氮化合物半导体发光元件及其制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102792470 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 9 2 4 7 0 A *CN102792470A* (21)申请号 201180013599.7 (22)申请日 2011.03.17 2010-090003 2010.04.09 JP H01L 33/32(2006.01) (71)申请人优志旺电机株式会社 地址日本东京都 (72)发明人月原政志 川崎宏治 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002 代理人刘凤岭 陈建全 (54) 发明名称 氮化合物半导体发光元件及其制造方法 (57) 摘要 本发明提供具有由A。

2、lGaN构成的n型层、由 AlGaInN构成的活性层以及p型层，放射发光峰值 波长为400nm以下的紫外光，且发光强度大的氮 化合物半导体发光元件及其制造方法。本发明在 具有n型层、活性层以及p型层的氮化合物半导体 发光元件中，活性层由包含AlGaInN、且发光峰值 波长为400nm以下的氮化合物半导体层构成，n型 层具有由AlGaN构成的n型AlGaN层和不含有Al 的5nm以上的GaN保护层，在保护层上形成有活性 层。制造方法包括：在基板温度为1000以上的 高温下生长n型AlGaN层；在其上生长不含有Al 的5nm以上的GaN保护层；以及中断生长工序而 使基板温度降低，在基板温度低于10。

3、00的低温 下，在保护层上形成活性层的工序。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.12 (86)PCT申请的 申请数据 PCT/JP2011/056388 2011.03.17 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/125449 JA 2011.10.13 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书10页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 10 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种氮化合物半导体发光元件，其具有n型层、活性层以及p型层，所述氮化合物半 导体发光元件的特征在于： 所述活。

4、性层由发光峰值波长为400nm以下的氮化合物半导体层构成，所述氮化合物 半导体层具有由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、x+y1）构成的势垒层、和由 Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、x+y1）构成的阱层； 所述n型层具有由n-Al x Ga 1-x N（0x1）构成的n型AlGaN层、和在该n型AlGaN 层上形成的由不含有Al且厚度为5nm以上的GaN构成的保护层； 在所述n型层保护层上形成有所述活性层。 2.一种氮化合物半导体发光元件的制造方法，所述氮化合物半导体发光元件在基板上 具有采用各种有机金属气相沉积法所形成的n型层、活性层以及p型。

5、层，所述制造方法的特 征在于，其具有以下工序： n型层形成工序，在基板温度为1000以上的高温条件下，通过生长形成由n-Al x Ga 1-x N （0x1）构成的n型AlGaN层，而且在该n型AlGaN层上生长形成由不含有Al且厚度 为5nm以上的GaN构成的保护层而形成n型层；以及 活性层形成工序，在n型层形成工序之后，中断生长工序而使基板温度降低，在基 板温度低于1000的低温条件下，在所述n型层的保护层上，生长形成由Al x Ga y In 1-x-y N （0x1、0y1、x+y1）构成的势垒层和由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、 x+y1）构成的阱层，从而。

6、形成活性层。 权 利 要 求 书CN 102792470 A 1/10页 3 氮化合物半导体发光元件及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光的氮化合物半导体发光元 件及其制造方法。 背景技术 0002 以往，作为由放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光的氮化合物半导体构成的 发光元件（LED），例如，已知具有图6所示的构成（专利文献1）。 0003 该发光元件的构成是：在基板80上形成有由GaN构成的缓冲层82，在该缓冲层82 上形成有层厚较大的n型接触层84，在该n型接触层84上形成有n型包覆层86，在该n型 包覆层86上，形成有由AlGaInN。

7、构成的活性层88，在该活性层88上，经由p型包覆层90形 成有层厚较大的p型接触层92a和层厚较小的p型接触层92b，进而使n型接触层84的一 部分表面露出而设立n电极94，同时在p型接触层92b的表面设立p电极96。98是焊盘电 极（pad electrode）。 0004 一般而言，在放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光的氮化合物半导体发光元 件中，作为构成活性层的层，需要形成使AlGaInN中的In的组成比率降低的层，但广为人知 的是，进行这样的组成调整的结果，所得到的发光元件成为发光效率降低的元件。这是因 为：通过减少In的组成比率，In的组成比率多时所产生的In的组成调整效果减弱。

8、，因而电 子、空穴的约束减弱，从而电子、空穴变得容易被位错捕获，从而非发光复合的概率上升。 0005 另一方面，为人所知的是在放射波长为400nm以下的紫外光的发光元件中，如果 形成由GaN构成的结构层，则产生因GaN引起的光吸收、或者电子和空穴的漏泄（电子和空 穴越过发光层，在n型层和p型层脱落的现象），因此，将构成层的结晶构造设定为含有Al的 AlGaN是有利的。根据这样的理由，在图6的发光元件中，为了降低自我吸收，缓冲层82和 作为发光层的活性层88以外的构成层即n型接触层84、n型包覆层86、p型包覆层90和p 型接触层92a、92b，都由AlGaN系材质所形成。 0006 于是，这种。

9、氮化合物半导体发光元件通过采用有机金属气相沉积法生长活性层和 其它的氮化合物半导体层而进行制造。而且在图6的发光元件的制造时，生长构成n型包 覆层86的n型AlGaN层，然后在其上直接生长构成活性层88的量子阱结构的AlGaInN层， 但是，该n型AlGaN层的生长需要在基板温度例如为11001200那样的1000以上的 高温条件下进行，另一方面，构成活性层的AlGaInN层的生长需要在基板温度例如为750 900那样的低于1000的低温条件下进行。 0007 在放射发光峰值波长超过400nm的光的发光元件的制造中，即使在活性层所接触 的下层的n型层的最上表面层为AlGaN层的情况下，也可以得。

10、到具有与该n型层的最上 表面层为GaN层的情况同等的发光强度特性的发光元件。但是，在放射发光峰值波长为 400nm以下的紫外光的发光元件的制造中，在活性层所接触的下层的n型层的最上表面层 为AlGaN层的情况下，已经判明即使结晶质量是同等的，发光强度也会显著降低。 0008 即，在制造放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光的氮化合物半导体发光元件 说 明 书CN 102792470 A 2/10页 4 的情况下，作为活性层以外的构成层的材质，在从活性层放射的光没有被吸收这一点上，使 用AlGaN应该是有利的，但实际上，在活性层所接触的下层的n型层的最上表面层为AlGaN 层的情况下，所得到的。

11、发光元件的发光强度反而较小。 0009 产生这样的现象的原因在于：n型层的生长需要在高温条件下进行，另一方面，活 性层的生长需要在低温条件下进行，从而使两个生长工序不能连续地进行。即，实际上，在 高温条件下的n型层的生长工序结束后到开始低温条件下的活性层的生长工序的期间，设 立暂时中断生长工序以降低基板温度的生长工序中断时间实际上是不可避免的。但是，可 以认为其原因在于：在该生长工序中断时间的期间，形成n型层的最上表面的AlGaN层中的 Ga蒸发飞散而产生因晶格不匹配引起的结晶缺陷，该结晶缺陷被在其上面生长形成的活性 层的AlGaInN的结晶继承下来，结果在所形成的活性层不可避免地产生结晶缺陷。

12、（参照非 专利文献1）。 0010 现有技术文献 0011 专利文献 0012 专利文献1：日本专利第3614070号的公报 0013 非专利文献 0014 非专利文献1：第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.129p-ZN-4“异 质界面形成时的生长中断对AlGaN系的影响” 发明内容 0015 发明所要解决的课题 0016 本发明是基于以上的情况而完成的，其目的在于提供一种具有由AlGaN构成的n 型层、由AlGaInN构成的活性层以及p型层，且放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光 的、发光强度大的氮化合物半导体发光元件。 0017 本发明的其它目的在于提供一种可以制造具有由。

13、AlGaN构成的n型层、由AlGaInN 构成的活性层和p型层，且发光强度大的氮化合物半导体发光元件的氮化合物半导体发光 元件的制造方法。 0018 用于解决课题的手段 0019 本发明涉及一种氮化合物半导体发光元件，其具有n型层、活性层以及p型层，所 述氮化合物半导体发光元件的特征在于： 0020 所述活性层由发光峰值波长为400nm以下的氮化合物半导体层构成，所述氮化合 物半导体层具有由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、x+y1）构成的势垒层（barrier layer）、和由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、x+y1）构成的阱层； 0021。

14、 所述n型层具有由n-Al x Ga 1-x N（0x1）构成的n型AlGaN层、和在该n型 AlGaN层上形成的由不含有Al且厚度为5nm以上的GaN构成的保护层； 0022 在所述n型层保护层上形成有所述活性层。 0023 本发明涉及一种氮化合物半导体发光元件的制造方法，所述氮化合物半导体发光 元件在基板上具有采用各种有机金属气相沉积法所形成的n型层、活性层以及p型层，所述 制造方法的特征在于，其具有以下工序： 0024 n型层形成工序，在基板温度为1000以上的高温条件下，通过生长形成由 说 明 书CN 102792470 A 3/10页 5 n-Al x Ga 1-x N（0x1）构成。

15、的n型AlGaN层，而且在该n型AlGaN层上生长形成由不含 有Al且厚度为5nm以上的GaN构成的保护层而形成n型层；以及 0025 活性层形成工序，在n型层形成工序之后，中断生长工序而使基板温度降低，在 基板温度低于1000的低温条件下，在所述n型层的保护层上，生长形成由Al x Ga y In 1-x-y N （0x1、0y1、x+y1）构成的势垒层和由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1、0y1、 x+y1）构成的阱层，从而形成活性层。 0026 发明的效果 0027 根据本发明，虽然在高温条件下进行含有由n型AlGaN构成的n型AlGaN层的n型 层的生长工序，在其结束后。

16、，暂时中断生长工序以降低基板温度，其后在低温条件下开始活 性层的生长工序，但是，由于在由AlGaN构成的n型AlGaN层之上形成由不含有Al且厚度 为5nm以上的GaN构成的保护层，因而在该保护层的作用下，在生长工序中断时间的期间， 能够有效地防止作为下层的n型AlGaN层中的Ga的蒸发飞散，从而该n型AlGaN层没有因 Ga的蒸发飞散而产生的结晶缺陷，其结果是，根据AlGaInN的生长，由于可以形成没有结晶 缺陷的良好的活性层，因而可以得到放射发光峰值波长为400nm以下的紫外光、且发光强 度大的氮化合物半导体发光元件。 附图说明 0028 图1是表示本发明的氮化合物半导体发光元件的一实施例。

17、的基板和半导体层的 层构成的说明图。 0029 图2是表示必须与图1的氮化合物半导体发光元件相比的发光元件（比较例1）的 层构成的说明图。 0030 图3是表示必须与图1的氮化合物半导体发光元件相对照的发光元件（对照例1） 的层构成的说明图。 0031 图4是表示本发明的氮化合物半导体发光元件的其它实施例的基板和半导体层 的层构成的说明图。 0032 图5是表示必须与图4的氮化合物半导体发光元件相比的发光元件（比较例2）的 层构成的说明图。 0033 图6是表示以往的氮化合物半导体发光元件的一个实例的构成的说明图。 具体实施方式 0034 以下，就本发明的氮化合物半导体发光元件及其制造方法的实。

18、施方式进行说明。 0035 图1是示意表示本发明的氮化合物半导体发光元件的一实施例的基板和半导体 层的层构成的说明图。 0036 该发光元件在蓝宝石基板10的c面上，具有由在低温条件下生长而成的层厚例如 为20nm的GaN层构成的第1缓冲层12（LT-GaN）、以及在该第1缓冲层12上由在高温条件 下生长而成的层厚例如为1m的非掺杂GaN层构成的第2缓冲层14（u-GaN）。在该第2 缓冲层14上，形成有发光元件的功能区域。 0037 在该第2缓冲层14上的功能区域，形成有由在高温条件下生长而成的层厚例如为 2.3m的n型AlGaN层构成的n型AlGaN层16（n-AlGaN），在该n型AlG。

19、aN层16上，形成 说 明 书CN 102792470 A 4/10页 6 有由在高温条件下生长而成的层厚例如为50nm的n型GaN层构成的保护层18（n-GaN），由 此构成n型层。 0038 在由该n型GaN层构成的保护层18上，生长形成有活性层20。图示例子的活性 层20具有量子阱结构，该量子阱结构是在各种低温条件下生长的、层厚例如为2.5nm的由 GaInN构成的阱层和层厚例如为10nm的由AlGaN构成的势垒层交替层叠4个周期而形成 的。 0039 在活性层20上，形成有层厚例如为20nm的p型阻挡层（block layer）22，在该p 型阻挡层22上，形成有层厚例如为100nm的。

20、p型接触层24和层厚例如为20m的p+型接 触层26。 0040 然后，例如在蚀刻n型AlGaN层16的一部分而露出的表面部分形成n电极，同时 在p+型接触层26表面形成p电极，从而构成发光元件。 0041 在本发明的氮化合物半导体发光元件的制造方法中，各氮化合物半导体的层采用 有机金属气相沉积法（MOCVD）生长形成。 0042 另外，在各半导体层的生长工序中，在适应目标组成的基板温度和炉内压力的条 件下进行气相沉积。 0043 在有机金属气相沉积法中，作为成为Al原子供给源的有机金属化合物，可以使用 三甲基铝（TMA），作为成为Ga原子供给源的有机金属化合物，可以使用三甲基镓（TMG），作。

21、 为成为N原子供给源的化合物，可以使用氨，作为载气，可以使用氮气和氢气，但本发明并 不局限于此。 0044 作为用于形成n型半导体层的掺杂原子，可以使用Si等族原子，作为成为Si原 子供给源的化合物，例如可以使用四乙基硅烷（TESi）等。另外，未掺杂时的Al x Ga y In 1-x-y N （0x1，0y1，x+y1）半导体即使在非掺杂的状态下也表现为n型。 0045 另一方面，作为用于形成p型半导体层的掺杂原子，可以使用Mg等第族原子，作 为成为Mg原子供给源的化合物，例如可以使用双环戊二烯基镁（Cp 2 Mg）等。 0046 活性层20是通过生长形成例如210周期的、交替配置有由Al 。

22、x Ga y In 1-x-y N （0x1，0y1，x+y1）构成的势垒层和由Al x Ga y In 1-x-y N（0x1，0y1， x+y1）构成的阱层的层叠体单元而构成的，能够放射发光峰值波长为400nm以下的紫外 光。势垒层为了在阱内约束电子、空穴，必须调整组成以便使带隙能量比阱层更大。关于阱 层的优选的组成是，x的值为00.99，y的值为00.99。在该活性层20的生长工序中， 基板温度需要设定为低于1000的低温条件。 0047 构成n型层的n型AlGaN层16作为具有以n-Al x Ga 1-x N（0x1）表示的组成 的层而生长形成于缓冲层上。该n型AlGaN层16为了抑制。

23、发光波长的吸收，优选以比发光 波长更大的带隙能量的组成而进行制作。在该n型AlGaN层16上，生长形成由不含有Al 的n型GaN层构成的保护层18，通过n型AlGaN层16和保护层18，形成最上表面层为保护 层18的n型层，在其上生长形成有活性层20。 0048 在本发明中，保护层18的层厚设定为5nm100nm。优选的保护层18的厚度为 1080nm，特别优选为3060nm。在保护层18的层厚过小的情况下，不能充分地覆盖n 型AlGaN层16的全部表面而使它的一部分露出，结果可能不能有效地保护由该n型AlGaN 层16的由n型AlGaN形成的最上表面层的组成。另一方面，如果保护层18的层厚过。

24、大，则 说 明 书CN 102792470 A 5/10页 7 由于因该保护层18引起的放射光的吸收增大，因而难以得到具有高发光强度的发光元件。 0049 由半导体构成的构成层的生长工序中的基板温度因形成的半导体层的组成的不 同而不同，在由AlGaInN构成的活性层20的生长工序中，如前所述，基板温度低于1000， 具体地说，例如设定为750900这样的低温条件，但由AlGaN构成的n型层（具体地说， 为n型AlGaN层16和保护层18）以及p型层（具体地说，为p型阻挡层22、p型接触层24 和p+型接触层26）都需要设定为基板温度为1000以上，具体地说例如为11001200 这样的高温条件。

25、。 0050 此外，关于p型层的生长，由于在活性层（发光层）中含有In，因而在高温下进行长 时间生长的情况下，往往使活性层内的In扩散而降低活性层的特性，为了抑制这样的In的 扩散，也可以在1000以下的温度下进行生长。 0051 在本发明的氮化合物半导体发光元件的制造方法中，在基板10上经由第1缓冲层 12和第2缓冲层14，使n型AlGaN层16和保护层18生长而形成n型层，在该n型层上生 长活性层20，在该活性层20上，生长p型阻挡层22、p型接触层24和p+型接触层26而形 成p型层。 0052 具体地说，在基板温度为1000以上的高温条件下，生长形成由AlGaN构成的n型 AlGaN层。

26、16，然后同样地在高温条件下，以5100nm这一特定的层厚生长形成由不含有Al 的GaN构成的保护层18。然后，在保护层18的生长形成结束之后，暂时中断生长工序以降 低基板温度，在基板温度低于1000的低温条件下，在由上述保护层18而形成最上表面层 的n型层上，进行活性层20的生长形成。 0053 在从高温条件下的生长工序转移到低温条件下的生长工序时，为了降低基板的温 度，设立也可以说是散热时间的生长工序的中断时间是不可避免的，该生长工序中断时间 的长度根据高温条件下的基板温度和低温条件下的基板温度的不同也会有所不同，但通常 为510分钟。 0054 如以上那样，在实际的氮化合物半导体发光元件。

27、的制造方面，在高温条件的n型 层的生长形成后，在生长工序中断时间降低基板温度，在低温条件进行活性层20的生长形 成，但是根据本发明，由构成n型层的AlGaN构成的n型AlGaN层16的上面，形成由不含有 Al的GaN构成的保护层18，该保护层18，由于在生长工序中断时间其组成也不变化，因而没 有产生结晶缺陷，为此，在该保护层18上生长形成的活性层20，制止起因于下层的结晶缺 陷而产生结晶缺陷，其结果，可以得到具有高的发光强度的氮化合物半导体发光元件。 0055 实施例 0056 实施例1 0057 在该实施例中，按照图1的层构成，如下所述那样采用有机金属气相沉积法生长 形成各半导体层，从而制造。

28、出本发明的发光元件。 0058 （1）基板清洗工序 0059 首先，在CVD装置的处理炉内配置c面蓝宝石基板10，一边向处理炉内以10s1m的 流量供给氢气，一边将基板温度升温到1150，从而进行基板10的清洗。 0060 （2）第1缓冲层形成工序 0061 接着，在炉内压力为100kPa、基板温度为500的状态下，一边向处理炉内以5s1m 的流量供给氮气和以5s1m的流量供给氢气作为载气，一边以250000mol/min的流量供给 说 明 书CN 102792470 A 6/10页 8 氨和以50mol/min的流量供给三甲基镓（TMG）70秒，便在基板10的表面生长层厚为20nm 的GaN。

29、层，从而形成第1缓冲层（LT-GaN）12。 0062 （3）第2缓冲层形成工序 0063 在基板温度为1125的状态下，一边向处理炉内以20s1m的流量供给氮气和以 15s1m的流量供给氢气作为载气，一边以250000mol/min的流量供给氨和以100mol/ min的流量供给TMG 30分钟，便在第1缓冲层12上生长出层厚为15m的非掺杂的GaN 层，从而形成第2缓冲层（u-GaN）14。 0064 （4）n型层形成工序 0065 （4-1）n型AlGaN层形成工序 0066 与上述（3）的第2缓冲层形成工序同样，一边向处理炉内以20s1m的流量供给氮 气和以15s1m的流量供给氢气作为。

30、载气，一边在基板温度为1150、炉内压力为30kPa的状 态下，以5.2mol/min的流量供给三甲基铝（TMA）、以0.013mol/min的流量供给TESi， 从而在第2缓冲层14上形成层厚为2.3m且由n型Al 0.05 Ga 0.95 N层构成的n型AlGaN层 16。 0067 （4-2）保护层形成工序 0068 然后，除了停止TMA的供给以外，在保持原状态不变的条件下继续生长工序55秒， 便在n型AlGaN层16上生长出层厚为50nm且不含有Al的n型GaN层，从而形成保护层 （n-GaN）18，因而形成n型层。 0069 （5）活性层形成工序 0070 在上述（4-2）的保护层形。

31、成工序之后，中断生长工序，其后，通过反复进行如下 的工序，便形成阱层和势垒层的单元层叠4个周期而成的活性层20，上述工序包括：一边 向处理炉内以15s1m的流量供给氮气和以1s1m的流量供给氢气作为载气，在炉内压力为 100kPa、基板温度为820的状态下，以10mol/mi n的流量供给TMG和以12mol/min的 流量供给三甲基铟（TMI）60秒，从而形成层厚为2.5nm的具有Ga 0.95 1n 0.05 N的组成的阱层的 工序，以及以10mol/min的流量供给TMG和以0.9mol/min的流量供给TMA 300秒，从 而形成层厚为10nm的具有Al 0.08 Ga 0.92 N的。

32、组成的势垒层的工序。 0071 从上述（4-2）的保护层形成工序结束时起，直到该活性层的形成工序开始为止的 生长工序中断时间大约为8分钟。 0072 （6）p型层形成工序 0073 （6-1）p型阻挡层形成工序 0074 在炉内压力为100kPa的条件下，一边向处理炉内以15s1m的流量供给氮气和以 25s1m的流量供给氢气作为载气，一边使基板温度为1025，且在该状态下以100mol/ min的流量供给TMG、以24mol/min的流量供给TMA、以0.1mol/min的流量供给双环戊 二烯基镁（CP 2 Mg）20秒，便在活性层20上生长出层厚为20nm的p型Al 0.2 Ga 0.8 N。

33、层，从而形 成p型阻挡层22。 0075 （6-2）P型接触层形成工序 0076 接着，将TMA的流量变更为12mol/min，继续生长100秒，从而在p型阻挡层22 上形成层厚为100nm且由p型A1 0.10 Ga 0.90 N构成的p型接触层24。 0077 （6-3）P + 型接触层形成工序 说 明 书CN 102792470 A 7/10页 9 0078 进而通过将CP 2 Mg的流量变更为0.2mol/min，继续生长20秒，便在p型接触层 24上形成层厚为20nm且由p + 型Al 0.1 Ga 0.9 N构成的p + 型接触层26。 0079 （7）后处理工序 0080 （7-。

34、1）活化退火工序 0081 上述（6）的工序结束后，在大气中、700的温度下，进行15分钟的活化退火。 0082 （7-2）电极形成工序 0083 对于进行过活化退火处理的发光元件材料，采用光刻法和电感耦合型等离子处理 装置（ICP）蚀刻n型层的n型AlGaN层16的一部分而使其露出，从而形成n焊盘部，分别 在该n焊盘部和设立于p + 型接触层26表面的p焊盘部层叠镍5nm和金5nm后，在大气中、 500的温度下进行5分钟退火，分别在n焊盘部和p焊盘部蒸镀Al而形成n电极和p电 极，从而制造出发光峰值波长位于370nm区域的发光元件。将其设定为“发光元件1”。 0084 比较例1 0085 在。

35、上述的实施例1中，在（4-1）的n型AlGaN层形成工序结束后，不进行（4-2）的 保护层形成工序，在大约8分钟的生长工序中断时间后，实行（5）的活性层形成工序，除此 以外，与实施例1同样，通过生长形成各半导体层，便制造出具有图2所示的层构成、且发光 峰值波长位于370nm区域的比较用发光元件。将其设定为“发光元件1a”。 0086 对照例1 0087 在上述的实施例1中，紧接着（3）的第2缓冲层形成工序，不进行（4-1）的n型 AlGaN层形成工序和（4-2）的保护层形成工序，与（3）的第2缓冲层形成工序同样，在基板 温度为1125的状态下，一边向处理炉内以20s1m的流量供给氮气和以15s。

36、1m的流量供给 氢气作为载气，一边以250000mol/min的流量供给氨、以100mol/min的流量供给TMG 和以0.013mol/min的流量供给四乙基硅烷（TESi）40分钟，便在第2缓冲层14上生长出 层厚为2.3m的n型GaN，从而形成n型GaN层28，在大约8分钟的生长工序中断时间后， 实行与实施例1同样的（5）活性层形成工序，除此以外，与实施例1同样，通过生长形成各 半导体层，便制造出具有图3所示的层构成、且发光峰值波长位于370nm区域的比较用发光 元件。将其设定为“发光元件1b”。 0088 评价实验（1） 0089 对于上述实施例1的发光元件1、比较例1的发光元件1a和。

37、对照例1的发光元 件1b，分别进行了输出评价。即，将各发光元件安装到TO-18晶体管管座封装体（stem package）上，在与其相对置并距离5mm的位置，配置在360370nm区域具有灵敏度、并进 行过灵敏度校正的光电二极管作为受光元件，测量了向各发光元件供给20mA的电流时的 受光元件的输出值，结果如表1所示。 0090 表1 0091 发光元件 受光元件的输出值 实施例1 发光元件1 1.15mW 比较例1 发光元件1a 0.12mW 说 明 书CN 102792470 A 8/10页 10 对照例1 发光元件1b 1.00mW 0092 从表1的结果可以理解：根据实施例1的发光元件1。

38、，与比较例1的发光元件1a相 比，通过形成保护层，可以得到非常大的发光强度。 0093 实施例2 0094 在该实施例中，按照图4的层构成，如以下那样采用有机金属气相沉积法生长形 成各半导体层，从而制造出本发明的发光元件。 0095 （1）基板清洗工序 0096 首先，在CVD装置的处理炉内配置c面蓝宝石基板10，一边向处理炉内以10s1m的 流量供给氢气，一边将基板温度升温到1150，从而进行基板10的清洗。 0097 （2）第1缓冲层形成工序 0098 接着，在炉内压力为10kPa、基板温度为950的状态下，一边向处理炉内以8s1m 的流量供给氮气和以8s1m的流量供给氢气作为载气，一边以。

39、13920mol/min的流量供给 氨和以8.7mol/min的流量供给TMA 700秒，便在基板10表面生长层厚为50nm的AlN层， 从而形成第1缓冲层（AlN-1）32。 0099 （3）第2缓冲层形成工序 0100 在上述（2）的第1缓冲层形成工序结束后，在停止TMA的供给、进而将基板温度升 温到1300的状态下，通过向处理炉内以22000mol/min的流量供给氨和以50mol/min 的流量供给TMA 80分钟，便在第1缓冲层32上生长出层厚为1m的AlN层，从而形成第 2缓冲层（AlN-2）34。 0101 （4）n型层形成工序 0102 （4-1）n型AlGaN层形成工序 01。

40、03 在上述（3）的第2缓冲层形成工序结束后，将炉内压力设定为30kPa，一边向处 理炉内以15s1m的流量供给氮气和以12s1m的流量供给氢气作为载气，一边在基板温度 为1165的状态下，以100mol/min的流量供给TMG、以18mol/min的流量供给TMA、以 250000mol/min的流量供给氨、以0.013mol/min的流量供给TESi 50分钟，从而在第2 缓冲层34上形成层厚为3m且由n型Al 0.15 Ga 0.85 N层构成的n型AlGaN层16。 0104 （4-2）保护层形成工序 0105 然后，停止TMA的供给，除此以外，通过在保持原状态不变的条件下继续生长工序。

41、 55秒，便在n型AlGaN层16上生长出层厚为50nm且不含有Al的n型GaN层，从而形成保 护层（n-GaN）18，因而形成n型层。 0106 （5）活性层形成工序 0107 通过反复进行如下的工序，便形成阱层和势垒层的单元层叠4个周期而成的活性 层20，上述工序包括：一边向处理炉内以16s1m的流量供给氮气作为载气，一边在炉内压 力为100kPa、基板温度为840的状态下，以10mol/min的流量供给TMG、以0.02mol/ min的流量供给TMA、以35mo l/min的流量供给TMI 50秒，从而形成层厚为2nm且具有 Al 0.02 Ga 0.95 1n 0.03 N的组成的阱。

42、层的工序；以及以10mol/min的流量供给TMG、以1.5mol/ min的流量供给TMA 300秒，从而形成层厚为10nm且具有Al 0.14 Ga 0.86 N的组成的势垒层的工 序。 说 明 书CN 102792470 A 10 9/10页 11 0108 从上述（4）的n型层的形成工序结束时起，直到该活性层的形成工序开始为止的 生长工序中断时间大约为7分钟。 0109 （6）P型层形成工序 0110 （6-1）P型阻挡层形成工序 0111 在炉内压力为60kPa的条件下，一边向处理炉内以15s1m的流量供给氮气和以 25s1m的流量供给氢气作为载气，一边使基板温度为1050，并在该状。

43、态下以100mol/ min的流量供给TMG、以36mol/min的流量供给TMA、以0.26mol/min的流量供给CP 2 Mg 20秒，便在活性层20上生长出层厚为20nm的p型Al 0.3 Ga 0.7 N层，从而形成p型阻挡层22。 0112 （6-2）P型接触层形成工序 0113 接着，将TMA的流量变更为18mol/min，继续生长100秒，从而在p型阻挡层22 上形成层厚为100nm且由p型Al 0.15 Ga 0.85 N构成的p型接触层24。 0114 （6-3）p + 型接触层形成工序 0115 进而将CP 2 Mg的流量变更为0.2mol/min，继续生长20秒，从而在。

44、p型接触层24上 形成层厚为20nm且由p + 型Al 0.15 Ga 0.85 N构成的p + 型接触层26。 0116 （7）后处理工序 0117 （7-1）活化退火工序 0118 在上述（6）的工序结束之后，在大气中、700的温度下进行15分钟的活化退火。 0119 （7-2）电极形成工序 0120 对于活化退火处理过的发光元件材料，采用光刻法和电感耦合型等离子体处理装 置（ICP），蚀刻n型层的n型AlGaN层16的一部分而使其露出，从而形成n焊盘部，在该n 焊盘部和设立于p + 型接触层26表面的p焊盘部分别层叠镍5nm和金5nm，然后在大气中、 500的温度下进行5分钟的退火，在n。

45、焊盘部和p焊盘部分别蒸镀Al，以形成n电极和p 电极，从而制造出发光峰值波长位于360nm区域的发光元件。将其设定为“发光元件2”。 0121 比较例2 0122 在上述的实施例2中，在（4-1）的n型AlGaN层形成工序结束后，不进行（4-2）的 保护层形成工序，在大约7分钟的生长工序中断时间后，实行（5）的活性层形成工序，除此 以外，与实施例2同样，通过生长形成各半导体层，便制造出具有图5所示的层构成的比较 用发光元件2a。 0123 评价实验（2） 0124 对于上述实施例2的发光元件2和比较例2的发光元件2a，分别与评价实验（1） 同样地进行了输出评价。然后，对于向各发光元件供给20m。

46、A的电流时的波长为360nm的光， 测量了受光元件的输出值，结果如表2所示。 0125 表2 0126 发光元件 受光元件的输出值 实施例2 发光元件2 0.50mW 比较例2 发光元件2a 0.05mW 说 明 书CN 102792470 A 11 10/10页 12 0127 从表2的结果可以理解：根据实施例2的发光元件2，与比较例2的发光元件2a相 比，通过形成保护层，可以得到非常大的发光强度。 0128 符号说明： 0129 10 C面蓝宝石基板 12 第1缓冲层（LT-GaN） 0130 14 第2缓冲层（u-GaN） 16 n型AlGaN层 0131 18 保护层（n-GaN） 2。

47、0 活性层 0132 22 p型阻挡层 24 p型接触层 0133 26 p + 型接触层 28 n型GaN层 0134 32 第1缓冲层（AlN-1） 34 第2缓冲层（AlN-2） 0135 80 基板 82 缓冲层 0136 84 n型接触层 86 n型接触层 0137 88 活性层 90 p型包覆层 0138 92a p型接触层 92b p型接触层 0139 94 n电极 96 p电极 0140 98 焊盘电极 说 明 书CN 102792470 A 12 1/3页 13 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102792470 A 13 2/3页 14 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102792470 A 14 3/3页 15 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102792470 A 15 。