JP2001237455A - 紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮおよびその製造方法ならびにそれを用いた紫外発光素子 - Google Patents
紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮおよびその製造方法ならびにそれを用いた紫外発光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】波長３６０ｎｍ以下の紫外域の短波長域におい
て室温で高効率発光させる。 【解決手段】Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａ
ｌの組成比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌと
Ｇａとの組成比の合計が１００％となるようにしたもの
である。
て室温で高効率発光させる。 【解決手段】Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａ
ｌの組成比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌと
Ｇａとの組成比の合計が１００％となるようにしたもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外域の短波長域
において発光するＩｎＡｌＧａＮ（窒化インジウムアル
ミニウムガリウム）およびその製造方法ならびに紫外域
の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫
外発光素子に関し、さらに詳細には、室温において高効
率で紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮ
およびその製造方法ならびに室温において高効率で紫外
域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた
紫外発光素子に関する。
において発光するＩｎＡｌＧａＮ（窒化インジウムアル
ミニウムガリウム）およびその製造方法ならびに紫外域
の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫
外発光素子に関し、さらに詳細には、室温において高効
率で紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮ
およびその製造方法ならびに室温において高効率で紫外
域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた
紫外発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、波長３６０ｎｍ以下の紫外域の短
波長域において発光する紫外発光半導体として用いられ
てきたＧａＮ（窒化ガリウム）やＩｎＧａＮ（窒化イン
ジウムガリウム）やＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリ
ウム）などの窒化物半導体によってでは、３６０ｎｍ以
下の紫外域の短波長域においては室温での高効率発光が
得られないため、こうした窒化物半導体を用いて紫外域
の短波長域において発光する紫外発光素子を実現するこ
とはできないものと認められていた。
波長域において発光する紫外発光半導体として用いられ
てきたＧａＮ（窒化ガリウム）やＩｎＧａＮ（窒化イン
ジウムガリウム）やＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリ
ウム）などの窒化物半導体によってでは、３６０ｎｍ以
下の紫外域の短波長域においては室温での高効率発光が
得られないため、こうした窒化物半導体を用いて紫外域
の短波長域において発光する紫外発光素子を実現するこ
とはできないものと認められていた。
【０００３】即ち、現在までのところ、窒化物半導体を
用いた短波長域の発光素子としては、発光ダイオードに
関しては波長３７０ｎｍまでしか実現されておらず、レ
ーザーダイオードでは波長３９０ｎｍまでしか実現され
ていなかった。
用いた短波長域の発光素子としては、発光ダイオードに
関しては波長３７０ｎｍまでしか実現されておらず、レ
ーザーダイオードでは波長３９０ｎｍまでしか実現され
ていなかった。
【０００４】このため、波長３６０ｎｍ以下の紫外域の
短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａＮ
およびその製造方法ならびに紫外域の短波長域において
発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子の開発が
強く望まれていた。
短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａＮ
およびその製造方法ならびに紫外域の短波長域において
発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子の開発が
強く望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来からの強い要望に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、波長３６０ｎｍ以下の紫外域
の短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａ
Ｎおよびその製造方法ならびに波長３６０ｎｍ以下の紫
外域の短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌ
ＧａＮを用いた紫外発光素子を提供しようとするもので
ある。
うな従来からの強い要望に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、波長３６０ｎｍ以下の紫外域
の短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａ
Ｎおよびその製造方法ならびに波長３６０ｎｍ以下の紫
外域の短波長域において室温で高効率発光するＩｎＡｌ
ＧａＮを用いた紫外発光素子を提供しようとするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｉｎの組成
比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成比が１０％乃至
９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの組成比の合計が
１００％となるようにしたものである。
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｉｎの組成
比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成比が１０％乃至
９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの組成比の合計が
１００％となるようにしたものである。
【０００７】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、Ｉｎ
の組成比を６％以上としたものである。
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、Ｉｎ
の組成比を６％以上としたものである。
【０００８】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、材料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム、
トリメチルインジウムアダクトおよびトリメチルアルミ
ニウムを用いた有機金属気相成長法により、成長温度は
８３０℃乃至９５０℃でＩｎＡｌＧａＮを結晶成長させ
るようにしたものである。
は、材料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム、
トリメチルインジウムアダクトおよびトリメチルアルミ
ニウムを用いた有機金属気相成長法により、成長温度は
８３０℃乃至９５０℃でＩｎＡｌＧａＮを結晶成長させ
るようにしたものである。
【０００９】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、アン
モニアの流量が２Ｌ／ｍｉｎであり、トリメチルガリウ
ムの流量が２μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至５μｍｏｌ／ｍｉｎ
であり、トリメチルインジウムアダクトの流量が５μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ乃至６０μｍｏｌ／ｍｉｎであり、トリメ
チルアルミニウムの流量が０．５μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至
１０μｍｏｌ／ｍｉｎであるようにしたものである。
は、本発明のうち請求項３に記載の発明において、アン
モニアの流量が２Ｌ／ｍｉｎであり、トリメチルガリウ
ムの流量が２μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至５μｍｏｌ／ｍｉｎ
であり、トリメチルインジウムアダクトの流量が５μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ乃至６０μｍｏｌ／ｍｉｎであり、トリメ
チルアルミニウムの流量が０．５μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至
１０μｍｏｌ／ｍｉｎであるようにしたものである。
【００１０】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
は、Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成
比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの
組成比の合計が１００％となる第１のＩｎＡｌＧａＮ層
と、Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成
比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの
組成比の合計が１００％となるものであって、上記第１
のＩｎＡｌＧａＮ層とは組成比の異なる第２のＩｎＡｌ
ＧａＮ層とを有し、上記第１のＩｎＡｌＧａＮ層と上記
第２のＩｎＡｌＧａＮ層とを交互に複数層積層して形成
した量子井戸構造を有するようにしたものである。
は、Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成
比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの
組成比の合計が１００％となる第１のＩｎＡｌＧａＮ層
と、Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成
比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの
組成比の合計が１００％となるものであって、上記第１
のＩｎＡｌＧａＮ層とは組成比の異なる第２のＩｎＡｌ
ＧａＮ層とを有し、上記第１のＩｎＡｌＧａＮ層と上記
第２のＩｎＡｌＧａＮ層とを交互に複数層積層して形成
した量子井戸構造を有するようにしたものである。
【００１１】また、本発明のうち請求項６に記載の発明
は、本発明のうち請求項５に記載の発明において、上記
第１のＩｎＡｌＧａＮ層のＩｎの組成比は６％以上であ
るようにしたものである。
は、本発明のうち請求項５に記載の発明において、上記
第１のＩｎＡｌＧａＮ層のＩｎの組成比は６％以上であ
るようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による紫外域の短波長域において発光するＩ
ｎＡｌＧａＮおよびその製造方法ならびに紫外域の短波
長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光
素子の実施の形態の一例について詳細に説明するものと
する。
ら、本発明による紫外域の短波長域において発光するＩ
ｎＡｌＧａＮおよびその製造方法ならびに紫外域の短波
長域において発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光
素子の実施の形態の一例について詳細に説明するものと
する。
【００１３】ここで、本発明による紫外域の短波長域に
おいて発光するＩｎＡｌＧａＮ（以下、「本発明による
紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮ」を
「紫外発光ＩｎＡｌＧａＮ」と適宜に称する。）は、例
えば、有機金属気相成長法を用いて結晶成長装置により
半導体ウエハーなどの基板上に結晶薄膜として製造する
ことができるものであり、図１には、こうした結晶成長
装置の一例が示されている。
おいて発光するＩｎＡｌＧａＮ（以下、「本発明による
紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮ」を
「紫外発光ＩｎＡｌＧａＮ」と適宜に称する。）は、例
えば、有機金属気相成長法を用いて結晶成長装置により
半導体ウエハーなどの基板上に結晶薄膜として製造する
ことができるものであり、図１には、こうした結晶成長
装置の一例が示されている。
【００１４】即ち、図１は、紫外発光ＩｎＡｌＧａＮを
製造するための結晶成長装置の概念構成説明図であり、
この結晶成長装置１０は、ＲＦ加熱コイル１２により周
囲を覆われた結晶成長反応炉１４内に、表面に紫外発光
ＩｎＡｌＧａＮを成長させる基板としての半導体ウエハ
ー１６を上面に配置するとともに当該半導体ウエハー１
６を加熱するためのサセプター１８が配設されている。
製造するための結晶成長装置の概念構成説明図であり、
この結晶成長装置１０は、ＲＦ加熱コイル１２により周
囲を覆われた結晶成長反応炉１４内に、表面に紫外発光
ＩｎＡｌＧａＮを成長させる基板としての半導体ウエハ
ー１６を上面に配置するとともに当該半導体ウエハー１
６を加熱するためのサセプター１８が配設されている。
【００１５】また、ＲＦ加熱コイル１２にはＲＦ電源２
０が接続されており、さらに、ＲＦ電源２０にはマイク
ロコンピューターにより構成されたＲＦ制御装置２２が
接続されている。
０が接続されており、さらに、ＲＦ電源２０にはマイク
ロコンピューターにより構成されたＲＦ制御装置２２が
接続されている。
【００１６】そして、ＲＦ制御装置２２によって、ＲＦ
電源２０はその出力を制御される。即ち、ＲＦ制御装置
２２によりＲＦ電源２０からＲＦ加熱コイル１２への給
電が制御されるものであり、ＲＦ加熱コイル１２はＲＦ
電源２０からの給電に応じてサセプター１８を加熱する
ことになる。
電源２０はその出力を制御される。即ち、ＲＦ制御装置
２２によりＲＦ電源２０からＲＦ加熱コイル１２への給
電が制御されるものであり、ＲＦ加熱コイル１２はＲＦ
電源２０からの給電に応じてサセプター１８を加熱する
ことになる。
【００１７】即ち、この結晶成長装置１０においては、
ＲＦ電源２０からＲＦ加熱コイル１２への給電による渦
電流誘起加熱により、サセプター１８が加熱されるもの
である。
ＲＦ電源２０からＲＦ加熱コイル１２への給電による渦
電流誘起加熱により、サセプター１８が加熱されるもの
である。
【００１８】なお、サセプター１８は、例えば、カーボ
ンなどにより形成されているものである。
ンなどにより形成されているものである。
【００１９】一方、結晶成長反応炉１４には、半導体ウ
エハー１６上に形成する紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの材料
となる材料ガスやキャリアガスなどの各種のガスを導入
するためのガス導入孔１４ａと、結晶成長反応炉１４内
に導入された各種のガスを排出するためのガス排出孔１
４ｂとが形成されている。
エハー１６上に形成する紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの材料
となる材料ガスやキャリアガスなどの各種のガスを導入
するためのガス導入孔１４ａと、結晶成長反応炉１４内
に導入された各種のガスを排出するためのガス排出孔１
４ｂとが形成されている。
【００２０】以上の構成において、サセプター１８に配
置された半導体ウエハー１６上に紫外発光ＩｎＡｌＧａ
Ｎの結晶薄膜を形成するためには、キャリアガスととも
に紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄膜を形成するために
必要な材料となる材料ガスを、ガス導入孔１４ａから７
６Ｔｏｒｒに減圧された結晶成長反応炉１４内へ供給す
る。
置された半導体ウエハー１６上に紫外発光ＩｎＡｌＧａ
Ｎの結晶薄膜を形成するためには、キャリアガスととも
に紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄膜を形成するために
必要な材料となる材料ガスを、ガス導入孔１４ａから７
６Ｔｏｒｒに減圧された結晶成長反応炉１４内へ供給す
る。
【００２１】この際に、サセプター１８内に埋め込まれ
た熱電対（図示せず）のモニターに基づいて、ＲＦ制御
装置２２により制御されたＲＦ電源２０からの給電に応
じてＲＦ加熱コイル１２によってサセプター１８が加熱
されており、加熱されたサセプター１８からの熱伝導に
よって、半導体ウエハー１６も結晶成長により紫外発光
ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄膜を形成するのに最適な成長温
度に加熱されるものである。
た熱電対（図示せず）のモニターに基づいて、ＲＦ制御
装置２２により制御されたＲＦ電源２０からの給電に応
じてＲＦ加熱コイル１２によってサセプター１８が加熱
されており、加熱されたサセプター１８からの熱伝導に
よって、半導体ウエハー１６も結晶成長により紫外発光
ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄膜を形成するのに最適な成長温
度に加熱されるものである。
【００２２】このため、結晶成長反応炉１４内に導入さ
れた材料ガスは熱により分解、反応して、半導体ウエハ
ー１６上に結晶成長により紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結
晶薄膜が形成されることになる。
れた材料ガスは熱により分解、反応して、半導体ウエハ
ー１６上に結晶成長により紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結
晶薄膜が形成されることになる。
【００２３】ここで、紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄
膜を形成するために必要とされる材料ガスは、アンモニ
ア、トリメチルガリウム、トリメチルインジウムアダク
トおよびトリメチルアルミニウムである。また、キャリ
アガスは、水素および窒素である。
膜を形成するために必要とされる材料ガスは、アンモニ
ア、トリメチルガリウム、トリメチルインジウムアダク
トおよびトリメチルアルミニウムである。また、キャリ
アガスは、水素および窒素である。
【００２４】なお、これら材料ガスの流量としては、例
えば、アンモニアが２Ｌ／ｍｉｎであり、トリメチルガ
リウムが２μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至５μｍｏｌ／ｍｉｎで
あり、トリメチルインジウムアダクトが５μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ乃至６０μｍｏｌ／ｍｉｎであり、トリメチルアル
ミニウムが０．５μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至１０μｍｏｌ／
ｍｉｎである。
えば、アンモニアが２Ｌ／ｍｉｎであり、トリメチルガ
リウムが２μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至５μｍｏｌ／ｍｉｎで
あり、トリメチルインジウムアダクトが５μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ乃至６０μｍｏｌ／ｍｉｎであり、トリメチルアル
ミニウムが０．５μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至１０μｍｏｌ／
ｍｉｎである。
【００２５】また、キャリアガスの流量としては、水素
が１００ｃｃ／ｍｉｎであり、窒素が２Ｌ／ｍｉｎであ
る。
が１００ｃｃ／ｍｉｎであり、窒素が２Ｌ／ｍｉｎであ
る。
【００２６】そして、紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結晶成
長の成長温度は８３０℃乃至９５０℃であるので、半導
体ウエハー１６は８３０℃乃至９５０℃の温度に設定さ
れるように加熱されるものである。
長の成長温度は８３０℃乃至９５０℃であるので、半導
体ウエハー１６は８３０℃乃至９５０℃の温度に設定さ
れるように加熱されるものである。
【００２７】また、紫外発光ＩｎＡｌＧａＮの結晶薄膜
の成長速度は、１２０ｎｍ／ｈｏｕｒに設定されてい
る。
の成長速度は、１２０ｎｍ／ｈｏｕｒに設定されてい
る。
【００２８】なお、図２には、成長温度とガスフローと
の関連図が示されており、図２に示すようなタイミング
ならびに成長温度で材料ガスが結晶成長反応炉１４内に
供給されるものである。
の関連図が示されており、図２に示すようなタイミング
ならびに成長温度で材料ガスが結晶成長反応炉１４内に
供給されるものである。
【００２９】ところで、図３に示すようにＩｎＧａＮの
結晶成長の成長温度は６５０℃乃至７５０℃であり、ま
た、図２ならびに図３に示すようにＡｌＧａＮの結晶成
長の成長温度は１０００℃乃至１２００℃であって、Ｉ
ｎＧａＮとＡｌＧａＮとは結晶成長の成長温度が大きく
異なっているため、これまでＩｎＡｌＧａＮの高品質結
晶の作成は不可能であると見なされていた。
結晶成長の成長温度は６５０℃乃至７５０℃であり、ま
た、図２ならびに図３に示すようにＡｌＧａＮの結晶成
長の成長温度は１０００℃乃至１２００℃であって、Ｉ
ｎＧａＮとＡｌＧａＮとは結晶成長の成長温度が大きく
異なっているため、これまでＩｎＡｌＧａＮの高品質結
晶の作成は不可能であると見なされていた。
【００３０】しかしながら、本発明者による実験によれ
ば、図２ならびに図３に示すように、ＩｎＧａＮの結晶
成長の成長温度とＡｌＧａＮの結晶成長の成長温度との
間の温度である８３０℃乃至９５０℃において、ＩｎＡ
ｌＧａＮの高品質な結晶成長が行われ、紫外発光ＩｎＡ
ｌＧａＮを得ることができるものであった。
ば、図２ならびに図３に示すように、ＩｎＧａＮの結晶
成長の成長温度とＡｌＧａＮの結晶成長の成長温度との
間の温度である８３０℃乃至９５０℃において、ＩｎＡ
ｌＧａＮの高品質な結晶成長が行われ、紫外発光ＩｎＡ
ｌＧａＮを得ることができるものであった。
【００３１】そして、こうして得られた紫外発光ＩｎＡ
ｌＧａＮの組成比は、Ｉｎが２％乃至２０％であり、Ａ
ｌが１０％乃至９０％である（なお、ＩｎとＡｌとＧａ
との組成比の合計が１００％となる。）。なお、Ｉｎの
組成比は、６％以上であることが好ましい。
ｌＧａＮの組成比は、Ｉｎが２％乃至２０％であり、Ａ
ｌが１０％乃至９０％である（なお、ＩｎとＡｌとＧａ
との組成比の合計が１００％となる。）。なお、Ｉｎの
組成比は、６％以上であることが好ましい。
【００３２】ここで、上記した紫外発光ＩｎＡｌＧａＮ
の気相成長においては、図４乃至図６を参照しながら後
述するように、Ａｌの導入により、Ｉｎの結晶への含有
率が誘発的に増加されるものである。
の気相成長においては、図４乃至図６を参照しながら後
述するように、Ａｌの導入により、Ｉｎの結晶への含有
率が誘発的に増加されるものである。
【００３３】そして、ＡｌＧａＮへの数％のＩｎの導入
により、紫外発光強度が著しく増強されることになっ
た。
により、紫外発光強度が著しく増強されることになっ
た。
【００３４】即ち、紫外発光ＩｎＡｌＧａＮは、波長２
８０ｎｍ乃至波長３６０ｎｍの深紫外域の短波長域にお
いて室温で高効率発光が可能であり、この紫外発光Ｉｎ
ＡｌＧａＮを用いることにより、波長２８０ｎｍ乃至波
長３６０ｎｍの波長域において発光する紫外発光素子を
作成することができるようになる。
８０ｎｍ乃至波長３６０ｎｍの深紫外域の短波長域にお
いて室温で高効率発光が可能であり、この紫外発光Ｉｎ
ＡｌＧａＮを用いることにより、波長２８０ｎｍ乃至波
長３６０ｎｍの波長域において発光する紫外発光素子を
作成することができるようになる。
【００３５】次に、材料ガスの流量についてアンモニア
を２Ｌ／ｍｉｎとし、トリメチルガリウムを３μｍｏｌ
／ｍｉｎとし、トリメチルインジウムアダクトを６０μ
ｍｏｌ／ｍｉｎとし、トリメチルアルミニウムを０．５
μｍｏｌ／ｍｉｎとするとともに、キャリアガスの流量
について水素を１００ｃｃ／ｍｉｎとし、窒素を２Ｌ／
ｍｉｎとした場合において、成長温度８３０℃、成長速
度１２０ｎｍ／ｈｏｕｒで得られた紫外発光ＩｎＡｌＧ
ａＮについての室温での実験結果を、図４乃至図６を参
照しながら説明する。
を２Ｌ／ｍｉｎとし、トリメチルガリウムを３μｍｏｌ
／ｍｉｎとし、トリメチルインジウムアダクトを６０μ
ｍｏｌ／ｍｉｎとし、トリメチルアルミニウムを０．５
μｍｏｌ／ｍｉｎとするとともに、キャリアガスの流量
について水素を１００ｃｃ／ｍｉｎとし、窒素を２Ｌ／
ｍｉｎとした場合において、成長温度８３０℃、成長速
度１２０ｎｍ／ｈｏｕｒで得られた紫外発光ＩｎＡｌＧ
ａＮについての室温での実験結果を、図４乃至図６を参
照しながら説明する。
【００３６】図４には、ＩｎＧａＮにＡｌを導入した効
果について示されている。この図４に示されているよう
に、ＩｎＧａＮへのＡｌの導入により、Ｉｎが誘発的に
結晶に導入されることになる。そして、ＩｎＧａＮの組
成比において、Ｉｎが６％であり、Ａｌが１６％のとき
に、最も発光強度が大きくなるものである。
果について示されている。この図４に示されているよう
に、ＩｎＧａＮへのＡｌの導入により、Ｉｎが誘発的に
結晶に導入されることになる。そして、ＩｎＧａＮの組
成比において、Ｉｎが６％であり、Ａｌが１６％のとき
に、最も発光強度が大きくなるものである。
【００３７】また、図５には、ＡｌＧａＮにＩｎを導入
した効果について示されている。この図５に示されてい
るように、ＡｌＧａＮへのＩｎの導入割合大きくするに
つれて、発光強度が著しく増大してするものである。
した効果について示されている。この図５に示されてい
るように、ＡｌＧａＮへのＩｎの導入割合大きくするに
つれて、発光強度が著しく増大してするものである。
【００３８】さらに、図６には、図７に示すようにＳｉ
Ｃ上にＡｌＧａＮのバッファー層を介して組成比の異な
るＩｎＡｌＧａＮ層を積層して量子井戸構造を形成し、
この量子井戸構造に波長２５７ｎｍのレーザー光を照射
した際の紫外発光の結果が示されている。
Ｃ上にＡｌＧａＮのバッファー層を介して組成比の異な
るＩｎＡｌＧａＮ層を積層して量子井戸構造を形成し、
この量子井戸構造に波長２５７ｎｍのレーザー光を照射
した際の紫外発光の結果が示されている。
【００３９】このように、ＩｎＡｌＧａＮは量子井戸構
造で紫外発光するものであるので、組成比の異なるＩｎ
ＡｌＧａＮ層を積層して形成した量子井戸構造を備えた
発光ダイオードやレーザーダイオードなどの紫外発光素
子を構成することができることになる。
造で紫外発光するものであるので、組成比の異なるＩｎ
ＡｌＧａＮ層を積層して形成した量子井戸構造を備えた
発光ダイオードやレーザーダイオードなどの紫外発光素
子を構成することができることになる。
【００４０】具体的に、図７に示すようにＳｉＣ上にＡ
ｌＧａＮのバッファー層を介して形成するＩｎＡｌＧａ
Ｎ層をｐ型やｎ型にドーピングして積層することにより
量子井戸構造を形成し、この量子井戸構造に電極を配設
すればよい。
ｌＧａＮのバッファー層を介して形成するＩｎＡｌＧａ
Ｎ層をｐ型やｎ型にドーピングして積層することにより
量子井戸構造を形成し、この量子井戸構造に電極を配設
すればよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、波長３６０ｎｍ以下の紫外域の短波長域に
おいて室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａＮおよびその
製造方法ならびに紫外域の短波長域において発光するＩ
ｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子を提供することがで
きるという優れた効果を奏する。
ているので、波長３６０ｎｍ以下の紫外域の短波長域に
おいて室温で高効率発光するＩｎＡｌＧａＮおよびその
製造方法ならびに紫外域の短波長域において発光するＩ
ｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子を提供することがで
きるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明による紫外域の短波長域において発光す
るＩｎＡｌＧａＮを有機金属気相成長法を用いて半導体
ウエハーなどの基板上に結晶薄膜として製造する結晶成
長装置の概念構成説明図である。
るＩｎＡｌＧａＮを有機金属気相成長法を用いて半導体
ウエハーなどの基板上に結晶薄膜として製造する結晶成
長装置の概念構成説明図である。
【図２】成長温度とガスフロートの関連図である。
【図３】窒化物半導体の気相成長に於ける成長温度範囲
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】ＩｎＧａＮにＡｌを導入した効果を示すグラフ
である。
である。
【図５】ＡｌＧａＮにＩｎを導入した効果を示すグラフ
である。
である。
【図６】ＩｎＡｌＧａＮの量子井戸からの紫外発光を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】ＳｉＣ上にＡｌＧａＮのバッファー層を介して
ＩｎＡｌＧａＮを積層して形成した量子井戸構造を示す
概念構成説明図である。
ＩｎＡｌＧａＮを積層して形成した量子井戸構造を示す
概念構成説明図である。
１０ 結晶成長装置 １２ ＲＦ加熱コイル １４ 結晶成長反応炉 １４ａ ガス導入孔 １４ｂ ガス排出孔 １６ 半導体ウエハー １８ サセプター ２０ ＲＦ電源 ２２ ＲＦ制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 克信 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA17 AA18 BA02 BA08 BA11 BA38 BB12 FA10 HA01 JA05 JA06 JA10 KA23 LA11 LA14 LA18 5F041 AA11 CA05 CA33 CA34 CA65
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、
Ａｌの組成比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌ
とＧａとの組成比の合計が１００％となるものである紫
外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａＮ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の紫外域の短波長域にお
いて発光するＩｎＡｌＧａＮにおいて、Ｉｎの組成比は
６％以上である紫外域の短波長域において発光するＩｎ
ＡｌＧａＮ。 - 【請求項３】 材料ガスとしてアンモニア、トリメチル
ガリウム、トリメチルインジウムアダクトおよびトリメ
チルアルミニウムを用いた有機金属気相成長法により、
成長温度は８３０℃乃至９５０℃でＩｎＡｌＧａＮを結
晶成長させるものである紫外域の短波長域において発光
するＩｎＡｌＧａＮの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の紫外域の短波長域にお
いて発光するＩｎＡｌＧａＮの製造方法において、 アンモニアの流量が２Ｌ／ｍｉｎであり、トリメチルガ
リウムの流量が２μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至５μｍｏｌ／ｍ
ｉｎであり、トリメチルインジウムアダクトの流量が５
μｍｏｌ／ｍｉｎ乃至６０μｍｏｌ／ｍｉｎであり、ト
リメチルアルミニウムの流量が０．５μｍｏｌ／ｍｉｎ
乃至１０μｍｏｌ／ｍｉｎである紫外域の短波長域にお
いて発光するＩｎＡｌＧａＮの製造方法。 - 【請求項５】 Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、
Ａｌの組成比が１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌ
とＧａとの組成比の合計が１００％となる第１のＩｎＡ
ｌＧａＮ層と、 Ｉｎの組成比が２％乃至２０％であり、Ａｌの組成比が
１０％乃至９０％であって、ＩｎとＡｌとＧａとの組成
比の合計が１００％となるものであって、前記第１のＩ
ｎＡｌＧａＮ層とは組成比の異なる第２のＩｎＡｌＧａ
Ｎ層とを有し、 前記第１のＩｎＡｌＧａＮ層と前記第２のＩｎＡｌＧａ
Ｎ層とを交互に複数層積層して形成した量子井戸構造を
有するものである紫外域の短波長域において発光するＩ
ｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載の紫外域の短波長域にお
いて発光するＩｎＡｌＧａＮを用いた紫外発光素子にお
いて、 前記第１のＩｎＡｌＧａＮ層のＩｎの組成比は６％以上
である紫外域の短波長域において発光するＩｎＡｌＧａ
Ｎを用いた紫外発光素子。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2000045318A JP3726252B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 紫外発光素子およびＩｎＡｌＧａＮ発光層の製造方法 |
| KR1020010008761A KR100751551B1 (ko) | 2000-02-23 | 2001-02-21 | 자외선단파장영역에서 발광하는 ＩｎＡｌＧａＮ, 그제조공정 및 이를 이용한 자외선발광소자 |
| EP01301628A EP1128446A3 (en) | 2000-02-23 | 2001-02-22 | InAIGaN emitting light in ultraviolet short-wavelenght region and process for preparing the same as well as ultraviolet light-emitting device using the same |
| CN2005100525886A CN1660962A (zh) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | 紫外短波长区域发光的InAIGaN及其制备方法和使用它的紫外发光装置 |
| US09/790,660 US7675069B2 (en) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | InAlGaN emitting light in ultraviolet short-wavelength region and process for preparing the same as well as ultraviolet light-emitting device using the same |
| CNB01112377XA CN1264948C (zh) | 2000-02-23 | 2001-02-23 | 紫外短波长区域发光的InAlGaN及其制备方法和使用它的紫外发光装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000045318A JP3726252B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 紫外発光素子およびＩｎＡｌＧａＮ発光層の製造方法 |
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|---|---|
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| JP3726252B2 JP3726252B2 (ja) | 2005-12-14 |
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|---|---|---|---|
| JP2000045318A Expired - Fee Related JP3726252B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 紫外発光素子およびＩｎＡｌＧａＮ発光層の製造方法 |
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| EP (1) | EP1128446A3 (ja) |
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