(57)【要約】【課題】紫外線発光素子のｎ型窒化物半導体層とｎ電極間のコンタクト抵抗を低減する。【解決手段】紫外線発光素子は、基板１０と、基板１０に形成された積層体とを備え、積層体は、第１のｎ型窒化物半導体層２０と、発光層５０と、第１のｎ型窒化物半導体層２０と発光層５０との間に設けられ第１のｎ型窒化物半導体層２０よりもバンドギャップが大きく且つ膜厚が第１のｎ型窒化物半導体層２０よりも薄い第２のｎ型窒化物半導体層３０と、ｐ型窒化物半導体層６０とが積層されている。第２のｎ型窒化物半導体層３０により発光層５０に注入された正孔が第１のｎ型窒化物半導体層２０にリークすることを抑制し、第１のｎ型窒化物半導体層２０のバンドギャップを小さくすることで第１のｎ型窒化物半導体層２０とｎ電極との間のコンタクト抵抗を低減させ、発光効率の低下を抑制しつつコンタクト抵抗を低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
当該基板上に形成された積層体と、を備え、
前記積層体は、
第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、前記第１のｎ型窒化物半導体層と前記発光層との間に設けられ前記第１のｎ型窒化物半導体層よりもバンドギャップが大きく且つ膜厚が前記第１のｎ型窒化物半導体層の膜厚よりも薄い第２のｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層とが積層されている紫外線発光素子。
【請求項２】
前記第１のｎ型窒化物半導体層の膜厚をＤ１としたとき、
前記第２のｎ型窒化物半導体層の膜厚は、０．１×Ｄ１よりも小さい請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項３】
前記第１のｎ型窒化物半導体層と接するｎ電極をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の紫外線発光素子。
【請求項４】
前記第１のｎ型窒化物半導体層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．５≦Ｘ≦０．８）を含み、
前記第２のｎ型窒化物半導体層はＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０.６≦Ｙ≦１）を含み、Ｘ＜Ｙである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項５】
前記膜厚Ｄ１は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である請求項１から請求項４の何れか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の紫外線発光素子を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外線発光素子及びそれを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線発光素子は、小型であること、また低消費電力であること等の特徴を生かして様々な分野で応用されている。特許文献１に開示されている通り、一般に紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層と発光層とｐ型窒化物半導体層とを有する積層部を備える。この紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層上に設けられた一方の電極部とｐ型窒化物半導体層上に設けられた他方の電極部とを介して供給された電力によって、発光層から紫外線が発光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４４０４６号パンフレット
【特許文献２】特開２０１５−４３４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、紫外線発光素子の順方向電圧Ｖｆを低減させて、さらなる低消費電力化を図る観点から、積層部とこの積層部に設けられた電極部との間のコンタクト抵抗を低減させることが重要である。
しかしながら、従来の紫外線発光素子においてはコンタクト抵抗の低減が十分ではないという課題がある。特に、ｎ型窒化物半導体層とその上に設けられる電極部との間のコンタクト抵抗については、ほとんど着目されていないのが実情である。
【０００５】
例えば、特許文献１には、チタンＴｉ／アルミニウムＡｌ／チタンＴｉ／金Ａｕの４層金属層を、順に２０ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍの膜厚で蒸着し、ＲＴＡ（高速熱アニール）法等により熱処理を加えて、ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を形成する方法が開示されている。また、特許文献２には、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの４層金属層を、順に２０ｎｍ／１００ｎｍ／２０ｎｍ／２００ｎｍの膜厚で蒸着し、ＲＴＡ処理（９００℃、１分）による熱処理を加えて、ｎ電極を形成する方法が開示されている。しかし、この方法で得られた紫外線発光素子のｎ型窒化物半導体層とｎ電極とのコンタクト抵抗は、十分に低いものとは言えない。
【０００６】
ｎ型窒化物半導体層とｎ電極とのコンタクト抵抗を低減する別の手法としては、ｎ型窒化物半導体層のバンドギャップを小さくしてコンタクト抵抗を低減する方法が挙げられる。しかしながら、ｎ型窒化物半導体層のバンドギャップを小さくすると、発光層に注入された正孔がｎ型窒化物半導体層にリークして、発光効率自体が低下するという問題が発生する。
そこで本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ｎ型窒化物半導体層とｎ電極との間のコンタクト抵抗を低減可能な紫外線発光素子及びそれを備えた装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る紫外線発光素子は、基板と、当該基板上に形成された積層体と、を備え、前記積層体は、第１のｎ型窒化物半導体層と、発光層と、前記第１のｎ型窒化物半導体層と前記発光層との間に設けられ前記第１のｎ型窒化物半導体層よりもバンドギャップが大きく且つ膜厚が前記第１のｎ型窒化物半導体層の膜厚よりも薄い第２のｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層とが積層されていることを特徴としている。
また、本発明の一態様に係る装置は、上記態様の紫外線発光素子を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、発光効率を低下させることなく、ｎ型窒化物半導体層とｎ電極との間のコンタクト抵抗を低減させることができ、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、本実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
＜紫外線発光素子＞
図１は、本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００の構成例を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、紫外線発光素子１００は、基板１０と、第１のｎ型窒化物半導体層２０と、第２のｎ型窒化物半導体層３０と、ｎ電極４０と、発光層５０と、ｐ型窒化物半導体層６０と、を備える。基板１０の上に、第１のｎ型窒化物半導体層２０と、第２のｎ型窒化物半導体層３０と、発光層５０と、ｐ型窒化物半導体層６０とからなる積層体がこの順に積層され、第２のｎ型窒化物半導体層３０、発光層５０、及びｐ型窒化物半導体層６０からなる積層部の一部がエッチング等により除去されて第１のｎ型窒化物半導体層２０の一部が露出した、いわゆるメサ構造に形成されている。そして、第１のｎ型窒化物半導体層２０の露出した部分にｎ電極４０が形成される。
【００１２】
なお、ここでは、図１に示すように、基板１０の上に、第１のｎ型窒化物半導体層２０と、第２のｎ型窒化物半導体層３０と、発光層５０と、ｐ型窒化物半導体層６０とがこの順に積層されているが、本発明はこれに限るものではない。例えば基板１０の上に、ｐ型窒化物半導体層６０と、発光層５０と、第２のｎ型窒化物半導体層３０と、第１のｎ型窒化物半導体層２０とがこの順に積層されていてもよい。
また、図１に示す、本発明の一実施形態における紫外線発光素子１００は、メサ構造の横型の紫外線発光素子であるが、本発明における紫外線発光素子は、これに限るものではなく、例えば縦型の紫外線発光素子であってもよい。縦型の紫外線発光素子とする場合は、基板を剥離した構造とすることが発光効率向上の観点から好ましい。またｐ型窒化物半導体層上にｐ電極をさらに備えてもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００の各層の成長法としては、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）のようなエピタキシャル成長技術を利用して成膜することができるが、これに限定されるものではない。例えば、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）や、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等を用いて成膜してもよい。
以下、紫外線発光素子１００を構成する各構成部について、具体例を挙げて説明する。
【００１４】
＜基板＞
基板１０の材料は、特に制限されないが、具体的にはサファイア、シリコンＳｉ、炭化珪素ＳｉＣ、酸化マグネシウムＭｇＯ、三酸化二ガリウムＧａ２Ｏ３、酸化亜鉛ＺｎＯ、窒化ガリウムＧａＮ、窒化インジウムＩｎＮ、窒化アルミニウムＡｌＮ、又はこれらの混晶基板等が一例として挙げられる。基板１０上に直接第１のｎ型窒化物半導体層２０を形成する場合には、第１のｎ型窒化物半導体層２０との格子定数差が小さく、格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくできる観点や、ホールガス発生のための格子歪みを大きくできる観点から、窒化ガリウムＧａＮ、窒化アルミニウムＡｌＮ、窒化アルミニウムガリウムＡｌＧａＮ等の窒化物半導体をバルクとする単結晶基板や、ある材料上に成長されたＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等の窒化物半導体層（テンプレートとも称される）を基板として用いることが好ましい。また、基板には不純物が混入していてもよい。
基板１０の作成方法としては、昇華法やＨＶＰＥ法等の気層成長法や液相成長法等の一般的な基板成長法を適用することができる。 
【００１５】
＜第１のｎ型窒化物半導体層＞
第１のｎ型窒化物半導体層２０の膜厚はＤ１である。第１のｎ型窒化物半導体層２０の材料としては、窒化ガリウムＧａＮ、窒化アルミニウムＡｌＮ、窒化インジウムＩｎＮやこれらの混晶等が一例として挙げられるが特にこれらには限定されない。
第１のｎ型窒化物半導体層２０は、図１に示すように基板１０上に直接形成されていてもよく、又は、基板１０上に第１のｎ型窒化物半導体層２０以外の層が形成され、その上に第１のｎ型窒化物半導体層２０が形成されていてもよい。例えば、基板１０上にバッファ層が形成され、このバッファ層の上に第１のｎ型窒化物半導体層２０が形成され、その上に第２のｎ型窒化物半導体層３０が形成されていてもよい。また、他の実施形態に係る紫外線発光素子として、発光層５０上に間接的に第１のｎ型窒化物半導体層２０が形成されていてもよい。つまり、基板１０上にｐ型窒化物半導体層６０と発光層５０とをこの順に積層し、この発光層５０上に第１のｎ型窒化物半導体層２０を間接的に形成してもよい。
【００１６】
第１のｎ型窒化物半導体層２０は、ｎ電極４０との低コンタクト抵抗の実現と高い発光効率実現の点から、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．５≦Ｘ≦０．８）であることが好ましい。第１のｎ型窒化物半導体層がＡｌＧａＮからなり、そのＡｌ組成Ｘが０．５よりも小さい場合には、発光した光を第1の窒化物半導体層が吸収してしまい、紫外線発光素子の出力が低下する。また第１のｎ型窒化物半導体層がＡｌＧａＮからなり、そのＡｌ組成Ｘが０．８よりも大きい場合には、第１のｎ型窒化物半導体層の寄生抵抗が大きくなり紫外線発光素子の発光効率が低下してしまう。なおこの場合に、本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００と同様の効果が得られる範囲で、例えばインジウムＩｎ等のIII族元素や、リンＰ、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂ等のＶ族元素等を数％程度加える等、他の元素を少量加えて第１のｎ型窒化物半導体層２０の組成に軽微な変更を加える場合についても本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。またその他の層の組成についても同様である。
【００１７】
第１のｎ型窒化物半導体層２０にｎ型ドーピングをする場合のｎ型ドーパントとしては、シリコンＳｉ、テルルＴｅ、スズＳｎ等が挙げられるが特にこれらに限られるものではない。ｎ型ドーパントの他の例としては、リンＰ、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂといった他のＶ族元素や、炭素Ｃ、水素Ｈ、フッ素Ｆ、酸素Ｏ、マグネシウムＭｇといった元素が挙げられる。
第１のｎ型窒化物半導体層２０の膜厚Ｄ１の範囲は、紫外線発光素子１００の直列抵抗の低減及び生産性向上の観点から、好ましくは１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。第１のｎ型窒化物半導体層の膜厚Ｄ１が１００ｎｍよりも小さい場合には、第１のｎ型窒化物半導体層の寄生抵抗が大きくなり紫外線発光素子の発光効率が低下する、さらにｐ型とｎ型を分離するメサエッチング工程でのプロセスウィンドウが狭くなり、プロセス制御性が低いなどの問題がある。また第１のｎ型窒化物半導体層の膜厚Ｄ１が２０００ｎｍよりも大きい場合には、薄膜成長時間が長くなり、スループットが低下し、生産性が悪化するという問題がある。
【００１８】
＜第２のｎ型窒化物半導体層＞
第２のｎ型窒化物半導体層３０は、第１のｎ型窒化物半導体層２０と発光層５０との間に形成される。第２のｎ型窒化物半導体層３０は、第１のｎ型窒化物半導体層２０よりもバンドギャップが大きく、膜厚は第２のｎ型窒化物半導体層３０の膜厚よりも小さく、例えば、「０．１×Ｄ１」よりも小さい。なお、Ｄ１は、第１のｎ型窒化物半導体層２０の膜厚である。
第１のｎ型窒化物半導体層２０と発光層５０との間に、第１のｎ型窒化物半導体層よりもバンドギャップの大きい第２のｎ型窒化物半導体層３０を設置することで、発光層５０に注入された正孔が第１のｎ型窒化物半導体層２０にリークすることを低減することができる。また紫外線発光素子１００の直列抵抗の低減及び生産性向上の観点から、第２のｎ型窒化物半導体層３０の膜厚は「０．１×Ｄ１」よりも小さい事が好ましく、「０．０５×Ｄ１」よりも小さいことがより好ましい。第２のｎ型窒化物半導体層の膜厚が「０．１×Ｄ１」以上の場合には、第１のｎ型半導体から発光層に電子を注入する際の抵抗成分となってしまい、紫外線発光素子の発光効率が低下してしまう。
【００１９】
第１のｎ型窒化物半導体層２０の膜厚は、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）、二次イオン質量測定（ＳＩＭＳ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による劈開断面測定により測定することが可能である。また第２のｎ型窒化物半導体層３０の膜厚についても同様の測定方法を用いることができる。
第２のｎ型窒化物半導体層３０の材料としては、窒化ガリウムＧａＮ、窒化アルミニウムＡｌＮ及び窒化インジウムＩｎＮや、これらの混晶等が一例として挙げられるが特にこれらには限定されない。一例として、第１のｎ型窒化物半導体層２０が、窒化アルミニウムガリウムＡｌＧａＮからなる場合には、第１のｎ型窒化物半導体層２０よりもＡｌ組成の高いＡｌＧａＮ層を第２のｎ型窒化物半導体層３０として用いることで、第１のｎ型窒化物半導体層２０のバンドギャップよりも第２のｎ型窒化物半導体層３０のバンドギャップを大きくすることができる。
【００２０】
第２のｎ型窒化物半導体層３０は、図１に示すように第１のｎ型窒化物半導体層２０上に直接形成されていてもよく、又は、第１のｎ型窒化物半導体層２０上に例えば組成傾斜層等、第２のｎ型窒化物半導体層３０以外の層が形成され、その上に第２のｎ型窒化物半導体層３０が形成されていてもよい。また、発光層５０上に第２のｎ型窒化物半導体層３０を形成し、その上に第１のｎ型窒化物半導体層２０を形成してもよい。つまり、基板１０上にｐ型窒化物半導体層６０と発光層５０とをこの順に積層し、この発光層５０上に第２のｎ型窒化物半導体層３０と第１のｎ型窒化物半導体層２０とをこの順に積層してもよい。
【００２１】
第２のｎ型窒化物半導体層３０は、発光層５０に注入された正孔が第１のｎ型窒化物半導体層２０にリークすることを抑制し、高い発光効率を実現する点から、ＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０．６≦Ｙ≦１）であり、且つ、第１のｎ型窒化物半導体層２０のＡｌ組成Ｘに対して、Ｘ＜Ｙであることが好ましい。第２のｎ型窒化物半導体層がＡｌＧａＮからなり、そのＡｌ組成Ｙが０．６よりも小さい場合には、ホールに対してのバリア効果が下がり、紫外線発光素子の発光効率が低下してしまう。
第２のｎ型窒化物半導体層３０にｎ型ドーピングをする場合のｎ型ドーパントとしては、シリコンＳｉ、テルルＴｅ、スズＳｎ等が挙げられるが特にこれらに制限されるものではない。ｎ型ドーパントの他の例としては、リンＰ、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂといった他のＶ族元素や、炭素Ｃ、水素Ｈ、フッ素Ｆ、酸素Ｏ、マグネシウムＭｇといった元素が挙げられる。
【００２２】
＜発光層＞
発光層５０は、図１に示すように第２のｎ型窒化物半導体層３０上に直接形成されていてもよいし、第２のｎ型窒化物半導体層３０上に発光層５０以外の層が形成され、その上層に発光層５０が形成されていても良く、特に限定はされない。具体的には、第２のｎ型窒化物半導体層３０上にアンドープＡｌＧａＮ層が形成された上に発光層５０が形成されていても良い。また、図１の積層順とは異なり、発光層５０がｐ型窒化物半導体層６０上に形成され、発光層５０上に第２のｎ型窒化物半導体層３０及び第１のｎ型窒化物半導体層２０がこの順に形成されてもよい。
【００２３】
発光層５０は窒化物半導体であれば特に制限はされないが、高い発光効率を実現する観点から窒化アルミニウムＡｌＮ、窒化ガリウムＧａＮ及び窒化インジウムＩｎＮの混晶であることが望ましい。発光層５０は、窒素Ｎの他にリンＰ、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂといった他のＶ族元素や、炭素Ｃ、水素Ｈ、フッ素Ｆ、酸素Ｏ、マグネシウムＭｇ、シリコンＳｉといった不純物が混入していても良い。また、量子井戸構造でも単層構造でも良いが、高い発光効率を実現する観点から少なくとも１つの井戸構造を有していることが望ましい。
【００２４】
＜ｐ型窒化物半導体層＞
ｐ型窒化物半導体層６０は、図１に示すように発光層５０上に直接形成されていてもよく、また、発光層５０上にｐ型窒化物半導体層６０以外の層が形成され、その上にｐ型窒化物半導体層６０が形成されていてもよい。例えば、発光層５０上に構成元素の比率が連続的又は離散的に変化する傾斜組成層が形成され、その上にｐ型窒化物半導体層６０が形成されていてもよい。ｐ型窒化物半導体層６０の形成位置は特に限定はされない。また基板１０上にｐ型窒化物半導体層６０が形成され、その上に発光層５０が形成されてもよい。
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００は、発光層５０と傾斜組成層との間に相対的にバンドギャップの大きいバリア層をさらに有していてもよい。
ｐ型窒化物半導体層６０にｐ型ドーピングをする場合のｐ型ドーパントとしては、マグネシウムＭｇ、亜鉛Ｚｎ、炭素Ｃ等が挙げられるがこれらに限られるものではない。さらにｐ型ドーパントの他にリンＰ、ヒ素Ａｓ、アンチモンＳｂといった他のＶ族元素や、炭素Ｃ、水素Ｈ、フッ素Ｆ、酸素Ｏ、シリコンＳｉといった不純物が混入していてもよい。
【００２５】
＜ｎ電極＞
ｎ電極４０は、図１に示すように第１のｎ型窒化物半導体層２０の、第２のｎ型窒化物半導体層３０、発光層５０及びｐ型窒化物半導体層６０からなる積層部が形成されていない領域上に形成され、第１のｎ型窒化物半導体層２０と導通するものである。第２のｎ型窒化物半導体層３０よりもバンドギャップの小さい第１のｎ型窒化物半導体層２０上にｎ電極４０を形成することで、第１のｎ型窒化物半導体層２０とｎ電極４０との間のコンタクト抵抗をさらに低減することが可能となる。ｎ電極４０を構成する元素としては、一般によく知られたチタンＴｉ、アルミニウムＡｌ、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、バナジウムＶ等を構成元素として含んだ形態が一例として挙げられるが、これらに限られるものではない。またこれら電極は高温で熱処理されても構わない。さらに、ｎ電極４０の上部に針あて用のパッド電極等を備えていても構わない。
【００２６】
＜ｐ電極＞
本発明の一実施形態における紫外線発光素子１００は、ｐ型窒化物半導体層６０上にさらにｐ電極を形成してもよい。ｐ型窒化物半導体層６０に効率的にホールを注入する観点から、ｐ電極は、ニッケルＮｉ、金Ａｕ、プラチナＰｔ、銀Ａｇ、ロジウムＲｈ、バラジウムＰｄ等の仕事関数の大きな金属、又はこれらの合金や、酸化インジウムスズＩＴＯ等の酸化物電極等が望ましいがこの限りではない。
ｐ電極が、部分的にｐ型窒化物半導体層６０上に配置されるコンタクト電極と、平面視で、コンタクト電極が接していないｐ型窒化物半導体層６０上の領域と重複するように配置され、且つ発光層５０からの光に対する反射率がコンタクト電極よりも高い反射層と、で構成されている形態も好ましい。
【００２７】
反射層としては発光を反射する観点から、特定の波長に高い反射率を有する銀Ａｇ、ロジウムＲｈ、アルミニウムＡｌ等の金属や、誘電体多層膜を用いた反射膜、フッ素樹脂等が望ましいがこの限りではない。また、反射層はｐ型窒化物半導体層６０と直接接していてもよく、また、ｐ型窒化物半導体層６０と反射層との間に発光波長に対して透明や半透明な層を挟んだ積層構造であっても良い。例えば、波長４００ｎｍの発光波長に対して、ｐ型窒化物半導体層６０に透明なＩＴＯ層が接しており、ＩＴＯ層の上に反射率の高いＡｇ層が接していても良い。
【００２８】
＜装置＞
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００は、各種の装置に適用することができる。
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００は、紫外線ランプが用いられている既存の全ての装置に適用可能であり、また置換可能である。特に、波長２８０ｎｍ以下の深紫外線を用いている装置に適用することができる。
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００は、例えば、医療及びライフサイエンス分野、環境分野、産業及び工業分野、生活及び家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る紫外線発光素子１００は、薬品や化学物質の合成又は分解装置、液体、気体、及び固体（容器、食品、医療機器等）に対する殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム、ガラス及び金属等の表面改質装置、半導体、電子品製造用の露光装置、印刷又はコーティング装置、接着又はシール装置、フィルム、パターン及びモックアップ等の転写又は成形装置、紙幣、傷、血液及び化学物質等の測定又は検査装置に適用することができる。
液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置や製氷皿、貯氷容器、製氷機用の給水タンク、冷凍庫、製氷機、加湿器、除湿器、ウォーターサーバの冷水タンクや温水タンク、またその流路配管、据置型浄水器、携帯型浄水器、給水器、給湯器、排水処理装置、ディスポーザ、便器の排水トラップ、洗濯機、透析用水殺菌モジュール、腹膜透析のコネクタ殺菌器、災害用貯水システム等が挙げられるがこの限りではない。
【００３０】
気体殺菌装置の例としては、空気清浄器、エアコン、天井扇、床面用や寝具用の掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機、室内殺菌灯、保管庫の換気システム、靴箱、タンス等が挙げられるがこの限りではない。
固体殺菌装置（表面殺菌装置を含む）の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用、歯科用、床屋用、美容院用等のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるがこの限りではない。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の一実施形態における紫外線発光素子を、実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する各実施例に限定されるものではない。
【００３２】
＜実施例＞
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板（１０）上に、ＡｌＮバッファ層と、第１のｎ型窒化物半導体層２０としてのｎ型ＡｌＸＧａ１−ＸＮ(Ｘ＝０．６)と、第２のｎ型窒化物半導体層３０としてのｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＮ(Ｙ＝０．７５)と、発光層５０としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造と、ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層と、ｐ型窒化物半導体層６０としてのｐ型ＧａＮ層とを、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、この順で成膜した。上記のＡｌ組成の場合、第２のｎ型窒化物半導体層３０のバンドギャップは、第１のｎ型窒化物半導体層２０のバンドギャップよりも大きくなっている。
第１のｎ型窒化物半導体層２０及び第２のｎ型窒化物半導体層３０のＡｌ組成はＸ線回折法により（０００２）面の測定から算出した。
第１のｎ型窒化物半導体層２０及び第２のｎ型窒化物半導体層３０の膜厚を断面ＳＥＭ及び断面ＴＥＭにより測定した結果、第１のｎ型窒化物半導体層２０の厚みは５６０ｎｍ、第２のｎ型窒化物半導体層３０の厚みは３５ｎｍであった。
【００３３】
次いで、フォトリソグラフィー法で形成したレジストパターンを用いて、塩素系ガスでｐ型ＧａＮ層（６０）、電子ブロック層、発光層５０及び第２のｎ型窒化物半導体層３０の積層体と、第１のｎ型窒化物半導体層２０の一部とをドライエッチングして、第１のｎ型窒化物半導体層２０の一部を露出させ、メサ構造を形成した。
次いで第１のｎ型窒化物半導体層２０の露出した部分の上に、リソグラフィーで電極形状を作成した後、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ２００ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ６０ｎｍをこの順に堆積した。レジストリフトオフを行った後、窒素雰囲気下で８８０℃１２０秒の熱処理をしてｎ電極４０を形成した。
次いでｐ型ＧａＮ層（６０）上にリソグラフィーで電極形状を作成した後、Ｎｉ２０ｎｍ、Ａｕ３５ｎｍをこの順に堆積した。レジストリフトオフを行った後、酸素雰囲気下で６００℃１８０秒の熱処理をしてｐ電極を形成した。
その後ｎ電極４０及びｐ電極上にＴｉ２０ｎｍ、及びＡｕ１０００ｎｍをこの順で堆積し、パッド電極を形成した。
【００３４】
＜比較例１＞
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板（１０）上に、ＡｌＮバッファ層、第１のｎ型窒化物半導体層２０としてのｎ型ＡｌＸＧａ１−ＸＮ(Ｘ＝０．６)、発光層５０としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層、ｐ型窒化物半導体層６０としてのｐ型ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、この順で成膜した。第２のｎ型窒化物半導体層３０は設けなかった。
第１のｎ型窒化物半導体層２０のＡｌ組成はＸ線回折法により（０００２）面の測定から算出した。
第１のｎ型窒化物半導体層２０の厚みを断面ＳＥＭにより測定した結果、５７０ｎｍであった。
その後実施例と同様の方法及び条件でｎ電極４０、ｐ電極、パッド電極を形成した。
【００３５】
＜比較例２＞
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板（１０）上に、ＡｌＮバッファ層、第１のｎ型窒化物半導体層２０としてのｎ型ＡｌＸＧａ１−ＸＮ(Ｘ＝０．６)、第２のｎ型窒化物半導体層３０としてのｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＮ(Ｙ＝０．７５)、発光層５０としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層、ｐ型窒化物半導体層６０としてのｐ型ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、この順で成膜した。上記のＡｌ組成の場合、第２のｎ型窒化物半導体層３０のバンドギャップは、第１のｎ型窒化物半導体層２０のバンドギャップよりも大きくなっている。
【００３６】
第１のｎ型窒化物半導体層２０及び第２のｎ型窒化物半導体層３０のＡｌ組成はＸ線回折法により（０００２）面の測定から算出した。
第１のｎ型窒化物半導体層２０及び第２のｎ型窒化物半導体層３０の膜厚を断面ＳＥＭ及び断面ＴＥＭにより測定した結果、第１のｎ型窒化物半導体層２０の厚みは５４０ｎｍ、第２のｎ型窒化物半導体層３０の厚みは６０ｎｍであった。
その後実施例と同様の方法及び条件でｎ電極４０、ｐ電極、パッド電極を形成した。
上記の実施例、比較例１及び比較例２の方法及び条件で作成した紫外線発光素子について１００ｍＡの定電流で発光出力及び駆動電圧を測定した結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2017139265.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、実施例のように、第１のｎ型窒化物半導体層２０よりもバンドギャップの大きな第２のｎ型窒化物半導体層３０が存在し、さらにその厚みが第１のｎ型窒化物半導体層２０の１／１０よりも小さい場合に、高い発光出力と低い駆動電圧との両方の特性を有する紫外線発光素子が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００３９】
１０  基板
２０  第１のｎ型窒化物半導体層
３０  第２のｎ型窒化物半導体層
４０  ｎ電極
５０  発光層
６０  ｐ型窒化物半導体層
１００  紫外線発光素子
【図１】
2017139265.tif 000004