JPH1012923A - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い発光強度を有する発光素子およびその製
造方法を提供することである。 【解決手段】 発光素子は、第１導電型のIII −Ｖ族窒
化物系半導体からなるクラッド層兼コンタクト層４と、
コンタクト層４上に形成されＩｎを含有するIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる活性層５と、活性層５上に形成
されIII −Ｖ族窒化物系半導体からなるアンドープのキ
ャップ層６と、キャップ層６上に形成され第２導電型の
III −Ｖ族窒化物系半導体からなるクラッド層７とを備
える。
造方法を提供することである。 【解決手段】 発光素子は、第１導電型のIII −Ｖ族窒
化物系半導体からなるクラッド層兼コンタクト層４と、
コンタクト層４上に形成されＩｎを含有するIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる活性層５と、活性層５上に形成
されIII −Ｖ族窒化物系半導体からなるアンドープのキ
ャップ層６と、キャップ層６上に形成され第２導電型の
III −Ｖ族窒化物系半導体からなるクラッド層７とを備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、発光
素子およびその製造方法ならびに発光素子を用いた電子
機器に関する。
素子およびその製造方法ならびに発光素子を用いた電子
機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮまたは
ＩｎＡｌＧａＮ等のIII −Ｖ族窒化物系半導体からなる
発光ダイオードや半導体レーザ素子等の発光素子は、直
接遷移によって発光強度の大きい黄色から紫外領域の発
光、特に青色発光が可能なことから注目されている。
ＩｎＡｌＧａＮ等のIII −Ｖ族窒化物系半導体からなる
発光ダイオードや半導体レーザ素子等の発光素子は、直
接遷移によって発光強度の大きい黄色から紫外領域の発
光、特に青色発光が可能なことから注目されている。
【０００３】図８は従来のIII −Ｖ族窒化物系半導体か
らなる発光ダイオードを示す模式的断面図である。
らなる発光ダイオードを示す模式的断面図である。
【０００４】図８において、サファイヤ基板１０１上
に、ＧａＮバッファ層１０２、ｎ型クラッド層でもある
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３、ＩｎＧａＮ活性層１０
４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０６が順に形成されている。ｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０６上にｐ側電極１０７が形成され、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１０３上にｎ側電極１０８が形成
されている。
に、ＧａＮバッファ層１０２、ｎ型クラッド層でもある
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３、ＩｎＧａＮ活性層１０
４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０６が順に形成されている。ｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０６上にｐ側電極１０７が形成され、ｎ
型ＧａＮコンタクト層１０３上にｎ側電極１０８が形成
されている。
【０００５】この発光ダイオードの各層は、例えば、下
記表１に示す成長温度で有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）により成長される。
記表１に示す成長温度で有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ法）により成長される。
【０００６】
【表１】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
発光ダイオードの製造時には、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１０５は、ＩｎＧａＮ活性層１０４上に結晶性良く成
長するように、ＩｎＧａＮ活性層１０４の成長温度より
も高い成長温度で形成される。このような高温でのｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１０５の成長時にＩｎＧａＮ活性
層１０４からＩｎ等の構成元素が脱離する。これによ
り、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５の結晶成長時にＩ
ｎＧａＮ活性層１０４の結晶性が劣化する。この結果、
発光ダイオードの発光強度を大きくすることが困難であ
った。
発光ダイオードの製造時には、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１０５は、ＩｎＧａＮ活性層１０４上に結晶性良く成
長するように、ＩｎＧａＮ活性層１０４の成長温度より
も高い成長温度で形成される。このような高温でのｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層１０５の成長時にＩｎＧａＮ活性
層１０４からＩｎ等の構成元素が脱離する。これによ
り、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５の結晶成長時にＩ
ｎＧａＮ活性層１０４の結晶性が劣化する。この結果、
発光ダイオードの発光強度を大きくすることが困難であ
った。
【０００８】本発明の目的は、高い発光強度を有する発
光素子およびその製造方法を提供することである。
光素子およびその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体素子は、結晶成長可能な第１の成長温
度で形成された第１の半導体層と、第１の半導体層上に
第１の成長温度とほぼ同じかまたは低い第２の成長温度
で形成された第２の半導体層と、第２の半導体層上に第
１の成長温度よりも高い第３の成長温度で形成された第
３の半導体層とを備えたものである。
発明に係る半導体素子は、結晶成長可能な第１の成長温
度で形成された第１の半導体層と、第１の半導体層上に
第１の成長温度とほぼ同じかまたは低い第２の成長温度
で形成された第２の半導体層と、第２の半導体層上に第
１の成長温度よりも高い第３の成長温度で形成された第
３の半導体層とを備えたものである。
【００１０】本発明に係る半導体素子においては、第１
の半導体層上に第１の半導体層の成長温度とほぼ同じか
または低い成長温度で第２の半導体層が設けられている
ので、第２の半導体層上に第３の半導体層を第１の半導
体層の結晶成長可能な温度よりも高い成長温度で形成し
た場合でも、第１の半導体層から構成元素が脱離するこ
とが抑制される。したがって、第１の半導体層の結晶性
の劣化が防止され、半導体素子の性能が向上する。
の半導体層上に第１の半導体層の成長温度とほぼ同じか
または低い成長温度で第２の半導体層が設けられている
ので、第２の半導体層上に第３の半導体層を第１の半導
体層の結晶成長可能な温度よりも高い成長温度で形成し
た場合でも、第１の半導体層から構成元素が脱離するこ
とが抑制される。したがって、第１の半導体層の結晶性
の劣化が防止され、半導体素子の性能が向上する。
【００１１】第１の半導体層がインジウムを含んでもよ
い。この場合、第１の半導体層からインジウム等の構成
元素が脱離することが抑制される。
い。この場合、第１の半導体層からインジウム等の構成
元素が脱離することが抑制される。
【００１２】第２の発明に係る発光素子は、第１導電型
の化合物半導体からなる第１のクラッド層と、インジウ
ムを含む化合物半導体からなる活性層と、化合物半導体
からなるキャップ層と、第２導電型の化合物半導体から
なる第２のクラッド層とをこの順に備えたものである。
の化合物半導体からなる第１のクラッド層と、インジウ
ムを含む化合物半導体からなる活性層と、化合物半導体
からなるキャップ層と、第２導電型の化合物半導体から
なる第２のクラッド層とをこの順に備えたものである。
【００１３】本発明に係る発光素子においては、活性層
上にキャップ層が設けられているので、活性層からイン
ジウム等の構成元素が脱離することが抑制される。その
結果、発光強度を大きくすることができる。
上にキャップ層が設けられているので、活性層からイン
ジウム等の構成元素が脱離することが抑制される。その
結果、発光強度を大きくすることができる。
【００１４】第１のクラッド層は第１導電型の窒化物系
半導体からなり、活性層は窒化物系半導体からなり、キ
ャップ層は窒化物系半導体からなり、第２のクラッド層
は第２導電型の窒化物系半導体からなる。
半導体からなり、活性層は窒化物系半導体からなり、キ
ャップ層は窒化物系半導体からなり、第２のクラッド層
は第２導電型の窒化物系半導体からなる。
【００１５】第１のクラッド層は第１導電型のIII −Ｖ
族窒化物系半導体からなり、活性層はIII −Ｖ系窒化物
系半導体からなり、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半
導体からなり、第２のクラッド層は第２導電型のIII −
Ｖ族窒化物系半導体からなってもよい。キャップ層が活
性層上の全面に密接して形成されることが好ましい。
族窒化物系半導体からなり、活性層はIII −Ｖ系窒化物
系半導体からなり、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半
導体からなり、第２のクラッド層は第２導電型のIII −
Ｖ族窒化物系半導体からなってもよい。キャップ層が活
性層上の全面に密接して形成されることが好ましい。
【００１６】活性層がＩｎＧａＮ層からなってもよい。
この場合、インジウムは脱離しやすいので、顕著な効果
が得られる。キャップ層はＡｌＧａＮ層からなってもよ
く、ＧａＮ層からなることが好ましい。
この場合、インジウムは脱離しやすいので、顕著な効果
が得られる。キャップ層はＡｌＧａＮ層からなってもよ
く、ＧａＮ層からなることが好ましい。
【００１７】キャップ層はＡｌu Ｇａ1-u Ｎからなり、
第２のクラッド層は第２導電型のＡｌz Ｇａ1-z Ｎから
なってもよく、キャップ層のＡｌ組成比ｕは第２のクラ
ッド層のＡｌ組成比ｚよりも小さいことが好ましい。第
１のクラッド層は、製造歩留りの観点からＧａＮからな
ることが好ましい。
第２のクラッド層は第２導電型のＡｌz Ｇａ1-z Ｎから
なってもよく、キャップ層のＡｌ組成比ｕは第２のクラ
ッド層のＡｌ組成比ｚよりも小さいことが好ましい。第
１のクラッド層は、製造歩留りの観点からＧａＮからな
ることが好ましい。
【００１８】特に、キャップ層のＡｌ組成比ｕがほぼ
０．１以下であることが好ましい。キャップ層がＧａＮ
からなることがより好ましい。この場合、キャップ層が
ＧａＮ層からなるので、活性層からインジウム等の構成
元素が脱離することが抑制される。その結果、発光強度
を顕著に大きくすることができる。
０．１以下であることが好ましい。キャップ層がＧａＮ
からなることがより好ましい。この場合、キャップ層が
ＧａＮ層からなるので、活性層からインジウム等の構成
元素が脱離することが抑制される。その結果、発光強度
を顕著に大きくすることができる。
【００１９】キャップ層は、活性層よりも大きなバンド
ギャップを有することが好ましい。これにより、キャッ
プ層が発光領域となることが防止される。
ギャップを有することが好ましい。これにより、キャッ
プ層が発光領域となることが防止される。
【００２０】また、キャップ層は、活性層と第２のクラ
ッド層の中間のバンドギャップを有することが好まし
い。これにより、動作電圧を低くすることが可能とな
る。
ッド層の中間のバンドギャップを有することが好まし
い。これにより、動作電圧を低くすることが可能とな
る。
【００２１】キャップ層の不純物濃度は、第２のクラッ
ド層の不純物濃度よりも低いことが好ましい。これによ
り、キャップ層側から活性層へ不所望な不純物が拡散す
るおそれが小さくなる。その結果、不所望な不純物拡散
による発光強度の劣化を抑制することができる。
ド層の不純物濃度よりも低いことが好ましい。これによ
り、キャップ層側から活性層へ不所望な不純物が拡散す
るおそれが小さくなる。その結果、不所望な不純物拡散
による発光強度の劣化を抑制することができる。
【００２２】特に、キャップ層がアンドープ層であるこ
とがより好ましい。この場合、キャップ層側から活性層
へ不所望な不純物が拡散するおそれがほとんどなくな
る。その結果、不所望な不純物拡散による発光強度の劣
化を十分に抑制することができる。
とがより好ましい。この場合、キャップ層側から活性層
へ不所望な不純物が拡散するおそれがほとんどなくな
る。その結果、不所望な不純物拡散による発光強度の劣
化を十分に抑制することができる。
【００２３】キャップ層の厚さはほぼ２００Å以上ほぼ
４００Å以下であることが好ましい。これにより、発光
強度を顕著に大きくすることが可能となる。
４００Å以下であることが好ましい。これにより、発光
強度を顕著に大きくすることが可能となる。
【００２４】第１のクラッド層は、半導体または絶縁体
からなる基板上にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓからなるバッファ
層を介して形成されてもよく、バッファ層のＡｌ組成比
ｘは０より大きく１以下であることが好ましい。これに
より、製造歩留りが向上する。
からなる基板上にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓからなるバッファ
層を介して形成されてもよく、バッファ層のＡｌ組成比
ｘは０より大きく１以下であることが好ましい。これに
より、製造歩留りが向上する。
【００２５】特に、バッファ層のＡｌ組成比ｘが０．４
以上で１より小さいことがより好ましい。これにより、
製造歩留りがより向上する。バッファ層のＡｌ組成比ｘ
が０．４以上０．６以下がさらに好ましい。これによ
り、製造歩留りがさらに向上する。
以上で１より小さいことがより好ましい。これにより、
製造歩留りがより向上する。バッファ層のＡｌ組成比ｘ
が０．４以上０．６以下がさらに好ましい。これによ
り、製造歩留りがさらに向上する。
【００２６】発光素子が、バッファ層と第１のクラッド
層との間にＡｌy Ｇａ1-y Ｎからなる下地層をさらに備
えてもよく、下地層のＡｌ組成比ｙは０以上で１より小
さいことが好ましい。これにより、製造歩留りが向上す
る。
層との間にＡｌy Ｇａ1-y Ｎからなる下地層をさらに備
えてもよく、下地層のＡｌ組成比ｙは０以上で１より小
さいことが好ましい。これにより、製造歩留りが向上す
る。
【００２７】第３の発明に係る半導体素子の製造方法
は、第１の半導体層を結晶成長可能な第１の成長温度で
気相成長法により形成する工程と、第１の半導体層上に
第２の半導体層を第１の成長温度とほぼ同じかまたは低
い第２の成長温度で気相成長法により形成する第２の工
程と、第２の半導体層上に第３の半導体層を第１の成長
温度よりも高い第３の成長温度で気相成長法により形成
する第３の工程とを含む。
は、第１の半導体層を結晶成長可能な第１の成長温度で
気相成長法により形成する工程と、第１の半導体層上に
第２の半導体層を第１の成長温度とほぼ同じかまたは低
い第２の成長温度で気相成長法により形成する第２の工
程と、第２の半導体層上に第３の半導体層を第１の成長
温度よりも高い第３の成長温度で気相成長法により形成
する第３の工程とを含む。
【００２８】本発明の製造方法によれば、第１の半導体
層上に第２の半導体層が第１の半導体層の成長温度とほ
ぼ同じかまたは低い成長温度で形成されるので、第２の
半導体層上に第１の半導体層の結晶成長可能な温度より
も高い成長温度で第３の半導体層を形成した場合でも、
第１の半導体層から構成元素が脱離することが抑制され
る。したがって、第１の半導体層の結晶性の劣化が防止
され、高性能の半導体素子が得られる。
層上に第２の半導体層が第１の半導体層の成長温度とほ
ぼ同じかまたは低い成長温度で形成されるので、第２の
半導体層上に第１の半導体層の結晶成長可能な温度より
も高い成長温度で第３の半導体層を形成した場合でも、
第１の半導体層から構成元素が脱離することが抑制され
る。したがって、第１の半導体層の結晶性の劣化が防止
され、高性能の半導体素子が得られる。
【００２９】第４の発明に係る発光素子の製造方法は、
インジウムを含有する化合物半導体からなる活性層を気
相成長法により形成する工程と、活性層上に活性層の成
長温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で化合物半導体
からなるキャップ層を気相成長法により形成する工程と
を含む。
インジウムを含有する化合物半導体からなる活性層を気
相成長法により形成する工程と、活性層上に活性層の成
長温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で化合物半導体
からなるキャップ層を気相成長法により形成する工程と
を含む。
【００３０】本発明に係る製造方法によれば、活性層上
に活性層の成長温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で
キャップ層が形成されるので、活性層からインジウム等
の構成元素が脱離することが抑制される。その結果、発
光強度を大きくすることができる。
に活性層の成長温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で
キャップ層が形成されるので、活性層からインジウム等
の構成元素が脱離することが抑制される。その結果、発
光強度を大きくすることができる。
【００３１】本発明の製造方法は、キャップ層上に活性
層が結晶成長可能な成長温度よりも高い成長温度で化合
物半導体からなるクラッド層を気相成長法により形成す
る工程をさらに含んでもよい。
層が結晶成長可能な成長温度よりも高い成長温度で化合
物半導体からなるクラッド層を気相成長法により形成す
る工程をさらに含んでもよい。
【００３２】活性層は窒化物系半導体からなり、キャッ
プ層は窒化物系半導体からなってもよい。クラッド層は
一導電型の窒化物系半導体からなってもよい。
プ層は窒化物系半導体からなってもよい。クラッド層は
一導電型の窒化物系半導体からなってもよい。
【００３３】活性層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からな
り、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からなって
もよい。クラッド層は一導電型のIII −Ｖ族窒化物半導
体からなってもよい。特に、活性層がＩｎＧａＮ層から
なってもよい。この場合、インジウムは脱離しやすいの
で、顕著な効果が得られる。
り、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からなって
もよい。クラッド層は一導電型のIII −Ｖ族窒化物半導
体からなってもよい。特に、活性層がＩｎＧａＮ層から
なってもよい。この場合、インジウムは脱離しやすいの
で、顕著な効果が得られる。
【００３４】キャップ層はＡｌu Ｇａ1-u Ｎからなり、
クラッド層は一導電型のＡｌz Ｇａ 1-z Ｎからなり、キ
ャップ層のＡｌ組成比ｕはクラッド層のＡｌ組成比ｚよ
りも小さいことが好ましい。
クラッド層は一導電型のＡｌz Ｇａ 1-z Ｎからなり、キ
ャップ層のＡｌ組成比ｕはクラッド層のＡｌ組成比ｚよ
りも小さいことが好ましい。
【００３５】特に、キャップ層のＡｌ組成比ｕがほぼ
０．１以下であることが好ましい。キャップ層がＧａＮ
からなることがさらに好ましい。この場合、キャップ層
がＧａＮ層からなるので、活性層からインジウム等の構
成元素が脱離することが抑制される。この結果、発光強
度を顕著に大きくすることができる。
０．１以下であることが好ましい。キャップ層がＧａＮ
からなることがさらに好ましい。この場合、キャップ層
がＧａＮ層からなるので、活性層からインジウム等の構
成元素が脱離することが抑制される。この結果、発光強
度を顕著に大きくすることができる。
【００３６】特に、キャップ層がアンドープ層であるこ
とが好ましい。この場合、キャップ層側から活性層側へ
不所望な不純物が拡散するおそれがほとんどなくなる。
その結果、不所望な不純物拡散による発光強度の劣化を
十分に抑制することができる。
とが好ましい。この場合、キャップ層側から活性層側へ
不所望な不純物が拡散するおそれがほとんどなくなる。
その結果、不所望な不純物拡散による発光強度の劣化を
十分に抑制することができる。
【００３７】キャップ層の厚さはほぼ２００Å以上ほぼ
４００Å以下であることが好ましい。これにより、発光
強度を顕著に大きくすることが可能となる。
４００Å以下であることが好ましい。これにより、発光
強度を顕著に大きくすることが可能となる。
【００３８】キャップ層を活性層の成長温度とほぼ同じ
成長温度で形成することが好ましい。この場合、活性層
の形成後に時間間隔をあけずにキャップ層を連続的に形
成することができるので、活性層からの構成元素の脱離
を顕著に防止することができる。
成長温度で形成することが好ましい。この場合、活性層
の形成後に時間間隔をあけずにキャップ層を連続的に形
成することができるので、活性層からの構成元素の脱離
を顕著に防止することができる。
【００３９】キャップ層の成長温度は、活性層が単結晶
成長する温度であることが好ましい。活性層の成長温度
は７００℃以上９５０℃以下であることが好ましい。キ
ャップ層の成長温度は７００℃以上９５０℃以下である
ことが好ましい。この場合、活性層上に低い成長温度で
キャップ層が形成されるので、活性層からインジウム等
の構成元素が脱離することが抑制される。
成長する温度であることが好ましい。活性層の成長温度
は７００℃以上９５０℃以下であることが好ましい。キ
ャップ層の成長温度は７００℃以上９５０℃以下である
ことが好ましい。この場合、活性層上に低い成長温度で
キャップ層が形成されるので、活性層からインジウム等
の構成元素が脱離することが抑制される。
【００４０】活性層は、ＩｎＧａＮ量子井戸層とＧａＮ
量子障壁層とからなる量子井戸構造を有し、ＧａＮ量子
障壁層を７００℃以上９５０℃以下の成長温度で気相成
長法により形成することが好ましい。この場合、ＩｎＧ
ａＮ量子井戸層からインジウム等の構成元素の脱離を抑
制することができるので、発光強度を大きくすることが
できる。量子障壁層として量子井戸層よりもＩｎ組成の
少ないＩｎＧａＮを用いてもよい。
量子障壁層とからなる量子井戸構造を有し、ＧａＮ量子
障壁層を７００℃以上９５０℃以下の成長温度で気相成
長法により形成することが好ましい。この場合、ＩｎＧ
ａＮ量子井戸層からインジウム等の構成元素の脱離を抑
制することができるので、発光強度を大きくすることが
できる。量子障壁層として量子井戸層よりもＩｎ組成の
少ないＩｎＧａＮを用いてもよい。
【００４１】特に、発光素子の製造方法が、第１導電型
の化合物半導体からなる第１のクラッド層を気相成長法
により形成する工程と、第１のクラッド層上にインジウ
ムを含有する化合物半導体からなる活性層を気相成長法
により形成する工程と、活性層上に活性層が気相成長可
能な温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で化合物半導
体からなるキャップ層を気相成長法により形成する工程
と、キャップ層上に活性層が気相成長可能な温度よりも
高い温度で第２導電型の化合物半導体からなる第２のク
ラッド層を気相成長法により形成する工程とを含んでも
よい。
の化合物半導体からなる第１のクラッド層を気相成長法
により形成する工程と、第１のクラッド層上にインジウ
ムを含有する化合物半導体からなる活性層を気相成長法
により形成する工程と、活性層上に活性層が気相成長可
能な温度とほぼ同じかまたは低い成長温度で化合物半導
体からなるキャップ層を気相成長法により形成する工程
と、キャップ層上に活性層が気相成長可能な温度よりも
高い温度で第２導電型の化合物半導体からなる第２のク
ラッド層を気相成長法により形成する工程とを含んでも
よい。
【００４２】第１のクラッド層は第１導電型の窒化物系
半導体からなり、活性層は窒化物系半導体からなり、キ
ャップ層は窒化物系半導体からなり、第２のクラッド層
は第２導電型の窒化物系半導体からなってもよい。
半導体からなり、活性層は窒化物系半導体からなり、キ
ャップ層は窒化物系半導体からなり、第２のクラッド層
は第２導電型の窒化物系半導体からなってもよい。
【００４３】第１のクラッド層は第１導電型のIII −Ｖ
族窒化物系半導体からなり、活性層はIII −Ｖ族窒化物
系半導体からなり、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半
導体からなり、第２のクラッド層は第２導電型のIII −
Ｖ族窒化物系半導体からなってもよい。
族窒化物系半導体からなり、活性層はIII −Ｖ族窒化物
系半導体からなり、キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半
導体からなり、第２のクラッド層は第２導電型のIII −
Ｖ族窒化物系半導体からなってもよい。
【００４４】基板上に、非単結晶のIII −Ｖ族窒化物系
半導体からなるバッファ層およびアンドープのIII −Ｖ
族窒化物系半導体からなる単結晶下地層をこの順で形成
した後、第１のクラッド層、活性層、キャップ層および
第２のクラッド層を結晶成長させることが好ましい。バ
ッファ層はＡｌＧａＮからなることが好ましい。また、
バッファ層がＡｌＮからなってもよい。下地層はＧａＮ
からなることが好ましく、下地層がＡｌＧａＮからなっ
てもよい。
半導体からなるバッファ層およびアンドープのIII −Ｖ
族窒化物系半導体からなる単結晶下地層をこの順で形成
した後、第１のクラッド層、活性層、キャップ層および
第２のクラッド層を結晶成長させることが好ましい。バ
ッファ層はＡｌＧａＮからなることが好ましい。また、
バッファ層がＡｌＮからなってもよい。下地層はＧａＮ
からなることが好ましく、下地層がＡｌＧａＮからなっ
てもよい。
【００４５】第５の発明に係る電子機器は、第２の発明
に係る発光素子を備えたものである。第２の発明に係る
発光素子は、高い発光強度を有するので、電子機器の光
学的性能が向上する。
に係る発光素子を備えたものである。第２の発明に係る
発光素子は、高い発光強度を有するので、電子機器の光
学的性能が向上する。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例にお
けるIII −Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオード
を図１を用いて詳細に説明する。
けるIII −Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオード
を図１を用いて詳細に説明する。
【００４７】図１において、サファイヤ絶縁基板１上
に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌ x Ｇａ1-x Ｎ（ｘ
＝０．５）バッファ層２、層厚０．２μｍのアンドープ
のＧａＮ下地層３、層厚４μｍのｎ型クラッド層を兼用
するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４、およびＺ
ｎおよびＳｉがドープされた層厚０．２μｍのＩｎq Ｇ
ａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層５が順に形成されてい
る。ＩｎＧａＮ活性層５上には、その活性層５の結晶劣
化を防止する層厚２００ÅのアンドープのＧａＮキャッ
プ層６、Ｍｇがドープされた層厚０．１５μｍのｐ型Ａ
ｌz Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）クラッド層７、およびＭ
ｇがドープされた層厚０．３μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層８が順に形成されている。
に、層厚１１０ÅのアンドープのＡｌ x Ｇａ1-x Ｎ（ｘ
＝０．５）バッファ層２、層厚０．２μｍのアンドープ
のＧａＮ下地層３、層厚４μｍのｎ型クラッド層を兼用
するＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４、およびＺ
ｎおよびＳｉがドープされた層厚０．２μｍのＩｎq Ｇ
ａ1-q Ｎ（ｑ＝０．０５）活性層５が順に形成されてい
る。ＩｎＧａＮ活性層５上には、その活性層５の結晶劣
化を防止する層厚２００ÅのアンドープのＧａＮキャッ
プ層６、Ｍｇがドープされた層厚０．１５μｍのｐ型Ａ
ｌz Ｇａ1-z Ｎ（ｚ＝０．２）クラッド層７、およびＭ
ｇがドープされた層厚０．３μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層８が順に形成されている。
【００４８】ｐ型ＧａＮコンタクト層８からｎ型ＧａＮ
コンタクト層４中の所定位置までの一部領域が除去さ
れ、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出している。ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層８の上面にＡｕからなるｐ側電極９が
形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出したｎ側電
極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極１０が形成されて
いる。
コンタクト層４中の所定位置までの一部領域が除去さ
れ、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出している。ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層８の上面にＡｕからなるｐ側電極９が
形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層４が露出したｎ側電
極形成領域上にＡｌからなるｎ側電極１０が形成されて
いる。
【００４９】上記の発光ダイオードの製造方法を説明す
る。本実施例では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）により各層が形成される。
る。本実施例では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）により各層が形成される。
【００５０】まず、有機金属化学気相成長装置内に基板
１を設置した後、その基板１を非単結晶成長温度、例え
ば６００℃の成長温度（基板温度）に保持した状態にし
て、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとし
てアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１上に
非単結晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層２を成長
させる。
１を設置した後、その基板１を非単結晶成長温度、例え
ば６００℃の成長温度（基板温度）に保持した状態にし
て、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、原料ガスとし
てアンモニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いて、基板１上に
非単結晶のアンドープのＡｌＧａＮバッファ層２を成長
させる。
【００５１】その後、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、バッファ層２上に単結晶の
アンドープのＧａＮ下地層３を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、バッファ層２上に単結晶の
アンドープのＧａＮ下地層３を成長させる。
【００５２】続いて、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ
2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、下地層３上に単結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮコン
タクト層４を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ
2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4 を用い
て、下地層３上に単結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮコン
タクト層４を成長させる。
【００５３】次に、基板１を単結晶成長温度、好ましく
は７００〜９５０℃、例えば８６０℃の成長温度に保持
した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、
原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 およびジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を用い
て、ｎ型コンタクト層４上に単結晶のＳｉおよびＺｎド
ープのＩｎＧａＮ活性層５を成長させる。
は７００〜９５０℃、例えば８６０℃の成長温度に保持
した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およびＮ2 、
原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ドーパントガ
スとしてＳｉＨ4 およびジエチル亜鉛（ＤＥＺ）を用い
て、ｎ型コンタクト層４上に単結晶のＳｉおよびＺｎド
ープのＩｎＧａＮ活性層５を成長させる。
【００５４】引き続いて、基板１を活性層５の成長温度
と同じかもしくはこれよりも低い温度、本実施例では８
６０℃に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層５上にそ
の活性層５の成長に連続して単結晶のアンドープのＧａ
Ｎキャップ層６を成長させる。トリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）の代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用い
てもよい。
と同じかもしくはこれよりも低い温度、本実施例では８
６０℃に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用いて、ＩｎＧａＮ活性層５上にそ
の活性層５の成長に連続して単結晶のアンドープのＧａ
Ｎキャップ層６を成長させる。トリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）の代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用い
てもよい。
【００５５】その後、基板１を単結晶成長温度、好まし
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いて、ＧａＮキャップ層６
上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
を成長させる。
くは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温
度に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 およ
びＮ 2 、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用いて、ＧａＮキャップ層６
上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
を成長させる。
【００５６】次に、基板１を単結晶成長温度、好ましく
は１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度
に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シ
クロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ型クラ
ッド層７上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＧａＮコンタク
ト層８を成長させる。
は１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の成長温度
に保持した状態にして、キャリアガスとしてＨ2 および
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニアおよびトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2 Ｍｇ（シ
クロペンタジエニルマグネシウム）を用いて、ｐ型クラ
ッド層７上に単結晶のＭｇドープのｐ型ＧａＮコンタク
ト層８を成長させる。
【００５７】上記結晶成長後、基板１を上記装置から取
り出し、ｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の
層途中までを反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＥ
法）によりエッチング除去して、ｎ型コンタクト層４が
露出したｎ側電極形成領域を作製する。
り出し、ｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の
層途中までを反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＥ
法）によりエッチング除去して、ｎ型コンタクト層４が
露出したｎ側電極形成領域を作製する。
【００５８】そして、ｐ型コンタクト層８およびｐ型ク
ラッド層７のドーパントを活性化して高キャリア濃度に
するとともに、ｎ型コンタクト層４のエッチングによる
結晶劣化を回復するために、窒素雰囲気中、７５０℃〜
８００℃で３０〜６０分熱処理を行う。
ラッド層７のドーパントを活性化して高キャリア濃度に
するとともに、ｎ型コンタクト層４のエッチングによる
結晶劣化を回復するために、窒素雰囲気中、７５０℃〜
８００℃で３０〜６０分熱処理を行う。
【００５９】その後、ｐ型コンタクト層８上にＡｕから
なるｐ側電極９を蒸着法等により形成するとともに、ｎ
型コンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域上にＡｌから
なるｎ側電極１０を蒸着法等により形成した後、５００
℃で熱処理してｐ側電極９およびｎ側電極１０をそれぞ
れｐ型コンタクト層８およびｎ型コンタクト層４にオー
ミック接触させ、図１に示す発光ダイオードを形成す
る。
なるｐ側電極９を蒸着法等により形成するとともに、ｎ
型コンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域上にＡｌから
なるｎ側電極１０を蒸着法等により形成した後、５００
℃で熱処理してｐ側電極９およびｎ側電極１０をそれぞ
れｐ型コンタクト層８およびｎ型コンタクト層４にオー
ミック接触させ、図１に示す発光ダイオードを形成す
る。
【００６０】この発光ダイオードは、ＩｎＧａＮ活性層
５にアンドープのＧａＮキャップ層６が密接して形成さ
れた構成を有するので、ＩｎＧａＮ活性層５の形成中ま
たは形成後にその活性層５からＩｎ等の構成元素が脱離
することが抑制される。この結果、活性層５の結晶欠陥
の数が低減し、結晶性の劣化が抑制される。
５にアンドープのＧａＮキャップ層６が密接して形成さ
れた構成を有するので、ＩｎＧａＮ活性層５の形成中ま
たは形成後にその活性層５からＩｎ等の構成元素が脱離
することが抑制される。この結果、活性層５の結晶欠陥
の数が低減し、結晶性の劣化が抑制される。
【００６１】また、上記活性層５は結晶欠陥が少ないの
で、この活性層５へ不所望な不純物が拡散することが抑
制されると考えられる。
で、この活性層５へ不所望な不純物が拡散することが抑
制されると考えられる。
【００６２】さらに、本実施例のＧａＮキャップ層６
は、故意にドーパントを使用することなく形成される所
謂アンドープ層であるので、ＩｎＧａＮ活性層５への不
所望な不純物の拡散が十分に抑制される。
は、故意にドーパントを使用することなく形成される所
謂アンドープ層であるので、ＩｎＧａＮ活性層５への不
所望な不純物の拡散が十分に抑制される。
【００６３】このように、本実施例の場合、活性層５か
らの構成元素の脱離が抑制されて活性層５の結晶欠陥数
が低減したことによる活性層５への不純物の拡散抑制効
果と、キャップ層６がアンドープ層であることによる活
性層５への不純物の拡散抑制効果の両効果により、活性
層５への不所望な不純物拡散が顕著に抑制される。
らの構成元素の脱離が抑制されて活性層５の結晶欠陥数
が低減したことによる活性層５への不純物の拡散抑制効
果と、キャップ層６がアンドープ層であることによる活
性層５への不純物の拡散抑制効果の両効果により、活性
層５への不所望な不純物拡散が顕著に抑制される。
【００６４】したがって、キャップ層６がない以外は本
実施例と同じ発光ダイオードでは、発光波長のばらつき
が大きく、また不発光あるいは低発光になる発光ダイオ
ードの数が多いのに比べて、本実施例の発光ダイオード
では、発光波長のばらつきが小さく、発光強度が顕著に
大きくなる。
実施例と同じ発光ダイオードでは、発光波長のばらつき
が大きく、また不発光あるいは低発光になる発光ダイオ
ードの数が多いのに比べて、本実施例の発光ダイオード
では、発光波長のばらつきが小さく、発光強度が顕著に
大きくなる。
【００６５】特に、本実施例の発光ダイオードの製造時
には、ＩｎＧａＮ活性層５の全面直上にアンドープのＧ
ａＮキャップ層６をＩｎＧａＮ活性層５の成長温度以下
の温度、本実施例では８６０℃で成長させるので、この
キャップ層６を形成する際に、ＩｎＧａＮ活性層５の構
成元素の脱離を抑制できるとともに、キャップ層６を形
成した後にＩｎＧａＮ活性層５からの構成元素の脱離を
防止できる。したがって、本実施例の製造方法は好まし
い製造方法である。
には、ＩｎＧａＮ活性層５の全面直上にアンドープのＧ
ａＮキャップ層６をＩｎＧａＮ活性層５の成長温度以下
の温度、本実施例では８６０℃で成長させるので、この
キャップ層６を形成する際に、ＩｎＧａＮ活性層５の構
成元素の脱離を抑制できるとともに、キャップ層６を形
成した後にＩｎＧａＮ活性層５からの構成元素の脱離を
防止できる。したがって、本実施例の製造方法は好まし
い製造方法である。
【００６６】特に、本実施例では、ＩｎＧａＮ活性層５
およびＧａＮキャップ層６の成長温度をほぼ同じとして
これらを連続的に成長させるので、ＩｎＧａＮ活性層５
からの構成元素の脱離を十分に抑制できるとともに、量
産性も向上する。
およびＧａＮキャップ層６の成長温度をほぼ同じとして
これらを連続的に成長させるので、ＩｎＧａＮ活性層５
からの構成元素の脱離を十分に抑制できるとともに、量
産性も向上する。
【００６７】なお、上述では、ＧａＮキャップ層６の層
厚を２００Åとしたときの発光強度が３４０（任意単
位）であるのに対して、ＧａＮキャップ層６の層厚を１
００Åとしたときは、キャップ層６がない場合よりは大
きいが、発光強度が３６（任意単位）とほぼ１０分の１
となった。また、ＧａＮキャップ層６の層厚を３００Å
としたときは、２００Åのときに比べて、発光強度が
１．４倍となり、ＧａＮキャップ層６の層厚を４００Å
としたときは、２００Åとしたときの０．８倍となっ
た。
厚を２００Åとしたときの発光強度が３４０（任意単
位）であるのに対して、ＧａＮキャップ層６の層厚を１
００Åとしたときは、キャップ層６がない場合よりは大
きいが、発光強度が３６（任意単位）とほぼ１０分の１
となった。また、ＧａＮキャップ層６の層厚を３００Å
としたときは、２００Åのときに比べて、発光強度が
１．４倍となり、ＧａＮキャップ層６の層厚を４００Å
としたときは、２００Åとしたときの０．８倍となっ
た。
【００６８】このことから、ＧａＮキャップ層６の層厚
が２００〜４００Åのときに好ましい効果が得られる。
すなわち、ＧａＮキャップ層６の層厚は量子効果がほぼ
生じない層厚以上が好ましいと推察される。
が２００〜４００Åのときに好ましい効果が得られる。
すなわち、ＧａＮキャップ層６の層厚は量子効果がほぼ
生じない層厚以上が好ましいと推察される。
【００６９】さらに、本実施例では、基板１上に非単結
晶のＡｌＧａＮバッファ層２を形成した後、単結晶成長
条件でアンドープのＧａＮ単結晶下地層３を形成するの
で、容易に下地層３の表面性を顕著に良好にできる。こ
の結果、素子のリーク電流を抑制でき、素子の製造歩留
りを向上できる。
晶のＡｌＧａＮバッファ層２を形成した後、単結晶成長
条件でアンドープのＧａＮ単結晶下地層３を形成するの
で、容易に下地層３の表面性を顕著に良好にできる。こ
の結果、素子のリーク電流を抑制でき、素子の製造歩留
りを向上できる。
【００７０】なお、非単結晶のバッファ層２としてＧａ
Ｎ層を用いた場合、そのＧａＮ層の表面にピットが発生
して貫通欠陥となりやすいため、バッファ層２としてＧ
ａＮ層を用いることは製造歩留りの観点から好ましくな
い。アンドープの単結晶下地層３と組み合わせて用いら
れる非単結晶のバッファ層２としては、製造歩留りの観
点からＡｌＮ層を用いることが好ましく、ＡｌＧａＮ層
を用いることが最も好ましい。
Ｎ層を用いた場合、そのＧａＮ層の表面にピットが発生
して貫通欠陥となりやすいため、バッファ層２としてＧ
ａＮ層を用いることは製造歩留りの観点から好ましくな
い。アンドープの単結晶下地層３と組み合わせて用いら
れる非単結晶のバッファ層２としては、製造歩留りの観
点からＡｌＮ層を用いることが好ましく、ＡｌＧａＮ層
を用いることが最も好ましい。
【００７１】ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比を変えて表面状
態およびＸ線回折スペクトルのＦＷＨＭ（半値全幅）を
測定した。その測定結果を表２に示す。
態およびＸ線回折スペクトルのＦＷＨＭ（半値全幅）を
測定した。その測定結果を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】表２の結果から、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成
比は０．４以上で１より小さいことが好ましく、０．４
以上０．６以下がさらに好ましい。
比は０．４以上で１より小さいことが好ましく、０．４
以上０．６以下がさらに好ましい。
【００７４】また、アンドープの単結晶下地層３として
は、ＧａＮ層のほか、ＡｌＧａＮ層を用いてもよいが、
ＡｌＮ層を用いると表面にクラックが生じやすいので好
ましくない。
は、ＧａＮ層のほか、ＡｌＧａＮ層を用いてもよいが、
ＡｌＮ層を用いると表面にクラックが生じやすいので好
ましくない。
【００７５】次に、本発明の第２の実施例におけるIII
−Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオードを説明す
る。
−Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオードを説明す
る。
【００７６】本実施例が第１の実施例と異なるのは、キ
ャップ層６としてアンドープのＧａＮ層に代えて層厚２
００ÅのアンドープのＡｌu Ｇａ1-u Ｎ層を用いた点で
ある。ここで、ｕはほぼ０．１および０．２である。こ
のＡｌu Ｇａ1-u Ｎ層もＭＯＣＶＤ法により形成され、
成長温度は、活性層５の成長温度と同じかもしくはこれ
よりも低い温度、本実施例では８６０℃である。キャリ
アガスとしてはＨ2 およびＮ2 、原料ガスとしてはアン
モニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いる。トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）の代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ）
を用いてもよい。
ャップ層６としてアンドープのＧａＮ層に代えて層厚２
００ÅのアンドープのＡｌu Ｇａ1-u Ｎ層を用いた点で
ある。ここで、ｕはほぼ０．１および０．２である。こ
のＡｌu Ｇａ1-u Ｎ層もＭＯＣＶＤ法により形成され、
成長温度は、活性層５の成長温度と同じかもしくはこれ
よりも低い温度、本実施例では８６０℃である。キャリ
アガスとしてはＨ2 およびＮ2 、原料ガスとしてはアン
モニア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いる。トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）の代わりにトリエチルガリウム（ＴＥＧ）
を用いてもよい。
【００７７】本実施例の発光ダイオードにおいても、キ
ャップ層６を有さない発光ダイオードに比べて発光強度
が顕著に大きくなることがわかった。
ャップ層６を有さない発光ダイオードに比べて発光強度
が顕著に大きくなることがわかった。
【００７８】しかしながら、第１の実施例で層厚２００
ÅのアンドープのＧａＮキャップ層６の発光強度が４５
０（任意単位）であるとした場合に比べて、第２の実施
例でＡｌ組成比ｕが約０．１であるアンドープのＡｌu
Ｇａ1-u Ｎキャップ層６を用いた場合の発光強度は、半
分以下の１９０（任意単位）であった。
ÅのアンドープのＧａＮキャップ層６の発光強度が４５
０（任意単位）であるとした場合に比べて、第２の実施
例でＡｌ組成比ｕが約０．１であるアンドープのＡｌu
Ｇａ1-u Ｎキャップ層６を用いた場合の発光強度は、半
分以下の１９０（任意単位）であった。
【００７９】さらに、Ａｌ組成比ｕが約０．２であるア
ンドープのＡｌu Ｇａ1-u Ｎキャップ層６を用いた場合
の発光強度は、Ａｌ組成比ｕが０．１の場合の３分の１
であった。
ンドープのＡｌu Ｇａ1-u Ｎキャップ層６を用いた場合
の発光強度は、Ａｌ組成比ｕが０．１の場合の３分の１
であった。
【００８０】上述からキャップ層６としてＧａＮ層を用
いることが最も好ましく、Ａｌu Ｇａ1-u Ｎ層を使用す
る場合にもＡｌ組成比ｕがほぼ０．１と小さい方が好ま
しいことがわかる。ＡｌＧａＮでは、Ａｌ組成比が大き
い程バンドギャップが大きくなる。ｐ型クラッド層７の
Ａｌ組成比は、第１の実施例で述べたように０．２であ
る。キャップ層６のＡｌ組成比が０．１であると、キャ
ップ層６のバンドギャップはｐ型クラッド層７のバンド
ギャップよりも小さいことになる。このことから、キャ
ップ層６のバンドギャップは、活性層５のバンドギャッ
プとｐ型クラッド層７のバンドギャップの間の大きさが
好ましいことが理解できる。
いることが最も好ましく、Ａｌu Ｇａ1-u Ｎ層を使用す
る場合にもＡｌ組成比ｕがほぼ０．１と小さい方が好ま
しいことがわかる。ＡｌＧａＮでは、Ａｌ組成比が大き
い程バンドギャップが大きくなる。ｐ型クラッド層７の
Ａｌ組成比は、第１の実施例で述べたように０．２であ
る。キャップ層６のＡｌ組成比が０．１であると、キャ
ップ層６のバンドギャップはｐ型クラッド層７のバンド
ギャップよりも小さいことになる。このことから、キャ
ップ層６のバンドギャップは、活性層５のバンドギャッ
プとｐ型クラッド層７のバンドギャップの間の大きさが
好ましいことが理解できる。
【００８１】次に、本発明の第３の実施例におけるIII
−Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオードを図２を
用いて説明する。
−Ｖ族窒化物系半導体からなる発光ダイオードを図２を
用いて説明する。
【００８２】本実施例が第１の実施例と異なるのは、Ｇ
ａＮ下地層３を用いない点であり、製造方法もこのＧａ
Ｎ下地層３の形成工程がない点を除いて第１の実施例と
同様である。
ａＮ下地層３を用いない点であり、製造方法もこのＧａ
Ｎ下地層３の形成工程がない点を除いて第１の実施例と
同様である。
【００８３】本実施例の発光ダイオードでは、第１の実
施例の発光ダイオードと比べて製造歩留りが低下する
が、キャップ層６を有さない発光ダイオードに比べて発
光強度が大きくなる。
施例の発光ダイオードと比べて製造歩留りが低下する
が、キャップ層６を有さない発光ダイオードに比べて発
光強度が大きくなる。
【００８４】なお、上記各実施例の発光ダイオードはｎ
型コンタクト層４上に活性層５を備えた構造を有する
が、ｎ型コンタクト層４と活性層５との間にｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層を設けてもよい。また、ｎ型コンタクト
層４と活性層５との間にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層およ
びｎ型ＩｎＧａＮ層を設けてもよい。
型コンタクト層４上に活性層５を備えた構造を有する
が、ｎ型コンタクト層４と活性層５との間にｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層を設けてもよい。また、ｎ型コンタクト
層４と活性層５との間にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層およ
びｎ型ＩｎＧａＮ層を設けてもよい。
【００８５】上記各実施例では、活性層５として量子井
戸構造でない非量子井戸構造の活性層を用いたが、もち
ろん、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造の活性
層を用いてもよい。例えば、活性層５をＩｎs Ｇａ1-s
Ｎ（１＞ｓ＞０）量子井戸層からなる単一量子井戸構造
としてもよく、あるいはＩｎs Ｇａ1-s Ｎ（１＞ｓ＞
０）量子井戸層とＩｎr Ｇａ1-r Ｎ（１＞ｓ＞ｒ≧０）
量子障壁層とからなる多重量子井戸構造としてもよい。
戸構造でない非量子井戸構造の活性層を用いたが、もち
ろん、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造の活性
層を用いてもよい。例えば、活性層５をＩｎs Ｇａ1-s
Ｎ（１＞ｓ＞０）量子井戸層からなる単一量子井戸構造
としてもよく、あるいはＩｎs Ｇａ1-s Ｎ（１＞ｓ＞
０）量子井戸層とＩｎr Ｇａ1-r Ｎ（１＞ｓ＞ｒ≧０）
量子障壁層とからなる多重量子井戸構造としてもよい。
【００８６】Ｉｎs Ｇａ1-s Ｎ（１＞ｓ＞０）量子井戸
層とＧａＮ量子障壁層とからなる多重量子井戸構造を用
いる場合、ＧａＮ量子障壁層は７００℃以上９５０℃以
下の成長温度で形成することが好ましく、量子井戸層お
よび量子障壁層の成長温度をほぼ等しくすることが好ま
しい。
層とＧａＮ量子障壁層とからなる多重量子井戸構造を用
いる場合、ＧａＮ量子障壁層は７００℃以上９５０℃以
下の成長温度で形成することが好ましく、量子井戸層お
よび量子障壁層の成長温度をほぼ等しくすることが好ま
しい。
【００８７】また、上記各実施例の発光ダイオードで
は、ＳｉおよびＺｎがドープされた活性層５を用いてい
るが、アンドープの活性層を用いてもよい。
は、ＳｉおよびＺｎがドープされた活性層５を用いてい
るが、アンドープの活性層を用いてもよい。
【００８８】次に、本発明の第４の実施例における屈折
率導波型半導体レーザ素子を図３を用いて説明する。こ
の半導体レーザ素子はセルフアライン型半導体レーザ素
子である。図３において、サファイア絶縁基板１１上
に、層厚約１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮ
バッファ層１２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ
下地層１３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１
４、および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１５上には、ＩｎＧａＮ活性層１６、層厚２０
０〜４００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層１７、お
よび層厚０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１８が順に形成されている。
率導波型半導体レーザ素子を図３を用いて説明する。こ
の半導体レーザ素子はセルフアライン型半導体レーザ素
子である。図３において、サファイア絶縁基板１１上
に、層厚約１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮ
バッファ層１２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ
下地層１３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１
４、および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１５上には、ＩｎＧａＮ活性層１６、層厚２０
０〜４００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層１７、お
よび層厚０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層１８が順に形成されている。
【００８９】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８上には、中
央部にストライプ状の開口部を有する層厚０．２〜０．
３μｍのｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮからなる電流
ブロック層１９が形成されている。ｎ型電流ブロック層
１９の上面およびストライプ状の開口部内には、層厚
０．１〜０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２０が形
成されている。
央部にストライプ状の開口部を有する層厚０．２〜０．
３μｍのｎ型ＧａＮまたはｎ型ＡｌＧａＮからなる電流
ブロック層１９が形成されている。ｎ型電流ブロック層
１９の上面およびストライプ状の開口部内には、層厚
０．１〜０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２０が形
成されている。
【００９０】ｐ型ＧａＮコンタクト層２０上にｐ側電極
２１が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４上にｎ側
電極２２が形成されている。
２１が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４上にｎ側
電極２２が形成されている。
【００９１】活性層１６としては、非量子井戸構造層を
用いてもよく、あるいは単一量子井戸構造層または多重
量子井戸層を用いてもよい。非量子井戸構造層の場合に
は、層厚を０．１〜０．３μｍ程度とする。単一量子井
戸構造層の場合には、量子井戸層の層厚を１０〜５０Å
とし、多重量子井戸構造層に場合には、量子井戸層の層
厚を１０〜５０Åとし、量子障壁層の層厚を１０〜１０
０Å程度とする。
用いてもよく、あるいは単一量子井戸構造層または多重
量子井戸層を用いてもよい。非量子井戸構造層の場合に
は、層厚を０．１〜０．３μｍ程度とする。単一量子井
戸構造層の場合には、量子井戸層の層厚を１０〜５０Å
とし、多重量子井戸構造層に場合には、量子井戸層の層
厚を１０〜５０Åとし、量子障壁層の層厚を１０〜１０
０Å程度とする。
【００９２】この半導体レーザ素子は、ＭＯＶＣＤ法等
の化学気相成長法を用いて１回の結晶成長により作製さ
れる。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッファ
層１２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａＮ
下地層１３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４およびｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１５の成長温度を１１５０℃とし、
ＩｎＧａＮ活性層１６およびＧａＮキャップ層１７の成
長温度を７００〜９５０℃とし、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８、ｎ型電流ブロック層１９およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２０の成長温度を１１５０℃とする。
の化学気相成長法を用いて１回の結晶成長により作製さ
れる。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッファ
層１２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａＮ
下地層１３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４およびｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１５の成長温度を１１５０℃とし、
ＩｎＧａＮ活性層１６およびＧａＮキャップ層１７の成
長温度を７００〜９５０℃とし、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８、ｎ型電流ブロック層１９およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層２０の成長温度を１１５０℃とする。
【００９３】本実施例の半導体レーザ素子においても、
キャップ層１７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
キャップ層１７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
【００９４】次に、本発明の第５の実施例における屈折
率導波型半導体レーザ素子を図４を用いて説明する。こ
の半導体レーザ素子はリッジ埋め込み型導体レーザ素子
である。
率導波型半導体レーザ素子を図４を用いて説明する。こ
の半導体レーザ素子はリッジ埋め込み型導体レーザ素子
である。
【００９５】図４において、サファイア絶縁基板３１上
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層３２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層３３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮ層クラ
ッド層３５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３５上には、ＩｎＧａＮ活性層３６、層厚２００
〜４００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層３７、およ
び層厚０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
３８が順に形成されている。なお、ＩｎＧａＮ活性層３
６の構造および層厚は第４の実施例のＩｎＧａＮ活性層
１６と同様である。
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層３２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層３３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮ層クラ
ッド層３５が順に形成されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層３５上には、ＩｎＧａＮ活性層３６、層厚２００
〜４００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層３７、およ
び層厚０．１〜０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
３８が順に形成されている。なお、ＩｎＧａＮ活性層３
６の構造および層厚は第４の実施例のＩｎＧａＮ活性層
１６と同様である。
【００９６】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８は、平坦部
とその平坦部の中央部上に形成されたリッジ部とを有す
る。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８のリッジ部上には、
層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型キャップ層３
９が形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８の
平坦部上面およびリッジ部側面ならびにｐ型キャップ層
３９の側面には、層厚０．２〜０．３μｍのｎ型ＧａＮ
またはｎ型ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層４０が形
成されている。ｐ型キャップ層３９上およびｎ型電流ブ
ロック層４０上には、層厚０．１〜０．５μｍのｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層４１が形成されている。
とその平坦部の中央部上に形成されたリッジ部とを有す
る。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８のリッジ部上には、
層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型キャップ層３
９が形成されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８の
平坦部上面およびリッジ部側面ならびにｐ型キャップ層
３９の側面には、層厚０．２〜０．３μｍのｎ型ＧａＮ
またはｎ型ＡｌＧａＮからなる電流ブロック層４０が形
成されている。ｐ型キャップ層３９上およびｎ型電流ブ
ロック層４０上には、層厚０．１〜０．５μｍのｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層４１が形成されている。
【００９７】ｐ型ＧａＮコンタクト層４１上にはｐ側電
極４２が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４上には
ｎ側電極４３が形成されている。
極４２が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４上には
ｎ側電極４３が形成されている。
【００９８】この半導体レーザ素子は、ＭＯＣＶＤ法等
の化学気相成長法を用いて３回の結晶成長で作製され
る。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッファ層
３２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａＮ下
地層３３、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４およびｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３５の成長温度を１１５０℃とし、Ｉ
ｎＧａＮ活性層３６およびアンドープのＧａＮキャップ
層３７の成長温度を７００〜９５０℃とし、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３８、ｐ型キャップ層３９、ｎ型電流ブ
ロック層４０およびｐ型ＧａＮコンタクト層４１の成長
温度を１１５０℃とする。
の化学気相成長法を用いて３回の結晶成長で作製され
る。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッファ層
３２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａＮ下
地層３３、ｎ型ＧａＮコンタクト層３４およびｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３５の成長温度を１１５０℃とし、Ｉ
ｎＧａＮ活性層３６およびアンドープのＧａＮキャップ
層３７の成長温度を７００〜９５０℃とし、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３８、ｐ型キャップ層３９、ｎ型電流ブ
ロック層４０およびｐ型ＧａＮコンタクト層４１の成長
温度を１１５０℃とする。
【００９９】本実施例の半導体レーザ素子においても、
キャップ層３７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
キャップ層３７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
【０１００】次に、本実施例の第６の実施例における利
得導波型半導体レーザ素子を図５を用いて説明する。
得導波型半導体レーザ素子を図５を用いて説明する。
【０１０１】図５において、サファイア絶縁基板５１上
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層５２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層５３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層５４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層５５が順に形成されている。
に、層厚１００〜２００ÅのアンドープのＡｌＧａＮバ
ッファ層５２、層厚０．４μｍのアンドープのＧａＮ下
地層５３、層厚４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層５４、
および層厚０．１〜０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層５５が順に形成されている。
【０１０２】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５５上には、Ｉ
ｎＧａＮ活性層５６、層厚２００〜４００Åのアンドー
プのＧａＮキャップ層５７、層厚０．１〜０．５μｍの
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５８、および層厚０．１〜
０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層５９が順に形成さ
れている。なお、ＩｎＧａＮ活性層５６の構造および層
厚は、第４の実施例のＩｎＧａＮ活性層１６と同様であ
る。
ｎＧａＮ活性層５６、層厚２００〜４００Åのアンドー
プのＧａＮキャップ層５７、層厚０．１〜０．５μｍの
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５８、および層厚０．１〜
０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層５９が順に形成さ
れている。なお、ＩｎＧａＮ活性層５６の構造および層
厚は、第４の実施例のＩｎＧａＮ活性層１６と同様であ
る。
【０１０３】ｐ型ＧａＮコンタクト層５９上には、中央
部にストライプ状の開口部を有するＳｉＯ2 、ＳｉＮま
たはｎ型ＧａＮからなる電流ブロック層６０が形成され
ている。ｐ型ＧａＮコンタクト層５９上にはｐ側電極６
１が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層５４上にはｎ側
電極６２が形成されている。
部にストライプ状の開口部を有するＳｉＯ2 、ＳｉＮま
たはｎ型ＧａＮからなる電流ブロック層６０が形成され
ている。ｐ型ＧａＮコンタクト層５９上にはｐ側電極６
１が形成され、ｎ型ＧａＮコンタクト層５４上にはｎ側
電極６２が形成されている。
【０１０４】本実施例の半導体レーザ素子は、ＭＯＣＶ
Ｄ法等の化学気相成長法を用いて１回の結晶成長で作製
される。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッフ
ァ層５２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａ
Ｎ下地層５３、ｎ型ＧａＮコンタクト層５４およびｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層５５の成長温度を１１５０℃と
し、ＩｎＧａＮ活性層５６およびアンドープのＧａＮキ
ャップ層５７の成長温度を７００〜９５０℃とし、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層５８およびｐ型ＧａＮコンタクト
層５９の成長温度を１１５０℃とする。
Ｄ法等の化学気相成長法を用いて１回の結晶成長で作製
される。製造の際には、アンドープのＡｌＧａＮバッフ
ァ層５２の成長温度を６００℃とし、アンドープのＧａ
Ｎ下地層５３、ｎ型ＧａＮコンタクト層５４およびｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層５５の成長温度を１１５０℃と
し、ＩｎＧａＮ活性層５６およびアンドープのＧａＮキ
ャップ層５７の成長温度を７００〜９５０℃とし、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層５８およびｐ型ＧａＮコンタクト
層５９の成長温度を１１５０℃とする。
【０１０５】本実施例の半導体レーザ素子においても、
キャップ層５７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
キャップ層５７を有さない半導体レーザ素子に比べて発
光強度が大きくなる。
【０１０６】上記第１〜第６の実施例では、絶縁基板上
に半導体層を備えた発光素子について説明したが、本発
明は、ＳｉＣ基板等の導電性基板上に半導体層を備え、
この半導体層の最上層の上面と基板の下面に電極を有す
る発光素子にも同様に適用することができる。
に半導体層を備えた発光素子について説明したが、本発
明は、ＳｉＣ基板等の導電性基板上に半導体層を備え、
この半導体層の最上層の上面と基板の下面に電極を有す
る発光素子にも同様に適用することができる。
【０１０７】また、上述では、ｎ型クラッド層上に活性
層、キャップ層およびｐ型クラッド層をこの順序で形成
しているが、ｐ型クラッド層上に活性層、キャップ層お
よびｎ型クラッド層をこの順序で形成してもよく、すな
わち、第１〜第６の実施例において各層の導電型を逆に
してもよい。
層、キャップ層およびｐ型クラッド層をこの順序で形成
しているが、ｐ型クラッド層上に活性層、キャップ層お
よびｎ型クラッド層をこの順序で形成してもよく、すな
わち、第１〜第６の実施例において各層の導電型を逆に
してもよい。
【０１０８】また、上記第１〜第６の実施例では、本発
明を発光ダイオード、半導体レーザ素子等の発光素子に
適用する場合について説明したが、本発明は、電界効果
トランジスタ等の、Ｉｎを含有する化合物半導体層を備
えた半導体素子にも適用可能である。
明を発光ダイオード、半導体レーザ素子等の発光素子に
適用する場合について説明したが、本発明は、電界効果
トランジスタ等の、Ｉｎを含有する化合物半導体層を備
えた半導体素子にも適用可能である。
【０１０９】例えば、図６に示す構造では、ｎ型ＧａＮ
層７１上にｎ型ＡｌＧａＮ層７２およびＩｎＧａＮ層７
３が順に形成され、ＩｎＧａＮ層７３上にアンドープの
ＧａＮキャップ層７４を介してｐ型ＳｉＣ層７５が形成
されている。この場合、ＩｎＧａＮ層７３およびＧａＮ
キャップ層７４を７００〜９５０℃の成長温度で形成
し、ｐ型ＳｉＣ層７５を１３００〜１５００℃の成長温
度で形成する。この例においても、ＩｎＧａＮ層７３上
にアンドープのＧａＮキャップ層７４が形成されている
ので、ＩｎＧａＮ層７３からＩｎ等の構成元素が脱離す
ることが抑制される。
層７１上にｎ型ＡｌＧａＮ層７２およびＩｎＧａＮ層７
３が順に形成され、ＩｎＧａＮ層７３上にアンドープの
ＧａＮキャップ層７４を介してｐ型ＳｉＣ層７５が形成
されている。この場合、ＩｎＧａＮ層７３およびＧａＮ
キャップ層７４を７００〜９５０℃の成長温度で形成
し、ｐ型ＳｉＣ層７５を１３００〜１５００℃の成長温
度で形成する。この例においても、ＩｎＧａＮ層７３上
にアンドープのＧａＮキャップ層７４が形成されている
ので、ＩｎＧａＮ層７３からＩｎ等の構成元素が脱離す
ることが抑制される。
【０１１０】また、図７の構造では、ｎ型ＳｉＣ層８１
上にＩｎＧａＮ層８２が形成され、ＩｎＧａＮ層８２上
にアンドープのＧａＮキャップ層８３を介してｐ型Ｓｉ
Ｃ層８４が形成されている。この場合にも、ＩｎＧａＮ
層８２およびアンドープのＧａＮキャップ層８３を７０
０〜９５０℃の成長温度で形成し、ｐ型ＳｉＣ層８４を
１３００〜１５００の成長温度で形成する。この例にお
いても、ＩｎＧａＮ層８２上にアンドープのＧａＮキャ
ップ層８３が形成されているので、ＩｎＧａＮ層８２か
らＩｎ等の構成元素が脱離することが抑制される。
上にＩｎＧａＮ層８２が形成され、ＩｎＧａＮ層８２上
にアンドープのＧａＮキャップ層８３を介してｐ型Ｓｉ
Ｃ層８４が形成されている。この場合にも、ＩｎＧａＮ
層８２およびアンドープのＧａＮキャップ層８３を７０
０〜９５０℃の成長温度で形成し、ｐ型ＳｉＣ層８４を
１３００〜１５００の成長温度で形成する。この例にお
いても、ＩｎＧａＮ層８２上にアンドープのＧａＮキャ
ップ層８３が形成されているので、ＩｎＧａＮ層８２か
らＩｎ等の構成元素が脱離することが抑制される。
【０１１１】上記第１〜第３の実施例の発光ダイオード
は、光ファイバ通信システム用光源、フォトカプラ用光
源、単色または多色パイロットランプ、数字表示器、レ
ベルメータ、ディスプレイ等の表示装置用の光源、ファ
クシミリ装置用光源、プリンタヘッド、信号機、ハイビ
ームランプ等の自動車用ランプ、液晶テレビジョン装
置、液晶表示装置用バック光源、アミューズメントシス
テム等に用いることができる。
は、光ファイバ通信システム用光源、フォトカプラ用光
源、単色または多色パイロットランプ、数字表示器、レ
ベルメータ、ディスプレイ等の表示装置用の光源、ファ
クシミリ装置用光源、プリンタヘッド、信号機、ハイビ
ームランプ等の自動車用ランプ、液晶テレビジョン装
置、液晶表示装置用バック光源、アミューズメントシス
テム等に用いることができる。
【０１１２】また、上記第４〜第６の実施例の半導体レ
ーザ素子は、レーザメス、光通信システム用光源、ＤＶ
Ｄ（デジタルビデオディスク）等のディスクシステムの
光ピックアップ装置用光源、カラーレーザビームプリン
タ用光源、レーザ加工装置用光源、レーザホログラフィ
用光源、レーザディスプレイ用光源、アミューズメント
システム用光源等に用いることができる。
ーザ素子は、レーザメス、光通信システム用光源、ＤＶ
Ｄ（デジタルビデオディスク）等のディスクシステムの
光ピックアップ装置用光源、カラーレーザビームプリン
タ用光源、レーザ加工装置用光源、レーザホログラフィ
用光源、レーザディスプレイ用光源、アミューズメント
システム用光源等に用いることができる。
【図１】本発明の第１の実施例における発光ダイオード
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図２】本発明の第３の実施例における発光ダイオード
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図３】本発明の第４の実施例における半導体レーザ素
子の模式的断面図である。
子の模式的断面図である。
【図４】本発明の第５の実施例における半導体レーザ素
子の模式的断面図である。
子の模式的断面図である。
【図５】本発明の第６の実施例における半導体レーザ素
子の模式的断面図である。
子の模式的断面図である。
【図６】本発明を適用可能な構造の一例を示す模式的断
面図である。
面図である。
【図７】本発明を適用可能な構造の他の例を示す模式的
断面図である。
断面図である。
【図８】従来の発光ダイオードの模式的断面図である。
１，１１，３１，５１ サファイヤ絶縁基板 ２，１２，３２，５２ ＡｌＧａＮバッファ層 ３ ＧａＮ下地層 ４ ＧａＮコンタクト層 ５，１６，３６，５６ ＩｎＧａＮ活性層 ６，１７，３７，５７ ＧａＮキャップ層 ７，１８，３８，５８ ＡｌＧａＮクラッド層 １５，３５，５４ ＡｌＧａＮクラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】第１のクラッド層は、半導体または絶縁体
からなる基板上にＡｌx Ｇａ 1-x Ｎからなるバッファ層
を介して形成されてもよく、バッファ層のＡｌ組成比ｘ
は０より大きく１以下であることが好ましい。これによ
り、製造歩留りが向上する。
からなる基板上にＡｌx Ｇａ 1-x Ｎからなるバッファ層
を介して形成されてもよく、バッファ層のＡｌ組成比ｘ
は０より大きく１以下であることが好ましい。これによ
り、製造歩留りが向上する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 保彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 八木 克己 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (24)
- 【請求項１】 結晶成長可能な第１の成長温度で形成さ
れた第１の半導体層と、 前記第１の半導体層上に前記第１の成長温度とほぼ同じ
かまたは低い第２の成長温度で形成された第２の半導体
層と、 前記第２の半導体層上に前記第１の成長温度よりも高い
第３の成長温度で形成された第３の半導体層とを備えた
ことを特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 前記第１の半導体層はインジウムを含む
ことを特徴とする請求項１記載の半導体素子。 - 【請求項３】 第１導電型の化合物半導体からなる第１
のクラッド層と、 インジウムを含む化合物半導体からなる活性層と、 化合物半導体からなるキャップ層と、 第２導電型の化合物半導体からなる第２のクラッド層と
をこの順に備えたことを特徴とする発光素子。 - 【請求項４】 前記第１のクラッド層は第１導電型の窒
化物系半導体からなり、 前記活性層は窒化物系半導体からなり、 前記キャップ層は窒化物系半導体からなり、 前記第２のクラッド層は第２導電型の窒化物系半導体か
らなることを特徴とする請求項３記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記第１のクラッド層は第１導電型のII
I −Ｖ族窒化物系半導体からなり、 前記活性層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からなり、 前記キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からなり、 前記第２のクラッド層は第２導電型のIII −Ｖ族窒化物
系半導体からなることを特徴とする請求項３または４記
載の発光素子。 - 【請求項６】 前記活性層はＩｎＧａＮからなることを
特徴とする請求項３、４または５記載の発光素子。 - 【請求項７】 前記キャップ層はＡｌu Ｇａ1-u Ｎから
なり、 前記第２のクラッド層は第２導電型のＡｌz Ｇａ1-z Ｎ
からなり、 前記キャップ層のＡｌ組成比ｕは前記第２のクラッド層
のＡｌ組成比ｚよりも小さいことを特徴とする請求項３
〜６のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項８】 前記キャップ層はＧａＮからなることを
特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記キャップ層は、前記活性層よりも大
きなバンドギャップを有することを特徴とする請求項３
〜８のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項１０】 前記キャップ層は、前記活性層と前記
第２のクラッド層との中間のバンドギャップを有するこ
とを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の発光素
子。 - 【請求項１１】 前記キャップ層の不純物濃度は、前記
第２のクラッド層の不純物濃度よりも低いことを特徴と
する請求項３〜１０のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項１２】 前記キャップ層はアンドープ層である
ことを特徴とする請求項３〜１１のいずれかに記載の発
光素子。 - 【請求項１３】 前記キャップ層の厚さはほぼ２００Å
以上ほぼ４００Å以下であることを特徴とする請求項３
〜１２のいずれかに記載の発光素子。 - 【請求項１４】 第１の半導体層を結晶成長可能な第１
の成長温度で気相成長法により形成する工程と、 前記第１の半導体層上に第２の半導体層を前記第１の成
長温度とほぼ同じかまたは低い第２の成長温度で気相成
長法により形成する第２の工程と、 前記第２の半導体層上に第３の半導体層を前記第１の成
長温度よりも高い第３の成長温度で気相成長法により形
成する第３の工程とを含むことを特徴とする半導体素子
の製造方法。 - 【請求項１５】 インジウムを含有する化合物半導体か
らなる活性層を気相成長法により形成する工程と、 前記活性層上に前記活性層の成長温度とほぼ同じかまた
は低い成長温度で化合物半導体からなるキャップ層を気
相成長法により形成する工程とを含むことを特徴とする
発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記活性層は窒化物系半導体からな
り、 前記キャップ層は窒化物系半導体からなることを特徴と
する請求項１５記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項１７】 前記活性層はIII −Ｖ族窒化物系半導
体からなり、 前記キャップ層はIII −Ｖ族窒化物系半導体からなるこ
とを特徴とする請求項１５または１６記載の発光素子の
製造方法。 - 【請求項１８】 前記活性層はＩｎＧａＮからなること
を特徴とする請求項１５、１６または１７記載の発光素
子の製造方法。 - 【請求項１９】 前記キャップ層はＧａＮまたはＡｌＧ
ａＮからなることを特徴とする請求項１５〜１８のいず
れかに記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項２０】 前記キャップ層を７００℃以上９５０
℃以下の成長温度で形成することを特徴とする請求項１
５〜１９のいずれかに記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記キャップ層はアンドープ層である
ことを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の
発光素子の製造方法。 - 【請求項２２】 前記キャップ層を前記活性層の成長温
度とほぼ等しい成長温度で形成することを特徴とする請
求項１５〜２１のいずれかに記載の発光素子の製造方
法。 - 【請求項２３】 前記活性層は、ＩｎＧａＮ量子井戸層
とＧａＮ量子障壁層とからなる量子井戸構造を有し、 前記ＧａＮ量子障壁層を７００℃以上９５０℃以下の成
長温度で形成することを特徴とする請求項１５〜２２の
いずれかに記載の発光素子の製造方法。 - 【請求項２４】 請求項３〜１３のいずれかに記載の発
光素子を用いた電子機器。
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|---|---|---|---|
| JP05522197A JP3448450B2 (ja) | 1996-04-26 | 1997-03-10 | 発光素子およびその製造方法 |
| DE69735078T DE69735078T2 (de) | 1996-04-26 | 1997-04-07 | Herstellungsverfahren einer Lichtemittierende Vorrichtung |
| EP97302374A EP0803916B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-07 | Manufacturing method of a light emitting device |
| EP04011150.2A EP1453112B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-07 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| EP11174758.0A EP2383846B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-07 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| KR1019970015615A KR100500331B1 (ko) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | 발광소자및그제조방법 |
| CNB971108064A CN1220278C (zh) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | 发光器件及其制造方法 |
| CNB2004100434632A CN100353573C (zh) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | 发光器件的制造方法 |
| US08/847,471 US5990496A (en) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | Light emitting device with cap layer |
| US09/427,694 US6162656A (en) | 1996-04-26 | 1999-10-27 | Manufacturing method of light emitting device |
| US10/321,516 USRE42074E1 (en) | 1996-04-26 | 2002-12-18 | Manufacturing method of light emitting device |
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|---|---|---|---|
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| JP8-107833 | 1996-04-26 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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