JPH07297447A - ３族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子Info
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- JPH07297447A JPH07297447A JP10606094A JP10606094A JPH07297447A JP H07297447 A JPH07297447 A JP H07297447A JP 10606094 A JP10606094 A JP 10606094A JP 10606094 A JP10606094 A JP 10606094A JP H07297447 A JPH07297447 A JP H07297447A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】AlGaInN の半導体を用いた発光素子の発光強度
を向上させること、より純青色に近いスペクトルを得る
ことである。 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２が形成され、その上には、順に、膜厚約2.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のシリコンドープGaN から成る高
キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×
1018/cm3のシリコンドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N か
ら成る高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛
及びマグネシウムドープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から
成る発光層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/c
m3のマグネシウムドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から
成るｐ層６が形成されている。ｐ層６、高キャリア濃度
ｎ+層４に接続するニッケルで形成された電極７と電極
８が形成されている。電極７と電極８とは、溝９により
電気的に絶縁分離されている。
を向上させること、より純青色に近いスペクトルを得る
ことである。 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２が形成され、その上には、順に、膜厚約2.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のシリコンドープGaN から成る高
キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×
1018/cm3のシリコンドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N か
ら成る高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛
及びマグネシウムドープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から
成る発光層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/c
m3のマグネシウムドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から
成るｐ層６が形成されている。ｐ層６、高キャリア濃度
ｎ+層４に接続するニッケルで形成された電極７と電極
８が形成されている。電極７と電極８とは、溝９により
電気的に絶縁分離されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３族窒化物半導体を用い
た発光素子に関する。
た発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてGaN 化
合物半導体のｐｎ接合を用いたものが知られている。そ
の化合物半導体は直接遷移型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。
合物半導体のｐｎ接合を用いたものが知られている。そ
の化合物半導体は直接遷移型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。
【０００３】上記の発光素子では、ｐ層は、GaN にマグ
ネシウム(Mg)をドープした後、電子線を照射することで
形成している。
ネシウム(Mg)をドープした後、電子線を照射することで
形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の発光素
子は、半絶縁性の半導体層を用いたＭＩＳ型の発光素子
よりは、動作電圧が低いという利点を有しているが、未
だ、発光強度は低い。この素子の発光機構は、伝導帯と
マグネシウムのアクセプタタ準位との間の遷移によるも
のであるが、エネルギー準位差が大きいために、他の深
い準位を介した非発光再結合が優勢となるため、発光強
度が大きくないものと思われる。又、ピーク波長は４３
０ｎｍ付近にあり、純青色に対してやや短波長側にシフ
トしている。本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、AlGaInN の半導体を用い
た発光素子の発光強度を向上させること、より純青色に
近いスペクトルを得ることである。
子は、半絶縁性の半導体層を用いたＭＩＳ型の発光素子
よりは、動作電圧が低いという利点を有しているが、未
だ、発光強度は低い。この素子の発光機構は、伝導帯と
マグネシウムのアクセプタタ準位との間の遷移によるも
のであるが、エネルギー準位差が大きいために、他の深
い準位を介した非発光再結合が優勢となるため、発光強
度が大きくないものと思われる。又、ピーク波長は４３
０ｎｍ付近にあり、純青色に対してやや短波長側にシフ
トしている。本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、AlGaInN の半導体を用い
た発光素子の発光強度を向上させること、より純青色に
近いスペクトルを得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を
示すｐ層と、その間に介在する発光層がモノ接合、シン
グルヘテロ接合、又は、ダブルヘテロ接合で形成された
３層構造を有する発光素子において、発光層には、マグ
ネシウ(Mg)と亜鉛(Zn)が不純物として添加されているこ
とを特徴とする。請求項２に記載の発明は、３族窒化物
半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) を用い
て、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を示す発光層とを
有する発光素子において、発光層には、マグネシウ(Mg)
と亜鉛(Zn)が不純物として添加されていることを特徴と
する発光素子である。マグネシウ(Mg)は、濃度1 ×1018
〜1 ×1020/cm3で、亜鉛(Zn)は、濃度1 ×1018〜1 ×10
20/cm3で添加されていることをが望ましい。請求項５の
発明は、発光層を、マグネシウ(Mg)が添加されている薄
膜と亜鉛(Zn)が添加されている薄膜とが繰り返された薄
膜多重層で形成したものである。
は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を
示すｐ層と、その間に介在する発光層がモノ接合、シン
グルヘテロ接合、又は、ダブルヘテロ接合で形成された
３層構造を有する発光素子において、発光層には、マグ
ネシウ(Mg)と亜鉛(Zn)が不純物として添加されているこ
とを特徴とする。請求項２に記載の発明は、３族窒化物
半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) を用い
て、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を示す発光層とを
有する発光素子において、発光層には、マグネシウ(Mg)
と亜鉛(Zn)が不純物として添加されていることを特徴と
する発光素子である。マグネシウ(Mg)は、濃度1 ×1018
〜1 ×1020/cm3で、亜鉛(Zn)は、濃度1 ×1018〜1 ×10
20/cm3で添加されていることをが望ましい。請求項５の
発明は、発光層を、マグネシウ(Mg)が添加されている薄
膜と亜鉛(Zn)が添加されている薄膜とが繰り返された薄
膜多重層で形成したものである。
【０００６】
【発明の作用及び効果】発光層に形成されるアクセプタ
準位は、亜鉛(Zn)の方がマグネシウ(Mg)よりも、価電子
帯から深い準位に形成される。よって、準位差の小さい
伝導帯と亜鉛(Zn)のアクセプタ準位との間の遷移が、準
位差の大きい伝導帯とマグネシウ(Mg)のアクセプタ準位
との間の遷移よりも支配的となる。従って、発光が、遷
移確率の高い準位間の遷移によるものとなるため、発光
強度が向上し、且つ、ピーク波長は長波長側にシフト
し、より純青色に近い発光となる。
準位は、亜鉛(Zn)の方がマグネシウ(Mg)よりも、価電子
帯から深い準位に形成される。よって、準位差の小さい
伝導帯と亜鉛(Zn)のアクセプタ準位との間の遷移が、準
位差の大きい伝導帯とマグネシウ(Mg)のアクセプタ準位
との間の遷移よりも支配的となる。従って、発光が、遷
移確率の高い準位間の遷移によるものとなるため、発光
強度が向上し、且つ、ピーク波長は長波長側にシフト
し、より純青色に近い発光となる。
【０００７】
【実施例】第１実施例 図１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上に500 ÅのAl
N のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２
の上には、順に、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/c
m3のシリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層
３、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコン
ドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成る高キャリア濃
度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛及びマグネシウムド
ープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る発光層５、膜厚
約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のマグネシウムド
ープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｐ層６が形成さ
れている。そして、ｐ層６に接続するニッケルで形成さ
れた電極７と高キャリア濃度ｎ+ 層４に接続するニッケ
ルで形成された電極８が形成されている。電極７と電極
８とは、溝９により電気的に絶縁分離されている。
１を有しており、そのサファイア基板１上に500 ÅのAl
N のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２
の上には、順に、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/c
m3のシリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層
３、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコン
ドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成る高キャリア濃
度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛及びマグネシウムド
ープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る発光層５、膜厚
約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のマグネシウムド
ープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｐ層６が形成さ
れている。そして、ｐ層６に接続するニッケルで形成さ
れた電極７と高キャリア濃度ｎ+ 層４に接続するニッケ
ルで形成された電極８が形成されている。電極７と電極
８とは、溝９により電気的に絶縁分離されている。
【０００８】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「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。
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「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。
【０００９】用いられたガスは、NH3 とキャリアガスH2
又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA」と記す) とトリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMI 」と記す) と、ジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)
(以下、「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)とシクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と
記す）である。
又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA」と記す) とトリメチルインジウム(In(CH3)3)
（以下「TMI 」と記す) と、ジエチル亜鉛((C2H5)2Zn)
(以下、「DEZ 」と記す) とシラン(SiH4)とシクロペン
タジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と
記す）である。
【００１０】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M0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
【００１１】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Å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、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3の
シリコンドープのGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３
を形成した。
20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMA を 1.8×10-5
モル／分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Å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、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3の
シリコンドープのGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３
を形成した。
【００１２】以下、亜鉛(Zn)を発光中心として発光ピー
ク波長を500nm に設定した場合の発光層５（アクティブ
層）及びクラッド層４、６の組成比及び結晶成長条件の
実施例を記す。上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成し
た後、続いて、サファイア基板１の温度を800 ℃に保持
し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.
12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を
0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約0.
5 μｍ、濃度 2×1019/cm3のシリコンドープの(Al0.3Ga
0.7)0.94In0.06N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形
成した。
ク波長を500nm に設定した場合の発光層５（アクティブ
層）及びクラッド層４、６の組成比及び結晶成長条件の
実施例を記す。上記の高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成し
た後、続いて、サファイア基板１の温度を800 ℃に保持
し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.
12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を
0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約0.
5 μｍ、濃度 2×1019/cm3のシリコンドープの(Al0.3Ga
0.7)0.94In0.06N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形
成した。
【００１３】続いて、温度を1150℃に保持し、N2を20 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／分、DEZ を2 ×
10-4モル／分で7 分導入し、膜厚約0.5 μｍのマグネシ
ウム(Mg)と亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0. 99
In0.01N から成る発光層５を形成した。発光層５は未だ
この状態で抵抗率108Ωcm以上の絶縁体である。この発
光層５におけるマグネシウム(Mg)の濃度は、 1×1019/c
m3であり、亜鉛(Zn)の濃度は、 2×1018/cm3である。
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／分、DEZ を2 ×
10-4モル／分で7 分導入し、膜厚約0.5 μｍのマグネシ
ウム(Mg)と亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0. 99
In0.01N から成る発光層５を形成した。発光層５は未だ
この状態で抵抗率108Ωcm以上の絶縁体である。この発
光層５におけるマグネシウム(Mg)の濃度は、 1×1019/c
m3であり、亜鉛(Zn)の濃度は、 2×1018/cm3である。
【００１４】続いて、温度を1100℃に保持し、N2を20 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、膜厚
約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al0.3Ga0.7)
0.94In0.06N から成るｐ層６を形成した。ｐ層６のマグ
ネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。この状態では、
ｐ層６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.1 ×10-4モ
ル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、膜厚
約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの(Al0.3Ga0.7)
0.94In0.06N から成るｐ層６を形成した。ｐ層６のマグ
ネシウムの濃度は1 ×1020/cm3である。この状態では、
ｐ層６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１５】次に、反射電子線回折装置を用いて、発光
層５及びｐ層６に一様に電子線を照射した。電子線の照
射条件は、加速電圧約10KV、資料電流1 μＡ、ビームの
移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×
10-5Torrである。この電子線の照射により、発光層５及
びｐ層６は、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmの
ｐ伝導型半導体となった。このようにして、図２に示す
ような多層構造のウエハが得られた。
層５及びｐ層６に一様に電子線を照射した。電子線の照
射条件は、加速電圧約10KV、資料電流1 μＡ、ビームの
移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×
10-5Torrである。この電子線の照射により、発光層５及
びｐ層６は、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmの
ｐ伝導型半導体となった。このようにして、図２に示す
ような多層構造のウエハが得られた。
【００１６】以下に述べられる図３から図７は、ウエハ
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エハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
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エハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
【００１７】図３に示すように、ｐ層６の上に、スパッ
タリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。
次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布し
た。そして、フォトリソグラフにより、ｐ層６上におい
て、高キャリア濃度ｎ+ 層４に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位Ａとその電極形成部をｐ層
６の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。
タリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。
次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布し
た。そして、フォトリソグラフにより、ｐ層６上におい
て、高キャリア濃度ｎ+ 層４に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位Ａとその電極形成部をｐ層
６の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。
【００１８】次に、図４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SiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｐ層６とその下の発光層５、高キャリア濃度
ｎ+ 層４の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電力0.
44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライエ
ッチングした後、Arでドライエッチングした。この工程
で、高キャリア濃度ｎ+ 層４に対する電極取出しのため
の孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｐ層６とその下の発光層５、高キャリア濃度
ｎ+ 層４の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電力0.
44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライエ
ッチングした後、Arでドライエッチングした。この工程
で、高キャリア濃度ｎ+ 層４に対する電極取出しのため
の孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
【００１９】次に、図６に示すように、ｐ層６上に残っ
ているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、図
７に示すように、試料の上全面に、Ni層１３を蒸着によ
り形成した。これにより、孔１５には、高キャリア濃度
ｎ+ 層４に電気的に接続されたNi層１３が形成される。
そして、そのNi層１３の上にフォトレジスト１４を塗布
して、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１
４が高キャリア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６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。
ているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、図
７に示すように、試料の上全面に、Ni層１３を蒸着によ
り形成した。これにより、孔１５には、高キャリア濃度
ｎ+ 層４に電気的に接続されたNi層１３が形成される。
そして、そのNi層１３の上にフォトレジスト１４を塗布
して、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト１
４が高キャリア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６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。
【００２０】次に、図７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Ni層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、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４の電極８、ｐ層６の電極７が残され
た。その後、上記の如く処理されたウエハは、各素子毎
に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光
素子を得た。
ト１４をマスクとして下層のNi層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、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４の電極８、ｐ層６の電極７が残され
た。その後、上記の如く処理されたウエハは、各素子毎
に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光
素子を得た。
【００２１】このようにして得られた発光素子は、駆動
電流20mAで、発光ピーク波長430nm、発光強度80〜100mc
dであった。
電流20mAで、発光ピーク波長430nm、発光強度80〜100mc
dであった。
【００２２】又、上記の発光層５のマグネシウム(Mg)と
亜鉛(Zn)の濃度は、それぞれ、１×１０17〜１×１０20
の範囲が発光強度を向上させる点で望ましい。
亜鉛(Zn)の濃度は、それぞれ、１×１０17〜１×１０20
の範囲が発光強度を向上させる点で望ましい。
【００２３】第２実施例 第２実施例の発光ダイオード１０の構造を図８に示す。
この発光ダイオード１０では、発光層５がマグネシウム
(Mg)のドープされた薄膜５１と亜鉛(Zn)のドープされた
薄膜５２とが繰り返された多重薄膜構造をしている。薄
膜５１と薄膜５２の膜厚は０．０５μｍである。
この発光ダイオード１０では、発光層５がマグネシウム
(Mg)のドープされた薄膜５１と亜鉛(Zn)のドープされた
薄膜５２とが繰り返された多重薄膜構造をしている。薄
膜５１と薄膜５２の膜厚は０．０５μｍである。
【００２４】高キャリア濃度ｎ+ ４の上に形成される発
光層５は次のようにして製造される。温度を1150℃に保
持し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を
1.53×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI
を0.02×10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／
分導入して、膜厚約0.05μｍのマグネシウム(Mg)のドー
プされた(Al0.09Ga0.91)0.99In0.01N から成る薄膜５１
を形成した。
光層５は次のようにして製造される。温度を1150℃に保
持し、N2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を
1.53×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI
を0.02×10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-7モル／
分導入して、膜厚約0.05μｍのマグネシウム(Mg)のドー
プされた(Al0.09Ga0.91)0.99In0.01N から成る薄膜５１
を形成した。
【００２５】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2を20 l
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、DEZ を3 ×10-4モル／分導入し、膜厚約
0.05μｍの亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0.99
In0.01N から成る薄膜５２を形成した。
iter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10-4モル
／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×10-4モ
ル／分、及び、DEZ を3 ×10-4モル／分導入し、膜厚約
0.05μｍの亜鉛(Zn)のドープされた(Al0.09Ga0.91)0.99
In0.01N から成る薄膜５２を形成した。
【００２６】この繰り返しにより、薄膜５１と薄膜５２
とを１組として３組、計６層に薄膜多重層を形成した。
そして、多重層の最も上の薄膜５２の上に、第１実施例
と同様にｐ層６を形成した。そして、ｐ層６と発光層５
に第１実施例と同一条件で電子線を照射させて、層５、
層６をｐ伝導型にした。その後の製造方法は第１実施例
と同一である。
とを１組として３組、計６層に薄膜多重層を形成した。
そして、多重層の最も上の薄膜５２の上に、第１実施例
と同様にｐ層６を形成した。そして、ｐ層６と発光層５
に第１実施例と同一条件で電子線を照射させて、層５、
層６をｐ伝導型にした。その後の製造方法は第１実施例
と同一である。
【００２７】第３実施例 図９は、第３実施例にかかる発光ダイオード１０の構成
を示した図である。この発光ダイオード１０は、高キャ
リア濃度ｎ+ 層４と発光層５がGaN で形成されている。
高キャリア濃度ｎ+ 層４は、シリコン(Si)がドープされ
ており、電子濃度2 ×1018/cm3、厚さ2.2 μm である。
発光層５は、マグネシウム(Mg)の濃度が1 ×1020/cm3で
あり、亜鉛(Zn)の濃度が2 ×1018/cm3である。この発光
層５には第１実施例と同一条件にて電子線が照射されて
ｐ型化される。
を示した図である。この発光ダイオード１０は、高キャ
リア濃度ｎ+ 層４と発光層５がGaN で形成されている。
高キャリア濃度ｎ+ 層４は、シリコン(Si)がドープされ
ており、電子濃度2 ×1018/cm3、厚さ2.2 μm である。
発光層５は、マグネシウム(Mg)の濃度が1 ×1020/cm3で
あり、亜鉛(Zn)の濃度が2 ×1018/cm3である。この発光
層５には第１実施例と同一条件にて電子線が照射されて
ｐ型化される。
【００２８】上記の第１及び第２実施例では、発光層５
のバンドギャップが両側に存在するｐ層６と高キャリア
濃度ｎ+ 層４のバンドギャップよりも小さくなるような
ダブルヘテロ接合に形成されている。又、これらの３つ
の層のAl、Ga、In、N の成分比は、GaN の高キャリア濃
度ｎ+ 層の格子定数に一致するように選択されている。
のバンドギャップが両側に存在するｐ層６と高キャリア
濃度ｎ+ 層４のバンドギャップよりも小さくなるような
ダブルヘテロ接合に形成されている。又、これらの３つ
の層のAl、Ga、In、N の成分比は、GaN の高キャリア濃
度ｎ+ 層の格子定数に一致するように選択されている。
【００２９】又、上記の第１、第２実施例ではダブルヘ
テロ接合構造を用いたが、シングルヘテロ接合構造であ
っても良い。
テロ接合構造を用いたが、シングルヘテロ接合構造であ
っても良い。
【００３０】又、上記の第１、第２の実施例において、
発光ピーク波長を４２０ｎｍとする場合には、高キャリ
ア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６をAl0.36Ga0.56In0.08N 、発
光層５をAl0.36Ga0.56In0.08N とする。又、発光ピーク
波長を５２０ｎｍとする場合には、高キャリア濃度ｎ+
層４及びｐ層６をAl0.004Ga0.091In0.905N、発光層５を
Al0.36Ga0.56In0.08N とする。
発光ピーク波長を４２０ｎｍとする場合には、高キャリ
ア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６をAl0.36Ga0.56In0.08N 、発
光層５をAl0.36Ga0.56In0.08N とする。又、発光ピーク
波長を５２０ｎｍとする場合には、高キャリア濃度ｎ+
層４及びｐ層６をAl0.004Ga0.091In0.905N、発光層５を
Al0.36Ga0.56In0.08N とする。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る発光ダイオ
ードの構成を示した構成図。
ードの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図６】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図７】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図８】第２実施例の発光ダイオードの構成を示した構
成図。
成図。
【図９】第３実施例の発光ダイオードの構成を示した構
成図。
成図。
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…高キャリア濃度ｎ+ 層 ５…発光層 ６…ｐ層 ７，８…電極 ９…溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 正好 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区神丘町二丁目21 虹 ケ丘東団地19号棟103号室
Claims (5)
- 【請求項１】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、
ｐ伝導型を示すｐ層と、その間に介在する発光層がモノ
接合、シングルヘテロ接合、又は、ダブルヘテロ接合で
形成された３層構造を有する発光素子において、 前記発光層には、マグネシウ(Mg)と亜鉛(Zn)が不純物と
して添加されていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、
ｐ伝導型を示す発光層とを有する発光素子において、 前記発光層には、マグネシウ(Mg)と亜鉛(Zn)が不純物と
して添加されていることを特徴とする発光素子。 - 【請求項３】 前記マグネシウ(Mg)は、濃度1 ×1018〜
1 ×1020/cm3で添加されていることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 前記亜鉛(Zn)は、濃度1 ×1018〜1 ×10
20/cm3で添加されていることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記発光層は、マグネシウ(Mg)が添加さ
れている薄膜と亜鉛(Zn)が添加されている薄膜とが繰り
返された薄膜多重層で形成されていることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10606094A JPH07297447A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10606094A JPH07297447A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297447A true JPH07297447A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14424076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10606094A Pending JPH07297447A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297447A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0855751A3 (en) * | 1997-01-24 | 1999-05-12 | International Business Machines Corporation | Light emitting diode |
| JP2002094117A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-29 | Renyu Kagi Kofun Yugenkoshi | 発光ダイオード素子及びその製造方法 |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7166869B2 (en) | 1995-11-06 | 2007-01-23 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor with active layer of quantum well structure with indium-containing nitride semiconductor |
| CN109599465A (zh) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管芯片结构 |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP10606094A patent/JPH07297447A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7616672B2 (en) | 1994-09-14 | 2009-11-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7166869B2 (en) | 1995-11-06 | 2007-01-23 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor with active layer of quantum well structure with indium-containing nitride semiconductor |
| US8304790B2 (en) | 1995-11-06 | 2012-11-06 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor with active layer of quantum well structure with indium-containing nitride semiconductor |
| EP0855751A3 (en) * | 1997-01-24 | 1999-05-12 | International Business Machines Corporation | Light emitting diode |
| JP2002094117A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-29 | Renyu Kagi Kofun Yugenkoshi | 発光ダイオード素子及びその製造方法 |
| CN109599465A (zh) * | 2017-09-30 | 2019-04-09 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管芯片结构 |
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