(57)【要約】【課題】ｎ型窒化物半導体層およびｎ側電極の間でのコンタクト抵抗を低下させる。【解決手段】ｎ型窒化物半導体層１０２の一部を、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスにより除去して、ｎ型窒化物半導体層１０２の表面領域１０２ａを露出させる。次いで、このように露出した露出した表面領域１０２ａを、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理にさらに供する。その後、アルミニウムから形成されるｎ側電極１０９を表面領域１０２ａに接するように形成する。表面領域１０２ａにおいては、前記ｎ型窒化物半導体層１０２の内部から前記ｎ側電極１０９に向けてキャリア濃度が減少している。【選択図】図２Ｆ
2015038968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体発光素子を製造する方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）  基板上にｎ型窒化物半導体層をエピタキシャル成長する工程、
ここで、前記ｎ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｂ）  工程（ａ）において成長された前記ｎ型窒化物半導体層上に活性層をエピタキシャル成長する工程、
ここで、前記活性層はｍ面の主面を有し、
（ｃ）  工程（ｂ）において成長された前記活性層上に、ｐ型窒化物半導体層をエピタキシャル成長し、窒化物半導体積層構造を得る工程、
ここで、前記ｐ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｄ）  前記ｐ型窒化物半導体層、前記活性層、および前記ｎ型窒化物半導体層の一部を、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスにより除去し、前記ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスに供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面領域を露出する工程、
（ｅ）  前記工程（ｄ）において露出した前記表面領域を、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、および
（ｆ）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された表面領域にアルミニウムから形成されているｎ側電極を形成し、かつ前記ｐ型窒化物半導体層に電気的に接続されたｐ側電極を形成する工程、
ここで、前記ｎ側電極は、前記表面領域に接する。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記工程（ｅ）および前記工程（ｆ）の間に、さらに以下の工程（ｅ１）を具備する：
（ｅ１）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された表面領域を、酸処理に供する工程。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記酸処理において、バッファードフッ酸が用いられる。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｆ）において、前記ｎ側電極は、アルミニウムのみからなる。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｆ）において、前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記工程（ｆ）の後に、さらに以下の工程（ｇ）を具備する：
（ｇ）  前記窒化物半導体積層構造を、摂氏４００度以上摂氏６００度以下の温度下でシンター処理に供し、前記ｎ型窒化物半導体層に含有されるガリウム原子を前記ｎ側電極に拡散させる工程。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｆ）の後、前記表面領域は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少する前記表面領域の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【請求項９】
窒化物半導体発光素子であって、以下を具備する：
ｎ側電極、
ｐ側電極、
前記ｎ側電極に電気的に接続されたｎ型窒化物半導体層、
前記ｐ側電極に電気的に接続されたｐ型窒化物半導体層、および
前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に挟まれた活性層、ここで
前記ｎ型窒化物半導体層、前記活性層、ｐ型窒化物半導体層は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体層から形成され、
前記ｎ側電極はアルミニウムから形成され、
前記ｎ側電極はガリウムを含有し、
前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面領域と接しており、
前記表面領域は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【請求項１０】
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子であって、
前記ｎ側電極は、さらにシリコンを含有する。
【請求項１１】
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子であって、
前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【請求項１２】
請求項９に記載の窒化物半導体発光素子であって、
キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少する前記表面領域の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【請求項１３】
ｎ型窒化物半導体層および前記ｎ型窒化物半導体層の上に形成された金属層を具備する窒化物半導体構造を形成する方法であって、以下の工程（ｄ）〜（ｆ）を具備する：
（ｄ）  前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、
ここで、前記ｎ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｅ）  前記工程（ｄ）の後、前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、および
（ｆ）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面に、アルミニウムから形成されている金属層を形成し、前記窒化物半導体構造を得る工程、
ここで、前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面に接する。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記工程（ｅ）および前記工程（ｆ）の間に、さらに以下の工程（ｅ１）を具備する：
（ｅ１）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマに供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、酸処理に供する工程。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記酸処理において、バッファードフッ酸が用いられる。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、
工程（ｆ）において、前記金属層は、アルミニウムのみからなる。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であって、
工程（ｆ）において、前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法であって、
前記工程（ｆ）の後に、さらに以下の工程（ｇ）を具備する：
（ｇ）  前記窒化物半導体構造を、摂氏４００度以上摂氏６００度以下のシンター処理に供し、前記ｎ型窒化物半導体層に含有されるガリウム原子を前記金属層に拡散させる工程。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法であって、
工程（ｆ）の後、前記ｎ型窒化物半導体層の表面は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少する前記ｎ型窒化物半導体層の表面の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【請求項２１】
窒化物半導体構造であって、以下を具備する：
ｎ型窒化物半導体層、および
前記ｎ型窒化物半導体層に電気的に接続され、かつ前記ｎ型窒化物半導体層の上に形成された金属層、ここで
前記ｎ型窒化物半導体層は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体層から形成され、
前記金属層はアルミニウムから形成され、
前記金属層はガリウムを含有し、
前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面と接しており、
前記ｎ型窒化物半導体層の表面は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【請求項２２】
請求項２１に記載の窒化物半導体発光素子であって、
前記金属層は、さらにシリコンを含有する。
【請求項２３】
請求項２１に記載の窒化物半導体発光素子であって、
前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【請求項２４】
請求項２１に記載の窒化物半導体発光素子であって、
キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少する前記ｎ型窒化物半導体層の表面の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【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】
近年、発光効率を向上させるために、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光素子が積極的に研究および開発されている。その理由は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光素子は、発光効率を低下させるピエゾ電界を有しないためである。以下、ｍ面の主面を有する窒化物半導体発光素子を、「ｍ面窒化物半導体発光素子」と言う。
【０００３】
特許文献１は、ｍ面窒化物半導体発光素子を開示している。図１１に示されるように、このｍ面窒化物半導体発光素子は、ｎ側電極３０、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、ｐ型窒化物半導体層２３、およびｐ側電極４０を具備する。電圧がｎ側電極３０およびｐ側電極４０の間に印加され、活性層２２から光を放射する。
【０００４】
特許文献１の段落番号０１６１〜０１６６によれば、このｍ面窒化物半導体発光素子は、以下のように製造される。まず、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、およびｐ型窒化物半導体層２３が、この順で、基板１０上に、エピタキシャル成長される。
【０００５】
次に、ｎ型窒化物半導体層２１、活性層２２、およびｐ型窒化物半導体層２３の一部が、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより除去され、ｎ型窒化物半導体層２１を露出される。ｐ型窒化物半導体層２３およびドライエッチングにより露出した部分のｎ型窒化物半導体層２１に、それぞれ、ｐ側電極４０およびｎ側電極３０が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１２６９０２号明細書
【特許文献２】特開２０１１−１０３４００号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】S.M. Sze: Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed. (John Wiley, NY, 1981) Chap. 2.5.
【非特許文献２】J. Hilbrand and R.D. Gold: RCA Rev. 21 (1960) 245
【非特許文献３】M.G. Buehler: IEEE Trans. Electron Devices ED-19 (1972) 1171
【非特許文献４】K.H. Zaininger and F.P. Heiman: Solid State Tech. 13 (1970) 46
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ｎ型窒化物半導体層２１およびｎ側電極３０の間のコンタクト抵抗は、低減されることが必要とされる。
【０００９】
本発明の目的は、ｎ型窒化物半導体層およびｎ側電極の間で低いコンタクト抵抗を有するｍ面窒化物半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、窒化物半導体発光素子を製造する方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）  基板上にｎ型窒化物半導体層をエピタキシャル成長する工程、
ここで、前記ｎ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｂ）  工程（ａ）において成長された前記ｎ型窒化物半導体層上に活性層をエピタキシャル成長する工程、
ここで、前記活性層はｍ面の主面を有し、
（ｃ）  工程（ｂ）において成長された前記活性層上に、ｐ型窒化物半導体層をエピタキシャル成長し、窒化物半導体積層構造を得る工程、
ここで、前記ｐ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｄ）  前記ｐ型窒化物半導体層、前記活性層、および前記ｎ型窒化物半導体層の一部を、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスにより除去し、前記ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスに供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面領域を露出する工程、
（ｅ）  前記工程（ｄ）において露出した前記表面領域を、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、および
（ｆ）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された表面領域にアルミニウムから形成されているｎ側電極を形成し、かつ前記ｐ型窒化物半導体層に電気的に接続されたｐ側電極を形成する工程、
ここで、前記ｎ側電極は、前記表面領域に接する。
【００１１】
１つの実施形態において、前記工程（ｅ）および前記工程（ｆ）の間に、さらに以下の工程（ｅ１）を具備する：
（ｅ１）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された表面領域を、酸処理に供する工程。
【００１２】
１つの実施形態において、前記酸処理において、バッファードフッ酸が用いられる。
【００１３】
１つの実施形態において、工程（ｆ）において、前記ｎ側電極は、アルミニウムのみからなる。
【００１４】
１つの実施形態において、工程（ｆ）において、前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【００１５】
１つの実施形態において、前記工程（ｆ）の後に、さらに以下の工程（ｇ）を具備する：
（ｇ）  前記窒化物半導体積層構造を、摂氏４００度以上摂氏６００度以下の温度下でシンター処理に供し、前記ｎ型窒化物半導体層に含有されるガリウム原子を前記ｎ側電極に拡散させる工程。
【００１６】
１つの実施形態において、工程（ｆ）の後、前記表面領域は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【００１７】
１つの実施形態において、キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少する前記表面領域の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【００１８】
本発明は、窒化物半導体発光素子であって、以下を具備する：
ｎ側電極、
ｐ側電極、
前記ｎ側電極に電気的に接続されたｎ型窒化物半導体層、
前記ｐ側電極に電気的に接続されたｐ型窒化物半導体層、および
前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に挟まれた活性層、ここで
前記ｎ型窒化物半導体層、前記活性層、ｐ型窒化物半導体層は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体層から形成され、
前記ｎ側電極はアルミニウムから形成され、
前記ｎ側電極はガリウムを含有し、
前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面領域と接しており、
前記表面領域は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【００１９】
１つの実施形態において、前記ｎ側電極は、さらにシリコンを含有する。
【００２０】
１つの実施形態において、前記ｎ側電極は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【００２１】
１つの実施形態において、キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記ｎ側電極に向けて減少する前記表面領域の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【００２２】
本発明は、ｎ型窒化物半導体層および前記ｎ型窒化物半導体層の上に形成された金属層を具備する窒化物半導体構造を形成する方法であって、以下の工程（ｄ）〜（ｆ）を具備する：
（ｄ）  前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、
ここで、前記ｎ型窒化物半導体層はｍ面の主面を有し、
（ｅ）  前記工程（ｄ）の後、前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供する工程、および
（ｆ）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理に供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面に、アルミニウムから形成されている金属層を形成し、前記窒化物半導体構造を得る工程、
ここで、前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面に接する。
【００２３】
１つの実施形態において、前記工程（ｅ）および前記工程（ｆ）の間に、さらに以下の工程（ｅ１）を具備する：
（ｅ１）  前記工程（ｅ）において酸素を含有するガスを用いるプラズマに供された前記ｎ型窒化物半導体層の表面を、酸処理に供する工程。
【００２４】
１つの実施形態において、前記酸処理において、バッファードフッ酸が用いられる。
【００２５】
１つの実施形態において、工程（ｆ）において、前記金属層は、アルミニウムのみからなる。
【００２６】
１つの実施形態において、工程（ｆ）において、前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【００２７】
１つの実施形態において、前記工程（ｆ）の後に、さらに以下の工程（ｇ）を具備する：
（ｇ）  前記窒化物半導体構造を、摂氏４００度以上摂氏６００度以下のシンター処理に供し、前記ｎ型窒化物半導体層に含有されるガリウム原子を前記金属層に拡散させる工程。
【００２８】
１つの実施形態において、工程（ｆ）の後、前記ｎ型窒化物半導体層の表面は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【００２９】
１つの実施形態において、キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少する前記ｎ型窒化物半導体層の表面の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【００３０】
本発明は、窒化物半導体構造であって、以下を具備する：
ｎ型窒化物半導体層、および
前記ｎ型窒化物半導体層に電気的に接続され、かつ前記ｎ型窒化物半導体層の上に形成された金属層、ここで
前記ｎ型窒化物半導体層は、ｍ面の主面を有する窒化物半導体層から形成され、
前記金属層はアルミニウムから形成され、
前記金属層はガリウムを含有し、
前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層の表面と接しており、
前記ｎ型窒化物半導体層の表面は、前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少するキャリア濃度を有する。
【００３１】
１つの実施形態において、前記金属層は、さらにシリコンを含有する。
【００３２】
１つの実施形態において、前記金属層は、前記ｎ型窒化物半導体層と平行な層の形状を有する。
【００３３】
１つの実施形態において、キャリア濃度が前記ｎ型窒化物半導体層の内部から前記金属層に向けて減少する前記ｎ型窒化物半導体層の表面の部分は、１０ナノメートル以上１５０ナノメートル以下の厚みを有する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、ｎ型窒化物半導体層およびｎ側電極の間で低いコンタクト抵抗を有するｍ面窒化物半導体発光素子を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、実施形態による窒化物半導体発光素子の断面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、実施形態による窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ｂに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｃに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２Ｄに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ｅに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、図２Ｆに続く、実施形態の窒化物半導体発光素子を製造する方法に含まれる１工程を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、アルミニウムから形成されたｎ側電極およびｎ型窒化物半導体層の間のバンドギャップを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ｎ型窒化物半導体層中にＮ空孔が形成される場合のバンドギャップを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施形態によるバンドギャップを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１および比較例１による窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較例２および比較例３による窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、参考実施例Ｂ１の平面図を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、参考実施例Ｂ１の断面図を示す図である。
【図６】図６は、参考実施例Ｂ１、参考実施例Ｂ２、および参考比較例Ｂ１による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、参考比較例Ｂ２による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、参考比較例Ｂ３による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは、参考比較例Ｂ４による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図７Ｄ】図７Ｄは、参考比較例Ｂ５による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図７Ｅ】図７Ｅは、参考比較例Ｂ６による電圧−電流特性を示すグラフである。
【図８】図８は、オフ角θを有する基板を示す図である。
【図９】図９は、シンター処理が行われる前の、アルミニウムから形成されたｎ側電極およびｎ−ＧａＮから形成されたｎ型窒化物半導体層のＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図１０】図１０は、シンター処理が行われた後の、アルミニウムから形成されたｎ側電極およびｎ−ＧａＮから形成されたｎ型窒化物半導体層のＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図１１】図１１は、特許文献１に開示されたｍ面窒化物半導体発光素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態が説明される。
【００３７】
まず、図２Ａ〜図２Ｇを参照しながら、本実施形態による窒化物半導体発光素子を製造する方法が説明される。
【００３８】
（工程（ａ））
図２Ａに示されるように、基板１０１が用意される。基板１０１の例は、ａ面の主面を有するサファイヤ基板またはｍ面の主面を有する窒化ガリウム基板である。ｍ面の主面を有する窒化ガリウム単結晶基板が望ましい。基板１０１の上に、ｍ面の主面を有する窒化物半導体層がエピタキシャル成長される限り、ＳｉＣ基板のような他の基板１０１も用いられ得る。
【００３９】
図８に示されるように、基板１０１は、オフ角θを有し得る。オフ角θは、ｍ面の法線方向８１０および主面の法線方向８２０の間に形成される。オフ角θは、０度を超えて、５度以下であり得る。基板１０１がオフ角θを有する場合、基板１０１の表面は、微視的に階段状である。望ましくは、オフ角θは０度である。言い換えれば、基板１０１はオフ角θを有しないことが望ましい。
【００４０】
次に、図２Ｂに示されるように、ｍ面の主面を有するｎ型窒化物半導体層１０２が基板１０１上にエピタキシャル成長される。ｎ型窒化物半導体層１０２に含有されるｎ型ドーパントの例は、シリコンである。
【００４１】
本明細書において用いられる用語「窒化物半導体」とは、化学式ＡｌxＩｎyＧａzＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０＜ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）により表される化合物である。
【００４２】
（工程（ｂ））
図２Ｃに示されるように、活性層１０３がｎ型窒化物半導体層１０２上にエピタキシャル成長される。活性層１０３もまた、ｍ面の主面を有する。
【００４３】
（工程（ｃ））
図２Ｄに示されるように、ｐ型窒化物半導体層１０４が活性層１０３上にエピタキシャル成長される。ｐ型窒化物半導体層１０４もまた、ｍ面の主面を有する。ｐ型窒化物半導体層１０４に含有されるｐ型ドーパントの例は、マグネシウムである。このようにして、ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、およびｐ型窒化物半導体層１０４から構成される窒化物半導体積層構造が得られる。
【００４４】
（工程（ｄ））
次いで、図２Ｅに示されるように、ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、およびｐ型窒化物半導体層１０４の一部が、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスにより除去される。言い換えれば、当該一部は、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスによりドライエッチされる。このようにして、ｎ型窒化物半導体層１０２の表面領域１０２ａが露出される。この表面領域１０２ａは、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスに供されているため、表面領域１０２ａはハロゲンを含有する。
【００４５】
ハロゲンの例は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素である。塩素が望ましい。塩素を含有するガスの例は、塩素ガス、塩化水素ガス、四塩化炭素ガス、塩化フッ素ガス、四塩化ゲルマニウムガス、三塩化ホウ素ガス、またはこれらの混合ガスである。塩素ガスが望ましい。従って、表面領域１０２ａは塩素を含有することが望ましい。
【００４６】
本明細書において用いられる用語「ハロゲンプラズマ処理」とは、ハロゲンを含有するガスを用いるプラズマエッチングプロセスを意味する。
【００４７】
（工程（ｅ））
図２Ｆに示されるように、このようにして露出した表面領域１０２ａは、さらに酸素を含有するガスを用いたプラズマ処理に供される。酸素を含有するガスを用いたプラズマ処理は、本発明の特徴の１つである。
【００４８】
本明細書において用いられる用語「酸素プラズマ処理」とは、酸素を含有するガスを用いるプラズマ処理を意味する。
【００４９】
酸素の例は、酸素分子またはオゾン分子である。酸素分子が望ましい。酸素を含有するガスの例は、酸素ガス、オゾンガス、またはそれらの混合ガスである。酸素ガスが望ましい。
【００５０】
後述される実施例１、比較例１〜比較例３、参考実施例Ａ１〜参考実施例Ｂ２、および参考比較例Ａ１〜参考比較例Ｂ６から理解されるように、本発明の方法は以下の３つの条件（Ａ）、条件（Ｂ）、および条件（Ｃ）を必要とする。
【００５１】
条件（Ａ）：表面領域１０２ａに接するｎ側電極１０９がアルミニウムから形成されること。望ましくは、表面領域１０２ａに接するｎ側電極１０９がアルミニウムのみから形成されること。
【００５２】
条件（Ｂ）：ｎ型窒化物半導体層１０２がｍ面の主面を有すること。
【００５３】
条件（Ｃ）：ハロゲンプラズマ処理によるプラズマエッチングプロセスに供された表面領域１０２ａが、酸素プラズマ処理にさらに供されること。
【００５４】
万一、条件（Ａ）が満たされない場合、参考比較例Ｂ２〜参考比較例Ｂ６から理解されるように、ｎ側電極１０９およびｎ型窒化物半導体層の間のコンタクト抵抗は高い。例えば、チタン層がｎ型窒化物半導体層に接する場合、コンタクト抵抗は高い。
【００５５】
万一、条件（Ｂ）が満たされない場合、酸素プラズマ処理に供された表面領域１０２ａは、酸素プラズマ処理にまだ供されていない表面領域１０２ａよりも高いコンタクト抵抗を有する。比較例２〜比較例３から理解されるように、例えば、表面領域１０２ａがｃ面の主面を有する場合、酸素プラズマ処理は、コンタクト抵抗を増加させる。
【００５６】
万一、条件（Ｃ）が満たされない場合、比較例１から理解されるように、表面領域１０２ａのコンタクト抵抗は低下しない。
【００５７】
このように、条件（Ａ）、条件（Ｂ）、および条件（Ｃ）は不可分である。
【００５８】
参考実施例Ａ１、参考実施例Ａ２、参考比較例Ａ１、および表５から理解されるように、工程（ｅ）における酸素プラズマ処理は、１００ナノメートル〜１５０ナノメートルの深さでの表面領域１０２ａのキャリア濃度を低下させる。一般的に、半導体層へのプラズマ処理は、当該プラズマ処理に供された半導体層の表面からおよそ１０ナノメートルの深さまでの当該半導体層の部分に、なんらかの直接的な影響を与えるであろう。酸素プラズマ処理によってキャリア濃度が低下する表面領域の深さもまた、例えば、おおよそ１０ナノメートルであり得る。言うまでもないが、実施例において実証されているように、その深さは、１０ナノメートル以上であり得る。重要なことは、酸素プラズマ処理によってキャリア濃度が低下する表面領域が形成されることである。
【００５９】
酸素プラズマ処理に供された表面領域１０２ａにおいては、キャリア濃度は、ｎ型窒化物半導体層１０２の内部からｎ側電極１０９に向けて単調に減少している。一方、酸素プラズマ処理に供されなかった表面領域においては、キャリア濃度は一定である。
【００６０】
（工程（ｅ１））
酸素プラズマ処理の後に、表面領域１０２ａは、酸処理に供されることが望ましい。このようにして、表面領域１０２ａの最表面を除去することが望ましい。酸処理は、コンタクト抵抗をさらに低下させる。
【００６１】
具体的には、表面領域１０２ａは、バッファードフッ酸を用いた酸処理に供されることが望ましい。
【００６２】
（工程（ｆ））
図２Ｇに示されるように、このようにして形成された表面領域１０２ａに、ｎ側電極１０９が形成される。ｐ側電極１０８が、ｐ型窒化物半導体層１０４上に形成される。
【００６３】
ｎ側電極１０９は、アルミニウムから形成されている。言い換えれば、ｎ側電極１０９の主成分は、アルミニウムである。１つの実施形態では、ｎ側電極１０９は、アルミニウムから形成されている１層の金属層であり得る。ｎ側電極１０９は、表面領域１０２ａに接する。ｎ側電極１０９はアルミニウムのみからなり得る。
【００６４】
ｎ側電極１０９は、複数の金属層が積層された積層体であり得る。この場合、表面領域１０２ａに接する金属層、すなわち、最下層の金属層が、アルミニウムから形成されている。このように、ｎ側電極１０９は、ｎ型窒化物半導体層１０２と平行な層の形状を有することが望ましい。
【００６５】
（工程（ｇ））
工程（ｆ）の後、得られた窒化物半導体積層構造は、摂氏４００度以上摂氏６００度以下の温度下でシンター処理に供され、マグネシウムのようなｐ側ドーパントおよびシリコンのようなｎ型ドーパントを活性化することが望ましい。
【００６６】
後述される実施例１〜実施例２および比較例１の二次イオン質量分析から理解されるように、窒化物半導体積層構造のシンター処理の間、ｎ型窒化物半導体層１０２からガリウム原子がｎ側電極１０９に拡散される。図９および図１０を参照せよ。この拡散現象は、表面領域１０２ａおよびｎ側電極１０９との間で生じる。このため、シンター処理後は、ｎ側電極１０９は、アルミニウムだけでなく、ガリウムもまた、含有する。同様に、ｎ型窒化物半導体層１０２から、ｎ型不純物、すなわち、シリコンも拡散され得る。従って、ｎ側電極１０９は、さらにシリコンを含有し得る。
【００６７】
望ましくは、アルミニウムのみからなるアルミニウム層が表面領域１０２ａ上に形成された後、シンター処理が行われる。シンター処理後は、ｎ側電極１０９は、アルミニウムから形成され、かつガリウムを含有する。言い換えれば、ｎ側電極１０９は、アルミニウムの主成分を有し、かつ少量のガリウムを含有する。上述したように、ｎ側電極１０９は、少量のシリコンも含有することが望ましい。
【００６８】
ｎ側電極１０９が、複数の金属層が積層された積層体から形成される場合、シンター処理により、アルミニウムの最下層の金属層上に形成された他の金属層に含有される金属成分が、アルミニウムの最下層の金属層に拡散され得る。従って、この場合、シンター処理後、ｎ側電極１０９の最下層の金属層は、アルミニウムから形成され、かつガリウムおよび他の金属を含有し得る。言い換えれば、ｎ側電極１０９の最下層の金属層は、アルミニウムの主成分を有し、かつ少量のガリウムおよび他の金属を含有し得る。
【００６９】
このようにして、図１に示される窒化物半導体発光素子が得られる。
【００７０】
次に、図１に示される窒化物半導体発光素子が説明される。
【００７１】
上述されたように、従来のｍ面窒化物半導体発光素子と同様、本実施形態による窒化物半導体発光素子は、ｎ側電極１０９、ｐ側電極１０８、ｎ型窒化物半導体層１０２、ｐ型窒化物半導体層１０４、および活性層１０３を具備する。ｎ型窒化物半導体層１０２およびｐ型窒化物半導体層１０４は、それぞれ、ｎ側電極１０９およびｐ側電極１０８に電気的に接続されている。活性層１０３は、ｎ型窒化物半導体層１０２およびｐ型窒化物半導体層１０４の間に挟まれている。ｎ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、およびｐ型窒化物半導体層１０４は、ｍ面の主面を有する。
【００７２】
ｎ側電極１０９は、アルミニウムから形成され、かつガリウムを含有する。言い換えれば、ｎ側電極１０９は、アルミニウムの主成分を有し、かつ少量のガリウムを含有する。ｎ側電極１０９は、シリコンを含有し得る。ｎ側電極１０９は、アルミニウムおよびガリウム以外の少量の金属を含有し得る。
【００７３】
参考実施例Ａ１〜参考実施例Ａ２、および参考比較例Ａ１（特に表５を参照）において実証されているように、酸素プラズマ処理の後、表面領域１０２ａは、ｎ型窒化物半導体層１０２の内部からｎ側電極１０９に向けて減少するキャリア濃度を有する。望ましくは、キャリア濃度は、ｎ型窒化物半導体層１０２の内部からｎ側電極１０９に向けて単調に減少する。万一、酸素プラズマ処理が行われなかった場合、キャリア濃度は一定である。
【００７４】
（理論的説明）
以下、本発明の理論が説明される。しかし、本発明者らは、以下の理論に拘束されることを望まない。
【００７５】
図３Ａは、アルミニウムから形成されたｎ側電極およびｎ型窒化物半導体層の間のバンドギャップを示す。図３Ａに示されるように、幅Ｗを有するショットキー障壁がアルミニウムから形成されたｎ側電極およびｎ型窒化物半導体層の間に形成される。
【００７６】
一般的に、ｎ側電極およびｎ型窒化物半導体層との間のコンタクト抵抗を下げるためには、ｎ型窒化物半導体層中にＮ空孔が形成される。特許文献２の段落番号００１２も参照せよ。
【００７７】
図３Ｂは、ｎ型窒化物半導体層中にＮ空孔が形成された場合のバンドギャップを示す。図３Ａとの比較から容易に理解できるように、Ｎ空孔は、ショットキー障壁の幅Ｗを狭くする。このため、図３Ａの場合と比較して、ｎ側電極から供給される電子は、より容易にショットキー障壁を乗り越える。
【００７８】
しかし、後述される実施例１〜実施例２および比較例１の二次イオン質量分析から明らかなように、本実施形態では、Ｇａ空孔が表面領域１０２ａに形成されている。図９および図１０を参照せよ。Ｇａ空孔は、酸素プラズマ処理によって、表面領域１０２ａに形成されている。従って、Ｎ空孔の形成は、本実施形態において得られるコンタクト抵抗の低下という技術的効果を裏付ける根拠にはならない。
【００７９】
図３Ｃは、本実施形態によるバンドギャップを示す。本実施形態では、酸素プラズマ処理によってショットキー障壁の内部に欠陥準位が生成される。ｎ側電極から供給される電子は、これらの欠陥準位を介してｎ型窒化物半導体層に流れる。言い換えれば、トンネル電流が、これらの欠陥準位を介してｎ側電極からｎ型窒化物半導体層に流れる。本発明者らは、酸素プラズマ処理が表面領域１０２ａのキャリア濃度を減少させる理由は、酸素プラズマ処理によって生成された欠陥準位によって一部のキャリアが束縛されるからであると考えている。言い換えれば、酸素プラズマ処理は、一部のドナーを不活性化するのであろう。
【００８０】
（実施例）
以下の実施例を参照しながら、本発明がより詳細に説明される。
【００８１】
以下の実施例および比較例では、有機金属気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という）がエピタキシャル成長法として用いられた。
【００８２】
実施例および比較例では、以下の表１に示される原料が用いられた。
【００８３】
【表１】
2015038968.tif 000003
【００８４】
（実施例１）
実施例１は、図２Ａ〜図２Ｇを参照しながら説明される。まず、図２Ａに示されるように、ｍ面の主面を有するｎ型ＧａＮ基板１０１が用意された。
【００８５】
次に、図２Ｂに示されるように、１マイクロメートルの厚みを有するｎ型ＧａＮ層が、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に、摂氏９４５度の成長温度でエピタキシャル成長された。ｎ型ＧａＮ層は、２．０×１０18ｃｍ-3のシリコン濃度を有していた。このようにして、ｎ型窒化物半導体層１０２が形成された。
【００８６】
図２Ｃに示されるように、活性層１０３が、ｎ型ＧａＮ層上に摂氏７２０度の成長温度でエピタキシャル成長された。より詳細には、活性層１０３は、６ナノメートルの厚みを有する３層のＩｎxＧａ1-xＮ層（ｘ＝０．１６）および１２ナノメートルの厚みを有する３層のＧａＮ層を、互い違いに積層することにより形成された。
【００８７】
続いて、７５ナノメートルの厚みを有するアンドープＧａＮ層（図示せず）が活性層１０３上にエピタキシャル成長された。
【００８８】
次に、ｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層（ｘ＝０．１０、ｙ＝０、ｚ＝０．９０）が、アンドープＧａＮ層に摂氏８９０度の成長温度でエピタキシャル成長された。ｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層は、２０ナノメートルの厚みを有していた。ｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層は、およそ５．０×１０18ｃｍ-3〜１．０×１０19ｃｍ-3のマグネシウム濃度を有していた。このｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層（ｘ＝０．１０、ｙ＝０、ｚ＝０．９０）は、オーバーフロー抑制層として機能した。より詳細には、ｎ側電極１０９から活性層１０３に供給された過剰な電子は、ｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層によってブロックされ、活性層１０３に戻された。
【００８９】
さらに、８５ナノメートルの厚みを有するｐ型ＧａＮ層が、ｐ型Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ層上に、摂氏８９０度の成長温度でエピタキシャル成長された。このようにして、図２Ｄに示されるように、ｐ型窒化物半導体層１０４が形成された。
【００９０】
次に、図２Ｅに示されるように、図２Ｄに示される窒化物半導体積層構造の一部が、ハロゲンプラズマ処理によりドライエッチングされた。このようにして、ｐ型窒化物半導体層１０４、活性層１０３、およびｎ型窒化物半導体層の一部が除去され、ｎ型窒化物半導体層１０２の表面上には表面領域１０２ａを露出させた。言うまでもないが、この表面領域１０２ａは、ハロゲンプラズマ処理に供されていた。
【００９１】
表２は、ハロゲンプラズマ処理によるドライエッチングの条件を示す。
【００９２】
【表２】
2015038968.tif 000004
【００９３】
ハロゲンプラズマ処理によるドライエッチングの後、ＳｉＯ2保護膜およびフォトレジスト膜（両者とも図示せず）が窒化物半導体積層構造に形成された。これらのＳｉＯ2保護膜およびフォトレジスト膜は、表面領域１０２ａを被覆していなかった。
【００９４】
次いで、図２Ｆに示されるように、表面領域１０２ａは酸素プラズマ処理に供された。
【００９５】
表３は、酸素プラズマ処理の条件を示す。
【００９６】
【表３】
2015038968.tif 000005
【００９７】
さらに、表面領域１０２ａは、３０分間、バッファードフッ酸（ＮＨ4Ｆ：ＨＦ＝１０：１）を用いた酸処理に供された。その後、表面領域１０２ａは、２分間、純水を用いて洗浄された。
【００９８】
図２Ｇに示されるように、５００ナノメートルの厚みを有するアルミニウム層が表面領域１０２ａ上に、真空蒸着法により形成された。一方、４００ナノメートルの厚みを有する銀層がｐ型窒化物半導体層１０４上に真空蒸着法により形成された。
【００９９】
その後、窒化物半導体積層構造は、摂氏５００度の温度下で２０分間、シンター処理に供された。
【０１００】
最後に、アルミニウム層および銀層の上に、４０ナノメートルの厚みを有するチタン層および７５０ナノメートルの厚みを有する金層が、真空蒸着法により形成された。このようにして、実施例１による窒化物半導体発光素子が得られた。
【０１０１】
（実施例２）
バッファードフッ酸を用いた酸処理が行われなかったこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。
【０１０２】
（比較例１）
酸素プラズマ処理が行われなかったこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。
【０１０３】
（比較例２）
ｍ面ＧａＮ基板に代えてｃ面ＧａＮ基板が用いられたこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。言うまでもないが、比較例２においては、ｐ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、およびｎ型窒化物半導体層１０４は、ｃ面の主面を有する。
【０１０４】
（比較例３）
ｍ面ＧａＮ基板に代えてｃ面ＧａＮ基板が用いられたこと、および酸素プラズマ処理が行われなかったこと以外は、実施例１と同様の実験が行われた。言うまでもないが、比較例３においても、ｐ型窒化物半導体層１０２、活性層１０３、およびｎ型窒化物半導体層１０４は、ｃ面の主面を有する。
【０１０５】
（電流−電圧特性の測定）
実施例１、比較例１〜比較例３による窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性が測定された。図４Ａは、実施例１および比較例１による窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性を示す。図４Ｂは、比較例２〜比較例３による窒化物半導体発光素子の電流−電圧特性を示す。
【０１０６】
以下の表４は、電流−電圧特性から算出された２５０ミリアンペアおよび３５０ミリアンペアの間での直列抵抗値を示す。
【０１０７】
【表４】
2015038968.tif 000006
【０１０８】
図４Ａおよび表４から明らかなように、表面領域１０２ａがｍ面の主面を有し、かつハロゲンプラズマ処理によるドライエッチングに供された表面領域１０２ａがさらに酸素プラズマ処理に供される場合には、抵抗値が低くなる。一方、表面領域１０２ａがｍ面の主面を有していても、表面領域１０２ａが酸素プラズマ処理に供されない場合には、抵抗値が高いままである。
【０１０９】
図４Ｂおよび表４から明らかなように、表面領域１０２ａがｃ面の主面を有し、かつハロゲンプラズマ処理によるドライエッチングに供された表面領域１０２ａが酸素プラズマ処理に供される場合には、抵抗値が高くなる。このｃ面の現象は、ｍ面の場合とは正反対である。よって、表面領域１０２ａがｃ面の主面を有する場合には、当業者は、ハロゲンプラズマ処理によるドライエッチングに供された表面領域１０２ａを酸素プラズマ処理に供しないことは図４Ｂから明らかであろう。
【０１１０】
（二次イオン質量分析）
実施例１、実施例２、および比較例１による窒化物半導体発光素子が、二次イオン質量分析（以下、「ＳＩＭＳ」という）測定に供された。図９は、シンター処理が行われる前の、アルミニウムから形成されたｎ側電極１０９およびｎ−ＧａＮから形成されたｎ型窒化物半導体層１０２のＳＩＭＳプロファイルを示す。図１０は、シンター処理が行われた後の、アルミニウムから形成されたｎ側電極１０９およびｎ−ＧａＮから形成されたｎ型窒化物半導体層１０２のＳＩＭＳプロファイルを示す。
【０１１１】
図９および図１０から明らかなように、比較例１による窒化物半導体発光素子と比較して、実施例１および実施例２による窒化物半導体発光素子においては、より多くの量のガリウム原子が、ｎ型窒化物半導体層１０２からｎ側電極１０９に拡散した。このことは、より多くの量のガリウム空孔が、実施例１および実施例２による窒化物半導体発光素子に含まれるｎ型窒化物半導体層１０２に形成されたことを示唆している。
【０１１２】
（キャリア濃度の測定）
（参考実施例Ａ１）
参考実施例Ａ１では、１マイクロメートルの厚みを有するｎ型ＧａＮ層が、ｍ面の主面を有するｎ型ＧａＮ基板上に、摂氏９４５度の成長温度下でエピタキシャル成長された。ｎ型ＧａＮ層は、２．０×１０18ｃｍ-3のシリコン濃度を有していた。
【０１１３】
次に、表３に示される条件下で、ｎ型ＧａＮ層が酸素プラズマ処理に供された。その後、ｎ型ＧａＮ層の表面は、３０分間、バッファードフッ酸（ＮＨ4Ｆ：ＨＦ＝１０：１）を用いた酸処理に供された。酸処理の後、ｎ型ＧａＮ層の表面は、２分間、純水を用いて洗浄された。
【０１１４】
容量−電圧測定法（以下、「Ｃ−Ｖ測定法」という）により、１００ナノメートル、１２５ナノメートル、１５０ナノメートル、１７５ナノメートル、および２００ナノメートルの深さでのキャリア濃度が測定された。非特許文献１〜非特許文献４は、Ｃ−Ｖ測定法の詳細を開示している。
【０１１５】
（参考実施例Ａ２）
ｎ型ＧａＮ層がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供されなかったこと以外は、参考実施例Ａ１と同様の実験が行われた。
【０１１６】
（参考比較例Ａ１）
ｎ型ＧａＮ層が酸素プラズマ処理に供されなかったこと、およびｎ型ＧａＮ層がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供されなかったこと以外は、参考実施例Ａ１と同様の実験が行われた。
【０１１７】
以下の表５は、参考実施例Ａ１、参考実施例Ａ２、および参考比較例Ａ１によるｎ型窒化物半導体層のキャリア濃度を示す。表５から明らかなように、酸素プラズマ処理は、１００ナノメートル〜１５０ナノメートルの深さでのｎ型窒化物半導体層のキャリア濃度を低下させる。このため、酸素プラズマ処理に供されたｎ型窒化物半導体層、すなわち、参考実施例Ａ１および参考実施例Ａ２によるｎ型窒化物半導体層は、酸素プラズマ処理に供されなかったｎ型窒化物半導体層、すなわち、参考比較例Ａ１によるｎ型窒化物半導体層よりも低いキャリア濃度を有する。
【０１１８】
【表５】
2015038968.tif 000007
【０１１９】
参考実施例Ａ１〜参考実施例Ａ２および参考比較例Ａ１から理解されるように、酸素プラズマ処理が行われた場合、キャリア濃度は、ｎ型窒化物半導体層の内部からｎ型窒化物半導体層の表面に向けて単調に減少している。一方、酸素プラズマ処理が行われなかった場合、キャリア濃度は深さ方向に沿って一定である。
【０１２０】
（電流−電圧特性の測定）
（参考実施例Ｂ１）
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、参考実施例Ｂ１の平面図および断面図を示す。
【０１２１】
参考実施例Ｂ１では、１マイクロメートルの厚みを有するｎ型ＧａＮ層８００が、ｍ面の主面を有するｎ型ＧａＮ基板（図５Ａおよび図５Ｂには図示せず）上に、摂氏９４５度の成長温度下でエピタキシャル成長された。ｎ型ＧａＮ層８００は、２．０×１０18ｃｍ-3のシリコン濃度を有していた。
【０１２２】
次に、表３に示される条件下で、ｎ型ＧａＮ層８００が酸素プラズマ処理に供された。その後、ｎ型ＧａＮ層８００の表面は、３０分間、バッファードフッ酸（ＮＨ4Ｆ：ＨＦ＝１０：１）を用いた酸処理に供された。酸処理の後、ｎ型ＧａＮ層８００の表面は、２分間、純水を用いて洗浄された。最後に、アルミニウムから形成される第１ｎ側電極層８０２ａおよび第２ｎ側電極層８０２ｂが、真空蒸着法によりｎ型ＧａＮ層８００上に形成された。
【０１２３】
図５Ａに示されるように、第１ｎ側電極層８０２ａは、１００マイクロメートルの幅Ｗ１を有していた。第１ｎ側電極層８０２ａは、２００マイクロメートルの長さＬ１を有していた。第１ｎ側電極層８０２ａおよび第２ｎ側電極層８０２ｂの間の間隔Ｉ１は、２０マイクロメートルであった。図５Ｂに示されるように、第１ｎ側電極層８０２ａは、０．４マイクロメートルの厚みＴ１を有していた。第２ｎ側電極層８０２ｂは、第１ｎ側電極層８０２ａと同一の形状を有していた。
【０１２４】
図５Ａに示されるように、第１ｎ側電極層８０２ａおよび第２ｎ側電極層８０２ｂの間の電流−電圧特性が測定された。
【０１２５】
（参考実施例Ｂ２）
ｎ型ＧａＮ層８００がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供されなかったこと以外は、参考実施例Ｂ１と同様の実験が行われた。
【０１２６】
（参考比較例Ｂ１）
ｎ型ＧａＮ層８００が酸素プラズマ処理に供されなかったこと、およびｎ型ＧａＮ層８００がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供されなかったこと以外は、参考実施例Ｂ１と同様の実験が行われた。
【０１２７】
図６は、参考実施例Ｂ１、参考実施例Ｂ２、および参考比較例Ｂ１による電圧−電流特性を示す。
【０１２８】
図６から明らかなように、ｎ型ＧａＮ層８００がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供されなかった場合（参考実施例Ｂ２を参照せよ）でも、ｎ型ＧａＮ層８００がバッファードフッ酸を用いた酸処理に供された場合（参考実施例Ｂ１を参照せよ）と同様に、抵抗は低い。
【０１２９】
一方、ｎ型ＧａＮ層８００が酸素プラズマ処理に供されなかった場合（参考比較例Ｂ１を参照せよ）には、抵抗は高い。
【０１３０】
図６から理解されるように、酸素プラズマ処理は、ｍ面窒化物半導体層およびアルミニウムから形成される電極層との間のコンタクト抵抗を低下させる。
【０１３１】
（参考比較例Ｂ２〜参考比較例Ｂ６）
表６に示される材料から形成される第１ｎ側電極層８０２ａおよび第２ｎ側電極層８０２ｂが、アルミニウムから形成されるものに代えて用いられたこと以外は、参考実施例Ｂ１と同様の実験が行われた。いうまでもなく、参考比較例Ｂ２〜参考比較例Ｂ６においても、ｎ型ＧａＮ層８００は酸素プラズマ処理に供された。第１ｎ側電極層８０２ａおよび第２ｎ側電極層８０２ｂの間の電流−電圧特性が、図５Ａに示されるように測定された。
【０１３２】
【表６】
2015038968.tif 000008
【０１３３】
図７Ａ〜図７Ｅは、それぞれ、参考比較例Ｂ２〜参考比較例Ｂ６による電流−電圧特性を示す。
【０１３４】
図６および図７Ａ〜図７Ｅから理解されるように、電極層の材料がアルミニウムである場合には、抵抗は低い。一方、電極層の材料がアルミニウム以外の他の金属である場合には、抵抗は高い。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明による窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体発光ダイオードまたは窒化物半導体レーザである。窒化物半導体発光ダイオードが望ましい。本発明による窒化物半導体発光ダイオードは、照明装置に組み込まれる。望ましくは、本発明による窒化物半導体発光素子は、自動車用ヘッドライトに組み込まれる。
【符号の説明】
【０１３６】
１０１  基板
１０２  ｎ型窒化物半導体層
１０２ａ  表面領域
１０３  活性層
１０４  ｐ型窒化物半導体層
１０８  ｐ側電極
１０９  ｎ側電極
８００  ｎ型ＧａＮ層
８０２ａ  第１ｎ側電極層
８０２ｂ  第２ｎ側電極層
８１０  ｍ面の法線方向
８２０  主面の法線方向
１０  基板
２１  ｎ型窒化物半導体層
２２  活性層
２３  ｐ型窒化物半導体層
３０  ｎ側電極
４０  ｐ側電極
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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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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