(57)【要約】【課題】活性層の輝度の向上を図ることができる、半導体発光素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】この半導体発光素子１では、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６がｐ型クラッド層をなす。そして、ｐ型クラッド層上にＭＱＷ活性層７が設けられ、ＭＱＷ活性層７上にｎ型クラッド層としてのｎ型ＧａＮ層８が設けられている。ｐ型ＧａＮ層５を成長させる工程の初期の段階では、成長室の内面などにｐ型不純物であるＭｇが付着して奪われるが、それ以降は、成長室の内面などへのＭｇの新たな付着はない。したがって、ｐ型クラッド層の上層部には、十分な量のＭｇが取り込まれる。ｐ型クラッド層上にＭＱＷ活性層７が設けられるので、ｐ型クラッド層のＭＱＷ活性層７との界面付近のＭｇ濃度を十分に高くすることができる。その結果、ＭＱＷ活性層７の輝度の向上を図ることができる。【選択図】図１
2008010581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に積層され、ｐ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層上に積層され、ｐ型不純物およびアルミニウムを含むアルミニウム含有層と、
前記アルミニウム含有層上に積層された活性層と、
前記活性層上に積層され、ｎ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｎ型クラッド層とを含むことを特徴とする、半導体発光素子。
【請求項２】
前記アルミニウム含有層は、前記ｐ型半導体層の一部領域上に形成されており、
前記ｐ型半導体層の前記アルミニウム含有層から露出する領域上に形成され、金からなる下層およびニッケルからなる上層の積層構造を有するｐ側電極と、
前記ｎ型クラッド層上に形成され、アルミニウムからなる下層およびニッケルからなる上層の積層構造を有するｎ側電極と、
前記ｐ型半導体層および前記ｎ型クラッド層を覆うように形成され、前記ｐ側電極および前記ｎ側電極を露出させるための開口を有する絶縁膜とをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
成長室内において、基板上に、ｐ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｐ型半導体層を成長させるｐ型半導体層成長工程と、
前記成長室内において、前記ｐ型半導体層上に、ｐ型不純物およびアルミニウムを含むアルミニウム含有層を成長させるアルミニウム含有層成長工程と、
前記成長室内において、前記アルミニウム含有層上に、活性層を成長させる活性層成長工程と、
前記成長室内において、前記活性層上に、ｎ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｎ型クラッド層を成長させるｎ型クラッド層成長工程とを含むことを特徴とする、半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム含有層成長工程後に、前記成長室内において、前記アルミニウム含有層上に、アルミニウムを含まない保護層を成長させる保護層成長工程と、
前記保護層成長工程後に、前記成長室内から前記基板を取り出す基板取出工程と、
前記基板取出工程後、前記基板が前記成長室外に出されている間に、前記成長室にクリーニングガスを導入するクリーニング工程と、
前記クリーニング工程後に、前記基板を前記成長室内に戻す基板戻し工程と、
前記基板戻し工程後であって、前記活性層成長工程前に、前記成長室内において、前記保護層を除去して、前記アルミニウム含有層を露出させる保護層除去工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記ｎ型クラッド層成長工程では、前記成長室内がIII族金属、アンモニアおよびｎ型不純物を含む窒素ガス雰囲気とされ、前記成長室内の温度が７００〜９５０℃の範囲内とされることを特徴とする、請求項３または４に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記保護層除去工程では、前記成長室内の温度が１０００℃以上とされることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載の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、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】
最近、照明灯やディスプレイのバックライトなどに、ＧａＮ（窒化ガリウム）系半導体発光素子が用いられてきている。
図３は、従来のＧａＮ系半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。
ＧａＮ系半導体発光素子９１は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３単結晶）基板９２上に、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなるバッファ層９３と、ｎ型不純物がドープされたＧａＮからなるｎ型クラッド層９４と、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）活性層９５と、ｐ型不純物がドープされたｐ型クラッド層９６とを、この順にサファイア基板９２側から積層した構造を有している。ｎ型クラッド層９４、ＭＱＷ活性層９５およびｐ型クラッド層９６の一部は、ｐ型クラッド層９６側から掘り下げて除去されており、この除去された部分から、ｎ型クラッド層９４が露出している。そして、その露出したｎ型クラッド層９４上には、ｎ側電極９７が形成されている。また、ｐ型クラッド層９６上には、透明導電層９８が形成され、この透明導電層９８上には、ｐ側電極９９が形成されている。
【０００３】
ＧａＮ系半導体発光素子９１の製造工程では、サファイア基板９２が成長室内に搬入され、この成長室内において、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相成長）法により、サファイア基板９２上に、バッファ層９３、ｎ型クラッド層９４、ＭＱＷ活性層９５およびｐ型クラッド層９６が順次に形成される。この後、ｐ型クラッド層９６上にレジストのパターンが形成され、そのレジストをマスクとするエッチングにより、ｎ型クラッド層９４、ＭＱＷ活性層９５およびｐ型クラッド層９６の一部が除去される。そして、ｐ型クラッド層９６上からレジストが除去された後、そのｐ型クラッド層９６上に透明導電層９８が形成される。つづいて、ｐ型クラッド層９６のｐ型不純物を活性化させるためのアニールが行われた後、スパッタリング法などにより、ｎ型クラッド層９４および透明導電層９８上にそれぞれｎ側電極９７およびｐ側電極９９が形成される。
【特許文献１】特開２００３−２１８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｐ型クラッド層９６のＭＱＷ活性層９５との界面付近のｐ型不純物（たとえば、Ｍｇ）の濃度が高いほど、ｐ型クラッド層９６からＭＱＷ活性層９５に流れ込む正孔の数が多くなり、ＭＱＷ活性層９５の輝度が高くなる。ところが、ｐ型クラッド層９６を成長させる工程の初期の段階では、成長室内にｐ型不純物を含むドーパントガスを導入する配管や成長室の内面にｐ型不純物が付着して奪われるので、成長室内の雰囲気に含まれるｐ型不純物の濃度が低い。そのため、成長工程の初期の段階で形成される下層部（ＭＱＷ活性層９５との界面付近）のｐ型不純物の濃度が低くなってしまう。
【０００５】
下層部におけるｐ型不純物の濃度が十分に高いｐ型クラッド層９６を得るために、ＭＱＷ活性層９５を成長させる工程の後、そのＭＱＷ活性層９５が形成されたサファイア基板９２を成長室から一旦取り出して、成長室内へのｐ型不純物を含むドーパントガスの導入を開始し、成長室内の雰囲気中のｐ型不純物の濃度を十分に上昇させたうえで、サファイア基板９２を成長室に戻して、ＭＱＷ活性層９５上にｐ型クラッド層９６を成長させることが考えられる。ところが、この手法では、サファイア基板９２が成長室外に出されている間に、ＭＱＷ活性層９５の表面が酸化する。そのため、ＭＱＷ活性層９５上に良好な結晶性のｐ型クラッド層９６を成長させることができない。
【０００６】
また、ｐ型クラッド層９６を成長させる工程は１０００℃以上の高温下で行われるため、この成長工程が３０分以上の長時間にわたって行われると、ＭＱＷ活性層９５の結晶が熱ダメージにより崩れ、ＭＱＷ活性層９５の輝度が低下する。そのため、ｐ型クラッド層９６を成長させる工程を３０分未満の短時間で終わらせなければならず、ｐ型クラッド層９６を厚く形成することができない。ｐ型クラッド層９６が薄いと、ｐ型クラッド層９６における電流の拡がりが小さいので、ｐ側電極９９からの電流をｐ型クラッド層９６の端部付近にまで拡げるための透明導電層９８が不可欠となる。しかし、透明導電層９８が存在していると、ｐ型クラッド層９６と透明導電層９８との屈折率差により、その界面で光の反射が生じ、外部への光の取り出し効率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、活性層の輝度の向上を図ることができる、半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の半導体発光素子は、基板と、前記基板上に積層され、ｐ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層上に積層され、ｐ型不純物およびアルミニウムを含むアルミニウム含有層と、前記アルミニウム含有層上に積層された活性層と、前記活性層上に積層され、ｎ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｎ型クラッド層とを含むことを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
この半導体発光素子では、ｐ型半導体層およびアルミニウム含有層がｐ型クラッド層をなす。そして、ｐ型クラッド層上に活性層が設けられ、活性層上にｎ型クラッド層が設けられている。
このような構造を有する半導体発光素子は、たとえば、成長室内において、基板上に、ｐ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｐ型半導体層を成長させるｐ型半導体層成長工程と、前記成長室内において、前記ｐ型半導体層上に、ｐ型不純物およびアルミニウムを含むアルミニウム含有層を成長させるアルミニウム含有層成長工程と、前記成長室内において、前記アルミニウム含有層上に、活性層を成長させる活性層成長工程と、前記成長室内において、前記活性層上に、ｎ型不純物がドープされたIII族窒化物からなるｎ型クラッド層を成長させるｎ型クラッド層成長工程とを含むことを特徴とする、半導体発光素子の製造方法により製造することができる（請求項３）。
【００１０】
ｐ型クラッド層をなすｐ型半導体層およびアルミニウム含有層は、それぞれｐ型半導体層成長工程およびアルミニウム含有層成長工程において、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により形成される。ｐ型半導体層成長工程の初期の段階では、成長室内にｐ型不純物を含むドーパントガスを導入するための配管や成長室の内面にｐ型不純物が付着して奪われるが、それ以降は、配管や成長室の内面へのｐ型不純物の新たな付着はない。したがって、ｐ型クラッド層の上層部には、十分な量のｐ型不純物が取り込まれる。
【００１１】
前記の構造では、ｐ型クラッド層上に活性層が設けられるので、ｐ型クラッド層の活性層との界面付近のｐ型不純物濃度を十分に高くすることができ、ｐ型クラッド層から活性層に流れ込む正孔の数を増加させることができる。その結果、活性層の輝度の向上を図ることができる。
前記半導体発光素子の製造方法は、前記アルミニウム含有層成長工程後に、前記成長室内において、前記アルミニウム含有層上に、アルミニウムを含まない保護層を成長させる保護層成長工程と、前記保護層成長工程後に、前記成長室内から前記基板を取り出す基板取出工程と、前記基板取出工程後、前記基板が前記成長室外に出されている間に、前記成長室にクリーニングガスを導入するクリーニング工程と、前記クリーニング工程後に、前記基板を前記成長室内に戻す基板戻し工程と、前記基板戻し工程後であって、前記活性層成長工程前に、前記成長室内において、前記保護層を除去して、前記アルミニウム含有層を露出させる保護層除去工程とをさらに含むことが好ましい（請求項４）。
【００１２】
アルミニウム含有層上に保護層を形成し、この保護層で表面が覆われた基板を成長室から取り出した後、成長室内にクリーニングガスを導入することにより、成長室内にガスを供給するための配管や成長室の内面に付着したｐ型不純物を除去することができる。これにより、基板が成長室内に戻された後、基板上に形成される活性層へのｐ型不純物の混入を防止することができる。
【００１３】
また、基板が成長室外に出されている間に、保護層の表面が酸化するが、基板が成長室内に戻された後、その保護層は除去される。保護層が除去されることにより、アルミニウム含有層の清浄な表面が露出するので、活性層成長工程では、その清浄な表面上に活性層を成長させることができる。よって、良好な結晶性を有する活性層を得ることができ、活性層の輝度の一層の向上を達成することができる。
【００１４】
前記ｎ型クラッド層成長工程では、前記成長室内がIII族金属、アンモニアおよびｎ型不純物を含む窒素ガス雰囲気とされ、前記成長室内の温度が７００〜９５０℃の範囲内とされることが好ましい（請求項５）。
ｎ型クラッド層の成長時に、成長室内の温度が７００〜９５０℃にされることにより、ｐ型半導体層およびアルミニウム含有層に対するアニールを達成することができ、ｐ型半導体層およびアルミニウム含有層に含まれるｐ型不純物を活性化させることができる。
【００１５】
また、成長室内が窒素ガス雰囲気とされていることにより、ｎ型クラッド層の成長時に、ｐ型半導体層などから窒素原子が抜けるのを防止でき、それらの結晶性の低下を防止することができる。
さらには、７００〜９５０℃の低温度下であれば、活性層に熱ダメージを与えるおそれがないので、ｎ型クラッド層の成長を長時間にわたって続けることにより、ｎ型クラッド層を厚く形成することができる。ｎ型クラッド層が厚いと、ｎ型クラッド層上に設けられるｎ側電極からの電流がｎ型クラッド層内で横方向（基板の表面と平行な方向）に十分に拡がるので、活性層の横方向の端部付近にもｎ型クラッド層からの電子を流れ込ませることができる。そのため、ｎ型クラッド層上に電流拡散のための透明導電層を設ける必要がない。したがって、透明導電層を設けることによる光の取り出し効率の低下を防止することができる。
【００１６】
なお、前記ｎ型クラッド層成長工程では、前記成長室内のガス中のIII族金属に対するアンモニアのモル比率が２０００以下、好ましくは１〜２０００の範囲内に調節されることが好ましい。このようなモル比率とすることにより、アンモニアに含まれる水素原子がｐ型半導体層およびアルミニウム含有層内に取り込まれるのを防止することができる。
また、前記保護層除去工程では、前記成長室内の温度が１０００℃以上とされることが好ましい（請求項６）。成長室内の温度を１０００℃以上にすることにより、保護層を良好に除去することができる。
【００１７】
前記アルミニウム含有層は、前記ｐ型半導体層の一部領域上に形成されており、前記半導体発光素子は、前記ｐ型半導体層の前記アルミニウム含有層から露出する領域上に形成され、金からなる下層およびニッケルからなる上層の積層構造を有するｐ側電極と、前記ｎ型クラッド層上に形成され、アルミニウムからなる下層およびニッケルからなる上層の積層構造を有するｎ側電極と、前記ｐ型半導体層および前記ｎ型クラッド層を覆うように形成され、前記ｐ側電極および前記ｎ側電極を露出させるための開口を有する絶縁膜とをさらに含んでいてもよい（請求項２）。ｐ側電極およびｎ側電極の上層がニッケルからなるので、絶縁膜に開口を形成するためのドライエッチング時に、そのｐ側電極およびｎ側電極の上層をエッチングストップ層として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。
この半導体発光素子１は、サファイア基板２上に、ＡｌＮからなる第１バッファ層３と、アンドープ（不純物がドープされていない）ＧａＮからなる第２バッファ層４と、ｐ型不純物がドープされたＧａＮからなるｐ型半導体層としてのｐ型ＧａＮ層５と、ｐ型不純物がドープされたＡｌＧａＮ（アルミニウムガリウムナイトライド）からなるアルミニウム含有層としてのｐ型ＡｌＧａＮ層６と、ＩｎＧａＮ／ＧａＮからなるＭＱＷ活性層７と、ｎ型不純物がドープされたＧａＮからなるｎ型ＧａＮ層８とを、この順にサファイア基板２側から積層した構造を有するＧａＮ系半導体発光素子である。
【００１９】
ｐ型ＧａＮ層５の上層部、ｐ型ＡｌＧａＮ層６、ＭＱＷ活性層７およびｎ型ＧａＮ層８は、それらの一部が除去されることにより、第１バッファ層３、第２バッファ層４およびｐ型ＧａＮ層５の下層部よりもサファイア基板２の表面と平行な方向に幅狭なメサ形状に形成されている。
この半導体発光素子１では、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６がｐ型クラッド層をなし、ｐ型ＡｌＧａＮ層６から露出するｐ型ＧａＮ層５上には、Ａｕ（金）／Ｎｉ（ニッケル）の積層構造を有するｐ側電極９が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ層８がｎ型クラッド層をなし、このｎ型ＧａＮ層８上には、Ａｌ（アルミニウム）／Ｎｉ（ニッケル）の積層構造を有するｎ側電極１０が形成されている。
【００２０】
そして、この半導体発光素子１の表面は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなる絶縁膜１１により覆われている。この絶縁膜１１には、ｐ側電極９およびｎ側電極１０をそれぞれ露出させるための開口１２，１３が形成されている。
サファイア基板２上の各層の厚さの一例を示すと、第１バッファ層３の厚さは２００Å（＝０．０２μｍ）であり、第２バッファ層４の厚さは０．４μｍであり、ｐ型ＧａＮ層５の第２バッファ層４との界面からｐ型ＡｌＧａＮ層６との界面までの厚さは３．５μｍであり、ｐ型ＡｌＧａＮ層６の厚さは０．１μｍであり、ＭＱＷ活性層７の厚さは０．１μｍであり、ｎ型ＧａＮ層８の厚さは０．５μｍであり、ｐ側電極９の下層であるＡｕ層１４の厚さは２０００Å（＝０．２μｍ）であり、ｐ側電極９の上層であるＮｉ層１５の厚さは５００Å（＝０．０５μｍ）であり、ｎ側電極１０の下層であるＡｌ層１６の厚さは２０００Å（＝０．２μｍ）であり、ｎ側電極１０の上層であるＮｉ層１７の厚さは５００Å（＝０．０５μｍ）である。
【００２１】
図２Ａ〜図２Ｈは、図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明するための断面図である。
半導体発光素子１の製造工程では、まず、図２Ａに示すように、サファイア基板２が成長室２１内に搬入される。
その後、図２Ｂに示すように、サファイア基板２上に、ＭＯＣＶＤ法により、第１バッファ層３、第２バッファ層４、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６がこの順に形成される。ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６の成長時には、図示しないガス導入配管から成長室２１内に、ｐ型不純物としてのＭｇ（マグネシウム）を含むガスが導入される。
【００２２】
つづいて、図２Ｃに示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＡｌＧａＮ層６上にアンドープＧａＮからなる保護層２２が形成される。この保護層２２は、たとえば、厚さ０．０１μｍに形成される。
この後、図２Ｄに示すように、サファイア基板２上に第１バッファ層３、第２バッファ層４、ｐ型ＧａＮ層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６および保護層２２を積層してなる積層体が、成長室２１から一旦取り出される。そして、図示しないガス導入配管から成長室２１内に、クリーニングガスとしてのＮ２（窒素）ガスが導入されることにより、そのガス導入配管および成長室２１の内面に付着したＭｇが除去される。
【００２３】
このクリーニングが完了すると、図２Ｅに示すように、成長室２１から取り出された積層体が成長室２１内に戻される。
次いで、成長室２１内に微量のＮＨ３（アンモニア）を含むＮ２ガスが導入され、成長室２１内がＮＨ３を含むＮ２ガス雰囲気とされる。その一方で、成長室２１内の温度が、約１０００℃以上の高温に上げられる。これにより、図２Ｆに示すように、サファイア基板２上の保護層２２が熱エッチングされて除去される。このとき、ｐ型ＡｌＧａＮ層６は、熱エッチングされないので、保護層２２の熱エッチングに対するエッチングストップ層として機能する。保護層２２が除去されることにより、ｐ型ＡｌＧａＮ層６の清浄な表面が現れる。
【００２４】
その後、図２Ｇに示すように、ｐ型ＡｌＧａＮ層６上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＭＱＷ活性層７およびｎ型ＧａＮ層８がこの順に形成される。具体的には、まず、成長室２１内の温度が７００〜８００℃に下げられて、ｐ型ＡｌＧａＮ層６上にＭＱＷ活性層７が形成される。次に、成長室２１内の温度が７００〜９５０℃にされ、Ｇａ、ＮＨ３、Ｎ２およびｎ型不純物であるＳｉ（シリコン）を含むガスが導入されて、Ｇａ、ＮＨ３およびＳｉを含むＮ２ガス雰囲気下で、ＭＱＷ活性層７上にｎ型ＧａＮ層８が形成される。
【００２５】
このとき、成長室２１内のガス中のＧａに対するＮＨ３のモル比率が２０００以下、好ましくは１〜２０００の範囲内に調節される。このようなモル比率とすることにより、ＮＨ３に含まれるＨ原子がｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６内に取り込まれるのを防止することができる。また、成長室２１内の温度が７００〜９５０℃にされることにより、ｎ型ＧａＮ層８の成長と同時に、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６に対するアニールを達成することができ、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６のＭｇを活性化させることができる。さらに、成長室２１内がＮ２ガス雰囲気とされていることにより、ｎ型ＧａＮ層８の成長時に、ｐ型ＧａＮ層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６およびＭＱＷ活性層７からＮ原子が抜けるのを防止でき、それらの結晶性の低下を防止することができる。
【００２６】
ｎ型ＧａＮ層８の形成後は、サファイア基板２上に第１バッファ層３、第２バッファ層４、ｐ型ＧａＮ層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６、ＭＱＷ活性層７およびｎ型ＧａＮ層８を積層してなる積層体が、成長室２１から取り出される。そして、ｎ型ＧａＮ層８上にその一部を露出させる開口を有するレジストパターンがフォトリソグラフィにより形成された後、そのレジストパターンをマスクとして、たとえば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、ｐ型ＧａＮ層５の上層部、ｐ型ＡｌＧａＮ層６、ＭＱＷ活性層７およびｎ型ＧａＮ層８の一部が除去される。この後、レジストパターンは、ｎ型ＧａＮ層８上から除去される。つづいて、図２Ｈに示すように、ｐ型ＧａＮ層５上に、Ａｕ層１４およびＮｉ層１５が順に積層されることにより、ｐ側電極９が形成される。また、ｎＧａＮ層８上に、Ａｌ層１６およびＮｉ層１７が順に積層されることにより、ｎ側電極１０が形成される。Ａｕ層１４、Ｎｉ層１５、Ａｌ層１６およびＮｉ層１７は、たとえば、スパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。
【００２７】
その後、サファイア基板２上の全面に、絶縁膜１１が形成される。そして、絶縁膜１１に開口１２，１３が形成されると、図１に示す構造の半導体発光素子１が得られる。開口１２，１３は、ドライエッチングにより形成される。ｐ側電極９およびｎ側電極１０がそれぞれＮｉ層１５およびＮｉ層１７を上層に有しているので、そのドライエッチング時に、それらのＮｉ層１５およびＮｉ層１７をエッチングストップ層として機能させることができ、ドライエッチングによるｐ側電極９およびｎ側電極１０の侵食を防止することができる。
【００２８】
以上のように、この半導体発光素子１では、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６がｐ型クラッド層をなす。そして、そのｐ型クラッド層上にＭＱＷ活性層７が設けられ、ＭＱＷ活性層７上にｎ型クラッド層としてのｎ型ＧａＮ層８が設けられている。
ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６は、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、連続して形成される。ｐ型ＧａＮ層５を成長させる工程の初期の段階では、成長室２１内にＭｇを含むガスを導入するためのガス導入配管や成長室２１の内面にＭｇが付着して奪われるが、それ以降は、ガス導入配管や成長室２１の内面へのＭｇの新たな付着はない。したがって、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６からなるｐ型クラッド層の上層部には、十分な量のＭｇが取り込まれる。
【００２９】
ｐ型クラッド層上にＭＱＷ活性層７が設けられるので、ｐ型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＮ層６）のＭＱＷ活性層７との界面付近のＭｇ濃度を十分に高くすることができ、ｐ型クラッド層からＭＱＷ活性層７に流れ込む正孔の数を増加させることができる。その結果、ＭＱＷ活性層７の輝度の向上を図ることができる。
また、この半導体発光素子１の製造工程においては、ｐ型ＡｌＧａＮ層６上に保護層２２が形成され、この保護層２２で表面が覆われたサファイア基板２が成長室２１から取り出された後、成長室２１内にＮ２ガスが導入される。これにより、成長室２１内にガスを導入するためのガス導入配管や成長室２１の内面に付着したＭｇを除去することができる。これにより、サファイア基板２が成長室２１内に戻された後、そのサファイア基板２上に形成されるＭＱＷ活性層７へのＭｇの混入を防止することができる。
【００３０】
また、サファイア基板２が成長室２１外に出されている間に、保護層２２の表面が酸化するが、サファイア基板２が成長室２１内に戻された後、その保護層２２は除去される。保護層２２が除去されることにより、ｐ型ＡｌＧａＮ層６の清浄な表面が露出するので、その清浄な表面上にＭＱＷ活性層７を成長させることができる。よって、良好な結晶性を有するＭＱＷ活性層７を得ることができ、ＭＱＷ活性層７の輝度の一層の向上を達成することができる。
【００３１】
さらにまた、ｎ型ＧａＮ層８の成長時には、成長室２１内の温度が７００〜９５０℃にされる。これにより、ｎ型ＧａＮ層８の成長と同時に、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６に対するアニールを達成することができ、ｐ型ＧａＮ層５およびｐ型ＡｌＧａＮ層６に含まれるＭｇを活性化させることができる。
また、このとき成長室２１内がＮ２ガス雰囲気とされていることにより、ｎ型ＧａＮ層８の成長時に、ｐ型ＧａＮ層５、ｐ型ＡｌＧａＮ層６およびＭＱＷ活性層７からＮ原子が抜けるのを防止でき、それらの結晶性の低下を防止することができる。
【００３２】
さらには、７００〜９５０℃の低温度下であれば、ＭＱＷ活性層７に熱ダメージを与えるおそれがないので、ｎ型ＧａＮ層８の成長を長時間にわたって続けることにより、ｎ型ＧａＮ層８を０．３μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上の厚さに形成することができる。ｎ型ＧａＮ層８が厚いと、ｎ側電極１０からの電流がｎ型ＧａＮ層８内で横方向（サファイア基板２の表面と平行な方向）に十分に拡がるので、ＭＱＷ活性層７の横方向の端部付近にもｎ型ＧａＮ層８からの電子を流れ込ませることができる。そのため、ｎ型ＧａＮ層８上に電流拡散のための透明導電層を設ける必要がない。したがって、透明導電層を設けることによる光の取り出し効率の低下を防止することができる。
【００３３】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、半導体発光素子１はＬＥＤ構造を有しているが、半導体発光素子１はレーザ構造を有していてもよい。この場合、ｐ型ＧａＮ層５とｐ型ＡｌＧａＮ層６との間およびＭＱＷ活性層７とｎ型ＧａＮ層８との間に、ｐ型ＡｌＧａＮ層６とは異なる組成のｐ型ＡｌＧａＮ層が光閉じ込め層として介在される。
【００３４】
また、ｐ型ＧａＮ層５とＭＱＷ活性層７との間に介在される層は、アルミニウムを含有する層であれば、保護層２２の熱エッチングに対するエッチングストップ層として機能することができるので、ｐ型ＡｌＧａＮ層６に代えて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＮ（アルミニウムガリウムインジウムナイトライド）層が設けられてもよいし、ｐ型ＡｌＮ（窒化アルミニウム）層が設けられてもよい。
【００３５】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図１に示す半導体発光素子の製造工程を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｅの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｆの次の工程を示す断面図である。
【図２Ｈ】図２Ｇの次の工程を示す断面図である。
【図３】従来のＧａＮ系半導体発光素子の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    半導体発光素子
２    サファイア基板
５    ｐ型ＧａＮ層
６    ｐ型ＡｌＧａＮ層
７    ＭＱＷ活性層
８    ｎ型ＧａＮ層
９    ｐ側電極
１０  ｎ側電極
１１  絶縁膜
１２  開口
１３  開口
１４  Ａｕ層
１５  Ｎｉ層
１６  Ａｌ層
１７  Ｎｉ層
２１  成長室
２２  保護層
【図１】
2008010581.tif 000003
【図２Ａ】
2008010581.tif 000004
【図２Ｂ】
2008010581.tif 000005
【図２Ｃ】
2008010581.tif 000006
【図２Ｄ】
2008010581.tif 000007
【図２Ｅ】
2008010581.tif 000008
【図２Ｆ】
2008010581.tif 000009
【図２Ｇ】
2008010581.tif 000010
【図２Ｈ】
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【図３】
2008010581.tif 000012