DE112005000851B4 - Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung - Google Patents

Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112005000851B4
DE112005000851B4 DE112005000851T DE112005000851T DE112005000851B4 DE 112005000851 B4 DE112005000851 B4 DE 112005000851B4 DE 112005000851 T DE112005000851 T DE 112005000851T DE 112005000851 T DE112005000851 T DE 112005000851T DE 112005000851 B4 DE112005000851 B4 DE 112005000851B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
type
layer
group iii
iii nitride
semiconductor layer
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE112005000851T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112005000851T5 (de
Inventor
Takashi Chichibu Udagawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of DE112005000851T5 publication Critical patent/DE112005000851T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112005000851B4 publication Critical patent/DE112005000851B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape

Abstract

pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, umfassend:
ein Kristallsubstrat;
eine lichtemittierende Schicht vom n-Typ, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter vom n-Typ gebildet ist und auf dem Kristallsubstrat vorgesehen ist;
eine Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist und über der lichtemittierenden Schicht vom n-Typ vorgesehen ist;
eine Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ, die einen Sphaleritkristalltyp aufweist und über der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ vorgesehen ist; und
eine Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, welche sich zwischen der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ und der Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis befindet,
worin die Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ nach unten hin nur mit der Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, in Kontakt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, welche eine niedrige Durchlassspannung aufweist, durch Einsatz einer Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis vom p-Typ mit niedrigem Widerstand.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Bisher sind eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode (abgekürzt als LED) und eine Laserdiode (abgekürzt als LD), welche eine Gruppe III-V-Verbindungshalbleiter(z. B. Gruppe III-Nitridhalbleiter)-Lichtemissionsschicht aufweisen, die ein konstituierendes Element der Gruppe V enthält, wie z. B. Stickstoff (Symbol des Elements: N), als Lichtemissionsvorrichtungen zur hauptsächlichen Emission von blauem bis grünem Licht gut bekannt (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Herkömmlicherweise beinhalten derartige LED, die sichtbares Licht kurzer Wellenlänge emittieren, eine lichtemittierende Schicht, die im Allgemeinen aus einer Galliumindiumnitrid-Mischkristallschicht (Zusammensetzungsformel: GaYInZN: 0 ≤ Y, Z ≤ 1, Y + Z = 1) aufgebaut ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
  • (Patentdokument 1)
    • Offengelegte Japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. JP 49-19 783 A .
  • (Patentdokument 2)
  • Japanische Patentveröffentlichung (kokoku) Nr. JP 55-3 834 A .
  • (Patentdokument 3)
    • Offengelegte Japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. JP 02-288 388 A .
  • (Patentdokument 4)
    • Offengelegte Japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. JP 02-275 682 A .
  • (Patentdokument 5)
    • Offengelegte Japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. JP 09-232 685 A .
  • (Nicht-Patentdokument 1)
    • Von Isamu AKASAKI geschriebenes und herausgegebenes Buch ”Gruppe III-V Verbindungshalbleiter”, veröffentlicht von Baifukan Co., Ltd., 1. Ausgabe, Kapitel 13, (1995).
  • Im Allgemeinen wird eine lichtemittierende Schicht vom n-Typ, die aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, unter Ausbildung eines Heteroübergangs mit einer Mantelschicht zur Zuführung von Ladungsträgern (Elektronen und Löcher) Verbunden, welche eine Strahlungsrekombination unter Emission von Licht in der lichtemittierenden Schicht hervorrufen (siehe zum Beispiel Nicht-Patentdokument 1). Herkömmlicherweise ist die p-Typ-Mantelschicht zum Zuführen von Löchern zur lichtemittierenden Schicht im Allgemeinen aus Aluminiumgalliumnitrid gebildet (AlXGaYN: 0 ≤ X, Y ≤ 1, X + Y = 1) (siehe Nicht-Patentdokument 1).
  • Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Lichtemissionsvorrichtung beinhaltet die Bereitstellung einer p-Typ-Borphosphid(BP)-Schicht, die als Kontaktschicht zur Bildung einer ohmschen Elektrode darauf dient, wobei die BP-Schicht mit einem p-Typ-Verunreinigungselement dotiert ist, wie z. B. Magnesium (Symbol des Elements: Mg), auf einer AlXGaYN-Schicht (0 ≤ X, Y ≤ 1, X + Y = 1) (siehe zum Beispiel Patentdokument 3 und Patentdokument 5). Zum Beispiel wird eine Laserdiode (LD) durch Bereitstellung einer als Kontaktschicht dienenden Mg-dotierten BP-Schicht vom p-Typ, die mit einer Übergitterstrukturschicht verbunden ist, bestehend aus einer Mg-dotierten Borphosphidschicht mit einer Zink-Blendestruktur, sowie einer Ga0,4Al0,6N-Schicht hergestellt (siehe zum Beispiel Patentdokument 4).
  • Halbleiterkristalle auf Borphosphidbasis (typischerweise Borphosphid) weisen eine Kristallform von Sphalerit auf. Da diese kubischen Kristalle ein entartetes Valenzband aufweisen, wird eine Kristallschicht vom p-Leitungstyp im Vergleich mit einem hexagonalen Kristall einfach gebildet (offengelegte Japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. JP 02-275 682 , siehe vorgenanntes Patentdokument 4). Das Dotieren einer Borphosphid-basierten Gruppe III-V-Verbindungshalbleiterkristallschicht mit einem Gruppe II-Verunreinigungselement (z. B. Mg) resultiert jedoch nicht immer in der Bildung einer leitfähigen Schicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand, welche einen niedrigen und konstanten (spezifischen) Widerstand aufweist. Zudem kann Mg als Donorverunreinigung bezüglich Borphosphid fungieren, und in einigen Fällen wird eine hochresistive oder eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom n-Leitungstyp durch Dotieren mit Mg gebildet.
  • Zum Beispiel wird bei der Herstellung einer Schichtstruktur mit einer BP-Schicht vom p-Typ, die auf der Mg-dotierten GaAlBNP-Gruppe III-Nitridhalbleiter-Mischkristallschicht vom p-Typ vorgesehen ist, welche in Patentdokument 3 offenbart ist, eine BP-Schicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand nicht zuverlässig gebildet, selbst wenn die BP-Schicht absichtlich mit Mg dotiert wurde. Daher wird mit pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtungen (wie z. B. LED), die eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ enthalten, eine niedrige Durchlassspannung (Vf) nicht erzielt.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bei Herstellung einer pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung unter Verwendung einer Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ, die auf einer herkömmlichen hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht, wie z. B. AlXGaYN (0 ≤ X, Y ≤ 1, X + Y = 1) gebildet ist, eine Schichtstruktur zur konsistenten Bereitstellung einer Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ mit einer hohen Lochkonzentration (d. h. geringem Widerstand) bereitzustellen, wodurch eine Lichtemissionsvorrichtung, wie z. B. eine LED, bereitgestellt wird, die eine niedrige Durchlassspannung aufweist.
  • Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden Mittel eingesetzt.
    • (1) Eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung beinhaltet ein Kristallsubstrat; eine lichtemittierende Schicht vom n-Typ, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter vom n-Typ gebildet ist und auf dem Kristallsubstrat vorgesehen ist; eine p-Typ-Schicht, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter (Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ) gebildet ist und über der lichtemittierenden Schicht vom n-Typ vorgesehen ist; eine Borphosphid(BP)-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ, die einen Sphaleritkristalltyp aufweist und über der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ vorgesehen ist; und eine Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, welche sich zwischen der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ und der Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis befindet, worin die Borphosphid(BP)-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ nach unten hin nur mit der Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, verbunden ist.
    • (2) pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung wie in (1) oben beschrieben, worin die Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ aus einer Wurtzit-Aluminiumgalliumnitrid-Schicht gebildet ist, welche Aluminium (Symbol des Elements: Al) als wesentliches konstituierendes Element enthält und eine Zusammensetzung der Zusammensetzungsformel aufweist: AlXGaYN (0 < X ≤ 1, 0 ≤ Y < 1, X + Y = 1).
    • (3) pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung wie in (1) oder (2) oben beschrieben, worin die Borphosphid(BP)-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ, die über einer Oberfläche der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ vorgesehen ist, eine undotierte Kristallschicht ist.
    • (4) pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung wie in einem der Punkte (1) bis (3) oben beschrieben, worin die Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ eine Oberfläche einer (0001)-Kristallebene aufweist, und die über der Oberfläche vorgesehene Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ eine (111)-Kristallschicht ist, welche eine an der a-Achse der (0001)-Kristallebene ausgerichtete [110]-Richtung aufweist.
  • Gemäß einer ersten Erfindung ist in einer pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, welche eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit einem Sphaleritkristalltyp enthält, die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit einer Dünnfilmschicht in Kontakt, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist und auf der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ ausgebildet ist, die zum Beispiel als p-Typ-Mantelschicht dient. Somit kann ein problematisches Versagen bei der zuverlässigen Bildung der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ, verursacht durch Wärmediffusion eines Verunreinigungselements vom p-Typ, welches der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ zugegeben wurde, verhindert werden, wodurch eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand, geeignet zur Bildung einer ohmschen Elektrode vom p-Typ, zuverlässig gebildet werden kann. Daher kann eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Leuchtdiode bereitgestellt werden, die eine niedrige Durchlassspannung aufweist.
  • Gemäß einer zweiten Erfindung ist die aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter aufgebaute Dünnfilmschicht aus einer hexagonalen Wurtzit-Aluminiumgalliumnitridschicht (Zusammensetzungsformel: AlXGaYN, 0 < X ≤ 1, 0 ≤ Y < 1, X + Y = 1), welche Aluminium als wesentliches konstituierendes Element enthält, gebildet. Somit kann eine Diffusion und Migration des p-Typ-Verunreinigungselements, welches der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ zugegeben wurde, zur Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ zuverlässiger verhindert werden, wodurch eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand zuverlässig gebildet werden kann. Daher kann eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Leuchtdiode mit niedriger Durchlassspannung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer dritten Erfindung ist die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ, die über einer Oberfläche der Dünnfilmschicht vorgesehen ist, welche aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter aufgebaut ist, aus einer undotierten Kristallschicht gebildet. So ist eine Diffusion der p-Typ-Verunreinigung von der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ zum Beispiel zur lichtemittierenden Schicht vermindert. Somit kann eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Leuchtdiode mit einer kleinen Variation der Emissionswellenlänge bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer vierten Erfindung wird die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ über einer (0001)-Kristallebenenoberfläche der Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht vorgesehen und aus einer (111)-Kristallschicht gebildet, die ein [110]-Richtung aufweist, welche mit der a-Achse der (0001)-Kristallebene aligniert ist. So wird eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit hoher Gitterübereinstimmung mit der Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht gebildet. Somit kann eine pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Leuchtdiode ohne lokalen Durchbruch (breakdown) bereitgestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematischer Querschnitt der LED gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein schematischer Querschnitt der LED gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Halbleiter auf Borphosphidbasis enthält als wesentliche konstitutionelle Elemente die Komponenten Bor (B) und Phosphor (P). Beispiele sind BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ ß < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1) und BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ (0 < α ≤ 1, 0 ≤ β < 1, 0 ≤ γ < 1, 0 < α + β + γ ≤ 1, 0 ≤ δ < 1). Unter diesen werden in der vorliegenden Erfindung Halbleiter mit wenigen konstitutionellen Elementen, die leicht gebildet werden, bevorzugt eingesetzt, und Beispiele sind z. B. Bormonophosphid (BP); Borgalliumindiumphosphid (Zusammensetzungsformel: BαGaγIn1-α-γP (0 < α ≤ 1, 0 ≤ γ < 1)); und Mischkristallverbindungen, die eine Mehrzahl von Gruppe V-Elementen enthalten, wie z. B. Bornitridphosphid (Zusammensetzungsformel: BP1-δNδ (0 ≤ δ < 1)) und Borarsenidphosphid (Zusammensetzungsformel: BαP1-δAsδ).
  • Die Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis wird durch ein Dampfphasenzüchtungsverfahren, wie z. B. das Halogenverfahren, das Hydridverfahren oder MOCVD (metallorganische chemische Dampfphasenabscheidung), gebildet. Auch die Molekülstrahlepitaxie kann verwendet werden (siehe J. Solid State Chem., 133 (1997), S. 269–272). Zum Beispiel kann eine Bormonophosphid(BP)-Schicht vom p-Typ durch MOCVD bei Atmosphärendruck (nahe Atmosphärendruck) oder vermindertem Druck gebildet werden, wobei Triethylboran (Molekülformel: (C2H5)3B) und Phosphin (Molekülformel: PH3) als Quellen verwendet werden. Die BP-Schicht vom p-Typ wird bevorzugt bei 1000°C bis 1200°C gebildet. Wenn eine Borphosphidschicht vom p-Typ in einem undotierten Zustand gebildet wird (d. h. kein Verunreinigungselement wird zugegeben), beträgt das Quellzufuhrverhältnis (V/III-Konzentrationsverhältnis, z. B. PH3/(C2H5)3B), bevorzugt 10 bis 50.
  • Die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ der vorliegenden Erfindung wird aus einem Gruppe III-Nitridhalb leitermaterial zur Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht und einem Material mit einer breiteren Bandlücke als derjenigen eines Gruppe III-V-Verbindungshalbleitermaterials gebildet. Wenn zum Beispiel eine blaues Licht emittierende Schicht, die aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter mit einer Bandlücke von 2,7 eV bei Raumtemperatur aufgebaut ist, verwendet wird, wird eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis mit einer Bandlücke von 2,8 eV bis 5,0 eV bei Raumtemperatur verwendet. Der ausreichende Unterschied in der Bandlücke zwischen der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ und einer lichtemittierenden Schicht, die aus einer Einkristallschicht gebildet ist, oder einer Topfschicht einer lichtemittierenden Schicht mit einer Quantentopfstruktur beträgt 0,1 eV oder mehr. Wenn die Differenz 0,1 eV oder mehr beträgt, wird das von der lichtemittierenden Schicht emittierte Licht ausreichend nach außen durchgelassen. Die Bandlücke kann auf Basis der Photonenenergie(= h·ν)-Abhängigkeit der Absorption oder auf Basis der Photonenenergie-Abhängigkeit eines Produkts (= 2·n·k) des Brechungsindex (n) und des Extinktionskoeffizienten (k) bestimmt werden.
  • Durch präzise Steuerung der Wachstumsrate bzw. Züchtungsrate zusätzlich zur Bildungstemperatur und des V/III-Verhältnisses kann eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis vom p-Typ gebildet werden, die eine breite Bandlücke aufweist. Wenn die Züchtungsrate während der MOCVD auf einen Bereich von 2 nm/min bis 30 nm/min gesteuert wird, kann eine Bormonophosphidschicht hergestellt werden, die eine Bandlücke von 2,8 eV oder mehr bei Raumtemperatur aufweist (siehe Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2001-158 282 A ). Insbesondere eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis mit einer Bandlücke von 2,8 eV bis 5,0 eV bei Raumtemperatur wird bevorzugt als eine Kontaktschicht eingesetzt, die auch als Fensterschicht dient, wodurch emittiertes Licht durchgelassen wird.
  • Obwohl die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ der vorliegenden Erfindung aus einer p-Typ-Schicht gebildet werden kann, die beabsichtigt mit Beryllium (Symbol des Elements: Be) dotiert ist, anstelle von Mg, ist die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ bevorzugt undotiert. Zum Beispiel wird bevorzugt eine Bormonophosphid(BP)-Schicht mit niedrigem Widerstand, die eine Lochkonzentration höher als 1019 cm–3 in einem undotierten Zustand aufweist, verwendet. Da die undotierte Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis kein dazugegebenes p-Typ-Verunreinigungselement enthält, ist eine Diffusion von Verunreinigungen zu einer Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ oder einer unter der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht angeordneten lichtemittierenden Schicht vermindert. Daher kann eine problematische Änderung der Ladungsträgerkonzentration der lichtemittierenden Schicht sowie auch des Leitungstyps verhindert werden, bewirkt durch eine Diffusion des p-Typ-Verunreinigungselements, welches der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht zugegeben wurde, was zu einer Abweichung der Durchlassspannung (Vf) von einem gewünschten Wert oder einer Abweichung der Emissionswellenlänge von einem vorbestimmten Wert führen würde.
  • Die Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis vom p-Typ der vorliegenden Erfindung wird auf der lichtemittierenden Schicht durch Vermittlung einer Dünnfilmschicht vorgesehen, welche aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter vom n-Typ oder p-Typ gebildet ist, und zum Beispiel auf einer als Mantelschicht dienenden Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ gebildet ist. Wenn die Dünnfilmschicht aus einem Gruppe III-Nitridhalbleiter mit einer breiteren Bandlücke als derjenigen des Gruppe III-Nitridhalbleiters, welcher die lichtemittierende Schicht bildet, gebildet ist, wird von der lichtemittierenden Schicht emittiertes Licht vorteilhafterweise nach außen extrahiert.
  • Die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht kann unter Dotierung mit zum Beispiel Silicium (Symbol des Elements: Si) oder Germanium (Symbol des Elements: Ge) sowie auch einem Gruppe II-Element, wie z. B. Beryllium (Be), gebildet werden. Eine undotierte Dünnfilmschicht, die kein Verunreinigungselement vom n-Typ oder p-Typ zur Festlegung des Leitungstyps enthält, ist jedoch bevorzugt. Die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht weist bevorzugt eine Dicke von 20 nm oder weniger auf, sodass der Tunneleffekt voll erzielt wird. Von einem anderen Gesichtspunkt aus weist die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht bevorzugt eine Dicke von 1 nm oder mehr auf. Um die gesamte Oberfläche einer als Basisschicht dienenden p-Typ-Mantelschicht, die zum Beispiel aus Aluminiumgalliumnitrid (AlXGaYN: 0 ≤ X, Y ≤ 1, X + Y = 1) aufgebaut ist, zu bedecken, muss die Dünnfilmschicht eine Dicke von 1 nm oder mehr aufweisen.
  • Die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht kann eine Diffusion des p-Typ-Verunreinigungselements, welches eine p-Typ-Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht oder einer p-Typ-Borphosphid-basierten Halbleiterschicht zugegeben wurde, verhindern. Zum Beispiel verhindert die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht effektiv die Migration einer großen Menge an Mg (Dotierungsmittel), welches der Galliumnitrid(GaN)-Mantelschicht vom p-Typ zugegeben wurde, in eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis. So kann eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis mit p-Leitungstyp zuverlässig durch Vermittlung einer Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht gebildet werden. Insbesondere ist eine Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht mit einer Mg-Konzentration (allgemein zur Bildung einer Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ eingesetzt) von 5 × 1018 cm–3 oder weniger an der Oberfläche des Dünnfilms für eine zuverlässige Ausbildung einer Borphosphid-basierten Halbleiterschicht mit p-Leitungstyp darauf effektiv. Die p-Typ-Verunreinigungselementkonzentration auf der Oberfläche oder im Innern der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht kann durch Sekundärionenmassenspektrometrie (abgekürzt als SIMS) oder Auger-Elektronenspektrometrie bestimmt werden.
  • Im Allgemeinen kann eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit hoher Kristallinität auf einer lichtemittierenden Schicht gebildet werden, die bei vergleichsweise niedriger Temperatur (700°C bis 800°C) durch Vermittlung einer Basisschicht gezüchtet wurde, welche aus einer Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ aufgebaut ist, die bei einer höheren Temperatur gezüchtet wurde. Zum Beispiel ist eine Oberfläche einer hexagonalen Wurtzit(0001)-Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht, die bei einer hohen Temperatur von 1000°C bis 1200°C gezüchtet wurde, vorteilhaft, um darauf eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit einer (111)-Kristallebene, in welcher die [110]-Richtung mit der a-Achse des hexagonalen bodenseitigen Kristallgitters aligniert ist, zu züchten, und um eine hervorragende Gitterübereinstimmung zu erzielen. Insbesondere kann auf der (0001)-Oberfläche einer Aluminiumgalliumnitrid(AlXGaYN: 0 ≤ X, Y ≤ 1, X + Y = 1)-Schicht eine hochqualitative (111)-Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit wenigen Fehlpassungsversetzungen gebildet werden, was auf einer hervorragenden Übereinstimmung bezüglich des Zwischengitterabstands beruht. Die Kristallorientierung der so gezüchteten Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ kann mittels Röntgenbeugungsverfahren oder Elektronenbeugungsverfahren analysiert werden.
  • Insbesondere tendiert eine Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht, die aus (AlXGaYN: 0 < X, Y < 1, X + Y = 1) gebildet ist, welche Aluminium (Symbol des Elements: Al) als konstitutionelles Element enthält, zur Erzielung einer besseren Oberflächenflachheit im Vergleich mit einer Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht, die Indium (Symbol des Elements: In) enthält. Zum Beispiel kann eine Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht, die aus (AlXGaYN: 0 < X, Y < 1, X + Y = 1) aufgebaut ist und eine flache und glatte Oberfläche aufweist (d. h. Oberflächenrauheit (rms) von 0,5 nm oder weniger) zuverlässig gebildet werden. Somit wird vorteilhafterweise eine (111)-Borphosphid-basierte Halbleiterschicht mit niedrigem Widerstand vom p-Typ zuverlässig gebildet. Zum Beispiel kann auf der (0001)-Oberfläche einer Al0,1Ga0,9N-Schicht (Aluminium(Al)-Zusammensetzungsanteil (X): 0,1) mit einer Oberflächenrauheit von 0,3 nm (rms) eine Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis mit niedrigem Widerstand vom p-Typ mit einem spezifischen Widerstand von 5 × 10–2 Ω·cm zuverlässig gebildet werden.
  • Die pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird durch Bereitstellen einer ohmschen Elektrode vom p-Typ (positive Elektrode) auf der vorgenannten Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand gebildet. Auf der Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis vom p-Typ kann die ohmsche Elektrode vom p-Typ aus Nickel (Symbol des Elements: Ni) (siehe DE Patent Nr. DE 11 62 486 A (Westdeutschland)), Nickel legierung, Gold(Symbol des Elements: Au)-Zink(Zn)-Legierung, Gold(Au)-Beryllium(Be)-Legierung oder dergleichen gebildet sein/werden. Wenn die ohmsche Elektrode mit einer Mehrschichtstruktur gebildet wird, ist die oberste Schicht bevorzugt aus Gold (Au) oder Aluminium (Al) gebildet, um die Bindung zu erleichtern. Wenn die ohmsche Elektrode mit einer Dreischichtstruktur gebildet wird, kann eine zwischen dem unteren Teil und der obersten Schicht vorgesehene Zwischenschicht aus einem Übergangsmetall gebildet sein (z. B. Titan (Symbol des Elements: Ti) oder Molybdän (Symbol des Elements: Mo)) oder aus Platin (Symbol des Elements: Pt). Dabei kann eine ohmsche Elektrode vom n-Typ (negative Elektrode) auf dem n-Typ-Substrat oder einer auf dem Substrat gebildeten n-Typ-Schicht vorgesehen sein.
  • (Wirkungen)
  • Durch die Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht, die als Basisschicht zur Bildung einer Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ darauf dient, kann zuverlässig eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht mit niedrigem Widerstand vom p-Typ vorgesehen werden.
  • Insbesondere kann eine Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht, die aus AlXGaYN (0 < X ≤ 1, 0 ≤ Y < 1, X + Y = 1) gebildet ist und Aluminium (Symbol des Elements: Al) als wesentliches konstituierendes Element enthält, und die eine hohe Oberflächenflachheit und -glätte aufweist, zuverlässig eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht mit niedrigem Widerstand vom p-Typ bereitstellen, was zur Bereitstellung einer ohmschen Elektrode vom p-Typ vorteilhaft ist.
  • Beispiele
  • (Beispiel 1)
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben, wobei als ein Beispiel die Herstellung einer pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-LED mit einer Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ, die mit einer undotierten Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht verbunden ist, herangezogen wird.
  • 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer LED 10 mit einer Doppelhetero(DH)-Übergangsstruktur. 2 ist eine schematische Draufsicht der LED 10.
  • Die LED 10 wurde aus einer Schichtstruktur hergestellt, die aus den folgenden Schichten (1) bis (6) gebildet ist, die aufeinanderfolgend auf einem (0001)-Saphir(α-Al2O3-Einkristall)-Substrat 100 gezüchtet wurden.
    • (1) Eine Pufferschicht 101 (Dicke (t): 15 nm), gebildet aus undotiertem GaN.
    • (2) Eine untere Mantelschicht bzw. Überzugsschicht 102, gebildet aus einer Silicium(Si)-dotierten GaN-Schicht vom n-Typ (Ladungsträgerkonzentration (n) = 7 × 1018 cm–3, t = 3 μm).
    • (3) Eine lichtemittierende Schicht 103 mit einer Topfschicht, die aus einer undotierten Ga0,86In0,14N-Schicht vom n-Typ gebildet ist.
    • (4) Eine obere Mantelschicht 104, die aus einer Magnesium(Mg)-dotierten Al0,15Ga0,85N-Schicht vom p-Typ gebildet ist (Ladungsträgerkonzentration (p) = 4 × 1017 cm–3, t = 9 nm).
    • (5) Eine Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht 105, die aus einer undotierten Al0,10Ga0,90N-Schicht vom n-Typ gebildet ist (n = 7 × 1016 cm–3, t = 8 nm).
    • (6) Eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ 106, die aus einem undotierten Borphosphid (BP) vom p-Typ gebildet ist (Ladungsträgerkonzentration (p) = 2 × 1019 cm–3, t = 350 nm).
  • Die lichtemittierende Schicht 103 wies eine Mehrfachquantentopfstruktur auf, beinhaltend Si-dotierte GaN-Schichten vom n-Typ (t = 12 nm), welche als Barriereschichten dienten. Die Mehrfachquantentopfstruktur der lichtemittierenden Schicht 103 beinhaltet fünf Schichtungszyklen, in welchen die mit der unteren Mantelschicht vom n-Typ 102 verbundene Schicht und die mit der oberen Mantelschicht vom p-Typ 104 verbundene Schicht beide als Topfschicht dienten. Die lichtemittierende Schicht 103 wurde bei 750°C gezüchtet bzw. aufgewachsen. Die obere Mantelschicht 104, aufgebaut aus einer p-Typ-Al0,15Ga0,85N-Schicht, wurde bei 1100°C gezüchtet, was höher als die Temperatur (750°C) war, bei welcher die Topfschichten und die Barriereschichten, welche die lichtemittierende Schicht 103 bildeten, gebildet worden waren.
  • Durch konventionelle Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS), wurde die Magnesium(Mg)-Atomkonzentration innerhalb der Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht 105, die aus einer undotierten Al0,10Ga0,90N-Schicht aufgebaut war, bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Magnesium(Mg)-Atomkonzentration von der Übergangsgrenzfläche zwischen der Al0,10Ga0,90N-Schicht und der Mg-dotierten Al0,15Ga0,85N-oberen Mantelschicht vom p-Typ 104 zur oberen Oberfläche der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht 105 hin abnahm. Die Mg-Konzentra tion an der oberen Oberfläche der Schicht 105 wurde zu 4 × 1017 cm–3 ermittelt.
  • Die undotierte Borphosphid(BP)-Schicht vom p-Typ 106 wurde auf der Gruppe III-Nitridhalbleiter-Dünnfilmschicht 105 mittels eines metallorganischen chemischen Dampfphasenabscheidungsverfahrens (MOCVD) bei Atmosphärendruck (nahe Atmosphärendruck) unter Verwendung von Triethylboran (Molekülformel: (C2H5)3B) als Bor(B)-Quelle und Phosphin (Molekülformel: PH3) als Phosphor(P)-Quelle gebildet. Die Borphosphid(BP)-Schicht vom p-Typ 106 wurde bei 1050°C gebildet. Das V/III-Verhältnis (= PH3/(C2H5)3B-Konzentrationsverhältnis) während der Dampfphasenzüchtung der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 wurde auf 15 eingestellt. Die Dicke der Borphosphidschicht vom p-Typ 106, die bei einer Züchtungsrate von 25 nm/min gezüchtet wurde, wurde auf 350 nm eingestellt.
  • Der Brechungsindex und der Extinktionskoeffizient der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 wurden unter Verwendung eines herkömmlichen Ellipsometers bestimmt, und die Bandlücke der Borphosphidschicht vom p-Typ 106, berechnet aus dem bestimmten Brechungsindex und Extinktionskoeffizient, betrug etwa 3,1 eV bei Raumtemperatur. Es wurde gefunden, dass die undotierte Borphosphidschicht vom p-Typ 106 eine Akzeptorkonzentration, bestimmt durch ein herkömmliches elektrolytisches C-V-Verfahren (Kapazität-Spannung), von 2 × 1019 cm–3 aufwies.
  • Die Schichtungseigenschaften der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht 105, gebildet aus einer undotierten Al0,10Ga0,90N-Schicht, und des Borphosphids vom p-Typ 106 wurde auf Grundlage eines Elektronenbeugungsmusters eines ausgewählten Bereichs (abgekürzt als SAD), aufgenommen mittels eines herkömmlichen Transmissionselektronenmikroskops (abgekürzt als TEM), untersucht. Die Analyse des SAD-Musters zeigte, dass die Al0,10Ga0,90N-Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht 105 eine hexagonale Kristallschicht war, und dass das Borphosphid vom p-Typ 106 eine kubische Kristallschicht war. Von der (0001)-Ebene der Al0,10Ga0,90N-Schicht 105 erhaltene Beugungspunkte und solche, die von der (111)-Ebene der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 erhalten wurden, erschienen in der gleichen Linie. Die Ergebnisse zeigten, dass die Borphosphidschicht vom p-Typ 106 auf der (0001)-Ebene der Al0,10Ga0,90N-Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht 105 derart geschichtet war, dass die (0001)-Ebene und die (111)-Kristallebene der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 in der gleichen Richtung ausgerichtet waren.
  • Auf der Oberfläche der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 wurde eine ohmsche Elektrode vom p-Typ 107 durch herkömmliche Vakuumverdampfung und Elektronenstrahlverdampfung vorgesehen, wobei die ohmsche Elektrode 107 aus einer Elektrode (gitterförmige Elektrode) gebildet war, in welcher ein aufgeschichteter Gold(Au)-Film und Nickel(Ni)-oxidfilm in einem gitterartigen Muster angeordnet waren (siehe 2). Auf der ohmschen Elektrode vom p-Typ 107 an einem peripheren Teil der Borphosphidschicht vom p-Typ 106 wurde eine Bindungs-Pad-Elektrode 108 vorgesehen, die aus einem Gold(Au)-Film gebildet war, sodass diese in Kontakt mit der ohmschen Kontaktelektrode vom p-Typ war. Dabei wurde eine ohmsche Elektrode vom n-Typ 109, die auch als Pad-Elektrode diente, auf einer Oberfläche der unteren Mantelschicht 102 vorgesehen, die aus einer GaN-Schicht vom n-Typ aufgebaut war, wobei die Oberfläche durch selektives Ätzen mittels herkömmlichem Plasmaätzens freigelegt war. Anschließend wurde die Schichtstruktur 11 in quadratische (400 μm × 400 μm) LED-Chips 10 geschnitten.
  • Die Emissionseigenschaften der LED-Chips 10 wurden bewertet, wenn ein Durchlassbetriebsstrom (20 mA) zwischen der ohmschen Elektrode vom p-Typ 107 und der ohmschen Elektrode vom n-Typ 109 fließen gelassen wurde. Es wurde gefunden, dass die LED-Chips 10 blaues Licht mit einer Zentralwellenlänge von 460 nm emittierten. Die Emissionsausgabeleistung jedes Chips vor Harzformen, bestimmt mittels einer typischen integrierenden Kugel, war so hoch wie 5 mW.
  • Da die ohmsche Elektrode vom p-Typ 107 auf der Borphosphidschicht mit niedrigem Widerstand 106 gebildet wurde, welche auf der undotierten Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht 105 vorgesehen war, wies die ohmsche Elektrode einen niedrigen Kontaktwiderstand bei einer Durchlassspannung (Vf) von 3,5 V auf. Die Sperrspannung bei einem Sperrstrom von 10 μA wurde zu höher als 10 V ermittelt, was zeigte, dass eine LED 10 mit hervorragender Sperrdurchbruchspannung bereitgestellt wurde. Insbesondere da die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ 106 zur Bereitstellung einer ohmschen Elektrode vom p-Typ 107 darauf aus einer (111)-Kristallschicht gebildet war, die auf einer hexagonalen (0001)-Kristallebene gebildet war, und eine hohe Gitterübereinstimmung erzielt wurde, wurde die LED 10 mit kleinem lokalen Durchbruch (breakdown) bereitgestellt.
  • (Beispiel 2)
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben, wobei als ein Beispiel die Herstellung einer pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-LED mit einer Boraluminiumphosphidschicht vom p-Typ, die mit einer undotierten Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht verbunden war, als Beispiel herangezogen wird.
  • Auf dem in Beispiel beschriebenen Saphirsubstrat wurden die gleichen konstitutionellen Schichten, die in Beispiel 1 eingesetzt wurden, gebildet, d. h. eine Pufferschicht, eine untere Mantelschicht vom n-Typ, eine lichtemittierende Schicht, eine obere Mantelschicht vom p-Typ und eine undotierte Al0,10Ga0,90N-Schicht. Anschließend wurde eine undotierte Boraluminiumphosphidschicht vom p-Typ (Zusammensetzungsformel: B0,98Al0,02P) so vorgesehen, dass sie mit der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht verbunden war, die aus der undotierten Al0,10Ga0,90N-Schicht aufgebaut war. Die als Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ dienende B0,98Al0,02P-Schicht wurde so gebildet, dass sie eine Ladungsträgerkonzentration von etwa 7 × 1017 cm–3 und eine Dicke von 200 nm aufwies.
  • Durch Analyse von Elektronenbeugungsmustern wurde gefunden, dass die untere Mantelschicht vom n-Typ, die lichtemittierende Schicht, die obere Mantelschicht vom p-Typ und die undotierte Al0,10Ga0,90N-Schicht allesamt hexagonale Kristallschichten waren. Es wurde gefunden, dass jede Schicht eine (0001)-Kristallorientierung hatte. Auf Grundlage der relativen Positionen der erschienenen Elektronenbeugungspunkte wurde gefunden, dass die undotierte B0,98Al0,02P-Schicht eine kubische (111)-Kristallschicht war, deren <110>-Richtung in der identischen Richtung zur a-Achse der (0001)-Kristallebene der Al0,10Ga0,90N-Schicht ausgerichtet war.
  • In Beispiel 2 wurde die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ, die auf der hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vorgesehen war, aus einem Borphosphid-basierten Halbleitermaterial vom p-Typ (B0,98Al0,02P), enthaltend Aluminium (Al) als konstitutionelles Element, gebildet. Somit wurde eine Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ mit niedrigem Widerstand mit hervorragender Oberflächenflachheit bereitgestellt.
  • Emissionseigenschaften der LED-Chips wurden bewertet, wenn ein Durchlassbetriebsstrom (20 mA) zwischen der ohmschen Elektrode vom p-Typ und der ohmschen Elektrode vom n-Typ, welche in einer ähnlichen Weise wie in Beispiel 1 gebildet waren, fließen gelassen wurde. Es wurde gefunden, dass die LED-Chips blaues Licht mit einer Zentralwellenlänge von 460 nm emittierten. Ähnlich zu Beispiel 1 war die Menge an p-Typ-Verunreinigungselement, welches von der Borphosphid-basierten Halbleiterschicht vom p-Typ zur lichtemittierenden Schicht oder anderen Schichten diffundierte, vermindert, da die Borphosphid-basierte Halbleiterschicht vom p-Typ aus einer undotierten Schicht gebildet war. Selbst wenn daher die Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis vom p-Typ aus einem Halbleitermaterial gebildet war, das sich von dem von Beispiel 1 unterschied, änderte sich die Emissionswellenlänge der LED nicht. Die Emissionsausgabeleistung jedes Chips vor Harzformen, bestimmt mittels einer typischen integrierenden Kugel, betrug 5 mW.
  • Da die undotierte Halbleiterschicht auf Borphosphidbasis, enthaltend Aluminium (Al) als konstitutionelles Element (d. h. B0,98Al0,02P-Schicht), die eine hohe Oberflächenflachheit aufwies, eingesetzt wurde, wurde eine ohmsche Elektrode vom p-Typ mit niedrigem Kontaktwiderstand gebildet. Die Durchlassspannung (Vf) war so niedrig wie 3,4 V. Im Gegensatz dazu wurde die Sperrspannung bei einem Sperrstrom von 10 μA zu höher als 15 V ermittelt, was zeigte, dass eine LED mit bemerkenswert hervorragender Sperrdurchbruchspannung bereitgestellt wurde.

Claims (4)

  1. pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, umfassend: ein Kristallsubstrat; eine lichtemittierende Schicht vom n-Typ, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter vom n-Typ gebildet ist und auf dem Kristallsubstrat vorgesehen ist; eine Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ, die aus einem hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist und über der lichtemittierenden Schicht vom n-Typ vorgesehen ist; eine Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ, die einen Sphaleritkristalltyp aufweist und über der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ vorgesehen ist; und eine Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, welche sich zwischen der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ und der Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis befindet, worin die Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ nach unten hin nur mit der Dünnfilmschicht, die aus einem undotierten hexagonalen Gruppe III-Nitridhalbleiter gebildet ist, in Kontakt ist.
  2. pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ aus einer Wurtzit-Aluminiumgalliumnitrid-Schicht gebildet ist, welche Aluminium als wesentliches konstituierendes Element enthält und eine Zusammensetzung mit der Zusammensetzungsformel aufweist: AlXGaYN (0 < X ≤ 1, 0 ≤ Y < 1, X + Y = 1).
  3. pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ, die über einer Oberfläche der Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ vorgesehen ist, eine undotierte Kristallschicht ist.
  4. pn-Übergangs-Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Gruppe III-Nitridhalbleiterschicht vom p-Typ eine Oberfläche einer (0001)-Kristallebene aufweist, und die Halbleiterschicht auf Borphosphid-Basis vom p-Typ, die über der Oberfläche vorgesehen ist, eine (111)-Kristallschicht ist, welche eine an der a-Achse der (0001)-Kristallebene ausgerichtete [110]-Richtung aufweist.
DE112005000851T 2004-04-28 2005-04-27 Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung Expired - Fee Related DE112005000851B4 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004133515 2004-04-28
JP2004-133515 2004-04-28
US56964904P 2004-05-11 2004-05-11
US60/569,649 2004-05-11
PCT/JP2005/008459 WO2005106980A1 (en) 2004-04-28 2005-04-27 Compound semiconductor light-emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112005000851T5 DE112005000851T5 (de) 2007-04-05
DE112005000851B4 true DE112005000851B4 (de) 2010-05-27

Family

ID=37765188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112005000851T Expired - Fee Related DE112005000851B4 (de) 2004-04-28 2005-04-27 Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7732832B2 (de)
JP (1) JP4791075B2 (de)
KR (1) KR100832670B1 (de)
CN (1) CN100413106C (de)
DE (1) DE112005000851B4 (de)
TW (1) TWI258183B (de)
WO (1) WO2005106980A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4841844B2 (ja) * 2005-01-05 2011-12-21 三菱電機株式会社 半導体素子
US9449818B2 (en) 2013-03-14 2016-09-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Double sided Si(Ge)/Sapphire/III-nitride hybrid structure
US9287459B2 (en) * 2014-02-14 2016-03-15 Epistar Corporation Light-emitting device
WO2018177552A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Cambridge Enterprise Limited Zincblende structure group iii-nitride

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1162486B (de) * 1959-10-16 1964-02-06 Monsanto Chemicals Leistungs-Halbleitergleichrichter zur Verwendung bis zu Temperaturen von etwa 1000íÒC mit einem Halbleiterkoerper aus kubischem Borphosphid
JPS4919783A (de) * 1972-02-26 1974-02-21
JPH02275682A (ja) * 1989-01-13 1990-11-09 Toshiba Corp 化合物半導体材料とこれを用いた半導体素子およびその製造方法
JPH02288388A (ja) * 1989-04-28 1990-11-28 Toshiba Corp 半導体レーザ
JPH0553834A (ja) * 1991-08-23 1993-03-05 Mitsubishi Electric Corp マルチタスキングプログラムの処理方法
JPH09232685A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2001158282A (ja) * 1999-12-03 2001-06-12 Honda Access Corp 照明ユニット

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS553834B2 (de) 1972-02-26 1980-01-26
DE68919408T2 (de) * 1989-01-13 1995-04-20 Toshiba Kawasaki Kk Verbindungshalbleiter, denselben anwendendes Halbleiter-Bauelement und Herstellungsverfahren des Halbleiter-Bauelementes.
JPH06283625A (ja) 1993-03-25 1994-10-07 Toppan Printing Co Ltd マルチチップ半導体装置
JP3761589B2 (ja) * 1993-03-26 2006-03-29 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
US6031858A (en) * 1996-09-09 2000-02-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser and method of fabricating same
JP3752810B2 (ja) * 1997-11-26 2006-03-08 昭和電工株式会社 エピタキシャルウェハおよびその製造方法並びに半導体素子
EP1168539B1 (de) * 1999-03-04 2009-12-16 Nichia Corporation Nitridhalbleiterlaserelement
JP2001036196A (ja) 2000-01-01 2001-02-09 Nec Corp ｐ型ドーパント材料拡散防止層付き窒化ガリウム系発光素子
JP3646655B2 (ja) * 2001-02-06 2005-05-11 昭和電工株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光ダイオード
JP4431290B2 (ja) 2001-05-28 2010-03-10 昭和電工株式会社 半導体素子および半導体層
JP2003030284A (ja) * 2001-07-17 2003-01-31 Kobe Steel Ltd 動力回収装置の経済性予測方法
US6835962B2 (en) * 2001-08-01 2004-12-28 Showa Denko Kabushiki Kaisha Stacked layer structure, light-emitting device, lamp, and light source unit
JP3567926B2 (ja) * 2002-04-16 2004-09-22 昭和電工株式会社 ｐｎ接合型リン化硼素系半導体発光素子、その製造方法および表示装置用光源

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1162486B (de) * 1959-10-16 1964-02-06 Monsanto Chemicals Leistungs-Halbleitergleichrichter zur Verwendung bis zu Temperaturen von etwa 1000íÒC mit einem Halbleiterkoerper aus kubischem Borphosphid
JPS4919783A (de) * 1972-02-26 1974-02-21
JPH02275682A (ja) * 1989-01-13 1990-11-09 Toshiba Corp 化合物半導体材料とこれを用いた半導体素子およびその製造方法
JPH02288388A (ja) * 1989-04-28 1990-11-28 Toshiba Corp 半導体レーザ
JPH0553834A (ja) * 1991-08-23 1993-03-05 Mitsubishi Electric Corp マルチタスキングプログラムの処理方法
JPH09232685A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2001158282A (ja) * 1999-12-03 2001-06-12 Honda Access Corp 照明ユニット

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005106980A1 (en) 2005-11-10
KR20070007186A (ko) 2007-01-12
TW200601433A (en) 2006-01-01
JP4791075B2 (ja) 2011-10-12
US20070221946A1 (en) 2007-09-27
JP2005340798A (ja) 2005-12-08
TWI258183B (en) 2006-07-11
CN100413106C (zh) 2008-08-20
KR100832670B1 (ko) 2008-05-27
DE112005000851T5 (de) 2007-04-05
CN1947268A (zh) 2007-04-11
US7732832B2 (en) 2010-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69636088T2 (de) Halbleitervorrichtung aus einer Nitridverbindung
DE69629183T2 (de) Heterostrukturanordnung aus Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien und Substrat dafür
DE69425186T3 (de) Halbleitervorrichtung aus einer galliumnitridartigen III-V-Halbleiterverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69333829T2 (de) Lichtemittierende Vorrichtung auf Basis einer Galliumnitrid-Halbleiterverbindung
DE69533276T2 (de) Lichtemittierende Halbleitervorrichtungen
DE10250445B4 (de) Licht emittierende Anordnungen mit separater Confinement-Indiumgalliumnitrid-Heterostruktur
DE112005000296B4 (de) Galliumnitrid-Verbindungshalbleiter-Mehrschichtstruktur, Lampe damit und Herstellungsverfahren dafür
DE102011114665B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Nitrid-Verbindungshalbleiter-Bauelements
DE112005002133T5 (de) Schichtstapelstruktur mit Gruppe-III-Nitridhalbleitern vom N-Typ
DE112006001084T5 (de) Licht emittierende Bauelemente mit aktiven Schichten, die sich in geöffnete Grübchen erstrecken
DE10253083A1 (de) Keimschicht für eine verbesserte Lichtextraktion von Licht emittierenden Anordnungen
DE19830838B4 (de) Halbleiterlichtemissionseinrichtung
DE102008021403A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112006002083T5 (de) Halbleiter-Leuchtvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren
DE10330629A1 (de) Epitaxiesubstrat für lichtemittierenden Verbundhalbleiterbaustein, Verfahren zu seiner Herstellung und lichtemittierender Baustein
DE112007002182T5 (de) Gruppe-III-Nitridverbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Gruppe-III-Nitridverbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, und Lampe
DE112018000553B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip
DE112005002838T5 (de) Halbleiterstapelstruktur auf Basis von Galliumnitrid, Verfahren zu dessen Herstellung, Halbleitervorrichtung auf Basis von Galliumnitrid und Lampe unter Verwendung der Vorrichtung
DE112014001352T5 (de) Lichtemitterdioden-Halbleiterstrukturen mit aktiven Gebieten, die InGaN enthalten
DE19882202B4 (de) Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112020004592T5 (de) Laser-Diode
DE19932201A1 (de) Photonische Halbleitervorrichtung
DE112005000851B4 (de) Verbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung
DE102004046788B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Pufferschicht auf Basis eines ternären Nitrids eines Lichtemissionsbauteils auf Nitridbasis und Lichtemissionsbauteil mit einer nach dem Verfahren hergestellten Pufferschicht
US20070246719A1 (en) P-N Junction-Type Compound Semiconductor Light-Emitting Diode

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131101