(57)【要約】【課題】発光強度が高く、かつ駆動電圧が低い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、ｎ型半導体層、ｎ型ドーパント含有障壁層と井戸層とが交互に積層された発光層およびｐ型半導体層をこの順序で成長させる際に、障壁層を成長させる際のｎ型ドーパントとＩＩＩ族元素の供給比率（Ｍ／ＩＩＩ）を原子数換算で４．５×１０-7≦（Ｍ／ＩＩＩ）＜２．０×１０-6の範囲に制御する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、ｎ型半導体層、ｎ型ドーパント含有障壁層と井戸層とが交互に積層された発光層およびｐ型半導体層をこの順序で成長させた後、該ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に負極および正極をそれぞれ形成することからなる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法において、障壁層を成長させる際のｎ型ドーパントとＩＩＩ族元素の供給比率（Ｍ／ＩＩＩ）が原子数換算で４．５×１０-7≦（Ｍ／ＩＩＩ）＜２．０×１０-6の範囲にあることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
障壁層がｎ型ＧａＮ層である請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
井戸層がＧａＩｎＮ層である請求項１または２に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
ｎ型ドーパント原料がＳｉまたはＧｅである請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
発光層を成長させる際の成長装置内圧力が２０〜６０ｋＰaである請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項７】
請求項６に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子からなるランプ。
【請求項８】
請求項７に記載のランプが組み込まれている電子機器。
【請求項９】
請求項８に記載の電子機器が組み込まれている機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光強度が高く、かつ駆動電圧が低い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は発光層を間に挟む形でｎ型半導体層とｐ型半導体層を配置するように構成されている。順方向への電圧を印加すると、それぞれに接触して設けられている負極および正極から正孔、電子を注入して発光層内中のＰＮ接合において再結合することで発光を得る。発光層は通常Ｉｎを含むＧａIｎＮ層からなる井戸層と、障壁層としての役割をするＧａＮ層から構成されている。すなわち、バンドギャップが小さい層の両側にバンドギャップの大きい層を配置して、注入されたキャリアを効率よく閉じ込めることで再結合・放射の確率を高めているのである。発光の波長は井戸層を構成するＧａIｎＮ層のバンドギャップに対応してきまるが、そのバンドギャップはＩｎ組成に依存するので、限られた波長領域ではあるがＩｎ濃度を変えることで発光波長を変えることができる。発光の強さは再結合する正孔と電子のキャリア数に比例するのであって、再結合確率を高めるための発光層の構成要素が選択されるのである。実際には、障壁層および井戸層の厚み、障壁層のドーパント材濃度等であり、これら構成層の製造条件も含まれる。
【０００３】
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、発光強度の高いことが望まれることはいうまでもないが、実用上では素子が動作する際の駆動電圧Ｖｆも低いことが望まれる。高発光強度であっても、駆動電圧が高い場合は、実用的ではない。
すなわち、ある定電流Ｉｆを供給したときに、より低い駆動電圧Ｖｆでかつ発光強度が強いことが発光素子に望まれるのである。
【０００４】
発光素子を構成する電極材料を一定とした場合、駆動電圧Ｖｆはｎ型半導体層とｐ型半導体層の条件、および発光層の一部を構成する障壁層の条件に依存する。駆動電圧を制御する目的で、障壁層にはＳｉまたはＧｅなどのドーパント材を添加することが一般的に行われている。しかし、本発明者は、ドーパント材の濃度を高くすると駆動電圧Ｖｆは小さくなるが、発光素子の発光強度はあまり強くならないことを見出した。ドーパント材の濃度を低くすると発光強度の増大につながるが、駆動電圧Ｖｆが高くなるという副作用が現れる。すなわち障壁層内ドーパント濃度は駆動電圧Ｖｆを制御する要素になりえるが、発光強度への作用も考慮して、適宜選択されなければならない。
【０００５】
例えば、米国特許第６，６０７，５９５号明細書では、成長条件としてドーパント材と他の原料との流量の比率を範囲限定して、ｎ型層のキャリア濃度を制御することを行っている。しかし、その比率と発光素子の駆動電圧Ｖｆとの関係までは求めてはおらず、明確にはなっていない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，６０７，５９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、発光強度が高く、かつ駆動電圧が低い窒化ガリウム系化合物半導体発光素子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】
本発明者は窒化ガリウム系化合物半導体層から構成される障壁層を製造する際に、その構成材料であるＩＩＩ族原料とドーパント材の供給量比を限られた範囲において制御することで、この障壁層を持った発光素子が、駆動電圧が低く、かつ発光強度が高くなることを見出した。ＩＩＩ族原料とドーパント材の単位時間あたりの供給量比を［Ｍ／ＩＩＩ］とすると（Ｍ：ドーパント材供給量）、限られた範囲とは原子数換算で４．５×１０-7≦［Ｍ／ＩＩＩ］＜２．０×１０-6である。この条件下で作成した発光層を備えた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、電流２０ｍＡという条件のもと、駆動電圧Ｖｆが３．３Ｖ、発光強度として１４ｍＷの特性を得ることができたのである。［Ｍ／ＩＩＩ］＜４．５×１０-7であると、発光素子において、発光強度は高いが駆動電圧が３．５Ｖ以上となる。さらに、［Ｍ／ＩＩＩ］を小さくしてゆくと駆動電圧は高くなり、発光強度は低くなることがわかった。また２．０×１０-6 ≦［Ｍ／ＩＩＩ］の領域において駆動電圧は３．３０Ｖ前後を推移するものの、［Ｍ／ＩＩＩ］が大きくなるのに従って、発光強度が低くなる傾向にあった。
【０００９】
すなわち、本発明は下記の発明を提供する。
（１）基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、ｎ型半導体層、ｎ型ドーパント含有障壁層と井戸層とが交互に積層された発光層およびｐ型半導体層をこの順序で成長させた後、該ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に負極および正極をそれぞれ形成することからなる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法において、障壁層を成長させる際のｎ型ドーパントとＩＩＩ族元素の供給比率（Ｍ／ＩＩＩ）が原子数換算で４．５×１０-7≦（Ｍ／ＩＩＩ）＜２．０×１０-6の範囲にあることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【００１０】
（２）障壁層がｎ型ＧａＮ層である上記１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
（３）井戸層がＧａＩｎＮ層である上記１または２項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【００１１】
（４）ｎ型ドーパント原料がＳｉまたはＧｅである上記１〜３項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
（５）発光層を成長させる際の成長装置内圧力が２０〜６０ｋＰａである上記１〜４項のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
【００１２】
（６）上記１〜５項のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
（７）上記６項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子からなるランプ。
（８）上記７項に記載のランプが組み込まれている電子機器。
（９）上記８項に記載の電子機器が組み込まれている機械装置。
【発明の効果】
【００１３】
障壁層を成長させる際のｎ型ドーパントとＩＩＩ族元素の供給比率を特定の範囲に制御して製造した本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、発光強度が高く、かつ駆動電圧が低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の詳細な内容を述べる。
図１は本発明に係わる発光層を備えた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例の断面を示した模式図である。図１において１は基板、２はバッファ層、３は例えばアンドープＧａＮからなる下地層、４は例えばＧａＮからなるｎ型コンタクト層、５は例えばＧａxＩｎ1-xＮからなるｎ型クラッド層、６は発光層である。発光層はＧａＮからなる障壁層とＩｎを含むＧａxＩｎ1-xＮから構成される井戸層が交互に積層されている。７と８はそれぞれｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層である。９は負極材でｎ型コンタクト層に接するように配置されている。ｐ型コンタクト層上には１０で示された透明電極材が配置され、その上に１１で示されたボンディングパッド層が配置される。透明電極材とボンディングパッド層とが正極を構成している。
【００１５】
次に図１を用いて、本発明の詳細を述べる。
本発明において、図１中の１に示す基板には、サファイア単結晶（Ａｌ2Ｏ3；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ2単結晶、ＬｉＧａＯ2単結晶、ＭｇＯ単結晶またはＧａ2Ｏ3単結晶などの酸化物単結晶基板、およびＳｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶またはＺｒＢ2などのホウ化物単結晶などの非酸化物単結晶基板から選ばれた公知の基板材料を用いることができ、その選択に制限はない。なお、基板の面方位は特に限定されず、そのオフ角は任意に選らばれたもので可能である。また、表面加工された基板も使用可能である。
【００１６】
バッファ層、下地層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としては、一般式ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表わされる各種組成の半導体が周知である。本発明におけるバッファ層、下地層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、発光層、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体においても、一般式ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表わされる各種組成の半導体を使用可能で、それには制限はない。
【００１７】
これらの窒化ガリウム系化合物半導体を成長する方法としては、有機金属気層相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー成長法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）などがあり、本発明においてもいずれの方法も適用可能である。望ましくは組成制御が容易であり、量産性を備えたＭＯＣＶＤ法が適しているが、必ずしも同法に限定されるものではない。
【００１８】
ＭＯＣＶＤ法を上記半導体層の成長方法として採用する場合は、ＩＩＩ族であるＧａの原料としてはおもに、有機金属材料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）またはトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）が選ばれる。同じくＩＩＩ族のＡｌの原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）またはトリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）を用いる。また発光層内井戸層の構成材料原料の一つであるＩｎについては、その原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）またはトリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）を用いる。Ｖ族のＮ源として、アンモニア（ＮＨ3）またはヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）などを用いる。
【００１９】
発光層内の障壁層およびｎ型コンタクト層にはドーパント材料として、ＳｉあるいはＧｅを用いる。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（ＧｅＨ4）または有機ゲルマニウム化合物を用いる。
ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層では、ドーパントとしてＭｇを使用する。その原料としては、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（（ＥｔＣｐ）2Ｍｇ）を用いる。
【００２０】
ここからは窒化ガリウム系化合物半導体の成長法として一般的であるＭＯＣＶＤ法を採用した、各半導体層について述べる。
（バッファ層）
バッファ層としては、特許第３０２６０８７号公報等に開示された低温バッファ層や特開２００３−２４３３０２号公報等に開示された高温バッファ層が知られているが、これらのバッファ層を何ら制限無く用いることができる。
【００２１】
成長に供する基板は前記記載の中から選択できるが、ここではサファイア基板を使用した場合について述べる。
同基板を温度、圧力の制御の可能な反応空間に設置されたＳｉＣ膜付グラファイト製治具（サセプター）上に配置する。その場所に所定の供給量に制御された水素キャリアガス、窒素キャリアガスともにＮＨ3ガスとＴＭＡｌを送りこむ。ＳｉＣ膜付グラファイト製治具はＲＦコイルによる誘導加熱によって必要な温度にまで加熱され、その際に基板上ではＡｌＮバッファ層が形成される。この時の炉内圧力は１０〜４０ｋＰａ（１００〜４００mbar）が適当である。温度として、ＡｌＮの低温バッファ層を成長させるには５００℃から７００℃の温度に制御し、その後結晶化のために１１００℃前後にまで上昇させる。高温ＡｌＮバッファ層を成長させる場合は２段の加熱ではなく、一度に１０００℃から１２００℃の温度下において成長させることが可能である。なお、前記記載中のＡｌＮ単結晶基板、ＧａＮ単結晶基板を使う場合はかならずしもバッファ層を成長させる必要はなく、上記基板上に後述するアンドープＧａＮ層を直接成長させることが可能である。
【００２２】
（下地層およびｎ型コンタクト層）
図１の３で示した下地層および４で示したｎ型コンタクト層を説明する。
バッファ層の形成に引き続いて、バッファ層上に下地層を成長させる。下地層としては各種組成および構造のものが公知である。本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができるが、アンドープＧａＮ層から構成されることが好ましい。
【００２３】
温度は１０００〜１２００℃として、圧力制御下のもと、ＮＨ3ガスとＴＭＧａを窒素ガス、あるい水素ガス、またはその混合ガスからなるキャリアガスとともにバッファ層上に送りこむ。ＴＭＧａの供給量は、同時に流すＮＨ3との比率によって制限されるが、成長速度として１μｍ／時〜３μｍ／時の間に制御することが転位など結晶欠陥の発生を抑制することに有効である。成長圧力については上記の成長速度を確保するうえで、２０〜６０ｋＰａ（２００〜６００mbar）の領域が最適である。
【００２４】
下地層の成長に引き続いて、ｎ型コンタクト層を成長させる。ｎ型コンタクト層としても各種組成および構造のものが公知である。本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができるが、ｎ型不純物をドーピングされたＧａＮ層から構成されることが好ましい。
【００２５】
ｎ型ＧａＮ層の成長条件は上述のアンドープＧａＮ層の成長条件と同じである。ドーパントはＳｉまたはＧｅが用いられ、キャリアガスとともに供給される。その供給濃度はＴＭＧａ供給量との比率で制御する。本発明は、後述する発光層内の障壁層へのドーパント材供給量とＧａ原料の供給量の比率を制御することで低い駆動電圧を備えた高発光半導体素子を実現したものであるが、駆動電圧はｎ型コンタクト層のドーパント濃度、およびｐ型半導体層のドーパント濃度にも影響されるので、これらの濃度は成長条件に合わせながら決定する。ｎ型ＧａＮコンタクト層へのドーパントの供給条件としてはＭ／ＩＩＩ比（Ｍ＝ＳｉまたはＧｅ）を１．０×１０-5〜６．０×１０-5の範囲にする。
【００２６】
膜厚については、例えばアンドープＧａＮからなる下地層は４〜７μｍ、例えばＧａＮからなるｎ型コンタクト層は２〜４μｍの間にすることが好ましいが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。基板およびバッファ層からの結晶欠陥の上層への伝播を抑えるための手段として、下地層およびｎ型コンタクト層の膜厚を増加させることも可能であるが、厚膜化により、ウェーハ自体の反りを誘発するのであまり得策ではない。本発明においては、前記の範囲内においてそれぞれの層の膜厚を設定することが好ましい。
【００２７】
（ｎ型クラッド層）
ｎ型コンタクト層の上にｎ型クラッド層を成長させる。ｎ型クラッド層としても各種組成および構造のものが公知である。本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができるが、ＧａxＩｎ1-xＮ層から構成されることが好ましい。
【００２８】
ＧａxＩｎ1-xＮ層を形成するためのＧａ原料はＴＥＧａあるいはＴＭＧａを、またＩｎ原料はＴＭＩｎを用いる。成長温度は７００℃から１０００℃の間を選択することができ、この温度間に保持したｎ型コンタクト層上に上記原料とＮＨ3とがキャリアガスによって供給される。
ＴＭＩｎを供給することからキャリアガスは窒素ガスが望ましい。水素キャリアであるとＩｎを取り込むことが困難になる。圧力は本発明では、成長圧力は２０〜６０ｋＰａ（２００〜６００mbar）の間が好ましいが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。
【００２９】
ＧａxＩｎ1-xＮのＩｎ組成は構成比として制限はないが、１０％以下が望ましい。この組成はＧａ原料に対するＴＭＩｎの供給量比で制御できる。
ｎ型とするために同時にドーパントガスを供給するが、その条件としてはＭ／ＩＩＩ比（Ｍ＝ＳｉまたはＧｅ）を１．０×１０-6〜２．０×１０-6の範囲にする。
【００３０】
（発光層）
発光層は障壁層と井戸層を交互に積層させながら形成する。キャリアガスはＮ2を選択使用する。ＮＨ3とＴＥＧａあるいはＴＭＧａはこのキャリアガスとともに供給する。本発明では、障壁層にはドーパント材が含まれる。
【００３１】
井戸層としては各種組成および構造のものが公知である。本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができるが、ＧａxＩｎ1-xＮ層から構成されることが好ましい。
井戸層であるＧａxＩｎ1-xＮ層の成長ではＴＥＧａとＴＭＩｎを供給する。Ｉｎの濃度はＴＭＩｎの供給量から決定されるが、その供給量は目的とする発光波長によって決定される。なおキャリアガス中にＨ2が介在することでＩｎ濃度の制御が難しくなるので、この層ではキャリアガスとしてＨ2を使うことは得策ではない。ＧａxＩｎ1-xＮ層の膜厚は発光強度が最も高くなる条件を選択する。
【００３２】
成長温度は７００℃から１０００℃の間が好ましいが、必ずしもこの範囲に限定されない。しかし、井戸層の成長においては高い温度ではＩｎが成長膜中に取り込まれにくくなり、実質的に井戸層を形成することは困難である。そのため、成長温度はあまり高くならない範囲内で選択する。また井戸層の成長時にはドーパント材の供給は行わないことが好ましい。
【００３３】
障壁層としても各種組成および構造のものが公知である。本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができるが、必ずドーパント材を含む。ドーパント材を含むＧａＮ層を用いることが好ましい。
ドーパント材を含む窒化ガリウム系化合物半導体層からなる障壁層の成長において、ドーパント材の供給量とＩＩＩ族元素の供給量の比率Ｍ／ＩＩＩが重要である。それぞれの供給量は、使用するマスフローコントローラの設定条件から求められるので、これらの比率を［Ｍ／ＩＩＩ］とする。そしてこの［Ｍ／ＩＩＩ］が原子数に換算して４．５×１０-7≦Ｍ／ＩＩＩ＜２×１０-6の範囲になるように制御する。なお、ドーパントとしてはＳｉあるいはＧｅのどちらでもよい。ＩＩＩ族元素であるＧａ原料はＴＭＧａまたはＴＥＧａから選択できるが、供給濃度の制御性と前述の井戸層との交互積層のし易さとからＴＥＧａを使うことが望ましい。またキャリアガスは窒素ガスが望ましい。成長温度は７００℃から１０００℃の間であればよく、また井戸層と障壁層の成長温度を変えても支障はない。
【００３４】
成長圧力は成長速度とのバランスを取りながら設定する。本発明では、成長圧力は２０〜６０ｋＰａ（２００〜６００mbar）の間が好ましいが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。
障壁層と井戸層の数であるが、どちらも３層から７層が適切であるが、かならずしもこの範囲に限定されない。発光層は最後に障壁層を成長させて終了となる。この障壁層は井戸層からのキャリアのオーバーフローを防ぐとともに、つづくｐ型クラッド層の成長時に最終井戸層からのＩｎの再脱離を防ぐ役割を果たす。
【００３５】
（ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層）
発光層の最終バリア層の上に直接接してｐ型クラッド層を、その上にｐ型コンタクト層を積層させる。ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層にはＧａＮまたはＧａＡｌＮを用いることが好ましい。この際には、これらの層内で組成または格子定数の異なる層を交互に積層させてもよく、層の厚みとドーパントであるＭｇの濃度を変化させてもよい。Ａｌ濃度はｐ型クラッド層のＡｌ濃度をｐ型コンタクト層のそれよりも高くすることが望ましい。またｐ型コンタクト層は必ずしもＡｌを含んでいる必要はない。なお、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層中には、Ｍｇドーパントと共に水素原子が１×１０18〜１×１０21原子／ｃｍ3程度の濃度で存在していてもよい。
【００３６】
ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層の成長過程において、使用するＭｇドーパントの供給量は特に制限はないが、結晶性の確保のためには、ｐ型層中のドーパント濃度が０．９×１０20〜２×１０20原子／ｃｍ3となるようにコントロールすることが好ましい。
【００３７】
ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層の成長は次のように行う。ＴＭＧａ、ＴＭＡｌおよびドーパントであるＣｐ2Ｍｇを、キャリアガス（水素または窒素、ないしは両者の混合ガス）およびＮＨ3ガスと共に上記の発光層上に送りこむ。
この時の成長温度は９８０〜１１００℃の範囲が望ましい。９８０℃より低い温度であると、結晶性の低いエピタキシャル層が形成されてしまい、結晶欠陥起因の膜抵抗が大きくなる。また１１００℃より高い温度では、下方に位置する発光層のうち、井戸層がｐ型半導体層成長過程において高温度の環境下に置かれてしまい、熱ダメージを受けてしまう可能性がある。この場合は、発光素子にした時点での発光強度の低下、または耐性試験下での発光強度劣化をもたらす危険がある。
【００３８】
成長圧力については、特に制限はないが、好ましくは５０ｋＰａ（５００mbar）以下がよい。この理由としては、この圧力以下で成長を行うと、面内方向のＡｌ濃度を均一にすることができ、必要に応じてＧａＡｌＮのＡｌ組成を変化させたｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層を成長させる場合に、制御が容易であるからである。この圧力より高い条件では、供給したＴＭＡｌとＮＨ3の反応が顕著になり、基板に到達する前にＴＭＡｌが消費されてしまい、目的とするＡｌ組成を得ることが困難になる。ドーパントとして送りこんだＭｇについても同様なことが言える。すなわち、５０ｋＰａ（５００mbar）以下の成長条件であると、ｐ型半導体層中の２次元方向（成長基板の面内方向）のＭｇ濃度分布が均一になる。
【００３９】
使用するキャリアガス流量によってＡｌＧａＮコンタクト層中の面内方向のＡｌ組成、Ｍｇ濃度の分布が変化することも知られている。しかし、キャリアガス条件よりも、成長圧力の条件によってコンタクト層中のＡｌ組成、Ｍｇの面内均一性が大きく左右されることが見出された。従って５０ｋＰａ（５００mbar）以下で１０ｋＰａ（１００mbar）以上の成長圧力とすることが適切である。
【００４０】
ｐ型コンタクト層の成長のあと、基板加熱を停止するとともにＮ2ガスを送りこみ、反応空間内をパージするとともに、ウェーハを冷却し、成長装置外に取り出す。なお、本方法ではこの時点においてｐ型コンタクト層が、目的とするｐ型となっていることを確認した。従って、このあとにおいて活性化のための熱処理は必要ではない。
【００４１】
（負極と正極）
負極と正極は、各種組成および構造のものが公知であり、本発明においてもこれら公知のものを含めて、如何なる組成および構造のものも用いることができる。その製造方法も各種の製法が公知であり、それら公知の方法を用いることができる。
【００４２】
ｎ型ＧａＮコンタクト層上への負極形成面の作製には公知のフォトリソグラフィー技術および一般的なエッチング技術が利用可能である。これらの技術により、ウェーハの最上層からｎ型コンタクト層の位置にまで掘り込みができ、負極形成予定の領域のｎ型コンタクト層を露出させることができる。負極材料としては、ｎ型コンタクト層に接するコンタクトメタルとしてＡｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕのほか、Ｃｒ、Ｗ、Ｖなどの金属材料が利用可能である。ｎ型コンタクト層への密着性を向上させるために、コンタクトメタルを上記金属から複数選択した多層構造としてもよい。なお、最表面はＡｕであるとボンディング性が良好となる。
【００４３】
ｐ型コンタクト層上に設けられる正極には、反射性正極またはＩＴＯ膜などの透明電極材など、各種組成および構造のものが周知であり、これら周知のものを含めて如何なる組成および構造のものも使用することができる。
ボンディングパッド層の材料としても各種組成および構造のものが周知であり、本発明においても、これら周知のものを含めて如何なる組成および構造のものも特に制限されることなく用いることが可能である。その厚さは、ボンディング時の応力が正極へダメージを与えないように、十分厚くする必要がある。また最表層はボンディングボールとの密着性の良い材料、例えばＡｕとすることが望ましい。
【００４４】
本発明の製造方法によって得られた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、例えば当業界周知の手段により透明カバーを設けてランプにすることができる。また、本発明の製造方法によって得られた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子と蛍光体を有するカバーを組み合わせて白色のランプを作製することもできる。
【００４５】
また、本発明の製造方法によって得られた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子から作製したランプは発光強度が高く、駆動電圧が低いので、この技術によって作製したランプを組み込んだ携帯電話、ディスプレイ、パネル類などの電子機器や、その電子機器を組み込んだ自動車、コンピュータ、ゲーム機、などの機械装置類は、低電力での駆動が可能となり、高い特性を実現することが可能である。特に、携帯電話、ゲーム機、玩具、自動車部品などの、バッテリ駆動させる機器類において、省電力の効果を発揮する。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例および比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるわけではない。
（実施例１）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００４７】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００４８】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００４９】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は原子数換算で５．７×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００５０】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００５１】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００５２】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．４２Ｖと１４．４ｍＷであった。
【００５３】
（実施例２）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００５４】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００５５】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００５６】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は８．４×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００５７】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００５８】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００５９】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．２９Ｖと１４．２ｍＷであった。
【００６０】
（実施例３）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００６１】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００６２】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００６３】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は１４×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００６４】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００６５】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００６６】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．２７Ｖと１３．４ｍＷであった。
【００６７】
（実施例４）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００６８】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００６９】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００７０】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は１９×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
バリア層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００７１】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００７２】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００７３】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．３０Ｖと１３．３ｍＷであった。
【００７４】
（比較例１）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００７５】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００７６】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００７７】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3を供給しながら障壁層を７分間成長した。ドーパントガスは供給しなかった。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。また井戸層の成長時においてもＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００７８】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００７９】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００８０】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．９５Ｖと１１．０ｍＷであった。
【００８１】
（比較例２）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００８２】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００８３】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００８４】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は２．８×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００８５】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００８６】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００８７】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．５６Ｖと１３．９ｍＷであった。
【００８８】
（比較例３）
サセプター上にサファイア基板をセットし、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１１００℃に制御して、ＴＭＡｌとＮＨ3をＨ2キャリアガスともに基板上に送りこみ、ＡｌＮバッファ層を形成した。この成長時間は１０分とした。
【００８９】
その後、圧力を４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を１０３０℃としてＴＭＧａとＮＨ3を供給してＡｌＮバッファ層上にアンドープＧａＮからなる下地層を３時間成長した。圧力と温度を維持しながら、ｎ型ドーパントとしてＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮ層を１時間成長した。これによってｎ型コンタクト層を形成した。
【００９０】
この後、圧力は４０ｋＰａ（４００mbar）、温度を７５０℃としてキャリアガスをＨ2からＮ2に切り替え、ＴＥＧａとＴＭＩｎを供給してｎ型ＧａxＩｎ1-xＮ層を９０分間成長させた。またドーパントとしてのＳｉＨ4も同時に供給した。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０２となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。これによってｎ型クラッド層を形成した。
【００９１】
このあと、成長圧力と成長温度は変えないで、ＴＥＧａとＮＨ3、ドーパントとしてＳｉＨ4を供給しながら障壁層を７分間成長した。単位時間当たりの［Ｓｉ/Ｇａ］は２３×１０-7とした。このあとさらにＴＭＩｎを追加供給してＧａxＩｎ1-xＮからなる井戸層を５分間成長させた。ここでＩｎ組成として１−Ｘ＝０．０８となるようにＴＭＩｎ供給量を調整した。ただし井戸層の成長時にはＳｉＨ4の供給は停止した。
障壁層と井戸層の成長を交互に５回繰り返して、最後に最終の障壁層を成長して、発光層とした。
【００９２】
この後、圧力を２０ｋＰａ（２００mbar）、温度を１０００℃としてキャリアガスを再びＨ2に切り替え、ＴＭＧａとＴＭＡｌを供給して、ドーパントとしてＣｐ2Ｍｇを送りこんでｐ型クラッド層を３分間成長した。この後圧力と温度を維持しながら、ｐ型コンタクト層の成長を１５分間行なった。このときＴＭＡｌの供給量はｐ型クラッド層のそれより少なくした。
【００９３】
このあと、誘導コイルへの電力投入をやめて、加熱を停止しキャリアガスをＮ2に切り替えて、炉内をパージするとともに得られた窒化ガリウム系化合物半導体積層物を炉外に取り出せる温度にまで冷却した。
【００９４】
炉外に取り出した窒化ガリウム系化合物半導体積層物のｎ型コンタクト層の一部をフォトリソグラフとドライエッチングにより露出させ、その上にＣｒとＴｉの金属層からなる負極を作製した。またｐ型コンタクト層上には蒸着法により厚さ３５０ｎｍのＩＴＯ膜を作製し、その上にＴｉ、Ａｕ、ＡｌおよびＡｕをこの順序で積層したボンディングパッド層を作製し、正極とした。その後、基板裏面研磨とスクライブをした後、各発光素子に分割した。
得られた発光素子に２０ｍＡの電流を流して発光させるとともに、駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを測定したところ３．２３Ｖと１２．６ｍＷであった。
【００９５】
表１は上述の実施例および比較例の結果を一覧表にしたものであり、図２はそれをグラフ化したものである。これらの表および図から分かるように、障壁層成膜時の［Ｓｉ/Ｇａ］が原子数換算で４．５×１０-7よりも小さい比較例１および２は駆動電圧が高い。また、障壁層成膜時の［Ｓｉ/Ｇａ］が原子数換算で２．０×１０-6よりも大きい比較例３は発光出力が小さい。
【００９６】
【表１】
2008218740.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の製造方法によって得られた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、良好な発光出力を有し、駆動電圧が低下するので、その産業上の利用価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係わる発光層を備えた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例の断面を示した模式図である。
【図２】実施例および比較例で得られた駆動電圧Ｖｆと発光出力Ｐｏを障壁層成長時の［Ｓｉ/Ｇａ］に対してプロットした図である。
【符号の説明】
【００９９】
１    基板
２    バッファ層
３    下地層
４    ｎ型コンタクト層
５    ｎ型クラッド層
６    発光層
７    ｐ型クラッド層
８    ｐ型コンタクト層
９    負極
１０    透明電極材料
１１    ボンディングパッド層
【図１】
2008218740.tif 000003
【図２】
2008218740.tif 000004