(57)【要約】【課題】III 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、発光層形成時のウェハの反りを低減し、発光波長のばらつきを抑えること。【解決手段】ｎ−ＧａＮからなるｎコンタクト層１１中に、ｎ−ＡｌＧａＮからなる湾曲緩和層を挿入した。発光層１５の形成時において、サファイア基板１０とｎコンタクト層１１との熱膨張係数差、格子定数差によってウェハを反らせる応力が発生するが、湾曲緩和層１２を挿入したことにより、その応力とは反対方向に応力が生じる。そのため、ウェハの反りは緩和される。その結果、発光層１５の組成、厚さのばらつきは低減され、発光波長のばらつきが低減される。【選択図】図１．Ｆ
2011040487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板上に、III 族窒化物半導体からなるｎ層、発光層、ｐ層が順に形成され、前記発光層を前記ｎ層の形成温度よりも低い温度で形成するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記ｎ層中に、前記ｎ層よりも格子定数の小さいIII 族窒化物半導体からなる湾曲緩和層を形成する、
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記ｎ層は、前記サファイア基板側からｎコンタクト層、ｎクラッド層の順に形成された構成であり、
前記ｎコンタクト層はｎ−ＧａＮであり、
前記湾曲緩和層は前記ｎコンタクト層中に形成され、
前記湾曲緩和層は、ｎ−ＡｌＧａＮからなることを特徴とする請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記湾曲緩和層の厚さは、１００Å以下であることを特徴とする請求項２に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記湾曲緩和層のＡｌ組成比は、２０〜１００％であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記湾曲緩和層は、前記サファイア基板の前記ｎ層側表面から、前記ｎ層の厚さに対して２０〜８０％の厚さの位置に形成される、ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族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、発光層形成時のウェハの反りを抑制することができるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板を用いてIII 族窒化物半導体発光素子を作製する場合、まず、サファイア基板上にバッファ層を介してｎ層を数μｍ形成し、その後にＩｎを含むIII 族窒化物半導体層を含んだ発光層を形成している。このとき、ｎ層は１０００〜１１００℃程度の成長温度で形成するのに対し、発光層はＩｎの離脱を抑えて結晶性をよくするために７００〜８００℃の成長温度で形成するので、発光層形成時に温度を下げる必要がある。
【０００３】
ところが、温度を１０００〜１１００℃から７００〜８００℃に下げると、サファイア基板とｎ層との熱膨張係数差、格子定数差の影響により、ウェハがｎ層側に向かって凸状に反ってしまう。このようにウェハが反ると、ウェハの中央部がサセプタから若干浮いた状態となり、サセプタからウェハへ均等に熱が伝わらず、ウェハ面内の温度分布に偏りが生じる。このような温度分布に偏りが生じた状態で発光層を形成すると、発光層の組成や厚さにばらつきを生じてしまい、その結果、ウェハ面内の発光波長にばらつきを生じてしまう。
【０００４】
上記のような発光層形成時のウェハの反りを抑制する技術として、特許文献１、２がある。特許文献１には、サファイア基板に溝を形成し、その溝によって熱膨張差を吸収することで反りを緩和する方法が示されている。また、特許文献２には、サファイア基板を厚くすることで反りを抑制する方法と、ニュートンリングの観察によってウェハの反りを把握し、反りの状態に応じて温度を調整する方法の２つが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７４３３５
【特許文献２】特開２００６−１５６４５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のようにサファイア基板に溝を形成すると、発光層が溝に沿うように凹凸状に形成されてしまい、発光層の厚さや組成比にばらつきを生じ、ウェハ面内の発光波長のばらつきを抑えることはできない。
【０００７】
また、特許文献２のようにサファイア基板を厚くする方法では、その後のチップ化工程が難しく、サファイア基板の薄膜化に時間がかかったり、サファイア基板の除去が必要となってしまい、製造時間の長大化、多工程化を招いてしまう。また、反りの状態に応じて温度を調整する方法は、具体的にどのように温度制御をすればウェハ面内の温度分布を制御できるのか特許文献２中に記載がなく、そのような温度制御は実際上困難である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、簡便な方法によって発光層形成時のウェハの反りを抑制し、ウェハ面内の発光波長のばらつきを抑えることができるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、サファイア基板上に、III 族窒化物半導体からなるｎ層、発光層、ｐ層が順に形成され、発光層をｎ層の形成温度よりも低い温度で形成するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、ｎ層中に、ｎ層よりも格子定数の小さいIII 族窒化物半導体からなる湾曲緩和層を形成する、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法である。
【００１０】
ここで、III 族窒化物半導体とは、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）で表される化合物半導体であり、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの一部を他の第１３族元素であるＢやＴｌで置換したもの、Ｎの一部を他の第１５族元素であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。ｎ型不純物にはＳｉ、ｐ型不純物にはＭｇが通常用いられる。III 族窒化物半導体では、Ａｌ組成比を大きくすると格子定数は減少し、Ｉｎ組成比を大きくすると格子定数は増大する。
【００１１】
また、本発明にいう「ｎ層の形成温度」は、ｎ層が複数の層で構成され、それらの層の形成温度が異なる場合には、それらの層の形成温度のうち最も低い形成温度をいう。また、本発明における「発光層をｎ層の形成温度よりも低い温度で形成する」とは、発光層がＭＱＷ構造など複層であり、それらの層の形成温度が異なる場合には、それらの層の形成温度のうち最も低い形成温度が、「ｎ層の形成温度」よりも低い温度である場合をいう。
【００１２】
また、「ｎ層よりも格子定数の小さい」とは、ｎ層が格子定数の異なる複数の層で構成されている場合には、ｎ層を構成する複数の層のうち、最も格子定数の小さい層よりも格子定数が小さいことを意味する。
【００１３】
湾曲緩和層は、ｎ層よりも格子定数の小さなIII 族窒化物半導体からなるものであればよい。湾曲緩和層の格子定数、厚さ、挿入位置は、ｎ層の形成後に発光層の形成温度まで降温した時点で、最もウェハが平坦となる値であることが望ましい。湾曲緩和層の格子定数はＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの組成比によって制御することができ、他の不純物などによって格子定数を制御してもよい。特に、形成の容易さ、組成比の調整のし易さから３元系のＡｌＧａＮが望ましい。
【００１４】
湾曲緩和層をＡｌＧａＮとする場合には、湾曲緩和層のＡｌ組成比、厚さ、挿入位置は、ｎ層の形成後に発光層の形成温度まで降温した時点で、最もウェハが平坦となる値であることが望ましい。Ａｌ組成比は２０〜１００％とするのが望ましい。これよりもＡｌ組成比が低いと、ウェハの反りを減少させる効果が十分でないため望ましくない。より望ましいＡｌ組成比は３０〜４０％である。また、湾曲緩和層の厚さは、１００Å以下であることが望ましい。これによりも厚いと、湾曲緩和層の挿入によって発生する反りと逆方向への応力が大きすぎ、ウェハが逆側に反ってしまうため望ましくない。より望ましいのは２０〜４０Åである。湾曲緩和層のｎ層中における位置は、サファイア基板のｎ層側表面から、ｎ層の厚さに対して２０％〜８０％の位置とするのがよい。この範囲であれば、発光層形成時において良好に反りを軽減することができる。
【００１５】
また、湾曲緩和層の成長温度は、ｎ層の形成温度に近いことが望ましい。また、湾曲緩和層１２にはｎ型不純物がドープされていてもよい。
【００１６】
ｎ層の詳細な構成は、従来より知られる種々の構成であってよい。たとえば、サファイア基板側から、ｎコンタクト層、ｎクラッド層が順に形成された構成であってもよく、さらにｎコンタクト層とｎクラッド層との間に、静電耐圧特性を高めるためにＥＳＤ層を有した構成であってもよい。ｎ層がこのような構成をとる場合、湾曲緩和層は通常ｎコンタクト層に挿入される。さらに、ｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層は、ｎ型不純物濃度や組成の異なる複数の層から構成されていてもよく、超格子構造をとっていてもよい。
【００１７】
発光層は、通常は井戸層と障壁層とが繰り返し形成されたＭＱＷ構造であるが、ＳＱＷ構造などであってもよい。
【００１８】
ｐ層もまた、従来より知られる種々の構成であってよい。たとえば、発光層側から、ｐクラッド層、ｐコンタクト層が順に形成された構成である。ｐクラッド層やｐコンタクト層は、ｐ型不純物濃度や組成の異なる複数の層から構成されていてもよく、超格子構造をとっていてもよい。
【００１９】
ｐ層表面側からエッチングしてｎ層を露出させ、露出したｎ層上にｎ電極を設ける場合には、ｎ電極は湾曲緩和層と発光層との間のｎ層に接するよう設けることが望ましい。湾曲緩和層とサファイア基板との間のｎ層に接してｎ電極を設けると、電流が湾曲緩和層を流れて駆動電圧が上昇してしまい望ましくない。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、ｎ層は、サファイア基板側からｎコンタクト層、ｎクラッド層の順に形成された構成であり、ｎコンタクト層はｎ−ＧａＮであり、湾曲緩和層はｎコンタクト層中に形成され、湾曲緩和層は、ｎ−ＡｌＧａＮからなることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法である。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、湾曲緩和層の厚さは、１００Å以下であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法である。
【００２２】
第４の発明は、第２の発明または第３の発明において、湾曲緩和層のＡｌ組成比は、２０〜１００％であることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法である。
【００２３】
第５の発明は、第２の発明から第４の発明において、湾曲緩和層は、サファイア基板とｎ層の界面から発光層側に、ｎ層の厚さに対して２０〜８０％の厚さの位置に形成される、ことを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ｎ層中に格子定数がｎ層よりも小さなIII 族窒化物半導体からなる湾曲緩和層を設けることによって、サファイア基板とｎ層との熱膨張係数差、格子定数差に起因する応力とは反対方向に応力が発生するため、発光層を形成する温度としたときのウェハの反りを小さくすることができる。これにより、熱はウェハに均等に伝わり、温度分布の偏りが解消されるので、厚さ、組成のばらつきを抑えて発光層を形成することができる。その結果、発光波長のばらつきを抑制することができ、歩留まりが向上する。また、本発明では、サファイア基板の径と厚さ、ｎ層の厚さと形成温度、および発光層の形成温度に応じて、湾曲緩和層の格子定数、厚さ、挿入位置を調整すれば、発光層形成時のウェハの反りを減少させることができ、発光波長のばらつきをさらに減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１．Ａ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図１．Ｂ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図１．Ｃ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図１．Ｄ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図１．Ｅ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図１．Ｆ】III 族窒化物半導体発光素子の製造工程について示した図。
【図２】発光波長分布について示したグラフ。
【図３】発光波長分布について示したグラフ。
【図４】発光波長分布について示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法について、図１を参照に説明する。
【００２８】
まず、厚さ５００μｍ、直径３インチで表面に凹凸加工が施されたサファイア基板１０を用意し、サファイア基板１０を水素雰囲気中で加熱してクリーニングを行い、サファイア基板１０表面の付着物を除去した。その後、ＭＯＣＶＤ法によって、サファイア基板１０の凹凸形成側の表面上にＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介してＳｉをドープしたｎ−ＧａＮからなるｎコンタクト層１１を１０００〜１１００℃で形成した。キャリアガスには水素と窒素、窒素源にはアンモニア、Ｇａ源にはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ａｌ源にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ｎ型ドーパント源にはＳｉＨ4 （シラン）を用いた（図１．Ａ）。
【００２９】
続いてノンドープのＡｌＧａＮからなる湾曲緩和層１２を、ＭＯＣＶＤ法によって温度９５０℃で形成した。キャリアガス、窒素源、Ｇａ源、Ａｌ源、ｎ型ドーパント源のガスは、ｎコンタクト層１１を形成するときと同様である。湾曲緩和層１２の厚さは２０〜４０Å、Ａｌ組成比は２０〜４０％である。なお、湾曲緩和層１２の形成温度は、ウェハの反りの緩和という目的から、なるべくｎコンタクト層１１の形成温度に近い温度であることが望ましい。
【００３０】
続いて湾曲緩和層１２上に再びＭＯＣＶＤ法によってｎコンタクト層１１を形成した。これにより、ｎコンタクト層１１中に湾曲緩和層１２が挿入された構造が形成された（図１．Ｂ）。ｎコンタクト層１１の厚さは５．１μｍであり、湾曲緩和層１２の挿入位置は、サファイア基板１０のｎコンタクト層１１が形成されている側の表面からｎコンタクト層１１に向かって、ｎコンタクト層１１の厚さの３０〜６０パーセントの厚さの位置、すなわち、１．５３〜３．０６μｍの位置である。
【００３１】
次に、ｎコンタクト層１１上にＭＯＣＶＤ法によってＥＳＤ層１３を８５０℃で形成し、さらにＥＳＤ層１３上にＭＯＣＶＤ法によってｎクラッド層１４を形成した（図１．Ｃ）。ＥＳＤ層１３は、静電耐圧特性を向上させるために設けるものであり、ｎコンタクト層１１側から、ｉ−ＧａＮとｎ−ＧａＮが積層された構造である。また、ｎクラッド層１４は、ｉ−ＧａＮとｉ−ＩｎＧａＮが交互に繰り返し形成された超格子構造であり、ｎクラッド層１４のｉ−ＧａＮは８５０℃、ｉ−ＩｎＧａＮは８５０℃で形成した。ＥＳＤ層１３、ｎクラッド層１４の形成において、キャリアガス、窒素源、Ｇａ源、Ａｌ源、ｎ型ドーパント源のガスは、ｎコンタクト層１１を形成するときと同様であり、Ｉｎ源にはＴＭＩ（トリメチルインジウム）を用いた。
【００３２】
次に、ｎクラッド層１４上にＭＯＣＶＤ法によって発光層１５を形成した（図１．Ｄ）。発光層１５はＩｎＧａＮとＡｌＧａＮが交互に繰り返し積層されたＭＱＷ構造であり、ＩｎＧａＮは７００〜９００℃で形成し、ＡｌＧａＮは８００〜９５０℃で形成した。また、キャリアガス、窒素源、Ｇａ源、Ａｌ源、Ｉｎ源のガスはｎクラッド層１４形成時と同様である。
【００３３】
ここで、ｎコンタクト層１１の形成温度が１０００〜１１００℃であるのに対して発光層１５のＩｎＧａＮの形成温度が７００〜９００℃であるため、サファイア基板１０とｎコンタクト層１１との熱膨張係数差、格子定数差に起因して、サファイア基板１０からｎコンタクト層１１に向かって凸にウェハを反らせる応力が生じる。一方、ＧａＮからなるｎコンタクト層１１よりも格子定数の小さいＡｌＧａＮからなる湾曲緩和層１２がｎコンタクト層１１に挿入されているため、ｎコンタクト層１１と湾曲緩和層１２との格子定数差に起因してウェハを反らせる方向とは反対方向に応力が生じる。この応力によってウェハを凸に反らせる応力の一部ないし全部を打ち消すことができるため、発光層１５の形成時において、ウェハの反りは低減される。その結果、ウェハ面内における温度分布のばらつきが低減され、発光層１５の組成、厚さのばらつきも低減される。なお、発光層１５形成時のウェハの反り量は、サファイア基板１０の厚さと径、サファイア基板１０のｎコンタクト層１１側表面からｎクラッド層１４までの形成温度と厚さ、および発光層１５の形成温度に応じて、湾曲緩和層１２の格子定数、厚さ、挿入位置を調整することで、低減することが可能である。
【００３４】
次に、発光層１５上にＭｇドープのｐクラッド層１６、ｐコンタクト層１７をＭＯＣＶＤ法によって形成した（図１．Ｅ）。ｐクラッド層１６は、たとえばＭｇドープのＩｎＧａＮとＭｇドープのＡｌＧａＮが交互に繰り返し形成された超格子構造である。また、ｐコンタクト層１７はＭｇドープのＧａＮである。キャリアガス、窒素源、Ｇａ源、Ａｌ源、Ｉｎ源のガスは上記と同様であり、ｐ型ドーパント源にはＣｐ2 Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた。
【００３５】
次に、熱処理によってＭｇを活性化させてｐ型化させたのち、所定の領域にｐコンタクト層１７表面から、湾曲緩和層１２とＥＳＤ層１３とに挟まれた領域のｎコンタクト層１１に達する溝を、ドライエッチングによって形成した。そして、ｐコンタクト層１７上のほぼ全面にＩＴＯからなる透明電極１８を形成し、透明電極１８上にｐ電極１９を形成し、溝により露出したｎコンタクト層１１上にｎ電極２０を形成した（図１．Ｆ）。ここで、ｎ電極２０形成のための溝の深さを、湾曲緩和層１２を貫通して湾曲緩和層１２とサファイア基板１０とに挟まれた領域のｎコンタクト層１１に達する深さとするのは望ましくない。そのようにすると、電流が湾曲緩和層１２を流れるため駆動電圧の上昇などの問題が生じてしまうからである。また、ｐ電極１９は、素子面方向の電流拡散性を向上させるために、格子状、櫛歯状などの配線状パターンに形成してもよい。以上が実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程である。
【００３６】
図２は、湾曲緩和層１２の厚さを２０Å、４０Åとした場合および湾曲緩和層１２を設けなかった場合において、同一ウェハから得られた各III 族窒化物半導体発光素子の発光波長を調べ、同一ウェハから得られた全素子数に対する発光波長ごとの素子数の割合をグラフで示したものである。湾曲緩和層１２のＡｌの組成比は３０％、湾曲緩和層１２の挿入位置はＥＳＤ層１３とｎコンタクト層１１との界面からサファイア基板１０方向に３μｍの深さとした。また、図２の発光波長分布から発光波長の標準偏差を求めたところ、湾曲緩和層１２を設けない場合は標準偏差２．９７ｎｍ、２０Åの湾曲緩和層１２を挿入した場合は標準偏差２．４７ｎｍ、４０Åの湾曲緩和層１２を挿入した場合は標準偏差１．５８ｎｍであった。
【００３７】
図２の発光波長分布の結果から、湾曲緩和層１２を設けない場合には、発光波長および発光層１５の組成がウェハ面内でばらついていることがわかり、発光層１５形成時に、ウェハが反ってウェハ面内の温度分布に偏りが生じていたものと推察される。また、２０Åの湾曲緩和層１２を挿入すると、湾曲緩和層１２を設けない場合よりも発光波長のばらつきおよび発光層の組成のばらつきがやや低減され、４０Åの湾曲緩和層１２を挿入するとさらにばらつきが低減されていることがわかる。これは、ｎコンタクト層１１よりも格子定数が小さなＡｌＧａＮからなる湾曲緩和層１２を挿入することにより、ｎコンタクト層１１と湾曲緩和層１２との格子定数差に起因する応力が発生し、その応力がサファイア基板１０とｎコンタクト層１１との熱膨張係数差、格子定数差に起因する応力とは反対方向であるために、ウェハの反りが緩和された結果であると考えられる。そして、反りが緩和されたことにより、ウェハ面内の温度分布の偏りが緩和され、発光層の組成のばらつきが抑えられたものと考えられる。また、湾曲緩和層１２が厚いほど、ウェハを反らせる方向とは反対方向に発生する応力が大きくなり、反りを緩和する効果が高いものと考えられる。しかし、湾曲緩和層１２が厚すぎると、発生する応力が大きすぎて逆方向にウェハを反らせてしまい、かえって波長をばらつかせてしまう可能性がある。また、湾曲緩和層１２はＡｌＧａＮからなるため、厚く形成すると結晶性の悪さから駆動電圧の上昇などの問題を生じてしまう可能性がある。したがって、湾曲緩和層１２の厚さは１００Å以下とするのが望ましいと思われる。
【００３８】
図２の結果からの考察をまとめると、ウェハ面内における発光波長のばらつきを抑えるためには、湾曲緩和層１２の厚さを１００Å以下とするのが望ましく、２０〜４０Åとするのがさらに望ましいとわかった。
【００３９】
図３は、ＡｌＧａＮからなる湾曲緩和層１２のＡｌの組成比を２０％、３０％、４０％とした場合および湾曲緩和層１２を設けなかった場合において、同一ウェハから得られた各III 族窒化物半導体発光素子の発光波長を調べ、同一ウェハから得られた全素子数に対する発光波長ごとの素子数の割合をグラフで示したものである。湾曲緩和層１２の厚さは４０Å、湾曲緩和層１２の挿入位置はＥＳＤ層１３とｎコンタクト層１１との界面から３μｍの深さとした。図３の発光波長分布から発光波長の標準偏差を求めたところ、湾曲緩和層１２を設けない場合は標準偏差２．９７ｎｍ、Ａｌ組成比２０％の湾曲緩和層１２を挿入した場合は標準偏差２．０５ｎｍ、Ａｌ組成比３０％の湾曲緩和層１２を挿入した場合は標準偏差１．５８ｎｍ、Ａｌ組成比４０％の湾曲緩和層１２を挿入した場合は標準偏差１．４４ｎｍであった。
【００４０】
図３の発光波長分布の結果から、Ａｌ組成比２０％の湾曲緩和層１２を挿入すると、湾曲緩和層１２を設けない場合よりも発光波長のばらつきおよび発光層の組成のばらつきがやや低減され、Ａｌ組成比３０、４０％の湾曲緩和層１２を挿入するとさらにばらつきが低減されていることがわかる。これは、Ａｌ組成比が大きいほどＧａＮからなるｎコンタクト層１１との格子定数差が大きくなり、ウェハに反りを生じさせている応力とは反対方向への応力が大きくなるためであると考えられる。また、Ａｌ組成比がある値を越えると、湾曲緩和層１２の挿入によって生じる応力がウェハに反りを生じさせている応力よりも大きくなり、ウェハを逆に反らせることになるため、次第に発光波長のばらつきも増えていくものと思われる。
【００４１】
図３の結果からの考察をまとめると、ウェハ面内における発光波長のばらつきを抑えるためには、湾曲緩和層１２のＡｌ組成比を２０〜１００％とするのが望ましく、３０〜４０％とするのがさらに望ましいとわかった。
【００４２】
図４は、湾曲緩和層１２の挿入位置を、ＥＳＤ層１３とｎコンタクト層１１との界面からｎコンタクト層１１方向に２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍの深さ（サファイア基板１０のｎコンタクト層１１形成側の表面から３．１μｍ、２．６μｍ、２．１μｍの位置）とした場合、および湾曲緩和層１２を設けなかった場合において、同一ウェハから得られた各III 族窒化物半導体発光素子の発光波長を調べ、同一ウェハから得られた全素子数に対する発光波長ごとの素子数の割合をグラフで示したものである。湾曲緩和層１２のＡｌの組成比は３０％、厚さは４０Åとした。なお、いずれの場合もｎコンタクト層１１の全体の厚さは５．１μｍであり変えていない。また、ＥＳＤ層１３とｎコンタクト層１１との界面からｎコンタクト層１１方向に２．０μｍ、２．５μｍ、３．０μｍの深さは、ｎコンタクト層１１全体の厚さに対して、それぞれ約４０％、約５０％、約６０％の深さである。
【００４３】
図４の発光波長分布の結果から、湾曲緩和層１２の挿入位置が深いほど、つまりサファイア基板１０に近いほど、発光波長のばらつきおよび発光層の組成のばらつきが低減されることがわかる。これは、ｎコンタクト層１１が厚いほどウェハを反らせる応力が大きいために、サファイア基板１０に近い位置に湾曲緩和層１２を挿入する方が、反りを緩和する作用が大きくなるためと考えられる。しかし、湾曲緩和層１２のサファイア基板１０表面からの位置が、ｎコンタクト層１１全体の厚さに対して２０％よりも小さいと、サファイア基板１０が凹凸加工されているのでｎコンタクト層１１が十分に平坦化されないうちに湾曲緩和層１２を形成することになり望ましくない。また、湾曲緩和層１２のサファイア基板１０表面からの位置が、ｎコンタクト層１１全体の厚さに対して８０％よりも大きいと、湾曲緩和層１２とサファイア基板１０との間のｎコンタクト層１１の厚さが厚くなるためにウェハを反らせる応力が大きく、湾曲緩和層１２によって反りを十分に低減することができないため望ましくない。
【００４４】
したがって、ウェハ面内における発光波長のばらつきを抑えるためには、湾曲緩和層１２のサファイア基板１０表面からの位置は、ｎコンタクト層１１の厚さに対して２０％〜８０％の位置とするのが望ましく、５０〜６０パーセントの位置とするのがさらに望ましい。
【００４５】
また、湾曲緩和層１２の挿入によってウェハ面内の駆動電圧が変化するかどうか確かめたところ、２０ｍＡにおける駆動電圧の平均は湾曲緩和層１２を挿入してもほとんど変化せず、駆動電圧の標準偏差もほとんど変わらなかった。また、−５Ｖでの逆方向電流のウェハ面内におけるばらつきを調べたところ、湾曲緩和層１２を挿入すると、挿入しない場合に比べて逆方向電流のばらつきが低減されることがわかった。
【００４６】
なお、実施例では、湾曲緩和層１２としてＡｌＧａＮを用いたが、ｎコンタクト層１１よりも格子定数が小さなIII 族窒化物半導体であればよい。たとえばＡｌＧａＩｎＮなどを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法は、波長のばらつきを抑えるのに有効であり、大口径基板を用いる場合や、III 族窒化物半導体層を厚膜とする場合に特に有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：サファイア基板
１１：ｎコンタクト層
１２：湾曲緩和層
１３：ＥＳＤ層
１４：ｎクラッド層
１５：発光層
１６：ｐクラッド層
１７：ｐコンタクト層
１８：透明電極
１９：ｐ電極
２０：ｎ電極
【図１．Ａ】
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【図１．Ｂ】
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【図１．Ｃ】
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【図１．Ｄ】
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【図１．Ｅ】
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【図１．Ｆ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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