JPH09219541A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH09219541A JPH09219541A JP9046202A JP4620297A JPH09219541A JP H09219541 A JPH09219541 A JP H09219541A JP 9046202 A JP9046202 A JP 9046202A JP 4620297 A JP4620297 A JP 4620297A JP H09219541 A JPH09219541 A JP H09219541A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- emitting device
- gaaln
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低動作電流で動作する、信頼性の高い窒化物
半導体系発光素子を提供すること 【解決手段】 基板上に活性層を含むダブルヘテロ接合
を構成するように積層されたＧａＮ系半導体層と、この
ＧａＮ系半導体層上に形成されたＧａＮ系半導体からな
る電流阻止層とを備える窒化物半導体発光素子。
半導体系発光素子を提供すること 【解決手段】 基板上に活性層を含むダブルヘテロ接合
を構成するように積層されたＧａＮ系半導体層と、この
ＧａＮ系半導体層上に形成されたＧａＮ系半導体からな
る電流阻止層とを備える窒化物半導体発光素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短波長域のＬＥＤ
や、半導体レーザ等の半導体発光素子に関し、特に、Ｇ
ａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒素を含む化合物
半導体からなる発光素子に関するものである。
や、半導体レーザ等の半導体発光素子に関し、特に、Ｇ
ａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどの窒素を含む化合物
半導体からなる発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒素を含むIII −Ｖ族化合物半導体の一
つであるＧａＮはバンドギャップが３．４ｅＶと大き
く、また直接遷移型であり、短波長発光素子用材料とし
て期待されているが、短波長発光素子を構成するのに格
子整合する良質な基板が無いことが最大の問題であっ
た。そこで、格子不整合の影響を低減するために様々な
方法が試みられてきた。結晶成長法として気相エピタキ
シャル成長法（ＶＰＥ法）が用いられる場合には、比較
的成長速度が速いので、１００μｍ程度の厚膜成長をさ
せることで基板との界面の歪みを緩和することが試みら
れたが、ひび割れを生ずるために、良質な結晶を成長さ
せることはできなかった。また、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）の場合には成長速度が遅く、厚膜成長
により欠陥を緩和することは不可能であった。便宜上、
格子不整合が１５％程度と大きいサファイア基板上に成
長することが多いが、良質な結晶が得られず、バックグ
ラウンドのキャリア濃度が１０19ｃｍ-3以上と非常に高
い値を示してしまう。そこで、サファイア基板上に成長
する際には、一旦アモルファス状のＡｌＮを成長してか
らＧａＮを成長させたり、あらかじめ基板表面をＮＨ3
により窒化してから成長を行うといった方法が採られ
た。ＡｌＮバッファ層を成長させることにより、バッフ
ァ層を用いない場合に比べ、アンドープの際のキャリア
濃度を１０17ｃｍ-3程度まで低下させることができてい
る。しかし、実用的な素子の実現のためには末だ不十分
な値とはいえなかった。
つであるＧａＮはバンドギャップが３．４ｅＶと大き
く、また直接遷移型であり、短波長発光素子用材料とし
て期待されているが、短波長発光素子を構成するのに格
子整合する良質な基板が無いことが最大の問題であっ
た。そこで、格子不整合の影響を低減するために様々な
方法が試みられてきた。結晶成長法として気相エピタキ
シャル成長法（ＶＰＥ法）が用いられる場合には、比較
的成長速度が速いので、１００μｍ程度の厚膜成長をさ
せることで基板との界面の歪みを緩和することが試みら
れたが、ひび割れを生ずるために、良質な結晶を成長さ
せることはできなかった。また、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）の場合には成長速度が遅く、厚膜成長
により欠陥を緩和することは不可能であった。便宜上、
格子不整合が１５％程度と大きいサファイア基板上に成
長することが多いが、良質な結晶が得られず、バックグ
ラウンドのキャリア濃度が１０19ｃｍ-3以上と非常に高
い値を示してしまう。そこで、サファイア基板上に成長
する際には、一旦アモルファス状のＡｌＮを成長してか
らＧａＮを成長させたり、あらかじめ基板表面をＮＨ3
により窒化してから成長を行うといった方法が採られ
た。ＡｌＮバッファ層を成長させることにより、バッフ
ァ層を用いない場合に比べ、アンドープの際のキャリア
濃度を１０17ｃｍ-3程度まで低下させることができてい
る。しかし、実用的な素子の実現のためには末だ不十分
な値とはいえなかった。
【０００３】また、窒化物半導体については、サフアイ
ヤ、ＳｉＣ、スピネルなどの基板上に成長する六方晶型
結晶が現在のところ、最も良好な結晶とされている。し
かしサファイヤ基板、スピネル基板は導電性が低いため
電極はｐ型、ｎ型とも窒化物半導体表面に形成してい
る。
ヤ、ＳｉＣ、スピネルなどの基板上に成長する六方晶型
結晶が現在のところ、最も良好な結晶とされている。し
かしサファイヤ基板、スピネル基板は導電性が低いため
電極はｐ型、ｎ型とも窒化物半導体表面に形成してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、窒化
物半導体については、サファイヤ基板、スピネル基板を
用いる場合、基板の導電性が低いため電極はｐ型、ｎ型
とも窒化物半導体表面に形成している。このためレーザ
のような高電流注入では表面を電流が多く流れるわゆる
リーク電流が生じ、発光に寄与する電流が少ないため、
発光効率が低く、素子の信頼性も低い。しかしながら従
来の窒化物半導体を用いた発光素子においては、レーザ
を低電流動作をさせるために必要な電流密度を上げる電
流素子構造の実現が困難であった。その理由は、窒化物
半導体は材料としては堅くてもろく、歪みも多く発生す
るため、ＧａＡｓ半導体発光素子に用いられているよう
な、電流狭窄構造、すなわち、溝構造の狭窄層上に堅く
てもろい窒化物半導体からなるコンタクト層を形成する
ことは不可能と考えられていた。
物半導体については、サファイヤ基板、スピネル基板を
用いる場合、基板の導電性が低いため電極はｐ型、ｎ型
とも窒化物半導体表面に形成している。このためレーザ
のような高電流注入では表面を電流が多く流れるわゆる
リーク電流が生じ、発光に寄与する電流が少ないため、
発光効率が低く、素子の信頼性も低い。しかしながら従
来の窒化物半導体を用いた発光素子においては、レーザ
を低電流動作をさせるために必要な電流密度を上げる電
流素子構造の実現が困難であった。その理由は、窒化物
半導体は材料としては堅くてもろく、歪みも多く発生す
るため、ＧａＡｓ半導体発光素子に用いられているよう
な、電流狭窄構造、すなわち、溝構造の狭窄層上に堅く
てもろい窒化物半導体からなるコンタクト層を形成する
ことは不可能と考えられていた。
【０００５】本発明の目的は、ダブルヘテロ構造の窒化
物半導体系発光素子に対しても同じ窒化物半導体材料を
用いることにより、歪みの発生を生ずることなくて狭窄
層である電流阻止層を形成することが可能であるとの知
見に基づき、低動作電流で動作する、信頼性の高い窒化
物半導体系発光素子を提供することにある。
物半導体系発光素子に対しても同じ窒化物半導体材料を
用いることにより、歪みの発生を生ずることなくて狭窄
層である電流阻止層を形成することが可能であるとの知
見に基づき、低動作電流で動作する、信頼性の高い窒化
物半導体系発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、基板上に活性層を含むダブルヘテロ接合を構成する
ように積層されたＧａＮ系半導体層と、このＧａＮ系半
導体層上に形成された例えばＧａＮ系半導体からなる電
流阻止層とを備えることを特徴とするものである。
は、基板上に活性層を含むダブルヘテロ接合を構成する
ように積層されたＧａＮ系半導体層と、このＧａＮ系半
導体層上に形成された例えばＧａＮ系半導体からなる電
流阻止層とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の半導体発光素子は、前記基
板をＭｎＯまたはＭｇＦ2 を含む絶縁基板で構成するこ
とを特徴とするものである。
板をＭｎＯまたはＭｇＦ2 を含む絶縁基板で構成するこ
とを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。図１は本発明の１実施例である半
導体レーザ装置の概略構成図である。ＭｎＯ基板１１上
にｎ−ＧａＡｌＮバッファ層１２、ｎ−ＧａＡｌＮクラ
ッド層１３、アンドープＧａＡｌＮ活性層１４、ｐ−Ｇ
ａＡｌＮクラッド層１５が形成され、その上にｎ−Ｇａ
ＡｌＮ電流阻止層１６、ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層１
７が形成されている。図中の１８、１９はそれぞれｐ側
およびｎ側金属電極である。
いて詳細に説明する。図１は本発明の１実施例である半
導体レーザ装置の概略構成図である。ＭｎＯ基板１１上
にｎ−ＧａＡｌＮバッファ層１２、ｎ−ＧａＡｌＮクラ
ッド層１３、アンドープＧａＡｌＮ活性層１４、ｐ−Ｇ
ａＡｌＮクラッド層１５が形成され、その上にｎ−Ｇａ
ＡｌＮ電流阻止層１６、ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層１
７が形成されている。図中の１８、１９はそれぞれｐ側
およびｎ側金属電極である。
【０００９】この実施例においては、ｎ−ＧａＡｌＮ電
流阻止層１６はｐ−ＧａＡｌＮクラッド層１５あるいは
ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層１７と同じ窒化物半導体材
料により形成されるため、格子不整合による歪みを生ず
ることなく形成できる。
流阻止層１６はｐ−ＧａＡｌＮクラッド層１５あるいは
ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層１７と同じ窒化物半導体材
料により形成されるため、格子不整合による歪みを生ず
ることなく形成できる。
【００１０】図２は本発明の他の実施例である半導体レ
ーザ装置の概略の構成を示す断面である。ＭｇＦ2 基板
２１上にｎ−ＧａＡｌＮバッファ層２２、ｎ−ＧａＡｌ
Ｎクラッド層２３、アンドープＧａＡｌＮ活性層２４、
ｐ−ＧａＡｌＮクラッド層２５が形成され、その上にｎ
−ＧａＡｌＮ電流阻止層２６、ｐ−ＧａＡｌＮコンタク
ト層２７が形成されている。なお、図中の２８、２９は
それぞれｐ側およびｎ側金属電極である。
ーザ装置の概略の構成を示す断面である。ＭｇＦ2 基板
２１上にｎ−ＧａＡｌＮバッファ層２２、ｎ−ＧａＡｌ
Ｎクラッド層２３、アンドープＧａＡｌＮ活性層２４、
ｐ−ＧａＡｌＮクラッド層２５が形成され、その上にｎ
−ＧａＡｌＮ電流阻止層２６、ｐ−ＧａＡｌＮコンタク
ト層２７が形成されている。なお、図中の２８、２９は
それぞれｐ側およびｎ側金属電極である。
【００１１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来困難とされていた窒素を含む化合物半導体からなる発
光素子において同じく窒素を含む化合物半導体により、
電流阻止層を構成することにより電流密度を上げ、低電
流動作を可能とする発光素子が得られる。
来困難とされていた窒素を含む化合物半導体からなる発
光素子において同じく窒素を含む化合物半導体により、
電流阻止層を構成することにより電流密度を上げ、低電
流動作を可能とする発光素子が得られる。
【図１】本発明の１実施例にかかわるレーザ発光素子の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の他の実施例にかかわるレーザ発光素子
の断面図である。
の断面図である。
１１ ＭｎＯ基板 １２ ｎ−ＧａＡｌＮバッファ層 １３ ｎ−ＧａＡｌＮクラッド層 １４ ＧａＡｌＮ活性層 １５ ｐ−クラッド層 １６ ＧａＡｌＮ電流阻止層 １７ ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層 １８ ｐ側金属電極 １９ ｎ側金属電極 ２１ ＭｇＦ2 基板 ２２ ｎ−ＧａＡｌＮバッファ層 ２３ ｎ−ＧａＡｌＮクラッド層 ２４ ＧａＡｌＮ活性層 ２５ ｐ−クラッド層 ２６ ｎ−ＧａＡｌＮ電流阻止層 ２７ ｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層 ２８ ｐ側金属電極 ２９ ｎ側金属電極
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に活性層を含むダブルヘテロ接合
を構成するように積層されたＧａＮ系半導体層と、この
ＧａＮ系半導体層上に形成された電流阻止層とを備える
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記基板は絶縁性であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記基板はＭｎＯまたはＭｇＦ2 である
ことを特徴とする請求項２記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 絶縁基板上に形成されたｎ−ＧａＡｌＮ
バッファ層と、このバッファ層上に形成されたｎ−Ｇａ
ＡｌＮクラッド層と、このクラッド層上に形成されたア
ンドープＧａＡｌＮ活性層と、この活性層上に形成され
たｐ−ＧａＡｌＮクラッド層と、このクラッド層上に形
成されたｎ−ＧａＡｌＮ電流阻止層と、この電流阻止層
上に形成されたｐ−ＧａＡｌＮコンタクト層とを備えた
ことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046202A JPH09219541A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9046202A JPH09219541A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179198A Division JPH0529653A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219541A true JPH09219541A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12740508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9046202A Pending JPH09219541A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219541A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000036616A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| EP1041650A3 (en) * | 1999-03-31 | 2001-10-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9046202A patent/JPH09219541A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000036616A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-02 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| EP1041650A3 (en) * | 1999-03-31 | 2001-10-10 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device |
| US6452214B2 (en) | 1999-03-31 | 2002-09-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device having a light emission output of high light intensity |
| US6762070B2 (en) | 1999-03-31 | 2004-07-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method of manufacturing group III nitride compound semiconductor light emitting device having a light emission output of high light intensity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3688843B2 (ja) | 窒化物系半導体素子の製造方法 | |
| US6829273B2 (en) | Nitride semiconductor layer structure and a nitride semiconductor laser incorporating a portion of same | |
| US6920166B2 (en) | Thin film deposition method of nitride semiconductor and nitride semiconductor light emitting device | |
| EP1014455B1 (en) | Nitride semiconductor device | |
| JP3470623B2 (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| US20020110172A1 (en) | Efficiency GaN-based light emitting devices | |
| US7485902B2 (en) | Nitride-based semiconductor light-emitting device | |
| JPH1126883A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2000232238A (ja) | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2000244070A (ja) | 半導体装置および半導体発光素子 | |
| US6462354B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor light emitting device | |
| JP2004047764A (ja) | 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 | |
| JPH09148678A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JPH10261838A (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及び半導体レーザ光源装置 | |
| JP2000150959A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| EP0973207A2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2003273469A (ja) | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 | |
| JP2000208875A (ja) | 多重量子井戸構造半導体発光素子 | |
| JPH07176826A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 | |
| JPH11191639A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2003086903A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP3763701B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子 | |
| KR20020077194A (ko) | 질화물반도체소자 | |
| JPH11224972A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3543628B2 (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法および半導体発光素子の製造方法 |