JPH09129920A - 発光素子用３−５族化合物半導体及び発光素子 - Google Patents
発光素子用３−５族化合物半導体及び発光素子Info
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- JPH09129920A JPH09129920A JP28023295A JP28023295A JPH09129920A JP H09129920 A JPH09129920 A JP H09129920A JP 28023295 A JP28023295 A JP 28023295A JP 28023295 A JP28023295 A JP 28023295A JP H09129920 A JPH09129920 A JP H09129920A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高い発光効率の発光素子を実現できる３−５族
化合物半導体及び発光素子を提供する。 【解決手段】基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光層、及びｐ型層を
この順に有する積層構造の３−５族化合物半導体であっ
て、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型層よりもキャリア
濃度の低い下地層を有する発光素子用３−５族化合物半
導体、及び該半導体を用いる発光素子。
化合物半導体及び発光素子を提供する。 【解決手段】基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光層、及びｐ型層を
この順に有する積層構造の３−５族化合物半導体であっ
て、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型層よりもキャリア
濃度の低い下地層を有する発光素子用３−５族化合物半
導体、及び該半導体を用いる発光素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般式Ｉｎx Ｇａ
y Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導
体、及びこれを用いた発光素子に関する。
y Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される３−５族化合物半導
体、及びこれを用いた発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】紫外もしくは青色の発光ダイオード又は
紫外もしくは青色のレーザダイオード等の発光素子の材
料として、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で
表される３−５族化合物半導体が知られている。とくに
ＩｎＮを混晶比で１０％以上含むものはＩｎ濃度に応じ
て可視領域での発光波長を調整できるため、表示用途に
特に重要である。
紫外もしくは青色のレーザダイオード等の発光素子の材
料として、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で
表される３−５族化合物半導体が知られている。とくに
ＩｎＮを混晶比で１０％以上含むものはＩｎ濃度に応じ
て可視領域での発光波長を調整できるため、表示用途に
特に重要である。
【０００３】該３−５族化合物半導体を用いた発光素子
を作製する場合、低い電圧での駆動のためには電荷注入
層として作用する不純物をドープしたｎ型層及びｐ型層
の形成が必要である。しかし、良好な電荷注入特性が得
られる５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度となるドー
ピングを施すとｎ型層の結晶品質の低下が顕著となる。
一般的に発光層の下層の結晶性が低い場合、高い結晶性
の発光層を得ることは難しく、発光効率が低下する。こ
の結晶性の低下による発光効率の低下を防ぐ方法とし
て、発光層に近づくにつれて段階的にキャリア濃度を減
らしていく層構造の適用が報告されている（特開平６−
１５１９６５号公報、特開平７−１５０４１号公報）。
しかしながら、このような構造では、キャリア濃度の低
い層がｎ型電荷注入層とｐ型電荷注入層の間に形成され
るので理想的な電流−電圧特性が得られず、発光素子を
作製する上で問題となっていた。
を作製する場合、低い電圧での駆動のためには電荷注入
層として作用する不純物をドープしたｎ型層及びｐ型層
の形成が必要である。しかし、良好な電荷注入特性が得
られる５×１０17ｃｍ-3以上のキャリア濃度となるドー
ピングを施すとｎ型層の結晶品質の低下が顕著となる。
一般的に発光層の下層の結晶性が低い場合、高い結晶性
の発光層を得ることは難しく、発光効率が低下する。こ
の結晶性の低下による発光効率の低下を防ぐ方法とし
て、発光層に近づくにつれて段階的にキャリア濃度を減
らしていく層構造の適用が報告されている（特開平６−
１５１９６５号公報、特開平７−１５０４１号公報）。
しかしながら、このような構造では、キャリア濃度の低
い層がｎ型電荷注入層とｐ型電荷注入層の間に形成され
るので理想的な電流−電圧特性が得られず、発光素子を
作製する上で問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
発光効率の発光素子を実現できる３−５族化合物半導体
及び発光素子を提供することにある。
発光効率の発光素子を実現できる３−５族化合物半導体
及び発光素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
状況をみて鋭意検討の結果、高温で成長させたキャリア
濃度の低い層の上方にキャリア濃度の高い層を積層する
ことで、高いキャリア濃度かつ高品質の半導体結晶が実
現できることを見いだし、本発明に至った。
状況をみて鋭意検討の結果、高温で成長させたキャリア
濃度の低い層の上方にキャリア濃度の高い層を積層する
ことで、高いキャリア濃度かつ高品質の半導体結晶が実
現できることを見いだし、本発明に至った。
【０００６】即ち、本発明は、基板上に、一般式Ｉｎx
Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光
層、及びｐ型層をこの順に有する積層構造の３−５族化
合物半導体であって、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型
層よりもキャリア濃度の低い下地層を有する発光素子用
３−５族化合物半導体、及び該半導体を用いる発光素子
にかかるものである。
Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光
層、及びｐ型層をこの順に有する積層構造の３−５族化
合物半導体であって、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型
層よりもキャリア濃度の低い下地層を有する発光素子用
３−５族化合物半導体、及び該半導体を用いる発光素子
にかかるものである。
【０００７】さらに、本発明は、基板、一般式Ｇａa Ａ
ｌb Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）で表され１０００℃以下の温度で成長させてなるバ
ッファ層、一般式Ｉｎc Ｇａd Ａｌe Ｎ（ただし、ｃ＋
ｄ＋ｅ＝１、０≦ｃ＜１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）で
表され１０００℃を超える温度で成長させてなる３−５
族化合物半導体からなる下地層、一般式Ｉｎf Ｇａg Ａ
ｌh Ｎ（ただし、ｆ＋ｇ＋ｈ＝１、０≦ｆ＜１、０≦ｇ
≦１、０≦ｈ≦１）で表される３−５族化合物半導体か
らなるｎ型にドープされてなるｎ型層、一般式Ｉｎi Ｇ
ａj Ａｌk Ｎ（ただし、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１、０≦ｉ≦１、
０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１）で表される３−５族化合物半
導体からなる発光層、及び一般式Ｉｎm Ｇａn Ａｌo Ｎ
（ただし、ｍ＋ｎ＋ｏ＝１、０≦ｍ＜１、０≦ｎ≦１、
０≦ｏ＜１）で表される３−５族化合物半導体からなる
ｐ型にドープされてなるｐ型層を、この順に接して又は
他の層を介して配置された積層構造からなる３−５族化
合物半導体であって、該下地層のキャリア濃度が該ｎ型
層よりも低い発光素子用３−５族化合物半導体、及び該
半導体を用いる発光素子にかかるものである。
ｌb Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）で表され１０００℃以下の温度で成長させてなるバ
ッファ層、一般式Ｉｎc Ｇａd Ａｌe Ｎ（ただし、ｃ＋
ｄ＋ｅ＝１、０≦ｃ＜１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）で
表され１０００℃を超える温度で成長させてなる３−５
族化合物半導体からなる下地層、一般式Ｉｎf Ｇａg Ａ
ｌh Ｎ（ただし、ｆ＋ｇ＋ｈ＝１、０≦ｆ＜１、０≦ｇ
≦１、０≦ｈ≦１）で表される３−５族化合物半導体か
らなるｎ型にドープされてなるｎ型層、一般式Ｉｎi Ｇ
ａj Ａｌk Ｎ（ただし、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１、０≦ｉ≦１、
０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１）で表される３−５族化合物半
導体からなる発光層、及び一般式Ｉｎm Ｇａn Ａｌo Ｎ
（ただし、ｍ＋ｎ＋ｏ＝１、０≦ｍ＜１、０≦ｎ≦１、
０≦ｏ＜１）で表される３−５族化合物半導体からなる
ｐ型にドープされてなるｐ型層を、この順に接して又は
他の層を介して配置された積層構造からなる３−５族化
合物半導体であって、該下地層のキャリア濃度が該ｎ型
層よりも低い発光素子用３−５族化合物半導体、及び該
半導体を用いる発光素子にかかるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明を詳細に説明する。本
発明の化合物半導体は、基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光層、及び
ｐ型層をこの順に有する積層構造の３−５族化合物半導
体であって、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型層よりも
キャリア濃度の低い下地層を有する発光素子用３−５族
化合物半導体である。
発明の化合物半導体は、基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光層、及び
ｐ型層をこの順に有する積層構造の３−５族化合物半導
体であって、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型層よりも
キャリア濃度の低い下地層を有する発光素子用３−５族
化合物半導体である。
【０００９】かかる３−５族化合物半導体の例として
は、基板、一般式Ｇａa Ａｌb Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝
１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表され１０００℃以下
の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Ｉｎc Ｇａ
d Ａｌe Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｃ＜１、０
≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）で表され１０００℃を超える温
度で成長させてなる３−５族化合物半導体からなる下地
層、一般式Ｉｎf Ｇａg Ａｌh Ｎ（ただし、ｆ＋ｇ＋ｈ
＝１、０≦ｆ＜１、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１）で表され
る３−５族化合物半導体からなるｎ型にドープされてな
るｎ型層、一般式Ｉｎi Ｇａj Ａｌk Ｎ（ただし、ｉ＋
ｊ＋ｋ＝１、０≦ｉ≦１、０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１）で
表される３−５族化合物半導体からなる発光層、及び一
般式Ｉｎm Ｇａn Ａｌo Ｎ（ただし、ｍ＋ｎ＋ｏ＝１、
０≦ｍ＜１、０≦ｎ≦１、０≦ｏ＜１）で表される３−
５族化合物半導体からなるｐ型にドープされてなるｐ型
層を、この順に接して又は他の層を介して配置された積
層構造からなる３−５族化合物半導体であって、該下地
層のキャリア濃度が該ｎ型層よりも低い発光素子用３−
５族化合物半導体が挙げられる。
は、基板、一般式Ｇａa Ａｌb Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝
１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表され１０００℃以下
の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Ｉｎc Ｇａ
d Ａｌe Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｃ＜１、０
≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）で表され１０００℃を超える温
度で成長させてなる３−５族化合物半導体からなる下地
層、一般式Ｉｎf Ｇａg Ａｌh Ｎ（ただし、ｆ＋ｇ＋ｈ
＝１、０≦ｆ＜１、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１）で表され
る３−５族化合物半導体からなるｎ型にドープされてな
るｎ型層、一般式Ｉｎi Ｇａj Ａｌk Ｎ（ただし、ｉ＋
ｊ＋ｋ＝１、０≦ｉ≦１、０≦ｊ≦１、０≦ｋ≦１）で
表される３−５族化合物半導体からなる発光層、及び一
般式Ｉｎm Ｇａn Ａｌo Ｎ（ただし、ｍ＋ｎ＋ｏ＝１、
０≦ｍ＜１、０≦ｎ≦１、０≦ｏ＜１）で表される３−
５族化合物半導体からなるｐ型にドープされてなるｐ型
層を、この順に接して又は他の層を介して配置された積
層構造からなる３−５族化合物半導体であって、該下地
層のキャリア濃度が該ｎ型層よりも低い発光素子用３−
５族化合物半導体が挙げられる。
【００１０】また、例えばバッファ層を成長した後、キ
ャリア濃度の高いｎ型層を成長し、さらに下地層を成長
させ、再びキャリア濃度の高いｎ型層を成長するなどの
構造も可能である。
ャリア濃度の高いｎ型層を成長し、さらに下地層を成長
させ、再びキャリア濃度の高いｎ型層を成長するなどの
構造も可能である。
【００１１】本発明の３−５族化合物半導体において
は、発光層の好ましい厚みは５Å以上５００Å以下であ
り、より好ましい厚みの範囲は５Å以上９０Å以下であ
る。発光層の厚みが５Åより小さい場合、発光効率が十
分でなくなる。また５００Åより大きい場合、欠陥が発
生し、やはり発光効率が十分でなくなる。また発光層の
厚みを小さくすることで、電荷を高密度に発光層に閉じ
込めることができるため、発光効率を向上させることが
できる。
は、発光層の好ましい厚みは５Å以上５００Å以下であ
り、より好ましい厚みの範囲は５Å以上９０Å以下であ
る。発光層の厚みが５Åより小さい場合、発光効率が十
分でなくなる。また５００Åより大きい場合、欠陥が発
生し、やはり発光効率が十分でなくなる。また発光層の
厚みを小さくすることで、電荷を高密度に発光層に閉じ
込めることができるため、発光効率を向上させることが
できる。
【００１２】かかる３−５族化合物半導体において良好
な電流注入特性を得るためには、ｎ型層のキャリア濃度
は５×１０17ｃｍ-3以上であることが好ましい。さらに
好ましくは１×１０18ｃｍ-3以上である。
な電流注入特性を得るためには、ｎ型層のキャリア濃度
は５×１０17ｃｍ-3以上であることが好ましい。さらに
好ましくは１×１０18ｃｍ-3以上である。
【００１３】また下地層のキャリア濃度は１×１０17ｃ
ｍ-3以下であることが好ましく、さらに好ましくは５×
１０16ｃｍ-3以下である。特にドープしないことも可能
である。
ｍ-3以下であることが好ましく、さらに好ましくは５×
１０16ｃｍ-3以下である。特にドープしないことも可能
である。
【００１４】下地層の成長温度は１０００℃より高く１
２００℃以下の温度が好ましく、さらに好ましくは１０
２０℃以上１１５０℃以下である。成長温度が１０００
℃以下か又は１２００℃より高いと、得られる結晶性が
悪く、その上に積層する層の結晶性が低下し、該化合物
半導体を用いて発光素子とした場合、発光効率が十分で
ない。
２００℃以下の温度が好ましく、さらに好ましくは１０
２０℃以上１１５０℃以下である。成長温度が１０００
℃以下か又は１２００℃より高いと、得られる結晶性が
悪く、その上に積層する層の結晶性が低下し、該化合物
半導体を用いて発光素子とした場合、発光効率が十分で
ない。
【００１５】下地層の厚みは１００Å以上１０μｍ以下
が好ましい。さらに好ましくは１０００Å以上５μｍ以
下である。厚みが１００Åより小さいと、その上に積層
する層の結晶性を向上させる効果が十分に得られない。
また厚みが１０μｍより大きいと歪みによって結晶にク
ラックが発生するため、該化合物半導体を用いて発光素
子とした場合、発光効率が十分でなくなる。
が好ましい。さらに好ましくは１０００Å以上５μｍ以
下である。厚みが１００Åより小さいと、その上に積層
する層の結晶性を向上させる効果が十分に得られない。
また厚みが１０μｍより大きいと歪みによって結晶にク
ラックが発生するため、該化合物半導体を用いて発光素
子とした場合、発光効率が十分でなくなる。
【００１６】本発明の発光素子は、本発明の発光素子用
３−５族化合物半導体を用いてなるものである。具体的
には、本発明の発光素子としては、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される化合物半導体の積層構
造であって、該積層構造中、発光層がこれよりバンドギ
ャップの大きな２つの層で接するいわゆる量子井戸構造
を形成し、さらに該量子井戸構造がｎ型層とｐ型層で挟
まれたものが挙げられる。以下、発光層に接する層をバ
リア層と記すことがある。バリア層自身がｎ型又はｐ型
にドーピングされていてもよい。
３−５族化合物半導体を用いてなるものである。具体的
には、本発明の発光素子としては、一般式Ｉｎx Ｇａy
Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される化合物半導体の積層構
造であって、該積層構造中、発光層がこれよりバンドギ
ャップの大きな２つの層で接するいわゆる量子井戸構造
を形成し、さらに該量子井戸構造がｎ型層とｐ型層で挟
まれたものが挙げられる。以下、発光層に接する層をバ
リア層と記すことがある。バリア層自身がｎ型又はｐ型
にドーピングされていてもよい。
【００１７】量子井戸構造は、電荷を発光層に閉じこ
め、この層での再結合確率を高めることができるため特
に重要である。電荷を有効に閉じこめるために発光層の
両側に接する２つの層のバンドギャップは発光層より
０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。さらに好ましく
は０．３ｅＶ以上である。
め、この層での再結合確率を高めることができるため特
に重要である。電荷を有効に閉じこめるために発光層の
両側に接する２つの層のバンドギャップは発光層より
０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。さらに好ましく
は０．３ｅＶ以上である。
【００１８】ところで発光素子の発光機構は２つに大別
できる。一つは注入された電子と正孔がバンドギャップ
中に不純物によって形成された準位を介して再結合する
機構で、一般に不純物発光と呼ばれる。もう一方は注入
された電子と正孔が不純物による準位を介さず再結合す
るもので、この場合バンドギャップにほぼ対応した波長
での発光が得られる。これはバンド端発光と呼ばれる。
ここで、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表
される化合物半導体において、ｘの値を指してＩｎＮ混
晶比がｘであると記すことがある。ｙ、ｚの値について
も同様にして、それぞれＧａＮ混晶比、ＡｌＮ混晶比の
表現で記すことがある。
できる。一つは注入された電子と正孔がバンドギャップ
中に不純物によって形成された準位を介して再結合する
機構で、一般に不純物発光と呼ばれる。もう一方は注入
された電子と正孔が不純物による準位を介さず再結合す
るもので、この場合バンドギャップにほぼ対応した波長
での発光が得られる。これはバンド端発光と呼ばれる。
ここで、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表
される化合物半導体において、ｘの値を指してＩｎＮ混
晶比がｘであると記すことがある。ｙ、ｚの値について
も同様にして、それぞれＧａＮ混晶比、ＡｌＮ混晶比の
表現で記すことがある。
【００１９】不純物発光の場合、発光波長は発光層の３
族元素の組成と不純物元素により決まる。この場合、発
光層におけるＩｎＮ混晶比は５％以上が好ましい。Ｉｎ
Ｎ混晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど
紫外線であり、十分な明るさを感じることができない。
ＩｎＮ混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発
光波長を紫から青、緑へと調整できる。
族元素の組成と不純物元素により決まる。この場合、発
光層におけるＩｎＮ混晶比は５％以上が好ましい。Ｉｎ
Ｎ混晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど
紫外線であり、十分な明るさを感じることができない。
ＩｎＮ混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発
光波長を紫から青、緑へと調整できる。
【００２０】不純物発光に適した不純物としては、２族
元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。
とくにＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０18
〜１０22ｃｍ-3が好ましい。発光層にはこれらの２族元
素とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓ
ｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０18〜１０22ｃｍ-3で
ある。
元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。
とくにＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０18
〜１０22ｃｍ-3が好ましい。発光層にはこれらの２族元
素とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓ
ｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０18〜１０22ｃｍ-3で
ある。
【００２１】不純物発光の場合、一般に発光スペクトル
がブロードになり、また注入電荷量が増すにつれて発光
スペクトルがシフトする場合がある。このため、高い色
純度が要求される場合や狭い波長範囲に発光パワーを集
中させることが必要な場合、バンド端発光を利用する方
が有利である。バンド端発光による発光素子を実現する
ためには、発光層に含まれる不純物の量を低く抑えなけ
ればならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及
びＺｎの各元素について、濃度が１０19ｃｍ-3以下が好
ましい。より好ましくは１０18ｃｍ-3以下である。
がブロードになり、また注入電荷量が増すにつれて発光
スペクトルがシフトする場合がある。このため、高い色
純度が要求される場合や狭い波長範囲に発光パワーを集
中させることが必要な場合、バンド端発光を利用する方
が有利である。バンド端発光による発光素子を実現する
ためには、発光層に含まれる不純物の量を低く抑えなけ
ればならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及
びＺｎの各元素について、濃度が１０19ｃｍ-3以下が好
ましい。より好ましくは１０18ｃｍ-3以下である。
【００２２】バンド端発光の場合、発光色は発光層の３
族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、Ｉｎ
Ｎ混晶比は１０％以上が好ましい。ＩｎＮ混晶比が１０
％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であ
り、十分な明るさを感じることができない。ＩｎＮ混晶
比が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫
から青、緑へと調整できる。
族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、Ｉｎ
Ｎ混晶比は１０％以上が好ましい。ＩｎＮ混晶比が１０
％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であ
り、十分な明るさを感じることができない。ＩｎＮ混晶
比が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫
から青、緑へと調整できる。
【００２３】発光層がＡｌを含む場合、Ｏ等の不純物を
取り込みやすく、発光効率が下がることがある。このよ
うな場合には、発光層としてはＡｌを含まない一般式Ｉ
ｎi'Ｇａj'Ｎ（ただし、ｉ’＋ｊ’= １、０＜ｉ’≦
１、０≦ｊ’＜１）で表されるものを利用することがで
きる。
取り込みやすく、発光効率が下がることがある。このよ
うな場合には、発光層としてはＡｌを含まない一般式Ｉ
ｎi'Ｇａj'Ｎ（ただし、ｉ’＋ｊ’= １、０＜ｉ’≦
１、０≦ｊ’＜１）で表されるものを利用することがで
きる。
【００２４】このＡｌを含まない発光層よりも下の層
は、一般式Ｇａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＝１、０≦
ｕ≦１、０≦ｖ≦１）で表される３−５族化合物半導体
よりなる層であることが好ましい。Ｉｎを含む混晶はそ
の分解温度が低いため通常８５０℃以下の温度で成長が
行われる。それに対し、Ｇａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋
ｖ＝１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１）は分解温度が高く、
１０００℃以上の高温で成長できるため、得られる結晶
の品質がよい。従ってＡｌを含まない発光層よりも下の
層としてはＧａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＝１、０≦
ｕ≦１、０≦ｖ≦１）が好ましい。
は、一般式Ｇａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＝１、０≦
ｕ≦１、０≦ｖ≦１）で表される３−５族化合物半導体
よりなる層であることが好ましい。Ｉｎを含む混晶はそ
の分解温度が低いため通常８５０℃以下の温度で成長が
行われる。それに対し、Ｇａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋
ｖ＝１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１）は分解温度が高く、
１０００℃以上の高温で成長できるため、得られる結晶
の品質がよい。従ってＡｌを含まない発光層よりも下の
層としてはＧａu Ａｌv Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＝１、０≦
ｕ≦１、０≦ｖ≦１）が好ましい。
【００２５】該３−５族化合物半導体の格子定数は、混
晶比により大きく変化するため、層と層の間に格子定数
に大きな差を生じる場合がある。その場合、格子不整合
による歪みの大きさに応じて層の厚みを小さくしなけれ
ばならない。好ましい厚みの範囲は歪みの大きさに依存
する。前記Ｇａu Ａｌv Ｎ上にＩｎＮ混晶比が１０％以
上の３−５族化合物半導体よりなる発光層を積層する場
合、発光層の好ましい厚みは５Å以上５００Å以下であ
る。発光層の厚みが５Åより小さい場合、発光効率が十
分でなくなる。また５００Åより大きい場合、欠陥が発
生し、やはり発光効率が十分でなくなる。より好ましい
厚みの範囲は５Å以上９０Å以下である。
晶比により大きく変化するため、層と層の間に格子定数
に大きな差を生じる場合がある。その場合、格子不整合
による歪みの大きさに応じて層の厚みを小さくしなけれ
ばならない。好ましい厚みの範囲は歪みの大きさに依存
する。前記Ｇａu Ａｌv Ｎ上にＩｎＮ混晶比が１０％以
上の３−５族化合物半導体よりなる発光層を積層する場
合、発光層の好ましい厚みは５Å以上５００Å以下であ
る。発光層の厚みが５Åより小さい場合、発光効率が十
分でなくなる。また５００Åより大きい場合、欠陥が発
生し、やはり発光効率が十分でなくなる。より好ましい
厚みの範囲は５Å以上９０Å以下である。
【００２６】また発光層の厚みを小さくすることで、電
荷を高密度に発光層に閉じ込めることができるため、発
光効率を向上させることができる。このため、格子定数
の差が小さい場合でも、発光層の厚みは上記の例と同様
にすることが好ましい。
荷を高密度に発光層に閉じ込めることができるため、発
光効率を向上させることができる。このため、格子定数
の差が小さい場合でも、発光層の厚みは上記の例と同様
にすることが好ましい。
【００２７】本発明の３−５族化合物半導体のヘテロエ
ピタキシャル結晶成長用基板としては、サファイア、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＮＧＯ（ＮｄＧａ
Ｏ3 ）、スピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）等が挙げられ、と
くにサファイアは透明であり、また大面積の高品質の結
晶が得られるため、好ましい。
ピタキシャル結晶成長用基板としては、サファイア、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＮＧＯ（ＮｄＧａ
Ｏ3 ）、スピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）等が挙げられ、と
くにサファイアは透明であり、また大面積の高品質の結
晶が得られるため、好ましい。
【００２８】該３−５族化合物半導体をサファイア、Ｓ
ｉ等の基板上に成長させる際に、一般式Ａｌa Ｇａb Ｎ
（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表
されるバッファ層を介して成長することで良質な結晶が
得られる。かかるバッファ層は好ましくは５００℃以上
１０００℃以下の温度で成長させる。
ｉ等の基板上に成長させる際に、一般式Ａｌa Ｇａb Ｎ
（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表
されるバッファ層を介して成長することで良質な結晶が
得られる。かかるバッファ層は好ましくは５００℃以上
１０００℃以下の温度で成長させる。
【００２９】本発明の化合物半導体においては、本発明
の目的を損なわない範囲で、ｎ型層と発光層の間に不純
物濃度の低い、一般式Ｇａp Ａｌq Ｎ（ただし、ｐ＋ｑ
＝１、０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１）で表される３−５族化
合物半導体からなる中間層を積層することも可能であ
る。
の目的を損なわない範囲で、ｎ型層と発光層の間に不純
物濃度の低い、一般式Ｇａp Ａｌq Ｎ（ただし、ｐ＋ｑ
＝１、０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１）で表される３−５族化
合物半導体からなる中間層を積層することも可能であ
る。
【００３０】その場合、中間層の厚みは、好ましくは１
μｍ以下であり、さらに好ましくは、５０００Å以下で
ある。厚みが１μｍより大きい場合、電気的特性を低下
させるので好ましくない。
μｍ以下であり、さらに好ましくは、５０００Å以下で
ある。厚みが１μｍより大きい場合、電気的特性を低下
させるので好ましくない。
【００３１】本発明の化合物半導体においては、熱的安
定性を高めるために、発光層の次に一般式Ｉｎr Ｇａs
Ａｌt Ｎ（ただし、ｒ＋ｓ＋ｔ＝１、０≦ｒ≦０．１、
０≦ｓ≦１、０．０５≦ｔ≦１）で表される３−５族化
合物半導体からなる保護層を積層させることも可能であ
る。保護層に十分な保護機能をもたせるためには、保護
層のＩｎＮの混晶比は１０％以下、ＡｌＮの混晶比は５
％以上が好ましい。より好ましくはＩｎＮ混晶比が５％
以下、ＡｌＮ混晶比が１０％以上である。
定性を高めるために、発光層の次に一般式Ｉｎr Ｇａs
Ａｌt Ｎ（ただし、ｒ＋ｓ＋ｔ＝１、０≦ｒ≦０．１、
０≦ｓ≦１、０．０５≦ｔ≦１）で表される３−５族化
合物半導体からなる保護層を積層させることも可能であ
る。保護層に十分な保護機能をもたせるためには、保護
層のＩｎＮの混晶比は１０％以下、ＡｌＮの混晶比は５
％以上が好ましい。より好ましくはＩｎＮ混晶比が５％
以下、ＡｌＮ混晶比が１０％以上である。
【００３２】また保護層に十分な保護機能を持たせるた
めには、その厚みは１０Å以上１μｍ以下が好ましい。
保護層の厚みが１０Åより小さいと十分な効果が得られ
ない。また１μｍより大きい場合には発光効率が減少す
るので好ましくない。より好ましくは、５０Å以上５０
００Å以下である。
めには、その厚みは１０Å以上１μｍ以下が好ましい。
保護層の厚みが１０Åより小さいと十分な効果が得られ
ない。また１μｍより大きい場合には発光効率が減少す
るので好ましくない。より好ましくは、５０Å以上５０
００Å以下である。
【００３３】３−５族化合物半導体の結晶品質は、Ｘ線
回折における回折ピークのロッキングカーブ測定によっ
て評価できる。ここでロッキングカーブとは結晶に一定
方向から単色Ｘ線をあて、目的の回折ピーク付近で結晶
を回転させて得られるＸ線の回折強度分布曲線のことで
ある。結晶方位のそろった高品質な単結晶であればロッ
キングカーブの半値幅が狭くシャープなスペクトルが得
られる。
回折における回折ピークのロッキングカーブ測定によっ
て評価できる。ここでロッキングカーブとは結晶に一定
方向から単色Ｘ線をあて、目的の回折ピーク付近で結晶
を回転させて得られるＸ線の回折強度分布曲線のことで
ある。結晶方位のそろった高品質な単結晶であればロッ
キングカーブの半値幅が狭くシャープなスペクトルが得
られる。
【００３４】またエッチング時に生じるエッチングピッ
トによっても結晶品質の評価が可能である。３−５族化
合物半導体は２００℃以上に熱した硫リン酸（硫酸とリ
ン酸の混合物）に浸すことによってエッチングされる。
結晶中に転位等の結晶欠陥が存在すると、その部分でエ
ッチング速度が大きくなるため、エッチング中に穴が形
成されることとなる。この穴がエッチングピットと呼ば
れる。つまり、エッチング時に発生するエッチングピッ
トの数が少なければ欠陥の少ない高品質な結晶であると
いえる。
トによっても結晶品質の評価が可能である。３−５族化
合物半導体は２００℃以上に熱した硫リン酸（硫酸とリ
ン酸の混合物）に浸すことによってエッチングされる。
結晶中に転位等の結晶欠陥が存在すると、その部分でエ
ッチング速度が大きくなるため、エッチング中に穴が形
成されることとなる。この穴がエッチングピットと呼ば
れる。つまり、エッチング時に発生するエッチングピッ
トの数が少なければ欠陥の少ない高品質な結晶であると
いえる。
【００３５】本発明の半導体を用いた発光素子の構造の
例を図１に示す。この発光素子の構造の例においては、
基板１の上にバッファ層２、下地層である層３をこの順
に形成する。さらに、発光層５の両側に発光層５よりも
大きなバンドギャップを持つ層４と層６を形成し、ｎ型
の導電性を持つ層４とｐ型の導電性を持つ層７に形成さ
れた電極から電圧を加えることで電流が流れ、層５で発
光する。
例を図１に示す。この発光素子の構造の例においては、
基板１の上にバッファ層２、下地層である層３をこの順
に形成する。さらに、発光層５の両側に発光層５よりも
大きなバンドギャップを持つ層４と層６を形成し、ｎ型
の導電性を持つ層４とｐ型の導電性を持つ層７に形成さ
れた電極から電圧を加えることで電流が流れ、層５で発
光する。
【００３６】図１は単一の量子井戸層を発光層とした例
であるが、発光層として機能する層は複数の層からなる
層であってもよい。具体的に複数の層からなる層が発光
層として機能する例としては、２つ以上の発光層がこれ
よりバンドギャップの大きい層と積層されている構造が
挙げられる。
であるが、発光層として機能する層は複数の層からなる
層であってもよい。具体的に複数の層からなる層が発光
層として機能する例としては、２つ以上の発光層がこれ
よりバンドギャップの大きい層と積層されている構造が
挙げられる。
【００３７】本発明に係る３−５族化合物半導体の製造
方法としては、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥと
記すことがある。）法、分子線エピタキシー（以下、Ｍ
ＢＥと記すことがある。）法、ハイドライド気相成長
（以下、ＨＶＰＥと記すことがある。）法などが挙げら
れる。なお、ＭＢＥ法を用いる場合、窒素原料として
は、窒素ガス、アンモニア、及びその他の窒素化合物を
気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピタ
キシー（以下、ＧＳＭＢＥと記すことがある。）法が一
般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的に
不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいことが
ある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料を
励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取り
込み効率を上げることができる。
方法としては、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥと
記すことがある。）法、分子線エピタキシー（以下、Ｍ
ＢＥと記すことがある。）法、ハイドライド気相成長
（以下、ＨＶＰＥと記すことがある。）法などが挙げら
れる。なお、ＭＢＥ法を用いる場合、窒素原料として
は、窒素ガス、アンモニア、及びその他の窒素化合物を
気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピタ
キシー（以下、ＧＳＭＢＥと記すことがある。）法が一
般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的に
不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいことが
ある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料を
励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取り
込み効率を上げることができる。
【００３８】ＭＯＶＰＥ法の場合、以下のような原料を
用いることができる。即ち、３族原料としては、トリメ
チルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下「ＴＭＧ」と記
すことがある。］、トリエチルガリウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｇａ、以下「ＴＥＧ」と記すことがある。］等の一般
式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ 2 、Ｒ3 、は低級
アルキル基を示す。）で表されるトリアルキルガリウ
ム；トリメチルアルミニウム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］、ト
リエチルアルミニウム［（Ｃ2 Ｈ 5 ）3 Ａｌ、以下「Ｔ
ＥＡ」と記すことがある。］、トリイソブチルアルミニ
ウム［（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ａｌ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ
3 Ａｌ（ここでＲ1 、Ｒ2、Ｒ3 、は低級アルキル基を
示す。）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメ
チルアミンアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 ］；トリ
メチルインジウム［（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、 以下「ＴＭ
Ｉ」と記すことがある。］、トリエチルインジウム
［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ
（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルインジウム等が挙げられ
る。これらは単独又は混合して用いられる。
用いることができる。即ち、３族原料としては、トリメ
チルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下「ＴＭＧ」と記
すことがある。］、トリエチルガリウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｇａ、以下「ＴＥＧ」と記すことがある。］等の一般
式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ 2 、Ｒ3 、は低級
アルキル基を示す。）で表されるトリアルキルガリウ
ム；トリメチルアルミニウム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］、ト
リエチルアルミニウム［（Ｃ2 Ｈ 5 ）3 Ａｌ、以下「Ｔ
ＥＡ」と記すことがある。］、トリイソブチルアルミニ
ウム［（ｉ−Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ａｌ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ
3 Ａｌ（ここでＲ1 、Ｒ2、Ｒ3 、は低級アルキル基を
示す。）で表されるトリアルキルアルミニウム；トリメ
チルアミンアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 ］；トリ
メチルインジウム［（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、 以下「ＴＭ
Ｉ」と記すことがある。］、トリエチルインジウム
［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ
（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、は低級アルキル基を示
す。）で表されるトリアルキルインジウム等が挙げられ
る。これらは単独又は混合して用いられる。
【００３９】次に５族原料としては、アンモニア、ヒド
ラジン、メチルヒドラジン、１，１−ジメチルヒドラジ
ン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミン、
エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独又は
混合して用いられる。これらの原料のうち、アンモニア
とヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないため、半導
体中への炭素の汚染が少なく好適である。
ラジン、メチルヒドラジン、１，１−ジメチルヒドラジ
ン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミン、
エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独又は
混合して用いられる。これらの原料のうち、アンモニア
とヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないため、半導
体中への炭素の汚染が少なく好適である。
【００４０】該３−５族化合物半導体のｎ型ドーパント
としては、４族元素と６族元素が好ましい。具体的には
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅが挙げられるが、この中では
低抵抗のｎ型がつくりやすく、原料純度の高いものが得
られるＳｉが好ましい。Ｓｉドーパントの原料として
は、シラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）など
が好適である。
としては、４族元素と６族元素が好ましい。具体的には
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅが挙げられるが、この中では
低抵抗のｎ型がつくりやすく、原料純度の高いものが得
られるＳｉが好ましい。Ｓｉドーパントの原料として
は、シラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）など
が好適である。
【００４１】該３−５族化合物半導体のｐ型ドーパント
としては、２族元素が好ましい。具体的にはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂｅが挙げられるが、このなかでは低
抵抗のｐ型がつくりやすいＭｇが好ましい。
としては、２族元素が好ましい。具体的にはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂｅが挙げられるが、このなかでは低
抵抗のｐ型がつくりやすいＭｇが好ましい。
【００４２】Ｍｇドーパントの原料としては、ビスシク
ロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペン
タジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジ
エニルマグネシウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム等の一般式（ＲＣ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ
（ただし、Ｒは水素原子又は炭素原子数１以上４以下の
低級アルキル基を示す。）で表される有機金属化合物が
適当な蒸気圧を有するために好適である。
ロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペン
タジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム、ビス−ｎ−プロピルシクロペンタジ
エニルマグネシウム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム等の一般式（ＲＣ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ
（ただし、Ｒは水素原子又は炭素原子数１以上４以下の
低級アルキル基を示す。）で表される有機金属化合物が
適当な蒸気圧を有するために好適である。
【００４３】
【実施例】以下実施例により本発明を詳しく説明するが
本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】実施例１ ３−５族化合物半導体は、ＭＯＶＰＥ法により作製し
た。基板はその基板面がＣ面であるサファイアを鏡面研
磨したものを有機洗浄して用いた。成長はまず、バッフ
ァ層として５５０℃でＴＭＧとアンモニアによりＧａＮ
を５００Å成膜した後、ＴＭＧとアンモニアを用いて１
１００℃でノンドープのＧａＮを１．５μｍの厚みで成
長し、その後さらにドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を用いて１１００℃でＳｉをドープしたＧａＮを
３μｍの厚みで成膜した。このようにして得られた試料
のＸ線回折による（０００２）面のロッキングカーブを
測定したところその半値幅は５．６分であった。この半
値幅は、ノンドープの試料とほぼ同等の値であり、Ｓｉ
のドーピングによる結晶性の低下は生じていないことが
わかる。
た。基板はその基板面がＣ面であるサファイアを鏡面研
磨したものを有機洗浄して用いた。成長はまず、バッフ
ァ層として５５０℃でＴＭＧとアンモニアによりＧａＮ
を５００Å成膜した後、ＴＭＧとアンモニアを用いて１
１００℃でノンドープのＧａＮを１．５μｍの厚みで成
長し、その後さらにドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を用いて１１００℃でＳｉをドープしたＧａＮを
３μｍの厚みで成膜した。このようにして得られた試料
のＸ線回折による（０００２）面のロッキングカーブを
測定したところその半値幅は５．６分であった。この半
値幅は、ノンドープの試料とほぼ同等の値であり、Ｓｉ
のドーピングによる結晶性の低下は生じていないことが
わかる。
【００４５】比較例１ バッファ層成長後にノンドープ層を成長しないことを除
いては実施例１と同様に成長を行い、同様にＸ線回折に
よる（０００２）面のロッキングカーブを測定したとこ
ろその半値幅は８．０分であり、結晶性の低下が見られ
た。
いては実施例１と同様に成長を行い、同様にＸ線回折に
よる（０００２）面のロッキングカーブを測定したとこ
ろその半値幅は８．０分であり、結晶性の低下が見られ
た。
【００４６】実施例２ 実施例１と同様に５００ÅのＧａＮバッファ層を成膜し
た後、ＴＭＧとアンモニアを用いて１１００℃でノンド
ープのＧａＮを３．０μｍの厚みで成長し、その後さら
にドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて１１０
０℃でＳｉをドープしたＧａＮを１μｍの厚みで成膜し
た。このようにして得られた試料を２４０℃の硫リン酸
（硫酸：リン酸＝４：１）に５分間浸した。その結果発
生したエッチングピットは１ｍｍ2 当たり３個以下であ
った。
た後、ＴＭＧとアンモニアを用いて１１００℃でノンド
ープのＧａＮを３．０μｍの厚みで成長し、その後さら
にドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて１１０
０℃でＳｉをドープしたＧａＮを１μｍの厚みで成膜し
た。このようにして得られた試料を２４０℃の硫リン酸
（硫酸：リン酸＝４：１）に５分間浸した。その結果発
生したエッチングピットは１ｍｍ2 当たり３個以下であ
った。
【００４７】比較例２ 実施例１と同様に５００ÅのＧａＮバッファ層を成長し
た後、直接ＳｉをドープしたＧａＮを３．０μｍの厚み
で成長した。このようにして得られた試料を実施例２と
同様に２４０℃の硫リン酸に５分間浸したところ、発生
したエッチングピットは１ｍｍ2 当たり１２００個程度
であった。
た後、直接ＳｉをドープしたＧａＮを３．０μｍの厚み
で成長した。このようにして得られた試料を実施例２と
同様に２４０℃の硫リン酸に５分間浸したところ、発生
したエッチングピットは１ｍｍ2 当たり１２００個程度
であった。
【００４８】実施例３ 実施例１と同様に５００ÅのＧａＮバッファ層を成長し
た後、直接ＳｉをドープしたＧａＮを３．０μｍの厚み
で成長し、その後ノンドープのＧａＮを１μｍ成長し、
更にＳｉをドープしたＧａＮを１．０μｍの厚みで成長
した。このようにして得られた試料を実施例２と同様に
２４０℃の硫リン酸に５分間浸したところ、発生したエ
ッチングピットは１ｍｍ2 当たり３個以下であった。
た後、直接ＳｉをドープしたＧａＮを３．０μｍの厚み
で成長し、その後ノンドープのＧａＮを１μｍ成長し、
更にＳｉをドープしたＧａＮを１．０μｍの厚みで成長
した。このようにして得られた試料を実施例２と同様に
２４０℃の硫リン酸に５分間浸したところ、発生したエ
ッチングピットは１ｍｍ2 当たり３個以下であった。
【００４９】実施例４ 実施例１と同様にノンドープＧａＮ層の上にＳｉドープ
ＧａＮ層を成長し、更に１５００Åの厚みのノンドープ
ＧａＮ層を成長した後、キャリアガスを水素から窒素に
変え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、ＴＥＡを用いて、Ｉｎ0.3 Ｇａ
0.7 Ｎを７０秒間、Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎを１０分間成長
した。同一の条件でより長い時間成長した層の厚みから
求めたＩｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎの成長速度は約３３Å／分、
Ｇａ0.8Ａｌ0.2 Ｎの成長速度は約２５Å／分であり、
従ってこれらの層の厚みは各々約４０Å、及び約２５０
Åであった。 次に、温度を１１００℃に昇温し、ＴＭ
Ｇ、アンモニア及びドーパントとしてビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いてＭｇをド
ープしたＧａＮを５０００Å成長した。成長終了後、基
板を取り出し、窒素中８００℃で２０分間の熱処理を行
なった。
ＧａＮ層を成長し、更に１５００Åの厚みのノンドープ
ＧａＮ層を成長した後、キャリアガスを水素から窒素に
変え、ＴＥＧ、ＴＭＩ、ＴＥＡを用いて、Ｉｎ0.3 Ｇａ
0.7 Ｎを７０秒間、Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎを１０分間成長
した。同一の条件でより長い時間成長した層の厚みから
求めたＩｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎの成長速度は約３３Å／分、
Ｇａ0.8Ａｌ0.2 Ｎの成長速度は約２５Å／分であり、
従ってこれらの層の厚みは各々約４０Å、及び約２５０
Åであった。 次に、温度を１１００℃に昇温し、ＴＭ
Ｇ、アンモニア及びドーパントとしてビスシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いてＭｇをド
ープしたＧａＮを５０００Å成長した。成長終了後、基
板を取り出し、窒素中８００℃で２０分間の熱処理を行
なった。
【００５０】このようにして得られた試料を常法に従
い、電極を形成し、発光素子とした。ｐ電極としてＮｉ
−Ａｕ合金、ｎ電極としてＡｌを用いた。この発光素子
に順方向に２０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長
４６０ｎｍの明瞭な青色発光を示し、輝度は１０５０ｍ
ｃｄであった。
い、電極を形成し、発光素子とした。ｐ電極としてＮｉ
−Ａｕ合金、ｎ電極としてＡｌを用いた。この発光素子
に順方向に２０ｍＡの電流を流したところ、ピーク波長
４６０ｎｍの明瞭な青色発光を示し、輝度は１０５０ｍ
ｃｄであった。
【図１】本発明の発光素子の１例を示す断面図
１．．．基板 ２．．．バッファ層 ３．．．下地層 ４．．．ｎ型層 ５．．．発光層 ６．．．保護層 ７．．．ｐ型層
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ
（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１）で表されるｎ型層、発光層、及びｐ型層を
この順に有する積層構造の３−５族化合物半導体であっ
て、ｎ型層と基板とのあいだに、ｎ型層よりもキャリア
濃度の低い下地層を有することを特徴とする発光素子用
３−５族化合物半導体。 - 【請求項２】 請求項１記載の発光素子用３−５族化合
物半導体において、基板と下地層のあいだにバッファ層
を有することを特徴とする発光素子用３−５族化合物半
導体。 - 【請求項３】 基板、一般式Ｇａa Ａｌb Ｎ（ただし、
ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表され１００
０℃以下の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Ｉ
ｎc Ｇａd Ａｌe Ｎ（ただし、ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｃ
＜１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１）で表され１０００℃を
超える温度で成長させてなる３−５族化合物半導体から
なる下地層、一般式Ｉｎf Ｇａg Ａｌh Ｎ（ただし、ｆ
＋ｇ＋ｈ＝１、０≦ｆ＜１、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１）
で表される３−５族化合物半導体からなるｎ型にドープ
されてなるｎ型層、一般式Ｉｎi Ｇａj Ａｌk Ｎ（ただ
し、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１、０≦ｉ≦１、０≦ｊ≦１、０≦ｋ
≦１）で表される３−５族化合物半導体からなる発光
層、及び一般式Ｉｎm Ｇａn Ａｌo Ｎ（ただし、ｍ＋ｎ
＋ｏ＝１、０≦ｍ＜１、０≦ｎ≦１、０≦ｏ＜１）で表
される３−５族化合物半導体からなるｐ型にドープされ
てなるｐ型層を、この順に接して又は他の層を介して配
置された積層構造からなる３−５族化合物半導体であっ
て、該下地層のキャリア濃度が該ｎ型層よりも低いこと
を特徴とする発光素子用３−５族化合物半導体。 - 【請求項４】 ｎ型層のキャリア濃度が５×１０17ｃｍ
-3以上であり、下地層のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ
-3以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の発光素子用３−５族化合物半導体。 - 【請求項５】 発光層の厚みが５Å以上５００Å以下で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
発光素子用３−５族化合物半導体。 - 【請求項６】 発光層に含まれるＳｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ及びＣｄの各元素の濃度がいずれも１×１０19ｃｍ-3
以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の発光素子用３−５族化合物半導体。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の発光素
子用３−５族化合物半導体を用いてなることを特徴とす
る発光素子。
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|---|---|---|---|
| JP28023295A JPH09129920A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 発光素子用３−５族化合物半導体及び発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP28023295A JPH09129920A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 発光素子用３−５族化合物半導体及び発光素子 |
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2002021604A1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device and optical device including the same |
| JP2002151798A (ja) * | 1997-02-17 | 2002-05-24 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| JP2004047762A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス |
| JP2004047763A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス |
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-
1995
- 1995-10-27 JP JP28023295A patent/JPH09129920A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151798A (ja) * | 1997-02-17 | 2002-05-24 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| JP2000133883A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-12 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| WO2002021604A1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device and optical device including the same |
| US6858882B2 (en) | 2000-09-08 | 2005-02-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device and optical device including the same |
| JP2004047762A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス |
| JP2004047763A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス |
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