(57)【要約】【課題】  ｐ型半導体層におけるＭｇ濃度を急峻に立ち上げることにより、駆動電圧の低いIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することである。【解決手段】  この製造方法は、ｎ型コンタクト層１３０を形成する工程と、ｎ側静電耐圧層１４０を形成する工程と、ｎ側超格子層１５０を形成する工程と、発光層１６０を形成する工程と、ｐ型クラッド層１７０を形成する工程と、ｐ型中間層１８０を形成する工程と、ｐ型コンタクト層１９０を形成する工程と、を有する。ｐ型クラッド層１７０を形成する工程は、III 族元素を含有する第１の原料ガス（ＴＭＧ）を供給せずにドーパントガスを供給する第１の期間ＴＡ１と、第１の期間ＴＡ１の後に、第１の原料ガス（ＴＭＧ）およびドーパントガスを供給することにより半導体層を成長させる第２の期間ＴＡ２と、を有する。【選択図】図２
2016157734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
基板にｎ型半導体層を形成するｎ型半導体層形成工程と、
前記ｎ型半導体層の上に発光層を形成する発光層形成工程と、
前記発光層の上に第１のｐ型半導体層を形成する第１のｐ型半導体層形成工程と、
前記第１のｐ型半導体層の上にｐ型コンタクト層を形成するｐ型コンタクト層形成工程と、
を有し、
前記第１のｐ型半導体層形成工程は、
III 族元素を含有する第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給する第１の期間と、
前記第１の期間の後に、前記第１の原料ガスおよび前記ドーパントガスを供給することにより半導体層を成長させる第２の期間と、
を有すること
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２】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１のｐ型半導体層形成工程は、
前記発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、
前記ｐ型クラッド層の上に前記ｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、
を有し、
前記ｐ型クラッド層形成工程では、
前記第１の原料ガスを供給せずに前記ドーパントガスを供給し、
その後に、前記第１の原料ガスおよび前記ドーパントガスを供給することにより前記ｐ型クラッド層を成長させること
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３】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１のｐ型半導体層形成工程は、
前記発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、
前記ｐ型クラッド層の上に前記ｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、
を有し、
前記ｐ型中間層形成工程では、
前記第１の原料ガスを供給せずに前記ドーパントガスを供給し、
その後に、前記第１の原料ガスおよび前記ドーパントガスを供給することにより前記ｐ型中間層を成長させること
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４】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１のｐ型半導体層形成工程は、
前記発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、
前記ｐ型クラッド層の上に前記ｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、
を有し、
前記ｐ型クラッド層形成工程では、
前記第１の原料ガスを供給せずに前記ドーパントガスを供給し、
その後に、前記第１の原料ガスおよび前記ドーパントガスを供給することにより前記ｐ型クラッド層を成長させ、
前記ｐ型中間層形成工程では、
前記第１の原料ガスを供給せずに前記ドーパントガスを供給し、
その後に、前記第１の原料ガスおよび前記ドーパントガスを供給することにより前記ｐ型中間層を成長させること
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５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間における前記ドーパントガスの流量は、
前記第２の期間における前記ドーパントガスの流量以下であること
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６】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間における前記ドーパントガスの流量は、
前記第２の期間における前記ドーパントガスの流量より多いこと
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７】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間における前記ドーパントガスの流量を、
時間の経過に伴って増加させること
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８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間および前記第２の期間では、
窒素原子を含有する第２の原料ガスを供給すること
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】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間では、
窒素原子を含有する第２の原料ガスを供給せず、
前記第２の期間では、
前記第２の原料ガスを供給すること
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１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記第１の期間は、
１秒以上３００秒以下の範囲内であること
を特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の技術分野は、ｐ型半導体層にＭｇを安定してドープすることを図ったIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体発光素子には、ｎ型コンタクト層と、ｎ型クラッド層と、発光層と、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタクト層と、ｎ電極と、ｐ電極と、を有するものがある。ｐ型コンタクト層とｐ電極とは、良好なオーミック接触をすることが好ましい。ｐ型コンタクト層とｐ電極との接触抵抗が高いと、その分だけ駆動電圧は高い。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第２コンタクト層６２と、第２コンタクト層６２よりＭｇ濃度の高い第１コンタクト層６３と、を有する発光ダイオード１０が開示されている（特許文献１の段落［００１１］および図１参照）。これにより、ｐ型コンタクト層とｐ電極との間のオーミック性が向上し、駆動電圧の低い発光素子が得られる旨が記載されている（特許文献１の段落［０００９］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−０９７４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ｐ型クラッド層の電気抵抗値が高いと、駆動電圧はその分だけ高い。そのため、ｐ型クラッド層の電気抵抗値を抑制することが好ましい。また、ｐ型クラッド層は、電子を発光層に閉じ込める役割を担っている。電子を閉じ込めるためには、ｐ型不純物がｐ型クラッド層に高濃度で存在していることが好ましい。特に、発光層とｐ型クラッド層との境界付近でｐ型不純物の濃度が高いとよい。しかし、ｐ型クラッド層においてｐ型不純物濃度を急峻に立ち上げることは、決して容易ではない。また、製造ロット毎にｐ型不純物濃度の立ち上がりにばらつきが生じることがある。これにより、発光素子の駆動電圧が、製造ロット間である程度大きくばらついてしまうおそれがある。
【０００６】
また、ｐ型クラッド層以外のｐ型半導体層においても、Ｍｇ濃度を急峻に立ち上げることが好ましい。駆動電圧の低い半導体発光素子を実現できるからである。
【０００７】
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、ｐ型半導体層におけるＭｇ濃度を急峻に立ち上げることにより、駆動電圧の低いIII 族窒化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】
第１の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法は、基板にｎ型半導体層を形成するｎ型半導体層形成工程と、ｎ型半導体層の上に発光層を形成する発光層形成工程と、発光層の上に第１のｐ型半導体層を形成する第１のｐ型半導体層形成工程と、第１のｐ型半導体層の上にｐ型コンタクト層を形成するｐ型コンタクト層形成工程と、を有する。そして、第１のｐ型半導体層形成工程は、III 族元素を含有する第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給する第１の期間と、第１の期間の後に、第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することにより半導体層を成長させる第２の期間と、を有する。
【０００９】
このIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法は、第１のｐ型半導体層を形成する前に、III 族元素を含有する第１の原料ガスに先行してｐ型ドーパントガスを供給する。これにより、半導体装置の炉内および基板の表面付近のドーパントガスの濃度を高める。つまり、第１のｐ型半導体層を形成する直前の段階における基板の周辺には、ドーパントガスが十分に存在している。そのため、第１のｐ型半導体層の成長開始直後から、ｐ型半導体層の中にＭｇが急峻に取り込まれやすい。よって、Ｍｇ濃度が高い第１のｐ型半導体層を成長させることができる。よって、駆動電圧の低いIII 族窒化物半導体発光素子を製造することができる。
【００１０】
第２の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１のｐ型半導体層形成工程は、発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、ｐ型クラッド層の上にｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、を有する。ｐ型クラッド層形成工程では、第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給し、その後に、第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することによりｐ型クラッド層を成長させる。
【００１１】
第３の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１のｐ型半導体層形成工程は、発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、ｐ型クラッド層の上にｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、を有する。ｐ型中間層形成工程では、第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給し、その後に、第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することによりｐ型中間層を成長させる。
【００１２】
第４の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１のｐ型半導体層形成工程は、発光層の上にｐ型クラッド層を形成するｐ型クラッド層形成工程と、ｐ型クラッド層の上にｐ型中間層を形成するｐ型中間層形成工程と、を有する。ｐ型クラッド層形成工程では、第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給し、その後に、第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することによりｐ型クラッド層を成長させる。そして、ｐ型中間層形成工程では、第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給し、その後に、第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することによりｐ型中間層を成長させる。
【００１３】
第５の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間におけるドーパントガスの流量は、第２の期間におけるドーパントガスの流量以下である。Ｍｇ濃度をある程度急峻に立ち上げた後に、所望の一定のＭｇ濃度でＭｇをドープすることができる。
【００１４】
第６の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間におけるドーパントガスの流量は、第２の期間におけるドーパントガスの流量より多い。Ｍｇが入りにくい半導体材料にＭｇをドープする場合、またはＭｇが入りにくい製造条件下でＭｇをドープする場合、またはＭｇの供給量が狙い通りに切り替わらない装置を使用してＭｇをドープする場合に、この技術は好適である。この技術では、Ｍｇ濃度を急峻に立ち上げた後に、所望の一定のＭｇ濃度で半導体層にＭｇをドープすることができる。
【００１５】
第７の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間におけるドーパントガスの流量を、時間の経過に伴って増加させる。
【００１６】
第８の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間および第２の期間では、窒素原子を含有する第２の原料ガスを供給する。
【００１７】
第９の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間では、窒素原子を含有する第２の原料ガスを供給しない。そして、第２の期間では、第２の原料ガスを供給する。
【００１８】
第１０の態様におけるIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法においては、第１の期間は、１秒以上３００秒以下の範囲内である。
【発明の効果】
【００１９】
本明細書では、ｐ型半導体層におけるＭｇ濃度を急峻に立ち上げることにより、駆動電圧の低いIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態における発光素子の構造を示す概略構成図である。
【図２】実施形態における発光素子のｐ型クラッド層の第１の形成方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】実施形態における発光素子のｐ型クラッド層の第２の形成方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】実施形態における発光素子のｐ型クラッド層の第３の形成方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】実施形態における発光素子のｐ型クラッド層の第４の形成方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】ｐ型クラッド層の位置とＭｇ濃度との関係を概念的に表した図である。
【図７】実施形態における発光素子のｐ型クラッド層を形成する際の原料ガスの供給状態を示すタイミングチャートである。
【図８】実施形態における発光素子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図９】実施形態における発光素子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１０】ｐ型クラッド層に実施形態の技術を適用した発光素子と従来の製造方法による発光素子とで駆動電圧を比較するグラフである。
【図１１】ｐ型中間層に実施形態の技術を適用した発光素子と従来の製造方法による発光素子とで駆動電圧を比較するグラフである。
【図１２】順方向電圧と順方向電流との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子の製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。また、後述する半導体発光素子の各層の積層構造および電極構造は、例示である。実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものであり、実際の厚みを示しているわけではない。
【００２２】
１．半導体発光素子
本実施形態に係る発光素子１００の概略構成を図１に示す。発光素子１００は、フェイスアップ型の半導体発光素子である。発光素子１００は、III 族窒化物半導体から成る複数の半導体層を有する。図１に示すように、発光素子１００は、基板１１０と、バッファ層１２０と、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ側静電耐圧層１４０と、ｎ側超格子層１５０と、発光層１６０と、ｐ型クラッド層１７０と、ｐ型中間層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０と、ｐ電極Ｐ１と、ｎ電極Ｎ１と、を有している。
【００２３】
基板１１０の主面上には、バッファ層１２０と、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ側静電耐圧層１４０と、ｎ側超格子層１５０と、発光層１６０と、ｐ型クラッド層１７０と、ｐ型中間層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０とが、この順序で形成されている。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｐ電極Ｐ１は、ｐ型コンタクト層１９０の上に形成されている。ここで、ｎ型コンタクト層１３０と、ｎ側静電耐圧層１４０と、ｎ側超格子層１５０とは、ｎ型半導体層である。ｐ型クラッド層１７０と、ｐ型中間層１８０と、ｐ型コンタクト層１９０とは、ｐ型半導体層である。ただし、これらの層は、ノンドープの層を部分的に含んでいる場合がある。このように、発光素子１００は、ｎ型半導体層と、ｎ型半導体層の上の発光層と、発光層の上のｐ型半導体層と、ｐ型半導体層の上のｐ電極Ｐ１と、ｎ型半導体層の上のｎ電極Ｎ１と、を有する。
【００２４】
基板１１０は、ＭＯＣＶＤ法により、主面上に上記の各半導体層を形成するための成長基板である。そして、その主面に凹凸加工がされているとよい。基板１１０の材質は、サファイアである。また、サファイア以外にも、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＮ、ＡｌＮなどの材質を用いてもよい。
【００２５】
バッファ層１２０は、基板１１０の主面上に形成されている。バッファ層１２０は、基板１１０に高密度の結晶核を形成するためのものである。これにより、平坦な表面を有する半導体結晶の成長が促進される。バッファ層１２０の材質は、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＢＮ、ＴｉＮである。
【００２６】
ｎ型コンタクト層１３０は、ｎ電極Ｎ１と接触をしている。また、ｎ型コンタクト層１３０は、バッファ層１２０の上に形成されている。ｎ型コンタクト層１３０は、ｎ型ＧａＮである。ｎ型コンタクト層１３０のＳｉ濃度は１×１０18／ｃｍ3 以上である。また、ｎ型コンタクト層１３０を、キャリア濃度の異なる複数の層としてもよい。ｎ型コンタクト層１３０の厚みは、例えば、１０００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下の範囲内である。もちろん、これ以外の厚みを用いてもよい。
【００２７】
ｎ側静電耐圧層１４０は、半導体層の静電破壊を防止するための静電耐圧層である。ｎ側静電耐圧層１４０は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｎ側静電耐圧層１４０は、ノンドープのｉ−ＧａＮから成るｉ−ＧａＮ層と、Ｓｉをドープされたｎ型ＧａＮから成るｎ型ＧａＮ層とを積層したものである。ｉ−ＧａＮ層の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。ｎ型ＧａＮ層の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内である。ｎ型ＧａＮ層におけるＳｉ濃度は、１×１０18／ｃｍ3 以上５×１０19／ｃｍ3 以下の範囲内である。これらの数値範囲は、例示であり、これ以外の値を用いてもよい。また、ノンドープのｉ−ＧａＮの下にｎ型ＧａＮを形成してもよい。
【００２８】
ｎ側超格子層１５０は、発光層１６０に加わる応力を緩和するための歪緩和層である。より具体的には、ｎ側超格子層１５０は、超格子構造を有する。ｎ側超格子層１５０は、ＩｎＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層とを繰り返し積層したものである。その繰り返し回数は、３回以上２０回以下の範囲内である。ただし、これ以外の回数であってもよい。ｎ側超格子層１５０のＩｎＧａＮ層におけるＩｎ組成比は、例えば、２％以上２０％以下の範囲内である。ｎ側超格子層１５０におけるＩｎＧａＮ層の厚みは、例えば、０．２ｎｍ以上９ｎｍ以下の範囲内である。ｎ側超格子層１５０におけるｎ型ＧａＮ層の厚みは、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲内である。また、ＩｎＧａＮ層とｎ型ＧａＮ層との間にＧａＮ層を形成してもよい。
【００２９】
発光層１６０は、電子と正孔とが再結合することにより発光する層である。発光層１６０は、ｎ側超格子層１５０の上に形成されている。発光層１６０は、少なくとも井戸層と、障壁層と、を有している。井戸層として、例えば、ＩｎＧａＮ層を用いることができる。障壁層として、例えば、ＧａＮ層もしくはＡｌＧａＮ層を用いることができる。これらは例示であり、その他のＡｌＩｎＧａＮ層を用いてもよい。また、ＩｎＧａＮ層を保護するＧａＮ層をＩｎＧａＮ層の上に形成してもよい。この場合、発光層１６０は、ＩｎＧａＮ層と、ＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層と、を繰り返し積層したものである。
【００３０】
ｐ型クラッド層１７０は、発光層１６０の上に形成されている。ｐ型クラッド層１７０は、ｐ側超格子層である。ｐ型クラッド層１７０は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＩｎＧａＮ層と、を繰り返し積層した積層体である。繰り返し回数は、例えば、５回以上２０回以下である。ｐ型クラッド層１７０のｐ型ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、５％以上４０％以下の範囲内である。ｐ型クラッド層１７０のｐ型ＡｌＧａＮ層の厚みは、０．５ｎｍ以上７ｎｍ以下の範囲内である。ｐ型クラッド層１７０のｐ型ＩｎＧａＮ層のＩｎ組成比は、１％以上２０％以下の範囲内である。ｐ型クラッド層１７０のｐ型ＩｎＧａＮ層の厚みは、０．５ｎｍ以上７ｎｍ以下の範囲内である。
【００３１】
ｐ型クラッド層１７０の全膜厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内である。また、ｐ型クラッド層１７０のＭｇ濃度は、５×１０19／ｃｍ3 以上５×１０21／ｃｍ3 以下の範囲内である。好ましくは、８×１０19／ｃｍ3 以上１×１０21／ｃｍ3 以下の範囲内である。さらに好ましくは、１×１０20／ｃｍ3 以上５×１０20／ｃｍ3 以下の範囲内である。これらの数値は、あくまで例示である。したがって、これ以外の数値であってもよい。また、異なる構成であってもよい。
【００３２】
ｐ型中間層１８０は、ｐ型クラッド層１７０の上に形成されている。ｐ型中間層１８０は、ＧａＮ層１８１と、ｐ型ＧａＮ層１８２と、を有している。ＧａＮ層１８１は、第１のｐ型中間層である。ｐ型ＧａＮ層１８２は、第２のｐ型中間層である。ｐ型ＧａＮ層１８２は、ＭｇをドープされたＧａＮから成る層である。ＧａＮ層１８１は、ｐ型クラッド層１７０の上に形成されている。ｐ型ＧａＮ層１８２は、ＧａＮ層１８１の上に形成されている。そして、ｐ型ＧａＮ層１８２は、ｐ型コンタクト層１９０と接触している。
【００３３】
ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ電極Ｐ１と電気的に接続された半導体層である。そのため、ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ電極Ｐ１と接触している。ｐ型コンタクト層１９０は、ｐ型中間層１８０の第２のｐ型ＧａＮ層１８２の上に形成されている。ｐ型コンタクト層１９０は、Ｍｇをドープされたｐ型ＧａＮから成る層である。
【００３４】
ｐ電極Ｐ１は、ｐ型コンタクト層１９０の上に形成されている。ｐ電極Ｐ１は、ｐ型コンタクト層１９０と接触している。ｐ電極Ｐ１の材質は、ＩＴＯである。また、ＩＴＯの他に、ＩＣＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2 、ＮｂＴｉＯ2 、ＴａＴｉＯ2 の透明な導電性酸化物を用いることができる。また、ｐ電極Ｐ１の上に、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｒｈ等の金属から成る金属電極を形成してもよい。もしくは、ｐ電極Ｐ１の上にその他の電極を形成してもよい。
【００３５】
ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０の上に形成されている。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０と接触している。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型コンタクト層１３０の側から、Ｖ、Ａｌを順に形成したものである。また、Ｔｉ、Ａｌを順に形成してもよい。また、Ｔｉ、Ａｕを順に形成してもよい。
【００３６】
２．ｐ型クラッド層の形成方法
ここで、ｐ型クラッド層１７０を形成する工程について説明する。この工程は、ＭＯＣＶＤ炉の内部で行う。
【００３７】
各形成方法において、原料ガスとして共通のものを用いることができる。原料ガスは、第１の原料ガスと、第２の原料ガスと、第３の原料ガスと、を有する。第１の原料ガスは、ガリウム原子（Ｇａ）を含有する原料ガスである。つまり、第１の原料ガスは、III 族元素を含有する原料ガスである。第１の原料ガスとして、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリエチルガリウム（ＴＥＧ）が挙げられる。第２の原料ガスは、窒素原子（Ｎ）を含有する原料ガスである。第２の原料ガスとして、例えば、アンモニア（ＮＨ3 ）やヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ）が挙げられる。第３の原料ガスは、Ｍｇ原子を含有するドーパントガスである。第３の原料ガスとして、例えば、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）やビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ2 Ｍｇ：Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ）が挙げられる。
【００３８】
２−１．第１の形成方法
図２は、第１の形成方法のｐ型クラッド層形成工程における原料ガスの供給量を示すタイミングチャートである。そのため、図２に示す以外に、窒素原子を含有する第２の原料ガス（アンモニア等）と、窒素ガスや水素ガス等のキャリアガスと、を用いる。
【００３９】
図２に示すように、ｐ型クラッド層形成工程は、第１の期間ＴＡ１と、第２の期間ＴＡ２と、第３の期間ＴＡ３と、を有している。第２の期間ＴＡ２は、第１の期間ＴＡ１の後の期間である。第３の期間ＴＡ３は、第２の期間ＴＡ２の後の期間である。なお、図２の前期間ＴＡ０は、発光層形成工程の終期である。図２に示すように、第３の期間ＴＡ３の後には、再び第１の期間ＴＡ１がある。ｐ型クラッド層１７０は、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＩｎＧａＮ層とを繰り返し積層した積層体である。そのため、第１の期間ＴＡ１と、第２の期間ＴＡ２と、第３の期間ＴＡ３と、を積層数だけ繰り返すこととなる。そして、窒素原子を含有する第２の原料ガスについては、第１の期間ＴＡ１から第３の期間ＴＡ３にわたって供給する。
【００４０】
第１の期間ＴＡ１では、III 族元素を含有する第１の原料ガスを供給しないで、ドーパントガスを供給する。つまり、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を基板１１０に供給しないで、ドーパントガス（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を供給量ＳＢ２だけ基板１１０に供給する。そして、第１の期間ＴＡ１では、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等のその他のIII 族金属を含有するガスも供給しない。つまり、第１の期間ＴＡ１では、III 族金属を含有する第１の原料ガスを基板１１０に供給しない。したがって、第１の期間ＴＡ１では、半導体層は成長しない。その代わりに、Ｍｇを含有するドーパントガスがＭＯＣＶＤ炉の内部に充満する。また、基板１１０の表面近傍にも、ドーパントガスがある濃度で存在することとなる。第１の期間ＴＡ１は、１秒以上３００秒以下の範囲内であるとよい。また、１秒以上１５０秒以下であってもよい。
【００４１】
第２の期間ＴＡ２では、III 族元素を含有する第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することにより半導体層を成長させる。つまり、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給量ＳＡ１だけ供給するとともに、ドーパントガスを供給量ＳＢ２だけ供給する。また、その他のIII 族金属を含有するガスを供給してよい。ここでは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を供給する。第２の期間ＴＡ２におけるドーパントガスの供給量は、第１の期間ＴＡ１におけるドーパントガスの供給量と同じである。これにより、ｐ型ＡｌＧａＮ層を形成する。
【００４２】
ここで、第２の期間ＴＡ２の開始時刻ｔ２では、基板１１０の表面付近には十分な濃度のドーパントガスが充満している。そして、原料ガスが基板１１０に到達してｐ型ＡｌＧａＮ層を成長させる際に、好適にドーパントガスが半導体層にドープされる。
【００４３】
第３の期間ＴＡ３では、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給量ＳＡ３だけ供給するとともに、ドーパントガスを供給量ＳＢ４だけ供給する。また、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を供給する。これにより、ｐ型ＩｎＧａＮ層を成長させることができる。なお、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）の供給量ＳＡ１は、供給量ＳＡ２より多い。供給量ＳＡ２は、供給量ＳＡ３より多い。また、ドーパントガス（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）の供給量ＳＢ２は、供給量ＳＢ４より多い。
【００４４】
２−２．第２の形成方法
図３は、第２の形成方法のｐ型クラッド層形成工程における原料ガスの供給量を示すタイミングチャートである。そのため、図３に示す以外に、第３の原料ガス（アンモニア等）と、窒素ガスや水素ガス等のキャリアガスと、を用いる。第２の期間ＴＡ２および第３の期間ＴＡ３は、第１の形成方法と同様である。したがって、第１の期間ＴＡ１について説明する。
【００４５】
第１の期間ＴＡ１では、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給しないで、ドーパントガス（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を供給量ＳＢ１だけ供給する。供給量ＳＢ１は、供給量ＳＢ２より多い。また、第１の期間ＴＡ１では、その他のIII 族金属を含有するガスも供給しない。つまり、第１の期間ＴＡ１では、III 族金属が基板１１０に向けて供給されない。したがって、第１の期間ＴＡ１では、半導体層は成長しない。その代わりに、Ｍｇを含有するドーパントガスがＭＯＣＶＤ炉の内部に充満する。また、基板１１０の表面近傍にも、ドーパントガスがある濃度で存在することとなる。
【００４６】
２−３．第３の形成方法
図４は、第２の形成方法のｐ型クラッド層形成工程における原料ガスの供給量を示すタイミングチャートである。そのため、図４に示す以外に、第３の原料ガス（アンモニア等）と、窒素ガスや水素ガス等のキャリアガスと、を用いる。第２の期間ＴＡ２および第３の期間ＴＡ３は、第１の形成方法と同様である。したがって、第１の期間ＴＡ１について説明する。
【００４７】
第１の期間ＴＡ１では、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給しないで、ドーパントガス（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を供給量ＳＢ３だけ供給する。供給量ＳＢ３は、供給量ＳＢ２より少ない。また、第１の期間ＴＡ１では、その他のIII 族金属を含有するガスも供給しない。つまり、第１の期間ＴＡ１では、III 族金属が基板１１０に向けて供給されない。したがって、第１の期間ＴＡ１では、半導体層は成長しない。その代わりに、Ｍｇを含有するドーパントガスがＭＯＣＶＤ炉の内部に充満する。また、基板１１０の表面近傍にも、ドーパントガスがある濃度で存在することとなる。
【００４８】
２−４．第４の形成方法
図５は、第４の形成方法のｐ型クラッド層形成工程における原料ガスの供給量を示すタイミングチャートである。そのため、図５に示す以外に、第３の原料ガス（アンモニア等）と、窒素ガスや水素ガス等のキャリアガスと、を用いる。第２の期間ＴＡ２および第３の期間ＴＡ３は、第１の形成方法と同様である。したがって、第１の期間ＴＡ１について説明する。
【００４９】
第１の期間ＴＡ１では、ドーパントガスの流量を、時間の経過に伴って増加させる。つまり、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を供給しないで、ドーパントガス（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を０から供給量ＳＢ２まで徐々に増加させて供給する。また、第１の期間ＴＡ１では、その他のIII 族金属を含有するガスも供給しない。つまり、第１の期間ＴＡ１では、III 族金属が基板１１０に向けて供給されない。したがって、第１の期間ＴＡ１では、半導体層は成長しない。その代わりに、Ｍｇを含有するドーパントガスがＭＯＣＶＤ炉の内部に充満する。また、基板１１０の表面近傍にも、ドーパントガスがある濃度で存在することとなる。
【００５０】
２−５．ドーパントガスの流量
このように、第１の形成方法、第３の形成方法、第４の形成方法では、第１の期間ＴＡ１におけるドーパントガスの流量は、第２の期間ＴＡ２におけるドーパントガスの流量以下である。第２の形成方法では、第１の期間ＴＡ１におけるドーパントガスの流量は、第２の期間ＴＡ２におけるドーパントガスの流量より多い。
【００５１】
２−６．ｐ型クラッド層の形成方法の効果
このように、本実施形態では、III 族金属を含有する有機金属ガスに先行してＭｇを含有するドーパントガスを基板１１０に供給する。そのため、ｐ型クラッド層１７０を形成する際にIII 族金属を含有する第１の原料ガスが基板１１０に到達する時刻ｔ２には、基板１１０の表面付近に十分なドーパントガスが充満している。そのため、ｐ型クラッド層１７０に急峻にＭｇがドーピングされることとなる。
【００５２】
図６は、ｐ型クラッド層１７０とＭｇ濃度との関係を概念的に表した図である。図６の横方向は、発光素子１００の積層構造の位置を示している。図６の縦方向は、その積層構造の位置におけるＭｇ濃度を概念的に示している。図６の線Ｌ１は、本実施形態のｐ型クラッド層１７０の形成方法を用いた場合を示す線である。図６の線Ｌ２は、従来のｐ型クラッド層の形成方法を用いた場合を示す線（その１）である。図６の線Ｌ３は、従来のｐ型クラッド層の形成方法を用いた場合を示す線（その２）である。
【００５３】
図６の線Ｌ１に示すように、本実施形態のｐ型クラッド層１７０の形成方法を用いると、Ｍｇ濃度は急峻に立ち上がる。そして、ｐ型クラッド層１７０における発光層１６０との境界付近でＭｇ濃度が高い。そのため、このような発光素子１００では、駆動電圧Ｖｆが十分に低い傾向にある。
【００５４】
一方、図６の線Ｌ２に示すように、従来の技術では、Ｍｇ濃度は本実施形態よりもなだらかに立ち上がる。そのため、従来の発光素子の駆動電圧Ｖｆは、本実施形態の発光素子１００の駆動電圧Ｖｆよりも高い傾向にある。また、従来の技術では、Ｍｇが安定して半導体層に入らない。そのため、線Ｌ２や線Ｌ３のように、製造ロット毎にＭｇ濃度にばらつきが生じるおそれがあった。つまり、製造ロット毎に駆動電圧Ｖｆがばらつくのである。本実施形態の技術では、製造ロット毎のＭｇ濃度のばらつきを抑制し、ｐ型クラッド層１７０におけるＭｇ濃度の立ち上がりを急峻にすることができる。
【００５５】
このように、発光層１６０とｐ型クラッド層１７０との境界付近のＭｇ濃度が高いため、電子を好適に閉じ込めることができる。つまり、明るい発光素子１００が実現されている。また、Ｍｇ濃度の高いｐ型クラッド層１７０を形成することで、直列抵抗を低減できる。よって、駆動電圧Ｖｆの低い発光素子１００が実現されている。また、製造ロット毎にＭｇ濃度のばらつきがほとんど生じない。よって、発光素子１００の歩留りは向上する。
【００５６】
３．半導体発光素子の製造方法
ここで、本実施形態に係る発光素子１００の製造方法について説明する。本実施形態では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、各半導体層の結晶をエピタキシャル成長させる。そのため、この製造方法は、基板にｎ型半導体層を形成するｎ型半導体層形成工程と、ｎ型半導体層の上に発光層を形成する発光層形成工程と、発光層の上に第１のｐ型半導体層を形成する第１のｐ型半導体層形成工程と、第１のｐ型半導体層形成工程の上にｐ型コンタクト層を形成するｐ型コンタクト層形成工程と、ｐ型コンタクト層の上にｐ電極を形成するｐ電極形成工程と、ｎ型半導体層の上にｎ電極を形成するｎ電極形成工程と、を有する。第１のｐ型半導体層とは、ｐ型コンタクト層以外のｐ型半導体層である。本実施形態では、第１のｐ型半導体層は、ｐ型クラッド層１７０とｐ型中間層１８０とを含む。
【００５７】
ここで用いるキャリアガスとして、水素（Ｈ2 ）もしくは窒素（Ｎ2 ）もしくは水素と窒素との混合気体（Ｈ2 ＋Ｎ2 ）が挙げられる。後述する各工程において、特に言及がない場合には、これらのいずれを用いてもよい。窒素源として、アンモニアガス（ＮＨ3 ）を用いる。Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＧ」）を用いる。Ｉｎ源として、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＩ」）を用いる。Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ：「ＴＭＡ」）を用いる。ｎ型ドーパントガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）を用いる。ｐ型ドーパントガスとして、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ：以下、「Ｃｐ２Ｍｇ」ということがある）を用いる。
【００５８】
３−１．ｎ型半導体層形成工程
３−１−１．ｎ型コンタクト層形成工程
まず、水素ガスを用いて基板１１０をクリーニングする。次に、基板１１０の主面上にバッファ層１２０を形成する。その後に、バッファ層１２０の上にｎ型コンタクト層１３０を形成する。このときの基板温度は、１０００℃以上１２００℃以下の範囲内である。
【００５９】
３−１−２．ｎ側静電耐圧層形成工程
次に、ｎ型コンタクト層１３０の上にｎ側静電耐圧層１４０を形成する。ｉ−ＧａＮ層を形成するため、シラン（ＳｉＨ4 ）の供給を停止する。このときの基板温度は、７５０℃以上９５０℃以下の範囲内である。この後、ｎ型ＧａＮを形成するため、再びシラン（ＳｉＨ4 ）を供給する。このときの基板温度は、ｉ−ＧａＮ層を形成する温度と同じ温度、すなわち７５０℃以上９５０℃以下の範囲内である。
【００６０】
３−１−３．ｎ側超格子層形成工程
次に、ｎ側静電耐圧層１４０の上にｎ側超格子層１５０を形成する。例えば、ＩｎＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層と、を繰り返し積層する。その際の基板温度は、７００℃以上９５０℃以下の範囲内である。
【００６１】
３−２．発光層形成工程
次に、ｎ側超格子層１５０の上に発光層１６０を形成する。例えば、ＩｎＧａＮ層と、ＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層と、を繰り返し積層する。このときの基板温度を、例えば、７００℃以上９００℃以下の範囲内とする。
【００６２】
３−３．ｐ型半導体層形成工程
３−３−１．ｐ型クラッド層形成工程（第１のｐ型半導体層形成工程（その１））
次に、発光層１６０の上にｐ型クラッド層１７０を形成する。例えば、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＩｎＧａＮ層と、を繰り返し積層する。ドーパントガスとして、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を用いればよい。この工程において、前述したように、第１の形成方法から第４の形成方法までのいずれを用いてもよい。
【００６３】
つまり、第１の期間ＴＡ１において、III 族元素を含有する第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給する。そして、第２の期間ＴＡ２において、III 族元素を含有する第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することにより、ｐ型クラッド層１７０を成長させる。また、実際には、図７に示すように、第１の期間ＴＡ１から第３の期間ＴＡ３までを積層数に応じて周期的に繰り返す。なお、基板温度は、８００℃以上１２００℃以下の範囲内である。
【００６４】
そして、これらのｐ型クラッド層１７０を形成するにあたって、キャリアガスとして窒素ガスもしくは水素ガスもしくはこれらの混合ガスを供給する。例えば、Ｈ2 とＮ2 との混合ガスを用いた場合、このキャリアガスに占める窒素ガスは、モル比で２０％以上８０％以下の範囲内であるとよい。好ましくは、モル比で３０％以上８０％以下の範囲内である。より好ましくは、モル比で４０％以上７０％以下の範囲内である。
【００６５】
ここで、水素ガスは、構成原子のマイグレーションを促進する。そのため、層の表面平坦性が向上する。その代わりに、水素原子が結晶中に取り込まれて、Ｍｇと結合することがある。この場合には、Ｍｇの活性化を阻害する。一方、窒素ガスは、結晶の分解を阻害する。つまり、結晶中から窒素原子が脱離することを防止できる。
【００６６】
３−３−２．ｐ型中間層形成工程（第１のｐ型半導体層形成工程（その２））
次に、ｐ型クラッド層１７０の上にｐ型中間層１８０を形成する。つまり、ｐ型クラッド層１７０の上にＧａＮ層１８１を形成する。ＧａＮ層１８１を形成する際には、ｐ型ドーパントガスを供給しない。しかし、ｐ型クラッド層形成工程で使用したドーパントガスのメモリー効果により、ＧａＮ層１８１にＭｇがドーピングされていてもよい。そして、ＧａＮ層１８１の上にｐ型ＧａＮ層１８２を形成する。ｐ型ＧａＮ層１８２を形成する際には、ｐ型ドーパントガスを供給する。
【００６７】
３−３−３．ｐ型コンタクト層形成工程
次に、ｐ型中間層１８０の上にｐ型コンタクト層１９０を形成する。また、キャリアガスとして、少なくとも水素ガスを供給する。これにより、ｐ型コンタクト層１９０の表面平坦性は向上する。基板温度を、８００℃以上１２００℃以下の範囲内とする。これにより、図８に示すように、基板１１０に各半導体層が積層されることとなる。
【００６８】
３−４．電極形成工程
次に、ｐ型コンタクト層１９０の上にｐ電極Ｐ１を形成する。そして、図９に示すように、レーザーもしくはエッチングにより、ｐ型コンタクト層１９０の側から半導体層の一部を抉ってｎ型コンタクト層１３０を露出させる。そして、その露出箇所に、ｎ電極Ｎ１を形成する。ｐ電極Ｐ１の形成工程とｎ電極Ｎ１の形成工程は、いずれを先に行ってもよい。
【００６９】
３−５．その他の工程
また、上記の工程の他、絶縁膜で素子を覆う工程や熱処理工程等、その他の工程を実施してもよい。以上により、図１の発光素子１００が製造される。
【００７０】
４．実験
４−１．実験１（ｐ型クラッド層）
ｐ型クラッド層１７０を成長させる際に第１の形成方法を用いてサンプルを作製した（実施例１）。一方、従来の技術でｐ型クラッド層を形成したサンプルも作製した（比較例１）。それ以外の製造工程については、両者に対して同一の工程を実施した。そして、両者の駆動電圧を比較した。
【００７１】
この結果を表１に示す。実施例１の駆動電圧は２．８５７（Ｖ）であった。比較例１の駆動電圧は２．８６３（Ｖ）であった。０．００６（Ｖ）だけ、実施例１の駆動電圧が、比較例１の駆動電圧に比べて低い。
【００７２】
［表１］
駆動電圧（Ｖｆ）
実施例１      ２．８５７（Ｖ）
比較例１      ２．８６３（Ｖ）
【００７３】
図１０は、表１の結果を示すグラフである。
【００７４】
４−２．実験２（ｐ型中間層）
ｐ型中間層１８０を成長させる際に第１の形成方法を用いてサンプルを作製した（実施例２）。一方、従来の技術でｐ型中間層を形成したサンプルも作製した（比較例２）。それ以外の製造工程については、両者に対して同一の工程を実施した。そして、両者の駆動電圧を比較した。
【００７５】
この結果を表２に示す。実施例２の駆動電圧は２．８５７（Ｖ）であった。比較例２の駆動電圧は２．８８０（Ｖ）であった。０．０２３（Ｖ）だけ、実施例２の駆動電圧が、比較例２の駆動電圧に比べて低い。
【００７６】
［表２］
駆動電圧（Ｖｆ）
実施例２      ２．８５７（Ｖ）
比較例２      ２．８８０（Ｖ）
【００７７】
図１１は、表２の結果を示すグラフである。
【００７８】
図１２は、発光素子の順方向電圧（Ｖ）と順方向電流（Ａ）とを比較するグラフである。図１２に示すように、実施例の発光素子と比較例の発光素子とに同じ大きさの電圧を印加した場合に、実施例の発光素子の順方向電流は、比較例の発光素子の順方向電流より大きい。
【００７９】
このように、本実施形態の発光素子１００の駆動電圧は、従来の発光素子の駆動電圧よりも低いことが明らかとなった。
【００８０】
５．変形例
５−１．ｐ型中間層への適用
本実施形態では、第１の形成方法から第４の形成方法までについて、ｐ型クラッド層１７０に適用する。しかし、ｐ型中間層１８０に本実施形態の技術を適用してもよい。つまり、第１の期間ＴＡ１において、III 族元素を含有する第１の原料ガスを供給せずにドーパントガスを供給する。そして、第２の期間ＴＡ２において、III 族元素を含有する第１の原料ガスおよびドーパントガスを供給することにより、ｐ型中間層１８０を成長させる。この場合には、発光層１６０から離れた位置でＭｇ濃度を高くすることができる。そのため、駆動電圧の低い発光素子を実現することができる。このように、ｐ型コンタクト層以外のｐ型半導体層に本実施形態の技術を適用してもよい。
【００８１】
５−２．窒素原子を含有する原料ガス
本実施形態では、第１の期間ＴＡ１にIII 族金属を含有する有機金属ガスの供給を停止する。ここで、第１の期間ＴＡ１では、半導体層を成長させない。そのため、第１の期間ＴＡ１では、窒素原子を含有する第２の原料ガスの供給を停止してもよい。しかし、第１の期間ＴＡ１では、窒素原子を含有する第２の原料ガスを供給せず、第２の期間ＴＡ２では、第２の原料ガスを供給してもよい。
【００８２】
５−３．基板温度
本実施形態では、ｐ型クラッド層形成工程における基板温度を一定とした。しかし、ｐ型クラッド層形成工程の途中で、基板温度を上昇させてもよい。例えば、第２の期間ＴＡ２の途中で、基板温度を上昇させる。これにより、ｐ型クラッド層１７０にＭｇが入りやすくなる。ただし、基板温度は、８００℃以上１２００℃以下の範囲内であることが好ましい。
【００８３】
５−４．フリップチップ型、基板リフトオフ型
本実施形態では、フェイスアップ型の発光素子１００について適用した。しかし、もちろん、その他の半導体発光素子についても適用することができる。例えば、基板側に光取り出し面を有するフリップチップや、成長基板を除去した基板リフトオフ型の半導体発光素子についても、当然に適用することができる。
【００８４】
５−５．ｐ型クラッド層の構造
本実施形態では、ｐ型クラッド層１７０は、ｐ型ＡｌＧａＮ層と、ｐ型ＩｎＧａＮ層と、を交互に積層した層である。しかし、発光層１６０側に、例えば、ノンドープのＡｌＧａＮ層を設けてもよい。その場合であっても、ｐ型半導体層を成長させる際に、本実施形態の技術を適用することができる。また、発光層１６０に最も近いｐ型半導体層がｐ型ＡｌＧａＮ層でなくともよい。その場合であっても、発光層１６０に最も近いｐ型半導体層を成長させる際に、本実施形態の技術を適用することができる。
【００８５】
５−６．ｐ型クラッド層形成工程の前半への実施
ｐ型クラッド層１７０を形成する際の初期に本実施形態の技術を適用してもよい。ｐ型クラッド層１７０におけるＭｇ濃度の立ち上がりが急峻であるほど、電子を好適に閉じ込めることができるからである。そのため、発光層１６０からみて最も近いｐ型半導体層、もしくは発光層１６０からみて最も近い２層あるいは３層に対して、本実施形態の技術を適用してもよい。
【００８６】
５−７．ｐ型クラッド層形成工程の後半への実施
ｐ型クラッド層１７０を形成する際の後半に本実施形態の技術を適用してもよい。その場合には、ｐ型クラッド層１７０のＭｇ濃度は緩やかに立ち上がる。これにより、ｐ型クラッド層１７０のＭｇが発光層１６０に拡散することを防止することができる。つまり、発光素子１００の発光効率の低下を防止することができる。
【００８７】
５−８．ｐ型中間層
本実施形態では、ｐ型中間層１８０の層数をＧａＮ層１８１と、ｐ型ＧａＮ層１８２と、を積層した２層である。しかし、ｐ型中間層は、１層であってもよい。また、３層以上であってもよい。また、ＧａＮ以外のその他のIII 族窒化物半導体を適用してもよい。
【００８８】
５−９．組み合わせ
上記の変形例を適宜組み合わせてもよい。
【００８９】
６．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態では、III 族金属を含有する有機金属ガスに先行してＭｇを含有するドーパントガスを基板１１０に供給する。そのため、ｐ型クラッド層１７０を形成する際にIII 族金属を含有する第１の原料ガスが基板１１０に到達する時刻ｔ２には、基板１１０の表面付近に十分なドーパントガスが充満している。そのため、ｐ型クラッド層１７０に急峻にＭｇがドーピングされることとなる。このように、ｐ型クラッド層１７０の形成開始直後からＭｇ濃度が立ち上がる。このように、発光層１６０とｐ型クラッド層１７０との境界付近のＭｇ濃度が高いため、電子を好適に閉じ込めることができる。つまり、明るい発光素子１００が実現されている。また、Ｍｇ濃度の高いｐ型クラッド層１７０を形成することで、直列抵抗を低減できる。よって、駆動電圧Ｖｆの低い発光素子１００が実現されている。また、製造ロット毎にＭｇ濃度のばらつきがほとんど生じない。よって、発光素子１００の歩留りは向上する。
【００９０】
また、本実施形態の半導体発光素子の製造方法は、第２の期間ＴＡ２を有する。そして、第２の期間ＴＡ２の時間の長さもしくはその時間における各原料ガスの供給量を調整することにより、ｐ型クラッド層１７０のＭｇ濃度を制御しやすい。
【００９１】
なお、以上に説明した実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。積層体の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。積層構造や各層の繰り返し回数等、任意に選択してよい。また、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に限らない。キャリアガスを用いて結晶を成長させる方法であれば、他の気相成長方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１００…発光素子
１１０…基板
１２０…バッファ層
１３０…ｎ型コンタクト層
１４０…ｎ側静電耐圧層
１５０…ｎ側超格子層
１６０…発光層
１７０…ｐ型クラッド層
１８０…ｐ型中間層
１８１…ＧａＮ層
１８２…ｐ型ＧａＮ層
１９０…ｐ型コンタクト層
Ｎ１…ｎ電極
Ｐ１…ｐ電極
【図１】
2016157734.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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