(57)【要約】　　　（修正有）【課題】抵抗が充分に低く且つ簡便に形成できる新たなｐ形半導体を上部障壁層に用い、ＶｆやＶｔｈが充分下がったＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安価に提供する。【解決手段】結晶基板１０１上に、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる下部障壁層１０４とＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層１０５とｐ形の上部障壁層１０６とを順次積層したｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子において、上部障壁層を、ｐ形のリン化硼素（ＢＰ）系半導体とする。特に非晶質のリン化硼素系半導体とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶基板と、該結晶基板上に順次設けられた、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる下部障壁層とＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層とｐ形の上部障壁層とから構成されるｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部とを備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、上部障壁層が、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むｐ形のリン化硼素（ＢＰ）系半導体からなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
上部障壁層が、不純物を故意に添加していないアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のｐ形のリン化硼素系半導体からなることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
上部障壁層が、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物発光素子。
【請求項４】
上部障壁層が、ｐ形のリン化硼素からなることを特徴とする請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
上部障壁層上に、ｐ形のリン化硼素系半導体からなるオーミックコンタクト層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
オーミックコンタクト層が、非晶質のｐ形リン化硼素系半導体からなることを特徴とする請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体素子。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体素子からなるＬＥＤ。
【請求項８】
結晶基板上に、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる下部障壁層とＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層とｐ形の上部障壁層とを順次積層し、ｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部を形成するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法に於いて、上部障壁層が硼素とリンとを構成元素として含むｐ形のリン化硼素系半導体からなり、有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法により、結晶基板温度を１０００〜１２００℃とし、Ｖ／ＩＩＩ比率を１５０未満として、該上部障壁層を形成することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項９】
上部障壁層が、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなり、Ｖ／ＩＩＩ比率を５０未満として該上部障壁層を形成することを特徴とする請求項８に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
上部障壁層が、ｐ形のリン化硼素からなることを特徴とする請求項９に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
上部障壁層上に、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなるオーミックコンタクト層を、ＭＯＣＶＤ法によりＶ／ＩＩＩ比率を５０未満として形成することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子に係り、特にリン化硼素系半導体をダブルヘテロ構造の発光部の障壁層に用いて電気特性を改良したＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、青色帯或いは緑色帯などの比較的短波長の可視光を発する半導体発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体を発光部の材料に用いて構成されている。ＩＩＩ族窒化物半導体は、一般式ＡｌαＧａβＩｎ１−α−βＮ１−δＶδ（０≦α≦１、０≦β≦１、０≦α＋β≦１、０≦δ＜１、記号Ｖは窒素（Ｎ）以外の第Ｖ族元素を表す）で表される。半導体発光素子の発光部の構成から観るに、発光部は、高強度の発光を得るために発光層を両側から障壁層で挟んだダブルヘテロ（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｈｅｔｅｒｏ：ＤＨ）接合構造とするのがもっぱらである。発光部とは、障壁（クラッド）層と発光層とを含む、半導体発光素子の発光を担う機能部位である。
【０００３】
従来のＩＩＩ族窒化物半導体を発光部に用いたＬＥＤにあって、ｐｎ接合型ＤＨ接合構造の発光部をなす下部障壁層は、一般にｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体から構成されている。例えば、ｎ形の窒化ガリウムから構成されている。また発光層は、ｎ形の窒化ガリウム・インジウム（ＧａＸＩｎ１−ＸＮ：０≦Ｘ≦１）等のインジウム（Ｉｎ）を含むＩＩＩ族窒化物半導体から構成されている。また、発光層を挟んで下部障壁層に対向して設けられている上部障壁層は、ｐ形の窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＸＧａ１−ＸＮ：０≦Ｘ≦１）等から構成されている。さらに基板としてサファイアが通常用いられるため、ｎ形下部障壁層の表面にはｎ形オーミック電極が配置され、また、ｐ形上部障壁層の表面には、ｐ形のオーミック電極が配置されて、ＬＥＤが構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ｐ形の上部障壁層に用いられるｐ形窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＸＧａ１−ＸＮ：０≦Ｘ≦１）は電気抵抗が高いため、ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子にあって、ＬＥＤの順方向電圧（所謂、Ｖｆ）を低くする、或いはレーザダイオード（ＬＤ）の閾値電圧（所謂、Ｖｔｈ）を低減させることが困難となっていた。また、ｐ形上部障壁層を構成するに適する低抵抗のｐ形窒化アルミニウム・ガリウム層を得るには、ＩＩ族の不純物を故意に添加（ｄｏｐｉｎｇ）して該半導体層を気相成長させた後に、更に、熱処理或いは電子線照射を施すことが必要であり、半導体素子の作製が煩雑となっていた。
【０００５】
そのため、ＶｆやＶｔｈが充分低いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安価に提供するためには、ｐ形オーミック電極を配置するｐ形の上部障壁層或いはオーミックコンタクト層を、抵抗が充分に低く且つ簡便に形成できるｐ形半導体層から構成する必要がある。本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体を発光部に用いた半導体発光素子において、従来のｐ形の上部障壁層に用いられるｐ形窒化アルミニウム・ガリウムの代わりに、抵抗が充分に低く且つ簡便に形成できる新たなｐ形半導体を上部障壁層に用い、ＶｆやＶｔｈが充分下がったＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を安価に提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、
（１）結晶基板と、該結晶基板上に順次設けられた、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる下部障壁層とＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層とｐ形の上部障壁層とから構成されるｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部とを備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、上部障壁層が、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むｐ形のリン化硼素（ＢＰ）系半導体からなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（２）上部障壁層が、不純物を故意に添加していないアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のｐ形のリン化硼素系半導体からなることを特徴とする上記（１）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（３）上部障壁層が、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のＩＩＩ族窒化物発光素子。
（４）上部障壁層が、ｐ形のリン化硼素からなることを特徴とする上記（３）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（５）上部障壁層上に、ｐ形のリン化硼素系半導体からなるオーミックコンタクト層が設けられていることを特徴とする上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子。
（６）オーミックコンタクト層が、非晶質のｐ形リン化硼素系半導体からなることを特徴とする上記（５）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体素子。
（７）上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体素子からなるＬＥＤ。
（８）結晶基板上に、ｎ形のＩＩＩ族窒化物半導体からなる下部障壁層とＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層とｐ形の上部障壁層とを順次積層し、ｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部を形成するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法に於いて、上部障壁層が硼素とリンとを構成元素として含むｐ形のリン化硼素系半導体からなり、有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法により、結晶基板温度を１０００〜１２００℃としＶ／ＩＩＩ比率を１５０未満として、該上部障壁層を形成することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（９）上部障壁層が、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなり、Ｖ／ＩＩＩ比率を５０未満として該上部障壁層を形成することを特徴とする上記（８）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１０）上部障壁層が、ｐ形のリン化硼素からなることを特徴とする上記（８）または（９）に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
（１１）上部障壁層上に、非晶質のｐ形のリン化硼素系半導体からなるオーミックコンタクト層を、ＭＯＣＶＤ法によりＶ／ＩＩＩ比率を５０未満として形成することを特徴とする上記（８）乃至（１０）の何れか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態として、上部障壁層を、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含むＢαＡｌβＧａγＩｎ１−α−β−γＰ１−δＡｓδ（０＜α≦１、０≦β＜１、０≦γ＜１、０＜α＋β＋γ≦１、０≦δ＜１）やＢαＡｌβＧａγＩｎ１−α−β−γＰ１−δＮδ（０＜α≦１、０≦β＜１、０≦γ＜１、０＜α＋β＋γ≦１、０≦δ＜１）等のリン化硼素系半導体から構成する例を挙げられる。ｐ形のリン化硼素系半導体層は、三塩化硼素（ＢＣｌ３）や三塩化リン（ＰＣｌ３）等を原料とするハロゲン法、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）及びホスフィン（ＰＨ３）等を原料とするハイドライド（ｈｙｄｒｉｄｅ）法、またはトリエチル硼素（（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ）等を原料とする有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法等の気相成長手段に依り気相成長できる。これらの手段に依りリン化硼素系半導体層を気相成長させるに際し、ＩＩ族または両性不純物として働くＩＶ族不純物を故意に添加（ｄｏｐｉｎｇ）すれば、ｐ形のリン化硼素系半導体層が得られる。また、イオン注入手段に依り、ｐ形不純物を注入しても得られる。代表的なリン化硼素系半導体である単量体リン化硼素（ＢＰ）では、マグネシウム（Ｍｇ）よりも硼素との化合性が少ない亜鉛（Ｚｎ）やベリリウム（Ｂｅ）がｐ形不純物として適する。
【０００８】
ｐ形上部障壁層をなすリン化硼素系半導体層のキャリア（正孔）濃度は大凡、５×１０１７ｃｍ−３以上で５×１０１９ｃｍ−３以下の範囲内とするのが好適である。５×１０１７ｃｍ−３未満の低い正孔濃度のリン化硼素系半導体層からは、Ｖｆ或いはＶｔｈを低減するに充分に貢献できるｐ形上部障壁層を構成し難い。リン化硼素系半導体層の正孔濃度は、気相成長時またはイオン注入時に添加または注入するｐ形不純物の量を制御して調整する。ｐ形不純物の添加量を増量すれば正孔濃度は増加する。即ち、低抵抗となる傾向にはある。しかし、５×１０１９ｃｍ−３を超える正孔濃度を得るために過剰にｐ形不純物を添加すると、逆にリン化硼素系半導体層の結晶が劣化し高抵抗となるため、本発明に係わるｐ形上部障壁層或いはｐ形オーミックコンタクト層を構成するための好材料とは成り難い。キャリア濃度は通常のホール（Ｈａｌｌ）効果測定等により測定できる。
【０００９】
特に単量体のリン化硼素（ＢＰ）にあっては、ｐ形或いは両性不純物を故意に添加せず（ｕｎｄｏｐｅ）とも、上記の好適な正孔濃度の低抵抗のｐ形半導体層を得ることができる。従って、従来のＩＩＩ族窒化物半導体の場合とは相違し、添加されたｐ形不純物を電気的に活性化させるための熱処理等の後工程が不要である。このためリン化硼素は、ｐ形上部障壁層を簡便に構成するに好都合な材料となる。アンドープのｐ形リン化硼素層を例えば、ハイドライド法やＭＯＣＶＤ法に依る気相成長手段で形成するには、結晶基板の温度を約１０００〜１２００℃とするのが適する。１２００℃を超える高温は、Ｂ１３Ｐ２等の多量体のリン化硼素（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｓｏｃ．，４７（１）（１９６４）、４４〜４６頁参照）が帰結され易くなるため不都合である。トリエチル硼素（（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ）とホスフィン（ＰＨ３）とを原料とするＭＯＣＶＤ手段にあっては、気相成長時のＩＩＩ族元素の原料供給量（単位は、例えばモル／分で表わされる。）に対するＶ族元素の原料供給量（単位は、例えばモル／分で表される。）の比率、いわゆるＶ／ＩＩＩ比率（＝ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率）を約１５０未満の低比率に設定すると、ｐ形のリン化硼素層を安定して形成できる。本発明の第２の実施形態の好例として、温度１０５０℃に於いて、ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率を約１２０として、ＭＯＣＶＤ手段により形成したアンドープでｐ形のリン化硼素層から、ｐ形の上部障壁層を構成する例を挙げられる。
【００１０】
本発明の第３の実施形態では、非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）のリン化硼素系半導体層からｐ形上部障壁層を構成する。例えば、非晶質のリン化硼素・ガリウム（ＢαＧａγＰ：０＜α≦１、０≦γ＜１、α＋γ＝１）、或いは窒化リン化硼素（ＢＰ１−δＮδ：０≦δ＜１）等の混晶からなる非晶質層から構成する。非晶質のリン化硼素系半導体層は、表面の平坦性に特に優れているため、表面を平坦とするｐ形上部障壁層を構成するに効果を奏する。平坦な表面のｐ形上部障壁層上には、密着性に優れる故に低接触抵抗のｐ形オーミック電極を形成出来得て、これまた利便となる。例えば、非晶質のｐ形リン化硼素層は、上記のＭＯＣＶＤ手段では、Ｖ／ＩＩＩ比率（＝ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率）を約５０未満の低比率に設定することで形成できる。Ｖ／ＩＩＩ比率は、硼素を富裕とする成長環境下での球状の硼素結晶体の発生に因る非晶質層の表面の非平坦化を防止するため、最低でも０．２以上とするのが望ましい。電子線回折法或いはＸ線回折法を利用すれば、非晶質であるか否か判別できる。
【００１１】
ｐ形上部障壁層上に、更に高い正孔濃度のｐ形半導体層をオーミックコンタクト層として設ければ、Ｖｆ或いはＶｔｈの低減に効果を奏するｐ形オーミック電極を形成するに貢献できる。上記の如く、リン化硼素系半導体にあっては、特別の後工程を要せずに簡易にｐ形の低抵抗層を形成できる。従って、従来のＩＩＩ族窒化物半導体材料に代替して、ｐ形のリン化硼素系半導体層からオーミックコンタクト層を構成することとすれば、Ｖｆ或いはＶｔｈの低減された発光素子を提供できる。特に、上部障壁層側から発光を取出す方式のＬＥＤにあって、オーミックコンタクト層は上部障壁層共々、発光波長に対応するよりも大きな禁止帯幅のリン化硼素系半導体から構成するのが好ましい。リン化硼素系半導体へのｐ形オーミック電極は、例えば、金・亜鉛（Ａｕ・Ｚｎ）合金、金・ベリリウム（Ａｕ・Ｂｅ）合金から形成できる。本発明の第４の実施形態の一例として、アンドープでｐ形のリン化硼素からなる上部障壁層に接合させて、アンドープでｐ形のリン化硼素からなるオーミックコンタクト層を設ける場合を挙げられる。オーミックコンタクト層は、正孔濃度を約５×１０１８ｃｍ−３〜５×１０１９ｃｍ−３とする低抵抗のリン化硼素系半導体層から構成するのが望ましく、また層厚は約１００ｎｍ以上〜約１０００ｎｍとするのが望ましい。
【００１２】
オーミックコンタクト層を非晶質のリン化硼素系半導体層から構成することとすると、上部障壁層への歪みの導入を抑制できる。従って、歪みに誘引されるｐ形上部障壁層の結晶的な変質を防止できる。またオーミックコンタクト層を非晶質のリン化硼素系半導体層から構成すると、オーミックコンタクト層上に設けられたｐ形オーミック電極の台座（ｐａｄ）電極への結線時に於ける機械的圧力がｐ形上部障壁層へ伝搬するのを緩和できる。従って、ｐ形上部障壁層を機械的圧力に因る破壊から防護できる。非晶質のリン化硼素層を、例えば、トリエチル硼素（（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ）とホスフィン（ＰＨ３）とを原料とするＭＯＣＶＤ手段で気相成長させるには、Ｖ／ＩＩＩ比率（＝ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率）を０．２以上で５０以下とするのが適する。得られたリン化硼素層の結晶形態は、例えば、一般的なＸ線回折法または電子線回折法等の結晶解析技法から知ることができる。
【００１３】
【実施例】
（第１実施例）
非晶質のリン化硼素からなるｐ形上部障壁層を備えた積層構造体を利用して、ＩＩＩ族窒化物半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成する場合を例にして、本発明の内容を具体的に説明する。図１に本第１実施例に係るＬＥＤ１Ａの平面模式図を示す。また、図１に示した破線Ｘ−Ｘ’に沿ったＬＥＤ１Ａの断面構造を図２に模式的に示す
【００１４】
ＬＥＤ１Ａ用途の積層構造体１Ｂは、リン（Ｐ）ドープでｎ形の（１１１）面を有するＳｉ単結晶を結晶基板１０１として用いた。Ｓｉ単結晶基板１０１上には、硼素とリンとを含む非晶質の低温緩衝層１０２を形成した。低温緩衝層１０２は、トリエチル硼素（（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ）とホスフィン（ＰＨ３）を原料として３５０℃で気相成長させた。低温緩衝層１０２の気相成長時に於けるＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率は約４０に設定した。一般の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を利用した測定から、低温緩衝層１０２の層厚は約２０ｎｍと計測された。電子線回折パターンには回折斑点（ｓｐｏｔ）は現れず、ハロー（ｈａｌｏ）であった。
【００１５】
次に、ＰＨ３を含む水素（Ｈ２）気流中でＳｉ単結晶基板１０１を９５０℃に昇温して、低温緩衝層１０２上に単量体のリン化硼素からなる高温緩衝層１０３を堆積した。高温緩衝層１０３は、低温緩衝層１０２と同じく、（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ／ＰＨ３／Ｈ２系常圧ＭＯＣＶＤ手段に依り気相成長させた。高温緩衝層１０３をなすアンドープでｎ形のリン化硼素層のキャリア濃度は約１×１０１８ｃｍ−３であり、層厚は約１００ｎｍとした。
【００１６】
高温緩衝層１０３上には、トリメチルガリウム（（ＣＨ３）３Ｇａ）／アンモニア（ＮＨ３）／窒素（Ｎ２）系常圧ＭＯＣＶＤ手段に依り、１０５０℃で珪素（Ｓｉ）ドープでｎ形の窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる下部障壁層１０４を積層した。下部障壁層１０４のキャリア濃度は約３×１０１８ｃｍ−３であり、層厚は約１００ｎｍとした。下部障壁層１０４上には、（ＣＨ３）３Ｇａ／トリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ）／ＮＨ３／Ｎ２系常圧ＭＯＣＶＤ手段に依り、８５０℃でＳｉドープでｎ形の窒化ガリウム・インジウム混晶（Ｇａ０．９０Ｉｎ０．１０Ｎ）からなる発光層１０５を接合させて設けた。発光層１０５の層厚は約５０ｎｍとした。
【００１７】
次に１０２５℃に於いて、上記の（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ／ＰＨ３／Ｈ２系常圧ＭＯＣＶＤ手段に依り、ｐ形上部障壁層１０６をなすアンドープでｐ形のリン化硼素層を、発光層１０５に接合させて設けた。ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率は約１６に設定した。図３にｐ形上部障壁層１０６をなすリン化硼素層のＸ線回折図形を示す。図３には、基板１０１のＳｉ単結晶は見られるものの、リン化硼素単結晶に由来する回折ピークは認められず、従って非晶質であると判定された。上部障壁層１０６のキャリア濃度は約２×１０１９ｃｍ−３であり、層厚は約１００ｎｍとした。ｐ形上部障壁層１０６の表面は鏡面と視認され、一般の原子間力顕微鏡で測定したｐ形上部障壁層１０６の表面での最大の高低差は約２ｎｍであった。ｎ形下部障壁層１０４、ｎ形発光層１０５、及びｐ形上部障壁層１０６の積層構造からｐｎ接合型ダブルヘテロ構造の発光部を構成した。
【００１８】
積層構造体１Ｂの表層をなす、非晶質のｐ形上部障壁層１０６の中央部には、同層１０６に接触する側を金・亜鉛（Ａｕ・Ｚｎ）合金膜とするＡｕ・Ｚｎ／ニッケル（Ｎｉ）／Ａｕの３層重層構造のｐ形オーミック電極１０７を設けた。結線用の台座（ｐａｄ）電極を兼ねるｐ形電極１０７は、直径を約１２０μｍとする円形の電極とした。また、ｎ形Ｓｉ単結晶基板１０１の裏面の略全面には、アルミニウム（Ａｌ）のｎ形オーミック電極１０８を配置してＬＥＤ１Ａを構成した。
【００１９】
ｐ形オーミック電極１０７とｎ形オーミック電極１０８を介して順方向に２０ミリアンペア（ｍＡ）の動作電流を通流して、ＬＥＤ１Ａを発光させた。得られた発光は青紫帯光であり、その中心波長は約４４０ｎｍであった。上部障壁層１０６を非晶質のリン化硼素層から構成したため、発光層１０５にボンディング（結線）時の機械的圧力による亀裂（ｃｒａｃｋ）の発生は認められず、発光部の上部平面の全面から略均等な強度の発光がもたらされた。一般的な積分球を利用して測定されるチップ（ｃｈｉｐ）状態での輝度は６ミリカンデラ（ｍｃｄ）となり、高発光強度のＬＥＤ１Ａが提供された。また、上部障壁層１０６を非晶質のｐ形リン化硼素層から構成したため、ｎ形発光層１０５との間で接合界面を平坦とするｐｎ接合部を構成できた。その結果、順方向電圧（Ｖｆ：但し順方向電流を２０ｍＡとした場合）を約３．２Ｖとし、逆方向電圧（Ｖｒ：但し逆方向電流を１０μＡの場合）を５Ｖ以上とする良好な整流特性を有するＩＩＩ族窒化物半導体系ＬＥＤが提供されることとなった。
【００２０】
（第２実施例）
本第２実施例では、非晶質のリン化硼素からなるｐ形オーミックコンタクト層を備えた積層構造体を用いて、ＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤを構成する場合を例にして、本発明の内容を具体的に説明する。図４に本第２実施例に係わるＬＥＤ２Ａの断面模式図を示す。図４のＬＥＤで、図１及び図２に示したＬＥＤと同一の構成要素については同一の符号を付してある。
【００２１】
上記の第１実施例と同様にして、ｎ形Ｓｉ単結晶基板１０１上に低温緩衝層１０２、高温緩衝層１０３、ｎ形下部障壁層１０４、ｎ形発光層１０５、及びｐ形上部障壁層１０６を形成した。本第２実施例では、さらにｐ形上部障壁層１０６上に非晶質のリン化硼素からなるオーミックコンタクト層１０９を設けた。オーミックコンタクト層１０９をなすアンドープでｐ形のリン化硼素層は、１０００℃で（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ／ＰＨ３／Ｈ２系常圧ＭＯＣＶＤ手段に依り、ＰＨ３／（Ｃ２Ｈ５）３Ｂ供給比率を約１０に設定して設けた。オーミックコンタクト層１０９のキャリア濃度は約１×１０１９ｃｍ−３であり、層厚は約１５０ｎｍとした。
【００２２】
積層構造体２Ｂの表層をなす、非晶質のｐ形オーミックコンタクト層１０９の中央部には、同層１０９に接触する側をＡｕ・Ｚｎ合金膜とするＡｕ・Ｚｎ／Ｎｉ／Ａｕの３層重層構造のｐ形オーミック電極１０７を設けた。結線用の台座電極を兼ねるｐ形電極１０７は、直径を約１３０μｍとする円形の電極とした。またｎ形Ｓｉ単結晶基板１０１の裏面には、Ａｌのｎ形オーミック電極１０８を配置した。
【００２３】
ｐ形オーミック電極１０７とｎ形オーミック電極１０８を介して、ＬＥＤ２Ａに順方向に２０ｍＡの動作電流を通流して発光させた。得られた発光は青紫帯光であり、その中心波長は約４４０ｎｍであった。ｐ形オーミックコンタクト層１０９を非晶質のリン化硼素層から構成したため、上部障壁層１０６及び発光層１０５にボンディング（結線）時の機械的圧力による亀裂の発生は認められず、発光部の上部平面の全面から略均等な強度の発光がもたらされた。一般的な積分球を利用して測定されるチップ状態での輝度は９ｍｃｄとなり、高発光強度のＬＥＤ２Ａが提供された。また、上部障壁層１０６上に高いキャリア濃度のオーミックコンタクト層１０９を設けたことに依り、順方向電圧（Ｖｆ：但し順方向電流を２０ｍＡとした場合）は、第１実施例に記載のＬＥＤ１Ａよりも更に低い約３．０Ｖに低減された。また、上部障壁層１０６を非晶質のｐ形リン化硼素層から構成したため、ｎ形発光層１０５との間で接合界面を平坦とするｐｎ接合部を構成でき、逆方向電圧（Ｖｒ：但し逆方向電流を１０μＡの場合）は５Ｖ以上と高耐圧となった。
【００２４】
【発明の効果】
結晶基板上に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ形下部障壁層と、下部障壁層上に設けられたＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光層と、発光層上に設けられたｐ形上部障壁層とからなるｐｎ接合型ダブルヘテロ接合構造の発光部を備えたＩＩＩ族窒化物半導体発光素子に於いて、本発明では、ｐ形上部障壁層を硼素とリンとを構成元素として含むｐ形のリン化硼素系半導体から構成することとしたので、低抵抗化のための煩雑な付帯工程を必要とせずに、低抵抗のｐ形上部障壁層を形成できる。さらにｐ形上部障壁層を非晶質のリン化硼素から構成すると、発光層とｐ形上部障壁層と接合界面を平坦とするｐｎ接合発光部を構成できるため、順方向電圧の低いＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を簡便に提供できる。
【００２５】
また、ｐ形上部障壁層を非晶質のリン化硼素系半導体層、特に非晶質のリン化硼素層から構成することとしたので、台座電極への結線により生じる機械的圧力を吸収するに効果が奏され、発光層の損傷を回避できる。そのため、発光部の上部平面から略均等な強度の発光が放射される高強度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供できる。
【００２６】
また、非晶質のリン化硼素系半導体層からなるｐ形上部障壁層上に設けるオーミックコンタクト層を、非晶質のｐ形リン化硼素系半導体層から構成することとしたので、低抵抗化のための煩雑な付帯工程を必要とせずに、低抵抗のｐ形オーミックコンタクト層を形成できる。また非晶質のｐ形リン化硼素系半導体層からなるオーミックコンタクト層は、台座電極への結線の際の機械的圧力を吸収するに効果が奏されるため、ｐ形上部障壁層及び発光層の損傷を回避でき、順方向電圧が低く、且つ高発光強度のＩＩＩ族窒化物半導体発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るＬＥＤの平面模式図である。
【図２】図１に示すＬＥＤの破線Ｘ−Ｘ’に沿った断面模式図である。
【図３】ｐ形上部障壁層をなすリン化硼素層のＸ線回折図形である。
【図４】第２実施例に係るＬＥＤの断面模式図である。
【符号の説明】
１Ａ、２Ａ　ＬＥＤ
１Ｂ、２Ｂ　積層構造体
１０１　結晶基板
１０２　低温緩衝層
１０３　高温緩衝層
１０４　ｎ形下部障壁層
１０５　発光層
１０６　ｐ形上部障壁層
１０７　ｐ形オーミック電極
１０８　ｎ形オーミック電極
１０９　ｐ形オーミックコンタクト層
【図１】
2004014810.tif 000003
【図２】
2004014810.tif 000004
【図３】
2004014810.tif 000005
【図４】
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