JPH1168155A - 窒化物半導体素子及び窒化物半導体の成長方法 - Google Patents
窒化物半導体素子及び窒化物半導体の成長方法Info
- Publication number
- JPH1168155A JPH1168155A JP15180097A JP15180097A JPH1168155A JP H1168155 A JPH1168155 A JP H1168155A JP 15180097 A JP15180097 A JP 15180097A JP 15180097 A JP15180097 A JP 15180097A JP H1168155 A JPH1168155 A JP H1168155A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- semiconductor layer
- layer
- type impurity
- grown
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規な窒化物半導体素子の構造と、その窒化
物半導体素子を構成する窒化物半導体の成長方法とを提
供することにより、ＬＥＤ、ＬＤの出力を向上させる。 【構成】 活性層上部にｐ型不純物を含む第１の窒化物
半導体層が形成され、その第１の窒化物半導体層上部
に、その第１の窒化物半導体層から離れるに従ってｐ型
不純物濃度が次第に少なくなっている第２の窒化物半導
体層を備え、その第２の窒化物半導体層上部に、第２の
窒化物半導体層の平均ｐ型不純物濃度よりも多量のｐ型
不純物を含む第３の窒化物半導体層を有する。
物半導体素子を構成する窒化物半導体の成長方法とを提
供することにより、ＬＥＤ、ＬＤの出力を向上させる。 【構成】 活性層上部にｐ型不純物を含む第１の窒化物
半導体層が形成され、その第１の窒化物半導体層上部
に、その第１の窒化物半導体層から離れるに従ってｐ型
不純物濃度が次第に少なくなっている第２の窒化物半導
体層を備え、その第２の窒化物半導体層上部に、第２の
窒化物半導体層の平均ｐ型不純物濃度よりも多量のｐ型
不純物を含む第３の窒化物半導体層を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えばＬＥＤ、ＬＤ等の
発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子等に用い
られる窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）よりなる素子と、その素子を構成す
る窒化物半導体の成長方法に関する。
発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子等に用い
られる窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）よりなる素子と、その素子を構成す
る窒化物半導体の成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、本出願人により、フルカラーＬ
ＥＤディスプレイ、交通信号等で実用化されたばかりで
ある。これらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ
型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一
量子井戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎ
ＧａＮよりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有
している。青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩ
ｎ組成比を増減することで決定されている。青色ＬＥＤ
は２０ｍＡにおいて発光波長４５０ｎｍ、半値幅２０ｎ
ｍ、光度２ｃｄ、光出力５ｍＷ、外部量子効率９．１％
である。一方、緑色ＬＥＤは同じく２０ｍＡにおいて、
発光波長５２５ｎｍ、半値幅３０ｎｍ、光度６ｃｄ、光
出力３ｍＷ、外部量子効率６．３％である。
色ＬＥＤの材料として、本出願人により、フルカラーＬ
ＥＤディスプレイ、交通信号等で実用化されたばかりで
ある。これらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ
型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一
量子井戸構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎ
ＧａＮよりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有
している。青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩ
ｎ組成比を増減することで決定されている。青色ＬＥＤ
は２０ｍＡにおいて発光波長４５０ｎｍ、半値幅２０ｎ
ｍ、光度２ｃｄ、光出力５ｍＷ、外部量子効率９．１％
である。一方、緑色ＬＥＤは同じく２０ｍＡにおいて、
発光波長５２５ｎｍ、半値幅３０ｎｍ、光度６ｃｄ、光
出力３ｍＷ、外部量子効率６．３％である。
【０００３】また本出願人は、最近この材料を用いてパ
ルス電流下、室温での４１０ｎｍのレーザ発振を世界で
初めて発表した{例えば、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L7
4、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L217等}。このレーザ素子
は、ＩｎＧａＮを用いた多重量子井戸構造の活性層を有
するダブルへテロ構造を有し、パルス幅２μｓ、パルス
周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、閾値電流密
度８．７ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。改良し
たレーザ素子もまた、Appl.Phys.Lett.69(1996)1477に
おいて発表した。このレーザ素子は、ｐ型窒化物半導体
層の一部にリッジストライプが形成された構造を有して
おり、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍｓ、デューティ
ー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、閾値電流密度３
ｋＡ／cm 2、４１０ｎｍの発振を示す。さらに本出願人
は室温での連続発振にも初めて成功し、発表した。{例
えば、日経エレクトロニクス 1996年12月2日号 技術速
報、Appl.Phys.Lett.69(1996)3034、Appl.Phys.Lett.69
(1996)4056 等}、このレーザ素子は２０℃において、閾
値電流密度３．６ｋＡ／cm2、閾値電圧５．５Ｖ、１．
５ｍＷ出力において、２７時間の連続発振を示す。
ルス電流下、室温での４１０ｎｍのレーザ発振を世界で
初めて発表した{例えば、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L7
4、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L217等}。このレーザ素子
は、ＩｎＧａＮを用いた多重量子井戸構造の活性層を有
するダブルへテロ構造を有し、パルス幅２μｓ、パルス
周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、閾値電流密
度８．７ｋＡ／cm2、４１０ｎｍの発振を示す。改良し
たレーザ素子もまた、Appl.Phys.Lett.69(1996)1477に
おいて発表した。このレーザ素子は、ｐ型窒化物半導体
層の一部にリッジストライプが形成された構造を有して
おり、パルス幅１μｓ、パルス周期１ｍｓ、デューティ
ー比０．１％で、閾値電流１８７ｍＡ、閾値電流密度３
ｋＡ／cm 2、４１０ｎｍの発振を示す。さらに本出願人
は室温での連続発振にも初めて成功し、発表した。{例
えば、日経エレクトロニクス 1996年12月2日号 技術速
報、Appl.Phys.Lett.69(1996)3034、Appl.Phys.Lett.69
(1996)4056 等}、このレーザ素子は２０℃において、閾
値電流密度３．６ｋＡ／cm2、閾値電圧５．５Ｖ、１．
５ｍＷ出力において、２７時間の連続発振を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように窒化物半導
体を用いた発光デバイスはＬＥＤとして既に実用化され
ているが、未だ不十分な点もあり、さらなる発光出力の
向上が望まれている。またＬＤは実用化を目指して現在
鋭意研究中であり、出力の向上はもちろんのこと、長寿
命化が望まれている。これらＬＥＤ、ＬＤのような発光
デバイスの発光出力を向上させることができれば、類似
した構造を有する太陽電池、光センサー等の受光デバイ
スの受光効率も同時に向上させることができる。従っ
て、本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであ
って、その目的とするところは、新規な窒化物半導体素
子の構造と、その窒化物半導体素子を構成する窒化物半
導体の成長方法とを提供することにより、主としてＬＥ
Ｄ、ＬＤの出力を向上させることにある。
体を用いた発光デバイスはＬＥＤとして既に実用化され
ているが、未だ不十分な点もあり、さらなる発光出力の
向上が望まれている。またＬＤは実用化を目指して現在
鋭意研究中であり、出力の向上はもちろんのこと、長寿
命化が望まれている。これらＬＥＤ、ＬＤのような発光
デバイスの発光出力を向上させることができれば、類似
した構造を有する太陽電池、光センサー等の受光デバイ
スの受光効率も同時に向上させることができる。従っ
て、本発明はこのような事情を鑑みて成されたものであ
って、その目的とするところは、新規な窒化物半導体素
子の構造と、その窒化物半導体素子を構成する窒化物半
導体の成長方法とを提供することにより、主としてＬＥ
Ｄ、ＬＤの出力を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子は、活性層上部にｐ型不純物を含む第１の窒化物半導
体層が形成され、その第１の窒化物半導体層上部に、そ
の第１の窒化物半導体層から離れるに従ってｐ型不純物
濃度が次第に少なくなっている第２の窒化物半導体層を
備え、その第２の窒化物半導体層上部に、第２の窒化物
半導体層の平均ｐ型不純物濃度よりも多い量のｐ型不純
物を含む第３の窒化物半導体層を有することを特徴とす
る。なお本発明において、活性層と第１の窒化物半導体
層とは接して形成されていなくても良く、また第１の窒
化物半導体層と、第２の窒化物半導体層とは接して形成
されていなくても良く、さらに第２の窒化物半導体層と
第３の窒化物半導体層とは接して形成されていなくても
良い。
子は、活性層上部にｐ型不純物を含む第１の窒化物半導
体層が形成され、その第１の窒化物半導体層上部に、そ
の第１の窒化物半導体層から離れるに従ってｐ型不純物
濃度が次第に少なくなっている第２の窒化物半導体層を
備え、その第２の窒化物半導体層上部に、第２の窒化物
半導体層の平均ｐ型不純物濃度よりも多い量のｐ型不純
物を含む第３の窒化物半導体層を有することを特徴とす
る。なお本発明において、活性層と第１の窒化物半導体
層とは接して形成されていなくても良く、また第１の窒
化物半導体層と、第２の窒化物半導体層とは接して形成
されていなくても良く、さらに第２の窒化物半導体層と
第３の窒化物半導体層とは接して形成されていなくても
良い。
【０００６】さらに本発明の窒化物半導体素子は、前記
第２の窒化物半導体層が複数の窒化物半導体層が積層さ
れた多層膜よりなり、その多層膜のｐ型不純物が段階的
に少なくなっていることを特徴とする。
第２の窒化物半導体層が複数の窒化物半導体層が積層さ
れた多層膜よりなり、その多層膜のｐ型不純物が段階的
に少なくなっていることを特徴とする。
【０００７】本発明の窒化物半導体の成長方法は、反応
容器内において、ｐ型不純物源ガスと、III族源ガス
と、窒素源ガスとを用い、ｐ型不純物を含む第１の窒化
物半導体層を成長させた後、ｐ型不純物源と、III族源
ガスと、窒素源ガスとを用いて第２の窒化物半導体層を
成長させ、第２の窒化物半導体成長中にｐ型不純物源ガ
スの流量を徐々に減らすことにより、第２の窒化物半導
体層中のｐ型不純物濃度を第１の窒化物半導体層から離
れるに従って少なくなるようにすることを特徴とする。
容器内において、ｐ型不純物源ガスと、III族源ガス
と、窒素源ガスとを用い、ｐ型不純物を含む第１の窒化
物半導体層を成長させた後、ｐ型不純物源と、III族源
ガスと、窒素源ガスとを用いて第２の窒化物半導体層を
成長させ、第２の窒化物半導体成長中にｐ型不純物源ガ
スの流量を徐々に減らすことにより、第２の窒化物半導
体層中のｐ型不純物濃度を第１の窒化物半導体層から離
れるに従って少なくなるようにすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係る窒
化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、具
体的にはＬＥＤ素子の構造を示している。素子構造とし
ては、サファイアよりなる基板１の上に、ＧａＮよりな
るバッファ層２、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ側コンタ
クト層３（兼ｎ側クラッド層）、膜厚３０オングストロ
ームの単一量子井戸構造のＩｎＧａＮよりなる活性層
４、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなる第１のｐ側窒化物半
導体層５、Ｍｇが傾斜ドープされたＧａＮよりなる第２
のｐ側窒化物半導体層６、Ｍｇ平均濃度が第２のｐ側窒
化物半導体層６よりも多くドープされたＧａＮよりなる
第３のｐ側窒化物半導体層７が積層されてなっている。
第３のｐ側窒化物半導体層７のほぼ全面には、透光性の
金属薄膜よりなるｐ電極８が形成され、その全面電極８
の隅部にはボンディング用のパッド電極９が形成されて
いる。一方ｐ側窒化物半導体層側からエッチングして露
出されたｎ側コンタクト層３の表面にはｎ電極１０が形
成されている。
化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、具
体的にはＬＥＤ素子の構造を示している。素子構造とし
ては、サファイアよりなる基板１の上に、ＧａＮよりな
るバッファ層２、ＳｉドープＧａＮよりなるｎ側コンタ
クト層３（兼ｎ側クラッド層）、膜厚３０オングストロ
ームの単一量子井戸構造のＩｎＧａＮよりなる活性層
４、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなる第１のｐ側窒化物半
導体層５、Ｍｇが傾斜ドープされたＧａＮよりなる第２
のｐ側窒化物半導体層６、Ｍｇ平均濃度が第２のｐ側窒
化物半導体層６よりも多くドープされたＧａＮよりなる
第３のｐ側窒化物半導体層７が積層されてなっている。
第３のｐ側窒化物半導体層７のほぼ全面には、透光性の
金属薄膜よりなるｐ電極８が形成され、その全面電極８
の隅部にはボンディング用のパッド電極９が形成されて
いる。一方ｐ側窒化物半導体層側からエッチングして露
出されたｎ側コンタクト層３の表面にはｎ電極１０が形
成されている。
【０００９】また、図２にこのＬＥＤ素子をＳＩＭＳ
（二次イオン質量分析装置）により分析したデータを示
す。Ｍｇは濃度を示し、Ｉｎは二次イオン強度でもって
示している。つまりＩｎピークは活性層の位置を示し、
Ｍｇは活性層よりもｐ層側に分布していることを示して
いる。この図では最上層からＣｓイオンでＬＥＤ素子を
スパッタして、出てくる元素を分析し、横軸に深さ、縦
軸にＭｇ濃度と、Ｉｎ強度をとって示している。このよ
うに、本発明の素子では、Ｍｇ濃度が活性層から離れる
に従って次第に小さくなるように調整された窒化物半導
体層を有している。
（二次イオン質量分析装置）により分析したデータを示
す。Ｍｇは濃度を示し、Ｉｎは二次イオン強度でもって
示している。つまりＩｎピークは活性層の位置を示し、
Ｍｇは活性層よりもｐ層側に分布していることを示して
いる。この図では最上層からＣｓイオンでＬＥＤ素子を
スパッタして、出てくる元素を分析し、横軸に深さ、縦
軸にＭｇ濃度と、Ｉｎ強度をとって示している。このよ
うに、本発明の素子では、Ｍｇ濃度が活性層から離れる
に従って次第に小さくなるように調整された窒化物半導
体層を有している。
【００１０】本発明の素子ではｐ型不純物を含む第１の
窒化物半導体層５の上に、ｐ型不純物が傾斜ドープされ
た第２のｐ側窒化物半導体層６を有している。この第２
のｐ側窒化物半導体層はこのようにｐ側不純物が傾斜ド
ープされることによって、発光素子出力を向上させるこ
とができる。即ち、コンタクト層として作用するｐ型不
純物が高濃度にドープされた第３のｐ側窒化物半導体
と、その第３のｐ側窒化物半導体層よりも活性層に接近
した位置に、ｐ型不純物が傾斜ドープされた第２のｐ側
窒化物半導体、さらに第２の窒化物半導体よりも活性層
に接近した位置にｐ型不純物が高濃度にドープされた第
１のｐ側窒化物半導体とを備えることにより、コンタク
ト層側から注入されるキャリアを、活性層に貯まりやす
くできるために、素子全体の出力を向上させることがで
きる。
窒化物半導体層５の上に、ｐ型不純物が傾斜ドープされ
た第２のｐ側窒化物半導体層６を有している。この第２
のｐ側窒化物半導体層はこのようにｐ側不純物が傾斜ド
ープされることによって、発光素子出力を向上させるこ
とができる。即ち、コンタクト層として作用するｐ型不
純物が高濃度にドープされた第３のｐ側窒化物半導体
と、その第３のｐ側窒化物半導体層よりも活性層に接近
した位置に、ｐ型不純物が傾斜ドープされた第２のｐ側
窒化物半導体、さらに第２の窒化物半導体よりも活性層
に接近した位置にｐ型不純物が高濃度にドープされた第
１のｐ側窒化物半導体とを備えることにより、コンタク
ト層側から注入されるキャリアを、活性層に貯まりやす
くできるために、素子全体の出力を向上させることがで
きる。
【００１１】活性層４は少なくともＩｎを含む窒化物半
導体層を含む単一量子井戸構造、若しくは多重量子井戸
構造とする。井戸層は膜厚１００オングストローム以
下、さらに好ましくは７０オングストローム以下のＩｎ
XＧａ1-XＮ（０＜X≦１）で構成することが望ましく、
また障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが
大きいＩｎYＧａ1-YＮ（０≦Y＜）、若しくはＡｌX'Ｇ
ａ1-X'Ｎ（０＜X'≦１）を２００オングストローム以
下、さらに好ましくは１５０オングストローム以下の膜
厚で構成することが望ましい。
導体層を含む単一量子井戸構造、若しくは多重量子井戸
構造とする。井戸層は膜厚１００オングストローム以
下、さらに好ましくは７０オングストローム以下のＩｎ
XＧａ1-XＮ（０＜X≦１）で構成することが望ましく、
また障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが
大きいＩｎYＧａ1-YＮ（０≦Y＜）、若しくはＡｌX'Ｇ
ａ1-X'Ｎ（０＜X'≦１）を２００オングストローム以
下、さらに好ましくは１５０オングストローム以下の膜
厚で構成することが望ましい。
【００１２】第１のｐ側窒化物半導体層５はｐ型不純物
を含む窒化物半導体層で構成されていれば良く、特に活
性層に接していてもいなくても良い。半導体としては活
性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半
導体を選択し、例えば前記のようにＡｌXＧａ1-XＮ（０
≦X≦１）を好ましく成長させる。一方ドープするｐ型
不純物濃度は１×１０18／cm3以上、１×１０21／cm3以
下、さらに好ましくは５×１０18／cm3以上、５×１０
20／cm3に調整する。ｐ型不純物としては例えばＭｇ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｓｒ等のII族元素を好ましく
ドープする。さらにこの第１の窒化物半導体層を互いに
組成の異なる２種類の窒化物半導体層が積層されてなる
超格子層とすることもできる。超格子層とする場合、超
格子層を構成する窒化物半導体層の膜厚は１００オング
ストローム以下、さらに好ましくは７０オングストロー
ム以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の膜
厚に調整する。超格子層とすると、窒化物半導体層の結
晶性が良くなり、出力がさらに向上する。超格子層とす
る場合、ｐ型不純物は両方の層にドープしても良いし、
いずれか一方の層にドープしても良い。
を含む窒化物半導体層で構成されていれば良く、特に活
性層に接していてもいなくても良い。半導体としては活
性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい窒化物半
導体を選択し、例えば前記のようにＡｌXＧａ1-XＮ（０
≦X≦１）を好ましく成長させる。一方ドープするｐ型
不純物濃度は１×１０18／cm3以上、１×１０21／cm3以
下、さらに好ましくは５×１０18／cm3以上、５×１０
20／cm3に調整する。ｐ型不純物としては例えばＭｇ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｓｒ等のII族元素を好ましく
ドープする。さらにこの第１の窒化物半導体層を互いに
組成の異なる２種類の窒化物半導体層が積層されてなる
超格子層とすることもできる。超格子層とする場合、超
格子層を構成する窒化物半導体層の膜厚は１００オング
ストローム以下、さらに好ましくは７０オングストロー
ム以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の膜
厚に調整する。超格子層とすると、窒化物半導体層の結
晶性が良くなり、出力がさらに向上する。超格子層とす
る場合、ｐ型不純物は両方の層にドープしても良いし、
いずれか一方の層にドープしても良い。
【００１３】第２の窒化物半導体層６は第１の窒化物半
導体層５に接して形成されていることが望ましいが、特
に接して形成されていなくても良い。例えば第１と第２
の窒化物半導体層との間に数百オングストローム以下の
膜厚のアンドープの窒化物半導体層を成長させることも
できる。また、不純物は第３の窒化物半導体層６に接近
して連続的に少なくなるように調整することが望ましい
が、段階的にｐ型不純物のドープ量を少なくして第２の
窒化物半導体層を成長させることもできる。窒化物半導
体層の組成は特に問うものではないが、好ましくは第３
の窒化物半導体層と同一組成とする。第２の窒化物半導
体層の膜厚は２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以
下、最も好ましくは０．５μｍ以下に調整する。また第
２の窒化物半導体層を窒化物半導体の多層膜（超格子を
含む）構造として、その多層膜を構成する窒化物半導体
層のｐ型不純物濃度を段階的に少なくなるようにしても
良い。
導体層５に接して形成されていることが望ましいが、特
に接して形成されていなくても良い。例えば第１と第２
の窒化物半導体層との間に数百オングストローム以下の
膜厚のアンドープの窒化物半導体層を成長させることも
できる。また、不純物は第３の窒化物半導体層６に接近
して連続的に少なくなるように調整することが望ましい
が、段階的にｐ型不純物のドープ量を少なくして第２の
窒化物半導体層を成長させることもできる。窒化物半導
体層の組成は特に問うものではないが、好ましくは第３
の窒化物半導体層と同一組成とする。第２の窒化物半導
体層の膜厚は２μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以
下、最も好ましくは０．５μｍ以下に調整する。また第
２の窒化物半導体層を窒化物半導体の多層膜（超格子を
含む）構造として、その多層膜を構成する窒化物半導体
層のｐ型不純物濃度を段階的に少なくなるようにしても
良い。
【００１４】第３の窒化物半導体層７は、ｐ電極を形成
するコンタクト層とすることが望ましく、好ましくはX
値が０．３以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０≦X≦０．３）と
するとｐ電極と好ましいオーミックが得られる。第３の
窒化物半導体層７のｐ型不純物濃度は、第１の窒化物半
導体層５と同じく、１×１０18／cm3以上、１×１０21
／cm3以下、さらに好ましくは５×１０18／cm3以上、５
×１０20／cm3に調整することが望ましい。また第３の
窒化物半導体層の膜厚は第２の窒化物半導体層よりも薄
く調整することが望ましい。即ち、コンタクト層として
作用する第３のｐ型窒化物半導体層の膜厚を薄くして、
高濃度にｐ型不純物をドープすることによりコンタクト
抵抗が下がるので、Ｖｆ（順方向電圧）が低下しやすい
傾向にある。
するコンタクト層とすることが望ましく、好ましくはX
値が０．３以下のＡｌXＧａ1-XＮ（０≦X≦０．３）と
するとｐ電極と好ましいオーミックが得られる。第３の
窒化物半導体層７のｐ型不純物濃度は、第１の窒化物半
導体層５と同じく、１×１０18／cm3以上、１×１０21
／cm3以下、さらに好ましくは５×１０18／cm3以上、５
×１０20／cm3に調整することが望ましい。また第３の
窒化物半導体層の膜厚は第２の窒化物半導体層よりも薄
く調整することが望ましい。即ち、コンタクト層として
作用する第３のｐ型窒化物半導体層の膜厚を薄くして、
高濃度にｐ型不純物をドープすることによりコンタクト
抵抗が下がるので、Ｖｆ（順方向電圧）が低下しやすい
傾向にある。
【００１５】
【実施例】以下、ＭＯＣＶＤ法を用いて本発明の窒化物
半導体素子の製造方法について説明する。
半導体素子の製造方法について説明する。
【００１６】［実施例１］サファイア（０００１）面を
主面とする基板を用意し、原料ガスにＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）、アンモニアを用いて５００℃でＧａＮよ
りなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成
長させる。
主面とする基板を用意し、原料ガスにＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）、アンモニアを用いて５００℃でＧａＮよ
りなるバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成
長させる。
【００１７】次に温度を１０５０℃に上昇させ、ＴＭ
Ｇ、アンモニア、不純物ガスにモノシランガスを用い
て、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を
５μｍの膜厚で成長させる。
Ｇ、アンモニア、不純物ガスにモノシランガスを用い
て、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を
５μｍの膜厚で成長させる。
【００１８】次に温度を８００℃にして、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、活性
層として、アンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる井戸層
を２５オングストロームの膜厚で成長させる。
メチルインジウム）、ＴＭＧ、アンモニアを用い、活性
層として、アンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる井戸層
を２５オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１９】次に温度を１０５０℃にして、ＴＭＧ、ア
ンモニア、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／cm
3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の窒化
物半導体層を２００オングストロームの膜厚で成長させ
る。この第１の窒化物半導体層はキャリアを閉じ込める
層として作用する。
ンモニア、不純物ガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタ
ジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを１×１０20／cm
3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の窒化
物半導体層を２００オングストロームの膜厚で成長させ
る。この第１の窒化物半導体層はキャリアを閉じ込める
層として作用する。
【００２０】第１の窒化物半導体層成長後、原料ガスを
止め、続いて再度ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを流
し、１０５０℃で、ｐ型不純物が傾斜ドープされたＧａ
Ｎよりなる第２の窒化物半導体層を０．１８μｍの膜厚
で成長させる。但しＣｐ2ＭｇはＭＦＣ（マスフローコ
ントローラ）により、成長中徐々に流量が少なくなるよ
うに調整し、第２の窒化物半導体が成長し終わる頃に
は、Ｃｐ2Ｍｇの流量が０となるようにする。
止め、続いて再度ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを流
し、１０５０℃で、ｐ型不純物が傾斜ドープされたＧａ
Ｎよりなる第２の窒化物半導体層を０．１８μｍの膜厚
で成長させる。但しＣｐ2ＭｇはＭＦＣ（マスフローコ
ントローラ）により、成長中徐々に流量が少なくなるよ
うに調整し、第２の窒化物半導体が成長し終わる頃に
は、Ｃｐ2Ｍｇの流量が０となるようにする。
【００２１】第２の窒化物半導体層成長後、ＴＭＧ、ア
ンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／cm3ド
ープした第３の窒化物半導体層を３００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
ンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１×１０20／cm3ド
ープした第３の窒化物半導体層を３００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
【００２２】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。アニーリング後、ウェーハを反
応容器から取り出し、ＲＩＥ装置により最上層の第３の
窒化物半導体層側からエッチングを行い、ｎ電極を形成
すべきｎ側コンタクト層の表面を露出させる。最上層の
第３の窒化物半導体層のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる
全面電極を２００オングストロームの膜厚で形成し、そ
の全面電極の一部に１μｍの膜厚でＡｕよりなるパッド
電極を形成する。一方、露出させたｎ側コンタクト層の
表面には、ＷとＡｕよりなるｎ電極を形成する。
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。アニーリング後、ウェーハを反
応容器から取り出し、ＲＩＥ装置により最上層の第３の
窒化物半導体層側からエッチングを行い、ｎ電極を形成
すべきｎ側コンタクト層の表面を露出させる。最上層の
第３の窒化物半導体層のほぼ全面にＮｉ／Ａｕよりなる
全面電極を２００オングストロームの膜厚で形成し、そ
の全面電極の一部に１μｍの膜厚でＡｕよりなるパッド
電極を形成する。一方、露出させたｎ側コンタクト層の
表面には、ＷとＡｕよりなるｎ電極を形成する。
【００２３】以上のようにして電極を形成したウェーハ
を３５０μｍ角のチップに分離し、発光させたところ２
０ｍＡにおいて、Ｖｆ３．２Ｖ、発光波長５２５ｎｍ、
光出力３．５ｍＷ、外部量子効率７．３％となり、傾斜
ドープしていない従来の緑色ＬＥＤに比較して、およそ
１．２倍に向上した。
を３５０μｍ角のチップに分離し、発光させたところ２
０ｍＡにおいて、Ｖｆ３．２Ｖ、発光波長５２５ｎｍ、
光出力３．５ｍＷ、外部量子効率７．３％となり、傾斜
ドープしていない従来の緑色ＬＥＤに比較して、およそ
１．２倍に向上した。
【００２４】［実施例２］実施例１において、第１の窒
化物半導体層成長後、原料ガスを止め、続いて再度ＴＭ
Ｇ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを流し、１０５０℃で、ｐ
型不純物を１×１０19／cm3ドープしたＧａＮ層を５０
０オングストローム成長させ、次にＣｐ2Ｍｇの流量を
変えて、Ｍｇを５×１０18／cm3ドープしたＧａＮ層を
５００オングストローム成長させ、次にＭｇを１×１０
18／cm3ドープしたＧａＮ層を５００オングストローム
成長させ、最後にＭｇをドープしていないＧａＮ層を５
００オングストローム成長させて、総膜厚０．２μｍの
第２の窒化物半導体層を成長させる。その他は実施例１
と同様にしたところ、実施例１のものとほぼ同等の特性
を有するＬＥＤ素子が作製できた。
化物半導体層成長後、原料ガスを止め、続いて再度ＴＭ
Ｇ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを流し、１０５０℃で、ｐ
型不純物を１×１０19／cm3ドープしたＧａＮ層を５０
０オングストローム成長させ、次にＣｐ2Ｍｇの流量を
変えて、Ｍｇを５×１０18／cm3ドープしたＧａＮ層を
５００オングストローム成長させ、次にＭｇを１×１０
18／cm3ドープしたＧａＮ層を５００オングストローム
成長させ、最後にＭｇをドープしていないＧａＮ層を５
００オングストローム成長させて、総膜厚０．２μｍの
第２の窒化物半導体層を成長させる。その他は実施例１
と同様にしたところ、実施例１のものとほぼ同等の特性
を有するＬＥＤ素子が作製できた。
【００２５】［実施例３］図３は本発明に係る一レーザ
素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下、この図
を元に本発明の第３実施例について説明する。
素子の構造を示す模式的な断面図であり、以下、この図
を元に本発明の第３実施例について説明する。
【００２６】サファイア（０００１）面を主面とする基
板の上にＧａＮよりなるバッファ層を介してＧａＮより
なる単結晶を１２０μｍの膜厚で成長させたＧａＮ基板
１００を用意する。このＧａＮ基板１００をサファイア
の上に成長させた状態で、反応容器内にセットし、温度
を１０５０℃まで上げ、実施例１と同様にして、ＧａＮ
基板１００上にＳｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａ
Ｎよりなるｎ側バッファ層１１を４μｍの膜厚で成長さ
せる。このｎ側バッファ層は高温で成長させるバッファ
層であり、例えば実施例１のように、サファイア、Ｓｉ
Ｃ、スピネルのように窒化物半導体と異なる材料よりな
る基板の上に、９００℃以下の低温において、ＧａＮ、
ＡｌＮ等を、０．５μｍ以下の膜厚で直接成長させるバ
ッファ層２とは区別される。
板の上にＧａＮよりなるバッファ層を介してＧａＮより
なる単結晶を１２０μｍの膜厚で成長させたＧａＮ基板
１００を用意する。このＧａＮ基板１００をサファイア
の上に成長させた状態で、反応容器内にセットし、温度
を１０５０℃まで上げ、実施例１と同様にして、ＧａＮ
基板１００上にＳｉを１×１０18／cm3ドープしたＧａ
Ｎよりなるｎ側バッファ層１１を４μｍの膜厚で成長さ
せる。このｎ側バッファ層は高温で成長させるバッファ
層であり、例えば実施例１のように、サファイア、Ｓｉ
Ｃ、スピネルのように窒化物半導体と異なる材料よりな
る基板の上に、９００℃以下の低温において、ＧａＮ、
ＡｌＮ等を、０．５μｍ以下の膜厚で直接成長させるバ
ッファ層２とは区別される。
【００２７】（ｎ側クラッド層１２＝歪み超格子層）続
いて、１０５０℃でＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シラ
ンガスを用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の層を４０オングストロ
ームの膜厚で成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止
め、アンドープのＧａＮよりなる第２の層を４０オング
ストロームの膜厚で成長させる。そして第１層＋第２層
＋第１層＋第２層＋・・・というように歪み超格子層を
構成し、それぞれ１００層ずつ交互に積層し、総膜厚
０．８μｍの歪み超格子よりなるｎ側クラッド層１２を
成長させる。
いて、１０５０℃でＴＭＡ、ＴＭＧ、アンモニア、シラ
ンガスを用い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型
Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなる第１の層を４０オングストロ
ームの膜厚で成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止
め、アンドープのＧａＮよりなる第２の層を４０オング
ストロームの膜厚で成長させる。そして第１層＋第２層
＋第１層＋第２層＋・・・というように歪み超格子層を
構成し、それぞれ１００層ずつ交互に積層し、総膜厚
０．８μｍの歪み超格子よりなるｎ側クラッド層１２を
成長させる。
【００２８】（ｎ側光ガイド層１３）続いて、シランガ
スを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側
光ガイド層１３を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
ｎ側光ガイド層は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。またこの層をアンドープの歪み超格子層と
することもできる。歪み超格子層とする場合にはバンド
ギャップエネルギーは活性層より大きく、ｎ側クラッド
層よりも小さくする。
スを止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側
光ガイド層１３を０．１μｍの膜厚で成長させる。この
ｎ側光ガイド層は、活性層の光ガイド層として作用し、
ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常
１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２
００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させること
が望ましい。またこの層をアンドープの歪み超格子層と
することもできる。歪み超格子層とする場合にはバンド
ギャップエネルギーは活性層より大きく、ｎ側クラッド
層よりも小さくする。
【００２９】（活性層１４）次に、原料ガスにＴＭＧ、
ＴＭＩ、アンモニアを用いて活性層１４を成長させる。
活性層１４は温度を８００℃に保持して、アンドープＩ
ｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５オングストローム
の膜厚で成長させる。次にＴＭＩのモル比を変化させる
のみで同一温度で、アンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎより
なる障壁層を５０オングストロームの膜厚で成長させ
る。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を積層した
総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸構造（Ｍ
ＱＷ）の活性層を成長させる。活性層は本実施例のよう
にアンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ
型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。
ＴＭＩ、アンモニアを用いて活性層１４を成長させる。
活性層１４は温度を８００℃に保持して、アンドープＩ
ｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５オングストローム
の膜厚で成長させる。次にＴＭＩのモル比を変化させる
のみで同一温度で、アンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎより
なる障壁層を５０オングストロームの膜厚で成長させ
る。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を積層した
総膜厚１７５オングストロームの多重量子井戸構造（Ｍ
ＱＷ）の活性層を成長させる。活性層は本実施例のよう
にアンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ
型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。
【００３０】（ｐ側キャップ層１５＝第１の窒化物半導
体層）次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭ
Ａ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、ｐ側光ガイド層１６よりもバンド
ギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／cm3
ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側キャップ
層１７を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
ｐ側キャップ層は０．５μｍ以下、さらにに好ましくは
０．１μｍ以下の膜厚で成長させると、ｐ側キャップ層
がキャリアを活性層内に閉じ込めるためのバリアとして
作用するので、出力が向上する。このｐ型キャップ層１
５の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロ
ーム以上の膜厚で形成することが望ましい。
体層）次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭ
Ａ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）を用い、ｐ側光ガイド層１６よりもバンド
ギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／cm3
ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎよりなるｐ側キャップ
層１７を３００オングストロームの膜厚で成長させる。
ｐ側キャップ層は０．５μｍ以下、さらにに好ましくは
０．１μｍ以下の膜厚で成長させると、ｐ側キャップ層
がキャリアを活性層内に閉じ込めるためのバリアとして
作用するので、出力が向上する。このｐ型キャップ層１
５の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングストロ
ーム以上の膜厚で形成することが望ましい。
【００３１】（ｐ側光ガイド層１６＝第２の窒化物半導
体層）ｐ側キャップ層１５成長後、再度ＴＭＧ、Ｃｐ2
Ｍｇ、アンモニアを用い、実施例１と同様にして、１０
５０℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層
１５よりも小さい、ｐ型不純物が傾斜ドープされたＧａ
Ｎよりなるｐ側光ガイド層１６を０．１μｍの膜厚で成
長させる。この層は、活性層の光ガイド層として作用す
る。
体層）ｐ側キャップ層１５成長後、再度ＴＭＧ、Ｃｐ2
Ｍｇ、アンモニアを用い、実施例１と同様にして、１０
５０℃で、バンドギャップエネルギーがｐ側キャップ層
１５よりも小さい、ｐ型不純物が傾斜ドープされたＧａ
Ｎよりなるｐ側光ガイド層１６を０．１μｍの膜厚で成
長させる。この層は、活性層の光ガイド層として作用す
る。
【００３２】（ｐ側クラッド層１７）続いて、１０５０
℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.8Ｎよりなる第３の層を４０オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡのみを止め、アンドープＧａ
Ｎよりなる第４の層を４０オングストロームの膜厚で成
長させる。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返
し、総膜厚０．８μｍの歪み超格子層よりなるｐ側クラ
ッド層１７を形成する。
℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ
0.8Ｎよりなる第３の層を４０オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてＴＭＡのみを止め、アンドープＧａ
Ｎよりなる第４の層を４０オングストロームの膜厚で成
長させる。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返
し、総膜厚０．８μｍの歪み超格子層よりなるｐ側クラ
ッド層１７を形成する。
【００３３】（ｐ側コンタクト層１８＝第３の窒化物半
導体層）最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層１７の
上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側コンタクト層１８を１５０オングストローム
の膜厚で成長させる。ｐ側コンタクト層１８はｐ型のＩ
ｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構
成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮ
とすれば、ｐ電極２１と最も好ましいオーミック接触が
得られる。またｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含む歪み超格子構
造のｐ側クラッド層１７に接して、バンドギャップエネ
ルギーの小さい窒化物半導体をｐ側コンタクト層とし
て、その膜厚を５００オングストローム以下と薄くして
いるために、実質的にｐ側コンタクト層１８のキャリア
濃度が高くなりｐ電極と好ましいオーミックが得られ
て、素子の閾値電流、電圧が低下する。
導体層）最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層１７の
上に、Ｍｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側コンタクト層１８を１５０オングストローム
の膜厚で成長させる。ｐ側コンタクト層１８はｐ型のＩ
ｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構
成することができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮ
とすれば、ｐ電極２１と最も好ましいオーミック接触が
得られる。またｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含む歪み超格子構
造のｐ側クラッド層１７に接して、バンドギャップエネ
ルギーの小さい窒化物半導体をｐ側コンタクト層とし
て、その膜厚を５００オングストローム以下と薄くして
いるために、実質的にｐ側コンタクト層１８のキャリア
濃度が高くなりｐ電極と好ましいオーミックが得られ
て、素子の閾値電流、電圧が低下する。
【００３４】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させる。
【００３５】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、図３に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。このように、活性層よりも上部にある層をス
トライプ状のリッジ形状とすることにより、活性層の発
光がストライプリッジの下に集中するようになって閾値
が低下する。特に歪み超格子層よりなるｐ側クラッド層
１７以上の層をリッジ形状とすることが好ましい。
取り出し、図３に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層１８と、ｐ側クラッド層１７とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。このように、活性層よりも上部にある層をス
トライプ状のリッジ形状とすることにより、活性層の発
光がストライプリッジの下に集中するようになって閾値
が低下する。特に歪み超格子層よりなるｐ側クラッド層
１７以上の層をリッジ形状とすることが好ましい。
【００３６】リッジ形成後、ｐ側コンタクト層１８のリ
ッジ最表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極２１をストライ
プ状に形成し、ｐ電極２１以外の最表面の窒化物半導体
層のにＳｉＯ2よりなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁
膜２５を介してｐ電極２１と電気的に接続したｐパッド
電極２２を形成する。
ッジ最表面にＮｉ／Ａｕよりなるｐ電極２１をストライ
プ状に形成し、ｐ電極２１以外の最表面の窒化物半導体
層のにＳｉＯ2よりなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁
膜２５を介してｐ電極２１と電気的に接続したｐパッド
電極２２を形成する。
【００３７】以上のようにして、ｐ電極を形成したウェ
ーハを研磨装置に移送し、サファイア基板を研磨により
除去し、ＧａＮ基板１０の表面を露出させる。露出した
ＧａＮ基板表面のほぼ全面にＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極
２３を形成する。
ーハを研磨装置に移送し、サファイア基板を研磨により
除去し、ＧａＮ基板１０の表面を露出させる。露出した
ＧａＮ基板表面のほぼ全面にＴｉ／Ａｌよりなるｎ電極
２３を形成する。
【００３８】電極形成後ＧａＮ基板のＭ面（窒化物半導
体を六方晶系で近似した場合に六角柱の側面に相当する
面）で劈開し、その劈開面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる
誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、
バーを切断してレーザ素子とする。
体を六方晶系で近似した場合に六角柱の側面に相当する
面）で劈開し、その劈開面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる
誘電体多層膜を形成し、最後にｐ電極に平行な方向で、
バーを切断してレーザ素子とする。
【００３９】このレーザチップをフェースアップ（基板
とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設
置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室
温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電
流密度２．０ｋＡ／cm2、閾値電圧４．０Ｖで、発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上
の寿命を示した。
とヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設
置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室
温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電
流密度２．０ｋＡ／cm2、閾値電圧４．０Ｖで、発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認され、１０００時間以上
の寿命を示した。
【００４０】
【発明の効果】このように、本発明の窒化物半導体素子
では、活性層の上にあるｐ型不純物を多くドープした窒
化物半導体層と、ｐ型不純物を多くドープした窒化物半
導体層との間に、ｐ型不純物を傾斜ドープした層を介在
させることにより、出力が大幅に向上させることができ
る。また本発明の素子はＬＥＤ、ＬＤのような発光デバ
イスだけではなく、他の受光デバイスのような窒化物半
導体を用いた多くの電子デバイスに用いることができ
る。
では、活性層の上にあるｐ型不純物を多くドープした窒
化物半導体層と、ｐ型不純物を多くドープした窒化物半
導体層との間に、ｐ型不純物を傾斜ドープした層を介在
させることにより、出力が大幅に向上させることができ
る。また本発明の素子はＬＥＤ、ＬＤのような発光デバ
イスだけではなく、他の受光デバイスのような窒化物半
導体を用いた多くの電子デバイスに用いることができ
る。
【図１】 本発明の一実施例に係る一ＬＥＤ素子の構造
を示す模式断面図。
を示す模式断面図。
【図２】 図１のＬＥＤ素子のｐ型不純物濃度を示す分
布図。
布図。
【図３】 本発明の他の実施例に係るＬＤ素子の構造を
示す模式断面図。
示す模式断面図。
１・・・基板 ２・・・バッファ層 ３・・・ｎ側コンタクト層 ４・・・活性層 ５・・・第１のｐ側窒化物半導体層 ６・・・第２のｐ側窒化物半導体層 ７・・・第３のｐ側窒化物半導体層 ８・・・ｐ電極 ９・・・パッド電極 １０・・・ｎ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層上部にｐ型不純物を含む第１の窒
化物半導体層が形成され、その第１の窒化物半導体層上
部に、その第１の窒化物半導体層から離れるに従ってｐ
型不純物濃度が次第に少なくなっている第２の窒化物半
導体層を備え、その第２の窒化物半導体層上部に、第２
の窒化物半導体層の平均ｐ型不純物濃度よりも多量のｐ
型不純物を含む第３の窒化物半導体層を有することを特
徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記第２の窒化物半導体層が複数の窒化
物半導体層が積層された多層膜よりなり、その多層膜の
ｐ型不純物が段階的に少なくなっていることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 反応容器内において、ｐ型不純物源ガス
と、III族源ガスと、窒素源ガスとを用い、ｐ型不純物
を含む第１の窒化物半導体層を成長させた後、ｐ型不純
物源と、III族源ガスと、窒素源ガスとを用いて第２の
窒化物半導体層を成長させ、第２の窒化物半導体成長中
にｐ型不純物源ガスの流量を徐々に減らすことにより、
第２の窒化物半導体層中のｐ型不純物濃度を第１の窒化
物半導体層から離れるに従って少なくなるようにするこ
とを特徴とする窒化物半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15180097A JP3314666B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-10 | 窒化物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-150812 | 1997-06-09 | ||
| JP15081297 | 1997-06-09 | ||
| JP15180097A JP3314666B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-10 | 窒化物半導体素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152543A Division JP2002033514A (ja) | 1997-06-09 | 2001-05-22 | 窒化物半導体の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168155A true JPH1168155A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3314666B2 JP3314666B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=26480285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15180097A Expired - Fee Related JP3314666B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-10 | 窒化物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314666B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000059046A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2002026443A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
| WO2005106979A1 (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | 窒化物半導体発光素子 |
| US7193246B1 (en) | 1998-03-12 | 2007-03-20 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7345297B2 (en) | 2004-02-09 | 2008-03-18 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2012119515A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US8994064B2 (en) | 2011-09-03 | 2015-03-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Led that has bounding silicon-doped regions on either side of a strain release layer |
| JP2015159327A (ja) * | 2009-07-31 | 2015-09-03 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザダイオード |
| US9306119B2 (en) | 2012-11-19 | 2016-04-05 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008153130A1 (ja) | 2007-06-15 | 2010-08-26 | ローム株式会社 | 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体の製造方法 |
| US8664747B2 (en) | 2008-04-28 | 2014-03-04 | Toshiba Techno Center Inc. | Trenched substrate for crystal growth and wafer bonding |
| US8207547B2 (en) | 2009-06-10 | 2012-06-26 | Brudgelux, Inc. | Thin-film LED with P and N contacts electrically isolated from the substrate |
| US8525221B2 (en) | 2009-11-25 | 2013-09-03 | Toshiba Techno Center, Inc. | LED with improved injection efficiency |
| US8395165B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-03-12 | Bridelux, Inc. | Laterally contacted blue LED with superlattice current spreading layer |
| US20130026480A1 (en) | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Bridgelux, Inc. | Nucleation of Aluminum Nitride on a Silicon Substrate Using an Ammonia Preflow |
| US8916906B2 (en) | 2011-07-29 | 2014-12-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boron-containing buffer layer for growing gallium nitride on silicon |
| US9343641B2 (en) | 2011-08-02 | 2016-05-17 | Manutius Ip, Inc. | Non-reactive barrier metal for eutectic bonding process |
| US8865565B2 (en) | 2011-08-02 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | LED having a low defect N-type layer that has grown on a silicon substrate |
| US9142743B2 (en) | 2011-08-02 | 2015-09-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High temperature gold-free wafer bonding for light emitting diodes |
| US9012939B2 (en) | 2011-08-02 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | N-type gallium-nitride layer having multiple conductive intervening layers |
| US20130032810A1 (en) | 2011-08-03 | 2013-02-07 | Bridgelux, Inc. | Led on silicon substrate using zinc-sulfide as buffer layer |
| US8564010B2 (en) | 2011-08-04 | 2013-10-22 | Toshiba Techno Center Inc. | Distributed current blocking structures for light emitting diodes |
| US8624482B2 (en) | 2011-09-01 | 2014-01-07 | Toshiba Techno Center Inc. | Distributed bragg reflector for reflecting light of multiple wavelengths from an LED |
| US8558247B2 (en) | 2011-09-06 | 2013-10-15 | Toshiba Techno Center Inc. | GaN LEDs with improved area and method for making the same |
| US8686430B2 (en) | 2011-09-07 | 2014-04-01 | Toshiba Techno Center Inc. | Buffer layer for GaN-on-Si LED |
| US20130082274A1 (en) | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Bridgelux, Inc. | Light emitting devices having dislocation density maintaining buffer layers |
| US8698163B2 (en) | 2011-09-29 | 2014-04-15 | Toshiba Techno Center Inc. | P-type doping layers for use with light emitting devices |
| US8552465B2 (en) | 2011-11-09 | 2013-10-08 | Toshiba Techno Center Inc. | Method for reducing stress in epitaxial growth |
| US8581267B2 (en) | 2011-11-09 | 2013-11-12 | Toshiba Techno Center Inc. | Series connected segmented LED |
-
1997
- 1997-06-10 JP JP15180097A patent/JP3314666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7947994B2 (en) | 1998-03-12 | 2011-05-24 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7193246B1 (en) | 1998-03-12 | 2007-03-20 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7402838B2 (en) | 1998-03-12 | 2008-07-22 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| WO2000059046A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US6838705B1 (en) | 1999-03-29 | 2005-01-04 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7348602B2 (en) | 1999-03-29 | 2008-03-25 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2002026443A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
| US7345297B2 (en) | 2004-02-09 | 2008-03-18 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| WO2005106979A1 (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2015159327A (ja) * | 2009-07-31 | 2015-09-03 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザダイオード |
| EP2461436A4 (en) * | 2009-07-31 | 2017-01-25 | Nichia Corporation | Nitride-semiconductor laser diode |
| JP2012119515A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| US9093609B2 (en) | 2010-12-01 | 2015-07-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device having a p-type semiconductor layer with a p-type impurity |
| US8698192B2 (en) | 2010-12-01 | 2014-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device having a p-type semiconductor layer with a p-type impurity |
| US9590141B2 (en) | 2010-12-01 | 2017-03-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device having a p-type semiconductor layer with a p-type impurity |
| US8994064B2 (en) | 2011-09-03 | 2015-03-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Led that has bounding silicon-doped regions on either side of a strain release layer |
| US9306119B2 (en) | 2012-11-19 | 2016-04-05 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting element and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3314666B2 (ja) | 2002-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3314666B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3223832B2 (ja) | 窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオード | |
| JP3374737B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP4947035B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3282174B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3660446B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
| JP3424465B2 (ja) | 窒化物半導体素子及び窒化物半導体の成長方法 | |
| JPH1065213A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3651260B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3275810B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3951973B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH11191639A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2000196201A (ja) | 窒化物半導体レ―ザ素子 | |
| JP3314641B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3448196B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3537984B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JP3314671B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH10326943A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP3857417B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2002033514A (ja) | 窒化物半導体の成長方法 | |
| JP4954407B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2000188423A (ja) | 窒化物半導体素子の形成方法 | |
| JP2000188423A5 (ja) | ||
| JP2003046203A (ja) | 窒化物半導体の成長方法 | |
| JP2002151798A5 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090607 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090607 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090607 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100607 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100607 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110607 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110607 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120607 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120607 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130607 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130607 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |