(57)【要約】【課題】ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適値に制御でき、スパッタ法を用いて効率よく成膜することができる、構成の簡便なＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置を提供する。【解決手段】チャンバ４１と、チャンバ４１内に設置されたＧａ元素を含有するＧａターゲット４７ａおよびドーパント元素からなるドーパントターゲット４７ｂと、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するパワー印加手段４５とを備えているＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置４０とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子のＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層をスパッタ法によって形成するための製造装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に設置されたＧａ元素を含有するＧａターゲットおよびドーパント元素からなるドーパントターゲットと、
前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するパワー印加手段とを備えていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項２】
前記ドーパント元素が、ＳｉまたはＭｇであることを特徴とする請求項1に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項３】
前記パワー印加手段が、前記Ｇａターゲットに印加するパワーと、前記ドーパントターゲットに印加するパワーとの比を変化させることにより、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項４】
前記パワー印加手段が、前記パワーをパルスＤＣ方式によって印加するものであり、前記Ｇａターゲットに印加するパルスと、前記ドーパントターゲットに印加するパルスとのパルス比を変化させることにより、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項５】
前記ドーパント元素がＳｉであり、前記パワー印加手段が、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比を、１：０．００１〜１：０．００００１の範囲に制御するものであることを特徴とする請求項３または４に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。  
【請求項６】
前記ドーパント元素がＭｇであり、前記パワー印加手段が、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比を、１：０．１〜１：０．００１の範囲に制御するものであることを特徴とする請求項３または４に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項７】
前記Ｇａターゲットは、少なくとも表層が液状化されたものであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項８】
前記ドーパントターゲットが、２原子以上の前記ドーパント元素からなるクラスタが形成されないようにスパッタされるものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項９】
前記ドーパントターゲットが、２原子以上の前記ドーパント元素からなるクラスタが形成されない電圧でスパッタされるものであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【請求項１０】
ＩＩＩ族窒化物半導体から各々なるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が積層された半導体層を有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法であって、
前記半導体層の少なくとも一部をスパッタ法によって形成する工程を含み、
前記半導体層をスパッタ法によって成膜する際に、スパッタターゲットとしてＧａ元素を含有するＧａターゲットとドーパント元素からなるドーパントターゲットとを用い、前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加することを特徴とするＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ドーパント元素として、Ｓｉを用いることにより前記ｎ型半導体層を成膜することを特徴とする請求項１０に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。    
【請求項１２】
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比が、１：０．００１〜１：０．００００１の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ドーパント元素として、Ｍｇを用いることにより前記ｐ型半導体層を成膜することを特徴とする請求項１０に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比が、１：０．１〜１：０．００１の範囲であることを特徴とする請求項１３に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記Ｇａターゲットの前記基板と対向する面の面積と、前記ドーパントターゲットの前記基板と対向する面の面積との比により、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする請求項１０〜１４の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記Ｇａターゲットに印加するパワーと、前記ドーパントターゲットに印加するパワーとの比を変化させることにより、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする請求項１０〜１４の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記パワーをパルスＤＣ方式によって印加し、前記Ｇａターゲットに印加するパルスと、前記ドーパントターゲットに印加するパルスとのパルス比を変化させることにより、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする請求項１０〜１４の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記基板と前記半導体層との間に、柱状結晶からなる中間層を形成することを特徴とする請求項１０〜１７の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記Ｇａターゲットとして、少なくとも表層が液状化されたものを用いることを特徴とする請求項１０〜１８の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１０〜１９の何れか１項に記載の製造方法で得られるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子。
【請求項２１】
請求項２０に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子が用いられてなることを特徴とするランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、電子デバイス等に、好適に用いられるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法、及びＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子、並びにＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子を用いたランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子は、可視光から紫外光領域の範囲に相当するエネルギーの直接遷移型のバンドギャップを有し、発光効率に優れていることから、ＬＥＤやＬＤ等の発光素子として用いられている。
また、ＩＩＩ族窒化物半導体は、電子デバイスに用いた場合でも、従来のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた場合に比べ、優れた特性を有する電子デバイスが得られる。
【０００３】
このようなＩＩＩ族窒化物化合物半導体は、一般的に、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウムおよびアンモニアを原料として、ＭＯＣＶＤ法によって製造されている。
ＭＯＣＶＤ法は、キャリアガスに原料の蒸気を含ませて基板表面に運搬し、加熱された基板との反応で原料を分解することにより、結晶を成長させる方法である。
【０００４】
一方、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶をスパッタによって製造する研究も行われている。具体的には、例えば、Ｎ２ガスを用いた高周波マグネトロンスパッタリングにより、Ｓｉの（１００）面、及びサファイア（Ａｌ２Ｏ３）の（０００１）面上にＧａＮ層を成膜する方法が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
また、カソードと固体状のターゲットとを向かい合わせ、基板とターゲットとの間にメッシュを入れた装置を用いてＧａＮ層を成膜する方法が提案されている（例えば、非特許文献２）。
【０００６】
また、上述のようなＧａＮからなるＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶を成膜する場合、例えば、ＧａＮ層中にＳｉやＭｇ等のドーパント元素がドーピングされた結晶を成膜する必要がある。この際、母材となるＧａ元素に対してドーパント元素を混合したターゲットを用い、スパッタ法によってＧａＮ層を成膜する方法が提案されている（例えば、非特許文献３）。
【非特許文献１】牛玖  由紀子（Ｙ．ＵＳＨＩＫＵ）他、「２１世紀連合シンポジウム論文集」、Ｖｏｌ．２ｎｄ、ｐ２９５（２００３）、
【非特許文献２】ティー・キクマ（Ｔ．Ｋｉｋｕｍａ）他、「バキューム（Ｖａｃｕｕｍ）」、Ｖｏｌ．６６、Ｐ２３３（２００２）
【非特許文献３】応用物理学会編「第６６回応用物理学会」パンフレット、７ａ−Ｎ−６、１分冊、ｐ２４８（２００５年秋）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のスパッタ法では、ドーピングされたＩＩＩ族窒化物半導体の結晶を成膜する場合、ドーピング濃度を微調整することは困難であった。
また、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｍｇ元素のドープされたＡｌＧａＮ等を成膜する場合には、Ａｌの組成に応じて結晶内に取り込まれるＭｇの量が変化するため、Ａｌ組成が低い場合にはＭｇが入りやすいものの、Ａｌ組成が高いときにはＭｇが入りにくいという問題があった。
【０００８】
さらに、非特許文献３の方法では、母材となるＧａ元素に対してドーパント元素を混合したターゲットを用いるので、スパッタ法を用いて、基板上にドーパント元素を含む層と含まない層とを連続して積層する場合、複数のチャンバを備えたスパッタ装置を用いて、それぞれのチャンバの間で基板を移動させて成膜する必要があった。このため、スパッタ装置が大掛かりになるとともに工程時間が長くなってしまうという問題があった。
また、非特許文献３の方法には、ドーピングの具体的な方法は記されておらず、例えば、室温で液体となるＧａ元素に対してドーパント元素を混合した場合、Ｇａ元素が液体になると、Ｇａ元素中のドーパント元素が比重の差によって浮き上がったり沈み込んだりするため、得られたガリウム窒化物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度が均一にならなかった。ここで、Ｇａ元素が液体にならないようにして、スパッタ法によりＧａＮ層を成膜することも考えられるが、この場合、パワーを十分に負荷することができず、成膜レートを十分に早くすることができない場合があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガリウム窒化物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適化でき、スパッタ法を用いて効率よく成膜することができる、構成の簡便なＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置を提供することを目的とする。
また、ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適化でき、スパッタ法を用いて効率よく成膜することができるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、上記の製造方法で得られるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子、並びにランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、Ｇａ元素を含有するＧａターゲットとドーパント元素からなるドーパントターゲットとに対して、同時にまたは交互にパワーを印加できる製造装置とすることで、装置を大掛かりにすることなく、ガリウム窒化物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適化でき、スパッタ法を用いて効率よく成膜できることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は以下に関する。
【００１１】
［１］  ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子のＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層をスパッタ法によって形成するための製造装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設置されたＧａ元素を含有するＧａターゲットおよびドーパント元素からなるドーパントターゲットと、前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するパワー印加手段とを備えていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置。
［２］  前記ドーパント元素が、ＳｉまたはＭｇであることを特徴とする［１］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
［３］  前記パワー印加手段が、前記Ｇａターゲットに印加するパワーと、前記ドーパントターゲットに印加するパワーとの比を変化させることにより、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御するものであることを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
［４］  前記パワー印加手段が、前記パワーをパルスＤＣ方式によって印加するものであり、前記Ｇａターゲットに印加するパルスと、前記ドーパントターゲットに印加するパルスとのパルス比を変化させることにより、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御するものであることを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
［５］  前記ドーパント元素がＳｉであり、前記パワー印加手段が、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比を、１：０．００１〜１：０．００００１の範囲に制御するものであることを特徴とする［３］または［４］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。  
［６］  前記ドーパント元素がＭｇであり、前記パワー印加手段が、前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比を、１：０．１〜１：０．００１の範囲に制御するものであることを特徴とする［３］または［４］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
［７］  前記Ｇａターゲットは、少なくとも表層が液状化されたものであることを特徴とする［１］〜［６］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【００１２】
［８］  前記ドーパントターゲットが、２原子以上の前記ドーパント元素からなるクラスタが形成されないようにスパッタされるものであることを特徴とする［１］〜［７］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
［９］  前記ドーパントターゲットが、２原子以上の前記ドーパント元素からなるクラスタが形成されない電圧でスパッタされるものであることを特徴とする［１］〜［８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置。
【００１３】
［１０］  ＩＩＩ族窒化物半導体から各々なるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が積層された半導体層を有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法であって、前記半導体層の少なくとも一部をスパッタ法によって形成する工程を含み、前記半導体層をスパッタ法によって成膜する際に、スパッタターゲットとしてＧａ元素を含有するＧａターゲットとドーパント元素からなるドーパントターゲットとを用い、前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加することを特徴とするＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１１］  前記ドーパント元素として、Ｓｉを用いることにより前記ｎ型半導体層を成膜することを特徴とする［１０］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１２］  前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比が、１：０．００１〜１：０．００００１の範囲であることを特徴とする［１１］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１３］  前記ドーパント元素として、Ｍｇを用いることにより前記ｐ型半導体層を成膜することを特徴とする［１０］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１４］  前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比が、１：０．１〜１：０．００１の範囲であることを特徴とする［１３］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１５］  前記Ｇａターゲットの前記基板と対向する面の面積と、前記ドーパントターゲットの前記基板と対向する面の面積との比により、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする［１０］〜［１４］の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１６］  前記Ｇａターゲットに印加するパワーと、前記ドーパントターゲットに印加するパワーとの比を変化させることにより、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする［１０］〜［１４］の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１７］  前記パワーをパルスＤＣ方式によって印加し、前記Ｇａターゲットに印加するパルスと、前記ドーパントターゲットに印加するパルスとのパルス比を変化させることにより、
前記半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することを特徴とする［１０］〜［１４］の何れか1項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１８］  前記基板と前記半導体層との間に、柱状結晶からなる中間層を形成することを特徴とする［１０］〜［１７］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
［１９］  前記Ｇａターゲットとして、少なくとも表層が液状化されたものを用いることを特徴とする［１０］〜［１８］の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法。
【００１４】
［２０］  ［１０］〜［１９］の何れか１項に記載の製造方法で得られるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子。
［２１］  ［２０］に記載のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子が用いられてなることを特徴とするランプ。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置は、前記チャンバ内に設置されたＧａ元素を含有するＧａターゲットおよびドーパント元素からなるドーパントターゲットと、前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するパワー印加手段とを備えているので、スパッタ法を用いて成膜される半導体層の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適値に制御できる。
【００１６】
しかも、本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置は、チャンバ内にＧａターゲットとドーパントターゲットとが設置されているので、１つのチャンバ内で、基板上にドーパント元素を含む層と含まない層とを連続して積層することが可能なものとなる。したがって、チャンバ内に１つのターゲットのみ配置したスパッタ装置と比較して、コンパクトな装置とすることができるとともに、成膜工程に要する時間を短縮できる。
また、本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体の製造装置は、スパッタ法を用いて成膜するので、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法により成膜する場合と比較して、高速で効率よく成膜することができるとともに、簡便な構成の装置となる。
【００１７】
また、本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法によれば、半導体層をスパッタ法によって成膜する際に、スパッタターゲットとしてＧａ元素を含有するＧａターゲットとドーパント元素からなるドーパントターゲットとを用い、前記Ｇａターゲットと前記ドーパントターゲットとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するので、Ｇａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適値に制御でき、スパッタ法を用いて効率よく成膜することができる。
【００１８】
さらに、本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子並びにランプは、本発明の製造方法によって得られたものであるので、Ｇａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中のドーパント濃度が最適なものとなり、優れた発光特性を備えたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法、及びＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子、並びにランプの一実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００２０】
［ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子］
図１は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の一例を模式的に示した概略断面図である。また、図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の平面構造を示す概略図である。
本実施形態の発光素子は、図１に示すように、一面電極型のものであり、基板１１上に、中間層１２と、ＩＩＩ族元素としてＧａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる半導体層２０とが形成されているものである。半導体層２０は、図１に示すように、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６の各層がこの順で積層されてなるものである。
【００２１】
［発光素子の積層構造］
＜基板＞
本実施形態の発光素子１において、基板１１に用いることができる材料としては、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板材料であれば、特に限定されず、各種材料を選択して用いることができる。例えば、サファイア、ＳｉＣ、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン等が挙げられる。
【００２２】
なお、上記基板材料の内、高温でアンモニアに接触することで化学的な変性を引き起こすことが知られている酸化物基板や金属基板等を用い、アンモニアを使用せずに中間層１２を成膜するとともに、アンモニアを使用する方法で後述のｎ型半導体層１４を構成する下地層を成膜した場合には、詳細を後述する中間層１２がコート層としても作用するので、基板１１の化学的な変質を防ぐ点で効果的である。
また、一般的に、スパッタ法は基板１１の温度を低く抑えることが可能なので、高温で分解してしまう性質を持つ材料からなる基板１１を用いた場合でも、基板１１にダメージを与えることなく基板上への各層の成膜が可能である。
【００２３】
＜中間層＞
本実施形態の発光素子１においては、基板１１上に、ＩＩＩ族窒化物化合物の柱状結晶の集合体からなる中間層１２が成膜されている。中間層１２は、基板１１を高温における化学反応から守る目的や、基板１１の材料と半導体層２０との格子定数の違いを緩和する目的、あるいは、半導体層結晶成長のための核生成を促すための層として形成される。
【００２４】
また、中間層１２は、基板１１の表面１１ａの少なくとも６０％以上、好ましくは８０％以上を覆っている必要があり、９０％以上を覆うように形成されていることが好ましい。また、中間層１２は、表面１１ａの１００％、即ち、基板１１の表面１１ａ上を隙間無く覆うように形成されていることが最も好ましい。
中間層１２が基板１１の表面１１ａを覆う領域が小さくなると、基板１１が大きく露出した状態となる。このため、中間層１２上に成膜される下地層１４ａと基板１１上に直接成膜される下地層１４ａとの格子定数が異なるものとなり、均一な結晶とならず、ヒロックやピットを生じてしまう恐れがある。
【００２５】
また、中間層１２は、基板１１の表面１１ａに加え、側面を覆うようにして形成されていても良く、さらに、基板１１の裏面を覆うようにして形成しても良い。
【００２６】
＜半導体層＞
図１に示すように、半導体層２０は、ｎ型半導体層１４、発光層１５及びｐ型半導体層１６を備えている。
ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる下地層１４ａの上には、半導体積層構造が積層された構成とすることができる。例えば、発光素子のための半導体積層構造を形成する場合、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等のｎ型ドーパントをドープしたｎ型導電性の層や、マグネシウム等のｐ型ドーパントをドープしたｐ型導電性の層等を積層することができる。また、材料としては、発光層等にはＩｎＧａＮを用いることができ、クラッド層等にはＡｌＧａＮを用いることができる。このように、下地層１４ａ上に、さらに機能を持たせたＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を形成することにより、発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは電子デバイス等の作製に用いられる、半導体積層構造を有するウェーハを作製することが出来る。
「ｎ型半導体層」
ｎ型半導体層１４は、中間層１２上に積層され、下地層１４ａ、ｎ型コンタクト層１４ｂ及びｎ型クラッド層１４ｃから構成されている。なお、ｎ型コンタクト層は、下地層、及び／又は、ｎ型クラッド層を兼ねることが可能であるが、下地層が、ｎ型コンタクト層、及び／又はｎ型クラッド層を兼ねることも可能である。
【００２７】
（下地層）
本実施形態のｎ型半導体層１４の下地層１４ａは、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる。下地層１４ａの材料は、中間層１２と同じであっても異なっていても構わないが、本発明者等が実験したところ、Ｇａを含むＩＩＩ族窒化物化合物、即ちＧａＮ系化合物半導体が好ましく、ＡｌＸＧａ１―ＸＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることがより好ましいことが明らかとなった。
【００２８】
下地層１４ａには、必要に応じて、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲内であればドープしても良いが、アンドープ（＜１×１０１７／ｃｍ３）とすることもでき、アンドープの方が良好な結晶性の維持という点で好ましい。
例えば、基板１１が導電性を有する場合には、下地層１４ａにドーパントをドープして導電性とすることにより、発光素子１の上下に電極を形成することができる。一方、基板１１として絶縁性の材料を用いる場合には、発光素子１の同じ面に正極及び負極の各電極が設けられたチップ構造をとることになるので、基板１１直上の層はドープしない結晶とした方が、結晶性が良好となることから好ましい。
ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
【００２９】
（ｎ型コンタクト層）
ｎ型コンタクト層１４ｂは、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる。ｎ型コンタクト層１４ｂは、下地層１４ａと同様にＡｌＸＧａ１―ＸＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。
また、ｎ型コンタクト層１４ｂには、ｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。
【００３０】
なお、下地層１４ａ及びｎ型コンタクト層１４ｂを構成する窒化ガリウム系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を０．１〜２０μｍ、好ましくは０．５〜１５μｍ、さらに好ましくは１〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。
膜厚がこの範囲であると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００３１】
（ｎ型クラッド層）
ｎ型コンタクト層１４ｂと発光層１５との間には、ｎ型クラッド層１４ｃを設けることが好ましい。ｎ型クラッド層１４ｃを設けることにより、活性層への電子供給、格子定数差の緩和、などの効果を持たせることができる。
ｎ型クラッド層１４ｃは、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等により成膜することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。
ｎ型クラッド層１４ｃをＧａＩｎＮとする場合には、発光層１５のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
【００３２】
ｎ型クラッド層１４ｃのｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３の範囲が好ましく、より好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００３３】
＜発光層＞
発光層１５は、ｎ型半導体層１４上に積層されるとともにｐ型半導体層１６がその上に積層される層である。発光層は多重量子井戸構造、単一井戸構造、バルク構造、などを採ることができる。本実施形態において、発光層１５は、図１に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体からなる障壁層１５ａと、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体からなる井戸層１５ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１４側及びｐ型半導体層１６側に障壁層１５ａが配されている。図１に示す例では、発光層１５は、６層の障壁層１５ａと５層の井戸層１５ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１５の最上層及び最下層に障壁層１５ａが配され、各障壁層１５ａ間に井戸層１５ｂが配される多重量子井戸構造とされている。
【００３４】
障壁層１５ａとしては、例えば、井戸層１５ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ＜０．３）等の窒化ガリウム系化合物半導体を、好適に用いることができる。
また、井戸層１５ｂには、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体として、例えば、Ｇａ１−ｓＩｎｓＮ（０＜ｓ＜０．４）等の窒化ガリウムインジウムを用いることができる。
【００３５】
＜ｐ型半導体層＞
ｐ型半導体層１６は、ｐ型クラッド層１６ａ及びｐ型コンタクト層１６ｂから構成されている。なお、ｐ型コンタクト層がｐ型クラッド層を兼ねる構成であってもよい。
【００３６】
（ｐ型クラッド層）
ｐ型クラッド層１６ａとしては、発光層１５のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１５へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）のものが挙げられる。ｐ型クラッド層１６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１５へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
【００３７】
ｐ型クラッド層１６ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、好ましくはＭｇが挙げられる。
【００３８】
（ｐ型コンタクト層）
ｐ型コンタクト層１６ｂは、少なくともＡｌｅＧａ１−ｅＮ（０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ｅ≦０．２、より好ましくは０≦ｅ≦０．１）を含んでなる窒化ガリウム系化合物半導体層である。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極（後述の透光性電極１７を参照）との良好なオーミック接触の点で好ましい。
【００３９】
また、ｐ型コンタクト層１６ｂは、ｐ型ドーパントを１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３の範囲の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましく、より好ましくは５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の範囲である。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、好ましくはＭｇが挙げられる。
【００４０】
なお、本発明の発光素子１を構成する半導体層２０は、上述した実施形態のものに限定されるものではない。
例えば、本発明を構成する半導体層の材料としては、上記のものの他、例えば一般式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ１−ＡＭＡ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされる窒化ガリウム系化合物半導体が知られており、本発明においても、それら周知の窒化ガリウム系化合物半導体を何ら制限なく用いることができる。
また、ＩＩＩ族元素としてＧａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有することができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ及びＡｓ等の元素を含有することもできる。さらに、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
【００４１】
＜透光性正極＞
透光性正極１７は、ｐ型半導体層１６上に形成された透光性を有する電極である。
透光性正極１７の材質としては、特に限定されず、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）等の材料を用いることができる。また、透光性正極１７としては、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。
また、透光性正極１７は、ｐ型半導体層１６上の全面を覆うように形成しても構わないし、隙間を開けて格子状や樹形状に形成しても良い。
【００４２】
＜正極ボンディングパッド＞
正極ボンディングパッド１８は、図２に示すように透光性正極１７上に形成された略円形の電極である。
正極ボンディングパッド１８の材料としては、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造のものを何ら制限無く用いることができる。
正極ボンディングパッド１８の厚さは、１００〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、ボンディングパッドの特性上、厚さが大きい方が、ボンダビリティーが高くなるため、正極ボンディングパッド１８の厚さは３００ｎｍ以上とすることがより好ましい。さらに、製造コストの観点から５００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
＜負極＞
負極１９は、半導体層２０を構成するｎ型半導体層１４のｎ型コンタクト層１４ｂに接するものである。このため、負極１９は、図１および図２に示すように、ｐ型半導体層１６、発光層１５、及びｎ型半導体層１４の一部を除去してｎ型コンタクト層１４ｂを露出させてなる露出領域１４ｄの上に略円形状に形成されている。
負極１９の材料としては、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができる。
【００４４】
ここで、本発明の発光素子の製造方法を説明するにあたり、最初に、発光素子の半導体層の製造装置および製造方法を説明する。
［発光素子の半導体層の製造装置］
図３は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置の一例を模式的に示す概略図である。図３に示すＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子（以下、発光素子と略称することがある）の製造装置４０は、ＩＩＩ族元素としてＧａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる発光素子を構成する半導体層を、基板１１上にスパッタ法によって成膜するために用いられるものである。
【００４５】
この発光素子の製造装置４０は、図３に示すように、チャンバ４１と、チャンバ４１内に設置されたスパッタターゲット４７と、スパッタターゲット４７に対してパワーを印加するパワー印加手段４５とを備えている。また、図３に示すように、発光素子の製造装置４０のチャンバ４１内には、基板１１をスパッタターゲット４７に対向させて下向きに取り付けるためのホルダー１１ｂと、基板１１を加熱するためのヒータ４４とが備えられており、チャンバ４１の外には、ホルダー１１ｂに導電接続されたマッチングボックス４６ｃと、マッチングボックス４６ｃに導電接続される電源４８と、チャンバ４１内の圧力を制御するポンプなどからなる圧力制御手段４９ａ、４９ｂ、４９ｃと、チャンバ４１内にガスを供給するガス供給手段４２ａ、４２ｂとが備えられている。
【００４６】
本実施形態において、スパッタターゲット４７は、図３に示すように、Ｇａターゲット４７ａと、ドーパント元素からなるドーパントターゲット４７ｂとからなる。Ｇａターゲット４７ａは、Ｇａターゲット４７ａにパワーを供給するための電極４３ａ上に載置され、ドーパントターゲット４７ｂは、ドーパントターゲット４７ｂにパワーを供給するための電極４３ｂ上に載置されている。
【００４７】
Ｇａターゲット４７ａは、Ｇａ元素を含有するものであり、Ｇａ元素のみからなるものであってもよいし、他の元素を含むものであってもよく、成膜される半導体層の組成に対応する材料からなるものである。また、本実施形態においては、Ｇａターゲット４７ａとして固体状のものを用いてもよいし、液状化されたものを用いてもよい。液状化されたＧａターゲット４７ａとしては、全体が液状化されているものであってもよいし、表層のみが液状化した状態のものであってもよい。
【００４８】
図３に示す発光素子の製造装置４０において、ドーパントターゲット４７ｂを構成するドーパント元素としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａなどを挙げることができ、特に限定されないが、成膜される半導体層がｎ型半導体層である場合にはＳｉであることが好ましく、成膜される半導体層がｐ型半導体層である場合にはＭｇであることが好ましい。
【００４９】
また、パワー印加手段４５は、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対して、同時にまたは交互に所定のパワーを印加するものであり、図３に示すように、電極４３ａ、４３ｂと、電極４３ａ、４３ｂに導電接続されたマッチングボックス４６ａ、４６ｂと、マッチングボックス４６ａ、４６ｂに導電接続される電源４８とから構成されている。そして、Ｇａターゲット４７ａに印加されるパワーは、マッチングボックス４６ａに制御させることによって調整可能とされており、ドーパントターゲット４７ｂに印加されるパワーは、マッチングボックス４６ｂに制御させることによって調整可能とされている。このことにより、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂに印加されるパワーは、個別に独立して制御可能となっている。
【００５０】
また、本実施形態では、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂに印加されるパワー（印加電力）が、パルスＤＣ方式またはＲＦ（高周波）方式により印加されるようになっている。なお、図３に示す製造装置４０を用いてリアクティブスパッタ法により半導体層を成膜する場合には、成膜レートを容易にコントロールできる点から、印加電力をＲＦ（高周波）方式とすることがより好ましい。また、図３に示す製造装置４０を用いてリアクティブスパッタ法により半導体層を成膜する場合、ＤＣで電場を連続してかけた状態にするとＧａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂがチャージアップしてしまい、成膜レートを高くすることが困難になるので、印加電力を、パルス的にバイアスを与えるパルスＤＣ方式とすることが好ましい。
【００５１】
また、本実施形態では、パワー印加手段４５のマッチングボックス４６ａ、４６ｂが、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパワーとの比を変化させることにより、気相中に供給されるＧａおよびドーパント元素の粒子の量を変化させて、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御することができるようにされている。
気相中に供給されるＧａおよびドーパント元素の粒子の量は、成膜される半導体層の結晶中におけるＧａとドーパント元素との比と一致するので、気相中に供給されるＧａおよびドーパント元素の粒子の量を制御することにより、成膜される半導体層の結晶中のドーピング濃度を制御できる。
ここで、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパワーとの比は、マッチングボックス４６ａ、４６ｂに供給する電力を制御させることによって任意に変化させることができる。
【００５２】
なお、パワーをパルスＤＣ方式によって印加するものである場合には、パワー印加手段４５のマッチングボックス４６ａ、４６ｂは、Ｇａターゲット４７ａに印加するパルスと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパルスとのパルス比を変化させることによって、気相中に供給されるＧａおよびドーパント元素の粒子の量を変化させて、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を制御するものであってもよい。
ここで、Ｇａターゲット４７ａに印加するパルスと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパルスとのパルス比は、マッチングボックス４６ａ、４６ｂにパワーのオン・オフの時間を制御させることによって任意に変化させることができる。
【００５３】
また、ドーパント元素がＳｉである場合には、パワー印加手段４５により、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比が（Ｇａ元素：Ｓｉ元素）１：０．００１〜１：０．００００１の範囲に制御されることが望ましい。
また、ドーパント元素がＭｇである場合には、パワー印加手段４５により、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比が（Ｇａ元素：Ｍｇ元素）１：０．１〜１：０．００１の範囲に制御されることが望ましい。
【００５４】
また、図３に示す発光素子の製造装置４０は、ドーパントターゲット４７ｂが、２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されないようにスパッタできるものである。
ドーパント元素は、キャリアを効率よく発生させるために、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中に均一に存在していることが好ましい。結晶中に均一にドーパント元素を存在させるためには、結晶中のドーパント元素が単原子の状態で分散されてドープされていることが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中のドーパント元素が、２原子以上の原子が結合してなるクラスタとして存在している場合、ドーパント元素が有効にキャリアを生成できないと考えられる。
【００５５】
ドーパントターゲット４７ｂをスパッタすることによってドーパント元素を供給する場合、アルゴンなどのドーパントターゲット４７ｂを叩くスパッタ粒子の運動エネルギーが大きすぎると、ドーパント元素がクラスタとしてドーパントターゲット４７ｂから飛び出してくる可能性がある。このため、スパッタ粒子の運動エネルギーを小さくして、クラスタが形成されないようにドーパントターゲット４７ｂをスパッタすることが好ましい。具体的には、クラスタが形成されないように、ドーパントターゲット４７ｂを叩くスパッタ粒子を加速するための電圧を十分に小さくする装置・方法や、スパッタ粒子として原子量の小さい元素を用いる方法が挙げられる。
【００５６】
本実施形態においては、パワー印加手段４５によりドーパントターゲット４７ｂを叩くスパッタ粒子を加速するための電圧が制御されることによって、ドーパントターゲット４７ｂがスパッタされる際に２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されないようになっている。
また、例えば、高周波スパッタを行う場合などには、プラズマを発生させるための電力をターゲットと内壁とに掛けている場合がある。この場合には、ターゲットにスパッタ粒子を引き込む電圧を小さくすると、プラズマを発生させられなくなる場合がある。このため、プラズマを発生させる電力と、ターゲットにスパッタ粒子を引き込む電圧とを、個別に制御できる製造装置を用いることが望ましい。具体的には例えば、図６に示す製造装置５０などを好ましく用いることができる。
図６は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置の他の一例を模式的に示す概略図である。なお、図６において、図３と同じ部材については同じ符号を付し説明を省略する。図６に示す製造装置５０では、チャンバ４１内のドーパントターゲット４７ｂの上空に高周波誘電結合プラズマ発生装置２２が設置されている。そして、図６に示す製造装置５０では、高周波誘電結合プラズマ発生装置２２にプラズマを発生させることにより、ドーパントターゲット４７ｂを叩く粒子の加速電圧を自由に設定できるようになっている。
【００５７】
２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されているかどうかは、例えば、図６に示す製造装置５０などを用いて調べることができる。図６に示す発光素子の製造装置５０は、チャンバ４１内の基板１１近傍に設けられた吸気口２１ａと、配管により吸気口２１ａに接続された質量スペクトル分析装置２１ｂとを備えている。そして、図６に示す発光素子の製造装置５０では、ドーパントターゲット４７ｂがスパッタされることによって形成された粒子を、吸気口２１ａから吸気して質量スペクトル分析装置２１ｂにより測定させるようになっている。
例えば、ドーパント元素がＳｉである場合、吸気口２１ａから吸気したドーパント元素からなる粒子が単原子であると質量数２８に質量スペクトルのピークが出現し、２原子分子であると質量数５６に質量スペクトルのピークが出現する。
【００５８】
なお、本実施形態においては、質量スペクトル分析装置を用いて、２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されているかどうかを調べる場合を例に挙げて説明したが、２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されているかどうかは、例えば、プラズマ分光を用いる方法など、他の装置および方法を用いて調べてもよい。プラズマ分光を用いる方法では、元素によって発光波長が異なるが、発光スペクトルがバックグラウンドに隠れてしまって発光スペクトルの分離が困難となる場合がある。また、プラズマ分光を用いる方法では、元素によって発光スペクトルを示さなかったり、粒子がクラスタである場合とそうでない場合との違いが僅かで、クラスタが形成されているかどうかが分かりにくかったりする場合がある。したがって、クラスタが形成されているかどうかを調べる際には、プラズマ分光を用いるよりも質量スペクトル分析装置を用いることが好ましい。
【００５９】
図３に示す発光素子の製造装置４０は、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとからなるスパッタターゲット４７と、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するパワー印加手段とを備えているので、パワー印加手段４５により、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比を任意に制御することができ、成膜されるＧａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中におけるドーパント元素の濃度を容易に最適化できる。
【００６０】
また、図３に示す発光素子の製造装置４０において、Ｇａターゲット４７ａの少なくとも表層が液状化されている場合、高エネルギーを有する粒子を取り出して基板１１上に供給することができるので、基板１１上に、結晶性の良好なＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層を、より高効率で成長させることが可能となる。また、Ｇａターゲット４７ａの少なくとも表層が液状化されている場合、Ｇａターゲット４７ａを部分的に偏ること無く均一に使用することができるので、Ｇａターゲット４７ａを構成している材料を効率良く使用することができる。
【００６１】
また、一般に、スパッタ法を用いて基板上に複数の材料からなる層を成膜する場合、材料ターゲットの数と同数のチャンバを備え、各チャンバに１つのターゲットを配置したスパッタ装置を用い、基板をそれぞれのチャンバの間を移動させて成膜する方法を用いていた。このような方法で用いられるスパッタ装置は、チャンバの数が多いため大掛かりであることや、成膜に要する時間が長時間必要であることが問題となっていた。
これに対し、本実施形態の製造装置は、チャンバ内にＧａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとを配置し、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するものであるので、製造装置を大幅に簡易化することができ、しかも各チャンバに１つのターゲットを配置したスパッタ装置を用いた場合のようにチャンバ間を移動させる必要はなく、成膜に要する時間を短縮することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、図３に示すように、チャンバ４１内にＧａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとの２つのスパッタターゲットが備えられたスパッタ装置４０を例に挙げて説明したが、本発明の製造装置はこれには限定されない。
例えば、基板上に組成の異なる複数層の半導体層を成膜する場合には、成膜しようとする半導体層の組成に対応する複数のターゲットをチャンバ内に設置することで、同一チャンバ内において、それぞれ所定の組成を有する複数の半導体層を連続して基板上に成膜することが可能となる。本発明の製造装置をこのような構成とすることで、製造装置を簡易化することができるとともに、工程時間を短縮することができ、高効率で成膜を行うことができる。
【００６３】
また、図３に示す発光素子の製造装置４０は、クラスタが形成されないようにドーパントターゲット４７ｂがスパッタされるものであるので、ドーパント元素が結晶中に均一に単原子の状態で分散されてドープされているＩＩＩ族窒化物化合物半導体を製造することができ、キャリアを効率よく発生させることが可能なＩＩＩ族窒化物化合物半導体が得られる。
また、図３に示す発光素子の製造装置４０では、ドーパントターゲット４７ｂがクラスタの形成されない電圧でスパッタされるものであるので、スパッタ粒子の運動エネルギーを容易に制御することができ、クラスタを形成させることなくドーパントターゲット４７ｂをスパッタすることができる。
【００６４】
［発光素子の半導体層の製造方法］
本実施形態では、図３に示す製造装置４０を用いる発光素子の製造方法の一例として、リアクティブスパッタ法によって基板１１上に発光素子の半導体層を成膜する方法を例に挙げて説明する。
図３に示す製造装置４０を用いてスパッタ法によって基板１１上に発光素子の半導体層を成膜するには、まず、圧力制御手段４９ａ、４９ｂ、４９ｃによって、チャンバ４１内の圧力を所定の圧力にするとともに、ガス供給手段４２ａ、４２ｂを用いて、チャンバ４１内にアルゴンガスと窒化物原料となる活性ガスとをそれぞれ所定の供給量で供給し、チャンバ４１内を所定の雰囲気とする。
【００６５】
チャンバ４１内の圧力は、０．３Ｐａ以上とすることが好ましい。チャンバ４１内の圧力を０．３Ｐａ未満とすると、窒素の存在量が小さくなり過ぎ、スパッタされた金属が窒化物とならない状態で基板１１上に付着する虞がある。また、チャンバ４１内の圧力の上限は特に限定されないが、プラズマを発生させることができる程度の圧力に抑制することが必要である。
【００６６】
また、本実施形態で活性ガスとして用いる窒化物原料としては、一般に知られている窒素化合物を何ら制限されることなく用いることができるが、アンモニアや窒素（Ｎ２）は取り扱いが簡単であるとともに、比較的安価で入手可能であることから好ましい。
アンモニアは分解効率が良好であり、高い成長速度で成膜することが可能であるが、反応性や毒性が高いため、除害設備やガス検知器が必要となり、また、反応装置に使用する部材の材料を化学的に安定性の高いものにする必要がある。
また、窒素（Ｎ２）を用いた場合には、装置としては簡便なものを用いることができるが、高い反応速度が得られない。しかしながら、窒素を電界や熱等により分解してから装置に導入する方法とすれば、アンモニアより反応速度は低いものの工業生産的に利用可能な程度の十分な成膜速度を得ることができる。このため、装置コストとの兼ね合いを考えると、活性ガスとしては窒素（Ｎ２）が最も好適である。
【００６７】
次いで、ヒータ台４４内に設けられた図示略の加熱手段によってヒータ台４４を発熱させ、基板１１を所定の温度、つまり、基板１１上に成長される半導体層に最適な成長温度となるように加温する。
半導体層を成膜する時の基板１１の温度は、室温〜１２００℃の範囲とすることが好ましく、３００〜１０００℃の範囲とすることがより好ましく、５００〜８００℃の範囲とすることが最も好ましい。なお、ここでの室温とは、工程の環境等にも影響される温度であるが、具体的な温度としては、０〜３０℃の範囲である。
基板１１の温度が上記下限未満だと、基板１１上でのマイグレーションが抑制され、結晶性の良い半導体層の結晶を成膜することができない場合がある。また、基板１１の温度が上記上限を超えると、半導体層の結晶が分解する虞がある。
【００６８】
そして、基板１１が加温された状態で、マッチングボックス４６ａ、４６ｂを介して電極４３ａ、４３ｂに電流を供給し、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂの各々に同時にまたは交互にパワーを印加するとともに、ホルダー１１ｂに電流を供給して、基板１１にバイアスを印加する。
【００６９】
このことにより、チャンバ４１内の気相中には、Ｇａターゲット４７ａからＧａの粒子を含む粒子が飛び出し、ドーパントターゲット４７ｂからはドーパント元素の粒子が飛び出す。そして、気相中のＧａ粒子やドーパント元素の粒子などの粒子が、ホルダー１１ｂに取り付けられた基板１１の表面にぶつかるように供給されて堆積されることにより、基板１１上に半導体層が成膜される。
【００７０】
なお、本実施形態では、ドーパントターゲット４７ｂは、２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されない電圧でスパッタされる。
【００７１】
ここで、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とドーパント元素との比は、例えば、以下に示す３つの方法のうちの少なくとも１つの方法を用いて、気相中に供給されるＧａおよびドーパント元素の粒子の量を変化させて制御する。
（１）Ｇａターゲット４７ａの基板１１と対向する面（図３においては上面）の面積と、ドーパントターゲット４７ｂの基板１１と対向する面（図３においては上面）の面積との比により制御する。
（２）Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパワーとの比を制御する。ここで、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパワーとの比は、マッチングボックス４６ａ、４６ｂに供給する電力を制御させることよって変化させることができる。
（３）パワーをパルスＤＣ方式によって印加し、Ｇａターゲット４７ａに印加するパルスと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパルスとのパルス比を制御する。ここで、Ｇａターゲット４７ａに印加するパルスと、ドーパントターゲット４７ｂに印加するパルスとのパルス比は、マッチングボックス４６ａ、４６ｂにパワーのオン・オフの時間を制御させることよって変化させることができる。
【００７２】
例えば、図３に示す製造装置４０を用いて基板１１上にｎ型半導体層を成膜する場合、ドーパント元素として、Ｓｉを用い、上記の（１）〜（３）の少なくとも１つの方法を用いて、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＳｉ元素との比を、１：０．００１〜１：０．００００１の範囲として行なうことが望ましい。
これにより、ドーパント元素としてＳｉを用いたｎ型半導体層におけるドーピング濃度を１×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３の範囲に制御することが可能となる。
【００７３】
また、例えば、図３に示す製造装置４０を用いて基板１１上にｐ型半導体層を成膜する場合、ドーパント元素として、Ｍｇを用い、上記の（１）〜（３）の少なくとも１つの方法を用いて、半導体層を成膜している際の気相中におけるＧａ元素とＭｇ元素との比を、１：０．１〜１：０．００１の範囲として行なうことが望ましい。
これにより、ドーパント元素としてＭｇを用いたｐ型半導体層におけるドーピング濃度を１×１０１９ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３の範囲に制御することが可能となる。
【００７４】
また、半導体層を成膜している際のスパッタ装置４０のＧａターゲット４７ａ周辺の温度が２９℃以上であると、Ｇａは融点が２９℃である低融点の金属であるため、Ｇａターゲット４７ａが液体状となる場合がある。また、半導体層を成膜している際のスパッタ装置４０のＧａターゲット４７ａ周辺の温度が２９℃未満である場合には、Ｇａターゲット４７ａは固体状となる。
【００７５】
半導体層を成膜している際に、Ｇａターゲット４７ａが固体状である場合には、Ｇａターゲット４７ａの少なくとも表層を液状化させることが好ましい。
Ｇａターゲット４７ａを液状化させる方法としては、例えば、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーを一定以上とする方法を挙げることができる。ここで、Ｇａターゲット４７ａを液状化させるためにＧａターゲット４７ａに印加されるパワーは、０．１Ｗ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。０．１Ｗ／ｃｍ２以上のパワーをＧａターゲット４７ａに印加すると、Ｇａターゲット４７ａが固体状となっている場合であっても、Ｇａターゲット４７ａの表層がプラズマに曝されて融解するので、確実に液状化させることができる。
また、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーが０．１Ｗ／ｃｍ２未満だと、Ｇａターゲット４７ａが固体状となっている場合に液状化することができない虞がある。
【００７６】
また、Ｇａターゲット４７ａを液状化させる他の方法としては、Ｇａターゲット４７ａを加熱手段によって加熱する方法を挙げることができる。この場合に用いる加熱手段としては特に限定されず、電熱ヒータ等、適宜選択して用いることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーを０．１Ｗ／ｃｍ２〜１００Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることが好ましく、１Ｗ／ｃｍ２〜５０Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることがより好ましく、１．５Ｗ／ｃｍ２〜５０Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることが最も好ましい。
Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーを上記範囲とすることにより、大きなパワーの反応種が生成することができ、また、この反応種を高い運動エネルギーで基板１１へ供給することができる。このことにより、基板１１上におけるマイグレーションが活発になり、成膜される半導体層が、その下地となる層の結晶性を引き継がないように転位をループ化させるのが容易になる。
【００７８】
また、本実施形態において半導体層を成膜する際の成膜レートは、０．０１ｎｍ／ｓ〜１０ｎｍ／ｓの範囲とすることが好ましい。成膜レートが０．０１ｎｍ／ｓ未満だと、成膜プロセスが長時間となってしまい、工業生産的に無駄が大きくなる。また、成膜レートが１０ｎｍ／ｓを超えると、良好な膜を得ることが困難となる。
【００７９】
本実施形態の製造方法では、半導体層をスパッタ法によって成膜する際に、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとを用い、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対して同時にまたは交互にパワーを印加するので、Ｇａを含有するＩＩＩ族窒化物化合物半導体の結晶中におけるドーパント元素のドーピング濃度を容易に最適化でき、スパッタ法を用いて効率よく半導体層を成膜することができる。
【００８０】
また、本実施形態の製造方法では、半導体層をスパッタ法で成膜するので、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）などにより成膜する場合と比較して、成膜レートを高くすることができ、成膜（製造）時間を短縮することができる。さらに、製造時間が短縮されることにより、チャンバ内に不純物が入り込むのを最小限に抑制することができ、汚染の少ない良好な半導体層を得ることができる。
また、本実施形態の製造方法では、窒化物原料からなる活性ガスをチャンバ内に供給するリアクティブスパッタ法を用いたので、得られた半導体層の結晶性が良好で均一なものとなる。
【００８１】
また、本実施形態の製造方法において、Ｇａターゲット４７ａの少なくとも表層を液状化する場合、高エネルギーを有する粒子を取り出して基板１１上に供給することができるので、基板１１上に、結晶性の良好なＩＩＩ族窒化物半導体からなる半導体層を、より高効率で成長させることができる。
また、Ｇａターゲット４７ａの少なくとも表層を液状化させる場合、Ｇａターゲット４７ａを部分的に偏ること無く均一に使用することができるので、Ｇａターゲット４７ａを構成している材料を効率良く使用することができる。
【００８２】
なお、本実施形態の製造方法では、窒化物原料からなる活性ガスをチャンバ内に供給するリアクティブスパッタ法を例に挙げて説明したが、本発明はリアクティブスパッタ法に限定されるものではない。
【００８３】
また、本実施形態では、ターゲットを叩く電圧を小さく設定する方法や、チャンバ内に配置された高周波誘電結合プラズマ発生装置を利用してターゲットを叩く電圧をプラズマ発生電圧と別に制御する方法など、ドーパントターゲット４７ｂが２原子以上のドーパント元素からなるクラスタが形成されない電圧でスパッタされる好ましい製造装置および製造方法を例に挙げて説明したが、本発明はクラスタが形成されない製造装置および製造方法のみに限定されるものではなく、スパッタにより単原子とクラスタとを含むドーパント元素が供給されるものであってもよい。
【００８４】
また、本発明の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、半導体層を成膜する際に、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂとに対し、磁場を回転させるか、又は磁場を揺動させる方法としてもよい。具体的なマグネットの運動方法は、スパッタ装置の種類によって適宜選択することができ、例えば、マグネットを揺動させたり、又は回転運動させたりすることができる。
【００８５】
また、成膜される半導体層を、基板１１の表面に加え、側面を覆うように形成しても良く、さらに、基板１１の裏面も覆うように形成しても良い。
基板の表面及び側面を成膜する方法としては、例えば、基板を揺動させたり又は回転運動させたりすることにより、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂと対向する基板の位置を変更させつつ、成膜する方法が挙げられる。このような方法とすることにより、基板１１の表面及び側面を一度の工程で成膜することが可能となり、次いで基板１１の裏面への成膜工程を行うことにより、計２回の工程で基板全面を覆うことが可能となる。また、基板１１の表面及び側面を成膜する他の方法としては、基板１１を保持せずにチャンバ４１内に設置することにより、基板全面に成膜する方法などが挙げられる。
【００８６】
さらに、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂとして、大面積で、位置の移動が可能なものを用いることにより、基板１１を移動させずに基板１１の全面に成膜しても良い。このような方法としては、マグネットを揺動させたり又は回転運動させたりすることにより、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂのマグネットの位置をターゲット内で移動させつつ成膜するＲＦ（高周波）方式のスパッタ法が挙げられる。
【００８７】
さらに、ＲＦ（高周波）方式のスパッタ法で成膜を行なう場合、基板１１側とＧａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂ側の両方を移動させる方法としても良い。また、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂを基板１１の近傍に配することにより、発生するプラズマを基板１１に対してビーム状に供給するのではなく、基板１１を包み込むように供給するような構成とすることで、基板１１の表面及び側面の同時成膜が可能となる。
【００８８】
［発光素子の製造方法］
図１に示す発光素子１を製造するには、まず、基板１１上に半導体層２０が形成された図４に示す積層半導体１０を形成する。図４に示す積層半導体１０を形成するには、まず、基板１１を用意する。基板１１は、前処理を施してから使用することが望ましい。
基板１１の前処理としては、例えば、基板１１としてシリコンからなる基板１１を用いる場合には、よく知られたＲＣＡ洗浄方法などの湿式の方法を行いて、表面を水素終端させておく方法を用いることができる。このことにより、成膜プロセスが安定する。
【００８９】
また、基板１１の前処理は、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板１１を配置し、中間層１２を形成する前にスパッタする方法によって行ってもよい。具体的には、チャンバ内において、基板１１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって表面を洗浄する前処理を行なうことができる。ＡｒガスやＮ２ガスなどのプラズマを基板１１の表面に作用させることで、基板１１表面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。この場合、ターゲットにパワーを印加せずに、基板１１とチャンバとの間に電圧を印加すれば、プラズマ粒子が効率的に基板１１に作用する。
【００９０】
基板１１に前処理を行なった後、基板１１上に、スパッタ法によって、図４に示す中間層１２を成膜する。
その後、上述した半導体層の製造方法に準じて、中間層１２の成膜された基板１１上に、上述した図３に示す発光素子の製造装置４０を用いるリアクティブスパッタ法によって、図４に示すｎ型半導体層１４の下地層１４ａとｎ型コンタクト層１４ｂとを連続して成膜する。
【００９１】
まず、チャンバ４１内に、中間層１２の成膜された基板１１と、Ｇａターゲット４７ａと、ドーパント元素からなるドーパントターゲット４７ｂとが設置された図３に示す製造装置４０を用意する。ここでのドーパント元素は、ｎ型コンタクト層１４ｂを成膜する際、または、下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂを成膜する際に用いるＳｉ、ＧｅおよびＳｎ等のｎ型不純物である。
【００９２】
次いで、チャンバ４１内の圧力を所定の圧力にするとともに、チャンバ４１内にアルゴンガスと窒化物原料からなる活性ガスとをそれぞれ所定の供給量で供給し、下地層１４ａを成膜するためのチャンバ４１内を所定の雰囲気とし、基板１１を所定の温度に加温する。
ここで、下地層１４ａを成膜する際の基板１１の温度、つまり、下地層１４ａの成長温度は、８００℃以上とすることが好ましい。これは、下地層１４ａを成膜する際の基板１１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションを生じやすくし、転位のループ化を容易に進行させるためである。なお、下地層１４ａを成膜する際の基板１１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温にする必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１４ａを成膜する際の基板１１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１４ａが得られる。
【００９３】
また、下地層１４ａとしてアンドープの半導体層を成膜する場合には、マッチングボックス４６ａを介して電極４３ａのみに所定の電流を供給し、ドーパントターゲット４７ｂにパワーを印加せず、Ｇａターゲット４７ａにのみパワーを印加するとともに、ホルダー１１ｂに電流を供給して、基板１１にバイアスを印加し、基板１１の中間層１２上に所定の成膜レートで下地層１４ａを成膜する。
【００９４】
また、下地層１４ａとしてドープされた半導体層を成膜する場合には、マッチングボックス４６ａ、４６ｂを介して電極４３ａ、４３ｂに所定の電流を供給し、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂの各々に同時にまたは交互にパワーを印加するとともに、ホルダー１１ｂに電流を供給して、基板１１にバイアスを印加し、中間層１２上に所定の成膜レートで下地層１４ａを成膜する。
【００９５】
続いて、ドープされた半導体層からなる下地層１４ａを成膜する場合と同様にして、ｎ型コンタクト層１４ｂを成膜するためのチャンバ４１内を所定の雰囲気とし、下地層１４ａの形成された基板１１を所定の温度に加温する。ｎ型コンタクト層１４ｂの成膜温度は下地層１４ａと同様である。そして、ドープされた半導体層からなる下地層１４ａを成膜する場合と同様に、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂの各々に同時にまたは交互に所定のパワーを印加して、基板１１の下地層１４ａ上に所定の成膜レートでｎ型コンタクト層１４ｂを成膜する。
【００９６】
なお、下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂがドープされた半導体層からなる場合、ドーパント元素は同じであってもよいし、異なっていてもよい。上記の２層においてドーパント元素が異なっている場合には、発光素子の製造装置４０として、ドーパントターゲットと、そのドーパントターゲットにパワーを印加するためのマッチングボックスおよび電極とが２つずつ設置されたものを用い、成膜する半導体層のドーパント元素に応じて、パワーを印加するドーパントターゲットを選択することによって容易に成膜できる。
【００９７】
次いで、ｎ型半導体層１４のｎ型クラッド層１４ｃ、障壁層１５ａと井戸層１５ｂとからなる発光層１５、ｐ型半導体層１６のｐ型クラッド層１６ａを、結晶性が良好なＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）法で成膜する。
【００９８】
ＭＯＣＶＤ法では、キャリアガスとして水素（Ｈ２）または窒素（Ｎ２）、ＩＩＩ族原料であるＧａ源としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡ）、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩ）、Ｖ族原料であるＮ源としてアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）などが用いられる。
【００９９】
また、ドーパント元素のｎ型不純物には、Ｓｉ原料としてモノシラン（ＳｉＨ４）またはジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を、Ｇｅ原料としてゲルマンガス（ＧｅＨ４）や、テトラメチルゲルマニウム（（ＣＨ３）４Ｇｅ）やテトラエチルゲルマニウム（（Ｃ２Ｈ５）４Ｇｅ）等の有機ゲルマニウム化合物を利用できる。
ドーパント元素のｎ型不純物には、Ｍｇ原料として例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）を用いることができる。
【０１００】
次いで、ｐ型半導体層１６のｐ型クラッド層１６ａ上に、上述した図３に示す発光素子の製造装置４０を用いるリアクティブスパッタ法によって、ｐ型半導体層１６のｐ型コンタクト層１６ｂを成膜する。
【０１０１】
ｐ型半導体層１６のｐ型コンタクト層１６ｂは、ドーパントターゲット４７ｂのドーパント元素としてＭｇ等のｐ型不純物を用いて行なう。より詳細には、チャンバ４１内を、ｐ型コンタクト層１６ｂを成膜するための所定の雰囲気とし、ｐ型クラッド層１６ａまでの各層の形成された基板１１を所定の温度に加温する。そして、Ｇａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂの各々に同時にまたは交互に所定のパワーを印加して所定の成膜レートでｐ型コンタクト層１６ｂを成膜する。
【０１０２】
このようにして得られた図４に示す積層半導体１０のｐ型コンタクト層１６ｂ上に、フォトリソグラフィー法を用いて透光性正極１７および正極ボンディングパッド１８を順次形成する。
次いで、透光性正極１７および正極ボンディングパッド１８の形成された積層半導体１０をドライエッチングすることにより、ｎ型コンタクト層１４ｂ上の露出領域１４ｄを露出させる。
その後、露出領域１４ｄ上に、フォトリソグラフィー法を用いて負極１９を形成することにより、図１および図２に示す発光素子１が得られる。
【０１０３】
本実施形態の発光素子は、半導体層２０のうち、ｎ型半導体層１４の下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂと、ｐ型半導体層１６のｐ型コンタクト層１６ｂとが図３に示す発光素子の製造装置を用いる上述したスパッタ法によって成膜されたものであるので、生産性に優れたものとなる。
また、本実施形態の発光素子は、ｎ型半導体層１４の下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂと、ｐ型半導体層１６のｐ型コンタクト層１６ｂのうちの、ドープされた半導体層からなる層における結晶中のドーパント元素のドーピング濃度が最適な濃度であるものとなる。従って、本実施形態の発光素子１は、優れた発光特性を備えたものとなる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、発光素子１の半導体層２０のうち、ｎ型半導体層１４の下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂと、ｐ型半導体層１６のｐ型コンタクト層１６ｂのみを図３に示す発光素子の製造装置を用いる上述したスパッタ法によって成膜したが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、半導体層２０のうち少なくとも一部が本発明のスパッタ法によって成膜されていればよい。
例えば、本実施形態では、ｎ型半導体層１４のｎ型クラッド層１４ｃやｐ型半導体層１６のｐ型クラッド層１６ａをＭＯＣＶＤ法で成膜したが、ｎ型クラッド層１４ｃやｐ型クラッド層１６ａも本発明のスパッタ法によって成膜できる。
【０１０５】
また、本発明の発光素子１は、半導体層２０のうち少なくとも一部が本発明のスパッタ法によって成膜されていればよく、半導体層２０の成膜は、本発明のスパッタ法と、従来のスパッタ法、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）等、半導体層を成長させることのできる如何なる方法とを組み合わせて行なってもよい。
【０１０６】
なお、本発明のＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子は、上述の発光素子の他、レーザ素子や受光素子等の光電気変換素子、又は、ＨＢＴやＨＥＭＴ等の電子デバイスなどに用いることができる。これらの半導体素子は、各種構造のものが多数知られており、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物積層半導体１０の構造は、これら周知の素子構造を含めて何ら制限されない。
【０１０７】
［ランプ］
本発明のランプは、本発明の発光素子が用いられてなるものである。
本発明のランプとしては、例えば、本発明の発光素子と蛍光体とを組み合わせてなるものを挙げることができる。発光素子と蛍光体とを組み合わせたランプは、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、従来より、発光素子と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術が知られており、本発明のランプにおいてもこのような技術を何ら制限されることなく採用することが可能である。
【０１０８】
例えば、ランプに用いる蛍光体を適正に選定することにより、発光素子より長波長の発光を得ることも可能となり、また、発光素子自体の発光波長と蛍光体によって変換された波長とを混ぜることにより、白色発光を呈するランプとすることもできる。
【０１０９】
図５は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。図５に示すランプ３は、砲弾型のものであり、図１に示す発光素子１が用いられている。図５に示すように、発光素子１の正極ボンディングパッド（図１に示す符号１８参照）がワイヤー３３で２本のフレーム３１、３２の内の一方（図５ではフレーム３１）に接着され、発光素子１の負極（図１に示す符号１９参照）がワイヤー３４で他方のフレーム３２に接合されることにより、発光素子１が実装されている。また、発光素子１の周辺は、透明な樹脂３５でモールドされている。
【０１１０】
本発明のランプは、本発明の発光素子が用いられてなるものであるので、生産性に優れ、しかも、優れた発光特性を備えたものとなる。
また、本発明のランプは、一般用途の砲弾型、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等いかなる用途にも用いることができる。
【実施例】
【０１１１】
次に、本発明を、実施例および比較例を示してより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【０１１２】
［実施例１］
以下に示すようにして図４に示す積層半導体１０を作製し、図１および図２に示す発光素子を作製した。
まず、鏡面研磨したサファイアからなる基板１１を用意し、以下に示す前処理を行った。すなわち、基板１１を、中間層１２を成膜するための金属Ａｌからなるターゲットの設置されたスパッタ装置のチャンバ内に設置し、基板１１を５００℃に加熱した状態で、窒素ガスを１５ｓｃｃｍの流量で導入しながら、チャンバ内の圧力を１．０Ｐａに保持し、ターゲットにパワーを印加せずに、基板１１側に５０Ｗの高周波バイアスを印加し、窒素プラズマに曝すことによって基板１１表面を洗浄した。
【０１１３】
そして前処理後、チャンバ内の圧力を０．５Ｐａにするとともに、チャンバ内にアルゴンガスを５ｓｃｃｍ、窒素ガスを１５ｓｃｃｍ流通させ(ガス全体における窒素の比は７５％)、中間層１２を成膜させるための雰囲気とした。次いで、基板11を５００℃に保持したまま、金属Ａｌターゲットに１Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加し、基板１１にバイアスを印加せず、スパッタ法によって０．１２ｎｍ／ｓの成膜レートで基板１１上にＡｌＮの柱状結晶の集合体からなる厚み５０ｎｍの中間層１２を成膜した。
【０１１４】
次いで、中間層１２が成膜された基板１１をスパッタ装置から取り出し、図３に示す発光素子の製造装置４０を用いるリアクティブスパッタ法によって、アンドープのＧａＮからなる下地層１４ａと、ＳｉがドープされたＧａＮ層からなるｎ型コンタクト層１４ｂとを連続して成膜した。
【０１１５】
まず、図３に示す製造装置４０のチャンバ４１内に、中間層１２の成膜された基板１１と、ＧａからなるＧａターゲット４７ａと、Ｓｉからなるドーパントターゲット４７ｂとを設置した。ここで用いたＧａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂは、チャンバ内に露出した面積の比（Ｇａターゲット：ドーパントターゲット＝１：０．０１）が、成膜しようとするｎ型コンタクト層１４ｂ中におけるＳｉの濃度が１×１０１９ｃｍ−３となるように予め設定したものである。
【０１１６】
次いで、チャンバ４１内の圧力を０．５Ｐａにするとともに、チャンバ４１内にアルゴンガスを５ｓｃｃｍ、窒素ガスを１５ｓｃｃｍ流通させ（ガス全体における窒素の比は７５％)、下地層１４ａならびにｎ型コンタクト層１４ｂを成膜させるための雰囲気とした。
【０１１７】
次いで、基板１１を１０００℃に加温し、Ｇａターゲット４７ａ内にマグネットをスイープさせることにより磁場のかかる位置を動かしながら、マッチングボックス４６ａを介して電極４３ａに電力を供給し、Ｇａターゲット４７ａに１Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加するとともに、ヒータ４４を備えたホルダー１１ｂに電力を供給して基板１１に０．５Ｗ／ｃｍ２のＲＦ（高周波）バイアスを印加したまま９０分間成膜し、基板１１上に１ｎｍ／ｓの成膜レートで６μｍ成膜し、下地層１４ａを形成した。
【０１１８】
その後、基板１１の温度とバイアスを同じとしたまま、Ｇａターゲット４７ａおよびＳｉターゲットに１Ｗ／ｃｍ２のパワーを連続的に印加して、更に３０分成膜を続けた。これにより、下地層１４ａ上にＳｉがドープされたＧａＮ層からなる、膜厚２μｍのｎ型コンタクト層１４ｂを得た。
【０１１９】
ここで得られたｎ型コンタクト層１４ｂ層中におけるＳｉ濃度を一般的なＳＩＭＳ（二次イオン質量スペクトル）法により定量した。その結果、Ｓｉが１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１２０】
次に、ｎ型半導体層１４のｎ型コンタクト層１４ｂまでの各層が成膜された基板１１を、ＭＯＣＶＤ炉に導入し、ｎ型コンタクト層１４ｂ上に、ＳｉをドープしたＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎからなるｎ型クラッド層１４ｃと、障壁層１５ａと井戸層１５ｂとからなる発光層１５を成膜した。
まず、膜厚２０ｎｍのｎ型クラッド層１４ｃを成膜し、その上に、障壁層１５ａに始まり、障壁層１５ａに終わる、各層の膜厚を１６ｎｍとしたＧａＮからなる６層の障壁層１５ａと、各層の膜厚を３ｎｍとしたＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる５層の井戸層とが交互に積層されてなる発光層（多重量子井戸構造）１５を成膜した。
【０１２１】
次いで、発光層１５の最終の障壁層１５ｂまでの各層が積層された基板１１をＭＯＣＶＤ炉から取り出し、図３に示す発光素子の製造装置４０を用いるリアクティブスパッタ法によって、ｐ型クラッド層１６ａおよびｐ型コンタクト層１６ｂを成膜した。
はじめに、ｐ型クラッド層１６ａを成膜した。まず、ｐ型クラッド層１６ａを成膜するためのチャンバ４１として、下地層１４ａおよびｎ型コンタクト層１４ｂを成膜したチャンバとは別のチャンバ４１を用意し、チャンバ４１内に、Ｇａターゲット４７ａとしてＡｌとＧａとを混合した金属からなるものを設置し、ドーパントターゲット４７ｂとしてＭｇからなるものを設置した。ｐ型クラッド層１６ａを成膜するチャンバ４１内に設置したＧａターゲット４７ａのＧａとＡｌの混合の比率はＡｌ組成７％とした。また、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂのチャンバ４１内に露出した面積の比は、１：０．０１とした。
【０１２２】
そして、発光層１５の最終の障壁層１５ｂまでの各層が積層された基板１１をｐ型クラッド層１６ａの成膜用のチャンバ４１に導入し、マッチングボックス４６ａ、４６ｂを介して電極４３ａ、４３ｂに電流を供給し、Ｇａターゲット４７ａにＲＦ（高周波）方式により１Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加すると同時に、ドーパントターゲット４７ｂにも１．５Ｗ／ｃｍ２の密度のパワーを印加し、基板側へのバイアスは印加せずに１ｎｍ／ｓの成膜レートで発光層１５上に２０ｎｍ成膜することにより、ＭｇがドープされたＡｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎ層からなるｐ型クラッド層１６ａを成膜した。
【０１２３】
ここで得られたｐ型クラッド層１６ａ中におけるＭｇ濃度を、上述したＳｉ濃度と同様に、一般的なＳＩＭＳ法により定量した。その結果、Ｍｇが１．５×１０２０ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１２４】
次に、ｐ型コンタクト層１６ｂを成膜した。ｐ型コンタクト層１６ｂを成膜するためのチャンバ４１内に、Ｇａターゲット４７ａとしてＡｌとＧａとを混合した金属からなるものを設置し、ドーパントターゲット４７ｂとしてＭｇからなるものを設置した。ｐ型コンタクト層１６ｂを成膜するチャンバ４１内に設置したＧａターゲット４７ａのＧａとＡｌの混合の比率はＡｌ組成３％とした。また、Ｇａターゲット４７ａおよびドーパントターゲット４７ｂのチャンバ４１内に露出した面積の比は、１：０．０１とした。
【０１２５】
そして、ｐ型クラッド層１６ａまでの各層が積層された基板１１をｐ型コンタクト層１６ｂの成膜用のチャンバに導入し、マッチングボックス４６ａ、４６ｂを介して電極４３ａ、４３ｂに電流を供給し、Ｇａターゲット４７ａにＲＦ（高周波）方式により１Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加すると同時に、ドーパントターゲット４７ｂにも同じだけの密度のパワーを印加し、基板側へのバイアスは印加せずに１ｎｍ／ｓの成膜レートでｐ型クラッド層１６ａ上に２０ｎｍ成膜することにより、ＭｇがドープされたＡｌ０．０２Ｇａ０．９８Ｎ層からなるｐ型コンタクト層１６ｂを成膜した。
【０１２６】
ここで得られたｐ型コンタクト層１６ｂ中におけるＭｇ濃度を、上述したＳｉ濃度と同様に、一般的なＳＩＭＳ法により定量した。その結果、Ｍｇが１×１０２０ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１２７】
このようにして得られた図４に示す積層半導体１０のｐ型コンタクト層１６ｂ上に、フォトリソグラフィー法を用いてＩＴＯからなる透光性電極１７と、透光性電極１７の表面側から順にチタン、アルミニウム、金を積層した構造を有する正極ボンディングパッド１８とを順次形成した。
次いで、透光性電極１７および正極ボンディングパッド１８の形成された積層半導体１０をドライエッチングすることにより、ｎ型コンタクト層１４ｂ上の露出領域１４ｄを露出させ、露出領域１４ｄ上に、フォトリソグラフィー法を用いてＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ及びＡｕの４層よりなる負極１９を形成し、図１および図２に示す発光素子１を得た。
【０１２８】
このようにして得られた発光素子１の基板１１の裏側を研削及び研磨してミラー状の面とし、３５０μｍ角の正方形に切断しチップとした。そして、チップを電極が上になるようにリードフレーム上に載置し、金線でリードフレームに結線することにより、発光ダイオードとした。
【０１２９】
このように得られた発光ダイオードの正極ボンディングパッド１８及び負極１９の電極間に順方向電流を流した。
その結果、電流２０ｍＡにおける順方向電圧は３．０Ｖであった。また、ｐ型半導体層１６側の透光性電極１７を通して発光状態を観察したところ、発光波長は４６０ｎｍであり、発光出力は１５ｍＷであった。このことより、実施例１の発光素子１は、優れた発光特性を備えていることが確認できた。
【０１３０】
［実施例２］
図６に示す発光素子の製造装置５０を用い、Ｇａターゲット４７ａの面積とドーパントターゲット４７ｂの面積との比を１：１にしたことと、ｎ型コンタクト層１４ｂの成膜条件以外は、実施例１と同様にして図４に示す積層半導体１０を作製し、図１および図２に示す発光素子を作製した。
より詳細には、実施例２では、実施例１と異なり、Ｇａターゲット４７ａの面積とドーパントターゲット４７ｂの面積との露出面積を同じとし、Ｇａターゲット４７ａに印加するパワーとドーパントターゲット４７ｂに印加するパワーとの比を、成膜しようとするｎ型コンタクト層１４ｂ中におけるＳｉの濃度が８×１０１８ｃｍ−３となるように予め設定した。つまり、ドーパントターゲット４７ｂにかけるＲＦパワーの値を、Ｇａターゲット４７ａの１／１００、すなわち０．０１Ｗ／ｃｍ２とした。この際、プラズマの発生は、図６に示す発光素子の製造装置５０のチャンバ４１内に設置された高周波誘電結合プラズマ発生装置２２によって行い、ドーパントターゲット４７ｂにかける電圧を１００Ｖとした。その他のバイアス値、基板温度、成膜レート、などの条件は、実施例１と同じとした。
【０１３１】
このようにして得られたｎ型コンタクト層１４ｂ層中におけるＳｉ濃度を一般的なＳＩＭＳ（二次イオン質量スペクトル）法により定量した。その結果、Ｓｉが８×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１３２】
このようにして得られた積層構造を、実施例１と同様にして発光ダイオードとし、得られた発光ダイオードの正極ボンディングパッド１８及び負極１９の電極間に順方向電流を流した。その結果、電流２０ｍＡにおける順方向電圧は３．２Ｖであった。また、ｐ型半導体層１６側の透光性電極１７を通して発光状態を観察したところ、発光波長は４７０ｎｍであり、発光出力は１３．５ｍＷであった。このことより、実施例２の発光素子１は、優れた発光特性を備えていることが確認できた。
【０１３３】
［実施例３］
図３に示す実施例１の発光素子作製と同様の製造装置４０を用い、Ｇａターゲット４７ａの面積とドーパントターゲット４７ｂの面積との比を１：１にしたことと、ｎ型コンタクト層１４ｂの成膜条件以外は、実施例１と同様にして図４に示す積層半導体１０を作製し、図１および図２に示す発光素子を作製した。
より詳細には、実施例３では、実施例１と異なり、Ｇａターゲット４７ａの面積とドーパントターゲット４７ｂの面積との露出面積を同じとし、Ｇａターゲット４７ａに印加するパルスとドーパントターゲット４７ｂに印加するパルスとのパルス比を、成膜しようとするｎ型コンタクト層１４ｂ中におけるＳｉの濃度が１．１×１０１９ｃｍ−３となるように予め設定した。つまり、ドーパントターゲット４７ｂにかけるＲＦパワーのパルス比をＧａターゲット４７ａの１／１００すなわち、Ｇａターゲット４７ａには連続的にパワーを印加するが、ドーパントターゲット４７ｂには１ミリ秒間パワーを印加したあと、１００ミリ秒間パワーを停止するシーケンスとした。その他のバイアス値、基板温度、成膜レート、などの条件は、実施例１と同じとした。
【０１３４】
このようにして得られたｎ型コンタクト層１４ｂ層中におけるＳｉ濃度を一般的なＳＩＭＳ（二次イオン質量スペクトル）法により定量した。その結果、Ｓｉが１．１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１３５】
このようにして得られた積層構造を、実施例１と同様にして発光ダイオードとし、得られた発光ダイオードの正極ボンディングパッド１８及び負極１９の電極間に順方向電流を流した。その結果、電流２０ｍＡにおける順方向電圧は３．１Ｖであった。また、ｐ型半導体層１６側の透光性電極１７を通して発光状態を観察したところ、発光波長は４７０ｎｍであり、発光出力は１３．２ｍＷであった。このことより、実施例３の発光素子１は、優れた発光特性を備えていることが確認できた。
【０１３６】
［実施例４］
図３に示す実施例１の発光素子作製と同様の製造装置４０を用い、ｎ型クラッド層１４ｃの成膜条件以外は、実施例１と同様にして図４に示す積層半導体１０を作製し、図１および図２に示す発光素子を作製した。
より詳細には、実施例３では、実施例１と異なり、ＩｎとＧａの合金からなるＧａターゲット４７ａと、Ｓｉからなるドーパントターゲット４７ｂとを設置した。ここで用いたＧａターゲット４７ａとドーパントターゲット４７ｂのチャンバ内に露出した面積の比はＧａターゲット：ドーパントターゲット＝１：０．０１である。また、Ｇａターゲット４７ａは、成膜されるＩｎＧａＮ中におけるＩｎの組成が２％となるようにＩｎとＧａを混合したものである。
【０１３７】
ｎ型クラッド層１４ｃの形成は、ｎ型コンタクト層１４ｂまでの各層が成膜された基板１１をチャンバ４１内に設置して７００℃に加温し、Ｇａターゲット４７ａ内にマグネットをスイープさせることにより磁場のかかる位置を動かしながら、マッチングボックス４６ａを介して電極４３ａに電力を供給し、Ｇａターゲット４７ａに１Ｗ／ｃｍ２のパワーを印加するとともに、Ｓｉターゲット４７ｂに０.１Ｗ/ｃｍ２のＲＦパワーを、１／１０の時間比にて断続的に印加し、更に、ヒータ４４を備えたホルダー１１ｂに電力を供給して基板１１に０．５Ｗ／ｃｍ２のＲＦ（高周波）バイアスを印加したまま１０分間成膜し、基板１１上に０．０３ｎｍ／ｓの成膜レートで２０ｎｍ成膜し、ｎ型クラッド層１４ｃを形成した。
【０１３８】
このようにして得られたｎ型コンタクト層１４ｂ層中におけるＳｉ濃度を一般的なＳＩＭＳ（二次イオン質量スペクトル）法により定量した。その結果、Ｓｉが１×１０１７ｃｍ−３ｃｍ−３の濃度でドープされていることが確認できた。
【０１３９】
このようにして得られた積層構造を、実施例１と同様にして発光ダイオードとし、得られた発光ダイオードの正極ボンディングパッド１８及び負極１９の電極間に順方向電流を流した。その結果、電流２０ｍＡにおける順方向電圧は３．３Ｖであった。また、ｐ型半導体層１６側の透光性電極１７を通して発光状態を観察したところ、発光波長は４７０ｎｍであり、発光出力は１４．１ｍＷであった。このことより、実施例４の発光素子１は、優れた発光特性を備えていることが確認できた。
【０１４０】
［比較例１］
Ｇａ中に粒状のＳｉを混入したスパッタターゲットを備えたチャンバを有するスパッタ装置を用いて、積層半導体１０のｎ型コンタクト層１４ｂを形成したこと以外は、実施例１と同様にして、図１および図２に示す発光素子１を作製した。  
【０１４１】
［実施例１〜実施例３、比較例１］
また、実施例１〜実施例３、比較例１の発光素子１を構成するｎ型コンタクト層１４ｂの成膜を１週間に渡って続け、得られたｎ型コンタクト層１４ｂに含まれるＳｉの量の変動を調べた。
その結果、実施例１〜実施例３では、Ｓｉの量の変動は１．０１×１０１９ｃｍ−３〜０．９９×１０１９ｃｍ−３の範囲であった。これに対し、比較例１では、Ｓｉの量が０．８×１０１９ｃｍ−３〜１．５×１０１９ｃｍ−３の範囲で変動した。
このことより、実施例１〜実施例３では、比較例１と比較して、ｎ型コンタクト層１４ｂ中に含まれるＳｉの量が精度良く制御されており、ｎ型コンタクト層１４ｂ中に含まれるＳｉの量が最適化されていることが確認できた。
【０１４２】
また、実施例１〜実施例３、比較例１の発光素子１を構成するｎ型コンタクト層１４ｂの成膜を１週間に渡って続け、ｎ型コンタクト層１４ｂを成膜するためのＧａターゲット４７ａの状態を調べた。
その結果、実施例１〜実施例３、比較例１のいずれにおいても、パワーの変動や冷却水の温度の変動により、Ｇａターゲット４７ａがたびたび液状化した。
この際、比較例１のＧａターゲット４７ａでは、混入させた粒状のＳｉが比重の違いによりＧａの表面に浮上し、凝集する現象が見られた。
このことより、比較例１では、得られたｎ型コンタクト層１４ｂに含まれるＳｉの量の変動が、実施例１〜実施例３よりも大きくなったと推定される。
【０１４３】
また、実施例１〜実施例３、比較例１の発光素子１のリーク電流の大きさを調べた。
その結果、実施例１〜実施例３では、逆方向に２０Ｖの電圧を印加した場合に流れるリーク電流は１μＡ〜３μＡの範囲であった。これに対し、比較例１では、リーク電流が１０μＡであった。
このことより、実施例１〜実施例３では、比較例１と比較して、結晶性が優れていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明で得られるＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子は、良好な結晶性を持つＩＩＩ族窒化物化合物半導体層を有し、優れた発光特性を有する。従って、優れた発光特性を有する発光ダイオード、レーザダイオード、或いは電子デバイス等の半導体素子を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】図１は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の一例を模式的に示した概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の平面構造を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置の一例を模式的に示す概略図である。
【図４】図４は、図１に示すＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法を説明するための図であり、積層半導体を模式的に示した概略断面図である。
【図５】図５は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。
【図６】図６は、本発明に係るＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子の製造装置の他の一例を模式的に示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１…ＩＩＩ族窒化物化合物半導体発光素子（発光素子）、３…ランプ、１０…積層半導体、１１…基板、１１ａ…表面、１２…中間層、１４ａ…下地層、１４…ｎ型半導体層、１５…発光層、１６…ｐ型半導体層、１７…透光性正極、４０…製造装置、４１…チャンバ、４３ａ、４３ｂ…電極、４５…パワー印加手段、４６ａ、４６ｂ…マッチングボックス、４７…スパッタターゲット、４７ａ…Ｇａターゲット、４７ｂ…ドーパントターゲット。
【図１】
2008153619.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008153619.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008153619.tif 000007
【図６】
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