JP2001077480A - Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof - Google Patents

Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof

Info

Publication number
JP2001077480A
JP2001077480A JP25115999A JP25115999A JP2001077480A JP 2001077480 A JP2001077480 A JP 2001077480A JP 25115999 A JP25115999 A JP 25115999A JP 25115999 A JP25115999 A JP 25115999A JP 2001077480 A JP2001077480 A JP 2001077480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
temperature
substrate temperature
gallium nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25115999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Hata
俊雄 幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP25115999A priority Critical patent/JP2001077480A/en
Publication of JP2001077480A publication Critical patent/JP2001077480A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gallium nitride compound semiconductor light emitting element and its manufacturing method by which the influence on a transition active layer caused from distortion can be reduce, diffusion of magnesium as a P-type impurity Mg into the active layer by means of transition to be reduced, and the light emission efficiency and reliability be improved. SOLUTION: This gallium nitride compound semiconductor light-emitting element contains indium and aluminum, and at least a pair of clad layers 4 and 8, a quantum-well structure active layer 6, and a cooling layer 5 and a heating layer 7, including a GaN thin layer between at least either of the clad layer, and the quantum-well structure active layer are laminated on a substrate.

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】本発明は、青色から紫外領域
で発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及び
その製造方法に係わり、特に、発光効率及び信頼性の優
れた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device capable of emitting light in the blue to ultraviolet region and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having excellent luminous efficiency and reliability. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11に従来の代表的な窒化物系半導体
レーザ素子を示す。この半導体レーザ素子は、サファイ
ヤ基板100上に、GaNバッファ層101、SiO2
層102、n型GaN層103、n型In0.1Ga0.9
層104、n型Al0.14Ga0. 86N/GaN・MD−S
LS(変調ドーピング超格子)層105、n型GaN層
106、In0.02Ga0.98N/In0.15Ga0.85N量子
井戸構造活性層107、p型Al0.2Ga0.8N層10
8、p型GaN層109、p型Al0.14Ga0.86N/G
aN・MD−SLS層110及びp型GaNコンタクト
層111が順次成長され、p型電極112、n型電極1
13、絶縁体膜114が形成された窒化物系半導体レー
ザ素子が作製されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows a typical conventional nitride semiconductor laser device. This semiconductor laser device includes a GaN buffer layer 101, a SiO 2
Layer 102, n-type GaN layer 103, n-type In 0.1 Ga 0.9 N
Layer 104, n-type Al 0.14 Ga 0. 86 N / GaN · MD-S
LS (modulation doping superlattice) layer 105, n-type GaN layer 106, In 0.02 Ga 0.98 N / In 0.15 Ga 0.85 N quantum well structure active layer 107, p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 10
8, p-type GaN layer 109, p-type Al 0.14 Ga 0.86 N / G
The aN · MD-SLS layer 110 and the p-type GaN contact layer 111 are sequentially grown, and the p-type electrode 112 and the n-type electrode 1
13. A nitride-based semiconductor laser device having the insulator film 114 formed thereon is manufactured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記InGaN多重量
子井戸活性層107の下方に積層されたn型AlGaN
/GaN・MD−SLS層105において、歪によりn
型AlGaN/GaN・MD−SLS層105で発生し
た転位が、InGaN多重量子井戸活性層107への貫
通転位となり、活性層107の結晶性を悪化させ、著し
く活性層の発光効率を低下させる原因となり、ひいては
発光素子の信頼性を悪くするという問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION An n-type AlGaN laminated below the InGaN multiple quantum well active layer 107
/ GaN-MD-SLS layer 105 causes n
The dislocations generated in the AlGaN / GaN MD-SLS layer 105 become threading dislocations into the InGaN multiple quantum well active layer 107, deteriorating the crystallinity of the active layer 107 and causing the active layer to have a significantly reduced luminous efficiency. In addition, there is a problem that the reliability of the light emitting element is deteriorated.

【0004】さらに、前記InGaN多重量子井戸活性
層107上のp型AlGaN/GaN・MD−SLS層
110において、歪によりp型AlGaN/GaN・M
D−SLS層110で発生した転位が、前記InGaN
多重量子井戸活性層107への転位となり、前記転位を
介して活性層107へのp型AlGaN/GaN・MD
−SLS層110及びp型GaNコンタクト層111に
含まれているP型不純物であるMgの拡散が生じ、前記
活性層の結晶性を悪化させ、著しく活性層の発光効率の
低下、及び発光素子の信頼性を悪くさせるという問題が
生じていた。
Further, in the p-type AlGaN / GaN MD-SLS layer 110 on the InGaN multiple quantum well active layer 107, the p-type AlGaN / GaN
The dislocation generated in the D-SLS layer 110 is caused by the InGaN
Dislocations are transferred to the multiple quantum well active layer 107, and p-type AlGaN / GaN MD is transferred to the active layer 107 via the dislocations.
The diffusion of Mg, which is a P-type impurity contained in the SLS layer 110 and the p-type GaN contact layer 111, deteriorates the crystallinity of the active layer, significantly lowers the luminous efficiency of the active layer, and reduces the There has been a problem of deteriorating reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子は、基板上に一対のクラッド層と
量子井戸活性層をもち、インジウムとアルミニウムを含
む窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、少な
くとも一方のクラッド層と量子井戸活性層の間に、クラ
ッド層の成長温度よりも低く、かつ量子井戸活性層の成
長温度よりも高い温度で形成された積層構造をもつこと
を特徴とする。
The gallium nitride based compound semiconductor light emitting device of the present invention has a pair of clad layers and a quantum well active layer on a substrate, and comprises a gallium nitride based compound semiconductor light emitting device containing indium and aluminum. It has a stacked structure formed between at least one cladding layer and the quantum well active layer at a temperature lower than the growth temperature of the cladding layer and higher than the growth temperature of the quantum well active layer.

【0006】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子は、前記積層構造に、GaN層を含むことを特徴と
する。
The gallium nitride based compound semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the laminated structure includes a GaN layer.

【0007】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子は、前記積層構造に、少なくとも1層のAlGaN
層と、GaN層を含むことを特徴とする。
The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that at least one layer of AlGaN
And a GaN layer.

【0008】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子は、前記積層構造は、一対のAlGaN層で挟まれ
たGaN層からなる三層構造であることを特徴とする。
The gallium nitride based compound semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the laminated structure has a three-layer structure including a GaN layer sandwiched between a pair of AlGaN layers.

【0009】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子は、前記積層構造は活性層の両側に形成されている
ことを特徴とする。
The gallium nitride based compound semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the laminated structure is formed on both sides of an active layer.

【0010】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の製造方法は、基板上にAlXGa1-XNクラッド層
を形成する工程と、クラッド層よりも低い温度で量子井
戸活性層を形成する工程を含む窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の製造方法において、少なくとも一方のク
ラッド層と量子井戸活性層の間にクラッド層よりも低い
温度で、かつ量子井戸活性層よりも高い温度で積層構造
を形成することを特徴とする。
[0010] The method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device of the present invention forms a step of forming a Al X Ga 1-X N cladding layer on a substrate, a quantum well active layer at a lower temperature than the cladding layer Forming a stacked structure between at least one of the cladding layers and the quantum well active layer at a temperature lower than the cladding layer and at a temperature higher than the quantum well active layer. It is characterized by doing.

【0011】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の製造方法は、基板上にAlXGa1-XNクラッド層
を形成する工程と、基板温度を下げて積層構造を形成す
る工程と、さらに基板温度を下げて量子井戸活性層を形
成する工程と、再び基板温度を上げて積層構造を形成す
る工程と、さらに基板温度を上げて、クラッド層を形成
する工程を含むことを特徴とする。
[0011] The method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device of the present invention includes the steps of forming a Al X Ga 1-X N cladding layer on a substrate, forming a laminated structure by lowering the substrate temperature, further The method is characterized by including a step of forming a quantum well active layer by lowering the substrate temperature, a step of forming a stacked structure by raising the substrate temperature again, and a step of forming a cladding layer by further raising the substrate temperature.

【0012】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の製造方法は、前記積層構造の形成温度は、クラッ
ド層形成温度と量子井戸活性層形成温度の間を断続的あ
るいは段階的に変化させることを特徴とする。
In the method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the formation temperature of the laminated structure is changed intermittently or stepwise between a cladding layer formation temperature and a quantum well active layer formation temperature. Features.

【0013】図3を基に課題を解決するための本発明を
説明する。InGaN系活性層より下方に位置するn型
AlGaNを含む層(ここでは、n型AlGaNクラッ
ド層4を示している)を成長後、活性層を成長するため
に、基板温度を降温しなければならない。ここで、n型
クラッド層の成長温度は1100℃、活性層の成長温度
は750℃である。本発明において活性層成長までの降
温中に、n型クラッド層で発生した転位が活性層へ伝播
することを押さえるために、n型AlGaNクラッド層
4上に、n型降温層5としてn型AlGaN層51、n
型GaN層52、n型AlGaN層53を順次積層し、
n型GaN層52は基板温度が1050℃〜850℃の
間に成長する。基板温度が1050℃〜850℃の間に
て成長することによりn型GaN層52は良好な結晶性
を保ったまま積層される。歪によりn型AlGaNクラ
ッド層4で発生した転位が、n型GaN層52にて吸収
されることにより、InGaN多重量子井戸活性層6へ
の貫通転位密度が減少する。
The present invention for solving the problem will be described with reference to FIG. After growing a layer containing n-type AlGaN located below the InGaN-based active layer (here, the n-type AlGaN cladding layer 4 is shown), the substrate temperature must be lowered in order to grow the active layer. . Here, the growth temperature of the n-type cladding layer is 1100 ° C., and the growth temperature of the active layer is 750 ° C. In the present invention, in order to suppress the dislocation generated in the n-type cladding layer from propagating to the active layer during the cooling down to the growth of the active layer, the n-type AlGaN as the n-type cooling layer 5 is formed on the n-type AlGaN cladding layer 4. Layer 51, n
Type GaN layer 52 and an n-type AlGaN layer 53 are sequentially stacked,
The n-type GaN layer 52 grows when the substrate temperature is between 1050 ° C. and 850 ° C. By growing at a substrate temperature between 1050 ° C. and 850 ° C., the n-type GaN layer 52 is laminated while maintaining good crystallinity. The dislocations generated in the n-type AlGaN cladding layer 4 due to the strain are absorbed by the n-type GaN layer 52, so that the density of threading dislocations into the InGaN multiple quantum well active layer 6 decreases.

【0014】次に、活性層成長後に基板温度を昇温しな
ければならない。前記InGaN多重量子井戸活性層を
成長後、InGaN系活性層より上方に位置するp型A
lGaNを含む層(ここでは、p型AlGaNクラッド
層8を示している)成長までの昇温中に、前記InGa
N多重量子井戸活性層6上に、本発明においてp型昇温
層7としてp型AlGaN層71、p型GaN層72、
p型AlGaN層73を順次積層し、p型GaN層72
は、基板温度が850℃〜1050℃の間に成長する。
基板温度が850℃〜1050℃の間にて成長すること
によりp型GaN層72は良好な結晶性を保つたまま積
層される。このことより、歪によりp型AlGaNクラ
ッド層8で発生した転位が、p型GaN層72にて吸収
され、前記InGaN多重量子井戸活性層6への転位密
度が減少するため、前記転位を介しての前記活性層6へ
のp型クラッド層8、p型コンタクト層9に含まれるp
型不純物であるMgの拡散が低減され、前記活性層6の
結晶性の悪化が抑えられる。
Next, after growing the active layer, the substrate temperature must be raised. After growing the InGaN multiple quantum well active layer, the p-type A
During the heating up to the growth of the layer containing lGaN (here, the p-type AlGaN cladding layer 8 is shown), the InGa
On the N multiple quantum well active layer 6, a p-type AlGaN layer 71, a p-type GaN layer 72,
A p-type AlGaN layer 73 is sequentially stacked, and a p-type GaN layer 72 is formed.
Grows at a substrate temperature of 850C to 1050C.
By growing at a substrate temperature between 850 ° C. and 1050 ° C., the p-type GaN layer 72 is stacked while maintaining good crystallinity. As a result, dislocations generated in the p-type AlGaN cladding layer 8 due to the strain are absorbed by the p-type GaN layer 72, and the dislocation density to the InGaN multiple quantum well active layer 6 is reduced. Of the p-type cladding layer 8 to the active layer 6 and the p-type
The diffusion of Mg, which is a type impurity, is reduced, and the deterioration of the crystallinity of the active layer 6 is suppressed.

【0015】このことより、発光効率の高い信頼性の優
れた窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が得られる。
Thus, a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having high luminous efficiency and excellent reliability can be obtained.

【0016】ここで、前記降温中のn型GaN層52、
昇温中のp型GaN層72の層厚は、10nmから10
0nmで、好ましくは、50nmから80nmの範囲が
よい。前記層厚は10nm以下だとAlGaN層の転位
が貫通してしまい、100nm以上だと活性層からの光
の閉じ込め効率が減少し、発光効率が減少してしまうた
め、前記層厚の範囲が好ましい。
Here, the n-type GaN layer 52 during the temperature drop is
The layer thickness of the p-type GaN layer 72 during the temperature rise is from 10 nm to 10 nm.
0 nm, preferably in the range of 50 nm to 80 nm. If the layer thickness is less than 10 nm, the dislocations of the AlGaN layer penetrate, and if it is more than 100 nm, the efficiency of confining light from the active layer is reduced and the light emission efficiency is reduced. .

【0017】ここで、n型AlGaN層51とn型Al
GaN層53のAl組成比の関係は、前記InGaN系
多重量子井戸層6のIn組成比が多いとn型AlGaN
層51のAl組成比はn型AlGaN層53のそれより
小さくてもよいが、InGaN系多重量子井戸層6のI
n組成比を少なく設定するとクラッド層4及びクラッド
層8とのエネルギーギャップの差が小さくなるためn型
AlGaN層51のAl組成比はn型AlGaN層53
より大きく設定することにより、n型AlGaN層51
は活性層に注入されたホールのバリヤー層として機能す
る。ここで、n型AlGaN層53とp型AlGaN層
71は、基板温度が750℃から950℃の範囲で成長
しているが、前記各層の層厚は薄いために、積層した層
の結晶性は特に問題とはならない。
Here, the n-type AlGaN layer 51 and the n-type AlGaN
The relationship of the Al composition ratio of the GaN layer 53 is that if the In composition ratio of the InGaN-based multiple quantum well layer 6 is large, the n-type AlGaN
The Al composition ratio of the layer 51 may be smaller than that of the n-type AlGaN layer 53,
When the n composition ratio is set to be small, the energy gap difference between the cladding layers 4 and 8 becomes small, so that the Al composition ratio of the n-type AlGaN layer 51 becomes n-type AlGaN layer 53.
By setting it larger, the n-type AlGaN layer 51
Functions as a barrier layer for holes injected into the active layer. Here, the n-type AlGaN layer 53 and the p-type AlGaN layer 71 are grown at a substrate temperature of 750 ° C. to 950 ° C. However, since the thickness of each layer is small, the crystallinity of the stacked layers is There is no particular problem.

【0018】ここで、降温層5あるいは昇温層7は、降
温あるいは昇温しながら成長してもよいし、活性層成長
温度とクラッド層成長温度の間にある一定の温度で成長
してもかまわない。また、降温層、昇温層の中でクラッ
ド層と接するAlGaN層、すなわち、n型AlGaN
層51および、p型AlGaN層73は、クラッド層と
は別の層として明確に区別しないで、クラッド層中に含
まれる場合もある。この時は、n型AlGaN層51お
よび、p型AlGaN層73の成長温度と同様になるよ
うにクラッド層中で成長温度が変化させる必要がある。
Here, the cooling layer 5 or the heating layer 7 may be grown while cooling or raising the temperature, or may be grown at a certain temperature between the growth temperature of the active layer and the growth temperature of the cladding layer. I don't care. Also, an AlGaN layer in contact with the cladding layer in the temperature-lowering layer and the temperature-raising layer, that is, n-type AlGaN
The layer 51 and the p-type AlGaN layer 73 may be included in the cladding layer without being clearly distinguished from the cladding layer. At this time, it is necessary to change the growth temperature in the cladding layer so as to be similar to the growth temperature of the n-type AlGaN layer 51 and the p-type AlGaN layer 73.

【0019】また、降温層、昇温層中で活性層と接する
層AlGaN層、すなわち、n型AlGaN層53およ
びp型AlGaN層71は、活性層のInGaN単一ま
たは多重量子井戸の井戸層のIn組成比が0.2より大
きい場合に、クラッド層4およびクラッド層8とのEg
の差が大きく取れるため、特に形成しなくてもよいの
で、省略することができる。
The AlGaN layers in contact with the active layer in the temperature-lowering layer and the temperature-raising layer, that is, the n-type AlGaN layer 53 and the p-type AlGaN layer 71 are formed of the well layer of the InGaN single or multiple quantum well of the active layer. When the In composition ratio is larger than 0.2, the Eg of the cladding layers 4 and 8
Can be omitted because it is not necessary to particularly form it.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明するが、これらに限定されるものではな
い。以下の実施の形態では、本発明の半導体レーザ素子
について述べるが、発光ダイオードについても適用でき
ることは言うまでもない。なお、以下に述べる窒化ガリ
ウム系化合物半導体とはInsAltGa1-s-tN(0≦
s、0≦t、s+t≦1)を含むものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. In the following embodiments, the semiconductor laser device of the present invention will be described, but it goes without saying that the present invention can be applied to a light emitting diode. Here, the gallium nitride-based compound semiconductor described below In s Al t Ga 1-st N (0 ≦
s, 0 ≦ t, s + t ≦ 1).

【0021】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施
形態の半導体レーザの模式断面図を示している。この半
導体レーザ素子は、サファイヤ基板1上に、GaNバッ
ファ層2、n型GaNコンタクト層3、n型AlGaN
クラッド層4、n型降温層(n型AlGaN層51、n
型GaN層52、n型AlGaN層53)5、InGa
N単一量子井戸活性層6と、p型AlGaNクラッド層
8、p型GaNコンタト層9を順に備えている。10は
p型電極、11はn型電極である。本発明の半導体レー
ザ素子は、n型降温層5つまりn型AlGaN層51、
n型GaN層52、n型AlGaN層53がn型AlG
aNクラッド層4とInGaN単一量子井戸活性層6間
に積層されていることを特徴としている。
Example 1 FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. This semiconductor laser device has a GaN buffer layer 2, an n-type GaN contact layer 3, an n-type AlGaN
Cladding layer 4, n-type cooling layer (n-type AlGaN layer 51, n-type
-Type GaN layer 52, n-type AlGaN layer 53) 5, InGa
An N-single quantum well active layer 6, a p-type AlGaN cladding layer 8, and a p-type GaN contact layer 9 are sequentially provided. 10 is a p-type electrode and 11 is an n-type electrode. The semiconductor laser device according to the present invention includes an n-type cooling layer 5, that is, an n-type AlGaN layer 51;
The n-type GaN layer 52 and the n-type AlGaN layer 53 are n-type AlG
It is characterized in that it is laminated between the aN cladding layer 4 and the InGaN single quantum well active layer 6.

【0022】次に、この半導体レーザの作製工程を図4
を基に説明する。窒化ガリウム系半導体レーザの作製に
は有機金属化合物気相成長法(以下MOCVD法)を用
い、基板としてサファイヤ基板、V族原料としてアンモ
ニアNH3、III族原料としてトリメチルガリウム
(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリ
メチルインジウム(TMIn)、p型不純物としてビス
シクロペンタディエニルマグネシウム(CP2Mg)、
n型不純物としてモノシラン(SiH4)を用い、キャ
リアガスとしてH2及びN2を用いる。
Next, the manufacturing process of this semiconductor laser is shown in FIG.
This will be described based on FIG. The gallium nitride semiconductor laser metal organic vapor phase growth method for the preparation of (hereinafter MOCVD method) using trimethyl gallium as ammonia NH 3, III group material sapphire substrate, as a group V raw material as a substrate (TMG), trimethyl aluminum ( TMA), trimethylindium (TMIn), biscyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) as a p-type impurity,
Monosilane (SiH 4 ) is used as an n-type impurity, and H 2 and N 2 are used as carrier gases.

【0023】まず、サファイヤ基板1をMOCVD装置
のサセプター上に導入する。基板温度を1200℃まで
昇温し、雰囲気H2及びN2中にて基板表面の洗浄化を行
う。次に、サファイヤ基板1上に、基板温度540℃に
てGaNバッファ層2(厚さ50nm)を積層する。基
板温度1050℃にてn型GaNコンタクト層3(厚さ
4μm)、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4(厚さ0.15μm)を積層する(図4
(a))。
First, the sapphire substrate 1 is introduced on a susceptor of the MOCVD apparatus. The substrate temperature is raised to 1200 ° C., and the surface of the substrate is cleaned in an atmosphere of H 2 and N 2 . Next, a GaN buffer layer 2 (50 nm thick) is laminated on the sapphire substrate 1 at a substrate temperature of 540 ° C. N-type GaN contact layer 3 (4 μm thickness) at a substrate temperature of 1050 ° C., n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
The N cladding layer 4 (thickness 0.15 μm) is laminated (FIG.
(A)).

【0024】次に、基板温度を1100℃から750℃
に降温させる間に、n型Al0.1Ga0.9Nクラッド層4
上にn型Al0.15Ga0.85N層51(厚さ50nm)、
n型GaN層52(厚さ80nm)、n型Al0.12Ga
0.88N層53(厚さ50nm)を積層する(図4
(b))。
Next, the substrate temperature is increased from 1100 ° C. to 750 ° C.
While the temperature is lowered to n, the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 4
An n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 51 (thickness: 50 nm) is formed thereon,
n-type GaN layer 52 (80 nm thick), n-type Al 0.12 Ga
0.88 N layer 53 (50 nm thick) is laminated (FIG. 4
(B)).

【0025】ここで、n型Al0.15Ga0.85N層51は
基板温度が1100℃〜1050℃の間、n型GaN層
52は基板温度が1050℃〜850℃の間、n型Al
0.12Ga0.88N層53は基板温度が850℃〜750℃
の間に成長するのが好ましい。
Here, the n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 51 has a substrate temperature between 1100 ° C. and 1050 ° C., the n-type GaN layer 52 has a substrate temperature between 1050 ° C. and 850 ° C.
The substrate temperature of the 0.12 Ga 0.88 N layer 53 is 850 ° C. to 750 ° C.
It is preferred to grow between.

【0026】次に、基板温度750℃にてIn0.01Ga
0.99N量子井戸活性層(厚さ3nm)6を積層する(図
4(c))。次に、基板温度を1100℃に昇温しp型
Al 0.1Ga0.9Nクラッド層8(厚さ0.15μm)、
基板温度1050℃にてp型GaNコンタクト層9(厚
さ0.3μm)を順次積層する。
Next, at a substrate temperature of 750.degree.0.01Ga
0.99An N quantum well active layer (thickness: 3 nm) 6 is laminated (FIG.
4 (c)). Next, the substrate temperature is raised to 1100 ° C. and the p-type
Al 0.1Ga0.9N cladding layer 8 (0.15 μm thickness),
At a substrate temperature of 1050 ° C., the p-type GaN contact layer 9 (thickness:
(Thickness: 0.3 μm).

【0027】次に、このウエハーをMOCVD装置から
取り出し、p型GaNコンタクト層9上にドライエッチ
ング用のレジストマスクを形成し、ドライエッチングに
よりn型GaNコンタクト層3表面を露出させる(図4
(d)12)。
Next, the wafer is taken out of the MOCVD apparatus, a resist mask for dry etching is formed on the p-type GaN contact layer 9, and the surface of the n-type GaN contact layer 3 is exposed by dry etching (FIG. 4).
(D) 12).

【0028】次に、このn型GaNコンタクト層3の露
出表面12上にn型電極11、p型GaNコンタクト層
9表面上にp型電極10を形成する。最後に幅350μ
m、長さ600μmにスクライブ等によりチップに分割
して半導体レーザ素子が作製される(図4(e))。
Next, an n-type electrode 11 is formed on the exposed surface 12 of the n-type GaN contact layer 3 and a p-type electrode 10 is formed on the surface of the p-type GaN contact layer 9. Finally 350μ width
The semiconductor laser device is divided into chips having a length of 600 μm and a length of 600 μm by scribing or the like (FIG. 4E).

【0029】ここで、図5に成長温度と積層体の関係を
示している。
FIG. 5 shows the relationship between the growth temperature and the stacked body.

【0030】基板温度1050℃にてn型GaNコンタ
クト層3、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4を積層し、基板温度1100℃から75
0℃に降温する間に前記クラッド層4上にn型降温層5
を積層する。より詳細にはn型降温層5として、基板温
度が1100℃〜1050℃の間にn型Al0.15Ga
0.85N層51、基板温度が1050℃〜850℃の間に
n型GaN層52、基板温度が850℃〜750℃の間
にn型Al0.12Ga0.88N層53が積層されている。次
に基板温度750℃にてIn0.01Ga0.99N量子井戸活
性層(厚さ3nm)6、基板温度1100℃にてp型A
0.1Ga0.9Nクラッド層8、基板温度1050℃にて
p型GaNコンタクト層9が順次積層される。
At a substrate temperature of 1050 ° C., an n-type GaN contour
Layer 3, n-type Al at a substrate temperature of 1100 ° C.0.1Ga0.9
The N clad layer 4 is laminated, and the substrate temperature is reduced from 1100 ° C. to 75
While cooling to 0 ° C., an n-type cooling layer 5 is formed on the cladding layer 4.
Are laminated. More specifically, as the n-type cooling layer 5, the substrate temperature
N-type Al between 1100 ° C and 1050 ° C0.15Ga
0.85N layer 51, when substrate temperature is between 1050 ° C and 850 ° C
n-type GaN layer 52, substrate temperature between 850 ° C. and 750 ° C.
N-type Al0.12Ga0.88The N layer 53 is laminated. Next
At a substrate temperature of 750 ° C.0.01Ga0.99N quantum well active
Layer (thickness: 3 nm) 6, p-type A at substrate temperature of 1100 ° C
l0.1Ga0.9N clad layer 8 at substrate temperature of 1050 ° C
A p-type GaN contact layer 9 is sequentially stacked.

【0031】本発明の素子構造によれば、n型AlGa
Nクラッド層4上に、n型降温層5としてn型AlGa
N層51、n型GaN層52、n型AlGaN層53が
順次積層され、n型GaN層52は基板温度が1050
℃〜850℃の間に成長する。基板温度が1050℃〜
850℃の間にて成長することによりn型GaN層52
は良好な結晶性を保つたまま積層される。歪によりn型
AlGaNクラッド層4で発生した転位が、n型GaN
層52にて吸収され、活性層への貫通転位密度が減少す
る。
According to the device structure of the present invention, n-type AlGa
On the N cladding layer 4, an n-type AlGa
An N layer 51, an n-type GaN layer 52, and an n-type AlGaN layer 53 are sequentially stacked, and the n-type GaN layer 52 has a substrate temperature of 1050.
It grows between 850C and 850C. Substrate temperature 1050 ° C ~
The n-type GaN layer 52 is grown at a temperature between 850 ° C.
Are laminated while maintaining good crystallinity. The dislocation generated in the n-type AlGaN cladding layer 4 due to the strain is n-type GaN
Absorbed in the layer 52, the density of threading dislocations into the active layer decreases.

【0032】InGaN系多重量子井戸層6のIn組成
比が小さく設定されるとクラッド層4及びクラッド層8
とのエネルギーギャップの差が小さくなるためn型Al
GaN層51のAl組成比はn型AlGaN層53より
大きく設定することにより、n型AlGaN層51は活
性層に注入されたホールのバリヤー層としての機能も持
ち合わせている。前記現象よりn型AlGaN層51は
多重または単一のInGaN量子構造活性層6のIn組
成比が0.2以下の範囲のときに特に効果がある。この
ため、発光効率及び信頼性の優れた紫外領域での発光素
子が可能となる。
When the In composition ratio of the InGaN multiple quantum well layer 6 is set to be small, the cladding layers 4 and 8
N-type Al
By setting the Al composition ratio of the GaN layer 51 to be higher than that of the n-type AlGaN layer 53, the n-type AlGaN layer 51 also has a function as a barrier layer for holes injected into the active layer. From the above phenomenon, the n-type AlGaN layer 51 is particularly effective when the In composition ratio of the multiple or single InGaN quantum structure active layer 6 is in the range of 0.2 or less. For this reason, a light emitting element in the ultraviolet region with excellent luminous efficiency and reliability can be provided.

【0033】本実施例で作製した窒化物系半導体レーザ
は雰囲気温度60℃、光出力3mWにて2000時間の
長期寿命が達成でき、信頼性が向上した。
The nitride-based semiconductor laser manufactured in this embodiment has a long life of 2000 hours at an ambient temperature of 60 ° C. and an optical output of 3 mW, and has improved reliability.

【0034】また、本発明の半導体発光素子の製造方法
は、半導体基板上に少なくともクラッド層を積層する工
程、基板温度を降温中に前記降温層を積層する工程、単
一又は多重量子井戸活性層を積層する工程、を包含する
こと、そのことより上記目的が達成される。
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention may further comprise a step of laminating at least a clad layer on a semiconductor substrate, a step of laminating the temperature-lowering layer while lowering the substrate temperature, a single or multiple quantum well active layer. And the above object is achieved.

【0035】(実施の形態2)図2は、本発明の第2の
実施形態の半導体レーザの模式断面図を示している。こ
の半導体レーザ素子は、サファイヤ基板1上に、GaN
バッフア層2、n型GaNコンタクト層3、n型AlG
aNクラッド層4、InGaN単一量子井戸活性層6
と、p型昇温層(p型AlGaN層71、p型GaN層
72、p型AlGaN層73)7、p型AlGaNクラ
ッド層8、p型GaNコンタクト層9を順に備えてい
る。10はp型電極、11はn型電極である。本発明の
半導体レーザ素子は、p型昇温層(P型AlGaN層7
1、p型GaN層72、p型AlGaN層73)7がp
型AlGaNクラッド層8とInGaN単一量子井戸活
性層6間に積層されていることを特徴としている。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. This semiconductor laser device has a GaN substrate on a sapphire substrate 1.
Buffer layer 2, n-type GaN contact layer 3, n-type AlG
aN cladding layer 4, InGaN single quantum well active layer 6
And a p-type temperature raising layer (p-type AlGaN layer 71, p-type GaN layer 72, p-type AlGaN layer 73) 7, a p-type AlGaN cladding layer 8, and a p-type GaN contact layer 9 in this order. 10 is a p-type electrode and 11 is an n-type electrode. According to the semiconductor laser device of the present invention, the p-type heating layer (P-type AlGaN layer 7)
1, p-type GaN layer 72, p-type AlGaN layer 73) 7
It is characterized in that it is stacked between the AlGaN cladding layer 8 and the InGaN single quantum well active layer 6.

【0036】次に、この半導体レーザの作製工程を図6
を基に説明する。
Next, the manufacturing process of this semiconductor laser is shown in FIG.
This will be described based on FIG.

【0037】窒化ガリウム系半導体レーザの作製にはM
OCVD法を用い、サファイヤ基板、V族原料、III
族原料、p型不純物、n型不純物、キャリアガスは実施
の形態1と同様にした。
For manufacturing a gallium nitride based semiconductor laser, M
Sapphire substrate, group V raw material, III using OCVD method
The group material, p-type impurity, n-type impurity and carrier gas were the same as in the first embodiment.

【0038】まず、サファイヤ基板1をMOCVD装置
のサセプター上に導入する。基板温度を1200℃まで
昇温し、雰囲気H2及びN2中にて基板表面の洗浄化を行
う。次に、サファイヤ基板1上に、基板温度550℃に
てGaNバッファ層2(厚さ50nm)を積層する。基
板温度1050℃にてn型GaNコンタクト層3(厚さ
4μm)、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4(厚さ0.1μm)を積層する(図6
(a))。
First, the sapphire substrate 1 is introduced onto a susceptor of the MOCVD apparatus. The substrate temperature is raised to 1200 ° C., and the surface of the substrate is cleaned in an atmosphere of H 2 and N 2 . Next, a GaN buffer layer 2 (thickness: 50 nm) is laminated on the sapphire substrate 1 at a substrate temperature of 550 ° C. N-type GaN contact layer 3 (4 μm thickness) at a substrate temperature of 1050 ° C., n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N clad layer 4 (0.1 μm thick) is laminated (FIG. 6).
(A)).

【0039】次に、基板温度770℃にてIn0.3Ga
0.7N量子井戸活性層(厚さ3nm)6を積層する。次
に、基板温度を770℃から1100℃に昇温させる間
にIn 0.3Ga0.7N量子井戸活性層(厚さ3nm)6上
にp型Al0.05Ga0.95N層71(厚さ20nm)、p
型GaN層72(厚さ50nm)、p型Al0.12Ga0.
88N層73(厚さ30nm)を積層する。
Next, at a substrate temperature of 770 ° C., In0.3Ga
0.7An N quantum well active layer (thickness: 3 nm) 6 is laminated. Next
Meanwhile, while raising the substrate temperature from 770 ° C. to 1100 ° C.
In 0.3Ga0.7On the N quantum well active layer (thickness: 3 nm) 6
P-type Al0.05Ga0.95N layer 71 (20 nm thick), p
GaN layer 72 (50 nm thick), p-type Al0.12Ga0.
88An N layer 73 (thickness: 30 nm) is laminated.

【0040】ここで、p型Al0.05Ga0.95N層71は
基板温度が770℃〜950℃の間、p型GaN層72
は基板温度が950℃〜1050℃の間、p型Al0.12
Ga 0.88N層73は基板温度が1050℃〜1100℃
の間に成長するのが好ましい(図6(b))。
Here, p-type Al0.05Ga0.95N layer 71
When the substrate temperature is between 770 ° C. and 950 ° C., the p-type GaN layer 72
Is a substrate temperature between 950 ° C. and 1050 ° C., p-type Al0.12
Ga 0.88The substrate temperature of the N layer 73 is 1050 ° C. to 1100 ° C.
It is preferable that the growth be carried out during this period (FIG. 6B).

【0041】次に、基板温度を1100℃にてp型Al
0.1Ga0.9Nクラッド層8(厚さ0.1μm)、基板温
度1050℃にてp型GaNコンタクト層9(厚さ0.
3μm)を順次積層する(図6(c))。
Next, at a substrate temperature of 1100.degree.
0.1 Ga 0.9 N clad layer 8 (0.1 μm thick), p-type GaN contact layer 9 (0.1 mm thick) at a substrate temperature of 1050 ° C.
3 μm) are sequentially laminated (FIG. 6C).

【0042】次に、このウエハーをMOCVD装置から
取り出し、p型GaNコンタクト層9上にドライエッチ
ング用マスクとしてレジストマスクを形成し、ドライエ
ッチングによりn型GaNコンタクト層3表面を露出さ
せる(図6(d)12)。
Next, the wafer is taken out of the MOCVD apparatus, a resist mask is formed as a dry etching mask on the p-type GaN contact layer 9, and the surface of the n-type GaN contact layer 3 is exposed by dry etching (FIG. 6 ( d) 12).

【0043】次に、このn型GaNコンタクト層3露出
表面上にn型電極11、p型GaNコンタクト層9表面
上にp型電極10を形成する。
Next, an n-type electrode 11 is formed on the exposed surface of the n-type GaN contact layer 3, and a p-type electrode 10 is formed on the surface of the p-type GaN contact layer 9.

【0044】最後に幅350μm、長さ600μmにス
クライブ等によりチップに分割すると半導体レーザ素子
が作製される(図6(e))。
Finally, a semiconductor laser device is manufactured by dividing into chips of 350 μm in width and 600 μm in length by scribing or the like (FIG. 6E).

【0045】ここで、図7に成長温度と積層体の関係を
示している。基板温度1050℃にてn型GaNコンタ
クト層3、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4を積層し、次に基板温度770℃にてI
0.3Ga0.7N量子井戸活性層(厚さ3nm)6を積層
し、前記量子井戸活性層6上に基板温度770℃から1
100℃に昇温する間にp型昇温層7を積層する。より
詳細にはp型昇温層7として基板温度が770℃〜95
0℃の間にp型Al0.05Ga0.95N層71、基板温度が
950℃〜1050℃の間にp型GaN層72、基板温
度が1050℃〜1100℃の間にp型Al0.12Ga
0.88N層73が積層されている。
FIG. 7 shows the relationship between the growth temperature and the laminated body. N-type GaN contact layer 3 at a substrate temperature of 1050 ° C., n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N clad layer 4 is laminated, and then the substrate is heated at a substrate temperature of 770 ° C.
An n 0.3 Ga 0.7 N quantum well active layer (thickness: 3 nm) 6 is laminated, and a substrate temperature of 770 ° C.
While the temperature is raised to 100 ° C., the p-type temperature raising layer 7 is laminated. More specifically, the substrate temperature is 770 ° C. to 95
The p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 71 during 0 ° C., the p-type GaN layer 72 between 950 ° C. and 1050 ° C., and the p-type Al 0.12 Ga between 1050 ° C. and 1100 ° C.
0.88 N layer 73 is laminated.

【0046】次に、基板温度1100℃にてp型Al
0.1Ga0.9Nクラッド層8、基板温度1050℃にてp
型GaNコンタクト層9が順次積層される。
Next, at a substrate temperature of 1100.degree.
0.1 Ga 0.9 N clad layer 8, p at substrate temperature 1050 ° C
Type GaN contact layers 9 are sequentially stacked.

【0047】本発明の素子構造によれば、前記InGa
N多重量子井戸活性層6上に、p型昇温層7としてp型
AlGaN層71、p型GaN層72、p型AlGaN
層73を順次積層し、p型GaN層72は、基板温度が
950℃〜1050℃の間に成長する。基板温度が95
0℃〜1050℃の間にて成長することによりp型Ga
N層72は良好な結晶性を保つたまま積層される。歪に
よりp型AlGaNクラッド層8で発生した転位が、p
型GaN層72にて吸収され、前記InGaN多重量子
井戸活性層6への貫通転位密度が減少するため、前記貫
通転位を介してのp型不純物であるMgの拡散が低減さ
れ、前記活性層の結晶性の悪化を抑えられる。このた
め、発光効率及び信頼性の優れた発光素子が可能とな
る。
According to the device structure of the present invention, the InGa
On the N multiple quantum well active layer 6, a p-type AlGaN layer 71, a p-type GaN layer 72, a p-type AlGaN
The layers 73 are sequentially stacked, and the p-type GaN layer 72 grows at a substrate temperature of 950 ° C. to 1050 ° C. Substrate temperature is 95
By growing between 0 ° C. and 1050 ° C., p-type Ga
The N layer 72 is laminated while maintaining good crystallinity. The dislocation generated in the p-type AlGaN cladding layer 8 due to the strain is p
Is absorbed by the p-type GaN layer 72 and the threading dislocation density into the InGaN multiple quantum well active layer 6 is reduced. Therefore, the diffusion of Mg, which is a p-type impurity, through the threading dislocation is reduced. Deterioration of crystallinity can be suppressed. Therefore, a light-emitting element having excellent luminous efficiency and reliability can be obtained.

【0048】本実施例で作成した半導体レーザは雰囲気
温度60℃、光出力3mWにて3000時間の長期寿命
が達成でき、信頼性が向上した。
The semiconductor laser fabricated in this embodiment has a long life of 3000 hours at an ambient temperature of 60 ° C. and an optical output of 3 mW, and has improved reliability.

【0049】また、本発明の半導体発光素子の製造方法
は、半導体基板上に少なくともクラッド層を積層する工
程、単一又は多重量子井戸活性層を積層する工程、基板
温度を昇温中に前記昇温層を積層する工程、を包含する
こと、そのことより上記目的が達成される。
Further, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention includes a step of laminating at least a clad layer on a semiconductor substrate, a step of laminating a single or multiple quantum well active layer, and the step of increasing the substrate temperature while increasing the temperature. The above object is achieved by including a step of laminating a thermal layer.

【0050】(実施の形態3)図3は、本発明の第3の
実施形態の半導体レーザの模式断面図を示している。こ
の半導体レーザ素子は、サファイヤ基板1上に、GaN
バッファ層2、n型GaNコンタクト層3、n型AlG
aNクラッド層4、n型降温層(n型AlGaN層5
1、n型GaN層52、n型AlGaN層53)5、I
nGaN多重量子井戸活性層6と、p型昇温層(p型A
lGaN層71、p型GaN層72、p型AlGaN層
73)7、p型AlGaNクラッド層8、p型GaNコ
ンタクト層9を順に備えている。10はP型電極、11
はN型電極である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. This semiconductor laser device has a GaN substrate on a sapphire substrate 1.
Buffer layer 2, n-type GaN contact layer 3, n-type AlG
aN cladding layer 4, n-type cooling layer (n-type AlGaN layer 5)
1, n-type GaN layer 52, n-type AlGaN layer 53) 5, I
An nGaN multiple quantum well active layer 6 and a p-type temperature raising layer (p-type A
An lGaN layer 71, a p-type GaN layer 72, a p-type AlGaN layer 73) 7, a p-type AlGaN cladding layer 8, and a p-type GaN contact layer 9 are sequentially provided. 10 is a P-type electrode, 11
Is an N-type electrode.

【0051】本発明の半導体レーザ素子は、n型降温層
5つまりn型AlGaN層51、n型GaN層52、n
型AlGaN層53がn型AlGaNクラッド層4とI
nGaN多重量子井戸活性層6間及びp型昇温層(p型
AlGaN層71、p型GaN層72、p型AlGaN
層73)7がp型AlGaNクラッド層8とInGaN
多重量子井戸活性層6間に積層されていることを特徴と
している。
The semiconductor laser device of the present invention comprises an n-type cooling layer 5, ie, an n-type AlGaN layer 51, an n-type GaN layer 52,
Type AlGaN layer 53 is formed of n-type AlGaN cladding layer 4 and
Between the nGaN multiple quantum well active layers 6 and the p-type temperature raising layer (p-type AlGaN layer 71, p-type GaN layer 72, p-type AlGaN
The layers 73) and 7 are composed of the p-type AlGaN cladding layer 8 and the InGaN
It is characterized in that it is stacked between the multiple quantum well active layers 6.

【0052】次に、この半導体レーザの作製工程を図8
を基に説明する。窒化ガリウム系半導体レーザの作製に
はMOCVD法を用い、サファイヤ基板、V族原料、I
II族原料、p型不純物、N型不純物、キャリヤガスは
実施の形態1と同様にした。
Next, the manufacturing process of this semiconductor laser is shown in FIG.
This will be described based on FIG. The MOCVD method was used to fabricate a gallium nitride based semiconductor laser, and a sapphire substrate, a group V material,
Group II raw materials, p-type impurities, N-type impurities, and carrier gas were the same as in the first embodiment.

【0053】まず、サファイヤ基板1をMOCVD装置
のサセプター上に導入する。基板温度を1200℃まで
昇温し、雰囲気H2及びN2中にて基板表面の洗浄化を行
う。次に、サファイヤ基板1上に、基板温度540℃に
てGaNバッファ層2(厚さ50nm)を積層する。基
板温度1050℃にてn型GaNコンタクト層3(厚さ
4μm)、基板温度1100℃にてN型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4(厚さ0.15μm)を積層する(図8
(a))。
First, the sapphire substrate 1 is introduced on a susceptor of the MOCVD apparatus. The substrate temperature is raised to 1200 ° C., and the surface of the substrate is cleaned in an atmosphere of H 2 and N 2 . Next, a GaN buffer layer 2 (50 nm thick) is laminated on the sapphire substrate 1 at a substrate temperature of 540 ° C. N-type GaN contact layer 3 (4 μm thick) at a substrate temperature of 1050 ° C., N-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N clad layer 4 (0.15 μm thick) is laminated (FIG. 8).
(A)).

【0054】次に、n型Al0.1Ga0.9Nクラッド層4
上に基板温度を1100℃から750℃に降温させる間
にn型Al0.15Ga0.85N層51(厚さ50nm)、n
型GaN層52(厚さ80nm)、n型Al0.12Ga
0.88N層53(厚さ50nm)を積層する(図8
(b))。
Next, the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4
While the substrate temperature is lowered from 1100 ° C. to 750 ° C., an n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 51 (thickness: 50 nm)
-Type GaN layer 52 (80 nm thick), n-type Al 0.12 Ga
0.88 N layer 53 (thickness: 50 nm) is laminated (FIG. 8)
(B)).

【0055】ここで、n型Al0.15Ga0.85N層51は
基板温度が1100℃〜1050℃の間、n型GaN層
52は基板温度が1050℃〜850℃の間、n型Al
0.12Ga0.88N層53は基板温度が850℃〜750℃
の間に成長するのが好ましい。
Here, the n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 51 has a substrate temperature between 1100 ° C. and 1050 ° C., the n-type GaN layer 52 has a substrate temperature between 1050 ° C. and 850 ° C.
The substrate temperature of the 0.12 Ga 0.88 N layer 53 is 850 ° C. to 750 ° C.
It is preferred to grow between.

【0056】ここで、n型Al0.15Ga0.85N層51は
基板温度が1100℃〜1030℃の間、n型GaN層
52は基板温度が1030℃〜950℃の間、n型Al
0.12Ga0.88N層53は基板温度が950℃〜790℃
の間に成長するのが好ましい。次に、基板温度790℃
にてIn0.15Ga0.85N量子井戸層(厚さ4nm)を3
層、In0.02Ga0.98N障壁層(厚さ8nm)を2層か
ら成る量子構造活性層6を積層する。
Here, the n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 51 has a substrate temperature between 1100 ° C. and 1030 ° C., the n-type GaN layer 52 has a substrate temperature between 1030 ° C. and 950 ° C.
The substrate temperature of the 0.12 Ga 0.88 N layer 53 is 950 ° C. to 790 ° C.
It is preferred to grow between. Next, a substrate temperature of 790 ° C.
The In 0.15 Ga 0.85 N quantum well layer (thickness 4 nm) was
A quantum structure active layer 6 composed of two layers, an In 0.02 Ga 0.98 N barrier layer (8 nm thick), is laminated.

【0057】次に、In0.3Ga0.7N量子井戸活性層
(厚さ3nm)6上に基板温度を770℃から1100
℃に昇温させる間にp型Al0.05Ga0.95N層71(厚
さ20nm)、p型GaN層72(厚さ50nm)、p
型Al0.12Ga0.88N層73(厚さ30nm)を積層す
る。
Next, the substrate temperature was raised from 770 ° C. to 1100 on the In 0.3 Ga 0.7 N quantum well active layer (thickness: 3 nm).
While raising the temperature to ° C., the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 71 (thickness 20 nm), the p-type GaN layer 72 (thickness 50 nm),
A type Al 0.12 Ga 0.88 N layer 73 (thickness: 30 nm) is laminated.

【0058】ここで、p型Al0.05Ga0.95N層71は
基板温度が770℃〜950℃の間、p型GaN層72
は基板温度が950℃〜1050℃の間、p型Al0.12
Ga 0.88N層73は基板温度が1050℃〜1100℃
の間に成長するのが好ましい(図8(c))。
Here, p-type Al0.05Ga0.95N layer 71
When the substrate temperature is between 770 ° C. and 950 ° C., the p-type GaN layer 72
Is a substrate temperature between 950 ° C. and 1050 ° C., p-type Al0.12
Ga 0.88The substrate temperature of the N layer 73 is 1050 ° C. to 1100 ° C.
It is preferable to grow during (FIG. 8C).

【0059】次に、基板温度を1100℃にてp型Al
0.1Ga0.9Nクラッド層8(厚さ0.1μm)、基板温
度1050℃にてp型GaNコンタクト層9(厚さ0.
3μm)を順次積層する。
Next, at a substrate temperature of 1100 ° C., the p-type Al
0.1 Ga 0.9 N clad layer 8 (0.1 μm thick), p-type GaN contact layer 9 (0.1 mm thick) at a substrate temperature of 1050 ° C.
3 μm).

【0060】次に、基板温度を1100℃にてp型Al
0.1Ga0.9Nクラッド層8(厚さ0.1μm)、基板温
度1030℃にてp型GaNコンタクト層9(厚さ0.
3μm)を順次積層する。
Next, at a substrate temperature of 1100 ° C., the p-type Al
0.1 Ga 0.9 N clad layer 8 (0.1 μm thick), p-type GaN contact layer 9 (0.1 mm thick) at a substrate temperature of 1030 ° C.
3 μm).

【0061】次に、このウエハーをMOCVD装置から
取り出し、p型GaNコンタクト層9上にドライエッチ
ング用マスクとしてレジストマスクを形成し、ドライエ
ッチングによりn型GaNコンタクト層3表面を露出さ
せる(図8(d)12)。
Next, the wafer is taken out of the MOCVD apparatus, a resist mask is formed as a dry etching mask on the p-type GaN contact layer 9, and the surface of the n-type GaN contact layer 3 is exposed by dry etching (FIG. 8 ( d) 12).

【0062】次に、このn型GaNコンタクト層3露出
表面上にn型電極11、p型GaNコンタクト層9表面
上にp型電極10を形成する。最後に幅350μm、長
さ600μmにスクライブ等によりチップに分割すると
半導体レーザ素子が作製される(図8(e))。
Next, an n-type electrode 11 is formed on the exposed surface of the n-type GaN contact layer 3, and a p-type electrode 10 is formed on the surface of the p-type GaN contact layer 9. Finally, a semiconductor laser device is manufactured by dividing into chips of 350 μm in width and 600 μm in length by scribing or the like (FIG. 8E).

【0063】ここで、図9に成長温度と積層体の関係を
示している。
Here, FIG. 9 shows the relationship between the growth temperature and the stacked body.

【0064】基板温度1030℃にてn型GaNコンタ
クト層3、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4を積層し、前記クラッド層4上に基板温
度1100℃から790℃に降温する間にn型降温層5
を積層する。より詳細にはn型降温層5として基板温度
が1100℃〜1030℃の間にn型Al0.15Ga0. 85
N層51、基板温度が1030℃〜850℃の間にn型
GaN層52、基板温度が950℃〜790℃の間にn
型Al0.12Ga0.88N層53が積層されている。次に基
板温度790℃にて多重量子井戸活性層6、次に基板温
度790℃にて多重量子井戸活性層6を積層し、前記多
重量子井戸活性層6上に基板温度790℃から1100
℃に昇温する間にp型昇温層7を積層する。より詳細に
はp型昇温層7として基板温度が790℃〜950℃の
間にp型Al0.05Ga0.95N層71、基板温度が950
℃〜1050℃の間にp型GaN層72、基板温度が1
050℃〜1100℃の間にp型Al0.12Ga0.88N層
73が積層されている。基板温度1100℃にてp型A
0.1Ga0.9Nクラッド層8、基板温度1030℃にて
p型GaNコンタクト層9が順次積層される。
An n-type GaN contact layer 3 at a substrate temperature of 1030 ° C. and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N-type cooling layer 5 is stacked on the cladding layer 4 while the substrate temperature is lowered from 1100 ° C. to 790 ° C.
Are laminated. N-type Al 0.15 Ga 0. 85 while the substrate temperature is 1100 ℃ ~1030 ℃ as n-type cooling layer 5 is more
N layer 51, n-type GaN layer 52 at a substrate temperature of 1030 ° C. to 850 ° C., n at a substrate temperature of 950 ° C. to 790 ° C.
A type Al 0.12 Ga 0.88 N layer 53 is laminated. Next, a multiple quantum well active layer 6 is laminated at a substrate temperature of 790 ° C., and then a multiple quantum well active layer 6 is laminated at a substrate temperature of 790 ° C.
While the temperature is raised to ° C., a p-type temperature raising layer 7 is laminated. More specifically, the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 71 is used as the p-type temperature raising layer 7 when the substrate temperature is between 790 ° C. and 950 ° C., and the substrate temperature is 950.
The p-type GaN layer 72 has a substrate temperature of 1 ° C. to 1050 ° C.
The p-type Al 0.12 Ga 0.88 N layer 73 is laminated between 050 ° C. and 1100 ° C. P-type A at 1100 ° C substrate temperature
A l 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 8 and a p-type GaN contact layer 9 are sequentially laminated at a substrate temperature of 1030 ° C.

【0065】本発明の素子構造によれば、n型AlGa
Nクラッド層4上に、n型降温層5としてn型AlGa
N層51、n型GaN層52、n型AlGaN層53を
順次配置し、n型GaN層52は基板温度が1030℃
〜950℃の間に成長する。基板温度が1030℃〜9
50℃の間にて成長することによりn型GaN層52は
良好な結晶性を保つたまま積層される。歪によりn型A
lGaNクラッド層4で発生した転位が、n型GaN層
52にて吸収され、InGaN多重量子井戸活性層6へ
の貫通転位密度が減少する。
According to the device structure of the present invention, n-type AlGa
On the N cladding layer 4, an n-type AlGa
An N layer 51, an n-type GaN layer 52, and an n-type AlGaN layer 53 are sequentially arranged, and the n-type GaN layer 52 has a substrate temperature of 1030 ° C.
Grow between 9950 ° C. Substrate temperature 1030 ° C-9
By growing at 50 ° C., the n-type GaN layer 52 is stacked while maintaining good crystallinity. N-type A due to strain
Dislocations generated in the lGaN cladding layer 4 are absorbed by the n-type GaN layer 52, and the density of threading dislocations into the InGaN multiple quantum well active layer 6 decreases.

【0066】さらに、前記InGaN多重量子井戸活性
層6上に、p型昇温層7としてp型AlGaN層71、
p型GaN層72、p型AlGaN層73を順次配置
し、p型GaN層72は、基板温度が1030℃〜95
0℃の間に成長する。基板温度が1030℃〜950℃
の間にて成長することによりp型GaN層72は良好な
結晶性を保つたまま積層される。歪によりp型AlGa
Nクラッド層8で発生した転位が、p型GaN層72に
て吸収され、前記InGaN多重量子井戸活性層6への
貫通転位密度が減少するため、前記貫通転位を介しての
p型不純物であるMgの拡散が低減され、前記活性層の
結晶性の悪化を抑えられる。
Further, on the InGaN multiple quantum well active layer 6, a p-type AlGaN layer 71 as a p-type temperature raising layer 7,
A p-type GaN layer 72 and a p-type AlGaN layer 73 are sequentially arranged, and the p-type GaN layer 72 has a substrate temperature of 1030 ° C. to 95 ° C.
Grow during 0 ° C. Substrate temperature is 1030 ℃ ~ 950 ℃
The p-type GaN layer 72 is stacked while maintaining good crystallinity. P-type AlGa
Dislocations generated in the N cladding layer 8 are absorbed by the p-type GaN layer 72, and the density of threading dislocations into the InGaN multiple quantum well active layer 6 is reduced. Therefore, the dislocations are p-type impurities via the threading dislocations. Mg diffusion is reduced, and deterioration of the crystallinity of the active layer can be suppressed.

【0067】このため、実施の形態1及び2の半導体レ
ーザよりもさらに発光効率及び信頼性の優れた発光素子
が可能となる。
For this reason, a light emitting device having more excellent luminous efficiency and reliability than the semiconductor lasers of the first and second embodiments can be realized.

【0068】また、本発明の半導体発光素子の製造方法
は、半導体基板上に少なくともクラッド層を積層する工
程、基板温度を降温中に前記降温層を積層する工程、単
一又は多重量子井戸活性層を積層する工程、基板温度を
昇温中に前記昇温層を積層する工程、を包含すること、
そのことより上記目的が達成される。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to the present invention includes a step of laminating at least a clad layer on a semiconductor substrate, a step of laminating the temperature-lowering layer while lowering the substrate temperature, a single or multiple quantum well active layer. Laminating, the step of laminating the heating layer while raising the substrate temperature,
This achieves the above object.

【0069】(実施の形態4)図10は、本発明の第1
の実施形態の半導体レーザの模式断面図を示している。
この半導体レーザ素子は、サファイヤ基板1上に、Ga
Nバッフア層2、n型GaNコンタクト層3、n型Al
GaNクラッド層4、n型降温層(n型AlGaN層5
1、n型GaN層52)5、InGaN単一量子井戸活
性層6と、p型AlGaNクラッド層8、p型GaNコ
ンタト層9を順に備えている。10はp型電極、11は
n型電極である。本発明の半導体レーザ素子は、n型降
温層5つまりn型AlGaN層51、n型GaN層52
がn型AlGaNクラッド層4とInGaN単一量子井
戸活性層6間に積層されていることを特徴としている。
(Embodiment 4) FIG. 10 shows a first embodiment of the present invention.
1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to an embodiment.
This semiconductor laser device has a sapphire substrate 1 on which Ga
N buffer layer 2, n-type GaN contact layer 3, n-type Al
GaN cladding layer 4, n-type cooling layer (n-type AlGaN layer 5)
1, an n-type GaN layer 52), an InGaN single quantum well active layer 6, a p-type AlGaN cladding layer 8, and a p-type GaN contact layer 9 in this order. 10 is a p-type electrode and 11 is an n-type electrode. According to the semiconductor laser device of the present invention, the n-type cooling layer 5, that is, the n-type AlGaN layer 51 and the n-type GaN layer 52
Are stacked between the n-type AlGaN cladding layer 4 and the InGaN single quantum well active layer 6.

【0070】次に、この半導体レーザの作製工程を説明
する。窒化ガリウム系半導体レーザの作製にはMOCV
D法を用い、基板としてサファイヤ基板、V族原料とし
てアンモニアNH3、III族原料としてTMG、TM
A、TMIn、p型不純物としてCP2Mg、n型不純
物としてSiH4を用い、キャリアガスとしてH2及びN
2を用いる。
Next, the manufacturing process of this semiconductor laser will be described. MOCV for fabrication of gallium nitride based semiconductor laser
Using method D, a sapphire substrate was used as a substrate, ammonia NH 3 was used as a group V material, and TMG and TM were used as a group III material.
A, TMIn, CP 2 Mg as a p-type impurity, SiH 4 as an n-type impurity, and H 2 and N as carrier gases.
Use 2 .

【0071】まず、サファイヤ基板1をMOCVD装置
のサセプター上に導入する。基板温度を1200℃まで
昇温し、雰囲気H2及びN2中にて基板表面の洗浄化を行
う。次に、サファイヤ基板1上に、基板温度540℃に
てGaNバッファ層2(厚さ50nm)を積層する。基
板温度1050℃にてn型GaNコンタクト層3(厚さ
4μm)、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4(厚さ0.15μm)を積層する。
First, the sapphire substrate 1 is introduced on the susceptor of the MOCVD apparatus. The substrate temperature is raised to 1200 ° C., and the surface of the substrate is cleaned in an atmosphere of H 2 and N 2 . Next, a GaN buffer layer 2 (50 nm thick) is laminated on the sapphire substrate 1 at a substrate temperature of 540 ° C. N-type GaN contact layer 3 (4 μm thickness) at a substrate temperature of 1050 ° C., n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N clad layer 4 (0.15 μm thick) is laminated.

【0072】次に、N型Al0.1Ga0.9Nクラッド層4
上に基板温度を1100℃から750℃に降温させる間
にn型Al0.30Ga0.70N層51(厚さ50nm)、n
型GaN層52(厚さ80nm)を積層する。
Next, the N-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 4
While the substrate temperature is lowered from 1100 ° C. to 750 ° C., an n-type Al 0.30 Ga 0.70 N layer 51 (thickness: 50 nm), n
A GaN layer 52 (80 nm thick) is laminated.

【0073】ここで、n型Al0.30Ga0.70N層51は
基板温度が1100℃〜1050℃の間、n型GaN層
52は基板温度が1050℃〜750℃の間に成長する
のが好ましい。
Here, it is preferable that the n-type Al 0.30 Ga 0.70 N layer 51 grows at a substrate temperature of 1100 ° C. to 1050 ° C., and the n-type GaN layer 52 grows at a substrate temperature of 1050 ° C. to 750 ° C.

【0074】次に、基板温度750℃にてIn0.3Ga
0.7N量子井戸活性層(厚さ3nm)6を積層する。
Next, at a substrate temperature of 750 ° C., In 0.3 Ga
A 0.7 N quantum well active layer (thickness: 3 nm) 6 is laminated.

【0075】次に、基板温度を1100℃に昇温しp型
Al0.1Ga0.9Nクラッド層8(厚さ0.15μm)、
基板温度1050℃にてp型GaNコンタクト層9(厚
さ0.3μm)を順次積層する。
Next, the substrate temperature was raised to 1100 ° C., and the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 8 (thickness 0.15 μm) was formed.
At a substrate temperature of 1050 ° C., a p-type GaN contact layer 9 (thickness: 0.3 μm) is sequentially laminated.

【0076】次に、このウエハーをMOCVD装置から
取り出し、p型GaNコンタクト層9上にドライエッチ
ング用マスクとしてレジストマスクを形成し、ドライエ
ッチングによりn型GaNコンタクト層3表面を露出さ
せる。
Next, the wafer is taken out of the MOCVD apparatus, a resist mask is formed on the p-type GaN contact layer 9 as a dry etching mask, and the surface of the n-type GaN contact layer 3 is exposed by dry etching.

【0077】次に、このn型GaNコンタクト層3の露
出表面上にn型電極11、p型GaNコンタクト層9表
面上にp型電極10を形成する。最後に幅350μm、
長さ600μmにスクライブ等によりチップに分割する
と半導体レーザ素子が作製される。
Next, an n-type electrode 11 is formed on the exposed surface of the n-type GaN contact layer 3 and a p-type electrode 10 is formed on the surface of the p-type GaN contact layer 9. Finally, 350 μm in width,
When the chip is divided into chips with a length of 600 μm by scribing or the like, a semiconductor laser device is manufactured.

【0078】ここで、成長温度と積層体の関係を説明す
る。
Here, the relationship between the growth temperature and the stacked body will be described.

【0079】基板温度1050℃にてn型GaNコンタ
クト層3、基板温度1100℃にてn型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層4を積層し、前記クラッド層4上に基板温
度1100℃から750℃に降温する間にn型降温層5
を積層する。より詳細にはn型降温層5として基板温度
が1100℃〜1050℃の間にn型Al0.30Ga0. 70
N層51、基板温度が1050℃〜750℃の間にn型
GaN層52が積層されている。次に基板温度750℃
にてIn0.3Ga0.7N量子井戸活性層(厚さ3nm)
6、基板温度1100℃にてp型Al0.1Ga0.9Nクラ
ッド層8、基板温度1050℃にてp型GaNコンタク
ト層9が順次積層される。
An n-type GaN contact layer 3 at a substrate temperature of 1050 ° C. and an n-type Al 0.1 Ga 0.9 at a substrate temperature of 1100 ° C.
An N-type cooling layer 5 is stacked on the cladding layer 4 while the substrate temperature is lowered from 1100 ° C. to 750 ° C.
Are laminated. N-type Al 0.30 Ga 0. 70 while the substrate temperature is 1100 ° C. to 1050 ° C. as n-type cooling layer 5 is more
An N layer 51 and an n-type GaN layer 52 are laminated at a substrate temperature of 1050 ° C. to 750 ° C. Next, the substrate temperature is 750 ° C.
In 0.3 Ga 0.7 N quantum well active layer (thickness 3 nm)
6, a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 8 at a substrate temperature of 1100 ° C., and a p-type GaN contact layer 9 at a substrate temperature of 1050 ° C. are sequentially stacked.

【0080】本発明の素子構造によれば、n型AlGa
Nクラッド層4上に、n型降温層5としてn型AlGa
N層51、n型GaN層52が順次積層され、n型Ga
N層52は基板温度が1050℃〜750℃の間に成長
する。基板温度が1050℃〜750℃の間にて成長す
ることによりn型GaN層52は良好な結晶性を保つた
まま積層される。歪によりn型AlGaNクラッド層4
で発生した転位が、nGaN層52にて吸収され、活性
層への貫通転位密度が減少する。このため、発光効率及
び信頼性の優れた発光素子が可能となる。
According to the device structure of the present invention, n-type AlGa
On the N cladding layer 4, an n-type AlGa
An N layer 51 and an n-type GaN layer 52 are sequentially stacked to form an n-type Ga
The N layer 52 grows when the substrate temperature is between 1050 ° C. and 750 ° C. By growing at a substrate temperature between 1050 ° C. and 750 ° C., the n-type GaN layer 52 is laminated while maintaining good crystallinity. N-type AlGaN cladding layer 4 due to strain
Are generated in the nGaN layer 52, and the density of threading dislocations to the active layer decreases. Therefore, a light-emitting element having excellent luminous efficiency and reliability can be obtained.

【0081】実施例1〜4は基板にサファイア基板を使
用した実施例を説明したが、GaN基板を使用した場合
においても、実施例1〜4で得られた効果と同様の効果
を得られることを確認している。また、GaN基板の面
方位に関しては、好ましくは[0001]面、[1−10
0]面、[11−20]面、[1−101]面、[11−2
2]面、[01−12]面であり、前記面方位から+−2
度程度ずれていても本発明と同様の効果が得られること
を確認している。
In the first to fourth embodiments, the embodiments using the sapphire substrate as the substrate have been described. Even when the GaN substrate is used, the same effects as those obtained in the first to fourth embodiments can be obtained. Have confirmed. Regarding the plane orientation of the GaN substrate, the [0001] plane, [1-10
0] plane, [11-20] plane, [1-101] plane, [11-2] plane
2] plane and [01-12] plane.
It has been confirmed that the same effects as those of the present invention can be obtained even if they are shifted by about degrees.

【0082】上記実施の形態1〜4においては、降温
層、昇温層はそれぞれ、降温しながらあるいは昇温しな
がら形成したが、活性層とクラッド層の成長温度の中間
の温度、例えば活性層は、750℃、n型クラッド層は
1100℃、降温層中のn型AlGaN層51は950
℃、n型GaN52は950℃、n型AlGaN層53
は950℃で形成すれば同様の効果を得られる。同様に
昇温層中のp型AlGaN層71は950℃、p型Ga
N層72は950℃、p型AlGaN層73は950℃
で形成すると、実施例と同様の効果が得られた。
In the first to fourth embodiments, the temperature-lowering layer and the temperature-raising layer are formed while the temperature is lowered or raised, respectively. However, the temperature is intermediate between the growth temperatures of the active layer and the cladding layer, for example, the active layer. Is 750 ° C., the n-type cladding layer is 1100 ° C., and the n-type AlGaN layer 51 in the cooling layer is 950 ° C.
℃, n-type GaN 52 is 950 ° C., n-type AlGaN layer 53
Can be obtained at 950 ° C. to obtain the same effect. Similarly, the p-type AlGaN layer 71 in the heating layer is 950 ° C.
The N layer 72 is 950 ° C., and the p-type AlGaN layer 73 is 950 ° C.
When formed in the same manner, the same effect as in the example was obtained.

【0083】さらに、実施の形態1から3はすべて降温
層、昇温層をそれぞれ3層で形成しているが、クラッド
層と接するAlGaN層51あるいは73をクラッド層
の中に含まれていてもかまわない。この場合、AlGa
N層51に当たる層をクラッド層に含める場合には、ク
ラッド層4を形成中に降温を始め、GaN層52を形成
する時には1050℃〜750℃程度の温度まで下がっ
ていることが望ましい。同様にAlGaN層73に当た
る層をクラッド層に含める場合にはクラッド層8を形成
し始める時には750℃〜1050℃程度のまま成長を
始め、その後、1100℃まで昇温することが望まし
い。
Further, in all of the first to third embodiments, the temperature-lowering layer and the temperature-raising layer are each formed of three layers. However, even if the AlGaN layer 51 or 73 in contact with the cladding layer is included in the cladding layer. I don't care. In this case, AlGa
When a layer corresponding to the N layer 51 is included in the clad layer, it is desirable that the temperature be lowered during the formation of the clad layer 4 and that the temperature be lowered to about 1050 ° C. to 750 ° C. when the GaN layer 52 is formed. Similarly, when a layer corresponding to the AlGaN layer 73 is included in the clad layer, it is desirable to start growth at about 750 ° C. to 1050 ° C. when forming the clad layer 8 and then raise the temperature to 1100 ° C.

【0084】さらに、クラッド層とされていても、その
クラッド層を本願のクラッド層から降温層51、52、
53あるいは昇温層71、72、73と同様に温度変化
させて成長させる場合も本願と同様の効果が得られる。
Further, even if it is a clad layer, the clad layer is removed from the clad layer of the present invention by the temperature-lowering layers 51, 52,
The same effect as that of the present invention can be obtained when the growth is performed by changing the temperature in the same manner as in the case of the temperature raising layer 53 or the temperature raising layers 71, 72, 73.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明の素子構造及び素子作製条件によ
れば、n型AlGaNクラッド層4上に、n型降温層を
積層し、n型降温層5を構成するn型GaN層52が、
基板温度が1030℃〜950℃の間に成長されるた
め、n型GaN層52は良好な結晶性を保つたまま積層
される。このため、歪によりn型AlGaNクラッド層
4で発生した転位が、n型GaN層52にて吸収され、
InGaN多重量子井戸活性層6への貫通転位密度が減
少する。
According to the device structure and device manufacturing conditions of the present invention, an n-type GaN layer 52 that forms an n-type cooling layer 5 by stacking an n-type cooling layer on the n-type AlGaN cladding layer 4 is formed.
Since the substrate temperature is grown between 1030 ° C. and 950 ° C., the n-type GaN layer 52 is stacked while maintaining good crystallinity. Therefore, dislocations generated in the n-type AlGaN cladding layer 4 due to strain are absorbed by the n-type GaN layer 52,
The threading dislocation density into the InGaN multiple quantum well active layer 6 decreases.

【0086】さらに、前記InGaN多重量子井戸活性
層6上に、p型昇温層7を積層し、p型昇温層7を構成
するp型GaN層72が、基板温度が1030℃〜95
0℃の間に成長されるため、p型GaN層72は良好な
結晶性を保つたまま積層される。p型不純物であるMg
が前記p型AlGaNクラッド層8及びGaNコンタク
ト層9に含まれており、歪によりp型AlGaNクラッ
ド層8で発生した転位を介して前記活性層に拡散される
のが低減される。これは、歪によりp型AlGaNクラ
ッド層8で発生した転位はp型GaN層72にて吸収さ
れ、前記InGaN多重量子井戸活性層6への転位が減
少するため、前記転位を介してのP型不純物であるMg
の拡散が低減され、前記活性層の結晶性の悪化を抑えら
れる。
Further, a p-type heating layer 7 is laminated on the InGaN multiple quantum well active layer 6, and the p-type GaN layer 72 constituting the p-type heating layer 7 has a substrate temperature of 1030 ° C. to 95 ° C.
Since it is grown at 0 ° C., the p-type GaN layer 72 is stacked while maintaining good crystallinity. Mg which is a p-type impurity
Are contained in the p-type AlGaN cladding layer 8 and the GaN contact layer 9, so that diffusion into the active layer via dislocations generated in the p-type AlGaN cladding layer 8 due to strain is reduced. This is because the dislocation generated in the p-type AlGaN cladding layer 8 due to the strain is absorbed by the p-type GaN layer 72 and the dislocation to the InGaN multiple quantum well active layer 6 is reduced. Mg as an impurity
Is reduced, and deterioration of the crystallinity of the active layer can be suppressed.

【0087】このことより、発光効率及び信頼性の優れ
た窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が可能となる。
As a result, a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having excellent luminous efficiency and reliability can be realized.

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

【図1】本発明の実施形態1の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】実施形態1の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の作製模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of the fabrication of the gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device of Embodiment 1.

【図5】実施形態1の成長温度と積層体の関係図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a growth temperature and a stacked body according to the first embodiment.

【図6】実施形態2の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の作製模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the fabrication of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device of Embodiment 2.

【図7】実施形態2の成長温度と積層体の関係図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a growth temperature and a stacked body according to a second embodiment.

【図8】実施形態3の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子の作製模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to a third embodiment.

【図9】実施形態3の成長温度と積層体の関係図であ
る。
FIG. 9 is a relationship diagram between a growth temperature and a stacked body according to a third embodiment.

【図10】本発明の実施形態4の窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザを
説明するための断面模式図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view illustrating a conventional gallium nitride-based compound semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サファイヤ基板 2…GaNバッファ層 3…n型GaNコンタクト層 4…n型AlGaNクラッド層 5…n型降温層 51…n型AlGaN層 52…n型GaN層 53…n型AlGaN層 6…InGaN量子構造活性層 7…p型昇温層 71…p型AlGaN層 72…p型GaN層 73…p型AlGaN層 8…p型AlGaNクラッド層 9…p型GaNコンタクト層 10…p型電極 11…n型電極 12…n型GaNコンタクト層3の露出表面 REFERENCE SIGNS LIST 1 sapphire substrate 2 GaN buffer layer 3 n-type GaN contact layer 4 n-type AlGaN cladding layer 5 n-type cooling layer 51 n-type AlGaN layer 52 n-type GaN layer 53 n-type AlGaN layer 6 InGaN Quantum structure active layer 7 p-type heating layer 71 p-type AlGaN layer 72 p-type GaN layer 73 p-type AlGaN layer 8 p-type AlGaN cladding layer 9 p-type GaN contact layer 10 p-type electrode 11 n-type electrode 12... exposed surface of n-type GaN contact layer 3

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA03 AA40 AA43 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA49 CA57 CA65 CA74 5F045 AA04 AA14 AA17 AA18 AC01 AC08 AC12 AD09 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 AF09 AF13 BB12 CA10 CA12 DA53 DA55 EB15 EK27 5F073 AA51 AA55 AA73 CA07 CB05 CB07 CB10 CB19 DA05 DA24 EA29  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) AA55 AA73 CA07 CB05 CB07 CB10 CB19 DA05 DA24 EA29

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に一対のクラッド層と量子井戸活
性層をもち、インジウムとアルミニウムを含む窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子において、少なくとも一方
のクラッド層と量子井戸活性層の間に、クラッド層の成
長温度よりも低く、かつ量子井戸活性層の成長温度より
も高い温度で形成された積層構造をもつことを特徴とす
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
1. A gallium nitride based compound semiconductor light emitting device containing indium and aluminum having a pair of cladding layers and a quantum well active layer on a substrate, wherein a cladding layer is provided between at least one of the cladding layers and the quantum well active layer. A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having a laminated structure formed at a temperature lower than the growth temperature of the semiconductor layer and higher than the growth temperature of the quantum well active layer.
【請求項2】 前記積層構造は、GaN層を含むことを
特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子。
2. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the stacked structure includes a GaN layer.
【請求項3】 前記積層構造は、少なくとも1層のAl
GaN層と、GaN層を含むことを特徴とする請求項1
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
3. The laminated structure has at least one layer of Al.
2. A GaN layer and a GaN layer.
3. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to item 1.
【請求項4】 前記積層構造は、一対のAlGaN層で
挟まれたGaN層からなる三層構造であることを特徴と
する請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子。
4. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the laminated structure is a three-layer structure including a GaN layer sandwiched between a pair of AlGaN layers.
【請求項5】 前記積層構造は活性層の両側に形成され
ていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
5. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said laminated structure is formed on both sides of an active layer.
【請求項6】 基板上にAlXGa1-XNクラッド層を形
成する工程と、クラッド層よりも低い温度で量子井戸活
性層を形成する工程を含む窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子の製造方法において、少なくとも一方のクラッ
ド層と量子井戸活性層の間にクラッド層よりも低い温度
で、かつ量子井戸活性層よりも高い温度で積層構造を形
成することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子の製造方法。
6. A process for forming a Al X Ga 1-X N cladding layer on a substrate, method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device comprising a step of forming a quantum well active layer at a temperature lower than that of the clad layer A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device, wherein a stacked structure is formed between at least one clad layer and the quantum well active layer at a temperature lower than the clad layer and at a temperature higher than the quantum well active layer. Manufacturing method.
【請求項7】 基板上にAlXGa1-XNクラッド層を形
成する工程と、基板温度を下げて積層構造を形成する工
程と、さらに基板温度を下げて量子井戸活性層を形成す
る工程と、再び基板温度を上げて積層構造を形成する工
程と、さらに基板温度を上げて、クラッド層を形成する
工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
Forming a 7. Al X Ga 1-X N cladding layer on a substrate, forming a laminated structure by lowering the substrate temperature, further the step of forming the quantum well active layer by lowering the substrate temperature 6. The gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to claim 5, further comprising: increasing the substrate temperature again to form a laminated structure; and further increasing the substrate temperature to form a cladding layer. Production method.
【請求項8】 前記積層構造の形成温度は、クラッド層
形成温度と量子井戸活性層形成温度の間を断続的あるい
は段階的に変化させることを特徴とする請求項6乃至7
のいずれかに記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の製造方法。
8. The method according to claim 6, wherein the formation temperature of the laminated structure is changed intermittently or stepwise between the cladding layer formation temperature and the quantum well active layer formation temperature.
The method for producing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to any one of the above.
JP25115999A 1999-09-06 1999-09-06 Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof Pending JP2001077480A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25115999A JP2001077480A (en) 1999-09-06 1999-09-06 Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25115999A JP2001077480A (en) 1999-09-06 1999-09-06 Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001077480A true JP2001077480A (en) 2001-03-23

Family

ID=17218562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25115999A Pending JP2001077480A (en) 1999-09-06 1999-09-06 Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001077480A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103775A (en) * 2001-09-27 2008-05-01 Ricoh Co Ltd Semiconductor light-emitting device
JP2010182943A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Hitachi Cable Ltd Method of manufacturing nitride semiconductor epitaxial wafer
US8293555B2 (en) 2001-03-27 2012-10-23 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system
JP2012235131A (en) * 2012-06-15 2012-11-29 Hitachi Cable Ltd Nitride semiconductor epitaxial wafer for field effect transistor, nitride semiconductor-based field effect transistor, and method of manufacturing nitride semiconductor epitaxial wafer for field effect transistor
JP2013128104A (en) * 2011-11-17 2013-06-27 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor light-emitting device and semiconductor light-emitting device manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8293555B2 (en) 2001-03-27 2012-10-23 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system
JP2008103775A (en) * 2001-09-27 2008-05-01 Ricoh Co Ltd Semiconductor light-emitting device
JP2010182943A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Hitachi Cable Ltd Method of manufacturing nitride semiconductor epitaxial wafer
JP2013128104A (en) * 2011-11-17 2013-06-27 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor light-emitting device and semiconductor light-emitting device manufacturing method
JP2012235131A (en) * 2012-06-15 2012-11-29 Hitachi Cable Ltd Nitride semiconductor epitaxial wafer for field effect transistor, nitride semiconductor-based field effect transistor, and method of manufacturing nitride semiconductor epitaxial wafer for field effect transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000232238A (en) Nitride semiconductor light-emitting element and manufacture thereof
JP3712770B2 (en) Method for manufacturing group 3 nitride semiconductor and semiconductor device
JPH11274082A (en) Group iii nitride semiconductor and fabrication thereof, and group iii nitride semiconductor device
JPH11274560A (en) Semiconductor element and manufacture thereof
JP3713118B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP2000150959A (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting element
JP2003023179A (en) p-TYPE III NITRIDE SEMICONDUCTOR, ITS MANUFACTURING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE, AND ITS MANUFACTURING METHOD
KR20050104454A (en) Method of growing a nitride single crystal on silicon wafer, nitride semiconductor light emitting diode manufactured using the same and the manufacturing method
JPH09255496A (en) Method for growing gallium nitride crystal
JP2000077783A (en) Growth method of indium-containing nitride semiconductor crystal
JP4631214B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor film
JP2003224071A (en) Manufacturing method for nitride based semiconductor and nitride semiconductor element using the same
JP2001077480A (en) Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof
JP3642199B2 (en) Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device
JPH09186363A (en) Semiconductor light emitting element and fabrication thereof
JPH10284802A (en) Nitride-based compound semiconductor light emitting element
JP2001057463A (en) Film structure and element of nitrogen compound semiconductor element, and manufacture of them
JP3219231B2 (en) Compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JP3615386B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000012979A (en) Method for manufacturing nitride semiconductor substrate
JPH11186602A (en) Light emitting element and crystal growth method
JPH10173220A (en) Manufacture of semiconductor light-emitting element
JPH10178201A (en) Manufacture of semiconductor light-emitting element
JP2001057442A (en) Production of iii-v nitride semiconductor
JPH10341036A (en) Semiconductor substrate, semiconductor device and manufacture thereof