JPH11340509A - 窒化物半導体素子 - Google Patents
窒化物半導体素子Info
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- JPH11340509A JPH11340509A JP16145298A JP16145298A JPH11340509A JP H11340509 A JPH11340509 A JP H11340509A JP 16145298 A JP16145298 A JP 16145298A JP 16145298 A JP16145298 A JP 16145298A JP H11340509 A JPH11340509 A JP H11340509A
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- semiconductor layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定した低い動作電圧で高い出力が得られる
窒化物半導体素子を提供する。 【解決手段】 ｐ型コンタクト層を含む１又は多層のｐ
型窒化物半導体層と１又は多層のｎ型窒化物半導体層と
の間に活性層を備えた窒化物半導体素子において、ｐ型
コンタクト層は、互いに組成の異なる第１と第２の窒化
物半導体層が交互に積層された超格子構造を有し、２つ
の窒化物半導体層のうち少なくとも第１の窒化物半導体
層はＩｎを含んでいる。
窒化物半導体素子を提供する。 【解決手段】 ｐ型コンタクト層を含む１又は多層のｐ
型窒化物半導体層と１又は多層のｎ型窒化物半導体層と
の間に活性層を備えた窒化物半導体素子において、ｐ型
コンタクト層は、互いに組成の異なる第１と第２の窒化
物半導体層が交互に積層された超格子構造を有し、２つ
の窒化物半導体層のうち少なくとも第１の窒化物半導体
層はＩｎを含んでいる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード素
子、レーザダイオード素子等の発光素子、太陽電池、光
センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデ
バイス等の電子デバイス等に用いられる窒化物半導体素
子に関する。
子、レーザダイオード素子等の発光素子、太陽電池、光
センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデ
バイス等の電子デバイス等に用いられる窒化物半導体素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒化ガリウム系化合物半導体にＭ
ｇ等の型不純物を添加して熱処理をすることにより、ｐ
型の導電性を有する窒化物半導体層の作製が可能とな
り、窒化物半導体を用いた発光素子が実用化された。こ
の発光素子によって、青色の光を発光が可能となり、該
発光素子は、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号
灯、イメージスキャナ等の各種光源としてその市場を拡
大しつつある。
ｇ等の型不純物を添加して熱処理をすることにより、ｐ
型の導電性を有する窒化物半導体層の作製が可能とな
り、窒化物半導体を用いた発光素子が実用化された。こ
の発光素子によって、青色の光を発光が可能となり、該
発光素子は、フルカラーＬＥＤディスプレイ、交通信号
灯、イメージスキャナ等の各種光源としてその市場を拡
大しつつある。
【０００３】従来、この窒化物半導体を用いた発光素子
において、ｐ側電極が形成されるｐ型コンタクト層は、
ＧａＮが用いられていたが、最近では、特開平８−９７
４６８号公報に開示されているように、ｐ型コンタクト
層としてバンドキャップエネルギーが、ＧａＮに比較し
て小さい、ＩｎＧａＮを用いることが検討されている。
これによって、バンドキャップエネルギーが小さいＩｎ
ＧａＮを用いることにより、ｐ型コンタクト層とｐ側電
極との間の障壁を低くして良好なオーミック接触を得よ
うとするものである。
において、ｐ側電極が形成されるｐ型コンタクト層は、
ＧａＮが用いられていたが、最近では、特開平８−９７
４６８号公報に開示されているように、ｐ型コンタクト
層としてバンドキャップエネルギーが、ＧａＮに比較し
て小さい、ＩｎＧａＮを用いることが検討されている。
これによって、バンドキャップエネルギーが小さいＩｎ
ＧａＮを用いることにより、ｐ型コンタクト層とｐ側電
極との間の障壁を低くして良好なオーミック接触を得よ
うとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩｎＧ
ａＮは、欠陥の少ない結晶性の良い膜を成長させること
が難しく、期待通りの十分低い接触抵抗を有するオーミ
ック接触を得ることは困難であった。また、成長された
ＩｎＧａＮ層の結晶性がバラツクために接触抵抗が安定
しないという問題点があった。そのために、ＩｎＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層を備えた従来の窒化物半導体
素子は、十分低くかつ安定した動作電圧と高い出力を得
ることが困難であった。このために、例えば、ＩｎＧａ
Ｎからなるコンタクト層を用いてＬＥＤ素子を構成した
場合、２０ｍＡにおける順方向電圧（Ｖｆ）は、３．４
Ｖ〜３．８Ｖと十分低くできず、かつそのバラツキが大
きいという問題点があった。
ａＮは、欠陥の少ない結晶性の良い膜を成長させること
が難しく、期待通りの十分低い接触抵抗を有するオーミ
ック接触を得ることは困難であった。また、成長された
ＩｎＧａＮ層の結晶性がバラツクために接触抵抗が安定
しないという問題点があった。そのために、ＩｎＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層を備えた従来の窒化物半導体
素子は、十分低くかつ安定した動作電圧と高い出力を得
ることが困難であった。このために、例えば、ＩｎＧａ
Ｎからなるコンタクト層を用いてＬＥＤ素子を構成した
場合、２０ｍＡにおける順方向電圧（Ｖｆ）は、３．４
Ｖ〜３．８Ｖと十分低くできず、かつそのバラツキが大
きいという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明は、ｐ側電極とｐ型コンタ
クト層との接触抵抗を小さくでき、安定した低い動作電
圧で高い出力が得られる窒化物半導体素子を提供するこ
とを目的とする。
クト層との接触抵抗を小さくでき、安定した低い動作電
圧で高い出力が得られる窒化物半導体素子を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｉｎを含むｐ
型コンタクト層を超格子構造とすることにより、欠陥の
少ない結晶性のよいｐ型コンタクト層を形成することが
できることを見出して完成したものである。すなわち、
本発明に係る窒化物半導体素子は、ｐ型コンタクト層を
含む１又は多層のｐ型窒化物半導体層と１又は多層のｎ
型窒化物半導体層との間に活性層を備えた窒化物半導体
素子において、上記ｐ型コンタクト層は、互いに組成の
異なる第１と第２の窒化物半導体層が交互に積層された
超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少
なくとも第１の窒化物半導体層はＩｎを含んでいること
を特徴とする。
型コンタクト層を超格子構造とすることにより、欠陥の
少ない結晶性のよいｐ型コンタクト層を形成することが
できることを見出して完成したものである。すなわち、
本発明に係る窒化物半導体素子は、ｐ型コンタクト層を
含む１又は多層のｐ型窒化物半導体層と１又は多層のｎ
型窒化物半導体層との間に活性層を備えた窒化物半導体
素子において、上記ｐ型コンタクト層は、互いに組成の
異なる第１と第２の窒化物半導体層が交互に積層された
超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少
なくとも第１の窒化物半導体層はＩｎを含んでいること
を特徴とする。
【０００７】また、本発明の窒化物半導体素子では、上
記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層と
の間に、上記第１の窒化物半導体層の組成から上記第２
の窒化物半導体層の組成へと組成が連続的に変化する組
成傾斜層を形成することが好ましく、これにより、さら
にｐ型コンタクト層の結晶性を良好にできる。
記第１の窒化物半導体層と上記第２の窒化物半導体層と
の間に、上記第１の窒化物半導体層の組成から上記第２
の窒化物半導体層の組成へと組成が連続的に変化する組
成傾斜層を形成することが好ましく、これにより、さら
にｐ型コンタクト層の結晶性を良好にできる。
【０００８】上記第１の窒化物半導体層のＩｎの含有量
を上記第２の窒化物半導体層のＩｎの含有量に比較して
大きくすることが好ましくい。このようにすると、ｐ型
コンタクト層の抵抗をより低くできる。
を上記第２の窒化物半導体層のＩｎの含有量に比較して
大きくすることが好ましくい。このようにすると、ｐ型
コンタクト層の抵抗をより低くできる。
【０００９】また、本発明の窒化物半導体素子におい
て、上記２つの窒化物半導体層のうちの一方をＩｎを含
む層とする場合、一方の上記第１の窒化物半導体層はＩ
ｎxＧａ1-xＮからなる層とし、他方の第２の窒化物半導
体層はＡｌyＧａ1-yＮからなる層とすることが好まし
い。
て、上記２つの窒化物半導体層のうちの一方をＩｎを含
む層とする場合、一方の上記第１の窒化物半導体層はＩ
ｎxＧａ1-xＮからなる層とし、他方の第２の窒化物半導
体層はＡｌyＧａ1-yＮからなる層とすることが好まし
い。
【００１０】さらに、本発明の窒化物半導体素子におい
て、上記第１の窒化物半導体層及び上記第２の窒化物半
導体層のうちのいずれか一方にｐ型不純物をドープし、
他方にはｐ型不純物をドープしないようにしてもよい。
て、上記第１の窒化物半導体層及び上記第２の窒化物半
導体層のうちのいずれか一方にｐ型不純物をドープし、
他方にはｐ型不純物をドープしないようにしてもよい。
【００１１】また、本発明の窒化物半導体素子におい
て、上記第１及び第２の窒化物半導体層にそれぞれｐ型
不純物をドープする場合、一方の窒化物半導体層には１
×１０19／ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純
物をドープし、他方の窒化物半導体層は５×１０18／ｃ
ｍ3〜５×１０19／ｃｍ3の範囲であってかつ上記一方の
窒化物半導体層より少ない量のｐ型不純物がドープされ
ていることが好ましい。
て、上記第１及び第２の窒化物半導体層にそれぞれｐ型
不純物をドープする場合、一方の窒化物半導体層には１
×１０19／ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純
物をドープし、他方の窒化物半導体層は５×１０18／ｃ
ｍ3〜５×１０19／ｃｍ3の範囲であってかつ上記一方の
窒化物半導体層より少ない量のｐ型不純物がドープされ
ていることが好ましい。
【００１２】また、本発明の窒化物半導体素子におい
て、上記第１の窒化物半導体層が最表面に形成され、か
つｐ側電極が上記際表面に形成された該窒化物半導体層
に接するように形成されていることが好ましい。また、
この場合、上記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度
が、上記第２の窒化物半導体層より大きくなるようにす
ることが好ましい。
て、上記第１の窒化物半導体層が最表面に形成され、か
つｐ側電極が上記際表面に形成された該窒化物半導体層
に接するように形成されていることが好ましい。また、
この場合、上記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物濃度
が、上記第２の窒化物半導体層より大きくなるようにす
ることが好ましい。
【００１３】本発明の窒化物半導体素子においてさら
に、上記活性層と上記ｐ型コンタクト層との間にＡｌを
含む窒化物半導体からなるｐ型クラッド層を備えていて
もよい。
に、上記活性層と上記ｐ型コンタクト層との間にＡｌを
含む窒化物半導体からなるｐ型クラッド層を備えていて
もよい。
【００１４】本発明の窒化物半導体素子においては、上
記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）か
らなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる層と
が交互に積層された超格子構造を有することが好まし
い。
記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）か
らなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる層と
が交互に積層された超格子構造を有することが好まし
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。 実施の形態１．本発明に係る実施の形態１の窒化物半導
体発光素子は、図１に示すように、例えばサファイアか
らなる基板１上に、バッファ層２を介して、第１ｎ側窒
化物半導体層３、第２ｎ側窒化物半導体層４、第３ｎ側
窒化物半導体層５、活性層６、ｐ側クラッド層７及びｐ
側コンタクト層８が順次形成されて構成される。尚、本
実施の形態１において、ｐ側コンタクト層８の上面のほ
ぼ前面には、透光性のｐ電極９が形成され、ｐ電極上の
一部にボンディング用のｐパット電極１０が形成され
る。また、発光素子の片側において、第２ｎ側窒化物半
導体層４の表面が露出され、その露出部分には、ｎ電極
１１が形成されている。
る実施の形態について説明する。 実施の形態１．本発明に係る実施の形態１の窒化物半導
体発光素子は、図１に示すように、例えばサファイアか
らなる基板１上に、バッファ層２を介して、第１ｎ側窒
化物半導体層３、第２ｎ側窒化物半導体層４、第３ｎ側
窒化物半導体層５、活性層６、ｐ側クラッド層７及びｐ
側コンタクト層８が順次形成されて構成される。尚、本
実施の形態１において、ｐ側コンタクト層８の上面のほ
ぼ前面には、透光性のｐ電極９が形成され、ｐ電極上の
一部にボンディング用のｐパット電極１０が形成され
る。また、発光素子の片側において、第２ｎ側窒化物半
導体層４の表面が露出され、その露出部分には、ｎ電極
１１が形成されている。
【００１６】ここで、特に本実施の形態１では、ｐ側コ
ンタクト層８が、互いに組成の異なる第１の窒化物半導
体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂが交互に積層され
た超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち
少なくとも第１の窒化物半導体層８ａはＩｎを含んでい
ることを特徴とする。このように、ｐ側コンタクト層８
を構成する上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも
一方の第１の窒化物半導体層８ａがＩｎを含んでいて、
かつ第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂとが交互に
積層された超格子構造とすることにより、極めて欠陥の
少ない結晶性の良好なｐ型コンタクト層８を形成するこ
とができる。これによって、超格子構造でない単層のＩ
ｎＧａＮからなる従来例に比較して、それ自身の抵抗値
が低くかつｐ電極９と良好なオーミック接触させること
ができるｐ側コンタクト層８を形成することができる。
ンタクト層８が、互いに組成の異なる第１の窒化物半導
体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂが交互に積層され
た超格子構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち
少なくとも第１の窒化物半導体層８ａはＩｎを含んでい
ることを特徴とする。このように、ｐ側コンタクト層８
を構成する上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも
一方の第１の窒化物半導体層８ａがＩｎを含んでいて、
かつ第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂとが交互に
積層された超格子構造とすることにより、極めて欠陥の
少ない結晶性の良好なｐ型コンタクト層８を形成するこ
とができる。これによって、超格子構造でない単層のＩ
ｎＧａＮからなる従来例に比較して、それ自身の抵抗値
が低くかつｐ電極９と良好なオーミック接触させること
ができるｐ側コンタクト層８を形成することができる。
【００１７】さらに，詳細に説明すると、本実施の形態
１において、ｐ型コンタクト層８は例えば、以下の表１
に示す第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体
層８ｂとを組み合わせることにより構成することができ
る。
１において、ｐ型コンタクト層８は例えば、以下の表１
に示す第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半導体
層８ｂとを組み合わせることにより構成することができ
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】ここで、本実施の形態１において、結晶欠
陥の少ない第１の窒化物半導体層８ａを形成するため
に、表１のＩｎxＧａ1-xＮは、好ましくはｘ＜０．５に
設定され、より好ましくはｘ＜０．４、さらに好ましく
はｘ＜０．３に設定される。また、本発明において、ｐ
型コンタクト層の膜厚は、厚さが厚いほど厚さ方向の抵
抗値が高くなるので、好ましくは０．１μｍ以下、より
好ましくは５００Å以下、さらに好ましくは２００Å以
下に設定する。また、ｐ型コンタクト層を構成する第１
と第２の窒化物半導体層の膜厚はそれぞれ、好ましくは
１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ま
しくは５０Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１
０〜４０Åの範囲に設定する。
陥の少ない第１の窒化物半導体層８ａを形成するため
に、表１のＩｎxＧａ1-xＮは、好ましくはｘ＜０．５に
設定され、より好ましくはｘ＜０．４、さらに好ましく
はｘ＜０．３に設定される。また、本発明において、ｐ
型コンタクト層の膜厚は、厚さが厚いほど厚さ方向の抵
抗値が高くなるので、好ましくは０．１μｍ以下、より
好ましくは５００Å以下、さらに好ましくは２００Å以
下に設定する。また、ｐ型コンタクト層を構成する第１
と第２の窒化物半導体層の膜厚はそれぞれ、好ましくは
１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ま
しくは５０Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１
０〜４０Åの範囲に設定する。
【００２０】ｐ型コンタクト層を構成する第１と第２の
窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜厚を１００Å以下に設定
するのは、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜
厚が、１００Åより厚いと各窒化物半導体層が弾性歪限
界以上の膜厚となり、膜中に微小のクラック、あるいは
結晶欠陥が入りやすくなり、超格子構造とする効果が効
果的に発揮できないからである。また、本発明におい
て、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂは、少なく
とも１原子層以上であればよいが、好ましくは上述のよ
うに１０Å以上に設定する。
窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜厚を１００Å以下に設定
するのは、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂの膜
厚が、１００Åより厚いと各窒化物半導体層が弾性歪限
界以上の膜厚となり、膜中に微小のクラック、あるいは
結晶欠陥が入りやすくなり、超格子構造とする効果が効
果的に発揮できないからである。また、本発明におい
て、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂは、少なく
とも１原子層以上であればよいが、好ましくは上述のよ
うに１０Å以上に設定する。
【００２１】また、本発明では、第１の窒化物半導体層
８ａと第２の窒化物半導体層８ｂの少なくともいずれか
一方にＭｇ等のｐ型不純物が添加され、ｐ型コンタクト
層全体としてｐ型導電性を示すようにすればよい。ま
た、第１の窒化物半導体層８ａ及び第２の窒化物半導体
層８ｂの双方にｐ型不純物をドープする場合、一方の窒
化物半導体層のｐ型不純物濃度を他方の窒化物半導体層
の不純物濃度に比較して高くする（以下、変調ドープと
いう。）ことが好ましい。
８ａと第２の窒化物半導体層８ｂの少なくともいずれか
一方にＭｇ等のｐ型不純物が添加され、ｐ型コンタクト
層全体としてｐ型導電性を示すようにすればよい。ま
た、第１の窒化物半導体層８ａ及び第２の窒化物半導体
層８ｂの双方にｐ型不純物をドープする場合、一方の窒
化物半導体層のｐ型不純物濃度を他方の窒化物半導体層
の不純物濃度に比較して高くする（以下、変調ドープと
いう。）ことが好ましい。
【００２２】このように、第１と第２の窒化物半導体層
８ａ，８ｂのうち、一方の不純物濃度を他方に比較して
高く設定することにより、不純物濃度が高い一方の窒化
物半導体層においてキャリア多く発生させることがで
き、不純物濃度の低い他方の窒化物半導体層における移
動度を一方の窒化物半導体層に比較して高くできる。こ
れによって、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂと
が積層された超格子層全体としてのキャリア濃度と移動
度とをともに高くできるので、ｐ型コンタクト層８の抵
抗値を低くできる。従って、本実施の形態１の窒化物半
導体発光素子は、ｐ型コンタクト層８においてさらに、
上述のような変調ドープをすることにより、所定の電流
値における順方向電圧を低くできる。
８ａ，８ｂのうち、一方の不純物濃度を他方に比較して
高く設定することにより、不純物濃度が高い一方の窒化
物半導体層においてキャリア多く発生させることがで
き、不純物濃度の低い他方の窒化物半導体層における移
動度を一方の窒化物半導体層に比較して高くできる。こ
れによって、第１と第２の窒化物半導体層８ａ，８ｂと
が積層された超格子層全体としてのキャリア濃度と移動
度とをともに高くできるので、ｐ型コンタクト層８の抵
抗値を低くできる。従って、本実施の形態１の窒化物半
導体発光素子は、ｐ型コンタクト層８においてさらに、
上述のような変調ドープをすることにより、所定の電流
値における順方向電圧を低くできる。
【００２３】また、上述のように変調ドープする場合、
一方の窒化物半導体層には１×１０19／ｃｍ3〜５×１
０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物をドープし、他方の窒
化物半導体層は５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3
の範囲であってかつ一方の窒化物半導体層より少ない量
のｐ型不純物がドープされていることが好ましい。窒化
物半導体層に対して５×１０21／ｃｍ3より多い量のｐ
型不純物を添加すると、結晶性が悪化して抵抗値が高く
なりかつ良好なオーミック接触を得ることが難しくなる
からであり、５×１０18／ｃｍ3より少ないと十分なキ
ャリア濃度が得られず出力が低下するからである。
一方の窒化物半導体層には１×１０19／ｃｍ3〜５×１
０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物をドープし、他方の窒
化物半導体層は５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3
の範囲であってかつ一方の窒化物半導体層より少ない量
のｐ型不純物がドープされていることが好ましい。窒化
物半導体層に対して５×１０21／ｃｍ3より多い量のｐ
型不純物を添加すると、結晶性が悪化して抵抗値が高く
なりかつ良好なオーミック接触を得ることが難しくなる
からであり、５×１０18／ｃｍ3より少ないと十分なキ
ャリア濃度が得られず出力が低下するからである。
【００２４】また、本発明において、ｐ型コンタクト層
８において、第１の窒化物半導体層８ａ又は第２の窒化
物半導体層８ｂのいずれの層を最上層にしてもよく、い
ずれの層でｐ側クラッド層７と接するようにしても良
い。しかしながら、本発明では、Ｉｎを含む第１の窒化
物半導体層８ａを最上層にし、その第１の窒化物半導体
層８ａの上にｐ電極を形成するように構成することが好
ましい。このようにすることで、ｐ型コンタクト層８と
ｐ電極とのオーミック接触抵抗を小さくできる。すなわ
ち、第１の窒化物半導体層８ａは、Ｉｎを含んでいる分
又はＩｎを多く含んでいる分、第２の窒化物半導体層８
ｂに比較してバンドギャップを小さくすることができ、
ｐ電極を構成する金属の伝導帯の下端のエネルギー準位
と、第１の窒化物半導体層８ａの価電子帯の上端のエネ
ルギー準位との差を小さくできるので、オーミック接触
抵抗を小さくできる。
８において、第１の窒化物半導体層８ａ又は第２の窒化
物半導体層８ｂのいずれの層を最上層にしてもよく、い
ずれの層でｐ側クラッド層７と接するようにしても良
い。しかしながら、本発明では、Ｉｎを含む第１の窒化
物半導体層８ａを最上層にし、その第１の窒化物半導体
層８ａの上にｐ電極を形成するように構成することが好
ましい。このようにすることで、ｐ型コンタクト層８と
ｐ電極とのオーミック接触抵抗を小さくできる。すなわ
ち、第１の窒化物半導体層８ａは、Ｉｎを含んでいる分
又はＩｎを多く含んでいる分、第２の窒化物半導体層８
ｂに比較してバンドギャップを小さくすることができ、
ｐ電極を構成する金属の伝導帯の下端のエネルギー準位
と、第１の窒化物半導体層８ａの価電子帯の上端のエネ
ルギー準位との差を小さくできるので、オーミック接触
抵抗を小さくできる。
【００２５】また、実施の形態１の窒化物半導体発光素
子においては、上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ
（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有す
ることが好ましい。このｐ型クラッド層を構成する各層
の膜厚は、好ましくは弾性歪限界の１００Å以下に設定
し、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは５０
Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１０〜４０Å
の範囲に設定する。このようにｐ型クラッド層を超格子
構造とすることにより、ｐ型クラッド層の抵抗値を低く
することができる。尚、ｐ型クラッド層７の全体として
の膜厚は、好ましくは１００Å以上で２μｍ以下、さら
に好ましくは５００Å以上で１μｍ以下に設定される。
このような膜厚に設定することにより、良好なキャリア
閉じ込め層として動作させ、かつｐ型クラッド層７の全
体としての抵抗値を比較的低くできる。
子においては、上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-xＮ
（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜
１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有す
ることが好ましい。このｐ型クラッド層を構成する各層
の膜厚は、好ましくは弾性歪限界の１００Å以下に設定
し、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは５０
Å以下に設定する。尚、最も好ましくは、１０〜４０Å
の範囲に設定する。このようにｐ型クラッド層を超格子
構造とすることにより、ｐ型クラッド層の抵抗値を低く
することができる。尚、ｐ型クラッド層７の全体として
の膜厚は、好ましくは１００Å以上で２μｍ以下、さら
に好ましくは５００Å以上で１μｍ以下に設定される。
このような膜厚に設定することにより、良好なキャリア
閉じ込め層として動作させ、かつｐ型クラッド層７の全
体としての抵抗値を比較的低くできる。
【００２６】実施の形態２．本発明に係る実施の形態２
の窒化物半導体素子は、図２に示すように、ｐ型コンタ
クト層８においてさらに、第１の窒化物半導体層８ａと
第２の窒化物半導体層８ｂとの間に組成傾斜層８ｃを形
成した点で、実施の形態１と異なる他は、実施の形態１
と同様に構成される。ここで、組成傾斜層８ｃとは、第
１の窒化物半導体層８ａの組成から第２の窒化物半導体
層８ｂの組成へと、除除に変化するように厚さ方向に組
成を連続的に変化させた層をいう。例えば、第１の窒化
物半導体層８ａをＩｎxＧａ1-xＮとし第２の窒化物半導
体層８ｂをＧａＮとした場合、組成傾斜層８ｃは、図２
（ｂ）に示すように、第１の窒化物半導体層８ａに接す
る面から第２の窒化物半導体層８ｂに接する面に向かっ
て厚さ方向に、Ｉｎの組成比（ｘ）が徐徐に減少する層
とする。尚、本実施の形態２において、組成傾斜層８ｃ
は、その組成比が除徐に減少する層であればよく、必ず
しも図２（ｂ）に示すように、厚さに対して組成が直線
的に変化する必要はない。
の窒化物半導体素子は、図２に示すように、ｐ型コンタ
クト層８においてさらに、第１の窒化物半導体層８ａと
第２の窒化物半導体層８ｂとの間に組成傾斜層８ｃを形
成した点で、実施の形態１と異なる他は、実施の形態１
と同様に構成される。ここで、組成傾斜層８ｃとは、第
１の窒化物半導体層８ａの組成から第２の窒化物半導体
層８ｂの組成へと、除除に変化するように厚さ方向に組
成を連続的に変化させた層をいう。例えば、第１の窒化
物半導体層８ａをＩｎxＧａ1-xＮとし第２の窒化物半導
体層８ｂをＧａＮとした場合、組成傾斜層８ｃは、図２
（ｂ）に示すように、第１の窒化物半導体層８ａに接す
る面から第２の窒化物半導体層８ｂに接する面に向かっ
て厚さ方向に、Ｉｎの組成比（ｘ）が徐徐に減少する層
とする。尚、本実施の形態２において、組成傾斜層８ｃ
は、その組成比が除徐に減少する層であればよく、必ず
しも図２（ｂ）に示すように、厚さに対して組成が直線
的に変化する必要はない。
【００２７】以上のように構成された実施の形態２の窒
化物半導体素子は、第１の窒化物半導体層８ａと第２の
窒化物半導体層８ｂとの境界で組成が不連続に変化して
いないので、層の成長時に第１の窒化物半導体層８ａと
第２の窒化物半導体層８ｂの境界において特定の元素の
偏析を防止できる。このように、特定の元素の偏析を防
止できる結果、結晶欠陥のより少ない第１の窒化物半導
体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとを成長させるこ
とができる。上述の第１の窒化物半導体層８ａをＩｎx
Ｇａ1-xＮとし第２の窒化物半導体層８ｂをＧａＮとし
た例では、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半
導体層８ｂとの間におけるＩｎの偏析を防止することが
でき、結晶性を良好にできる。
化物半導体素子は、第１の窒化物半導体層８ａと第２の
窒化物半導体層８ｂとの境界で組成が不連続に変化して
いないので、層の成長時に第１の窒化物半導体層８ａと
第２の窒化物半導体層８ｂの境界において特定の元素の
偏析を防止できる。このように、特定の元素の偏析を防
止できる結果、結晶欠陥のより少ない第１の窒化物半導
体層８ａと第２の窒化物半導体層８ｂとを成長させるこ
とができる。上述の第１の窒化物半導体層８ａをＩｎx
Ｇａ1-xＮとし第２の窒化物半導体層８ｂをＧａＮとし
た例では、第１の窒化物半導体層８ａと第２の窒化物半
導体層８ｂとの間におけるＩｎの偏析を防止することが
でき、結晶性を良好にできる。
【００２８】
【実施例】以下、図１を参照しながら、本発明に係る窒
化物半導体発光素子の製造方法について実施例を用いて
説明する。
化物半導体発光素子の製造方法について実施例を用いて
説明する。
【００２９】実施例１．サファイア（表面がＣ面となる
ようにカットされたもの）よりなる基板１を反応容器内
にセットし、容器内を水素で十分置換した後、水素を流
しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板
のクリーニングを行う。基板１にはサファイアＣ面の
他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピ
ネル（ＭｇＡＩＺ０４）のような絶縁性の基板の他、Ｓ
ｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ０、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
ようにカットされたもの）よりなる基板１を反応容器内
にセットし、容器内を水素で十分置換した後、水素を流
しながら、基板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板
のクリーニングを行う。基板１にはサファイアＣ面の
他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピ
ネル（ＭｇＡＩＺ０４）のような絶縁性の基板の他、Ｓ
ｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓｉ、Ｚｎ０、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることができる。
【００３０】（バッファ層２）続いて、温度を５１０℃
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上に
ＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板１上に
ＧａＮよりなるバッファ層２を約２００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
【００３１】（第１ｎ側窒化物半導体層３）バッファ層
２成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上
昇させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴ
ＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮよりな
る第１ｎ側窒化物半導体層３を５μｍの膜厚で成長させ
る。第１ｎ側窒化物半導体層３はバッファ層２よりも高
温、例えば９００℃〜１１００℃で成長させることが好
ましく、ＧａＮ以外でも、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０
≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成することもできる
が、好ましくはＧａＮ又、Ｘ値が０．２以下のＡｌxＧ
ａ1-xＮを用いるとより結晶欠陥の少ない窒化物半導体
層が得られやすい。また、バッファ層よりも厚膜で成長
させることが好ましく、通常０．１μｍ以上の膜厚で成
長させる。この層は通常アンドーブ層とするためその性
質は真性半導体に近く、抵抗率は０．２Ω・ｃｍよりも
大きいが、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を第２ｎ側窒化物
半導体層よりも少ない量でドープして抵抗率を低下させ
た層としても良い。
２成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０５０℃まで上
昇させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴ
ＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮよりな
る第１ｎ側窒化物半導体層３を５μｍの膜厚で成長させ
る。第１ｎ側窒化物半導体層３はバッファ層２よりも高
温、例えば９００℃〜１１００℃で成長させることが好
ましく、ＧａＮ以外でも、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０
≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成することもできる
が、好ましくはＧａＮ又、Ｘ値が０．２以下のＡｌxＧ
ａ1-xＮを用いるとより結晶欠陥の少ない窒化物半導体
層が得られやすい。また、バッファ層よりも厚膜で成長
させることが好ましく、通常０．１μｍ以上の膜厚で成
長させる。この層は通常アンドーブ層とするためその性
質は真性半導体に近く、抵抗率は０．２Ω・ｃｍよりも
大きいが、Ｓｉ、Ｇｅ等のｎ型不純物を第２ｎ側窒化物
半導体層よりも少ない量でドープして抵抗率を低下させ
た層としても良い。
【００３２】（第２ｎ側窒化物半導体層４）続いて１０
５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープ
ＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、続
いてシランガスを追加しＳｉを１×１０19／ｃｍ3ドー
プしたＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、そしてＳｉを止めてアンドープＧａＮ層を２０オン
グストロームの膜厚で成長させる。このようにして、２
０オングストロームのアンドープＧａＮ層からなるＡ層
と、ＳｉドープＧａＮ層を２０オングストロームからな
るＢ層とからなるペアを成長させる。そしてそのペアを
積層して、変調ドープＧａＮよりなる１μｍ厚の第２ｎ
側窒化物半導体層４を成長させる。
５０℃で、ＴＭＧ、アンモニアガスを用い、アンドープ
ＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、続
いてシランガスを追加しＳｉを１×１０19／ｃｍ3ドー
プしたＧａＮ層を２０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、そしてＳｉを止めてアンドープＧａＮ層を２０オン
グストロームの膜厚で成長させる。このようにして、２
０オングストロームのアンドープＧａＮ層からなるＡ層
と、ＳｉドープＧａＮ層を２０オングストロームからな
るＢ層とからなるペアを成長させる。そしてそのペアを
積層して、変調ドープＧａＮよりなる１μｍ厚の第２ｎ
側窒化物半導体層４を成長させる。
【００３３】（第３ｎ側窒化物半導体層５）次にシラン
ガスのみを止め、１０５０℃で同様にしてアンドープＧ
ａＮよりなる第３ｎ側窒化物半導体層５を１００オング
ストロームの膜厚で成長させる。この第３ｎ側窒化物半
導体層５もＧａＮ以外にＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦
ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成でき、その組成は特に
問うものではないが、好ましくはＧａＮ又はｘ値が０．
２以下のＡｌxＧａ1-xＮ、あるいはｙ値が０．１以下の
ＩｎyＧａ1+yＮとするとより結晶欠陥の少ない窒化物半
導体層が得られる。ＩｎＧａＮを成長させると、その上
にＡｌを含む窒化物半導体を成長させる場合に、Ａｌを
含む窒化物半導体層にクラックが入るのを防止すること
ができる。
ガスのみを止め、１０５０℃で同様にしてアンドープＧ
ａＮよりなる第３ｎ側窒化物半導体層５を１００オング
ストロームの膜厚で成長させる。この第３ｎ側窒化物半
導体層５もＧａＮ以外にＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦
ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で構成でき、その組成は特に
問うものではないが、好ましくはＧａＮ又はｘ値が０．
２以下のＡｌxＧａ1-xＮ、あるいはｙ値が０．１以下の
ＩｎyＧａ1+yＮとするとより結晶欠陥の少ない窒化物半
導体層が得られる。ＩｎＧａＮを成長させると、その上
にＡｌを含む窒化物半導体を成長させる場合に、Ａｌを
含む窒化物半導体層にクラックが入るのを防止すること
ができる。
【００３４】（活性層６）次に、温度を８００℃にし
て、キャリアガスを窒素に切り替え、ＴＭＧ、ＴＭ１
（トリメチルインジウム）、アンモニアを用いアンドー
プＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ層を３０オングストロームの膜厚で
成長させて単一量子井戸構造を有する活性層６を成長さ
せる。なおこの層はＩｎＧａＮよりなる井戸層を有する
多重量子井戸構造としても良い。
て、キャリアガスを窒素に切り替え、ＴＭＧ、ＴＭ１
（トリメチルインジウム）、アンモニアを用いアンドー
プＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎ層を３０オングストロームの膜厚で
成長させて単一量子井戸構造を有する活性層６を成長さ
せる。なおこの層はＩｎＧａＮよりなる井戸層を有する
多重量子井戸構造としても良い。
【００３５】（ｐ側クラッド層７）次に、温度を１０５
０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇ
（シクロペンタジエチルマグネシウム）を用い、Ｍｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよ
りなる層を２０Åの厚さに成長させた後、ＴＭＧ、アン
モニア、Ｃｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０19／ｃｍ3
ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層を２０Åの厚さに成長
させる。以下同様の工程を交互に繰り返すことにより、
総膜厚０．８μｍの超格子層からなるｐ側クラッド層を
形成する。
０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ２Ｍｇ
（シクロペンタジエチルマグネシウム）を用い、Ｍｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよ
りなる層を２０Åの厚さに成長させた後、ＴＭＧ、アン
モニア、Ｃｐ２Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０19／ｃｍ3
ドープしたｐ型ＧａＮよりなる層を２０Åの厚さに成長
させる。以下同様の工程を交互に繰り返すことにより、
総膜厚０．８μｍの超格子層からなるｐ側クラッド層を
形成する。
【００３６】（ｐ側コンタクト層８）次に、８００℃に
おいて、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる第１の窒
化物半導体層を３０Å、続いて、ＴＭＩを止めＭｇを１
×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化
物半導体層を３０Å成長させる。そして交互に積層し、
総膜厚６００Åのｐ側コンタクト層８を成長させる。
おいて、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる第１の窒
化物半導体層を３０Å、続いて、ＴＭＩを止めＭｇを１
×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりなる第２の窒化
物半導体層を３０Å成長させる。そして交互に積層し、
総膜厚６００Åのｐ側コンタクト層８を成長させる。
【００３７】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ側の各層をさらに低抵抗化
する。
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ側の各層をさらに低抵抗化
する。
【００３８】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のｐ側コンタクト層８の表面に所定の
形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、
図１に示すように第２の窒化物半導体層４の表面を露出
させる。
取り出し、最上層のｐ側コンタクト層８の表面に所定の
形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ側コンタクト層側からエッチングを行い、
図１に示すように第２の窒化物半導体層４の表面を露出
させる。
【００３９】エッチング後、最上層にあるｐ側コンタク
ト層のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮｉと
Ａｕを含む透光性のｐ電極９と、そのｐ電極９の上にポ
ンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極１０を０．５
μｍの膜厚で形成する。一方エッチングにより露出させ
た第２ｎ側窒化物半導体層４の表面にはＷとＡＩを含む
ｎ電極１１を形成する。最後にｐ電極９の表面を保護す
るためにＳｉＯ2よりなる絶縁膜１２を図１に示すよう
に形成した後、ウェーハをスクライブにより分離して３
５０μｍ角のＬＥＤ素子とする。
ト層のほぼ全面に膜厚２００オングストロームのＮｉと
Ａｕを含む透光性のｐ電極９と、そのｐ電極９の上にポ
ンディング用のＡｕよりなるｐパッド電極１０を０．５
μｍの膜厚で形成する。一方エッチングにより露出させ
た第２ｎ側窒化物半導体層４の表面にはＷとＡＩを含む
ｎ電極１１を形成する。最後にｐ電極９の表面を保護す
るためにＳｉＯ2よりなる絶縁膜１２を図１に示すよう
に形成した後、ウェーハをスクライブにより分離して３
５０μｍ角のＬＥＤ素子とする。
【００４０】このＬＥＤ素子は２０ｍＡにおいて順方向
電圧３．２Ｖ、５２０ｎｍの緑色発光を示し、２０ｍＡ
におけるＶｆを０．２〜０．３Ｖ低下させることがで
き、出力を１０％以上向上させることができた。また、
実施例で示したＬＥＤ素子を１００個作製して、２０ｍ
Ａにおける順方向電圧Ｖｆを測定した結果、それらのＶ
ｆｆは、３．２Ｖ〜３．３Ｖの範囲に分布しており、極
めてバラツキを少なくできた。
電圧３．２Ｖ、５２０ｎｍの緑色発光を示し、２０ｍＡ
におけるＶｆを０．２〜０．３Ｖ低下させることがで
き、出力を１０％以上向上させることができた。また、
実施例で示したＬＥＤ素子を１００個作製して、２０ｍ
Ａにおける順方向電圧Ｖｆを測定した結果、それらのＶ
ｆｆは、３．２Ｖ〜３．３Ｖの範囲に分布しており、極
めてバラツキを少なくできた。
【００４１】実施例２．実施例１において、ｐ側コンタ
クト層を成長させる際、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層
と、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮとの積
層順序を逆にした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ
素子を作製した。
クト層を成長させる際、アンドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層
と、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープしたＧａＮとの積
層順序を逆にした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ
素子を作製した。
【００４２】実施例３．実施例１において、ｐ側コンタ
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体の組成をＩ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とする以外は、実施例１と同様にし
てＬＥＤ素子を作製した。
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体の組成をＩ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層とする以外は、実施例１と同様にし
てＬＥＤ素子を作製した。
【００４３】実施例４．実施例１において、ｐ側コンタ
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層と
した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製し
た。
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層と
した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製し
た。
【００４４】実施例５．実施例１において、ｐ側コンタ
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層と
した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製し
た。
クト層を成長させる際、第２の窒化物半導体層をＭｇを
１×１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎ層と
した以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を作製し
た。
【００４５】実施例６．実施例１において、ｐ側コンタ
クト層を成長させる際、第１の窒化物半導体層にＭｇを
１×１０19／ｃｍ3ドープした以外は、実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を作製した。
クト層を成長させる際、第１の窒化物半導体層にＭｇを
１×１０19／ｃｍ3ドープした以外は、実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を作製した。
【００４６】以上の実施例２〜６のＬＥＤ素子も、実施
例１と同様、従来例に比較して良好な発光特性が得られ
た。
例１と同様、従来例に比較して良好な発光特性が得られ
た。
【００４７】また、従来のＩｎＧａＮからなるｐ側コン
タクト層では、ＩｎＧａＮが比較的波長の短い領域で光
の吸収が大きいために、該ｐ側コンタクト層が黄色に着
色し、活性層で発生した光の波長が、長波長側にシフト
するという問題があった。しかしながら、本発明のｐ側
コンタクト層は、超格子構造としているので、単層で構
成した従来のＩｎＧａＮからなるｐ側コンタクト層に比
較して、波長の短い光の吸収率を小さくできる。従っ
て、本発明におけるｐ側コンタクト層は、光の長波長側
へのシフトを防止でき、光の透過率も向上させることが
できる。
タクト層では、ＩｎＧａＮが比較的波長の短い領域で光
の吸収が大きいために、該ｐ側コンタクト層が黄色に着
色し、活性層で発生した光の波長が、長波長側にシフト
するという問題があった。しかしながら、本発明のｐ側
コンタクト層は、超格子構造としているので、単層で構
成した従来のＩｎＧａＮからなるｐ側コンタクト層に比
較して、波長の短い光の吸収率を小さくできる。従っ
て、本発明におけるｐ側コンタクト層は、光の長波長側
へのシフトを防止でき、光の透過率も向上させることが
できる。
【００４８】図３は、ＧａＮとＩｎＧａＮからなる本発
明の超格子構造の多層膜の、波長に対する光の透過率を
示すグラフである。該多層膜は、ＧａＮ（２０Å）とＩ
ｎＧａＮ（２０Å）とを交互に３０周期積層されてな
り、Ｍｇがドープされ４×１０18／ｃｍ3のキャリア濃
度を有するｐ型の層である。また、図３には、比較のた
めに単層のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（膜厚０．１２μｍ）か
らなる従来例の光透過率も示している。図３に示すよう
に、本発明の超格子構造の多層膜と従来例の単層膜とは
波長が４００ｎｍ付近の光に対する吸収率が顕著に相違
し、本発明の超格子構造の多層膜は、波長が４００ｎｍ
付近の光に対する透過率が優れていることがわかる。
尚、図３に示す本発明の超格子構造の多層膜と従来例の
単層膜の各低効率ρは、いずれも０．５Ω・ｃｍであっ
た。また、図３における透過率は、サファイア基板の光
の透過率を１００％とした相対値で示した。
明の超格子構造の多層膜の、波長に対する光の透過率を
示すグラフである。該多層膜は、ＧａＮ（２０Å）とＩ
ｎＧａＮ（２０Å）とを交互に３０周期積層されてな
り、Ｍｇがドープされ４×１０18／ｃｍ3のキャリア濃
度を有するｐ型の層である。また、図３には、比較のた
めに単層のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（膜厚０．１２μｍ）か
らなる従来例の光透過率も示している。図３に示すよう
に、本発明の超格子構造の多層膜と従来例の単層膜とは
波長が４００ｎｍ付近の光に対する吸収率が顕著に相違
し、本発明の超格子構造の多層膜は、波長が４００ｎｍ
付近の光に対する透過率が優れていることがわかる。
尚、図３に示す本発明の超格子構造の多層膜と従来例の
単層膜の各低効率ρは、いずれも０．５Ω・ｃｍであっ
た。また、図３における透過率は、サファイア基板の光
の透過率を１００％とした相対値で示した。
【００４９】以上の実施の形態及び実施例において、Ｌ
ＥＤ素子である窒化物半導体発光素子を用いて説明した
が、本発明はＬＥＤ素子に限定されるわけではなく、レ
ーザダイオード素子等の他の発光素子に適用することが
できる。また、本発明は発光素子に限定されるものでは
なく、窒化物半導体を用いて構成される、太陽電池、光
センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデ
バイス等の電子デバイス等にも適用することができる。
ＥＤ素子である窒化物半導体発光素子を用いて説明した
が、本発明はＬＥＤ素子に限定されるわけではなく、レ
ーザダイオード素子等の他の発光素子に適用することが
できる。また、本発明は発光素子に限定されるものでは
なく、窒化物半導体を用いて構成される、太陽電池、光
センサ等の受光素子、あるいはトランジスタ、パワーデ
バイス等の電子デバイス等にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る窒化物半導体素子は、互いに組成の異なる第１と第２
の窒化物半導体層が交互に積層された超格子構造を有
し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも第１の
窒化物半導体層はＩｎを含んでいるｐ型コンタクト層を
備えている。これによって、本発明の窒化物半導体素子
においては、欠陥の少ない結晶性のよいｐ型コンタクト
層を形成することができ、ｐ型コンタクト層自身の抵抗
値を低くできかつｐ側電極とｐ型コンタクト層との接触
抵抗を小さくできるので、安定した低い動作電圧で高い
出力が得られる。
る窒化物半導体素子は、互いに組成の異なる第１と第２
の窒化物半導体層が交互に積層された超格子構造を有
し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくとも第１の
窒化物半導体層はＩｎを含んでいるｐ型コンタクト層を
備えている。これによって、本発明の窒化物半導体素子
においては、欠陥の少ない結晶性のよいｐ型コンタクト
層を形成することができ、ｐ型コンタクト層自身の抵抗
値を低くできかつｐ側電極とｐ型コンタクト層との接触
抵抗を小さくできるので、安定した低い動作電圧で高い
出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発
光素子の構成を示す模式的な断面図である。
光素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】 本発明に係る実施の形態２の窒化物半導体発
光素子におけるｐ側コンタクト層の構成を示す模式的な
断面図である。
光素子におけるｐ側コンタクト層の構成を示す模式的な
断面図である。
【図３】 本発明における多層膜（ｐ側コンタクト層）
の波長に対する光吸収率を示すグラフである。
の波長に対する光吸収率を示すグラフである。
１…基板１、 ２…バッファ層、 ３…第１ｎ側窒化物半導体層、 ４…第２ｎ側窒化物半導体層、 ５…第３ｎ側窒化物半導体層、 ６…活性層、 ７…ｐ側クラッド層、 ８…ｐ側コンタクト層、 ８ａ…第１の窒化物半導体層、 ８ｂ…第２の窒化物半導体層、 ８ｃ…組成傾斜層、 ９…ｐ電極、 １０…ｐパット電極、 １１…ｎ電極。
Claims (10)
- 【請求項１】 ｐ型コンタクト層を含む１又は多層のｐ
型窒化物半導体層と１又は多層のｎ型窒化物半導体層と
の間に活性層を備えた窒化物半導体素子において、 上記ｐ型コンタクト層は、互いに組成の異なる第１と第
２の窒化物半導体層とを含む層が順次積層された超格子
構造を有し、上記２つの窒化物半導体層のうち少なくと
も第１の窒化物半導体層はＩｎを含んでいることを特徴
とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 上記第１の窒化物半導体層と上記第２の
窒化物半導体層との間に、上記第１の窒化物半導体層の
組成から上記第２の窒化物半導体層の組成へと組成が連
続的に変化する組成傾斜層を形成した請求項１記載の窒
化物半導体素子。 - 【請求項３】 上記第１と第２の窒化物半導体層はそれ
ぞれＩｎを含んでなり、上記第１の窒化物半導体層のＩ
ｎの含有量が上記第２の窒化物半導体層のＩｎの含有量
に比較して大きい請求項１又は２記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項４】 上記第１の窒化物半導体層はＩｎxＧａ
1-xＮからなり，上記第２の窒化物半導体層はＡｌyＧａ
1-yＮ（０≦ｙ＜１）からなる請求項１又は２記載の窒
化物半導体素子。 - 【請求項５】 上記第１の窒化物半導体層と上記第２の
窒化物半導体層のうちのいずれか一方にはｐ型不純物が
ドープされ、他方には、ｐ型不純物がドープされていな
い請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の窒化物半
導体素子。 - 【請求項６】 上記第１の窒化物半導体層と上記第２の
窒化物半導体層のうちのいずれか一方には１×１０19／
ｃｍ3〜５×１０21／ｃｍ3の範囲のｐ型不純物がドープ
され、他方には５×１０18／ｃｍ3〜５×１０19／ｃｍ3
の範囲であってかつ上記一方の窒化物半導体層より少な
い量のｐ型不純物がドープされている請求項１〜４のう
ちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 上記第１の窒化物半導体層が最表面に形
成され、かつｐ側電極が上記最表面に形成された該窒化
物半導体層に接するように形成されている請求項１〜６
のうちのいずれか１つに記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項８】 上記第１の窒化物半導体層のｐ型不純物
濃度は、上記第２の窒化物半導体層より大きい請求項７
記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項９】 上記活性層と上記ｐ型コンタクト層との
間にＡｌを含む窒化物半導体からなるｐ型クラッド層を
備えた請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の窒化
物半導体素子。 - 【請求項１０】 上記ｐ型クラッド層は、ＡｌxＧａ1-x
Ｎ（０＜ｘ≦１）からなる層とＩｎyＧａ1-yＮ（０≦ｙ
＜１）からなる層とが交互に積層された超格子構造を有
する請求項９に記載の窒化物半導体素子。
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| KR1020007010025A KR100683234B1 (ko) | 1998-03-12 | 1999-03-10 | 질화물 반도체 소자 |
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| US11/600,123 US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2006-11-16 | Nitride semiconductor device |
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|---|---|
| JPH11340509A true JPH11340509A (ja) | 1999-12-10 |
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-
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- 1998-05-25 JP JP16145298A patent/JP3680558B2/ja not_active Expired - Fee Related
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