JPH08125223A - ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH08125223A JPH08125223A JP28604994A JP28604994A JPH08125223A JP H08125223 A JPH08125223 A JP H08125223A JP 28604994 A JP28604994 A JP 28604994A JP 28604994 A JP28604994 A JP 28604994A JP H08125223 A JPH08125223 A JP H08125223A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】サファイア基板上の３族窒化物半導体の結晶性
を向上させ発光輝度を向上させる。 【構成】サファイア基板１上に、500 ÅのAl0.1Ga0.83I
n0.07Nのバッファ層２、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×
1018/cm3のSiドープGaN の高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜
厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のSiドープの(Al
x2Ga1-x2)y2In1-y2N の高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚
約0.5 μｍ、Mg、Zn及びSiドープの(Alx1Ga1-x1)y1In
1-y1N のｐ伝導型の発光層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール
濃度2 ×1017/cm3のMgドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N
のｐ層６１、膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度 5×1017/c
m3、Mg濃度1 ×1020/cm3のMgドープのGaN から成る第２
コンタクト層６２、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017
/cm3、Mg濃度 2×1020/cm3のMgドープのGaN から成る第
１コンタクト層６３が形成。
を向上させ発光輝度を向上させる。 【構成】サファイア基板１上に、500 ÅのAl0.1Ga0.83I
n0.07Nのバッファ層２、膜厚約2.0 μｍ、電子濃度2 ×
1018/cm3のSiドープGaN の高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜
厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のSiドープの(Al
x2Ga1-x2)y2In1-y2N の高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚
約0.5 μｍ、Mg、Zn及びSiドープの(Alx1Ga1-x1)y1In
1-y1N のｐ伝導型の発光層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール
濃度2 ×1017/cm3のMgドープの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N
のｐ層６１、膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度 5×1017/c
m3、Mg濃度1 ×1020/cm3のMgドープのGaN から成る第２
コンタクト層６２、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017
/cm3、Mg濃度 2×1020/cm3のMgドープのGaN から成る第
１コンタクト層６３が形成。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光の３族窒化物半
導体発光素子及びその製造方法に関する。
導体発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてGaN 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。
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。
【０００３】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窒化アルミニウ
ム又は窒化ガリウムから成るバッファ層を介在させて、
ｎ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半絶縁性のｉ型の
GaN 系の化合物半導体から成るｉ層又は熱処理又は電子
線照射によりｐ型のGaN 系の化合物半導体から成るｐ層
を成長させた構造をとっている（特開昭62-119196 号公
報、特開昭63-188977 号公報、JJAP Vol.30,No.12A,199
9 年12月,pp.L1998-L2008 、JJAP Vol.31,Part2,No.2B,
1992年 2月,pp.L139-L142 ) 。
発光ダイオードは、サファイア基板上に窒化アルミニウ
ム又は窒化ガリウムから成るバッファ層を介在させて、
ｎ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半絶縁性のｉ型の
GaN 系の化合物半導体から成るｉ層又は熱処理又は電子
線照射によりｐ型のGaN 系の化合物半導体から成るｐ層
を成長させた構造をとっている（特開昭62-119196 号公
報、特開昭63-188977 号公報、JJAP Vol.30,No.12A,199
9 年12月,pp.L1998-L2008 、JJAP Vol.31,Part2,No.2B,
1992年 2月,pp.L139-L142 ) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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く、改良が望
まれている。本発明者らは、研究を重ねた結果、サファ
イア基板上に良質な３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;
X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のエピタキシャル成長膜を得る
ことができた。この結果、発光輝度が向上した。本発明
は、この問題を解決するものであり、青色の発光強度を
向上させることを目的としている。
光ダイオードの発光強度は未だ十分ではなく、改良が望
まれている。本発明者らは、研究を重ねた結果、サファ
イア基板上に良質な３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;
X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) のエピタキシャル成長膜を得る
ことができた。この結果、発光輝度が向上した。本発明
は、この問題を解決するものであり、青色の発光強度を
向上させることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、サファイア基
板と、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0を含む)から成る複数の層で構成された発光部とを有す
る発光素子において、サファイア基板上に、温度３００
℃〜８００℃において、非晶質のAlXGaYIn1-X-YN;X+Y≠
1 が厚さ１００Å〜５００Åに形成されたバッファ層を
有し、バッファ層上に発光部の各層を形成したことを特
徴とする。
板と、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0を含む)から成る複数の層で構成された発光部とを有す
る発光素子において、サファイア基板上に、温度３００
℃〜８００℃において、非晶質のAlXGaYIn1-X-YN;X+Y≠
1 が厚さ１００Å〜５００Åに形成されたバッファ層を
有し、バッファ層上に発光部の各層を形成したことを特
徴とする。
【０００６】又、他の発明は、サファイア基板上に３族
窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)
から成る層をエピタキシャル成長させる方法において、
サファイア基板上に、温度３００℃〜８００℃におい
て、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAlXGaYIn
1-X-YN;X+Y≠1 から成るバッファ層を成長させ、そのバ
ッファ層上に温度８００℃〜１２００℃で３族窒化物半
導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) をエピタ
キシャル成長させることを特徴とする製造方法である。
窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)
から成る層をエピタキシャル成長させる方法において、
サファイア基板上に、温度３００℃〜８００℃におい
て、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAlXGaYIn
1-X-YN;X+Y≠1 から成るバッファ層を成長させ、そのバ
ッファ層上に温度８００℃〜１２００℃で３族窒化物半
導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) をエピタ
キシャル成長させることを特徴とする製造方法である。
【０００７】
【作用及び発明の効果】上記のように、サファイア基板
上に、温度３００℃〜８００℃において、厚さ１００Å
〜５００ÅのAlXGaYIn1-X-YN;X+Y≠1 から成る非晶質の
バッファ層を形成した結果、その上にエピタキシャル成
長される３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=
Y=0 を含む) の結晶性を向上させることができた。この
結果、発光素子の発光輝度が向上した。
上に、温度３００℃〜８００℃において、厚さ１００Å
〜５００ÅのAlXGaYIn1-X-YN;X+Y≠1 から成る非晶質の
バッファ層を形成した結果、その上にエピタキシャル成
長される３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=
Y=0 を含む) の結晶性を向上させることができた。この
結果、発光素子の発光輝度が向上した。
【０００８】
【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Al0.1Ga0.83In0.07N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/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)y2In
1-y2N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μ
ｍ、マグネウシム(Mg)、カドミウム(Cd)及びシリコンド
ープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成るｐ伝導型の発光
層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグ
ネシウム濃度1 ×1020/cm3のマグネシウムドープの(Al
x2Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｐ層６１、膜厚約0.2 μ
ｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×10
20/cm3のマグネシウムドープのGaNから成る第２コンタ
クト層６２、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017/cm3、
マグネシウム濃度2 ×1020/cm3のマグネシウムドープの
GaN から成る第１コンタクト層６３が形成されている。
そして、第１コンタクト層６３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。
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Al0.1Ga0.83In0.07N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/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)y2In
1-y2N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４、膜厚約0.5 μ
ｍ、マグネウシム(Mg)、カドミウム(Cd)及びシリコンド
ープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成るｐ伝導型の発光
層５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグ
ネシウム濃度1 ×1020/cm3のマグネシウムドープの(Al
x2Ga1-x2)y2In1-y2N から成るｐ層６１、膜厚約0.2 μ
ｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3、マグネシウム濃度1 ×10
20/cm3のマグネシウムドープのGaNから成る第２コンタ
クト層６２、膜厚約500 Å、ホール濃度 2×1017/cm3、
マグネシウム濃度2 ×1020/cm3のマグネシウムドープの
GaN から成る第１コンタクト層６３が形成されている。
そして、第１コンタクト層６３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。
【０００９】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。用いられたガスは、NH
3 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、ダイメ
チルカドミニウム(Cd(CH3)2)（以下「DMCd」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。
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。用いられたガスは、NH
3 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、ダイメ
チルカドミニウム(Cd(CH3)2)（以下「DMCd」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、TMG を 1.5×10-4モル／分、TMI を 1.3×10
-5モル／分で供給してAl0.1Ga0.83In0.07N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、TMG を 1.5×10-4モル／分、TMI を 1.3×10
-5モル／分で供給してAl0.1Ga0.83In0.07N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、カドミウム(Cd)とシリコン(Si)を発
光中心として発光ピーク波長を430nm に設定した場合の
発光層５（アクティブ層）及びクラッド層である高キャ
リア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６１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850 ℃に
保持し、N2又はH2を10 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1 ×1018/cm3のシリコンドー
プの(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成る高キャリア濃度
ｎ+ 層４を形成した。
光中心として発光ピーク波長を430nm に設定した場合の
発光層５（アクティブ層）及びクラッド層である高キャ
リア濃度ｎ+ 層４及びｐ層６１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850 ℃に
保持し、N2又はH2を10 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1 ×1018/cm3のシリコンドー
プの(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N 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850 ℃に保持し、N2又はH2
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 ×10-4モル／分とDMCd
を2 ×10-7モル／分とシランを10×10-9モル／分導入
し、膜厚約0.5 μｍのマグネシウム(Mg)とカドミウム(C
d)とシリコン(Si)ドープの(Al0.3Ga0.7)0.94In0.06N か
ら成る発光層５を形成した。この状態で発光層５は、ま
だ、高抵抗である。この発光層５におけるマグネシウム
(Mg)の濃度は 1×1019/cm3、カドミウム(Cd)の濃度は5
×1018/cm3であり、シリコン(Si)の濃度は1 ×1018/cm3
である。
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 ×10-4モル／分とDMCd
を2 ×10-7モル／分とシランを10×10-9モル／分導入
し、膜厚約0.5 μｍのマグネシウム(Mg)とカドミウム(C
d)とシリコン(Si)ドープの(Al0.3Ga0.7)0.94In0.06N か
ら成る発光層５を形成した。この状態で発光層５は、ま
だ、高抵抗である。この発光層５におけるマグネシウム
(Mg)の濃度は 1×1019/cm3、カドミウム(Cd)の濃度は5
×1018/cm3であり、シリコン(Si)の濃度は1 ×1018/cm3
である。
【００１４】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2
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、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(Al
0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６１を形成した。
ｐ層６１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６１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上
の絶縁体である。次に、温度を850 ℃に保持し、N2又は
H2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-4モル／分の割合
で導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの
GaN から成る第２コンタクト層６２を形成した。第２コ
ンタクト層６２のマグネシウムの濃度は1 ×1020/cm3で
ある。この状態では、第２コンタクト層６２は、まだ、
抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。続いて、温度を85
0 ℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を 10lit
er／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 4
×10-4モル／分の割合で導入し、膜厚約500 Åのマグネ
シウム(Mg)ドープのGaN から成る第１コンタクト層６３
を形成した。第１コンタクト層６３のマグネシウムの濃
度は 2×1020/cm3である。この状態では、第１コンタク
ト層６３は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体であ
る。
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、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(Al
0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６１を形成した。
ｐ層６１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６１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上
の絶縁体である。次に、温度を850 ℃に保持し、N2又は
H2を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を 2×10-4モル／分の割合
で導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープの
GaN から成る第２コンタクト層６２を形成した。第２コ
ンタクト層６２のマグネシウムの濃度は1 ×1020/cm3で
ある。この状態では、第２コンタクト層６２は、まだ、
抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。続いて、温度を85
0 ℃に保持し、N2又はH2を20 liter／分、NH3 を 10lit
er／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、CP2Mg を 4
×10-4モル／分の割合で導入し、膜厚約500 Åのマグネ
シウム(Mg)ドープのGaN から成る第１コンタクト層６３
を形成した。第１コンタクト層６３のマグネシウムの濃
度は 2×1020/cm3である。この状態では、第１コンタク
ト層６３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、第１
コンタクト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１及
び発光層５に一様に電子線を照射した。電子線の照射条
件は、加速電圧約10KV、試料電流1 μＡ、ビームの移動
速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×10-5
Torrである。この電子線の照射により、第１コンタクト
層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１及び発光層５
は、それぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3， 5×1017/c
m3， 5×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm，0.8 Ωcm
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。
コンタクト層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１及
び発光層５に一様に電子線を照射した。電子線の照射条
件は、加速電圧約10KV、試料電流1 μＡ、ビームの移動
速度0.2mm/sec 、ビーム径60μｍφ、真空度5.0 ×10-5
Torrである。この電子線の照射により、第１コンタクト
層６３、第２コンタクト層６２、ｐ層６１及び発光層５
は、それぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3， 5×1017/c
m3， 5×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm，0.8 Ωcm
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、第１コンタクト層６３
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、
第１コンタクト層６３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６１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。
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、
第１コンタクト層６３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６１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６１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、図７に示すように、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１４が高キャリア濃度ｎ+ 層４
及びｐ層６１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。
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、図７に示すように、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１４が高キャリア濃度ｎ+ 層４
及びｐ層６１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、第１コンタクト層６３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ｐｐｎ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、第１コンタクト層６３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ｐｐｎ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で駆動電圧４Ｖで、発光ピーク波長430nm 、発
光強度1cd であった。
電流20mAで駆動電圧４Ｖで、発光ピーク波長430nm 、発
光強度1cd であった。
【００２２】又、上記の発光層５におけるカドミウム(C
d)とシリコン(Si)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。
又、シリコン(Si)の濃度は、カドミウム(Cd)に比べて、
1/2 〜1/10の程度少ない方がより望ましい。
d)とシリコン(Si)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。
又、シリコン(Si)の濃度は、カドミウム(Cd)に比べて、
1/2 〜1/10の程度少ない方がより望ましい。
【００２３】上記の実施例では、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、G
a、In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。
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、G
a、In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。
【００２４】上記の実施例では、バッファ層２をAl0.1G
a0.83In0.07Nで構成したが、他の成分比でもその上に形
成されるAlGaInN 系の半導体結晶は良質となった。又、
上記実施例ではMOCVD で形成する方法について述べた
が、MOVPE でもバッファ層２及びその上の半導体結晶を
良質に形成することができる。
a0.83In0.07Nで構成したが、他の成分比でもその上に形
成されるAlGaInN 系の半導体結晶は良質となった。又、
上記実施例ではMOCVD で形成する方法について述べた
が、MOVPE でもバッファ層２及びその上の半導体結晶を
良質に形成することができる。
【００２５】上記の実施例において、発光層５における
亜鉛(Zn)とシリコン(Si)の濃度は、それぞれ、１×１０
17〜１×１０20の範囲が発光強度を向上させる点で望ま
しいことが分かった。さらに好ましくは1 ×1018〜1 ×
1019の範囲が良い。1 ×1018より少ないと効果が少な
く、1 ×1019より多いと結晶性が悪くなる。又、シリコ
ン(Si)の濃度は、亜鉛(Zn)に比べて、10倍〜1/10が好ま
しく、さらに好ましくは1 〜1/10の間程度か、少ないほ
うがより望ましい。
亜鉛(Zn)とシリコン(Si)の濃度は、それぞれ、１×１０
17〜１×１０20の範囲が発光強度を向上させる点で望ま
しいことが分かった。さらに好ましくは1 ×1018〜1 ×
1019の範囲が良い。1 ×1018より少ないと効果が少な
く、1 ×1019より多いと結晶性が悪くなる。又、シリコ
ン(Si)の濃度は、亜鉛(Zn)に比べて、10倍〜1/10が好ま
しく、さらに好ましくは1 〜1/10の間程度か、少ないほ
うがより望ましい。
【００２６】又、上記の実施例において、コンタクト層
として、高濃度にマグネシウム(Mg)を添加した第１コン
タクト層６３と、第１コンタクト層６３よりも低い濃度
にマグネシウム(Mg)を添加した第２コンタクト層６２と
の２層構造とした。しかし、ｐ層５のマグネシウム(Mg)
濃度よりも高いマグネシウム(Mg)濃度のコンタクト層を
１層だけ電極７、８の直下に設けても良い。又、コンタ
クト層としてGaN を用いたが、ｐ層５と同一組成比の混
晶を用いても良い。
として、高濃度にマグネシウム(Mg)を添加した第１コン
タクト層６３と、第１コンタクト層６３よりも低い濃度
にマグネシウム(Mg)を添加した第２コンタクト層６２と
の２層構造とした。しかし、ｐ層５のマグネシウム(Mg)
濃度よりも高いマグネシウム(Mg)濃度のコンタクト層を
１層だけ電極７、８の直下に設けても良い。又、コンタ
クト層としてGaN を用いたが、ｐ層５と同一組成比の混
晶を用いても良い。
【００２７】又、アクセプタ不純物は、ベリリウム(B
e)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水
銀(Hg)を用いても良い。さらに、ドナー不純物には、炭
素(C)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛
(Pb)を用いることができる。
e)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水
銀(Hg)を用いても良い。さらに、ドナー不純物には、炭
素(C)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛
(Pb)を用いることができる。
【００２８】さらに、ドナー不純物として、イオウ(S)
、セレン(Se)、テルル(Te)を用いることもできる。ｐ
型化は、電子線照射の他、熱アニーリング、N2プラズマ
ガス中での熱処理、レーザ照射により行うことができ
る。
、セレン(Se)、テルル(Te)を用いることもできる。ｐ
型化は、電子線照射の他、熱アニーリング、N2プラズマ
ガス中での熱処理、レーザ照射により行うことができ
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。
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 ６１…ｐ層 ６２…第２コンタクト層 ６３…第１コンタクト層 ７，８…電極 ９…溝
Claims (2)
- 【請求項１】 サファイア基板と、３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る複数の
層で構成された発光部とを有する発光素子において、 前記サファイア基板上に、温度３００℃〜８００℃にお
いて、非晶質のAlXGaYIn1-X-YN;X+Y≠1 が厚さ１００Å
〜５００Åに形成されたバッファ層を有し、 前記バッファ層上に前記発光部の各層を形成したことを
特徴とする３族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項２】 サファイア基板上に３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る層をエ
ピタキシャル成長させる方法において、 前記サファイア基板上に、温度３００℃〜８００℃にお
いて、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAlXGaYIn
1-X-YN;X+Y≠1 から成るバッファ層を成長させ、そのバ
ッファ層上に温度８００℃〜１２００℃で３族窒化物半
導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) をエピタ
キシャル成長させる３族窒化物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28604994A JPH08125223A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28604994A JPH08125223A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125223A true JPH08125223A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17699311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28604994A Pending JPH08125223A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08125223A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000036620A (ja) * | 1998-06-05 | 2000-02-02 | Hewlett Packard Co <Hp> | 窒化物エピタキシのための多層インジウム含有窒化物緩衝層 |
| US6232137B1 (en) | 1997-06-04 | 2001-05-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| WO2013104289A1 (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-18 | 林秀成 | 发光二极管及制作方法 |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP28604994A patent/JPH08125223A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232137B1 (en) | 1997-06-04 | 2001-05-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| US6399963B2 (en) | 1997-06-04 | 2002-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| US6828593B2 (en) | 1997-06-04 | 2004-12-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| JP2000036620A (ja) * | 1998-06-05 | 2000-02-02 | Hewlett Packard Co <Hp> | 窒化物エピタキシのための多層インジウム含有窒化物緩衝層 |
| WO2013104289A1 (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-18 | 林秀成 | 发光二极管及制作方法 |
| US9397253B2 (en) | 2012-01-09 | 2016-07-19 | Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Light emitting diode and manufacturing method therefor |
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