(57)【要約】【課題】  １つの発光素子で複数波長の光を発することができ、且つ各発光層が互いに電気的に独立に制御可能に入出力電極が設けられていることにより各発光層の輝度を自由に調整できる発光素子及び発光装置を得ること。【解決手段】  発光素子は、第１の発光層４を含む第１の半導体層１４と、第２の発光層１０を含む第２の半導体層１５とが導電層８を介して積層され、第１及び第２の半導体層１４，１５はそれぞれ、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３，９と、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層４，１０と、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１とが順次形成されており、導電層８は第１の半導体層１４の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５に対して非オーミック接触であり、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に対してオーミック接触である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光を発する第１の発光層を含む第１の半導体層と、第２の波長の光を発する第２の発光層を含む第２の半導体層とが導電層を介して積層されており、前記第１及び第２の半導体層はそれぞれ、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層と、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層と、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次形成されており、前記導電層は、前記第１の半導体層の前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対しては非オーミック接触を形成し、前記第２の半導体層の前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対してはオーミック接触を形成することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記導電層は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｈｆ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物から成ることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１の半導体層は、前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に一方の電極、前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成され、前記第２の半導体層は、前記導電層に一方の電極、前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成されており、前記第１及び第２の半導体層は互いに電気的に独立に制御されることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
絶縁性基板の一主面上に、前記第１の半導体層と前記導電層と前記第２の半導体層が順次積層された請求項１乃至３のいずれかの発光素子が形成されている発光装置であって、前記第１及び第２の半導体層の前記各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、前記第１の半導体層の前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極が設けられ、前記第２の半導体層の前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に前記導電層から成る第１導電型電極が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
導電性基板の一主面上に、前記第１の半導体層と前記導電層と前記第２の半導体層が順次積層された請求項１乃至３のいずれかの発光素子が形成されている発光装置であって、前記第１及び第２の半導体層の前記各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、前記第１の半導体層の前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極を兼ねる導電性基板が電気的に接続されており、前記第２の半導体層の前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に前記導電層から成る第１導電型電極が設けられていることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体等を用いた発光素子及び発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学式ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導体は、ＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＮと、ＡｌＧａＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＧａＩｎＮ等との混晶を形成することができる。このような混晶は、その組成を選択することによりバンドギャップを変化させることができ、可視光領域から紫外光領域までの発光が可能であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子の材料として検討されており、また一部実用化が成されている。また、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）等の電子デバイスの半導体材料としても検討されており、高出力高周波素子として期待されており、開発が進められている。
【０００３】
一般に、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子は、図１に示すように、例えばサファイア基板１上に、バッファ層２、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層３、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層４及びｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層５を積層した半導体層が形成されている。ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層３の上面の一部は露出されており、その露出部にｎ型電極６が形成され、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層４上にｐ型電極７が形成されており、発光層４から単一波長の光を発する。
【０００４】
近年、例えば記録密度の異なるＣＤとＤＶＤの両方の再生を実現する光源としてのＬＤや、演色性の優れた白色ＬＥＤの作製を目的として、それぞれ異なる波長の光を発する複数の発光層を有する発光素子や発光装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【特許文献１】特開２００１−２３０５０２号公報
【特許文献２】特開２００２−０４３６２４号公報
【特許文献３】特開２００２−１７６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている、発光波長の異なる複数の発光素子が接着層により接合されて積層されている発光素子においては、発光素子同士の接合プロセスにおけるダメージが懸念され、製造コストも大きくなる。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている、複数の発光層に対して共通の電極を設ける発光素子においては、各発光素子の輝度を調整することができないため、１つの発光素子からはある特定の色の光しか発することができない。
【０００７】
また、特許文献３に開示されている、単一発光層から複数の波長の光を発する発光素子においては、複数の発光層に共通の電極を設けているため、各発光素子の輝度を調整することができず、１つの発光素子からはある特定の色の光しか発することができない。また、２つの異なる波長の発光層間において、短波長を発する発光層からの発光は長波長を発する発光層で吸収されるという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、１つの発光素子で複数波長の光を発することができ、且つ各発光層が互いに電気的に独立に制御可能に入出力電極が設けられていることによって、各発光層の輝度を自由に調整できる発光素子及び発光装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発光素子は、第１の波長の光を発する第１の発光層を含む第１の半導体層と、第２の波長の光を発する第２の発光層を含む第２の半導体層とが導電層を介して積層されており、第１及び第２の半導体層はそれぞれ、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層と、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層と、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次形成されており、導電層は、第１の半導体層の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対しては非オーミック接触を形成し、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対してはオーミック接触を形成することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の発光素子は好ましくは、前記導電層は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｈｆ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物から成ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の発光素子は好ましくは、前記第１の半導体層は、前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に一方の電極、前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成され、前記第２の半導体層は、前記導電層に一方の電極、前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成されており、前記第１及び第２の半導体層は互いに電気的に独立に制御されることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の発光装置は、絶縁性基板の一主面上に、第１の半導体層と導電層と第２の半導体層が順次積層された上記本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、第１の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極が設けられ、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に導電層から成る第１導電型電極が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の発光装置は、導電性基板の一主面上に、第１の半導体層と導電層と第２の半導体層が順次積層された上記本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、第１の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極を兼ねる導電性基板が電気的に接続されており、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に導電層から成る第１導電型電極が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光素子は、第１の波長の光を発する第１の発光層を含む第１の半導体層と、第２の波長の光を発する第２の発光層を含む第２の半導体層とが導電層を介して積層されており、第１及び第２の半導体層はそれぞれ、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層と、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層と、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層とが順次形成されていることから、１つの発光素子で異なる２波長の光を発することができるため、発光波長の異なる複数の発光素子が接着層により接合されて積層されている従来の発光素子と比較すると、発光素子同士の接合プロセス時のダメージによる発光強度の低下等の特性劣化をなくすことができる。
【００１５】
また、導電層は、第１の半導体層の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対しては非オーミック接触を形成し、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に対してはオーミック接触を形成することから、導電層は、第１の半導体層に対しては電位障壁層として機能し、第２の半導体層に対しては電極層として機能することができる。従って、後工程で別個に電極を蒸着や熱処理等によって新たに形成する必要は無く、導電層をそのまま第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層用の電極として用いることができる。
【００１６】
さらに、単に導電層を挿入するだけで、上記のように電気伝導方向の制御が可能となり、各発光層は互いに電気的に独立して制御することができるものとなる。
【００１７】
また、本発明の発光素子は好ましくは、導電層は、化学式ＸＢ２（ただし、ＸはＴｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｈｆ及びＺｒのうち少なくとも１種を含む。）で表される二硼化物から成ることが好ましい。この場合、窒化ガリウム系化合物半導体と格子整合性に優れる二硼化物から成る導電層を、第１の半導体層と第２の半導体層の間に挿入するので、導電層上に成長させる第２の半導体層の結晶品質を損なうことなしに複数波長の光を発する発光素子を作製できる。
【００１８】
また、本発明の発光素子は好ましくは、第１の半導体層は、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に一方の電極、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成され、第２の半導体層は、導電層に一方の電極、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に他方の電極が形成されており、第１及び第２の半導体層は互いに電気的に独立に制御されることから、複数の発光層に対して共通の電極を設ける従来の構成と比較すると、各発光層は互いに電気的に独立して制御することができ、それぞれ輝度を自由に調整できるものとなる。
【００１９】
また、本発明の発光装置は、絶縁性基板の一主面上に、第１の半導体層と導電層と第２の半導体層が順次積層された上記本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、第１の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極が設けられ、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に導電層から成る第１導電型電極が設けられていることから、第１の半導体層に対しては電位障壁層として機能し、第２の半導体層に対しては電極層として機能する導電層を用いて、積層型の独立制御可能な多波長発光素子を容易に構成することができる。また、一般に用いられているサファイア基板等を用いて本発明の発光装置を作製すれば、特に高度な技術を使わずとも、一般に用いられているエピタキシャル法等によるデバイスプロセスを用いて、比較的容易に多波長発光素子を作製することができる。
【００２０】
また、本発明の発光装置は、導電性基板の一主面上に、第１の半導体層と導電層と第２の半導体層が順次積層された上記本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第２導電型電極がそれぞれ設けられ、第１の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に第１導電型電極を兼ねる導電性基板が電気的に接続されており、第２の半導体層の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に導電層から成る第１導電型電極が設けられていることから、第１の半導体層に対しては電位障壁層として機能し、第２の半導体層に対しては電極層として機能する導電層を用いて、積層型の独立制御可能な多波長発光素子を容易に構成することができる。また、ＳｉＣ，ＧａＮ，Ｓｉ，ＺｒＢ２等から成る基板を用いて本発明の発光装置を作製すれば、特に高度な技術を使わずとも、一般に用いられているエピタキシャル法等によるデバイスプロセスを用いて、比較的容易に多波長発光素子を作製することができる。
【００２１】
さらに、本発明の発光素子及び発光装置は、導電層を２層以上積層することも可能であることから、３波長以上の光を発する多波長発光素子の作製が可能となる。そのため、例えば赤色ＬＥＤが窒化ガリウム系化合物半導体により実現すれば、１つの発光素子によって演色性の優れた白色ＬＥＤを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の発光素子及び発光装置について詳細に説明する。
【００２３】
図２は本発明の発光素子について実施の形態の一例を示す模式的な縦断面図である。図２において、１４は第１の半導体層、１５は第２の半導体層、８は導電層である。また、１はサファイア等から成る絶縁性基板、２はバッファ層、３，９は第１導電型（例えばｎ型）窒化ガリウム系化合物半導体層、５，１１は第２導電型（例えばｐ型）窒化ガリウム系化合物半導体層、４，１０は発光層、６はｎ型電極、７，１２はｐ型電極、１３はパッド電極である。
【００２４】
本発明の発光素子は、第１の波長の光を発する第１の発光層４を含む第１の半導体層１４と、第２の波長の光を発する第２の発光層１０を含む第２の半導体層１５とが導電層８を介して積層されており、第１及び第２の半導体層１４，１５はそれぞれ、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３，９と、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層４，１０と、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１とが順次形成されており、導電層８は、第１の半導体層１４の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５に対しては非オーミック接触を形成し、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に対してはオーミック接触を形成する構成である。
【００２５】
図２に示すように、本発明の発光素子は、発光層４を含むエピタキシャル成長させた第１の半導体層１４と、発光層１０を含むエピタキシャル成長させた第２の半導体層１５が、導電層８を介して積層されている。
【００２６】
第１の半導体層１４の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の上面の一部が露出するように、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５及び発光層４の一部がエッチング除去されており、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の上面の露出部に、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３と良好なオーミック接続が取れる材質から成る第１導電型電極６が形成されている。また、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５の上面には、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５と良好なオーミック接続が取れる材質から成る第２導電型電極７が形成されている。
【００２７】
また、導電層８の表面の一部が露出するように、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９、発光層１０及び第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層１１の一部がエッチング除去されており、導電層８の表面の露出部に、導電層８と良好な電気伝導を取ることができる材質からなるパッド電極１３が形成されている。
【００２８】
第１導電型電極６は、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３と良好なオーミック接続がとれる材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いるのがよい。具体的には、第１導電型電極６の材質は、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），インジウム（Ｉｎ），錫（Ｓｎ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），バナジウム（Ｖ），白金（Ｐｔ），鉛（Ｐｂ），ベリリウム（Ｂｅ），酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３），金−シリコン合金（Ａｕ−Ｓｉ合金），金−ゲルマニウム合金（Ａｕ−Ｇｅ合金），金−亜鉛合金（Ａｕ−Ｚｎ合金），金−ベリリウム合金（Ａｕ−Ｂｅ合金）等がよい。これらの中でも、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）は、発光層４が発光する青色光（波長４５０ｎｍ）〜紫外光（波長３５０ｎｍ）の光に対して反射率が高いので好適である。また、アルミニウム（Ａｌ）は第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３とのオーミック接続の点でも特に好適である。また、上記材料の中から選択した層を複数層積層したものとしても構わない。
【００２９】
第２導電型電極７，１２は、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１と良好なオーミック接続がとれ、かつ発光層４，１０からの光を透過させる材質から成る表面が滑らかな層状のものを用いるのがよい。具体的には、第２導電型電極７，１２の材質としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ），酸化錫（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物系のものが使用されるが、これらの中でも特に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）は紫外光から青色光に対して高い透過率を有するだけでなく、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１とのオーミック接続の点でも特に好適である。
【００３０】
パッド電極１３は、例えばチタン（Ｔｉ）層、またはチタン（Ｔｉ）層を下地層として金（Ａｕ）層を積層したものを用いればよい。
【００３１】
また、第１及び第２の半導体層１４，１５は、発光層４，１０をそれぞれ第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３，９と第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１とで挟んだものとしている。
【００３２】
また、発光層４，１０は、禁制帯幅の広い障壁層と禁制帯幅の狭い井戸層とから成る量子井戸構造が複数回繰り返し規則的に積層された多層量子井戸構造（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）としてもよい（図示せず）。
【００３３】
本発明の発光素子は、１つの発光素子で異なる２波長の光を発することができるため、発光波長の異なる複数の発光素子が接着層により接合されて積層されている従来の発光素子と比較すると、発光素子同士の接合プロセス時のダメージによる発光強度の低下等の特性劣化をなくすことができる。
【００３４】
第１の半導体層１４は、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３に一方の電極（第１導電型電極６）、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５に他方の電極（第２導電型電極）が形成され、第２の半導体層１５は、導電層８に一方の電極（パッド電極１３）、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層１１に他方の電極（第２導電型電極１２）が形成されており、第１及び第２の半導体層１４，１５は互いに電気的に独立に制御される構成であることが好適である。即ち、第１導電型電極６と第２導電型電極７、及びパッド電極１３と第２導電型電極１２のそれぞれの組を、互いに電気的に独立に順方向バイアス電圧を印加して制御することによって、それぞれの発光層４，１０からの発光の輝度を独立に自由に変化させられる。
【００３５】
また、導電層８は、第１の半導体層１４の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５に対しては非オーミック接触を形成し、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に対してはオーミック接触を形成するが、導電層８は、その上に窒化ガリウム系化合物半導体層がエピタキシャル成長し得るものであればよい。この場合、窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２単結晶からなる導電層８を使用することが好ましい。また、ＺｒＢ２単結晶から成る導電層８において、Ｚｒの一部がＴｉに置換されているものであってもよい。また、ＺｒＢ２単結晶から成る導電層８において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＴｉ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ａｌ等を含んでいても構わない。
【００３６】
導電層８は、例えばＺｒＢ2から成る場合、第１の半導体層１４の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５に対しては非オーミック接触を形成するために電位障壁層として機能し、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に対しては、比接触抵抗が１×１０-2Ω・ｃｍ2以下のオーミック接触が得られる電極層として機能する。即ち、ＺｒＢ2の仕事関数は３．５〜４．５ｅＶ程度であり、仕事関数が４．２ｅＶ程度のＧａＮ等から成る第１導電型（ｎ型）窒化ガリウム系化合物半導体層９に対しては、比較的小さな仕事関数差であり、従って第１導電型（ｎ型）窒化ガリウム系化合物半導体層９に対してはオーミック接触を形成する。また、仕事関数が５．０ｅＶ程度、またはそれ以上である第２導電型（ｐ型）窒化ガリウム系化合物半導体５に対しては、比較的大きな仕事関数差であり、従って第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体５に対しては非オーミック接触となる。以上より、電流は、導電層８から第１の半導体層１４の第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５には流れずに、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に流れる。
【００３７】
また、後工程で別個に電極を蒸着や熱処理等によって新たに形成する必要は無く、導電層８をそのまま第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９用の電極として用いることができる。
【００３８】
導電層８の厚みは、２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度がよく、２０ｎｍ未満では、平坦な単結晶膜が得られないため不適であり、また、１００ｎｍを超えると、導電層の成長レートや素子実装時のチップ高さなどを考慮すると不適である。
【００３９】
次に、本発明の発光装置の製造方法について以下に説明する。具体的には図２に示すように、サファイア等から成る絶縁性基板１上に、第１の半導体層１４、導電層８、第２の半導体層１５を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によってエピタキシャル成長させる。第１の半導体層１４及び第２の半導体層１５は、発光層４，１０を第１導電型半導体層３，９及び第２導電型半導体層５，１１で挟んだものである。
【００４０】
図２の発光装置は、絶縁性基板１の一主面上に、第１の半導体層１４と導電層８と第２の半導体層１５が順次積層された本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層１４，１５の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１２に第２導電型電極７，１２がそれぞれ設けられ、第１の半導体層１４の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３に第１導電型電極６が設けられ、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に導電層８から成る第１導電型電極が設けられている構成である。
【００４１】
図２の構成において、導電層８は、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に電流を注入するための第１導電型電極として機能する。
【００４２】
なお、以下の本実施の形態の説明においては、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とするが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とすることもできる。
【００４３】
まず、第１の半導体層１４を成長させる。サファイアから成る絶縁性基板１上に、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３を、ＡｌＮ，ＧａＮ，これらの混晶であるＡｌＧａＮ等から成るバッファ層２を介して成長させる。第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３は、例えば、絶縁性基板１の温度を９５０〜１１５０℃とし、窒化ガリウム（ＧａＮ）層を数μｍ程度（例えば１〜５μｍ）の厚さで形成すればよい。この際、第１導電型とするためにＳｉをドープする。
【００４４】
また、発光層４を成す多重量子井戸層は、絶縁性基板１の温度を７００℃程度とし、厚さ５〜５０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ）から成る障壁層と、厚さ１〜２０ｎｍ程度の窒化インジウムガリウム（Ｉｎ０．１１Ｇａ０．８９Ｎ）から成る井戸層を順次積層し、その上にそれらと同じ厚さ及び同じ組成の障壁層と井戸層とを、例えば３回繰り返し形成して、最後に同じ厚さ及び同じ組成の井戸層と障壁層を形成すればよい。
【００４５】
また、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５は、第１の第２導電型クラッド層、第２の第２導電型クラッド層、第２導電型コンタクト層を順次積層して成る。
【００４６】
第１の第２導電型クラッド層は、絶縁性基板１の温度を７００℃程度とし、多層量子井戸層の障壁層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ）層を、１０〜１００ｎｍ程度の厚さで形成する。
【００４７】
第２の第２導電型クラッド層は、絶縁性基板１の温度を８２０℃程度とし、第１の第２導電型クラッド層上に、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎ）層を５０〜３００ｎｍ程度の厚さで形成する。
【００４８】
第２導電型コンタクト層は、絶縁性基板１の温度を８２０〜１０５０℃程度とし、第２の第２導電型クラッド層上に、窒化ガリウム（ＧａＮ）層を、５〜５０ｎｍ程度の厚さで形成する。なお、第２導電型不純物元素としては、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ）等が添加される。
【００４９】
次に、第１の半導体層１４上に化学式ＸＢ２で表される二硼化物単結晶から成る導電層８をエピタキシャル成長する。二硼化物単結晶から成る導電層８は、ＺｒＢ２，ＭｇＢ２，ＨｆＢ２等からなるが、窒化ガリウム系化合物半導体層との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２を導電層８として使用することが好ましい。また、ＺｒＢ２から成る導電層において、Ｚｒの一部がＭｇ，Ａｌ，Ｈｆ等に置換されているものであってもよい。また、ＺｒＢ２単結晶において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＭｇ，Ａｌ，Ｈｆ等を含んでいても構わない。二硼化物単結晶から成る導電層８を成長するための原料は、化学式Ｚｒ（ＢＨ4）4、Ｈｆ（ＢＨ4）4、Ｍｇ（ＢＨ4）2で表されるメタル・ボロヒドレード原料が供給効率の点から好ましい。
【００５０】
次に、第２の半導体層１５を成長させる。二硼化物単結晶から成る導電層８上には、窒化ガリウム系化合物半導体をエピタキシャル成長させることができる。
【００５１】
なお、導電層８上に窒化ガリウム系化合物半導体層をエピタキシャル成長する際、バッファ層は、窒化ガリウム系化合物半導体と二硼化物単結晶との格子定数や熱膨張係数が近い場合は必ずしも形成する必要はないが、例えばバッファ層（図示せず）として、ＧａＮ，ＡｌＮ，これらの混晶であるＡｌＧａＮ等を、４００℃〜８００℃の成長温度で成長させても良い。
【００５２】
また、第２の半導体層１５の発光層１０のＩｎ組成は、第１の半導体層１４の発光層４のそれより大きいことが好ましい。これは、ＩｎＮがＧａＮより成長温度が低いために、Ｉｎ組成のより高い層（発光層１０）を高温に曝す時間を減らし、ＩｎＧａＮ層の品質の劣化を抑制するという効果がある。
【００５３】
次に、第１の半導体層１４の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の上面の一部が露出するように、発光層４及び第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５の一部をエッチング除去し、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の上面の露出部に、チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層からなる第１導電型電極６を形成する。
【００５４】
また、第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１の上面に、Ｎｉ層，Ａｕ層を積層したもの、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層等から成る第２導電型電極７，１２を形成する。
【００５５】
さらに、ワイヤボンディングやプローバ測定を行うために、第１導電型電極を兼ねる導電層８の上面にパッド電極１３を設けてもよい。パッド電極１３としては、Ｔｉ層，Ａｕ層を積層したもの等を使用することができる。
【００５６】
なお、本発明の発光装置は、図３に示すように、導電性基板１６を用いても良い。
【００５７】
図３の発光装置は、導電性基板１６の一主面上に、第１の半導体層１４と導電層８と第２の半導体層１５が順次積層された上記本発明の発光素子が形成されている発光装置であって、第１及び第２の半導体層１４，１５の各第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層５，１１に第２導電型電極７，１２がそれぞれ設けられ、第１の半導体層１４の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３に第１導電型電極を兼ねる導電性基板１６が電気的に接続されており、第２の半導体層１５の第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層９に導電層８から成る第１導電型電極が設けられている構成である。
【００５８】
導電性基板１６は、炭化珪素（ＳｉＣ），ＧａＮ，硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）等からなるが、窒化ガリウム系化合物半導体との格子整合性及び熱膨張係数の整合性の点で優れていることを考慮すると、ＺｒＢ２単結晶からなるものがよい。ＺｒＢ２単結晶において、Ｚｒの一部がＴｉに置換されていてもよい。また、ＺｒＢ２単結晶において、その結晶性また格子定数が大きく変化しない程度に不純物としてＴｉ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ａｌ等を含んでいても構わない。
【００５９】
また、ＺｒＢ２単結晶等から成る導電性基板１６は第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の第１導電型電極を兼ねるため、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３の下面とほぼ同じ面積で形成することができる。その結果、第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層３からの発光の面積を広く取ることができる。
【００６０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の発光装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の発光装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１：絶縁性基板
３：第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
４：発光層
５：第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
６：第１導電型電極
７，１２：第２導電型電極
８：導電層
９：第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
１０：発光層
１１：第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
１３：パッド電極
１４：第１の半導体層
１５：第２の半導体層
１６：導電性基板
【図１】
2008300424.tif 000003
【図２】
2008300424.tif 000004
【図３】
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