンタクト層２１の形成時に、ＭＱＷ活性層１４へのＭｇの拡散を防止することができる。
【００８３】
これにより、ＭＱＷ活性層１４の品質が維持される。従って、十分な光出力が得られる窒化物半導体発光素子およびその製造方法が得られる。
【００８４】
本実施例におけるＧａＮキャップ層１７の膜厚、ＡｌＧａＮキャップ層１８のＡｌ組成比ｘ１および膜厚は、一例である。上述した趣旨を逸脱しない範囲内で窒化物半導体発光素子の構造、製造条件等に応じて、それぞれの最適化を図ることが更に望ましい。
【００８５】
ここでは、基板１１としてＣ面サファイア基板を用いた場合について説明したが、その他の基板、例えばＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯなどの基板を用いても構わない。
【００８６】
また、基板１１の面方位はＣ面だけでなく、その他の面、例えば非極性面を用いることも可能である。
【００８７】
窒化物半導体層の形成方法としてＭＯＣＶＤ法を用いた場合について説明したが、その他の形成方法、例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ：Halide Vapor Phase Epitaxy）、分子線気相成長法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）などを用いることも可能である。
【００８８】
プロセスガスとして、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ、ＮＨ３を用いた場合について説明したが、その他のプロセスガス、例えばトリエチルガリウム（ＴＥＧ：Tri Ethyl Gallium）を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、４０、６０  窒化物半導体発光素子
１１  基板
１２  ＧａＮ層
１３  ｎ型ＧａＮクラッド層
１４  ＭＱＷ活性層
１５  ＧａＮ障壁層
１６  ＩｎＧａＮ井戸層
１７  ＧａＮキャップ層
１８  ＡｌＧａＮキャップ層
１９  ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層
２０  ｐ型ＧａＮクラッド層
２１  ｐ型ＧａＮコンタクト層
２２  ｐ側電極
２３  ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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