(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物系化合物半導体から成る層が基板上に積層され、ｐ型のＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）より成るｐ型クラッド層を有する半導体発光素子において、
前記ｐ型クラッド層よりもアルミニウム(Al)組成比の低い、ｐ型のＡｌyＧａ1-yＮ（0.2ｘ≦ｙ≦0.7ｘ且つ0.02≦ｙ≦0.12）より成り、膜厚５００Å以上８００Å以下のｐ型コンタクト層を有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光出力が高光度の  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体から成る層が積層された発光素子には、ダブルヘテロ構造の緑色乃至は青色発光のものが有り、例えば、ｐ型クラッド層がＡｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ（０＜ｘ＜１）より形成されているものが一般に知られている。従来、これらの発光素子では、通常ｐ型コンタクト層は、窒化ガリウム（ＧａＮ）より形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
Ａｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ（０＜ｘ＜１）より形成されているｐ型クラッド層の上に、窒化ガリウム（ＧａＮ）より成るｐ型コンタクト層を成長させる場合、上記の組成比ｘの値が大きくなるにつれて、層の熱膨張係数及び結晶の格子定数がそれぞれｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層との間で大きく異なってくる。
【０００４】
この２層間で、結晶の格子定数の差が大きくなると、ｐ型コンタクト層が良質には成長しなくなり、発光光度の低下を招く。
また、この２層間で、熱膨張係数の差が大きくなると、高温下での結晶成長後常温（室温）まで降温される際に、エピウエハ内に熱膨張係数差に伴う歪みが生じ、これによってエピウエハ内に応力が残留して、発光光度の低下を招く。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、上記の２層間における熱膨張係数及び格子定数の差により生じる不具合を解消することにより、高光度の発光素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、III族窒化物系化合物半導体から成る層が基板上に積層され、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）より成るｐ型クラッド層を有する半導体発光素子において、ｐ型クラッド層よりもアルミニウム(Al)組成比の低い、ＡｌyＧａ1-yＮ（0.2ｘ≦ｙ≦0.7ｘ且つ0.02≦ｙ≦0.12）より成り、膜厚５００Å以上８００Å以下のｐ型コンタクト層を備えることである。
【０００７】
ｐ型コンタクト層のアルミニウム(Al)組成比ｙの値は、より望ましくは、「0.4ｘ≦ｙ≦0.5ｘ」程度が良い。
【０００８】
ｐ型コンタクト層のアルミニウム(Al)組成比ｙの絶対値は、より望ましくは、「0.03≦ｙ≦0.08」程度が良い。
【０００９】
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【００１０】
尚、本発明における  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌｘ  Ｇａｙ  Ｉｎ１−ｘ−ｙ  Ｎ  （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で示されるものであるが、更に  ＩＩＩ族元素としてボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）を含んでも良く、また、窒素（Ｎ）の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）で置き換えても良い。
従って、  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子におけるバッファ層、バリア層、井戸層、クラッド層、コンタクト層、中間層、キャップ層などの各層は、例えば、ＡｌＧａＮやＩｎＧａＮ等の、任意の混晶比の４元、３元、２元系のＡｌｘ  Ｇａｙ  Ｉｎ１−ｘ−ｙ  Ｎ  （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）より形成しても良い。
【００１１】
また、バッファ層には、上記のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の他にも、窒化チタン（ＴｉＮ）  、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）  等の金属窒化物や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）  、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）  、酸化マンガン（ＭｎＯ）  等の金属酸化物を用いてもよい。
また、ｐ型不純物としては、マグネシウム（Ｍｇ）の他、ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等のＩＩ族元素を用いることができる。
【００１２】
また、ｎ型半導体層は、上記のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等のＩＶ族元素、又は、ＶＩ族元素をドープすることにより形成しても良い。
また、結晶成長の基板には、サファイヤの他に、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）  、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）  、酸化マンガン（ＭｎＯ）  等を使用しても良い。
【００１３】
【作用及び発明の効果】
本発明の手段によれば、ｐ型コンタクト層の組成が、ｐ型クラッド層の組成に近いものとなるため、この２層間での結晶の格子定数の差が小さくなり、ｐ型コンタクト層が良質に成長する様になる。このため、発光素子の発光光度が向上する。
また、本発明の手段によれば、同様に、この２層間での熱膨張係数の差が小さくなり、これによってエピウエハ内に残留する応力も小さくなるため、発光光度が向上する。
【００１４】
Ａｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ（０＜ｘ＜１）より成るｐ型クラッド層の上に、このｐ型クラッド層よりもアルミニウム（Ａｌ）組成比の低い、Ａｌｙ  Ｇａ１−ｙ  Ｎ（０＜ｙ＜ｘ）より成るｐ型コンタクト層を成長させる際のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｙの値は、「  ０．２ｘ≦ｙ≦  ０．７ｘ」程度が望ましく、更により望ましくは、「  ０．４ｘ≦ｙ≦  ０．５ｘ」程度が良い。このｐ型コンタクト層の組成比ｙの値が大き過ぎると、正電極とｐ型コンタクト層の間のコンタクト抵抗が上昇し、発光素子の駆動電圧を上昇させる結果となり、望ましくない。また、この組成比ｙの値が小さ過ぎると、ｐ型コンタクト層の組成が、ｐ型クラッド層の組成に近いものにならなくなり、上記の本発明の作用・効果が得難くなる。
【００１５】
また、同様の理由により、ｐ型コンタクト層のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｙの絶対値は、「  ０．０２  ≦ｙ≦  ０．１２  」程度が望ましく、更により望ましくは、「  ０．０３  ≦ｙ≦  ０．０８  」程度が良い。より詳しくは、  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子は、特に、この組成比ｙの絶対値が、０．０５の辺りにおいて最も高い発光光度を示す。
【００１６】
また、後で詳しく述べるが、図２に示す様に発光素子の発光出力とｐ型コンタクト層の膜厚との間には、強い相関が有るため、ｐ型コンタクト層の膜厚は、２００Å以上、１０００Å以下が望ましい。更により望ましくは、ｐ型コンタクト層の膜厚は、５００Å以上、８００Å以下が良い。このｐ型コンタクト層の膜厚の範囲において、上記の発光素子の発光出力は、大きな値を示す。また、本発明による
ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子は、特に、このｐ型コンタクト層の膜厚が、６００Åの辺りにおいて最も高い発光光度を示す。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１に、本発明によるワイヤー・ボンディング型の半導体発光素子１００の断面図を示す。サファイヤ基板１０１の上には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）  から成る膜厚約２００Åのバッファ層１０２が設けられ、その上にシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ  から成る膜厚約４．０  μｍの高キャリア濃度ｎ＋  層１０３が形成されている。
【００１８】
この高キャリア濃度ｎ＋  層１０３の上には、ノンドープのＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ  から成る膜厚約２０００Åの中間層１０４が形成されている。
【００１９】
そして、中間層１０４の上には、膜厚約１５０ÅのＧａＮ  から成るｎ型クラッド層１０５が積層され、更に、膜厚約３０ÅのＧａ０．８Ｉｎ０．２Ｎ  から成る井戸層１６１と、膜厚約７０ÅのＧａＮ  から成るバリア層１６２とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）  構造のＭＱＷ活性層１６０が形成されている。即ち、３層の井戸層１６１と２層のバリア層１６２とが交互に積層されることにより、合計５層で２周期、膜厚約２３０ÅのＭＱＷ構造が構成されている。
【００２０】
このＭＱＷ活性層１６０の上には、膜厚約１４０ÅのＧａＮ  から成るキャップ層１０７、及びｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ  から成る膜厚約２００Åのｐ型クラッド層１０８が形成されている。さらに、ｐ型クラッド層１０８の上にはｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ  から成る膜厚約６００Åのｐ型コンタクト層１０９が形成されている。
【００２１】
又、ｐ型コンタクト層１０９の上には金属蒸着による透光性薄膜正電極１１０が、ｎ＋  層１０３上には負電極１４０が形成されている。透光性薄膜正電極１１０は、ｐ型コンタクト層１０９に接合する膜厚約１５Åのコバルト（Ｃｏ）より成る薄膜正電極第１層１１１と、Ｃｏに接合する膜厚約６０Åの金（Ａｕ）より成る薄膜正電極第２層１１２とで構成されている。
【００２２】
厚膜正電極１２０は、膜厚約１７５Åのバナジウム（Ｖ）より成る厚膜正電極第１層１２１と、膜厚約１５０００Åの金（Ａｕ）より成る厚膜正電極第２層１２２と、膜厚約１００Åのアルミニウム（Ａｌ）より成る厚膜正電極第３層１２３とを透光性薄膜正電極１１０の上から順次積層させることにより構成されている。多層構造の負電極１４０は、膜厚約１７５Åのバナジウム（Ｖ）  層１４１と、膜厚約１．８μｍのアルミニウム（Ａｌ）層１４２とを高キャリア濃度ｎ＋  層１０３の一部露出された部分の上から順次積層させることにより構成されている。
また、最上部には、ＳｉＯ２  膜より成る保護膜１３０が形成されており、また、サファイヤ基板１０１の底面に当たる反対側の最下部には、膜厚約５０００Åのアルミニウム（Ａｌ）より成る反射金属層１５０が、金属蒸着により成膜されている。
【００２３】
次に、この発光素子１００の製造方法について説明する。
上記発光素子１００は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）による気相成長により製造された。用いられたガスは、アンモニア（ＮＨ３）  、キャリアガス（Ｈ２，Ｎ２）  、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＧ  」と記す）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＡ  」と記す）、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３）（以下「ＴＭＩ  」と記す）、シラン（ＳｉＨ４）とシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）２）  （以下「ＣＰ２Ｍｇ  」と記す）である。
まず、有機洗浄により洗浄したａ面を主面とした単結晶のサファイア基板１０１をＭＯＶＰＥ  装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でＨ２を反応室に流しながら温度１１５０℃で基板１０１をベーキングした。
次に、基板１０１の温度を４００℃まで低下させて、Ｈ２、ＮＨ３  及びＴＭＡ  を供給してＡｌＮ  のバッファ層１０２を約２００Åの膜厚に形成した。
【００２４】
次に、基板１０１の温度を１１５０℃にまで上げ、Ｈ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  及びシランを供給し、膜厚約４．０  μｍ、電子濃度２  ×１０１８／ｃｍ３のシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮ  から成る高キャリア濃度ｎ＋  層１０３を形成した。
次に、基板１１の温度を８５０℃にし、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  及びＴＭＩ  を供給して、膜厚約２０００ÅのＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ  から成る中間層１０４を形成した。
【００２５】
上記の中間層１０４を形成した後、基板１０１の温度は８５０℃のままにし、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  及びＴＭＧ  を供給して、膜厚約１５０ÅのＧａＮ  から成るｎ型クラッド層１０５を形成した。
その後、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  及びＴＭＩ  を供給して、膜厚約３０ÅのＧａ０．８Ｉｎ０．２Ｎ  から成る井戸層１６１を形成した。次に、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  を供給して、膜厚約７０ÅのＧａＮ  から成るバリア層１６２を形成した。
次に、井戸層１６１とバリア層１６２と井戸層１６１とを各々上記と同一条件で形成することにより、計２周期、膜厚約２３０ÅのＭＱＷ活性層１６０を形成した。
更に、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  を供給して、膜厚約１４０ÅのＧａＮ  から成るキャップ層１０７を形成した。
【００２６】
次に、基板１１の温度を１１５０℃に保持し、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  、ＴＭＡ  及びＣＰ２Ｍｇ  を供給して、膜厚約２００Å、マグネシウム（Ｍｇ）をドープしたｐ型Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎ  から成るｐ型クラッド層１０８を形成した。
次に、基板１１の温度を１１００℃に保持し、Ｎ２又はＨ２、ＮＨ３  、ＴＭＧ  、ＴＭＡ  及びＣＰ２Ｍｇ  を供給して、膜厚約６００Å、マグネシウム（Ｍｇ）をドープしたｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ  から成るｐ型コンタクト層１０９を形成した。
【００２７】
次に、ｐ型コンタクト層１０９の上にエッチングマスクを形成し、所定領域のマスクを除去して、マスクで覆われていない部分のｐ型コンタクト層１０９、ｐ型クラッド層１０８、ＭＱＷ活性層１６０、中間層１０４、高キャリア濃度ｎ＋  層１０３の一部を塩素を含むガスによる反応性イオンエッチングによりエッチングして、ｎ＋  層１０３の表面を露出させた。
次に、以下の手順で、ｎ＋  層１０３に接合する負電極１４０と、ｐ型コンタクト層１０９に接合する透光性薄膜正電極１１０とを形成した。
【００２８】
（１）  蒸着装置にて、１０−４Ｐａオーダ以下の高真空に排気した後、表面に一様に膜厚約１５ÅのＣｏを成膜し、このＣｏより形成された薄膜正電極第１層１１１の上に膜厚約６０ÅのＡｕより成る薄膜正電極第２層１１２を成膜する。
（２）  次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、フォトリソグラフィにより、ｐ型コンタクト層１０９の上に積層する、透光性薄膜正電極１１０の形成部分以外のフォトレジストを除去する。
【００２９】
（３）  次に、エッチングにより露出しているＣｏ、Ａｕを除去した後、フォトレジストを除去し、ｐ型コンタクト層１０９上に透光性薄膜正電極１１０を形成する。    （４）  次に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりｎ＋  層１０３の露出面上の所定領域に窓を形成して、１０−４Ｐａオーダ以下の高真空に排気した後、膜厚約１７５Åのバナジウム（Ｖ）  層１４１と、膜厚約１．８μｍのアルミニウム（Ａｌ）層１４２とを順次蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによりｎ＋  層１０３の露出面上に負電極１４０が形成される。
（５）  その後、ｐ型コンタクト層１０９と透光性薄膜正電極１１０とのコンタクト抵抗を低減させるための熱処理を行った。即ち、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、Ｏ２ガスを供給して圧力１０Ｐａとし、その状態で雰囲気温度を約  ５７０℃にして、約４  分程度加熱した。
【００３０】
上記の工程により形成された透光性薄膜正電極１１０上に、更に、厚膜正電極１２０を形成するために、フォトレジストを一様に塗布して、厚膜正電極１２０の形成部分のフォトレジストに窓を開ける。その後、膜厚約１７５Åのバナジウム（Ｖ）層１２１と、膜厚約１５０００Åの金（Ａｕ）層１２２と、膜厚約１００Åのアルミニウム（Ａｌ）層１２３とを透光性薄膜正電極１１０の上に順次蒸着により成膜させ、（４）  の工程と同様にリフトオフ法により厚膜正電極１２０を形成する。
その後、エレクトロンビーム蒸着により、上部に露出している最上層に一様にＳｉＯ２  より成る保護膜１３０を形成し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィー工程を経て、厚膜正電極１２０および負電極１４０に外部露出部分ができるようにほぼ同面積の窓をそれぞれ一つづつウエットエッチングにより形成する。
【００３１】
このようにして、発光素子１００を形成した。なお、本発光素子１００における、Ａｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ（０＜ｘ＜１）より成るｐ型クラッド層１０８、及び、Ａｌｙ  Ｇａ１−ｙ  Ｎ（０＜ｙ＜ｘ）より成るｐ型コンタクト層１０９については、次式（１），（２）が成り立っている。
【数１】
ｙ／ｘ＝０．０５／０．１２＝０．４１７                          …（１）
【数２】
０．２ｘ≦ｙ≦０．７ｘ                                      …（２）
【００３２】
上記のように発光素子１００を形成することにより、ｐ型コンタクト層の組成が、ｐ型クラッド層の組成に比較的近いものとなったため、この２層間での結晶の格子定数の差が小さくなり、ｐ型コンタクト層が良質に成長する様になった。このため、発光素子の発光光度が向上した。
また、本発光素子１００の発光光度が従来よりも向上した他の理由としては、この２層間での熱膨張係数の差が比較的小さくなったことにより、発光素子内に残留する応力が小さくなったことも挙げられる。
【００３３】
尚、本第１実施例においては、Ａｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ（ｘ＝０．１２）より成るｐ型クラッド層１０８の上に、Ａｌｙ  Ｇａ１−ｙ  Ｎ（ｙ＝０．０５＜ｘ）より成るｐ型コンタクト層１０９を成長させたが、このｐ型コンタクト層１０９のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｙの値は、「  ０．２ｘ≦ｙ≦  ０．７ｘ」程度であればよい。より望ましくは、「  ０．４ｘ≦ｙ≦  ０．５ｘ」程度が良い。このｐ型コンタクト層の組成比ｙの値が大き過ぎると、正電極とｐ型コンタクト層との間のコンタクト抵抗が上昇し、発光素子の駆動電圧を上昇させる結果となり、望ましくない。また、この組成比ｙの値が小さ過ぎると、ｐ型コンタクト層の組成が、ｐ型クラッド層の組成に近いものにならなくなり、上記の作用・効果が得難くなる。
【００３４】
上記の第１実施例の発光素子１００が、高い発光光度を示すのは、これらの条件が十分に満たされているためである。
また、ｐ型コンタクト層１０９のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｙの絶対値は、上記と同様の理由により、「  ０．０２  ≦ｙ≦  ０．１２  」程度であれば良く、より望ましくは、「  ０．０３  ≦ｙ≦  ０．０８  」程度が良い。
【００３５】
図２は、本発明による発光素子１００の発光出力とｐ型コンタクト層１０９の膜厚との間の相関を示すグラフである。この様に、発光素子の発光出力とｐ型コンタクト層の膜厚との間には、強い相関が有るため、ｐ型コンタクト層の膜厚は、２００Å以上、１０００Å以下が望ましい。更により望ましくは、ｐ型コンタクト層の膜厚は、５００Å以上、８００Å以下が良い。このｐ型コンタクト層の膜厚の範囲において、上記の発光素子の発光出力は、大きな値を示す。
【００３６】
これらの  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子においては、一般に、ｐ型コンタクト層の膜厚が薄過ぎると、ｐ型コンタクト層の、ドーパントによりアクセプターを供給するｐ型低抵抗窒化ガリウム膜としての元来の機能が不十分となり、発光出力が小さくなる。
或いは、ｐ型コンタクト層１０９形成時又はその後のアニーリング等の熱処理時に、ｐ型コンタクト層１０９とｐ型クラッド層１０８との間で固溶が起こり、ｐ型クラッド層１０８中のアルミニウム（Ａｌ）が、ｐ型コンタクト層１０９内に溶け出す場合が生じ得る。このため、ｐ型コンタクト層１０９の膜厚が薄過ぎると、ｐ型コンタクト層１０９のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｙの値を所望の範囲内に収めておくことができなくなると共に、上記の発光素子の発光出力のバラツキが大きくなる。
【００３７】
また、ｐ型コンタクト層１０９の膜厚が厚過ぎると、ｐ型コンタクト層１０９とｐ型クラッド層１０８とでは熱膨張係数が異なるため、ｐ型クラッド層１０８以下の層に強い応力が掛かるようになる。或いは、ｐ型コンタクト層１０９の膜厚が厚過ぎると、結晶の格子定数の差異による格子不整合のための転位がｐ型コンタクト層１０９内に発生し易くなり、ｐ型コンタクト層１０９が、望ましい良質な結晶構造に形成され難くなる。
【００３８】
これらの作用により、ｐ型コンタクト層１０９の膜厚が厚過ぎると、発光光度が低下したり、個々の発光素子により発光光度の強さにバラツキが生じたりして、品質上望ましくない。
上記の第１実施例の発光素子１００が、高い発光光度を示すのは、図２からも判るように、ｐ型コンタクト層１０９の膜厚（６００Å）が、上記の要件を十分に満たしているためである。
【００３９】
（第２実施例）
図３に、本発明によるフリップチップ型の半導体発光素子２００の模式的断面図を示す。サファイヤ基板１０１の上には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る膜厚約２００Åのバッファ層１０２が設けられ、その上にシリコン（Ｓｉ）ドープのＧａＮから成る膜厚約４．０μｍの高キャリア濃度ｎ＋層１０３が形成されている。そして、ｎ＋層１０３の上には、ノンドープのＩｎ０．０３Ｇａ０．９７Ｎ  から成る膜厚約１８００Åの中間層１０４が形成されている。
【００４０】
更に、中間層１０４の上には、ｎ型クラッド層１０５、及びＧａＮ層とＧａ０．８Ｉｎ０．２Ｎ層からなるＭＱＷ活性層１６０が、第１実施例の発光素子１００と同様に形成されている。ＭＱＷ活性層１６０の上には、膜厚約１４０ÅのＧａＮ  から成るキャップ層１０７、及びマグネシウム（Ｍｇ）ドープのＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎから成る膜厚約２００Åのｐ型クラッド層１０８が形成されている。さらに、ｐ型クラッド層１０８の上にはＭｇドープのＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎから成る膜厚約６００Åのｐ型コンタクト層１０９が形成されている。
【００４１】
また、ｐ型コンタクト層１０９の上には金属蒸着による多重厚膜電極２２０が、更に、ｎ＋層１０３上には負電極２４０が形成されている。多重厚膜電極２２０は、ｐ型コンタクト層１０９に接合する第１金属層２２１、第１金属層２２１の上部に形成される第２金属層２２２、更に第２金属層２２２の上部に形成される第３金属層２２３の３層構造である。
【００４２】
第１金属層２２１は、ｐ型コンタクト層１０９に接合する膜厚約０．３μｍのロジウム（Ｒｈ）又は白金（Ｐｔ）より成る金属層である。また、第２金属層２２２は、膜厚約１．２μｍの金（Ａｕ）より成る金属層である。また、第３金属層２２３は、膜厚約３０Åのチタン（Ｔｉ）より成る金属層である。
【００４３】
２層構造の負電極２４０は、膜厚約１７５Åのバナジウム（Ｖ）層２４１と、膜厚約１．８μｍのアルミニウム（Ａｌ）層２４２とを高キャリア濃度ｎ＋層１０３の一部露出された部分の上から順次積層させることにより構成されている。
【００４４】
このように形成された多重厚膜正電極２２０と負電極２４０との間にはＳｉＯ２膜より成る保護膜２３０が形成されている。保護層２３０は、負電極２４０を形成するために露出したｎ＋層１０３から、エッチングされて露出した、ＭＱＷ活性層１６０の側面、ｐ型クラッド層１０８の側面、及びｐ型コンタクト層１０９の側面及び上面の一部、第１金属層２２１、第２金属層２２２の側面、第３金属層２２３の上面の一部を覆っている。ＳｉＯ２膜より成る保護膜２３０の第３金属層２２３を覆う部分の厚さは０．５μｍである。
【００４５】
上記のように、フリップチップ型の半導体発光素子２００においては、多重厚膜正電極２２０に、ロジウム（Ｒｈ）又は白金（Ｐｔ）より成る第１金属層、金（Ａｕ）より成る第２金属層、及び、チタン（Ｔｉ）より成る第３金属層の３層より成る３層構造を採用した。
この様に、半導体発光素子２００を構成しても、前記の発光素子１００と同様に、従来よりも高光度の半導体発光素子を実現することができた。
【００４６】
また、上記の発光素子１００、２００等の主波長が５１０ｎｍから５３０ｎｍの緑色発光の  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子では、ｐ型クラッド層１０８の膜厚は、１００Åから５００Åの範囲で比較的高い光度を示すことが、実験の結果より判っている。ｐ型クラッド層１０８の膜厚は、より望ましくは、１８０Åから３６０Åの範囲が最適であり、この範囲において最も高い発光出力が得られる。
【００４７】
更に、主波長が４６０ｎｍから４７５ｎｍの青色発光の本発明による  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子では、ｐ型クラッド層１０８の膜厚は、７０Åから３９０Åの範囲で比較的高い光度を示すことが、実験の結果より判っている。ｐ型クラッド層１０８の膜厚は、より望ましくは、９０Åから３００Åの範囲が最適であり、この範囲において最も高い発光出力が得られる。
【００４８】
また、Ａｌｘ  Ｇａ１−ｘ  Ｎ  より成るｐ型クラッド層１０８のアルミニウム（Ａｌ）組成比ｘは、０．１０〜０．１４が望ましい。更により望ましくは、組成比ｘは、０．１２〜０．１３程度が良い。０．１０よりも小さいと、キャリヤを活性層に閉じ込めておくことが難しくなるため発光出力が低くなり、０．１４よりも大きいと、結晶の格子定数の違いにより活性層に及ぼす応力が大きくなるため発光出力が低くなる。
【００４９】
なお、上記の実施例では、発光素子１００及び発光素子２００のＭＱＷ活性層１６０の周期は２周期としたが、この周期数は特に限定されるものではない。即ち、本発明は、任意の周期数又は構造の活性層を持つ  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子に対しても適用することができる。
従って、例えば、活性層１６０の構造は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造としてもよい。
【００５０】
また、本発明の発光素子を形成するＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層はバッファ層、中間層、キャップ層をも含め、任意の混晶比の４元、３元、２元系のＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）としても良い。
【００５１】
また、バッファ層には、上記のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体の他にも、窒化チタン（ＴｉＮ）  、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）  等の金属窒化物や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）  、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）  、酸化マンガン（ＭｎＯ）  等の金属酸化物を用いてもよい。
【００５２】
また、ｐ型不純物としては、マグネシウム（Ｍｇ）の他、ベリリウム（Ｂｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等のＩＩ族元素を用いることができる。また、これらがドープされたｐ型半導体層をより低抵抗にするためには、更に、電子線照射やアニーリングなどの活性化処理を行っても良い。
【００５３】
また、上記の実施例では、高キャリア濃度ｎ＋  層１０３は、シリコン（Ｓｉ）ドープの窒化ガリウム（ＧａＮ）より形成したが、これらのｎ型半導体層は、上記のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体に、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等のＩＶ族元素、又は、ＶＩ族元素をドープすることにより形成しても良い。
【００５４】
また、結晶成長の基板には、サファイヤの他に、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）  、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）  、酸化マンガン（ＭｎＯ）  等を使用しても良い。又、本発明は発光素子のみならず受光素子にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるワイヤーボンディング型の  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子１００の模式的断面図。
【図２】本発明による発光素子の発光出力とｐ型コンタクト層の膜厚との間の相関を示すグラフ。
【図３】本発明によるフリップチップ型の  ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子２００の模式的断面図。
【符号の説明】
１０１  …  サファイヤ基板
１０２  …  バッファ層
１０３  …  高キャリア濃度ｎ＋  層
１０４  …  中間層
１０５  …  ｎ型クラッド層
１６０  …  ＭＱＷ活性層
１０７  …  キャップ層
１０８  …  ｐ型クラッド層
１０９  …  ｐ型コンタクト層
１１０  …  透光性薄膜正電極
１１１  …  薄膜正電極第１層
１１２  …  薄膜正電極第２層
１２０，２２０  …  厚膜正電極
１２１，２２１  …  厚膜正電極第１層
１２２，２２２  …  厚膜正電極第２層
１２３，２２３  …  厚膜正電極第３層
１３０，２３０  …  保護膜
１４０，２４０  …  多層構造の負電極
１５０  …  反射金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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