專利名稱：Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和其制造方法、以及燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件 的制造方法和燈，特別是，涉及使用低電阻且平坦性優(yōu)異的半導(dǎo)體疊層結(jié) 構(gòu)、驅(qū)動電壓低、元件特性優(yōu)異的ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。本申請主張基于2006年3月24日在日本的專利申請?zhí)卦?006-082473 號的優(yōu)先權(quán)，在這里援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
一直以來，在14i上形成的m族氮化物半導(dǎo)體，作為用于構(gòu)成發(fā)射短波長可見光的發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等的pn接合型結(jié)構(gòu)的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的功能材料而被使用(例如參考專利文獻1)。例 如，在呈現(xiàn)近紫外區(qū)、藍色區(qū)、或綠色區(qū)的發(fā)光的LED中，為了構(gòu)成包層， 使用n型或p型的氮化鎵鋁(組成式AlxGavN: 0SX，Y^1， X+Y-l)(例如， 參考專利文獻2)，為了構(gòu)成發(fā)光層，使用氮化銦鎵(組成式GaYInzN: OSY，ZSl， Y+Z=l)。另外，摻雜有硅(si)等雜質(zhì)的m族氮化物半導(dǎo)體被配置在基板與發(fā)光層 的中間，用于控制電阻值。然而，作為構(gòu)成m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的14M吏用最多的藍寶石 Wi是絕緣體，有熱傳導(dǎo)率低等缺點，所以要求開發(fā)成為藍寶石基板的替 代品的M?，F(xiàn)在，作為藍寶石^L的替代141，有人提出了使用由導(dǎo)電 性和熱傳導(dǎo)率高、與m族氮化物半導(dǎo)體晶格常數(shù)一致的m族氮化物半導(dǎo)體晶體形成的g。另外，作為藍寶石14i的替代M，除了上述的由m族氮化物半導(dǎo)體晶體形成的M之外，有人提出了在由含有藍寶石的異質(zhì)14l組成的基體 上疊層有ni族氮化物半導(dǎo)體層的基板。這樣的基板， 一般來說，在異質(zhì)基 板上疊層的m族氮化物半導(dǎo)體層上，形成了具有作為led功能的疊層結(jié) 構(gòu)。這樣的皿，當(dāng)在異質(zhì)M上制作in族氮化物半導(dǎo)體層的晶體生長方 法，與形成具有l(wèi)ed功能的疊層結(jié)構(gòu)的晶體生長方法不同的情況下是有效 的。 一般來說，作為在異質(zhì)基板上形成ni族氮化物半導(dǎo)體層的方法使用HVPE、 MBE等，作為形成疊層結(jié)構(gòu)的方法^使用MOCVD等。另夕卜，對于疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層的基板而言，在使用由Si、 ZnO 形成的異質(zhì)基&為基體的情況下，可以使之具有導(dǎo)電性。因此，在半導(dǎo)體發(fā)光元件的雙面制作電極，從而制成使電流可上下連通的雙面電極型m族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件是可能的。另外，對于疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層的基板而言，即使在使用藍寶 石！4反等絕緣性皿為基體的情況下，也可以通過使用在形成電極之前剝 離藍寶石J4i的技術(shù)，來實現(xiàn)雙面電極型的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。專利文獻l:特開2000-332364號公才艮 專利文獻2:特開2003-229645號公報 專利文獻3:特公昭55-3834號公報發(fā)明內(nèi)容可是，使用現(xiàn)有的疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層的M，在制造雙面電 極型的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況下，如下所示，實現(xiàn)驅(qū)動電壓低 且元件特性優(yōu)異的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件是困難的。即，在制造雙面電極型ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況下，因為一 旦在m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)形成絕緣性層，電阻值就變高，造成驅(qū) 動電壓上升，所以不能在m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)形成具有絕緣性的 層。但是，如果為了控制電阻值，使摻雜的m族氮化物半導(dǎo)體層在疊層有 m族氮化物半導(dǎo)體層的基板上外延生長，那么就會有在表面出現(xiàn)凹陷、裂縫，造成發(fā)光效率降低等缺點。 一般認為這種缺點的原因是由于作為雜質(zhì)的摻雜劑在m族氮化物半導(dǎo)體層生長初始的層上凝聚的緣故。另外，在使不摻雜的m族氮化物半導(dǎo)體層在疊層有m族氮化物半導(dǎo)體 層的M上外延生長的情況下，表面出現(xiàn)的凹陷、裂縫較少，可以得到良 好的結(jié)晶性。但是，因為不摻雜的m族氮化物半導(dǎo)體層是絕緣性層，所以 造成m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電阻值變高。本發(fā)明鑒于上述狀況，目的是解決上述問題，提供驅(qū)動電壓低、且發(fā) 光效率優(yōu)異的雙面電極型m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，本發(fā)明的目的是使用驅(qū)動電壓低且發(fā)光特性優(yōu)異的m族氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光元件，提供具有優(yōu)異特性的燈。即，本發(fā)明提供以下的發(fā)明。(1) 一種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備半導(dǎo)體疊層 結(jié)構(gòu)、由ffl族氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光層、和分別設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層 結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊碾姌O，所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)至少具備雜質(zhì)層和ni族氮化物半導(dǎo)體層，所述雜 質(zhì)層含有高濃度層和低濃度層，所述高濃度層由含有高濃度的雜質(zhì)原子的 m族氮化物半導(dǎo)體形成，所述低濃度層由含有比所述高濃度層濃度低的雜 質(zhì)原子的m族氮化物半導(dǎo)體形成，在所述ni族氮化物半導(dǎo)體層上依次連續(xù)形成了所述低濃度層和所述高 濃度層。(2) 如(i)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備多個 互相鄰接的所述雜質(zhì)層。(3) 如(i)或(2)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述高濃度層和所述低濃度層的厚度分別為0.5~500nm。(4) 如(i) (3)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述低濃度層的厚度大于或等于所述高濃度層的厚度。(5) 如(i) (4)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，疊層有10~1000層所述雜質(zhì)層。(6) 如(i) (5)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述雜質(zhì)層的總厚度為0.1 ~ 10jim。(7) 如(l) (6)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在 于，所述高濃度層的雜質(zhì)原子的濃度為5xl017~5xl019cm—3。(8) 如(l) (7)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在 于，所述低濃度層的雜質(zhì)原子的濃度為2 x 1019cnT3以下。(9) 如(l) (8)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在 于，所述雜質(zhì)原子是選自硅(Si)、鍺(Ge)、石克(S)、竭(Se)、錫(Sn)、和碲(Te) 中的l種，或是它們之中2種以上的組合。(10) 如(l) ~ (9)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在 于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層由導(dǎo)電性的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體形成。(11) 如(i) (io)的任一項所述的ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征 在于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層是在導(dǎo)電性基體上形成的。(12) 如(ii)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，所述雜質(zhì)層與所述基 體的導(dǎo)電類型相同。這里，所謂雜質(zhì)層與基體的導(dǎo)電類型相同，是指雜質(zhì)層的導(dǎo)電類型是n型時基體的導(dǎo)電類型也是n型，雜質(zhì)層的導(dǎo)電類型是p型時基體的導(dǎo)電類型也是p型。(13) 如(ii)或(i2)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述基體由硅(Si)或氧化鋅(ZnO)形成。(14) 一種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，所述m族氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光元件具備半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)、由m族氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光層、 和分別設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊碾姌O，所述半導(dǎo)體 疊層結(jié)構(gòu)至少具備雜質(zhì)層和m族氮化物半導(dǎo)體層，所述雜質(zhì)層含有高濃度 層和低濃度層，所述高濃度層由含有高濃度的雜質(zhì)原子的m族氮化物半導(dǎo) 體形成，所述低濃度層由含有比所述高濃度層濃度低的雜質(zhì)原子的m族氮 化物半導(dǎo)體形成，其特征在于，在所述m族氮化物半導(dǎo)體層上依次連續(xù)形成所述低濃度層和所述高濃度層。(15) 如(i4)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在 于，通過僅在形成所述高濃度層的工序中摻雜所述雜質(zhì)原子來形成所述雜 質(zhì)層。(16) 如(14)或(15)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，包括在基體上設(shè)置所述m族氮化物半導(dǎo)體層的工序。(17) 如(i6)所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在 于，所述基體有導(dǎo)電性。(18) 如(16)所述的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述基體有絕緣性，該方法包括在所述基體上形成m族氮化物半導(dǎo)體 層之后，除去所述基體的工序。(19) 如(14) ~ (18)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層由氮化鎵系化合物半導(dǎo)體形 成。(20) —種燈，其特征在于，使用了(l) (13)的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。本發(fā)明的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，具備半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)、發(fā)光層、 和分別設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊碾姌O，半導(dǎo)體疊層 結(jié)構(gòu)至少具備由高濃度層和低濃度層形成的雜質(zhì)層、和m族氮化物半導(dǎo)體 層，低濃度層與高濃度層按照該順序在m族氮化物半導(dǎo)體層上連續(xù)形成， 所以可以實現(xiàn)驅(qū)動電壓低且元件特性優(yōu)異的雙面電極型m族氮化物半導(dǎo)體 發(fā)光元件。更詳細地說，在低濃度層是在m族氮化物半導(dǎo)體層上形成的情 況下，表面不容易出現(xiàn)凹陷、裂縫，可以得到良好的結(jié)晶性。另外，通過 在低濃度層上形成高濃度層，使雜質(zhì)層的電阻值降低，有助于降低m族氮 化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電阻。所以，具備雜質(zhì)層、低濃度層與高濃度層按 照該順序在m族氮化物半導(dǎo)體層上連續(xù)形成的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)，作為整體 變得電阻低且平坦性優(yōu)異。因此，本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件驅(qū) 動電壓變低，且具有優(yōu)異的發(fā)光效率。進而，在本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中具備多個互相鄰接的 雜質(zhì)層的情況下，因為在高濃度層上形成低濃度層，所以可以得到用低濃 度層填埋在高濃度層上形成的凹陷和裂縫的效果。所以，形成了具有更加 優(yōu)異的平坦性的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，因為根據(jù)本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，所 述低濃度層與所述高濃度層按照該順序在m族氮化物半導(dǎo)體層上連續(xù)形 成，所以受益于使上述低濃度層的結(jié)晶性提高的效果，和通過高濃度層提 高導(dǎo)電性的效果，可以形成作為整體電阻低且平坦性優(yōu)異的雜質(zhì)層，獲得 驅(qū)動電壓低、且具有優(yōu)異的發(fā)光效率的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，本發(fā)明的燈因為使用了本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件， 所以變得驅(qū)動電壓低、發(fā)光特性優(yōu)異。


圖i是表示一例本發(fā)明的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的示意性剖視圖。圖2是表示圖i所示的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件所具備的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的示意性剖^L圖。圖3是表示構(gòu)成圖i所示的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件所具備的半導(dǎo) 體疊層結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)層的示意性剖視圖。圖4是表示一例本發(fā)明的燈的示意性剖^f見圖。符號說明 i基體2 m族氮化物半導(dǎo)體層 3重復(fù)雜質(zhì)層3a低濃度層 3b高濃度層 5包層 6發(fā)光層6a阻擋層 6b阱層 7p型包層 8 p型接觸層 9n型歐姆電極 10p型歐姆電極 11半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu) 30雜質(zhì)層40 m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件具體實施方式
以下，對于本發(fā)明的實施方案，參照附圖進行說明。但是，本發(fā)明并 不受以下的各種實施方案限制，例如，可以將這些實施方案的構(gòu)成要素彼 此適當(dāng)組合。圖1是表示本發(fā)明的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的一例的示意性剖視圖。另外，圖2是表示圖i所示的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件所具備的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。另外，圖3是表示構(gòu)成圖1所示的ffl族氮 化物半導(dǎo)體發(fā)光元件所具備的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)層的示意性剖浮見圖。在圖1中，符號40表示作為m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的LED芯片， 符號11表示半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11如圖2所示，含有基 體1與m族氮化物半導(dǎo)體層2形成的基板20;和在基板20的m族氮化物 半導(dǎo)體層2上形成的重復(fù)雜質(zhì)層3。另外，在半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)ll上，如圖 l所示，疊層有包層5、發(fā)光層6、阻擋層6a、阱層6b、 p型包層7、 p型 接觸層8。另外，半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的表面?zhèn)?在圖1中為上側(cè))設(shè)有p型 歐姆電極IO，背面?zhèn)?在圖1中為下側(cè))設(shè)有n型歐姆電極9，從而制成雙 面電極型的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40。如圖2所示，在基體l是由導(dǎo)電性材料形成的情況下，基板20是在基 體1上設(shè)置m族氮化物半導(dǎo)體層2而成的，在作為基體1，使用由絕緣性材料形成的基體的情況下，在基體i上形成m族氮化物半導(dǎo)體層2之后，在形成n型歐姆電極9之前除去基體1。在本發(fā)明中，作為疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層2的基體i，可以列舉由熔點較高的、耐熱性的藍寶石(a-Ah03單晶)、氧化鋅(ZnO)、或氧化鎵 鋰(組成式LiGa02)等氧化物單晶材料，珪單晶(Silicon)、立方晶或六方晶 型的碳化硅(SiC)等IV族半導(dǎo)體單晶形成的J^等。另外，作為基體l的材 料，還可以使用磷化鎵(GaP)等m - V族化合物半導(dǎo)體單晶材料。作為疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層2的基體1，優(yōu)選的是由藍寶石形成 的M,但由藍寶石形成基板因為有絕緣性，所以有必要在形成n型歐姆 電極9之前除去。在疊層有m族氮化物半導(dǎo)體層2的基體i有絕緣性的情況下除去基體 1，在可溶解基體l的藥液存在的情況下以濕式進行最為簡便，所以優(yōu)選。 但是，也有時可溶解基體l的藥液不存在、或可溶解基體l的藥水難以處 理。在這樣的情況下有必要剝離基體i。例如，在要剝離藍寶石14i的情 況下，使用準分子激光等將界面熱破壞的剝離方法最為有效。另外，作為由導(dǎo)電性材料形成的基體1，理想地可以使用由Si、 ZnO 形成的基板。在基體1是由導(dǎo)電性材料形成的情況下，優(yōu)選使用發(fā)光層6 發(fā)出的光可以透過的光學(xué)上透明的單晶材料。另夕卜，m族氮化物半導(dǎo)體層2由組成式為AlxGaYlnzNhMa(0^X^1、 0^Y^1、 O^Z^l, JLX+Y+Z=1。符號M表示與氮不同的V族元素，O^a <1。)等的n型m族氮化物半導(dǎo)體形成，優(yōu)選由n型氮化鎵系化合物半導(dǎo) 體形成。作為在基體i上形成m族氮化物半導(dǎo)體層2的方法，可以列舉有機金屬化學(xué)氣相沉積法(簡稱為MOCVD、 MOVPE或OMVPE等)、分子束外 延法(MBE)、卣素氣相生長法、g化物(氫化物)氣相生長法(HVPE法)等氣 相生長方法。除了上述氣相生長方法之外，還可以通過例如蒸鍍、'減射等 物理性的氣相成膜方法，或?qū)ν坎嫉娜芤哼M行熱處理而形成的方法等來形 成。在上述的形成m族氮化物半導(dǎo)體層2的方法中，優(yōu)選通過MBE法、HVPE法來形成。此外，在基體i、與在基體i上形成的冚族氮化物半導(dǎo)體層2之間有 晶格4晉配的情況下，優(yōu)選緩和晶格縉配，使由結(jié)晶性優(yōu)異的m族氮化物半 導(dǎo)體層2形成的緩沖層介于基體i與in族氮化物半導(dǎo)體層2之間來疊層。緩沖層可以由例如氮化鋁鎵(組成式AlxGaYN: 0^X，Y^1, X+Y二l)等構(gòu) 成。另外，在構(gòu)成J4120的m族氮化物半導(dǎo)體層2上形成的重復(fù)雜質(zhì)層3 如圖3所示，具備由互相鄰接設(shè)置的高濃度層3b與低濃度層3a形成的多 個雜質(zhì)層30。重復(fù)雜質(zhì)層3如圖3所示，通過具備多個互相鄰接的雜質(zhì)層 30，而形成了高濃度層3b與低濃度層3a交替疊層的狀態(tài)。另外，如圖3 所示，在雜質(zhì)層30中，使緊貼在m族氮化物半導(dǎo)體層2的上面形成的層 3c為低濃度層3a，使低濃度層3a和高濃度層3b按照該順序在m族氮化物 半導(dǎo)體層2上連續(xù)形成。高濃度層3b是由含有高濃度的雜質(zhì)原子的ffl族氮化物半導(dǎo)體形成的。 另外，低濃度層3a是由含有比高濃度層3b濃度低的雜質(zhì)原子的m族氮化 物半導(dǎo)體形成的。作為構(gòu)成高濃度層3b和低濃度層3a的m族氮化物半導(dǎo)體，可以使用 組成式為(AlxBYlnzGaLx—Y.z)NLijPiAsj(0^X^1, O^Y^l, O^Z^l, 0^j <1， OSi〈l)等的半導(dǎo)體。圖3所示的重復(fù)雜質(zhì)層3可以利用有才幾金屬化學(xué)氣相沉積法(簡稱為 MOCVD、 MOVPE或OMVPE等)、分子束外延法(MBE)、卣素氣相生長 法、卣化物(氫化物)氣相生長法等氣相生長方法來形成。其中優(yōu)選MOCVD 法。在MOCVD法中，作為載氣可以使用氫氣(H2)或氮氣(N2),作為m族 原料，Ga源可以使用三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)，作為Al源可以 使用三甲基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)，作為In源可以使用三曱基錮(TMI) 或三乙基銦(TEI)，作為氮源可以使用氨(NBb)或肼(N2H4)等。另夕卜，在MOCVD法中，優(yōu)選在m族氮化物半導(dǎo)體層2上使符合目的的m族氮化物半導(dǎo)體層在900 ~ 1250匸的溫度范圍內(nèi)生長。另外，在m族氮化物半導(dǎo)體層2上形成重復(fù)雜質(zhì)層3的情況下，首先緊貼在m族氮化物半導(dǎo)體層2的上方形成低濃度層3a，在低濃度層3a上 形成高濃度層3b。在將成為高濃度層3b和低濃度層3a的ffl族氮化物半導(dǎo) 體層的氣相生長時，通過改變作為雜質(zhì)的摻雜源對氣相生長反應(yīng)體系的供 給量，來形成高濃度層3b和低濃度層3a。例如，不向氣相生長反應(yīng)體系供給雜質(zhì)摻雜源，從而形成沒摻雜的層， 即雜質(zhì)原子濃度為零的低濃度層3a，然后向氣相生長反應(yīng)體系瞬間供給大 量雜質(zhì)摻雜源，形成含有高濃度的雜質(zhì)原子的高濃度層3b。這種情況下， 僅在形成高濃度層3b的工序中通過摻雜雜質(zhì)原子形成雜質(zhì)層30。另外，可以將V/m族原料比率等生長條件調(diào)整為適合低濃度層3a的 條件，使雜質(zhì)原子濃度為低濃度的低濃度層3a生長，然后暫時中斷生長， 將V/ni族原料比率等生長條件調(diào)整為適合高濃度層3b的條件，使雜質(zhì)原 子濃度為高濃度的高濃度層3b生長。這樣，如果在將成為高濃度層3b和低濃度層3a的m族氮化物半導(dǎo)體 層的氣相生長時使雜質(zhì)摻雜源對氣相生長反應(yīng)體系的供給量經(jīng)時地增減， 如圖3所示，就連續(xù)形成了高濃度層3b與低濃度層3a，可以周期性地交 替形成雜質(zhì)原子濃度不同的高濃度層3b和低濃度層3a。此外，如圖3所示，使在雜質(zhì)層30中的緊貼在m族氮化物半導(dǎo)體層2 的上方形成的層3c為低濃度層3a。通過預(yù)先緊貼在m族氮化物半導(dǎo)體層2 的上方形成低濃度層3a，來形成雜質(zhì)層30，可以防止在表面發(fā)生龜裂、凹 陷。作為高濃度層3b和低濃度層3a含有的雜質(zhì)原子的摻雜劑，既可以是 p型又可以是n型。但是，因為在ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中多采取在 最表面形成p型層的結(jié)構(gòu)，所以n型的雜質(zhì)層多在靠近基敗的一側(cè)形成， 作為在M 20的ffl族氮化物半導(dǎo)體層2上形成的重復(fù)雜質(zhì)層3優(yōu)選是n 型的雜質(zhì)層。作為n型雜質(zhì)，可以4吏用硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、 ^琉(S)、 Se(竭)、和Te(碲)等。作為原料，可以利用各元素的氫化物，例如珪烷(SiH4)、乙硅烷 (SiH6)、鍺烷(GeHU)、硫化氫(EbS)、硒化氫(H2Se)、碲化氫(H2Te)等，以 及各元素的有機化合物，例如四甲^i:((CH3)4Si)、四乙基珪(((:2115)481)、 四甲基鍺((CH3)4Ge)、四乙基鍺((C2Hs)4Ge)、 二乙基竭((C2Hs)2Se)、 二異丙 基竭((C3H7)2Se)、 二乙基^L醚((C2Hs)2S)、 二異丙基硫醚(((:3117)28)、四曱基 錫((CEb)4Sn)、四乙基錫((C2Hs)4Sn)、 二甲基碲((CH3)2Te) 、 二乙基碲 ((C2Hs)2Te)等。另外，在MBE法中，單質(zhì)(金屬)也可以作為摻雜源使用。 另外，作為p型雜質(zhì)，可以4吏用鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋅(Zn)等。作為原料，可以使用各元素的有機化合物，例如，二環(huán)戊二烯基鎂((CsHK))2Mg)、二甲基二環(huán)戊二烯基鎂((CsH10)2Mg)四乙基硅((C2Hs)4Si) 、 二甲基鋅 ((CEb)2Zn)等。另外，在MBE法中，單質(zhì)(金屬)也可以作為摻雜源使用。 另外，高濃度層3b的雜質(zhì)原子的濃度優(yōu)選為5 x 10"cnT3 ~ 5 x 1019cm3，更優(yōu)選為1 x 1018cm 3 ~ 3 x 1019cnT3，特別優(yōu)選為3 x 1018cm 3 ~ 2 x 1019cm3。如果高濃度層3b的雜質(zhì)原子的濃度不足5x 1017cm-3,那么重復(fù)雜質(zhì) 層3整體的電阻就變高，難以得到順向電壓低的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元 件40。另一方面，如果高濃度層3b的雜質(zhì)原子的濃度超過5xlO"cnT3， 高濃度層3b中的載流子濃度就變成了超過大概(3 4)x 1019 -3的濃度。 因為如果超過該栽流子濃度來摻雜雜質(zhì)原子，則在高濃度層3b表面的龜 裂、凹陷的密度就會急劇增加，所以不優(yōu)選。此夕卜，高濃度層3b的雜質(zhì)原子的濃度在重復(fù)雜質(zhì)層3整體中可以未必 是相同的，可以各雜質(zhì)層30連續(xù)地或不連續(xù)地變化。另外，在每個高濃度 層3b內(nèi)部雜質(zhì)原子的濃度也可以變化。進而，雜質(zhì)元素可以不是l種，可 以將2種以上的元素進行組合。另外，低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度，是比高濃度層3b的雜質(zhì)原子 的濃度低的濃度，并且，優(yōu)選為2xl019cm-3以下。因為如果低濃度層3a 的雜質(zhì)原子的濃度超過2 x 1019Cm—3，則在低濃度層3a的表面的龜裂、凹 陷的密度就會急劇增加，所以不優(yōu)選。低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度優(yōu)選為1 x 1019cm 3以下，特別優(yōu)選為5 x 1018cm-3以下。另外，低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度越低越好，優(yōu)選在使低濃度層 3a生長時故意地不摻雜。為了使低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度為低濃度， 優(yōu)選將低濃度層3a制成由不摻雜的m族氮化物半導(dǎo)體形成的層的情況，從 而完全填埋在高濃度層3b的表面出現(xiàn)的龜裂、凹陷的效果進一步提高，得 到表面更加平坦的雜質(zhì)層30。此外，因為低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度 低，載流子濃度越低電阻值越高，所以優(yōu)選使低濃度層3a的厚度較薄。另外，與高濃度層3b—樣，低濃度層3a的雜質(zhì)原子的濃度在半導(dǎo)體 層整體中可以未必是相同的，也可以各雜質(zhì)層30連續(xù)地或不連續(xù)地變化。 另夕卜，在每個低濃度層3a內(nèi)部雜質(zhì)原子的濃度也可以變化。進而，雜質(zhì)元 素可以不是l種，可以將2種以上的元素組合。雜質(zhì)原子的濃度和元素的種類可以通過例如用二次離子質(zhì)鐠法(SIMS) 測定來確認。二次離子質(zhì)譜法是通過向試樣表面照射一次離子，對離子化 飛出的元素進行質(zhì)量分析的方法，可以觀察并定量特定元素的深度方向的濃度分布。即使對于在m族氮化物半導(dǎo)體層中存在的雜質(zhì)元素，通過二次離子質(zhì)譜法來確認也是有效的。另外，通過二次離子質(zhì)譜法來確認雜質(zhì)原 子的濃度和元素的種類時，還可以計算出各層的厚度。另外，高濃度層3b的膜厚度12適宜為0.5nm~500nm。優(yōu)選為2nm ~ 200nm，更優(yōu)選為3nm ~ 50nm。如果高濃度層3b的膜厚度t2不足0.5nm, 在整個重復(fù)雜質(zhì)層3中的雜質(zhì)摻雜量就不充分，造成高電阻化。相反，如 果高濃度層3b的膜厚度t2超過500nm，就不能用低濃度層3a充分填埋在 高濃度層3b的表面形成的龜裂、凹陷，雜質(zhì)層30的平坦性變差。另外， 如果為了填埋高濃度層3b表面的龜裂、凹陷而使低濃度層3a的膜厚度^ 充分地厚，作為整個重復(fù)雜質(zhì)層3的電阻值就會變高。另外，低濃度層3a的膜厚度h與高濃度層3b—樣，優(yōu)選為0.5nm 500nm，更優(yōu)選為2nm ~ 200nm，特別優(yōu)選為3nm ~ 50nm。如果低濃度層 3a的膜厚度t,不足0.5nm，就不能充分填埋在高濃度層3b上形成的龜裂、 凹陷，雜質(zhì)層30的平坦性受損。另外，如果低濃度層3a的膜厚度t,超過500nm,就會造成作為整個重復(fù)雜質(zhì)層3的電阻值高電阻化，對于得到順 向電壓(Vf)或閾值電壓(Vth)低的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40是不利的。 另外，設(shè)置有互相鄰接的高濃度層3b與低濃度層3a的雜質(zhì)層30的膜 厚度t3適宜為lnm ~ 1000nm。優(yōu)選為4nm 400nm，更優(yōu)選為6nm ~ 100nm。如果雜質(zhì)層30的膜厚度t3超過1000nm，那么或者不能抑制形成 龜裂和凹陷，或者造成整個重復(fù)雜質(zhì)層3高電阻化。另外，在雜質(zhì)層30 的膜厚度t3不足lmn的情況下，必須頻繁地改變雜質(zhì)原子的供給量，操作 效率低下。另外，在各個雜質(zhì)層30中高濃度層3b的膜厚度t2比低濃度層3a的 膜厚度h厚的情況下，對抑制龜裂和凹陷不充分，不能得到充分的平坦性。 另 一方面，在各個雜質(zhì)層30中低濃度層3a的膜厚度^與高濃度層3b的膜厚度t2相同或比高濃度層3b的膜厚度t2厚的情況下，平坦性變得良好。所以優(yōu)選低濃度層3a的膜厚度t,大于等于高濃度層3b的膜厚度t2。另外，重復(fù)雜質(zhì)層3的整體層厚度t5優(yōu)選為0.1jira 10nm，更優(yōu)選為 0.3|iim~5nm，特別優(yōu)選為0.5jun~3nm。如果重復(fù)雜質(zhì)層3的層厚度t5 不足O.ljim， m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的順向電壓就變高。另外，即 使使重復(fù)雜質(zhì)層3的厚度ts為超過10jim的厚度，得到的效果差別也不大， 僅僅是成本上升。由上述各雜質(zhì)層30的厚度h和重復(fù)雜質(zhì)層3整體的厚度ts推算，疊 層雜質(zhì)層30的疊層數(shù)優(yōu)選為1 ~ 10000，更優(yōu)選為10 ~ 1000，特別優(yōu)選為 20 ~ 200。例如，在形成含有厚度10nm的高濃度層3b和厚度10nm的低 濃度層3a的雜質(zhì)層30的情況下，使雜質(zhì)層30疊層100層，形成總計厚度 為2nm的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)體11。另外，如圖1所示，在半導(dǎo)體疊層體結(jié)構(gòu)11的重復(fù)雜質(zhì)層3上形成有 包層5。在包層5上依次形成含有阻擋層6a與阱層6b的多量子阱結(jié)構(gòu)的 發(fā)光層6、 p型阱層7、和接觸層8。作為這些各層，不僅僅是圖1所示的結(jié)構(gòu)，用AlxGaylnzN^Ma (OSXSl、 OSYSl、 OSZSl，且X+Y+Z-1。符號M表示與氮不同的V主族元素，0Sa<l。)表示的各種組成的單量子阱結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)等 的發(fā)光層已經(jīng)被人們所知，可以沒有任何限制地使用這些發(fā)光層。另外，對于用于構(gòu)成雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)光部分的p型m族氮化物半導(dǎo)體而言，摻雜了 Mg、Zn等p型摻雜劑的用上述組成式表示的各種組成已經(jīng)祐人們所知， 可以沒有任何限制地使用它們。另外，如圖1所示，通過在接觸層8n的上面設(shè)置p型歐姆電極10， 在與基體1的ffl族氮化物半導(dǎo)體層2相反一側(cè)的面(下面)上設(shè)置n型歐姆 電極9,制成了雙面電極型的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40。在本發(fā)明中，們所知各種構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。另外，對于它們的制造方法，也可以沒有任何限 制地使用真空蒸鍍法、濺射法、光刻方法等公知的方法。圖4是表示一例本發(fā)明的燈的示意性剖視圖。圖4所示的燈，是具備 圖1所示的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的4皮稱為最高包裝(top package) 類型的燈，將p型歐姆電極10—側(cè)作為發(fā)光面。在圖4中，符號22表示引線框，符號23表示反射器，符號24表示由 含有硅酸鹽熒光體的玻璃環(huán)氧樹脂形成的熒光樹脂，25表示由玻璃環(huán)氧樹 脂形成的密封樹脂。如圖4所示，將ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的n型歐姆電極9固定 在引線框22的一側(cè)的接線22a上，同時使其連通。另外，在m族氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光元件40的p型歐姆電極10的上面形成了焊盤12。焊盤12具有 Au/Ti/Al/Ti/Au5層結(jié)構(gòu)(厚度分別為50/20/10/100/200nm)，通過金屬線21 與另 一側(cè)的接線22a焊接在一起。圖4所示的燈使用了圖1所示的本發(fā)明的雙面電極型的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40，可以使用歷來公知的方法制造。具體地說，例如，可以 通過將m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40放置在引線框22上，使用由AuSn 形成的共晶焊糊等，將m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的n型歐姆電極9 在2根接線22a中的一根上固定，通過介由焊盤12和金屬線21，將m族 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的p型歐姆電極10與接線22的另一根M，然后注入熒光樹脂24并進行熱處理使之固化，再用密封樹脂25將反射器23 整體密封，從而制作出圖4所示的燈。以下通過實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例1準備作為Si(lll)皿的基體l，在基體1上介由由A1N形成的緩沖層， 使用減壓MBE法形成由摻雜了 Si的GaN形成的n型m族氮化物半導(dǎo)體 層2,從而獲得了^20。接著在M20的ffl族氮化物半導(dǎo)體層2上，經(jīng)如下所示操作，形成圖 3所示的重復(fù)雜質(zhì)層3，獲得了圖2所示的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11。為了形成重復(fù)雜質(zhì)層3，首先在MOCVD裝置內(nèi)導(dǎo)入基板20，放置在 半導(dǎo)體用高純度石墨制成的基座上，該基座被高頻(RF)感應(yīng)加熱式加熱器 加熱至成膜溫度。然后，在不銹鋼制的氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)通入氮氣，將爐 內(nèi)進行了吹掃。接著，使氮氣在氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)流通8分鐘，然后開動感應(yīng)加熱式 加熱器，將基敗20的溫度在10分鐘內(nèi)從室溫升溫到600。C。接著，將基 板20的溫度保持在600。C不變，通入氫氣和氮氣，使氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)的 壓力為1.5xlO"帕斯卡(Pa)。在該溫度和壓力下放置2分鐘，熱清洗基體l 的表面，在熱清洗結(jié)束后，停止對氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)供給氮氣。繼續(xù)供給 氫氣。接著，向氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)供給氨(NH3)氣，經(jīng)過4分鐘，然后一邊繼 續(xù)通入氨氣， 一邊將基座的溫度上升到1120°C，通過通入18秒鐘TMG， 在不向氣相生長反應(yīng)體系供給雜質(zhì)摻雜源的情況下使由不摻雜的GaN形 成的低濃度層3a生長。然后， 一邊繼續(xù)通入TMG和氨氣， 一邊通入18 秒鐘四甲基鍺((CH3)4Ge)，使由含有鍺(Ge)作為雜質(zhì)原子的GaN形成的高 濃度層3b生長。并且，通過將上述使低濃度層3a生長的工序，與使高濃度層3b生長 的工序連續(xù)交替重復(fù)進行100次，從而形成了圖3所示的重復(fù)雜質(zhì)層3，其具備多個設(shè)置了互相鄰接的高濃度層3b與低濃度層3a的雜質(zhì)層30。 將這樣得到的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11用二次離子質(zhì)譜法(SIMS)分析，結(jié)果高濃度層3b的厚度為10nm，低濃度層3a的厚度為10nm。另外根據(jù)SIMS分析的結(jié)果，高濃度層3b中雜質(zhì)原子的濃度為1.2 x 1019cm—3，低濃度層3a中雜質(zhì)原子的濃度為1 x 1018cm—3 此外，SIMS分析的測定^Ht是，使用Cs+作為一次離子源，使加速電壓為14.5keV， 4吏離子電流為40nA。另外，4吏光柵范圍為lOO^im2,分析范圍設(shè)為30nm2。另外，得到的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的重復(fù)雜質(zhì)層3利用霍爾效應(yīng)測定的 載流子濃度為7 x 1018Cm—3。另夕卜，用光學(xué)顯微鏡觀察重復(fù)雜質(zhì)層3的表面， 結(jié)果可以確i人是凹陷密度為200個/cm2以下的非常平坦的面。另夕卜，基板20的厚度為80nm，半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11整體的厚度為82nm.接著，在這樣得到的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的重復(fù)雜質(zhì)層3上，在1060 。C下，通過將不摻雜n型Ino.o3Gao.97N進行疊層，形成了包層5。該包層5 以三乙基鎵(TEG)為鎵源，以三甲基錮(TMI)為銦源，使它們生長來獲得， 層厚度為12.5nm。接著，使半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的溫度為730"C,在包層5上設(shè)置了具有 5周期結(jié)構(gòu)的多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層6，所述發(fā)光層6含有由GaN形成的 阻擋層6a、與由In。.25Gao.7sN形成的阱層6b。首先使包層5與阻擋層6a 接合起來來設(shè)置多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層6。此外，阻擋層6a通過以三乙基鎵(TEG)為鎵源，在非摻雜的情況下使 之生長來形成。使阻擋層6a的層厚度為8nm。另外，阱層6b通過以三乙 基鎵(TEG)為鎵源、以三甲基銦(TMI)為銦源，在非摻雜的情況下使之生長 來形成。使阱層6b的層厚度為2.5nm。接著，在發(fā)光層6上形成了由摻雜有鎂(Mg)的p型Alo.07Gao.93N形成 的p型包層7。得到的p型包層7的層厚為10nm。進而，在p型包層7 上形成了由摻雜有Mg的p型GaN形成的接觸層8。 Mg的摻雜源使用了 二環(huán)戊二烯基鎂。此外，添加Mg使得接觸層8的電子空穴(electron hole )濃度為8 x 1017cm-3。使p型GaN接觸層8的層厚為100nm。在接觸層8的生長結(jié)束后，停止對感應(yīng)加熱式加熱器通電，用約20 分鐘將疊層有直到接觸層8的各層的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的溫度降至室溫。 降溫中使氣相生長反應(yīng)爐內(nèi)的氣氛僅為氮氣。然后，確認疊層有直到接觸 層8的各層的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11的溫度降至室溫，從氣相生長反應(yīng)爐取出 到外部。接觸層8即使不進行用于將p型栽流子(Mg)電活化的退火處理， 在該時刻也已經(jīng)顯示p型的傳導(dǎo)性。接著，使用光刻技術(shù)，在與基體l的m族氮化物半導(dǎo)體層2相反一側(cè) 的面(下面)上形成了由ITO構(gòu)成的n型歐姆電極9。另外，在接觸層8的 表面，使用真空蒸鍍方法、光刻方法等，形成了由ITO構(gòu)成的p型歐姆電 極10。然后，在p型歐姆電極10的上面，形成了由Au/Ti/Al/Ti/Au5層結(jié)構(gòu) (厚度分別為50/20/10/100/200nm)形成的焊盤12。然后，用劃片機切割成200nm見方的正方形，獲得了在圖l所示的IE 族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40上形成有焊盤12的LED芯片。然后，如圖4所示，將III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40放置在引線框 22上，使用由AuSn形成的共晶焊糊，將III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40 的n型歐姆電極9固定在2根接線22a中的一根上，通過介由焊盤12和金 屬線21將ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的p型歐姆電極10與另 一根接線 22a接合，利用引線框22使得對m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的元件驅(qū) 動電流為可流通狀態(tài)。并且，通過介由引線框22在n型和p型歐姆電極9、 IO之間順向流 通元件驅(qū)動電流。使順向電流為20mA時的順向電壓為3.2V。另外，流通 了 20mA的順向電流時發(fā)射的藍色區(qū)發(fā)光的中心波長為460nm。另外，使 用一般的積分球測定的發(fā)光強度達到了 10mW，可以確認得到了高強度的 發(fā)光。然后，如圖4所示，在反射器23內(nèi)注入由含有硅酸鹽熒光體的玻璃環(huán) 氧樹脂形成的熒光樹脂24,在150度的退火爐中保持6小時進行熱處理使之固化。此夕卜，根據(jù)預(yù)先進行的實驗，使得熒光樹脂24中的熒光體的量為 受構(gòu)成燈的LED芯片所發(fā)出的光'^JC時可呈現(xiàn)白色的量。另夕卜，使熒光樹 脂24固化時出現(xiàn)熒光體沉淀，焚光體的分布變成了在越接近芯片的區(qū)域越 多的分布。將熒光樹脂24固化后，再次在熒光樹脂24上注入密封樹脂25 而成型，通過將反射器23整體密封從而得到了圖4所示的燈。在這樣獲得的燈中，通過介由引線框22在n型和p型歐姆電極9、 10 之間順向流通元件驅(qū)動電流。流通20mA的順向電流時的發(fā)射光是白光。 另外，發(fā)光的效率達到了 701m/W，可以確認為良好。 比較例1除了使由均勻地含有鍺(Ge)的GaN形成的層生長，代替在實施例1中 制造的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件40的重復(fù)雜質(zhì)層3之夕卜，其它與實施例i同樣地制造了m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。將在比較例1中獲得的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)與實施例1同樣地利用二次離 子質(zhì)譜法(SIMS)分析，結(jié)果由含有鍺(Ge)的GaN形成的層的厚度為 2000nm，雜質(zhì)原子的濃度為1.2 x 10"cnT3。另外，對得到的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)11中的由含有鍺(Ge)的GaN形成的 層利用霍耳效應(yīng)進行測定的載流子濃度為1.2 x 1019cm-3。另外，用光學(xué)顯 微鏡觀察由含有鍺(Ge)的GaN形成的層的表面，結(jié)果是出現(xiàn)了裂縫。另外，與實施例1同樣地測定了順向電壓和發(fā)光強度，結(jié)果是，順向 電壓與實施例1同樣為3.2V,但發(fā)光強度為0.4mW，只得到了比實施例1 強度低的發(fā)光。工業(yè)可利用性本發(fā)明可以在m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、m族氮化物半導(dǎo)體的制造 方法和燈中應(yīng)用，特別是可以在使用低電阻且平坦性優(yōu)異的半導(dǎo)體疊層結(jié) 構(gòu)、驅(qū)動電壓低、元件特性優(yōu)異的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，具備半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)、由III族氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光層、和分別設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊碾姌O，其特征在于，所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)至少具備雜質(zhì)層和III族氮化物半導(dǎo)體層，所述雜質(zhì)層含有高濃度層和低濃度層，所述高濃度層由含有高濃度的雜質(zhì)原子的III族氮化物半導(dǎo)體形成，所述低濃度層由含有濃度比所述高濃度層低的雜質(zhì)原子的III族氮化物半導(dǎo)體形成，在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上依次連續(xù)形成有所述低濃度層和所述高濃度層。
2. 如權(quán)利要求i所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具 備多個互相鄰接的所述雜質(zhì)層。
3. 如權(quán)利要求i或2所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述高濃度層和所述低濃度層的厚度分別為0.5 ~ 500nm。
4. 如權(quán)利要求i~3的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其 特征在于，所述低濃度層的厚度大于或等于所述高濃度層的厚度。
5. 如權(quán)利要求i~4的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，疊層有10 ~ 1000層所述雜質(zhì)層。
6. 如權(quán)利要求i~5的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述雜質(zhì)層的總厚度為0.1 ~ 10nm。
7. 如權(quán)利要求i~6的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述高濃度層的雜質(zhì)原子的濃度為5 x 1017 ~ 5 x 1019cm-3。
8. 如權(quán)利要求1~7的任一項所述的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其 特征在于，所述低濃度層的雜質(zhì)原子的濃度為2 x 1019cm-3以下。
9. 如權(quán)利要求1~8的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述雜質(zhì)原子是選自硅(Si)、鍺(Ge)、硫(S)、竭(Se)、錫(Sn)、 和碲(Te)中的1種，或它們之中2種以上的組合。
10. 如權(quán)利要求i ~ 9的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其 特征在于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層由導(dǎo)電性的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體形 成。
11. 如權(quán)利要求i~io的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件， 其特征在于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層是在導(dǎo)電性基體上形成的。
12. 如權(quán)利要求ii所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，所述雜質(zhì)層與 所述基體的導(dǎo)電類型相同。
13. 如權(quán)利要求ii或12所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，所述基體由硅(Si)或氧化鋅(ZnO)形成。
14. 一種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，所述m族氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光元件具備半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)、由m族氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光層、 和分別設(shè)置在所述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊碾姌O，所述半導(dǎo)體 疊層結(jié)構(gòu)至少具備雜質(zhì)層和m族氮化物半導(dǎo)體層，所述雜質(zhì)層含有高濃度 層和低濃度層，所述高濃度層由含有高濃度的雜質(zhì)原子的m族氮化物半導(dǎo) 體形成，所述低濃度層由含有比所述高濃度層濃度低的雜質(zhì)原子的m族氮 化物半導(dǎo)體形成，其特征在于，在所述m族氮化物半導(dǎo)體層上依次連續(xù)形成所述低濃度層和所述高濃 度層。
15. 如權(quán)利要求i4所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其 特征在于，通過僅在形成所述高濃度層的工序中摻雜所述雜質(zhì)原子來形成 所述雜質(zhì)層。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方 法，其特征在于，包括在基體上設(shè)置所述m族氮化物半導(dǎo)體層的工序。
17. 如權(quán)利要求i6所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其 特征在于，所述基體有導(dǎo)電性。
18. 如權(quán)利要求i6所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其 特征在于，所述基體有絕緣性，該方法包括在所述基體上形成m族氮化物 半導(dǎo)體層之后，除去所述基體的工序。
19. 如權(quán)利要求14 ~ 18的任一項所述的m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的 制造方法，其特征在于，所述m族氮化物半導(dǎo)體層由氮化鎵系化合物半導(dǎo) 體形成。
20. —種燈，其特征在于，使用了權(quán)利要求1~13的任一項所述的ffl族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明提供驅(qū)動電壓低、且發(fā)光效率優(yōu)越的雙面電極型的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。這樣的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件是，其半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)至少具備雜質(zhì)層30和III族氮化物半導(dǎo)體層2，所述雜質(zhì)層30含有高濃度層3b和低濃度層3a，所述高濃度層3b由含有高濃度雜質(zhì)原子的III族氮化物半導(dǎo)體形成，所述低濃度層3a由含有比高濃度層3b濃度低的雜質(zhì)原子的III族氮化物半導(dǎo)體形成，低濃度層3a與高濃度層3b依次在III族氮化物半導(dǎo)體層2上連續(xù)形成。
文檔編號H01L21/205GK101405876SQ20078000978
公開日2009年4月8日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者三木久幸, 酒井浩光 申請人:昭和電工株式會社