JP2001077419A - Group iii nitride semiconductor light-emitting element - Google Patents

Group iii nitride semiconductor light-emitting element

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JP2001077419A
JP2001077419A JP25374599A JP25374599A JP2001077419A JP 2001077419 A JP2001077419 A JP 2001077419A JP 25374599 A JP25374599 A JP 25374599A JP 25374599 A JP25374599 A JP 25374599A JP 2001077419 A JP2001077419 A JP 2001077419A
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nitride semiconductor
group iii
iii nitride
layer
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Takashi Udagawa
隆 宇田川
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Showa Denko KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide low-resistance in as-grow state by forming a p-type stage electrode which makes contact with a second n-type group III nitride semiconductor layer which is vapor-phase grown, after completion of vapor-phase growth of a p-type group III nitride semiconductor layer laminated above a luminous layer, while peeping the growth temperature kept within a specified range. SOLUTION: After the completion of vapor-phase growth of a group III nitride semiconductor layer 105 where p-type impurity is doped, an n-type group III nitride semiconductor layer 106 is formed by vapor-phase growth in a temperature range of ±100 deg.C with respect to the film-forming temperature of the p-type impurity doped group III nitride semiconductor layer 105. With this constitution, the n-type group III nitride semiconductor layer 106 comprises hydrogen as a carrier gas, or captures hydrogen impurity coming into the p-type impurity doped group III nitride semiconductor layer 105. Thus, capability enabling a p-type impurity doped group III nitride semiconductor layer 105 to be p-type conductive layer of low resistance In an 'as-grow' state is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】気相成長させたままのアズ−
グローン(as−grown)状態で、低抵抗率のp形
III族窒化物半導体層をもたらす接合構成を備えた積
層構造体から、高発光強度のIII族窒化物半導体発光
素子を構成する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION As-grown as-grown
The present invention relates to a technique for forming a group III nitride semiconductor light emitting device having a high light emission intensity from a laminated structure having a junction structure that provides a low resistivity p-type group III nitride semiconductor layer in an as-grown state.

【0002】[0002]

【従来の技術】III族窒化物半導体発光ダイオード
(LED)或いはレーザダイオード(LD)は、サファ
イア(α−Al23単結晶)等の高抵抗或いは絶縁性の
単結晶を基板とする積層構造体から構成されている。ま
た、積層構造体に備えられる発光部は、発光層とそれを
挟持するp形並びにn形の障壁(クラッド)層とで構成
されるpn接合型のダブルヘテロ(DH)構造となって
いる。例えば、p形並びにn形の窒化アルミニウム・ガ
リウム(AlXGa1-XN:0≦X≦1)からなるクラッ
ド層と含インジウムIII族窒化物半導体層とから構成
されるpn接合型DH構造の発光部が知られている(J
pn.J.Appl.Phys.、Vol.34、Pa
rt 2、No.10B(1995)、L1332〜L
1335頁参照)。発光層は、紫外帯域から青色帯や緑
色帯などの短波長可視光を発するのに好都合な禁止帯幅
を室温で有する窒化ガリウム・インジウム(GaXIn
1-XN:0≦X≦1)から一般的に構成されている(特
公昭55−3834号公報参照)。
2. Description of the Related Art A group III nitride semiconductor light emitting diode (LED) or laser diode (LD) has a laminated structure using a high resistance or insulating single crystal such as sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal) as a substrate. It is composed of the body. The light emitting portion provided in the laminated structure has a pn junction type double hetero (DH) structure including a light emitting layer and p-type and n-type barrier (cladding) layers sandwiching the light emitting layer. For example, a pn junction type DH structure composed of a cladding layer made of p-type and n-type aluminum gallium nitride (Al x Ga 1 -xN: 0 ≦ X ≦ 1) and an indium group III nitride semiconductor layer Are known (J
pn. J. Appl. Phys. Vol. 34, Pa
rt 2, No. 10B (1995), L1332-L
1335). Emitting layer is conveniently gallium indium nitride having a bandgap at room temperature to emit short wavelength visible light such as blue band or green band from the ultraviolet band (Ga X an In
1-X N: 0 ≦ X ≦ 1) (see Japanese Patent Publication No. 55-3834).

【0003】pn接合型DH構造の発光部を構成するp
形並びにn形III族窒化物半導体結晶層は、通常、有
機金属熱分解気相成長法(MOCVD法)、分子線エピ
タキシャル(MBE)法、ハロゲン(halogen)
法、或いはハイドライド(hydride)法等の気相
成長(VPE)手段に依り成膜されている。しかしなが
ら、p形不純物が添加(ドーピング)されたIII族窒
化物半導体気相成長層は、as−grown状態では一
般に高抵抗である。このため、pn接合型DH構造の発
光部を構成するにたる低抵抗のp形III族窒化物半導
体層は、例えば、MOCVD法でマグネシウム(元素記
号:Mg)や亜鉛(元素記号:Zn)等の第II族のp
形不純物が添加された成長層を気相成長させた後に、真
空環境下で電子線を照射して、低抵抗となす後処理が施
されている(特公平6−9258号及び特許25003
19号参照)。
A p-type light emitting portion having a pn junction type DH structure has a p-type structure.
Form and n-type group III nitride semiconductor crystal layers are usually formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), halogen (halogen).
The film is formed by a vapor deposition (VPE) method such as a hydride method or a hydride method. However, a group III nitride semiconductor vapor deposition layer to which a p-type impurity is added (doped) generally has a high resistance in an as-grown state. For this reason, a low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer constituting a light emitting portion having a pn junction type DH structure is made of, for example, magnesium (element symbol: Mg) or zinc (element symbol: Zn) by MOCVD. Group II p
After the growth layer to which the impurity is added is vapor-phase-grown, an electron beam is irradiated in a vacuum environment to perform a post-treatment to reduce the resistance (Japanese Patent Publication No. 6-9258 and Japanese Patent No. 25003).
No. 19).

【0004】また、as−grown状態では高抵抗で
あるMgがドープされたIII族窒化物半導体層に、改
めて400℃以上の温度で熱処理を施す手段に依って形
成されている(特許第2836685号参照)。p形不
純物を電気的に活性化して低抵抗化を果たす熱処理を施
すに際し、p形不純物がドーピングされているIII族
窒化物半導体層の表面上に、GaXAl1-XN(0≦X≦
1)、AlN、Si34、またはSiO2からなる表面
保護層(キャップ層)を形成した後に行う手段も開示さ
れている(特許第2540791号及び特許第2790
235号参照)。
Further, a group III nitride semiconductor layer doped with Mg which has high resistance in an as-grown state is formed again by means of heat treatment at a temperature of 400 ° C. or higher (Japanese Patent No. 2836685). reference). In performing a heat treatment for electrically activating the p-type impurity to lower the resistance, Ga x Al 1 -xN (0 ≦ x) is formed on the surface of the group III nitride semiconductor layer doped with the p-type impurity. ≤
1), means for performing after forming a surface protective layer (cap layer) made of AlN, Si 3 N 4 , or SiO 2 is also disclosed (Japanese Patent No. 2540791 and Japanese Patent No. 2790).
No. 235).

【0005】図7は、絶縁性のサファイアを基板301
とした従来のIII族窒化物半導体LED60の構成を
示すための積層構造体60Aの断面模式図である。従来
のpn接合型DH構造の発光部60Bを備えたIII族
窒化物半導体LED60は、as−grown状態で高
抵抗であるp形不純物ドープ層を熱処理手段等を施して
低抵抗化したp形III族窒化物半導体クラッド層30
5上にp形台座(pad)電極306を設けて構成され
ている。p形台座電極306の平面形状は円形、正方形
或いは多角形などが一般的である(例えば、特開平10
−209497号公報明細書参照)。また、p形台座電
極306にあっては、金(元素記号:Au)或いはその
合金から構成されるのがもっぱらである(特開平5−2
9121号公報明細書参照)。
FIG. 7 shows an insulating sapphire substrate 301.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a laminated structure 60 </ b> A showing a configuration of a conventional group III nitride semiconductor LED 60. A conventional group III nitride semiconductor LED 60 having a light emitting portion 60B having a pn junction type DH structure has a p-type III in which a p-type impurity doped layer having a high resistance in an as-grown state is reduced in resistance by performing a heat treatment or the like. Group nitride semiconductor cladding layer 30
5, a p-type pedestal (pad) electrode 306 is provided. The planar shape of the p-type pedestal electrode 306 is generally circular, square, or polygonal (see, for example,
-209497). In addition, the p-type pedestal electrode 306 is mainly made of gold (element symbol: Au) or an alloy thereof (Japanese Patent Laid-Open No. 5-2 / 1993).
No. 9121).

【0006】発光層304上に設けたp形III族窒化
物半導体クラッド層305等を透過させて発光を外部へ
導出する方式のLED60にあっては、同層305表面
の略全面にp形台座電極306に導通させて透光性のp
形オーミック(Ohmic)薄膜電極307を敷設する
のが従来の一般技術である(特許第2803742号参
照)。上記の様に表面保護層を付して熱処理が施された
構造体にあっては、熱処理後にその保護層を全域に亘り
除去することにより露呈されたp形III族窒化半導体
層の表面上にp形オーミック性電極が配置されている
(上記の特許第2540791号及び特許第27902
35号参照)。p形III族窒化物半導体層305の表
面上に敷設されるp形オーミック薄膜電極307は、ニ
ッケル(元素記号:Ni)などから構成されている(特
開平9−64337号公報明細書参照)。
In the LED 60 of the type in which light is emitted to the outside by transmitting the light through the p-type group III nitride semiconductor clad layer 305 provided on the light-emitting layer 304, the p-type pedestal is provided on substantially the entire surface of the layer 305. It is made to conduct to the electrode 306 so that the transparent p
Laying the ohmic thin-film electrode 307 is a conventional general technique (see Japanese Patent No. 2803742). In the structure that has been subjected to the heat treatment with the surface protective layer as described above, the protective layer is removed over the entire area after the heat treatment, so that the surface of the p-type group III nitride semiconductor layer is exposed. A p-type ohmic electrode is arranged (Japanese Patent No. 2540791 and Japanese Patent No. 27902).
No. 35). The p-type ohmic thin-film electrode 307 laid on the surface of the p-type group III nitride semiconductor layer 305 is made of nickel (element symbol: Ni) or the like (see JP-A-9-64337).

【0007】また、図7に例示する如く、p形クラッド
層305等のp形III族窒化物半導体層にp形台座電
極306を配置するのに際し、台座電極306の直下の
領域に、発光部60Bへの素子駆動電流の短絡的な流通
を防止するための電流阻止機能を発揮する層309を配
備する従来例が開示されている(特開平8−25076
9号公報明細書参照)。従来技術に於いては、この電流
阻止を果たす機能層309は絶縁性の二酸化珪素(Si
2)或いは窒化珪素(Si34)から構成されている
(特開平8−279643号公報明細書参照)。この様
な措置をすれば、p形オーミック薄膜電極307を介し
て広範囲に素子動作電流が拡散でき、従って、高発光強
度のIII族窒化物半導体発光素子を得るのに効果があ
るとされる。
As shown in FIG. 7, when a p-type pedestal electrode 306 is arranged on a p-type group III nitride semiconductor layer such as a p-type clad layer 305, a light emitting portion is provided in a region immediately below the pedestal electrode 306. A conventional example in which a layer 309 exhibiting a current blocking function for preventing a short-circuit flow of an element driving current to 60B is provided (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-25076).
No. 9). In the prior art, the current blocking functional layer 309 is made of insulating silicon dioxide (Si).
O 2), or are composed of silicon nitride (Si 3 N 4) (see Japanese Specification No. Hei 8-279643). By taking such measures, the device operating current can be diffused over a wide range via the p-type ohmic thin film electrode 307, and therefore, it is said that this is effective in obtaining a group III nitride semiconductor light emitting device with high light emission intensity.

【0008】一方、図7を利用して説明を加えると、n
形の台座電極308は、結晶基板と発光層との中間に在
るn形III族窒化物半導体層303にn形オーミック
電極を兼ねて設けるのが一般的である。例えば、発光部
60Bをなすn形III族窒化物半導体層からなるクラ
ッド層303上に設置されている(例えば、特開平10
−209493号公報明細書参照)。n形の台座電極3
08はチタン(元素記号:Ti)等から構成され(特開
平7−45867号公報明細書参照)。その形状は円
形、正方形や多角形などである(特開平10−1170
17号公報明細書参照)。n形台座電極308とp形台
座電極306とを設けるための領域306a、308a
の平面形状及び平面積は、相違しているのが一般的であ
る(上記の特開平10−209497号公報明細書参
照)。
On the other hand, if an explanation is given with reference to FIG.
The pedestal electrode 308 is generally provided as an n-type ohmic electrode in the n-type group III nitride semiconductor layer 303 located between the crystal substrate and the light emitting layer. For example, it is provided on a cladding layer 303 made of an n-type group III nitride semiconductor layer constituting the light emitting section 60B (for example, see Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
-209493). n-type pedestal electrode 3
08 is composed of titanium (element symbol: Ti) or the like (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45867). Its shape is a circle, a square, a polygon or the like.
No. 17). Regions 306a, 308a for providing n-type pedestal electrode 308 and p-type pedestal electrode 306
Are generally different from each other in the plane shape and the plane area (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-209497).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】pn接合型DH構造の
発光部並びに良好なオーミック接触性を帰結する低抵抗
のp形III族窒化物半導体層は、as−grown状
態では得られ難く、低抵抗のIII族窒化物半導体層を
形成するには、上述の如く、気相成長後に改めて熱処理
等の後工程を必要とするなど煩雑である。また、電子線
照射に依る低抵抗化手段は、3キロボルト(kV)から
30kVの比較的に低い加速電圧下で電子線を照射する
必要があるため(上記の特公平6−9258号及び特許
2500319号参照)、電子線が侵入、到達できる表
面からの深さが限定され、p形不純物がドープされたI
II族窒化物半導体層の深さ方向で一様にp形不純物を
活性化出来ない問題点が指摘されている(上記の特許第
2836685号参照)。即ち、層表面より深さ方向に
一様な抵抗率を有する低抵抗のIII族窒化物半導体層
が得られがたい欠点がある。
A light-emitting portion having a pn junction type DH structure and a low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer resulting in good ohmic contact are difficult to obtain in an as-grown state. As described above, the formation of the group III nitride semiconductor layer is complicated because a post-process such as heat treatment is required again after the vapor phase growth. In addition, since the means for lowering resistance by electron beam irradiation needs to irradiate an electron beam under a relatively low acceleration voltage of 3 kV (kV) to 30 kV (see Japanese Patent Publication No. 6-9258 and Japanese Patent No. 2500319). I) doped with a p-type impurity with a limited depth from the surface where the electron beam can penetrate and reach.
It has been pointed out that the p-type impurity cannot be uniformly activated in the depth direction of the group II nitride semiconductor layer (see Japanese Patent No. 2836685). That is, there is a disadvantage that it is difficult to obtain a low-resistance group III nitride semiconductor layer having a uniform resistivity in the depth direction from the layer surface.

【0010】また、p形台座電極から素子動作電流が短
絡的に且つ集中的に直下の発光部領域に流入するのを回
避する手段として、上記の如くp形台座電極の下方に絶
縁膜を敢えて敷設する措置が採られている。しかし、p
形で低抵抗のIII族窒化物半導体層上にこの様な電流
阻止機能を果たすための機能層を設置するための措置を
講ずるには、先ず、p形不純物がドーピングされたII
I族窒化物半導体層を低抵抗層とするための気相成長後
の後工程と、次に、絶縁膜を被着して、p形台座電極直
下の所定の領域に限り残存させる加工工程が必要とされ
る。従って、従来法に依れば、良好なオーミック接触性
のp形薄膜電極をもたらすに足る低抵抗のp形III族
窒化物半導体層を備え、且つ電流阻止機能が付与された
III族窒化物半導体発光素子を得るのには煩雑な工程
を経由することが余儀なくされる。
As a means for preventing the element operating current from short-circuiting and intensively flowing from the p-type pedestal electrode into the light-emitting portion area immediately below, an insulating film is provided below the p-type pedestal electrode as described above. Laying measures have been taken. But p
In order to take measures for providing a functional layer for performing such a current blocking function on a low-resistance group III nitride semiconductor layer in the form of a p-type impurity, first, a p-type impurity-doped II
A post-process after the vapor phase growth for making the group I nitride semiconductor layer a low-resistance layer, and then, a processing step of applying an insulating film and leaving it only in a predetermined region directly below the p-type pedestal electrode. Needed. Therefore, according to the conventional method, a group III nitride semiconductor having a p-type group III nitride semiconductor layer having a low resistance enough to provide a p-type thin film electrode having good ohmic contact and having a current blocking function is provided. In order to obtain a light emitting element, it is necessary to go through complicated steps.

【0011】アニール等の、低抵抗化のための後工程を
必要とせずに、as−grown状態で低抵抗のIII
族窒化物半導体層が獲得出来れば、簡便にpn接合型I
II族窒化物半導体発光素子が提供できる。p形不純物
がドーピングされたIII族窒化物半導体層の抵抗の大
小は、層内に含有される水素不純物の濃度に依存してい
る。低抵抗のp形III族窒化物半導体結晶層を得るた
めの有効となる一手段は、p形不純物を添加したIII
族窒化物半導体結晶層を気相成長させるのに際し、成長
環境からの結晶層内へ侵入する水素(水素原子)の濃度
を予め低減させることにある。既に、リン化アルミニウ
ム・ガリウム・インジウム混晶((Al XGa1-X0.5
In0.5P:0≦X≦1)などのIII−V族化合物半
導体結晶層については、MOCVD法により亜鉛をドー
ピングした(Al0.7Ga0.30.5In0.5P層上に、n
形或いはp形の砒化ガリウム(GaAs)結晶層を水素
の侵入を阻止するための機能層として重層させた積層構
成として、気相成長工程に於けるp形AlGaInP層
の内部への水素の侵入を抑制する方法が知られている
(J.Crystal Growth.,118(19
92)、425〜429頁参照)。
A post-process for lowering resistance, such as annealing, is performed.
No need, low resistance III in as-grown state
If a group III nitride semiconductor layer can be obtained, the pn junction type I
A group II nitride semiconductor light emitting device can be provided. p-type impurity
Of the resistance of the group III nitride semiconductor layer doped with
Small is dependent on the concentration of hydrogen impurities contained in the layer
You. Obtaining a p-type group III nitride semiconductor crystal layer with low resistance
One effective means for achieving this is to add a p-type impurity III
In growing the group III nitride semiconductor crystal layer by vapor phase growth,
Concentration of hydrogen (hydrogen atoms) entering the crystal layer from the environment
Is to be reduced in advance. Already aluminum phosphide
Mu-gallium-indium mixed crystal ((Al XGa1-X)0.5
In0.5P: half of a group III-V compound such as 0 ≦ X ≦ 1)
For the conductor crystal layer, zinc is doped by MOCVD.
Ping (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5On the P layer, n
G-type or p-type gallium arsenide (GaAs) crystal layer
Laminated structure as a functional layer to prevent intrusion of
First, a p-type AlGaInP layer in a vapor phase growth process
Is known to suppress the intrusion of hydrogen into the air
(J. Crystal Growth., 118 (19
92), 425-429).

【0012】本発明は上記の従来技術に於けるp形不純
物ドープ半導体層への水素不純物の侵入を抑制するため
の積層構成に着目してなされたもので、(1)p形不純
物がドーピングされたIII族窒化物半導体層をas−
grown状態で低抵抗のp形III族窒化物半導体層
とするのに好都合となる積層構造からなり、また、特
に、(2)as−grown状態で低抵抗であるp形I
II族窒化物半導体層をもたらすのに供されたn形II
I族窒化物半導体層を利用して構成された、p形台座電
極の直下領域への素子動作電流の短絡的な流通を防止で
きる機能を具備する、高発光出力のIII族窒化物半導
体発光素子を提供することを目的としている。
The present invention has been made by paying attention to a laminated structure for suppressing intrusion of hydrogen impurities into a p-type impurity-doped semiconductor layer in the above-mentioned prior art, and (1) p-type impurities are doped. Group III nitride semiconductor layer as-
It has a laminated structure that is convenient for forming a p-type group III nitride semiconductor layer having a low resistance in a grown state. In particular, (2) p-type I having a low resistance in an as-grown state
N-type II provided to provide a group II nitride semiconductor layer
A group III nitride semiconductor light emitting device having a high light emission output and having a function of preventing short-circuiting of an element operating current to a region directly below a p-type pedestal electrode, which is formed using a group I nitride semiconductor layer. It is intended to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明は、[1]絶縁性の単結晶基板とインジウ
ム含有III族窒化物半導体からなる発光層との間に配
置された、第1のn形III族窒化物半導体層に接して
n形台座電極を有し、発光層の上方に積層されたp形I
II族窒化物半導体層の気相成長終了後、成長温度を±
100℃以内に保持しながら、引き続き気相成長させた
第2のn形III族窒化物半導体層に接してp形台座電
極を有するIII族窒化物半導体発光素子であって、第
1のn形III族窒化物半導体層のn形台座電極を設け
る領域(n形台座電極形成領域)の形状と、第2のn形
III族窒化物半導体層のp形台座電極を設ける領域
(p形台座電極形成領域)の形状とが相似形をなしてい
ることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子、
[2]n形台座電極形成領域に対する、p形台座電極形
成領域の平面積の比率が、0.7〜1.4の範囲内であ
ることを特徴とする[1]に記載のIII族窒化物半導
体発光素子、[3]n形台座電極形成領域と、p形台座
電極形成領域とを、素子の平面形状の中心点に関し、互
いに対向する位置に配置したことを特徴とする[1]ま
たは[2]に記載のIII族窒化物半導体発光素子、
[4]p形台座電極形成領域の下に、第2のn形III
族窒化物半導体層と、p形III族窒化物半導体層との
接合からなるpn接合が形成されていることを特徴とす
る[1]〜[3]のいずれか1項に記載のIII族窒化
物半導体発光素子、[5]第1のn形III族窒化物半
導体層と第2のn形III族窒化物半導体層の抵抗率
が、5×10-4〜1×10-2Ω・cmの範囲内であるこ
とを特徴とする[1]〜[4]の何れか1項に記載のI
II族窒化物半導体発光素子、[6]第1のn形III
族窒化物半導体層と第2のn形III族窒化物半導体層
が、珪素を添加したn形の窒化ガリウムから構成されて
いることを特徴とする[5]に記載のIII族窒化物半
導体発光素子、[7]発光層が、インジウム組成比を相
違する複数の相からなる多相構造のIII族窒化物半導
体から構成されていることを特徴とする[1]〜[6]
の何れか1項に記載のIII族窒化物半導体発光素子、
に関する。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have reached the present invention.
That is, the present invention relates to [1] n in contact with a first n-type group III nitride semiconductor layer disposed between an insulating single crystal substrate and a light emitting layer made of an indium-containing group III nitride semiconductor. P-type I having a pedestal electrode and stacked above the light emitting layer
After the vapor phase growth of the group II nitride semiconductor layer is completed, the growth temperature is set to ±
A III-nitride semiconductor light-emitting device having a p-type pedestal electrode in contact with a second n-type III-nitride semiconductor layer continuously grown in a vapor phase while maintaining the temperature within 100 ° C. The shape of the region where the n-type pedestal electrode of the group III nitride semiconductor layer is provided (the n-type pedestal electrode forming region) and the region where the p-type pedestal electrode of the second n-type group III nitride semiconductor layer is provided (the p-type pedestal electrode) Group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the shape of the
[2] The group III nitride according to [1], wherein the ratio of the plane area of the p-type pedestal electrode formation region to the n-type pedestal electrode formation region is in the range of 0.7 to 1.4. [3] The object semiconductor light emitting device, [3], wherein the n-type pedestal electrode forming region and the p-type pedestal electrode forming region are arranged at positions facing each other with respect to the center point of the planar shape of the device. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to [2],
[4] A second n-type III under the p-type pedestal electrode formation region
The group III nitride according to any one of [1] to [3], wherein a pn junction including a junction between the group III nitride semiconductor layer and the p-type group III nitride semiconductor layer is formed. [5] The resistivity of the first n-type group III nitride semiconductor layer and the second n-type group III nitride semiconductor layer is 5 × 10 -4 to 1 × 10 -2 Ω · cm. I according to any one of [1] to [4], wherein
Group II nitride semiconductor light emitting device, [6] First n-type III
The group III nitride semiconductor light emitting device according to [5], wherein the group III nitride semiconductor layer and the second n-type group III nitride semiconductor layer are made of n-type gallium nitride doped with silicon. [7] The element, [7], wherein the light emitting layer is made of a group III nitride semiconductor having a multiphase structure composed of a plurality of phases having different indium composition ratios.
The group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of the above,
About.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の請求項1に記載
の発明に係わる第1の実施形態に掲げるIII族窒化物
半導体LEDを得る際し、その出発材料となるIII族
窒化物半導体層からなる積層構造体10Aの構成を示す
断面模式図である。第1の実施形態に係わる積層構造体
10Aは、サファイアや酸化亜鉛(ZnO)等の高抵抗
或いは絶縁性の単結晶を基板101として、例えば、M
OCVD気相成長法によりIII族窒化物半導体層を積
層させて構成できる。基板101上に、例えば、窒化ア
ルミニウム・ガリウム(AlXGa1-XN:0≦X≦1)
からなる緩衝層102、例えば、n形AlXGa1-X
(0≦X≦1)からなるn形下部クラッド層103、窒
化ガリウム・インジウム(GaXIn1-XN:0≦X≦
1)などからなる発光層104、p形不純物がドーピン
グされた例えば、AlXGa1-XN(0≦X≦1)からな
る上部クラッド層105、及び同層105に接合させる
n形のIII族窒化物半導体層106を順次、積層させ
て構成できる。本例では、発光部10Bは、n形III
族窒化物半導体からなるn形下部クラッド層103、発
光層104、及びp形不純物がドープされたIII族窒
化物半導体層からなる上部クラッド層105から構成さ
れるものとなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a group III nitride as a starting material for obtaining a group III nitride semiconductor LED according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a laminated structure 10A including a semiconductor layer. The laminated structure 10A according to the first embodiment is formed by using a high-resistance or insulating single crystal, such as sapphire or zinc oxide (ZnO), as a substrate 101, for example.
It can be formed by stacking group III nitride semiconductor layers by OCVD vapor deposition. On the substrate 101, for example, aluminum gallium nitride (Al x Ga 1 -x N: 0 ≦ X ≦ 1)
Buffer layer 102 made of, for example, n-type Al x Ga 1 -xN
N-type lower cladding layer 103 made of (0 ≦ X ≦ 1), gallium indium nitride (Ga X In 1-X N: 0 ≦ X ≦
1), an upper cladding layer 105 made of, for example, Al x Ga 1 -xN (0 ≦ X ≦ 1) doped with a p-type impurity, and an n-type III bonded to the same layer 105. The group nitride semiconductor layers 106 can be sequentially laminated. In this example, the light emitting unit 10B is an n-type III
It comprises an n-type lower cladding layer 103 made of a group nitride semiconductor, a light emitting layer 104, and an upper cladding layer 105 made of a group III nitride semiconductor layer doped with a p-type impurity.

【0015】第1の実施形態に於ける積層構成上の特徴
は、p形不純物をドーピングしたIII族窒化物半導体
層(図1にあって図番105)に接合させてn形のII
I族窒化物半導体層(図1にあって図番106)を設け
ていることにある。n形III族窒化物半導体層は、キ
ャリアガスとしての水素を含み、或いは窒素供給源の熱
分解に因る水素−窒素結合を含有するフラグメント(分
解物)が含まれる一般的な気相成長雰囲気を起源とし
て、p形不純物ドープIII族窒化物半導体層内に侵入
して来る水素不純物を捕獲する作用を有する。従って、
p形不純物ドープIII族窒化物半導体層をas−gr
own状態で低抵抗のp形伝導層となす作用を有する。
The first embodiment has a feature of the lamination structure in that it is bonded to a group III nitride semiconductor layer doped with a p-type impurity (FIG. 1, reference numeral 105) to form an n-type II.
That is, a group I nitride semiconductor layer (FIG. 1, FIG. 106) is provided. The general n-type group III nitride semiconductor layer contains hydrogen as a carrier gas or contains a fragment (decomposed product) containing a hydrogen-nitrogen bond due to thermal decomposition of a nitrogen supply source. Has an action of trapping hydrogen impurities entering the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer. Therefore,
forming a p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer as-gr
It has the function of forming a low-resistance p-type conductive layer in the down state.

【0016】水素不純物の捕獲作用は、p形不純物がド
ープされたIII族窒化物半導体層、アンドープ(un
dope)III族窒化物半導体層、n形不純物がドー
プされたIII族窒化物半導体層の順序で大きくなる。
また、後述する様にp形不純物ドープIII族窒化物半
導体層に接合させるIII族窒化物半導体層をn形層と
しておけば、後に電流阻止機能を発揮できるpn接合が
形成できる。このことから、本発明ではp形不純物ドー
プ層に接合させるIII族窒化物半導体層をn形III
族窒化物半導体から構成する。n形のIII族窒化物半
導体層は、一般にAlXGaYInZN(0≦X,Y,Z
≦1)から構成できる。また、窒素(元素記号:N)以
外の第V族元素(記号Mで表す)を含むAlXGaYIn
Z1-Q Q(0≦X、Y、Z≦1、X+Y+Z=1、0
≦Q<1)から構成できる。これらのIII族窒化物半
導体層は常圧(大気圧)或いは減圧MOCVD法によ
り、一般には、水素雰囲気内でアンモニア(NH3)或
いはヒドラジン(hydradine)類などを窒素供
給源として気相成長できる。水素不純物を捕獲するのに
適するn形III族窒化物半導体層の層厚は大凡、50
ナノメータ(単位:nm)以上で1.5μm以下の範囲
である。層厚は成膜時間の制御をもって調整できる。
The action of trapping hydrogen impurities is as follows.
Group III nitride semiconductor layer, undoped (un
dope) III-nitride semiconductor layer, n-type impurity doped
It increases in the order of the group III nitride semiconductor layers that are doped.
Further, as described later, a p-type impurity-doped group III nitride
The group III nitride semiconductor layer bonded to the conductor layer is referred to as an n-type layer.
By doing so, a pn junction that can exhibit the current blocking function later
Can be formed. Therefore, in the present invention, the p-type impurity
III-nitride semiconductor layer to be bonded to the
It is made of a group III nitride semiconductor. n-type group III nitride half
The conductor layer is generally made of AlXGaYInZN (0 ≦ X, Y, Z
.Ltoreq.1). In addition, nitrogen (element symbol: N)
Al containing outer Group V element (represented by symbol M)XGaYIn
ZN1-QM Q(0 ≦ X, Y, Z ≦ 1, X + Y + Z = 1, 0
.Ltoreq.Q <1). These III-nitride halves
The conductor layer is formed by normal pressure (atmospheric pressure) or reduced pressure MOCVD.
Generally, ammonia (NH) is used in a hydrogen atmosphere.ThreeA)
Hydrazines etc.
Vapor growth can be used as a source. To capture hydrogen impurities
A suitable thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer is approximately 50
Range of not less than nanometer (unit: nm) and not more than 1.5 μm
It is. The layer thickness can be adjusted by controlling the film formation time.

【0017】as−grownで低抵抗のp形III族
窒化物半導体層をもたらすためのn形III族窒化物半
導体層は、p形不純物ドープIII族窒化物半導体層の
気相成長を終了した後、同層の成膜温度と略同一の温度
で引き続き気相成長させる。p形不純物ドープIII族
窒化物半導体層を気相成長させて、一旦、例えば、約8
00℃或いはそれ以下の温度に冷却した後、n形III
族窒化物半導体層を冠したところで、as−grown
で低抵抗のp形III族窒化物半導体層は得られがた
い。水素不純物が残留する雰囲気内での冷却過程に於い
てより多くの水素不純物が取り込まれ、またそれが層内
に残留するためである。従って、n形III族窒化物半
導体層は、p形不純物をドーピングしたIII族窒化物
半導体層の気相成長を終了した後、成膜温度を変化させ
ることなく略同一の温度で、また、間断なく引き続き気
相成長させるのが肝要となる。略同一の温度とは、p形
不純物ドープIII族窒化物半導体層の成膜温度を基準
にして、±100℃の温度範囲内である。例えば、MO
CVD法に依り、1050℃でマグネシウムをドーピン
グした窒化ガリウム(GaN)層を気相成長させた後、
成膜温度に変化を与えることなく、即ち、1050℃で
引き続き、珪素(元素記号:Si)ドープGaN層を同
一の気相成長系で成長させる例が挙げられる。
The n-type group III nitride semiconductor layer for providing an as-grown and low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer is formed after the vapor-phase growth of the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer is completed. Then, vapor phase growth is continued at substantially the same temperature as the film forming temperature of the same layer. A p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer is vapor-phase grown and temporarily
After cooling to a temperature of 00 ° C. or lower, n-type III
When the group III nitride semiconductor layer is covered, as-grown
Therefore, it is difficult to obtain a low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer. This is because more hydrogen impurities are taken in during the cooling process in the atmosphere where the hydrogen impurities remain, and the hydrogen impurities remain in the layer. Therefore, after the vapor phase growth of the group III nitride semiconductor layer doped with the p-type impurity is completed, the n-type group III nitride semiconductor layer is cut off at substantially the same temperature without changing the film formation temperature. It is important to continue vapor phase growth. The substantially same temperature is within a temperature range of ± 100 ° C. based on the film forming temperature of the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer. For example, MO
After growing a gallium nitride (GaN) layer doped with magnesium at 1050 ° C. by the CVD method,
An example in which a silicon (element symbol: Si) -doped GaN layer is grown in the same vapor phase growth system without changing the film formation temperature, that is, at 1050 ° C.

【0018】図2は、第1の実施形態に係わる一つのI
II族窒化物半導体LED10の平面模式図である。本
発明に係わるLED10では、n形台座電極107は例
えば、サファイア基板101上の低温緩衝層102を介
して積層されたn形下部クラッド層103の表面上の、
n形台座電極107を形成する領域107aの一部を占
有して設ける。一方、p形台座電極108は、第2のn
形III族窒化物半導体層106上の、領域108aの
一部に設ける。第1の実施形態に係わるLEDでは、n
形台座電極107を敷設するための、第1のn形III
族窒化物半導体層103の、表面領域107aの平面形
状と、p形台座電極108を敷設するための領域108
aの平面形状とを相似形とするのが特徴である。台座電
極107、108を敷設する領域の平面形状107a、
108aを略相似形とすれば、p形台座電極108が設
置されている領域以外の外部に露呈している開放発光面
104aを略左右対称の平面形状となすことができる。
これより、集光作用を発揮する発光素子の外囲器から出
射される発光のパターンを略左右対称の形状とするのに
効果が奏され、出射方向に関して発光強度が均衡したI
II族窒化物半導体発光素子が提供できる。
FIG. 2 shows one I according to the first embodiment.
FIG. 1 is a schematic plan view of a group II nitride semiconductor LED 10. In the LED 10 according to the present invention, the n-type pedestal electrode 107 is, for example, on the surface of the n-type lower cladding layer 103 laminated via the low-temperature buffer layer 102 on the sapphire substrate 101.
It is provided so as to occupy a part of the region 107a where the n-type pedestal electrode 107 is formed. On the other hand, the p-type pedestal electrode 108 is
It is provided in part of the region 108a over the group III nitride semiconductor layer 106. In the LED according to the first embodiment, n
First n-type III for laying the base electrode 107
Plane shape of surface region 107a of group nitride semiconductor layer 103 and region 108 for laying p-type pedestal electrode 108
The feature is that the planar shape of a is made similar to that of FIG. A planar shape 107a in a region where the pedestal electrodes 107 and 108 are laid,
If the shape of 108a is substantially similar, the open light emitting surface 104a exposed to the outside other than the region where the p-type pedestal electrode 108 is provided can be formed in a substantially symmetrical plane shape.
As a result, the light emission pattern emitted from the envelope of the light emitting element exhibiting the light condensing effect is made to have a substantially symmetrical shape, and the light emission intensity is balanced in the emission direction.
A group II nitride semiconductor light emitting device can be provided.

【0019】図2を利用して説明すると、本発明の請求
項2に記載の発明に係わる第2の実施形態に記す様に、
n形台座電極形成領域107aと、p形台座電極形成領
域108aと平面形状を略相似とするのに加えて、平面
積を略同一とすれば、尚更のこと、開放発光面104a
の平面形状を左右対称形となすのに貢献できる。略相似
形とは、台座電極の原型が略相似の関係にあることを云
う。一例を挙げれば、周縁の一部の形状が異なっていて
も本体が同形であれば略相似であるとする。具体例を示
せば、図2に例示する如くp形及びn形台座電極10
7、108の本体が同じく正方形であるが、n形台座電
極108の一角が切れている場合にあっても、双方の台
座電極107、108は略相似形であると見なす。略相
似形の台座電極を形成するには、そもそも略相似の形状
の台座電極をもたらす様にパターニングを施せば良い。
また平面積が略同一とは、n形台座電極形成領域に対す
る、p形台座電極形成領域の平面積の比率が好ましくは
0.7〜1.4の範囲内であり、より好ましくは0.8
〜1.2の範囲内であることを云う。略相似形であり、
且つ略同一の平面積を与える様に台座電極のパターニン
グを施せば、第2の実施形態に係わる台座電極を備えた
III族窒化物半導体発光素子が構成できる。パターニ
ングは一般的なフォトリソグラフィー(写真食刻)技術
を利用して実施できる。
Referring to FIG. 2, as described in the second embodiment according to the second aspect of the present invention,
In addition to making the planar shape substantially similar to the n-type pedestal electrode forming region 107a and the p-type pedestal electrode forming region 108a, if the plane area is substantially the same, the open light emitting surface 104a is further improved.
Can be made to be symmetrical in the plane shape. Substantially similar shape means that the prototype of the pedestal electrode has a substantially similar relationship. As an example, it is assumed that even if the shape of a part of the peripheral edge is different, it is substantially similar if the main body is the same shape. If a specific example is shown, as shown in FIG.
Although the main bodies of the bases 7 and 108 are also square, even if one corner of the n-type base electrode 108 is cut off, both base electrodes 107 and 108 are regarded as having substantially similar shapes. In order to form a pedestal electrode having a substantially similar shape, patterning may be performed to provide a pedestal electrode having a substantially similar shape in the first place.
In addition, that the plane area is substantially the same means that the ratio of the plane area of the p-type pedestal electrode formation region to the n-type pedestal electrode formation region is preferably in the range of 0.7 to 1.4, and more preferably 0.8.
1.21.2. It is almost similar,
If the pedestal electrode is patterned so as to give substantially the same plane area, a group III nitride semiconductor light emitting device having the pedestal electrode according to the second embodiment can be configured. The patterning can be performed using a general photolithography (photolithography) technique.

【0020】また、請求項3に記載の発明に係わる第3
の実施形態に記すIII族窒化物半導体LEDは、n形
台座電極形成領域と、p形台座電極形成領域を、個別素
子の平面形状の中心点に関し、互いに対向する位置に配
置して構成される。図3は、第3の実施形態に係わる一
つのIII族窒化物半導体LED30の平面模式図であ
る。n形及びp形台座電極107、108を個別の素
子、所謂、チップ(chip)の平面形状の中心点Cに
対して互いに対向する位置に配置している。中心点Cを
基準として台座電極107、108を配置すると、中心
点Cとの相対位置関係に係わらず互いに隣接して台座電
極が設置される場合(上記の特開平10−209497
号公報明細書参照)、台座電極107、108相互間の
距離をより隔てることができる。従って、近距離に配置
された台座電極間の場合に発生し易い台座電極間での短
絡的な素子動作電流の通流を抑制できる。よって、素子
動作電流をより発光面の広範囲に配分できるため、素子
動作電流が拡散される領域が拡張され、しいては発光面
を拡張するに効果が奏される。
Further, a third aspect according to the third aspect of the present invention.
In the group III nitride semiconductor LED described in the embodiment, the n-type pedestal electrode forming region and the p-type pedestal electrode forming region are arranged at positions facing each other with respect to the center point of the planar shape of the individual element. . FIG. 3 is a schematic plan view of one group III nitride semiconductor LED 30 according to the third embodiment. The n-type and p-type pedestal electrodes 107 and 108 are arranged at positions opposing each other with respect to a center point C of a planar shape of an individual element, a so-called chip. When the pedestal electrodes 107 and 108 are arranged with respect to the center point C, the pedestal electrodes are installed adjacent to each other irrespective of the relative positional relationship with the center point C (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-209497).
And the distance between the pedestal electrodes 107 and 108 can be further increased. Therefore, it is possible to suppress the short-circuiting flow of the element operating current between the pedestal electrodes which is likely to occur between the pedestal electrodes arranged at a short distance. Therefore, the element operating current can be distributed over a wider area of the light emitting surface, so that the region where the element operating current is diffused is expanded, which is effective in expanding the light emitting surface.

【0021】第4の実施形態に係わるIII族窒化物半
導体発光素子は、p形台座電極形成領域の直下に、第2
のn形III族窒化物半導体層と、p形不純物が添加さ
れたIII族窒化物半導体層との接合からなるpn接合
が形成されているのが特徴である。特に、本発明にあっ
ては、当該pn接合を構成するのに、p形不純物ドープ
III族窒化物半導体層に引き続き気相成長させた本発
明の云う第2のn形III族窒化物半導体層を利用して
いるのが特徴である。図4は、第4の実施形態の状況を
例示するIII族窒化物半導体LED40の断面模式図
である。p形台座電極108は、第2のn形III族窒
化物半導体層106と、同層106を接合させることに
よりas−grownで低抵抗とされたp形III族窒
化物半導体層105とから形成されるpn接合領域10
5a上に載置する。p形台座電極108と発光層104
との中間にpn接合領域105aを配置することによ
り、p形第台座電極108から供給される素子動作電流
が、その直下の発光層104へ短絡的に流通するのを防
止するに効果が奏される。即ち、pn接合領域は素子動
作電流が、p形台座電極の敷設により発光が外部へ取り
出し難い領域への電流の供給を阻止する電流阻止機能を
発揮し、且つ開放発光面へ優先的に動作電流を配分する
のに効果が奏される。
The group III nitride semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment has a structure in which the second
Is characterized in that a pn junction consisting of a junction between the n-type group III nitride semiconductor layer and the group III nitride semiconductor layer doped with p-type impurities is formed. In particular, in the present invention, the second n-type group III nitride semiconductor layer according to the present invention, which is formed by vapor-phase growth following the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer to constitute the pn junction It is characterized by using. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a group III nitride semiconductor LED 40 illustrating the situation of the fourth embodiment. The p-type pedestal electrode 108 is formed from the second n-type III-nitride semiconductor layer 106 and the p-type III-nitride semiconductor layer 105 having low resistance as-grown by joining the same layer 106. Pn junction region 10
Place on 5a. P-type pedestal electrode 108 and light emitting layer 104
By arranging the pn junction region 105a in the middle of the above, the effect of preventing the element operating current supplied from the p-type pedestal electrode 108 from flowing short-circuiting to the light-emitting layer 104 immediately below it is exerted. You. That is, the pn junction region exerts a current blocking function in which the element operating current blocks the supply of current to a region where light emission is difficult to take out due to the laying of the p-type pedestal electrode, and the operating current is preferentially applied to the open light emitting surface. This is effective in distributing the data.

【0022】従来の手段に依っても、p形台座電極の直
下にpn接合を形成できる。例えば、従来技術に倣い、
マグネシウム等のp形不純物をドーピングしたIII族
窒化物半導体層を気相成長させ、一旦室温等に冷却した
後、改めて低抵抗化のための400℃以上での熱処理、
または電子線照射を施したp形III族窒化物半導体層
上に、再びn形III族窒化物半導体層を気相成長させ
る工程を経ても形成できる。しかし、この従来手段に依
る方法は煩雑であり、また工程が冗長である。一方、本
発明に係わるp形不純物ドープIII族窒化物半導体層
に第2のn形III族窒化物半導体層を接合させる積層
構成とすれば、一回の気相成長を経由するのみで、且つ
p形低抵抗化のための、気相成長後の後工程を要せず
に、as−grown状態で低抵抗のp形III族窒化
物半導体層が獲得できるのに加え、電流阻止機能を果た
すpn接合が併せて形成できる利便さがある。p形台座
電極の形成領域に限定して第2のn形III族窒化物半
導体層を残置させるには、通常のパターニング技術とプ
ラズマエッチング等のエッチング技術を利用すれば良
い。
According to the conventional means, a pn junction can be formed directly below the p-type pedestal electrode. For example, following the prior art,
A group III nitride semiconductor layer doped with a p-type impurity such as magnesium is vapor-phase grown, cooled once to room temperature or the like, and then heat-treated at 400 ° C. or more again for lowering resistance,
Alternatively, it can also be formed by performing a vapor phase growth of an n-type group III nitride semiconductor layer again on the p-type group III nitride semiconductor layer that has been subjected to electron beam irradiation. However, the method based on this conventional means is complicated and the steps are redundant. On the other hand, if the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer according to the present invention has a stacked structure in which the second n-type group III nitride semiconductor layer is joined, only one vapor phase growth is required, and In order to reduce the p-type resistance, a low resistance p-type group III nitride semiconductor layer can be obtained in an as-grown state without a post-process after vapor phase growth, and a current blocking function is achieved. There is the convenience that a pn junction can be formed together. In order to leave the second n-type group III nitride semiconductor layer only in the region where the p-type pedestal electrode is formed, an ordinary patterning technique and an etching technique such as plasma etching may be used.

【0023】図4を利用して説明すると、電流阻止機能
を果たすpn接合領域105a上に形成されたp形台座
電極108に導通させてp形III族窒化物半導体層1
05の表面にオーミック性の金属性薄膜109を敷設す
る構成とすると、オーミック性薄膜電極109を介して
発光層104の略全面に動作電流を配分するに効果が挙
げられる。透光性の薄膜電極を、熱処理を施行したp形
III族化合物半導体層の略全面に設ける従来技術(上
記の特許2803742号参照)も知られているが、本
発明では、オーミック性薄膜電極の全面をp形III族
窒化物半導体層に限り設ける構成とせず、p形台座電極
108の形成領域108aに限り、as−grownで
低抵抗のp形III族窒化物半導体層105を帰結する
ために設けられ、残置されたn形III族窒化物半導体
層106に設置する。この様な従来とは異なる配置構成
とすれば、従来の全面をp形III族窒化物半導体層の
表面にオーミック薄膜電極を配置する方法では成し得な
かったp形台座電極の直下への動作電流の短絡的な流通
を阻止できる効果がある。
Referring to FIG. 4, the p-type group III nitride semiconductor layer 1 is electrically connected to the p-type pedestal electrode 108 formed on the pn junction region 105a which performs a current blocking function.
When the ohmic metallic thin film 109 is laid on the surface of the light emitting layer 05, the operating current can be distributed to almost the entire surface of the light emitting layer 104 via the ohmic thin film electrode 109. A conventional technique of providing a light-transmitting thin-film electrode over substantially the entire surface of a heat-treated p-type group III compound semiconductor layer is also known (see Japanese Patent No. 2803742). However, in the present invention, an ohmic thin-film electrode is used. In order not to provide the entire surface only with the p-type group III nitride semiconductor layer, but to form the p-type group III nitride semiconductor layer 105 with low resistance as-grown only in the formation region 108a of the p-type pedestal electrode 108 It is provided on the remaining n-type group III nitride semiconductor layer 106. With such an arrangement different from the conventional one, the operation just below the p-type pedestal electrode, which could not be achieved by the conventional method of arranging an ohmic thin-film electrode on the surface of the p-type group III nitride semiconductor layer. This has the effect of preventing short-circuit flow of current.

【0024】p形台座電極108にpn接合領域(p形
台座電極形成領域)105aに於いて電気的に導通させ
るオーミック性薄膜電極109は、周知の金(Au)、
銀(元素記号:Ag)、ニッケル、パラジウム(元素記
号:Pd)などから構成できる。また、酸化ニッケル
(化学式:NiO)などの遷移金属の酸化物から構成で
きる。p形III族窒化物半導体層105側から発光層
104の発光を取り出すLED40(図4参照)にあっ
て、その層上に設けるオーミック性薄膜電極109は発
光の透過性を発揮させるために、概して約20nm以下
の層厚とするのが適する。また、p形III族窒化物半
導体層との均等なオーミック接触性を果たすには、約5
nm以上の層厚が必要である。オーミック性薄膜109
上には、透明酸化物からなる窓層110を配置すること
ができる。この窓層110を導電性の酸化物から構成す
ると、しかも、透明で導電性の酸化物窓層110をpn
接合領域105aに於いてp形台座電極108と電気的
にも接触させて設ける構成とすると(図4参照)、素子
動作電流を、窓層110を仲介してオーミック薄膜電極
109の略全面に供給するに効果が挙げられる。従っ
て、動作電流の拡散領域が拡張され、高い発光強度のI
II族窒化物半導体発光素子が提供されることとなる。
The ohmic thin-film electrode 109 for electrically connecting the p-type pedestal electrode 108 in the pn junction region (p-type pedestal electrode formation region) 105a is made of well-known gold (Au),
It can be composed of silver (element symbol: Ag), nickel, palladium (element symbol: Pd), or the like. Further, it can be composed of an oxide of a transition metal such as nickel oxide (chemical formula: NiO). In the LED 40 (see FIG. 4) for extracting light emitted from the light-emitting layer 104 from the p-type group III nitride semiconductor layer 105 side, an ohmic thin-film electrode 109 provided on the layer generally has a light-transmitting property. Suitably, the layer thickness is less than about 20 nm. In order to achieve uniform ohmic contact with the p-type group III nitride semiconductor layer, about 5
A layer thickness of at least nm is required. Ohmic thin film 109
A window layer 110 made of a transparent oxide can be disposed thereon. When this window layer 110 is made of a conductive oxide, the transparent and conductive oxide window layer 110 is made of pn.
In a configuration in which the p-type pedestal electrode 108 is provided so as to be in electrical contact with the junction region 105a (see FIG. 4), an element operating current is supplied to almost the entire surface of the ohmic thin film electrode 109 via the window layer 110. It has an effect. Accordingly, the diffusion region of the operating current is expanded, and the high emission intensity I
A group II nitride semiconductor light emitting device is provided.

【0025】上記の、p形不純物ドープIII族窒化物
半導体層に接合させて設けたn形III族窒化物半導体
層を利用して形成したpn接合は、LEDに限らず、L
Dを構成するにも利用できる。LDにあっては、本発明
に則り形成されるpn接合を利用して電流狭窄層を備え
たIII族窒化物半導体LDが構成される。LDにあっ
ては、pn接合を配置する領域はLEDとは反対に、例
えば、帯状のp形電極の、直下領域以外のp形III族
窒化物半導体層上となる。p形電極の直下の発光層に集
中的に有効的に素子動作電流を流入させるために、他の
領域に電流が流入するのを抑制する手段が必要なLDな
らではの配置である。
The pn junction formed by using the n-type group III nitride semiconductor layer provided in contact with the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer is not limited to an LED, but may be an L-type junction.
It can also be used to construct D. In the LD, a group III nitride semiconductor LD including a current confinement layer is formed using a pn junction formed according to the present invention. In the LD, the region where the pn junction is arranged is opposite to the LED, for example, on the p-type group III nitride semiconductor layer other than the region immediately below the belt-like p-type electrode. This is an arrangement unique to an LD that requires a means for suppressing the current from flowing into other regions in order to effectively and efficiently flow the element operating current into the light emitting layer immediately below the p-type electrode.

【0026】p形及びn形台座電極を設ける第1及び第
2のn形III族窒化物半導体層は、低抵抗率の結晶層
から構成するのが望ましい。低抵抗率の結晶層から構成
する程、素子動作電流を広範囲に拡散できるからであ
る。本発明の請求項5に記載の発明に係わる第5の実施
形態では、p形及びn形台座電極の何れも、好ましく
は、抵抗率を1×10-2Ω・cm以下とするn形III
族窒化物半導体層の表面上に設けることとする。1×1
-2Ω・cmより大きな抵抗率のn形III族窒化物半
導体層であると、オーミック接触性に優れ、且つ電流の
拡散性を有するn形台座電極を設けるのが困難となる。
また、抵抗率が5×10-4Ω・cm以下の高キャリア濃
度のアンドープn形III族窒化物半導体層でも、動作
電流の拡散性は得られる。しかし、この様なアンドープ
の高キャリア濃度層には、ドナー(donor)成分と
しての窒素空孔が多量に存在しているため、特に、第2
のn形III族窒化物半導体層としてこの様な低抵抗率
の結晶層を利用すると、拡散、侵入して来る窒素空孔の
電気的補償効果により、下層のp形不純物ドープIII
族窒化物半導体層の低抵抗化が阻害されるため不都合で
ある。一方、n形不純物をドーピングした低抵抗率のn
形III族窒化物半導体層にあって、抵抗率を5×10
-4Ω・cm以下とする結晶層を得るには、一般には約1
×1019cm-3を越えてn形不純物をドーピングする必
要がある。しかし、高濃度にn形不純物をドーピングし
たn形III族窒化物半導体層の表面の平坦性は損なわ
れたものとなり、接触性に優れるn形及びp形台座電極
を安定して得るのに支障を来す。このため、LEDにあ
っては順方向電圧、LDにあっては閾値電圧が低減され
たIII族窒化物半導体発光素子が安定して供給できな
い。
It is desirable that the first and second n-type group III nitride semiconductor layers provided with the p-type and n-type pedestal electrodes are composed of low resistivity crystal layers. This is because the device operating current can be diffused in a wider range as the crystal layer is formed of a low resistivity crystal layer. In the fifth embodiment according to the fifth aspect of the present invention, both the p-type and n-type pedestal electrodes preferably have a resistivity of 1 × 10 −2 Ω · cm or less.
It is provided on the surface of the group III nitride semiconductor layer. 1x1
If it is an n-type group III nitride semiconductor layer having a resistivity greater than 0 -2 Ω · cm, it becomes difficult to provide an n-type pedestal electrode having excellent ohmic contact and diffusing current.
In addition, even with an undoped n-type group III nitride semiconductor layer having a high carrier concentration of 5 × 10 −4 Ω · cm or less, the operating current can be diffused. However, in such an undoped high carrier concentration layer, a large amount of nitrogen vacancies as a donor component is present.
When such a low-resistivity crystal layer is used as the n-type group III nitride semiconductor layer, the lower layer of the p-type impurity-doped III
This is inconvenient because resistance reduction of the group III nitride semiconductor layer is hindered. On the other hand, a low resistivity n doped with an n-type impurity
In the group III nitride semiconductor layer, the resistivity is 5 × 10
In order to obtain a crystal layer having a resistivity of -4 Ω · cm or less, generally, about 1
It is necessary to dope an n-type impurity exceeding × 10 19 cm −3 . However, the flatness of the surface of the n-type group III nitride semiconductor layer doped with an n-type impurity at a high concentration is impaired, which hinders stable obtaining of n-type and p-type pedestal electrodes having excellent contact properties. Come. For this reason, a group III nitride semiconductor light-emitting device having a reduced forward voltage for an LED and a reduced threshold voltage for an LD cannot be supplied stably.

【0027】上記の如くの好適な抵抗率の第1及び第2
のn形III族窒化物半導体層は、アンドープ(und
ope)でも成膜できる。しかし、n形不純物をドーピ
ングすれば、より安定に上記の好適な抵抗率を有するn
形III族窒化半導体層が得られる。n形ドープIII
族窒化物半導体層は、その気相成長時に珪素、セレン
(元素記号:Se)やイオウ(元素記号:S)などのn
形不純物をドーピングして形成できる。特に、珪素は、
セレンやテルル(元素記号:Te)等の第VI族元素に
比較すれば、III族窒化物半導体層内で熱拡散し難
い。従って、特に、p形不純物がドープされたIII族
窒化物半導体層に接合させて、引き続き珪素ドープn形
III族窒化物半導体層を第2のIII族窒化物半導体
層として積層させると、ドーパント(珪素)のp形不純
物ドープIII族窒化物半導体層の内部への拡散、侵入
が抑制される。即ち、n形ドーパントとして珪素を用い
れば、活性化されたp形不純物(アクセプタ)が電気的
に補償される度合いが減じられ、as−grownで低
抵抗のp形III族窒化物半導体層を得るより好都合と
なる。特に、珪素によって、本発明の請求項6の発明に
係わる第6の実施形態では、p形不純物をドープしたI
II族窒化物半導体層に接合させて冠するn形III族
窒化物半導体層を珪素ドープIII族窒化物半導体から
構成するのを好ましいとする。
The first and second resistances having the above-mentioned preferable resistivity are used.
Of the n-type group III nitride semiconductor layer is undoped.
ope). However, if the n-type impurity is doped, the n having the above-described preferable resistivity can be more stably formed.
A Group III nitride semiconductor layer is obtained. n-type dope III
The group III nitride semiconductor layer is made of n such as silicon, selenium (element symbol: Se) and sulfur (element symbol: S) during the vapor phase growth.
It can be formed by doping a shaped impurity. In particular, silicon
Compared with a group VI element such as selenium or tellurium (element symbol: Te), it is difficult to thermally diffuse in the group III nitride semiconductor layer. Therefore, in particular, when the silicon-doped n-type group III nitride semiconductor layer is joined to the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer and subsequently stacked as the second group III nitride semiconductor layer, the dopant ( Diffusion and intrusion of silicon) into the p-type impurity-doped group III nitride semiconductor layer are suppressed. That is, when silicon is used as the n-type dopant, the degree of electrical compensation of the activated p-type impurity (acceptor) is reduced, and an as-grown, low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer is obtained. It will be more convenient. In particular, in the sixth embodiment according to the sixth aspect of the present invention, silicon is doped with p-type impurities by silicon.
It is preferable that the n-type group III nitride semiconductor layer to be joined to and bonded to the group II nitride semiconductor layer is made of a silicon-doped group III nitride semiconductor.

【0028】特に、第6の実施形態の最適な実施形態
は、第1及び第2のn形III族窒化物半導体層を珪素
ドープ窒化ガリウム(GaN)として構成できる。Al
XGaYInZN(0≦X,Y,Z≦1)で表記されるI
II族窒化物半導体にあって、GaNは、Siが簡便に
ドーピングでき、且つドーピング濃度の制御性に優れる
ため、所定のキャリア濃度の、第1及び第2のn形II
I族窒化物半導体層が安定して得られる優位性がある。
第1のn形III族窒化物半導体層として利用するのに
好ましいSiドープGaN層のキャリア(電子)濃度
は、1×1017cm -3以上で1×1019cm-3以下であ
る。また、望ましい層厚の範囲は概して、0.5μm以
上で5μm以下である。第2のn形III族窒化物半導
体層として利用するのに好ましいSiドープGaN層の
層厚の範囲は大凡、10nm以上で1.5μm以下で、
キャリア濃度の範囲は、1×1016cm-3以上で1×1
19cm-3以下である。SiドープGaN層は、GaN
の気相成長時に、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2
6)などの含珪素物質をドーピング源としてSiをド
ーピングすれば形成できる。SiドープGaN層のキャ
リア濃度は、ドーピング源の気相成長反応系への供給量
を制御すれば調整でき、層厚はGaNの成膜時間をもっ
て制御できる。
In particular, an optimal embodiment of the sixth embodiment
Converts the first and second n-type group III nitride semiconductor layers to silicon.
It can be configured as doped gallium nitride (GaN). Al
XGaYInZI represented by N (0 ≦ X, Y, Z ≦ 1)
In group II nitride semiconductors, GaN is easily converted to Si
Can be doped and has excellent controllability of doping concentration
Therefore, the first and second n-type IIs having a predetermined carrier concentration
There is an advantage that a group I nitride semiconductor layer can be stably obtained.
For use as a first n-type group III nitride semiconductor layer
Preferred carrier (electron) concentration of Si-doped GaN layer
Is 1 × 1017cm -31 × 1019cm-3Below
You. In addition, the desirable range of the layer thickness is generally 0.5 μm or less.
5 μm or less. Second n-type group III nitride semiconductor
Of a Si-doped GaN layer preferred for use as a body layer
The range of the layer thickness is approximately 10 nm or more and 1.5 μm or less,
The carrier concentration range is 1 × 1016cm-31 × 1
019cm-3It is as follows. The Si-doped GaN layer is made of GaN
During the vapor phase growth of silane (SiHFour), Disilane (SiTwo
H6) And Si as a doping source.
It can be formed by grouping. Si-doped GaN layer cap
The rear concentration is the amount of doping source supplied to the vapor phase growth reaction system.
The thickness can be adjusted by controlling the GaN deposition time.
Control.

【0029】本発明の請求項7に記載の発明に係わる第
7の実施形態では、インジウム(In)組成を相違する
複数の相(phase)からなる多相構造(multi
−phase)のインジウム含有III族窒化物半導体
発光層上のp形III族窒化物半導体層に、第2のn形
III族窒化合物層を接合させる積層構造を構成する。
また、当該発光層の下方に例えば、下部クラッド層とし
て、第1のn形III族窒化物半導体層を配置して発光
素子を構成する。多相構造からなる発光層は、高強度の
発光を得るのに優位であることは本発明者に依って既に
明らかにされている(アメリカ合衆国特許US−5,8
88,369号参照)。従って、発光層を多相構造の含
インジウム含有III族窒化物半導体層から構成し、発
光の取り出し方向に、as−grownで低抵抗のp形
III族窒化物半導体層となすための水素不純物の侵入
阻止層としての第2のn形III族窒化物半導体層を冠
する構成とすれば、高強度の発光をもたらす発光層と、
低抵抗であるが故に電流の拡散性に優れるp形III族
窒化物半導体層を障壁層として備えたpn接合型発光部
が構成できる。これにより、高発光強度のIII族窒化
物半導体発光素子が提供できる。
According to a seventh embodiment of the present invention, there is provided a multi-phase structure comprising a plurality of phases having different indium (In) compositions.
-Phase), a second n-type group III nitride compound layer is joined to the p-type group III nitride semiconductor layer on the indium-containing group III nitride semiconductor light emitting layer.
Further, a first n-type group III nitride semiconductor layer is disposed below the light emitting layer, for example, as a lower cladding layer, to constitute a light emitting element. It has already been revealed by the present inventor that a light emitting layer having a multi-phase structure is superior in obtaining high-intensity light emission (US Pat. No. 5,8,8).
88, 369). Therefore, the light emitting layer is composed of an indium-containing group III nitride semiconductor layer having a multi-phase structure, and hydrogen impurities for forming an as-grown, low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer in an emission direction in the light emission direction. With a configuration in which the second n-type group III nitride semiconductor layer serving as an intrusion prevention layer is crowned, a light-emitting layer providing high-intensity light emission;
A pn-junction-type light-emitting portion having a p-type group III nitride semiconductor layer having a low current resistance and excellent current diffusion properties as a barrier layer can be configured. Thereby, a group III nitride semiconductor light emitting device having high light emission intensity can be provided.

【0030】多相構造発光層とは、一般には、体積的に
大部分を占有する主体相(matrix phase)
と、主体相内に微結晶体として散在する従属相(sub
−phase)とから構成される発光層である。例え
ば、多相構造のGaInN結晶層にあって、主体相は従
属相よりインジウム組成比を小とするのが常である。従
って、主体相は従属相に比べ禁止帯幅を大とするのが通
常である。一例として挙げれば、インジウム濃度を約5
%とするGa0.95In0.05Nからなる主体相と、平均的
なインジウム濃度を15%とするGa0.85In0.15Nか
らなる従属相とで構成される多相構造GaInN層があ
る。また、GaNを主体相とし、平均的なインジウム組
成比を10%とするGa0.90In0.10Nからなる微結晶
体を従属相とする多相構造GaInN発光層の例があ
る。インジウム組成に関して多相構造であるか否かは、
例えば、透過型電子顕微鏡(略称:TEM)を利用した
断面TEM技法に依り、発光層の内部の、インジウム濃
度の分布を調査することをもって知ることができる。
The multi-phase structure light emitting layer generally means a matrix phase which occupies a large part in volume.
And a dependent phase (sub) scattered as a microcrystal in the main phase.
-Phase). For example, in a GaInN crystal layer having a multiphase structure, the main phase usually has a smaller indium composition ratio than the subordinate phase. Therefore, the subject phase usually has a larger forbidden band width than the dependent phase. As an example, an indium concentration of about 5
% Of a Ga 0.95 In 0.05 N main phase and a dependent phase of Ga 0.85 In 0.15 N having an average indium concentration of 15%. Further, there is an example of a GaInN light emitting layer having a multi-phase structure in which GaN is a main phase and a microcrystalline body of Ga 0.90 In 0.10 N having an average indium composition ratio of 10% is a dependent phase. Whether the indium composition has a multi-phase structure or not
For example, it can be known by examining the distribution of indium concentration inside the light emitting layer by a cross-sectional TEM technique using a transmission electron microscope (abbreviation: TEM).

【0031】多相構造の発光層は、例えば、本発明に係
わる第1のn形III族窒化物半導体層上に大凡、70
0℃から950℃の範囲で成膜したインジウム含有II
I族窒化物半導体層を素材として形成できる。インジウ
ム組成比(=1−X)が大凡、10%を越えるGaX
1-XN(0≦X<0.9)では、成膜時に既に結晶層
内にインジウムの、凝縮等の程度の差に因り、インジウ
ム組成を相違する領域が発生する場合もあるが、発光層
の成膜後に於ける昇温速度或いは冷却速度の調節により
確実に多相構造となすことができる(上記の米国特許U
S−5,888,369号参照)。特に、インジウム源
としてシクロペンタジエニルIn(C55In)を用い
る気相成長法に依れば、窒素源であるアンモニア(NH
3)等との気相に於ける余分な複合体化反応が回避でき
るため(特公平8−17160号参照)、従属相である
微結晶体の存在密度が略均一な多相構造が形成できる。
The light emitting layer having a multi-phase structure is formed on the first n-type group III nitride semiconductor layer according to the present invention by, for example, about 70 nm.
Indium-containing II film formed in the range of 0 ° C to 950 ° C
A group I nitride semiconductor layer can be formed as a material. Ga X I whose indium composition ratio (= 1−X) exceeds approximately 10%
In the case of n 1−X N (0 ≦ X <0.9), a region having a different indium composition may be generated in the crystal layer due to a difference in the degree of condensation or the like in the crystal layer at the time of film formation. The multi-phase structure can be surely formed by adjusting the heating rate or the cooling rate after the formation of the light emitting layer (see the above U.S. Pat.
S-5,888,369). In particular, according to the vapor phase growth technique utilizing the cyclopentadienyl In (C 5 H 5 In) as indium source, ammonia (NH a nitrogen source
3 ) Since an extra complexation reaction in the gas phase with, for example, can be avoided (see Japanese Patent Publication No. H8-17160), a multiphase structure in which the existence density of the subcrystallite microcrystals is substantially uniform can be formed. .

【0032】[0032]

【実施例】本実施例では、サファイア基板上に積層され
たIII族窒化物半導体層からなるエピタキシャル成長
構造50AからLED50を構成する例にして本発明を
説明する。図5は本実施例に係わるLED50の平面模
式図である。また、図6は、図5の平面模式図に示す破
線A−A’に沿った断面模式図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present embodiment, the present invention will be described as an example in which the LED 50 is formed from an epitaxial growth structure 50A comprising a group III nitride semiconductor layer laminated on a sapphire substrate. FIG. 5 is a schematic plan view of the LED 50 according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic sectional view taken along a broken line AA ′ shown in the schematic plan view of FIG.

【0033】LED50用途の積層構造体50Aは、
(0001)サファイア単結晶基板501、GaN低温
緩衝層502、Siドープn形窒化ガリウム(GaN)
からなるn形クラッド層(本発明の云う第1のn形II
I族窒化物半導体層)503、主体相Sをn形Ga0.95
In0.05Nとし、平均的なインジウム組成比を0.15
とする窒化ガリウム・インジウム混晶(Ga0.85In
0.15N)を従属相Tとする多相構造のn形発光層50
4、マグネシウムドープAlXGa1 XN(X=0.15
から0)組成勾配層からなるクラッド層505、及びS
iドープn形GaN層(本発明の云う第2のn形III
族窒化物半導体層)506から構成した(図6参照)。
The laminated structure 50A for the LED 50 is:
(0001) sapphire single crystal substrate 501, GaN low temperature buffer layer 502, Si-doped n-type gallium nitride (GaN)
N-type cladding layer (first n-type II according to the present invention)
Group I nitride semiconductor layer) 503, main phase S is n-type Ga 0.95
In 0.05 N, the average indium composition ratio was 0.15
Gallium nitride-indium mixed crystal (Ga 0.85 In
N-type light-emitting layer 50 having a multiphase structure with 0.15 N) as the dependent phase T
4, the magnesium-doped Al X Ga 1 over X N (X = 0.15
To 0) cladding layer 505 composed of a composition gradient layer and S
i-doped n-type GaN layer (second n-type III according to the present invention)
(Group III nitride semiconductor layer) 506 (see FIG. 6).

【0034】III族窒化合物半導体層502〜506
は、トリメチルガリウム((CH33Ga)/トリメチ
ルアルミニウム((CH33Al)/シクロペンタジエ
ニルインジウム(C55In)/アンモニア(NH3
系常圧MO−VPE法により成長させた。珪素のドーピ
ング源として、ジシランを約10体積ppmの濃度で含
むジシラン−水素混合ガスを利用した。マグネシウムの
ドーピング源には、ビス−シクロペンタジエニルMg
(bis−(C552Mg)を利用した。多結晶の緩
衝層502は430℃で成膜した。多相構造の発光層5
04の成膜温度は890℃とし、他のIII族窒化物半
導体成長層503、505〜506の成膜温度は103
0℃とした。組成勾配層505は、発光層504との接
合界面でのアルミニウム組成比(=X)を0.15と
し、表層部でX=0とするAlXGa1-XN(X=0.1
5から0)から構成した。Al組成の勾配は、成膜時間
の経過と共に、気相成長系へ添加するトリメチルアルミ
ニウムの量を減じて付した。
Group III nitride compound semiconductor layers 502 to 506
Is trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) / trimethyl aluminum ((CH 3 ) 3 Al) / cyclopentadienyl indium (C 5 H 5 In) / ammonia (NH 3 )
It was grown by the system normal pressure MO-VPE method. As a silicon doping source, a disilane-hydrogen mixed gas containing disilane at a concentration of about 10 ppm by volume was used. Bis-cyclopentadienyl Mg is used as a doping source of magnesium.
Using (bis- (C 5 H 5) 2 Mg). The polycrystalline buffer layer 502 was formed at 430 ° C. Light emitting layer 5 with multi-phase structure
04 was set to 890 ° C., and the other group III nitride semiconductor growth layers 503 and 505 to 506 were set to 103
0 ° C. The composition gradient layer 505 has an aluminum composition ratio (= X) at the junction interface with the light emitting layer 504 of 0.15, and Al x Ga 1 -xN (X = 0.1) where X = 0 at the surface layer.
5 to 0). The gradient of the Al composition was obtained by reducing the amount of trimethylaluminum added to the vapor phase growth system with the elapse of the film formation time.

【0035】p形不純物ドープ層505の成膜終了後は
成膜温度を変化させることなく、「引き続き」Siドー
プn形GaN層506を成長させた。p形不純物ドープ
層505に接合させてSiドープn形GaN層506を
堆積した後、アンモニア気流中で毎分約20℃の速度で
800℃へ降温した。800℃から室温近傍の温度への
降温は、水素雰囲気内で自然に冷却させた。この降温操
作により、多相構造の発光層504を構成する従属相T
のインジウム組成、外形状、並びに大きさの均一化を図
った。
After the completion of the formation of the p-type impurity-doped layer 505, the Si-doped n-type GaN layer 506 was grown “continuously” without changing the film formation temperature. After the Si-doped n-type GaN layer 506 was deposited by bonding to the p-type impurity-doped layer 505, the temperature was lowered to 800 ° C. at a rate of about 20 ° C./min in an ammonia gas flow. The temperature was lowered from 800 ° C. to a temperature near room temperature by natural cooling in a hydrogen atmosphere. By this temperature lowering operation, the dependent phase T constituting the light emitting layer 504 having the multi-phase structure is formed.
The indium composition, outer shape and size of the indium were made uniform.

【0036】緩衝層502の層厚(d)は約17nmと
した。n形クラッド層503はd=3.5μmとし、キ
ャリア濃度(n)=2×1018cm-3とした。発光層5
04はd=0.12μmとし、キャリア濃度(n)=8
×1017cm-3とした。p形不純物ドープ層505はd
=0.25μmとした。その内、Al組成比を0.15
と略一定としたAl0.15Ga0.85Nからなる領域の層厚
は約0.05μmとした。また、表層部のAl組成比を
0とする、即ち、GaNからなる領域の層厚は約0.1
μmとした。同層505へのMgのドーピング量は約7
×1018cm-3とした。p形不純物ドープ層505上に
は、Siドープn形GaN層506を接合させて設けた
ため、同層505はas−grown状態で低抵抗とな
り、そのキャリア濃度(p)は、4×1017cm-3とな
った。低抵抗のp形層となり、p形上部クラッド層とし
て利用することとしたp形不純物ドープ層505内の水
素原子の濃度は約7×1017cm-3であった。Siドー
プn形GaN層506の層厚は0.15μmとし、その
キャリア濃度は約2×1018cm-3とした。
The thickness (d) of the buffer layer 502 was about 17 nm. The n-type cladding layer 503 had d = 3.5 μm and the carrier concentration (n) = 2 × 10 18 cm −3 . Light emitting layer 5
04 has d = 0.12 μm and carrier concentration (n) = 8
× 10 17 cm -3 . The p-type impurity doped layer 505 is d
= 0.25 μm. Among them, the Al composition ratio was 0.15
The thickness of the region made of Al 0.15 Ga 0.85 N, which was substantially constant, was about 0.05 μm. Further, the Al composition ratio of the surface layer portion is set to 0, that is, the layer thickness of the region made of GaN is about 0.1
μm. The doping amount of Mg in the same layer 505 is about 7
× 10 18 cm -3 . Since the Si-doped n-type GaN layer 506 is provided on the p-type impurity-doped layer 505 in a joined state, the layer 505 has low resistance in an as-grown state, and its carrier concentration (p) is 4 × 10 17 cm. It became -3 . The p-type impurity-doped layer 505, which became a low-resistance p-type layer and was used as the p-type upper cladding layer, had a hydrogen atom concentration of about 7 × 10 17 cm −3 . The layer thickness of the Si-doped n-type GaN layer 506 was 0.15 μm, and the carrier concentration was about 2 × 10 18 cm −3 .

【0037】室温まで冷却して、積層構造体50Aの形
成を終え、MOCVD成長炉より取り出した。その後、
最表層のSiドープn形GaN層506を一部の領域を
除き、一般的なパターニング技法(写真食刻法)とプラ
ズマエッチング手段に依り、p形不純物ドープ層505
の表面から除去した。図5に示す如く、正方形の個別素
子(チップ)の、一角のp形台座電極509を形成する
予定の領域509aに限り、Siドープn形GaN層5
06を、p形不純物ドープ層505上に残置させた。こ
れより、p形台座電極509の形成予定領域509a
の、表面の下部にpn接合部505aを形成した。p形
純物ドープ層505上に残置させたSiドープn形Ga
N層506の領域の平面形状は、p形台座電極509の
底面形状と相似形の一辺を約130μmとする正方形と
した。p形台座電極形成領域509aの平面積は、1.
7×10-4cm2とした。
After cooling to room temperature, formation of the laminated structure 50A was completed, and the structure was taken out of the MOCVD growth furnace. afterwards,
Except for a part of the outermost Si-doped n-type GaN layer 506, the p-type impurity-doped layer 505 is formed by a general patterning technique (photo etching) and plasma etching means.
Removed from the surface. As shown in FIG. 5, the Si-doped n-type GaN layer 5 is formed only in a region 509a of a square individual element (chip) where a square p-type pedestal electrode 509 is to be formed.
06 was left on the p-type impurity-doped layer 505. Thus, the region 509a where the p-type pedestal electrode 509 is to be formed is formed.
A pn junction 505a was formed at the lower part of the surface. Si-doped n-type Ga remaining on p-type pure doped layer 505
The planar shape of the region of the N layer 506 was a square having a side similar to the bottom shape of the p-type pedestal electrode 509 and having one side of about 130 μm. The plane area of the p-type pedestal electrode formation region 509a is:
It was set to 7 × 10 −4 cm 2 .

【0038】次に、p形台座電極509の形成予定領域
に限り残置させたSiドープn形GaN層506の表面
と、p形不純物ドープ層505の表面に、一般的な電子
ビーム(beam)蒸着法により酸化ニッケル薄膜50
7を約250℃で被着させた。酸化ニッケル薄膜507
の層厚は約13nmとした。同一条件で別途、ガラス基
板上に成膜した酸化ニッケル膜(膜厚=13nm)の波
長450nmの青色帯光についての透過率は約84%で
あった。NiO薄膜507上には、一般的な高周波スパ
ッタリング法により、透明で且つn形の伝導を呈するI
TO膜508をNiO薄膜507の略全面に被着させ
た。ITO膜のスパッタリング時の圧力は約1×10-3
トール(Torr)とし、印可した高周波電力は約15
0Wとした。ITO層508の層厚は約0.3μmとし
た。同膜508の抵抗率は約8×10-4Ω・cmとなっ
た。以上のNiO薄膜507とITO膜508とからp
形オーミック電極510を構成した。
Next, a general electron beam (beam) evaporation is performed on the surface of the Si-doped n-type GaN layer 506 and the surface of the p-type impurity-doped layer 505 which are left only in the region where the p-type pedestal electrode 509 is to be formed. Nickel oxide thin film 50
7 was deposited at about 250 ° C. Nickel oxide thin film 507
Was about 13 nm. The transmittance of blue light of a wavelength of 450 nm of a nickel oxide film (thickness = 13 nm) separately formed on a glass substrate under the same conditions was about 84%. On the NiO thin film 507, a transparent and n-type conductive layer is formed by a general high frequency sputtering method.
A TO film 508 was applied to substantially the entire surface of the NiO thin film 507. The pressure during sputtering of the ITO film is about 1 × 10 -3
The applied high frequency power is about 15
0 W. The thickness of the ITO layer 508 was about 0.3 μm. The resistivity of the film 508 was about 8 × 10 −4 Ω · cm. From the above NiO thin film 507 and ITO film 508, p
An ohmic electrode 510 was formed.

【0039】Siドープn形GaN層506が残置さ
れ、p形不純物ドープ層505とpn接合505aが形
成されているp形台座電極形成領域509a上の一画に
は、p形台座電極509を設けた。p形台座電極509
は、上記のpn接合領域505cと相似形の一辺を約1
10μmの正方形とした。p形台座電極509の、IT
O層508に接する下層部509−1はチタンとし、上
層部509−2は金とした。下層のTi膜509−1の
膜厚は約250nmとした。上層のAu膜509−2の
膜厚は約1.0μmとした。n形オーミック電極を兼ね
るn形台座電極511は、その形成予定領域511aに
在る、Siドープn形GaN層506、p形不純物ドー
プ層505、及び多相構造の発光層504をアルゴン
(Ar)/メタン(CH4)/水素(H2)混合ガスを用
いたプラズマエッチング法により順次、除去して露呈さ
せたn形クラッド層503の表層部に形成した。n形台
座(オーミック)電極511を敷設するための台座電極
形成領域511aは一辺を130μmとする正方形の領
域とした(平面積約1.7×10-4cm2)。n形台座
電極511は、アルミニウム(Al)から構成し、その
層厚は約1.2μmとした。n形台座(n形オーミッ
ク)電極511の平面形状は、長辺を約110μmとす
る正方形とした。p形並びにn形台座電極形成予定領域
509a、511a、及びp形及びn形台座電極50
9、511は、LEDチップの中心点Cを挟んで互いに
対向する位置に配置した。この配置に依り、p形並びに
n形台座電極509、511間の距離を最大限とすると
共に、p形並びにn形電極形成予定領域509a、51
1aを除く、外部に開放された発光面504aの平面形
状は、チップ中心点Cを通過する対角線BーB’に関し
左右対称とした。
A p-type pedestal electrode 509 is provided on a portion of the p-type pedestal electrode forming region 509a where the Si-doped n-type GaN layer 506 is left and the p-type impurity-doped layer 505 and the pn junction 505a are formed. Was. p-type pedestal electrode 509
Is approximately one side similar to the above pn junction region 505c.
It was a 10 μm square. IT of p-type pedestal electrode 509
The lower part 509-1 in contact with the O layer 508 was made of titanium, and the upper part 509-2 was made of gold. The thickness of the lower Ti film 509-1 was about 250 nm. The thickness of the upper Au film 509-2 was about 1.0 μm. The n-type pedestal electrode 511 also serving as the n-type ohmic electrode is formed by forming the Si-doped n-type GaN layer 506, the p-type impurity doped layer 505, and the light emitting layer 504 having a multiphase structure in the region 511a to be formed with argon (Ar) The n-type cladding layer 503 was removed and exposed on the surface of the n-type cladding layer 503 by plasma etching using a mixed gas of methane / methane (CH 4 ) / hydrogen (H 2 ). The pedestal electrode forming region 511a for laying the n-type pedestal (ohmic) electrode 511 was a square region having a side of 130 μm (flat area: about 1.7 × 10 −4 cm 2 ). The n-type pedestal electrode 511 was made of aluminum (Al) and had a layer thickness of about 1.2 μm. The planar shape of the n-type pedestal (n-type ohmic) electrode 511 was a square having a long side of about 110 μm. P-type and n-type pedestal electrode formation regions 509a and 511a, and p-type and n-type pedestal electrodes 50
Reference numerals 9 and 511 are arranged at positions facing each other with the center point C of the LED chip interposed therebetween. With this arrangement, the distance between the p-type and n-type pedestal electrodes 509 and 511 is maximized, and the p-type and n-type electrode formation regions 509a and 51 are formed.
Except for 1a, the planar shape of the light emitting surface 504a opened to the outside is bilaterally symmetric with respect to a diagonal line BB 'passing through the chip center point C.

【0040】次に、一辺を約350μmとするチップ
(chip)に分割し、個別のLED50となした。p
形及びn形台座電極509、511を介して順方向に2
0ミリアンペア(mA)の電流を通流したところ、p形
台座電極形成領域509aの外周囲にある開放発光面5
04aの略全面からほぼ均一な強度をもって、青色光が
放射された。分光器により測定された発光波長は約46
0nmであった。発光スペクトルの半値幅は約30nm
となった。発光は順方向電圧(@20mA)は平均して
3.2ボルト(V)となり、チップ間の順方向電圧も
3.2±0.1Vと安定で且つ均一であった。チップ状
態での発光強度は約20マイクロワット(μW)に到達
し、高出力のIII族窒化物半導体LEDが提供され
た。また、頭部に集光用マイクロレンズを備えた一般的
なエポキシ樹脂で封止したLEDランプにあって、その
発光強度の角度分布(青木 晶治編著、「発光ダイオー
ド」((株)工業調査会、1977年9月10日初版発
行)、64〜69頁参照)は、略左右対称形の好適なも
のとなった。
Next, each LED 50 was divided into chips each having a length of about 350 μm. p
2 in the forward direction via the n-type and n-type pedestal electrodes 509 and 511
When a current of 0 milliamperes (mA) flows, the open light-emitting surface 5 around the outer periphery of the p-type pedestal electrode formation region 509a is formed.
Blue light was emitted from substantially the entire surface of 04a with substantially uniform intensity. The emission wavelength measured by the spectrometer is about 46
It was 0 nm. The half width of the emission spectrum is about 30 nm
It became. In light emission, the forward voltage (V20 mA) was 3.2 volts (V) on average, and the forward voltage between chips was stable and uniform at 3.2 ± 0.1 V. The light emission intensity in the chip state reached about 20 microwatts (μW), and a high-output group III nitride semiconductor LED was provided. In addition, in an LED lamp sealed with a general epoxy resin having a microlens for condensing light on the head, the angle distribution of the luminous intensity of the LED lamp (edited by Seiji Aoki, “Light Emitting Diode” (Industry Research Inc.) Society, first edition published on September 10, 1977), pages 64 to 69).

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明に依れば、p形不純物がドーピン
グされたIII族窒化物半導体層の気相成長を終了した
後に、熱処理等の後工程を要して低抵抗となす従来技術
の煩雑性を回避して、as−grown状態で低抵抗の
p形III族窒化物半導体層が帰結されるために、簡便
にIII族窒化物半導体発光素子を構成できる。更に、
従来の如く、電流阻止層として改めて絶縁層等を被着さ
せる必要もなく、pn接合の形成により電流阻止領域が
構成できるため、高発光出力のIII族窒化物半導体発
光素子が提供できる。
According to the present invention, after the vapor phase growth of a group III nitride semiconductor layer doped with a p-type impurity is completed, a post-process such as a heat treatment is required to reduce the resistance. Since the p-type group III nitride semiconductor layer having low resistance in the as-grown state is avoided by avoiding the complexity, the group III nitride semiconductor light emitting device can be easily configured. Furthermore,
Unlike the related art, there is no need to newly apply an insulating layer or the like as a current blocking layer, and a current blocking region can be formed by forming a pn junction. Therefore, a group III nitride semiconductor light emitting device with high light emission output can be provided.

【0042】特に、本発明の請求項1に記載の発明に依
れば、III族窒化物半導体発光素子にあって、p形及
びn形の台座電極を何れもn形III族窒化物半導体層
の表面上に設け、且つ、n形台座電極を設けるための、
第1のn形III族窒化物半導体層表面領域(n形台座
電極形成領域)の平面形状と、p形台座電極を設けるた
めの、第2のn形III族窒化物半導体層表面領域(p
形台座電極形成領域)の平面領域とを相似形としたの
で、発光出力の角度分布の対象性に優れるIII族窒化
物半導体LEDが提供できる。
In particular, according to the invention as set forth in claim 1 of the present invention, in the group III nitride semiconductor light emitting device, both the p-type and n-type pedestal electrodes are n-type group III nitride semiconductor layers. For providing an n-type pedestal electrode on the surface of
The planar shape of the first n-type group III nitride semiconductor layer surface region (n-type pedestal electrode forming region) and the second n-type group III nitride semiconductor layer surface region (p
Since the flat area of the base electrode forming area) is similar to the flat area, it is possible to provide a group III nitride semiconductor LED excellent in the symmetry of the angular distribution of the light emission output.

【0043】また、本発明の請求項2に記載の発明に依
れば、n形台座電極形成領域と、p形台座電極形成領域
との平面積を略同一としたので、より発光強度の角度分
布の対象性に優れるIII族窒化物半導体LEDが提供
できる。
According to the second aspect of the present invention, the plane area of the n-type pedestal electrode forming region is substantially the same as the plane area of the p-type pedestal electrode forming region. A group III nitride semiconductor LED having excellent distribution symmetry can be provided.

【0044】また、特に、本発明の請求項3に記載の発
明に依れば、n形台座電極形成領域と、p形台座電極形
成領域を、個別素子の平面形状の中心点に関し、互いに
対向する位置に配置することとしたので、台座電極間の
短絡的な素子動作電流の流通が防止されるため、しいて
は発光面の広範囲に亘り素子動作電流を拡散でき、発光
面積が拡張されたIII族窒化物半導体LEDが提供で
きる。
In particular, according to the third aspect of the present invention, the n-type pedestal electrode forming region and the p-type pedestal electrode forming region are opposed to each other with respect to the center point of the planar shape of the individual element. Since the device operating current is short-circuited between the pedestal electrodes, the device operating current can be spread over a wide range of the light emitting surface, and the light emitting area is expanded. A group III nitride semiconductor LED can be provided.

【0045】また、本発明の請求項4に記載の発明に依
れば、p形台座電極を、第2のn形III族窒化物半導
体層と、p形不純物が添加されたIII族窒化物半導体
層との接合からなるpn接合領域上に設けることとした
ので、p形台座電極の直下の所謂、発光が遮蔽される領
域への動作電流の流通を阻止でき、外部へ開放されてい
る発光面へ友好的に動作電流を流通でき、従って、高発
光出力のIII族窒化物半導体発光素子が提供できる。
According to a fourth aspect of the present invention, a p-type pedestal electrode is formed of a second n-type group III nitride semiconductor layer and a group III nitride doped with a p-type impurity. Since it is provided on the pn junction region formed by the junction with the semiconductor layer, it is possible to prevent the operation current from flowing to the so-called light-shielded region immediately below the p-type pedestal electrode, and the light emission opened to the outside. An operating current can be circulated to the surface in a friendly manner, so that a group III nitride semiconductor light emitting device having a high light output can be provided.

【0046】また、本発明の請求項5に記載の発明に依
れば、p形及びn形台座電極を設ける第1及び第2のn
形III族窒化物半導体層として、抵抗率が規定された
III族窒化物半導体層を用いることとしたので、ま
た、特に、請求項6に記載の発明に依り、珪素を添加し
たn形GaNからn形III族窒化物半導体層を構成す
ることとしたので、as−grown状態で安定して低
抵抗のp形III族窒化物半導体層を得ることができ、
しいては、それを利用してpn接合型の発光部がもたら
されるため、高発光強度のIII族窒化物半導体発光素
子がもたらされる。
According to the fifth aspect of the present invention, the first and second n-type p-type and n-type pedestal electrodes are provided.
Since a group III nitride semiconductor layer having a defined resistivity is used as the group III nitride semiconductor layer, the n-type GaN doped with silicon is particularly preferably used according to the invention of claim 6. Since the n-type group III nitride semiconductor layer is formed, a low-resistance p-type group III nitride semiconductor layer can be obtained stably in an as-grown state,
As a result, a pn junction type light emitting portion is provided by using the light emitting device, so that a group III nitride semiconductor light emitting device having high light emission intensity is provided.

【0047】また、本発明の請求項7に記載の発明に依
れば、III族窒化物半導体発光素子の発光層をインジ
ウム組成比(濃度)を相違する複数の相からなる多相構
造のインジウム含有III族窒化物半導体から構成した
ので、発光出力の高いIII族窒化物半導体発光素子が
提供される効果がある。
According to the invention of claim 7 of the present invention, the light emitting layer of the group III nitride semiconductor light emitting device has a multiphase structure of indium composed of a plurality of phases having different indium composition ratios (concentrations). Since the light emitting device is made of the contained group III nitride semiconductor, there is an effect that a group III nitride semiconductor light emitting device having high light emission output is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1及び第2の実施形態に係わる積層
構造体の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a laminated structure according to first and second embodiments of the present invention.

【図2】本発明の第1及び第2の実施形態に係わる積層
構造体の平面模式図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of a laminated structure according to first and second embodiments of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態に係わるLEDの平面
模式図である。
FIG. 3 is a schematic plan view of an LED according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施形態に係わるLEDの断面
模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an LED according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】実施例1に記載のLEDの平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view of the LED described in Example 1.

【図6】図5に掲示したLEDの破線A−A’に沿った
断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the LED shown in FIG. 5 along the broken line AA ′.

【図7】従来のIII族窒化物半導体LEDの断面模式
図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional group III nitride semiconductor LED.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 本発明に係わるLED 10A 積層構造体 10B 発光部 20 本発明に係わるLED 30 本発明に係わるLED 40 本発明に係わるLED 50 本発明に係わるLED 50A 積層構造体 60 従来のLED 60A LED用途の従来の積層構造体 60B pn接合型発光部 101 高抵抗結晶基板 102 緩衝層 103 n形下部クラッド層(第1のn形III族窒
化物半導体層) 104 発光層 104a 開放発光面積 105 上部クラッド層 106 第2のn形III族窒化物半導体層 107 n形台座電極 107a n形台座電極形成領域 108 p形台座電極 108a p形台座電極形成領域 109 p形オーミック薄膜電極 301 サファイア基板 302 緩衝層 303 n形下部クラッド層 304 発光層 305 p形上部クラッド層 306 p形台座電極 306a p形台座電極形成領域 307 p形オーミック薄膜電極 308 n形台座(オーミック)電極 308a n形台座電極形成領域 309 電流阻止層 501 サファイア基板 502 GaN緩衝層 503 n形GaNクラッド層 504 多相構造発光層 504a 開放発光面 505 p形不純物ドープ組成勾配層 505a pn接合領域 506 Siドープn形GaN層 507 酸化ニッケル(NiO)薄膜 508 ITO膜 509 p形台座電極 509a p形台座電極形成領域 509−1 p形台座電極下層部 509−2 p形台座電極上層部 510 p形オーミック電極 511 n形台座(n形オーミック)電極 511a n形台座電極形成領域 C 個別素子(チップ)の平面形状中心
REFERENCE SIGNS LIST 10 LED according to the present invention 10A laminated structure 10B Light emitting unit 20 LED according to the present invention 30 LED related to the present invention 40 LED related to the present invention 50 LED related to the present invention 50A laminated structure 60 Conventional LED 60A Conventional LED application 60B pn junction type light emitting unit 101 high resistance crystal substrate 102 buffer layer 103 n-type lower cladding layer (first n-type group III nitride semiconductor layer) 104 light emitting layer 104a open light emitting area 105 upper cladding layer 106 2 n-type group III nitride semiconductor layer 107 n-type pedestal electrode 107 a n-type pedestal electrode forming region 108 p-type pedestal electrode 108 a p-type pedestal electrode forming region 109 p-type ohmic thin film electrode 301 sapphire substrate 302 buffer layer 303 n-type lower portion Cladding layer 304 Light emitting layer 305 P-type upper cladding layer 306 p-type pedestal electrode 306a p-type pedestal electrode formation region 307 p-type ohmic thin film electrode 308 n-type pedestal (ohmic) electrode 308a n-type pedestal electrode formation region 309 current blocking layer 501 sapphire substrate 502 GaN buffer layer 503 n-type GaN cladding layer 504 Multi-phase structure light emitting layer 504a Open light emitting surface 505 p-type impurity doped composition gradient layer 505a pn junction region 506 Si-doped n-type GaN layer 507 Nickel oxide (NiO) thin film 508 ITO film 509 p-type pedestal electrode 509a p-type pedestal electrode formation Area 509-1 Lower layer of p-type pedestal electrode 509-2 Upper layer of p-type pedestal electrode 510 p-type ohmic electrode 511 n-type pedestal (n-type ohmic) electrode 511a n-type pedestal electrode formation area C Plan shape of individual element (chip) center

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年9月25日(2000.9.2
5)
[Submission date] September 25, 2000 (2009.2)
5)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0020】また、請求項3に記載の発明に係わる第3
の実施形態に記すIII族窒化物半導体LEDは、n形
台座電極形成領域と、p形台座電極形成領域を、個別素
子の平面形状の中心点に関し、互いに対向する位置に配
置して構成される。図3は、第3の実施形態に係わる一
つのIII族窒化物半導体LED30の平面模式図であ
る。n形及びp形台座電極107、108を個別の素
子、所謂、チップ(chip)の平面形状の中心点Cに
対して互いに対向する位置に配置している。中心点Cを
基準として台座電極107、108を配置すると、中心
点Cとの相対位置関係に係わらず互いに隣接して台座電
極が設置される場合(上記の特開平10−209497
号公報明細書参照)より、台座電極107、108相互
間の距離をより隔てることができる。従って、近距離に
配置された台座電極間の場合に発生し易い台座電極間で
の短絡的な素子動作電流の通流を抑制できる。よって、
素子動作電流をより発光面の広範囲に配分できるため、
素子動作電流が拡散される領域が拡張され、しいては発
光面を拡張するに効果が奏される。
Further, a third aspect according to the third aspect of the present invention.
In the group III nitride semiconductor LED described in the embodiment, the n-type pedestal electrode forming region and the p-type pedestal electrode forming region are arranged at positions facing each other with respect to the center point of the planar shape of the individual element. . FIG. 3 is a schematic plan view of one group III nitride semiconductor LED 30 according to the third embodiment. The n-type and p-type pedestal electrodes 107 and 108 are arranged at positions opposing each other with respect to a center point C of a planar shape of an individual element, a so-called chip. When the pedestal electrodes 107 and 108 are arranged with respect to the center point C, the pedestal electrodes are installed adjacent to each other irrespective of the relative positional relationship with the center point C (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-209497).
Degree from publication reference herein), may be separated more the distance between the pad electrode 107 each other. Therefore, it is possible to suppress the short-circuiting flow of the element operating current between the pedestal electrodes which is likely to occur between the pedestal electrodes arranged at a short distance. Therefore,
Since the device operating current can be distributed over a wider area of the light emitting surface,
The region in which the element operating current is diffused is expanded, which is effective in expanding the light emitting surface.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】また、本発明の請求項4に記載の発明に依
れば、p形台座電極を、第2のn形III族窒化物半導
体層と、p形不純物が添加されたIII族窒化物半導体
層との接合からなるpn接合領域上に設けることとした
ので、p形台座電極の直下の所謂、発光が遮蔽される領
域への動作電流の流通を阻止でき、外部へ開放されてい
る発光面へ有効的に動作電流を流通でき、従って、高発
光出力のIII族窒化物半導体発光素子が提供できる。
According to a fourth aspect of the present invention, a p-type pedestal electrode is formed of a second n-type group III nitride semiconductor layer and a group III nitride doped with a p-type impurity. Since it is provided on the pn junction region formed by the junction with the semiconductor layer, it is possible to prevent the operation current from flowing to the so-called light-shielded region immediately below the p-type pedestal electrode, and the light emission opened to the outside. An operating current can be effectively passed to the surface, and therefore, a group III nitride semiconductor light emitting device having a high light emission output can be provided.

フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA04 AA21 CA04 CA34 CA35 CA40 CA41 CA46 CA53 CA57 CA64 CA65 CA66 CA73 CA74 CA83 CA85 CA88 CA93 DA44 5F073 AA07 AA61 CA07 CA14 CB05 CB07 CB19 DA05 DA06 DA24 EA07 EA24 Continued on the front page F term (reference) 5F041 AA04 AA21 CA04 CA34 CA35 CA40 CA41 CA46 CA53 CA57 CA64 CA65 CA66 CA73 CA74 CA83 CA85 CA88 CA93 DA44 5F073 AA07 AA61 CA07 CA14 CB05 CB07 CB19 DA05 DA06 DA24 EA07 EA24

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性の単結晶基板とインジウム含有II
I族窒化物半導体からなる発光層との間に配置された、
第1のn形III族窒化物半導体層に接してn形台座電
極を有し、発光層の上方に積層されたp形III族窒化
物半導体層の気相成長終了後、成長温度を±100℃以
内に保持しながら、引き続き気相成長させた第2のn形
III族窒化物半導体層に接してp形台座電極を有する
III族窒化物半導体発光素子であって、第1のn形I
II族窒化物半導体層のn形台座電極を設ける領域(n
形台座電極形成領域)の形状と、第2のn形III族窒
化物半導体層のp形台座電極を設ける領域(p形台座電
極形成領域)の形状とが相似形をなしていることを特徴
とするIII族窒化物半導体発光素子。
1. Insulating single crystal substrate and indium-containing II
A light-emitting layer made of a group I nitride semiconductor,
After the vapor phase growth of the p-type group III nitride semiconductor layer having an n-type pedestal electrode in contact with the first n-type group III nitride semiconductor layer and stacked above the light emitting layer, the growth temperature is set to ± 100. A III-nitride semiconductor light-emitting device having a p-type pedestal electrode in contact with a second n-type III-nitride semiconductor layer which has been continuously grown in vapor phase while maintaining the temperature within 1 ° C.
A region (n) where an n-type pedestal electrode of a group II nitride semiconductor layer is provided.
Wherein the shape of the p-type pedestal electrode forming region) and the shape of the region of the second n-type group III nitride semiconductor layer where the p-type pedestal electrode is provided (p-type pedestal electrode forming region) are similar. Group III nitride semiconductor light emitting device.
【請求項2】n形台座電極形成領域に対する、p形台座
電極形成領域の平面積の比率が、0.7〜1.4の範囲
内であることを特徴とする請求項1に記載のIII族窒
化物半導体発光素子。
2. The III according to claim 1, wherein the ratio of the plane area of the p-type pedestal electrode forming area to the n-type pedestal electrode forming area is in the range of 0.7 to 1.4. Group nitride semiconductor light emitting device.
【請求項3】n形台座電極形成領域と、p形台座電極形
成領域とを、素子の平面形状の中心点に関し、互いに対
向する位置に配置したことを特徴とする請求項1または
2に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
3. The device according to claim 1, wherein the n-type pedestal electrode forming region and the p-type pedestal electrode forming region are arranged at positions facing each other with respect to the center point of the planar shape of the element. Group III nitride semiconductor light emitting device.
【請求項4】p形台座電極形成領域の下に、第2のn形
III族窒化物半導体層と、p形III族窒化物半導体
層との接合からなるpn接合が形成されていることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のIII族
窒化物半導体発光素子。
4. A pn junction formed of a junction between a second n-type group III nitride semiconductor layer and a p-type group III nitride semiconductor layer under a p-type pedestal electrode formation region. The group III nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】第1のn形III族窒化物半導体層と第2
のn形III族窒化物半導体層の抵抗率が、5×10-4
〜1×10-2Ω・cmの範囲内であることを特徴とする
請求項1〜4の何れか1項に記載のIII族窒化物半導
体発光素子。
5. A first n-type group III nitride semiconductor layer and a second
Has a resistivity of 5 × 10 −4
5. The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the range is within a range of 1 to 10 −2 Ω · cm. 6.
【請求項6】第1のn形III族窒化物半導体層と第2
のn形III族窒化物半導体層が、珪素を添加したn形
の窒化ガリウムから構成されていることを特徴とする請
求項5に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
6. A first n-type group III nitride semiconductor layer and a second
The III-nitride semiconductor light-emitting device according to claim 5, wherein the n-type III-nitride semiconductor layer is made of n-type gallium nitride doped with silicon.
【請求項7】発光層が、インジウム組成比を相違する複
数の相からなる多相構造のIII族窒化物半導体から構
成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1
項に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
7. The light-emitting layer according to claim 1, wherein the light-emitting layer is made of a group III nitride semiconductor having a multiphase structure composed of a plurality of phases having different indium composition ratios.
Item 13. The group III nitride semiconductor light emitting device according to item 1.
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