專利名稱：：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
：使用以氮化鎵(GaN)為首的III-V族氮化物半導(dǎo)體材料(AlxGayIni.x.yN(0《x《l、0《y《l)制造的藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器，是用于通過光盤裝置實現(xiàn)超高密度記錄的關(guān)鍵器件，現(xiàn)在正達(dá)到實用水平。藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光器的高輸出化，不僅使光盤的高速寫入成為可能，而且還是向激光顯示器的應(yīng)用等開拓新的
技術(shù)領(lǐng)域：
所需的技術(shù)。過去，如專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2等公開的，作為氮化物半導(dǎo)體的基板使用藍(lán)寶石基板。使用藍(lán)寶石基板的情況下，為了緩和與氮化物半導(dǎo)體晶體的晶格不匹配和熱膨脹系數(shù)不匹配引起的變形，進(jìn)行在藍(lán)寶石基板上形成含Al原子的AlGaN類緩沖層。最近，在替代藍(lán)寶石基板使用的GaN基板上，制作由氮化物半導(dǎo)體形成的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的情況下，通常在生長的初期過程，形成GaN類的同質(zhì)生長層。使用氮化物半導(dǎo)體材料制作藍(lán)紫色發(fā)光元件的情況下，在有源層中使用的InGaN類晶體中的InN容易熱分解。由此，通常進(jìn)行在以約IOO(TC使不含In原子的GaN或AlGaN類基底層生長后，中斷此生長，使溫度降至80(TC左右。在進(jìn)行這樣的生長的中斷時，可知在GaN或AlGaN類基底層產(chǎn)生表面粗糙。為此提案出預(yù)先形成分解溫度比GaN層高的A1N層(特別是A1原子為10%以上的AlGaN基底層)作為平坦性維持層，抑制生長中斷引起的表面粗糙，制作高品質(zhì)的InGaN類晶體的方法(專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)4中公開有，在基板上制作由氮化物半導(dǎo)體形成的n型涂層和有源層的情況下，越接近有源層越使n型摻雜物濃度下降。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，從電極注入的載流子也一樣變得容易擴(kuò)散，能夠制造在寬區(qū)域中均勻地發(fā)光的發(fā)光二極管(LED)。專利文獻(xiàn)1:JP特開2002-252177號公報專利文獻(xiàn)2:JP特開平10-150245號公報專利文獻(xiàn)3:JP特開2000-156544號公報專利文獻(xiàn)4:JP特許第2785254號說明書
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)專利文獻(xiàn)4所述的技術(shù)，盡管使得從電極注入的載流子擴(kuò)散而均勻地注入有源層是可能的，但對于InGaN類有源層的In組分本身均勻化是沒有效果的。如果在InGaN類有源層中發(fā)生In組分不均勻，則即使同樣注入載流子，發(fā)光光譜也寬闊地擴(kuò)展。此情況下，在半導(dǎo)體激光器中由于對激光器振蕩波長產(chǎn)生吸收損失，所以引起閾值電流的增大、斜度效率的下降(工作電流的增加)，不能確?？煽啃浴Ｔ趯＠墨I(xiàn)3所述的技術(shù)中，作為InGaN類有源層的基底層，由于使用Al原子為10%以上的AlGaN類平坦性維持層，所以認(rèn)為關(guān)于In組分比較均勻的生長是可能的。但是，如果在形成平坦性維持層的AlGaN層中產(chǎn)生Al組分的不均勻，就會在平面內(nèi)產(chǎn)生局部的變形。其結(jié)果，由于在晶格常數(shù)大的InGaN類有源層中產(chǎn)生In組分的平面內(nèi)分布，所以產(chǎn)生上述同樣的工作電流的增加。鑒于上述課題而進(jìn)行本發(fā)明，其目的在于，提供一種使有源層組分的平面內(nèi)分布均勻化、降低工作電流的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括氮化物類半導(dǎo)體基板，和在上述半導(dǎo)體基板上形成的氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)；其中，上述疊層結(jié)構(gòu)包含進(jìn)行發(fā)光的有源層，和位于上述有源層至上述基板之間、含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層；上述多個半導(dǎo)體層分別含有A1原子。優(yōu)選實施方式中，上述多個半導(dǎo)體層中的n型摻雜物的濃度分布沒有沿垂直上述基板的表面方向局部變動的區(qū)域。優(yōu)選實施方式中，上述多個半導(dǎo)體層的n型摻雜物的濃度，在平行上述基板的表面的方向上是均勻的。優(yōu)選實施方式中，在以距上述界面5nm以下的厚度所規(guī)定的層狀區(qū)域中的n型摻雜物的濃度變化量是上述多個半導(dǎo)體層所包含的n型摻雜物的平均濃度的10%以下。優(yōu)選實施方式中，上述疊層結(jié)構(gòu)中、上述有源層至上述基板之間的上述n型摻雜物的濃度分布是大致均勻的。優(yōu)選實施方式中，上述多個半導(dǎo)體層中的n型摻雜物的濃度處于IX10"cm'3以上、5X10"cm—3以下的范圍內(nèi)。優(yōu)選實施方式中，上述n型摻雜物的濃度分布在上述多個半導(dǎo)體層所形成的各界面是大致均勻的。優(yōu)選實施方式中，上述多個半導(dǎo)體層中、與上述基板相接觸的半導(dǎo)體層按組分比例含有1原子％以下的Al原子。優(yōu)選實施方式中，上述Al原子的濃度在平行上述基板的表面的平面內(nèi)是大致均勻的。優(yōu)選實施方式中，上述n型摻雜物是Si。優(yōu)選實施方式中，上述有源層具有InGaN類多重量子阱結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括氮化物類半導(dǎo)體基板，和在上述半導(dǎo)體基板上形成的氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)；其中上述疊層結(jié)構(gòu)包含進(jìn)行發(fā)光的有源層，和位于上述有源層至上述基板之間、含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層；上述多個半導(dǎo)體層全都含有A1原子；上述多個半導(dǎo)體層中、與上述基板相接觸的半導(dǎo)體層中的Al原子的濃度，按組分比例為1原子％以下。根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括準(zhǔn)備氮化物半導(dǎo)體基板的工序，和在上述半導(dǎo)體基板上形成氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的工序；其中，形成上述疊層結(jié)構(gòu)的工序包括在上述基板上形成含有有源層的多個半導(dǎo)體層的工序；使位于上述有源層至上述基板之間的各半導(dǎo)體層中含有n型摻雜物和Al原子。優(yōu)選實施方式中，形成上述疊層結(jié)構(gòu)的工序，通過調(diào)節(jié)n型摻雜物用氣體的供給量，使界面中的上述n型慘雜物的濃度分布大致均勻。發(fā)明效果在本發(fā)明中，通過使半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)中所包含的多個半導(dǎo)體層中、位于基板至有源層的各半導(dǎo)體層中含有Al原子，就能夠形成n型摻雜物的濃度分布大致均勻的多個半導(dǎo)體層。可知在位于有源層的下方的半導(dǎo)體層的界面中，n型摻雜物濃度容易不均勻化，此成為原因，使有源層的發(fā)光強(qiáng)度在平面內(nèi)不均勻化。本發(fā)明中，由于使有源層的組分在平面內(nèi)均勻化，所以降低了激光器振蕩所必需的電流，提高可靠性。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的元件剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的安裝過的元件的剖面圖。圖3(a)是表示現(xiàn)有例中的Si濃度分布輪廓的圖，(b)是表示本發(fā)明的一例中的Si濃度分布輪廓的圖。圖4是表示針對本發(fā)明的實施方式測量出的Si濃度分布輪廓的曲線圖。圖5(a)是表示具有圖3(a)的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光圖形的平面圖，(b)是表示從基板背面拍攝此半導(dǎo)體激光器的EL(電致發(fā)光，ElectroLuminescence)的照片。圖6(a)是表示具有圖3(b)的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光圖形的平面圖，(b)是表示從基板背面拍攝此半導(dǎo)體激光器的EL(ElectroLuminescence)的照片。圖7是表示本發(fā)明的效果的IL曲線。符號說明10n型GaN基板12n型AlGaN層14n型AlGaN涂(clad)層15n型AlGaN導(dǎo)光層16InGaN類MQW有源層17InGaN中間層18p型AlGaN電子溢出抑制層19p型AlGaN涂層20p型GaN接觸層30絕緣膜31p側(cè)接觸電極(Pd/Pt)32n側(cè)接觸電極(Ti/Pt/Au)33p側(cè)布線電極(Ti/Pt/Au)40焊料41布線電極42Au導(dǎo)線43輔助支架具體實施例方式本申請發(fā)明者，發(fā)現(xiàn)InGaN有源層中的In組分不均勻的原因起因于對氮化物半導(dǎo)體基板進(jìn)行晶體生長的基底層的形成方法，想到本發(fā)明。在本發(fā)明中，使半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)中所含有的多個半導(dǎo)體層中、位于基板至有源層之間的各半導(dǎo)體層中含有Al原子。由此，在氮化物半導(dǎo)體基板的表面(Ga面)上形成半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)時，通過調(diào)節(jié)n型摻雜物用氣體的供給量，就能夠形成界面中的n型摻雜物的濃度分布是大致均勻的多個半導(dǎo)體層。關(guān)于能夠使n型摻雜物的濃度分布均勻化的理由在后面詳細(xì)地說明。制造半導(dǎo)體激光器等的發(fā)光元件的情況下，半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、和用于將光及電流封閉在固定空間內(nèi)的結(jié)構(gòu)。過去，沒有使成為有源層的基底的半導(dǎo)體層(位于有源層至基板之間的多個半導(dǎo)體層)中的n型摻雜物的濃度分布均勻的技術(shù)思想。例如，在專利文獻(xiàn)4所公開的現(xiàn)有例中，調(diào)整基底層中的n型載流子濃度，以越接近有源層的位置其表示出越低的值。再有，由于施主能級淺，室溫下n型摻雜物的幾乎全都活化，放出載流子(電子)。為此，可以認(rèn)為n型載流子濃度等于n型摻雜物的濃度。再有，在本說明書中，n型摻雜物等的濃度的測量值，任何一個都是通過SIMS(二次離子質(zhì)譜儀，Secondaryionmassspectrometry)領(lǐng)U量出的值。首先，參照圖3(a)，說明按表示上述濃度分布那樣，在半導(dǎo)體層中摻雜作為n型摻雜物的代表例的Si的時候的問題點(diǎn)。在圖3(a)所示的例子中，在n型GaN基板上順序?qū)盈Bn型GaN層、n型AlGaN涂層、n型GaN引導(dǎo)層，按此順序使各半導(dǎo)體層中的Si濃度降低。此情況下，在n型GaN層/n型AlGaN涂層、n型AlGaN涂層/n型AlGaN引導(dǎo)層的各自的界面，必須變換半導(dǎo)體層的種類，并且使摻雜物濃度變化。在變換半導(dǎo)體層的種類時，就必須使外延生長的原料氣體和生長溫度變化。例如，由于必須將n型AlGaN涂層的生長溫度設(shè)定得比n型GaN層的生長溫度高2030°C，所以在n型GaN層上生長n型AlGaN涂層時，直到完成所需的升溫為止的幾分鐘期間不能開始n型AlGaN涂層的生長。存在因升溫使得基板的表面溫度不均勻的可能性，此外，還存在n型GaN層的表面狀態(tài)局部變化的可能性?；谶@樣的情況，認(rèn)為在n型GaN層/n型AlGaN涂層的界面處Si濃度就會變得不均勻。同樣的情況，當(dāng)在n型AlGaN涂層上生長n型GaN引導(dǎo)層時也同樣會產(chǎn)生。但是，此情況下，在n型GaN引導(dǎo)層的生長前不升溫，而進(jìn)行降溫就變得有必要了。圖3(a)所示的例子中，示出了在n型GaN層/n型AlGaN涂層界面，及n型AlGaN涂層/n型AlGaN引導(dǎo)層界面處，局部的S濃度的下降。但是，不限于使界面中的Si濃度比半導(dǎo)體層中的Si濃度更低，按照場所使其上升。像這樣，可知按半導(dǎo)體層的厚度方向(垂直基板表面的方向)測量Si濃度的情況下，雖然觀察到在半導(dǎo)體界面處產(chǎn)生Si濃度的變化，但即便在平行基板表面的平面內(nèi)Si濃度也有變動。如果在成為外延的基底的半導(dǎo)體層中的Si濃度中產(chǎn)生平面內(nèi)分布，則在其上生長含A1的半導(dǎo)體層(例如AlGaN層)的情況下，由于Al原子對應(yīng)Si原子的濃度分布進(jìn)行分布，所以在AlGaN層中的Al濃度就會具有平面內(nèi)分布。在平面內(nèi)Al濃度不一樣時，就會按照此Al濃度分布在AlGaN層產(chǎn)生局部的變形。再有，本發(fā)明者通過SIMS進(jìn)行Si濃度的測量時，在Si濃度的設(shè)定值不同的多個半導(dǎo)體層的界面處，明顯地產(chǎn)生Si濃度的變動，即便是在遠(yuǎn)離界面的位置也確認(rèn)出Si濃度的上下變化繼續(xù)著。此變動的幅度，在使Si濃度下降的時候明顯，存在使在界面處大大變動的Si濃度穩(wěn)定、直到達(dá)到目標(biāo)值的為止的時間變長的傾向。認(rèn)為同樣的情況，即便是Si以外的n型摻雜物也會產(chǎn)生。因此，不優(yōu)選在半導(dǎo)體層間變更n型摻雜物濃度的設(shè)定，優(yōu)選盡可能均勻地設(shè)定厚度方向的濃度分布。如果在基底中存在上述的AlGaN層中的變形，就可知在其上生長的InGaN類多重量子阱(以下標(biāo)記為MQW)中會產(chǎn)生In原子濃度的平面內(nèi)分布。在使用In原子濃度在平面內(nèi)不均勻的有源層的情況下，如圖5(a)及(b)所示，在激光條紋的平面內(nèi)，由于發(fā)光強(qiáng)度變得不一樣，所以會形成亮度因場所的不同而不同的發(fā)光斑。圖5(b)是從基板背面拍攝在基底中存在AlGaN層中的變形的半導(dǎo)體激光器的EL(電致發(fā)光，ElectroLuminescence)的照片，圖5(a)是其示意圖。在InGaN類MQW中產(chǎn)生發(fā)光斑本身過去就知道，但其原因不明。從相對亮的部分放射出的光，與從暗的部分放射出的光相比，波長長，認(rèn)為亮的部分的有源層In濃度相對高一些。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這樣的發(fā)光斑起因于有源層的基底半導(dǎo)體層中的Si原子的濃度不均勻。對應(yīng)于In原子濃度，帶隙和發(fā)光效率局部地變化，特別是重要的發(fā)光的亮度在有些場所變成斑，成為在激光器驅(qū)動時帶來工作電流的增大的問題。本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)InGaN類MQW類的發(fā)光斑的原因處于上述Si原子的濃度的局部的分布中。在本發(fā)明的優(yōu)選例子中，如圖3(b)所示，從基板正上方的基底層向有源層進(jìn)行摻雜使得n型載流子濃度(Si濃度)固定。g卩，在n型GaN基板上順序?qū)盈Bn型AlGaN層、n型AlGaN涂層、n型AlGaN引導(dǎo)層時，控制SiH4供給量以使得各層的Si濃度固定。優(yōu)選將SiH4供給量的變動幅度抑制在平均流量的10%以下。圖4是表示針對后述的本發(fā)明的實施方式測量出的Si濃度分布輪廓的曲線圖?；趫D4的曲線圖，可確認(rèn)在n型AlGaN涂層和n型AlGaN層之間Si濃度是均勻的。再有，GaN基板和n型AlGaN層的界面，由于基板表面中的污染物的影響，很容易堆積Si等的n型摻雜物。即便在GaN基板和n型AlGaN層的界面，也優(yōu)選n型摻雜物的濃度是固定的，但使此界面中的n型摻雜物濃度與其它部分中的n型摻雜物濃度相等是困難的。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)中、有源層至基板之間的n型摻雜物的濃度分布是大致均勻的，但也允許基板和半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的界面中的n型摻雜物的濃度的堆積。在n型AlGaN層/n型AlGaN涂層、n型AlGaN涂層/n型AlGaN弓1導(dǎo)層的各自的界面，雖然A1組分變化，但生長溫度本身不變化，可抑制界面中的Si濃度的局部的變動。再有，使Al組分變化時，有必要調(diào)整向反應(yīng)爐內(nèi)提供的原料氣體的混合比率。此時，為了摻雜通過調(diào)節(jié)向反應(yīng)爐內(nèi)提供的氣體(例如SiH》的供給量(速度)，就能夠?qū)雽?dǎo)體層中的Si濃度控制在固定值。這是因為，即便提供相同量的摻雜氣體，如果A1組分不同，進(jìn)入生長層中的摻雜物的濃度也會變化。另一方面，除上述SiH4的供給速度的調(diào)整外，還使半導(dǎo)體層的生長速度變化，由此能夠?qū)i濃度控制在固定值。具體地，也可以調(diào)整氣相比使其變化，以使作為III族原料的三甲基鎵(TMG)和三甲基鋁(TMA)的合計的供給量成為所希望的A1固相比。如圖3(a)所示，如果在n型GaN基板的正上方生長不含Al的半導(dǎo)體層(例如n型GaN層等)，則在其上生長Al濃度比較高的n型AlGaN涂層(A1組分26M左右)時，就容易使Si原子濃度及Al原子濃度的平面內(nèi)分布均勻化。由此，在如圖3(b)所示的例子中，優(yōu)選自在n型GaN基板的表面上進(jìn)行外延生長的工序的初始階段，例如即使微量也添加Al。在圖3(a)所示的例子中，由于在形成在n型GaN基板上的基底半導(dǎo)體層的Si濃度中不產(chǎn)生平面內(nèi)分布，所以在其上生長的含Al的半導(dǎo)體層(例如AlGaN層)中不產(chǎn)生A1濃度的平面內(nèi)分布。其結(jié)果，能夠得到In組分在平面內(nèi)均勻的InGaN類MQW。在使用這樣的有源層的情況下，如圖6(a)及圖6(b)所示，在激光器條紋的平面內(nèi)可得到均勻的亮度的發(fā)光。圖6(b)是從基板背面拍攝在基底中不存在AlGaN層中的變形的半導(dǎo)體激光器的EL照片，圖6(a)是其示意圖。根據(jù)具備圖3(a)及(b)所示的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器，可分別得到圖7所示的特性。通過采用圖3(a)的結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)有例低的閾值電流和高的斜度效率(低工作電流)。驅(qū)動電流的降低意味著消耗電力的降低，提高可靠性。此外，如果提高有源層的平面內(nèi)的亮度的均勻性，就能夠減少發(fā)光強(qiáng)度的元件間的不均勻，提高制造合格率。(實施方式)下面參照附圖，說明根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體器件的實施方式。首先，參照圖1。圖1是示意性地表示本實施方式的氮化物半導(dǎo)體器件、即GaN類半導(dǎo)體激光器的剖面。圖示的元件剖面是平行諧振器端面的面，諧振器長度方向與此剖面正交。本實施方式的半導(dǎo)體激光器包括摻雜了n型雜質(zhì)的n型GaN基板(厚度約100jLim)10和設(shè)置在n型GaN基板10的表面(Ga面)上的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)包含n型GaN層12、n型AlGaN涂層14、n型AlGaN導(dǎo)光層15、InGaN類MQW有源層16、InGaN中間層17、p型AlGaN電子溢出抑制層18、p型AlGaN涂層19及p型GaN接觸層20。本實施方式中的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)中所包含的各半導(dǎo)體層的雜質(zhì)濃度(摻雜物濃度)和厚度按下表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>本實施方式中特征點(diǎn)在于，將位于InGaN類MQW有源層16至n型GaN基板10之間的半導(dǎo)體層、即n型AlGaN層12、n型AlGaN涂層14及n型AlGaN導(dǎo)光層15各自所含有的n型摻雜物(Si)的濃度設(shè)定為相等的值，此外，這些半導(dǎo)體層12、14、15任何一個都含有A1。在本施方式中，如參照圖3(b)所示說明的，Si的濃度分布在垂直基板10的表面的方向及平行基板10的表面的方向中是大致均勻的，因此能夠解決現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器的問題。對像這樣均勻地?fù)诫sSi的方法在后面進(jìn)行說明。本來，在位于InGaN類MQW層16至n型GaN基板10之間的半導(dǎo)體層的各界面，Si濃度容易局部變動。Si濃度分布的不均勻不僅在垂直基板10的表面的方向，在平行的方向也容易發(fā)生。如上所述，Si濃度的界面中的不均勻雖然引起位于其上的半導(dǎo)體層中的In濃度的不均勻，但在本實施方式中，由于使Si濃度均勻化，所以In濃度也均勻化。能夠用以距上述半導(dǎo)體界面5nm以下的厚度所規(guī)定的層狀區(qū)域中的Si濃度(n型摻雜物濃度)的變化量評價Si濃度(n型摻雜物濃度)。此變化量為上述半導(dǎo)體層中所含有的Si(n型摻雜物)的平均濃度的10%以下的情形，是指"Si濃度(n型摻雜物濃度)在界面大致均勻"。再有，表l中所示出的雜質(zhì)、雜質(zhì)濃度及各半導(dǎo)體層的厚度只不過是一個例子，不限定本發(fā)明。n型摻雜物濃度的優(yōu)選范圍是lxl0"cm—3以上、5xl018cm—3以下。本實施方式中的上述半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)中，以沿諧振器長度方向延伸的脊形條紋的形狀加工p型GaN接觸層20及p型AlGaN涂層19。脊形條紋的寬度例如為1.5/mi左右，諧振器長度例如為600/mi。芯片寬度(在圖l中，平行各半導(dǎo)體層的方向的元件尺寸)，例如為200^m。半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的上面中，除脊形條紋的上面以外的部分，被絕緣膜(例如Si02層)30覆蓋，在絕緣膜30的中央部形成使脊形條紋的上面露出的條紋狀的開口部。通過絕緣膜30的開口部，p型GaN接觸層20的表面與p側(cè)接觸電極(Pd/Pt)31相接觸，配置p側(cè)布線電極(Ti/Pt/Au)33以覆蓋p側(cè)接觸電極31的上面。n型GaN基板10的背面與n側(cè)電極(Ti/Pt/Au)32相連。以下，說明制造本實施方式相關(guān)的氮化物半導(dǎo)體器件的方法的優(yōu)選實施方式。首先，準(zhǔn)備用公知的方法制作的n型GaN基板10。外延生長開始的階段中的n型GaN基板10的厚度，例如為約400/mi左右。通過研磨加工使n型GaN基板.10的表面平坦。接著，在n型GaN基板10的表面上形成半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)。利用公知的外延生長技術(shù)能夠進(jìn)行半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的形成。例如，如下使各半導(dǎo)體層生長。首先，在有機(jī)金屬氣相生長(MOVPE)裝置的反應(yīng)爐(反應(yīng)室)內(nèi)插入n型GaN基板10。此后，對n型GaN基板10的表面進(jìn)行5001100°C左右的熱處理(熱清洗)。此熱處理，例如在800。C進(jìn)行1分鐘以上，優(yōu)選進(jìn)行5分鐘以上。在進(jìn)行此熱處理的期間，優(yōu)選含氮原子(N)的氣體(N2、NH3、聯(lián)氨等)流入反應(yīng)室內(nèi)。此后，將反應(yīng)爐溫度控制在約IOO(TC，作為原料氣體同時提供三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)及氨(NH3)氣，和作為載體氣體的氫和氮，同時作為n型摻雜物提供硅烷(SiH4)氣體，生長厚度約l/xm、Si雜質(zhì)濃度約5xl017cnf3的n型Al。規(guī)Ga,sN層12。接著，增加三甲基鋁(TMA)的供給量，生長厚度約1.5/mi、由Si雜質(zhì)濃度約5xl017cm—3的AlQ.Q4Gao.96N形成的n型AlGaN涂層14。此后，生長厚度約150nm、由Si雜質(zhì)濃度約5xl017cm'3的n型Ala()。5Gaa995N形成的n型AlGaN導(dǎo)光層15后，將溫度降到約800°C，將載體氣體從氫變更為氮，提供三甲基銦(TMI)和TMG，生長由膜厚約3nm的由InaiGaa9N形成的量子阱(3層)和膜厚約8nm的In。.Q2Gao.98N勢壘層(2層)構(gòu)成的MQW有源層16。此后，生長由Ino.cnGao.99N形成的InGaN中間層17。InGaN中間層17大幅度地抑制p型摻雜物(Mg)從在其上形成的p型半導(dǎo)體層向有源層16的擴(kuò)散，抑制有源層16的熱分解，能夠在晶體生長后也高品質(zhì)地維持有源層16。接著，再次將反應(yīng)爐內(nèi)的溫度升溫到約IOOCTC，在載體氣體中還導(dǎo)入氫，一面提供作為p型摻雜物的雙茂基鎂(Cp2Mg)氣體，一面生長膜厚約20nm、由Mg雜質(zhì)濃度為約lxl019cm—3的Alo.2oGao.soN形成的p型AlGaN溢出抑制層18。接著，生長厚度約0.5/mi、由雜質(zhì)濃度為約Ixl019cml5Al,Gaa95N形成的p型AlGaN涂層19。最后，生長厚度約0.^m、Mg雜質(zhì)濃度為約lxl02()cnf3的p型GaN接觸層20。接著，利用等離子體CVD裝置等在半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的上面堆積絕緣膜。為了成為干式蝕刻的掩膜，此絕緣膜選擇Si02等耐干式蝕刻性高的材料。此后，利用光刻技術(shù)和氟酸處理，將上述絕緣膜加工成寬1.5/mi的條紋狀。接著，以上述條紋狀絕緣膜為掩膜，利用干式蝕刻裝置將p型半導(dǎo)體層加工成脊形形狀，利用氟酸處理去除脊形上的上述絕緣膜。接著，在形成了脊形的半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的上面堆積絕緣膜(Si02)30，利用光刻技術(shù)和氟酸處理，去除僅脊形上的上述絕緣膜。此后，利用光刻技術(shù)和抗蝕劑剝離技術(shù)，按順序蒸鍍Pd和Pt，以在平行脊形方向、且在脊形的上、脊形側(cè)面及脊形底面上附著p側(cè)接觸電極(Pd/Pt)31。接著，按Ti、Pt、Au的順序蒸鍍p側(cè)布線電極(Ti/Pt/Au)33以覆蓋p側(cè)接觸電極31的表面。接著，從背面?zhèn)妊心型GaN基板10，將n型GaN基板10的厚度減少到約100/mi左右。接著，利用濕式蝕刻及干式蝕刻等清洗研磨面后，從基板側(cè)按順序連續(xù)地堆積Ti/Pt/Au的各金屬層，形成n側(cè)電極32。此后，通過一次解理使其成為條狀，為了調(diào)整諧振器端面的反射率，涂敷絕緣膜后，通過二次解理分離、加工成半導(dǎo)體激光器芯片。下面，參照圖2，說明安裝工序。分離的激光器芯片，通過焊料40被自動安裝在A1N等輔助支架43及管柱上。接著，將用于電流供給的Au導(dǎo)線42連接到與p側(cè)布線電極33、和n側(cè)電極32電連接的輔助支架的布線電極41上，進(jìn)行以半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)為朝上的UP安裝。此時，優(yōu)選連接在p側(cè)布線電極33上的Au導(dǎo)線42，夾持脊形配置在與p側(cè)接觸電極露出部相對的位置。這是因為，一旦Au導(dǎo)線42連接時的導(dǎo)線鍵合沖擊波及到p側(cè)接觸電極露出部時，就有可能成為p側(cè)接觸電極31的剝離的原因。最后，為了將激光器芯片與外部氣體隔離，利用高電場壓制機(jī)熔接帶激光取出玻璃窗的間隙。在室溫下對通過本實施方式制造出的激光器通電時，其以閾值電流30mA連續(xù)振蕩，斜度效率為1.5W/A、振蕩波長為405nm。此外，由于p側(cè)及n側(cè)電極一直形成到激光器端面，所以，抑制了端面附近的散熱下降，高溫-高輸出工作(80°C、150mW)是可能的。進(jìn)行壽命試驗時，確認(rèn)出在7(TC、150mW的工作環(huán)境中MTTF5000小時。再有，在本實施方式中，雖然將n型AlGaN層12的Al組分設(shè)定為0.2%，但優(yōu)選在基板的表面上形成的基底半導(dǎo)體層的Al組分處于0.11.0%的范圍內(nèi)。再有，在垂直基板表面的方向上，Al組分不必固定。通過使有源層和基板之間的含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層全都含有Al原子，就變得容易獲得均勻化有源層中的組分的平面內(nèi)分布的效果。此情況下，不需要將與基板相接觸的半導(dǎo)體層中的Al原子的濃度設(shè)定得很高，優(yōu)選按組分比例為1原子％以下。此A1組分過高時，在與基板的界面就會產(chǎn)生變形，容易產(chǎn)生A1組不均勻這樣的問題。作為n型摻雜物，除Si以外，也可以使用Ge、O等。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明優(yōu)選適用于期待作為高密度光盤用光源的應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器等的氮化物半導(dǎo)體器件中。在本發(fā)明中，由于減少了InGaN類有源層中的In組分波動，可靠性優(yōu)良，有助于高合格率，低成本量產(chǎn)。權(quán)利要求1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括氮化物類半導(dǎo)體基板，和在上述半導(dǎo)體基板上形成的氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)；其中，上述疊層結(jié)構(gòu)包含進(jìn)行發(fā)光的有源層，和位于上述有源層至上述基板之間、含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層；上述多個半導(dǎo)體層分別含有Al原子。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述多個半導(dǎo)體層中的n型摻雜物的濃度分布沒有沿垂直上述基板的表面方向局部變動的區(qū)域。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述多個半導(dǎo)體層的n型摻雜物的濃度，在平行上述基板的表面的方向上也是均勻的。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，在以距上述界面5nm以下的厚度所規(guī)定的層狀區(qū)域中n型摻雜物的濃度變化量是上述多個半導(dǎo)體層所包含的n型摻雜物的平均濃度的10%以下。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述疊層結(jié)構(gòu)中，上述有源層至上述基板之間的上述n型摻雜物的濃度分布是大致均勻的。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述多個半導(dǎo)體層中的n型摻雜物的濃度處于1X1017cm_3以上、5X1018cm—3以下的范圍內(nèi)。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述n型摻雜物的濃度分布在上述多個半導(dǎo)體層所形成的各界面是大致均勻的。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述多個半導(dǎo)體層中，與上述基板相接觸的半導(dǎo)體層按組分比例含有1原子％以下的Al原子。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述A1原子的濃度在平行上述基板的表面的平面內(nèi)是大致均勻的。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述n型摻雜物是Si。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，上述有源層具有InGaN類多重量子'阱結(jié)構(gòu)。12、一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括氮化物類半導(dǎo)體基板，和在上述半導(dǎo)體基板上形成的氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)；其中，上述疊層結(jié)構(gòu)包含進(jìn)行發(fā)光的有源層，和位于上述有源層至上述基板之間、含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層；上述多個半導(dǎo)體層全都含有Al原子；上述多個半導(dǎo)體層中、與上述基板相接觸的半導(dǎo)體層中的Al原子的濃度，按組分比例為1原子％以下。13、一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，包括準(zhǔn)備氮化物類半導(dǎo)體基板的工序，和在上述半導(dǎo)體基板上形成氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)的工序；其中，形成上述疊層結(jié)構(gòu)的工序，包括在上述基板上形成含有有源層的多個半導(dǎo)體層的工序，使位于上述有源層至上述基板之間的各半導(dǎo)體層中，含有n型摻雜物和Al原子。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，形成上述疊層結(jié)構(gòu)的工序，通過調(diào)節(jié)n型摻雜物用氣體的供給量，使界面中的上述n型摻雜物的濃度分布大致均勻。全文摘要本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括氮化物類半導(dǎo)體基板(10)、和在半導(dǎo)體基板(10)上形成的氮化物類半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)。此疊層結(jié)構(gòu)包含進(jìn)行發(fā)光的有源層(16)和位于有源層(16)至基板(10)之間、含有n型摻雜物的多個半導(dǎo)體層(12)、(14)、(15)。n型半導(dǎo)體層(12)、(14)、(15)分別含有Al原子。文檔編號H01L21/205GK101371413SQ20078000267公開日2009年2月18日申請日期2007年1月17日優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日發(fā)明者橫川俊哉,石橋明彥申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社