JP2005191589A - Light-emitting element and group iii-v compound semiconductor therefor - Google Patents

Light-emitting element and group iii-v compound semiconductor therefor Download PDF

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泰 家近
Yoshinobu Ono
善伸 小野
Tomoyuki Takada
朋幸 高田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group III-V compound semiconductor capable of realizing a light-emitting element having high luminous efficacy, and to provide the light emitting element. <P>SOLUTION: The group III-V compound semiconductor has a laminated structure having an n-type layer 4 expressed by a general expression In<SB>x</SB>Ga<SB>y</SB>Al<SB>z</SB>N (in this case, x+y+z=1, 0≤x≤1, 0≤y≤1, and 0≤z≤1), a luminous layer 5, and a p-type layer 7 in this order on a substrate 1. The group III-V compound semiconductor for the light-emitting element has an underlayer 3 of which carrier concentration is lower than that of the n-type layer and n-type dopant concentration is lower than that of the n-type layer between the n-type layer and the substrate. The light-emitting element uses the semiconductor. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される3−5族化合物半導体、及びこれを用いた発光素子に関する。 The present invention relates to a group 3-5 compound semiconductor represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and The present invention relates to a light emitting element using the same.

紫外もしくは青色の発光ダイオード又は紫外もしくは青色のレーザダイオード等の発光素子の材料として、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される3−5族化合物半導体が知られている。とくにInNを混晶比で10%以上含むものはIn濃度に応じて可視領域での発光波長を調整できるため、表示用途に特に重要である。 As a material of a light emitting element such as an ultraviolet or blue light emitting diode or an ultraviolet or blue laser diode, the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 A group 3-5 compound semiconductor represented by ≦ z ≦ 1) is known. In particular, those containing 10% or more of InN as a mixed crystal ratio are particularly important for display applications because the emission wavelength in the visible region can be adjusted according to the In concentration.

該3−5族化合物半導体を用いた発光素子を作製する場合、低い電圧での駆動のためには電荷注入層として作用する不純物をドープしたn型層及びp型層の形成が必要である。しかし、良好な電荷注入特性が得られる5×1017cm-3以上のキャリア濃度となるドーピングを施すとn型層の結晶品質の低下が顕著となる。一般的に発光層の下層の結晶性が低い場合、高い結晶性の発光層を得ることは難しく、発光効率が低下する。この結晶性の低下による発光効率の低下を防ぐ方法として、発光層に近づくにつれて段階的にキャリア濃度を減らしていく層構造の適用が報告されている(特開平6−151965号公報、特開平7−15041号公報)。しかしながら、このような構造では、キャリア濃度の低い層がn型電荷注入層とp型電荷注入層の間に形成されるので理想的な電流−電圧特性が得られず、発光素子を作製する上で問題となっていた。 In the case of manufacturing a light-emitting element using the Group 3-5 compound semiconductor, it is necessary to form an n-type layer and a p-type layer doped with impurities that act as a charge injection layer for driving at a low voltage. However, when doping is performed to obtain a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or more that provides good charge injection characteristics, the crystal quality of the n-type layer is significantly reduced. In general, when the crystallinity of the lower layer of the light emitting layer is low, it is difficult to obtain a light emitting layer with high crystallinity, and the light emission efficiency is lowered. As a method for preventing a decrease in light emission efficiency due to the decrease in crystallinity, application of a layer structure in which the carrier concentration is gradually reduced as the light emitting layer is approached has been reported (Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-151965 and 7). -15041). However, in such a structure, since a layer having a low carrier concentration is formed between the n-type charge injection layer and the p-type charge injection layer, ideal current-voltage characteristics cannot be obtained, and a light-emitting element is manufactured. It was a problem.

本発明の目的は、高い発光効率の発光素子を実現できる3−5族化合物半導体及び発光素子を提供することにある。   The objective of this invention is providing the 3-5 group compound semiconductor and light emitting element which can implement | achieve the light emitting element of high luminous efficiency.

本発明者らはこのような状況をみて鋭意検討の結果、高温で成長させたキャリア濃度の低い層の上方にキャリア濃度の高い層を積層することで、高いキャリア濃度かつ高品質の半導体結晶が実現できることを見いだし、本発明に至った。   As a result of diligent examination in view of such a situation, the inventors of the present invention formed a high carrier concentration and high quality semiconductor crystal by laminating a high carrier concentration layer above a low carrier concentration layer grown at a high temperature. It has been found that it can be realized and has led to the present invention.

即ち、本発明は、基板上に、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表されるn型層、発光層、及びp型層をこの順に有する積層構造の3−5族化合物半導体であって、n型層と基板とのあいだに、n型層よりもキャリア濃度の低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度の低い下地層を有する発光素子用3−5族化合物半導体にかかるものである。 That is, the present invention provides an n-type represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) on the substrate. A group 3-5 compound semiconductor having a laminated structure having a layer, a light emitting layer, and a p-type layer in this order, and having a lower carrier concentration than the n-type layer and n-type layer between the n-type layer and the substrate The present invention relates to a Group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device having an underlayer having a lower n-type dopant concentration.

さらに、本発明は、基板、一般式Gaa Alb N(ただし、a+b=1、0≦a≦1、0≦b≦1)で表され1000℃以下の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Inc Gad Ale N(ただし、c+d+e=1、0≦c<1、0≦d≦1、0≦e≦1)で表され1000℃を超える温度で成長させてなる3−5族化合物半導体からなる下地層、一般式Inf Gag Alh N(ただし、f+g+h=1、0≦f<1、0≦g≦1、0≦h≦1)で表される3−5族化合物半導体からなるn型にドープされてなるn型層、一般式Ini Gaj Alk N(ただし、i+j+k=1、0≦i≦1、0≦j≦1、0≦k≦1)で表される3−5族化合物半導体からなる発光層、及び一般式Inm Gan Alo N(ただし、m+n+o=1、0≦m<1、0≦n≦1、0≦o<1)で表される3−5族化
合物半導体からなるp型にドープされてなるp型層を、この順に接して又は他の層を介して配置された積層構造からなる3−5族化合物半導体であって、該下地層のキャリア濃度が該n型層よりも低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度が低い発光素子用3−5族化合物半導体、及び該半導体を用いる発光素子にかかるものである。
Furthermore, the present invention relates to a substrate, a buffer layer represented by the general formula Ga a Al b N (where a + b = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) and grown at a temperature of 1000 ° C. or lower. formula in c Ga d Al e N (provided that, c + d + e = 1,0 ≦ c <1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ e ≦ 1) becomes grown in represented at temperatures above 1000 ° C. 3-5 Group 3-5 represented by a base layer made of a group compound semiconductor, represented by a general formula In f Ga g Al h N (where f + g + h = 1, 0 ≦ f <1, 0 ≦ g ≦ 1, 0 ≦ h ≦ 1) An n-type layer made of a compound semiconductor and doped in an n-type, with a general formula In i Ga j Al k N (where i + j + k = 1, 0 ≦ i ≦ 1, 0 ≦ j ≦ 1, 0 ≦ k ≦ 1) emitting layer composed of group III-V compound semiconductor represented, and the general formula In m Ga n Al o n (provided that, m + n + o = 1,0 ≦ <1, 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ o <1) A p-type layer doped with a p-type compound composed of a Group 3-5 compound semiconductor is in contact with this order or via another layer A group 3-5 compound semiconductor having a stacked structure in which the underlayer has a lower carrier concentration than the n-type layer and a lower n-type dopant concentration than the n-type layer. The present invention relates to a compound semiconductor and a light-emitting element using the semiconductor.

次に本発明を詳細に説明する。
本発明の化合物半導体は、基板上に、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表されるn型層、発光層、及びp型層をこの順に有する積層構造の3−5族化合物半導体であって、n型層と基板とのあいだに、n型層よりもキャリア濃度の低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度の低い下地層を有する発光素子用3−5族化合物半導体である。
Next, the present invention will be described in detail.
The compound semiconductor of the present invention is represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) on the substrate. A group 3-5 compound semiconductor having a stacked structure having a type layer, a light emitting layer, and a p-type layer in this order, and having a lower carrier concentration than the n-type layer and n-type between the n-type layer and the substrate It is a 3-5 group compound semiconductor for light emitting elements which has a base layer whose n type dopant concentration is lower than a layer.

かかる3−5族化合物半導体の例としては、基板、一般式Gaa Alb N(ただし、a+b=1、0≦a≦1、0≦b≦1)で表され1000℃以下の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Inc Gad Ale N(ただし、c+d+e=1、0≦c<1、0≦d≦1、0≦e≦1)で表され1000℃を超える温度で成長させてなる3−5族化合物半導体からなる下地層、一般式Inf Gag Alh N(ただし、f+g+h=1、0≦f<1、0≦g≦1、0≦h≦1)で表される3−5族化合物半導体からなるn型にドープされてなるn型層、一般式Ini Gaj Alk N(ただし、i+j+k=1、0≦i≦1、0≦j≦1、0≦k≦1)で表される3−5族化合物半導体からなる発光層、及び一般式Inm Gan Alo N(ただし、m+n+o=1、0≦m<1、0≦n≦1、0≦o<1
)で表される3−5族化合物半導体からなるp型にドープされてなるp型層を、この順に接して又は他の層を介して配置された積層構造からなる3−5族化合物半導体であって、該下地層のキャリア濃度が該n型層よりも低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度が低い発光素子用3−5族化合物半導体が挙げられる。
Examples of such a Group 3-5 compound semiconductor include a substrate, a general formula Ga a Al b N (where a + b = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1) and is grown at a temperature of 1000 ° C. or lower. buffer layer formed by the general formula in c Ga d Al e N (provided that, c + d + e = 1,0 ≦ c <1,0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ e ≦ 1) in the represented growth at temperatures above 1000 ° C. An underlayer made of a Group 3-5 compound semiconductor, represented by the general formula In f Ga g Al h N (where f + g + h = 1, 0 ≦ f <1, 0 ≦ g ≦ 1, 0 ≦ h ≦ 1). An n-type layer made of a Group 3-5 compound semiconductor and doped with an n-type, general formula In i Ga j Al k N (where i + j + k = 1, 0 ≦ i ≦ 1, 0 ≦ j ≦ 1, 0 ≦ k ≦ 1) light emitting layer composed of group III-V compound semiconductor represented by, and the general formula in m Ga n Al o n (provided that m + n + o = 1,0 ≦ m <1,0 ≦ n ≦ 1,0 ≦ o <1
A p-type layer doped with a p-type composed of a group 3-5 compound semiconductor represented by a group 3-5 compound semiconductor composed of a laminated structure arranged in contact with each other or via another layer Thus, there can be mentioned a Group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device in which the carrier concentration of the underlayer is lower than that of the n-type layer and the n-type dopant concentration is lower than that of the n-type layer.

また、例えばバッファ層を成長した後、キャリア濃度の高いn型層を成長し、さらに下地層を成長させ、再びキャリア濃度の高いn型層を成長するなどの構造も可能である。   Further, for example, after the buffer layer is grown, an n-type layer with a high carrier concentration is grown, an underlayer is further grown, and an n-type layer with a high carrier concentration is grown again.

本発明の3−5族化合物半導体においては、発光層の好ましい厚みは5Å以上500Å以下であり、より好ましい厚みの範囲は5Å以上90Å以下である。発光層の厚みが5Åより小さい場合、発光効率が十分でなくなる。また500Åより大きい場合、欠陥が発生し、やはり発光効率が十分でなくなる。また発光層の厚みを小さくすることで、電荷を高密度に発光層に閉じ込めることができるため、発光効率を向上させることができる。   In the Group 3-5 compound semiconductor of the present invention, the preferred thickness of the light emitting layer is 5 to 500 mm, and the more preferable thickness range is 5 to 90 mm. When the thickness of the light emitting layer is smaller than 5 mm, the light emission efficiency is not sufficient. On the other hand, if it is larger than 500 mm, defects are generated and the luminous efficiency is not sufficient. Further, by reducing the thickness of the light emitting layer, charges can be confined in the light emitting layer with high density, so that the light emission efficiency can be improved.

かかる3−5族化合物半導体において良好な電流注入特性を得るためには、n型層のキャリア濃度は5×1017cm-3以上であることが好ましい。さらに好ましくは1×1018cm-3以上である。 In order to obtain good current injection characteristics in such a Group 3-5 compound semiconductor, the carrier concentration of the n-type layer is preferably 5 × 10 17 cm −3 or more. More preferably, it is 1 × 10 18 cm −3 or more.

また下地層のキャリア濃度は1×1017cm-3以下であることが好ましく、さらに好ましくは5×1016cm-3以下である。特にドープしないことも可能である。 The carrier concentration of the underlayer is preferably 1 × 10 17 cm −3 or less, more preferably 5 × 10 16 cm −3 or less. In particular, it is possible not to dope.

下地層の成長温度は1000℃より高く1200℃以下の温度が好ましく、さらに好ましくは1020℃以上1150℃以下である。成長温度が1000℃以下か又は1200℃より高いと、得られる結晶性が悪く、その上に積層する層の結晶性が低下し、該化合物半導体を用いて発光素子とした場合、発光効率が十分でない。   The growth temperature of the underlayer is preferably higher than 1000 ° C and not higher than 1200 ° C, more preferably not lower than 1020 ° C and not higher than 1150 ° C. When the growth temperature is 1000 ° C. or lower or higher than 1200 ° C., the resulting crystallinity is poor, the crystallinity of the layer stacked thereon is lowered, and when the compound semiconductor is used as a light emitting element, the light emitting efficiency is sufficient. Not.

下地層の厚みは100Å以上10μm以下が好ましい。さらに好ましくは1000Å以上5μm以下である。厚みが100Åより小さいと、その上に積層する層の結晶性を向上させる効果が十分に得られない。また厚みが10μmより大きいと歪みによって結晶にクラックが発生するため、該化合物半導体を用いて発光素子とした場合、発光効率が十分でなくなる。   The thickness of the underlayer is preferably 100 mm or more and 10 μm or less. More preferably, it is 1000 to 5 μm. When the thickness is less than 100 mm, the effect of improving the crystallinity of the layer laminated thereon cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the thickness is larger than 10 μm, cracks occur in the crystal due to strain. Therefore, when the compound semiconductor is used as a light emitting element, the light emission efficiency is not sufficient.

本発明の発光素子は、本発明の発光素子用3−5族化合物半導体を用いてなるものである。
具体的には、本発明の発光素子としては、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される化合物半導体の積層構造であって、該積層構造中、発光層がこれよりバンドギャップの大きな2つの層で接するいわゆる量子井戸構造を形成し、さらに該量子井戸構造がn型層とp型層で挟まれたものが挙げられる。以下、発光層に接する層をバリア層と記すことがある。バリア層自身がn型又はp型にドーピングされていてもよい。
The light emitting device of the present invention is formed using the group 3-5 compound semiconductor for light emitting devices of the present invention.
Specifically, the light-emitting element of the present invention is represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). A compound semiconductor stacked structure, in which a light-emitting layer forms a so-called quantum well structure in which two layers having a larger band gap are in contact with each other, and the quantum well structure further includes an n-type layer and a p-type layer. What is sandwiched between. Hereinafter, the layer in contact with the light emitting layer may be referred to as a barrier layer. The barrier layer itself may be doped n-type or p-type.

量子井戸構造は、電荷を発光層に閉じこめ、この層での再結合確率を高めることができるため特に重要である。電荷を有効に閉じこめるために発光層の両側に接する2つの層のバンドギャップは発光層より0.1eV以上大きいことが好ましい。さらに好ましくは0.3eV以上である。   The quantum well structure is particularly important because it can confine charges in the light emitting layer and increase the recombination probability in this layer. In order to effectively confine the charge, the band gap of the two layers in contact with both sides of the light emitting layer is preferably larger than the light emitting layer by 0.1 eV or more. More preferably, it is 0.3 eV or more.

ところで発光素子の発光機構は2つに大別できる。一つは注入された電子と正孔がバンドギャップ中に不純物によって形成された準位を介して再結合する機構で、一般に不純物発光と呼ばれる。もう一方は注入された電子と正孔が不純物による準位を介さず再結合するもので、この場合バンドギャップにほぼ対応した波長での発光が得られる。これはバンド端発光と呼ばれる。
ここで、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される化合物半導体において、xの値を指してInN混晶比がxであると記すことがある。y、zの値についても同様にして、それぞれGaN混晶比、AlN混晶比の表現で記すことがある。
By the way, the light emission mechanism of a light emitting element can be divided roughly into two. One is a mechanism in which injected electrons and holes are recombined via a level formed by impurities in the band gap, and is generally called impurity emission. The other is that the injected electrons and holes are recombined without going through the level due to impurities, and in this case, light emission at a wavelength substantially corresponding to the band gap can be obtained. This is called band edge emission.
Here, in the compound semiconductor represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), the value of x is indicated. InN mixed crystal ratio may be x. Similarly, the values of y and z may be described in terms of GaN mixed crystal ratio and AlN mixed crystal ratio, respectively.

不純物発光の場合、発光波長は発光層の3族元素の組成と不純物元素により決まる。この場合、発光層におけるInN混晶比は5%以上が好ましい。InN混晶比が5%より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、十分な明るさを感じることができない。InN混晶比を増やすにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと調整できる。   In the case of impurity emission, the emission wavelength is determined by the composition of the Group 3 element in the light emitting layer and the impurity element. In this case, the InN mixed crystal ratio in the light emitting layer is preferably 5% or more. When the InN mixed crystal ratio is less than 5%, the emitted light is almost ultraviolet light, and sufficient brightness cannot be felt. As the InN mixed crystal ratio increases, the emission wavelength becomes longer, and the emission wavelength can be adjusted from purple to blue and green.

不純物発光に適した不純物としては、2族元素が好ましい。2族元素のなかでは、Mg、Zn、Cdをドープした場合、発光効率が高いので好適である。とくにZnが好ましい。これらの元素の濃度は、1018〜1022cm-3が好ましい。発光層にはこれらの2族元素とともにSi又はGeを同時にドープしてもよい。Si、Geの好ましい濃度範囲は1018〜1022cm-3である。 As an impurity suitable for impurity light emission, a group 2 element is preferable. Among group 2 elements, doping with Mg, Zn, and Cd is preferable because of high luminous efficiency. In particular, Zn is preferable. The concentration of these elements is preferably 10 18 to 10 22 cm −3 . The light emitting layer may be simultaneously doped with Si or Ge together with these Group 2 elements. A preferable concentration range of Si and Ge is 10 18 to 10 22 cm −3 .

不純物発光の場合、一般に発光スペクトルがブロードになり、また注入電荷量が増すにつれて発光スペクトルがシフトする場合がある。このため、高い色純度が要求される場合や狭い波長範囲に発光パワーを集中させることが必要な場合、バンド端発光を利用する方が有利である。バンド端発光による発光素子を実現するためには、発光層に含まれる不純物の量を低く抑えなければならない。具体的には、Si、Ge、Mg、Cd及びZnの各元素について、濃度が1019cm-3以下が好ましい。より好ましくは1018cm-3以下である。 In the case of impurity emission, the emission spectrum generally becomes broad, and the emission spectrum may shift as the amount of injected charge increases. For this reason, when high color purity is required or when it is necessary to concentrate light emission power in a narrow wavelength range, it is advantageous to use band edge light emission. In order to realize a light emitting element using band edge light emission, the amount of impurities contained in the light emitting layer must be kept low. Specifically, the concentration of each element of Si, Ge, Mg, Cd, and Zn is preferably 10 19 cm −3 or less. More preferably, it is 10 18 cm −3 or less.

バンド端発光の場合、発光色は発光層の3族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、InN混晶比は10%以上が好ましい。InN混晶比が10%より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であり、十分な明るさを感じることができない。InN混晶比が増えるにつれて発光波長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと調整できる。   In the case of band edge emission, the emission color is determined by the composition of the Group 3 element in the emission layer. When light is emitted in the visible part, the InN mixed crystal ratio is preferably 10% or more. When the InN mixed crystal ratio is less than 10%, the emitted light is almost ultraviolet light, and sufficient brightness cannot be felt. As the InN mixed crystal ratio increases, the emission wavelength becomes longer, and the emission wavelength can be adjusted from purple to blue to green.

発光層がAlを含む場合、O等の不純物を取り込みやすく、発光効率が下がることがある。このような場合には、発光層としてはAlを含まない一般式Ini'Gaj'N(ただし、i’+j’= 1、0<i’≦1、0≦j’<1)で表されるものを利用することができる。 When the light emitting layer contains Al, impurities such as O are easily taken in, and the light emission efficiency may be lowered. In such a case, the light emitting layer is represented by the general formula In i ′ Ga j ′ N (where i ′ + j ′ = 1, 0 <i ′ ≦ 1, 0 ≦ j ′ <1) not including Al. Can be used.

このAlを含まない発光層よりも下の層は、一般式Gau Alv N(ただし、u+v=1、0≦u≦1、0≦v≦1)で表される3−5族化合物半導体よりなる層であることが好ましい。Inを含む混晶はその分解温度が低いため通常850℃以下の温度で成長が行われる。それに対し、Gau Alv N(ただし、u+v=1、0≦u≦1、0≦v≦1)は分解温度が高く、1000℃以上の高温で成長できるため、得られる結晶の品質がよい。従ってAlを含まない発光層よりも下の層としてはGau Alv N(ただし、u+v=1、0≦u≦1、0≦v≦1)が好ましい。 The layer below the light emitting layer not containing Al is a group 3-5 compound semiconductor represented by the general formula Ga u Al v N (where u + v = 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1). It is preferable that it is a layer which consists of. Since a mixed crystal containing In has a low decomposition temperature, growth is usually performed at a temperature of 850 ° C. or lower. On the other hand, Ga u Al v N (where u + v = 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) has a high decomposition temperature and can grow at a high temperature of 1000 ° C. or higher, so that the quality of the obtained crystal is good. . Therefore, Ga u Al v N (where u + v = 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1) is preferable as the layer below the light emitting layer not containing Al.

該3−5族化合物半導体の格子定数は、混晶比により大きく変化するため、層と層の間に格子定数に大きな差を生じる場合がある。その場合、格子不整合による歪みの大きさに応じて層の厚みを小さくしなければならない。好ましい厚みの範囲は歪みの大きさに依存する。前記Gau Alv N上にInN混晶比が10%以上の3−5族化合物半導体よりなる発光層を積層する場合、発光層の好ましい厚みは5Å以上500Å以下である。発光層の厚みが5Åより小さい場合、発光効率が十分でなくなる。また500Åより大きい場合、欠陥が発生し、やはり発光効率が十分でなくなる。より好ましい厚みの範囲は5Å以上90Å以下である。 Since the lattice constant of the Group 3-5 compound semiconductor varies greatly depending on the mixed crystal ratio, there may be a large difference in the lattice constant between layers. In that case, the thickness of the layer must be reduced in accordance with the magnitude of strain due to lattice mismatch. The preferred thickness range depends on the magnitude of strain. When a light emitting layer made of a Group 3-5 compound semiconductor having an InN mixed crystal ratio of 10% or more is stacked on the Ga u Al v N, the preferred thickness of the light emitting layer is 5 mm or more and 500 mm or less. When the thickness of the light emitting layer is smaller than 5 mm, the light emission efficiency is not sufficient. On the other hand, if it is larger than 500 mm, defects are generated and the luminous efficiency is not sufficient. A more preferable thickness range is 5 to 90 mm.

また発光層の厚みを小さくすることで、電荷を高密度に発光層に閉じ込めることができるため、発光効率を向上させることができる。このため、格子定数の差が小さい場合でも、発光層の厚みは上記の例と同様にすることが好ましい。   Further, by reducing the thickness of the light emitting layer, charges can be confined in the light emitting layer with high density, so that the light emission efficiency can be improved. For this reason, even when the difference in lattice constant is small, the thickness of the light emitting layer is preferably the same as in the above example.

本発明の3−5族化合物半導体のヘテロエピタキシャル結晶成長用基板としては、サファイア、ZnO、GaAs、Si、SiC、NGO(NdGaO3 )、スピネル(MgAl24 )等が挙げられ、とくにサファイアは透明であり、また大面積の高品質の結晶が得られるため、好ましい。 Examples of the substrate for heteroepitaxial crystal growth of the Group 3-5 compound semiconductor of the present invention include sapphire, ZnO, GaAs, Si, SiC, NGO (NdGaO 3 ), spinel (MgAl 2 O 4 ) and the like. It is preferable because it is transparent and high quality crystals with a large area can be obtained.

該3−5族化合物半導体をサファイア、Si等の基板上に成長させる際に、一般式Ala Gab N(ただし、a+b=1、0≦a≦1、0≦b≦1)で表されるバッファ層を介して成長することで良質な結晶が得られる。かかるバッファ層は好ましくは500℃以上1000℃以下の温度で成長させる。 When the group 3-5 compound semiconductor is grown on a substrate such as sapphire or Si, it is represented by the general formula Al a Ga b N (where a + b = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1). Good quality crystals can be obtained by growing through the buffer layer. Such a buffer layer is preferably grown at a temperature of 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.

本発明の化合物半導体においては、本発明の目的を損なわない範囲で、n型層と発光層の間に不純物濃度の低い、一般式Gap Alq N(ただし、p+q=1、0≦p≦1、0≦q≦1)で表される3−5族化合物半導体からなる中間層を積層することも可能である。 In the compound semiconductor of the present invention, without impairing the object of the present invention, a low impurity concentration between the n-type layer and the light-emitting layer, the general formula Ga p Al q N (provided that, p + q = 1,0 ≦ p ≦ It is also possible to stack an intermediate layer made of a Group 3-5 compound semiconductor represented by 1, 0 ≦ q ≦ 1).

その場合、中間層の厚みは、好ましくは1μm以下であり、さらに好ましくは、5000Å以下である。厚みが1μmより大きい場合、電気的特性を低下させるので好ましくない。   In that case, the thickness of the intermediate layer is preferably 1 μm or less, and more preferably 5000 mm or less. When the thickness is larger than 1 μm, the electrical characteristics are deteriorated, which is not preferable.

本発明の化合物半導体においては、熱的安定性を高めるために、発光層の次に一般式Inr Gas Alt N(ただし、r+s+t=1、0≦r≦0.1、0≦s≦1、0.05≦t≦1)で表される3−5族化合物半導体からなる保護層を積層させることも可能である。保護層に十分な保護機能をもたせるためには、保護層のInNの混晶比は10%以下、AlNの混晶比は5%以上が好ましい。より好ましくはInN混晶比が5%以下、AlN混晶比が10%以上である。 In the compound semiconductor of the present invention, in order to increase thermal stability, the general formula In r Ga s Al t N (where r + s + t = 1, 0 ≦ r ≦ 0.1, 0 ≦ s ≦ 1, a protective layer made of a Group 3-5 compound semiconductor represented by 0.05 ≦ t ≦ 1) can be laminated. In order to provide the protective layer with a sufficient protective function, the InN mixed crystal ratio of the protective layer is preferably 10% or less, and the mixed crystal ratio of AlN is preferably 5% or more. More preferably, the InN mixed crystal ratio is 5% or less, and the AlN mixed crystal ratio is 10% or more.

また保護層に十分な保護機能を持たせるためには、その厚みは10Å以上1μm以下が好ましい。保護層の厚みが10Åより小さいと十分な効果が得られない。また1μmより大きい場合には発光効率が減少するので好ましくない。より好ましくは、50Å以上5000Å以下である。   In order to provide the protective layer with a sufficient protective function, the thickness is preferably 10 to 1 μm. If the thickness of the protective layer is less than 10 mm, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if it is larger than 1 μm, the luminous efficiency is decreased, which is not preferable. More preferably, it is 50 to 5000 inches.

3−5族化合物半導体の結晶品質は、X線回折における回折ピークのロッキングカーブ測定によって評価できる。ここでロッキングカーブとは結晶に一定方向から単色X線をあて、目的の回折ピーク付近で結晶を回転させて得られるX線の回折強度分布曲線のことである。結晶方位のそろった高品質な単結晶であればロッキングカーブの半値幅が狭くシャープなスペクトルが得られる。   The crystal quality of the Group 3-5 compound semiconductor can be evaluated by measuring a rocking curve of a diffraction peak in X-ray diffraction. Here, the rocking curve is an X-ray diffraction intensity distribution curve obtained by applying a monochromatic X-ray to a crystal from a certain direction and rotating the crystal in the vicinity of a target diffraction peak. A high-quality single crystal with uniform crystal orientation can provide a sharp spectrum with a narrow half-width of the rocking curve.

またエッチング時に生じるエッチングピットによっても結晶品質の評価が可能である。3−5族化合物半導体は200℃以上に熱した硫リン酸(硫酸とリン酸の混合物)に浸すことによってエッチングされる。結晶中に転位等の結晶欠陥が存在すると、その部分でエッチング速度が大きくなるため、エッチング中に穴が形成されることとなる。この穴がエッチングピットと呼ばれる。つまり、エッチング時に発生するエッチングピットの数が少なければ欠陥の少ない高品質な結晶であるといえる。   The crystal quality can also be evaluated by etching pits generated during etching. The group 3-5 compound semiconductor is etched by being immersed in phosphoric acid (a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid) heated to 200 ° C. or higher. If crystal defects such as dislocations are present in the crystal, the etching rate increases at that portion, so that a hole is formed during etching. This hole is called an etching pit. That is, if the number of etching pits generated during etching is small, it can be said that the crystal is high quality with few defects.

本発明の半導体を用いた発光素子の構造の例を図1に示す。
この発光素子の構造の例においては、基板1の上にバッファ層2、下地層である層3をこの順に形成する。さらに、発光層5の両側に発光層5よりも大きなバンドギャップを持つ層4と層6を形成し、n型の導電性を持つ層4とp型の導電性を持つ層7に形成された電極から電圧を加えることで電流が流れ、層5で発光する。
An example of the structure of a light-emitting element using the semiconductor of the present invention is shown in FIG.
In this example of the structure of the light emitting element, a buffer layer 2 and a base layer 3 are formed in this order on a substrate 1. Further, layers 4 and 6 having a band gap larger than that of the light emitting layer 5 are formed on both sides of the light emitting layer 5, and formed into a layer 4 having n-type conductivity and a layer 7 having p-type conductivity. When a voltage is applied from the electrode, a current flows and the layer 5 emits light.

図1は単一の量子井戸層を発光層とした例であるが、発光層として機能する層は複数の層からなる層であってもよい。具体的に複数の層からなる層が発光層として機能する例としては、2つ以上の発光層がこれよりバンドギャップの大きい層と積層されている構造が挙げられる。   Although FIG. 1 shows an example in which a single quantum well layer is a light emitting layer, the layer functioning as the light emitting layer may be a layer composed of a plurality of layers. Specifically, an example in which a layer composed of a plurality of layers functions as a light emitting layer includes a structure in which two or more light emitting layers are stacked with a layer having a larger band gap.

本発明に係る3−5族化合物半導体の製造方法としては、有機金属気相成長(以下、MOVPEと記すことがある。)法、分子線エピタキシー(以下、MBEと記すことがある。)法、ハイドライド気相成長(以下、HVPEと記すことがある。)法などが挙げられる。なお、MBE法を用いる場合、窒素原料としては、窒素ガス、アンモニア、及びその他の窒素化合物を気体状態で供給する方法である気体ソース分子線エピタキシー(以下、GSMBEと記すことがある。)法が一般的に用いられている。この場合、窒素原料が化学的に不活性で、窒素原子が結晶中に取り込まれにくいことがある。その場合には、マイクロ波などにより窒素原料を励起して、活性状態にして供給することで、窒素の取り込み効率を上げることができる。   As a method for producing a Group 3-5 compound semiconductor according to the present invention, a metal organic vapor phase epitaxy (hereinafter sometimes referred to as MOVPE) method, a molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as MBE) method, Examples thereof include a hydride vapor phase epitaxy (hereinafter sometimes referred to as HVPE) method. When the MBE method is used, the nitrogen source is a gas source molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as GSMBE) method, which is a method of supplying nitrogen gas, ammonia, and other nitrogen compounds in a gaseous state. Commonly used. In this case, the nitrogen raw material may be chemically inert and nitrogen atoms may not be easily taken into the crystal. In that case, the nitrogen uptake efficiency can be increased by exciting the nitrogen raw material with microwaves and supplying it in an activated state.

MOVPE法の場合、以下のような原料を用いることができる。
即ち、3族原料としては、トリメチルガリウム[(CH33 Ga、以下「TMG」と記すことがある。]、トリエチルガリウム[(C253 Ga、以下「TEG」と記すことがある。]等の一般式R123 Ga(ここでR1 、R2 、R3 、は低級アルキル基を示す。)で表されるトリアルキルガリウム;トリメチルアルミニウム[(CH33 Al]、トリエチルアルミニウム[(C253 Al、以下「TEA」と記すことがある。]、トリイソブチルアルミニウム[(i−C493 Al]等の一般式R123 Al(ここでR1 、R2 、R3 、は低級アルキル基を示す。)で表されるトリアルキルアルミニウム;トリメチルアミンアラン[(CH33 N:AlH3 ];トリメチルインジウム[(CH33 In、 以下「TMI」と記すことがある。]、トリエチルインジ
ウム[(C253 In]等の一般式R123 In(ここでR1 、R2 、R3 、は低級アルキル基を示す。)で表されるトリアルキルインジウム等が挙げられる。これらは単独又は混合して用いられる。
In the case of the MOVPE method, the following raw materials can be used.
That is, as a Group 3 material, trimethylgallium [(CH 3 ) 3 Ga, hereinafter referred to as “TMG” may be used. ], Triethylgallium [(C 2 H 5 ) 3 Ga, hereinafter referred to as “TEG”. ] Trialkylgallium represented by the general formula R 1 R 2 R 3 Ga (where R 1 , R 2 , R 3 are lower alkyl groups); trimethylaluminum [(CH 3 ) 3 Al] Triethylaluminum [(C 2 H 5 ) 3 Al, hereinafter sometimes referred to as “TEA”. ], And a general formula R 1 R 2 R 3 Al such as triisobutylaluminum [(i-C 4 H 9 ) 3 Al] (where R 1 , R 2 and R 3 represent lower alkyl groups). Trialkylaluminum; trimethylamine allane [(CH 3 ) 3 N: AlH 3 ]; trimethylindium [(CH 3 ) 3 In, hereinafter sometimes referred to as “TMI”. ], Triethylindium [(C 2 H 5 ) 3 In] and other general formulas R 1 R 2 R 3 In (where R 1 , R 2 and R 3 represent lower alkyl groups). Examples include alkyl indium. These may be used alone or in combination.

次に5族原料としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、1,1−ジメチルヒドラジン、1,2−ジメチルヒドラジン、t−ブチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独又は混合して用いられる。これらの原料のうち、アンモニアとヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないため、半導体中への炭素の汚染が少なく好適である。   Next, examples of the Group 5 raw material include ammonia, hydrazine, methyl hydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, 1,2-dimethylhydrazine, t-butylamine, and ethylenediamine. These may be used alone or in combination. Among these raw materials, ammonia and hydrazine are preferable because they do not contain carbon atoms in their molecules and thus cause less carbon contamination in the semiconductor.

該3−5族化合物半導体のn型ドーパントとしては、4族元素と6族元素が好ましい。具体的にはSi、Ge、O、S、Seが挙げられるが、この中では低抵抗のn型がつくりやすく、原料純度の高いものが得られるSiが好ましい。Siドーパントの原料としては、シラン(SiH4 )、ジシラン(Si26 )などが好適である。 The n-type dopant of the Group 3-5 compound semiconductor is preferably a Group 4 element or a Group 6 element. Specific examples include Si, Ge, O, S, and Se. Among these, Si that can easily produce a low-resistance n-type and that has a high raw material purity is preferable. As a raw material for the Si dopant, silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), and the like are suitable.

該3−5族化合物半導体のp型ドーパントとしては、2族元素が好ましい。具体的にはMg、Zn、Cd、Hg、Beが挙げられるが、このなかでは低抵抗のp型がつくりやすいMgが好ましい。   The p-type dopant of the Group 3-5 compound semiconductor is preferably a Group 2 element. Specific examples include Mg, Zn, Cd, Hg, and Be. Among these, Mg, which is easy to produce a low-resistance p-type, is preferable.

Mgドーパントの原料としては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビス−n−プロピルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビス−i−プロピルシクロペンタジエニルマグネシウム等の一般式(RC542 Mg(ただし、Rは水素原子又は炭素原子数1以上4以下の低級アルキル基を示す。)で表される有機金属化合物が適当な蒸気圧を有するために好適である。 Examples of Mg dopant materials include biscyclopentadienyl magnesium, bismethylcyclopentadienyl magnesium, bisethylcyclopentadienyl magnesium, bis-n-propylcyclopentadienyl magnesium, and bis-i-propylcyclopentadienyl. An organometallic compound represented by a general formula (RC 5 H 4 ) 2 Mg such as magnesium (wherein R represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) has an appropriate vapor pressure. Therefore, it is suitable.

以下実施例により本発明を詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
3−5族化合物半導体は、MOVPE法により作製した。基板はその基板面がC面であるサファイアを鏡面研磨したものを有機洗浄して用いた。成長はまず、バッファ層として550℃でTMGとアンモニアによりGaNを500Å成膜した後、TMGとアンモニアを用いて1100℃でノンドープのGaNを1.5μmの厚みで成長し、その後さらにドーパントとしてシラン(SiH4 )を用いて1100℃でSiをドープしたGaNを3μmの厚みで成膜した。このようにして得られた試料のX線回折による(0002)面のロッキングカーブを測定したところその半値幅は5.6分であった。この半値幅は、ノンドープの試料とほぼ同等の値であり、Siのドーピングによる結晶性の低下は生じていないことがわ
かる。
Example 1
The group 3-5 compound semiconductor was produced by the MOVPE method. The substrate was used after organically cleaning a mirror-polished sapphire having a C-plane substrate surface. In the growth, 500 GaN of TMG and ammonia is formed at 550 ° C. as a buffer layer, and then non-doped GaN is grown at 1100 ° C. with a thickness of 1.5 μm using TMG and ammonia. Using SiH 4 ), GaN doped with Si was formed at a thickness of 3 μm at 1100 ° C. When the rocking curve of the (0002) plane by X-ray diffraction of the sample thus obtained was measured, the half-value width was 5.6 minutes. This half-value width is almost the same value as that of the non-doped sample, and it can be seen that the crystallinity is not lowered by the Si doping.

比較例1
バッファ層成長後にノンドープ層を成長しないことを除いては実施例1と同様に成長を行い、同様にX線回折による(0002)面のロッキングカーブを測定したところその半値幅は8.0分であり、結晶性の低下が見られた。
Comparative Example 1
The growth was performed in the same manner as in Example 1 except that the non-doped layer was not grown after the buffer layer was grown. Similarly, when the rocking curve of the (0002) plane was measured by X-ray diffraction, the half width was 8.0 minutes. There was a decrease in crystallinity.

実施例2
実施例1と同様に500ÅのGaNバッファ層を成膜した後、TMGとアンモニアを用いて1100℃でノンドープのGaNを3.0μmの厚みで成長し、その後さらにドーパントとしてシラン(SiH4 )を用いて1100℃でSiをドープしたGaNを1μmの厚みで成膜した。このようにして得られた試料を240℃の硫リン酸(硫酸:リン酸=4:1)に5分間浸した。その結果発生したエッチングピットは1mm2 当たり3個以下であった。
Example 2
After forming a 500-nm GaN buffer layer as in Example 1, non-doped GaN was grown to a thickness of 3.0 μm at 1100 ° C. using TMG and ammonia, and then silane (SiH 4 ) was used as a dopant. A GaN film doped with Si at 1100 ° C. was formed to a thickness of 1 μm. The sample thus obtained was soaked in 240 ° C. phosphoric acid (sulfuric acid: phosphoric acid = 4: 1) for 5 minutes. As a result, the number of etching pits generated was 3 or less per 1 mm 2 .

比較例2
実施例1と同様に500ÅのGaNバッファ層を成長した後、直接SiをドープしたGaNを3.0μmの厚みで成長した。このようにして得られた試料を実施例2と同様に240℃の硫リン酸に5分間浸したところ、発生したエッチングピットは1mm2 当たり1200個程度であった。
Comparative Example 2
After growing a 500 GaN buffer layer in the same manner as in Example 1, GaN directly doped with Si was grown to a thickness of 3.0 μm. When the sample thus obtained was immersed in phosphoric acid at 240 ° C. for 5 minutes in the same manner as in Example 2, the generated etching pits were about 1200 per mm 2 .

実施例3
実施例1と同様に500ÅのGaNバッファ層を成長した後、直接SiをドープしたGaNを3.0μmの厚みで成長し、その後ノンドープのGaNを1μm成長し、更にSiをドープしたGaNを1.0μmの厚みで成長した。このようにして得られた試料を実施例2と同様に240℃の硫リン酸に5分間浸したところ、発生したエッチングピットは1mm2 当たり3個以下であった。
Example 3
As in Example 1, a 500-inch GaN buffer layer was grown, then directly doped Si-doped GaN was grown to a thickness of 3.0 μm, then non-doped GaN was grown to 1 μm, and further Si-doped GaN was 1. Growing with a thickness of 0 μm. When the sample thus obtained was immersed in phosphoric acid at 240 ° C. for 5 minutes in the same manner as in Example 2, the number of etching pits generated was 3 or less per 1 mm 2 .

実施例4
実施例1と同様にノンドープGaN層の上にSiドープGaN層を成長し、更に1500Åの厚みのノンドープGaN層を成長した後、キャリアガスを水素から窒素に変え、TEG、TMI、TEAを用いて、In0.3 Ga0.7 Nを70秒間、Ga0.8 Al0.2 Nを10分間成長した。同一の条件でより長い時間成長した層の厚みから求めたIn0.3 Ga0.7 Nの成長速度は約33Å/分、Ga0.8 Al0.2 Nの成長速度は約25Å/分であり、従ってこれらの層の厚みは各々約40Å、及び約250Åであった。 次に、温度を1100℃に昇温し、TMG、アンモニア及びドーパントとしてビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2 Mg)を用いてMgをドープしたGaNを5000Å成長した。成長終了後、基板を取り出し、窒素中800℃で20分間の熱処理を行なった。
Example 4
As in Example 1, after growing a Si-doped GaN layer on the non-doped GaN layer, and further growing a non-doped GaN layer having a thickness of 1500 mm, the carrier gas was changed from hydrogen to nitrogen, and TEG, TMI, and TEA were used. In 0.3 Ga 0.7 N was grown for 70 seconds and Ga 0.8 Al 0.2 N was grown for 10 minutes. The growth rate of In 0.3 Ga 0.7 N obtained from the thickness of the layer grown for a longer time under the same conditions is about 33 Å / min, and the growth rate of Ga 0.8 Al 0.2 N is about 25 Å / min. The thicknesses were about 40 mm and about 250 mm, respectively. Next, the temperature was raised to 1100 ° C., and 5000 mg of GaN doped with Mg using TMG, ammonia, and biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg) as a dopant was grown. After completion of the growth, the substrate was taken out and heat-treated at 800 ° C. for 20 minutes in nitrogen.

このようにして得られた試料を常法に従い、電極を形成し、発光素子とした。p電極としてNi−Au合金、n電極としてAlを用いた。この発光素子に順方向に20mAの電流を流したところ、ピーク波長460nmの明瞭な青色発光を示し、輝度は1050mcdであった。   An electrode was formed on the sample thus obtained according to a conventional method to obtain a light emitting device. Ni-Au alloy was used as the p electrode, and Al was used as the n electrode. When a current of 20 mA was passed through the light emitting element in the forward direction, clear blue light emission with a peak wavelength of 460 nm was exhibited, and the luminance was 1050 mcd.

本発明の発光素子の1例を示す断面図Sectional drawing which shows one example of the light emitting element of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1...基板
2...バッファ層
3...下地層
4...n型層
5...発光層
6...保護層
7...p型層
1. . . Substrate 2. . . 2. Buffer layer . . Underlayer 4. . . n-type layer 5. . . Light emitting layer 6. . . Protective layer 7. . . p-type layer

Claims (9)

基板上に、一般式Inx Gay Alz N(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表されるn型層、発光層、及びp型層をこの順に有する積層構造の3−5族化合物半導体であって、n型層と基板とのあいだに、n型層よりもキャリア濃度の低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度の低い下地層を有することを特徴とする発光素子用3−5族化合物半導体。 An n-type layer represented by the general formula In x Ga y Al z N (where x + y + z = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), a light emitting layer, and A Group 3-5 compound semiconductor having a p-type layer in this order, which has a lower carrier concentration than the n-type layer and an n-type dopant concentration between the n-type layer and the substrate. A group 3-5 compound semiconductor for a light-emitting element, comprising a low underlayer. 下地層がノンドープであることを特徴とする請求項1記載の発光素子用3−5族化合物半導体。   The group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device according to claim 1, wherein the underlayer is non-doped. 請求項1または2記載の発光素子用3−5族化合物半導体において、基板と下地層のあいだにバッファ層を有することを特徴とする発光素子用3−5族化合物半導体。   The group 3-5 compound semiconductor for light emitting elements according to claim 1 or 2, further comprising a buffer layer between the substrate and the underlayer. 基板、一般式Gaa Alb N(ただし、a+b=1、0≦a≦1、0≦b≦1)で表され1000℃以下の温度で成長させてなるバッファ層、一般式Inc Gad Ale N(ただし、c+d+e=1、0≦c<1、0≦d≦1、0≦e≦1)で表され1000℃を超える温度で成長させてなる3−5族化合物半導体からなる下地層、一般式Inf Gag Alh N(ただし、f+g+h=1、0≦f<1、0≦g≦1、0≦h≦1)で表される3−5族化合物半導体からなるn型にドープされてなるn型層、一般式Ini Gaj Alk N(ただし、i+j+k=1、0≦i≦1、0≦j≦1、0≦k≦1)で表される3−5族化合物半導体からなる発光層、及び一般式Inm Gan Alo N(ただし、m+n+o=1、0≦m<1、0≦n≦1、0≦o<1)で表される3−5族化合物半導体からなるp型にドープされてなるp型層を、この順に接して又は他の層を介して配置された積層構造からなる3−5族化合物半導体であって、該下地層のキャリア濃度が該n型層よりも低く、かつn型層よりn型ドーパント濃度が低いことを特徴とする発光素子用3−5族化合物半導体。 Substrate, the general formula Ga a Al b N (provided that, a + b = 1,0 ≦ a ≦ 1,0 ≦ b ≦ 1) buffer layer represented made grown at 1000 ° C. or less of the temperature, the general formula an In c Ga d It is represented by Al e N (where c + d + e = 1, 0 ≦ c <1, 0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ e ≦ 1) and is made of a Group 3-5 compound semiconductor grown at a temperature exceeding 1000 ° C. formations, the general formula in f Ga g Al h n (provided that, f + g + h = 1,0 ≦ f <1,0 ≦ g ≦ 1,0 ≦ h ≦ 1) n -type consisting of group III-V compound semiconductor represented by n-type layer formed by doped, general formula in i Ga j Al k n (provided that, i + j + k = 1,0 ≦ i ≦ 1,0 ≦ j ≦ 1,0 ≦ k ≦ 1) 3-5 represented by emitting layer comprising a group compound semiconductor, and the general formula In m Ga n Al o n (provided that, m + n + o = 1,0 ≦ m <1,0 ≦ n ≦ 1 A p-type layer doped with a p-type composed of a group 3-5 compound semiconductor represented by 0 ≦ o <1) is formed in a laminated structure in which the p-type layers are arranged in contact with each other or through another layer. A Group 5-5 compound semiconductor for a light-emitting device, wherein the Group 5 compound semiconductor has a lower carrier concentration than the n-type layer and a lower n-type dopant concentration than the n-type layer. n型層と発光層の間にn型層よりも不純物濃度の低い、一般式Gap Alq N(ただし、p+q=1、0≦p≦1、0≦q≦1)で表される中間層を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発光素子用3−5族化合物半導体。 An intermediate represented by the general formula Ga p Al q N (p + q = 1, 0 ≦ p ≦ 1, 0 ≦ q ≦ 1) between the n-type layer and the light-emitting layer and having an impurity concentration lower than that of the n-type layer. The group 3-5 compound semiconductor for light emitting elements according to any one of claims 1 to 4, further comprising a layer. n型層のキャリア濃度が5×1017cm-3以上であり、下地層のキャリア濃度が1×1017cm-3以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発光素子用3−5族化合物半導体。 6. The carrier concentration of the n-type layer is 5 × 10 17 cm −3 or more, and the carrier concentration of the underlayer is 1 × 10 17 cm −3 or less. 3-5 group compound semiconductor for light emitting elements. 発光層の厚みが5Å以上500Å以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の発光素子用3−5族化合物半導体。   The thickness of a light emitting layer is 5 to 500 mm, The group 3-5 compound semiconductor for light emitting elements in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 発光層に含まれるSi、Ge、Mg、Zn及びCdの各元素の濃度がいずれも1×1019cm-3以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の発光素子用3−5族化合物半導体。 8. The light emitting device according to claim 1, wherein the concentration of each element of Si, Ge, Mg, Zn and Cd contained in the light emitting layer is 1 × 10 19 cm −3 or less. For Group 3-5 compound semiconductor. 請求項1〜8のいずれかに記載の発光素子用3−5族化合物半導体を用いてなることを特徴とする発光素子。
A light emitting device comprising the group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device according to claim 1.
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