DE19882202B4

DE19882202B4 - Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19882202B4
Application number: DE19882202T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Sonobe; Shunji Nakata; Tsuyoshi Tsutsui; Norikazu Itoh
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: JP3602856B2; WO1999038218A1; KR100542870B1; US6191437B1; DE19882202T1; KR20000076084A

Abstract

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die aufweist:
ein Substrat;
eine auf dem Substrat vorgesehene Pufferschicht aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid; und
einen eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich, in dem auf der Pufferschicht Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid,
einschließlich einer Schicht vom n-Typ und einer Schicht vom p-Typ unter Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht vorgesehen sind;
wobei zumindest die Pufferschicht oder eine der Halbleiterschichten, die den eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich bilden, ein Verbundhalbleiter ist, der Sauerstoff als ein die Verbindung bildendes Element in einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid enthält, und wobei der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5) besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, in der auf einem Substrat eine Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid vorgesehen ist, wodurch eine lichtemittierende Diode oder eine Halbleiter-Laserdiode gebildet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, mit der der Einfluss einer Verschiebung des Kristallgitters zwischen dem Substrat und dem Halbleiter der Verbindung auf Basis von Galliumnitrid reduziert werden kann, wodurch die lichtemittierenden Eigenschaften verbessert werden können.

Herkömmlicherweise besitzt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Halbleiters einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid für die Emission von Licht blauer Farbe bspw. eine in 7 gezeigte Struktur. Insbesondere umfasst die lichtemittierende Halbleitervorrichtung bspw. eine Niedertemperatur-Pufferschicht (22) aus GaN auf einem Saphirsubstrat (21), eine Schicht vom n-Typ (eine Überzugsschicht) (23), in der GaN vom n-Typ bei hoher Temperatur epitaxial gewachsen ist, eine aktive Schicht (24), gebildet aus einem Verbundhalbleiter aus einem Material zur Definition einer lichtemittierenden Wellenlänge, welches eine geringere Bandlückenenergie als die der Überzugsschicht besitzt, bspw. ein Halbleiter einer Verbindung auf Basis von InGaN (d.h. das Verhältnis von In zu Ga kann wie auch im folgenden auf verschiedene Weise geändert werden) und eine Schicht vom p-Typ (eine Überzugsschicht) (25) einschließlich einer Halbleiterschicht (25a) einer Verbindung auf Basis von AlGaN vom p-Typ (d.h. das Verhältnis von Al zu Ga kann wie auch im folgenden auf verschiedene Weise geändert werden) und eine GaN-Schicht (25b) und eine Elektrode (28) auf der p-Seite, die auf der Oberfläche der GaN-Schicht (25b) vorgesehen ist, und eine Elektrode (29) auf der n-Seite, die auf der Oberfläche der Schicht (23) vom n-Typ, welche durch Ätzen eines Teils der vorgesehenen Halbleiterschichten freiliegt, vorgesehen ist. In einigen Fällen wird eine Halbleiterschicht aus einer AlGaN-basierten Verbindung auch auf der Seite der Schicht (23) vom n-Typ, auf der sich die aktive Schicht (24) befindet, auf die gleiche Weise wie die Schicht (25) vom p-Typ verwendet, um die Einschlusseffekte für Ladungsträger zu erhöhen.

Wie vorstehend beschrieben, wird die herkömmliche blaues Licht emittierende Halbleitervorrichtung, bei der ein Halbleiter aus einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid eingesetzt wird, durch Bereitstellung von Halbleitern wie GaN, InGaN und AlGaN gebildet, welche eine lichtemittierende Schicht auf dem Saphirsubstrat bilden. Die Gitterkonstante des Saphirsubstrats ist jedoch von der des Halbleiters der Verbindung auf Basis von Galliumnitrid um etwa 16% verschieden. Daher ist der Erhalt einer Halbleiterschicht der Verbindung auf Basis von Galliumnitrid mit herausragenden Kristalleigenschaften unmöglich. Zur Lösung dieses Problems wird eine Pufferschicht aus GaN, AlN oder dergleichen, die bei niedriger Temperatur gebildet wird, zwischen der Einkristallschicht des Halbleiters der Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, der die lichtemittierende Schicht bildet und dem Substrat vorgesehen, wodurch die Kristalleigenschaften der Halbleiterschicht der Verbindung auf Basis von Galliumnitrid wie vorstehend beschrieben verbessert werden.

Obwohl die Kristalleigenschaften der lichtemittierenden Schicht verbessert werden können und die blaues Licht emittierende Halbleitervorrichtung verwendet werden kann, indem die vorstehend erwähnte Pufferschicht, die bei niedriger Temperatur gebildet wird, vorgesehen wird, wurde das Problem der Kristalldefekte der Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid nicht vohlständig gelöst. Es besteht ein Problem insoweit, dass die Luminanz aufgrund eines großen Verluststromes (Streustromes) nicht ausreichend erhöht werden kann und die Ausbeute aufgrund der durch eine geringe Änderung des Herstellungsverfahrens verursachten, unzureichenden Luminanz nicht erhöht werden kann.

Im Übrigen wird gewürdigt, dass die Druckschrift WO 96/11502 A1 die Wellenlängenabstimmung von Galliumnitrid-basierten Lichtemissionsdioden, Lichtemissionsdiodenanordnungen und Anzeigen durch Einbringung von tiefen Störstellen offenbart. Die Lichtemissionsdioden umfassen dabei einen aktiven Bereich, der Galliumnitrid (GaN) aufweist, das mit Akzeptoren (A) und Donatoren als tiefe Störstellen (DD) mit einer Bindungsenergie in dem Galliumnitridwirtsmaterial von zumindest 50 meV dotiert ist, was zu einem Störstellenübergang mit erhöhter Wellenlänge führt.

Ferner offenbart die US Patentschrift 5 693 963 A eine Verbindungshalbleitervorrichtung mit Nitrid. Dabei ist eine Lichtemissionsdiode auf einem Saphirsubstrat angeordnet. Die Lichtemissionsdiode beinhaltet eine n-GaN-Schicht, eine n-InGaN-Lichtemissionsschicht, eine p-AlGaN-Schicht und eine p-GaN-Schicht, die durch Gasphasenwachstum in dieser Reihenfolge aufgewachsen sind. Innerhalb der p-GaN-Schicht und der p-AlGaN-Schicht sind 1 × 10²⁰ cm^–3 Magnesium bzw. 2 × 10¹⁹ cm^–3 Magnesium enthalten. Innerhalb sowohl der n-GaN-Schicht als auch der n-InGaN-Lichtemissionsschicht sind 5 × 10¹⁸ cm^–3 Wasserstoff enthalten, wodurch eine Diffusion von Magnesium in diese Schichten von der p-GaN-Schicht und der p-AlGaN-Schicht vermieden wird.

Weiterhin offenbart die Druckschrift JP 09 186364 A eine Halbleitervorrichtung aus einer III-V-Verbindung und deren Herstellungsverfahren für den Erhalt von Elektrodenschichten mit guten physikalischen Eigenschaften und ausgezeichneten Verbindungseigenschaften auf der Halbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridverbindung. Dabei sind polykristalline GaN-Elektrodenschichten in Kontakt mit Halbleiterschichten aus der III-V-Nitridverbindung ausgebildet. Diese polykristallinen GaN-Elektrodenschichten weisen ausgezeichnete Verbindungseigenschaften auf der Halbleiterschicht aus einer III-V-Nitridverbindung und gute physikalische Eigenschaften im Vergleich zu bekannten metallischen Elektrodenschichten auf.

Schließlich wird gewürdigt, dass die Druckschrift EP 0 620 601 A2 ein GaP-Substrat zur Emission von rotem Licht und ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart. Zur Bereitstellung eines GaP-Substrates für die Emission von rotem Licht wird eine große Menge Sauerstoff in die p-GaP-Schicht dotiert, wobei sich nur sehr wenige Ga₂O₃-Ablagerungen auf der oder in der p-GaP-Schicht entwickeln. Nachdem die n-GaP-Schicht auf dem n-GaP-Einkristallsubstrat aufgewachsen ist, wird nach der Ausbildung der mit Zn und 0 dotierten p-GaP-Schicht auf der n-GaP-Schicht 2 mittels dem Flüssigphasenepitaxiewachstumsverfahrens die p-GaP-Schicht unter Verwendung einer Galliumlösung mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff aufgewachsen, und die Galliumlösung wird von dem Substrat zum Abschluss des Aufwachsvorgangs entfernt, wenn die Temperatur auf eine vorgeschriebene Temperatur von 980°C oder höher verringert wurde. Wenn die Temperatur die vorgeschriebene Temperatur von 980°C oder höher während dem Wachstumsvorgang unter Verwendung der Galliumlösung mit einer hohen Sauerstoffkonzentration erreicht, ist es außerdem möglich, die Galliumlösung zur Verringerung der Konzentration des Sauerstoffgehaltes zu behandeln, und dann den Wachstumsvorgang fortzusetzen. Es ist außerdem möglich, den Wachstumsvorgang unter Verwendung der Galliumlösung mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff auszuführen, bis die Temperatur die vorgeschriebene Temperatur von 980°C erreicht, und dann nach Verändern der Wachstumslösung auf eine Galliumlösung mit einer geringen Sauerstoffkonzentration das Wachstum fortzusetzen.

Zur Lösung der vorstehenden Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid bereitzustellen, in der die Kristalldefekte auf Grundlage des Unterschieds der Gitterkonstante verringert werden können, der Verluststrom reduziert werden kann und eine herausragende Effizienz der Lichtemission erhalten werden kann.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung bereitgestellt, in der die Kristalldefekte auf Grundlage des Unterschieds der Gitterkonstante verringert werden können, wenn die Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid bereitgestellt werden sollen.

Erfindungsgemäß wurden verschiedene Untersuchungen vorgenommen, um die Kristalldefekte von Halbleiterschichten zu verringern, einen Verluststrom zu reduzieren und die Luminanz zu erhöhen, wenn ein Bereich zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht, der aus Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid hergestellt ist, bereitgestellt werden soll. Folglich wurde herausgefunden, dass in wenigstens einer Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, die den Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht bildet, Sauerstoff eingebaut wird, wodurch die Kristalldefektdichte vermindert wird und die Luminanz erhöht wird. Darüber hinaus wurde folgendes gefunden. Wenn eine Halbleiterschicht Sauerstoff enthält, ist sie auf der soweit wie möglich unten liegenden Seite vorgesehen, wodurch die Kristalldefekte der darauf vorgesehenen Halbleiterschicht vermindert werden und die Luminanz erhöht ist. Wenn eine Pufferschicht aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid zwischen dem Substrat und dem Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht vorgesehen ist, können die Kristalldefekte der auf der Pufferschicht vorgesehenen Halbleiterschicht verringert werden, wenn die Pufferschicht Sauerstoff enthält. Ferner wurde gefunden, dass die Kristalleigenschaften bei Vorliegen einer Pufferschicht aus AlN verbessert werden können, wenn AlN Sauerstoff enthält, und weiter verbessert werden können, indem eine Vielzahl von Schichten Sauerstoff enthält.

So wird die vorstehende Aufgabe erfindungsgemäß durch den Gegenstand der beigefügten Patentansprüche gelöst.

Der Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid bezeichnet einen Halbleiter aus einer Verbindung des Elements Ga der Gruppe III und des Elements N der Gruppe V oder eine Verbindung, erhalten durch Substituierung eines Teils des Elements Ga der Gruppe III durch ein weiteres Gruppe III-Element wie Al, In oder dergleichen und/oder durch Substitution eines Teils des Elements N der Gruppe V durch ein weiteres Gruppe V-Element wie P, As oder dergleichen.

1 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist ein Graph, der die Kristalldefektdichte einer Schicht vom n-Typ, erhalten durch Änderung der Menge z von GaO_zN_1-z der Schicht vom n-Typ in 1 und die Änderung der Luminanz der lichtemittierenden Vorrichtung zeigt;
3 ist ein Graph, der die Spannung bei einem bestimmten Verluststrom bzw. Streustrom zeigt, erhalten durch Änderung der Menge z von GaO_zN_1-z der Schicht vom n-Typ mit der Struktur aus 1, wobei die Spannung erhalten wird, wenn ein Stromstärkewert bei Erhöhen der Spannung gleich dem vorbestimmten Wert wird;
4 ist ein Graph, der die Änderung der Kristalldefektdichte der Schicht vom n-Typ, erhalten durch Änderung der Menge z von GaO_zN_1-z einer Pufferschicht und die Änderung der Luminanz der lichtemittierenden Vorrichtung zeigt;
5 ist ein Graph, der die Spannung bei einem vorbestimmten Verluststrom bzw. Streustrom zeigt, erhalten durch Änderung der Menge z von GaO_zN_1-z für die Pufferschicht, wobei die Spannung erhalten wird, wenn ein Stromstärkewert bei Erhöhung der Spannung gleich dem vorbestimmten Wert wird;
6 ist ein Graph der Spannungs-Stromstärke-Kennlinie, die den Anstiegsbereich bei Beginn des Anlegens der Spannung zeigt, um den Verluststrom der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung zu erklären; und
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Halbleiters einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst z.B. eine Pufferschicht (2) aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, der auf der Oberfläche eines Substrats (1) aus einem Saphir (ein Al₂O₃-Einkristall) vorgesehen ist und einen Bereich (10) zur Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht, in dem Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, einschließlich einer Schicht (3) vom n-Typ und einer Schicht (5) vom p-Typ zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht auf der Pufferschicht (2) vorgesehen sind, wie in einer Schnittansicht zur Erläuterung einer Ausführungsform gemäß 1 beispielhaft gezeigt ist. Ein in 1 gezeigtes Beispiel ist gekennzeichnet durch Bildung einer Halbleiterschicht (3) vom n-Typ, die in dem Bereich (10) zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht enthalten ist, aus einem Verbundhalbleiter, der Sauerstoff in einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid enthält.
In dem in 1 gezeigten Beispiel besitzen die auf dem Saphirsubstrat (1) vorgesehenen Halbleiterschichten eine Struktur, in der eine Niedertemperatur-Pufferschicht (2) aus GaN mit einer Dicke von etwa 0,01 bis 0,2 μm bei einer geringen Temperatur von etwa 500°C abgeschieden wird, und es werden eine Schicht vom n-Typ (Überzugsschicht) (3) aus GaO_zN_1-z vom n-Typ mit einer Dicke von etwa 1 bis 5 μm bei einer hohen Temperatur von etwa 1.000°C, eine aktive Schicht (4) aus einem nicht dotierten Halbleiter einer Verbindung auf Basis von InGaN mit einer Dicke von etwa 0,002 bis 0,3 μm (wenn blaues Licht emittiert werden soll, weist ohne eine Dotierung In ein Verhältnis von 0,3 bis 0,5 und Ga ein Verhältnis von 0,7 bis 0,5 auf, oder es kann mit Si und Zn dotiert werden wobei In ein Verhältnis von etwa 0,05 aufweist, wodurch die Lichtemission durch Dotierung erfolgt), und eine Schicht (5) vom p-Typ mit einer Halbleiterschicht (5a) einer Verbindung auf Basis von AlGaN vom p-Typ und eine GaN-Schicht (5b) in einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 μm sequentiell wachsen gelassen, wodurch ein Bereich zur Bildung einer lichtemittierenden Schicht vorgesehen wird. Eine Elektrode (8) auf der p-Seite wird auf der Oberfläche der vorgesehenen Halbleiterschichten über eine Stromdiffusionsschicht (7) aus einer Legierungsschicht von Ni und Au mit einer Dicke von bspw. etwa 2 bis 100 nm vorgesehen und eine Elektrode (9) vom n-Typ wird auf der Schicht (3) vom n-Typ gebildet, die durch Entfernung eines Teils der vorgesehenen Halbleiterschichten 3–5 freiliegt.
Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von 0 in GaO_zN_1-z der vorstehend erwähnten Schicht (3) vom n-Typ, d.h. der Bereich von z, 0,2 oder mehr, wie nachstehend beschrieben wird. Selbst wenn der Bereich von z 0,1 beträgt, können bemerkenswerte Effekte erhalten werden. Daher kann ein geringer Bereich eingesetzt werden und das Verhältnis kann im Bereich von 0,1 ≤ z ≤ 0,5 auf Grundlage der Beziehung zu anderen Schichten ausgewählt werden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel wird die Schicht (5) vom p-Typ aus einer Doppelschicht mit der GaN-Schicht (5b) und der Halbleiterschicht (5a) der Verbindung auf Basis von AlGaN gebildet, da es bevorzugt ist, dass eine Schicht mit Al-Gehalt auf der Seite der aktiven Schicht (4) hinsichtlich des Einschlusseffekts eines Ladungsträgers vorgesehen ist. Es kann auch lediglich die GaN-Schicht vorgesehen sein. Ferner kann eine Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von AlGaN auf der Schicht (3) vom n-Typ unter Bildung einer Doppelschicht vorgesehen sein und diese können auch aus anderen Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid gebildet sein.
Während die Pufferschicht (2) auch aus GaN gebildet ist, kann sie ferner gebildet sein aus weiteren Halbleiterschichten wie einer AlN-Schicht, einer Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von AlGaN, einer Schicht, der In zugefügt wird und dergleichen.
Nachstehend wird die Erhöhung der Luminanz der lichtemittierenden Halbleiterschicht mit der in 1 gezeigten Struktur beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, wurde erfindungsgemäß die weitestgehende Verringerung der Gitterdefekte untersucht, die auf der Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, welche den auf dem Saphirsubstrat vorgesehenen Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht bildet, erzeugt werden, wobei die Verringerung bspw. die Luminanz erhöht. Folglich wurde gefunden, dass in die auf dem Substrat vorgesehene Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid Sauerstoff eingebaut wird, wodurch die Kristalldefektdichte in großem Ausmaß reduziert wird und die Luminanz stark erhöht wird.
Insbesondere wurde in der blaues Licht emittierenden Halbleitervorrichtung mit der in 1 gezeigten Struktur eine Änderung der Kristalldefektdichte auf der Oberfläche der Schicht (3) vom n-Typ, durch Änderung der Menge (z) von Sauerstoff in der Schicht (3) vom n-Typ aus GaO_zN_1-z und eine Änderung der Luminanz in dieser lichtemittierenden Vorrichtung überprüft. Folglich wurde die Kristalldefektdichte und die Luminanz in großem Maße verbessert, wenn Sauerstoff in einem Verhältnis von z von etwa 0,1 enthalten war. Wenn z einen Wert von 0,2 oder mehr besitzt, wurde die Kristalldefektdichte um etwa zwei Größenordnungen und die Luminanz um das Dreifache oder mehr verbessert, wie in 2 gezeigt ist. In 2 bezeichnet A die Kristalldefektdichte und B bezeichnet die Luminanz.
Die Schicht (3) vom n-Typ besitzt eine Dicke von 5 μm, die Pufferschicht (2) wurde aus GaN mit einer Dicke von etwa 0,03 μm hergestellt, die aktive Schicht (4) wurde aus mit Si und Zn dotiertem In_0,05Ga_0,95N in einer Dicke von etwa 0,2 μm hergestellt und die Schicht (5) vom p-Typ besaß eine laminierte Struktur einschließlich der Al_0,15Ga_0,85N-Schicht (5a) mit einer Dicke von 0,2 μm und der GaN-Schicht (5b) mit einer Dicke von etwa 0,3 μm und lediglich der Wert von z wurde bei der Herstellung verändert. Die Kristalldefektdichte wurde gemessen durch ein Ätzgrubenverfahren zur Messung der Anzahl von Ätzgruben, die durch Ätzen der Oberfläche der vorgesehenen Schicht (3) vom n-Typ ohne Vorsehen einer Halbleiterschicht wie einer nächsten aktiven Schicht erzeugt werden. Die Luminanz wurde gemessen in dem Zustand, in dem die Schicht (3) vom n-Typ vorgesehen war und die aktive Schicht (4), die Schicht (5) vom p-Typ und dergleichen kontinuierlich vorgesehen waren, um eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung herzustellen. Sie ergibt sich aus der relativen Luminanz, erhalten durch Einstellen einer Luminanz von 1, wenn die herkömmliche Schicht vom n-Typ aus GaN hergestellt ist.
Dieses Phänomen, bei dem weniger Kristalldefekte erzeugt werden, konnte auch bestätigt werden durch Messen des Verluststroms der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung. Insbesondere ist die Kennlinie der Spannung (V) und der Stromstärke (log I (logarithmische Skala)) der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung im allgemeinen identisch mit der Kennlinie, wie sie bei C in 6 gezeigt ist. 6 zeigt eine grafische Darstellung des Verluststromes aufgrund einer Reduktion bei der Kristallisation einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung, wobei C die V-I-Charaktersistik angibt, wenn die Kristallisation günstig ist, und D die V-I-Charakteristik angibt, wenn die Kristallisation ungünstig ist, was zur Erzeugung eines Leckstroms führt. Wie in 3 gezeigt ist, wird die Spannung mit einer konstanten Stromstärke unter Verwendung von z des vorstehenden GaO_zN_1-z als Parameter aufgetragen. Aus 3 ist auch offensichtlich, dass Sauerstoff enthalten ist, wodurch ein geringerer Verluststrom (eine höhere Spannung bei einer konstanten Stromstärke) als bei der GaN-Schicht mit z von 0 erzeugt wird.
Wie aus den 2 und 3 offensichtlich ist, enthält die Schicht vom n-Typ Sauerstoff, so dass die Anzahl der Kristalldefekte in großem Maße verringert wird und die Luminanz auch erhöht ist. Das GaO_zN_1-z wächst im Vergleich zu GaN im wesentlichen schneller in schräger Richtung als in vertikaler Richtung. Daher wird angenommen, dass ein Film mit weniger Defekten wachsen kann, da der Film in schräger Richtung weiterwächst und zu einem ebenen Film wird und in der vertikalen Richtung wächst. Wenn ein ebener Film mit weniger Defekten gebildet wird, besitzt auch ein darauf gewachsener Film weniger Defekte und ist eben. Daher werden ebene Filme mit weniger Defekten als aktive Schicht und die Schicht vom p-Typ gebildet. So kann die lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit hoher Luminanz erhalten werden. Aus diesem Grund wird angenommen, dass bei Zugabe von Sauerstoff lediglich zu einer Schicht, der Sauerstoff vorzugsweise mit möglichst geringem Gehalt zugegeben wird (der Seite, die dem Substrat näher liegt).
Unter diesem Gesichtspunkt wurde der Zustand der Kristalldefekte der Schicht vom n-Typ und die Änderung der Luminanz auf ähnliche Weise untersucht, indem in die bei einer geringen Temperatur gebildeten Pufferschicht (2), statt in die epitaxial bei hoher Temperatur gewachsene Schicht vom n-Typ, Sauerstoff eingebaut wurde. Insbesondere wurde ein Film mit einer Dicke von etwa 0,03 μm bei einer Temperatur von etwa 500°C unter Verwendung von GaO_zN_1-z als Pufferschicht (2) gebildet, indem der Wert von z der Pufferschicht (2) verschiedenartig geändert wurde, die Schicht (3) vom n-Typ wurde aus GaN vom n-Typ mit einer Dicke von etwa 5 μm gebildet und die aktive Schicht (4) und die Schicht (5) vom p-Typ wurden auf gleiche Weise wie in dem vorstehend erwähnten Beispiel gebildet. Die Dichte der Kristalldefekte und die Luminanz der lichtemittierenden Vorrichtung wurde überprüft, indem GaO_zN_1-z als Pufferschicht (2) verwendet wurde. Das Ergebnis der Überprüfung ist in 4 gezeigt. Auch in 4 bezeichnet A die Kristalldefektdichte und B die Luminanz. Die Kristalldefektdichte wurde erhalten durch ein Ätzgrubenverfahren, wobei die Schicht (3) vom n-Typ epitaxial auf der Pufferschicht (2) wächst und auf gleiche Weise wie vorstehend geätzt wird, wodurch die Anzahl der Ätzgruben überprüft wurde. Die Luminanz wurde überprüft durch einen relativen Wert auf Basis der Luminanz, erhalten durch Verwendung von GaN als Pufferschicht im Zustand, in dem die lichtemittierende Vorrichtung wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. Auf gleiche Weise wie im vorstehenden zeigt 5 die Beziehung der Spannung, erhalten mit einer konstanten Stromstärke, die kennzeichnend ist für einen Verluststrom in der lichtemittierenden Vorrichtung.
Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, verringert sich die Kristalldefektdichte und die Luminanz ist erhöht, wenn GaO_zN_1-z mit zugegebenem Sauerstoff als Pufferschicht verwendet wird, obwohl die Kristalleigenschaften im Vergleich zur Verwendung von GaO_zN_1-z für die vorstehend erwähnte Schicht vom n-Typ verschlecht sind. Jedoch ist die vorliegende Struktur im Vergleich zur herkömmlichen Struktur klar verbessert. Man nimmt dafür folgende Gründe an. Da die Pufferschicht (2) bei einer geringen Temperatur wächst, nimmt man insbesondere an, dass die Pufferschicht (2) während des Wachstums nicht einkristallin wird, sondern in einem amorphen Zustand festgelegt wird, so dass eine Schicht mit geringeren Kristalldefekten mit dichtem Film wie die Einkristallschicht aus GaO_zN_1-z schwierig erhalten wird, selbst wenn die Pufferschicht (2) Sauerstoff enthält. Jedoch verändert sich wenigstens die Oberfläche der Pufferschicht (2) während des Wachstums der nächsten Schicht (3) vom n-Typ bei einer hohen Temperatur zu einem Einkristall. Da die Einkristallschicht Sauerstoff enthält, ist sie eine dichte Schicht mit weniger Kristalldefekten und eine darauf gebildete Einkristallschicht ist auch gegenüber der Schicht mit weniger Kristalldefekten auf der Oberfläche der Pufferschicht ausgerichtet. Folglich wird angenommen, dass eine Halbleiterschicht mit weniger Kristalldefekten erhalten werden kann. Als Ergebnis kann der Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid als Pufferschicht verwendet werden. Selbst wenn eine auf der Pufferschicht vorzusehende Halbleiterschicht eine Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid ohne Sauerstoff ist, kann folglich eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit weniger Kristalldefekten und hoher Luminanz erhalten werden.
Natürlich kann der sauerstoffhaltige Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid sowohl für die Pufferschicht als auch für die Halbleiterschicht des Bereichs zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht verwendet werden. Folglich können die Kristalldefekte weiter verringert werden und die Luminanz kann erhöht werden. Ferner könnte die Luminanz durch Zugabe von Sauerstoff zu der aktiven Schicht des Bereichs zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht mit der vorstehend erwähnten Struktur weiter erhöht werden.
Erfindungsgemäß wurden auch die Kristalleigenschaften überprüft, welche erhalten wurden wenn Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle unter Bildung eines AlN-Films mit einer Zusammensetzung von AlO_uN_1-u (0,1 ≤ u ≤ 0,5) mit Sauerstoffgehalt zugeführt wurde, wobei AlN als Pufferschicht verwendet wird. In diesem Fall besaß der Bereich (10) zur Bildung der lichtemittierenden Schicht die gleiche Struktur wie in dem Fall, in dem GaO_zN_1-z als vorstehend erwähnte Pufferschicht (2) verwendet wurde. Die Pufferschicht (2) wurde mit einer Dicke von etwa 0,03 μm bei einer geringen Temperatur von etwa 500°C gebildet. Auch in diesem Fall wurde die Defektdichte um etwa zwei Größenordnungen verringert, wobei das Verhältnis von enthaltenem Sauerstoff das gleiche war wie im Fall, in dem das vorstehende GaO_zN_1-z als Pufferschicht (2) verwendet wurde, d.h. der Wert von u lag bei etwa 0,2 und die Luminanz war bemerkenswert erhöht. Dadurch wird angenommen, dass die gleichen Effekte mit anderen Werten von u erhalten werden. Auf gleiche Weise wie in dem vorstehend erwähnten GaO_zN_1-z wird die Pufferschicht (2), die bei einer geringen Temperatur wächst, kein Einkristall während des Wachstums, sondern wird in einem amorphen Zustand von AlO_uN_1-u festgelegt. Es wird angenommen, dass eine Schicht mit weniger Kristalldefekten mit einem dichtem Film wie eine Einkristallschicht schwierig erhalten werden kann. Es wird jedoch angenommen, dass wenigstens die Oberfläche der Pufferschicht (2) sich zu einem Einkristall verändert und sich während des Wachstums der nächsten Schicht (3) vom n-Typ bei hoher Temperatur verdichtet und eine Halbleiterschicht mit geringen Kristalldefekten wie vorstehend beschrieben vorgesehen wird. Folglich wird das sauerstoffhaltige AlO_uN_1-u als Pufferschicht (2) verwendet. Folglich besitzt eine auf der Pufferschicht vorgesehene Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid weniger Kristalldefekte. So kann eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit großer Luminanz erhalten werden. Vorzugsweise sollte die Dicke der Pufferschicht (2) 0,01–0,2 μm betragen, wie dies vorstehend zur Erreichung der Pufferfunktion zutraf.
Zum Erhalt der Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid mit weniger Kristalldefekten durch Ebnen der Oberfläche des Saphirsubstrats ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Oberfläche des Saphirsubstrats unter Erhalt von Al₂(ON)₃ nitridiert wird und eine Niedertemperaturpufferschicht aus GaN wird auf dem Al₂(ON)₃ gebildet und auf der Pufferschicht wird ein Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid vorgesehen. Auch in diesem Fall wird die Oberfläche des Saphirsubstrats jedoch unter Ausbildung von Al₂(ON)₃ nitridiert und die Pufferschicht ist eine bei einer geringen Temperatur gewachsene GaN-Schicht. Selbst wenn die Oberfläche des Saphirsubstrats geglättet wird, wird auf gleiche Weise wie bei der direkten Bildung der GaN-Schicht auf dem Saphirsubstrat kein dichter Film gebildet. Zusätzlich ändert sich erfindungsgemäß die bei hoher Temperatur auf der GaN-Schicht gewachsene Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid nicht zu einem dichten Film.
Nun wird ein Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung, wie sie in 1 gezeigt ist, beschrieben.
Mit dem MOVPE-Verfahren wird ein Reaktionsgas wie Trimethylgallium (TMG), Ammoniak (NH₃) oder dergleichen zusammen mit einem Trägergas H₂ zugeführt. Zuerst wird eine Niedertemperatur-Pufferschicht (2) aus einer GaN-Schicht auf einem Saphirsubstrat (1) bspw. in einer Dicke von etwa 0,01 bis 0,2 μm bei einer Temperatur von etwa 400 bis 600°C gebildet.
Dann wird SiH₄ oder dergleichen, das als Dotiergas vom n-Typ wirkt und ferner O₂, das als oxidierende Quelle wirkt, dem vorstehend erwähnten Reaktionsgas bei einer hohen Temperatur von bspw. etwa 600 bis 1.200°C zugegeben und eine Schicht (3) vom n-Typ aus GaO_zN_1-z vom n-Typ wächst in einer Dicke von etwa 1 bis 5 μm. Danach wird Trimethylindium (nachstehend als TMIn bezeichnet) dem Reaktionsgas zugegeben, Dimethylzink (DMZn) wird ferner dem SiH₄ des Dotiergases zugegeben und die aktive Schicht (4) aus einem mit Si und Zn dotierten Halbleiter einer Verbindung auf Basis von InGaN wird mit einer Dicke von etwa 0,002 bis 0,3 μm gebildet. Anschließend wird Trimethylaluminium (nachstehend als TMA bezeichnet) anstelle des TMIn eingeführt und Cyclopentadienylmagnesium (Cp₂Mg) oder Dimethylzink (DMZn) werden ferner als Dotiergas verwendet, wodurch eine Halbleiterschicht (5a) einer Verbindung auf Basis von AlGaN vom p-Typ mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 μm wächst. Dann wird die Einleitung von TMA unterbrochen, um GaN vom p-Typ mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 μm wachsen zu lassen und die Schicht (5) vom p-Typ mit einer Dicke von insgesamt etwa 0,1 bis 1 μm zu bilden.
Dann werden bspw. Ni und Au durch Vakuumabscheidung oder dergleichen vorgesehen und gesintert und legiert. Anschließend wird eine Stromdiffusionsschicht (7) mit einer Dicke von etwa 2 bis 100 nm gebildet. Danach wird auf einer Oberfläche ein Resistfilm vorgesehen und einer Musterbildung unterworfen. Ein Teil der laminierten Halbleiterschichten wird durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung von Chlorgas oder dergleichen entfernt, wodurch die Schicht (3) vom n-Typ freigelegt wird. Beispielsweise durch das Abhebeverfahren werden Ti und Al vorgesehen und gesintert, um elektrisch mit der Schicht (3) vom n-Typ durch das Abhebeverfahren verbunden zu werden. So wird eine Elektrode (8) auf der p-Seite mit einer Laminationsstruktur beider Metalle gebildet. Als Ergebnis kann die in 1 gezeigte lichtemittierende Halbleitervorrichtung erhalten werden.
Während die Halbleiterschicht in diesem Beispiel mit dem MOVPE-Verfahren wuchs, kann die gleiche Halbleiterschicht auch mit dem HVPE-Verfahren oder dem MBE-Verfahren wachsen. Obwohl O₂ als oxidierende Quelle verwendet wurde, ist diese nicht darauf beschränkt, sondern es kann ein Material verwendet werden, das Oxidationswirkung ausübt. Dementsprechend ist es auch möglich, aus einem Oxid wie N₂O, H₂O oder einem Quarzglas freigesetzten Sauerstoff in einem Wachstumsofen oder Sauerstoff, der durch Einführung eines Reduktionsmittels und dergleichen freigesetzt werden kann, einzusetzen.
Obwohl die GaN-Schicht in jedem der vorstehend erwähnten Beispiele als Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, die Sauerstoff enthält, verwendet wurde, konnten die gleichen Ergebnisse erhalten werden durch Verwendung eines Halbleiters einer Verbindung auf Basis eines Galliumnitrid-Mischkristalls, dem ein weiteres Element der Gruppe III zugegeben wird, bspw. eine Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von AlGaN, eine Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von InGaN oder dergleichen.
Während die Pufferschicht ohne Dotierung in dem vorstehend erwähnten Beispiel gebildet wurde, kann ferner eine Verunreinigung vom n-Typ wie Si, Se, Te oder dergleichen eingeführt werden, um einen n-Typ zu erhalten oder eine Verunreinigung vom p-Typ wie Mg, Zn, Be oder dergleichen kann eingeführt werden, um einen p-Typ zu erhalten, wodurch die Schicht vom p-Typ des vorstehenden Bereichs zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht wächst. Während in die Schicht vom n-Typ des Bereichs zur Bildung der lichtemittierenden Schicht in dem vorstehend erwähnten Beispiel Sauerstoff eingebaut wird, kann die Schicht vom p-Typ und die nicht-dotierte Schicht ferner Sauerstoff enthalten. Insbesondere in der Struktur, in der die Schicht vom p-Typ auf der Substratseite gebildet wird, die aktive Schicht und die Schicht vom n-Typ auf der Schicht vom p-Typ vorgesehen sind, so dass der Bereich zur Bildung der lichtemittierenden Schicht vorgesehen ist, sollte die Schicht vom p-Typ vorzugsweise Sauerstoff enthalten, wobei die Schicht vom p-Typ eine untere Schicht ist. Kurz gesagt, kann die vorliegende Erfindung für die Ga- und N-haltige Verbundhalbleiterschicht verwendet werden.
Obwohl GaN, GaO_zN_1-z und AlO_zN_1-z in dem Beispiel als Pufferschicht verwendet wurden, können die Wirkungen erhalten werden, selbst wenn die Pufferschicht eine andere Zusammensetzung wie AlN besitzt, sofern der sauerstoffhaltige Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid als Bereich zur Bildung der lichtemittierenden Schicht eingesetzt wird. Auch wenn AlO_zN_1-z als Pufferschicht verwendet wird, können die gleichen Effekte mit einer Struktur erhalten werden, in der ein Teil von Al durch ein weiteres Element der Gruppe III wie In ersetzt ist und mit einer Struktur, in der die vorstehend erwähnte Verunreinigung vom n-Typ und/oder die Verunreinigung vom p-Typ zugegeben ist.
Während das Saphirsubstrat als Substrat in dem vorstehend erwähnten Beispiel eingesetzt wurde, ist die Erfindung nicht auf das Saphirsubstrat beschränkt, sondern kann auch auf den Fall angewendet werden, in dem der Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid auf weiteren Halbleitersubstraten wie einem SiC-Substrat, einem Si-Substrat, einem GaAs-Substrat und dergleichen vorgesehen ist.
Obwohl die aktive Schicht durch Dotierung mit Si und Zn in jedem der vorstehend erwähnten Beispiele gebildet wurde, kann sie ohne Dotierung gebildet werden. Während ein Beispiel einer Struktur mit doppeltem Heteroübergang angegeben wurde, in der die aktive Schicht zwischen der Schicht vom n-Typ und der Schicht vom p-Typ als Bereich zur Bildung der lichtemittierenden Schicht eingefügt ist, können die gleichen Effekte erhalten werden mit einer Struktur vom pn-Übergang, in dem die Schicht vom n-Typ und die Schicht vom p-Typ direkt verbunden sind.
Erfindungsgemäß werden die kristallinen Eigenschaften der Halbleiterschicht in dem Bereich zur Bildung der lichtemittierenden Schicht in großem Maße verbessert, auch in dem Fall, in dem die Halbleiterschicht einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid auf einem Substrat mit verschiedenen Gitterkonstanten gewachsen ist, da wenigstens eine der Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid und/oder der Halbleiter einer Verbindung auf Basis von GaN oder auf Basis von AlN der Pufferschicht Sauerstoff enthält. Als Ergebnis ist die Luminanz erhöht und die Variation bei der Herstellung reduziert. So ist es möglich, eine kostengünstige blaues Licht emittierende Halbleitervorrichtung mit hoher Luminanz zu erhalten.
Mit der erfindungsgemäßen lichtemittierenden Halbleitervorrichtung kann blaues Licht (B) mit hoher Luminanz erhalten werden und sie kann in verschiedenartigen blauen Lichtquellen eingesetzt werden und wird zusammen mit lichtemittierenden Vorrichtungen roter Farbe (R) und grüner Farbe (G) verwendet, wodurch Lichtquellen mit jeder Mischfarbe erhalten werden. So kann die lichtemittierende Halbleitervorrichtung in einer Vielzahl von Gebieten wie in einem Verkehrslicht, einer Anzeigeeinheit wie einer großformatigen Anzeige und dergleichen eingesetzt werden.

Claims

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Substrat; eine auf dem Substrat vorgesehene Pufferschicht aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid; und einen eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich, in dem auf der Pufferschicht Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, einschließlich einer Schicht vom n-Typ und einer Schicht vom p-Typ unter Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht vorgesehen sind; wobei zumindest die Pufferschicht oder eine der Halbleiterschichten, die den eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich bilden, ein Verbundhalbleiter ist, der Sauerstoff als ein die Verbindung bildendes Element in einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid enthält, und wobei der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5) besteht.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoff als ein die Verbindung bildendes Element enthaltende Verbundhalbleiter eine Verunreinigung vom n-Typ und/oder eine Verunreinigung vom p-Typ enthält.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter als Pufferschicht ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter als Halbleiterschicht auf wenigstens der Seite der Pufferschicht des die lichtemittierende Schicht bildenden Bereichs ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der die lichtemittierende Schicht bildende Bereich eine Struktur mit doppeltem Heteroübergang besitzt, in der eine aktive Schicht zwischen der Schicht vom n-Typ und der Schicht vom p-Typ eingefügt ist und der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter als aktive Schicht ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Substrat aus einem Saphirsubstrat und die Pufferschicht aus GaO_zN_1-z (0,1 ≤ z ≤ 0,5) besteht.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Pufferschicht wenigstens ein aus der Gruppe Si, Se, Te, Mg, Zn und Be ausgewähltes Element enthält.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 und 7, wobei der die lichtemittierende Schicht ausbildende Bereich eine Struktur mit doppeltem Heteroübergang besitzt, in der eine aktive Schicht zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und der Halbleiterschicht vom p-Typ eingefügt ist und eine Halbleiterschicht, die in Kontakt steht mit wenigstens der Pufferschicht des die lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereichs aus einer Einkristallschicht von GaO_zN_1-z (0,1 < z < 0,5) besteht.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Substrat; und einen eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich, in dem auf dem Substrat Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, einschließlich einer Schicht vom n-Typ und einer Schicht vom p-Typ unter Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht vorgesehen sind; wobei wenigstens eine der Halbleiterschichten, die den Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht ausmachen, eine Verbundhalbleiterschicht ist, die Sauerstoff in einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid enthält, und wobei der sauerstoffhaltige Verbundhalbleiter aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5 ) besteht.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Pufferschicht aus AlN zwischen dem Substrat und dem die lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich vorgesehen ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Pufferschicht aus AlO_uN_1-u (0,1 ≤ u ≤ 0,5) zwischen dem Substrat und dem die lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich vorgesehen ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die aufweist: ein Substrat; eine auf dem Substrat vorgesehene Pufferschicht aus AlO_uN_1-u (0,1 ≤ u ≤ 0,5); und einen eine lichtemittierende Schicht ausbildenden Bereich, in dem Halbleiterschichten einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid, einschließlich einer Schicht vom n-Typ und einer Schicht vom p-Typ unter Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht auf der Pufferschicht vorgesehen sind.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein Teil des Al der Pufferschicht durch In substituiert ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Pufferschicht wenigstens ein aus der Gruppe Si, Se, Te, Mg, Zn und Be ausgewähltes Element enthält.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei wenigstens eine der Halbleiterschichten, die den Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht ausmachen, aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5) besteht.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12 oder 15, wobei das Substrat aus einem Saphirsubstrat gebildet ist und der die Halbleiterschicht ausbildende Bereich eine Struktur mit doppeltem Heteroübergang besitzt, in der eine aktive Schicht zwischen der Schicht vom n-Typ und der Schicht vom p-Typ eingefügt ist.
Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung, welches folgende Schritte aufweist: Bereitstellung einer Pufferschicht aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid auf einem Substrat bei einer geringen Temperatur mit dem MOVPE-Verfahren, dem HVPE-Verfahren oder MBE-Verfahren; sequentielle Bereitstellung von Halbleiterschichten bei einer hohen Temperatur, welche einen Bereich zur Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht bilden und aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid bestehen; und Zuführen von Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle oder Zuführen von Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle während des Wachsens, wobei in beiden Fällen der Zuführungsschritt eine Sauerstoff als ein die Verbindung bildendes Element enthaltende Halbleiterschicht erzeugt, wobei die Halbleiterschicht zumindest die Pufferschicht oder eine der Halbleiterschichten ist, die den Bereich zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht bilden, und wobei der Zuführungsschritt so ausgeführt wird, dass die Halbleiterschicht aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5) hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellung einer Pufferschicht aus AlO_uN_1-u(0,1 ≤ u ≤ 0,5) auf einem Substrat bei einer geringen Temperatur mit dem MOVPE-Verfahren, dem HVPE-Verfahren oder dem MBE-Verfahren durch Zuführung von Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle oder während des Zuführens von Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle; und sequentielles epitaxiales Wachstum von Halbleiterschichten bei einer hohen Temperatur, die den Bereich zur Ausbildung einer lichtemittierenden Schicht bilden, welcher aus einem Halbleiter einer Verbindung auf Basis von Galliumnitrid besteht.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 18, wobei wenigstens eine Schicht des Bereichs zur Ausbildung der lichtemittierenden Schicht durch Zuführung oder während Zuführung von Sauerstoff aus einer oxidierenden Quelle wächst und eine Halbleiterschicht aus Ga_1-x-yAl_xIn_yO_zN_1-z (0 ≤ x < 1, 0 ≤ y < 1, 0,1 ≤ z ≤ 0,5) wächst.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Sauerstoff aus der oxidierenden Quelle durch Einleitung der oxidierenden Quelle in einen Wachstumsofen zum Wachsen der Pufferschicht oder der Halbleiterschichten zugeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Sauerstoff aus der oxidierenden Quelle durch Verwendung von Sauerstoff oder eines Oxids in einem Wachstumsofen zum Wachsen der Pufferschicht oder der Halbleiterschichten zugeführt wird.