JP7023398B2 - 窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。

特許文献１には、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal organic Chemical Vapor Deposition）法によって窒化物半導体発光素子を製造する方法が開示されている。特許文献１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法においては、サファイア基板上に、バッファ層、ｎ型半導体層、活性層が順次成長される。活性層は、井戸層と障壁層とが交互に繰り返し形成された多重量子井戸構造となるよう形成されている。活性層を多重量子井戸層とすることにより、窒化物半導体発光素子の発光出力を向上させることができる。

特開２０１６－１１１３７０号公報

特許文献１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法は、製造される窒化物半導体発光素子の発光出力を向上させる観点から改善の余地がある。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、多重量子井戸構造の活性層を備える窒化物半導体発光素子の発光出力を向上させることができる窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するために、サセプタにセットされた基板上に、バッファ層を成長させるバッファ層成長工程と、前記バッファ層上に、ｎ型半導体層を成長させるｎ型半導体層成長工程と、前記ｎ型半導体層上に、多重量子井戸構造を有する活性層を成長させる活性層成長工程と、を有し、前記バッファ層成長工程では、前記サセプタ上の前記基板がセットされる載置面以外の位置に所定厚さ範囲内の厚さを備えるとともにＡｌＧａＮ系材料を主成分として含む堆積物を堆積させた状態にて、前記バッファ層を成長させ、前記所定厚さ範囲は、１２μｍ以上２３０μｍ以下を満たす範囲である、
窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、多重量子井戸構造の活性層を備える窒化物半導体発光素子の発光出力を向上させることができる窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することが可能となる。

実施形態における、窒化物半導体発光素子の構成の一例を概略的に示した断面図である。 実施形態における、窒化物半導体発光素子の製造装置を示した概略図である。 実施形態における、窒化物半導体発光素子の製造工程を示したフローチャートである。 実施例及び比較例における、堆積物の厚さと発光出力との関係を示したグラフである。

［実施形態］
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。

（窒化物半導体発光素子の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子１の構成の一例を概略的に示した断面図である。窒化物半導体発光素子１（以下、単に「発光素子１」とも呼称）には、例えば、レーザダイオードや発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）が含まれる。本実施形態では、発光素子１として、中心波長が２４０ｎｍ以上３６５ｎｍ以下（好ましくは２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは２６０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下）の紫外光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、発光素子１は、基板１０と、基板１０上に形成されたバッファ層２０と、バッファ層２０上に形成されたｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に形成され、多重量子井戸構造５０Ａを有する活性層５０と、活性層５０上に形成された電子ブロック層６０と、電子ブロック層６０上に形成されたｐ型コンタクト層７０と、ｎ型クラッド層３０の一部の領域上に形成されたｎ型電極８０と、ｐ型コンタクト層７０上に形成されたｐ側電極９０と、を含んでいる。すなわち、発光素子１は、ｎ型クラッド層３０で構成されたｎ型半導体層と、ｐ型コンタクト層７０で構成されたｐ型半導体層とによって、多重量子井戸構造５０Ａを有する活性層５０を挟み込んでなる多重量子井戸型の発光ダイオードの構成を有している。また、ｎ型クラッド層３０は、バッファ層２０を介して基板１０上に形成され、ｐ型コンタクト層７０は、電子ブロック層６０を介して、活性層５０上に形成されているといえる。

発光素子１を構成する半導体には、例えば、Ａｌ_ｘＧａ_１－ｘＮ（０≦ｘ≦１）にて表される２元系又は３元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、窒素（Ｎ）の一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても良い。

基板１０は、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）単結晶を含むサファイア基板である。基板１０の厚さは、４０５μｍ以上４５５μｍ以下とすることができる。基板１０には、サファイア基板の他に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板を用いても良い。なお、基板１０のＣ面がオフ角度を有していても良い。

バッファ層２０は、窒化アルミニウムにより形成されている。なお、基板１０が、窒化アルミニウムガリウム基板である場合、バッファ層２０は、窒化アルミニウムガリウムにより形成されていても良い。より言えば、基板１０がサファイア基板もしくは窒化アルミニウム基板である場合には、バッファ層２０は、窒化アルミニウムにより形成されていることが好ましく、基板１０が窒化アルミニウムガリウムである場合には、バッファ層２０は、基板１０のＡｌ組成比の±５％程度のＡｌ組成比を有する窒化アルミニウムガリウムにより形成されていることが好ましい。

また、バッファ層２０は、１．５μｍ以上２．５μｍ以下の厚さを有している。バッファ層２０の厚さは、１．８μｍ以上２．２μｍ以下が好ましい。

ｎ型クラッド層３０は、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＡｌ_ｑＧａ_１－ｑＮ（０＜ｑ≦１）層であり、本実施形態では、ｎ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｎ型ＡｌＧａＮ」ともいう）により形成されている。ｎ型クラッド層３０のドーパント濃度（Ｓｉ濃度）は、０．５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上２．５×１０^１９［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下である。なお、ｎ型の不純物としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）等を用いても良い。

また、ｎ型クラッド層３０を形成するｎ型ＡｌＧａＮのＡｌ組成比（「Ａｌ含有率」や「Ａｌモル分率」ともいう）は、４５％以上７０％以下である（０．４５≦ｑ≦０．７）と共に、井戸層５２のＡｌ組成比よりも大きい（ｑ＞ｓ）。ｎ型クラッド層３０を形成するｎ型ＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、５０％以上６５％以下（０．５≦ｑ≦０．６５）とすることが好ましい。なお、ｎ型クラッド層３０を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、井戸層５２のＡｌ組成比よりも大きい範囲で可能な限り小さい値であることが好ましい。また、ｎ型クラッド層３０の厚さは、１．５μｍ以上２．５μｍ以下が好ましく、１．８μｍ以上２．２μｍ以下であることがより好ましい。ｎ型クラッド層３０は、単層でも良く、複数層構造でも良い。

なお、本実施形態では、ｎ型半導体層を、ｎ型クラッド層３０のみで構成しているが、ｎ型半導体層を、ｎ型クラッド層３０及びｎ型コンタクト層で構成しても良い。

また、バッファ層２０とｎ型クラッド層３０との間にアンドープのＡｌＧａＮ層が形成されていても良い。かかる場合、当該ＡｌＧａＮ層を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、バッファ層２０のＡｌ組成比とｎ型クラッド層３０のＡｌ組成比との間の範囲である。好ましくは、当該ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、ｎ型クラッド層３０と同一のＡｌ組成比である。

活性層５０は、３つの障壁層５１と３つの井戸層５２とが１つずつ交互に積層された多重量子井戸構造５０Ａを含んで構成されている。活性層５０は、ｎ型クラッド層３０側の端に障壁層５１が位置し、電子ブロック層６０側の端に井戸層５２が位置している。また、活性層５０は、波長３６５ｎｍ以下の紫外光を出力するためにバンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成されている。活性層５０が発する紫外光の中心波長は、２４０ｎｍ以上３６５ｎｍ以下とすることができ、２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることが好ましく、２６０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。

障壁層５１は、アンドープのＡｌ_ｒＧａ_１－ｒＮ（０＜ｒ≦１）層である。障壁層５１を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、井戸層５２のＡｌ組成比よりも大きい（ｒ＞ｓ）。障壁層５１を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、７５％以上９５％以下である（０．７５≦ｒ≦０．９５）ことが好ましい。また、障壁層５１は、２ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚さを有している。障壁層５１は、井戸層５２に電子や正孔を閉じ込め、井戸層５２の発光効率を向上させる役割を担っている。なお、障壁層５１は、ｎ型不純物やｐ型不純物を含んだ層であっても良い。

井戸層５２は、アンドープのＡｌ_ｓＧａ_１－ｓＮ（０≦ｓ＜１）層である。井戸層５２を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、２５％以上４５％以下である（０．２５≦ｓ≦０．４５）。また、井戸層５２は、１．０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下の厚さを有している。

なお、多重量子井戸構造５０Ａの構成は、前述したものに限定されず、井戸層５２が複数存在していればよい。また、多重量子井戸構造５０Ａは、障壁層５１及び井戸層５２のそれぞれが２つ以上設けられていることが好ましい。また、障壁層５１の数は、井戸層５２の数以上であることが好ましい。

電子ブロック層６０は、ｐ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｐ型ＡｌＧａＮ」ともいう）により形成された層であり、活性層５０側から順に、Ａｌ組成比が９０％以上１００％以下である第１電子ブロック層と、Ａｌ組成比が７０％以上９０％以下である第２電子ブロック層とを有する。第１電子ブロック層は、０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下の厚さを有しており、第２電子ブロック層は、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さを有している。電子ブロック層６０は、活性層５０からｐ型コンタクト層７０への電子の流れを抑制することで、活性層５０の発光効率を向上させる役割を担っている。なお、電子ブロック層６０は、必ずしもｐ型の半導体層に限られず、アンドープの半導体層でも良い。また、電子ブロック層６０を省略し、活性層５０上に直接ｐ型コンタクト層７０を形成する構成であっても良い。

ｐ型コンタクト層７０は、Ｍｇ等の不純物が高濃度にドープされたｐ型のＡｌ_ｕＧａ_１－ｕＮ（０≦ｕ≦１）層である。ｐ型コンタクト層７０のドーパント濃度（Ｍｇ濃度）は、５×１０^１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以上５×１０^２１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３］以下である。ｐ型コンタクト層７０を形成するＡｌＧａＮのＡｌ組成比は、１０％以下であり（０≦ｕ≦０．１）、好ましくは０％である（ｕ＝０）。本実施形態において、ｐ型コンタクト層７０はｐ型のＧａＮ（すなわちＡｌ組成比が０％）によって形成されている。また、ｐ型コンタクト層７０の厚さは、１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下とすることができる。なお、ｐ型の不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、炭素（Ｃ）等を用いても良い。

なお、本実施形態においては、ｐ型半導体層を、ｐ型コンタクト層７０のみで構成しているが、ｐ型半導体層を、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層７０とによって構成しても良い。

ｎ型電極８０は、ｎ型クラッド層３０の上に順にチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン、及び金（Ａｕ）が積層された多層膜で形成される。

ｐ側電極９０は、ｐ型コンタクト層７０の上に順にニッケル（Ｎｉ）及び金が積層された多層膜で形成される。

（発光素子の製造装置）
ここで図２を参照して、発光素子１の製造に用いる発光素子１の製造装置１０１について説明する。製造装置１０１は、縦型の有機金属気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）であり、ＡｌＧａＮ系の窒化物半導体を成長させて、発光素子１を製造するものである。

図２に示すように、製造装置１０１は、原料ガスＧを導入する導入口１０２ａ、及び原料ガスＧを排出する排出口１０２ｂを有するリアクタ１０２と、リアクタ１０２内に収容され、ウエハＷをセットするサセプタ１０３（トレイ）と、サセプタ１０３の下部に配置され、サセプタ１０３を加熱するヒータ１０４と、サセプタ１０３に取り付けられた回転軸１１２を有する回転機構（図示省略）と、を備えている。製造装置１０１を用いた発光素子１の製造工程では、基板１０となるウエハＷをサセプタ１０３にセットした状態で、回転軸１１２によってサセプタ１０３を設定の回転数で回転させつつ、ヒータ１０４によってサセプタ１０３を加熱して温度条件を設定の温度にする。その状態で、導入口１０２ａから原料ガスＧを導入することで、ウエハＷ上に各層を成長させる。以後、サセプタ１０３に垂直な方向（すなわちサセプタ１０３の厚み方向であって、図２における上下方向）を上下方向という。本実施形態において、発光素子１を製造する際、上下方向は鉛直方向となる。なお、上下方向は、製造された発光素子１の使用時における、鉛直方向に対する配置姿勢を限定するものではない。そして、上下方向の一方側であって、サセプタ１０３に対する導入口２１側（すなわち図１の上側）を上側とし、その反対側（すなわち図１の下側）を下側とする。

サセプタ１０３は、全体として略円板状に形成されており、その上面１０３ａから下側に凹むよう、複数のウエハＷを収容する複数のポケット１１１が形成されている。各ポケット１１１は、凹状且つ平面視（上面視）で円形状に形成されている。基板１０となる複数の円板状のウエハＷは、各ポケット１１１の底面１１１ａに載置され、複数のポケット１１１に収容されるようにセットされる。すなわち、ポケット１１１の底面１１１ａが、基板１０がセットされる載置面である。ポケット１１１の深さをＤｐ［ｍｍ］、ウエハＷの厚さをＴｗ［ｍｍ］としたとき、一例として、深さＤｐは、Ｔｗ－０．１ｍｍ≦Ｄｐ≦Ｔｗ＋０．５ｍｍの範囲とすることができる。

図２において、符号Ｄは、ポケット１１１の部分を除くサセプタ１０３の上面１０３ａ上に堆積された堆積物を指している。すなわち、この堆積物Ｄは、サセプタ１０３上の、ポケット１１１の底面１１１ａ以外の位置（すなわち上面１０３ａ）に堆積したものである。この堆積物Ｄは、製造工程における各成長工程において、原料（主にＡｌＮ及びＡｌＧａＮ）がサセプタ１０３の表面に結晶成長し堆積して形成されたものである。すなわち、堆積物Ｄは、ＡｌＧａＮ系材料（ＡｌＮを含む）を主成分とするものであり、ｎ型の不純物であるシリコンや、ｐ型の不純物であるマグネシウムを含んでいる。また、堆積物Ｄの結晶構造は、単結晶又は多結晶、若しくは、単結晶と多結晶とが混在したものである。なお、堆積物Ｄ中の組成比等も一定である必要はなく、分布を有していても良い。堆積物Ｄは、導入口１０２ａから導入される原料ガスＧが吹き付けられるサセプタ１０３の上面１０３ａにて堆積するが、サセプタ１０３の側面等にも堆積物が微量に堆積することもある。単に堆積物Ｄといったときは、上面１０３ａに堆積した堆積物を意味するものとする。

製造装置１０１は、サセプタ１０３の上面１０３ａに堆積物Ｄが堆積した状態で、ウエハＷを交換可能に構成されている。そして、製造装置１０１を用いた発光素子１の製造工程では、この堆積物Ｄの厚さＴを所定厚さ範囲にした状態で、各層の成長工程が行われる。所定厚さ範囲は、許容される堆積物Ｄの厚さＴの範囲であって、１２μｍ以上２３０μｍ以下を満たす範囲である。なお、堆積物Ｄの厚さが２３０μｍを超えると、サセプタ１０３から堆積物Ｄが剥がれやすくなり、各層の成長工程中に堆積物Ｄが剥がれてウエハＷを汚す可能性が高くなる。また、ここにいう「堆積物Ｄの厚さＴ」は、サセプタ１０３の上面１０３ａに堆積した堆積物Ｄの高さ、すなわちサセプタ１０３の上面１０３ａから堆積物Ｄの上面までの上下方向の距離である。

（発光素子の製造工程）
次に図３を参照して、発光素子１の製造工程（製造方法）について説明する。図３に示すように、発光素子１の製造工程では、堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４と、ウエハセット工程Ｓ５と、バッファ層成長工程Ｓ６と、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７（ｎ型半導体層成長工程）と、活性層成長工程Ｓ８と、電子ブロック層成長工程Ｓ９と、ｐ型コンタクト層成長工程（ｐ型半導体層成長工程）Ｓ１０と、領域除去工程Ｓ１１と、ｎ側電極形成工程Ｓ１２と、ｐ側電極形成工程Ｓ１３と、ダイシング工程Ｓ１４と、を順に実行する。なお、各成長工程における各層の成長は、有機金属化学気相成長法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）によって行われる。また、原料ガスＧを構成するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の組成等が調整され、各層のＡｌ組成比が目的とする値になるように制御が行われる。

堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４では、サセプタ１０３の堆積物Ｄの厚さＴを、１２μｍ以上２３０μｍ以下に調整する。堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４においては、まず、現状の堆積物Ｄの厚さＴの情報を取得する厚さ取得工程Ｓ１を実施する。厚さ取得工程Ｓ１においては、バッファ層成長工程Ｓ６の実施完了回数及び１回のバッファ層成長工程Ｓ６において成長するバッファ層２０の厚さと、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７の実施完了回数及び１回のｎ型クラッド層成長工程Ｓ７において成長するｎ型クラッド層３０の厚さと、活性層成長工程Ｓ８の実施完了回数及び１回の活性層成長工程Ｓ８において成長する活性層５０の厚さと、電子ブロック層成長工程Ｓ９の実施完了回数及び１回の電子ブロック層成長工程Ｓ９において成長する電子ブロック層６０の厚さとに基づいて、堆積物Ｄの厚さＴの情報が推定される。発光素子１の各層の厚みは、発光素子１の性能確保の観点から事前に決定されており、発光素子１の各層の厚みに基づいて堆積物Ｄの厚さＴの情報を推測することにより、別途、堆積物Ｄの厚さＴを直接的に測定する必要がなくなる。

堆積物Ｄの厚さＴの計算においては、ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０において堆積する堆積物Ｄの厚さを０（ゼロ）とする。これは、ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０においてサセプタ１０３の上面１０３ａ上に堆積する分の堆積物が、比較的分解温度の低いｐ型ＧａＮからなり、次回の一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０を行う際の加熱工程によって分解するためである。また、同様の理由で、一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０のうち、成長させる成長層の膜厚が０．５μｍ以下の工程についても、堆積する堆積物Ｄの厚さを０として計算する。なお、厚さ取得工程Ｓ１においては、バッファ層成長工程Ｓ６の実施完了回数及び１回のバッファ層成長工程Ｓ６において成長するバッファ層２０の厚さと、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７の実施完了回数及び１回のｎ型クラッド層成長工程Ｓ７において成長するｎ型クラッド層３０の厚さと、活性層成長工程Ｓ８の実施完了回数及び１回の活性層成長工程Ｓ８において成長する活性層５０の厚さと、電子ブロック層成長工程Ｓ９の実施完了回数及び１回の電子ブロック層成長工程Ｓ９において成長する電子ブロック層６０の厚さとに基づく発光素子１の基板１０の下面から発光素子１の電極を除く部位の上面までの厚みを基に、堆積物Ｄの厚さＴの情報が推定されてもよい。この場合においても、ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０において堆積する堆積物Ｄの厚さ、及び、一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０のうち成長させる成長層の膜厚が０．５μｍ以下の工程において堆積する堆積物Ｄの厚さをそれぞれ０として計算する。

厚さ取得工程Ｓ１の次に、判定工程Ｓ２が行われる。判定工程Ｓ２においては、厚さ取得工程Ｓ１において取得された現状の堆積物Ｄの厚さＴが、１２μｍ以上２３０μｍ以下であるか、１２μｍ未満であるか、２３０μｍを超えているかが判定される。判定の結果、サセプタ１０３の堆積物Ｄの厚さＴが、１２μｍ以上２３０μｍ以下であると判定された場合（Ｓ２：Ａ）には、何もせずに、ウエハセット工程Ｓ５に移行する。

一方、判定工程Ｓ２において、堆積物Ｄの厚さＴが、１２μｍ未満であると判定された場合（Ｓ２：Ｂ）には、サセプタ１０３の堆積物Ｄの厚さＴが１２μｍ以上５２μｍ以下の所定値（例えば１２μｍ）になるように、予備堆積工程Ｓ３が行われる。すなわち、ダミーのウエハＷをサセプタ１０３にセットし、発光素子１の製造工程における一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０を、堆積物Ｄの厚さＴが１２μｍ以上５２μｍ以下の所定値となるまで、繰り返し実行される。なお、予備堆積工程Ｓ３において、追加すべき堆積物Ｄの厚さが０．５μｍ以下と薄い場合、前記一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０のうちの一部を省略しても良い。本形態において、予備堆積工程Ｓ３は、堆積物Ｄの厚さＴを１２μｍ以上５２μｍ以下の所定値とするよう堆積物Ｄを堆積させる工程である例を示すが、これに限られない。例えば、予備堆積工程Ｓ３において、０μｍ超え１２μｍ未満の厚さＴを有する堆積物Ｄを堆積させ、その後、ウエハＷの上に発光素子１の各層を成長させる工程（後述の成長工程Ｓ６～Ｓ１０）を行うことによって堆積物Ｄの厚さＴを所望の範囲（本形態においては１２μｍ以上２３０μｍ以下）としてもよい。

また、判定工程Ｓ２において、堆積物Ｄの厚さＴが２３０μｍを超えていると判定された場合（Ｓ２：Ｃ）には、堆積物除去工程Ｓ４が行われる。堆積物除去工程Ｓ４においては、リアクタ１０２からサセプタ１０３が取り出され、サセプタ１０３の上面１０３ａから堆積物Ｄが研磨等によって除去され、堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下の所定値（例えば１２μｍ）となるよう調整される。なお、堆積物除去工程Ｓ４においてサセプタ１０３の上面１０３ａから堆積物Ｄを全て除去し、その後、予備堆積工程Ｓ３と同様、製造工程における一連の成長工程Ｓ６～Ｓ１０を、堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下の所定値となるまで、繰り返し実行する構成であっても良い。これらの工程Ｓ１～Ｓ４によって、サセプタ１０３の堆積物Ｄの厚さＴが、１２μｍ以上２３０μｍ以下に調整される。

ウエハセット工程Ｓ５では、堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４によって堆積物Ｄの厚さＴが調整されたサセプタ１０３にウエハＷをセットする。すなわち、ポケット１１１の底面１１１ａにウエハＷが載置され、サセプタ１０３のポケット１１１にウエハＷが収容される。

バッファ層成長工程Ｓ６では、ウエハセット工程Ｓ５によってサセプタ１０３にセットされたウエハＷ上（ウエハＷの表面）に、バッファ層２０を１０００℃以上１４００℃以下の高温成長でエピタキシャル成長させる。バッファ層成長工程Ｓ６では、堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４によってサセプタ１０３の堆積物Ｄの厚さＴが１２μｍ以上２３０μｍ以下に調整された状態で、バッファ層２０を成長させることになる。別の言い方をすれば、バッファ層成長工程Ｓ６では、サセプタ１０３上に１２μｍ以上２３０μｍ以下の厚さＴを備える堆積物Ｄを堆積させた状態にて、バッファ層２０を成長させるといえる。また、バッファ層成長工程Ｓ６では、バッファ層２０の厚さが１．５μｍ以上２．５μｍ以下（好ましくは、１．８μｍ以上２．２μｍ以下）となるように、バッファ層２０を成長させる。

ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７では、バッファ層成長工程Ｓ６によって成長させたバッファ層２０上（バッファ層２０の表面）に、ｎ型クラッド層３０を１０２０℃以上１１８０℃以下の温度条件でエピタキシャル成長させる。また、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７では、ｎ型クラッド層３０のＡｌ組成比が４５％以上７０％以下（好ましくは、５０％以上６５％以下）となり且つｎ型クラッド層３０の厚さが１．５μｍ以上２．５μｍ以下（好ましくは、１．８μｍ以上２．２μｍ以下）となるように、ｎ型クラッド層３０を成長させる。

活性層成長工程Ｓ８では、障壁層成長工程と井戸層成長工程とが交互に実行される。障壁層成長工程では、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７によって成長させたｎ型クラッド層３０上（ｎ型クラッド層３０の表面）、又は井戸層５２上（井戸層５２の表面）に、障壁層５１を１０００℃以上１１００℃以下の温度条件でエピタキシャル成長させる。また、障壁層成長工程では、障壁層５１のＡｌ組成比が７５％以上９５％以下となり且つ障壁層５１の厚さが２ｎｍ以上２５ｎｍ以下となるように、障壁層５１を成長させる。

井戸層成長工程では、障壁層成長工程によって成長させた障壁層５１上（障壁層５１の表面）に、井戸層５２を１０００℃以上１１００℃以下の温度条件でエピタキシャル成長させる。また、井戸層成長工程では、井戸層５２のＡｌ組成比が２５％以上４５％以下となり且つ井戸層５２の厚さが１．０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下となるように、井戸層５２を成長させる。

電子ブロック層成長工程Ｓ９では、活性層成長工程Ｓ８によって成長させた活性層５０上（活性層５０の表面）に、電子ブロック層６０を１０００℃以上１１００℃以下の温度条件でエピタキシャル成長させる。電子ブロック層成長工程Ｓ９では、まず、第１電子ブロック層のＡｌ組成比が９０％以上１００％以下となり且つ第１電子ブロック層の厚さが０．５ｎｍ以上５．０ｎｍ以下となるように、第１電子ブロック層を成長させる。次いで、第２電子ブロック層のＡｌ組成比が７０％以上９０％以下となり且つ第２電子ブロック層の厚さが１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下となるよう第２電子ブロック層を成長させる。

ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０では、電子ブロック層成長工程Ｓ９によって成長させた電子ブロック層６０上（電子ブロック層６０の表面）に、ｐ型コンタクト層７０を９００℃以上１１００℃以下の温度条件でエピタキシャル成長させる。また、ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０では、ｐ型コンタクト層７０のＡｌ組成比が１０％以下（好ましくは０％）になり且つｐ型コンタクト層７０の厚さが１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下になるように、ｐ型コンタクト層７０を成長させる。

領域除去工程Ｓ１１では、ｐ型コンタクト層成長工程Ｓ１０によって成長させたｐ型コンタクト層７０の上にマスクが形成され、活性層５０、電子ブロック層６０及びｐ型コンタクト層７０において、マスクが形成されていないそれぞれの露出領域が除去される。

ｎ側電極形成工程Ｓ１２では、ｎ型クラッド層３０の露出面３０ａ（図１参照）上にｎ型電極８０が形成される。ｐ側電極形成工程Ｓ１３では、マスクを除去したｐ型コンタクト層７０上にｐ側電極９０が形成される。ｎ型電極８０及びｐ側電極９０は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。

ダイシング工程Ｓ１４では、ウエハＷ（ウエハＷ上に各層及び各電極を形成した積層構造体）を所定の寸法に切り分ける。これにより、図１に示す発光素子１が形成される。

（実施例）
次に前記実施形態の具体例である各実施例（実施例１～実施例１７）について説明する。各実施例の構成は、特筆しない部分については、前記実施形態を準拠するものとする。

実施例１～実施例１７は、前記実施形態にて説明した発光素子１と基本構成を同様とした発光素子であり、これらを製造する際のバッファ層成長工程Ｓ６の開始時における堆積物Ｄの厚さＴが互いに異なるものである。実施例１～実施例１７を製造する際における、バッファ層成長工程Ｓ６の開始時の堆積物Ｄの厚さＴは、１２μｍ以上２３０μｍ以下である。また、比較として、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを８μｍとして製造した比較例の発光素子も用意した。そして、比較例、及び実施例１～実施例１７のそれぞれにおいて、発光波長及び発光出力を測定した。発光出力は、種々の一般的な方法で測定することが可能であるが、本測定では、一例として、ウエハＷの中心部とエッジ部にそれぞれＩｎ電極を付けて電流を流し、光検出器により測定した。実施例１～実施例１７及び比較例の、バッファ層成長工程Ｓ６開始時の堆積物Ｄの厚さＴ、バッファ層２０の厚さ、発光波長、及び発光出力を、下記表１に示す。表１において、発光波長は、表１に示す発光出力を計測したときの発光波長である。また、実施例１～実施例１７及び比較例の、バッファ層成長工程Ｓ６の開始時における堆積物Ｄの厚さＴと発光出力との関係を示すグラフを図４に示す。図４において、比較例の結果は黒塗りの菱形でプロットしており、実施例１～実施例１７の結果は白抜きの菱形でプロットしている。

図４及び表１から、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを８μｍとした比較例においては著しく発光出力が低く、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを１２μｍ以上２３０μｍ以下とした実施例１～実施例１７においては、１．０［ａ．ｕ．］以上の発光出力が得られていることが分かる。それゆえ、発光出力を向上させる観点から、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さは、１２μｍ以上２３０μｍ以下とすることが好ましいことが分かる。なお、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを２３０μｍ超とした場合においては、発光素子の製造時において堆積物Ｄが剥がれ落ちて製造中のウエハＷを汚し、発光素子の製造が困難となるため、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを２３０μｍ以下とすることが好ましい。また、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを３０μｍ以上２０６μｍ以下とした実施例２～実施例１６においては、１．１［ａ．ｕ．］以上の発光出力が得られていることが分かる。それゆえ、発光出力を向上させる観点から、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さは、３０μｍ以上２０６μｍ以下とすることが好ましいことが分かる。さらに、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さを５２μｍ以上１７６μｍ以下とした実施例３～実施例１５においては、１．２［ａ．ｕ．］以上の発光出力が得られていることが分かる。それゆえ、発光出力を向上させる観点から、バッファ層成長工程Ｓ６開始時における堆積物Ｄの厚さは、５２μｍ以上１７６μｍ以下とすることがより好ましいことが分かる。

（実施形態の作用及び効果）
本実施形態の発光素子１の製造方法において、バッファ層成長工程Ｓ６では、サセプタ１０３の上面１０３ａに所定厚さ範囲（本形態では１２μｍ以上２３０μｍ以下）の厚さを備える堆積物Ｄを堆積させた状態にて、バッファ層２０を成長させる。これにより、前述のごとく、高い発光出力の発光素子１を製造することが可能となる。また、所定厚さ範囲が３０μｍ以上２０６μｍ以下をさらに満たすことにより、製造される発光素子１の発光出力を一層向上させることができる。さらに、所定厚さ範囲が５２μｍ以上１７６μｍ以下をさらに満たすことにより、製造される発光素子１の発光出力の向上をより一層向上させることができる。

また、本実施形態の発光素子１の製造方法は、バッファ層成長工程Ｓ６の前に、堆積物Ｄの厚さＴを所定厚さ範囲内に調整する堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４をさらに有する。それゆえ、バッファ層成長工程Ｓ６開始時においては、確実に堆積物Ｄの厚さＴを１２μｍ以上２３０μｍ以下とすることができる。

また、堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４は、堆積物Ｄの厚さＴの情報を取得する厚さ取得工程Ｓ１を有する。そして、堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４は、厚さ取得工程Ｓ１にて取得された堆積物の厚さが所定厚さ範囲の下限値未満であった場合に、堆積物Ｄの厚さＴを大きくする予備堆積工程Ｓ３を行い、厚さ取得工程Ｓ１にて取得された堆積物Ｄの厚さＴが所定厚さ範囲の上限値を超える場合に、堆積物Ｄの厚さＴを小さくする堆積物除去工程Ｓ４を行う。それゆえ、バッファ層成長工程Ｓ６時における堆積物Ｄの厚さＴの管理を容易に行うことができる。

また、厚さ取得工程Ｓ１では、バッファ層成長工程Ｓ６の実施完了回数及び１回のバッファ層成長工程Ｓ６において成長するバッファ層２０の厚さと、ｎ型クラッド層成長工程Ｓ７（ｎ型半導体層成長工程）の実施完了回数及び１回のｎ型クラッド層成長工程Ｓ７（ｎ型半導体層成長工程）において成長するｎ型クラッド層３０（ｎ型半導体層）の厚さと、活性層成長工程Ｓ８の実施完了回数及び１回の活性層成長工程Ｓ８において成長する活性層５０の厚さとに基づいて、堆積物Ｄの厚さＴの推定値が取得される。それゆえ、堆積物Ｄの厚さＴの情報を、容易に取得することができる。

また、予備堆積工程Ｓ３では、堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下となるよう堆積物Ｄの厚さＴを大きくする。それゆえ、予備堆積工程Ｓ３後、堆積物Ｄの厚さＴがバッファ層成長工程Ｓ６可能な上限の厚さとなるまで、より多くの発光素子１を製造することが可能となる。

また、堆積物除去工程Ｓ４では、堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下となるよう堆積物Ｄの厚さＴを小さくする。それゆえ、堆積物除去工程Ｓ４後、堆積物Ｄの厚さＴがバッファ層成長工程Ｓ６可能な上限の厚さとなるまで、より多くの発光素子１を製造することが可能となる。

また、バッファ層成長工程Ｓ６では、厚さＴが１２μｍ以上２３０μｍ以下の堆積物Ｄをサセプタ１０３の上面１０３ａに堆積させた状態において、バッファ層２０の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、バッファ層２０を成長させる。これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

また、バッファ層成長工程Ｓ６では、厚さＴが１２μｍ以上２３０μｍ以下の堆積物Ｄをサセプタ１０３の上面１０３ａに堆積させた状態においてバッファ層２０を成長させ、さらにｎ型クラッド層成長工程Ｓ７（ｎ型半導体層成長工程）では、ｎ型クラッド層３０（ｎ型半導体層）のＡｌ組成比が、４５％以上、７０％以下になるように、ｎ型クラッド層３０を成長させる。これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

また、バッファ層成長工程Ｓ６では、厚さＴが１２μｍ以上２３０μｍ以下の堆積物Ｄをサセプタ１０３の上面１０３ａに堆積させた状態においてバッファ層２０を成長させ、さらにｎ型クラッド層成長工程Ｓ７（ｎ型半導体層成長工程）では、ｎ型クラッド層３０（ｎ型半導体層）の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、ｎ型クラッド層３０を成長させる。これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

（実施形態のまとめ）
以上、本発明の実施形態を説明したが、前述した実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

（発明の実施態様）
次に、以上説明した実施形態から把握される本発明の実施態様について、実施形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］本発明の第１の実施態様は、サセプタ１０３にセットされた基板１０上に、バッファ層２０を成長させるバッファ層成長工程Ｓ６と、前記バッファ層２０上に、ｎ型半導体層３０を成長させるｎ型半導体層成長工程Ｓ７と、前記ｎ型半導体層３０上に、多重量子井戸構造５０Ａを有する活性層５０を成長させる活性層成長工程Ｓ８と、を有し、前記バッファ層成長工程Ｓ６では、前記サセプタ１０３上の前記基板１０がセットされる載置面１１１ａ以外の位置に所定厚さ範囲内の厚さＴを備える堆積物Ｄを堆積させた状態にて、前記バッファ層２０を成長させ、前記所定厚さ範囲は、１２μｍ以上２３０μｍ以下を満たす範囲である、窒化物半導体発光素子１の製造方法である。
これにより、高い発光出力の発光素子１を製造することが可能となる。

［２］本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記所定厚さが、３０μｍ以上２０６μｍ以下をさらに満たすことである。
これにより、製造される発光素子１の発光出力を一層向上させることができる。

［３］本発明の第３の実施態様は、第２の実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記所定厚さが、５２μｍ以上１７６μｍ以下をさらに満たすことである。
これにより、製造される発光素子１の発光出力の向上をより一層向上させることができる。

［４］本発明の第４の実施態様は、第１乃至３のいずれか１つの実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記バッファ層成長工程Ｓ６の前に、前記堆積物Ｄの厚さＴを前記所定厚さ範囲内に調整する堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４を、さらに有することである。
これにより、バッファ層成長工程Ｓ６開始時においては、確実に堆積物Ｄの厚さＴを１２μｍ以上２３０μｍ以下とすることができる。

［５］本発明の第５の実施態様は、第４の実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記堆積物調整工程Ｓ１～Ｓ４が、前記堆積物Ｄの厚さＴの情報を取得する厚さ取得工程Ｓ１を有し、前記厚さ取得工程Ｓ１にて取得された前記堆積物Ｄの厚さＴが前記所定厚さ範囲の下限値未満であった場合に、前記堆積物Ｄの厚さＴを大きくする予備堆積工程Ｓ３を行い、前記厚さ取得工程Ｓ１にて取得された前記堆積物Ｄの厚さＴが前記所定厚さ範囲の上限値を超える場合に、前記堆積物Ｄの厚さＴを小さくする堆積物除去工程Ｓ４を行うことである。
これにより、バッファ層成長工程Ｓ６時における堆積物Ｄの厚さＴの管理を容易に行うことができる。

［６］本発明の第６の実施態様は、第５の実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記厚さ取得工程Ｓ１で、前記バッファ層成長工程Ｓ６の実施完了回数及び１回の前記バッファ層成長工程Ｓ６において成長する前記バッファ層２０の厚さと、前記ｎ型半導体層成長工程Ｓ７の実施完了回数及び１回の前記ｎ型半導体層成長工程Ｓ７において成長する前記ｎ型半導体層３０の厚さと、前記活性層成長工程Ｓ８の実施完了回数及び１回の前記活性層成長工程Ｓ８において成長する前記活性層５０の厚さとに基づいて、前記堆積物Ｄの厚さＴの推定値が取得されることである。
これにより、堆積物Ｄの厚さＴの情報を、容易に取得することができる。

［７］本発明の第７の実施態様は、第５又は第６の実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記予備堆積工程Ｓ３で、前記堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下となるよう前記堆積物Ｄの厚さＴを大きくすることである。
これにより、予備堆積工程Ｓ３後、堆積物Ｄの厚さＴがバッファ層成長工程Ｓ６可能な上限の厚さとなるまで、より多くの発光素子１を製造することが可能となる。

［８］本発明の第８の実施態様は、第５乃至第７のいずれか１つの実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記堆積物除去工程Ｓ４で、前記堆積物Ｄの厚さＴが５２μｍ以下となるよう前記堆積物Ｄの厚さＴを小さくすることである。
これにより、堆積物除去工程Ｓ４後、堆積物Ｄの厚さＴがバッファ層成長工程Ｓ６可能な上限の厚さとなるまで、より多くの発光素子１を製造することが可能となる。

［９］本発明の第９の実施態様は、第１乃至第８のいずれか１つの実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記バッファ層成長工程Ｓ６で、前記バッファ層２０の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、前記バッファ層２０を成長させることである。
これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

［１０］本発明の第１０の実施態様は、第１乃至第９のいずれか１つの実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記ｎ型半導体層成長工程Ｓ７で、前記ｎ型半導体層３０のＡｌ組成比が、４５％以上、７０％以下になるように、前記ｎ型半導体層３０を成長させることである。
これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

［１１］本発明の第１１の実施態様は、第１乃至第１０のいずれか１つの実施態様の窒化物半導体発光素子１の製造方法において、前記ｎ型半導体層成長工程Ｓ７で、前記ｎ型半導体層３０の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、前記ｎ型半導体層３０を成長させることである。
これにより、より発光出力の高い発光素子１を製造することが可能となる。

１…窒化物半導体発光素子
１０…基板
１０３…サセプタ
１１１ａ…載置面
２０…バッファ層
３０…ｎ型半導体層
５０…活性層
５０Ａ…多重量子井戸構造
Ｄ…堆積物
Ｓ１～Ｓ４…堆積物調整工程
Ｓ１…厚さ取得工程
Ｓ２…堆積物調整工程
Ｓ３…予備堆積工程
Ｓ４…堆積物調整工程
Ｓ６…バッファ層成長工程
Ｓ７…ｎ型半導体層成長工程
Ｓ８…活性層成長工程
Ｔ…堆積物の厚さ

Claims (11)

1. サセプタにセットされた基板上に、バッファ層を成長させるバッファ層成長工程と、
   前記バッファ層上に、ｎ型半導体層を成長させるｎ型半導体層成長工程と、
   前記ｎ型半導体層上に、多重量子井戸構造を有する活性層を成長させる活性層成長工程と、を有し、
   前記バッファ層成長工程では、前記サセプタ上の前記基板がセットされる載置面以外の位置に所定厚さ範囲内の厚さを備えるとともにＡｌＧａＮ系材料を主成分として含む堆積物を堆積させた状態にて、前記バッファ層を成長させ、
   前記所定厚さ範囲は、１２μｍ以上２３０μｍ以下を満たす範囲である、
   窒化物半導体発光素子の製造方法。
2. 前記所定厚さ範囲は、３０μｍ以上２０６μｍ以下をさらに満たす、
   請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
3. 前記所定厚さ範囲は、５２μｍ以上１７６μｍ以下をさらに満たす、
   請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
4. 前記バッファ層成長工程の前に、前記堆積物の厚さを前記所定厚さ範囲内に調整する堆積物調整工程を、さらに有する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
5. 前記堆積物調整工程は、
   前記堆積物の厚さの情報を取得する厚さ取得工程を有し、
   前記厚さ取得工程にて取得された前記堆積物の厚さが前記所定厚さ範囲の下限値未満であった場合に、前記堆積物の厚さを大きくする予備堆積工程を行い、
   前記厚さ取得工程にて取得された前記堆積物の厚さが前記所定厚さ範囲の上限値を超える場合に、前記堆積物の厚さを小さくする堆積物除去工程を行う、
   請求項４に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
6. 前記厚さ取得工程では、前記バッファ層成長工程の実施完了回数及び１回の前記バッファ層成長工程において成長する前記バッファ層の厚さと、前記ｎ型半導体層成長工程の実施完了回数及び１回の前記ｎ型半導体層成長工程において成長する前記ｎ型半導体層の厚さと、前記活性層成長工程の実施完了回数及び１回の前記活性層成長工程において成長する前記活性層の厚さとに基づいて、前記堆積物の厚さの推定値が取得される、
   請求項５に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
7. 前記予備堆積工程では、前記堆積物の厚さが５２μｍ以下となるよう前記堆積物の厚さを大きくする、
   請求項５又は６に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
8. 前記堆積物除去工程では、前記堆積物の厚さが５２μｍ以下となるよう前記堆積物の厚さを小さくする、
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
9. 前記バッファ層成長工程では、前記バッファ層の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、前記バッファ層を成長させる、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
10. 前記ｎ型半導体層成長工程では、前記ｎ型半導体層のＡｌ組成比が、４５％以上、７０％以下になるように、前記ｎ型半導体層を成長させる、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
11. 前記ｎ型半導体層成長工程では、前記ｎ型半導体層の厚さが、１．５μｍ以上２．５μｍ以下になるように、前記ｎ型半導体層を成長させる、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。

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