專利名稱：氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有摻雜了 Mg的P型氮化鎵系化合物半導體層的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件。
背景技術：
具有作為V族元素氮(N)的氮化物半導體，由于其帶隙大小的緣故，作為短波長發(fā)光元件的材料有發(fā)展前景。其中，尤其是氮化鎵系化合物半導體(GaN系半導體 AlxGayInzN^O ^ x,y,z ^ Ux+y+z = 1)的研究廣泛進行，藍色發(fā)光二極管(LED)、綠色LED 以及以GaN系半導體為材料的半導體激光也已經(jīng)被實際應用。GaN系半導體具有纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。圖1示意性地表示GaN的單位晶格。在 AlxGayInzN^O彡x，y，ζ彡1、x+y+z = 1)半導體的結(jié)晶中，圖1所示的( 的一部分能夠被置換成Al以及/或者^1。圖2表示為了用4指數(shù)標號(六方晶系指數(shù))表示纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的面而一般上使用的四個基本矢量 、％、％和C?；臼噶縞在W001]方向上延伸，該方向被稱為“c 軸”。與c軸垂直的面(plane)被稱為“c面”或“(0001)面”。另外，“C軸”以及“C面”有時會分別表示為“C軸”以及“C面”。在附圖中，為了容易看到而用大寫字母來表示。在使用GaN系半導體制造半導體元件的情況下，作為使GaN系半導體結(jié)晶生長的基板，使用在表面具有c面的基板也就是(0001)面的基板。但是，由于在c面上( 的原子層和氮的原子層的位置會向c軸稍微偏離，因此形成極化(Electrical Polarization)。為此，“c面”也被稱為“極性面”。極化的結(jié)果是，在活性層的InGaN的量子阱中沿著c軸方向會產(chǎn)生壓電電場。如果在活性層中產(chǎn)生這種壓電電場，則由于載流子的量子限制斯塔克效應的緣故，活性層內(nèi)的電子以及空穴的分布會產(chǎn)生位置偏離，所以，內(nèi)部量子效率降低。因此，如果是半導體激光，則會引起閾值電流的增大。如果是LED，則會引起消耗功率的增大或發(fā)光效率的降低。另外，在注入載流子密度上升的同時，會發(fā)生壓電電場的屏蔽，也會發(fā)生發(fā)光波長的變化。因此，為了解決這些技術問題，使用在表面具有與非極性面、例如[10-10]方向垂直的被稱為m面的(10-10)面的基板的研究正在進行。在此，表示米勒指數(shù)的括號內(nèi)的數(shù)字左邊標注的“_”表示“橫杠(bar)”。如圖2所示，m面是與c軸(基本矢量c)平行的面， 并與c面正交。在m面上，由于( 原子和氮原子存在于同一原子面上，因此，在與m面垂直的方向上不發(fā)生極化。其結(jié)果是，如果在與m面垂直的方向上形成半導體層疊結(jié)構(gòu)，則在活性層中也不會產(chǎn)生壓電電場，因此，能夠解決上述技術問題。m 面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面和(0-110)面的總稱。另外，在本說明書中，“X面生長”是指在與六方晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)的X面(X = c、m) 垂直的方向上發(fā)生外延生長。在X面生長中，有時將X面稱為“生長面”。另外，有時會將通過X面生長所形成的半導體的層稱為“X面半導體層”。一般的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件是通過在基板上按照順序生長η型氮化鎵系化合物半導體層、活性層和P型氮化鎵系化合物半導體層而制成的。這些氮化鎵系化合物半導體層是通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD =Metal Organic Chemical Vapor Deposition)這樣的氣相生長法而形成的。一直以來，ρ型氮化鎵系半導體層(以下有時會簡稱為“P型層”)的生長是通過以IXlO19cnT3以上的濃度含有作為P型摻雜物的鎂(Mg)這種對條件進行控制的方式而進行的。在P型層內(nèi)摻雜的Mg原子，與氫原子易于結(jié)合，且與氫原子結(jié)合后得到的Mg原子作為P型摻雜物呈惰性。因此，有時進行用于使氫從Mg原子脫離的活化熱處理(退火處理)。 但是，即使進行這種活化熱處理，包含在P型層內(nèi)的所有Mg原子中也只有百分之幾左右被活化。因此，為了獲得顯示良好的電特性所需要的IXlO17cnT3左右的空穴(hole)，需要以成為其100倍以上的IXlO19cnT3以上的濃度摻雜Mg原子。為了獲得良好的電特性，優(yōu)選是達到2 5 X IO19cnT3左右的Mg原子的濃度(以下稱為“Mg濃度”)。關于氮化鎵系化合物半導體元件中的P型摻雜的現(xiàn)有技術公開在例如專利文獻1 至專利文獻3中。(現(xiàn)有技術文獻)(專利文獻)專利文獻1 國際公開第2003-077391號文本專利文獻2 JP特開2007-281387號公報專利文獻3 JP特開2008-251641號公報(發(fā)明概要)(發(fā)明要解決的技術問題)由于Mg原子易于在氮化鎵系化合物半導體的結(jié)晶內(nèi)擴散，因此，在使ρ型層生長的過程中，Mg原子移動到活性層，這是廣為人知的。由于擴散到活性層的Mg原子在活性層成為非發(fā)光中心，因此，會使元件的發(fā)光效率顯著降低。會明顯地產(chǎn)生從含有IX IO19CnT3以上的高濃度Mg原子的ρ型層向活性層一側(cè)的擴散。原理上講，有三個有效的方法抑制擴散。第一個方法是降低作為擴散源的ρ型層的Mg濃度。但是，如上所述，為了作為發(fā)光元件發(fā)揮充分的電特性，需要IXlO19cnT3以上的Mg濃度。第二個方法是縮短ρ型層的生長時間，不給予Mg原子擴散到活性層的時間。P型層的生長時間是通過用生長速度來除以作為目標的P型層的厚度而求出的。如果為了縮短生長時間而過分地提高生長速度，則在很多情況下，由于P型層的結(jié)晶性惡化，因此，不能獲得顯示理想的電特性以及發(fā)光特性的元件。如果為了縮短生長時間而使P型層變薄，則不能發(fā)揮作為P型層的作用，會導致元件出現(xiàn)電短路。因此，為了抑制Mg擴散而縮短生長時間是不現(xiàn)實的。第三個方法是將作為擴散源的ρ型層的生長溫度設定得很低，使Mg原子不能很容易地超過擴散的活化電勢。但是，生長溫度的降低會使P型層的結(jié)晶性顯著惡化，因此不是有效的方法。綜上所述，既能作為發(fā)光元件而充分地滿足電特性、又能充分地抑制Mg原子的擴散的技術還沒有開發(fā)出來。另外，如果即使在不進行使ρ型層的生長溫度過度降低的情況下Mg濃度也過高的話，則會使元件的發(fā)光效率降低。這是因為對于氮化鎵系化合物半導體來說Mg是雜質(zhì)，在以高濃度包含Mg原子的ρ型層中會形成很多的雜質(zhì)能級。如果ρ型層的雜質(zhì)能級多，則在通過活性層發(fā)出的光中，不能夠透過P型層而被吸收的光的比例會增加。如果以作為發(fā)光元件而顯示充分低的電阻的方式將P型層的Mg濃度設定在1X IO19CnT3以上，則會有在ρ型層很容易產(chǎn)生光的吸收這一問題。專利文獻1公開了為了抑制Mg原子的擴散而在活性層和ρ型層之間插入未摻雜擴散抑制層。該擴散抑制層不是用于將Mg原子的擴散完全擋住，另外，由于是未摻雜層，因此，提高了元件的電阻。專利文獻1中也公開了具有摻雜硅(Si)的η型擴散抑制層的實施例。但是，如果擴散抑制層是η型的話，則存在從P型層到活性層的空穴的注入效率會降低的這一弊端。專利文獻2公開了以下內(nèi)容，S卩，通過使用活化率高于Mg的鈹(Be)作為ρ型摻雜物，從而以比使用Mg時低的摻雜物濃度實現(xiàn)發(fā)光元件所需的空穴濃度。在摻雜Be原子的情況下，由于所需的摻雜物濃度低也可以，因此，在活性層中擴散的Be原子的量也能夠降低， 元件的發(fā)光效率會提高。但是，Be是對人體有害的物質(zhì)，不宜使用。另外，雖然說摻雜物濃度低也可以，但是，為了充分地降低P型層的電阻，需要IXlO19cnT3以上的摻雜物濃度。因此，即使在摻雜Be原子的情況下，ρ型層的結(jié)晶性仍然不好，所以，不能抑制在活性層發(fā)出的光被P型層吸收。專利文獻3公開了通過將成分不同的兩個氮化鎵系化合物半導體層交替沉積而形成P型層。在該P型層中，只在成分不同的兩個氮化鎵系化合物半導體層的一方摻雜Mg， 隨著遠離活性層，Mg濃度上升，如果采用這種構(gòu)成，則即使能夠抑制Mg原子的擴散，也由于在P型層內(nèi)在接近活性層的區(qū)域Mg濃度變低，因此，對活性層的空穴注入效率會顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述技術問題而實現(xiàn)的，其主要目的是提供一種具有含有提高了活化率的Mg的ρ型氮化鎵系化合物半導體層的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件及其制造方法。(解決技術問題的手段)本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件具有η型氮化鎵系化合物半導體層、P 型氮化鎵系化合物半導體層、位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層、位于上述P型氮化鎵系化合物半導體層與上述活性層之間的ρ型溢出抑制層、以及與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是m面半導體層，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在LOXlO18cnT3以上且 9. OX IO1W3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。在優(yōu)選的實施方式中，在上述ρ型溢出抑制層中摻雜了濃度在1.0X1018cm_3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg。在優(yōu)選的實施方式中，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層中，距離上述活性層的距離為45nm以下的部分中的Mg濃度在LOXlO18cnT3以上且9. 0X IO18CnT3以下的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選的實施方式中，還具有位于上述活性層與上述ρ型溢出層之間的未摻雜間隔層。在優(yōu)選的實施方式中，上述活性層與上述ρ型溢出層相接。在優(yōu)選的實施方式中，上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層是GaN層。在優(yōu)選的實施方式中，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的上述ρ型電極側(cè)設置有摻雜了濃度高于9. OX IO18CnT3的Mg的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的其他氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件具有n型氮化鎵系化合物半導體層、P型氮化鎵系化合物半導體層、位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述ρ 型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層、以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是m面半導體層，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在 LOXlO18Cm-3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。在優(yōu)選的實施方式中，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層中，距離上述活性層的距離為45nm以下的部分中的Mg濃度在2. OX IO18CnT3以上且8. 0X IO18CnT3以下的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的實施方式中，還具有位于上述活性層與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層之間的未摻雜間隔層。在優(yōu)選的實施方式中，上述活性層與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層相接。在優(yōu)選的實施方式中，上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層是GaN層。在優(yōu)選的實施方式中，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的上述ρ型電極側(cè)設置有摻雜了濃度高于9. OX IO18CnT3的Mg的區(qū)域。在優(yōu)選的實施方式中，氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的制造方法具有工序 (A)，用于形成η型氮化鎵系化合物半導體層；工序(B)，用于在上述η型氮化鎵系化合物半導體層上形成活性層；工序(C)，用于在上述活性層上形成ρ型氮化鎵系化合物半導體層； 以及工序(D)，用于形成與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層相接的ρ型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的制造方法中，工序(C)包括通過m面生長而使上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層生長，且在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)摻雜濃度在 LOXIOiW3以上且9. OX IO18cnT3以下的范圍內(nèi)的Mg。本發(fā)明的另外的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件具有n型氮化鎵系化合物半導體層、P型氮化鎵系化合物半導體層、位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層、位于上述P型氮化鎵系化合物半導體層與上述活性層之間的P型溢出抑制層、以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是以1°以上的角度與m面傾斜的半導體層，上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的主面的法線與m面的法線所形成的角度是1°以上且5°以下，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。在優(yōu)選的實施方式中，上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層是與c軸方向或a軸方向傾斜的半導體層。本發(fā)明的另外的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件具有n型氮化鎵系化合物半導體層、P型氮化鎵系化合物半導體層、位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層、以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P 型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是以1°以上的角度與m面傾斜的半導體層，上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的主面的法線與m面的法線所形成的角度是Γ以上且5°以下，在上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。(發(fā)明效果)利用根據(jù)本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件能夠抑制Mg從ρ型層擴散到活性層，因此，能夠抑制在活性層中產(chǎn)生非發(fā)光中心。另外，能夠在活性層的正上方以接觸的方式沉積P型層，可以無需在活性層和P型層之間插入作為高電阻化的主要原因的未摻雜的擴散抑制層。因此，無需提高工作電壓就能夠?qū)崿F(xiàn)高的發(fā)光效率。而且，由于能夠避免以高濃度摻雜Mg，因此，能夠很好地維持P型層的結(jié)晶性。因此，能夠大幅度降低在活性層所發(fā)出的光被P型層吸收的比例。另外，由于活性層是利用m面生長所形成的，因此，也不會產(chǎn)生以往的c面生長中成為問題的量子限制斯塔克效應。


圖1是示意性表示GaN的單位晶格的立體圖。圖2是表示纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基本矢量ai、 、a3和c的立體圖。圖3A是表示P-GaN層中的Mg濃度與空穴遷移率的關系的圖表。圖;3B是表示P-GaN層中的Mg濃度與空穴濃度的關系的圖表。圖4是表示P-GaN層中的Mg濃度與電阻率的關系的圖表。圖5(a)以及(b)是表示LED樣品的SIMS分析結(jié)果的圖表。圖6是表示P-GaN層的生長時間與Mg原子擴散的進入長度的關系的圖表。圖7A是表示P-GaN層的生長溫度與電阻率的關系的圖表。圖7B是表示p-GaN層的生長溫度為1000°C，850°C時的Mg濃度與擴散的進入長度的關系的圖表。圖8是表示p-GaN層的Mg濃度不同的LED樣品的電流-電壓特性的圖表。圖9A是表示p-GaN層的Mg濃度不同情況下的兩種發(fā)光光譜的圖表。圖9B是表示發(fā)光強度比的P-GaN層的Mg濃度依存性的圖表。圖IOA是表示本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第一實施方式的剖面圖。圖IOB是表示本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第一實施方式的變形例的剖面圖。圖IOC是表示本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第一實施方式的變形例的剖面圖。圖IOD是表示本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第二實施方式的剖面圖。
圖11 (a)是示意性表示GaN系化合物半導體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)(纖鋅礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu))的圖；(b)是表示m面的法線與+c軸方向以及a軸方向的關系的立體12(a)以及(b)分別是表示GaN系化合物半導體層的主面和m面的配置關系的剖面圖。圖13 (a)以及(b)分別是示意性表示ρ型GaN系化合物半導體層8的主面及其附近區(qū)域的剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果以六方晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)的m面成為生長面的方式制作具有合適的Mg濃度的ρ型氮化鎵系化合物半導體，則能夠在維持充分小的電阻率的情況下防止發(fā)生Mg原子的擴散，從而完成了本發(fā)明。以往，利用氮化鎵系化合物半導體的發(fā)光元件是以(0001)面、即c面作為生長面而制成的。上述專利文獻中所公開的現(xiàn)有技術也涉及利用c面生長而制成的氮化鎵系發(fā)光元件。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)利用m面生長所制成的ρ型氮化鎵系化合物半導體與利用 c面生長所制成的ρ型氮化鎵系化合物半導體相比，作為P型摻雜物的Mg的活化率會變大數(shù)倍。以下，對這一點進行說明。圖3A是表示ρ型GaN層的Mg濃度與空穴的遷移率的關系的圖表。圖是表示 P型GaN層的Mg濃度與空穴濃度的關系的圖表。圖4是表示ρ型GaN層的Mg濃度與電阻率的關系的圖表。在這些圖表中，橫軸是P型GaN層的Mg濃度。橫軸都用對數(shù)刻度表示， 例如，“1E+19”表示“1X1019”。關于濃度的該標記，在其他圖的圖表中也同樣。圖3A、圖;3B以及圖4的各圖表中的〇表示關于通過m面生長所制成的ρ型GaN 層的結(jié)果；Δ表示關于為了比較而通過c面生長來同樣制成的ρ型GaN層的結(jié)果。圖3Α、 圖:3Β以及圖4的圖表所根據(jù)的是針對用以下所說明的方法而制成的多個樣品，通過進行霍爾效應測定而獲得的結(jié)果。所有樣品都是通過以下方式制成的，即，是在成為底層的m面或c面GaN基板上按順序沉積未摻雜的GaN層1 μ m和摻雜了 Mg的ρ型層0. 75 μ m，之后， 通過在氮氣氛中進行退火(830°C，20分鐘)而制成的。m面生長的樣品為五種，Mg濃度分別是 2. 6X1018cnT3、4. 3X IO1W3,7. 4X IO1WU. 3X IO19CnT3 和 2. 5X1019cnT3。c 面生長的樣品為三種，Mg濃度分別是1.3Χ1019αιΓ3、2.6Χ1019αιΓ Π5.0Χ1019αιΓ3。Mg濃度用 SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)進行測定。如圖3A所示，無論是m面生長還是c面生長，空穴的遷移率都隨著Mg濃度的增加而顯現(xiàn)相同的傾向并減少。但如圖3B所示，雖然空穴濃度均以1.0X IO18CnT3飽和，但是到飽和為止的傾向不同。在空穴濃度飽和之前的階段，如果與以相同的1. 3X IO19Cm-3的濃度含有Mg原子的情況相比，則即使退火處理的條件相同，也能通過m面生長ρ型層而獲得大于c面生長ρ型層的空穴濃度。因此，能夠說m面生長ρ型層比c面生長ρ型層的活化率尚ο當Mg濃度是1.3X1019cm_3時，m面生長ρ型層的活化率要大3 4倍左右。因此， 如圖4所示，m面生長ρ型層的電阻率成為最小的Mg濃度會變得比c面生長ρ型層的電阻率成為最小的Mg濃度小。另外，在m面生長ρ型層中，即使是較低的Mg濃度，電阻率也僅限于可以說在充分小的范圍內(nèi)。關于m面生長ρ型層的Mg活化率高的原因，能夠想到的有很容易失去氫原子等主要因素，但是詳細原因還不清楚。由圖4可知，在c面生長ρ型層中，電阻率成為極小的Mg濃度范圍很窄，如果低于 LOXlO19Cm-3,則電阻率立刻高于2. 5 Ω cm。c面生長ρ型層的這種傾向與專利文獻2的圖 8所示的結(jié)果非常一致。但是，如果是m面生長ρ型層，則即使Mg濃度低到2. OX 1018cm_3， 電阻率也停留在2. 5 Ω cm左右。因此，如果是m面生長ρ型層，則能夠保持不發(fā)生擴散的低 Mg濃度，并且實現(xiàn)充分小的電阻率。圖5 (a)、(b)都是表示利用m面生長所制造的LED結(jié)構(gòu)的SIMS測定結(jié)果的圖表。 在圖5(a)、(b)中，粗線表示Mg的、極細線表示( 的、實線表示Al的、虛線表示h的深度方向濃度分布。Ga、Al和h用圖右側(cè)的縱軸上的檢測強度=Intensity (counts/sec)表示，Mg用圖左側(cè)的縱軸上的密度Concentration (atoms/cm3)表示。用于SIMS測定中的樣品是通過在底層基板上按順序沉積n-GaN層、InGaN阱層和GaN阻擋層構(gòu)成的多重量子阱活性層、以及P-GaN層而形成的。各圖表的橫軸是從樣品表面開始的深度。Al原子的檢測強度為1.0X105COunts/sec以上的區(qū)域相當于后面要提到的P-AKkiN層，且p-AKkiN層與活性層WhGaN阱層接觸。在圖5(a)、(b)中，表示Al濃度分布的曲線和表示h濃度分布的曲線交叉的深度位置相當于P型層的形成開始位置(下表面)。圖5 (a)的樣品是以P-GaN層的Mg濃度成為1. 5 X IO19CnT3的方式對條件進行控制而制成的LED樣品。另一方面，圖5(b)的樣品是以P-GaN層的Mg濃度成為6.5X1018cm_3 的方式對條件進行控制而制成的LED樣品。P-GaN層的生長條件都是溫度1000，生長時間 70分鐘。作為用于表示Mg的摻雜開始位置(深度位置)的標記，在P-GaN層的開始沉積厚度20nm的p-AWaN層。作為Mg的原料的雙環(huán)戊二烯鎂(Cp2Mg)是在AWaN層的沉積開始的同時開始供應的。因此，在SIMS分析結(jié)果中，能夠在Al峰值位置與Mg摻雜開始位置之間建立關聯(lián)。能夠判斷出存在于比該Al峰值位置還深的區(qū)域(活性層)中的Mg由于擴散而從P型層(p-GaN層或p-AKiaN層)開始移動。另外，關于Mg原子的擴散，將p-AKiaN層與P-GaN層區(qū)分開是沒有意義的，因此，在此有時會將p-AWaN層一起稱為“p-GaN層”。由圖5(a)的Mg分布可知，即使是m面生長，也會發(fā)生從Al峰值位置向活性層一側(cè)的Mg原子的擴散。具體而言，在活性層的幾乎整個區(qū)域中，Mg原子以1.0X IO19CnT3這一高濃度分布。在活性層一側(cè)，將Mg原子從p-GaN層(嚴密地講是P-AKiaN層)起最遠到達的位置(到達點)與P-AKiaN層的距離稱為“進入長度”。Mg原子的到達點的定義為Mg濃度降低到P-GaN層的平均Mg濃度的一半時的深度。圖5(a)的樣品中的Mg原子的“進入長度”大約為60nm。利用m面生長，以p-GaN層的Mg濃度成為6. 5 X IO18CnT3的方式對條件進行控制， 除此之外，以完全相同的條件制成LED樣品，在該LED樣品中，如圖5(b)所示，Mg分布以沿著Al分布的方式急劇下降，向活性層一側(cè)擴散的Mg原子的量幾乎不存在。如果從圖5 (b) 的Mg分布測定進入長度的話，則大概不到lOnm。在圖5(b)的樣品中能夠判斷為幾乎不發(fā)生Mg原子的擴散。通過Mg分布能夠估計出由于擴散而進入活性層的Mg原子的每IcnT3的個數(shù)(擴散Mg密度)。圖5(b)的樣品與圖5(a)的樣品相比，擴散Mg密度降低到十分之一以下。這樣一來，當P-GaN層的Mg濃度為6. 5 X IO1W時，幾乎不會引起Mg的擴散。圖6表示通過m面生長制成的ρ型層(生長溫度IOO(TC)的生長時間與擴散引起的Mg原子的進入長度的關系。圖6的圖表中的〇表示Mg濃度為1. 5X IO19Cm-3時的數(shù)據(jù)； 表示Mg濃度為1.0X IO19CnT3時的數(shù)據(jù)；□表示Mg濃度為8. 5 X IO19CnT3時的數(shù)據(jù)；Δ表示Mg濃度為6. 5 X IO18CnT3時的數(shù)據(jù)。當Mg濃度為1. 5Χ 1019cm_3、6. SXlO1W時，在任何情況下，擴散的進入長度與生長時間都大致處于線性關系。這樣類推的話，在Mg濃度為1.5X IO19CnT3的情況下，為了將進入長度抑制在不到lOnm，需要將生長時間控制在不到10分鐘。在這種情況下，為了獲得需要的膜厚，必須大幅度提高P型層的生長速率。即使是生長速率高的條件，也不清楚能否維持Mg的摻雜特性。另外，如果大幅度提高生長速率，則ρ型層的結(jié)晶性會變差。如果在ρ型層的生長時間為70分鐘的情況下進行比較，則隨著Mg濃度的降低，進入長度會減少，特別是如果低于1. OXlO19cnT3的話，則進入長度的減少幅度變大。當Mg濃度小于1. OX IO19CnT3時，即使生長時間超過1小時，進入長度也幾乎不增加，因此，即使不過分提高生長速率也能夠沉積所需膜厚的P型層。如果能夠降低ρ型層的生長溫度，則能夠在某種程度上抑制Mg原子的擴散。圖7A 是表示P型層的生長溫度與P型層的電阻率的關系的圖表。圖7B是表示P型層的Mg濃度與Mg原子進入長度的關系的圖表。圖7A所示的電阻率是使用與圖3A、圖;3B以及圖4的樣品具有相同結(jié)構(gòu)的樣品而測定的。這些樣品中的P型層的Mg濃度為1. O 1. 5X 1019cm_3。 圖7B所示的Mg原子的進入長度是根據(jù)沉積了 70分鐘的ρ型層的樣品的SIMS分析結(jié)果而求出的。ρ型層的電阻率具有如果降低生長溫度則會增大的傾向。生長溫度為800°C時的電阻率超過5. O Ω cm。從電特性這一點來看，優(yōu)選將ρ型層的生長溫度設定在850°C以上。如圖7B所示，ρ型層的生長溫度為850°C的情況下的Mg原子的進入長度，比生長溫度為1000°c的情況下的Mg原子的進入長度短。但是，在Mg濃度為不到1.0X1019cm_3的情況下，其差值不能說具有意義。如果Mg濃度不到1.0X1019cm_3，則生長溫度的降低對于抑制Mg原子的擴散不會發(fā)揮很大的效果。由圖6以及圖7B的結(jié)果可知，為了抑制Mg原子的擴散，降低Mg濃度最有效。圖8是表示利用m面生長所制成的LED的電流-電壓特性的圖表。在該圖表中示出了 P型層的Mg濃度為6. 5 X IO18CnT3時的電流-電壓特性和P型層的Mg濃度為1. 5 X 1019cm_3 時的電流-電壓特性。根據(jù)圖4，如果對Mg濃度為6. 5 X IO18cnT3的情況和1. 5 X 1019cm_3的情況進行比較，則前者的情況下的P型層的電阻率相對較高。但是，由圖8可知，這樣的Mg濃度差不會使電流-電壓特性出現(xiàn)顯著的差別，即使在Mg濃度低的情況下，也能夠作為發(fā)光元件而實現(xiàn)充分小的工作電壓。本發(fā)明利用了以下這一特點，S卩，在利用m面生長所制成的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，即使將P型層內(nèi)的Mg濃度與以往的c面生長相比大致減半，也不會引起電特性的惡化。在將Mg濃度控制在合適范圍內(nèi)的ρ型層中，能夠抑制Mg向活性層擴散這一情況本身的發(fā)生。因此，能夠抑制在活性層中非發(fā)光中心的增加，并且也能夠減少在P型層發(fā)生的光的吸收，因此，不會使元件的發(fā)光效率變差。
以下，參照圖9A、圖9B對ρ型層的光吸收與ρ型層的Mg濃度的關系進行說明。圖 9Α的圖表表示的是p-GaN層的Mg濃度不同的情況下的兩種熒光(PL)光譜。圖9B的圖表表示的是波長362nm的發(fā)光強度與波長426nm的發(fā)光強度的比率(發(fā)光強度比)的p_GaN 層的Mg濃度依存性。在圖9A的光譜中，能夠觀察到與Mg濃度的高低無關，波長362nm附近的帶端發(fā)光峰值和390nm附近的給體-受體對的峰值。在Mg濃度為7. 5 X IO1W3的情況下，在波長為大約380nm以上的范圍內(nèi)，隨著波長的增加，發(fā)光強度無變化地降低，在Mg濃度為 1.3X1019cm_3的情況下，波長大約為4 !!,存在發(fā)光強度的顯著的峰值。這表明在波長
左右的能量中產(chǎn)生了其他的能級。該能級是由存在于P-GaN層中的過剩的Mg所產(chǎn)生的雜質(zhì)能級。在由活性層所發(fā)出的光中，比左右的波長還長的光存在被p-GaN層吸收的可能性。由圖9B可知，如果Mg濃度超過1 X IO1W3,則雜質(zhì)能級的峰值強度相對變大，但這表明雜質(zhì)能級的狀態(tài)密度增大，在P-GaN層中，吸收可見光區(qū)域的波長的光的地方變多。 如果產(chǎn)生這種光吸收，則取出到元件外部的光量會降低，導致實效性發(fā)光效率降低，很不理想。根據(jù)本發(fā)明，由于將Mg濃度設定在1. OX IO18CnT3到9. OX IO18CnT3的范圍內(nèi)，因此，幾乎不會發(fā)生上述光吸收的情況，能夠?qū)崿F(xiàn)高的發(fā)光效率。(實施方式1)參照圖IOA以及圖IOB對本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第一實施方式進行說明。如圖IOA所示，本實施方式的發(fā)光元件具有n型GaN系化合物半導體層2、ρ型 GaN系化合物半導體層8、位于η型GaN系化合物半導體層2與ρ型GaN系化合物半導體層 8之間的活性層4、以及位于ρ型GaN系化合物半導體層8與活性層4之間的ρ型溢出抑制層6。ρ型GaN系化合物半導體層2以及ρ型溢出抑制層6是m面半導體層，在這些層中摻雜了濃度在LOXIOiW到9. OX IO18CnT3的范圍內(nèi)的Mg。在本實施方式中，m面的ρ型層中的Mg濃度在1. OX 1018cm_3到9. OX 1018cm_3的范圍內(nèi)，因此，如上所述，達到了充分高的空穴濃度，實現(xiàn)了必要的電流-電壓特性，并且能夠避免由于Mg擴散而導致的發(fā)光效率的降低。另外，也無需為了抑制Mg擴散的目的而在活性層中摻雜Si。P型GaN系化合物半導體層8典型地由GaN形成，其厚度優(yōu)選在50nm以上800nm 以下的范圍內(nèi)進行調(diào)整。另一方面，P型溢出抑制層6由AKiaN形成，其厚度優(yōu)選在IOnm以上50nm以下的范圍內(nèi)進行調(diào)整。另外，P型溢出抑制層6對于本發(fā)明來說并不是必要技術特征，也可以如圖 IOB所示進行省略。在圖IOB的例子中，在P型GaN系化合物半導體層2中摻雜濃度在 1.0X IO18CnT3 到 9. OX IO18CnT3 的范圍內(nèi)的 Mg。在P型GaN系化合物半導體層8厚的情況下(例如，在厚度為500nm以上的情況下)，無需在整個P型GaN系化合物半導體層8上將P型GaN系化合物半導體層8中的Mg 濃度調(diào)整為1. OX IO18CnT3到9. OX IO18CnT3的范圍內(nèi)。如上所述，降低Mg濃度的理由是為了抑制Mg向活性層擴散。因此，在與Mg原子的進入長度相比，ρ型GaN系化合物半導體層8 較厚的情況下，在P型GaN系化合物半導體層8中，在與活性層相隔大于進入長度的距離的區(qū)域中，降低Mg濃度的必要性很低。如圖6所示，在Mg濃度為1. OX IO19CnT3的情況下，當 P型層的生長時間為70分鐘時，Mg原子的進入長度為45nm左右。因此，在ρ型GaN系化合物半導體層8中，與活性層4的距離為45nm以下的部分中的Mg濃度能夠被控制在以下的范圍內(nèi)，即，從 1. 0X IO18CnT3 到 9. OX IO18CnT3 的范圍內(nèi)；優(yōu)選從 2. OX IO18CnT3 到 8. OX IO18CnT3 的范圍內(nèi)；更優(yōu)選在3. 0 X IO18CnT3到7. 0 X IO18CnT3的范圍內(nèi)，但是，在與活性層4相隔的距離超過45nm的區(qū)域中，也可以以高于9. OX IO18CnT3的濃度摻雜Mg。在圖IOC所示的結(jié)構(gòu)中，在與活性層相隔的距離超過45nm的區(qū)域中，設置以高于 9. OX IO18CnT3的濃度摻雜Mg的高濃度Mg摻雜區(qū)域8A。另外，雖然在圖IOC中省略了圖示， 但是在P型GaN系化合物半導體層8的表面上設置了 ρ型電極。在本實施方式中，由于接觸電阻降低的緣故，因此，高濃度Mg摻雜區(qū)域8A設置在ρ型GaN系化合物半導體層8的表面?zhèn)取⒓碢型電極一側(cè)，且與P型電極接觸。另外，雖然在圖IOC中設置了 ρ型溢出抑制層 6，但ρ型溢出抑制層6也不一定需要設置。在本實施方式中，當在ρ型GaN系化合物半導體層8中設置高濃度Mg摻雜區(qū)域 8A(以高于9. OX IO18CnT3的濃度摻雜Mg的區(qū)域)時，高濃度Mg摻雜區(qū)域8A的厚度能夠設置為IOnm以上。這是因為，如果高濃度Mg摻雜區(qū)域8A的厚度小于IOnm的話，則與ρ型電極的接觸電阻有可能不會被充分降低。并且，高濃度Mg摻雜區(qū)域8Α的厚度能夠被設為 IOOnm以下。這是因為，如果高濃度Mg摻雜區(qū)域8Α的厚度大于IOOnm的話，則在高濃度Mg 摻雜區(qū)域8Α中，可能會出現(xiàn)由活性層發(fā)出的光被吸收從而導致發(fā)光效率降低的問題。如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，ρ型層中的Mg濃度無需在厚度方向上均一，可以連續(xù)地或階梯狀地變化。這種情況下，至少在從活性層起的層厚方向上45nm以下的范圍內(nèi)，將Mg濃度調(diào)整為LOXIOiW到9. OX IO1W3的范圍即可。本實施方式的發(fā)光元件還可以在活性層4和ρ型GaN系化合物半導體層8之間具有未摻雜間隔層。不過，從電阻降低的觀點來看，優(yōu)選活性層4與ρ型GaN系化合物半導體層8相接。圖IOA以及圖IOB所示的構(gòu)成能夠通過后面提到的制造方法容易地制成。(實施方式2)接下來，參照圖IOD對本發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的第二實施方式進行說明。在本實施方式中使用的結(jié)晶生長用基板101是能夠生長m面的氮化鎵(GaN)的基板。表面為m面的氮化鎵本身的獨立基板最為理想，但也可以是晶格常數(shù)接近的4H或6H 結(jié)構(gòu)的碳化硅(SiC)的m面基板。另外，也可以是表面是m面的藍寶石基板。不過，如果在基板上使用與氮化鎵系化合物半導體不同的物質(zhì)，則需要在與沉積在上部的氮化鎵系化合物半導體層之間插入合適的中間層或緩沖層。以InxGahN(0 < χ < 1)層為首的氮化鎵系化合物半導體的沉積是通過MOCVD法進行的。用加熱過的硫酸水溶液和緩沖氫氟酸(BHF)清洗基板101，然后，充分地水洗并干燥?；?01在清洗后盡量不與空氣接觸，放置于MOCVD裝置的反應爐中。然后，一邊通入氫和氮作為運載氣體并提供作為V族原料的氨(NH3)，一邊將基板加熱到850，對基板表面進行清洗處置。
接下來，將氫和氮作為運載氣體，并提供三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG)以及硅烷(SiH4),將基板加熱到1100，來沉積n-GaN層102。硅烷是提供作為η型摻雜物的硅(Si) 的原料氣體。接下來，停止提供SiH4，將運載氣體切換為只有氮，將基板的溫度降溫至不到800， 來沉積GaN阻擋層103。再次開始提供三甲基銦(TMI)，來沉積LxGe^xN(0 < χ < 1)阱層104。InxGa1^xN(0
<χ < 1)阱層104典型地優(yōu)選具有5nm以上的厚度，GaN阻擋層103優(yōu)選具有與LxGi^xN(0
<χ < 1)阱層104的厚度相應的厚度。通過將GaN阻擋層103和LxGi^xN(0 < χ < 1)阱層104三周期以上地交替沉積，形成成為發(fā)光部的GaN/InGaN多重量子阱活性層105。之所以三周期以上是因為如果InxGai_xN(0 < χ < 1)阱層104的數(shù)量多的話，能夠捕獲有助于發(fā)光再耦合的載流子的體積會變大，元件的效率將提高的緣故。在m面生長中，以增大捕獲載流子的體積的目的來增加InGaN阱層的厚度是很有效的。在以往的c面生長中，由于不能忽視量子限制斯塔克效應，因此，很難增大構(gòu)成發(fā)光部的InGaN阱層的厚度。因為，為了盡量使量子限制斯塔克效應無效，需要使InGaN阱層的厚度薄到某種程度，典型而言要控制在5nm以下。另一方面，在以m面為首的非極性面中， 原本就不發(fā)生量子限制斯塔克效應。因此，無需使^GaN阱層變薄。另外，如果阱層變得過厚的話，則翹曲變大，存在產(chǎn)生結(jié)晶缺陷的可能性。在此，阱層的厚度能夠設定在7nm以上 18nm以下。在GaN/InGaN多重量子阱活性層105形成后，停止TMI的提供，在運載氣體中加入氮，再次開始提供氫。使生長溫度進一步上升到850°C 1000°C，提供三甲基鋁(TMA)和作為P型摻雜物Mg的原料的雙環(huán)戊二烯鎂(Cp2Mg)，且沉積p-AWaN溢出抑制層106。接下來，停止提供TMA，且沉積。不過，作為沉積ρ-AWaN溢出抑制層106和p_GaN 層107時的生長條件，對Cp2Mg供應量和TMG供應量等諸條件進行調(diào)整，以便包含在兩層內(nèi)的Mg濃度在 1.0X IO18CnT3 到 9. OX IO18CnT3 的范圍內(nèi)，優(yōu)選在 2. OX IO18CnT3 到 8. OX IO18CnT3 的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3. OX IO18Cm-3到7. OX IO18Cm-3的范圍內(nèi)。另外，優(yōu)選在將生長溫度設為850°C 1000°C，并將TMG供應量設為一定之后，控制Cp2Mg供應量，并將Mg濃度控制在上述范圍內(nèi)。在本實施方式中，ρ-GaN層107是利用m面生長所形成的m面半導體層。為了獲得m面氮化物系半導體層疊結(jié)構(gòu)，如本實施方式那樣，典型而言使用m面GaN基板，在該基板的m面上生長半導體即可。因為GaN系基板的表面的面方位反映在半導體層疊結(jié)構(gòu)的面方位上。但是，由于也有在r面藍寶石基板上生長a面GaN的例子，因此，根據(jù)生長條件不同，GaN系基板101的主面不一定必須是m面。另外，在最終的裝置中也沒有必要留下基板。 在本發(fā)明的構(gòu)成中，至少P-GaN層107是m面半導體層即可。通過圖5可以明確的是即使是m面生長ρ型層，只要Mg濃度是1. 5X 1019cm_3的話，就會引起擴散。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人進行研究的結(jié)果(圖6以及圖7B)，Mg濃度大約為不到1.0X1019CnT3，Mg原子的擴散的進入長度的降低幅度變大。因此，為了獲得本發(fā)明的效果，需要是9. OX IO18CnT3以下的Mg濃度。即使Mg濃度不到1.0X1019cm_3，如圖6所示， Mg原子的擴散的進入長度隨著Mg濃度變得越低，也越降低，因此，為了更理想地獲得本發(fā)明的效果，優(yōu)選Mg濃度在8. OX IO18CnT3以下，更優(yōu)選Mg濃度在7. OX IO18CnT3以下。如果Mg濃度在7. 0 X IO18CnT3以下，則即使長時間沉積ρ型層，也幾乎不會引起擴散，進入長度大致成為零。因此，很容易在P型層的膜厚控制的生長時間中留出余量。另外，如圖4所示，即使是m面生長，如果Mg濃度過低，則ρ型層的電阻率會顯著增大。如果Mg濃度低于1. 0 X IO18Cm-3,則電阻率會超過5. 0 Ω cm,作為發(fā)光元件會顯現(xiàn)出不良的工作電壓。因此，Mg濃度優(yōu)選在LOXlO18cnT3以上，為了電阻率成為低于3.0 Ω cm，Mg 濃度在2. OX IO1W3以上更優(yōu)選，為T電阻率成為低于2.0 Ω cm, Mg濃度在3. OX 1018cm_3 以上最優(yōu)選。p-AKkiN溢出抑制層106是插入的層，其目的是為了防止從n-GaN層102 —側(cè)注入的η型載流子(電子)在GaN/InGaN多重量子阱活性層105對發(fā)光再耦合不起作用而通過 P型層一側(cè)。另外，P-GaN層107優(yōu)選以厚度在50 SOOnm的范圍內(nèi)的方式控制條件來進行沉積。在從反應爐取出的基板上進行退火處理，使進入p-AKiaN溢出抑制層106以及 P-GaN層107內(nèi)的氫原子脫離。接下來，利用光刻以及蝕刻工序，只將P-GaN層107、p_AWaN溢出抑制層106以及GaN/InGaN多重量子阱活性層105的規(guī)定區(qū)域除去，使n_GaN層102的一部分露出。在 n-GaN層102的露出區(qū)域形成由Ti/Al等構(gòu)成的η型電極108。另外，在ρ-GaN層107上的規(guī)定區(qū)域形成由Pd/Pt等構(gòu)成的ρ型電極109。通過以上的工序制成圖IOD所示的本實施方式的發(fā)光元件。根據(jù)本實施方式的發(fā)光元件，如果對η型電極108和ρ型電極109之間施加電壓，則η型、ρ型各自的載流子被注入到GaN/InGaN多重量子阱活性層105中，由于再耦合的緣故而產(chǎn)生發(fā)光。(實施例和比較例)在各種條件下制成上述實施方式1的發(fā)光元件，對制成的樣品進行了分析，其結(jié)果如表1所示。[表1]
權利要求
1.一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，具有 η型氮化鎵系化合物半導體層；P型氮化鎵系化合物半導體層；位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層；位于上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層與上述活性層之間的P型溢出抑制層；以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極， 在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中， 上述P型氮化鎵系化合物半導體層是m面半導體層，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中，在上述P型溢出抑制層中摻雜了濃度在1.0X1018cm_3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層中，距離上述活性層的距離為45nm以下的部分中的Mg濃度在LOXlO18cnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1至3的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 還具有位于上述活性層與上述P型溢出層之間的未摻雜間隔層。
5.根據(jù)權利要求1至3的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 上述活性層與上述P型溢出層相接。
6.根據(jù)權利要求1至5的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 上述P型氮化鎵系化合物半導體層是GaN層。
7.根據(jù)權利要求1至6的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的上述P型電極側(cè)設置有摻雜了濃度高于9. OXlO1W3的Mg的區(qū)域。
8.一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，具有 η型氮化鎵系化合物半導體層；P型氮化鎵系化合物半導體層；位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層；以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是m面半導體層，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。
9.根據(jù)權利要求8所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層中，距離上述活性層的距離為45nm以下的部分中的Mg濃度在2. OX IO18CnT3以上且8. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中，還具有位于上述活性層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的未摻雜間隔層。
11.根據(jù)權利要求8至10的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 上述活性層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層相接。
12.根據(jù)權利要求8至11的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 上述P型氮化鎵系化合物半導體層是GaN層。
13.根據(jù)權利要求8至12的任意一項所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中， 在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的上述P型電極側(cè)設置有摻雜了濃度高于9. OXlO1W3的Mg的區(qū)域。
14.一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，具有 工序(A)，用于形成η型氮化鎵系化合物半導體層；工序(B)，用于在上述η型氮化鎵系化合物半導體層上形成活性層； 工序(C)，用于在上述活性層上形成ρ型氮化鎵系化合物半導體層；以及工序(D)，用于形成與上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層相接的ρ型電極， 在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件的制造方法中，工序(C)包括通過m面生長而使上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層生長，且在上述ρ 型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)摻雜濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg。
15.一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，具有 η型氮化鎵系化合物半導體層；P型氮化鎵系化合物半導體層；位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層；位于上述ρ型氮化鎵系化合物半導體層與上述活性層之間的P型溢出抑制層；以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極， 在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是以1°以上的角度與m面傾斜的半導體層，上述ρ 型氮化鎵系化合物半導體層的主面的法線與m面的法線所形成的角度是Γ以上且5°以下，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。
16.根據(jù)權利要求15所述的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，其中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是與c軸方向或a軸方向傾斜的半導體層。
17.一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，具有 η型氮化鎵系化合物半導體層；P型氮化鎵系化合物半導體層；位于上述η型氮化鎵系化合物半導體層與上述P型氮化鎵系化合物半導體層之間的活性層；以及與上述P型氮化鎵系化合物半導體層接觸的P型電極，在上述氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件中，上述P型氮化鎵系化合物半導體層是以1°以上的角度與m面傾斜的半導體層，上述ρ 型氮化鎵系化合物半導體層的主面的法線與m面的法線所形成的角度是Γ以上且5°以下，在上述P型氮化鎵系化合物半導體層的活性層側(cè)設置有摻雜了濃度在1. OX IO18CnT3以上且9. OX IO18CnT3以下的范圍內(nèi)的Mg的區(qū)域。
全文摘要
一種氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件，在六方晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)的(10-10)m面生長p-GaN層，將作為p型摻雜物的Mg濃度在1.0×1018cm-3到9.0×1018cm-3的范圍內(nèi)進行調(diào)整。
文檔編號H01L33/32GK102576786SQ201080036400
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權日2009年8月24日
發(fā)明者井上彰, 加藤亮, 橫川俊哉, 藤金正樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社