(57)【要約】【課題】ｐ型窒化物半導体層に対するコンタクト抵抗を低減可能な紫外線発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】ｎ型窒化物半導体層２０と、ｐ型窒化物半導体層４０と、ｎ型窒化物半導体層２０とｐ型窒化物半導体層４０との間に位置する発光層３０と、ｐ型窒化物半導体層４０上に直接形成された第１の層５０と、第１の層５０上に直接形成された第２の層６０と、を備える。第１の層５０は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第２の層６０は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む。【選択図】図１
2017175005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層と、
ｐ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に位置する発光層と、
前記ｐ型窒化物半導体層上に直接形成された第１の層と、
前記第１の層上に直接形成された第２の層と、を備え、
前記第１の層は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記第２の層は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む紫外線発光素子。
【請求項２】
前記第１の層は、ＡｌＧａＮを含む請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項３】
前記第１の層は、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．６≦Ｘ≦０．９５）を含む請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項４】
前記ｐ型窒化物半導体層は、ＡｌＹＧａ１−ＹＮ（０≦Ｙ＜Ｘ）を含む請求項３に記載の紫外線発光素子。
【請求項５】
前記第１の層は、Ａｌのみからなる請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項６】
前記第１の層は、
前記ｐ型窒化物半導体層上に直接形成されたＡｌＧａＮ層と、
前記ＡｌＧａＮ層上に直接形成されたＡｌ層と、を有する請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項７】
前記第１の層の前記ｐ型窒化物半導体層に対する被覆率は７０％以上であり、
前記ｐ型窒化物半導体層上の前記第１の層に被覆されていない領域は、前記第２の層によって被覆されている請求項１から請求項６の何れか一項に記載の紫外線発光素子。
【請求項８】
前記第２の層上に形成された第３の層をさらに備え、
前記第３の層は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉを構成元素として含む請求項１から請求項７の何れかに記載の紫外線発光素子。
【請求項９】
ｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に位置する発光層と、を備える半導体ウェハの前記ｐ型窒化物半導体層上に、第１の層を直接形成する工程と、
前記第１の層上に第２の層を直接形成する工程と、を備え、
前記第１の層は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記第２の層は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む紫外線発光素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項８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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体を用いた紫外線発光素子は、現在、高出力化・高効率化が進められているが、特に、素子とコンタクト層との間の抵抗（以下、コンタクト抵抗）による消費電力の増大が、発光効率の低下の原因となっている。これを避けるためには紫外線発光素子におけるコンタクト抵抗の低減が不可欠である。
一般に、ｐ型窒化物半導体と金属電極との間のコンタクト抵抗は高い。また、高導電性のｐ型ＩＩＩ族窒化物材料（ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、およびＡｌＩｎＮなど）を作ることは困難である。これらが原因でｐ型窒化物半導体層中に広がる電流が不足し、紫外線発光素子の低効率化が発生する。従って、デバイス内のできるだけ多くの活性領域を電流が通過するようにするため、露出したｐ型窒化物半導体層の表面を広く覆うオーミックコンタクトを形成することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｐ型窒化物半導体層と電極との間のコンタクト抵抗を低減する方法として、特許文献１の方法が知られている。特許文献１には、ｐ型窒化物半導体層上に格子状の金属層を有し、ｐ型窒化物半導体層および金属層上に、透明導電性酸化物からなる透明オーミック接触層を有するＩＩＩ族窒化物半導体発光素子が示されている。
しかし、特許文献１の方法をもってしても、ｐ型窒化物半導体層と透明導電性酸化物からなる電極との間のコンタクト抵抗の低減は十分ではなく、さらなる低減技術が望まれている。
【０００５】
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、ｐ型窒化物半導体層に対するコンタクト抵抗を低減可能な紫外線発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る紫外線発光素子は、ｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に位置する発光層と、前記ｐ型窒化物半導体層上に直接形成された第１の層と、前記第１の層上に直接形成された第２の層と、を備え、前記第１の層は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、前記第２の層は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含むことを特徴としている。
【０００７】
本発明の一態様に係る紫外線発光素子の製造方法は、ｎ型窒化物半導体層と、ｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層と前記ｐ型窒化物半導体層との間に位置する発光層と、を備える半導体ウェハの前記ｐ型窒化物半導体層上に、第１の層を直接形成する工程と、前記第１の層上に第２の層を直接形成する工程と、を備え、前記第１の層は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、前記第２の層は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含むことを特徴としている。
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、ｐ型窒化物半導体層に対するコンタクト抵抗を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態）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、この紫外線発光素子１００は、ｎ型窒化物半導体層２０と、ｐ型窒化物半導体層４０と、ｎ型窒化物半導体層２０とｐ型窒化物半導体層４０との間に位置する発光層３０と、ｐ型窒化物半導体層４０上に直接形成された第１の層５０と、第１の層５０上に直接形成された第２の層６０と、を備える。第１の層５０は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第２の層６０は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む。
【００１２】
なお、図１に示した実施形態では基板１０側からｎ型窒化物半導体層２０、発光層３０、ｐ型窒化物半導体層４０の順で積層されているが、本発明はこれに限られず、例えば基板１０側からｐ型窒化物半導体層４０、発光層３０、ｎ型窒化物半導体層２０の順で積層されていてもよい。また、図１に示した実施形態は、ｎ型窒化物半導体層の一部、発光層、ｐ型窒化物半導体層がメサ構造を採る横型の紫外線発光装置であるが、本発明はこれに限られず、例えば縦型の紫外線発光装置であってもよい。縦型の紫外線発光装置とする場合は、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。
【００１３】
本実施形態の紫外線発光素子によれば、ｐ型窒化物半導体層に対するコンタクト抵抗を従来よりも低減させることが可能となる。
また、紫外線発光素子１００は、ｎ型窒化物半導体層２０上に形成された後述のｎ型電極をさらに備えてもよい。また図１においては、紫外線発光素子１００が基板１０を備える構成が図示されている。しかしながら、基板１０は本発明に必須の構成ではない。本発明は、基板１０上にｎ型窒化物半導体層２０などを形成した後に、基板１０を剥離して除く構成でもよい。
【００１４】
紫外線発光素子１００を構成する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が例示されるが、これに限定されるものではない。紫外線発光素子１００を構成する各層は、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）、化学気相成長法（ＣＶＤ法）等を用いて成膜してもよい。
【００１５】
以下、紫外線発光素子１００を構成する各層について、具体例を挙げて説明する。
＜基板＞
基板１０としては、その上にｎ型窒化物半導体層を形成可能なものであれば特に制限されない。具体的にはサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、あるいはこれらの混晶基板等が挙げられる。基板１０上に形成するｎ型窒化物半導体層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、ＧａＮ、ＡｌＮ、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１０として用いることが好ましい。また、基板１０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。
【００１６】
＜ｎ型窒化物半導体層＞
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いし、基板１０上にｎ型窒化物半導体層以外の層が形成され、その上に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、その上にｎ型窒化物半導体層２０としてｎ型ＡｌＧａＮ層が形成され、その上に発光層３０が形成されていてもよい。また、図１の積層順とは異なり、他の形態では、ｎ型窒化物半導体層２０は発光層３０上に直接または間接的に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４０と発光層３０とがこの順に積層され、この発光層３０上にｎ型窒化物半導体層２０が直接または間接的に形成されていてもよい。
【００１７】
ｎ型窒化物半導体層２０は導電型がｎ型の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ＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＮの混晶であることが望ましい。ｎ型窒化物半導体層には、ｎ型ドーパントの他にＰ、Ａｓ、Ｓｂといった他のＶ族元素や、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉといった不純物が混入していてもよい。
ｎ型窒化物半導体層２０に含まれるｎ型ドーパント（すなわち、窒化物半導体層をｎ型にするための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。
【００１８】
＜発光層＞
発光層３０は、図１に示すようにｎ型窒化物半導体層２０上に直接形成されていてもよいし、ｎ型窒化物半導体層２０上に発光層３０以外の層が形成され、その上に発光層３０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、ｎ型窒化物半導体層２０上にアンドープのＡｌＧａＮ層が形成され、その上に発光層３０が形成されていてもよい。また、図１の積層順とは異なり、ｐ型窒化物半導体層４０上に発光層３０が形成され、発光層３０上にｎ型窒化物半導体層２０が形成されていてもよい。
【００１９】
発光層３０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３０には、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よい。また、発光層３０は、量子井戸構造でも単層構造でもよいが、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。
【００２０】
＜ｐ型窒化物半導体層＞
ｐ型窒化物半導体層４０は、図１に示すように発光層３０上に直接形成されていてもよいし、発光層３０上にｐ型窒化物半導体層以外の層が形成され、その上にｐ型窒化物半導体層４０が形成されていてもよい。例えば、発光層３０上に構成元素の比率が連続的また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４０が形成されていてもよく、特に限定はされない。発光層３０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が更に形成されていてもよい。また、図１の積層順とは異なり、他の形態では、ｐ型窒化物半導体層４０は基板１０上に直接または間接的に形成されていてもよい。
【００２１】
本実施形態に係る紫外線発光素子１００では、発光層３０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がさらに形成されていてもよい。
ｐ型窒化物半導体層４０に含まれるｐ型ドーパント（すなわち、窒化物半導体層をｐ型にするための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。      
【００２２】
また、第１の層５０がＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．６５≦Ｘ≦０．９５）を含む場合には、ｐ型窒化物半導体層４０はＡｌＹＧａ１−ＹＮ（Ｙ＜Ｘ）を含むことが好ましい。例えば、第１の層５０がＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．６５≦Ｘ≦０．９５）のみからなる場合には、ｐ型窒化物半導体層４０はＡｌＹＧａ１−ＹＮ（Ｙ＜Ｘ）のみからなることが好ましい。これにより、ｐ型窒化物半導体層４０に対するコンタクト抵抗をさらに低減することができる、という効果を奏する。
【００２３】
＜第１の層＞
第１の層５０は、図１に示すようにｐ型窒化物半導体層４０上に直接形成されている。この第１の層５０は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第１の層５０は、ｐ型電極８０の一部である。
ｐ型窒化物半導体層４０上に第１の層５０が５ｎｍ以上形成されていることで、第１の層５０上に第２の層６０をスパッタ法・真空蒸着法、ＰＶＤやＣＶＤといった方法で形成する際に、ｐ型窒化物半導体層４０へのダメージを軽減することが可能となる。ただし、第１の層５０の平均厚みが１０ｎｍよりも厚い場合には、ｐ型窒化物半導体層４０とのコンタクト抵抗が高くなってしまうため、第１の層５０の平均厚みは１０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第１の層５０の平均厚みは、２ｎｍ以上がより好ましく、４ｎｍ以上がさらに好ましい。また、第１の層５０の平均厚みは８ｎｍ以下がより好ましく、６ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００２４】
また、第１の層５０がＡｌを含むことで、コンタクト特性が向上するという効果を奏する。ここで、第１の層５０の平均厚みは、第１の層５０の厚みを５か所測定した結果の平均値と定義する。第１の層５０の膜厚の測定法としては、断面ＴＥＭを用いることが可能である。第１の層５０は、ｐ型窒化物半導体層４０上の全面に形成されていてもよく、またｐ型窒化物半導体層４０上の一部の領域に形成されていてもよい。
【００２５】
ｐ型窒化物半導体層４０とのコンタクト抵抗をさらに低減する観点から、第１の層５０は、ＡｌＧａＮを含むことが好ましい。例えば、第１の層５０は、ＡｌＧａＮのみからなることが好ましい。この場合、第１の層５０は、特にＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．６≦Ｘ≦０．９５）を含むことがさらに好ましい。例えば、第１の層５０は、特にＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．６≦Ｘ≦０．９５）のみからなることがさらに好ましい。
なおこの場合に、本実施形態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。
【００２６】
またその他の層の組成についても同様である。例えば、ｐ型窒化物半導体層４０がＡｌＧａＮを含む場合には、ｐ型窒化物半導体層４０上に、さらにＡｌ組成の高いＡｌＧａＮ層を平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下となるように形成し、第１の層５０とすることが可能である。あるいは、ｐ型窒化物半導体層４０がＧａＮを含む場合には、ｐ型窒化物半導体層４０上に、ＡｌＧａＮ層を平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下となるように形成し、第１の層５０とすることが可能である。第１の層５０がＡｌＧａＮを含む場合には、第１の層５０の導電型がｐ型となるように、第１の層５０に対してドーピングを行うことが好ましいが特にこれには限定されない。第１の層５０にドープされるｐ型ドーパントとしては、マグネシウムＭｇ、亜鉛Ｚｎ、炭素Ｃ等が一例として挙げられる。
【００２７】
またｐ型窒化物半導体層４０とのコンタクト抵抗をさらに低減する観点から、第１の層５０はＡｌのみからなることも好ましい。この場合、ｐ型窒化物半導体層上に真空蒸着法によって、第１の層５０を形成することが可能である。
またｐ型窒化物半導体層４０とのコンタクト抵抗をさらに低減する観点から、第１の層５０はｐ型窒化物半導体層４０上に直接形成されたＡｌＧａＮ層と、ＡｌＧａＮ層上に直接形成されたＡｌ層と、を有することも好ましい。
【００２８】
またスパッタ法・真空蒸着法、ＰＶＤやＣＶＤといった、第２の層６０を形成する際の、ｐ型窒化物半導体層４０へのダメージを軽減するという観点から、第１の層５０のｐ型窒化物半導体層４０に対する被覆率は７０％以上であり、ｐ型窒化物半導体層４０上の第１の層５０に被覆されていない領域は、第２の層６０によって被覆されていることが好ましい。ここで、第１の層５０のｐ型窒化物半導体層４０に対する被覆率は、ｐ型窒化物半導体層４０の表面積に対する第１の層５０の表面積の割合で定義する。
【００２９】
第１の層５０のｐ型窒化物半導体層４０に対する被覆率が７０％よりも小さい場合には、第１の層５０上に第２の層６０をスパッタ法・真空蒸着法、ＰＶＤやＣＶＤといった方法で形成する際にｐ型窒化物半導体層４０へダメージが入り、ｐ型窒化物半導体層４０が高抵抗化してしまうため好ましくない。また、第１の層５０のｐ型窒化物半導体層４０に対する被覆率は８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。
【００３０】
＜第２の層＞
第２の層６０は、図１に示すように、第１の層上に直接形成され、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含むものである。第２の層６０は、ｐ型電極８０の一部である。第２の層６０の一例として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が挙げられる。
また、スパッタ法・真空蒸着法、ＰＶＤやＣＶＤといった、第３の層７０を形成する際の、ｐ型窒化物半導体層４０へのダメージを軽減するという観点から、ｐ型窒化物半導体層４０上の第１の層５０に被覆されていない領域は、第２の層６０によって被覆されることが好ましい。
【００３１】
＜第３の層＞
本実施形態に係る紫外線発光素子１００は、第２の層６０上にＮｉ、Ａｕ、Ｔｉを構成元素として含む第３の層７０をさらに備えてもよい。この場合、第３の層７０は、ｐ型電極８０の一部である。
【００３２】
＜ｎ型電極＞
図１に示すように、本実施形態に係る紫外線発光素子１００は、さらにｎ型電極９０を備えることが好ましい。ｎ型電極９０は、ｎ型窒化物半導体層２０上の、発光層３０及びｐ型窒化物半導体層４０からなる積層部分が形成されていない領域上に形成され、ｎ型窒化物半導体層２０と導通するものである。ｎ型電極９０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、ｎ型電極９０は高温で熱処理されていてもよい。さらに、本実施形態に係る紫外線発光素子１００は、ｎ型電極９０上に針あて用のパッド電極等を備えてもよい。
本実施形態に係る紫外線発光素子１００の製造方法は特に制限されないが、後述する紫外線発光装置の製造方法により得ることができる。
【００３３】
＜装置＞
本実施形態に係る装置は、上記の紫外線発光素子１００を備える装置である。
すなわち、本実施形態に係る紫外線発光素子１００は、各種の装置に適用可能である。例えば、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すべての装置に適用・置換可能であり、特に、波長２８０ｎｍ以下の深紫外線を用いている装置に好適に適用可能である。
【００３４】
本実施形態に係る紫外線発光素子１００は、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。
本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・分解装置、液体・気体・固体（容器、食品、医療機器等）殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・ＦＰＤ・ＰＣＢ・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。
【００３５】
液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置・製氷皿および貯氷容器・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・温水タンク・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。
【００３６】
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。
【００３７】
＜紫外線発光素子の製造方法＞
本実施形態に係る紫外線発光素子の製造方法は、ｎ型窒化物半導体層２０と、ｐ型窒化物半導体層４０と、ｎ型窒化物半導体層２０とｐ型窒化物半導体層４０との間に位置する発光層３０と、を備える半導体ウェハのｐ型窒化物半導体層４０上に、第１の層５０を直接形成する工程と、第１の層５０上に第２の層６０を直接形成する工程と、を備える。第１の層５０は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第２の層６０は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む。
【００３８】
例えば、紫外線発光素子１００の製造方法として、上記半導体ウェハのｐ型窒化物半導体層４０上に、第１の層５０としてＡｌを０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の平均厚みで堆積させ、その上に第２の層６０としてＩＴＯを１００ｎｍの平均厚みで堆積させる方法が挙げられる。
【００３９】
上述のＡｌを堆積する際の配置パターンを適宜変更することで、第１の層５０のｐ型窒化物半導体層４０に対する被覆率を調整することが可能である。第１の層５０及び第２の層６０を形成する方法は特に制限されないが、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。また堆積工程前に、ｎ型窒化物半導体層２０の一部を露出するために、ｐ型窒化物半導体層４０の一部をエッチングするエッチング工程を更に有していてもよい。このエッチング工程はドライエッチングでもよいし、ウェットエッチングでもよい。エッチング工程は所望のパターンで形成されたレジストを用いることで、ｎ型窒化物半導体層２０の所望の領域をｐ型窒化物半導体層４０下から露出させることが可能である。
【００４０】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、ｐ型窒化物半導体層４０上に直接形成された第１の層５０は、Ａｌを構成元素として含み、平均厚みが０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第１の層５０上に直接形成された第２の層６０は、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎを構成元素として含む。
第１の層５０の厚みが０．５ｎｍ以上であることにより、第１の層５０上に第２の層６０をスパッタ法・真空蒸着法、ＰＶＤやＣＶＤといった方法で形成する際に、ｐ型窒化物半導体層４０へのダメージを軽減することが可能となる。また、第１の層５０の平均厚みが１０ｎｍ以下であることにより、ｐ型窒化物半導体層４０に対するコンタクト抵抗（例えば、ｐ型窒化物半導体層４０とｐ型電極８０との間のコンタクト抵抗）を低減させることが可能となる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明について、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明する。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。
［実施例１］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
【００４２】
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
【００４３】
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第１の層としてＡｌを堆積させた。断面ＴＥＭによって該Ａｌの平均厚みを測定した結果、１．２ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌの被覆率は７５％であった。さらにその上に、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００４４】
［実施例２］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
【００４５】
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第１の層としてＡｌをスパッタリング法により堆積させた。断面ＴＥＭによって該Ａｌの平均厚みを測定した結果、０．５ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌの被覆率は６０％であった。さらにその上に、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００４６】
［実施例３］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
【００４７】
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第１の層としてＡｌをスパッタリング法により堆積させた。断面ＴＥＭによって平均厚みを測定した結果、１０ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌの被覆率は９０％であった。さらに、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００４８】
［比較例１］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００４９】
［比較例２］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
【００５０】
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第１の層としてＡｌをスパッタリング法により堆積させた。断面ＴＥＭによって平均厚みを測定した結果、２０ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌの被覆率は９５％であった。さらに、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００５１】
以上、実施例および比較例で得られた紫外線発光素子のＡｌ（第１の層）の厚み、Ａｌのｐ−ＧａＮに対する被覆率及び電流１００ｍＡ通電時の駆動電圧の測定結果を表１にまとめた。
【００５２】
【表１】
2017175005.tif 000003
これにより、ｐ−ＧａＮ上に形成したＡｌの平均厚みが０．５ｎｍ〜１０ｎｍの紫外線発光素子は駆動電圧が低減していることが理解される。これは、Ａｌ（第１の層）のｐ−ＧａＮ（ｐ型窒化物半導体層）に対するコンタクト抵抗の低減によるものと考えられる。
【００５３】
［実施例４］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層、さらに第１の層としてＡｌＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
Ｘ線回折により、第１の層のＡｌ組成は６０％であることが分かった。さらに、断面ＴＥＭによって平均厚みを測定した結果、１ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌＧａＮ層の被覆率は７５％であった。
【００５４】
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００５５】
［実施例５］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層、さらに第１の層としてＡｌＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
Ｘ線回折により、製膜した第１の層のＡｌ組成は９５％であることが分かった。さらに、断面ＴＥＭによって平均厚みを測定した結果、１．２ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌＧａＮ層の被覆率は８０％であった。
【００５６】
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００５７】
［実施例６］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層、さらに第１の層としてＡｌＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
Ｘ線回折により、製膜した第１の層のＡｌ組成は５０％であることが分かった。さらに、断面ＴＥＭによって平均厚みを測定した結果、０．８ｎｍであった。また、ｐ−ＧａＮ層に対するＡｌＧａＮ層の被覆率は７０％であった。
【００５８】
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、第２の層としてＩｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
【００５９】
［比較例３］
ＡｌＮ単結晶から得られたＡｌＮ基板上に、ＡｌＮバッファ層、ｎ−ＡｌＧａＮ層、発光層としてのＡｌＧａＮの多重量子井戸構造、ｐ−ＧａＮ層を、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりそれぞれ製膜した。
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ドライエッチングを行い、ｎ−ＡｌＧａＮ層の一部を露出させた。
【００６０】
さらに、レジストパターンによる保護で残留したｎ−ＡｌＧａＮの一部上に、Ｔｉ２０ｎｍ、Ａｌ１５０ｎｍ、Ｎｉ３０ｎｍ、Ａｕ５０ｎｍからなるｎ型電極を蒸着により堆積させた。
次いで、レジストパターンによる保護で残留したｐ−ＧａＮの一部上に、Ｉｎ、Ｏ、Ｓｎからなる透明導電性酸化物を１００ｎｍ、スパッタリング法により堆積させた。
以上、実施例４〜６および比較例３で得られた紫外線発光素子のＡｌＧａＮ層（第１の層）のＡｌ組成、厚み、Ａｌのｐ−ＧａＮに対する被覆率及び電流１００ｍＡ通電時の駆動電圧の測定結果を表２にまとめた。
【００６１】
【表２】
2017175005.tif 000004
【００６２】
これにより、ｐ−ＧａＮ上にＡｌＧａＮ層（第１の層）を形成した紫外線発光素子は駆動電圧が低減していることが理解される。また、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成が６０〜９５％の紫外線発光素子は、特に駆動電圧が低減していることが理解される。これは、ＡｌＧａＮ層（第１の層）のｐ−ＧａＮ（ｐ型窒化物半導体層）に対するコンタクト抵抗の低減によるものと考えられる。
【００６３】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６４】
１０  基板
２０  ｎ型窒化物半導体層
３０  発光層
４０  ｐ型窒化物半導体層
５０  第１の層
６０  第２の層
７０  第３の層
８０  ｐ型電極
９０  ｎ型電極
１００  紫外線発光素子
【図１】
2017175005.tif 000005