JP2005277403A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなるn型半導体層、発光層およびp型半導体層をこの順序で含み、負極および正極がそれぞれn型半導体層およびp型半導体層に設けられている発光素子において、該正極がPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金からなるコンタクトメタル層を有し、該p型半導体層の正極側表面にコンタクトメタル層形成金属を含む正極金属混在層が存在することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【選択図】 なし
Description
(1)基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、n型半導体層、発光層およびp型半導体層をこの順序で含み、負極および正極がそれぞれn型半導体層およびp型半導体層に接して設けられている発光素子において、該正極が少なくともp型半導体層と接するコンタクトメタル層を含み、該コンタクトメタル層がPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金からなり、該p型半導体層の正極側表面にPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属を含む正極金属混在層が存在することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
図2は本実施例で製造した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の概略図である。
用いた窒化ガリウム系化合物半導体は、サファイア基板1上にAlN層からなるバッファ層2を積層し、その上にn型GaN層からなるコンタクト層3a、n型GaN層からなる下部クラッド層3b、InGaN層からなる発光層4、p型AlGaN層からなる上部クラッド層5b、およびp型GaN層からなるコンタクト層5aを順次積層したものである。コンタクト層3aはSiを7×1018/cm3ドープしたn型GaN層であり、下部クラッド層3bはSiを5×1018/cm3ドープしたn型GaN層であり、発光層4の構造は単一量子井戸構造で、InGaNの組成はIn0.95Ga0.05Nである。上部クラッド層5bはMgを1×1018/cm3ドープしたp型のAlGaNでその組成はAl0.25Ga0.75Nである。コンタクト層5aはMgを5×1019/cm3ドープしたp型のGaN層である。これらの層の積層は、MOCVD法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。
レジストを全面に一様に塗布した後、公知のリソグラフィー技術により正極形成領域のレジストを除去した。バッファードフッ酸(BHF)に室温で1分間浸漬した後、下記のようにして真空スパッタ装置で正極を形成した。
なお、正極および負極の形成工程は窒化ガリウム系化合物半導体の温度が350℃よりも高くならないような条件で行なった。
正極の材料および成膜条件を各種変えて、実施例1と同様に窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製し、その素子特性を評価した。その結果を表5に併せて示した。なお、これらの発光素子の正極金属混在層は厚さが1〜8nm、正極金属の比率が0.5〜18%の範囲に入っていた。また、半導体金属混在層は厚さが0.5〜3nm、Gaの比率が1〜20%の範囲に入っていた。なお、実施例3の素子を400℃、10分間のアニールを大気中でRTA(Rapid Thermal Anneal)を使用して行ったところ、順方向電圧が3.8Vに悪化した。
コンタクトメタル層の成膜をDC放電スパッタリング法で行なった以外は、実施例2と同じ条件で窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を作製した。正極金属混在層および半導体金属混在層はなかった。また、その素子特性を表5に併せて示した。
2 バッファ層
3 n型半導体層
4 発光層
5 p型半導体層
10 正極
20 負極
Claims (16)
- 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる、n型半導体層、発光層およびp型半導体層をこの順序で含み、負極および正極がそれぞれn型半導体層およびp型半導体層に接して設けられている発光素子において、該正極が少なくともp型半導体層と接するコンタクトメタル層を含み、該コンタクトメタル層がPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金からなり、該p型半導体層の正極側表面にPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属を含む正極金属混在層が存在することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 正極金属混在層の厚さが0.1〜10nmであることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 正極金属混在層におけるPt、Ir、Rh、Pd、Ru、ReおよびOsの群から選ばれる少なくとも一種の金属の濃度が当該正極金属混在層中の全金属に対して0.01〜30原子%であることを特徴とする請求項1または2に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 正極がコンタクトメタル層上にPt、Ir、Rh、Pd、Ru、Re、OsおよびAgの群から選ばれる一種の金属またはこれらの少なくとも一種を含む合金からなる反射層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 反射層が柱状結晶構造であることを特徴とする請求項4に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層の厚さが1〜30nmであることを特徴とする請求項4または5に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 反射層の厚さが30〜500nmであることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層のp型半導体層側表面にIII族金属を含む半導体金属混在層が存在することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 半導体金属混在層がさらに窒素を含むことを特徴とする請求項8に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 半導体金属混在層の厚さが0.1〜3nmであることを特徴とする請求項8または9に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- 半導体金属混在層におけるIII族金属の濃度が当該半導体金属混在層中の全金属に対して0.1〜50原子%であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層がPtからなることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- Pt(222)の面間隔が1.130Å以下であることを特徴とする請求項12に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層をRF放電スパッタリング法で形成することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層をRF放電スパッタリング法で形成し、反射層をDC放電スパッタリング法で形成することを特徴とする請求項4〜13のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
- コンタクトメタル層の形成工程以後、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の温度を350℃以下に保持することを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法。
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