JP2003282942A - 窒化物半導体素子及び窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 選択成長などによって素子構造を３次元化し
た場合においても、特性の優れた窒化物半導体素子とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の窒化物半導体素子は、側面部１
６ｓ及び上層部１６ｔを有して３次元状に成長した結晶
層の前記上層部はアンドープ窒化ガリウム層１７などの
高抵抗領域を介して電極層２１が形成される。上層部１
６ｔに高抵抗領域を設けることで、その上層部１６ｔの
高抵抗領域を迂回するように電流が流れ、上層部１６ｔ
を避けて側面部１６ｓを主体とする電流経路が形成され
る。その結果、結晶性がよくない上層部１６ｔに電流を
流すことが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は結晶成長された窒化
物系半導体結晶層に電極層を形成し、発光などの機能を
生じさせる窒化物半導体素子及びその製造方法に関し、
特に効率的な電流注入を実現する窒化物半導体素子及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの
窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、その禁制帯幅が１．８ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、赤色から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が
理論上可能であるため、近年注目を集めている。

【０００３】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に
より発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザーを製造
する場合には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを
多層に積層し、発光層（活性層）をｎ型クラッド層およ
びｐ型クラッド層により挟んだ構造を形成する必要があ
る。このような発光ダイオードまたは半導体レーザーと
して、発光層をＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造または
ＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造としたものがあ
る。

【０００４】窒化ガリウム系化合物半導体などの窒化物
半導体の気相成長技術においては格子整合する基板や抵
転位密度の基板が存在しないために、従来よりサファイ
アなどの基板表面上に９００℃以下の低温でＡｌＮもし
くはＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ (ｘは０以上１未満) 低温バッ
ファ層を堆積し、その後に窒化ガリウム系化合物半導体
を成長し格子不整合に起因する転位を低減する技術があ
る。このような技術は、例えば、特開昭６３−１８８９
３８号公報や特公平８−８２１７号公報に開示されるも
のがあり、これらの技術を使用することで窒化ガリウム
系化合物半導体層の結晶性およびモフォロジーを改善で
きる特徴がある。

【０００５】さらに低転位密度の高品質結晶を得る技術
としては、一旦第１の窒化ガリウム系化合物半導体層を
堆積した後に酸化珪素や窒化珪素などからなる窒化ガリ
ウム系化合物半導体の成長を阻害する材料で保護膜を形
成し、その保護膜で覆われていない領域から第２の窒化
ガリウム系化合物半導体層を面内方向（横方向）に成長
することで、基板界面から垂直に伸びる貫通転位の伝播
を妨げる技術がある（例えば、特開平１０−３１２９７
１号公報、特開平１１−２５１２５３号公報参照。）。
また、同様な技術としては一旦第１の窒化ガリウム系化
合物半導体を成長した後に、リアクティブイオンエッチ
ング装置（以下、RIE）などを用いてその膜を選択的に
除去し、その後成長装置内で残された結晶から第二の窒
化ガリウム系化合物半導体選択的に成長することで貫通
転位密度を低減する技術がある（例えば、MRS Internet
J. Nitride Semicond. Res. 4S1， G3. 38 (1999)、
又はJournal of Crystal Growth 189/190 (1998) 83-8
6）。これらの技術を使用することで１０^６ｃｍ^−２程
度までの転位密度を有する結晶膜が得られ、半導体レー
ザーの高寿命化などが実現されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】また、このような選択
成長を用いることで、貫通転位の低減だけではなく、３
次元的な構造を有する半導体素子を作成できる。例え
ば、窒化ガリウム系化合物半導体膜もしくは基板上に成
長阻害膜を形成して開口部から選択的に結晶を成長さ
せ、或いは窒化ガリウム系化合物半導体膜もしくは基板
を選択的に除去した上で残された結晶から選択的に結晶
を成長させることで、３次元的な構造を有する半導体素
子構造を得ることができる。このような半導体素子はフ
ァセットからなる側面と側面の合流する頂点（上面）と
からなる立体構造とされ、例えば素子分離の工程でのダ
メージが少なくなり、レーザーにおける電流狭窄構造を
形成でき、更にはファセットとなる結晶面の特性を積極
的に利用して結晶性の改善が可能であるなどの利点があ
る。

【０００７】図３０は選択成長により３次元状に形成さ
れる窒化物系発光素子の一例の断面図であり、この発光
素子はＧａＮ系の発光ダイオードである。その構造につ
いては、サファイア基板３３０上に下地成長層としての
ｎ型ＧａＮ層３３１が形成され、そのｎ型ＧａＮ層３３
１上には開口部３３３が形成されたシリコン酸化膜３３
２が被覆され、該シリコン酸化膜３３２の開口部３３３
からの選択成長により六角錐形状のＧａＮ層３３４が形
成されている。

【０００８】このＧａＮ層３３４は、サファイア基板３
３０の主面をＣ面とした場合にＳ面（｛１−１０１｝
面）で覆われたピラミッド型の成長層であり、シリコン
をドープさせた領域である。このＧａＮ層３３４の傾斜
したＳ面の部分はクラッドとして機能する。ＧａＮ層３
３４の傾斜したＳ面を覆うように活性層であるＩｎＧａ
Ｎ層３３５が形成されており、その外側にＡｌＧａＮ層
３３６とマグネシュームドープのＧａＮ層３３７が形成
される。

【０００９】このような発光ダイオードには、ｐ電極３
３８とｎ電極３３９が形成されている。ｐ電極３３８は
マグネシュームドープのＧａＮ層３３７上に形成される
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなど
の金属材料を蒸着して形成される。ｎ電極３３９は前述
のシリコン酸化膜３３２を開口した部分でＴｉ／Ａｌ／
Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。

【００１０】図３１は従来の選択成長により３次元状に
形成される窒化物系発光素子の他の一例の断面図であ
り、図３０の窒化物系発光素子と同様に、サファイア基
板３５０上に下地成長層としてのｎ型ＧａＮ層３５１が
形成され、そのｎ型ＧａＮ層３５１上には開口部３５３
が形成されたシリコン酸化膜３５２が被覆され、該シリ
コン酸化膜３５２の開口部３５３からの選択成長により
断面矩形状の六角柱形状のＧａＮ層３５４が形成され
る。

【００１１】このＧａＮ層３５４はシリコンをドープさ
せた領域であり、選択成長の成長条件により｛１−１０
０｝面を側面とする成長層に形成される。このＧａＮ層
３５４を覆うように活性層であるＩｎＧａＮ層３５５が
形成されており、その外側にｐ型ＡｌＧａＮ層３５６と
マグネシュームドープのｐ型ＧａＮ層３５７が形成され
る。

【００１２】このような発光ダイオードには、ｐ電極３
５８とｎ電極３５９が形成され、ｐ電極３５８はマグネ
シュームドープのＧａＮ層３５７上に形成されるＮｉ／
Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属
材料を蒸着して形成される。ｎ電極３５９は前述のシリ
コン酸化膜３５２を開口した部分でＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。

【００１３】しかし、このような選択成長を用いた場合
に、頂点若しくは上面は成長速度の遅いファセットから
なる側面に囲まれるために原料の供給が過多になり結晶
性が劣化することがある。また、基板面積に比べて頂点
若しくは上面の面積が小さい場合に、その部分の膜厚や
混晶組成の制御などが困難となる。従って、選択成長に
よって３次元構造の半導体素子を形成した場合であって
も、上記理由により頂点若しくは上面の結晶性が悪く、
非発光再結合による効率の低下、ＰＮ接合が正常に形成
されないことによる電流のリークなどの諸問題が発生す
る。また、電極と接する導電型層の抵抗率と厚みによっ
てはその層で電流が広がり、頂点若しくは上面に電流が
注入されて素子特性が悪くなる傾向がある。

【００１４】また、選択成長を用いた場合には、上述し
た頂点や上面と同様に、隣り合う側面の交線である稜線
部とこの稜線部に沿った領域や、側面と底面との交線で
ある底辺部とこの底辺部に沿った領域においても結晶性
が悪く、非発光再結合による効率の低下、ＰＮ接合が正
常に形成されないことによる電流のリークなどの問題が
発生する。

【００１５】そこで本発明は、選択成長などによって素
子構造を３次元化した場合においても、特性の優れた窒
化物半導体素子とその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の窒化物半導体素子は、側面部及び上層部
を有して３次元状に成長した結晶層の前記上層部は高抵
抗領域を介して電極層が形成されることを特徴とする。

【００１７】本発明の窒化物半導体素子によれば、電極
層から当該窒化物半導体素子を動作させるための電流が
注入されるが、上層部に高抵抗領域が存在することか
ら、その上層部の高抵抗領域を迂回するように電流が流
れ、上層部を避けて側面部を主体とする電流経路が形成
される。このような側面を主体とする電流経路を用いる
ことで、結晶性が良くない上層部に電流を流すことが抑
制される。

【００１８】また、本発明の他の窒化物半導体素子は、
窒化物半導体層又は窒化物半導体基板上に成長する結晶
層は結晶状態の良好な第１結晶部と結晶状態が前記第１
結晶部よりは劣化した第２結晶部とを有し、前記第２結
晶部には高抵抗領域を介して電極層が形成されることを
特徴とする。

【００１９】この窒化物半導体素子によれば、第２結晶
部には高抵抗領域を介して電極層が形成されることか
ら、当該第２結晶部を避けるような電流経路が形成され
ることになり、高抵抗領域の存在によって結晶状態の良
くない第２結晶部よりも結晶状態の良好な第１結晶部に
主な電流経路が形成されることになる。従って、能動素
子として結晶状態の良好な部分を活用することができ、
素子特性が最適なものとなる。

【００２０】また、本発明の窒化物半導体素子の製造方
法は、窒化物半導体層又は窒化物半導体基板上に選択成
長によって結晶層を形成し、該結晶層の上層部が形成さ
れた後に結晶成長の条件を変えることで高抵抗領域を連
続して形成し、前記高抵抗領域の形成後に電極層を形成
することを特徴とする。

【００２１】本発明の窒化物半導体素子の製造方法にお
いては、選択成長によって形成される結晶層は、前記窒
化物半導体層又は前記窒化物半導体基板上に成長阻害膜
を形成した後、前記成長阻害膜を開口した開口部からの
成長によって形成され、或いは前記窒化物半導体層又は
前記窒化物半導体基板を選択的に除去した上で残された
結晶から成長して形成される。

【００２２】本発明の窒化物半導体素子の製造方法によ
れば、結晶層は選択成長によって形成され、選択成長を
利用することで上層部及び側面部を伴うように結晶層が
３次元状に成長する。この結晶成長と連続的に形成され
る高抵抗領域は結晶成長の条件を変えることで高抵抗化
し、電極層からの電流経路を迂回させるように機能す
る。結晶層の上層部と高抵抗領域がその連続性から近接
して配置され、結晶性が良くない上層部では電流が抑え
られることになる。

【００２３】また、本発明に係る窒化物半導体素子は、
３次元状に成長した結晶層の稜線部及びこの稜線部に沿
った領域に、高抵抗領域を介して電極層が形成されるこ
とを特徴とする。さらに、本発明に係る窒化物半導体素
子は、３次元状に成長した結晶層の底辺部及びこの底辺
部に沿った領域に、高抵抗領域を介して電極層が形成さ
れることを特徴とする。

【００２４】このような高抵抗領域は、アンドープ部や
イオンが注入されてなるイオン注入部の形成、又はｐ型
不純物が導入された窒化物半導体層に対して電子線の選
択的な照射を行うことによって形成される。

【００２５】本発明の窒化物半導体素子によれば、電極
層から当該窒化物半導体素子を動作させるための電流が
注入されるが、稜線部及びこの稜線部に沿った領域、又
は底辺部及びこの底辺部に沿った領域に高抵抗領域が存
在することから、これらの領域における高抵抗領域を迂
回するように電流が流れ、側面部、具体的には側面部の
平坦面部分を主体とする電流経路が形成される。このよ
うな側面部の平坦面部分を主体とする電流経路を用いる
ことで、結晶性が良くない稜線部及びこの稜線部に沿っ
た領域、又は底辺部及びこの底辺部に沿った領域に電流
を流すことが抑制される。

【００２６】また、本発明に係る窒化物半導体素子は、
３次元状に成長した結晶層の稜線部及びこの稜線部に沿
った領域を除いた平坦面部に電極層が形成されることを
特徴とする。さらに、本発明に係る窒化物半導体素子
は、３次元状に成長した結晶層の底辺部及びこの底辺部
に沿った領域を除いた平坦面部に電極層が形成されるこ
とを特徴とする。

【００２７】本発明の窒化物半導体素子によれば、電極
層から当該窒化物半導体素子を動作させるための電流が
注入されるが、稜線部及びこの稜線部に沿った領域、又
は底辺部及びこの底辺部に沿った領域上には電極層を形
成しないことから、電極層が形成された側面部、具体的
には側面部の平坦面部分を主体とする電流経路が形成さ
れる。このような側面部の平坦面部分を主体とする電流
経路を用いることで、結晶性が良くない稜線部及びこの
稜線部に沿った領域、又は底辺部及びこの底辺部に沿っ
た領域に電流を流すことが抑制される。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明にかかる窒化物半導体素子
は、側面部及び上層部を有して３次元状に成長した結晶
層の前記上層部は高抵抗領域を介して電極層が形成され
る構造を有することを特徴とする。

【００２９】また、本発明に係る窒化物半導体素子は、
３次元状に成長した結晶層の稜線部及びこの稜線部に沿
った領域に、高抵抗領域を介して電極層が形成される構
造、或いは電極層が形成されない構造を有することを特
徴とする。

【００３０】さらに、本発明に係る窒化物半導体層は、
３次元状に成長した結晶層の底辺部及びこの底辺部に沿
った領域に、高抵抗領域を介して電極層が形成される構
造、或いは電極層が形成されない構造を有することを特
徴とする。

【００３１】ここで電極層が形成されない構造として
は、全面に電極層を形成して稜線や底面及びそれらの近
傍で一部除去する構造や、稜線や底面及びそれらの近傍
に予め部分的に絶縁膜を形成して直接接続するようには
電極層を設けない構造や、稜線や底面及びそれらの近傍
を避けて電極層を空間を通して配線するような構造であ
っても良い。また、本明細書において、３次元状とは、
窒化物半導体層等からなる立体構造の形状であって、実
質的な結晶面として構成される側面部及び上層部を有し
た形状である。典型的には多角形のピラミッド構造、多
角形の角柱構造、ストライプ状の開口部を利用して形成
された突条構造など、種々の構造を含む。

【００３２】この３次元状に成長した結晶層は側面部と
上層部を有している。このうち上層部は３次元状の結晶
層の上側の領域である。六角錐形状などの角錐形状に結
晶層が形成される場合では、上層部は結晶層の頂点部分
とその近傍であり、角錐形状の頂点部分を欠いた結晶構
造の場合では、上層部は上端面を含む領域である。底面
がストライプ状で断面が三角形状の場合は、上層部は傾
斜面同士の稜線部とその近傍であり、結晶層が稜線部を
伴わない断面が台形形状の場合は、上層部は上端面とそ
の近傍の領域である。結晶層が角柱形状の場合、上層部
は角柱の上面部を含む領域とされる。また、結晶層の側
面部は、前述の結晶層の上層部と結晶層の底面部との間
の領域である。六角錐形状などの角錐形状に結晶層が形
成される場合では、側面部は角錐状の結晶層の傾斜した
結晶面であり、角錐形状の頂点部分を欠いた結晶構造の
場合でも同様に、側面部は結晶層の傾斜した結晶面であ
る。結晶層の底面がストライプ状で断面が三角形状若し
くは稜線部を伴わない断面が台形形状の場合は、側面部
は前記上層部と底面部の間の領域であり、傾斜したファ
セットを含む領域である。結晶層が角柱形状の場合、上
層部は角柱の上面部を含む領域であることから、角柱形
状の結晶層の側面部は上面部とほぼ垂直な側壁部分とさ
れる。上層部と側面部は、その構成材料の点で同一の材
料とすることができ、例えば、結晶層が角錐形状に構成
される場合、頂点部とその近傍が上層部となり、その直
下の部分から底面部分までの傾斜した結晶面を結晶層の
側面部とすることができ、上層部と側面部は連続的な構
成を有していても良い。

【００３３】また、３次元状に成長した結晶層は、稜線
部及び底辺部を有している。稜線部とは、隣り合う側面
部、又は隣り合う側面部と上端面（上面部）との交線で
あり、底辺部とは、底面部と側面部との交線である。な
お、以下の説明において、稜線部及び底辺部には、交線
部分に加え、その交線に沿った領域を含むものとする。

【００３４】３次元状に結晶層を成長させる場合、一例
として結晶成長用にサファイア基板を用い、そのサファ
イア基板上にバッファ層などの成長下地層を形成し、そ
の成長下地層からの選択成長などによって３次元状のフ
ァセット構造を有する結晶層を形成することが行われ
る。結晶成長により結晶成長層を形成する場合では、基
板主面に対して傾斜した傾斜面としてＳ面及び｛１１−
２２｝面またはこれらの各面に実質的に等価な面の中か
ら選ばれる面を有することが望ましい。例えば、基板主
面をＣ面とした場合では、傾斜面であるＳ面またはＳ面
に実質的に等価な面を容易に形成することが可能であ
る。Ｓ面はＣ＋面の上に選択成長した際に見られる安定
面であり、比較的得やすい面であって六方晶系の面指数
では（１−１０１）である。Ｃ面にＣ＋面とＣ−面が存
在するのと同様に、Ｓ面についてはＳ＋面とＳ−面が存
在するが、本明細書においては、特に断らない場合は、
Ｃ＋面ＧａＮ上にＳ＋面を成長しており、これをＳ面と
して説明している。なお、Ｓ面についてはＳ＋面が安定
面である。またＣ＋面の面指数は（０００１）である。
このような基板主面に対して傾斜した傾斜面としてＳ面
及び｛１１−２２｝面またはこれらの各面に実質的に等
価な面をファセットとする結晶層を形成し、前述の如き
上層部と側面部を形成することで、本発明にかかる構造
の窒化物半導体素子を作成することができる。

【００３５】本発明の窒化物半導体における結晶層は、
典型的に選択成長法によって形成され、ここで窒化物半
導体層の選択成長について説明する。選択成長は、成長
阻害膜を利用する方法と、基板や半導体層の表面を選択
的に除去する方法などによって行うことができる。成長
阻害膜を利用する方法では、基体上に開口部を有する成
長阻害膜を形成し、その状態で反応炉に基体ごと送り込
み、所要のキャリアガス及び原料ガスを供給して成長阻
害膜上には窒化物半導体層を堆積せずに開口部に窒化物
半導体層を選択的に形成する。基板や半導体層の表面を
選択的に除去する方法では、下地成長層や基板の一部を
選択的に除去されて、基板等の表面に凹凸が形成され、
所要のキャリアガス及び原料ガスを供給して凹凸部分に
３次元状の結晶層を成長させる方法である。

【００３６】結晶層が成長する基体部分としては、窒化
ガリウム系化合物半導体基板などの窒化物半導体基板も
しくはサファイア基板などの基板とその基板上に成長し
た窒化物半導体層からなるように構成することができ、
後者のように窒化物半導体層を基板上に成長させる場合
では、当該基板として用いることができるのは、サファ
イア（Ａｌ_２Ｏ_３、Ａ面、Ｒ面、Ｃ面を含む。）ＳｉＣ
（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む。）ＧａＮ、Ｓｉ、ＺｎＳ、
ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＬｉＭｇＯ、ＧａＡｓ、ＭｇＡｌ_２Ｏ
_４、ＩｎＡｌＧａＮなどからなる基板であり、好ましく
はこれらの材料からなる六方晶系基板または立方晶系基
板であり、より好ましくは六方晶系基板である。例え
ば、サファイア基板を用いる場合では、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系化合物半導体の材料を成長させる場合に多
く利用されているＣ面を主面としたサファイア基板を用
いることができる。この場合の基板主面としてのＣ面
は、５乃至６度の範囲で傾いた面方位を含むものであ
る。

【００３７】基体の一部として窒化物半導体層が形成さ
れる場合、窒化物半導体層を形成する前に、下地成長層
を基板上に形成することが好ましい。この下地成長層は
例えば窒化ガリウム層や窒化アルミ二ウム層からなり、
下地成長層は低温バッファ層と高温バッファ層との組合
せ或いはバッファ層と結晶種として機能する結晶種層と
の組合せからなる構造であっても良い。この下地成長層
は、種々の気相成長法で形成することができ、例えば有
機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長法（Ｈ
ＶＰＥ法）などの気相成長法を用いることができる。

【００３８】成長阻害膜を用いた選択成長の場合、この
ような基体上には成長阻害膜が形成される。成長阻害膜
は例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などから構成
され、この成長阻害膜で覆われた領域において窒化物半
導体層の堆積を防ぐ機能を有し、成長阻害膜に設けられ
た開口部では、その底部に前記基体の表面が臨んで、そ
の基体表面から開口部の範囲内で結晶成長が進められ
る。開口部の形成は、フォトリソグラフィー技術によっ
て行われ、開口部の形状はストライプ状、円形状、六角
形状などの多角形状などであるが、特に限定されるもの
ではない。開口部を１０μｍ程度の円形（或いは辺が１
−１００方向の六角形、または辺が１１−２０方向の六
角形など）にすることでその約２倍程度の選択成長領域
まで簡単に作製できる。またＳ面が基板と異なる方向で
あれば転位を曲げる効果、および転位を遮蔽する効果が
あるために、転位密度の低減にも役立つ。

【００３９】基体上の成長阻害膜に開口部を形成したと
ころで、選択成長により窒化物半導体層が選択的に成長
される。窒化物半導体層としては、ウルツ鉱型の結晶構
造を有する半導体材料を用いることが好ましい。このよ
うな窒化物半導体層としては、例えばＩＩＩ族系化合物
半導体やＢｅＭｇＺｎＣｄＳ系化合物半導体を用いるこ
とができ、更には窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導
体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系化合物半導体、窒化
インジウム（ＩｎＮ）系化合物半導体、窒化インジウム
ガリウム（ＩｎＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミニ
ウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系化合物半導体を好ましく
は形成することができ、特に窒化ガリウム系化合物半導
体が好ましい。なお、本発明において、ＩｎＧａＮ、Ａ
ｌＧａＮ、ＧａＮなどは必ずしも、３元混晶のみ、２元
混晶のみの窒化物半導体を指すのではなく、例えばＩｎ
ＧａＮでは、ＩｎＧａＮの作用を変化させない範囲での
微量のＡｌ、その他の不純物を含んでいても本発明の範
囲であることはいうまでもない。

【００４０】この結晶層の成長方法としては、種々の気
相成長法を挙げることができ、例えば有機金属化合物気
相成長法（ＭＯＣＶＤ（ＭＯＶＰＥ）法）や分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ法）などの気相成長法や、ハイドラ
イド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などを用いることができ
る。その中でもＭＯＶＰＥ法によると、迅速に結晶性の
良いものが得られる。ＭＯＶＰＥ法では、Ｇａソースと
してＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（トリエチ
ルガリウム）、ＡｌソースとしてはＴＭＡ（トリメチル
アルミニウム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、
Ｉｎソースとしては、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＴＥＩ（トリエチルインジウム）などのアルキル
金属化合物が多く使用され、窒素源としてはアンモニ
ア、ヒドラジンなどのガスが使用される。また、不純物
ソースとしてはＳｉであればシランガス、Ｇｅであれば
ゲルマンガス、ＭｇであればＣｐ２Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）、ＺｎであればＤＥＺ（ジエチ
ルジンク）などのガスが使用される。ＭＯＣＶＤ法で
は、これらのガスを例えば６００℃以上に加熱された基
板の表面に供給して、ガスを分解することにより、Ｉｎ
ＡｌＧａＮ系化合物半導体をエピタキシャル成長させる
ことができる。

【００４１】選択成長によって、典型的には窒化物半導
体層はファセットを伴った構造を呈する。例えば、基体
若しくは基板の主面がＣ＋面を有している場合では、窒
化物半導体層の結晶の傾斜面としてＳ面を安定面として
形成することが可能であり、このＳ面は選択成長した際
に見られる比較的得やすい面であって六方晶系の面指数
では（１−１０１）である。Ｃ面にＣ＋面とＣ−面が存
在するのと同様に、Ｓ面についてはＳ＋面とＳ−面が存
在するが、本明細書においては、特に断らない場合は、
Ｃ＋面ＧａＮ上にＳ＋面を成長しており、これをＳ面と
して説明している。なお、Ｓ面についてはＳ＋面が安定
面である。またＣ＋面の面指数は（０００１）である。
このＳ面ついては、前述のように窒化ガリウム系化合物
半導体で窒化物半導体層を構成した場合には、Ｓ面上、
ＧａからＮへのボンド数が２または３とＣ−面の次に多
くなる。ここでＣ−面はＣ＋面の上には事実上得ること
ができないので、Ｓ面でのボンド数は最も多いものとな
る。例えば、Ｃ面を主面に有するサファイア基板に窒化
物を成長した場合、一般にウルツ鉱型の窒化物の表面は
Ｃ＋面になるが、選択成長を利用することでＳ面を形成
することができ、Ｃ面に平行な面では脱離しやすい傾向
をもつＮのボンドがＧａから一本のボンドで結合してい
るのに対し、傾いたＳ面では少なくとも一本以上のポン
ドで結合することになる。従って、実効的にＶ／ＩＩＩ
比が上昇することになり、積層構造の結晶性の向上に有
利である。また、基板と異なる方位に成長すると基板か
ら上に伸びた転位が曲がることもあり、欠陥の低減にも
有利となる。また、選択成長マスクを用いて選択成長す
る場合には横方向成長させ窓領域より拡大した形状にす
ることができ、このようなマイクロチャネルエピタキシ
ーを用いて横方向成長をした方が貫通転位を避けやすく
なり、転位が減ることがわかっている。またこのような
横方向成長により素子を発光素子とする場合では、その
発光領域も増大し、さらに電流の均一化、電流集中の回
避、および電流密度の低減を図ることができる。

【００４２】選択成長によって形成される窒化物半導体
層はＳ面又はＳ面に実質的に等価な面などを伴ったファ
セット構造を有するが、典型的には成長が進む程、基体
主面に平行な面での面積が段々と小さくなるように成長
する。すなわち、窒化物半導体層は斜面を伴って角錐状
或いはピラミッド状に成長するため、頂点部に近づくほ
ど基体主面に平行な面での面積が段々と小さくなる。こ
こで頂点部とは、斜面同士が交差する尖頭部分であり、
ストライプ状の開口部からは稜線となるような領域であ
り、また、六角錐状の窒化物半導体層を成長させる場合
では最も高さが有る領域である。

【００４３】本発明にかかる窒化物半導体素子は、３次
元状の結晶層の上層部に高抵抗領域が形成される構造を
有する。高抵抗領域は当該窒化物半導体素子に注入され
る電流の経路を側面側に移動させるための領域である。
例えば、結晶層の上層部に第１導電領域としてｎ型窒化
物半導体層を形成し、この上に活性層や第２導電層であ
るｐ型窒化物半導体層を形成して発光素子とする場合、
ｎ型頂上部とｐ型頂上部間の抵抗値が、ｎ型側面部とそ
れに接したｐ型側面部間の抵抗値よりも大きくなるよう
に頂上部を形成することが好ましい。ｎ型頂上部とｐ型
頂上部間の抵抗値がｎ型側面部とｐ型側面部間の抵抗値
よりも小さいと、ｎ型頂上部とｐ型頂上部間で電流が流
れ、結晶性の悪い活性層を流れるため、発光効率が低い
無効電流になるなどの不都合が起こる。このとき、再現
性の面からは、ｎ型頂上部とｐ型頂上部間の抵抗値（上
層部と電極層間の抵抗値）がｎ型側面部とｐ型側面部間
の抵抗値（側面部と電極層間の抵抗値）の１．５倍以上
であることが好ましく、さらに、電圧や電流密度を上げ
た際の特性を向上させるという面からは、２倍以上であ
ることがより好ましい。

【００４４】この高抵抗領域は、例えば、アンドープ窒
化物半導体層、ｐ型不純物が導入された窒化物半導体
層、或いはｎ型不純物が導入された窒化物半導体層によ
り形成される。高抵抗領域を窒化物半導体層を用いて形
成する場合では、結晶層の上層部を形成した後に、結晶
成長の条件を変えることで高抵抗領域を連続して形成す
ることができる。すなわち、同じ反応炉内に素子形成用
の基板を置いたまま、結晶成長条件としての不純物ガス
の供給と停止、さらにはその濃度の制御などによって連
続的に形成できる。例えば、アンドープ窒化物半導体層
を形成する場合では不純物ガスの供給が停止され、ｐ型
不純物が導入された窒化物半導体層を形成する場合では
マグネシウムなどの不純物が導入され、ｎ型不純物が導
入された窒化物半導体層を形成する場合ではシリコンな
どの不純物が導入される。アンドープ窒化物半導体層は
不純物濃度が極めて低く、高抵抗領域とされる。ｐ型不
純物が導入された窒化物半導体層は周囲の層が反対導電
型の窒化物半導体層であるｎ型窒化物半導体層である場
合に、その界面にｐｎ接合を形成し、周囲の層が同一導
電型の窒化物半導体層であるｐ型窒化物半導体層である
場合には当該ｐ型不純物が導入された窒化物半導体層の
不純物濃度を低濃度とすることで、周囲の層よりも相対
的に高抵抗な領域となり、電流の経路を側面側に移動さ
せる機能を発揮する。同様に、ｎ型不純物が導入された
窒化物半導体層は周囲の層が反対導電型の窒化物半導体
層であるｐ型窒化物半導体層である場合に、その界面に
ｐｎ接合を形成し、周囲の層が同一導電型の窒化物半導
体層であるｎ型窒化物半導体層である場合には当該ｎ型
不純物が導入された窒化物半導体層の不純物濃度を低濃
度とすることで、周囲の層よりも相対的に高抵抗な領域
となり、電流の経路を側面側に移動させる機能を発揮す
る。高抵抗領域は結晶層を構成する窒化物半導体層と同
じ材料とすることができるが、異なる材料で構成するこ
とも可能である。例えば結晶層をＧａＮ系半導体層と
し、ＡｌＧａＮ系半導体層で高抵抗領域を形成しても良
い。

【００４５】高抵抗領域としては、上述のように、窒化
物半導体層に導入される不純物を制御することで構成す
ることも可能であるが、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜などの絶縁膜を結晶層の上層部に対して直接にまたは
活性層などの他の層を介して間接的に形成するようにし
ても良い。シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁
膜は単層に限定されず、他の絶縁膜や、アンドープの化
合物半導体層、その他の各種半導体層との複合膜などで
も良い。

【００４６】また、本発明に係る窒化物半導体素子は、
３次元状の結晶層の稜線部に高抵抗領域が形成される。
この高抵抗領域は、結晶層の稜線部にアンドープ部を形
成する方法やイオン注入（イオンインプランテーショ
ン）を行う方法、又はｐ型窒化物半導体層に電子線を選
択的に照射する方法によって形成される。さらに、本発
明に係る窒化物半導体素子は、３次元状の結晶層の底辺
部に、稜線部に高抵抗領域を形成するのと同様の方法
で、高抵抗領域が形成される。

【００４７】このような高抵抗領域は、前述のように３
次元状の結晶層の上層部や稜線部、底辺部に形成される
が、窒化物半導体素子として半導体発光素子が形成され
る場合には、高抵抗領域の形成の前後に活性層が形成さ
れる。すなわち、活性層の下部に高抵抗領域を形成する
こともでき、活性層の上部に高抵抗領域を形成すること
もできる。電極層はこのような高抵抗領域を介して結晶
層上に形成される。電極層としては、例えばＮｉ／Ｐｔ
／Ａｕからなる電極層が形成され、例えばＴｉ／Ａｌか
らなる電極層を対極側の電極層とすることができる。

【００４８】また、本発明では、結晶層の側面部に効率
的に電流が注入されるようにするために、上述した高抵
抗領域を形成するのではなく、稜線部又は底辺部を除く
側面部の平坦面部分（上端面や上面部を有する結晶層に
おいては、これら上端面、上面部の平坦面部分を含む）
にのみ電極層を形成している。

【００４９】本発明にかかる窒化物半導体素子は、半導
体を利用して作動する各種素子の構造をとることがで
き、一例として発光ダイオードや半導体レーザーなどの
半導体発光素子とすることができるが、それら以外にも
例えば電界効果型トランジスタや、受光素子などのその
他の各種素子であっても良い。

【００５０】このような構造を有する本発明にかかる窒
化物半導体素子は、上層部や稜線部、底辺部に形成され
た高抵抗領域により、側面部を主体とする電流注入が行
われる。特に、上層部に高抵抗領域が形成される場合、
窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長においては、一
般に成長速度や成長温度、成長圧力やＶ族原料とＩＩＩ
族原料の供給比などの成長条件により、形成されるファ
セットや表面における成長と脱離のバランスなどを制御
することができ、これらの成長中に変調させることで、
高抵抗領域を上層部に連続するように形成することがで
きる。このため、活性層の近傍にも形成できることか
ら、電流の広がりによるリークや非発光再結合も抑制す
ることができる。

【００５１】また、本発明にかかる窒化物半導体素子
は、稜線部や底辺部に電極層を形成せずに側面部の平坦
面部分（上端面や上面部を有する結晶層においては、こ
れら上端面、上面部の平坦面部分を含む）にのみ電極層
を形成することにより、側面部を主体とする電流注入が
行われる。

【００５２】以下、各実施形態を参照しながら本発明を
更に詳細に説明する。なお、本発明の窒化物半導体素子
は、その要旨を逸脱しない範囲で変形、変更などが可能
であり、本発明は以下の各実施形態に限定されるもので
はない。

【００５３】［第１の実施形態］本実施形態は、図１に
示すように、サファイア基板１１上に六角錐形状の窒化
物半導体発光素子構造１２が選択成長によって形成され
ており、３次元状として六角錐形状の窒化物半導体発光
素子構造１２の部分に電極が形成されて発光ダイオード
として機能する。サファイア基板１１上には、アンドー
プのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａＮ層が積層された
窒化ガリウム層１３が形成されており、その窒化ガリウ
ム層１３を覆うようにシリコン酸化膜１４が形成されて
いる。このシリコン酸化膜１４は選択成長の際の成長阻
害膜として機能し、当該シリコン酸化膜１４に形成され
た開口部からの選択成長によって六角錐形状の窒化物半
導体発光素子構造１２が形成される。

【００５４】図２は六角錐形状の窒化物半導体発光素子
構造１２の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を形
成した構造を示す断面図である。サファイア基板１１上
には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａＮ
層が積層されたｎ型窒化ガリウム層１３が形成されてお
り、その窒化ガリウム層１３を覆うようにシリコン酸化
膜１４が形成されている。シリコン酸化膜１４にはほぼ
正六角形の開口部１５が形成され、その開口部１５から
の選択成長によってｎ型ＧａＮ層１６が形成される。こ
のサファイア基板１１は主面をＣ面とする基板であり、
正六角形の開口部１５の一辺を［１、１、−２、０］方
向に平行となるようにしている。一般に、このような開
口部１５を用いて選択成長をした場合では、その成長条
件によってＳ面（｛１、−１、０、１｝面）を傾斜した
側面とする六角錐形状の成長層が形成される。そこで、
開口部１５を用いて選択成長によってシリコンドープの
ｎ型窒化ガリウム層１６を形成する。

【００５５】このｎ型窒化ガリウム層１６は、反応炉内
にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガスを
流し、Ｎ原料としてのアンモニア（ＮＨ_３）およびＧａ
原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（Ｃ
Ｈ_３）_３）を供給して形成される。このｎ型窒化ガリウ
ム層１６には不純物としてのシリコンが導入される。ｎ
型窒化ガリウム層１６は、完全な六角錐形状となる前に
成長が停止され、その時点で不純物ガスの供給を停止す
ることで、アンドープ窒化ガリウム層１７となる。この
不純物ガスの停止による切り替えは同じ反応炉で連続的
に行うことができ、生産性に対する妨げとはならない。
アンドープ窒化ガリウム層１７は、不純物濃度が極めて
低い窒化物半導体層であり、高抵抗領域として上層部へ
の電流の流れ込みを防止する。

【００５６】不純物ガスの停止による成長層の切り替え
によって、ｎ型窒化ガリウム層１６の成長は停止し、ｎ
型窒化ガリウム層１６自体は尖頭部分を欠いた六角錐形
状となり、その尖頭部分を欠いた上面部分が上層部１６
ｔとされ、傾斜した結晶層のＳ面の部分が側面部１６ｓ
とされる。アンドープ窒化ガリウム層１７の形状は、頂
点部である上層部１６ｔ上で断面略三角形状であり、側
面部１６ｓの部分で薄い膜で側面部１６ｓの周囲を覆
う。上層部１６ｔの部分は、高抵抗領域であるアンドー
プ窒化ガリウム層１７に連続することから、上層部１６
ｔを介して流れる電流は抑えられ、その結果、アンドー
プ窒化ガリウム層１７上に形成される活性層を流れる電
流も抑えられることになる。

【００５７】アンドープ窒化ガリウム層１７上に形成さ
れる活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層１
８であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層１９とｐ型窒化ガ
リウム層２０が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層１９とｐ
型窒化ガリウム層２０には、不純物としてマグネシウム
が導入される。ｐ型窒化ガリウム層２０上には、Ｎｉ／
Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属
材料を蒸着してｐ電極２１が形成される。ｎ電極２２は
前述のシリコン酸化膜１４を開口した開口部２３にＴｉ
／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成され
る。

【００５８】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１８の下に、高抵抗領域で
あるアンドープ窒化ガリウム層１７が形成されており、
このアンドープ窒化ガリウム層１７はｎ型窒化ガリウム
層１６への上層部１６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒
化ガリウム層１６に対して主に側面部１６ｓを介して電
流を流すように機能する。従って、頂点部側よりも側面
部１６ｓに効率的に電流が注入されることになり、リー
ク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られ
ることになる。

【００５９】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜１４の開口部１５の形状をほぼ正六角形としたが、
その他の多角形や円形などの形状でも成長条件により、
同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、傾斜
した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面とす
ることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素子を
形成することができる。

【００６０】［第２の実施形態］本実施形態は、図３に
示すように、活性層の上に高抵抗領域を形成した例であ
る。素子は六角錐形状の窒化物半導体発光素子構造を有
している点では、第１の実施形態と同じであり、窒化物
半導体発光素子構造の内部構造が第１の実施形態のもの
とは異なっている。

【００６１】図３は本実施形態の窒化物半導体素子の発
光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を
形成した構造を示す断面図である。サファイア基板３１
上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａ
Ｎ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層３３が形成されて
おり、その窒化ガリウム層３３を覆うようにシリコン酸
化膜３４が形成されている。シリコン酸化膜３４にはほ
ぼ正六角形の開口部３５が形成され、その開口部３５か
らの選択成長によってｎ型ＧａＮ層３６が形成される。
このサファイア基板３１は主面をＣ面とする基板であ
り、正六角形の開口部３５の一辺を［１、１、−２、
０］方向に平行となるようにしている。この開口部３５
を用い、選択成長からシリコンドープのｎ型窒化ガリウ
ム層３６を形成する。

【００６２】このｎ型窒化ガリウム層３６は、反応炉内
にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガスを
流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層３６には不
純物としてのシリコンが導入される。ｎ型窒化ガリウム
層３６は、完全な六角錐形状となる前に成長が停止さ
れ、この停止時点でガスをＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）やＴＥＩ（トリエチルインジウム）などを含むガス
に切り替えてＩｎＧａＮ活性層３７を形成する。ＩｎＧ
ａＮ活性層３７はｎ型窒化ガリウム層３６の上層部３６
ｔを覆うと共に側面部３６ｓも被覆するように形成され
る。

【００６３】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層３７
を形成した後、結晶成長を継続してアンドープ窒化ガリ
ウム層３８を形成する。このアンドープ窒化ガリウム層
３８は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層であ
り、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを防止
する。アンドープ窒化ガリウム層３８の形状は、頂点部
である上層部３６ｔ上で断面略三角形状であり、側面部
３６ｓの部分で薄い膜でＩｎＧａＮ活性層３７の周囲を
覆う。上層部３６ｔの部分は、高抵抗領域であるアンド
ープ窒化ガリウム層３８にＩｎＧａＮ活性層３７を介し
て連続することから、アンドープ窒化ガリウム層３８の
下部に形成され且つ上層部３６ｔの上に形成されるＩｎ
ＧａＮ活性層３７を流れる電流も抑えられることにな
る。

【００６４】アンドープ窒化ガリウム層３８上には、ｐ
型ＡｌＧａＮ層３９とｐ型窒化ガリウム層４０が積層さ
れる。ｐ型ＡｌＧａＮ層３９とｐ型窒化ガリウム層４０
には、不純物としてマグネシウムが導入される。ｐ型窒
化ガリウム層４０上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ
（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極
４１が形成される。ｎ電極４２は前述のシリコン酸化膜
３４を開口した開口部４３にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕな
どの金属材料を蒸着して形成される。

【００６５】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層３７の上に、高抵抗領域で
あるアンドープ窒化ガリウム層３８が形成されており、
このアンドープ窒化ガリウム層３８はｎ型窒化ガリウム
層３６への上層部３６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒
化ガリウム層３６に対して主に側面部３６ｓを介して電
流を流すように機能する。従って、頂点部側よりも側面
部３６ｓの活性層に効率的に電流が注入されることにな
り、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオード
が得られることになる。

【００６６】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜３４の開口部３５の形状をほぼ正六角形としたが、
その他の多角形や円形などの形状でも成長条件により、
同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、傾斜
した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面とす
ることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素子を
形成することができる。

【００６７】［第３の実施形態］本実施形態は、図４に
示すように、活性層の上にｐ型窒化物半導体層を用いて
高抵抗領域を形成した例である。素子は六角錐形状の窒
化物半導体発光素子構造を有している点では、第１の実
施形態と同じであり、窒化物半導体発光素子構造の内部
構造が第１の実施形態のものとは異なっている。

【００６８】図４は本実施形態の窒化物半導体素子の発
光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を
形成した構造を示す断面図である。サファイア基板５１
上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａ
Ｎ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層５３が形成されて
おり、その窒化ガリウム層５３を覆うようにシリコン酸
化膜５４が形成されている。シリコン酸化膜５４にはほ
ぼ正六角形の開口部５５が形成され、その開口部５５か
らの選択成長によってｎ型ＧａＮ層５６が形成される。
このサファイア基板５１は主面をＣ面とする基板であ
り、正六角形の開口部５５の一辺を［１、１、−２、
０］方向に平行となるようにしている。この開口部５５
を用い、選択成長からシリコンドープのｎ型窒化ガリウ
ム層５６を形成する。

【００６９】このｎ型窒化ガリウム層５６は、反応炉内
にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガスを
流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層５６には不
純物としてのシリコンが導入される。ｎ型窒化ガリウム
層５６は、完全な六角錐形状となる前に成長が停止さ
れ、この停止時点でガスをＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）やＴＥＩ（トリエチルインジウム）などを含むガス
に切り替えてＩｎＧａＮ活性層５７を形成する。ＩｎＧ
ａＮ活性層５７はｎ型窒化ガリウム層５６の上層部５６
ｔを覆うと共に側面部５６ｓも被覆するように形成され
る。

【００７０】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層５７
を形成した後、結晶成長を継続してｐ型ＡｌＧａＮ層５
８を形成する。このｐ型ＡｌＧａＮ層５８は、不純物濃
度が低い窒化物半導体層であり、六角錐形状の頂点部分
で厚く形成された高抵抗領域として上層部への電流の流
れ込みを防止する。このｐ型ＡｌＧａＮ層５８の不純物
濃度は例えば１０×１０^１８／ｃｍ^３以下であり、モビ
リティも数ｃｍ^２／Ｖｓと低くなる。ｐ型ＡｌＧａＮ層
５８の形状は、頂点部である上層部５６ｔ上で断面略三
角形状であり、側面部５６ｓの部分で薄い膜でＩｎＧａ
Ｎ活性層５７の周囲を覆う。上層部５６ｔの部分は、高
抵抗領域であるｐ型ＡｌＧａＮ層５８の下部に位置する
ことから上層部５６ｔを介して流れる電流は抑えられる
ことになる。

【００７１】ｐ型ＡｌＧａＮ層５８の上にはｐ型窒化ガ
リウム層５９が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層５８とｐ
型窒化ガリウム層５９には、不純物として例えばマグネ
シウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層５９上には、
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなど
の金属材料を蒸着してｐ電極６０が形成される。ｎ電極
６１は前述のシリコン酸化膜５４を開口した開口部６２
にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形
成される。

【００７２】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層５７の上に、高抵抗領域で
あるｐ型ＡｌＧａＮ層５８が形成されており、このｐ型
ＡｌＧａＮ層５８はｎ型窒化ガリウム層５６への上層部
５６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒化ガリウム層５６
に対して主に側面部５６ｓを介して電流を流すように機
能する。従って、頂点部側よりも側面部５６ｓの活性層
に効率的に電流が注入されることになり、リーク電流の
少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られることに
なる。

【００７３】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜５４の開口部５５の形状をほぼ正六角形としたが、
その他の多角形や円形などの形状でも成長条件により、
同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、傾斜
した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面とす
ることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素子を
形成することができる。

【００７４】［第４の実施形態］本実施形態は、図５に
示すように、活性層の上に第４の実施形態と同様なｐ型
窒化物半導体層を用いて高抵抗領域を形成した例であ
る。素子は六角錐形状の窒化物半導体発光素子構造を有
している点では、第１の実施形態と同じであり、窒化物
半導体発光素子構造の内部構造が第１の実施形態のもの
とは異なっている。

【００７５】図５は本実施形態の窒化物半導体素子の発
光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を
形成した構造を示す断面図である。サファイア基板７１
上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａ
Ｎ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層７３が形成されて
おり、その窒化ガリウム層７３を覆うようにシリコン酸
化膜７４が形成されている。シリコン酸化膜７４にはほ
ぼ正六角形の開口部７５が形成され、その開口部７５か
らの選択成長によってｎ型ＧａＮ層７６が形成される。
このサファイア基板７１は主面をＣ面とする基板であ
り、正六角形の開口部７５の一辺を［１、１、−２、
０］方向に平行となるようにしている。この開口部７５
を用い、選択成長からシリコンドープのｎ型窒化ガリウ
ム層７６を形成する。

【００７６】このｎ型窒化ガリウム層７６は、反応炉内
にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガスを
流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層７６には不
純物としてのシリコンが導入される。ｎ型窒化ガリウム
層７６は、完全な六角錐形状となる前に成長が停止さ
れ、この停止時点でガスをＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）やＴＥＩ（トリエチルインジウム）などを含むガス
に切り替えてＩｎＧａＮ活性層７７を形成する。ＩｎＧ
ａＮ活性層７７はｎ型窒化ガリウム層７６の上層部７６
ｔを覆うと共に側面部７６ｓも被覆するように形成され
る。

【００７７】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層７７
を形成した後、結晶成長を継続してｐ型ＡｌＧａＮ層７
８を形成し、さらにｐ型窒化ガリウム層７９を形成す
る。ｐ型窒化ガリウム層７９は、不純物濃度が低い窒化
物半導体層であり、六角錐形状の頂点部分で厚く形成さ
れた高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを防止
する。ｐ型窒化ガリウム層７９の形状は、頂点部である
上層部７６ｔ上で断面略三角形状であり、当該頂点部で
厚い膜厚で形成されている。ｐ型窒化ガリウム層７９
は、側面部７６ｓの部分で薄い膜であり、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ層７８の周囲を覆う。上層部７６ｔの部分は、高抵抗
領域であるｐ型窒化ガリウム層７９の下部に位置するこ
とから上層部７６ｔを介して流れる電流は抑えられるこ
とになる。ｐ型ＡｌＧａＮ層７８とｐ型窒化ガリウム層
７９には、不純物として例えばマグネシウムが導入され
る。

【００７８】ｐ型窒化ガリウム層７９上には、Ｎｉ／Ｐ
ｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材
料を蒸着してｐ電極８０が形成される。ｎ電極８１は前
述のシリコン酸化膜７４を開口した開口部８２にＴｉ／
Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成され
る。

【００７９】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ｐ型ＡｌＧａＮ層７８の上に高抵抗領域であ
るｐ型窒化ガリウム層７９が形成されており、このｐ型
窒化ガリウム層７９はｎ型窒化ガリウム層７６への上層
部７６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒化ガリウム層７
６に対して主に側面部７６ｓを介して電流を流すように
機能する。従って、頂点部側よりも側面部７６ｓの活性
層に効率的に電流が注入されることになり、リーク電流
の少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られること
になる。

【００８０】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜７４の開口部７５の形状をほぼ正六角形としたが、
その他の多角形や円形などの形状でも成長条件により、
同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、傾斜
した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面とす
ることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素子を
形成することができる。

【００８１】［第５の実施形態］本実施形態は、図６に
示すように、サファイア基板９１上に３次元状として断
面三角形状のストライプ状の窒化物半導体発光素子構造
９２が選択成長によって形成されており、断面三角形状
のストライプ状の窒化物半導体発光素子構造９２の部分
に電極が形成されて発光ダイオードとして機能する。サ
ファイア基板９１上には、アンドープのＧａＮ層上にシ
リコン含有のＧａＮ層が積層された窒化ガリウム層９３
が形成されており、その窒化ガリウム層９３を覆うよう
にシリコン酸化膜９４が形成されている。このシリコン
酸化膜９４は選択成長の際の成長阻害膜として機能し、
当該シリコン酸化膜９４に形成された開口部からの選択
成長によって断面三角形状のストライプ状の窒化物半導
体発光素子構造９２が形成される。

【００８２】このような断面三角形状のストライプ状の
窒化物半導体発光素子構造９２は、第１の実施形態の窒
化物半導体発光素子構造１２と同様な工程を以って形成
することができ、シリコン酸化膜９４に形成される開口
部の形状をストライプ形状とすることで結晶成長させる
ことができる。窒化物半導体発光素子構造９２の内部構
造としては、図２乃至図５に示す構造のものを作成でき
る。

【００８３】［第６の実施形態］本実施形態は、図７に
示すように、サファイア基板９５上に３次元状として六
角柱形状の窒化物半導体発光素子構造９６が選択成長に
よって形成されており、六角柱形状の窒化物半導体発光
素子構造９６の部分にｐ電極が形成されて発光ダイオー
ドとして機能する。サファイア基板９５上には、アンド
ープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａＮ層が積層され
た窒化ガリウム層９７が形成されており、その窒化ガリ
ウム層９７を覆うようにシリコン酸化膜９８が形成され
ている。このシリコン酸化膜９８は選択成長の際の成長
阻害膜として機能し、当該シリコン酸化膜９８に形成さ
れた開口部からの選択成長によって六角柱形状の窒化物
半導体発光素子構造９６が形成される。開口部は一辺を
［１、１、−２、０］方向に平行となるようにしてお
り、成長条件を調整することで、｛１、−１、０、０｝
面を側面とする六角柱形状の窒化物半導体発光素子構造
９６が得られる。

【００８４】図８は六角柱形状の窒化物半導体発光素子
構造９６の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を形
成した構造を示す断面図である。サファイア基板９５上
には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａＮ
層が積層されたｎ型窒化ガリウム層９６が形成されてお
り、その窒化ガリウム層９６を覆うようにシリコン酸化
膜９８が形成されている。シリコン酸化膜９８にはほぼ
正六角形の開口部９９が形成され、その開口部９９から
の選択成長によってｎ型ＧａＮ層１００が形成される。
このサファイア基板９５は主面をＣ面とする基板であ
り、正六角形の開口部９９の一辺を［１、１、−２、
０］方向に平行となるようにしている。開口部９９を用
いて選択成長によってシリコンドープのｎ型窒化ガリウ
ム層１００を形成する。

【００８５】このｎ型窒化ガリウム層１００は、反応炉
内にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガス
を流し、Ｎ原料としてのアンモニア（ＮＨ_３）およびＧ
ａ原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ
（ＣＨ_３）_３）を供給して形成される。このｎ型窒化ガ
リウム層１００には不純物としてのシリコンが導入され
る。ｎ型窒化ガリウム層１００は、六角柱形状となる様
に形成され、その途中で不純物ガスの供給を停止するこ
とで、アンドープ窒化ガリウム層１０１が成長される。
この不純物ガスの停止による切り替えは同じ反応炉で連
続的に行うことができ、生産性に対する妨げとはならな
い。アンドープ窒化ガリウム層１０１は、不純物濃度が
極めて低い窒化物半導体層であり、高抵抗領域として上
層部への電流の流れ込みを防止する。

【００８６】不純物ガスの停止による成長層の切り替え
によって、ｎ型窒化ガリウム層１００の成長は停止し、
上層部１００ｔ上に厚くなり、側面部１００ｓの上で薄
くなる形状で、アンドープ窒化ガリウム層１０１が成長
する。上層部１００ｔの部分には、高抵抗領域であるア
ンドープ窒化ガリウム層１０１に連続することから、上
層部１００ｔを介して流れる電流は抑えられ、その結
果、アンドープ窒化ガリウム層１０１上に形成される活
性層を流れる電流も抑えられることになる。

【００８７】アンドープ窒化ガリウム層１０１上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
１０２であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層１０３とｐ型
窒化ガリウム層１０４が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層
１０３とｐ型窒化ガリウム層１０４には、不純物として
例えばマグネシウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層
１０４上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／
Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極１０５が形
成される。ｎ電極１０６は前述のシリコン酸化膜１４を
開口した開口部１０７にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの
金属材料を蒸着して形成される。

【００８８】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１０２の下に、高抵抗領域
であるアンドープ窒化ガリウム層１０１が形成されてお
り、このアンドープ窒化ガリウム層１０１はｎ型窒化ガ
リウム層１００への上層部１００ｔを介しての電流を抑
え、ｎ型窒化ガリウム層１００に対して主に側面部１０
０ｓを介して電流を流すように機能する。従って、頂点
部側よりも側面部１００ｓに効率的に電流が注入される
ことになり、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダ
イオードが得られることになる。

【００８９】［第７の実施形態］本実施形態は、図９に
示すように、活性層の上に高抵抗領域を形成した例であ
る。素子は六角柱形状の窒化物半導体発光素子構造を有
している点では、第６の実施形態と同じであり、窒化物
半導体発光素子構造の内部構造が第１の実施形態のもの
とは異なっている。

【００９０】図９は本実施形態の窒化物半導体素子の発
光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極を
形成した構造を示す断面図である。サファイア基板１１
１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧ
ａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層１１３が形成さ
れており、その窒化ガリウム層１１３を覆うようにシリ
コン酸化膜１１４が形成されている。シリコン酸化膜１
１４にはほぼ正六角形の開口部１１５が形成され、その
開口部１１５からの選択成長によってｎ型ＧａＮ層１１
６が形成される。このサファイア基板１１１は主面をＣ
面とする基板であり、正六角形の開口部１１５の一辺を
［１、１、−２、０］方向に平行となるようにしてい
る。この開口部１１５を用い、選択成長からシリコンド
ープのｎ型窒化ガリウム層１１６を形成する。

【００９１】このｎ型窒化ガリウム層１１６は、反応炉
内にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガス
を流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層１１６に
は不純物としてのシリコンが導入される。ｎ型窒化ガリ
ウム層１１６の形成後に、ＩｎＧａＮ活性層１２３が形
成される。ＩｎＧａＮ活性層１２３はｎ型窒化ガリウム
層１１６の上層部１１６ｔを覆うと共に側面部１１６ｓ
も被覆するように形成される。

【００９２】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層１２
３を形成した後、結晶成長を継続してアンドープ窒化ガ
リウム層１１７を形成する。このアンドープ窒化ガリウ
ム層１１７は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層
であり、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを
防止する。アンドープ窒化ガリウム層１１７の形状は、
頂点部である上層部１１６ｔ上で膜厚の厚い形状であ
り、側面部１１６ｓの部分で薄い膜となり、ＩｎＧａＮ
活性層１２３の周囲を覆う。上層部１１６ｔの部分は、
高抵抗領域であるアンドープ窒化ガリウム層１１７にＩ
ｎＧａＮ活性層１２３を介して連続することから、アン
ドープ窒化ガリウム層１１７の下部に形成され且つ上層
部１１６ｔの上に形成されるＩｎＧａＮ活性層１２３を
流れる電流も抑えられることになる。

【００９３】アンドープ窒化ガリウム層１１７上には、
ｐ型ＡｌＧａＮ層１１８とｐ型窒化ガリウム層１１９が
積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層１１８とｐ型窒化ガリウ
ム層１１９には、不純物として例えばマグネシウムが導
入される。ｐ型窒化ガリウム層１１９上には、Ｎｉ／Ｐ
ｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材
料を蒸着してｐ電極１２０が形成される。ｎ電極１２１
は前述のシリコン酸化膜１１４を開口した開口部１２２
にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形
成される。

【００９４】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１２３の上に、高抵抗領域
であるアンドープ窒化ガリウム層１１７が形成されてお
り、このアンドープ窒化ガリウム層１１７はｎ型窒化ガ
リウム層１１６への上層部１１６ｔを介しての電流を抑
え、ｎ型窒化ガリウム層１１６に対して主に側面部１１
６ｓを介して電流を流すように機能する。従って、頂点
部側よりも側面部１１６ｓの活性層に効率的に電流が注
入されることになり、リーク電流の少ない発光効率の高
い発光ダイオードが得られることになる。

【００９５】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜１１４の開口部１１５の形状をほぼ正六角形とした
が、その他の多角形や円形などの形状でも成長条件によ
り、同様な六角柱形状の結晶成長が可能である。

【００９６】［第８の実施形態］本実施形態は、図１０
に示すように、活性層の上にｐ型窒化物半導体層を用い
て高抵抗領域を形成した例である。素子は六角柱形状の
窒化物半導体発光素子構造を有している点では、第６の
実施形態と同じであり、窒化物半導体発光素子構造の内
部構造が第６の実施形態のものとは異なっている。

【００９７】図１０は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。サファイア基板１
３１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有の
ＧａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層１３３が形成
されており、その窒化ガリウム層１３３を覆うようにシ
リコン酸化膜１３４が形成されている。シリコン酸化膜
１３４にはほぼ正六角形の開口部１３５が形成され、そ
の開口部１３５からの選択成長によってｎ型ＧａＮ層１
３６が形成される。このサファイア基板１３１は主面を
Ｃ面とする基板であり、正六角形の開口部１３５の一辺
を［１、１、−２、０］方向に平行となるようにしてい
る。この開口部１３５を用い、選択成長からシリコンド
ープのｎ型窒化ガリウム層１３６を形成する。

【００９８】このｎ型窒化ガリウム層１３６は、反応炉
内にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガス
を流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層１３６に
は不純物としてのシリコンが導入される。六角柱形状の
ｎ型窒化ガリウム層１３６を形成後、ガスをＴＭＩ（ト
リメチルインジウム）やＴＥＩ（トリエチルインジウ
ム）などを含むガスに切り替えてＩｎＧａＮ活性層１３
７を形成する。ＩｎＧａＮ活性層１３７はｎ型窒化ガリ
ウム層１３６の上層部１３６ｔを覆うと共に側面部１３
６ｓも被覆するように形成される。

【００９９】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層１３
７を形成した後、結晶成長を継続してｐ型ＡｌＧａＮ層
１３８を形成する。このｐ型ＡｌＧａＮ層１３８は、不
純物濃度が低い窒化物半導体層であり、六角柱形状の上
面部分で厚く形成された高抵抗領域として上層部１３６
ｔへの電流の流れ込みを防止する。このｐ型ＡｌＧａＮ
層１３８の不純物濃度は例えば１０×１０^１８／ｃｍ^３
以下であり、モビリティも数ｃｍ^２／Ｖｓと低くなる。
このｐ型ＡｌＧａＮ層１３８の形状は、上面部である上
層部１３６ｔ上で比較的に厚い膜厚とされ、側面部１３
６ｓの部分で薄い膜厚とされてＩｎＧａＮ活性層１３７
の周囲を覆う。上層部１３６ｔの部分は、高抵抗領域で
あるｐ型ＡｌＧａＮ層１３８の下部に位置することから
上層部１３６ｔを介して流れる電流は抑えられることに
なる。

【０１００】ｐ型ＡｌＧａＮ層１３８の上にはｐ型窒化
ガリウム層１３９が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層１３
８とｐ型窒化ガリウム層１３９には、不純物として例え
ばマグネシウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層１３
９上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ
／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極１４０が形成さ
れる。ｎ電極１４１は前述のシリコン酸化膜１３４を開
口した開口部１４２にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金
属材料を蒸着して形成される。

【０１０１】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１３７の上に、高抵抗領域
であるｐ型ＡｌＧａＮ層１３８が形成されており、この
ｐ型ＡｌＧａＮ層１３８はｎ型窒化ガリウム層１３６へ
の上層部１３６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒化ガリ
ウム層１３６に対して主に側面部１３６ｓを介して電流
を流すように機能する。従って、頂点部側よりも側面部
１３６ｓの活性層に効率的に電流が注入されることにな
り、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオード
が得られることになる。

【０１０２】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜１３４の開口部１３５の形状をほぼ正六角形とした
が、その他の多角形や円形などの形状でも成長条件によ
り、同様な六角柱形状の結晶成長が可能である。

【０１０３】［第９の実施形態］本実施形態は、図１１
に示すように、活性層の上に第８の実施形態と同様なｐ
型窒化物半導体層を用いて高抵抗領域を形成した例であ
る。素子は六角錐形状の窒化物半導体発光素子構造を有
している点では、第１の実施形態と同じであり、窒化物
半導体発光素子構造の内部構造が第１の実施形態のもの
とは異なっている。

【０１０４】図１１は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。サファイア基板１
５１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有の
ＧａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層１５３が形成
されており、その窒化ガリウム層１５３を覆うようにシ
リコン酸化膜１５４が形成されている。シリコン酸化膜
１５４にはほぼ正六角形の開口部１５５が形成され、そ
の開口部１５５からの選択成長によってｎ型ＧａＮ層１
５６が形成される。このサファイア基板１５１は主面を
Ｃ面とする基板であり、正六角形の開口部１５５の一辺
を［１、１、−２、０］方向に平行となるようにしてい
る。この開口部１５５を用い、選択成長からシリコンド
ープのｎ型窒化ガリウム層１５６を形成する。

【０１０５】このｎ型窒化ガリウム層１５６は、反応炉
内にキャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガス
を流して形成される。このｎ型窒化ガリウム層１５６に
は不純物としてのシリコンが導入される。六角柱形状の
ｎ型窒化ガリウム層１５６を形成した後、ガスを切り替
えてＩｎＧａＮ活性層１５７を形成する。ＩｎＧａＮ活
性層１５７はｎ型窒化ガリウム層１５６の上層部１５６
ｔを覆うと共に側面部１５６ｓも被覆するように形成さ
れる。

【０１０６】この活性層としてのＩｎＧａＮ活性層１５
７を形成した後、結晶成長を継続してｐ型ＡｌＧａＮ層
１５８を形成し、さらにｐ型窒化ガリウム層１５９を形
成する。ｐ型窒化ガリウム層１５９は、不純物濃度が低
い窒化物半導体層であり、六角柱形状の上面部分で厚く
形成された高抵抗領域として上層部への電流の流れ込み
を防止する。ｐ型窒化ガリウム層１５９の形状は上層部
１５６ｔ上で厚い膜厚で形成されている。同時にｐ型窒
化ガリウム層１５９は、側面部１５６ｓの部分で薄い膜
であり、ｐ型ＡｌＧａＮ層１５８の周囲を覆う。上層部
１５６ｔの部分は、高抵抗領域であるｐ型窒化ガリウム
層１５９の厚い膜厚部分の下部に位置することから上層
部１５６ｔを介して流れる電流は抑えられることにな
る。ｐ型ＡｌＧａＮ層１５８とｐ型窒化ガリウム層１５
９には、不純物として例えばマグネシウムが導入され
る。

【０１０７】ｐ型窒化ガリウム層１５９上には、Ｎｉ／
Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属
材料を蒸着してｐ電極１６０が形成される。ｎ電極１６
１は前述のシリコン酸化膜１５４を開口した開口部１６
２にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して
形成される。

【０１０８】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ｐ型ＡｌＧａＮ層１５８の上に高抵抗領域で
あるｐ型窒化ガリウム層１５９が形成されており、この
ｐ型窒化ガリウム層１５９はｎ型窒化ガリウム層１５６
への上層部１５６ｔを介しての電流を抑え、ｎ型窒化ガ
リウム層１５６に対して主に側面部１５６ｓを介して電
流を流すように機能する。従って、上面側よりも側面部
１５６ｓの活性層に効率的に電流が注入されることにな
り、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオード
が得られることになる。

【０１０９】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜１５４の開口部１５５の形状をほぼ正六角形とした
が、その他の多角形や円形などの形状でも成長条件によ
り、同様な六角柱形状の結晶成長が可能である。

【０１１０】［第１０の実施形態］本実施形態は、図１
２に示すように、サファイア基板１７１上に断面矩形形
状のストライプ状の窒化物半導体発光素子構造１７２が
選択成長によって形成されており、断面矩形形状のスト
ライプ状の窒化物半導体発光素子構造１７２の部分に電
極が形成されて発光ダイオードとして機能する。サファ
イア基板１７１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリ
コン含有のＧａＮ層が積層された窒化ガリウム層１７３
が形成されており、その窒化ガリウム層１７３を覆うよ
うにシリコン酸化膜１７４が形成されている。このシリ
コン酸化膜１７４は選択成長の際の成長阻害膜として機
能し、当該シリコン酸化膜１７４に形成された開口部１
７５からの選択成長によって断面矩形形状のストライプ
状の窒化物半導体発光素子構造１７２が形成される。

【０１１１】このような断面矩形形状のストライプ状の
窒化物半導体発光素子構造１７２は、第６の実施形態の
窒化物半導体発光素子構造９６と同様な工程を以って形
成することができ、シリコン酸化膜１７４に形成される
開口部の形状をストライプ形状とすることで結晶成長さ
せることができる。窒化物半導体発光素子構造１７２の
内部構造としては、図８乃至図１１に示す構造のものを
作成できる。

【０１１２】［第１１の実施形態］本実施形態は、図１
３に示すように、基板から結晶層を剥離し、その裏面に
透明電極を形成した構造である。尖頭部分を欠いた六角
錐形状であるｎ型窒化ガリウム層１８１のＳ面からなる
傾斜面が側面部１８１ｓとされ、Ｃ面からなる上面が上
層部１８１ｔとされる。このように側面部１８１ｓと上
層部１８１ｔとが形成されたｎ型窒化ガリウム層１８１
は、アンドープ窒化ガリウム層１８２に被覆されてい
る。

【０１１３】ｎ型窒化ガリウム層１８１の成長時に完全
な六角錐形状となる前に成長を停止させ、その時点で不
純物ガスの供給を停止することで、アンドープ窒化ガリ
ウム層１８２が形成される。この不純物ガスの停止によ
る切り替えは同じ反応炉で連続的に行うことができ、生
産性に対する妨げとはならない。アンドープ窒化ガリウ
ム層１８２は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層
であり、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを
防止する。

【０１１４】ｎ型窒化ガリウム層１８１自体は尖頭部分
を欠いた六角錐形状となり、その尖頭部分を欠いた上面
部分が上層部１８１ｔとされ、傾斜した結晶層のＳ面の
部分が側面部１８１ｓとされる。アンドープ窒化ガリウ
ム層１８２の形状は、頂点部である上層部１８１ｔ上で
断面略三角形状であり、側面部１８１ｓの部分で薄い膜
で側面部１８１ｓの周囲を覆う。上層部１８１ｔの部分
は、高抵抗領域であるアンドープ窒化ガリウム層１８２
に連続することから、上層部１８１ｔを介して流れる電
流は抑えられ、その結果、アンドープ窒化ガリウム層１
８２上に形成される活性層を流れる電流も抑えられるこ
とになる。

【０１１５】アンドープ窒化ガリウム層１８２上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
１８３であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層１８４とｐ型
窒化ガリウム層１８５が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層
１８４とｐ型窒化ガリウム層１８５には、不純物として
マグネシウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層１８５
上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極１８６が形成され
る。ｎ電極は、本実施形態においては、ＩＴＯ膜などの
透明ｎ電極１８７であり、成長基板をレーザーアブレー
ションなどによって剥離した後のｎ型窒化ガリウム層１
８１の裏面に形成される。

【０１１６】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１８３の下に、高抵抗領域
であるアンドープ窒化ガリウム層１８２が形成されてお
り、このアンドープ窒化ガリウム層１８２はｎ型窒化ガ
リウム層１８１への上層部１８１ｔを介しての電流を抑
え、ｎ型窒化ガリウム層１８１に対して主に側面部１８
１ｓを介して電流を流すように機能する。従って、頂点
部側よりも側面部１８１ｓに効率的に電流が注入される
ことになり、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダ
イオードが得られることになる。

【０１１７】なお、傾斜した側面はＳ面ではなく、
｛１、１、−２、２｝面とすることも可能であり、同様
にリーク電流を抑えた素子を形成することができる。ま
た、ｎ型窒化ガリウム層１８１等を六角錐形状としてい
るが、断面三角形状のストライプ状であっても良い。前
述の透明ｎ電極１８７は、この透明ｎ電極１８７が設け
られた側から光を取り出す場合の構成であり、例えばス
トライプ状に延在される結晶層を半導体レーザーの活性
層とし、光をそのストライプと平行に取り出す場合に
は、透明電極以外の電極を形成することができる。

【０１１８】［第１２の実施形態］本実施形態は、導電
性基板を用いた構成例であり、図１４に示す構造を有す
る。図１４に示すように、導電性基板としてｎ型シリコ
ンカーバイド基板１９１が使用され、そのｎ型シリコン
カーバイド基板１９１上にシリコンなどの不純物を含有
するｎ型窒化ガリウム層１９２が形成される。ｎ型窒化
ガリウム層１９２は、底面でｎ型シリコンカーバイド基
板１９１に接続され、例えば六角錐形状となるように選
択成長等の方法で３次元状に形成される。

【０１１９】尖頭部分を欠いた六角錐形状であるｎ型窒
化ガリウム層１９２のＳ面からなる傾斜面が側面部１９
２ｓとされ、Ｃ面からなる上面が上層部１９２ｔとされ
る。このように側面部１９２ｓと上層部１９２ｔとが形
成されたｎ型窒化ガリウム層１９２は、アンドープ窒化
ガリウム層１９３に被覆されている。

【０１２０】ｎ型窒化ガリウム層１９２の成長時に完全
な六角錐形状となる前に成長を停止させ、その時点で不
純物ガスの供給を停止することで、アンドープ窒化ガリ
ウム層１９３が形成される。この不純物ガスの停止によ
る切り替えは同じ反応炉で連続的に行うことができ、生
産性に対する妨げとはならない。アンドープ窒化ガリウ
ム層１９３は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層
であり、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを
防止する。

【０１２１】ｎ型窒化ガリウム層１９２自体は尖頭部分
を欠いた六角錐形状となり、その尖頭部分を欠いた上面
部分が上層部１９２ｔとされ、傾斜した結晶層のＳ面の
部分が側面部１９２ｓとされる。アンドープ窒化ガリウ
ム層１９３の形状は、頂点部である上層部１９２ｔ上で
断面略三角形状であり、側面部１９２ｓの部分で薄い膜
で側面部１９２ｓの周囲を覆う。上層部１９２ｔの部分
は、高抵抗領域であるアンドープ窒化ガリウム層１９３
に連続することから、上層部１９２ｔを介して流れる電
流は抑えられ、その結果、アンドープ窒化ガリウム層１
９３上に形成される活性層を流れる電流も抑えられるこ
とになる。

【０１２２】アンドープ窒化ガリウム層１９３上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
１９４であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層１９５とｐ型
窒化ガリウム層１９６が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層
１９５とｐ型窒化ガリウム層１９６には、不純物として
マグネシウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層１９６
上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極１９７が形成され
る。ｎ電極１９８は、本実施形態においては、Ｔｉ／Ａ
ｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して導電性基板で
あるｎ型シリコンカーバイド基板１９１に直接形成され
る。

【０１２３】このような構造の本実施形態の窒化物半導
体素子は、ＩｎＧａＮ活性層１９４の下に、高抵抗領域
であるアンドープ窒化ガリウム層１９３が形成されてお
り、このアンドープ窒化ガリウム層１９３はｎ型窒化ガ
リウム層１９２への上層部１９２ｔを介しての電流を抑
え、ｎ型窒化ガリウム層１９２に対して主に側面部１９
２ｓを介して電流を流すように機能する。従って、頂点
部側よりも側面部１９２ｓに効率的に電流が注入される
ことになり、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダ
イオードが得られることになる。

【０１２４】なお、傾斜した側面はＳ面ではなく、
｛１、１、−２、２｝面とすることも可能であり、同様
にリーク電流を抑えた素子を形成することができる。ま
た、ｎ型窒化ガリウム層１９２の形状は尖頭部分を欠い
た六角錐形状に限らず、断面台形形状のストライプ状の
ｎ型窒化ガリウム層を形成することも可能である。

【０１２５】[第１３の実施形態]本実施形態は、第１１
の実施形態の窒化物半導体素子の変形例であり、ｎ型シ
リコンカーバイド基板２０１上に六角錐形状の素子が形
成される例である。図１５に示すように、本実施形態の
窒化物半導体素子は、裏面に透明ｎ電極２０８が形成さ
れたｎ型シリコンカーバイド基板２０１上に、ｎ型窒化
ガリウム層２０２が形成される構造とされる。

【０１２６】このｎ型窒化ガリウム層２０２は、例えば
尖頭部分を欠いた六角錐形状となるように選択成長等の
方法で３次元状に形成される。ｎ型窒化ガリウム層２０
２のＳ面からなる傾斜面が側面部２０２ｓとされ、Ｃ面
からなる上面が上層部２０２ｔとされる。このように側
面部２０２ｓと上層部２０２ｔとが形成されたｎ型窒化
ガリウム層２０２は、アンドープ窒化ガリウム層２０３
に被覆されている。

【０１２７】ｎ型窒化ガリウム層２０２の成長時に完全
な六角錐形状となる前に成長を停止させ、その時点で不
純物ガスの供給を停止することで、アンドープ窒化ガリ
ウム層２０３が形成される。この不純物ガスの停止によ
る切り替えは同じ反応炉で連続的に行うことができ、生
産性に対する妨げとはならない。アンドープ窒化ガリウ
ム層２０３は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層
であり、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを
防止する。アンドープ窒化ガリウム層２０３の形状は、
頂点部である上層部２０２ｔ上で断面略三角形状であ
り、側面部２０２ｓの部分で薄い膜で側面部２０２ｓの
周囲を覆う。上層部２０２ｔの部分は、高抵抗領域であ
るアンドープ窒化ガリウム層２０３に連続することか
ら、上層部２０２ｔを介して流れる電流は抑えられ、そ
の結果、アンドープ窒化ガリウム層２０３上に形成され
る活性層を流れる電流も頂点付近では確実に抑制される
ことになる。

【０１２８】アンドープ窒化ガリウム層２０３上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
２０４であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層２０５とｐ型
窒化ガリウム層２０６が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層
２０５とｐ型窒化ガリウム層２０６には、不純物として
マグネシウムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層２０６
上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極２０７が形成され
る。

【０１２９】このような構造の素子においても、上面側
よりも側面部２０２ｓ側の活性層２０４に効率的に電流
が注入されることになり、リーク電流の少ない発光効率
の高い発光ダイオードが得られることになる。ｎ型窒化
ガリウム層等を六角錐形状としているが、断面三角形状
若しくは断面台形形状のストライプ状であっても良い。

【０１３０】[第１４の実施形態]本実施形態の窒化物半
導体素子は、アンドープの窒化物半導体層を用いて高抵
抗領域を形成した例である。

【０１３１】図１６は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。サファイア基板２
１０上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有の
ＧａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層２１１が形成
されており、その窒化ガリウム層２１１を覆うようにシ
リコン酸化膜２２０が形成されている。シリコン酸化膜
２２０にはほぼ正六角形の開口部２１９が形成され、そ
の開口部２１９からの選択成長によってｎ型ＧａＮ層２
１２が形成される。このサファイア基板２１０は主面を
Ｃ面とする基板であり、正六角形の開口部２１９の一辺
を［１、１、−２、０］方向に平行となるようにしてい
る。この開口部２１９を用い、選択成長からシリコンド
ープのｎ型窒化ガリウム層２１２を形成する。

【０１３２】このｎ型窒化ガリウム層２１２は、例えば
Ｓ面を斜面とする構造とされ、六角錐形状の尖頭部を欠
いた形状に形成されて、斜面部２１２ｓとＣ面からなる
上層部２１２ｔとが形成される。このｎ型窒化ガリウム
層２１２を形成した後、ガスを切り替えてアンドープ窒
化ガリウム層２１３を形成する。この不純物ガスの停止
による切り替えは同じ反応炉で連続的に行うことがで
き、生産性を維持できる。アンドープ窒化ガリウム層２
１３は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層であ
り、高抵抗領域として上層部への電流の流れ込みを防止
する。アンドープ窒化ガリウム層２１３の形状は、上層
部２１２ｔ上でＣ面に平行な面を有した厚い膜厚の形状
とされ、側面部２１２ｓの部分で薄い膜で側面部２１２
ｓの周囲を覆う。上層部２１２ｔの部分は、高抵抗領域
であるアンドープ窒化ガリウム層２１３に連続すること
から、上層部２１２ｔを介して流れる電流は抑えられ、
その結果、アンドープ窒化ガリウム層２１３上に形成さ
れる活性層２１４を流れる電流も上層部２１２ｔ側で確
実に抑制されることになる。

【０１３３】アンドープ窒化ガリウム層２１３上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
２１４であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層２１５とｐ型
窒化ガリウム層２１６が積層される。これらＩｎＧａＮ
活性層２１４、ｐ型ＡｌＧａＮ層２１５、ｐ型窒化ガリ
ウム層２１６は、上層部２１２ｔのＣ面を反映してそれ
ぞれＣ面をファセットとして有する構造とされる。ｐ型
窒化ガリウム層２１６上には、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕまたは
Ｎｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ
電極２１７が形成される。また、ｎ電極２１８は前述の
シリコン酸化膜２２０を開口した開口部にＴｉ／Ａｌ／
Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。

【０１３４】このような構造の素子においても、上面側
よりも側面部２１２ｓ側の活性層２１４に効率的に電流
が注入されることになり、リーク電流の少ない発光効率
の高い発光ダイオードが得られることになる。ｎ型窒化
ガリウム層等を六角錐形状としているが、断面三角形状
若しくは断面台形形状のストライプ状であっても良い。

【０１３５】[第１５の実施形態]本実施形態の窒化物半
導体素子は、中央が窪んだ形状のシリコンドープのｎ型
窒化ガリウム層を形成して、中央で厚く形成されアンド
ープの窒化物半導体層を高抵抗領域として利用する例で
ある。

【０１３６】図１７は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。サファイア基板２
３１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有の
ＧａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層２３２が形成
されており、その窒化ガリウム層２３２を覆うようにシ
リコン酸化膜２３３が形成されている。シリコン酸化膜
２３３にはほぼ正六角形外周部の内側中央部分に略正六
角形の島状の成長阻害部を有した開口部２３４が形成さ
れ、その開口部２３４からの選択成長によってｎ型Ｇａ
Ｎ層２３５が形成される。このサファイア基板２３１は
主面をＣ面とする基板であり、島状の成長阻害部を反映
して選択成長から中央が窪んだ形状のシリコンドープの
ｎ型窒化ガリウム層２３５が形成される。

【０１３７】このｎ型窒化ガリウム層２３５は、例えば
Ｓ面を斜面とする構造とされるが、中央部分が逆六角錐
状に窪んだ凹部となり、Ｓ面から構成される斜面部２３
５ｓと中央が窪んだ形状の上層部２３５ｔとが形成され
る。このｎ型窒化ガリウム層２３５を形成した後、ガス
を切り替えてアンドープ窒化ガリウム層２３６を形成す
る。この不純物ガスの停止による切り替えは同じ反応炉
で連続的に行うことができ、生産性を維持できる。アン
ドープ窒化ガリウム層２３６は、不純物濃度が極めて低
い窒化物半導体層であり、高抵抗領域として上層部２３
５ｔへの電流の流れ込みを防止する。アンドープ窒化ガ
リウム層２３６の形状は、上層部２３５ｔの中央の凹部
を埋めこみ且つ頂点部を有するように形成される。側面
部２３５ｓの部分では、アンドープ窒化ガリウム層２３
６は薄い膜であり、側面部２３５ｓの周囲を覆う。上層
部２３５ｔの部分は、中央部分で厚く形成された高抵抗
領域であるアンドープ窒化ガリウム層２３６に連続する
ことから、上層部２３５ｔを介して流れる電流は抑えら
れ、その結果、アンドープ窒化ガリウム層２３６上に形
成される活性層２３７を流れる電流も上層部２３５ｔ側
で確実に抑制されることになる。

【０１３８】アンドープ窒化ガリウム層２３６上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
２３７であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層２３８とｐ型
窒化ガリウム層２３９が積層される。ｐ型窒化ガリウム
層２３９上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）
／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極２４０が
形成される。また、ｎ電極２４１は前述のシリコン酸化
膜２３３を開口した開口部２４２にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。

【０１３９】このような構造の素子においても、中央に
凹部を有して高抵抗領域が厚く形成された上層部２３５
ｔ側よりも側面部２３５ｓ側の活性層２３７に効率的に
電流が注入されることになり、リーク電流の少ない発光
効率の高い発光ダイオードが得られることになる。ｎ型
窒化ガリウム層等を六角錐形状としているが、断面三角
形状若しくは断面台形形状のストライプ状であっても良
い。

【０１４０】[第１６の実施形態]本実施形態の窒化物半
導体素子は、ｎ型窒化ガリウム層を２段に形成して、電
流を注入する側面部の範囲を特定する構造の素子であ
る。

【０１４１】図１８は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。サファイア基板２
５１上には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有の
ＧａＮ層が積層されたｎ型窒化ガリウム層２５２が形成
されており、その窒化ガリウム層２５２を覆うようにシ
リコン酸化膜２５３が形成されている。シリコン酸化膜
２５３にはほぼ正六角形の開口部２５４が形成され、そ
の開口部２５４からの選択成長によって下段のｎ型Ｇａ
Ｎ層２５５が形成される。このサファイア基板２５１は
主面をＣ面とする基板であり、選択成長から傾斜面を例
えばＳ面とする形状のシリコンドープのｎ型窒化ガリウ
ム層２５５が形成される。

【０１４２】このｎ型窒化ガリウム層２５５は、例えば
Ｓ面を斜面として有し、Ｃ面からなる上面が形成される
断面台形形状の領域に成長する。ｎ型窒化ガリウム層２
５５の周囲には、アンドープ窒化ガリウム層２５６が形
成される。このアンドープ窒化ガリウム層２５６は高抵
抗な比較的厚い膜厚でｎ型窒化ガリウム層２５５の斜面
に素子構造の基板に近い側の斜面を覆って形成され、斜
面の一部だけに電流を流すように機能する。このアンド
ープ窒化ガリウム層２５６の上には、該アンドープ窒化
ガリウム層２５６と連続する形で上段のｎ型窒化ガリウ
ム層２５７が形成される。上段のｎ型窒化ガリウム層２
５７は、断面台形状に形成され、そのＳ面からなる斜面
が側面部２５７ｓとされ、上側のＣ面からなるファセッ
トが上層部２５７ｔとされる。

【０１４３】上段のｎ型窒化ガリウム層２５７の上に
は、更にアンドープ窒化ガリウム層２５８が形成され
る。アンドープ窒化ガリウム層２５８の形状は上層部２
５７ｔ上で断面略三角形状であり、側面部２５７ｓの部
分で薄い膜で側面部２５７ｓの周囲を覆う。上層部２５
７ｔの部分は、高抵抗領域であるアンドープ窒化ガリウ
ム層２５８に連続することから、上層部２５７ｔを介し
て流れる電流は抑えられ、その結果、アンドープ窒化ガ
リウム層２５７上に形成される活性層２５９を流れる電
流も抑えられることになる。

【０１４４】アンドープ窒化ガリウム層２５８上に形成
される活性層はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層
２５９であり、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層２６０とｐ型
窒化ガリウム層２６１が積層される。ｐ型窒化ガリウム
層２６１上には、Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）
／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸着してｐ電極２６２が
形成される。また、ｎ電極２６３は前述のシリコン酸化
膜２５３を開口した開口部２６４にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／
Ａｕなどの金属材料を蒸着して形成される。

【０１４５】このような構造の素子では、２つのアンド
ープ窒化ガリウム層２５６、２５８がそれぞれ高抵抗領
域として機能し、これらアンドープ窒化ガリウム層２５
６、２５８に挟まれたｎ型窒化ガリウム層２５７の側面
部２５７ｓを主体に電流が流れることになり、その結
果、結晶性が良くない頂点部と底面部を除いて電流が流
れることから、特にリーク電流の少なく、発光効率の高
いデバイスを実現できる。なお、ｎ型窒化ガリウム層等
を六角錐形状としているが、断面三角形状若しくは断面
台形形状のストライプ状であっても良い。

【０１４６】[第１７の実施形態]

【０１４７】本実施形態は窒化物半導体素子の製造方法
の例であり、図１９乃至図２１を参照しながら、その工
程順に製造方法について説明する。

【０１４８】図１９に示すように、サファイア基板２７
１上に有機金属気相成長法により、ｎ型窒化ガリウム層
２７２を形成する。次いで、フォトリソグラフィーによ
って、ｎ型窒化ガリウム層２７２上に形成したレジスト
層を選択的に露光及び除去し、残されたレジスト層の間
に臨むｎ型窒化ガリウム層２７２の表面から、図２０に
示すように、反応性イオンエッチングによってｎ型窒化
ガリウム層２７２を部分的に除去する。残されるｎ型窒
化ガリウム層２７２は［１、１、−２、０］に平行なス
トライプ状とされる。このｎ型窒化ガリウム層２７２の
部分的な除去により、サファイア基板２７１の表面は一
部露出することになる。

【０１４９】再度、有機金属気相成長法によって窒化物
半導体の結晶層を形成する。当初、反応炉内にキャリア
ガスとして例えばＨ２とＮ２との混合ガスを流し、Ｎ原
料としてのアンモニア（ＮＨ3 ）およびＧａ原料として
のトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）
を供給してｎ型窒化ガリウム層を形成し、次いで、不純
物ガスの供給を停止してアンドープ窒化ガリウム層を形
成する。アンドープ窒化ガリウム層の形成後、トリメチ
ルインジウム（ＩＭＧ）などを使用してＩｎＧａＮ層を
活性層として形成し、さらに反応炉に供給されるガスを
切り替えることでＡｌＧａＮ層とｐ型ＧａＮ層を形成し
て、図２１に示すような断面三角形状の窒化物半導体素
子構造２７３が形成される。

【０１５０】この窒化物半導体素子構造２７３において
は、途中に形成されたアンドープ窒化ガリウム層が高抵
抗領域として機能し、結晶性の良くない頂点部などへの
電流を抑制できる。

【０１５１】［第１８の実施形態］本実施形態は、図２
２（ａ）及び（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光素
子構造の稜線部に高抵抗領域としてアンドープ部を形成
した例である。なお、同図（ａ）は、相対向する稜線部
間を結ぶ線における窒化物半導体発光素子構造の縦断面
図である。

【０１５２】図２２（ａ）は本実施形態の窒化物半導体
素子の発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、
ｎ電極を形成した構造を示す。サファイア基板２８１上
には、アンドープのＧａＮ層上にシリコン含有のＧａＮ
層が積層されたｎ型窒化ガリウム層２８２が形成されて
おり、そのｎ型窒化ガリウム層２８２を覆うようにシリ
コン酸化膜２８３が形成されている。シリコン酸化膜２
８３にはほぼ正六角形の開口部２８４が形成され、その
開口部２８４からの選択成長によってシリコンドープの
ｎ型ＧａＮ層２８５が形成される。

【０１５３】このｎ型ＧａＮ層２８５は、反応炉内にキ
ャリアガスとして例えばＨ_２とＮ_２との混合ガスを流
し、Ｎ原料としてのアンモニア（ＮＨ_３ ）およびＧａ
原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（Ｃ
Ｈ_３ ）_３）を供給して形成される。このｎ型ＧａＮ層
２８５には不純物としてのシリコンが導入される。

【０１５４】ｎ型ＧａＮ層２８５上に形成される活性層
はインジウムを含有するＩｎＧａＮ活性層２８６であ
り、その上にｐ型ＡｌＧａＮ層２８７とｐ型窒化ガリウ
ム層２８８が積層される。ｐ型ＡｌＧａＮ層２８７とｐ
型窒化ガリウム層２８８には、不純物としてマグネシウ
ムが導入される。ｐ型窒化ガリウム層２８８上には、Ｎ
ｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ（Ｐｄ）／Ｐｔ／Ａｕなどの
金属材料を蒸着してｐ電極２８９が形成される。ｎ電極
２９０は、前述のシリコン酸化膜２８３を開口した開口
部２８４にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕなどの金属材料を蒸
着して形成される。

【０１５５】このような本実施形態に係る窒化物半導体
発光素子構造においては、図２２（ａ）及び（ｂ）に示
すように、稜線部にアンドープ部２９１が形成されてい
る。このアンドープ部２９１は、不純物濃度が極めて低
く、稜線部に位置するｎ型ＧａＮ層２８５への電流の注
入を抑え、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主に側面部２８
５ｓの平坦面部分を介して電流を流すように機能する。
従って、結晶性の良くない稜線部よりも側面部２８５ｓ
の平坦面部分に効率的に電流が注入されることになり、
リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオードが得
られることになる。

【０１５６】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜２８３の開口部２８４の形状をほぼ正六角形とした
が、その他の多角形や円形などの形状でも成長条件によ
り、同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、
傾斜した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面
とすることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素
子を形成することができる。さらに、本実施の形態にお
いては、六角錐体状の窒化物半導体発光素子構造につい
て説明したが、このような形状に限定されるものではな
く、他の多角錐形状や多角錐台状、断面三角形状若しく
は断面台形形状のストライプ状であっても良い。

【０１５７】また、本実施形態においては、ＩｎＧａＮ
活性層２８６よりも下層側にアンドープ層２９１を形成
しているが、このような構造に限定されるものではな
く、ＩｎＧａＮ活性層２８６よりも上層側に形成するも
のであってもよい。

【０１５８】［第１９の実施形態］本実施形態は、図２
３（ａ）及び（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光素
子構造の稜線部にイオンの注入、いわゆるイオンインプ
ランテーションを施して高抵抗領域とした例である。同
図（ａ）は、相対向する稜線部間を結ぶ線における窒化
物半導体発光素子構造の縦断面図である。なお、本実施
形態に係る窒化物半導体発光素子構造については、上述
した第１８の実施形態と同様の構成を有する部位につい
ては同一符号を付し説明は省略する。

【０１５９】図２３（ａ）は本実施形態の窒化物半導体
素子の発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、
ｎ電極を形成した構造を示す。このような窒化物半導体
発光素子構造においては、図２３（ａ）及び（ｂ）に示
すように、稜線部にイオンインプランテーションを施し
て、高抵抗領域であるイオン注入部２９２が形成され
る。イオンインプランテーションは、イオン注入装置に
より、例えば窒素イオンを加速して窒化物半導体発光素
子構造に打ち込むことによって行われる。なお、この実
施形態においてイオンインプランテーションは、窒素を
用いて行ったが、アルミニウムで行ってもよい。また、
イオンインプランテーションは集束イオンビームにより
注入する方法で行うこともできる。

【０１６０】イオンインプランテーションが施された領
域は、不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層となって
高抵抗化し、稜線部に位置するｎ型ＧａＮ層２８５への
電流の注入を抑え、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主に側
面部２８５ｓの平坦面部分を介して電流を流すように機
能する。従って、結晶性の良くない稜線部よりも側面部
２８５ｓの平坦面部分に効率的に電流が注入されること
になり、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオ
ードが得られることになる。

【０１６１】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１６２】［第２０の実施形態］本実施形態は、図２
４（ａ）及び（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光素
子構造の稜線部以外の部分に電子線を選択的に照射して
活性化させることにより、電子線が照射されなかった稜
線部を高抵抗領域とした例である。同図（ａ）は、相対
向する稜線部間を結ぶ線における窒化物半導体発光素子
構造の縦断面図である。なお、本実施形態に係る窒化物
半導体発光素子構造については、上述した第１８の実施
形態と同様の構成を有する部位については同一符号を付
し説明は省略する。

【０１６３】図２４（ａ）は本実施形態の窒化物半導体
素子の発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、
ｎ電極を形成した構造を示す。このような窒化物半導体
発光素子構造においては、図２４（ａ）及び（ｂ）に示
すように、稜線部を除いたｐ型の窒化物半導体層に電子
線の照射が行われる。

【０１６４】電子線の放射は、ｐ型の窒化物半導体層
（ｐ型ＡｌＧａＮ層２８７、ｐ型窒化ガリウム層２８
８）の活性化に必要であり、電子線の照射が行われなか
った領域、すなわち稜線部のｐ型窒化物半導体層は活性
化されずに不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層（以
下、非活性化部２９３と称する。）となって高抵抗化す
る。この稜線部における非活性化部２９３によって、稜
線部における電流の流れが抑えられ、ｎ型ＧａＮ層２８
５に対して主に側面部２８５ｓの平坦面部分を介して電
流を流すように機能する。従って、結晶性の良くない稜
線部よりも側面部２８５ｓの平坦面部分に効率的に電流
が注入されることになり、リーク電流の少ない発光効率
の高い発光ダイオードが得られることになる。

【０１６５】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１６６】［第２１の実施形態］本実施形態は、図２
５に示すように、窒化物半導体発光素子構造の稜線部以
外の部分にのみｐ電極を形成した例である。なお、本実
施形態に係る窒化物半導体発光素子構造については、上
述した第１８の実施形態と同様の構成を有する部位につ
いては同一符号を付し説明は省略する。

【０１６７】このような構成を有する窒化物半導体発光
素子では、稜線部を除く部分にｐ電極２８９を選択的に
形成することによって、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主
にｐ電極２８９が形成された側面部２８５ｓの平坦面部
分を介して電流が流れるように機能する。従って、結晶
性の良くない稜線部よりも側面部２８５ｓの平坦面部分
に効率的に電流が注入されることになり、リーク電流の
少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られることに
なる。

【０１６８】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１６９】［第２２の実施形態］本実施形態は、図２
６に示すように、窒化物半導体発光素子構造の底辺部に
高抵抗領域としてアンドープ部を形成した例である。な
お、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子構造につい
ては、上述した第１８の実施形態と同様の構成を有する
部位については同一符号を付し説明は省略する。

【０１７０】図２６は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。このような本実施
形態に係る窒化物半導体発光素子構造においては、同図
に示すように、底辺部にアンドープ部２９４が形成され
ている。このアンドープ部２９４は、不純物濃度が極め
て低く、底辺部に位置するｎ型ＧａＮ層２８５への電流
の注入を抑え、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主に側面部
２８５ｓの平坦面部分を介して電流を流すように機能す
る。従って、結晶性の良くない稜線部よりも側面部２８
５ｓの平坦面部分に効率的に電流が注入されることにな
り、リーク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオード
が得られることになる。

【０１７１】なお、本実施形態においては、シリコン酸
化膜２８３の開口部２８４の形状をほぼ正六角形とした
が、その他の多角形や円形などの形状でも成長条件によ
り、同様な六角錐形状の結晶成長が可能である。また、
傾斜した側面をＳ面ではなく、｛１、１、−２、２｝面
とすることも可能であり、同様にリーク電流を抑えた素
子を形成することができる。さらに、本実施の形態にお
いては、六角錐体状の窒化物半導体発光素子構造につい
て説明したが、このような形状に限定されるものではな
く、他の多角錐形状や多角錐台状、断面三角形状若しく
は断面台形形状のストライプ状であっても良い。

【０１７２】また、本実施形態においては、ＩｎＧａＮ
活性層２８６よりも下層側にアンドープ層２９４を形成
しているが、このような構造に限定されるものではな
く、ＩｎＧａＮ活性層２８６よりも上層側に形成するも
のであってもよい。

【０１７３】［第２３の実施形態］本実施形態は、図２
７に示すように、窒化物半導体発光素子構造の底辺部に
イオンの注入、いわゆるイオンインプランテーションを
施して高抵抗領域とした例である。なお、本実施形態に
係る窒化物半導体発光素子構造については、上述した第
１８の実施形態と同様の構成を有する部位については同
一符号を付し説明は省略する。

【０１７４】図２７は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。このような窒化物
半導体発光素子構造においては、同図に示すように、底
辺部にイオンインプランテーションを施して、高抵抗領
域であるイオン注入部２９５が形成される。イオンイン
プランテーションは、イオン注入装置により、例えば窒
素イオンを加速して窒化物半導体発光素子構造に打ち込
むことによって行われる。なお、この実施形態において
イオンインプランテーションは、窒素を用いて行った
が、アルミニウムで行ってもよい。また、イオンインプ
ランテーションは集束イオンビームにより注入する方法
で行うこともできる。

【０１７５】イオンインプランテーションが施されたイ
オン注入部２９５は、不純物濃度が極めて低い窒化物半
導体層となって高抵抗化し、底辺部に位置するｎ型Ｇａ
Ｎ層２８５への電流の注入を抑え、ｎ型ＧａＮ層２８５
に対して主に側面部２８５ｓの平坦面部分を介して電流
を流すように機能する。従って、結晶性の良くない底辺
部よりも側面部２８５ｓの平坦面部分に効率的に電流が
注入されることになり、リーク電流の少ない発光効率の
高い発光ダイオードが得られることになる。

【０１７６】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１７７】［第２４の実施形態］本実施形態は、図２
８に示すように、窒化物半導体発光素子構造の底辺部以
外の部分に電子線を選択的に照射して活性化させること
により、電子線が照射されなかった底辺部を高抵抗領域
とした例である。なお、本実施形態に係る窒化物半導体
発光素子構造については、上述した第１８の実施形態と
同様の構成を有する部位については同一符号を付し説明
は省略する。

【０１７８】図２８は本実施形態の窒化物半導体素子の
発光素子構造の内部構造を示すとともにｐ電極、ｎ電極
を形成した構造を示す断面図である。このような窒化物
半導体発光素子構造においては、図２８（ａ）及び
（ｂ）に示すように、底辺部を除いたｐ型の窒化物半導
体層に電子線の照射が行われる。

【０１７９】電子線の放射は、ｐ型の窒化物半導体層
（ｐ型ＡｌＧａＮ層２８７、ｐ型窒化ガリウム層２８
８）の活性化に必要であり、電子線の照射が行われなか
った領域、すなわち底辺部のｐ型窒化物半導体層は活性
化されずに不純物濃度が極めて低い窒化物半導体層（以
下、非活性化部２９６と称する。）となって高抵抗化す
る。この高抵抗化した底辺部のｐ型窒化物半導体層たる
非活性化部２９６は、底辺部における電流の流れを抑
え、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主に側面部２８５ｓの
平坦面部分を介して電流を流すように機能する。従っ
て、結晶性の良くない底辺部よりも側面部２８５ｓの平
坦面部分に効率的に電流が注入されることになり、リー
ク電流の少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られ
ることになる。

【０１８０】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１８１】［第２５の実施形態］本実施形態は、図２
９に示すように、窒化物半導体発光素子構造の底辺部以
外の部分にのみｐ電極を形成した例である。なお、本実
施形態に係る窒化物半導体発光素子構造については、上
述した第１８の実施形態と同様の構成を有する部位につ
いては同一符号を付し説明は省略する。

【０１８２】このような構成を有する窒化物半導体発光
素子では、底辺部を除く部分にｐ電極２８９を選択的に
形成することによって、ｎ型ＧａＮ層２８５に対して主
にｐ電極２８９が形成された側面部２８５ｓの平坦面部
分を介して電流が流れるように機能する。従って、結晶
性の良くない底辺部よりも側面部２８５ｓの平坦面部分
に効率的に電流が注入されることになり、リーク電流の
少ない発光効率の高い発光ダイオードが得られることに
なる。

【０１８３】なお、本実施形態においては、六角錐体状
の窒化物半導体発光素子構造について説明したが、この
ような形状に限定されるものではなく、他の多角錐形状
や多角錐台状、断面三角形状若しくは断面台形形状のス
トライプ状であっても良い。

【０１８４】上述の実施形態においては、主に発光ダイ
オード構造の素子について説明したが、同様の構成に共
振面を形成することで半導体レーザーとすることも可能
である。また、本発明の窒化物半導体素子としては、半
導体発光素子に限定されず、電界効果型トランジスタ
や、受光素子、その他の光学部品などの素子であっても
良い。

【０１８５】

【発明の効果】本発明の窒化物半導体素子及び窒化物半
導体素子の製造方法によれば、電極層から当該窒化物半
導体素子を動作させるための電流が注入されるが、上層
部に高抵抗領域が存在することから、その上層部の高抵
抗領域を迂回するように電流が流れ、上層部を避けて側
面部を主体とする電流経路が形成される。このような側
面を主体とする電流経路を用いることで、結晶性が良く
ない上層部に電流を流すことが抑制される。従って、リ
ーク電流の少なく、発光効率の高いデバイスを実現でき
ることになる。

【０１８６】本発明の窒化物半導体素子の製造に際して
は、結晶成長工程において自己形成的に作成されるた
め、フォトリソグラフィーなどの外部プロセスを必要と
しない。従って、プロセスの簡略化も実現される。ま
た、このような３次元形状を有する半導体デバイス上の
フォトリソグラフィーなどの困難性を回避することがで
き、活性層近傍に高抵抗層を形成することができるた
め、外部に高抵抗部を形成した場合などに比べて、電流
の広がりによる電流のリークパスへの回り込みも抑えら
れる。

【０１８７】また、本発明に係る窒化物半導体素子によ
れば、電極層から窒化物半導体素子を動作させるための
電流が注入されるが、稜線部及びこの稜線部に沿った領
域、又は底辺部及びこの底辺部に沿った領域に高抵抗領
域を形成することで、これらの領域における高抵抗領域
を迂回するように電流が流れ、側面部、具体的には側面
部の平坦面部分を主体とする電流経路を形成することが
できる。このような電流経路を用いることで、結晶性が
良くない稜線部及びこの稜線部に沿った領域、又は底辺
部及びこの底辺部に沿った領域に電流を流すことを抑制
でき、この結果、リーク電流の少なく、発光効率の高い
デバイスを実現できることになる。

【０１８８】さらに、本発明の窒化物半導体素子によれ
ば、電極層から当該窒化物半導体素子を動作させるため
の電流が注入されるが、稜線部及びこの稜線部に沿った
領域、又は底辺部及びこの底辺部に沿った領域上には電
極層を形成しないことで、電極層が形成された側面部、
具体的には側面部の平坦面部分を主体とする電流経路を
形成することができる。このような電流経路を用いるこ
とで、結晶性が良くない稜線部及びこの稜線部に沿った
領域、又は底辺部及びこの底辺部に沿った領域に電流を
流すことを抑制でき、この結果、リーク電流の少なく、
発光効率の高いデバイスを実現できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光素
子の斜視断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図５】本発明の第４の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図６】本発明の第５の実施形態にかかる半導体発光素
子の斜視断面図である。

【図７】本発明の第６の実施形態にかかる半導体発光素
子の斜視断面図である。

【図８】本発明の第６の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図９】本発明の第７の実施形態にかかる半導体発光素
子の断面図である。

【図１０】本発明の第８の実施形態にかかる半導体発光
素子の断面図である。

【図１１】本発明の第９の実施形態にかかる半導体発光
素子の断面図である。

【図１２】本発明の第１０の実施形態にかかる半導体発
光素子の斜視断面図である。

【図１３】本発明の第１１の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１４】本発明の第１２の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１５】本発明の第１３の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１６】本発明の第１４の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１７】本発明の第１５の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１８】本発明の第１６の実施形態にかかる半導体発
光素子の断面図である。

【図１９】本発明の第１７の実施形態にかかる半導体発
光素子の製造方法の工程斜視断面図であり、窒化ガリウ
ム層の形成工程までの斜視断面図である。

【図２０】本発明の第１７の実施形態にかかる半導体発
光素子の製造方法の工程斜視断面図であり、窒化ガリウ
ム層の選択的除去工程までの斜視断面図である。

【図２１】本発明の第１７の実施形態にかかる半導体発
光素子の製造方法の工程斜視断面図であり、窒化物半導
体素子構造の形成工程までの斜視断面図である。

【図２２】本発明の第１８の実施形態にかかる半導体発
光素子の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は水平断
面図である。

【図２３】本発明の第１９の実施形態にかかる半導体発
光素子の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は水平断
面図である。

【図２４】本発明の第２０の実施形態にかかる半導体発
光素子の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は水平断
面図である。

【図２５】本発明の第２１の実施形態にかかる半導体発
光素子の斜視図である。

【図２６】本発明の第２２の実施形態にかかる半導体発
光素子の縦断面図である。

【図２７】本発明の第２３の実施形態にかかる半導体発
光素子の縦断面図である。

【図２８】本発明の第２４の実施形態にかかる半導体発
光素子の縦断面図である。

【図２９】本発明の第２５の実施形態にかかる半導体発
光素子の斜視図である。

【図３０】半導体発光素子の一例を示す断面図である。

【図３１】半導体発光素子の他の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】 １１、３１、５１、７１、９１、９５、１１１、１３
１、１５１、１７１、２１０、２３１、２５１、２７
１、２８１ サファイア基板 １３、３３、５３、７３、９３、９７、１１３、１３
３、１５３、１７３、２１１、２３２、２５２、２８２
ｎ型窒化ガリウム層 １４、３４、５４、７４、９４、９８、１１４、１３
４、１５４、１７４、２２０、２３３、２５３、２８３
シリコン酸化膜 １６、３６、５６、７６、１００、１１６、１３６、１
５６、１８１、１９２、２０２、２１２、２３５、２５
５、２５７、２７２、２８５ ｎ型窒化ガリウム層 １７、３８、１０１、１１７、１８２、１９３、２０
３、２１３、２３６、２５８ アンドープ窒化ガリウム
層 １８、３７、５７、７７、１０２、１２３、１３７、１
５７、１８３、１９４、２０４、２１４、２３７、２５
９、２８６ ＩｎＧａＮ活性層 １９、３９、５８、７８、１０３、１１８、１３８、１
５８、１８４、１９５、２０５、２１５、２３８、２６
０、２８７ ＡｌＧａＮ層 ２０、４０、５９、７９、１０４、１１９、１３９、１
５９、１８５、１９６、２０６、２１６、２３９、２６
１、２８８ ｐ型窒化ガリウム層 ２１、４１、６０、８０、１０５、１２０、１４０、１
６０、１８６、１９７、２０７、２１７、２４０、２６
２、２８９ ｐ電極 ２２、４２、６１、８１、１０６、１２１、１４１、１
６１、１９８、２１８、２４１、２６３、２９０ ｎ電
極 １８７、２０８ 透明ｎ型電極 １９１、２０１ ｎ型シリコンカーバイド基板 １６ｔ、３６ｔ、５６ｔ、７６ｔ、１００ｔ、１１６
ｔ、１３６ｔ、１５６ｔ、１８１ｔ、１９２ｔ、２０２
ｔ、２１２ｔ、２３５ｔ、２５５ｔ、２５７ｔ、２７２
ｔ 上層部 １６ｓ、３６ｓ、５６ｓ、７６ｓ、１００ｓ、１１６
ｓ、１３６ｓ、１５６ｓ、１８１ｓ、１９２ｓ、２０２
ｓ、２１２ｓ、２３５ｓ、２５５ｓ、２５７ｓ、２７２
ｓ、２８５ｓ 側面部 ２９１、２９４ アンドープ部 ２９２、２９５ イオン注入部 ２９３、２９６ 非活性化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 正人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 大畑 豊治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA08 AA21 CA40 CA65 CA66 CA85 CA92 CB22 DB08 5F073 AA03 AA61 AB02 CA02 CB05 CB14 CB22 DA05 DA21 EA24

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面部及び上層部を有して３次元状に成
   長した結晶層の前記上層部は高抵抗領域を介して電極層
   が形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 【請求項２】 前記側面部は前記結晶層の傾斜面からな
   ることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子。
3. 【請求項３】 前記上層部の形状は尖頭状又は平面状で
   あることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素
   子。
4. 【請求項４】 前記結晶層は、窒化物半導体層又は窒化
   物半導体基板上に成長阻害膜を形成した後、前記成長阻
   害膜を開口した開口部からの選択成長によって形成され
   ることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子。
5. 【請求項５】 前記結晶層は、窒化物半導体層又は窒化
   物半導体基板を選択的に一部除去し、前記窒化物半導体
   層又は前記窒化物半導体基板の残存した部分からの結晶
   成長によって形成されることを特徴とする請求項１記載
   の窒化物半導体素子。
6. 【請求項６】 前記結晶層の底面部はストライプ形状で
   あることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素
   子。
7. 【請求項７】 前記結晶層の底面部は多角形形状である
   ことを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子。
8. 【請求項８】 前記結晶層は基板上に形成され且つ該基
   板に平行な面を有しており、その基板に平行な面はウル
   ツ鉱型結晶構造のC面に対して±１０度以内の面である
   ことを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子。
9. 【請求項９】 前記結晶層の前記側面部はウルツ鉱型結
   晶構造の｛１、１、−２、−２｝面、｛１、−１、０、
   １｝面、｛１、１、−２、０｝面、又は｛１、−１、
   ０、０｝面のいずれかの面に対して±１０度以内の面で
   あることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素
   子。
10. 【請求項１０】 前記高抵抗領域はアンドープ窒化物半
    導体層により形成されることを特徴とする請求項１記載
    の窒化物半導体素子。
11. 【請求項１１】 前記高抵抗領域はｐ型不純物が導入さ
    れた窒化物半導体層により形成されることを特徴とする
    請求項１記載の窒化物半導体素子。
12. 【請求項１２】 前記高抵抗領域はｎ型不純物が導入さ
    れた窒化物半導体層により形成されることを特徴とする
    請求項１記載の窒化物半導体素子。
13. 【請求項１３】 前記上層部上には活性層を介して前記
    高抵抗領域が形成されることを特徴とする請求項１記載
    の窒化物半導体素子。
14. 【請求項１４】 前記上層部上には前記高抵抗領域を介
    して活性層が形成されることを特徴とする請求項１記載
    の窒化物半導体素子。
15. 【請求項１５】 窒化物半導体層又は窒化物半導体基板
    上に成長する結晶層は結晶状態の良好な第１結晶部と結
    晶状態が前記第１結晶部よりは劣化した第２結晶部とを
    有し、前記第２結晶部には高抵抗領域を介して電極層が
    形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
16. 【請求項１６】 側面部及び上層部を有して３次元状に
    成長した結晶層上に少なくとも第１導電領域と第２導電
    領域が形成されてなり、上層部における第１導電領域と
    第２導電領域の間の抵抗値は、側面部における第１導電
    領域と第２導電領域の間の抵抗値よりも大であることを
    特徴とする窒化物半導体素子。
17. 【請求項１７】 前記上層部における第１導電領域と第
    ２導電領域の間の抵抗値は、前記側面部における第１導
    電領域と第２導電領域の間の抵抗値の１．５倍以上であ
    ることを特徴とする請求項１６記載の窒化物半導体素
    子。
18. 【請求項１８】 前記上層部における第１導電領域と第
    ２導電領域の間の抵抗値は、前記側面部における第１導
    電領域と第２導電領域の間の抵抗値の２倍以上であるこ
    とを特徴とする請求項１６記載の窒化物半導体素子。
19. 【請求項１９】 窒化物半導体層又は窒化物半導体基板
    上に選択成長によって結晶層を形成し、該結晶層の上層
    部が形成された後に結晶成長の条件を変えることで高抵
    抗領域を連続して形成し、前記高抵抗領域の形成後に電
    極層を形成することを特徴とする窒化物半導体素子の製
    造方法。
20. 【請求項２０】 前記選択成長によって形成される結晶
    層は、前記窒化物半導体層又は前記窒化物半導体基板上
    に成長阻害膜を形成した後、前記成長阻害膜を開口した
    開口部からの成長によって形成されることを特徴とする
    請求項１９記載の窒化物半導体素子の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記選択成長によって形成される結晶
    層は、前記窒化物半導体層又は前記窒化物半導体基板を
    選択的に除去した上で残された結晶から成長して形成さ
    れることを特徴とする請求項１９記載の窒化物半導体素
    子の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記高抵抗領域は断面三角形状の前記
    結晶層の頂点部分を構成するように形成されることを特
    徴とする請求項１９記載の窒化物半導体素子の製造方
    法。
23. 【請求項２３】 前記高抵抗領域は不純物を非導入とす
    る条件で形成されることを特徴とする請求項１９記載の
    窒化物半導体素子の製造方法。
24. 【請求項２４】 ３次元状に成長した結晶層の稜線部及
    びこの稜線部に沿った領域は、高抵抗領域を介して電極
    層が形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
25. 【請求項２５】 前記高抵抗領域は、アンドープ部を設
    けることにより形成されることを特徴とする請求項２４
    記載の窒化物半導体素子。
26. 【請求項２６】 前記高抵抗領域は、イオンが注入され
    てなるイオン注入部により形成されることを特徴とする
    請求項２４記載の窒化物半導体素子。
27. 【請求項２７】 前記高抵抗領域は、ｐ型不純物が導入
    された窒化物半導体層に対し、前記稜線部及びこの稜線
    部に沿った領域を除いて電子線の選択的な照射が行われ
    て形成されることを特徴とする請求項２４記載の窒化物
    半導体素子。
28. 【請求項２８】 前記結晶層は、上層部の形状が尖頭状
    又は平面状であることを特徴とする請求項２４記載の窒
    化物半導体素子。
29. 【請求項２９】 前記結晶層は、底面部が多角形形状で
    あることを特徴とする請求項２４記載の窒化物半導体素
    子。
30. 【請求項３０】 前記結晶層は、底面部がストライプ形
    状であることを特徴とする請求項２４記載の窒化物半導
    体素子。
31. 【請求項３１】 ３次元状に成長した結晶層の底辺部及
    びこの底辺部に沿った領域は、高抵抗領域を介して電極
    層が形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
32. 【請求項３２】 前記高抵抗領域は、アンドープ部を設
    けることにより形成されることを特徴とする請求項３１
    記載の窒化物半導体素子。
33. 【請求項３３】 前記高抵抗領域は、イオンが注入され
    てなるイオン注入部により形成されることを特徴とする
    請求項３１記載の窒化物半導体素子。
34. 【請求項３４】 前記高抵抗領域は、ｐ型不純物が導入
    された窒化物半導体層に対し、前記稜線部及びこの稜線
    部に沿った領域を除いて電子線の選択的な照射が行われ
    て形成されることを特徴とする請求項３１記載の窒化物
    半導体素子。
35. 【請求項３５】 前記結晶層は、上層部の形状が尖頭状
    又は平面状であることを特徴とする請求項３１記載の窒
    化物半導体素子。
36. 【請求項３６】 前記結晶層は、底面部が多角形形状で
    あることを特徴とする請求項３１記載の窒化物半導体素
    子。
37. 【請求項３７】 前記結晶層は、底面部がストライプ形
    状であることを特徴とする請求項３１記載の窒化物半導
    体素子。
38. 【請求項３８】 ３次元状に成長した結晶層の稜線部及
    びこの稜線部に沿った領域を除いた平坦面部に電極層が
    形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
39. 【請求項３９】 前記結晶層は、上層部の形状が尖頭状
    又は平面状であることを特徴とする請求項３８記載の窒
    化物半導体素子。
40. 【請求項４０】 前記結晶層は、底面部が多角形形状で
    あることを特徴とする請求項３８記載の窒化物半導体素
    子。
41. 【請求項４１】 前記結晶層は、底面部がストライプ形
    状であることを特徴とする請求項３８記載の窒化物半導
    体素子。
42. 【請求項４２】 ３次元状に成長した結晶層の底辺部及
    びこの底辺部に沿った領域を除いた平坦面部に電極層が
    形成されることを特徴とする窒化物半導体素子。
43. 【請求項４３】 前記結晶層は、上層部の形状が尖頭状
    又は平面状であることを特徴とする請求項４２記載の窒
    化物半導体素子。
44. 【請求項４４】 前記結晶層は、底面部が多角形形状で
    あることを特徴とする請求項４２記載の窒化物半導体素
    子。
45. 【請求項４５】 前記結晶層は、底面部がストライプ形
    状であることを特徴とする請求項４２記載の窒化物半導
    体素子。
46. 【請求項４６】 側面部及び上層部を有して３次元状に
    成長した結晶層の前記上層部には電極層が形成されず前
    記側面部には電極層が形成されることを特徴とする窒化
    物半導体素子。
47. 【請求項４７】 前記側面部の結晶層の稜線部及び該稜
    線部近傍及び前記側面部の結晶層の底面部及び該底面部
    近傍の全部又は一部には電極層が形成されないことを特
    徴とする請求項４６記載の窒化物半導体素子。
48. 【請求項４８】 前記結晶層は、上層部の形状が尖頭状
    又は平面状であることを特徴とする請求項４６記載の窒
    化物半導体素子。
49. 【請求項４９】 前記結晶層は、底面部が多角形形状で
    あることを特徴とする請求項４６記載の窒化物半導体素
    子。
50. 【請求項５０】 前記結晶層は、底面部がストライプ形
    状であることを特徴とする請求項４６記載の窒化物半導
    体素子。