JP2015156408A - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】III 族窒化物半導体発光素子の発光効率を向上させること。
【解決手段】ＩｎＧａＮからなる井戸層１２ａ、ＧａＮからなる保護層１２ｂ、ＡｌＧａＮからなる障壁層１２ｃを順に積層した構造を単位として、その単位構造を繰り返し積層したＭＱＷ構造の発光層１２について、保護層１２ｂを次のように形成する。保護層１２ｂは、井戸層１２ａの成長温度と同一の温度で成長させる。保護層１２ｂの成長速度は、井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも速く、１．１倍以下の速さとする。保護層１２ｂの厚さは、次に形成する障壁層１２ｃの成長開始時に５Å以上８Å以下の厚さとなるように形成する。
【選択図】図２
【解決手段】ＩｎＧａＮからなる井戸層１２ａ、ＧａＮからなる保護層１２ｂ、ＡｌＧａＮからなる障壁層１２ｃを順に積層した構造を単位として、その単位構造を繰り返し積層したＭＱＷ構造の発光層１２について、保護層１２ｂを次のように形成する。保護層１２ｂは、井戸層１２ａの成長温度と同一の温度で成長させる。保護層１２ｂの成長速度は、井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも速く、１．１倍以下の速さとする。保護層１２ｂの厚さは、次に形成する障壁層１２ｃの成長開始時に５Å以上８Å以下の厚さとなるように形成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、発光層の構造に特徴を有したIII 族窒化物半導体からなる発光素子の製造方法に関する。特に発光層が井戸層、保護層、障壁層を順に積層した構造を単位としてそれを複数回繰り返し積層したＭＱＷ構造であって、保護層の形成方法に特徴を有するものに関する。
III 族窒化物半導体発光素子の発光層として、ＩｎＧａＮからなる井戸層とＡｌＧａＮからなる障壁層とを順に繰り返し積層させたＭＱＷ構造が広く用いられている。障壁層はＡｌＧａＮであるため、結晶性良く成長させるためには井戸層よりも成長温度を高くする必要がある。そのため、井戸層の形成後に昇温し、その後障壁層を成長させる必要がある。しかし、昇温によって井戸層のＩｎが蒸発してしまい、発光効率の低下や発光波長の変動が生じてしまう。そこで、井戸層と障壁層の間に、井戸層と同じ温度で成長させる保護層を設け、Ｉｎの蒸発を防止している。
特許文献１には、保護層として６ÅのＡｌＧａＮを用いることが記載され、特許文献２には６ÅのＧａＮを用いることが記載されている。また、特許文献３には、保護層としてＩｎＧａＮを用い、保護層の成長速度を井戸層よりも１．５〜５倍速い成長速度とすることが記載されている。また、保護層の次に形成する障壁層の成長開始前の昇温時に保護層を熱分解させ、成長開始時には保護層をほとんど消失させることが記載されている。
保護層の厚さをどのような値とするかは重要な問題である。保護層が薄すぎると、井戸層のＩｎ蒸発防止という機能を果たせなくなり、厚すぎると保護層でキャリアが捕獲されたり再結合してしまい発光効率が低下してしまうからである。
したがって、保護層の形成にあたっては、厚さの制御性を良くする必要がある。従来は成長速度を井戸層の成長速度よりも非常に遅く成長させることで、厚さの制御性を確保していた。しかし、この方法では思うように発光効率を向上させることはできず、返って発光効率を低下させることとなっていた。
発明者らは、その原因を突き止めるべく鋭意研究開発を重ねたところ、井戸層と保護層とで成長速度を変えることによる原料ガスのゆらぎによって、井戸層と保護層の界面の結晶性が悪化してしまうことが原因であるとわかった。
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、発光効率を向上させた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。
Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層、ＧａＮからなる保護層、Ａｌを含むIII 族窒化物半導体からなる障壁層を順に積層した構造を単位として、その単位構造を繰り返し積層したＭＱＷ構造の発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、保護層は、井戸層の成長温度と同一の温度で、井戸層の成長速度の０．５倍よりも速く、１．１倍以下の速さで、ＭＯＣＶＤ法により井戸層上に成長させ、次に形成する障壁層の成長開始時に５Å以上８Å以下の厚さとなるように形成する、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である。
保護層は、次に形成する障壁層の成長開始時に２または３分子層の厚さとなるように形成することが望ましい。つまり、障壁層形成時の昇温に耐えて２または３分子層残る厚さとなるよう形成することが望ましい。保護層を２、３分子層とすることで発光効率をさらに向上させることができる。ここで１分子層はＧａＮのｃ軸格子定数の１／２であり、２分子層は５．１８５Åである。
また、保護層は、井戸層の成長速度の０．７倍以上１．０倍以下の速さで成長させることがより望ましい。発光効率をより向上させることができるためである。井戸層および保護層の成長速度は、Ｇａ原料ガスの供給量によってほぼ決まるため、Ｇａ原料ガスの供給量を井戸層形成時の０．７倍以上１．０倍以下とすることで、保護層の成長速度を上記範囲とすることができる。
さらに望ましいのは、保護層は、Ｇａ原料ガスの供給量を井戸層形成時と同一の量に維持することで、井戸層と同じ速さで成長させることである。井戸層の形成から保護層の形成に移行する際の原料ガスのゆらぎが最小となり、井戸層と保護層との界面の結晶性が最も改善するため、発光効率をより向上させることができる。
障壁層は、井戸層および保護層より高い成長温度とすることが望ましい。障壁層の結晶性が高くなり、発光効率の向上を図ることができるためである。
本発明のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法では、保護層を５Å以上８Å以下として適切な厚さに形成しており、キャリアの閉じ込め効果を向上させることができる。また、保護層の成長速度を井戸層の成長速度の０．５倍よりも速く、１．１倍以下の速さとしているため、井戸層と保護層の界面の結晶品質劣化が抑制される。そのため、III 族窒化物半導体発光素子の発光効率を向上させることができる。
以下、本発明の実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
［素子構造］
図１は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した図である。図１のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、サファイア基板１０と、サファイア基板１０上に位置するｎ型層１１と、ｎ型層１１上に位置する発光層１２と、発光層１２上に位置するｐ型層１３と、ｐ型層１３上の一部領域に位置する透明電極１４と、ｐ電極１５と、ｎ電極１６と、によって構成されたフェイスアップ型の素子である。
図１は、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の構成を示した図である。図１のように、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子は、サファイア基板１０と、サファイア基板１０上に位置するｎ型層１１と、ｎ型層１１上に位置する発光層１２と、発光層１２上に位置するｐ型層１３と、ｐ型層１３上の一部領域に位置する透明電極１４と、ｐ電極１５と、ｎ電極１６と、によって構成されたフェイスアップ型の素子である。
サファイア基板１０は、その主面上にIII 族窒化物半導体を結晶成長させるための成長基板である。主面は、たとえばａ面やｃ面である。サファイア基板１０の表面には光取り出し率を向上させるためにドット状、ストライプ状などの凹凸加工が施されていてもよい。サファイア基板１０以外にも、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｓｉなどの材料の基板を用いてもよい。
ｎ型層１１は、サファイア基板１０の凹凸加工側の表面上にＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介して位置している。また、ｎ型層１１は、サファイア基板１０側から順に、ｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層が積層された構造である。ｎコンタクト層は、たとえばＳｉ濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上のｎ−ＧａＮからなる。ｎコンタクト層はＳｉ濃度の異なる複数の層で構成してもよい。ＥＳＤ層は、たとえばノンドープＧａＮとｎ−ＧａＮを積層した層であり、静電耐圧を高めるための層である。ｎクラッド層は、たとえばＩｎＧａＮとｎ−ＧａＮを交互に繰り返し積層した超格子構造の層である。
発光層１２は、図２に示すように、井戸層１２ａ、保護層１２ｂ、障壁層１２ｃがこの順に積層された構造を単位として、その単位構造が繰り返し積層されたＭＱＷ構造である。繰り返し回数は３〜１０回であり、ｎ型層１１と接する層およびｐ型層１３と接する層は障壁層１２ｃとする。発光層１２全体としての厚さは５００〜７００ｎｍである。
ｐ型層１３は、発光層１２側から順にｐクラッド層とｐコンタクト層が積層された構造である。ｐクラッド層には、ｐ−ＩｎＧａＮとｐ−ＡｌＧａＮが交互に繰り返し積層された超格子構造を用いることができる。ｐ−ＩｎＧａＮのＩｎ組成比は５〜１２％であり、厚さは２ｎｍである。また、ｐ−ＡｌＧａＮのＡｌ組成比は２５〜４０％であり、厚さは２．５ｎｍである。また、ｐコンタクト層はＭｇ濃度が１×１０19／ｃｍ3 以上で厚さが８０ｎｍのｐ−ＧａＮである。ｐコンタクト層はＭｇ濃度の異なる複数の層で構成してもよい。
透明電極１４はＩＴＯからなり、ｐ型層１３表面のほぼ全面に形成されている。透明電極１４の材料にはＩＴＯ以外にも、ＩＺＯ（亜鉛ドープの酸化インジウム）、ＩＣＯ（セリウムドープの酸化インジウム）などを用いることができる。
ｐ電極１５は透明電極１４上に位置している。ｎ電極１６は、溝の底面に露出したｎ型層１１のｎコンタクト層上に位置している。溝は、半導体層（ｎ型層１１、発光層１２、ｐ型層１３）の一部に設けられたものであり、ｐ型層１３表面からｎ型層１１のｎコンタクト層に達する深さである。ｐ電極１５、ｎ電極１６は、ワイヤと接続するパッド部と、パッド部に連続して線状に伸びる配線状部とを有している。
次に、発光層１２の構成の詳細について、図２を参照に説明する。
井戸層１２ａは、ＩｎＧａＮからなる。そのＩｎ組成比は、たとえば発光波長が３８０〜４６０ｎｍとなるような範囲であり、たとえば５〜３０％である。また、井戸層１２ａの厚さは１〜５ｎｍの範囲である。
保護層１２ｂは、ＧａＮ単層からなる。保護層１２ｂの厚さは５Å以上８Å以下である。ここで言う保護層１２ｂの厚さは、保護層１２ｂの形成時の厚さではなく、保護層１２ｂ形成後の昇温後において熱分解せずに残る保護層１２ｂの厚さである。以下、保護層１２ｂの厚さについては特に断りのない限り同様の意味とする。保護層１２ｂの厚さをこのような範囲とすることで、保護層１２ｂにおけるキャリアの再結合やトラップを抑制することができ、発光効率を向上させることができる。保護層１２ｂのより望ましい厚さは２または３分子層とすることである。なお、１分子層はＧａＮのｃ軸の格子定数の１／２であり、２分子層は５．１８５Åである。
障壁層１２ｃは、ＡｌＧａＮからなる。Ａｌ組成比は３〜１０％であり、厚さは１〜１０ｎｍである。障壁層１２ｃのバンドギャップは保護層１２ｂのバンドギャップ以上である。障壁層１２ｃはＡｌＧａＮ単層に限らず、複数の層で構成してもよい。たとえば、Ａｌ組成比の異なる複数の層とすることができる。
［製造工程］
次に、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程について説明する。なお、III 族窒化物半導体の結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用いる。ＭＯＣＶＤ法において用いる原料ガスは、窒素源として、アンモニア（ＮＨ3 ）、Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、Ｉｎ源として、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）、ｎ型ドーピングガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）、キャリアガスとしてＨ2 、Ｎ2 である。もちろん、原料ガスとしてこれら以外の有機金属ガスを使用することも可能である。
次に、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造工程について説明する。なお、III 族窒化物半導体の結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用いる。ＭＯＣＶＤ法において用いる原料ガスは、窒素源として、アンモニア（ＮＨ3 ）、Ｇａ源として、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、Ｉｎ源として、トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、Ａｌ源として、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）、ｎ型ドーピングガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）、キャリアガスとしてＨ2 、Ｎ2 である。もちろん、原料ガスとしてこれら以外の有機金属ガスを使用することも可能である。
まず、サファイア基板１０を用意し、水素雰囲気で加熱して表面のクリーニングを行う。次に、サファイア基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法によって、ＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を形成し、バッファ層上に、ｎコンタクト層、ＥＳＤ層、ｎクラッド層を順に積層してｎ型層１１を形成する。
次に、ｎ型層１１上に、井戸層１２ａ、保護層１２ｂ、障壁層１２ｃをこの順に繰り返し積層してＭＱＷ構造の発光層１２を形成する。
ここで発光層１２の形成工程をより詳しく説明する。
まず、ｎ型層１１上に、ＡｌＧａＮからなる障壁層１２ｃを温度７６５〜９８５℃で形成する。次に、温度を７００〜８５０℃の範囲であって障壁層１２ｃの成長温度よりも低い温度まで降温してＩｎＧａＮからなる井戸層１２ａを形成する。次に、井戸層１２ａ上に、ＧａＮからなる保護層１２ｂを井戸層１２ａと同一の温度で形成する。これにより、井戸層１２ａのＩｎの蒸発を抑制しつつ保護層１２ｂを形成することができる。
この保護層１２ｂの形成において、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）の供給量を、井戸層１２ａ形成時のＴＭＧ供給量の０．５倍よりも多く１．１倍以下とし、他の原料ガスやキャリアガスの供給量はそのままとする。III 族窒化物半導体の成長速度はこのＴＭＧ供給量にほぼ比例するため、保護層１２ｂの成長速度は井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも速く１．１倍以下の成長速度となる。保護層１２ｂの成長速度を０．５倍よりも速く１．１倍以下の範囲で一定とすることで、供給ガスの乱れによる結晶成長の不安定さがなくなり、井戸層１２ａと保護層１２ｂとの界面での結晶品質の劣化が抑制される。その結果、発光効率を向上させることができる。
より望ましい保護層１２ｂの成長速度は、井戸層１２ｂの成長速度の０．７倍以上１．０倍以下とすることである。また、さらに望ましい保護層１２ｂの成長速度は、井戸層１２ａの成長速度と同一とすることである。そのためには、井戸層１２ａの形成時のＴＭＧの供給量をそのまま維持すればよい。保護層１２ｂを井戸層１２ａと同一の成長速度とすれば、保護層１２ｂの結晶成長初期において原料ガスの乱れは最小限となり、井戸層１２ａと保護層１２ｂとの界面での結晶品質の劣化を最も抑制することができる。
また、保護層１２ｂの厚さは、次に形成する障壁層１２ｃの成長開始時に５Å以上８Å以下の厚さとなるように形成する。次工程では、障壁層１２ｃの成長温度を保護層１２ｂよりも高くするために昇温する。この昇温において保護層１２ｂが熱分解して薄くなるため、あらかじめ所望する厚さよりも厚く形成しておくのである。具体的にどの程度厚くしておけばよいかは、保護層１２ｂの分解温度、成長温度などに依存するが、たとえば成長温度９００〜９５０℃の場合、分解速度０．０２〜０．０３Å／ｓｅｃで薄くなるため、その分保護層１２ｂを厚く成長させておけば、次工程の昇温時において保護層１２ｂが一部熱分解したとしても、障壁層１２ｃの成長開始時までに５Å以上８Å以下の厚さの保護層１２ｂが残る。なお、障壁層１２ｃの成長開始時までに残存した保護層１２ｂの厚さは、実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の作製後の保護層１２ｂの厚さでもある。
保護層１２ｂが５Å以上であれば、保護層１２ｂとしての機能を十分に発揮できる厚さであり、８Å以下であれば、保護層１２ｂでのキャリアの再結合やトラップを十分に抑制することができる。そのため、保護層１２ｂを５Å以上８Å以下とすれば、発光効率を向上させることができる。
より望ましい保護層１２ｂの厚さは、次に形成する障壁層１２ｃの成長開始時に２または３分子層の厚さとなるように形成することである。１分子層はＧａＮのｃ軸の格子定数の１／２であり、２分子層は５．１８５Åである。２分子層は、障壁層１２ｃの形成のための昇温時に井戸層１２ａからのＩｎの蒸発を防止するという保護層１２ｂの機能を保持できる最小の厚さであり、保護層１２ｂが最も薄くなるため保護層１２ｂでのキャリアの再結合やトラップの発生も十分に抑制することができる。そのため、保護層１２ｂの厚さを２または３分子層とすることで最も発光効率を高めることができる。
次に、原料ガスの供給を停止して温度を８５０〜９５０℃まで昇温する。この昇温時において、保護層１２ｂは熱分解して次第に薄くなっていくが、保護層１２ｂの厚さが上記の範囲に設定されているため、障壁層１２ｃの成長開始時までに５Å以上８Å以下の保護層１２ｂを残存させることができる。また、保護層１２ｂの存在により、井戸層１２ａからＩｎが蒸発することが防止され、井戸層１２ａのダメージが抑制されるため、発光効率を向上させることができる。
そして、原料ガスの供給を再開して８５０〜９５０℃で保護層１２ｂ上に障壁層１２ｃを形成する。以下同様にして、井戸層１２ａ、保護層１２ｂ、障壁層１２ｃを順次所定回数繰り返し積層する。なお、井戸層１２ａおよび保護層１２ｂの成長温度と、障壁層１２ｃの成長温度との差は、５０℃以上２００℃以下とすることが望ましい。５０℃未満では障壁層１２ｃの結晶性が十分に向上せず、２００℃を越えると井戸層１２ａの結晶性を劣化させてしまう。
このようにして、図２に示された、井戸層１２ａ、保護層１２ｂ、障壁層１２ｃがこの順に積層した３層の構成を単位として、その単位構造を繰り返し積層したＭＱＷ構造の発光層１２を形成する。
次に、発光層１２上にｐクラッド層、ｐコンタクト層を順に積層してｐ型層１３を形成し、ｐ型層１３上の一部領域（次工程の溝を形成しない領域）に、スパッタもしくは蒸着によって透明電極１４を形成する。
次に、透明電極１４の形成されていないｐ型層１３表面をドライエッチングし、ｎ型層１１のｎコンタクト層に達する深さの溝を形成する。なお、先に溝を形成してから後に透明電極１４を形成してもよい。
次に、透明電極１４上に蒸着によってｐ電極１５を形成し、溝の底面に露出したｎ型層１１のｎコンタクト層上に蒸着によってｎ電極１６を形成する。ｐ電極１５とｎ電極１６はどちらを先に形成してもよく、同一材料とする場合には同時に形成してもよい。以上によって図１に示す実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子が製造される。
この実施例１のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、保護層１２ｂの厚さを５Å以上８Å以下とし、保護層１２ｂの成長速度を井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも大きく１．１倍以下としているため、発光効率を向上させることができる。
図３は、保護層１２ｂの厚さとスペクトル半値幅の変化量との関係を示したグラフである。スペクトル半値幅の変化量は、保護層１２ｂの厚さが８Åのときのスペクトル半値幅を基準とした。
図３のように、保護層１２ｂの厚さが５Å以上８Å以下では、スペクトル半値幅の変化量は０で一定であり、スペクトル半値幅は変化していないことがわかった。また、５Å未満では保護層１２ｂの厚さが減少するにつれてスペクトル半値幅の変化量が増大していることがわかった。これは、保護層１２ｂが薄くなりすぎて井戸層１２ａにダメージを与えているためと考えられる。よって、５Å未満では保護層１２ｂがその機能を果たしていない。保護層１２ｂは５Å以上である必要がある。
図４は、保護層１２ｂの厚さと相対光出力の関係を示したグラフである。相対光出力は保護層１２ｂの厚さが５．４Åの場合を基準としている。
図４のように、保護層１２ｂの厚さが４Å未満までは、保護層１２ｂの厚さの増加とともに若干光出力は増加し、４Å以上では光出力は大きく増加した。また、保護層１２ｂの厚さが６Å付近で光出力はピークとなり、６Åを越えるとゆるやかに光出力は減少していった。図４から、保護層１２ｂの厚さを５Å以上８Å以下とすれば、２分子層（＝５．１８５Å）とした場合と比較して同等かそれ以上の光出力を得られることがわかった。
図５は、相対ＴＭＧ供給量と相対光出力の関係を示したグラフである。相対ＴＭＧ供給量は、井戸層１２ａ形成時のＴＭＧ供給量を１として規格化した相対値である。また、相対光出力は、相対ＴＭＧ供給量が０．５の場合の光出力を基準とした値である。相対ＴＭＧ供給量０．５は、従来保護層１２ｂの形成の際に供給されていたＴＭＧ供給量である。なお、ＴＭＧ供給量と井戸層１２ａ、保護層１２ｂの成長速度はほぼ一致している。
図５のように、相対光出力は、相対ＴＭＧ供給量の増加とともに単調にゆるやかに増加していくが、相対ＴＭＧ供給量が１を越えると急激に減少に転じることがわかった。また、相対ＴＭＧ供給量が０．５より大きく１．１以下の範囲では、相対光出力が１．００よりも大きくなり、相対ＴＭＧ供給量を０．５とする従来よりも光出力が向上していることがわかった。つまり、保護層１２ｂの成長速度を、井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも速く１．１倍以下とすることで、従来よりも発光効率を向上させることができた。
また、相対ＴＭＧ供給量が０．７以上１．０以下であれば、相対光出力は１．０１以上となり、より光出力を向上できることがわかった。特に、相対ＴＭＧ供給量を１．０とすれば、つまり、井戸層１２ａ形成時のＴＭＧ供給量を変えずに維持して保護層１２ｂを形成すれば、最も光出力を向上できることがわかった。
このように相対ＴＭＧ供給量が１．０の付近に相対光出力のピークが存在しているのは、保護層１２ｂ形成時のＴＭＧ供給量を井戸層１２ａ形成時のＴＭＧ供給量に近づけることで、井戸層１２ａの形成から保護層１２ｂの形成に切り換える際の原料ガスのゆらぎが抑えられ、井戸層１２ａと保護層１２ｂの界面の結晶品質の劣化が抑制されるためと考えられる。
以上、図３〜５から、保護層１２ｂの厚さを５Å以上８Å以下とし、保護層１２ｂの成長速度を井戸層１２ａの成長速度の０．５倍よりも大きく１．１倍以下とすることで、発光効率を向上できることがわかった。
なお、本発明は実施例１に示した構成のIII 族窒化物半導体発光素子に限るものではなく、ＭＱＷ構造の発光層を有した任意の構成のIII 族窒化物半導体発光素子に対して適用することができる。たとえば、フリップチップ型の発光素子や、成長基板として導電性の材料のものを用いたり、基板をリフトオフするなどして縦方向に導通をとる構造とした発光素子などにも本発明は適用することができる。
また、実施例１では、井戸層１２ａとしてＩｎＧａＮを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体であればよく、Ｓｉなどのｎ型不純物がドープされていてもよい。たとえば、ＡｌＧａＩｎＮを用いることもできる。また、実施例１では障壁層１２ｃとしてＡｌＧａＮを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、Ａｌを含むIII 族窒化物半導体であって、井戸層１２ａよりもバンドギャップの大きい材料であればよい。たとえばＡｌＧａＩｎＮなどを用いることができる。
本発明により製造されるIII 族窒化物半導体発光素子は、照明装置や表示装置などの光源として利用することができる。
１０：サファイア基板
１１：ｎ型層
１２、２２：発光層
１２ａ：井戸層
１２ｂ：保護層
１２ｃ：障壁層
１３：ｐ型層
１４：透明電極
１５：ｐ電極
１６：ｎ電極
１１：ｎ型層
１２、２２：発光層
１２ａ：井戸層
１２ｂ：保護層
１２ｃ：障壁層
１３：ｐ型層
１４：透明電極
１５：ｐ電極
１６：ｎ電極
Claims (5)
- Ｉｎを含むIII 族窒化物半導体からなる井戸層、ＧａＮからなる保護層、Ａｌを含むIII 族窒化物半導体からなる障壁層を順に積層した構造を単位として、その単位構造を繰り返し積層したＭＱＷ構造の発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法において、
前記保護層は、前記井戸層の成長温度と同一の温度で、前記井戸層の成長速度の０．５倍よりも速く、１．１倍以下の速さで、ＭＯＣＶＤ法により前記井戸層上に成長させ、次に形成する前記障壁層の成長開始時に５Å以上８Å以下の厚さとなるように形成する、
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。 - 前記保護層は、次に形成する前記障壁層の成長開始時に２または３分子層の厚さとなるように形成する、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の製造方法。
- 前記保護層は、前記井戸層の成長速度の０．７倍以上１．０倍以下の速さで成長させる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 前記保護層は、Ｇａ原料ガスの供給量を前記井戸層形成時と同一の量に維持することで、前記井戸層と同じ速さで成長させる、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の製造方法。
- 前記障壁層は、前記井戸層および前記保護層より高い成長温度とする、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。
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