JPH04163969A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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- JPH04163969A JPH04163969A JP2290057A JP29005790A JPH04163969A JP H04163969 A JPH04163969 A JP H04163969A JP 2290057 A JP2290057 A JP 2290057A JP 29005790 A JP29005790 A JP 29005790A JP H04163969 A JPH04163969 A JP H04163969A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子に関する。
子に関する。
従来、青色の発光ダイオードとしてＧａＮ系の化合物半
導体を用いたものが知られている。そのＧａＮ系の化合
物半導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと
、光の３原色の１つである青色を発光色とすること等か
ら注目されている。 このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、サファイア基板上に直接又は窒化アルミニウム
から成るバッファ層を介在させて、ｎ導電型のＧａＮ系
の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上
にｐ型不純物を添加してｉ型のＧａＮ系の化合物半導体
から成るｉＮを成長させた構造をとっている（特開昭６
２−１１９１９６号公報、特開昭６３−１８８９７７号
公報）。
導体を用いたものが知られている。そのＧａＮ系の化合
物半導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと
、光の３原色の１つである青色を発光色とすること等か
ら注目されている。 このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、サファイア基板上に直接又は窒化アルミニウム
から成るバッファ層を介在させて、ｎ導電型のＧａＮ系
の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上
にｐ型不純物を添加してｉ型のＧａＮ系の化合物半導体
から成るｉＮを成長させた構造をとっている（特開昭６
２−１１９１９６号公報、特開昭６３−１８８９７７号
公報）。
しかし、上記構造の発光ダイオードの発光強度は未だ十
分ではない。又、ｐｎ接合でないため、駆動電圧がバラ
ツキ、しかも高くなることがある。 これらの改良が望まれている。 そこで、本発明の目的は、ＧａＮ系の化合物半導体の発
光ダイオードの青色の発光強度を向上させること及び駆
動電圧を安定させることである。
分ではない。又、ｐｎ接合でないため、駆動電圧がバラ
ツキ、しかも高くなることがある。 これらの改良が望まれている。 そこで、本発明の目的は、ＧａＮ系の化合物半導体の発
光ダイオードの青色の発光強度を向上させること及び駆
動電圧を安定させることである。
本発明の構成は、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
において、ｐ導電型を示す窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡＡ−Ｇａ１−ｘＮ：Ｘ＝Ｏを含む）からなるｐ層と
、ｐ層に接合する低キャリア濃度の窒化ガリウム系化合
物半導体（ＡムＧａ 、 −、ＩＮ ；Ｘ＝０を含む）
から成る低キャリア濃度ｎ層と、低キャリア濃度ｎ層に
接合する高キャリア濃度の窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡｆｘＧａ、−ウＮ、Ｘ＝Ｏを含む）から成る高キャ
リア濃度ｎ１層とを形成し、ｐｎ接合を形成すると共に
ｎ層を低キャリア濃度と高キャリア濃度の二重層構造と
したことである。
において、ｐ導電型を示す窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡＡ−Ｇａ１−ｘＮ：Ｘ＝Ｏを含む）からなるｐ層と
、ｐ層に接合する低キャリア濃度の窒化ガリウム系化合
物半導体（ＡムＧａ 、 −、ＩＮ ；Ｘ＝０を含む）
から成る低キャリア濃度ｎ層と、低キャリア濃度ｎ層に
接合する高キャリア濃度の窒化ガリウム系化合物半導体
（ＡｆｘＧａ、−ウＮ、Ｘ＝Ｏを含む）から成る高キャ
リア濃度ｎ１層とを形成し、ｐｎ接合を形成すると共に
ｎ層を低キャリア濃度と高キャリア濃度の二重層構造と
したことである。
本発明は、従来の１層とｎ層との接合に代えて、ｐ層と
ｎ層との接合が可能となった。この結果、注入キャリア
の量が増加し、発光効率及び発光輝度を向上させること
ができた。 又、ｎ層をｐ層と接合する側から順に、低キャリア濃度
ｎ層と高キャリア濃度ｎ゛層との二重層構造とすること
で、発光ダイオードの青色の発光強度を増加させること
ができた。 即ち、高キャリア濃度ｎ゛層によりｎ層全体の電気抵抗
を小さくでき、発光ダイオードの直列抵抗が下がり、発
光ダイオードの発熱を抑えることができる。又、ｐ層に
接合するｎ層は低キャリア濃度とすること、つまり Ｇ
ａＮを高純度化して発光領域（ｐ層及びその近傍）の青
色発光を劣化させる不純物原子濃度を抑えることができ
る。又、ｐ層に接合するｎ層は、結晶歪みの少ないもの
とすることができる。以上の作用により青色の発光強度
が向上した。
ｎ層との接合が可能となった。この結果、注入キャリア
の量が増加し、発光効率及び発光輝度を向上させること
ができた。 又、ｎ層をｐ層と接合する側から順に、低キャリア濃度
ｎ層と高キャリア濃度ｎ゛層との二重層構造とすること
で、発光ダイオードの青色の発光強度を増加させること
ができた。 即ち、高キャリア濃度ｎ゛層によりｎ層全体の電気抵抗
を小さくでき、発光ダイオードの直列抵抗が下がり、発
光ダイオードの発熱を抑えることができる。又、ｐ層に
接合するｎ層は低キャリア濃度とすること、つまり Ｇ
ａＮを高純度化して発光領域（ｐ層及びその近傍）の青
色発光を劣化させる不純物原子濃度を抑えることができ
る。又、ｐ層に接合するｎ層は、結晶歪みの少ないもの
とすることができる。以上の作用により青色の発光強度
が向上した。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図において、発光ダイオード１０は、サファイア基
板１を有しており、そのサファイア基板１に５００人の
ＡＡＮのバッファ層２が形成されている。そのバッファ
Ｈ２の上には、順に、膜厚的２゜２虜のＧａＮから成る
高キャリア濃度ｎ“層３と膜厚的１．５μｓのＧａＮか
ら成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されており、更に、
低キャリア濃度ｎ層４の上に膜厚的０．２遍のＧａＮか
ら成る９層５が形成されている。そして、９層５に接続
するアルミニウムで形成された電極７と高キャリア濃度
ｎ＋層３に接続するアルミニウムで形成された電極８と
が形成されている。 次に、この構造の発光ダイオード１０の製造方法につい
て説明する。 上記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法
（以下ｒＭＯＶＰＩＥ Ｊと記す）による気相成長によ
り製造された。 用いられたガスは、ＮＨ３とキャリアガスＨ２とトＩＪ
、１’ ＋ ルガリウム（Ｇａ （ＣＨ−） ｓ）
（以下ｒＴＭＧ」と記す）とトリメチルアルミニウム（
ＡＩ（ＣＢ、）、） （以下ｒＴＭＡ」と記す）とシラ
ン（Ｓｉ）Ｉ４）とシクロペンタジェニルマグネシウム
（Ｍｇ（Ｃｓ）ｉｓ） ２） （以下、’ＣＰ２Ｍｇ」
と記す）である。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
する単結晶のサファイア基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応
室に載置されたサセプタに装着する０次に、常圧でＨ２
を流速２１／分で反応室に流しながら温度１１００℃で
サファイア基板Ｉを気相エツチングした。 次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ２を２０１／
分、Ｎｌ（、を１０１／分、ＴＭＡを１．８Ｘ １０−
’モル／分で供給してＡｊ７Ｎのバッファ層２が約５０
０人の厚さに形成された。 次に、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し、
Ｈ２を２０Ｉ２／分、ＮＨ８を１０１１／分、ＴＭＧを
１，７Ｘ １０−’モル／分、）Ｉ２で０．８６ｐｐｍ
まで希釈したシラン（ＳｉＨ４）を２００ＴｎＩ！、７
分の割合で３０分間供給し、膜厚的２．２層ｍ、キャリ
ア濃度１．５ｘ １０”／ ｃｒｌのＧａＮから成る高
キャリア濃度ｎ′″層３を形成した。 続いて、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し
、Ｈ２を２０１／分、Ｎ１（３を１０１／分、ＴＭＧを
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５虜、キャリア濃度ｌＸｌ０”／ｃｎ！のＧａ
Ｎから成る低キャリア濃度ｎ層４を形成した。 次に、サファイア基板１を９００℃にして、Ｈ２を２０
１／分、ＮＨ，を１０！／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０
−’モル／分、ＣＰ Ｊｇを３Ｘ １０−６モル／分の
割合で３分間供給して、膜厚０．２μｓのＧａＮから成
る１層５を形成した。この状態では、１層５は絶縁体で
ある。 次に、反射電子線回折装置を用いて、この１層５に一様
に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧１
０ＫＶ、試料電流１μＡ１ビームの移動速度０．２ｍｍ
／ｓｅｃ 、ビーム径６０即φ、真空度２．ＩＸ １Ｏ
−５Ｔｏｒｒである。この電子線の照射により、１層５
は抵抗率は１０″Ωω以上の絶縁体から抵抗率４０Ωｌ
のｐ導電型半導体となった。このようにして、ｐ導電型
を示す９層５が得られる。 このようにして、第２図に示すような多層構造のウェハ
が得られた。 以下に述べられる第３図から第７図、第９図から第１２
図は、ウェハ上の１つの素子のみを示す断面図であり、
実際は、この素子が連続的に繰り返されたウェハについ
て、処理が行われ、その後、各素子毎に切断される。 第３図に示すように、９層５の上に、スパッタリングに
より８１０２層１１を２０００人の厚さに形成した。次
に、その８１０２層１１上にフォトレジスト１２を塗布
して、フォトリングラフにより、そのフォトレジスト１
２を高キャリア濃度ｎ“層３に対する電極形成部位Ａと
その電極形成部を９層５に対する電極と絶縁分離する溝
を形成する部位Ｂのフォトレジストを除去したパターン
に形成した。 次に、第４図に示すように、フォトレジスト１２によっ
て覆われていない５１０２層１１をフッ化水素酸系エツ
チング液で除去した。 次に、第５図に示すように、フォトレジスト１２及び５
１０２層１１によって覆われていない部位の９層５とそ
の下の低キャリア濃度ｎ層４と高キャリア濃度ｎ１層３
の上面一部を、真空度０．０４Ｔｏｒｒ、高周波電力０
．４４Ｗ／ａｎ！、ＣＣ１ｚＦ’ａガスを１０ｍ１２／
分の割合で供給しドライエツチングした後、Ａｒでドラ
イエツチングした。 次に、第６図に示すように、０層５上に残っている５１
０７層１１をフッ化水素酸で除去した。 次に、第７図に示すように、試料の上全面に、ＡＡＡｌ
Ｂ２蒸着により形成した。そして、そのＡ１層１３の上
にフォトレジスト１４を塗布して、フォトリングラフに
より、そのフォトレジスト１４が高キャリア濃度ｎ１層
３及び９層５に対する電極部が残るように、所定形状に
パターン形成した。 次に、第７図に示すようにそのフォトレジスト１４をマ
スクとして下層のＡＩ層１３の露出部を硝酸系エツチン
グ液でエツチングし、フォトレジスト１４をアセトンで
除去し、高キャリア濃度ｎ＋層３の電極８．９層５の電
極７を形成した。 その後、上記の如く処理されたウェハは、各素子毎に切
断され、第１図に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光素
子を得た。 このようにして製造された発光ダイオード１０の発光強
度を測定したところ１０ｍｃｄであった。これは、単純
に１層とキャリア濃度５ｘ １０”／ ｃｒｌ、厚さ４
即のｎ層とを接続した従来の発光ダイオードに比べて、
発光強度が１０倍に向上した。 さらに、１層を使用したときの駆動電圧（１０ｍＡ）が
１０〜１５νばらついたのが、ｐ層の導入により駆動電
圧は７シ程度と低くなりばらつきも少なくなった。 又、発光面を観察した所、発光点の数が増加しているこ
とも観察された。 尚、比較のために、低キャリア濃度ｎ層４のキャリア濃
度を各種変化させた上記試料を製造して、発光強度及び
発光スペクトラムを測定した。その結果を、第８図に示
す。 キャリア濃度が増加するに連れて、発光強度が減少し、
且つ、発光波長が赤色側に変位することが分かる。この
ことは、ドーピング元素のシリコンが９層５に不純物元
素として拡散または混入するためであると思われる。 又、発光ダイオード１０は、次のようにして製造するこ
ともできる。 上述したのと同様な方法で、第２図に示すように各層を
積層させる。ただし、９層５に代えて１層５０（第９図
）が積層されている。即ち、１層５０には電子線が照射
されていない。従って、この積層状態では、１層５０は
絶縁体（ｊ型）である。 次に、この積層されたウェハにおいて、第９図に示すよ
うに、高キャリア濃度ｎ′″層３に対する電極形成部位
Ａだけに、エツチングにより溝が形成された。 次に、第１０図に示すように、１層５０の一部にのみ、
電子線を照射して、ｐ導電型半導体の９層５が形成され
た。この時、９層５以外の部分、即ち、電子線の照射さ
れなかった部分は、絶縁体の１層５０のままである。従
って、９層５は、縦方向に対しては、低キャリア濃度ｎ
層４とｐｎ接合を形成するが、横方向には、ｐ Ｈ５は
、周囲に対して、１層５０により電気的に絶縁分離され
る。 次に、第１１図に示すように、９層５と１層５０と高キ
ャリア濃度ｎ１層３に対する電極形成部位への上全面に
、ＡＡ層２０が蒸着により形成された。そして、そのＡ
１層２０の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォト
リックラフにより、そのフォトレジスト２１が高キャリ
ア濃度ｎ′″層３及び９層５に対する電極部が残るよう
に、所定形状にパターン形成した。 次に、そのフォトレジスト２１をマスクきして下層のＡ
ｆ層２０の露出部を硝酸系エツチング液でエツチングし
、フォトレジスト２１をアセトンで除去し、第１２図に
示すように、高キャリア濃度ｎ＋層３の電極５２．９層
５の電極５１を形成した。 その後、上述のように形成されたウェハが各素子毎に切
断された。 尚、マグネシウムＭｇのドーピングガスは、上述のガス
の他、メチルシクロペンタジエニルマクネシウムＭｇ
（（ＣｓＨｓ） ＣＬ） ２を用いても良い。 又、上記実施例では、ｐ層のドーピング元素は、マグネ
シウム（Ｍｇ）である。Ｍｇを単にドーピングした場合
には、ｊ型（絶縁）となる。このｌ型の層に電子線を照
射することで、ｐ導電型に変化させることができる。電
子線の照射条件としては、加速電圧ＩＫＶ〜５０ＫＶ、
試料電流０．１ μへ〜１ｍＡが望ましい。 又、上記低キャリア濃度ｎ層のキャリア濃度はＩ Ｘ
１０”〜ＩＸ １０”／ ８％で膜厚は０．５〜２卿が
望ましい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／’ｃａ！以上と
なると発光強度が低下するので望ましくなく、ｌＸｌ０
Ｉ４７−以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりす
ぎ電流を流すと発熱するので望ましくない。又、膜厚が
２μｓ以上となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ
電流を流すと発熱するので望ましくなく、膜厚が０．５
虜以下となると発光強度が低下するので望ましくない。 更に、高キャリア濃度ｎ゛層のキャリア濃度はｌＸ１０
′７〜ｌＸｌ０”／ｅｎｔで膜厚は２〜ｌＯμｓが望ま
しい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／ＣＩ！！以上となる
と結晶性が悪化するので望ましくなく、ｌＸｌ０”／ｃ
！ｊ以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電
流を流すと発熱するので望ましくない。又、膜厚が１０
−以上となると基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚
が２厘以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ
電流を流すと発熱するので望ましくない。
板１を有しており、そのサファイア基板１に５００人の
ＡＡＮのバッファ層２が形成されている。そのバッファ
Ｈ２の上には、順に、膜厚的２゜２虜のＧａＮから成る
高キャリア濃度ｎ“層３と膜厚的１．５μｓのＧａＮか
ら成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されており、更に、
低キャリア濃度ｎ層４の上に膜厚的０．２遍のＧａＮか
ら成る９層５が形成されている。そして、９層５に接続
するアルミニウムで形成された電極７と高キャリア濃度
ｎ＋層３に接続するアルミニウムで形成された電極８と
が形成されている。 次に、この構造の発光ダイオード１０の製造方法につい
て説明する。 上記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法
（以下ｒＭＯＶＰＩＥ Ｊと記す）による気相成長によ
り製造された。 用いられたガスは、ＮＨ３とキャリアガスＨ２とトＩＪ
、１’ ＋ ルガリウム（Ｇａ （ＣＨ−） ｓ）
（以下ｒＴＭＧ」と記す）とトリメチルアルミニウム（
ＡＩ（ＣＢ、）、） （以下ｒＴＭＡ」と記す）とシラ
ン（Ｓｉ）Ｉ４）とシクロペンタジェニルマグネシウム
（Ｍｇ（Ｃｓ）ｉｓ） ２） （以下、’ＣＰ２Ｍｇ」
と記す）である。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
する単結晶のサファイア基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応
室に載置されたサセプタに装着する０次に、常圧でＨ２
を流速２１／分で反応室に流しながら温度１１００℃で
サファイア基板Ｉを気相エツチングした。 次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ２を２０１／
分、Ｎｌ（、を１０１／分、ＴＭＡを１．８Ｘ １０−
’モル／分で供給してＡｊ７Ｎのバッファ層２が約５０
０人の厚さに形成された。 次に、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し、
Ｈ２を２０Ｉ２／分、ＮＨ８を１０１１／分、ＴＭＧを
１，７Ｘ １０−’モル／分、）Ｉ２で０．８６ｐｐｍ
まで希釈したシラン（ＳｉＨ４）を２００ＴｎＩ！、７
分の割合で３０分間供給し、膜厚的２．２層ｍ、キャリ
ア濃度１．５ｘ １０”／ ｃｒｌのＧａＮから成る高
キャリア濃度ｎ′″層３を形成した。 続いて、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し
、Ｈ２を２０１／分、Ｎ１（３を１０１／分、ＴＭＧを
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５虜、キャリア濃度ｌＸｌ０”／ｃｎ！のＧａ
Ｎから成る低キャリア濃度ｎ層４を形成した。 次に、サファイア基板１を９００℃にして、Ｈ２を２０
１／分、ＮＨ，を１０！／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０
−’モル／分、ＣＰ Ｊｇを３Ｘ １０−６モル／分の
割合で３分間供給して、膜厚０．２μｓのＧａＮから成
る１層５を形成した。この状態では、１層５は絶縁体で
ある。 次に、反射電子線回折装置を用いて、この１層５に一様
に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧１
０ＫＶ、試料電流１μＡ１ビームの移動速度０．２ｍｍ
／ｓｅｃ 、ビーム径６０即φ、真空度２．ＩＸ １Ｏ
−５Ｔｏｒｒである。この電子線の照射により、１層５
は抵抗率は１０″Ωω以上の絶縁体から抵抗率４０Ωｌ
のｐ導電型半導体となった。このようにして、ｐ導電型
を示す９層５が得られる。 このようにして、第２図に示すような多層構造のウェハ
が得られた。 以下に述べられる第３図から第７図、第９図から第１２
図は、ウェハ上の１つの素子のみを示す断面図であり、
実際は、この素子が連続的に繰り返されたウェハについ
て、処理が行われ、その後、各素子毎に切断される。 第３図に示すように、９層５の上に、スパッタリングに
より８１０２層１１を２０００人の厚さに形成した。次
に、その８１０２層１１上にフォトレジスト１２を塗布
して、フォトリングラフにより、そのフォトレジスト１
２を高キャリア濃度ｎ“層３に対する電極形成部位Ａと
その電極形成部を９層５に対する電極と絶縁分離する溝
を形成する部位Ｂのフォトレジストを除去したパターン
に形成した。 次に、第４図に示すように、フォトレジスト１２によっ
て覆われていない５１０２層１１をフッ化水素酸系エツ
チング液で除去した。 次に、第５図に示すように、フォトレジスト１２及び５
１０２層１１によって覆われていない部位の９層５とそ
の下の低キャリア濃度ｎ層４と高キャリア濃度ｎ１層３
の上面一部を、真空度０．０４Ｔｏｒｒ、高周波電力０
．４４Ｗ／ａｎ！、ＣＣ１ｚＦ’ａガスを１０ｍ１２／
分の割合で供給しドライエツチングした後、Ａｒでドラ
イエツチングした。 次に、第６図に示すように、０層５上に残っている５１
０７層１１をフッ化水素酸で除去した。 次に、第７図に示すように、試料の上全面に、ＡＡＡｌ
Ｂ２蒸着により形成した。そして、そのＡ１層１３の上
にフォトレジスト１４を塗布して、フォトリングラフに
より、そのフォトレジスト１４が高キャリア濃度ｎ１層
３及び９層５に対する電極部が残るように、所定形状に
パターン形成した。 次に、第７図に示すようにそのフォトレジスト１４をマ
スクとして下層のＡＩ層１３の露出部を硝酸系エツチン
グ液でエツチングし、フォトレジスト１４をアセトンで
除去し、高キャリア濃度ｎ＋層３の電極８．９層５の電
極７を形成した。 その後、上記の如く処理されたウェハは、各素子毎に切
断され、第１図に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光素
子を得た。 このようにして製造された発光ダイオード１０の発光強
度を測定したところ１０ｍｃｄであった。これは、単純
に１層とキャリア濃度５ｘ １０”／ ｃｒｌ、厚さ４
即のｎ層とを接続した従来の発光ダイオードに比べて、
発光強度が１０倍に向上した。 さらに、１層を使用したときの駆動電圧（１０ｍＡ）が
１０〜１５νばらついたのが、ｐ層の導入により駆動電
圧は７シ程度と低くなりばらつきも少なくなった。 又、発光面を観察した所、発光点の数が増加しているこ
とも観察された。 尚、比較のために、低キャリア濃度ｎ層４のキャリア濃
度を各種変化させた上記試料を製造して、発光強度及び
発光スペクトラムを測定した。その結果を、第８図に示
す。 キャリア濃度が増加するに連れて、発光強度が減少し、
且つ、発光波長が赤色側に変位することが分かる。この
ことは、ドーピング元素のシリコンが９層５に不純物元
素として拡散または混入するためであると思われる。 又、発光ダイオード１０は、次のようにして製造するこ
ともできる。 上述したのと同様な方法で、第２図に示すように各層を
積層させる。ただし、９層５に代えて１層５０（第９図
）が積層されている。即ち、１層５０には電子線が照射
されていない。従って、この積層状態では、１層５０は
絶縁体（ｊ型）である。 次に、この積層されたウェハにおいて、第９図に示すよ
うに、高キャリア濃度ｎ′″層３に対する電極形成部位
Ａだけに、エツチングにより溝が形成された。 次に、第１０図に示すように、１層５０の一部にのみ、
電子線を照射して、ｐ導電型半導体の９層５が形成され
た。この時、９層５以外の部分、即ち、電子線の照射さ
れなかった部分は、絶縁体の１層５０のままである。従
って、９層５は、縦方向に対しては、低キャリア濃度ｎ
層４とｐｎ接合を形成するが、横方向には、ｐ Ｈ５は
、周囲に対して、１層５０により電気的に絶縁分離され
る。 次に、第１１図に示すように、９層５と１層５０と高キ
ャリア濃度ｎ１層３に対する電極形成部位への上全面に
、ＡＡ層２０が蒸着により形成された。そして、そのＡ
１層２０の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォト
リックラフにより、そのフォトレジスト２１が高キャリ
ア濃度ｎ′″層３及び９層５に対する電極部が残るよう
に、所定形状にパターン形成した。 次に、そのフォトレジスト２１をマスクきして下層のＡ
ｆ層２０の露出部を硝酸系エツチング液でエツチングし
、フォトレジスト２１をアセトンで除去し、第１２図に
示すように、高キャリア濃度ｎ＋層３の電極５２．９層
５の電極５１を形成した。 その後、上述のように形成されたウェハが各素子毎に切
断された。 尚、マグネシウムＭｇのドーピングガスは、上述のガス
の他、メチルシクロペンタジエニルマクネシウムＭｇ
（（ＣｓＨｓ） ＣＬ） ２を用いても良い。 又、上記実施例では、ｐ層のドーピング元素は、マグネ
シウム（Ｍｇ）である。Ｍｇを単にドーピングした場合
には、ｊ型（絶縁）となる。このｌ型の層に電子線を照
射することで、ｐ導電型に変化させることができる。電
子線の照射条件としては、加速電圧ＩＫＶ〜５０ＫＶ、
試料電流０．１ μへ〜１ｍＡが望ましい。 又、上記低キャリア濃度ｎ層のキャリア濃度はＩ Ｘ
１０”〜ＩＸ １０”／ ８％で膜厚は０．５〜２卿が
望ましい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／’ｃａ！以上と
なると発光強度が低下するので望ましくなく、ｌＸｌ０
Ｉ４７−以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりす
ぎ電流を流すと発熱するので望ましくない。又、膜厚が
２μｓ以上となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ
電流を流すと発熱するので望ましくなく、膜厚が０．５
虜以下となると発光強度が低下するので望ましくない。 更に、高キャリア濃度ｎ゛層のキャリア濃度はｌＸ１０
′７〜ｌＸｌ０”／ｅｎｔで膜厚は２〜ｌＯμｓが望ま
しい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／ＣＩ！！以上となる
と結晶性が悪化するので望ましくなく、ｌＸｌ０”／ｃ
！ｊ以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電
流を流すと発熱するので望ましくない。又、膜厚が１０
−以上となると基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚
が２厘以下となると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ
電流を流すと発熱するので望ましくない。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図、第２図乃至第７図は同実施例
の発光ダイオードの製造工程を示した断面図、第８図は
低キャリア濃度ｎ層のキャリア濃度と発光強度及び発光
波長との関係を示した測定図、第９図乃至第１２図は、
他の製造方法による発光ダイオードの製造工程を示した
断面図である。 １０・・”発光ダイオード １−・′サファイア基板２
−・バッファ層 ３°高キャリア濃度ｎ＋層４ 低キャ
リア濃度ｎ層 ５゛ｐ層
ドの構成を示した構成図、第２図乃至第７図は同実施例
の発光ダイオードの製造工程を示した断面図、第８図は
低キャリア濃度ｎ層のキャリア濃度と発光強度及び発光
波長との関係を示した測定図、第９図乃至第１２図は、
他の製造方法による発光ダイオードの製造工程を示した
断面図である。 １０・・”発光ダイオード １−・′サファイア基板２
−・バッファ層 ３°高キャリア濃度ｎ＋層４ 低キャ
リア濃度ｎ層 ５゛ｐ層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｐ導電型を示す窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘ
Ｇａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）からなるｐ層と、
前記ｐ層に接合する低キャリア濃度の窒化ガリウム系化
合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含
む）から成る低キャリア濃度ｎ層と、 前記低キャリア濃度ｎ層に接合する高キャリア濃度の窒
化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ
Ｎ；ｘ＝０を含む）から成る高キャリア濃度ｎ＾＋層と
を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29005790A JP3026102B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29005790A JP3026102B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25915499A Division JP3383242B2 (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163969A true JPH04163969A (ja) | 1992-06-09 |
| JP3026102B2 JP3026102B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17751231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29005790A Expired - Lifetime JP3026102B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026102B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06260681A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| US5804839A (en) * | 1995-12-28 | 1998-09-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | III-V nitride compound semiconductor device and method for fabricating the same |
| JP2007227820A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7365369B2 (en) | 1997-06-11 | 2008-04-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7675069B2 (en) | 2000-02-23 | 2010-03-09 | Riken | InAlGaN emitting light in ultraviolet short-wavelength region and process for preparing the same as well as ultraviolet light-emitting device using the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347284A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-27 | Sanken Electric Co Ltd | Gap light emitting diode |
| JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
-
1990
- 1990-10-27 JP JP29005790A patent/JP3026102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347284A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-27 | Sanken Electric Co Ltd | Gap light emitting diode |
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| JP2007227820A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3026102B2 (ja) | 2000-03-27 |
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