(57)【要約】【課題】  シリコン基板を使用した窒化物半導体装置の駆動電圧の低減が要求されている。【解決手段】  窒化物半導体装置を作るために、不純物がドープされ且つ十分な導電性を有するシリコン基板（１）を用意する。基板（１）の一方の主面（１６）の一部のみにAlNから成る第１の窒化物半導体層（６）を配置する。基板（１）の一方の主面（１６）の残部にTi又はW等の導電体層（１０）を配置する。第１の窒化物半導体層（６）と導電体層（１０）の上に第２の窒化物半導体層（７）を配置する。導電体層（１０）を電流通路として使用することによって駆動電圧を低下させる。【選択図】  図１
2007027417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板と、
前記基板の一方の主面の一部の上に配置されており且つＡｌ（アルミニウム）を含み且つその上面に窒化物半導体を結晶成長させることができる材料から成る第１の窒化物半導体層と、
前記基板の一方の主面の前記第１の窒化物半導体層が配置されていない部分の上に配置され且つ前記第１の窒化物半導体層よりも大きい導電率を有している導電体層と、
前記第１の窒化物半導体層及び前記導電体層の上に配置され且つＡｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と、
前記第２の窒化物半導体層の上に配置され且つ半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極と、
前記基板に接続された第２の電極と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項２】
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板と、  
前記基板の一方の主面の一部の上に配置された導電体層と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上及び前記導電体層の上に配置されており且つ前記導電体層よりも小さい導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含み且つその上面に窒化物半導体を結晶成長させることができる材料から成る第１の窒化物半導体層と、
前記第１の窒化物半導体層の上に配置され且つＡｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と、
前記第２の窒化物半導体層の上に配置され且つ半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極と、
前記基板に接続された第２の電極と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項３】
更に、前記基板と前記第１の窒化物半導体層との間に形成され且つ少なくともシリコンとアルミニウムとガリウムとインジウムとを含み且つ導電性を有している境界層を有し、
前記第２の窒化物半導体層はガリウムとインジウムを含む窒化物半導体から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
更に、前記第２の窒化物半導体層と前記主半導体領域との間に配置され且つ前記第２の窒化物半導体層を構成する元素が前記第２の窒化物半導体層から蒸発することを抑制する機能を有し且つ前記第１及び第２の電極間の電流通路としての機能を有している第３の窒化物半導体層を備えていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
更に、前記第２の窒化物半導体層又は前記第３の窒化物半導体層と前記主半導体領域との間に配置され且つバッファ機能を有し且つ前記第１及び第２の電極間の電流通路としての機能を有している第４の窒化物半導体層を備えていることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記主半導体領域は発光半導体領域であり、前記導電体層は光反射特性を有する金属から成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１の窒化物半導体層は分散配置されている複数の開口を有し、前記導電体層は前記第１の窒化物半導体層の複数の開口の中に配置された複数の島状部分から成ることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記導電体層は分散配置されている複数の開口を有し、前記第１の窒化物半導体層は前記複数の開口の中に配置された複数の島状部分から成ることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記導電体層は分散配置されている複数の島状部分から成り、前記第１の窒化物半導体層は前記複数の複数の島状部分の相互間及び上に配置されていることを特徴とする請求項２記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記主半導体領域は発光半導体領域であり、
前記第１の電極は前記発光半導体領域の一方の主面の中央部に配置され、
前記導電体層は、前記基板の前記一方の主面の前記第１の電極に対向していない領域のみに設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１１】
前記主半導体領域は発光半導体領域であり、
前記第１の電極は前記発光半導体領域の一方の主面の中央部に配置され、
前記導電体層は、前記基板の前記一方の主面の前記第１の電極に対向する領域に第１の密度で配置された部分と前記一方の主面の前記第１の電極に対向していない領域に前記第１の密度よりも大きい第２の密度で配置された部分とから成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１２】
前記第１の窒化物半導体層は、
化学式  ＡｌxＭyＧａ1-x-yＮ
ここで、前記Ｍは、Ｉｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ｘ及びｙは、    ０＜ｘ≦１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
を満足する数値、
で示される材料から成り、
前記第２の窒化物半導体層は、
化学式  ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、  ０≦ａ＜１、
０≦ｂ≦１、
ａ＋ｂ≦１、
ａ＜ｘ
を満足させる数値、
で示される材料から成り且つ不純物が添加されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【請求項１３】
前記第１の窒化物半導体層はＡｌＮから成り、前記第２の窒化物半導体層は不純物が添加されたＧａＩｎＮから成ることを特徴とする請求項１２記載の窒化物半導体装置。
【請求項１４】
前記導電体層は、前記基板及び前記第２の窒化物半導体層に抵抗接触することができ且つＡｌよりも高い融点を有している材料から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の窒化物半導体装置。
【請求項１５】
前記導電体層は、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）及びＡｌ−Ｓｉ（アルミニウム・シリコン化合物）から選択された１つから成ることを特徴とする請求項１４記載の窒化物半導体装置。
【請求項１６】
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上にＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記第１の窒化物半導体層が配置されていない部分の上に前記第１の窒化物半導体層よりも大きい導電率を有している導電体層を形成する工程と、
前記第１の窒化物半導体層及び前記導電体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んできる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでくる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に第１の電極を形成する工程と、
前記基板に第２の電極を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上に導電体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上に前記導電体層よりも低い導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記導電体層及び前記第１の窒化物半導体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極を形成する工程と、
前記基板に接続された第２の電極を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上に導電体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上及び前記導電体層の上に前記導電体層よりも低い導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第１の窒化物半導体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に第１の電極を形成する工程と、
前記基板に第２の電極を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【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）、トランジスタ等の窒化物半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体装置を構成するための基板は、例えばサファイア又はシリコンカーバイト又はシリコンから成る。シリコン基板はサファイア基板及びシリコンカーバイト基板に比べて切断が容易であり、低コスト化が可能であるという特長を有する。また、シリコン基板はサファイア基板では得ることができない導電性を得ることができる。このため、シリコン基板を電流通路として使用することができる。しかし、シリコン基板と窒化物半導体との間の電位障壁のために比較的大きい電圧降下が生じ、発光ダイオードの駆動電圧が比較的高くなる。
【０００３】
特開２００２−２０８７２９号公報（特許文献１）にシリコン基板における上記の欠点を解決するための技術が開示されている。この特許文献１では、ｎ型シリコン基板上に、バッファ機能及び金属拡散制御機能を有する層としてのＡｌＮ（窒化アルミニウム）層、シリコン基板と同一の導電型を有するｎ型ＩｎＧａＮ（窒化ガリウムインジウム）層、ｎ型ＧａＮ（窒化ガリウム）層、ＩｎＧａＮから成る活性層、及びｐ型ＧａＮ層が順次にエピタキシャル成長されている。この技術によると、ＩｎＧａＮ層のＩｎとＧａがＡｌＮ層によって遅延制御されてシリコン基板に拡散し且つ、ＡｌＮ層のＡｌもシリコン基板に拡散し、シリコン基板の表面領域にＧａとＩｎとＡｌとＳｉとから成る合金層又は金層化合物領域が生じる。この合金層又は金属化合物領域は、シリコンとＡｌＮとの間のヘテロ接合の電位障壁を下げる機能を有する。この結果、発光ダイオードに所定の電流を流す時の駆動電圧を低くすることができ、電力損失が低減し、効率が向上する。
【０００４】
上記ＡｌＮ層の格子定数は、主半導体領域を構成する窒化ガリウム又は窒化ガリウム系半導体の格子定数よりもシリコンの格子定数に近いので、上記ＡｌＮ層は比較的良好なバッファ機能を有し、シリコン基板の上に結晶性の良好な窒化物半導体を成長させるために寄与する。
【０００５】
ところで、良好なバッファ機能を得るためには、ＡｌＮ層の厚みを２ｎｍ以上に設定することが望ましい。しかし、ＡｌＮ層は比較的高い抵抗率を有する。このため、ＡｌＮ層を厚く形成すると、ＡｌＮ層において比較的大きな電圧降下が生じ、発光ダイオードの駆動電圧が高くなる。従って、駆動電圧の低い発光ダイオードを得る時には、ＡｌＮ層の厚みを極力薄くすることが望ましい。しかし、ＡｌＮ層を薄くするとバッファ機能が低下し、ＡｌＮ層の上に結晶性の良い窒化物半導体を成長させることが困難になり、電気的特性の良い発光ダイオードを得ることができない。
上述の問題は発光ダイオード以外のトランジスタ等においても生じる。
【特許文献１】特開２００２−２０８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、シリコン又はシリコン化合物から成る基板を使用する窒化物半導体装置の駆動電圧の低減を容易に達成できないことである。従って、本発明の目的は、駆動電圧の低減又は窒化物半導体の結晶性の改善又はこれ等両方を達成できる窒化物半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板と、
前記基板の一方の主面の一部の上に配置されており且つＡｌ（アルミニウム）を含み且つその上面に窒化物半導体を結晶成長させることができる材料から成る第１の窒化物半導体層と、
前記基板の一方の主面の前記第１の窒化物半導体層が配置されていない部分の上に配置され且つ前記第１の窒化物半導体層よりも大きい導電率を有している導電体層と、
前記第１の窒化物半導体層及び前記導電体層の上に配置され且つＡｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と、
前記第２の窒化物半導体層の上に配置され且つ半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極と、
前記基板に接続された第２の電極と、
を備えていることを特徴とする窒化物半導体装置に係わるものである。
【０００８】
なお、請求項２に示すように、本発明に従って、
シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板と、
前記基板の一方の主面の一部の上に配置された導電体層と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上及び前記導電体層の上に配置されており且つ前記導電体層よりも小さい導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含み且つその上面に窒化物半導体を結晶成長させることができる材料から成る第１の窒化物半導体層と、
前記第１の窒化物半導体層の上に配置され且つＡｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と、
前記第２の窒化物半導体層の上に配置され且つ半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極と、
前記基板に接続された第２の電極と、
を備えている窒化物半導体装置を構成することができる。
また、請求項３に示すように、駆動電圧の低減をより良好に達成するために、更に、前記基板と前記第１の窒化物半導体層との間に形成され且つ少なくともシリコンとアルミニウムとガリウムとインジウムとを含み且つ導電性を有している境界層を有し、前記第２の窒化物半導体層はガリウムとインジウムを含む窒化物半導体から成ることが望ましい。
また、請求項４に示すように、駆動電圧の低減をより良好に達成するために、更に、前記第２の窒化物半導体層と前記主半導体領域との間に配置され且つ前記第２の窒化物半導体層を構成する元素が前記第２の窒化物半導体層から蒸発することを抑制する機能を有し且つ前記第１及び第２の電極間の電流通路としての機能を有している第３の窒化物半導体層を備えていることが望ましい。
また、請求項５に示すように、主半導体領域の結晶性をより改善するために、更に、前記第２の窒化物半導体層又は前記第３の窒化物半導体層と前記主半導体領域との間に配置され且つバッファ機能を有し且つ前記第１及び第２の電極間の電流通路としての機能を有している第４の窒化物半導体層を備えていることが望ましい。
また、請求項６に示すように、前記主半導体領域が発光半導体領域である場合において、光の取り出し効率を高めるために、前記導電体層は光反射特性を有する金属から成ることが望ましい。
また、請求項７に示すように、電流通路の均一化を図るために、前記第１の窒化物半導体層は分散配置されている複数の開口を有し、前記導電体層は前記第１の窒化物半導体層の複数の開口の中に配置された複数の島状部分から成ることが望ましい。
また、請求項８に示すように、電流通路の均一化を図るために、前記導電体層は分散配置されている複数の開口を有し、前記第１の窒化物半導体層は前記複数の開口の中に配置された複数の島状部分から成ることが望ましい。
また、請求項９に示すように、電流通路の均一化を図るために、前記導電体層は分散配置されている複数の島状部分から成り、前記第１の窒化物半導体層は前記複数の複数の島状部分の相互間及び上に配置されていることが望ましい。
また、請求項１０に示すように、前記主半導体領域が発光半導体領域の場合において、発光効率を高めるために、前記第１の電極は前記発光半導体領域の一方の主面の中央部に配置され、前記導電体層は、前記基板の前記一方の主面の前記第１の電極に対向していない領域のみに設けられていることが望ましい。
また、請求項１１に示すように、前記主半導体領域が発光半導体領域の場合において、発光効率を高めるために、前記第１の電極は前記発光半導体領域の一方の主面の中央部に配置され、前記導電体層は、前記基板の前記一方の主面の前記第１の電極に対向する領域に第１の密度で配置された部分と前記一方の主面の前記第１の電極に対向していない領域に前記第１の密度よりも大きい第２の密度で配置された部分とから成ることが望ましい。
また、請求項１２に示すように、前記第１の窒化物半導体層は、
化学式  ＡｌxＭyＧａ1-x-yＮ
ここで、前記Ｍは、Ｉｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ｘ及びｙは、    ０＜ｘ≦１、
０≦ｙ＜１、
ｘ＋ｙ≦１
を満足する数値、
で示される材料から成り、
前記第２の窒化物半導体層は、
化学式  ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、  ０≦ａ＜１、
０≦ｂ≦１、
ａ＋ｂ≦１、
ａ＜ｘ
を満足させる数値、
で示される材料から成り且つ不純物が添加されていることが望ましい。
また、請求項１３に示すように、前記第１の窒化物半導体層はＡｌＮから成り、前記第２の窒化物半導体層は不純物が添加されているＧａＩｎＮから成ることが望ましい。
また、請求項１４に示すように、前記導電体層は、前記基板及び前記第２の窒化物半導体層に抵抗接触することができ且つＡｌよりも高い融点を有している材料から成ることが望ましい。
また、請求項１５に示すように、前記導電体層は、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）及びＡｌ−Ｓｉ（アルミニウム・シリコン化合物）から選択された１つから成ることが望ましい。
また、請求項１６に示すように、シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上にＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記第１の窒化物半導体層が配置されていない部分の上に前記第１の窒化物半導体層よりも大きい導電率を有している導電体層を形成する工程と、
前記第１の窒化物半導体層及び前記導電体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んできる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでくる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に第１の電極を形成する工程と、
前記基板に第２の電極を形成する工程と、
を備えて窒化物半導体装置を製造することが望ましい。
また、請求項１７に示すように、シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有している基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上に導電体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上に前記導電体層よりも低い導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記導電体層及び前記第１の窒化物半導体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に接続された第１の電極を形成する工程と、
前記基板に接続された第２の電極を形成する工程と、
を備えて窒化物半導体装置を製造することが望ましい。
また、請求項１８に示すように、シリコン又はシリコン化合物から成る導電性を有する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面の一部の上に導電体層を形成する工程と、
前記基板の一方の主面の前記導電体層が配置されていない部分の上及び前記導電体層の上に前記導電体層よりも低い導電率を有し且つＡｌ（アルミニウム）を含んでいる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第１の窒化物半導体層の上に、Ａｌを含まないか又はＡｌを前記第１の窒化物半導体層よりも低い割合で含んでいる第２の窒化物半導体層と形成する工程と、
前記第２の窒化物半導体層の上に半導体素子を構成するための少なくとも１つの窒化物半導体層を含んでいる主半導体領域を形成する工程と、
前記主半導体領域に第１の電極を形成する工程と、
前記基板に第２の電極を形成する工程と、
を備えて窒化物半導体装置を製造することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板の一方の主面の全体に第１の窒化物半導体層を設けずに一部のみに設け、基板の一方の主面の残りの部分に導電体層を設けたので、導電体層が第１及び第２の電極間の電流通路として機能し、第１及び第２の電極間の駆動電圧を低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態を図１〜図８を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１に示す実施例１に従う窒化物半導体装置としての発光ダイオードは、大別して導電性を有するシリコン基板１と、発光ダイオード（半導体素子）の主要部を構成するための主半導体領域２と、主半導体領域２の結晶性を改善するため及び発光ダイオードの駆動電圧を低減させるために基板１と主半導体領域２との間に配置された補助領域３と、主半導体領域２に接続された第１の電極４と、基板１に接続された第２の電極５とから成る。
【００１２】
シリコン基板１は、ｎ型不純物として機能する例えばＡｓ（砒素）等の５族の元素が例えば５×１０18ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3程度の濃度でドーピングされているシリコン単結晶から成る。このシリコン基板１は、０．０００１Ω・ｃｍ〜０．０１Ω・ｃｍ程度の低い抵抗率を有している導電性基板であって、第１及び第２の電極４，５間の電流通路となる。また、このシリコン基板１は、この上の補助領域３及び主半導体領域２等を機械的に支持することができる厚み、例えば３５０μｍを有する。なお、シリコン基板１をｐ型不純物を含むｐ型シリコンで形成することもできる。
【００１３】
シリコン基板１の一方の主面１６上に配置された補助領域３は、バッファ領域とも呼ぶことができる部分であって、第１，第２，第３及び第４の窒化物半導体層６，７，８，９と、本発明に従う導電体層１０と、金属化合物又は合金から成る導電性の境界層１１とを有する。
【００１４】
シリコン基板１の一方の主面上に境界層１１を介して配置された第１の窒化物半導体層６は、Ａｌ（アルミニウム）を含み且つその上面に窒化物半導体を結晶成長させることができる材料であって、
化学式  ＡｌxＭyＧａ1-x-yＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
ｘ及びｙは  ０＜ｘ≦１、
０≦ｙ＜１、
０＜ｘ＋ｙ≦１を満足する数値、
で示される窒化物半導体から成る。図１の実施例の第１の窒化物半導体層６は上記式のｘ＝１、ｙ＝０に相当する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）であり、２〜２０ｎｍ範囲の厚みを有していることが望ましい。また、第１の窒化物半導体層６の厚みは量子力学的トンネル効果を得ることができると共に良好なバッファ機能を得ることができるように２．５〜６ｎｍの範囲に収まることがより望ましい。第１の窒化物半導体層６の厚みを６ｎｍよりも厚くすることも可能であるが、第１の窒化物半導体６をエピタキシャル成長させる時の所要時間が長くなり、生産性が低下する。
なお、第１の窒化物半導体層６に例えばシリコン等のｎ型不純物をドーピングすることができる。
【００１５】
ＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６は第２の窒化物半導体層７の格子定数よりもシリコン基板１の格子定数に近い格子定数を有するので、良好なバッファ機能を有している。従って、第１の窒化物半導体層６を第１のバッファサブレイヤーと呼ぶこともできる。
【００１６】
ＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６はシリコン基板１の一方の主面の全体に形成されないで一部のみに形成されている。即ち、第１の窒化物半導体層６には図２に示すように多数の６角形の開口１２が形成され、この開口１２の中に導電体層１０が配置されている。即ち、第１の窒化物半導体層６の中に多数の６角形の導電体層１０が蜂の巣状にほぼ均一に分散配置されている。なお、１つの６角形の導電体層１０とこれを囲む別の６個の６角形の導電体層１０との間の最短の相互間隔は互いに同一の値ａであることが望ましい。図２では、任意の１つの６角形の導電体層１０を中心にした仮想６角形の６個の角に別の６個の６角形の導電体層１０が配置されている。
【００１７】
多数の導電体層１０のそれぞれは、シリコン基板１及び第２の窒化物半導体層７に対して良好に低抵抗接触し且つ融点がＡｌよりも高い材料から選択される。導電体層１０の材料としてＴｉ（チタン）又はＷ（タングステン）等の高融点金属、又はＳｉが混入されたＡｌ、又はＡｌ−Ｓｉ化合物が望ましい。Ｔｉ及びＷは、主半導体領域２を形成する工程の最高温度においても溶融しない。Ａｌは比較的融点が低いが、Ｓｉ（シリコン）を混入することによって融点が高くなる。導電体層１０は、主半導体領域２とシリコン基板１との間に介在し、且つＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６よりも大きい導電率を有するので、導電体層１０を設けない従来の発光ダイオードに比べて、第１及び第２の電極４，５間の電圧降下が小さくなり、発光ダイオードの駆動電圧が低くなる。
【００１８】
発光ダイオードの駆動電圧を低減するためには平面的に見て、即ち基板１の一方の主面に対して垂直の方向から見て多数の導電体層１０の合計の面積Ｓ１と第１の窒化物半導体層６の面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２を大きくすることが望ましい。しかし、第１の窒化物半導体層６のバッファ機能を確保するために、導電体層１０の面積Ｓ１を無闇に大きくすることはできない。導電体層１０の面積Ｓ１は、導電体層１０の上に第２の窒化物半導体層７を完全に形成することが範囲に制限される。
【００１９】
周知のように窒化物半導体を結晶成長させる時に、基板の主面に対して垂直の方向即ち縦方向に結晶が成長すると共に、基板の主面に対して平行な方向即ち横方向にも成長する。従って、第１の窒化物半導体層６の中に多数の導電体層１０が分散配置されているものの上に第２の窒化物半導体層７を成長させると、第２の窒化物半導体層７は第１の窒化物半導体層６の上のみでなく、導電体層１０の上にも形成される。
【００２０】
第２の窒化物半導体層７を良好に形成するためには、導電体層１０の相互間の最短距離Ｗ１と導電体層１０の最大幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２を、１／３以上好ましくは２／３以上にするのが良い。第１の窒化物半導体層６のバッファ機能と導電体層１０による駆動電圧の低減効果との両方を実用上満足させるためのＷ１／Ｗ２の好ましい値は１〜１０である。この実施例では、Ｗ１が６μｍ、Ｗ２が２μｍに設定されている。
なお、導電体層１０の面積Ｓ１及び最大幅Ｗ２が極めて小さい場合であっても、導電体層１０を設けない従来の発光ダイオードよりは駆動電圧が低くなる。従って、導電体層１０の面積Ｓ１及び最大幅Ｗ２は、第２の窒化物半導体層７を成長させることができる範囲で任意に決定される。
【００２１】
第１の窒化物半導体層６及び導電体層１０の上に配置された第２の窒化物半導体層７は、第１の窒化物半導体層６の格子定数と主半導体領域２の格子定数との間の格子定数を有する窒化物半導体にｎ型不純物（例えばシリコン）を添加したものから成る。また、第２の窒化物半導体層７は導電性の境界層１１を形成するために要求される金属元素を含む。なお、この第２の窒化物半導体層７はバッファ機能を有するので、これを第２のバッファサブレイヤーと呼ぶこともできる。
【００２２】
上記のバッファ機能及び導電性境界層１１の形成を助ける機能を有する第２の窒化物半導体層７は、
化学式  ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、  ０≦ａ＜１、
０≦ｂ≦１、
ａ＋ｂ≦１、
ａ＜ｘ
を満足させる数値、
で示すことができる窒化物半導体にｎ型不純物（例えばシリコン）を添加したものであることが望ましい。図１の実施例では、上記化学式のａ＝０，Ｍ＝Ｉｎ、ｂ＝０．５に相当するＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｎにｎ型不純物（シリコン）を添加したもので第２の窒化物半導体層７が形成されている。
【００２３】
既に説明したようにＩｎＧａＮから成る第２の窒化物半導体層７を形成する時には、第１の窒化物半導体層６の上に垂直方向に延びるように結晶が成長すると共に、横方向即ち導電体層１０の上にも延びるように結晶が成長し、第１の窒化物半導体６と導電体層１０との両方を覆う第２の窒化物半導体層６を得ることができる。
【００２４】
第２の窒化物半導体層７の厚みは、導電性の境界層１１が要求する量の金属（例えば、Ｉｎ及びＧａ）を供給できるように１ｎｍ以上に設定し、またこの第２の窒化物半導体層７のクラックを防ぐために１００ｎｍ以下に設定することが望ましい。この実施例では、第２の窒化物半導体層７が３０ｎｍの厚さに形成されている。
【００２５】
第２の窒化物半導体層７の上に配置された第３の窒化物半導体層８は、第２の窒化物半導体層７が分解してＩｎ，Ｇａが蒸発することを防止できる窒化物半導体で形成されている。この目的を達成することができる窒化物半導体は、第１の窒化物半導体層６と同様にＡｌxＭyＧａ1-x-yＮで示すことができる窒化物半導体であることが望ましい。この実施例１では第３の窒化物半導体層８が１〜５ｎｍの厚さを有するＡｌＮ層で形成されている。この第３の窒化物半導体層８はバッファ機能も有するので、第３のバッファサブレイヤーと呼ぶこともできる。なお、第２の窒化物半導体層７の分解及び蒸発がさほど問題にならない時には第３の窒化物半導体層８を省くことができる。
【００２６】
第３の窒化物半導体層８の上に配置された第４の窒化物半導体層９は、バッファ層又は第４のバッファサブレイヤーと呼ぶことができるものであって、第１の窒化物半導体層６の格子定数と主半導体領域２の格子定数との間の格子定数を有する窒化物半導体にｎ型不純物（例えばシリコン）を添加したものから成る。この第４の窒化物半導体層９は、第２の窒化物半導体層７の組成を示す化学式と同一のＡｌaＭbＧａ1-a-bＮで示される窒化物半導体にｎ型不純物（例えばシリコン）を添加したもので形成できる。但し、第２及び第４の窒化物半導体層７，９は同一の半導体である必要はない。この実施例では、第４の窒化物半導体層９がｎ型のＧａＮで形成されている。
【００２７】
第４の窒化物半導体層９を単層のＧａＮで形成する代りに、例えばＡｌＮ層とｎ型ＧａＮとを交互に複数回繰返して配置した多層構造バッファ層とすることができる。また、主半導体領域２の最下層を十分に厚く形成する場合には、第４の窒化物半導体層９を省き、ＡｌＮから成る第３の窒化物半導体層８の上に、又は第２の窒化物半導体層３の上に主半導体領域２を直接に形成することができる。
【００２８】
図１においてＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６とシリコン基板１との境界に示されている導電性の境界層１１は、例えばＩｎ，Ｇａ，Ａｌから成る金属がシリコン基板１の表面領域１に拡散して生じた金属化合物又は合金から成る。この導電性の境界層１１は、第１の窒化物半導体層６をシリコン基板１に比較的低い抵抗で接続させる機能を有する。
【００２９】
この実施例では導電性の境界層１１が特別な工程で形成されておらず、補助領域３及び主半導体領域２の形成時の熱処理によって必然的に生じている。即ち、第２〜第４の窒化物半導体層７〜９と主半導体領域２を形成する時の熱処理に基づいて、第２の窒化物半導体層７の例えばＩｎ，Ｇａ及び第１の窒化物半導体層６のＡｌがシリコン基板１の表面領域に拡散することによって金属化合物又は合金から成る境界領域が生じている。なお、第２の窒化物半導体層７を形成する時の熱処理に基づいて導電性の境界層１１を生じさせることもできる。
【００３０】
本実施例では、第１及び第２の電極４，５間に境界層１１を通る第１の電流通路と導電体層１０を通る第２の電流通路とが生じている。導電性の境界層１０を通る第１の電流通路には、導電率が低いＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６が含まれているので、第１の電流通路の抵抗は比較的大きい。これに対して導電体層１０を通る第２の電流通路にはＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６が含まれていないので、この第２の電流通路の抵抗は第１の電流通路の抵抗よりも小さい。第１及び第２の電流通路は並列に接続されているので、本発明に従う導電体層１０を設けない従来の発光ダイオードに比べて、本発明に従う導電体層１０を設けた発光ダイオードの駆動電圧は小さい。
【００３１】
もし、導電体層１０を通る第２の電流通路のみによって駆動電圧を所望値にすることができる場合には、導電性を有する境界層１１を省くこと、境界層１１の金属の割合を低くすることができる。例えば、境界層１１がＩｎを要求していない時には、第２の窒化物半導体層７をＩｎを含まない例えばｎ型のＧａＮとすることもできる。
【００３２】
補助領域３の上即ち第４の窒化物半導体領域９の上に形成されている主半導体領域２は、周知のダブルヘテロ構造の発光ダイオードの主要部を構成する部分であって、ｎクラッド層と呼ぶことができるｎ型窒化物半導体層１２と、活性層１３と、ｐクラッド層と呼ぶことができるｐ型窒化物半導体１４とを有する。
【００３３】
主半導体領域２のｎ型窒化物半導体層１２は、例えば
化学式  ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
を満足する数値、
で示される窒化物半導体にｎ型不純物をドーピングしたもので形成される。この実施例のｎ型窒化物半導体層１２は化学式のｘ＝０、ｙ＝０に相当するｎ型ＧａＮから成り、厚さ約５００ｎｍを有する。
【００３４】
活性層１３は、例えば
化学式  ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
を満足する数値、
で示される窒化物半導体で形成される。この実施例では活性層１３が窒化ガリウムインジウム（ＩｎＧａＮ）で形成されている。なお、図１では活性層１３が１つの層で概略的に示されているが、実際には周知の多重量子井戸構造を有している。勿論、活性層１３を１つの層で構成することもできる。また、この実施例では活性層１３に導電型決定不純物がドーピングされていないが、ｐ型又はｎ型不純物をドーピングすることもできる。
【００３５】
活性層１３の上に配置されたｐ型窒化物半導体層１４は、例えば
化学式  ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ、
ここでｘ及びｙは０≦ｘ＜１、
０≦ｙ＜１、
を満足する数値、
で示される窒化物半導体にｐ型不純物をドーピングしたもので形成される。この実施例のｐ型窒化物半導体層１４はｐ型ＧａＮで形成されている。ｐ型窒化物半導体層１４の厚さは任意に設定することが可能であり、例えば１８０ｎｍである。  主半導体領域２を構成するｎ型窒化物半導体層１２、活性層１３及びｐ型窒化物半導体層１４は、バッファ機能を有する補助領域３を介してシリコン基板１の上に形成されているので、その結晶性は比較的良好である。
【００３６】
アノード電極として機能する第１の電極４は主半導体領域２の一方の主面１５即ちｐ型窒化物半導体層１４の表面の一部に接続され、カソード電極として機能する第２の電極５はｎ型シリコン基板１の下面即ち他方の主面に接続されている。なお、第１の電極４を接続するためにｐ型窒化物半導体層１４の上にコンタクト用のｐ型窒化物半導体層を追加して設け、ここに第１の電極４を接続することができる。
【００３７】
次に、図１の発光ダイオードの製造方法を図３を参照して説明する。
まず、ミラー指数で示す結晶の面方位において（１１１）面とされた主面を有するｎ型シリコン基板１を用意する。
【００３８】
次に、シリコン基板１に対してＨＦ系のエッチング液によって周知の水素終端処理を施す。
【００３９】
次に、基板１を周知のＭＯＣＶＤ（Metal  Organic Chemical Vapor Deposition）即ち有機金属気相成長装置の反応室に投入し、例えば１１７０℃まで昇温する。次に、１１７０℃で１０分間のサーマルクリーニングを行って、基板１の表面の酸化膜を取り除いた後、例えば１１００℃まで温度を下げて安定させ、しかる後ＭＯＣＶＤ法によって基板１上にＡｌＮをエピタキシャル成長させ、例えば厚さＴ１＝３ｎｍのＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６´を図３（Ａ）に示すように形成する。この窒化物半導体層６´は、周知の方法で反応室にトリメチルアルミニウムガス（以下、ＴＭＡと言う。）とアンモニアガス（ＮＨ3）を所定の割合で供給することによって形成される。
【００４０】
次に、図３（Ａ）のＡｌＮから成る窒化物半導体層６´を図３（Ｂ）に示すパタンにドライエッチングし、多数の開口１２を有するＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６を得る。この実施例の開口１２は平面形状６角形であり、図２に示すように第１の窒化物半導体層６の中に均一に分散配置されている。
【００４１】
次に、第１の窒化物半導体層６の開口１２の中に例えばＳｉが混入されたＡｌ又はＴｉから成る導電体層１０を形成する。この導電体層１０は、周知のＭＯＣＶＤ方法によって開口１２の中及び第１の窒化物半導体層６の上にＳｉ−Ａｌ又はＴｉ等の導電体を堆積させ、ドライエッチングでパターンニングすることによって得られる。
【００４２】
次に、図３（Ｃ）に示す第１の窒化物半導体層６と導電体層１０とを伴なった基板１が収容されているＭＯＣＶＤ装置の反応室にトリメチルインジウムガス（以下、ＴＭＩと言う。）、トリメチルガリウムガス（以下、ＴＭＧと言う。）、アンモニアガス、及びシランガス（ＳｉＨ4）を所望の割合で供給し、図３（Ｄ）に示す厚みT2のｎ型Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｎから成る第２の窒化物半導体層７を形成する。なお、シランガスはｎ型不純物としてのシリコンを導入するために使用されている。
【００４３】
この第２の窒化物半導体層７のＧａ及びＩｎは拡散可能な物質であるが、ＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６がＧａ及びＩｎの拡散遅延機能を有しているので、第２の窒化物半導体層７の形成中にＧａ及びＩｎが第１の窒化物半導体層６を通ってシリコン基板１に拡散し難い。従って、第２の窒化物半導体層７のエピタキシャル成長中におけるこの結晶性の劣化が抑制される。図３（Ｄ）には図示の都合上、図１と同一の境界層１１が示されている。しかし、第２の窒化物半導体層７の形成直後における境界層１１のＩｎ及びＧａの量は少ないか又はゼロである。
なお、第２の窒化物半導体層７の形成終了時に境界層１１にＩｎ，Ｇａがある程度存在するように第１及び第２の窒化物半導体層６，７の厚み、又は第２の窒化物半導体層７の形成時の熱処理温度を調整することができる。本実施例の第２の窒化物半導体層７の形成時の熱処理温度は約９５０℃である。
【００４４】
次に、第２の窒化物半導体層７の上に図１に示すＡｌＮから成る第３の窒化物半導体層８を第１の窒化物半導体層６と同一の方法で形成する。
【００４５】
次に、反応室にＴＭＧ，ＳｉＨ4及びアンモニアを供給してｎ型ＧａＮから成る第４の窒化物半導体層９を図１に示すように形成する。この実施例では、第４の窒化物半導体層９と主半導体領域２のｎ型窒化物半導体層１２とが同一のＧａＮから成るので、第４の窒化物半導体層９を主半導体領域２の一部と見なすこと、又は第４の窒化物半導体層９を省くこともできる。
【００４６】
次に、ＭＯＣＶＤ装置の反応室にＴＭＧをシラン（ＳｉＨ4）、アンモニアを所定の割合で供給し、図１に示すｎ型ＧａＮから成るｎ型窒化物半導体層１２を形成する。ｎ型窒化物半導体層１２の形成開始時には、この下の第４の窒化物半導体層９の結晶性は良好に保たれているので、主半導体領域２のｎ型窒化物半導体層１２は良好な結晶性を有する。第２の窒化物半導体層７のＧａ及びＩｎはｎ型窒化物半導体層１２の形成の後半にＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６に僅かに拡散するが、図１に示した完全な境界層１１はまだ形成されない。なお、第１の窒化物半導体層６の厚みの調整によって、ｎ型窒化物半導体層１２の形成中にＧａ及びＩｎを基板１に拡散させることもできる。
【００４７】
次に、ｎ型窒化物半導体層１２の上に、周知の多重量子井戸構造の活性層１３を形成する。図１では図示を簡略化するために多重量子井戸構造の活性層１３が１つの層で示されているが、実際には複数の障壁層と複数の井戸層とから成り、障壁層と井戸層とが交互に例えば４回繰返して配置されている。この活性層１３を形成する時には、ｎ型ＧａＮ層から成るｎ型窒化物半導体層１２の形成後に、ＭＯＣＶＤ装置の反応室へのガスの供給を停止して基板１の温度を８００℃まで下げ、しかる後、ＴＭＧとＴＭＩとアンモニアとを反応室に所定の割合で供給し、例えばＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎから成り且つ厚み１３ｎｍを有している障壁層を形成し、次に、ＴＭＩの割合を変えて例えばＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎから成り且つ例えば厚み３ｎｍを有している井戸層を形成する。この障壁層及び井戸層の形成を例えば４回繰返すことによって多重量子井戸構造の活性層１３が得られる。活性層１３はこの下のｎ型窒化物半導体層１２の結晶性を受け継いで、良好な結晶性を有する。なお、活性層１３に例えばｐ型の不純物をドーピングすることができる。
【００４８】
この実施形態では、活性層１３の形成期間の途中から第２の窒化物半導体層７のＧａ及びＩｎが第１の窒化物半導体層６´を通って基板１に拡散し、且つ第１の窒化物半導体層６のＡｌも基板１に拡散する。活性層１３の形成期間の後半には、基板１の表面側領域に図１に示すＳｉとＧａとＩｎとＡｌとを含む金属化合物又は合金から成る境界層１１が形成される。この境界層１１の形成期間はＡｌＮから成る第１の窒化物半導体層６の厚みで調整可能である。なお、第１の窒化物半導体層６は、この上に第２の窒化物半導体層７等を形成する前はＡｌＮであるが、第２の窒化物半導体層７等を形成した後には第２の窒化物半導体層７から拡散されたＧａとＩｎを含むＡｌＮ層である。
【００４９】
次に、シリコン基板１の温度を１１１０℃まで上げ、ＭＯＣＶＤ装置の反応室内に、例えばトリメチルガリウムガス（ＴＭＧ）、アンモニアガス及びビスシクロペンタジェニルマグネシウムガス（以下、Ｃｐ2Ｍｇと言う。）を供給し、活性層１３上に厚さ約１８０ｎｍのｐ型ＧａＮから成るｐ型窒化物半導体層１４を形成する。マグネシウム（Ｍｇ）はｐ型不純物として機能している。
【００５０】
次に、第１及び第２の電極５を周知の真空蒸着法によって形成し、発光ダイオードを完成させる。
【００５１】
本実施例は次の効果を有する。
（１）  シリコン基板１とInGaNから成る第２の窒化物半導体層７との間の全部にAlNから成る第１の窒化物半導体層６が配置されずに一部のみに配置され、この残部に導電体層１０が配置されている。従って、第１の窒化物半導体層６を通る第１の電流通路と導電体層１０を通る第２の電流通路とが生じる。第２の電流通路は第１の電流通路よりも低い抵抗値を有し、且つ第１の電流通路に並列に接続されている。この結果、第１及び第２の電極４、５間の抵抗値が低くなり、駆動電圧を低減することができる。
（２）    第１及び第２の電極４、５間の抵抗値が導電体層１０を通る第２の電流通路に基づいて低下する分だけAlNから成る第１の窒化物半導体層６の厚みT1を厚くすることができる。AlNから成る第１の窒化物半導体層６の厚みT1を厚くすると、バッファ機能が向上し、第２、第３及び第４の窒化物半導体層７、８、９、更に主半導体領域２の結晶性を向上させることができる。
（３）    多数の導電体層１０をシリコン基板１の上にほぼ均一に分散配置したので、主半導体領域２、補助領域３及びシリコン基板１における電流分布の均一性が良くなる。
（４）    導電体層１０が金属からなり、第１の窒化物半導体層６よりも反射率が大きいので、活性層１３からシリコン基板１側に放射した光を導電体層１０で反射させて主半導体領域２の光取り出し面として機能する一方の主面１５側に戻すことができる。これにより光取り出し効率が向上する。
【実施例２】
【００５２】
次に、図４及び図５を参照して実施例２の発光ダイオードを説明する。但し、図４及び図５、更に後述する図６〜図１０において図１〜図３と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
図４に示す実施例２の発光ダイオードは、変形された第１の窒化物半導体層６aを除いて図１と同一に構成されている。AlNから成る第１の窒化物半導体層６aは、図１と同様に導電体層１０の相互間に配置されている他に、導電体層１０の上にも配置されている。従って、InGaNから成る第２の窒化物半導体層７の下面は導電体層１０に直接に接触せずに第１の窒化物半導体層6aのみに接触している。しかし、第１の窒化物半導体層６aの導電対層１０と第２の窒化物半導体層７との間の部分の厚みは、例えば３nm未満であって、導電体層１０の相互間部分の厚み（例えば３nm以上）よりも薄い。従って、導電体層１０を通る第２の電流通路の抵抗値はさほど大きくならない。
【００５４】
図４の発光ダイオードを製造する時には、まず、例えば周知のMOCVD法によって図５（A）に示すようにシリコン半導体基板１の上に例えばＳｉが混入されたＡｌ、又はTiから成る導電体層１０´を堆積させる。
【００５５】
次に、図５（A）の導電体層１０´を例えば周知のドライエッチング法によって選択的に除去して図３と同様な多数の島状の導電体層１０を得る。
【００５６】
次に、MOCVD法によってAｌNから成る第２の窒化物半導体層６aを形成する。この第２の窒化物半導体層６aは、導電体層１０の相互間のみでなく、導電体層１０の上にも形成される。導電体層１０の上への第２の窒化物半導体層６aの形成は、横方向への結晶成長に基づいて生じる。図５では、導電体層１０の上の第１の窒化物半導体層６aの部分が均一の厚みに示されているが、導電体層１０の上面全体にAlNから成る第１の窒化物半導体層６a が形成されず、導電体層１０の上面の一部が露出するように第１の窒化物半導体層６a を形成しても差し支えない。
【００５７】
次に、図５（D）に示すように第１の窒化物半導体層６aの上にMOCVD法でIｎGaNから第２の窒化物半導体層７を実施例１と同様に形成する。しかる後、第３及び第４の窒化物半導体層８、９、主半導体領域２、及び第１第２の電極４、５を実施例１と同様に形成して図４の発光ダイオードを完成させる。なお、図示を簡略化するため図５（D）に完成後の導電性境界層１１が示されている。
【００５８】
実施例２の発光ダイオードでは、第１の窒化物半導体層6aが導電体層１０の上に延在しているが、この延在部分は例えば３nm未満のように比較的薄いので、導電体層１０を通る第２の電流通路の抵抗値がさほど大きくならず、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５９】
図６及び図７に示す実施例３に従う発光ダイオードは、多数の導電体層１０の分布を変えた他は、図１及び図２の実施例１と同一に構成したものである。
【００６０】
図６及び図７の発光ダイオードにおいては、第１の電極４が配置されている主半導体領域２の一方の主面１５に対して垂直な方向から見てシリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向する部分に導電体層１０が配置されていない。第１の電極４は主半導体領域２に電流を流す機能の他に、外部接続機能即ちボンディングパッド機能を有するので、比較的厚く形成されており、活性層１３から放射された光を全く又は実質的に透過させない。従って、活性層１３の第１の電極４に対向する部分に流れる電流に基づいて発生した光は外部にほとんど取り出すことができず、無効の光となる。このため、活性層１３の第１の電極４に対向する部分に流れる電流は、光の取り出しに寄与しない無効電流である。図６及び図７の実施例３では、図６で鎖線１８で示すシリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４の対向領域に導電体層１０が配置されていない。従って、活性層１３の第１の電極４に対向する部分の電流（無効電流）を低減し、発光効率を高めることができる。
【００６１】
図６及び図７の実施例は上述の発光効率を高める効果の他に、導電体層１０に基づく実施例１と同一の効果も勿論有している。
【００６２】
なお、図４の実施例２の発光ダイオードにおいても、シリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向する部分に導電体層１０を設けない構造とすることができる。また図６においては、シリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向する部分に導電体層１０が全く形成されていないが、この対向する部分に低い密度で導電体層１０を配置することもできる。即ち、シリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向しない外周側部分における導電体層１０の面積Sａと第１の窒化物半導体層６の面積Sｂとの比Sａ／Sｂが比較的大きい第１の比となるように導電体層１０を配置し、シリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向している中央部分における導電体層１０の面積Sｃと第１の窒化物半導体層６の面積Sｄとの比Sｃ／Sｄが第１の比よりも小さい第２の比となるように導電体層１０を配置することができる。
【実施例４】
【００６３】
図８は実施例４に従う発光ダイオードにおけるAlNから成る第１の窒化物半導体層６と導電体層１０との変形されたパターンを示す。この図８の実施例では、導電体層１０が格子状パターンを有し、第１の窒化物半導体層６が、四角形の多数の島状部分と中央十字状部分とから成る。また、図６の実施例３と同一の効果を得るために破線で示す第１の電極４に対向する部分には図６及び図７と同様に導電体層１０が配置されていない。
【００６４】
図８の実施例４においても、導電体層１０が第１の窒化物半導体層６の相互間に配置されているので、実施例１及び２と同一の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００６５】
図９に示す実施例５のトランジスタは、図１の発光ダイオードのための主半導体領域２をトランジスタのための主半導体領域２aに置き換え、この他は図１同一に構成したものである。この図９において、主半導体領域２aのｎ型窒化物半導体からコレクタ領域１２a及びこれよりも下側の構成は図１と同一である。トランジスタを構成するために主半導体領域２aは、コレクタ領域１２aの他に、この上にエピタキシャル成長されたｐ型窒化物半導体から成るベース領域１３aと、この上にエピタキシャル成長されたn型窒化物半導体から成るエミッタ領域１４aを有する。ベース領域１３aにはベース電極２０が接続され、エミッタ領域１４aには第１の電極としてエミッタ電極４aが接続されている。シリコン基板１の下面１７には第２の電極としてのコレクタ電極１５aが接続されている。
【００６６】
図９のnpn型トランジスタをオン駆動する時には、コレクタ電極５a を最も高い電位とし、コレクタ電極５a側からエミッタ電極４a 側に向かって電流流す。このトランジスタにおいても、２つの電極４a、５a間のオン時の電圧降下を図１と同様に低減することができる。
【実施例６】
【００６７】
図１０に示す実施例６の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、図１の発光ダイオードのための主半導体領域２を電界効果トランジスタのための主半導体領域２bに置き換え、この他は図１と同一に構成したものである。図１０の主半導体領域２bは、図１のn型GaNから成るn型窒化物半導体領域１２と同一の材料から成るドレイン領域１２a と、ｐ型窒化物半導体から成るベース領域と呼ぶこともできるボディ領域１３bと、n型窒化物半導体から成るソース領域１４bとを有する。ソース領域１４bとドレイン領域１２ｂとの間のボディ領域１３ｂの表面上に絶縁膜２３を介してゲート電極２４が配置されている。ソース領域１４bには第１の電極４bが接続されている。シリコン基板１の下面１７にドレイン電極５bが接続されている。
【００６８】
図１０の電界効果トランジスタにおいても、オン駆動時におけるソース電極４bとドレイン電極５bとの間の電圧降下が小さくなる。
【００６９】
本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）  本発明をHEMT、整流ダイオード、ショットキバリアダイオード等の更に別の半導体装置にも適用することができる。
（２）  各実施例のn型シリコン基板１をｐ型シリコン基板に置き換えることができる。
（３）  導電体層１０又は第１の窒化物半導体層６のパターンを例えば平面的に見て多数の円型部分、又は多数のリング状部分を有するように変形することができる。
（４）  基板１を主半導体領域２〜２ｂよりも大面積に形成し、基板１の一方の主面１６上に電極５〜５bを配置することができる。
（５）  図１、図４及び図６の主半導体領域２の一方の主面１５の光取り出し面に破線で示すように光透過性電極３０を設け、これを第１の電極４に接続することができる。また、光透過性電極３０の代わりに複数の開口を有する電極を設けることができる。
（６）  図６のシリコン基板１の一方の主面１６の第１の電極４に対向する部分に絶縁層を設け、ここに無効電流が流れないようにすることができる。
（７）  図１、図４、図６において、第３及び第４の窒化物半導体層８、９及びnクラッドとしてのn型窒化物半導体層１２を省き、第２の窒化物半導体層７を主半導体領域２の一部として使用することができる。この場合には第２の窒化物半導体層７が発光ダイオードのnクラッド層として機能する。また、図９において第３及び第４の窒化物半導体層８、９、及びコレクタ領域１２aを省き、第２の窒化物半導体層７の上にベース領域１３aを形成することができる。この場合には、第２の窒化物半導体層７が主半導体領域２aのコレクタ領域として機能する。また、図１０において、第３及び第４の窒化物半導体層８、９、ドレイン領域１２bを省き、第２の窒化物半導体層７の中にボディ領域１３b及びソース領域１４ｂを形成することができる。この場合には第２の窒化物半導体層７が主半導体領域２bのドレイン領域として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１に従う発光ダイオードを概略的に示す断面図である。
【図２】図１の発光ダイオードの第１の窒化物半導体層と導電体層との配置を示す平面図である。
【図３】第１の発光ダイオードの製造工程における状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２に従う発光ダイオードを概略的に示す断面図である。
【図５】図４の発光ダイオードの製造工程における状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３に従う発光ダイオードを概略的に示す断面図である。
【図７】図６の第１の窒化物半導体層と導電体層とを示す平面図である。
【図８】本発明の実施例４の発光ダイオードの第１の窒化物半導体層と導電体層とを示す平面図である。
【図９】本発明の実施例５に従うトランジスタを概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例６に従う電界効果トランジスタを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  シリコン基板
２  主半導体領域
３  補助領域
４、５  第１及び第２の電極
６、７  第１及び第２の窒化物半導体層
１０  導電体層
１１  導電性の境界層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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