JP2002033513A - Light emitting element - Google Patents

Light emitting element

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JP2002033513A
JP2002033513A JP2000213303A JP2000213303A JP2002033513A JP 2002033513 A JP2002033513 A JP 2002033513A JP 2000213303 A JP2000213303 A JP 2000213303A JP 2000213303 A JP2000213303 A JP 2000213303A JP 2002033513 A JP2002033513 A JP 2002033513A
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light emitting
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the luminous efficiency of a GaN-based compound semiconductor light emitting element. SOLUTION: This P-N junction light emitting element is formed by sequentially forming an N-type GaN layer 12, an N-type GaN-based layer 14, and a P-type GaN-based layer 16 on a sapphire substrate 10. The layer 14 is constituted in a superlattice structure by alternately laminating GaN and AlGaN upon another, and the luminous efficiency of the light emitting element is improved by doping the GaN with Si and In and AlGaN with In. In addition, the layer 14 is caused to emit light by forming SiN in the interface between GaN and AlGaN and increasing the resistance value of the layer 14, and then, injecting holes into the layer 14. It is also possible to cause the injected electrons to make Bragg reflection by adjusting the thickness of the P-type GaN-based layer 16.

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】本発明は発光素子、特にGa
NとAlGaNを積層してなる発光素子の発光効率の改
善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light-emitting element,
The present invention relates to an improvement in luminous efficiency of a light-emitting element formed by laminating N and AlGaN.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaNを用いた青色(発光波長450n
m)から緑色(発光波長500nm)の発光ダイオード
(LED)は、交通信号機や屋外ディスプレイ等への適
用が考えられている。このLEDの材料は、具体的には
InGaNであるが、発光波長をより短くして例えば紫
外領域での発光を得るためにはInの組成を小さくして
GaNに近づける必要がある。しかしながら、Inの組
成を小さくすると発光効率が著しく劣化することが知ら
れており、波長370nmより短波長で、かつ実用的な
効率を有するLEDは未だ開発されていない。
2. Description of the Related Art Blue (emission wavelength: 450 n) using GaN
m) to green (emission wavelength: 500 nm) light emitting diode (LED) is considered to be applied to traffic signals, outdoor displays, and the like. The material of this LED is specifically InGaN. However, in order to shorten the emission wavelength and obtain light emission in, for example, an ultraviolet region, it is necessary to reduce the In composition and approach GaN. However, it is known that when the composition of In is reduced, the luminous efficiency is significantly deteriorated, and an LED having a wavelength shorter than 370 nm and having practical efficiency has not yet been developed.

【0003】紫外領域で発光するLEDは、多くの分野
に応用されることが期待されており、例えば光記録再生
用の光源として、あるいは光通信用の光源としても有望
視されている。
[0003] An LED that emits light in the ultraviolet region is expected to be applied to many fields, and is expected to be used, for example, as a light source for optical recording and reproduction or as a light source for optical communication.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方、GaNとAlG
aNを積層した多層構造とすることにより、発光効率を
低下させることなく発光波長を340nmまで短波長化
できることが報告されている。InGaNを発光層とす
る場合には、Inの組成ゆらぎのため、非常に高い転位
密度にもかかわらず発光効率が非常に高くなる。上述し
たように最も短い波長はInの組成が0で得られるが、
GaNでは組成ゆらぎが生じないため転位の影響で発光
効率が著しく低下する。InをAlで置き換えたAlG
aNでは発光波長は短くなるもののAlの組成ゆらぎが
生じないので発光効率が低下する。ところが、非常に薄
い(約2〜3nm)GaNとAlGaNを交互に積層し
て超格子構造とすることにより、各層の膜厚が微妙にゆ
らぐため組成ゆらぎが生じたのと同一の効果が得られ、
単層のAlGaNのように発光効率が劣化しないと考え
られている。
On the other hand, GaN and AlG
It has been reported that the emission wavelength can be shortened to 340 nm without lowering the emission efficiency by employing a multilayer structure in which aN is laminated. In the case where InGaN is used as the light emitting layer, the luminous efficiency is extremely high despite the extremely high dislocation density due to the fluctuation of the composition of In. As described above, the shortest wavelength is obtained when the In composition is 0,
Since the composition fluctuation does not occur in GaN, the luminous efficiency is significantly reduced due to the influence of dislocation. AlG with In replaced with Al
In the case of aN, although the emission wavelength is shortened, the composition efficiency of Al does not fluctuate, so that the emission efficiency is reduced. However, since the superlattice structure is formed by alternately laminating very thin (about 2-3 nm) GaN and AlGaN, the thickness of each layer slightly fluctuates, so that the same effect as the composition fluctuation is obtained. ,
It is considered that the luminous efficiency does not deteriorate unlike the single-layer AlGaN.

【0005】このように、GaN/AlGaNを積層し
た超格子構造は有望視されているが、上述したように光
通信の光源や記録媒体の読み取り光源などとして実用化
するためには、より一層の発光効率あるいは発光強度の
改善が求められている。
As described above, the superlattice structure in which GaN / AlGaN is stacked is considered promising. However, as described above, in order to be put to practical use as a light source for optical communication or a reading light source for a recording medium, it is necessary to further improve the structure. Improvement in luminous efficiency or luminous intensity is required.

【0006】特に、GaN/AlGaN構造で発光素子
を構成する場合、PN接合を構成する必要があり、発光
効率を高めるような構造あるいは射出した光を効果的に
外部に取り出す構造が求められている。
In particular, when a light-emitting device is configured with a GaN / AlGaN structure, it is necessary to form a PN junction, and a structure that enhances luminous efficiency or a structure that effectively extracts emitted light to the outside is required. .

【0007】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、発光効率に優れた
発光素子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a light emitting device having excellent luminous efficiency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、GaN系化合物半導体をPN接合してな
る発光素子であって、N型半導体層は、GaNとAlG
aNを交互に積層して構成されるとともに、前記GaN
とAlGaNの界面に離散的にSiNが形成されること
を特徴とする。GaNとAlGaNを交互に積層してな
るN型半導体層は発光効率が高いため、PN接合とした
ときのこの層にホールを注入してこの層内で発光を生じ
させることが好ましい。GaNとAlGaNとの界面に
絶縁体であるSiNを形成することで、N型半導体層の
抵抗値を増大させ、電子とホールを取り込んでこの層内
で再結合させ発光させることができる。なお、GaNと
AlGaNの界面に離散的に形成されたSiNは、その
上に形成されるGaNあるいはAlGaNにバンドギャ
ップの揺らぎを生じさせ、それ自体でN型半導体層の発
光効率を向上させ得る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor and a PN junction, wherein the N-type semiconductor layer comprises GaN and AlG.
aN are alternately stacked, and the GaN
SiN is discretely formed at an interface between AlGaN and AlGaN. Since an N-type semiconductor layer formed by alternately stacking GaN and AlGaN has a high luminous efficiency, it is preferable to inject holes into this layer when a PN junction is formed to cause luminescence within this layer. By forming SiN, which is an insulator, at the interface between GaN and AlGaN, the resistance value of the N-type semiconductor layer can be increased, and electrons and holes can be taken in and recombined in this layer to emit light. Note that SiN discretely formed at the interface between GaN and AlGaN causes fluctuation of the band gap in GaN or AlGaN formed thereon, and can itself improve the luminous efficiency of the N-type semiconductor layer.

【0009】また、本発明は、GaN系化合物半導体を
PN接合してなる発光素子であって、N型半導体層は、
GaNとAlGaNを交互に積層して構成されるととも
に、前記GaNとAlGaNの界面にMgがドープされ
たAlGaNが形成されることを特徴とする。Mgがド
ープされたAlGaNはN型半導体層の抵抗値を増大さ
せ、これによりN型半導体層内の印加電圧を増大させて
ホールと電子を取り込み、N型半導体層で発光させるこ
とができる。
Further, the present invention is a light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor with a PN junction, wherein the N-type semiconductor layer comprises:
It is characterized in that AlGaN doped with Mg is formed at the interface between the GaN and the AlGaN while alternately stacking GaN and AlGaN. Mg-doped AlGaN increases the resistance value of the N-type semiconductor layer, thereby increasing the applied voltage in the N-type semiconductor layer to take in holes and electrons and allow the N-type semiconductor layer to emit light.

【0010】また、本発明は、GaN系化合物半導体を
PN接合してなる発光素子であって、N型半導体層は、
GaNとAlGaNを交互に積層して構成されるととも
に、前記N型半導体層とP型半導体層の界面にAlGa
Nが形成されることを特徴とする。N型半導体層とP型
半導体層の界面に形成されたAlGaNは電子に対して
エネルギ障壁をなし(AlGaNはホールに対しても障
壁となるが、その大きさは電子よりも小さい)、N型半
導体層からP型半導体層への電子の移動を抑制してN型
半導体層での発光を促進できる。
Further, the present invention is a light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor with a PN junction, wherein the N-type semiconductor layer comprises:
GaN and AlGaN are alternately laminated, and an interface between the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer is made of AlGa.
N is formed. AlGaN formed at the interface between the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer acts as an energy barrier for electrons (AlGaN also acts as a barrier to holes, but its size is smaller than electrons). It is possible to suppress the transfer of electrons from the semiconductor layer to the P-type semiconductor layer and promote light emission in the N-type semiconductor layer.

【0011】また、本発明は、GaN系化合物半導体を
PN接合してなる発光素子であってP型及びN型半導体
層は、GaNとAlGaNを交互に積層して構成される
とともに、前記GaNとAlGaNの厚さは、前記P型
半導体層に注入された電子に対してブラッグ条件を満た
すように設定され、前記N型半導体に注入されたホール
に対してブラッグ条件を満たさないように設定されるこ
とを特徴とする。P型半導体層に注入された電子は、そ
のエネルギレベルに応じたドブロイ波長を有し、そのド
ブロイ波長に対してGaN/AlGaNの積層構造(具
体的には超格子)それぞれの膜厚がブラッグ条件を満た
す場合には電子は超格子の界面で全反射される。一方、
ホールは電子と異なるエネルギレベルにあるため、ブラ
ッグ条件が成立せず、P型半導体層からN型半導体層内
に移動し、N型半導体層内で電子と再結合して発光す
る。なお、電子のエネルギレベルは発光素子に印加され
るバイアス電圧に応じて変化するから、現象論的には、
発光素子の駆動電圧VにおいてP型半導体層内の電子を
ブラッグ反射し、N型半導体層内において再結合を引き
起こすような膜厚に設定されると言うことができる。あ
るいは、P型半導体層の膜厚を調整して周期的なエネル
ギ障壁を形成し、バイアス電圧を印加した場合にP型半
導体層に注入される電子のエネルギに対してブラッグ反
射を起こさせ、N型半導体層中で支配的に(すなわちP
型半導体層中におけるよりも多くの割合で)再結合を起
こさせると言うこともできる。
Further, the present invention is a light emitting device in which a GaN-based compound semiconductor is formed by PN junction, wherein the P-type and N-type semiconductor layers are formed by alternately stacking GaN and AlGaN. The thickness of AlGaN is set so as to satisfy the Bragg condition with respect to electrons injected into the P-type semiconductor layer, and is set so as not to satisfy the Bragg condition with respect to holes injected into the N-type semiconductor. It is characterized by the following. The electrons injected into the P-type semiconductor layer have a de Broglie wavelength according to the energy level, and the film thickness of each of the GaN / AlGaN laminated structures (specifically, superlattice) is different from the de Broglie wavelength by the Bragg condition. When satisfies, the electrons are totally reflected at the interface of the superlattice. on the other hand,
Since the holes have an energy level different from that of the electrons, the Bragg condition is not satisfied, the holes move from the P-type semiconductor layer into the N-type semiconductor layer, and recombine with the electrons in the N-type semiconductor layer to emit light. Since the energy level of electrons changes according to the bias voltage applied to the light emitting element, phenomenologically,
It can be said that the film thickness is set so as to Bragg-reflect electrons in the P-type semiconductor layer at the driving voltage V of the light-emitting element and cause recombination in the N-type semiconductor layer. Alternatively, a periodic energy barrier is formed by adjusting the thickness of the P-type semiconductor layer, and Bragg reflection is caused on the energy of electrons injected into the P-type semiconductor layer when a bias voltage is applied. Dominantly (ie, P
It can also be said that recombination occurs (at a greater rate than in the type semiconductor layer).

【0012】本発明の発光素子において、さらに、基板
と、前記基板上に形成され、前記N型半導体層に隣接す
るN型AlGaN層と、P型半導体層上に形成されるP
型AlGaNオーミック層とを有することができる。バ
ッファ層及びオーミック層をともにAlGaNで形成す
ることで、N型半導体層から射出した紫外領域の光の吸
収を抑制し、発光効率を向上させることができる。
[0012] In the light emitting device of the present invention, further, a substrate, an N-type AlGaN layer formed on the substrate and adjacent to the N-type semiconductor layer, and a P-type semiconductor layer formed on the P-type semiconductor layer.
Type AlGaN ohmic layer. By forming both the buffer layer and the ohmic layer of AlGaN, absorption of light in the ultraviolet region emitted from the N-type semiconductor layer can be suppressed, and luminous efficiency can be improved.

【0013】また、本発明の発光素子において、さら
に、基板と、前記基板上に形成されたN型GaN層と、
前記N型GaN層上に形成され、前記N型半導体層に隣
接する反射層とを有し、前記ブラッグ反射層により前記
PN接合部から射出される光を反射することができる。
N型半導体層から射出した紫外領域の光をブラッグ反射
層により反射し、GaN層での吸収を抑制することがで
きる。
Further, in the light emitting device of the present invention, further, a substrate, an N-type GaN layer formed on the substrate,
A reflective layer formed on the N-type GaN layer and adjacent to the N-type semiconductor layer, wherein the light emitted from the PN junction can be reflected by the Bragg reflective layer.
Light in the ultraviolet region emitted from the N-type semiconductor layer is reflected by the Bragg reflection layer, and absorption in the GaN layer can be suppressed.

【0014】また、本発明の発光素子において、前記N
型半導体層の前記GaNあるいはAlGaNの少なくと
もいずれかにSiがドープされることが好適である。本
願出願人は、SiのドープによりN型半導体層の発光強
度が増大することを確認しており、これにより発光素子
の発光効率を向上させることができる。
Further, in the light emitting device of the present invention, the N
It is preferable that at least either GaN or AlGaN of the type semiconductor layer is doped with Si. The applicant of the present application has confirmed that the light emission intensity of the N-type semiconductor layer is increased by doping with Si, whereby the light emission efficiency of the light emitting element can be improved.

【0015】また、本発明の発光素子において、前記N
型半導体層の前記GaNにSi及びInがドープされ、
前記AlGaNにInがドープされることが好適であ
る。本願出願人はGaNにSiとInをドープし、Al
GaNにInをドープすることでN型半導体層の発光強
度が増大することを確認しており、これにより発光素子
の発光効率を向上させることができる。
Further, in the light emitting device of the present invention, the N
The GaN of the type semiconductor layer is doped with Si and In,
Preferably, the AlGaN is doped with In. The present applicant has doped GaN with Si and In,
It has been confirmed that doping GaN with In increases the light emission intensity of the N-type semiconductor layer, whereby the light emission efficiency of the light emitting element can be improved.

【0016】また、本発明の発光素子において、前記N
型半導体層の前記GaNとAlGaNの界面にSiが形
成されることが好適である。GaNとAlGaNの界面
に形成されたSiは格子の不整合を生じさせ、GaN/
AlGaNに局所的な膜厚の揺らぎを引き起こす。これ
により、GaN/AlGaNにバンドギャップの揺らぎ
を生じさせ、発光効率を向上させることができる。
Further, in the light emitting device of the present invention, the N
It is preferable that Si is formed at the interface between the GaN and the AlGaN in the semiconductor layer. Si formed at the interface between GaN and AlGaN causes lattice mismatch, and GaN / AlGaN
AlGaN causes local thickness fluctuations. As a result, fluctuation of the band gap is caused in GaN / AlGaN, and the luminous efficiency can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1には、本実施形態における発光素子の
構成が示されている。サファイア基板10上にN型Ga
N層12が例えば2μm程度形成される。N型GaN層
12の上にさらにN型半導体層としてN型GaN系層1
4が形成され、さらにP型GaN系層16が積層され
る。N型GaN系層14とP型GaN系層16の界面で
PN接合が形成され、所定の電圧を印加することにより
P型GaN系層16からN型GaN系層14にホールが
注入されて発光する。N型GaN系層14はGaNとA
lGaNを交互に積層した超格子構造(SLSstrained
layer superlattice)とすることができる。また、P型
GaN系層16もGaNとAlGaNを交互に積層した
超格子構造とすることができる。もちろん、P型GaN
系層16は超格子構造でなくてもよい。P型GaN系層
16上には図示していないがP型GaNオーミック層が
形成され、オーミックコンタクトにより電極と接続され
る。
FIG. 1 shows the configuration of a light emitting device according to this embodiment. N-type Ga on sapphire substrate 10
The N layer 12 is formed, for example, at about 2 μm. The N-type GaN-based layer 1 is further formed on the N-type GaN layer 12 as an N-type semiconductor layer.
4 are formed, and a P-type GaN-based layer 16 is further laminated. A PN junction is formed at the interface between the N-type GaN-based layer 14 and the P-type GaN-based layer 16, and holes are injected from the P-type GaN-based layer 16 into the N-type GaN-based layer 14 by applying a predetermined voltage to emit light. I do. The N-type GaN-based layer 14 is composed of GaN and A
Superlattice structure (SLS strained
layer superlattice). Further, the P-type GaN-based layer 16 can also have a superlattice structure in which GaN and AlGaN are alternately stacked. Of course, P-type GaN
The system layer 16 may not have a super lattice structure. Although not shown, a P-type GaN ohmic layer is formed on the P-type GaN-based layer 16 and is connected to an electrode by an ohmic contact.

【0019】図2には、図1におけるN型GaN系層1
4の基本構成が示されている。GaN14aとAlGa
N14bを交互に積層した超格子構造であるが、本実施
形態ではGaN14aにはInとSiがドープされ、ま
た、AlGaN14bにはInがドープされる。ここ
で、本願明細書における「ドープ」とは、層の成長過程
において当該材料を反応管内に導入することを意味して
いる。具体的な作成方法は以下の通りである。すなわ
ち、反応管内に基板を載置し、N型GaN層12を形成
した後、反応管内にTMG、NH3、H2及びInとSi
を含むガス、例えばTMInやSiH4を導入してIn
とSiがドープされたGaN14aをMOCVD法で形
成する。そして、GaN14a上にAlGaN14bを
形成する際にも、TMGとTMAlを反応管内に導入す
るとともに、Inを含むガス、例えばTMInを導入し
てInがドープされたAlGaN14bを形成する。I
nやSiの導入量は、例えばTMIn=1.8μmol
/min、SiH4=446μmol/minとするこ
とができる。GaN14a及びAlGaN14bの厚さ
はともに約2nmであり、これらの組は合計250ピッ
チ程度形成される(図では簡略化のため3ピッチのみ示
している)。超格子層の膜厚は、注入されるキャリアの
拡散長で決定され、それ以下になると発光効率が低下す
る。一方、超格子の厚さが1μmを超えるとクラックが
発生するようになるので、超格子層の厚さとしては1n
m以上でクラックが発生しない厚さ、具体的には10n
m〜500nmとすることができる。
FIG. 2 shows the N-type GaN-based layer 1 shown in FIG.
4 are shown. GaN14a and AlGa
In this embodiment, the GaN 14a is doped with In and Si, and the AlGaN 14b is doped with In. Here, “doping” in the specification of the present application means that the material is introduced into the reaction tube during the layer growth process. The specific creation method is as follows. That is, after the substrate is placed in the reaction tube and the N-type GaN layer 12 is formed, TMG, NH 3 , H 2, In and Si are placed in the reaction tube.
Gas such as TMIn or SiH 4 is introduced to introduce In
And GaN 14a doped with Si are formed by MOCVD. When forming AlGaN 14b on GaN 14a, TMG and TMAl are introduced into the reaction tube, and a gas containing In, for example, TMIn is introduced to form AlGaN 14b doped with In. I
The introduced amount of n or Si is, for example, TMIn = 1.8 μmol.
/ Min and SiH 4 = 446 μmol / min. The thicknesses of the GaN 14a and the AlGaN 14b are both about 2 nm, and these sets are formed in a total of about 250 pitches (only three pitches are shown in the figure for simplicity). The thickness of the superlattice layer is determined by the diffusion length of the injected carriers, and when it is less than that, the luminous efficiency decreases. On the other hand, if the thickness of the superlattice exceeds 1 μm, cracks occur.
m, a thickness that does not cause cracks, specifically 10 n
m to 500 nm.

【0020】このように、本実施形態における発光素子
のN型GaN系層14はGaNにInとSiをドープ
し、AlGaNにInをドープして構成されるが、Ga
NとAlGaNに何もドープしない場合に比べて発光強
度が著しく増大する(具体的には20倍程度)ことを本
願出願人は確認している。
As described above, the N-type GaN-based layer 14 of the light emitting device of this embodiment is formed by doping GaN with In and Si and doping AlGaN with In.
The present applicant has confirmed that the emission intensity is remarkably increased (specifically, about 20 times) as compared with the case where N and AlGaN are not doped at all.

【0021】一方、GaNにSiをドープしているた
め、N型GaN系層14はN+型となっており、N+と
P−接合に対して順方向にバイアスしたときに、N+中
に電子が多く存在するためN+層14からP−層16に
注入される電子の方が、P−層16からN+層14に注
入されるホールより圧倒的に多くなり、その結果、発光
がN+層14ではなく発光効率の比較的低いP−層16
で生じるおそれがある。発光効率に優れるN+層14で
発光させるためには、ホール濃度の高いP型層との接合
を形成してN+/P++とすればよいが、GaN系で高
いホール濃度を有するP型層を形成することは困難であ
る。
On the other hand, since GaN is doped with Si, the N-type GaN-based layer 14 is of N + type, and when biased in the forward direction with respect to the N + and P− junctions, electrons are contained in N +. Due to the large number of electrons, the number of electrons injected from the N + layer 14 into the P− layer 16 is overwhelmingly larger than the number of holes injected from the P− layer 16 into the N + layer 14. Layer 16 having relatively low luminous efficiency
May occur in In order to emit light in the N + layer 14 having excellent luminous efficiency, a junction with a P-type layer having a high hole concentration may be formed to be N + / P ++. However, a P-type layer having a high hole concentration in a GaN system is formed. It is difficult to do.

【0022】そこで、本実施形態では、発光効率に優れ
たN型GaN系層14を採用するとともに、このN型G
aN系層14で発光させるために、以下のような構成を
採用している。
Therefore, in the present embodiment, the N-type GaN-based layer 14 having excellent luminous efficiency is adopted,
In order to cause the aN-based layer 14 to emit light, the following configuration is employed.

【0023】図3には、本実施形態におけるN型GaN
系層14の構成が示されている。基本構成は図2に示さ
れた構成と同様に、InとSiをドープしたGaN14
aとInをドープしたAlGaN14bを交互に積層し
た構成であるが、GaN14aとAlGaN14bとの
界面に、さらにSiN14cが形成されている。すなわ
ち、GaN(InとSiドープ)/SiN/AlGaN
(Inドープ)の構成である。SiN14cは、GaN
14aとAlGaN14bの界面に一様に形成されるの
ではなく、離散的に形成される。具体的な形成方法は、
InとSiをドープしたGaN14aを形成した後に、
GaN14aの成長温度(例えば1050度)にて反応
管内にNH3とSiH4を数秒程度導入する。数秒程度だ
け供給することで、SiN14cはGaN14a上に一
様には形成されず、離散的に形成される。
FIG. 3 shows the N-type GaN in this embodiment.
The configuration of the system layer 14 is shown. The basic structure is the same as the structure shown in FIG.
Although the configuration is such that AlGaN 14b doped with a and In are alternately stacked, SiN 14c is further formed at the interface between GaN 14a and AlGaN 14b. That is, GaN (In and Si doped) / SiN / AlGaN
(In-doped). SiN14c is made of GaN
It is not uniformly formed at the interface between AlGaN 14a and AlGaN 14b, but is formed discretely. The specific formation method is
After forming GaN 14a doped with In and Si,
At a growth temperature of GaN 14a (for example, 1050 ° C.), NH 3 and SiH 4 are introduced into the reaction tube for about several seconds. By supplying for only a few seconds, SiN 14c is not formed uniformly on GaN 14a, but is formed discretely.

【0024】SiN14cを形成することで、SiN1
4cを形成しない場合に比べて発光効率が増大すること
を出願人は確認しており、さらに、SiN14cは絶縁
体として機能するからN型GaN系層14全体の抵抗値
が増大する。N型GaN系層14の抵抗値が増大する
と、PN接合に順方向バイアスを印加した場合に比較的
大きな電圧がこのN型GaN系層14に印加され、この
層の両側から電子とホールが引き込まれてこの層の中で
発光が生じることになる。すなわち、図1の構成におい
て、図3に示されたN型GaN系層14を用いること
で、確実にN型GaN系層14で発光を生じさせ、発光
効率を向上させることができる。
By forming the SiN 14c, the SiN 1c is formed.
The applicant has confirmed that the luminous efficiency increases as compared with the case where 4c is not formed, and furthermore, since SiN 14c functions as an insulator, the resistance value of the entire N-type GaN-based layer 14 increases. When the resistance value of the N-type GaN-based layer 14 increases, a relatively large voltage is applied to the N-type GaN-based layer 14 when a forward bias is applied to the PN junction, and electrons and holes are drawn from both sides of this layer. Light emission will occur in this layer. That is, in the configuration of FIG. 1, by using the N-type GaN-based layer 14 shown in FIG. 3, it is possible to surely cause the N-type GaN-based layer 14 to emit light and to improve the luminous efficiency.

【0025】図4には、他のN型GaN系層14の構成
が示されている。図3では、GaN14aとAlGaN
14bとの間にSiN14cを形成しているが、図4で
はGaN14aとAlGaN14bとの間だけでなく、
AlGaN14bとその上に形成されるGaN14aと
の間にもSiN14cが形成される。すなわち、GaN
14aとAlGaN14bの全ての界面にSiN14c
が形成されている。この構成によっても、N型GaN系
層14の抵抗値を増大させ、電子とホールを引き込んで
N型GaN系層14で発光させることができる。
FIG. 4 shows the structure of another N-type GaN-based layer 14. In FIG. 3, GaN 14a and AlGaN
14b, the SiN 14c is formed between the GaN 14a and the AlGaN 14b.
SiN 14c is also formed between AlGaN 14b and GaN 14a formed thereon. That is, GaN
SiN14c at all interfaces between AlGaN 14b and AlGaN 14b
Are formed. Also with this configuration, the resistance value of the N-type GaN-based layer 14 can be increased, and electrons and holes can be drawn to cause the N-type GaN-based layer 14 to emit light.

【0026】なお、この他に、GaN(In、Siドー
プ)/AlGaN(Inドープ)/SiNという構成を
複数ピッチ積層して超格子構造を形成することもでき
る。
Alternatively, a superlattice structure can be formed by stacking a plurality of pitches of GaN (In, Si-doped) / AlGaN (In-doped) / SiN at a plurality of pitches.

【0027】図5には、他のN型GaN系層14の構成
が示されている。図3及び図4においては、GaN14
aとAlGaN14bの界面にSiN14cを形成する
ことで発光効率の改善と抵抗値の増大を図っているが、
本実施形態ではSiNではなくMgを用いて抵抗値の増
大を得ている。すなわち、AlGaNにMgをドープす
ると抵抗値が増大することが知られており、そこでGa
N14aとAlGaN14bの界面にMgをドープした
AlGaN14dを形成する。すなわち、GaN(I
n、Siドープ)14a/AlGaN(Mgドープ)1
4d/AlGaN(Inドープ)14bの構成である。
なお、Mgの代わりにZnをドープすることもできる。
FIG. 5 shows the structure of another N-type GaN-based layer 14. 3 and 4, GaN 14
By forming SiN 14c at the interface between a and AlGaN 14b, the luminous efficiency is improved and the resistance value is increased.
In this embodiment, the resistance value is increased by using Mg instead of SiN. That is, it is known that when AlGaN is doped with Mg, the resistance value increases.
AlGaN 14d doped with Mg is formed at the interface between N14a and AlGaN 14b. That is, GaN (I
n, Si doped) 14a / AlGaN (Mg doped) 1
This is a configuration of 4d / AlGaN (In-doped) 14b.
Note that Zn can be doped instead of Mg.

【0028】図6には、他のN型GaN系層14の構成
が示されている。図5においてはGaN14aとAlG
aN14bとの間にMgをドープしたAlGaN14d
を形成しているが、図6ではGaN14aとAlGaN
14bとの間だけでなく、AlGaN14bとその上に
形成されるGaN14aとの間にもMgをドープしたA
lGaN14dが形成される。すなわち、GaN14a
とAlGaN14bの全ての界面にMgをドープしたA
lGaN14dが形成されている。この構成によって
も、N型GaN系層14の抵抗値を増大させ、電子とホ
ールを引き込んでN型GaN系層14で発光させること
ができる。
FIG. 6 shows the structure of another N-type GaN-based layer 14. In FIG. 5, GaN 14a and AlG
AlGaN14d doped with Mg between aN14b
In FIG. 6, GaN 14a and AlGaN are formed.
A doped with Mg not only between AlGaN 14b but also between AlGaN 14b and GaN 14a formed thereon.
lGaN 14d is formed. That is, GaN 14a
A in which Mg is doped at all interfaces between AlGaN and AlGaN 14b
1GaN 14d is formed. Also with this configuration, the resistance value of the N-type GaN-based layer 14 can be increased, and electrons and holes can be drawn to cause the N-type GaN-based layer 14 to emit light.

【0029】図3〜図6の構成では、いずれもN型Ga
N系層14の抵抗値を増大させることが可能であるが、
活性層であるN型GaN系層14の抵抗値が高いとPN
接合面内での電流が均一になり易く、光取出し効率も高
くなる。
In the configurations shown in FIGS.
Although it is possible to increase the resistance value of the N-based layer 14,
If the resistance of the N-type GaN-based layer 14 as the active layer is high, PN
The current in the joining surface is likely to be uniform, and the light extraction efficiency is increased.

【0030】また、図3〜図6の構成において、GaN
にIn及びSiをドープし、AlGaNにInをドープ
しているが、GaN及びAlGaNのいずれにもSiを
ドープしてもよく、また、GaNのみ、あるいはAlG
aNのみにSiをドープしてもよい。GaNとAlGa
NのいずれにもSiとInをドープすることもできる。
GaNとAlGaNのいずれにもSiをドープした場
合、何もドープしない場合に比べて発光強度が約17倍
増大し、GaNのみにSiをドープした場合には約13
倍増大し、AlGaNのみにSiをドープした場合には
約16倍増大することを本願出願人は確認している。
Further, in the configuration shown in FIGS.
Is doped with In and Si, and AlGaN is doped with In. However, any of GaN and AlGaN may be doped with Si.
Only aN may be doped with Si. GaN and AlGa
Any of N can be doped with Si and In.
When both GaN and AlGaN are doped with Si, the emission intensity is increased by about 17 times as compared with the case where nothing is doped, and when only GaN is doped with Si, the emission intensity is increased by about 13 times.
The present applicant has confirmed that when the AlGaN is doped only with Si, the increase is about 16 times.

【0031】また、図2〜図6の構成に代えて、N型G
aN系層14としてGaNとAlGaNを交互に積層し
てなる超格子(SLS:ひずみ層超格子)構造において
GaNとAlGaNの界面に離散的にSiを形成したも
のを用いることもできる。離散的に形成されたSiは格
子不整合が大きく、超格子の界面に格子不整合部分が存
在すると、表面に微小な荒れが発生してこの荒れの部分
における膜厚が変化する。膜厚が不均一になると量子効
果に基づく量子準位が空間的に変化するため、バンドギ
ャップが空間的にゆらぎ、転位密度以上とすることで発
光効率を上げることができる(特願2000−1643
49号を適宜参照されたい)。この場合にも、SiNや
MgをドープしたAlGaNを界面に形成することで抵
抗値を増大させ、N型GaN系層14で発光させること
ができる。
Also, instead of the configuration shown in FIGS.
In the superlattice (SLS: strained layer superlattice) structure in which GaN and AlGaN are alternately stacked, a material in which Si is discretely formed at the interface between GaN and AlGaN can be used as the aN-based layer 14. The discretely formed Si has a large lattice mismatch, and if there is a lattice mismatch portion at the interface of the superlattice, a minute roughness is generated on the surface, and the film thickness at the rough portion changes. When the film thickness becomes non-uniform, the quantum level based on the quantum effect changes spatially, so that the band gap fluctuates spatially and the luminous efficiency can be increased by setting the dislocation density or higher (Japanese Patent Application No. 2000-1643).
No. 49). Also in this case, by forming AlGaN doped with SiN or Mg at the interface, the resistance value can be increased and light can be emitted from the N-type GaN-based layer 14.

【0032】図7には、他の実施形態に係る発光素子の
構成が示されている。図1に示された構成では、N型G
aN系層14に隣接してP型GaN系層16を形成して
いるが、本実施形態ではN型GaN系層14とP型Ga
N系層16の界面にAlGaN層15が形成される。A
lGaN層15は、トンネル効果が生じる程度に十分薄
く形成され、好ましくは1〜50nm、より好ましくは
2〜10nm程度である。N型GaN系層14は図2に
示されたN型GaN系層を用いることができる。このよ
うな構成において順方向バイアスを印加すると、N型G
aN系層14及びP型GaN系層16のバンドギャップ
はドープしていないAlGaN単層よりもバンドギャッ
プが狭く、電子にとってAlGaN層15はエネルギ障
壁となる。AlGaN層15は、電子のみならずホール
にとってもエネルギ障壁となるが、図8に示されるよう
に電子に対する障壁がホールに対する障壁よりも大きい
ので、ホールがより多くP型GaN系層16からN型G
aN系層14に注入される。したがって、発光効率の高
いN型GaN系層14で発光を起こさせることができ
る。
FIG. 7 shows a configuration of a light emitting device according to another embodiment. In the configuration shown in FIG.
Although the P-type GaN-based layer 16 is formed adjacent to the aN-based layer 14, in this embodiment, the N-type GaN-based layer 14 and the P-type Ga
An AlGaN layer 15 is formed at the interface of the N-based layer 16. A
The lGaN layer 15 is formed thin enough to cause a tunnel effect, and preferably has a thickness of about 1 to 50 nm, more preferably about 2 to 10 nm. As the N-type GaN-based layer 14, the N-type GaN-based layer shown in FIG. 2 can be used. When a forward bias is applied in such a configuration, the N-type G
The band gaps of the aN-based layer 14 and the P-type GaN-based layer 16 are smaller than those of the undoped AlGaN single layer, and the AlGaN layer 15 acts as an energy barrier for electrons. The AlGaN layer 15 acts as an energy barrier not only for electrons but also for holes. However, as shown in FIG. 8, since the barrier for electrons is larger than the barrier for holes, the AlGaN layer 15 has more holes than the P-type GaN-based layer 16 and the N-type. G
It is injected into the aN-based layer 14. Therefore, light can be emitted from the N-type GaN-based layer 14 having high luminous efficiency.

【0033】なお、図7においてAlGaN層15の代
わりに、MgあるいはZnをドープしたAlGaNを用
いて高抵抗とすることもできる。
In FIG. 7, instead of the AlGaN layer 15, AlGaN doped with Mg or Zn may be used to increase the resistance.

【0034】また、図7においては、N型GaN系層1
4とP型GaN系層16の界面に、ホールに対してより
も電子に対して大きなエネルギ障壁となる層を形成する
ことでホールの注入を促進しているが、P型GaN系層
16をGaNとAlGaNを交互に積層して超格子構造
とし、かつ、GaNとAlGaNの膜厚を調整すること
で、電子をN型GaN系層14に閉じこめ、ホールの注
入を促進することもできる。
FIG. 7 shows an N-type GaN-based layer 1.
At the interface between the P-type GaN-based layer 4 and the P-type GaN-based layer 16, the injection of holes is promoted by forming a layer having a larger energy barrier for electrons than for holes. By alternately stacking GaN and AlGaN to form a superlattice structure and adjusting the film thickness of GaN and AlGaN, electrons can be confined in the N-type GaN-based layer 14 and the injection of holes can be promoted.

【0035】電子及びホールは波の性質も併せ持つので
(ドブロイ波あるいは物質波)、図9に示されるような
周期的なエネルギを有する層内では各界面で反射され
る。そして、エネルギの周期が電子のエネルギレベルで
決まるドブロイ波長に対してブラッグ条件を満たすと全
反射されるようになり、移動できなくなる。電子とホー
ルでは有効質量とエネルギ障壁の高さが異なるので、電
子に対してブラッグ条件を満たすようにP型GaN系層
16のエネルギ障壁と周期を設定すると、P型GaN系
層16に注入された電子は全反射されてP型GaN系層
16内を移動できないがホールはブラッグ条件が満たさ
れないため全反射されずN型GaN系層14内に注入さ
れる。以上により、P型GaN系層16のGaNとAl
GaNの厚さを、注入された電子に対してブラッグ条件
が成立するように設定することで、N型GaN系層14
でホールと電子の再結合を起こさせて発光させることが
できる。具体的な条件は以下の通りである。
Since electrons and holes also have wave properties (de Broglie waves or matter waves), they are reflected at each interface in a layer having periodic energy as shown in FIG. When the Bragg condition is satisfied with respect to the de Broglie wavelength whose energy cycle is determined by the energy level of the electrons, the light is totally reflected and cannot move. Since the effective mass and the height of the energy barrier are different between electrons and holes, if the energy barrier and the period of the P-type GaN-based layer 16 are set so as to satisfy the Bragg condition for electrons, the electrons are injected into the P-type GaN-based layer 16. The electrons are totally reflected and cannot move in the P-type GaN-based layer 16, but holes are injected into the N-type GaN-based layer 14 without being totally reflected because the Bragg condition is not satisfied. As described above, GaN and Al in the P-type GaN-based layer 16 are
By setting the thickness of GaN so that the Bragg condition is satisfied with respect to the injected electrons, the N-type GaN-based layer 14 is formed.
This causes recombination of holes and electrons to emit light. The specific conditions are as follows.

【0036】[0036]

【数1】 (Equation 1)

【数2】 ここで、m*は電子あるいはホールの有効質量であり、
Eは電子あるいはホールのエネルギ、Lは障壁(B)と
井戸(W)の厚さ、U0は障壁のエネルギ高さ、hはプ
ランク定数、m、nは整数である。
(Equation 2) Where m * is the effective mass of an electron or hole,
E is the energy of electrons or holes, L is the thickness of the barrier (B) and well (W), U0 is the energy height of the barrier, h is Planck's constant, and m and n are integers.

【0037】なお、GaNとAlGaNを交互に積層し
てなるP型GaN系層16のGaNが井戸層(添字
w)、AlGaNがバリア層(添字B)として機能す
る。GaNとAlGaNの具体的な厚さはAlGaNの
Al組成xにより変化するが、例えばx=0.15、Δ
Eg=200meV、ΔEc=140meVとすると、
Lw(井戸層であるGaNの厚さ)=1.8±0.5n
m、LB(バリア層であるAlGaNの厚さ)=1±
0.5nm程度となる。
The GaN of the P-type GaN-based layer 16 formed by alternately stacking GaN and AlGaN functions as a well layer (subscript w), and AlGaN functions as a barrier layer (subscript B). The specific thickness of GaN and AlGaN varies depending on the Al composition x of AlGaN. For example, x = 0.15, Δ
If Eg = 200 meV and ΔEc = 140 meV,
Lw (thickness of GaN as a well layer) = 1.8 ± 0.5 n
m, LB (thickness of AlGaN as a barrier layer) = 1 ±
It is about 0.5 nm.

【0038】図10には、さらに他の実施形態の発光素
子の構成が示されている。N型GaN系層14として
は、図3〜6に示されたものを用いることができる。図
1に示された構成では、N型GaN層12の上にPN接
合層を形成し、その上にGaNオーミック層を形成して
いるが、GaNは紫外領域の光(UV)に対して不透明
であり、活性層から出た光はGaNで吸収されてしまい
効率が低下するおそれがある。
FIG. 10 shows the structure of a light emitting device according to still another embodiment. 3 to 6 can be used as the N-type GaN-based layer 14. In the configuration shown in FIG. 1, a PN junction layer is formed on the N-type GaN layer 12, and a GaN ohmic layer is formed thereon. However, GaN is opaque to light in the ultraviolet region (UV). In this case, the light emitted from the active layer is absorbed by GaN, and the efficiency may be reduced.

【0039】そこで、本実施形態では、活性層での発光
効率を向上させるとともに、活性層に隣接した層におけ
る吸収も防ぐこととしている。具体的には、図に示され
るように、サファイア基板10上にGaN層ではなくN
型AlGaN層13(例えば1.5μm)を形成し、さ
らにPN接合層の上にオーミック層としてP型AlGa
Nオーミック層17を形成する。GaNに比べてAlG
aNはUVに対して比較的透明であるため、活性層から
のUV吸収を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, the luminous efficiency in the active layer is improved, and absorption in a layer adjacent to the active layer is also prevented. Specifically, as shown in FIG.
An AlGaN layer 13 (for example, 1.5 μm) is formed, and a P-type AlGa is formed as an ohmic layer on the PN junction layer.
An N ohmic layer 17 is formed. AlG compared to GaN
Since aN is relatively transparent to UV, it can suppress UV absorption from the active layer.

【0040】図11には、さらに他の実施形態の発光素
子の構成が示されている。N型GaN系層14として
は、図3〜図6に示されたものを用いることができる。
本実施形態では、図1の構成においてN型GaN層12
とN型GaN系層14との界面に射出した光をブラッグ
反射するブラッグ反射層18を形成し、さらにP型Ga
N系層16上にUVに対して透明なP型AlGaNオー
ミック層17を形成する。ブラッグ反射層18は、活性
層からの光(UV)の波長に対してGaN、AlGaN
を1/4波長に調整して積層したものであり、入射した
光を反射させて下層のN型GaN層でUVが吸収される
ことを防ぐ。また、上部にもGaNオーミック層ではな
くP型AlGaNオーミック層17を形成しているた
め、UVの吸収を防ぐことができる。
FIG. 11 shows the structure of a light emitting device according to still another embodiment. 3 to 6 can be used as the N-type GaN-based layer 14.
In the present embodiment, in the configuration of FIG.
A Bragg reflection layer 18 for Bragg-reflecting light emitted at the interface between the substrate and the N-type GaN-based layer 14, and further forming a P-type Ga
A UV transparent P-type AlGaN ohmic layer 17 is formed on the N-based layer 16. The Bragg reflection layer 18 is made of GaN, AlGaN for the wavelength of light (UV) from the active layer.
Is adjusted to 1 / wavelength, and is laminated to reflect incident light to prevent UV from being absorbed by the lower N-type GaN layer. Further, since the P-type AlGaN ohmic layer 17 is formed on the upper part instead of the GaN ohmic layer, absorption of UV can be prevented.

【0041】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の
変更が可能である。例えば、図1に示されたように、サ
ファイア基板/N型GaN層/N型GaN系層/P型G
aN系層/P型オーミック層(N型GaN系層14とし
ては、図3〜図6に示されたものを用いることができ
る)構造とし、その後、表面に別の基板を貼り付けてサ
ファイア基板及びN型GaN層12を研磨あるいは光照
射などで取り去り、N型GaN層12での吸収を防止し
てもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible. For example, as shown in FIG. 1, a sapphire substrate / N-type GaN layer / N-type GaN-based layer / P-type G
An aN-based layer / P-type ohmic layer (the N-type GaN-based layer 14 may be one shown in FIGS. 3 to 6), and then another substrate is attached to the surface to form a sapphire substrate. Alternatively, the N-type GaN layer 12 may be removed by polishing or light irradiation to prevent absorption by the N-type GaN layer 12.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、PN接合においてN型
半導体層において発光を起こさせることで、発光効率を
高めることができる。また、活性層から射出した光の吸
収を抑制し、発光効率を高めることができる。
According to the present invention, light emission efficiency can be increased by causing light emission in the N-type semiconductor layer at the PN junction. Further, absorption of light emitted from the active layer can be suppressed, and luminous efficiency can be increased.

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

【図1】 実施形態に係る発光素子の全体構成図であ
る。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a light emitting device according to an embodiment.

【図2】 図1におけるN型GaN系層の基本構成図で
ある。
FIG. 2 is a basic configuration diagram of an N-type GaN-based layer in FIG.

【図3】 実施形態に係るN型GaN系層の構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of an N-type GaN-based layer according to the embodiment.

【図4】 実施形態に係る他のN型GaN系層の構成図
である。
FIG. 4 is a configuration diagram of another N-type GaN-based layer according to the embodiment.

【図5】 実施形態に係る他のN型GaN系層の構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram of another N-type GaN-based layer according to the embodiment.

【図6】 実施形態に係る他のN型GaN系層の構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of another N-type GaN-based layer according to the embodiment.

【図7】 実施形態に係る他の発光素子の全体構成図で
ある。
FIG. 7 is an overall configuration diagram of another light emitting element according to the embodiment.

【図8】 電子とホールのバンド説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of bands of electrons and holes.

【図9】 ドブロイ波と周期的エネルギ障壁との関係を
示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between de Broglie waves and a periodic energy barrier.

【図10】 実施形態に係る他の発光素子の全体構成図
である。
FIG. 10 is an overall configuration diagram of another light emitting element according to the embodiment.

【図11】 実施形態に係る他の発光素子の全体説明図
である。
FIG. 11 is an overall explanatory diagram of another light emitting element according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 サファイア基板、12 N型GaN層、14 N
型GaN系層、16P型GaN系層。
10 sapphire substrate, 12 N-type GaN layer, 14 N
-Type GaN-based layer, 16P-type GaN-based layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA06 AA11 AA20 BA02 BA08 BA38 BB12 FA10 5F041 AA03 AA11 CA05 CA34 CA40 CA46 CA57 CB15 FF01 FF14 FF16 5F045 AA04 AB14 AB17 AB33 AC01 AC12 AF09 BB16 CA09 DA53 DA54  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA06 AA11 AA20 BA02 BA08 BA38 BB12 FA10 5F041 AA03 AA11 CA05 CA34 CA40 CA46 CA57 CB15 FF01 FF14 FF16 5F045 AA04 AB14 AB17 AB33 AC01 AC12 AF09 BB16 CA09 DA53 DA54

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaN系化合物半導体をPN接合してな
る発光素子であって、 N型半導体層は、GaNとAlGaNを交互に積層して
構成されるとともに、前記GaNとAlGaNの界面に
離散的にSiNが形成されることを特徴とする発光素
子。
1. A light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor and a PN junction, wherein an N-type semiconductor layer is formed by alternately stacking GaN and AlGaN, and is discretely provided at an interface between the GaN and AlGaN. A light-emitting element comprising SiN formed thereon.
【請求項2】 GaN系化合物半導体をPN接合してな
る発光素子であって、 N型半導体層は、GaNとAlGaNを交互に積層して
構成されるとともに、前記GaNとAlGaNの界面に
MgがドープされたAlGaNが形成されることを特徴
とする発光素子。
2. A light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor and a PN junction, wherein the N-type semiconductor layer is formed by alternately stacking GaN and AlGaN, and Mg is present at an interface between the GaN and AlGaN. A light-emitting device, wherein doped AlGaN is formed.
【請求項3】 GaN系化合物半導体をPN接合してな
る発光素子であって、 N型半導体層は、GaNとAlGaNを交互に積層して
構成されるとともに、前記N型半導体層とP型半導体層
の界面にAlGaNが形成されることを特徴とする発光
素子。
3. A light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor and a PN junction, wherein the N-type semiconductor layer is formed by alternately stacking GaN and AlGaN, and wherein the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor A light-emitting element wherein AlGaN is formed at an interface between layers.
【請求項4】 GaN系化合物半導体をPN接合してな
る発光素子であって、 P型及びN型半導体層は、GaNとAlGaNを交互に
積層して構成されるとともに、前記GaNとAlGaN
の厚さは、前記P型半導体層に注入された電子に対して
ブラッグ条件を満たすように設定され、前記N型半導体
層に注入されたホールに対しては満たさないように設定
されることを特徴とする発光素子。
4. A light emitting device comprising a GaN-based compound semiconductor and a PN junction, wherein the P-type and N-type semiconductor layers are formed by alternately stacking GaN and AlGaN, and the GaN and AlGaN
Is set so as to satisfy the Bragg condition for electrons injected into the P-type semiconductor layer, and not to satisfy the hole injected into the N-type semiconductor layer. Characteristic light emitting element.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の発光素
子において、さらに、 基板と、 前記基板上に形成され、前記N型半導体層に隣接するN
型AlGaN層と、 P型半導体層上に形成されるP型AlGaNオーミック
層と、 を有することを特徴とする発光素子。
5. The light-emitting device according to claim 1, further comprising: a substrate; and N formed on the substrate and adjacent to the N-type semiconductor layer.
A light emitting device comprising: a p-type AlGaN layer; and a p-type AlGaN ohmic layer formed on the p-type semiconductor layer.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の発光素
子において、さらに、 基板と、 前記基板上に形成されたN型GaN層と、 前記N型GaN層上に形成され、前記N型半導体層に隣
接する反射層と、 を有し、前記ブラッグ反射層により前記PN接合部から
射出される光を反射することを特徴とする発光素子。
6. The light emitting device according to claim 1, further comprising: a substrate; an N-type GaN layer formed on the substrate; and an N-type GaN layer formed on the N-type GaN layer. And a reflection layer adjacent to the mold semiconductor layer, wherein the Bragg reflection layer reflects light emitted from the PN junction.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の発光素
子において、 前記N型半導体層の前記GaNあるいはAlGaNの少
なくともいずれかにSiがドープされることを特徴とす
る発光素子。
7. The light emitting device according to claim 1, wherein at least one of GaN and AlGaN of the N-type semiconductor layer is doped with Si.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載の発光素
子において、 前記N型半導体層の前記GaNにSi及びInがドープ
され、前記AlGaNにInがドープされることを特徴
とする発光素子。
8. The light emitting device according to claim 1, wherein said GaN of said N-type semiconductor layer is doped with Si and In, and said AlGaN is doped with In. element.
【請求項9】 請求項1〜6のいずれかに記載の発光素
子において、 前記N型半導体層の前記GaNとAlGaNの界面にS
iが形成されることを特徴とする発光素子。
9. The light emitting device according to claim 1, wherein an interface between the GaN and the AlGaN of the N-type semiconductor layer is
A light emitting device, wherein i is formed.
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