JPH1012922A - ３族窒化物半導体発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３族窒化物化合物半導体を用いた発光素子の発
光効率の向上。 【解決手段】発光層５は、膜厚約50ÅのAl_0.05Ga_0.95N
から成る６層のバリア層５１と膜厚約50ÅのIn_0.2Ga_0.8
N から成る５層の井戸層５２とが交互に積層された多重
量子井戸構造で、全膜厚約0.055 μｍである。又、井戸
層５２には、亜鉛とシリコンが、それぞれ、5 ×10¹⁸/c
m³の濃度に添加されている。発光層を歪超格子で構成し
たため発光強度が増加した。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は青色、緑色発光の効
率を向上させた３族窒化物半導体を用いた発光素子に関
する。 【０００２】 【従来技術】従来、発光層に３族窒化物半導体から成る
量子井戸構造の青色発光素子が提案されている（特開平
６−２６８２５７号公報）。この素子では、発光層をIn
_0.2Ga_0.8N の井戸層とIn_0.04Ga_0.96N のバリア層とから
成る多重量子井戸構造としている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記構造の発光素子は
井戸層とバリア層とを成るべく格子整合を図り、且つ、
成長の基礎となるｎ形GaN 層に対する格子不整合を緩和
する目的で多重量子井戸構造を採用するものである。し
かし、上記の発光素子の発光強度は未だ十分ではなく、
GaN 系の化合物半導体発光素子において、さらに、発光
強度を増加させることが要請されている。 【０００４】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は３族窒化物半導体発光素子
の発光強度を増加させることである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、発光層に３族窒化物半導体を用いた発光素子におい
て、発光層を３族窒化物半導体の歪超格子から成る単一
又は多重の量子井戸構造としたことを特徴とする。 【０００６】又、請求項２の発明は発光層をAl_X2Ga_1-X2
N(0 ＜x2≦1)から成るバリア層とIn_X1Ga_1-X1N(0 ＜x1≦
1)から成る井戸層とを積層させた単一又は多重の量子井
戸の超格子で構成したものであり、請求項３の発明はそ
の発光層にアクセプタ不純物又はドナー不純物、又は、
その両方を添加したものであり、請求項４の発明は発光
層の各井戸層にのみアクセプタ不純物とドナー不純物と
を共に添加したものである。さらに、請求項５の発明は
発光層の隣接する井戸層にアクセプタ不純物とドナー不
純物とを交互に添加し、井戸層にアクセプタ不純物、バ
リア層にドナー不純物、又は、井戸層にドナー不純物、
バリア層にアクセプタ不純物、それぞれ、添加したもの
であり、請求項５の発明はアクセプタ不純物を亜鉛、ド
ナー不純物をシリコンとしたことを特徴とし、請求項７
の発明は発光層をアクセプタ不純物が添加されたｐ伝導
型のAl_X3Ga_1-X3N (X2 ≦X3) から成るｐ層と、ドナー不
純物が添加されたｎ伝導型のAl_X4Ga_1-X4N (X2 ≦X4) か
ら成るｎ層とで挟んだことを特徴とする。さらに、請求
項８の発明はｐ層に添加されているアクセプタ不純物を
マグネシウム、ｎ層に添加されているドナー不純物をシ
リコンとしたことである。 【０００７】尚、井戸層とバリア層との間の格子不整合
の程度は、0.4 〜4.8 ％が望ましい。0.4 ％以下である
と歪超格子の性質が利用できないし、4.8 ％以上となる
と転位が多く発生し結晶性が低下するので望ましくな
い。又、井戸層とバリア層の厚さは、１〜20nmが望まし
い。1nm 以下となると成膜が困難となり、20nm以上とな
るとボンドの歪効果が低下し歪超格子の特性を利用する
ことができなくなるので望ましくない。 【０００８】井戸層をIn_X1Ga_1-X1N(0 ＜x1≦1)で構成
し、バリア層をAl_X2Ga_1-X2N(0 ＜x2≦1)で構成した場合
には、望ましいInの組成比x1は、0.03〜0.5 であり、望
ましいAlの組成比x2は、0.03〜0.3 である。それぞれ、
上記の下限値以下であると、歪みが入らないため歪超格
子の効果が発生しないため効果的でなく、上記の上限値
以上となると、ミスフィット転位が多く発生するので望
ましくない。又、井戸層とバリア層の厚さは、上述した
理由により上述した範囲が望ましい。 【０００９】又、発光層に不純物を添加する場合には、
添加するアクセプタ不純物とドナー不純物の濃度は１×
１０¹⁷／cm³ 〜１×１０²⁰／cm³ の範囲が望ましい。１
×１０¹⁷／cm³ 以下であると、発光中心不足により発光
効率が低下し、１×１０²⁰／cm³ 以上となると、結晶性
が悪くなり、又、オージェ効果が発生するので望ましく
ない。 【００１０】 【発明の作用及び効果】本発明は、発光層に３族窒化物
半導体を用いた発光素子において、発光層を３族窒化物
半導体の歪超格子から成る単一又は多重の量子井戸構造
としたために、ボンドの歪効果により転位のない良質な
結晶を得ることができ、発光に寄与する電子とホールの
濃度を増加させることができた結果、発光強度を向上さ
せることができた。又、発光層を、アクセプタ不純物が
添加されたｐ伝導型のAl_X3Ga_1-X3N (X2 ≦X3) から成る
ｐ層と、ドナー不純物が添加されたｎ伝導型のAl_X4Ga
_1-X4N (X2 ≦X4) から成るｎ層とで挟むダブルヘテロ接
合構造とすることで、発光効率を向上させることができ
た。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。 第１実施例 図１は本願実施例の発光素子100 の全体図を示す。発光
素子100 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0.05μｍのAlN バッファ層２が形成さ
れている。 【００１２】そのバッファ層２の上には、順に、膜厚約
4.0 μｍ、電子濃度2 ×10¹⁸/cm³のシリコン(Si)ドープ
GaN から成る高キャリア濃度ｎ⁺ 層３、膜厚約0.5 μｍ
の電子濃度5 ×10¹⁷/cm³のシリコン(Si)ドープのGaN か
ら成るｎ層４、In_0.2Ga_0.8Nの井戸層とAl_0.05Ga_0.95N
のバリア層との多重量子井戸構造の歪超格子から成る総
合厚さ0.055 μｍの発光層５，膜厚約10ｎｍ，ホール濃
度 2×10¹⁷/cm³, マグネシウム（Mg) 濃度 5×10¹⁹/cm³
のAl_0.08Ga_0.92N から成るｐ伝導形のクラッド層７１、
膜厚約35ｎｍ，ホール濃度 3×10¹⁷/cm³ _, マグネシウム
（Mg) 濃度 5×10¹⁹/cm³のGaN から成るｐ伝導形の第１
コンタクト層７２、膜厚約5 ｎｍ，ホール濃度 6×10¹⁷
/cm³ _, マグネシウム（Mg) 濃度 1×10²⁰/cm³のGaN から
成るｐ⁺伝導形の第２コンタクト層７３が形成されてい
る。そして、第２コンタクト層７３の上面全体にNi/Au
の２重層からなる透明電極９が形成されその透明電極９
の隅の部分にNi/Au の２重層からなるボンディングのた
めのパッド１０が形成されている。又、ｎ⁺ 層３上には
Alから成る電極８が形成されている。 【００１３】発光層５の詳細な構成は、図２に示すよう
に、膜厚約50ÅのAl_0.05Ga_0.95N から成る６層のバリア
層５１と膜厚約50ÅのIn_0.2Ga_0.8N から成る５層の井戸
層５２とが交互に積層された多重量子井戸構造で、全膜
厚約0.055 μｍである。又、井戸層５２には、亜鉛とシ
リコンが、それぞれ、5 ×10¹⁸/cm³の濃度に添加されて
いる。 【００１４】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１００
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、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) とシラ
ン(SiH₄)とジエチル亜鉛(Zn(C₂H₅)₂)(以下「DEZ 」と記
す) 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。 【００１５】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とし、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/分で約30分間反応室に流しながら
温度1100℃でサファイア基板１をベーキングした。 【００１６】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／分で約90秒間供給してAlN のバッファ層２を約0.
05μｍの厚さに形成した。次に、サファイア基板１の温
度を1150℃に保持し、H₂を20liter／分、NH₃ を10 lite
r／分、TMG を 1.7×10^-4モル／分、H₂ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10^-8モル／分で40分導入
し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度 1×10¹⁸/cm³、シリコン
濃度 4×10¹⁸/cm³のシリコン(Si)ドープGaN から成る高
キャリア濃度ｎ⁺ 層３を形成した。 【００１７】上記の高キャリア濃度ｎ⁺ 層３を形成した
後、続いて温度を1100°C に保持し、H₂を20 liter／
分、NH₃ を10 liter／分、TMG を 1.12 ×10^-4モル／
分、H₂ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10
^-9モル／分で30分導入し、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度 5
×10¹⁷/cm³、シリコン濃度 1×10¹⁸/cm³のシリコン(Si)
ドープGaN から成るｎ層４を形成した。 【００１８】その後、サファイア基板１の温度を1100℃
に保持し、N₂又はH₂を20 liter／分、NH₃ を10 liter／
分、TMG を0.5 ×10^-4モル／分、TMA を0.8 ×10^-5モル
／分で0.5 分間導入してAl_0.05Ga_0.95N から成る厚さ50
Åのバリア層５１を形成した。続いて、温度を800 ℃に
保持し、N₂又はH₂を20 liter／分、NH₃ を10 liter／
分、TMG を0.5 ×10^-4モル／分、TMI を1.6 ×10^-4モル
／分、H₂ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを0.15
×10^-8mol/分で、DEZ を0.2 ×10^-6モル/ 分で、1.5 分
間供給して、シリコンと亜鉛が、それぞれ、 5×10¹⁸/c
m³にドープさたIn_0.20Ga_0.80N から成る厚さ50Åの井戸
層５２を形成した。このような手順の繰り返しにより、
図２に示すように、バリア層５１と井戸層５２とを交互
に５層だけ積層たし多重量子井戸構造で、全体の厚さ0.
055 μｍの発光層５を形成した。 【００１９】続いて、温度を1100℃に保持し、N₂又はH₂
を20 liter／分、NH₃ を10 liter／分、TMG を0.5 ×10
^-4モル／分、TMA を0.47×10^-5モル／分、及び、CP₂Mg
を2×10^-5モル／分で 2分間導入し、膜厚約10ｎｍのマ
グネシウム(Mg)ドープのAl_0.08Ga_0.92N から成るクラッ
ド層７１を形成した。クラッド層７１のマグネシウム濃
度は 5×10¹⁹/cm³である。この状態では、クラッド層７
１は、まだ、抵抗率10⁸ Ωcm以上の絶縁体である。 【００２０】次に、温度を1100℃に保持し、N₂又はH₂を
20 liter／分、NH₃ を10 liter／分、TMG を0.5 ×10^-4
モル／分、及び、CP₂Mg を 2×10^-8モル／分で 4分間導
入し、膜厚約35ｎｍ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７２を形成した。第１コンタク
ト層７２のマグネシウム濃度は 5×10¹⁹/cm³である。こ
の状態では、第１コンタクト層７２は、まだ、抵抗率10
⁸ Ωcm以上の絶縁体である。 【００２１】次に、温度を1100℃に保持し、N₂又はH₂を
20 liter／分、NH₃ を10 liter／分、TMG を0.5 ×10^-4
モル／分、及び、CP₂Mg を 4×10^-8モル／分で 1分間導
入し、膜厚約5 ｎｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るｐ⁺ の第２コンタクト層７３を形成した。第２コ
ンタクト層７３のマグネシウム濃度は 1×10²⁰/cm³であ
る。この状態では、第２コンタクト層７３は、まだ、抵
抗率10⁸ Ωcm以上の絶縁体である。 【００２２】次に、電子線照射装置を用いて、第２コン
タクト層７３，第１コンタクト層７２及びクラッド層７
１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１μＡ、ビームの移動速度0.2m
m/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、第２コンタクト層７３，
第１コンタクト層７２及びクラッド層７１は、それぞ
れ、ホール濃度 6×10¹⁷/cm³,3×10¹⁷/cm³,2×10¹⁷/c
m³、抵抗率 2Ωcm, 1 Ωcm,0.7Ωcmのｐ伝導形半導体と
なった。このようにして多層構造のウエハが得られた。 【００２３】次に、図３に示すように、第２コンタクト
層７３の上に、スパッタリングによりSiO₂層１１を2000
Åの厚さに形成し、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、図
３に示すように、第２コンタクト層７３上において、高
キャリア濃度ｎ⁺ 層３に対する電極形成部位Ａ^' のフォ
トレジスト１２を除去した。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。 【００２４】次に、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第２コンタクト層７３、
第１コンタクト層７２、クラッド層７１、発光層５、ｎ
層４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、図５に示
すように、高キャリア濃度ｎ⁺ 層３に対する電極のを形
成のための孔Ａが形成された。その後、フォトレジスト
１２及びSiO₂層１１を除去した。 【００２５】次に、一様にNi/Au の２層を蒸着し、フォ
トレジストの塗布、フォトリソグラフィー工程、エッチ
ング工程を経て、第２コンタクト層７３の上に透明電極
９を形成した。そして、その透明電極９の一部にNi/Au
の２層を蒸着してパッド１０を形成した。一方、ｎ⁺ 層
３に対しては、アルミニウムを蒸着して電極８を形成し
た。その後、上記のごとく処理されたウエハは、各素子
毎に切断され、図１に示す構造の発光ダイオードを得
た。この発光素子は駆動電流20ｍＡで発光ピーク波長47
0 ｎｍ、発光強度2mW であった。従来構造のＬＥＤに比
べて発光強度は 2倍になった。 【００２６】上記の実施例では、発光層５にIn_0.2Ga_0.8
N の井戸層５２とAl_0.05Ga_0.95N のバリア層５１との多
重量子井戸構造の歪超格子を用いたが、格子定数の不一
致の範囲が0.4 〜4.8 ％で、各層の厚さの範囲が１〜20
nmであれば、一般式AlGa_y1In_1-x1-y1N(0≦x1≦1 _, 0 ≦
y1≦1,0 ≦x1+y1 ＜1)の井戸層と一般式Al_x2Ga_y2In
_1-x2-y2N(0≦x2≦1 _, 0 ≦y2≦1,0 ≦x2+y2 ≦1)のバリ
ア層とを用いても良い。又、量子井戸構造は多重周期で
も１周期でも良い。又、井戸層５２にシリコンと亜鉛と
をドープしたがノンドープであっても良い。又、ｎ層４
はバリア層５１よりもバンドギャップの広いAl_x4Ga_1-x4
N を用いても良い。例えば、ｎ層４を、シリンコ濃度 2
×10¹⁸/cm³、電子濃度 1×10¹⁸/cm³のAl_0.08Ga_0.92N と
しても良い。 【００２７】第２実施例 上記第１実施例では、各井戸層５２に亜鉛とシリコンと
を同時に添加している。第２実施例の発光ダイオード１
００の発光層５は、図６に示すように、複数の井戸層５
２０に、順に交互に、シリコンと亜鉛を添加したもので
ある。この構造において、アクセプタ準位とドナー準位
による対発光が可能となり、青色の発光効率が向上す
る。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 470nm、発光強度 3mWであった。こ
の発光効率は45％であり、従来の構成のものに比べて 3
倍に向上した。 【００２８】第３実施例 第３実施例の発光ダイオード２００は、図７に示すよう
に、全ての井戸層５２１に亜鉛を添加し、全てのバリア
層５１１にシリコンを添加したものである。この構造に
おいて、アクセプタ準位とドナー準位による対発光が可
能となり、紫外線の発光効率が向上する。尚、逆に、全
ての井戸層５２１にシリコンを添加し、全てのバリア層
５１１に亜鉛を添加するようにしても良い。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 470nm、発光強度 3mWであった。この発光効率は4.
5 ％であり、従来の構成のものに比べて 3倍に向上し
た。 【００２９】第４実施例 上記の全ての実施例において、バリア層５１、５１０、
５１１にはマグネシウムが添加されていないが、マグネ
シウムを添加した後の、熱処理、又は、電子線照射処理
によりｐ型化しても良い。 【００３０】第５実施例 発光層５を図８に示すように構成しても良い。即ち、本
実施例では、発光層５は、不純物無添加のAl_0.05Ga_0.95
N から成るバリア層５１２と不純物無添加のIn_0.2Ga_0.8
N から成る井戸層５２２の５周期で形成されている。そ
して、全てのバリア層５１２の厚さは35Åで一定である
が、井戸層５２２の厚さは、クラッド層７１の側に存在
する方から順に、35Å、45Å、55Å、45Å、35Åとなっ
ている。このように井戸層の厚さを変化させると量子効
果によりバンド幅が変化し、各井戸層からはピーク波長
が異なる発光が得られることになり、全体として、発光
のスペクトルを広くすることでできる。特別な場合に
は、上記のように井戸層の厚さを多種類に多数変化させ
ることで白色光を得ることができる。 【００３１】上記の全実施例において、コンタクト層は
２層構造としたが１層構造でも良い。又、上記全実施例
において、クラッド層７１、第１コンタクト層７２、第
２コンタクト層７３の総合厚さは、50nmとし、これらの
成長温度を1100℃とし、総合成長時間を7 分としたが、
総合厚さは10ｎｍ〜150 ｎｍの範囲とすることが可能で
ある。この場合には、こられの層の総合成長時間は 1〜
20分である。10ｎｍよりも薄いとクラッド層７１のキャ
リアの閉じ込め効果が低下すると共に第１コンタクト層
７２、第２コンタクト層７３が薄くなり、オーミック性
が悪化し、接触抵抗が増大するので望ましくない。又、
150 ｎｍよりも厚いと、成長に時間がかかり、発光層５
がその成長温度以上の温度にさらされる時間が長くな
り、結晶性の改善効果が低下するので望ましくない。 【００３２】又、クラッド層７１の厚さは２nm〜70nm、
第１コンタクト層７２の厚さは２nm〜100nm 、第２コン
タクト層７３の厚さは２nm〜50nmが望ましい。クラッド
層７１の厚さが２nmよりも薄いと、キャリアの閉じ込め
効果が低下するため発光効率が低下するので望ましくな
い。第１コンタクト層７２の厚さが２nmよりも薄いと、
注入されるホール数が減少するので発光効率が低下する
ので望ましくない。第２コンタクト層７３が２nmよりも
薄いと、オーミック性が悪くなり接触抵抗が増大するの
で望ましくない。又、各層が上記の上限厚さを越える
と、発光層がその成長温度以上に曝される時間が長くな
り発光層の結晶性の改善効果が低下するので望ましくな
い。 【００３３】又、クラッド層７１のホール濃度は1 ×10
¹⁷〜 1×10¹⁸／cm³ が望ましい。ホール濃度が 1×10¹⁸
／cm³ 以上となると、不純物濃度が高くなり結晶性が低
下し発光効率が低下するので望ましくなく、 1×10¹⁷／
cm³ 以下となると、直列抵抗が高くなり過ぎるので望ま
しくない。 【００３４】第１コンタクト層７２は、マグネシウム(M
g)が１×１０¹⁹〜５×１０²⁰／cm³の範囲で第２コンタ
クト層７３のマグネシウム(Mg)濃度より低濃度に添加さ
れｐ伝導型を示す層とすることで、その層のホール濃度
を３×10¹⁷〜８×10¹⁷／cm³と最大値を含む領域とする
ことができる。これにより、発光効率を低下させること
がない。 【００３５】第２コンタクト層７３は、マグネシウム(M
g)濃度を１×１０²⁰〜１×１０²¹／cm³ とする場合が望
ましい。マグネシウム(Mg)が１×１０²⁰〜１×１０²¹／
cm³に添加されたｐ伝導型を示す層は、金属電極に対し
てオーミック性を向上させることができるが、ホール濃
度が１×10¹⁷〜８×10¹⁷／cm³ とやや低下する。（駆動
電圧５Ｖ以下にできる範囲を含む、オーミック性の改善
からMg濃度が上記の範囲が良い。) 【００３６】又、発光層５のシリコン濃度及び亜鉛濃度
は、それぞれ、1 ×10¹⁷〜1 ×10²⁰/cm³が望ましい。１
×１０¹⁷／cm³ 以下であると、発光中心不足により発光
効率が低下し、１×１０²⁰／cm³ 以上となると、結晶性
が悪くなり、又、オージェ効果が発生するので望ましく
ない。さらに好ましくは1 ×10¹⁸〜1 ×10¹⁹／cm³ の範
囲が良い。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。 【００３７】アクセプタ不純物は、２族元素のベリリウ
ム(Be)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(C
d)、水銀(Hg)を用いても良い。２族元素をアクセプタ不
純物とした場合には、ドナー不純物として、４族元素で
ある炭素(C) 、シリコン(Si)、ゲルマニウユ(Ge)、錫(S
n)、鉛(Pb)を用いることができる。又、４族元素をアク
セプタ不純物とした場合には、ドナー不純物として、６
族元素のイオウ(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。 【００３８】上記の実施例は発光素子として、全て発光
ダイオードを示したが、レーザダイオードでも良い。

【図面の簡単な説明】 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【図６】第２実施例に係る発光ダイオードの構成を示し
た構成図。 【図７】第３実施例に係る発光ダイオードの構成を示し
た構成図。 【図８】第５実施例に係る発光ダイオードの発光層の構
成を示した構成図。 【符号の説明】 １０，１００，２００…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…ｎ層 ５…発光層 ５１，５１０，５１１，５１２…バリア層 ５２，５２０，５２１，５２２…井戸層 ７１…クラッド層 ７２…第１コンタクト層 ７３…第２コンタクト層 ８…電極 ９…透明電極 １０…パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 典克 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 山崎 史郎 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 梅崎 潤一 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】発光層に３族窒化物半導体を用いた発光素
   子において、 前記発光層を３族窒化物半導体の歪超格子から成る単一
   又は多重の量子井戸構造と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】前記発光層はAl_X2Ga_1-X2N(0 ＜x2≦1)から
   成るバリア層とIn_X1Ga_1-X1N(0 ＜x1≦1)から成る井戸層
   とを積層させた単一又は多重の量子井戸の超格子で構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の３族窒化
   物半導体発光素子。 【請求項３】前記発光層にはアクセプタ不純物又はドナ
   ー不純物、又は、その両方が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３族窒化物半導体
   発光素子。 【請求項４】前記発光層の各井戸層にのみ前記アクセプ
   タ不純物と前記ドナー不純物とが共に添加されているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の３族窒化物半導体発光
   素子。 【請求項５】前記発光層の隣接する井戸層に、前記アク
   セプタ不純物と前記ドナー不純物とが交互に添加されて
   いることを特徴とする請求項３に記載の３族窒化物半導
   体発光素子。 【請求項６】前記発光層の前記井戸層には前記アクセプ
   タ不純物が、前記発光層の前記バリア層には前記ドナー
   不純物が、それぞれ、添加されているか、又は、前記井
   戸層には前記ドナー不純物が、前記バリア層には前記ア
   クセプタ不純物が、それぞれ、添加されていることを特
   徴とする請求項３に記載の３族窒化物半導体発光素子。 【請求項５】前記アクセプタ不純物は亜鉛であり、前記
   ドナー不純物はシリコンであることを特徴とする請求項
   ３乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の３族窒化物
   半導体発光素子。 【請求項７】前記発光層は、アクセプタ不純物が添加さ
   れたｐ伝導型のAl_X3Ga_1-X3N (X2 ≦X3) から成るｐ層
   と、ドナー不純物が添加されたｎ伝導型のAl_X4Ga _1-X4N
   (X2 ≦X4) から成るｎ層とで挟まれていることを特徴と
   する請求項２に記載の３族窒化物半導体発光素子。 【請求項８】前記ｐ層に添加されている前記アクセプタ
   不純物はマグネシウムであり、前記ｎ層に添加されてい
   る前記ドナー不純物はシリコンであることを特徴とする
   請求項７に記載の３族窒化物半導体発光素子。