JPH05335622A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH05335622A JPH05335622A JP13522092A JP13522092A JPH05335622A JP H05335622 A JPH05335622 A JP H05335622A JP 13522092 A JP13522092 A JP 13522092A JP 13522092 A JP13522092 A JP 13522092A JP H05335622 A JPH05335622 A JP H05335622A
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- Japan
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- light emitting
- layer
- type
- electrode
- semiconductor layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/831—Electrodes characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光の取り出し効率に優れる半導体発光装置を
得ること。 【構成】 透明基板上に形成される窒化ガリウム系半導
体からなる発光層のｐ型あるいはｉ型半導体層に均一に
電圧を印加するためのパターン形成した電極が該半導体
表面層の表面を５０％超えない範囲で被覆し、電極側か
ら光を取り出すことができる半導体発光装置。
得ること。 【構成】 透明基板上に形成される窒化ガリウム系半導
体からなる発光層のｐ型あるいはｉ型半導体層に均一に
電圧を印加するためのパターン形成した電極が該半導体
表面層の表面を５０％超えない範囲で被覆し、電極側か
ら光を取り出すことができる半導体発光装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に表示、ディスプレ
ー、光通信に最適な紫外域〜橙色半導体発光装置に関す
るものである。
ー、光通信に最適な紫外域〜橙色半導体発光装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、特に可視域発光ダイオード
（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使用さ
れているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードおよび
レーザーダイオードは実用化されておらず、特に３原色
を必要とするディスプレー用として開発が急がれてい
る。紫外域〜青色発光ダイオードおよびレーザーダイオ
ードとしては、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＮやＳｉＣなど
を用いたものが報告されている。
（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使用さ
れているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードおよび
レーザーダイオードは実用化されておらず、特に３原色
を必要とするディスプレー用として開発が急がれてい
る。紫外域〜青色発光ダイオードおよびレーザーダイオ
ードとしては、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＮやＳｉＣなど
を用いたものが報告されている。
【０００３】しかし、一般的に大きなバンドギャップを
有する化合物半導体の作製は難しく、とくに発光素子に
使用可能な薄膜の製造方法はまだ確立されているとは言
えない。そのなかで、短波長発光素子として有望視され
ている窒化ガリウム系半導体薄膜は、これまではサファ
イア基板上にＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ハロゲンＣＶＤ
法、スパッタリング法により作製されている［プログレ
ス オブ クリスタルグロース アンド キャラクタラ
イゼイション（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ）１７（１９８８）５３−７８］。窒化ガリウ
ム系半導体薄膜においてはそれ自身の単結晶基板がない
ため、ヘテロエピタキシー法による薄膜成長を行なわな
くてはならず、発光素子として使用できる結晶性の良好
な薄膜を作製することが困難であるという問題点があ
る。基板としては、サファイア、酸化亜鉛、シリコン、
石英、ＳｉＣ、ＧａＡｓやＧａＰ等が用いられている。
しかし、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓやＧａＰのような
導電性の基板上での結晶性の良好な窒化ガリウム系半導
体薄膜の成長は困難であり、従来は絶縁性の基板が主と
して用いられている。なかでも、サファイアＣ面基板を
用いてその上にＡｌＮのバッファー層を設けることによ
り結晶性の良好なＧａＮ薄膜を得ることができるという
報告がある［日本結晶成長学会誌 １５（１９８８）３
３４−３４２］。しかしながら、絶縁性の基板を使用す
るため、電極の取り出し方法が困難であるとか、発光し
た光を基板を通して取り出すために基板による光の吸収
があるため発光効率が低くなるとかいう問題点がある。
有する化合物半導体の作製は難しく、とくに発光素子に
使用可能な薄膜の製造方法はまだ確立されているとは言
えない。そのなかで、短波長発光素子として有望視され
ている窒化ガリウム系半導体薄膜は、これまではサファ
イア基板上にＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、ハロゲンＣＶＤ
法、スパッタリング法により作製されている［プログレ
ス オブ クリスタルグロース アンド キャラクタラ
イゼイション（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ）１７（１９８８）５３−７８］。窒化ガリウ
ム系半導体薄膜においてはそれ自身の単結晶基板がない
ため、ヘテロエピタキシー法による薄膜成長を行なわな
くてはならず、発光素子として使用できる結晶性の良好
な薄膜を作製することが困難であるという問題点があ
る。基板としては、サファイア、酸化亜鉛、シリコン、
石英、ＳｉＣ、ＧａＡｓやＧａＰ等が用いられている。
しかし、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓやＧａＰのような
導電性の基板上での結晶性の良好な窒化ガリウム系半導
体薄膜の成長は困難であり、従来は絶縁性の基板が主と
して用いられている。なかでも、サファイアＣ面基板を
用いてその上にＡｌＮのバッファー層を設けることによ
り結晶性の良好なＧａＮ薄膜を得ることができるという
報告がある［日本結晶成長学会誌 １５（１９８８）３
３４−３４２］。しかしながら、絶縁性の基板を使用す
るため、電極の取り出し方法が困難であるとか、発光し
た光を基板を通して取り出すために基板による光の吸収
があるため発光効率が低くなるとかいう問題点がある。
【０００４】したがって、窒化ガリウム系半導体薄膜か
らなる光の取り出し効率の良い発光装置を得ることは困
難であり、とくに短波長発光素子作製の大きな問題点で
あった。
らなる光の取り出し効率の良い発光装置を得ることは困
難であり、とくに短波長発光素子作製の大きな問題点で
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、短波長発光
素子として、発光した光の取り出し効率に優れ、かつ電
極の形成および取り出しが容易な窒化ガリウム系半導体
発光装置を提供しようとするものである。
素子として、発光した光の取り出し効率に優れ、かつ電
極の形成および取り出しが容易な窒化ガリウム系半導体
発光装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、基板を通さずに
発光した光を取り出すことができる構造とすることによ
り、優れた性能を有する半導体発光装置を得ることを可
能とした。すなわち、本発明は透明基板上に窒化ガリウ
ム系化合物からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ
型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一つ
有し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所望
の部位に電極が形成されている半導体発光素子構造にお
いて、ｐ型あるいはｉ型半導体層を表面層とし、かつ該
ｐ型あるいはｉ型半導体層からなる表面層に電圧を均一
に印加するためのパターンを形成された電極が、該半導
体表面層の表面を、５０％を超えない範囲で覆い、その
電極側から光を取り出すことを特徴とする半導体発光装
置、および透明基板上の一方の基板面に少なくとも一層
の金属層を有し、かつその反対側の基板面上に窒化ガリ
ウム系化合物からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいは
ｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一
つ有し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所
望の部位に電極が形成されている半導体発光素子構造に
おいて、ｐ型あるいはｉ型半導体層を表面層とし、かつ
該ｐ型あるいはｉ型半導体層からなる表面層に電圧を均
一に印加するためのパターンを形成された電極が、該半
導体表面層の表面を、５０％を超えない範囲で覆い、そ
の電極側から光を取り出すことを特徴とする半導体発光
装置である。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、基板を通さずに
発光した光を取り出すことができる構造とすることによ
り、優れた性能を有する半導体発光装置を得ることを可
能とした。すなわち、本発明は透明基板上に窒化ガリウ
ム系化合物からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ
型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一つ
有し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所望
の部位に電極が形成されている半導体発光素子構造にお
いて、ｐ型あるいはｉ型半導体層を表面層とし、かつ該
ｐ型あるいはｉ型半導体層からなる表面層に電圧を均一
に印加するためのパターンを形成された電極が、該半導
体表面層の表面を、５０％を超えない範囲で覆い、その
電極側から光を取り出すことを特徴とする半導体発光装
置、および透明基板上の一方の基板面に少なくとも一層
の金属層を有し、かつその反対側の基板面上に窒化ガリ
ウム系化合物からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいは
ｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一
つ有し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所
望の部位に電極が形成されている半導体発光素子構造に
おいて、ｐ型あるいはｉ型半導体層を表面層とし、かつ
該ｐ型あるいはｉ型半導体層からなる表面層に電圧を均
一に印加するためのパターンを形成された電極が、該半
導体表面層の表面を、５０％を超えない範囲で覆い、そ
の電極側から光を取り出すことを特徴とする半導体発光
装置である。
【０００７】本発明においては、基板としては透明で表
面が平坦であれば良く、一般的に用いられるガラス、多
結晶基板、あるいは単結晶基板を用いることができる。
その例としては、石英ガラス、高ケイ酸ガラス等のガラ
スや、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、石英（ＳｉＯ2）、酸
化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ
ＴｉＯ3）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ3）等の
単結晶基板がある。なかでも、上記のような単結晶基板
において、該基板上に直接形成する窒化ガリウム系半導
体の少なくとも一つの格子定数の整数倍が、該単結晶基
板の格子定数の整数倍とと５％以下、好ましくは２％以
下のミスマッチとなるような表面を出した単結晶基板を
用いることが好ましいものとなる。このような表面を有
する基板を得る方法としては、単結晶基板の適当な面を
基準として、これから所望の角度だけ傾いた面が出るよ
うに結晶を成長させるか、基準となる面を有する結晶を
成長した後にカッティング・研磨することにより行うこ
とができる。これにより、この基板上に結晶性の良好な
窒化ガリウム系半導体薄膜を形成することが可能とな
る。この場合に、基板面のＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｒａｃｔ
ｉｖｅ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンにおいてストリーク
パターンが観察できる基板であればさらに良質な窒化ガ
リウム系半導体薄膜を得ることができる。さらに、一般
的に用いられるガラス、多結晶基板あるいは単結晶基板
の上に、窒化ガリウム系半導体の格子定数が、該単結晶
基板の格子定数の整数倍と５％以下のミスマッチとなる
ような単結晶あるいは高配向性の薄膜を形成せしめて、
その上に目的とする窒化ガリウム系半導体薄膜を成長す
ることもできる。
面が平坦であれば良く、一般的に用いられるガラス、多
結晶基板、あるいは単結晶基板を用いることができる。
その例としては、石英ガラス、高ケイ酸ガラス等のガラ
スや、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、石英（ＳｉＯ2）、酸
化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ
ＴｉＯ3）、ランタンアルミネート（ＬａＡｌＯ3）等の
単結晶基板がある。なかでも、上記のような単結晶基板
において、該基板上に直接形成する窒化ガリウム系半導
体の少なくとも一つの格子定数の整数倍が、該単結晶基
板の格子定数の整数倍とと５％以下、好ましくは２％以
下のミスマッチとなるような表面を出した単結晶基板を
用いることが好ましいものとなる。このような表面を有
する基板を得る方法としては、単結晶基板の適当な面を
基準として、これから所望の角度だけ傾いた面が出るよ
うに結晶を成長させるか、基準となる面を有する結晶を
成長した後にカッティング・研磨することにより行うこ
とができる。これにより、この基板上に結晶性の良好な
窒化ガリウム系半導体薄膜を形成することが可能とな
る。この場合に、基板面のＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｒａｃｔ
ｉｖｅ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンにおいてストリーク
パターンが観察できる基板であればさらに良質な窒化ガ
リウム系半導体薄膜を得ることができる。さらに、一般
的に用いられるガラス、多結晶基板あるいは単結晶基板
の上に、窒化ガリウム系半導体の格子定数が、該単結晶
基板の格子定数の整数倍と５％以下のミスマッチとなる
ような単結晶あるいは高配向性の薄膜を形成せしめて、
その上に目的とする窒化ガリウム系半導体薄膜を成長す
ることもできる。
【０００８】本発明において、窒化ガリウム系化合物と
はガリウム単独からなるＧａＮ半導体あるいはガリウム
とＩＩＩ族元素からなるガリウム系混晶半導体のことで
ある。ガリウム系混晶半導体としてはＧａＩｎＮ、Ｇａ
ＡｌＮ、ＧａＩｎＡｌＮ、ＧａＡｌＢＮ等があるがとく
にこれらに限定されるものではない。窒化ガリウム系化
合物の導電型を制御するためには適当な不純物をドーピ
ングすればよいが、ｎ型ドーパントの例としてはＳｉ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ等があり、ｐ型ドーパント
の例としてはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈ
ｇやＬｉ等がある。これらのドーパントの種類とドーピ
ング量を変えることによってキャリアーの種類やキャリ
アー密度を変えることができる。また、この時に膜厚の
方向によりドーピングする濃度を変えた構造としたり、
特定の層のみにドーピングするδドーピング層を設けた
構造とすることもできる。ドーピングの方法としては、
窒化ガリウム系半導体薄膜を形成しながら、あるいは薄
膜作製後にイオン注入や拡散法等によって行うことがで
きる。
はガリウム単独からなるＧａＮ半導体あるいはガリウム
とＩＩＩ族元素からなるガリウム系混晶半導体のことで
ある。ガリウム系混晶半導体としてはＧａＩｎＮ、Ｇａ
ＡｌＮ、ＧａＩｎＡｌＮ、ＧａＡｌＢＮ等があるがとく
にこれらに限定されるものではない。窒化ガリウム系化
合物の導電型を制御するためには適当な不純物をドーピ
ングすればよいが、ｎ型ドーパントの例としてはＳｉ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ等があり、ｐ型ドーパント
の例としてはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈ
ｇやＬｉ等がある。これらのドーパントの種類とドーピ
ング量を変えることによってキャリアーの種類やキャリ
アー密度を変えることができる。また、この時に膜厚の
方向によりドーピングする濃度を変えた構造としたり、
特定の層のみにドーピングするδドーピング層を設けた
構造とすることもできる。ドーピングの方法としては、
窒化ガリウム系半導体薄膜を形成しながら、あるいは薄
膜作製後にイオン注入や拡散法等によって行うことがで
きる。
【０００９】本発明の半導体発光装置としては、少なく
とも一種類のｎ型窒化ガリウム系半導体層およびｐ型あ
るいはｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を有し、
その発光層はこれらの半導体層を適当に組み合わせれば
よく、たとえばｎ／ｉ、ｎ／ｐ、ｎ／ｉ／ｐ、ｎ+／ｎ
／ｐ、ｎ+／ｎ／ｉ、ｎ／ｐ／ｐ+等のような構造を有
し、さらにそれぞれの層は組成の異なる単結晶窒化ガリ
ウム系半導体層を用いることも可能である。また、単結
晶窒化ガリウム系半導体からなる量子井戸構造を形成せ
しめて、発光効率を高めたり発光波長を制御することも
できる。
とも一種類のｎ型窒化ガリウム系半導体層およびｐ型あ
るいはｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を有し、
その発光層はこれらの半導体層を適当に組み合わせれば
よく、たとえばｎ／ｉ、ｎ／ｐ、ｎ／ｉ／ｐ、ｎ+／ｎ
／ｐ、ｎ+／ｎ／ｉ、ｎ／ｐ／ｐ+等のような構造を有
し、さらにそれぞれの層は組成の異なる単結晶窒化ガリ
ウム系半導体層を用いることも可能である。また、単結
晶窒化ガリウム系半導体からなる量子井戸構造を形成せ
しめて、発光効率を高めたり発光波長を制御することも
できる。
【００１０】半導体発光装置の構造の例としては、図３
に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮや図４に示すｎ−Ｇａ
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮの他に、ｎ−Ｇａ1-x
ＡｌxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＡｌxＮ、ｎ−ＧａＮ／ｐ−Ｇａ
Ｎ、ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１）、あるいは図５に示すｎ+−ＧａＮ
／ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ、図６に示すｎ−Ｇａ1-xＩ
ｎxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（ｘ
≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図７に示すｎ−Ｇａ
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ
（ｘ≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図８に示すｎ−
Ｇａ1-xＡｌxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＡｌyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＡ
ｌxＮ（ｘ≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図９に示
すｎ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ／ｉ−Ｇａ1-a-bＩｎaＡ
ｌbＮ／ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ（ｘ＋ｙ≦ａ＋ｂ、
０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）、
図１０に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-xＩ
ｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０≦ｘ≦１）、図１１に
示すＧａＩｎＮ系組成傾斜構造／ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／
ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０≦ｘ≦１）、図１２に示すｎ−
Ｇａ1-xＩｎxＮ／量子井戸構造／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ
（０≦ｘ≦１）、図１３に示すＧａＮ−ＧａＩｎＮ歪超
格子層／ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０
≦ｘ≦１）等がある。ここで、組成傾斜構造とは基板側
から発光層側へ順次混晶の組成を変化せしめて格子整合
をとることにより発光層の特性を向上することを可能と
したもので、歪超格子層とは組成の異なる数百オングス
トローム以下の超薄膜を交互に積層して基板と発光層の
間の歪を緩和して発光特性を向上することを可能とした
ものである。量子井戸構造とは量子効果が発現する数百
オングストローム以下の厚さの窒化ガリウム系半導体混
晶の活性層をそれよりもバンドギャップの大きな窒化ガ
リウム系半導体混晶のクラッド層ではさんだ構造であ
る。このような構造を一つ有する単一量子井戸構造や、
この量子井戸構造を薄いバリア層で隔てて多層に積層し
た多重量子井戸構造とすることにより、発光効率を高め
たり、発光のしきい値電流を低くすることも可能であ
る。また図１４にはｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-x
ＩｎxＮ／ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）のような発光層を２層有す
るような構造を示す。この場合、たとえば電極２２イと
電極２２ロの間に電圧を印加すると青色の発光を、電極
２２ハと電極２３の間に電圧を印加すると緑色の発光
を、電極２２イと電極２３の間に電圧を印加すると黄色
の発光色を得ることができる。このように電圧を印加す
る電極を選ぶことによって二つの異なった発光色や中間
色を発光できる素子を得ることが可能となる。
に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮや図４に示すｎ−Ｇａ
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮの他に、ｎ−Ｇａ1-x
ＡｌxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＡｌxＮ、ｎ−ＧａＮ／ｐ−Ｇａ
Ｎ、ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１）、あるいは図５に示すｎ+−ＧａＮ
／ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ、図６に示すｎ−Ｇａ1-xＩ
ｎxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（ｘ
≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図７に示すｎ−Ｇａ
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ
（ｘ≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図８に示すｎ−
Ｇａ1-xＡｌxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＡｌyＮ／ｐ−Ｇａ1-xＡ
ｌxＮ（ｘ≦ｙ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）、図９に示
すｎ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ／ｉ−Ｇａ1-a-bＩｎaＡ
ｌbＮ／ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ（ｘ＋ｙ≦ａ＋ｂ、
０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）、
図１０に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-xＩ
ｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０≦ｘ≦１）、図１１に
示すＧａＩｎＮ系組成傾斜構造／ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／
ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０≦ｘ≦１）、図１２に示すｎ−
Ｇａ1-xＩｎxＮ／量子井戸構造／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ
（０≦ｘ≦１）、図１３に示すＧａＮ−ＧａＩｎＮ歪超
格子層／ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ（０
≦ｘ≦１）等がある。ここで、組成傾斜構造とは基板側
から発光層側へ順次混晶の組成を変化せしめて格子整合
をとることにより発光層の特性を向上することを可能と
したもので、歪超格子層とは組成の異なる数百オングス
トローム以下の超薄膜を交互に積層して基板と発光層の
間の歪を緩和して発光特性を向上することを可能とした
ものである。量子井戸構造とは量子効果が発現する数百
オングストローム以下の厚さの窒化ガリウム系半導体混
晶の活性層をそれよりもバンドギャップの大きな窒化ガ
リウム系半導体混晶のクラッド層ではさんだ構造であ
る。このような構造を一つ有する単一量子井戸構造や、
この量子井戸構造を薄いバリア層で隔てて多層に積層し
た多重量子井戸構造とすることにより、発光効率を高め
たり、発光のしきい値電流を低くすることも可能であ
る。また図１４にはｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-x
ＩｎxＮ／ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）のような発光層を２層有す
るような構造を示す。この場合、たとえば電極２２イと
電極２２ロの間に電圧を印加すると青色の発光を、電極
２２ハと電極２３の間に電圧を印加すると緑色の発光
を、電極２２イと電極２３の間に電圧を印加すると黄色
の発光色を得ることができる。このように電圧を印加す
る電極を選ぶことによって二つの異なった発光色や中間
色を発光できる素子を得ることが可能となる。
【００１１】本発明における窒化ガリウム系半導体薄膜
の全体膜厚としては、とくに限定はされないが、エッチ
ング等のプロセスを容易にするためには、５μｍ以下に
することが好ましく、さらに好ましくは３μｍ以下にす
ることである。本発明において、ｐ型あるいはｉ型半導
体層を基板側から一番遠い位置に設ける、すなわち表面
層となるが、その上に発光層に電圧を印加するための電
極を形成せしめる。ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面に
均一に電圧を印加することが発光装置の発光輝度を上げ
たり、発光を半導体層の表面で均一に行うということで
好ましいものとなる。ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面
に形成する電極の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ等
の金属の単体あるいはそれらの合金やＰｔ、Ｗ、Ｍｏ等
のシリサイドを用いることができる。ｐ型あるいはｉ型
半導体層と直接に接触する電極の材料としては、仕事関
数が３．５ｅＶ以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは４．０ｅＶ以上であり、これにより電極と該ｐ型
あるいはｉ型半導体層間のバリアーを小さくして良好な
オーミック特性を得ることができる。その場合、それら
の電極材料を一層のみとするか、あるいは積層構造とす
ることも可能である。とくに、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉのような
高融点の金属を積層する構造とすることにより、電極の
耐熱性、耐ボンディング性を向上せしめるのも好ましい
ものである。発光素子を均一に発光させるためにｐ型あ
るいはｉ型半導体層に均一に電圧を印加することが好ま
しく、さらに発光した光を電極側から取り出すために該
ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面を電極が覆う面積は５
０％以下、好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３
０％以下とすることである。そのために、電極はｐ型あ
るいはｉ型半導体層の表面上にパターンを形成すること
が必要で、パターンの例としては図１５に示すネット
状、図１６に示すクシ状、図１７に示すミアンダ状とす
ることができるが、さらにはこれらのパターンの組合せ
や渦状、島状等があるが、とくにこれらに限定されるも
のではない。電極の幅と電極間の距離はｐ型あるいはｉ
型半導体層の電気的抵抗や印加する電圧の大きさにより
変えればよく、電極の幅を狭くして、電極間の距離を小
さくすれば、光の取り出し効率が向上する。電極の幅を
サブミクロン程度とし、かつ電極間もサブミクロン程度
の間隔とすることによりｐ型あるいはｉ型半導体層の表
面に均一に電圧を印加するとともに光の取り出し効率も
大きくすることができる。
の全体膜厚としては、とくに限定はされないが、エッチ
ング等のプロセスを容易にするためには、５μｍ以下に
することが好ましく、さらに好ましくは３μｍ以下にす
ることである。本発明において、ｐ型あるいはｉ型半導
体層を基板側から一番遠い位置に設ける、すなわち表面
層となるが、その上に発光層に電圧を印加するための電
極を形成せしめる。ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面に
均一に電圧を印加することが発光装置の発光輝度を上げ
たり、発光を半導体層の表面で均一に行うということで
好ましいものとなる。ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面
に形成する電極の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ等
の金属の単体あるいはそれらの合金やＰｔ、Ｗ、Ｍｏ等
のシリサイドを用いることができる。ｐ型あるいはｉ型
半導体層と直接に接触する電極の材料としては、仕事関
数が３．５ｅＶ以上であることが好ましく、さらに好ま
しくは４．０ｅＶ以上であり、これにより電極と該ｐ型
あるいはｉ型半導体層間のバリアーを小さくして良好な
オーミック特性を得ることができる。その場合、それら
の電極材料を一層のみとするか、あるいは積層構造とす
ることも可能である。とくに、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉのような
高融点の金属を積層する構造とすることにより、電極の
耐熱性、耐ボンディング性を向上せしめるのも好ましい
ものである。発光素子を均一に発光させるためにｐ型あ
るいはｉ型半導体層に均一に電圧を印加することが好ま
しく、さらに発光した光を電極側から取り出すために該
ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面を電極が覆う面積は５
０％以下、好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３
０％以下とすることである。そのために、電極はｐ型あ
るいはｉ型半導体層の表面上にパターンを形成すること
が必要で、パターンの例としては図１５に示すネット
状、図１６に示すクシ状、図１７に示すミアンダ状とす
ることができるが、さらにはこれらのパターンの組合せ
や渦状、島状等があるが、とくにこれらに限定されるも
のではない。電極の幅と電極間の距離はｐ型あるいはｉ
型半導体層の電気的抵抗や印加する電圧の大きさにより
変えればよく、電極の幅を狭くして、電極間の距離を小
さくすれば、光の取り出し効率が向上する。電極の幅を
サブミクロン程度とし、かつ電極間もサブミクロン程度
の間隔とすることによりｐ型あるいはｉ型半導体層の表
面に均一に電圧を印加するとともに光の取り出し効率も
大きくすることができる。
【００１２】また、本発明においては、透明基板上の窒
化ガリウム系化合物が形成されていない面上に図１８に
示すような少なくとも一層の金属層を設けることも好ま
しいものとなる。この金属層は窒化ガリウム系化合物の
ｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半導体層を組み合
わせてなる発光層において発光して基板を通して出てく
る光を反射して電極側から取り出すことを可能とするも
のである。これにより、発光素子の光の取り出し効率を
高めることができる。金属層として使われる材料として
は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体あるい
はそれらの合金がある。金属層は、一層だけでもよい
が、反射鏡付きフレームにパッケージするときの耐ハン
ダ性、耐熱性や耐ボンディング性等を向上せしめるため
に、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等の高融点の金属を積層した構造と
することも好ましいものとなる。
化ガリウム系化合物が形成されていない面上に図１８に
示すような少なくとも一層の金属層を設けることも好ま
しいものとなる。この金属層は窒化ガリウム系化合物の
ｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半導体層を組み合
わせてなる発光層において発光して基板を通して出てく
る光を反射して電極側から取り出すことを可能とするも
のである。これにより、発光素子の光の取り出し効率を
高めることができる。金属層として使われる材料として
は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体あるい
はそれらの合金がある。金属層は、一層だけでもよい
が、反射鏡付きフレームにパッケージするときの耐ハン
ダ性、耐熱性や耐ボンディング性等を向上せしめるため
に、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ等の高融点の金属を積層した構造と
することも好ましいものとなる。
【００１３】つぎに本発明の発光素子の製造方法につい
て説明する。本発明においては、窒化ガリウム系化合物
からなる半導体薄膜の作製方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法、ガ
スソースＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ））法等がある。なかでも有機化合物を用い
ず、高真空中で薄膜成長が可能なガスソースＭＢＥ法が
良質な窒化ガリウム系半導体薄膜を作製できるという点
で好ましいものである。
て説明する。本発明においては、窒化ガリウム系化合物
からなる半導体薄膜の作製方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法、ガ
スソースＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐ
ｉｔａｘｙ））法等がある。なかでも有機化合物を用い
ず、高真空中で薄膜成長が可能なガスソースＭＢＥ法が
良質な窒化ガリウム系半導体薄膜を作製できるという点
で好ましいものである。
【００１４】以下、ガスソースＭＢＥ法において、窒素
を含有するガス状化合物のガスソースとＧａ固体ソース
を併用することにより、基板上に所望の窒化ガリウム系
半導体からなる積層構造を作製する方法について説明す
る。ここで、窒素を含有するガス状化合物としては、ア
ンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒ
ドラジン等を単独で、あるいはアンモニアガス、三フッ
化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等を主体とす
る混合ガスを用いることができる。混合ガスとしては、
上記のような化合物を窒素、アルゴンやヘリウム等の不
活性ガスで希釈して使用することも可能である。窒素を
含有するガス状化合物の供給量は基板表面においてＧａ
の供給量より大きくする必要があり、窒素を含有するガ
ス状化合物の供給量がＧａの供給量より小さくなると生
成するＧａＮ半導体薄膜からの窒素の抜けが大きくなる
ため良好なＧａＮ半導体薄膜を得ることが困難となる。
したがって、窒素を含有するガス状化合物の供給量は固
体ソースより１０倍以上、好ましくは１００倍以上、さ
らに好ましくは１０００倍以上にすることである。窒素
を含有するガス状化合物の供給方法としてはガスセルを
用いればよく、これは窒化ボロン、アルミナ、石英、ス
テンレスなどの管を基板面に開口部を向けて薄膜成長装
置内に設置し、バルブや流量制御装置、圧力制御装置を
接続することにより供給量の制御や供給の開始・停止を
行うことをできるようにしたものである。また、クラッ
キングガスセルを使用することもアンモニアガス、三フ
ッ化窒素、ヒドラジンやジメチルヒドラジン等を活性化
した状態で基板表面に効率的に供給するということで好
ましいものとなる。クラッキングガスセルとは、触媒の
存在下においてアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラ
ジンやジメチルヒドラジン等を加熱し、効率良く活性化
せしめるものであって、触媒としてはアルミナ、シリ
カ、窒化ホウ素、炭化ケイ素のようなセラミックスを繊
維状あるいは多孔質状にして表面積を大きくすることが
好ましいものとなる。クラッキングの温度は触媒の種類
やアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチ
ルヒドラジン等の供給量等によって変えることが必要で
あるが、１００〜６００℃の範囲に設定することが好ま
しいものとなる。
を含有するガス状化合物のガスソースとＧａ固体ソース
を併用することにより、基板上に所望の窒化ガリウム系
半導体からなる積層構造を作製する方法について説明す
る。ここで、窒素を含有するガス状化合物としては、ア
ンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒ
ドラジン等を単独で、あるいはアンモニアガス、三フッ
化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等を主体とす
る混合ガスを用いることができる。混合ガスとしては、
上記のような化合物を窒素、アルゴンやヘリウム等の不
活性ガスで希釈して使用することも可能である。窒素を
含有するガス状化合物の供給量は基板表面においてＧａ
の供給量より大きくする必要があり、窒素を含有するガ
ス状化合物の供給量がＧａの供給量より小さくなると生
成するＧａＮ半導体薄膜からの窒素の抜けが大きくなる
ため良好なＧａＮ半導体薄膜を得ることが困難となる。
したがって、窒素を含有するガス状化合物の供給量は固
体ソースより１０倍以上、好ましくは１００倍以上、さ
らに好ましくは１０００倍以上にすることである。窒素
を含有するガス状化合物の供給方法としてはガスセルを
用いればよく、これは窒化ボロン、アルミナ、石英、ス
テンレスなどの管を基板面に開口部を向けて薄膜成長装
置内に設置し、バルブや流量制御装置、圧力制御装置を
接続することにより供給量の制御や供給の開始・停止を
行うことをできるようにしたものである。また、クラッ
キングガスセルを使用することもアンモニアガス、三フ
ッ化窒素、ヒドラジンやジメチルヒドラジン等を活性化
した状態で基板表面に効率的に供給するということで好
ましいものとなる。クラッキングガスセルとは、触媒の
存在下においてアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラ
ジンやジメチルヒドラジン等を加熱し、効率良く活性化
せしめるものであって、触媒としてはアルミナ、シリ
カ、窒化ホウ素、炭化ケイ素のようなセラミックスを繊
維状あるいは多孔質状にして表面積を大きくすることが
好ましいものとなる。クラッキングの温度は触媒の種類
やアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチ
ルヒドラジン等の供給量等によって変えることが必要で
あるが、１００〜６００℃の範囲に設定することが好ま
しいものとなる。
【００１５】ガスソースＭＢＥ法により窒化ガリウム系
半導体薄膜を作製するうえで、Ｇａ、ＩｎやＡｌのよう
なＩＩＩ属金属元素と窒素を含有するガス状化合物を同
時に基板面に供給したり、Ｇａと窒素を含有するガス状
化合物を交互に基板面に供給したり、あるいは薄膜成長
時に成長中断して結晶化を促進したりする方法を行うこ
ともできる。とくに、ＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖ
ｅ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉ
ｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンを観察してストリークが
見えることを確認しながら膜成長を行うことは好ましい
ものである。
半導体薄膜を作製するうえで、Ｇａ、ＩｎやＡｌのよう
なＩＩＩ属金属元素と窒素を含有するガス状化合物を同
時に基板面に供給したり、Ｇａと窒素を含有するガス状
化合物を交互に基板面に供給したり、あるいは薄膜成長
時に成長中断して結晶化を促進したりする方法を行うこ
ともできる。とくに、ＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖ
ｅ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉ
ｆｆｒａｃｔｉｏｎ）パターンを観察してストリークが
見えることを確認しながら膜成長を行うことは好ましい
ものである。
【００１６】以下、一例としてアンモニアガスを用いた
ガスソースＭＢＥ法により作製した窒化ガリウム系半導
体薄膜からなる発光素子の製造方法について説明する
が、とくにこれに限定されるものではない。装置として
は、図１に示すような真空容器１内に、蒸発用ルツボ
（クヌードセンセル）２、３、４および５、クラッキン
グガスセル６、基板加熱ホルダー７、および四重極子質
量分析器９、ＲＨＨＥＤガン１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
ガスソースＭＢＥ法により作製した窒化ガリウム系半導
体薄膜からなる発光素子の製造方法について説明する
が、とくにこれに限定されるものではない。装置として
は、図１に示すような真空容器１内に、蒸発用ルツボ
（クヌードセンセル）２、３、４および５、クラッキン
グガスセル６、基板加熱ホルダー７、および四重極子質
量分析器９、ＲＨＨＥＤガン１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
【００１７】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ、基板
面において１０13〜１０19／cm2・secになる温度に加熱
した。アンモニアガスや三フッ化窒素の導入にはクラッ
キングガスセル６を用い、アンモニアガスや三フッ化窒
素を基板８に直接吹き付けるように設置した。導入量は
基板表面において１０16〜１０20／cm2・secになるよう
に供給した。蒸発用ルツボ４および５にはＭｇ、Ｃａ、
Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｈｇ、Ｌｉ等のｐ型ドーパン
トやＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパ
ントを入れ、所定の供給量になるように温度および供給
時間を制御することによりドーピングを行なう。
面において１０13〜１０19／cm2・secになる温度に加熱
した。アンモニアガスや三フッ化窒素の導入にはクラッ
キングガスセル６を用い、アンモニアガスや三フッ化窒
素を基板８に直接吹き付けるように設置した。導入量は
基板表面において１０16〜１０20／cm2・secになるよう
に供給した。蒸発用ルツボ４および５にはＭｇ、Ｃａ、
Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｈｇ、Ｌｉ等のｐ型ドーパン
トやＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパ
ントを入れ、所定の供給量になるように温度および供給
時間を制御することによりドーピングを行なう。
【００１８】基板８としては、サファイアＲ面からサフ
ァイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させ
た面を使用し、２００〜９００℃に加熱した。まず、基
板８を真空容器１内で９００℃で加熱した後、所定の成
長温度に設定し、０．１〜３０オングストローム／sec
の成長速度で膜厚０．１〜３μｍのｎ型ＧａＮ半導体薄
膜を、ついで蒸発用ルツボ２および蒸発用ルツボ４のＭ
ｇのシャッターを同時に開けて膜厚０．０１〜２μｍの
ｐ型あるいはｉ型ＧａＮ半導体薄膜を形成せしめ、発光
素子用の積層薄膜を作製した。本発明において、ＲＨＥ
ＥＤのストリークパターンを見ながら膜成長を行うこと
は好ましいものである。
ァイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させ
た面を使用し、２００〜９００℃に加熱した。まず、基
板８を真空容器１内で９００℃で加熱した後、所定の成
長温度に設定し、０．１〜３０オングストローム／sec
の成長速度で膜厚０．１〜３μｍのｎ型ＧａＮ半導体薄
膜を、ついで蒸発用ルツボ２および蒸発用ルツボ４のＭ
ｇのシャッターを同時に開けて膜厚０．０１〜２μｍの
ｐ型あるいはｉ型ＧａＮ半導体薄膜を形成せしめ、発光
素子用の積層薄膜を作製した。本発明において、ＲＨＥ
ＥＤのストリークパターンを見ながら膜成長を行うこと
は好ましいものである。
【００１９】ついで、該積層薄膜にプロセシングを行う
ことにより、素子の形状を決めるとともに電圧を印可す
るための電極を設ける。リソグラフィープロセスは通常
のフォトレジスト材料を用いる一般的なプロセスで行う
ことができ、エッチング法としてはドライエッチング法
を用いることが好ましい。ドライエッチング法として
は、イオンミリング、ＥＣＲエッチング、反応性イオン
エッチング、イオンビームアシストエッチング、集束イ
オンビームエツチングを用いることができる。とくに本
発明においては、窒化ガリウム系半導体の積層薄膜の全
体膜厚が小さいためにこれらのドライエッチング法が効
率的に適用できるのも特長の一つである。
ことにより、素子の形状を決めるとともに電圧を印可す
るための電極を設ける。リソグラフィープロセスは通常
のフォトレジスト材料を用いる一般的なプロセスで行う
ことができ、エッチング法としてはドライエッチング法
を用いることが好ましい。ドライエッチング法として
は、イオンミリング、ＥＣＲエッチング、反応性イオン
エッチング、イオンビームアシストエッチング、集束イ
オンビームエツチングを用いることができる。とくに本
発明においては、窒化ガリウム系半導体の積層薄膜の全
体膜厚が小さいためにこれらのドライエッチング法が効
率的に適用できるのも特長の一つである。
【００２０】ｐ型あるいはｉ型半導体層の表面に均一に
電圧を印加するための電極の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔ
ｉ、Ｎｉ等の金属の単体あるいはそれらの合金やＰｔ、
Ｗ、Ｍｏ等のシリサイドを用いることができる。電極
は、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着
法やスパッタ法により作製することができる。また、発
光層が形成されている面と反対側の面上に形成する金属
層の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体
あるいはそれらの合金を用いることができる。それらの
金属層は、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、電子ビー
ム蒸着法やスパッタ法により作製することができる。ま
た、金属の積層構造を作製する場合にはこれらの方法を
組み合わせることにより行うことができる。
電圧を印加するための電極の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔ
ｉ、Ｎｉ等の金属の単体あるいはそれらの合金やＰｔ、
Ｗ、Ｍｏ等のシリサイドを用いることができる。電極
は、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着
法やスパッタ法により作製することができる。また、発
光層が形成されている面と反対側の面上に形成する金属
層の材料としてはＡｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体
あるいはそれらの合金を用いることができる。それらの
金属層は、ＭＢＥ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、電子ビー
ム蒸着法やスパッタ法により作製することができる。ま
た、金属の積層構造を作製する場合にはこれらの方法を
組み合わせることにより行うことができる。
【００２１】このような方法によって得られたウエハー
をダイシングソー等で切断し、ワイヤーボンダーにより
金線を用いて配線し、エポキシ系樹脂、メタクリル系樹
脂やカーボネート系樹脂等によるパッケージを行い、発
光素子を作製した。
をダイシングソー等で切断し、ワイヤーボンダーにより
金線を用いて配線し、エポキシ系樹脂、メタクリル系樹
脂やカーボネート系樹脂等によるパッケージを行い、発
光素子を作製した。
【００２２】
【実施例】以下、実施例によりさらに詳細に説明する。
発光強度は発光表面から垂直軸上２０ｃｍの距離で測定
した。
発光強度は発光表面から垂直軸上２０ｃｍの距離で測定
した。
【００２３】
【実施例１】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＮ半導体積層薄膜を
成長し、それを使用した青色の発光素子を作製した例に
ついて説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸
発用ルツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル
６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥ
ＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を
備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
法により、サファイア基板上にＧａＮ半導体積層薄膜を
成長し、それを使用した青色の発光素子を作製した例に
ついて説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸
発用ルツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル
６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥ
ＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を
備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
【００２４】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５ロにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよ
うにして５cc／minの速度で供給した。基板８としては
２０mm角の大きさのサファイアＲ面からサファイアｃ軸
のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させた面を用い
た。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５ロにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよ
うにして５cc／minの速度で供給した。基板８としては
２０mm角の大きさのサファイアＲ面からサファイアｃ軸
のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させた面を用い
た。
【００２５】真空容器内の圧力は、成膜時において１×
１０-6Torrであった。まず、基板８を９００℃で３０分
間加熱し、ついで７００℃の温度に保持し成膜を行う。
成膜はアンモニアガスをクラッキングガスセル６から供
給しながら、まずＧａのシャッター１３を開け、１．０
オングストローム／secの成膜速度で膜厚６０００オン
グストロームのｎ−ＧａＮ半導体層を作製する。つぎ
に、シャッター１３とともにシャッター１６ロを開け該
ＧａＮ半導体薄膜上に８００オングストロームのＺｎを
ドーピングしたｐ−ＧａＮ半導体層を成長し、ＧａＮ半
導体積層薄膜を作製した。
１０-6Torrであった。まず、基板８を９００℃で３０分
間加熱し、ついで７００℃の温度に保持し成膜を行う。
成膜はアンモニアガスをクラッキングガスセル６から供
給しながら、まずＧａのシャッター１３を開け、１．０
オングストローム／secの成膜速度で膜厚６０００オン
グストロームのｎ−ＧａＮ半導体層を作製する。つぎ
に、シャッター１３とともにシャッター１６ロを開け該
ＧａＮ半導体薄膜上に８００オングストロームのＺｎを
ドーピングしたｐ−ＧａＮ半導体層を成長し、ＧａＮ半
導体積層薄膜を作製した。
【００２６】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＮ半導体層にはＡｌ電極を、
ｐ−ＧａＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電極間距離
が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５％を覆
う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。この素子
の断面構造を図３に、ダイオード特性を図２に示す。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＮ半導体層にはＡｌ電極を、
ｐ−ＧａＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電極間距離
が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５％を覆
う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。この素子
の断面構造を図３に、ダイオード特性を図２に示す。
【００２７】この方法により得られた素子をダイシング
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１３ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が９０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１３ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が９０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
【００２８】
【実施例２】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＮ半導体積層薄膜を
成長し、それを使用した発光素子を作製した例について
説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸発用ル
ツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル６、基
板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥＥＤ用
電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を備えた
ガスソースＭＢＥ装置を用いた。
法により、サファイア基板上にＧａＮ半導体積層薄膜を
成長し、それを使用した発光素子を作製した例について
説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸発用ル
ツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル６、基
板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥＥＤ用
電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を備えた
ガスソースＭＢＥ装置を用いた。
【００２９】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５ロにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよ
うにして５cc／minの速度で供給した。基板８としては
２０mm角の大きさのオフ角が０．３度のサファイアＲ面
を用いた。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５ロにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよ
うにして５cc／minの速度で供給した。基板８としては
２０mm角の大きさのオフ角が０．３度のサファイアＲ面
を用いた。
【００３０】真空容器内の圧力は、成膜時において１×
１０-6Torrであった。まず、基板８を９００℃で３０分
間加熱し、ついで７００℃の温度に保持し成膜を行う。
成膜はアンモニアガスをクラッキングガスセル６から供
給しながらまずシャッター１３を開け、１．０オングス
トローム／ｓｅｃの成長速度で１５００オングストロー
ムの厚みのｎ+−ＧａＮ半導体層を、続けて４５００オ
ングストロームのｎ−ＧａＮ半導体層を形成し、ついで
シャッター１３とともにシャッター１６ロを開けてＺｎ
をドーピングした５００オングスチロームの厚みのｐ−
ＧａＮ半導体層を形成しＧａＮ半導体積層薄膜を作製し
た。
１０-6Torrであった。まず、基板８を９００℃で３０分
間加熱し、ついで７００℃の温度に保持し成膜を行う。
成膜はアンモニアガスをクラッキングガスセル６から供
給しながらまずシャッター１３を開け、１．０オングス
トローム／ｓｅｃの成長速度で１５００オングストロー
ムの厚みのｎ+−ＧａＮ半導体層を、続けて４５００オ
ングストロームのｎ−ＧａＮ半導体層を形成し、ついで
シャッター１３とともにシャッター１６ロを開けてＺｎ
をドーピングした５００オングスチロームの厚みのｐ−
ＧａＮ半導体層を形成しＧａＮ半導体積層薄膜を作製し
た。
【００３１】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＮ半導体層にはＡｌ電極を、
ｐ−ＧａＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電極間距離
が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５％を覆
う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。この素子
の断面構造を図５に示す。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＮ半導体層にはＡｌ電極を、
ｐ−ＧａＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電極間距離
が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５％を覆
う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。この素子
の断面構造を図５に示す。
【００３２】この方法により得られた素子をダイシング
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１０ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１０ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
【００３３】
【実施例 ３】ＧａＮ半導体積層薄膜が形成されていな
い基板面に金属層を形成する以外は、実施例２と同様の
方法によりＧａＮ半導体積層構造を作製した。金属層は
５０００オングストロームのＡｌ層とし、真空蒸着法に
より作製した。この素子の断面構造を図１８に示す。こ
の素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１０ｍＡの電流
を注入すると、発光強度が８０ｍｃｄの青色の発光が観
測された。
い基板面に金属層を形成する以外は、実施例２と同様の
方法によりＧａＮ半導体積層構造を作製した。金属層は
５０００オングストロームのＡｌ層とし、真空蒸着法に
より作製した。この素子の断面構造を図１８に示す。こ
の素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１０ｍＡの電流
を注入すると、発光強度が８０ｍｃｄの青色の発光が観
測された。
【００３４】
【実施例 ４】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢ
Ｅ法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ組成傾斜構
造を成長し、その上にＧａＩｎＮ混晶からなる発光層を
形成し、それを使用した青色の発光素子を作製した例に
ついて説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸
発用ルツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル
６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥ
ＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を
備えたガスソースＭＢＥを装置として用いた。
Ｅ法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ組成傾斜構
造を成長し、その上にＧａＩｎＮ混晶からなる発光層を
形成し、それを使用した青色の発光素子を作製した例に
ついて説明する。図１に示すような真空容器１内に、蒸
発用ルツボ２、３、４および５、クラッキングガスセル
６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥ
ＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を
備えたガスソースＭＢＥを装置として用いた。
【００３５】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５にはＭｇ金属を入れ２９
０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファイ
バーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４０
０℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよう
にして５cc／minの速度で供給した。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５にはＭｇ金属を入れ２９
０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファイ
バーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４０
０℃に加熱して、ガスを直接に基板７に吹き付けるよう
にして５cc／minの速度で供給した。
【００３６】基板８としては、２０mm角の大きさのサフ
ァイアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸とし
て９．２度回転させた面を用いた。真空容器内の圧力
は、成膜時において１×１０-6Torrであった。まず、基
板８を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温
度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッ
キングガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇａ
のシャッター１３のみを開け、ついでＧａとＩｎのルツ
ボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０
℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しな
がら、１．０オングストローム／secの成膜速度で、膜
厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製
する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オン
グストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長
し、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャ
ッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ半導体層を成長し、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作
製した。
ァイアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸とし
て９．２度回転させた面を用いた。真空容器内の圧力
は、成膜時において１×１０-6Torrであった。まず、基
板８を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温
度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッ
キングガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇａ
のシャッター１３のみを開け、ついでＧａとＩｎのルツ
ボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０
℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しな
がら、１．０オングストローム／secの成膜速度で、膜
厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製
する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オン
グストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長
し、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャ
ッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ半導体層を成長し、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作
製した。
【００３７】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＩｎＮ半導体層にはＡｌ電極
を、ｐ−ＧａＩｎＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電
極間距離が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５
％を覆う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。こ
の素子の断面構造を図１１に、平面構造を図１５に示
す。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト材料を
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製を
行った。ついで、ｎ−ＧａＩｎＮ半導体層にはＡｌ電極
を、ｐ−ＧａＩｎＮ半導体層には電極幅が２０μｍで電
極間距離が５０μｍのネット状のＡｕ電極（表面の２５
％を覆う）をそれぞれ真空蒸着法によって形成した。こ
の素子の断面構造を図１１に、平面構造を図１５に示
す。
【００３８】この方法により得られた素子をダイシング
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１５ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１５ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
【００３９】
【実施例５】実施例４において、ｐ−ＧａＩｎＮ半導体
積層薄膜上にネット状電極が形成されていない外は、実
施例４と同様の方法によりＧａＩｎＮ半導体積層構造を
作製した。該ｐ−ＧａＩｎＮ半導体積層薄膜上に、電極
幅が５０μｍで電極間距離が５０μｍのクシ状のＡｕ電
極（表面の２３％を覆う）を真空蒸着法により作製し
た。この素子の平面構造を図１６に示す。
積層薄膜上にネット状電極が形成されていない外は、実
施例４と同様の方法によりＧａＩｎＮ半導体積層構造を
作製した。該ｐ−ＧａＩｎＮ半導体積層薄膜上に、電極
幅が５０μｍで電極間距離が５０μｍのクシ状のＡｕ電
極（表面の２３％を覆う）を真空蒸着法により作製し
た。この素子の平面構造を図１６に示す。
【００４０】この方法により得られた素子をダイシング
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１３ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が６０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１３ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が６０ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
【００４１】
【実施例６】実施例４において、ｐ−ＧａＩｎＮ半導体
積層薄膜上にネット状電極が形成されていない外は、実
施例４と同様の方法によりＧａＩｎＮ半導体積層構造を
作製した。該ｐ−ＧａＩｎＮ半導体積層薄膜上に、電極
幅が５０μｍで電極間距離が５０μｍのミアンダ状のＡ
ｕ電極（表面の２０％を覆う）を真空蒸着法により作製
した。この素子の平面構造を図１７に示す。
積層薄膜上にネット状電極が形成されていない外は、実
施例４と同様の方法によりＧａＩｎＮ半導体積層構造を
作製した。該ｐ−ＧａＩｎＮ半導体積層薄膜上に、電極
幅が５０μｍで電極間距離が５０μｍのミアンダ状のＡ
ｕ電極（表面の２０％を覆う）を真空蒸着法により作製
した。この素子の平面構造を図１７に示す。
【００４２】この方法により得られた素子をダイシング
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１２ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が５５ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して１２ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が５５ｍｃｄの青色の発
光が観測された。
【００４３】
【発明の効果】本発明の発光素子においては、窒化ガリ
ウム系化合物からなる発光層を形成し、ｐ型あるいはｉ
型半導体層を表面層とし、その上に電圧を均一に印加す
るためのパターンを形成した電極を設け、電極側から光
を取り出すことにより、発光効率が優れた発光素子を得
ることができるという特長がある。
ウム系化合物からなる発光層を形成し、ｐ型あるいはｉ
型半導体層を表面層とし、その上に電圧を均一に印加す
るためのパターンを形成した電極を設け、電極側から光
を取り出すことにより、発光効率が優れた発光素子を得
ることができるという特長がある。
【図１】薄膜作製に用いたガスソースＭＢＥ装置の概略
図である。
図である。
【図２】実施例１の素子の電流−電圧測定を示した図で
ある。
ある。
【図３】ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
造を示した図である。
【図４】ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造
発光素子の断面構造を示した図である。
発光素子の断面構造を示した図である。
【図５】ｎ+−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ構造発
光素子の断面構造を示した図である。
光素子の断面構造を示した図である。
【図６】ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ
−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
【図７】ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ
−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
【図８】ｎ−Ｇａ1-xＡｌxＮ／ｉ−Ｇａ1-yＡｌyＮ／ｐ
−Ｇａ1-xＡｌxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
−Ｇａ1-xＡｌxＮ構造発光素子の断面構造を示した図で
ある。
【図９】ｎ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ／ｉ−Ｇａ1-a-bＩ
ｎaＡｌbＮ／ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ構造発光素子
の断面構造を示した図である。
ｎaＡｌbＮ／ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ構造発光素子
の断面構造を示した図である。
【図１０】ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-xＩｎx
Ｎ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示し
た図である。
Ｎ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示し
た図である。
【図１１】ＧａＩｎＮ系組成傾斜構造／ｎ−Ｇａ1-xＩ
ｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を
示した図である。
ｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を
示した図である。
【図１２】ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／量子井戸構造／ｐ−Ｇ
ａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図であ
る。
ａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構造を示した図であ
る。
【図１３】ＧａＮ−ＧａＩｎＮ歪超格子構造／ｎ−Ｇａ
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
【図１４】ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ／
ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ構造発光素子
の断面構造を示した図である。
ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ／ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ構造発光素子
の断面構造を示した図である。
【図１５】ネット状電極を形成した発光素子の平面図を
示す。
示す。
【図１６】クシ状電極を形成した発光素子の平面図を示
す。
す。
【図１７】ミアンダ状電極を形成した発光素子の平面図
を示す。
を示す。
【図１８】ｎ+−ＧａＮ／ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ構造
からなる発光層と該発光層が形成されていない基板面に
金属層が形成された構造からなる発光素子の断面構造を
示した図である。
からなる発光層と該発光層が形成されていない基板面に
金属層が形成された構造からなる発光素子の断面構造を
示した図である。
１ 真空容器 ２ 蒸発用ルツボ ３ 蒸発用ルツボ ４ 蒸発用ルツボ ５イ蒸発用ルツボ ５ロ蒸発用ルツボ ６ クラッキングガスセル ７ 基板加熱ホルダー ８ 基板 ９ 四重極質量分析器 １０ ＲＨＥＥＤ用電子銃 １１ ＲＨＥＥＤスクリーン １２ クライオパネル １３ シャッター １４ シャッター １５ シャッター １６イシャッター １６ロシャッター １７ バルブ １８ コールドトラップ １９ 油拡散ポンプ ２０ 油回転ポンプ ２１ 基板 ２２ ｎ−ＧａＮ系半導体層に形成する電極 ２３ ｐ−あるいはｉ−ＧａＮ系半導体層に形成する電
極 ２４ ｎ−ＧａＮ ２５ ｐ−ＧａＮ ２６ ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ ２７ ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ ２８ ｎ+−ＧａＮ ２９ ｉ−ＧａＮ ３０ ｉ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ３１ ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ３２ ｎ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３３ ｉ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３４ ｐ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３５ ｎ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３６ ｉ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３７ ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３８ ＧａＩｎＮ系組成傾斜構造 ３９ ＧａＮ−ＧａＩｎＮ歪超格子構造 ４０ ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ４１ ｎ−ＧａＮ系半導体層に設けられた電極 ４２ ｎ−ＧａＮ系半導体層 ４３ ｉ−あるいはｐ−ＧａＮ系半導体層 ４４ ネット状電極 ４５ クシ状電極 ４６ ミアンダ状電極 ４７ 金属層
極 ２４ ｎ−ＧａＮ ２５ ｐ−ＧａＮ ２６ ｎ−Ｇａ1-xＩｎxＮ ２７ ｐ−Ｇａ1-xＩｎxＮ ２８ ｎ+−ＧａＮ ２９ ｉ−ＧａＮ ３０ ｉ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ３１ ｐ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ３２ ｎ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３３ ｉ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３４ ｐ−Ｇａ1-xＡｌxＮ ３５ ｎ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３６ ｉ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３７ ｐ−Ｇａ1-x-yＩｎxＡｌyＮ ３８ ＧａＩｎＮ系組成傾斜構造 ３９ ＧａＮ−ＧａＩｎＮ歪超格子構造 ４０ ｎ−Ｇａ1-yＩｎyＮ ４１ ｎ−ＧａＮ系半導体層に設けられた電極 ４２ ｎ−ＧａＮ系半導体層 ４３ ｉ−あるいはｐ−ＧａＮ系半導体層 ４４ ネット状電極 ４５ クシ状電極 ４６ ミアンダ状電極 ４７ 金属層
Claims (3)
- 【請求項１】 透明基板上に窒化ガリウム系化合物から
なるｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半導体層を組
み合わせてなる発光層を少なくとも一つ有し、該発光層
に電圧を印加するために半導体層の所望の部位に電極が
形成されている半導体発光素子構造において、ｐ型ある
いはｉ型半導体層を表面層とし、かつ該ｐ型あるいはｉ
型半導体層からなる表面層に電圧を均一に印加するため
のパターンを形成された電極が、該半導体表面層の表面
を、５０％を超えない範囲で覆い、その電極側から光を
取り出すことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 透明基板上の一方の基板面に少なくとも
一層の金属層を有し、かつその反対側の基板面上に窒化
ガリウム系化合物からなるｎ型半導体層およびｐ型ある
いはｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくと
も一つ有し、該発光層に電圧を印加するために半導体層
の所望の部位に電極が形成されている半導体発光素子構
造において、ｐ型あるいはｉ型半導体層を表面層とし、
かつ該ｐ型あるいはｉ型半導体層からなる表面層に電圧
を均一に印加するためのパターンを形成された電極が、
該半導体表面層の表面を、５０％を超えない範囲で覆
い、その電極側から光を取り出すことを特徴とする半導
体発光装置。 - 【請求項３】 窒化ガリウム系化合物のｐ型あるいはｉ
型半導体層からなる表面層に形成される電極のパターン
がネット状、クシ状あるいはミアンダ状であることを特
徴とする請求項１あるいは２記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13522092A JPH05335622A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13522092A JPH05335622A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335622A true JPH05335622A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15146636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13522092A Withdrawn JPH05335622A (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335622A (ja) |
Cited By (25)
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