專利名稱：氮化物系半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物系半導(dǎo)體元件及其制造方法。本發(fā)明特別涉及從紫外到藍(lán)色、綠色、橙色以及白色等整個(gè)可見(jiàn)范圍的波長(zhǎng)范圍中的發(fā)光二極管、激光二極管等GaN系半導(dǎo)體發(fā)光元件。這種發(fā)光元件被期待應(yīng)用于顯示、照明以及光信息處理領(lǐng)域等。此外，本發(fā)明還涉及在氮化物系半導(dǎo)體元件中使用的電極的制造方法。
背景技術(shù)：
具有氮(N)作為V族元素的氮化物半導(dǎo)體，根據(jù)其帶隙的大小，被認(rèn)為有希望作為短波長(zhǎng)發(fā)光元件的材料。其中，氮化鎵系化合物半導(dǎo)體(GaN系半導(dǎo)體=AlxGayInzN(0 ( x,y, z ^ I, x+y+z = I)的研究盛行，藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)、綠色LED、以及將GaN系半導(dǎo)體 作為材料的半導(dǎo)體激光器也被實(shí)用化。GaN系半導(dǎo)體具有纖鋅礦(wurtzite)型晶體構(gòu)造。圖I示意性地表示了 GaN的單元晶格。在AlxGayInzN(0彡x, y, z彡I, x+y+z = I)半導(dǎo)體的晶體中,可將圖I所示的Ga的一部分置換為Al以及/或者In。圖2示出了為了用四指數(shù)表示法(六方晶指數(shù))來(lái)表示纖鋅礦型晶體構(gòu)造的面而普遍使用的4個(gè)基本向量&1、a2、a3、C?；鞠蛄縞在
方向延伸，該方向被稱作“c軸”。與c軸垂直的面(plane)被稱作“c面”或者“(0001)面”。另外，也存在將“c軸”以及“c面”分別表述為“C軸”以及“C面”的情況。在利用GaN系半導(dǎo)體來(lái)制作半導(dǎo)體元件的情況下，使用c面基板即在表面具有(0001)面的基板作為使GaN系半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的基板。但是，因?yàn)樵赾面上Ga的原子層和氮的原子層的位置在c軸方向上稍微偏離,所以形成極化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也被稱作“極性面”。極化的結(jié)果，在活性層的InGaN的量子阱中沿著c軸方向產(chǎn)生壓電電場(chǎng)。若在活性層產(chǎn)生了這樣的壓電電場(chǎng)，則在活性層內(nèi)的電子以及空穴的分布上產(chǎn)生位置偏差，因此根據(jù)載流子的量子限制斯塔克效應(yīng)(Quantum Confined Stark Effect),內(nèi)部量子效率降低，若為半導(dǎo)體激光器，則引起閾值電流的增大，若為L(zhǎng)ED，則引起消耗功率的增大和發(fā)光效率的降低。此外，在注入載流子密度上升的同時(shí)，發(fā)生壓電電場(chǎng)的屏蔽，并產(chǎn)生發(fā)光波長(zhǎng)的變化。因此，為了解決這些課題，研究了使用在表面具有非極性面、例如與[10-10]方向垂直的被稱作m面的(10-10)面的基板(m面GaN系基板)。在此，在表示密勒指數(shù)的括號(hào)內(nèi)的數(shù)字的左邊附加的代表“橫線(Bar)”。如圖2所示，m面是與c軸(基本向量c)平行的面，與c面正交。因?yàn)樵趍面上Ga原子和氮原子存在于同一原子面上，所以在與m面垂直的方向上不發(fā)生極化。其結(jié)果，只要在與m面垂直的方向上形成半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，則在活性層也不產(chǎn)生壓電電場(chǎng)，因此能夠解決上述課題。m面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面、(0-110)面的總稱。另外，在本說(shuō)明書中，將在與六方晶纖鋅礦構(gòu)造的X面(X = c、m)垂直的方向上產(chǎn)生外延生長(zhǎng)表述為“X面生長(zhǎng)”。在X面生長(zhǎng)中，存在將X面稱作“生長(zhǎng)面”，將通過(guò)X面生長(zhǎng)而形成的半導(dǎo)體的層稱作“X面半導(dǎo)體層”的情況。(在先技術(shù)文獻(xiàn))(專利文獻(xiàn))
專利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)2001-308462號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 JP特開(kāi)2003-332697號(hào)公報(bào)(發(fā)明的概要)(發(fā)明要解決的課題)如上所述，在m面基板上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件，與在c面基板上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件相比能夠發(fā)揮顯著的效果，但存在如下的問(wèn)題。即，在m面基板上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件，比在c面基板上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件接觸電阻高，這在使用在m面基板上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件上成為很大的技術(shù)障礙。在這種狀況中，本申請(qǐng)發(fā)明者為了解決在作為非極性面的m面上生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件所具有的接觸電阻高的課題，進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了能夠降低接觸電阻的手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問(wèn)題點(diǎn)而作，其主要目的在于，提供一種能夠降低在m面基板上進(jìn)行了晶體生長(zhǎng)的GaN系半導(dǎo)體元件中的接觸電阻的構(gòu)造以及制造方法。(解決課題的手段)本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體元件，具備氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和電極，其形成于所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域上的主面上，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域中的所述主面的法線與m面的法線所形成的角度為1°以上5°以下，所述電極包含與所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面相接觸的Zn層。在某實(shí)施方式中，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN(x+y+z = I, x彡0,y ^ 0, z ^ 0)半導(dǎo)體形成。在某實(shí)施方式中，所述電極包含所述Zn層、和形成于所述Zn層上的金屬層，所述金屬層由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的群中選擇的至少一種金屬構(gòu)成。在某實(shí)施方式中,所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有包含AlaInbGaeN層(a+b+c =1，a彡0，b彡0，c彡0)的活性層，所述活性層發(fā)光。在某實(shí)施方式中，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)閜型接觸層。在某實(shí)施方式中，所述Zn層的厚度為所述金屬層的厚度以下。在某實(shí)施方式中，具有支撐所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的半導(dǎo)體基板。在某實(shí)施方式中，所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。在某實(shí)施方式中，所述Zn層為島狀。在某實(shí)施方式中，所述Zn層由Zn、和從由Pt、Mo以及Pd構(gòu)成的群中選擇的至少一種金屬的合金而形成。在某實(shí)施方式中，所述電極僅由所述Zn層構(gòu)成,所述Zn層由Zn、和從由Pt、Mo以及Pd構(gòu)成的群中選擇的至少一種金屬的合金而形成。本發(fā)明的光源，具備氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件；和波長(zhǎng)變換部，其包含對(duì)從所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件放射的光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換的熒光物質(zhì)，所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件具備氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和電極，其形成在所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的主面上，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域中的所述主面的法線與m面的法線所形成的角度為1°以上5°以下，所述電極包含與所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面相接觸的Zn層。在某實(shí)施方式中，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN(x+y+z = I, x彡0,y ^ 0, z ^ 0)半導(dǎo)體構(gòu)成。 在某實(shí)施方式中，所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，包括工序a，準(zhǔn)備基板；工序b，在所述基板上形成氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，該氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有主面的法線與m面的法線所形成的角度為1°以上5°以下的p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和工序C，在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面上形成電極，所述工序c包括在所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面上形成Zn層的工序。在某實(shí)施方式中，所述p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN(x+y+z = I, x彡0,y ^ 0, z ^ 0)半導(dǎo)體構(gòu)成。在某實(shí)施方式中，所述工序c包括在形成所述Zn層之后，形成由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的群中選擇的至少一種金屬構(gòu)成的金屬層的工序。在某實(shí)施方式的所述工序c中，執(zhí)行對(duì)所述Zn層進(jìn)行加熱處理的工序。在某實(shí)施方式中，所述加熱處理在400°C以上650°C以下的溫度被執(zhí)行。在某實(shí)施方式中，所述加熱處理在450°C以上600°C以下的溫度被執(zhí)行。某實(shí)施方式，還包含在執(zhí)行了所述工序b之后，除去所述基板的工序。在某實(shí)施方式中，所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體元件，氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造中的p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的表面(m面)上的電極包含Zn層，且該Zn層與p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的表面(m面)相接觸，由此能夠降低其接觸電阻。在本發(fā)明中，即使在使用了以從m面傾斜了 1°以上5°以下的角度的面為主面的p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的情況下，也發(fā)揮與使用了 m面GaN系半導(dǎo)體區(qū)域(以從m面的傾斜不到1°的面為主面的p型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域)的情況同樣的效果。


圖I是示意性地表示GaN的單元晶格的立體圖。圖2是表示纖鋅礦型晶體構(gòu)造的基本向量ai、a2、a3、c的立體圖。圖3(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的剖面示意圖，(b)是表示m面的晶體構(gòu)造的圖，(C)是表示c面的晶體構(gòu)造圖。圖4(a) (C)是示意性地表示電極中的Zn以及Pt的分布的圖。圖5是表示由Pd/Pt層構(gòu)成的電極、以及由Zn/Pt層構(gòu)成的電極的固有接觸電阻(Q - cm2)的值的曲線圖。圖6是針對(duì)接觸電阻示出熱處理溫度的依賴性的曲線圖。
圖7是表示使用了由Zn/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的電流-電壓特性的曲線圖，以及，使用了以往的由Pd/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的電流-電壓特性的曲線圖。圖8是表示白色光源的實(shí)施方式的剖面圖。圖9是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式所涉及的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件IOOa的剖面圖。圖10 (a)是示意性地表示GaN系化合物半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造(纖鋅礦型晶體構(gòu)造)的圖，(b)是表示m面的法線、與+c軸方向以及a軸方向之間的關(guān)系的立體圖。圖11 (a)以及(b)分別是表示GaN系化合物半導(dǎo)體層的主面和m面之間的配置關(guān)系的剖面圖。圖12 (a)以及(b)分別是示意性地表示p型GaN系化合物半導(dǎo)體層的主面和其附 近區(qū)域的剖面圖。圖13是從m面向-C軸方向傾斜了 1°的p型半導(dǎo)體區(qū)域的剖面TEM照片。圖14是表示在從m面向-C軸方向傾斜了 0°、2°、或者5°的p型半導(dǎo)體區(qū)域上形成Mg/Pt層的電極，并對(duì)其接觸電阻 cm2)進(jìn)行測(cè)定而得到的結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下的附圖中，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)潔化，用相同的參照符號(hào)來(lái)表示實(shí)質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要素。另外，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施方式。圖3(a)示意性地表示了本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的剖面構(gòu)成。圖3(a)所示的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，是由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光兀件100具備將m面作為表面12的GaN系基板(GaN基板)10 ;在GaN系基板10上形成的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20 ;和在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20上形成的電極30。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20是通過(guò)m面生長(zhǎng)而形成的m面半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其表面為m面。不過(guò)，因?yàn)橐泊嬖谠趓面藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)a面GaN的事例，所以根據(jù)生長(zhǎng)條件不同，GaN系基板10的表面不一定必須為m面。在本發(fā)明的構(gòu)成中，只要至少半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中的、與電極相接觸的半導(dǎo)體區(qū)域的表面為m面即可。雖然本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100具備支撐半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的GaN系基板10，但也可以取代GaN系基板10而具備其他基板，還可以在去掉了基板的狀態(tài)下來(lái)使用。圖3(b)示意性地表示了表面為m面的氮化物系半導(dǎo)體的剖面(與基板表面垂直的剖面)上的晶體構(gòu)造。因?yàn)镚a原子和氮原子存在于與m面平行的同一原子面上，所以在與m面垂直的方向上不發(fā)生極化。即，m面為非極性面，在與m面垂直的方向上生長(zhǎng)的活性層內(nèi)不產(chǎn)生壓電電場(chǎng)。另外，所添加的In以及Al位于Ga的位置，對(duì)Ga進(jìn)行置換。即使Ga的至少一部分被置換為In或Al，在與m面垂直的方向上也不發(fā)生極化。在表面具有m面的GaN系基板在本說(shuō)明書中被稱作“m面GaN系基板”。為了得到在與m面垂直的方向上生長(zhǎng)的氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，典型來(lái)說(shuō)，只要使用m面GaN基板，并在該基板的m面上使半導(dǎo)體生長(zhǎng)即可。但是，如前述那樣，基板的表面不需要為m面，而且，也不需要在最終的器件中殘留有基板。為了參考，在圖3(c)中示意性地示出表面為c面的氮化物系半導(dǎo)體的剖面(與基板表面垂直的剖面)上的晶體構(gòu)造。Ga原子和氮原子不存在于與c面平行的同一原子面上。其結(jié)果，在與c面垂直的方向上發(fā)生極化。在本說(shuō)明書中將在表面具有c面的GaN系基板稱作“c面GaN系基板”。c面GaN系基板是用于使GaN系半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的一般的基板。因?yàn)榕cc面平行的Ga(或者In)的原子層與氮的原子層的位置在c軸方向上稍微偏離，所以沿著c軸方向形成極化。再次參照?qǐng)D3 (a)。在m面GaN系基板10的表面(m面)12上形成有半導(dǎo)體層疊構(gòu) 造20。半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20包括包含AlaInbGaeN層(a+b+c = 1，a彡0，b彡0，c彡0)的活性層24、和AldGaeN層(d+e = 1，d彡0，e彡0)26。AldGaeN層26以活性層24為基準(zhǔn)而位于表面12側(cè)的相反側(cè)。在此，活性層24是氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中的電子注入?yún)^(qū)域。在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中，還含有其他層，在活性層24與GaN系基板10 之間，形成有 AluGavInwN M (u+v+w = l,u^0,v^0,w^0)22o 本實(shí)施方式的 AluGavInwN層22是第I導(dǎo)電型(n型)的AluGavInwN層22。此外，在活性層24與AldGaeN層26之間，也可以設(shè)置無(wú)摻雜的GaN層。在AldGaeN層26中，Al的組成比率d不需要在厚度方向上一致。在AldGaeN層26中，Al的組成比率d也可以在厚度方向上連續(xù)或階段性地變化。即，AldGaeN層26也可以具有層疊了 Al的組成比率d不同的多個(gè)層的多層構(gòu)造，摻雜物的濃度也可以在厚度方向上變化。另外，從降低接觸電阻的角度出發(fā)，AldGaeN層26的最上部(半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的上表面部分)優(yōu)選由Al的組成比率d為零的層(GaN層)構(gòu)成。在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20上，形成有電極30。本實(shí)施方式的電極30，是包含Zn層32的電極，在Zn層32上，形成有由Pt構(gòu)成的金屬層34。電極30中的Zn層32與半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的p型半導(dǎo)體區(qū)域相接觸，作為p型電極的一部分發(fā)揮功能。Zn層32的至少一部分也可以被合金化。即，既可以只將Zn層32中位于與金屬層34的邊界的部分合金化，也可以將Zn層32的整體合金化。圖4(a) (C)是用于說(shuō)明Zn層32的合金化的圖。圖4(a)表示Zn層32的一部分(上部)已合金化的狀態(tài)。電極30A由與AldGaeN層26相接的Zn層32、和存在于Zn層32上的金屬層34構(gòu)成。Zn層32的上部由Zn-Pt合金層6IA構(gòu)成。圖4(b)表示Zn和Pt的合金化進(jìn)展到了與AldGaeN層26相接的部分的狀態(tài)。在圖4 (b)所示的狀態(tài)中，電極30B中的Zn層32 (電極30B中與AldGaeN層26相接觸的部分)由Zn-Pt合金形成。在圖4 (b)所示的電極30B的示例中，在Zn層32上，存在著金屬層34。圖4(c)中示出Zn層以及Pt層的整體被合金化狀態(tài)的電極30C。在此情況下，電極30C僅由Zn-Pt合金層6IC構(gòu)成。圖4(a) (c)所示的Zn-Pt合金由Zn以及Pt構(gòu)成(主成分是Zn以及Pt)。圖4(a) (c)所示的構(gòu)造，能夠通過(guò)在Zn層上形成金屬層之后進(jìn)行熱處理而形成。另外，圖4(c)所示的構(gòu)造，也可以通過(guò)將構(gòu)成金屬層34的金屬和Zn的混合物或化合物作為蒸鍍?cè)催M(jìn)行蒸鍍后進(jìn)行熱處理而形成。
在本實(shí)施方式中，Zn層32與摻雜了第2導(dǎo)電型(p型)的摻雜物的AldGaeN層26相接觸。在AldGaeN層26中，例如，作為摻雜物而摻雜了 Mg。作為Mg以外的p型摻雜物，也可以摻雜例如Zn、Be等。作為與Zn層32的表面相接觸的金屬層34，除了 Pt層之外，還可以使用與Au相比難以與Zn形成合金的金屬(例如，Mo或Pd)。即，只要使用從由Pt、Mo以及Pd構(gòu)成的群中選擇的至少I種金屬即可。反之，作為與Zn層32相接觸的金屬層34，不優(yōu)選容易與Zn形成合金的Au (金)。另外，Zn層32的至少一部分，也可以通過(guò)層疊后的熱處理而以島狀(island狀)發(fā)生凝聚，并相互隔開(kāi)間隔地形成。此時(shí)，構(gòu)成金屬層34的Pt進(jìn)入到各島狀Zn之間。金屬層34的至少一部分也可以凝聚為島狀。本實(shí)施方式的電極30的厚度，例如為IOnm以上200nm以下。電極30中的Zn層 32，是比金屬層34的厚度薄的層，Zn層32的厚度，例如為2nm以上50nm以下。另外，這里的Zn層32的厚度，是熱處理后的Zn層的厚度。若Zn層32的厚度為50nm以下，則能夠防止用于制作發(fā)光元件的工藝中的電極剝離。金屬層(例如，Pt層)34的厚度，例如為IOnm以上200nm以下。Zn層32是比金屬層34的厚度薄的層，這是為了不產(chǎn)生Zn層32和金屬層34的變形失去平衡所導(dǎo)致的Zn層32與AldGaeN層26之間的剝離此外，具有m面的表面12的GaN系基板10的厚度，例如為100 400 iim。這是因?yàn)橹灰獮榇笾?00 以上的基板厚度則在晶片的處理中不產(chǎn)生障礙。另外，本實(shí)施方式的GaN系基板10，只要具有由GaN系材料構(gòu)成的m面的表面12，則也可以具有層疊構(gòu)造。SP，本實(shí)施方式的GaN系基板10，也包括至少在表面12存在m面的基板，因此，基板整體既可以為GaN系，也可以為與其他材料的組合。在本實(shí)施方式的構(gòu)成中，在位于GaN系基板10上的n型的AluGavInwN層(例如，厚度0. 2 2 ii m) 22的一部分，形成有電極40 (n型電極)。在圖示的例子中，半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中形成電極40的區(qū)域，按照n型的AluGavInwN層22的一部分露出的方式形成有凹部42。在該凹部42露出的n型的AluGavInwN層22的表面設(shè)置有電極40。電極40，例如由Ti層、Al層、和Pt層的層疊構(gòu)造而構(gòu)成，電極40的厚度，例如為100 200nm。此外，本實(shí)施方式的活性層24，具有交替地層疊了 Gaa9InaiN阱層(例如，厚度9nm)和GaN阻擋層(例如，厚度9nm)的GalnN/GaN多重量子阱(MQW)構(gòu)造(例如，厚度8Inm)。在活性層24上，設(shè)置有p型的AldGaeN層26。p型的AldGaeN層26的厚度，例如為0. 2 2 ii m。另外，如上所述，在活性層24與AldGaeN層26之間，也可以設(shè)置無(wú)摻雜的GaN層。此外，也可以在AldGaeN層26上，形成第2導(dǎo)電型(例如，p型)的GaN層。而且，也可以在該GaN層上，形成由P+-GaN構(gòu)成的接觸層，并且，在由P+-GaN構(gòu)成的接觸層上，形成Zn層32。另外，也可以取代認(rèn)為由GaN構(gòu)成的接觸層是與AldGaeN層26不同的層，而認(rèn)為由GaN構(gòu)成的接觸層是AldGaeN層26的一部分。接下來(lái)，參照?qǐng)D5以及圖6，更加詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)施方式的特征或者特性。圖5是表示Pd/Pt電極、以及Zn/Pt電極的固有接觸電阻(Q cm2)的曲線圖。作為Pd/Pt電極，使用了通過(guò)在p型的m面GaN層上堆積了厚度40nm的Pd層、和厚度35nm的Pt層之后，在500°C下在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行10分鐘熱處理而形成的電極(m面GaN(Pd/Pt))。作為Zn/Pt電極，使用了通過(guò)在p型的m面GaN層上堆積了厚度7nm的Zn層、和厚度75nm的Pt層之后，在500°C下在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行10分鐘熱處理而形成的電極(m面GaN(Zn/Pt))。在本申請(qǐng)中公開(kāi)的所有的實(shí)驗(yàn)例中，都是通過(guò)通常的電子束蒸鍍法而堆積了 Zn層以及Pt層。Zn/Pt電極、以及Pd/Pt電極與摻雜了 Mg的m面GaN層相接觸。在這些電極所接觸的m面GaN層中，在離表面深度20nm的區(qū)域(厚度20nm的最表面區(qū)域)摻雜了 7 X IO19CnT3的Mg。此外，在離m面GaN層的表面的深度超過(guò)20nm的區(qū)域中，摻雜了 I X 1019cm_3的Mg。像這樣，若在P型電極所接觸的GaN層的最表面區(qū)域中局部地提高p型雜質(zhì)的濃度，則能夠使接觸電阻最低。此外，通過(guò)進(jìn)行這種雜質(zhì)摻雜，電流-電壓特性的面內(nèi)偏差也減小，因此還能夠得到能減小驅(qū)動(dòng)電壓的芯片間偏差的優(yōu)點(diǎn)。因此，在本申請(qǐng)所公開(kāi)的實(shí)驗(yàn)例中，全部在離電極所接觸的P型GaN層的表面深度20nm的區(qū)域中摻雜7X IO19CnT3的Mg，在比其更深的區(qū)域中摻雜I X IO19CnT3的Mg。 固有接觸電阻利用TLM(Transmission Line Method)法來(lái)評(píng)價(jià)。另外，縱軸所示的“I. 0E-01”代表“I. 0XKT1”，“I. 0￡-02”代表“1.0父10-2”，即，“I. 0E+X”代表“I. 0X 10x”。接觸電阻R，一般來(lái)說(shuō)，和接觸面積S(cm2)成反比。在此，如果假設(shè)接觸電阻為R(Q)，則R = Rc/S的關(guān)系成立。比例常數(shù)Re，被稱為固有接觸電阻，相當(dāng)于接觸面積S為Icm2時(shí)的接觸電阻R。即，固有接觸電阻的大小，不依賴于接觸面積S，是用來(lái)評(píng)價(jià)接觸特性的指標(biāo)。以下，存在將“固有接觸電阻”簡(jiǎn)記為“接觸電阻”的情況。如圖5所示，與Pd/Pt電極的接觸電阻相比，Zn/Pt電極的固有接觸電阻(Q *cm2)低了接近一位。另外，在國(guó)際公開(kāi)第2010/113406號(hào)中，公開(kāi)了在使包含Zn的電極與c面p型GaN層相接觸的情況下，能夠獲得與使Pd/Pt電極與c面GaN層相接觸的情況下同等或者略高的接觸電阻。另一方面，公開(kāi)了在接觸面是m面的情況下，包含Zn的電極顯示出顯著低于Pd/Pt電極的接觸電阻。從這個(gè)結(jié)果，可以推測(cè)在使用了 Zn/Pt電極的本發(fā)明中也顯示出同樣的傾向。此外，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明者的研究，雖然以往的Pd/Pt電極的電流-電壓特性是肖特基型的非歐姆特性(肖特基電壓約2V)，但從Zn/Pt電極的電流-電壓特性可知，沒(méi)有出現(xiàn)肖特基電壓，Zn/Pt電極與p型的m面GaN層幾乎形成歐姆接觸。肖特基電壓的消失，在降低發(fā)光二極管和激光二極管等的器件工作電壓方面非常重要。一般來(lái)說(shuō)，為了制作對(duì)于c面GaN接觸電阻低的良好的p型電極，使用功函數(shù)大的金屬，例如Pd (功函數(shù)=5. IeV)和Pt (功函數(shù)=5. 6eV)是技術(shù)常識(shí)。Zn的功函數(shù)(4. 3eV)比其他的接觸電極材料的功函數(shù)小。本申請(qǐng)發(fā)明者，為了比較，在p型的c面GaN層上形成Zn層作為p型電極，并使用TLM法評(píng)價(jià)了接觸電阻。作為評(píng)價(jià)對(duì)象的Zn層，使用了對(duì)被堆積為厚度200nm的Zn層，在氮?dú)夥罩性?00°C下進(jìn)行了 10分鐘的熱處理的Zn層。其結(jié)果，在c面GaN層上形成的Zn層的接觸電阻成為約3. OX KT1 Q cm2的非常高的值。根據(jù)以上所述的理由，可以預(yù)想即使在m面GaN的p型接觸電極中使用Zn層，也決不能夠?qū)崿F(xiàn)理想的接觸特性。本申請(qǐng)發(fā)明者，使Zn層接觸p型GaN的m面，并進(jìn)行了熱處理，發(fā)現(xiàn)了通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，能夠大幅降低接觸電阻的現(xiàn)象，直至完成本發(fā)明。雖然接觸電阻減少的理由的詳情不明，但如后述那樣，可以推定起因于m面GaN的表面附近的Ga原子以及N原子的特別的舉動(dòng)。另外，本申請(qǐng)發(fā)明者，使用Al、Ni、Au、Pd、Pt等功函數(shù)不同的各種各樣的金屬作為m面GaN的電極材料，測(cè)定了接觸電阻。其結(jié)果，實(shí)驗(yàn)表明即使在m面GaN的情況下，也是功函數(shù)越大的金屬(Pd或Pt)的接觸電阻越低(國(guó)際公開(kāi)第2010/052810號(hào))。接下來(lái)，對(duì)優(yōu)選的熱處理?xiàng)l件進(jìn)行說(shuō)明。圖6是表示Pd/Pt電極以及Zn/Pt電極的固有接觸電阻的熱處理溫度依賴性的曲線圖。作為Pd/Pt電極，使用了通過(guò)在p型的m面GaN層上堆積了厚度40nm的Pd層、和厚度35nm的Pt層之后,在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行各個(gè)溫度的 熱處理而形成的電極(m面GaN(Pd/Pt))。作為Zn/Pt電極,使用了通過(guò)在p型的m面GaN層上堆積了厚度7nm的Zn層、和厚度75nm的Pt層之后，在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行各個(gè)溫度的熱處理而形成的電極(m面GaN (Zn/Pt))。如圖6所示，在m面GaN(Pd/Pt)電極的情況下，m面GaN的接觸電阻，在500°C的熱處理的前后，幾乎沒(méi)有變化。并且，在超過(guò)500°C的熱處理溫度下，看到了接觸電阻的上升。另一方面，在m面GaN(Zn/Pt)電極的情況下，若成為超過(guò)400°C的溫度，則接觸電阻急劇下降。并且，在500°C的溫度下接觸電阻進(jìn)一步下降。進(jìn)一步升溫到600°C的溫度下，接觸電阻雖然比500°C的溫度時(shí)有所上升，但比以往的m面GaN(Pd/Pt)的電極的情況下的接觸電阻小。因此，作為m面GaN(Zn/Pt)的熱處理溫度，例如，優(yōu)選為400°C以上。若超過(guò)700°C而成為規(guī)定溫度(例如800°C)以上，則電極和GaN層的膜質(zhì)的劣化加劇，因此上限優(yōu)選為7000C以下，而且，更優(yōu)選為400°C以上650°C以下的溫度范圍。450°C以上600°C以下是更加
合適的熱處理溫度。在使本實(shí)施方式中的電極構(gòu)造(Zn/Pt)配置在m面GaN上的情況下，接觸電阻飛躍性的降低，這可以推測(cè)是由于通過(guò)熱處理，只有Ga原子向電極側(cè)擴(kuò)散，N原子沒(méi)有向電極側(cè)擴(kuò)散的原因。因?yàn)镚aN中只有Ga向電極側(cè)擴(kuò)散，所以可以推測(cè)出在Zn層中，N濃度比Ga濃度低。在p型GaN中若Ga向電極側(cè)擴(kuò)散，則在p型GaN的最表面Ga原子處于不足狀態(tài)，即形成Ga空位。由于Ga空位具有受主的性質(zhì)，因此若在電極與p型GaN的界面的附近Ga空位增加，則空穴容易通過(guò)隧道效應(yīng)(tunneling)而通過(guò)該界面的肖特基障壁。由此，在按照與以m面為表面的p型GaN層相接的方式形成了 Zn層的情況下，可以認(rèn)為接觸電阻被減小。與此相對(duì),若N原子也和Ga原子一起向電極側(cè)擴(kuò)散,則在P型GaN層的最表面N處于不足的狀態(tài)，即形成N空位。由于N空位具有施主的性質(zhì)，因此在p型GaN的最表面，在Ga空位與N空位之間發(fā)生電荷補(bǔ)償。此外，可以認(rèn)為由于N原子脫離從而GaN晶體的晶體性惡化。因此，在N原子也和Ga原子一起向電極側(cè)擴(kuò)散的情況下，p型GaN層和電極之間的接觸電阻較高。另外，可以推定出這樣的各元素(Ga、N)的舉動(dòng)，即使在Zn層所接觸的GaN層中，Ga的一部分被置換為Al或In也同樣地產(chǎn)生。此外，可以推定出即使在Zn層所接觸的GaN系半導(dǎo)體層中作為摻雜物而摻雜了 Mg以外的元素的情況下也是同樣。接著，再次參照?qǐng)D3(a)，對(duì)本實(shí)施方式的構(gòu)成進(jìn)一步進(jìn)行詳述。如圖3(a)所示，在本實(shí)施方式的發(fā)光元件100中，形成有m面GaN系基板10、和形成于 GaN 系基板 10 上的 AluGavInwN 層(u+v+w = l,u>0,v>0,w>0)22。在本例中，m面GaN系基板10是n型GaN基板(例如，厚度100 u m)，AluGavInwN層22是n型GaN層(例如，厚度2 ii m)。在AluGavInwN層22上形成有活性層24。換言之，在m面GaN系基板10上，形成有至少包含活性層24的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20。在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中，在AlxGayInzN層22上，形成有包含AlaInbGaeN層(a+b+c=l，a≥0，b≥0，c≥0)的活性層24?；钚詫?4例如由In組成比為約25%的InGaN阱 層和GaN阻擋層而構(gòu)成，阱層的厚度為9nm，阻擋層的厚度為9nm，阱層周期為3周期。在活性層24上，形成有第2導(dǎo)電型(p型)的AldGaeN層(d+e = 1，d≥0，e≥0) 26。第2導(dǎo)電型(P型)的AldGaeN層(d+e = 1，d≥O、e≥0)26例如是Al組成比為10%的AlGaN層，厚度為0. 2iim。在本實(shí)施方式的AldGaeN層26中，作為p型的摻雜物，摻雜有Mg。在此Mg相對(duì)于AldGaeN層26，例如摻雜了 IO18CnT3程度。此外，在本例中，在活性層24與AldGaeN層26之間，形成有無(wú)摻雜的GaN層(未圖示)。并且，在本例中，在AldGaeN層26上，形成有第2導(dǎo)電型(例如，p型)的GaN層(未圖示)。并且，在由P+-GaN構(gòu)成的接觸層上，形成有Zn層32，并在其上形成有金屬層34。該Zn層32和金屬層34的層疊構(gòu)造成為電極(p型電極)30。另外，在半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20中，形成有使AluGavInwN層22的表面露出的凹部(recess) 42，在位于凹部42的底面的AluGavInwN層22，形成有電極(n型電極)40。凹部42的大小，例如，寬度(或者直徑)為20iim，深度為liim。電極40是由例如Ti層、Al層、和Pt層(例如,厚度分別為5nm、100nm、10nm)的層疊構(gòu)造構(gòu)成的電極。可知，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，能夠使工作電壓(Vop)比使用了以往的Pd/Pt電極的m面LED的情況降低約2. 0V,其結(jié)果，能夠降低消耗功率。接著，繼續(xù)參照?qǐng)D3(a)，對(duì)本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備m面GaN系基板10。在本實(shí)施方式中，作為GaN系基板10，使用GaN基板。本實(shí)施方式的GaN基板利用HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy)法而得到。例如，首先在c面藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)數(shù)mm級(jí)的厚膜GaN。之后，通過(guò)將厚膜GaN在與c面垂直的方向上在m面進(jìn)行切割，能夠得到m面GaN基板。GaN基板的制作方法，不限于上述方法，例如也可以為利用鈉助熔劑法(sodium flux method)等液相生長(zhǎng)或氨熱法(ammonothermal growth)等熔體生長(zhǎng)方法來(lái)制作塊狀GaN的錠,并在m面對(duì)其進(jìn)行切割的方法。作為基板10，除了 GaN基板之外，還可以使用例如氧化鎵、SiC基板、Si基板、藍(lán)寶石基板等。為了在基板上外延生長(zhǎng)由m面構(gòu)成的GaN系半導(dǎo)體，SiC或藍(lán)寶石基板的面方位也優(yōu)選為m面。不過(guò)，由于也存在在r面藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)a面GaN的事例，因此根據(jù)生長(zhǎng)條件不同，也可能存在生長(zhǎng)用表面不一定必須為m面的情況。只要至少半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20的表面為m面即可。在本實(shí)施方式中，在GaN系基板10上，通過(guò)MOCVD (Metal OrganicChemical Vapor Deposition)法依次形成晶體層。接著，在m面GaN系基板10上，形成AluGavInwN層22。作為AluGavInwN層22，例如，形成厚度3 ii m的AlGaN。在形成GaN的情況下，在m面GaN系基板10上，通過(guò)在1100°C下提供 TMG (Ga (CH3) 3)、TMA (Al (CH3) 3)以及 NH3 來(lái)堆積 GaN 層。接著，在AluGavInwN層22上，形成活性層24。在本例中，活性層24具有交替地層疊了厚度9nm的Gaa9InaiN講層、和厚度9nm的GaN阻擋層的厚度81nm的GalnN/GaN多重量子阱(MQW)構(gòu)造。在形成Gaa9InaiN阱層時(shí)，為了進(jìn)行In的取入，優(yōu)選將生長(zhǎng)溫度降低至800。。。接著，在活性層24上，堆積例如厚度30nm的無(wú)摻雜GaN層。接著，在無(wú)摻雜GaN層上，形成AldGaeN層26。作為AldGaeN層26，例如通過(guò)提供TMG、NH3> TMA, TMI以及作為p型雜質(zhì)而提供Cp2Mg (環(huán)戍二烯基鎂),來(lái)形成厚度70nm的p_Ala 14Gaa86N。
接著，在AldGaeN層26上，堆積例如厚度0.5 iim的p-GaN接觸層。在形成p_GaN接觸層時(shí)，作為P型雜質(zhì)而提供Cp2Mg。之后,通過(guò)進(jìn)行氯系干蝕刻,來(lái)除去p-GaN接觸層、AldGaeN層26、無(wú)摻雜GaN層以及活性層24的一部分從而形成凹部42，使AlxGayInzN層22的n型電極形成區(qū)域露出。接著，在位于凹部42的底部的n型電極形成區(qū)域上，作為電極40而形成Ti/Pt層。并且，在p-GaN接觸層上，通過(guò)進(jìn)行通常的真空蒸鍍法(電阻加熱法、電子束蒸鍍法等)來(lái)形成Zn層32，并且在Zn層32上形成金屬層34。由此，形成電極30。作為形成Zn層32的方法，除了真空蒸鍍法以外，也可以進(jìn)行濺射、熱CVD法、分子束外延(MBE)。另外，之后，也可以利用激光剝離、蝕刻、研磨等方法，將GaN系基板10、AluGavInwN層22的一部分除去。此時(shí)，既可以只除去GaN系基板10，也可以選擇性地除去GaN系基板10以及AluGavInwN層22的一部分。當(dāng)然，也可以不除去GaN系基板10、AluGavInwN層22而將其殘留。通過(guò)以上的工序，形成了本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。在本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，若在電極40與電極30之間施加電壓，則從電極30向活性層24注入空穴，從電極40向活性層24注入電子，產(chǎn)生例如450nm波長(zhǎng)的發(fā)光。在此，在圖7中示出使用了由Zn/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的電流-電壓特性。為了比較，還示出發(fā)光二極管的氮化物系半導(dǎo)體的構(gòu)造相同，且使用了由Pd/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的特性。熱處理前的各層的厚度，Zn/Pt電極中的Zn層是7nm，Pt層是75nm，Pd/Pt電極中的Pd層是40nm，Pt層是35nm。對(duì)Zn/Pt電極在500°C下進(jìn)行了 10分鐘的熱處理，對(duì)Pd/Pt電極在500°C下進(jìn)行了 10分鐘的熱處理。使用由Pd/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的啟動(dòng)電壓為約3. 7V。與此相對(duì)，使用由Zn/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管的啟動(dòng)電壓為約2. 7V，可以看到啟動(dòng)電壓的大幅的降低。若用電流值20mA下的工作電壓來(lái)進(jìn)行比較，則可知在使用了由Zn/Pt層構(gòu)成的電極的發(fā)光二極管中，與由Pd/Pt層構(gòu)成的電極相比，小2. OV以上。在本實(shí)施方式中，作為p型電極的材料，使用比Pd在地球上存在更豐富的Zn。Zn與Mg相比具有不易被氧化的性質(zhì)，Zn層具有能夠通過(guò)通常的蒸鍍法來(lái)形成的優(yōu)點(diǎn)。此外，確認(rèn)了 m面GaN層與Zn層之間的密合性良好。以上，通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但這樣的記述并不是限定事項(xiàng)，當(dāng)然能夠進(jìn)行各種改變。上述的發(fā)光元件，也可以直接作為光源來(lái)使用。但是，若與本發(fā)明所涉及的具備用于波長(zhǎng)變換的熒光物質(zhì)的樹(shù)脂等相組合，則可以合適地作為放大了波段的光源(例如白色光源)來(lái)使用。圖8是表不這種白色光源的一例的不意圖。圖8的光源具備具有圖3 (a)所不的構(gòu)成的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100 ;和分散了將從該氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100放射的光的波長(zhǎng)變換為更長(zhǎng)的波長(zhǎng)的突光體(例如YAG Yttrium Alumninum Garnet)的樹(shù)脂層200。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100搭載于在表面形成了布線圖案的支撐部件220上，在支撐部件220上按照包圍氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的方式配置有反射部件240。樹(shù)脂層200按照覆蓋氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的方式形成。另外，本發(fā)明中的接觸構(gòu)造，在與Zn層相接觸的p型半導(dǎo)體區(qū)域由GaN系半導(dǎo)體、即AlxInyGazN(x+y+z = I, x ^ 0, y ^ 0, z ^ 0)半導(dǎo)體構(gòu)成的情況下,發(fā)揮前述的優(yōu)異的效果。這種接觸電阻降低的效果，當(dāng)然在LED以外的發(fā)光元件(半導(dǎo)體激光器)、發(fā)光元件以 外的器件(例如晶體管或受光元件)中也能夠得到。實(shí)際的m面半導(dǎo)體層的表面(主面)，不需要為相對(duì)于m面完全平行的面，也可以從m面傾斜微小的角度(大于0度不到±1° )。形成具有表面相對(duì)于m面完全平行的表面的基板或半導(dǎo)體層，從制造技術(shù)的角度來(lái)看很困難。因此，在通過(guò)當(dāng)前的制造技術(shù)形成了m面基板或m面半導(dǎo)體層的情況下，實(shí)際的表面會(huì)從理想的m面發(fā)生傾斜。由于傾斜的角度以及方位根據(jù)制造工序而不同，因此難以準(zhǔn)確地控制表面的傾斜角度以及傾斜方位。另外，存在有意地使基板或半導(dǎo)體的表面(主面)從m面傾斜1°以上的角度的情況。以下所說(shuō)明的實(shí)施方式中的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件具備以從m面傾斜了 1°以上的角度的面為主面的P型半導(dǎo)體區(qū)域。[其他實(shí)施方式]圖9是表示本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件IOOa的剖面圖。為了形成以從m面傾斜了 1°以上的角度的面為主面的p型半導(dǎo)體區(qū)域，本實(shí)施方式所涉及的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件IOOa利用了以從m面傾斜了 1°以上的角度的面為主面的GaN系基板10a。主面從m面傾斜了 1°以上的角度的基板，一般被稱作“傾斜基板”(0FF基板)。傾斜基板通過(guò)從單晶錠中切割出基板，并對(duì)基板的表面進(jìn)行研磨的工序，能夠按照有意地以從m面向特定方位傾斜的面為主面的方式來(lái)制作。在該GaN系基板IOa上,形成半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20a。圖9所示的AluGavInwN層22a、活性層24a、以及AldGaeN層26a的主面從m面傾斜了 1°以上的角度。這是因?yàn)樵趦A斜的基板的主面上，若層疊了各種半導(dǎo)體層，則這些半導(dǎo)體層的表面(主面)也從m面傾斜。也可以取代GaN系基板10a，而使用例如以從m面向特定方向傾斜的面為表面的藍(lán)寶石基板或SiC基板。此外，在本實(shí)施方式的構(gòu)成中，只要至少半導(dǎo)體層疊構(gòu)造20a中與電極30a相接觸的p型半導(dǎo)體區(qū)域的表面從m面傾斜了 1°以上的角度即可。接著，參照?qǐng)D10 圖14，對(duì)本實(shí)施方式中的p型半導(dǎo)體區(qū)域的傾斜的進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖10 (a)是示意性地表示GaN系化合物半導(dǎo)體的晶體構(gòu)造(纖鋅礦型晶體構(gòu)造)的圖，示出了使圖2的晶體構(gòu)造的方向旋轉(zhuǎn)了 90°后的構(gòu)造。在GaN晶體的c面，存在+c面以及-C面。+C面是Ga原子出現(xiàn)在表面的(OOOl)面，被稱作“Ga面”。另一方面，_c面是N(氮)原子出現(xiàn)在表面的(000-1)面，被稱作“N面”。+c面和-C面處于平行的關(guān)系，全都與m面垂直。由于c面具有極性，因此可以像這樣將c面分為+c面和-C面，但將作為非極性面的a面區(qū)分為+a面和-a面沒(méi)有意義。圖10(a)所示的+c軸方向，是從-C面向+c面垂直地延伸的方向。另一方面，a軸方向與圖2的單位向量a2相對(duì)應(yīng)，朝向與m面平行的[-12-10]方向。圖10(b)是表示m面的法線、+c軸方向、以及a軸方向的相互關(guān)系的立體圖。m面的法線與[10-10]方向平行，如圖10(b)所示，與+c軸方向以及a軸方向這兩者垂直。GaN系化合物半導(dǎo)體層的主面從m面傾斜1°以上的角度，意味著該半導(dǎo)體層的主面的法線從m面的法線傾斜1°以上的角度。
接著，參照?qǐng)D11。圖11(a)以及(b)分別是表示GaN系化合物半導(dǎo)體層的主面以及m面的關(guān)系的剖面圖。該圖是與m面以及c面這兩者垂直的剖面圖。在圖11中，示出了表示+c軸方向的箭頭。如圖11所示，m面與+c軸方向平行。因此，m面的法線向量與+c軸方向垂直。在圖11(a)以及(b)所示的例子中，GaN系化合物半導(dǎo)體層中的主面的法線向量從m面的法線向量向c軸方向傾斜。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，在圖11(a)的例子中，主面的法線向量向+c面一側(cè)傾斜，而在圖11(b)的例子中，主面的法線向量向-C面一側(cè)傾斜。在本說(shuō)明書中，將前者的情況下的主面的法線向量相對(duì)于m面的法線向量的傾斜角度(傾斜角度0)取正的值，將后者的情況下的傾斜角度9取負(fù)的值。在任意一種情況下，都可以說(shuō)“主面向c軸方向傾斜”。在本實(shí)施方式中，由于p型半導(dǎo)體區(qū)域的傾斜角度處于1°以上5°以下的范圍、以及傾斜角度處于-5°以上-1°以下的范圍，因此能夠與p型半導(dǎo)體區(qū)域的傾斜角度大于0°不到±1°的情況同樣地發(fā)揮本發(fā)明的效果。以下，參照?qǐng)D12，對(duì)其理由進(jìn)行說(shuō)明。圖12(a)以及(b)分別是與圖11(a)以及(b)相對(duì)應(yīng)的剖面圖，示出了從m面向c軸方向傾斜的P型半導(dǎo)體區(qū)域中的主面的附近區(qū)域。在傾斜角度9為5。以下的情況下，如圖12(a)以及(b)所示，在P型半導(dǎo)體區(qū)域的主面形成多個(gè)臺(tái)階。各臺(tái)階具有單原子層的高度(2.7A)，以大致等間隔(30A以上)平行地排列。通過(guò)這種臺(tái)階的排列，可以認(rèn)為作為整體形成了從m面傾斜的主面，但微觀上多個(gè)m面區(qū)域露出。圖13是從m面向-C軸方向傾斜了 1°的p型半導(dǎo)體區(qū)域的剖面TEM照片。在p型半導(dǎo)體區(qū)域的表面，明確地表現(xiàn)出了 m面，確認(rèn)了傾斜通過(guò)原子臺(tái)階而形成。主面從m面傾斜的GaN系化合物半導(dǎo)體層的表面成為這種構(gòu)造，是因?yàn)閙面原本作為晶體面非常穩(wěn)定。可以認(rèn)為即使主面的法線向量的傾斜方向朝向+c面以及-C面以外的面方位也產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象?？梢哉J(rèn)為即使主面的法線向量向例如a軸方向傾斜，只要傾斜角度在1°以上5°以下的范圍內(nèi)則也是同樣。如上所述，即使在將P型氮化鎵系化合物半導(dǎo)體層的表面(主面)從m面傾斜了 1°以上的角度的情況下，由于與p型電極相接觸的面露出了多個(gè)m面區(qū)域，因此也可以認(rèn)為接觸電阻不依賴于傾斜角。圖14是表示在從m面向-C軸方向傾斜了 0°、2°、或者5°的p型半導(dǎo)體區(qū)域上形成Mg/Pt層的電極，并對(duì)其接觸電阻(Q -cm2)進(jìn)行測(cè)定后的結(jié)果的曲線圖。曲線圖的縱軸是固有接觸電阻，橫軸是傾斜角度(m面的法線與p型半導(dǎo)體區(qū)域中的表面的法線所形成的角度)9。另外，該固有接觸電阻是形成電極并進(jìn)行了熱處理之后的固有接觸電阻的值。從圖14的結(jié)果可知，只要傾斜角度0為5。以下，則接觸電阻成為大致固定的值。即使在使用了 Zn層的電極情況下，只要從m面的傾斜角度0為5°以下，則可以認(rèn)為接觸電阻成為大致固定的值。如上所述，可以認(rèn)為只要P型半導(dǎo)體區(qū)域的表面的傾斜角度0為5°以下，則通過(guò)本發(fā)明的構(gòu)成，接觸電阻被降低。另外，若 傾斜角度0的絕對(duì)值變得大于5°，則由于壓電電場(chǎng)而內(nèi)部量子效率降低。因此，若壓電電場(chǎng)顯著地產(chǎn)生，則通過(guò)m面生長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體發(fā)光元件的意義變小。因此，在本發(fā)明中，將傾斜角度0的絕對(duì)值限制在5°以下。但是，即使在將傾斜角度0設(shè)定為例如5°情況下，由于制造偏差，有可能實(shí)際的傾斜角度0為從5°偏離±1°程度。將這種制造偏差完全地排除很困難，而且，只要為此程度的微小的角度，則不會(huì)妨礙本發(fā)明的效果。(工業(yè)實(shí)用性)本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體元件，能夠降低主面的法線與m面的法線所形成的角度為I。以上5°以下的p型半導(dǎo)體區(qū)域和p型電極之間的接觸電阻，因此尤其適合被用作發(fā)光二極管(LED)。(符號(hào)說(shuō)明)IOUOa 基板(GaN 系基板)12、12a基板的表面(m面)20、20a半導(dǎo)體層疊構(gòu)造22、22a AluGavInwN 層24、24a 活性層26、26a AldGaeN 層30、30A、30B、30C p 型電極32Zn 層34金屬層(Pt層)40、40a n 型電極42、42a 凹部61A、61C Zn-Pt 合金層IOOUOOa氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件200分散了變換波長(zhǎng)的熒光體的樹(shù)脂層220支撐部件240反射部件
權(quán)利要求
1.ー種氮化物系半導(dǎo)體元件，具備 氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和 電極，其形成于所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的主面上， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域中的所述主面的法線與m面的法線所形成的角度為1°以上5°以下， 所述電極包含與所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面相接觸的Zn層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN半導(dǎo)體形成,其中x+y+z = I, x彡O, y彡O,z > O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述電極包含所述Zn層、和形成于所述Zn層上的金屬層， 所述金屬層由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的群中選擇的至少ー種金屬構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有包含AlaInbGaeN層的活性層，所述活性層發(fā)光，其中a+b+c = I,O, O, C^O0
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)镻型接觸層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述Zn層的厚度為所述金屬層的厚度以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述氮化物系半導(dǎo)體元件具有支撐所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的半導(dǎo)體基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述Zn層為島狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述Zn層由Zn、和從由Pt、Mo以及Pd構(gòu)成的群中選擇的至少ー種金屬的合金而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氮化物系半導(dǎo)體元件，其中， 所述電極僅由所述Zn層構(gòu)成， 所述Zn層由Zn、和從由Pt、Mo以及Pd構(gòu)成的群中選擇的至少ー種金屬的合金而形成。
12.—種光源,其具備 氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件；和 波長(zhǎng)變換部，其包含對(duì)從所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件放射的光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換的熒光物質(zhì)， 所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件具備 氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，其具有P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和 電極，其形成于所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的主面上， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域中的所述主面的法線與m面的法線所形成的角度為1°以上5°以下，所述電極包含與所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面相接觸的Zn層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光源，其中， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN半導(dǎo)體構(gòu)成，其中x+y+z = I, x ^ O, y ^ O,z > O。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的光源，其中， 所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。
15.ー種氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，包括 エ序a,準(zhǔn)備基板； エ序b，在所述基板上形成氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造，該氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造具有主面的法線與m面的法線所形成的角度為I °以上5°以下的P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域；和エ序c，在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊構(gòu)造的所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面上形成電極， 所述エ序c包括在所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域的所述主面上形成Zn層的エ序。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述P型GaN系半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN半導(dǎo)體構(gòu)成，其中x+y+z = I, x ^ O, y ^ O,z > O。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述エ序c包括在形成所述Zn層之后，形成由從Pt、Mo以及Pd所構(gòu)成的群中選擇的至少ー種金屬構(gòu)成的金屬層的エ序。
18.根據(jù)權(quán)利要求15 17中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 在所述エ序c中，執(zhí)行對(duì)所述Zn層進(jìn)行加熱處理的エ序。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述加熱處理在400°C以上650°C以下的溫度被執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述加熱處理在450°C以上600°C以下的溫度被執(zhí)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求15 20中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 還包含在執(zhí)行了所述エ序b之后，除去所述基板的エ序。
22.根據(jù)權(quán)利要求15 21中任ー項(xiàng)所述的氮化物系半導(dǎo)體元件的制造方法，其中， 所述Zn層的至少一部分進(jìn)行了合金化。
全文摘要
本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體元件，具備具有表面(12)從m面傾斜了1°以上5°以下的角度的p型半導(dǎo)體區(qū)域的半導(dǎo)體層疊構(gòu)造(20)；和設(shè)置于p型半導(dǎo)體區(qū)域上的電極(30)。p型半導(dǎo)體區(qū)域由AlxInyGazN(x+y+z＝1，x≥0，y≥0，z≥0)層(26)形成。電極(30)包含Zn層(32)，Zn層(32)與半導(dǎo)體層疊構(gòu)造(20)中的p型半導(dǎo)體區(qū)域的表面相接觸。
文檔編號(hào)H01S5/343GK102696122SQ20118000417
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者大屋滿明, 山田篤志, 橫川俊哉, 磯崎瑛宏 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社