JP2006013473A - Group iii nitride semiconductor light emitting element - Google Patents

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仁志 武田
Toshiharu Horikawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group III nitride semiconductor light emitting element which assures lower forward voltage and has excellent light emitting efficiency by utilizing a Ge-doped n-type group III nitride semiconductor layer having a lower resistance and ensures excellent flatness. <P>SOLUTION: The group III nitride semiconductor light emitting element includes a light emitting layer which is bonded with a crystal layer formed of an n-type or p-type group III nitride semiconductor. The n-type group III nitride semiconductor layer is provided in which germanium (Ge) is added and resistivity is 1×10<SP>-1</SP>to 1×10<SP>-3</SP>Ωcm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ゲルマニウム(Ge)を変則的に添加(ドーピング)した領域を備えた低抵抗のn型III 族窒化物半導体層を利用したIII 族窒化物半導体発光素子に関する。   The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device using a low resistance n-type group III nitride semiconductor layer having a region where germanium (Ge) is irregularly added (doping).

従来から、III 族窒化物半導体は、短波長の可視光を放射する発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等のpn接合型構造のIII 族窒化物半導体発光素子を構成するための機能材料として利用されている(例えば、特許文献1参照)。例えば、近紫外帯、青色帯、或いは緑色帯の発光を呈するLEDを構成するに際し、n形またはp形の窒化アルミニウム・ガリウム(組成式AlxGayN:0≦x,y≦1、x+y=1)は、クラッド(clad)層を構成するに利用されている(例えば、特許文献2参照)。また、窒化ガリウム・インジウム(組成式GayInzN:0≦y,z≦1、y+z=1)は、活性層(発光層)を構成するのに利用されている(例えば、特許文献3参照)。 Conventionally, a group III nitride semiconductor is a functional material for forming a group III nitride semiconductor light emitting device having a pn junction structure such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) that emits visible light having a short wavelength. (See, for example, Patent Document 1). For example, in constructing an LED that emits light in the near ultraviolet band, blue band, or green band, an n-type or p-type aluminum gallium nitride (compositional formula Al x Ga y N: 0 ≦ x, y ≦ 1, x + y = 1) is used to construct a clad layer (see, for example, Patent Document 2). Further, gallium indium nitride (compositional formula Ga y In z N: 0 ≦ y, z ≦ 1, y + z = 1) is used to form an active layer (light emitting layer) (for example, Patent Document 3). reference).

従来のIII 族窒化物半導体発光素子にあって、発光層には、n型またはp型のIII 族窒化物半導体層が接合させて設けられるが一般的である。高い強度の発光を得るために、ヘテロ(hetero)接合構造の発光部を構成するためである。例えば、ダブルヘテロ(DH)接合構造の発光部を構成するために、発光層は、従来からGayInzN(0≦y,z≦1、y+z=1)等からなり、n型またはp型III 族窒化物半導体層がクラッド(clad)層等として接合されている(例えば、非特許文献1参照)。 In a conventional group III nitride semiconductor light emitting device, an n-type or p-type group III nitride semiconductor layer is generally bonded to the light emitting layer. This is because a light emitting part having a hetero junction structure is formed in order to obtain high intensity light emission. For example, in order to form a light emitting part having a double hetero (DH) junction structure, the light emitting layer has conventionally been made of Ga y In z N (0 ≦ y, z ≦ 1, y + z = 1) or the like, and is n-type or p-type. A type III nitride semiconductor layer is bonded as a clad layer or the like (see, for example, Non-Patent Document 1).

例えば、基板と発光層との中間に配置されているn型III 族窒化物半導体層は、従来から、もっぱら、珪素(Si)を添加したIII 族窒化物半導体から構成されている。珪素のドーピング量を調整することによって、制御された抵抗率を有する例えば、n型AlxGayN(0≦x,y≦1、x+y=1)層が利用されている(例えば、特許文献4参照)。 For example, an n-type group III nitride semiconductor layer disposed between the substrate and the light emitting layer has heretofore been composed exclusively of a group III nitride semiconductor to which silicon (Si) is added. By adjusting the doping amount of silicon, for example, having a controlled resistivity, n-type Al x Ga y N (0 ≦ x, y ≦ 1, x + y = 1) layer is utilized (e.g., Patent Documents 4).

しかしながら、低抵抗のn型III 族窒化物半導体層を気相成長しようと、珪素(Si)を多量にドーピングすると、亀裂(crack)が発生する問題があった。(例えば非特許文献2参照)。即ち、珪素をドーピングする従来の技術手段では、低抵抗で、しかも連続性のあるn型III 族窒化物半導体層を安定して得られていない。   However, there is a problem that cracks occur when a large amount of silicon (Si) is doped to vapor-phase grow a low-resistance n-type group III nitride semiconductor layer. (For example, refer nonpatent literature 2). That is, the conventional technical means for doping silicon cannot stably obtain an n-type group III nitride semiconductor layer having low resistance and continuity.

一方、珪素(Si)以外のn型不純物としては、Geが公知である(例えば、特許文献5参照)。しかし、Siの場合と比較すると、ドーピング効率は低く(非特許文献3参照)、低抵抗のn型III 族窒化物半導体層を得るには不利とされている。また、高濃度にGeをドーピングすると、n型III 族窒化物半導体層の表面には、平坦性を損なう小孔(pit)が発生する難点があった(非特許文献4参照)。   On the other hand, Ge is known as an n-type impurity other than silicon (Si) (see, for example, Patent Document 5). However, compared with the case of Si, doping efficiency is low (see Non-Patent Document 3), which is disadvantageous for obtaining a low-resistance n-type Group III nitride semiconductor layer. In addition, when Ge is doped at a high concentration, a small hole (pit) that impairs flatness is generated on the surface of the n-type group III nitride semiconductor layer (see Non-Patent Document 4).

特開2000−332364号公報JP 2000-332364 A 特開2003−229645号公報JP 2003-229645 A 特公昭55−3834号公報Japanese Patent Publication No.55-3834 特許第3383242号Japanese Patent No. 3383242 特開平4−170397号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-170397 赤崎 勇著、「III −V族化合物半導体」、1995年5月20日発行、(株)培風館、第13章Isao Akasaki, “III-V Group Compound Semiconductor”, published on May 20, 1995, Bafukan Co., Ltd., Chapter 13 H. Murakami他、J. Crystal Growth,115(1991)、648H. Murakami et al., J. Crystal Growth, 115 (1991), 648 3Jpn.J.Appl.Phys.,31(9A)(1992)、28833 Jpn. J. et al. Appl. Phys. , 31 (9A) (1992), 2883 Group III Nitride Semiconductor Compounds(CLARENDON Press.(OXFORD),1998)、104頁Group III Nitride Semiconductor Compounds (CLARENDON Press. (OXFORD), 1998), p. 104

低抵抗であり、かつ平坦性に優れるGeドープn型III 族窒化物半導体層を用いることにより、順方向電圧が低く、かつ優れた発光効率を有するIII 族窒化物半導体発光素子を得る。   By using a Ge-doped n-type group III nitride semiconductor layer having low resistance and excellent flatness, a group III nitride semiconductor light-emitting device having a low forward voltage and excellent luminous efficiency is obtained.

本発明は、n型またはp型のIII 族窒化物半導体からなる結晶層に接合された発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、Geが添加され、抵抗率が1×10-1〜1×10-3Ωcmであるn型III 族窒化物半導体層を備えていることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子を要旨とする。 The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device having a light emitting layer bonded to a crystal layer made of an n-type or p type group III nitride semiconductor, to which Ge is added, and the resistivity is 1 × 10 −1 to A gist of a group III nitride semiconductor light-emitting device comprising an n-type group III nitride semiconductor layer of 1 × 10 −3 Ωcm.

本発明の好適な態様において、n型のIII 族窒化物半導体は、組成式AlxGayInz1-aa(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1で且つ、x+y+z=1である。そしてMは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦a<1である。)を有する。さらに、本発明の好適な態様において、Geが添加されたn型窒化物半導体層は、Geの原子濃度を周期的に変化させた領域を含むIII 族窒化物半導体層である。そして、本発明の好適な1態様において、そのGeの原子濃度を周期的に変化させた領域は、Geを添加したIII 族窒化物半導体層と、アンドープ(未添加)のIII 族窒化物半導体層とを交互に周期的に積層させた構造から構成されている。本発明の好適な、もう1つの態様において、Geを添加したIII 族窒化物半導体層の層厚は、アンドープのIII 族窒化物半導体層との層厚以下である。本発明の好適な態様において、Geを添加したIII 族窒化物半導体層のGe原子の濃度は、1×1017cm-3以上で1×1020cm-3以下である。さらに、本発明の好適な、もう1つの態様において、n型III 族窒化物半導体層は基板と発光層の間に配置される。
すなわち、本発明は以下に関する。
(1)n型またはp型のIII 族窒化物半導体からなる結晶層に接合された発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、ゲルマニウム(Ge)が添加され、抵抗率が1×10-1〜1×10-3Ωcmであるn型III 族窒化物半導体層を備えていることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。
(2)n型のIII 族窒化物半導体が、組成式AlxGayInz1-aa(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1で且つ、x+y+z=1である。そしてMは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦a<1である。)を有する(1)に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(3)Geが添加されたn型窒化物半導体層が、Geの原子濃度を周期的に変化させた領域を含むIII 族窒化物半導体層である(1)または(2)に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(4)Geの原子濃度を周期的に変化させた領域が、Geを添加したIII 族窒化物半導体層と、アンドープのIII 族窒化物半導体層とを交互に周期的に積層させた構造から構成されている(3)に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(5)Geを添加したIII 族窒化物半導体層の層厚が、アンドープのIII 族窒化物半導体層の層厚以下である(1)〜(4)のいずれかに記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(6)Geを添加したIII 族窒化物半導体層のGe原子の濃度が、1×1017cm-3以上で1×1020cm-3以下である(1)〜(5)のいずれかに記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(7)n型III 族窒化物半導体層が基板と発光層の間に配置される(1)〜(6)のいずれかに記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(8)Geの原子濃度を周期的に変化させた領域の全体の層厚が、0.1μm以上10μm以下であることを特徴とする(3)〜(7)の何れかに記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(9)Geの原子濃度を周期的に変化させた領域の1周期分の層厚が、1nm以上1000nm以下であることを特徴とする(3)〜(8)の何れかに記載のIII 族窒化物半導体発光素子。
(10)n型またはp型のIII 族窒化物半導体からなる結晶層に接合された発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、Geが添加されたn型III 族窒化物半導体層を成長させる際に、Ge源を反応系に周期的に変化させて供給することを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。
In a preferred embodiment of the present invention, the n-type group III nitride semiconductor has a composition formula of Al x Ga y In z N 1-a M a (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1). And x + y + z = 1, and M represents a Group V element different from nitrogen (N), and 0 ≦ a <1. Furthermore, in a preferred aspect of the present invention, the n-type nitride semiconductor layer to which Ge is added is a group III nitride semiconductor layer including a region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed. In a preferred embodiment of the present invention, the region where the atomic concentration of Ge is periodically changed includes a group III nitride semiconductor layer to which Ge is added, and an undoped (unadded) group III nitride semiconductor layer. Are alternately and periodically stacked. In another preferred embodiment of the present invention, the layer thickness of the group III nitride semiconductor layer to which Ge is added is equal to or less than that of the undoped group III nitride semiconductor layer. In a preferred embodiment of the present invention, the concentration of Ge atoms in the group III nitride semiconductor layer to which Ge is added is 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less. Furthermore, in another preferred embodiment of the present invention, the n-type group III nitride semiconductor layer is disposed between the substrate and the light emitting layer.
That is, the present invention relates to the following.
(1) In a group III nitride semiconductor light-emitting device having a light emitting layer bonded to a crystal layer made of an n-type or p-type group III nitride semiconductor, germanium (Ge) is added, and the resistivity is 1 × 10 − A group III nitride semiconductor light-emitting device comprising an n-type group III nitride semiconductor layer of 1 to 1 × 10 −3 Ωcm.
(2) The n-type group III nitride semiconductor has a composition formula Al x Ga y In z N 1-a M a (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, and x + y + z = And M represents a Group V element different from nitrogen (N), and 0 ≦ a <1.) The Group III nitride semiconductor light-emitting device according to (1).
(3) The group III nitride according to (1) or (2), wherein the n-type nitride semiconductor layer to which Ge is added is a group III nitride semiconductor layer including a region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed. Nitride semiconductor light emitting device.
(4) The region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed has a structure in which a group III nitride semiconductor layer to which Ge is added and an undoped group III nitride semiconductor layer are alternately and periodically stacked. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to (3).
(5) The group III nitride semiconductor according to any one of (1) to (4), wherein the layer thickness of the group III nitride semiconductor layer to which Ge is added is equal to or less than the layer thickness of the undoped group III nitride semiconductor layer. Light emitting element.
(6) The concentration of Ge atoms in the group III nitride semiconductor layer to which Ge is added is 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less. The group III nitride semiconductor light-emitting device described.
(7) The group III nitride semiconductor light emitting device according to any one of (1) to (6), wherein the n-type group III nitride semiconductor layer is disposed between the substrate and the light emitting layer.
(8) The group III according to any one of (3) to (7), wherein the total thickness of the region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed is 0.1 μm or more and 10 μm or less Nitride semiconductor light emitting device.
(9) The group III according to any one of (3) to (8), wherein the layer thickness for one period of the region where the atomic concentration of Ge is periodically changed is 1 nm or more and 1000 nm or less Nitride semiconductor light emitting device.
(10) A method for manufacturing a group III nitride semiconductor light-emitting device having a light emitting layer bonded to a crystal layer made of an n-type or p-type group III nitride semiconductor, wherein Ge is added to the n-type group III nitride A method of manufacturing a group III nitride semiconductor light-emitting device, wherein a Ge source is periodically changed and supplied to a reaction system when growing a compound semiconductor layer.

本発明のGeドープn型III 族窒化物半導体層は、低抵抗のGe原子高濃度層に発生するピットをGe原子低濃度層が埋めるため、n型III 族窒化物半導体層全体として低抵抗であり、かつ平坦性に優れる。従って、このようなGeドープn型III 族窒化物半導体層を用いた本発明の発光素子は順方向電圧が低く、かつ優れた発光効率を有する。   In the Ge-doped n-type group III nitride semiconductor layer of the present invention, the pits generated in the low-resistance Ge atom high-concentration layer are filled with the Ge-atom low-concentration layer. Yes and excellent in flatness. Therefore, the light emitting device of the present invention using such a Ge-doped n-type group III nitride semiconductor layer has a low forward voltage and excellent light emission efficiency.

本願発明に係るGe原子濃度を周期的に変化させた領域を含むn型のIII 族窒化物半導体層は、融点が比較的高く、耐熱性のあるサファイア(α−Al23単結晶)や酸化亜鉛(ZnO)或いは酸化ガリウム・リチウム(組成式LiGaO2)等の酸化物単結晶材料、珪素(Si)単結晶(シリコン)や立方晶或いは六方晶結晶型の炭化珪素(SiC)等のIV族半導体単結晶からなる基板上に形成する。基板材料には、リン化ガリウム(GaP)等のIII −V族化合物半導体単結晶材料も利用できる。発光層からの発光を透過できる、光学的に透明な単結晶材料は基板として有効に利用できる。好ましくは、サファイアである。 The n-type Group III nitride semiconductor layer including a region in which the Ge atom concentration is periodically changed according to the present invention has a relatively high melting point and heat-resistant sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal), Oxide single crystal materials such as zinc oxide (ZnO) or gallium oxide / lithium (composition formula LiGaO 2 ), IV such as silicon (Si) single crystal (silicon), cubic or hexagonal crystal silicon carbide (SiC), etc. It forms on the board | substrate which consists of a group semiconductor single crystal. As the substrate material, a III-V compound semiconductor single crystal material such as gallium phosphide (GaP) can also be used. An optically transparent single crystal material that can transmit light emitted from the light emitting layer can be effectively used as a substrate. Sapphire is preferable.

Geを添加(ドーピング)した領域を含むn型のIII 族窒化物半導体層は、好適には組成式AlxGayInz1-aa(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1で且つ、x+y+z=1である。そしてMは窒素とは別の第V族元素を表し、0≦a<1である。)から構成される。ここで、上記組成式におけるMとしては、P、As、Sb等が挙げられる。 The n-type group III nitride semiconductor layer including the region doped (doped) with Ge is preferably composed of Al x Ga y In z N 1-a M a (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). 0 ≦ z ≦ 1 and x + y + z = 1, and M represents a group V element different from nitrogen, and 0 ≦ a <1. Here, examples of M in the composition formula include P, As, Sb, and the like.

結晶基板と、その上に形成するIII 族窒化物半導体層とで格子ミスマッチ(mismatch)がある場合、そのミスマッチを緩和して、結晶性に優れる上層をもたらす低温緩衝層或いは高温緩衝層を介在させて積層するのが得策である。緩衝層は、例えば、窒化アルミニウム・ガリウム(組成式AlxGayInzN:0≦x,y,z≦1で且つ、x+y+z=1)等から構成できる。 When there is a lattice mismatch between the crystal substrate and the group III nitride semiconductor layer formed thereon, a low-temperature buffer layer or a high-temperature buffer layer that relaxes the mismatch and provides an upper layer with excellent crystallinity is interposed. It is a good idea to stack them together. The buffer layer can be made of, for example, aluminum gallium nitride (compositional formula Al x Ga y In z N: 0 ≦ x, y, z ≦ 1 and x + y + z = 1).

本発明に係わるGe原子濃度を周期的に変化させた領域を含むn型III 族窒化物半導体層は、有機金属化学的気相堆積法(MOCVD、MOVPEまたはOMVPEなどと略称される。)、分子線エピタキシャル法(MBE)法、ハロゲン(halogen)気相成長法、ハイドライド(水素化物)気相成長法等の気相成長手段に依り形成できる。これらの中でも、MOCVD法が好ましい。   The n-type group III nitride semiconductor layer including a region in which the Ge atom concentration is periodically changed according to the present invention is a metal organic chemical vapor deposition method (abbreviated as MOCVD, MOVPE, OMVPE, etc.), molecule. It can be formed by a vapor phase growth method such as a line epitaxial method (MBE) method, a halogen vapor phase growth method, or a hydride (hydride) vapor phase growth method. Among these, the MOCVD method is preferable.

MOCVD法では、キャリアガスとして水素(H2)または窒素(N2)、III 族原料であるGa源としてトリメチルガリウム(TMG)またはトリエチルガリウム(TEG)、Al源としてトリメチルアルミニウム(TMA)またはトリエチルアルミニウム(TEA)、In源としてトリメチルインジウム(TMI)またはトリエチルインジウム(TEI)、窒素源としてアンモニア(NH3)またはヒドラジン(N24)などが用いられる。 In MOCVD, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) is used as a carrier gas, trimethyl gallium (TMG) or triethyl gallium (TEG) is used as a Ga source which is a group III source, trimethyl aluminum (TMA) or triethyl aluminum is used as an Al source. (TEA), trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) is used as the In source, and ammonia (NH 3 ) or hydrazine (N 2 H 4 ) is used as the nitrogen source.

Geの添加源としては、ゲルマンガス(GeH4)や、テトラメチルゲルマニウム(分子式:(CH34Ge)やテトラエチルゲルマニウム((C254Ge)等の有機Ge化合物を利用できる。MBE法では、元素状のGeもドーピング源として利用できる。 As an addition source of Ge, an organic Ge compound such as germane gas (GeH 4 ), tetramethyl germanium (molecular formula: (CH 3 ) 4 Ge) or tetraethyl germanium ((C 2 H 5 ) 4 Ge) can be used. In the MBE method, elemental Ge can also be used as a doping source.

MOCVD法では、Ge原子濃度を周期的に変化させた領域を含むn型III 族窒化物半導体層は、サファイア基板上に、(CH34Geを使用して、900℃以上、1250℃以下で形成することが好ましい。 In the MOCVD method, an n-type group III nitride semiconductor layer including a region in which the Ge atom concentration is periodically changed is 900 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower using (CH 3 ) 4 Ge on a sapphire substrate. It is preferable to form by.

前記Ge原子濃度を周期的に変化させた領域を含むn型III 族窒化物半導体層の抵抗率は1×10-1〜1×10-3Ωcmが適する。好ましくは、1×10-2〜3×10-3Ωcmであり、さらに好ましくは3×10-2〜5×10-3Ωcmである。抵抗率が1×10-1Ωcmより大きいと高抵抗化してしまい、素子の駆動電圧が上昇するので好ましくない。また、1×10-3Ωcmより小さいと小孔(pit)が発生し、平坦性が損なわれるため好ましくない。 The resistivity of the n-type group III nitride semiconductor layer including the region in which the Ge atom concentration is periodically changed is suitably 1 × 10 −1 to 1 × 10 −3 Ωcm. Preferably, it is 1 × 10 −2 to 3 × 10 −3 Ωcm, and more preferably 3 × 10 −2 to 5 × 10 −3 Ωcm. If the resistivity is larger than 1 × 10 −1 Ωcm, the resistance is increased and the drive voltage of the device is increased, which is not preferable. On the other hand, if it is smaller than 1 × 10 −3 Ωcm, a small hole (pit) is generated and the flatness is impaired.

前記Ge原子濃度を周期的に変化させた領域を含むn型III 族窒化物半導体層の抵抗率は、気相成長過程において、Geドーピング源と、他の原料ガスとの混合比率により所定の範囲の値に設定することが出来る。また、混合比率ではなく、成長温度、成長圧力、周期膜厚等を調整することにより所定の範囲の値に設定しても良い。   The resistivity of the n-type group III nitride semiconductor layer including the region in which the Ge atom concentration is periodically changed has a predetermined range depending on a mixing ratio of the Ge doping source and another source gas in the vapor phase growth process. Value can be set. Moreover, you may set to the value of a predetermined range by adjusting a growth temperature, a growth pressure, a periodic film thickness, etc. instead of a mixing ratio.

Ge原子濃度を周期的に変化させた領域は、III 族窒化物半導体層の気相成長時にGeのドーピング源の気相成長反応系への供給量を経時的に、周期的に変化させて形成する。例えば、Geのドーピング源を気相成長領域へ供給せずに、アンドープの薄層を形成した後、気相成長領域へ多量のGeドーピング源を瞬時に供給して、Ge原子を高い濃度で含む薄層を形成する。このGeドーピング源の気相成長反応系への供給量を増減させれば、Ge原子濃度を周期的に変化させた領域を形成できる。また、Ge原子濃度を低濃度とする薄層を成長した後、Ge原子を高濃度に添加するに適する様に、V/III 比率等の成長条件が調整できる迄、成長中断し、Ge原子を高濃度に含む薄層を接合させて設けて形成する。   The region in which the Ge atom concentration is periodically changed is formed by periodically changing the supply amount of the Ge doping source to the vapor phase growth reaction system during the vapor phase growth of the group III nitride semiconductor layer. To do. For example, after forming an undoped thin layer without supplying a Ge doping source to the vapor phase growth region, a large amount of Ge doping source is instantaneously supplied to the vapor phase growth region to contain a high concentration of Ge atoms. A thin layer is formed. If the supply amount of the Ge doping source to the vapor phase growth reaction system is increased or decreased, a region in which the Ge atom concentration is periodically changed can be formed. After growing a thin layer with a low Ge atom concentration, the growth is interrupted until the growth conditions such as the V / III ratio can be adjusted so that the Ge atom is suitable for adding a high concentration of Ge atoms. A thin layer containing a high concentration is formed by bonding.

Ge原子を高濃度に含むn型III 族窒化物半導体薄層と、それよりもGe原子濃度を小とするn型III 族窒化物半導体薄層とを、交互に周期的に積層させて、Ge原子濃度を周期的に変化させた領域を形成する場合にあって、Ge原子濃度を周期的に変化させた領域の全体の層厚は、0.1μm以上10μm以下が適する。好ましくは、0.3μm以上5μm以下であり、さらに好ましくは、0.5μm以上3μm以下である。層厚が0.1μm未満になると低抵抗のn型III 族窒化物半導体層が得られ難くなる。また、10μm超にしても得られる効果は変わらない。   An n-type Group III nitride semiconductor thin layer containing Ge atoms at a high concentration and an n-type Group III nitride semiconductor thin layer having a Ge atom concentration lower than that are alternately and periodically stacked. In the case of forming a region in which the atomic concentration is periodically changed, the entire layer thickness of the region in which the Ge atom concentration is periodically changed is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. Preferably, they are 0.3 micrometer or more and 5 micrometers or less, More preferably, they are 0.5 micrometer or more and 3 micrometers or less. When the layer thickness is less than 0.1 μm, it becomes difficult to obtain a low-resistance n-type group III nitride semiconductor layer. Moreover, the effect obtained even if it exceeds 10 μm does not change.

Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の層厚とGeを低濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の層厚の合計、すなわち、周期層厚は、1nm以上1000nm以下が適する。好ましくは、4nm以上400nm以下、さらに好ましくは、6nm以上100nm以下である。層厚の合計が1nm未満になるとGeドープ層を周期的に積層する効果が得られ難くなる。また、1000nm超では、ピットの形成が抑制できないか、もしくは、高抵抗化してしまうおそれがある。   The sum of the layer thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration and the layer thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a low concentration, that is, the periodic layer thickness is 1 nm or more and 1000 nm or less. Suitable. Preferably, they are 4 nm or more and 400 nm or less, More preferably, they are 6 nm or more and 100 nm or less. If the total layer thickness is less than 1 nm, it is difficult to obtain the effect of periodically laminating the Ge-doped layer. On the other hand, if it exceeds 1000 nm, the formation of pits may not be suppressed or the resistance may be increased.

すなわち、1周期中の高濃度Geドープ層が低濃度Geドープ層より厚い場合、ピット形成が抑制できず平坦性が得られ難い。一方、1周期中の低濃度Geドープ層が高濃度Geドープ層と同等かそれ以上厚い場合は、平坦性は良好になる。したがって、低濃度Geドープ層の厚さは、Geをドーピングした薄層の層厚以上とするのが望ましい。Ge原子濃度をより小とするため、アンドープのn型III 族窒化物半導体薄層から構成すると、Ge原子を高濃度に含むn型III 族窒化物半導体薄層の表面に存在するピットを埋め尽くす効果がさらに高まり、表面の平坦なGeドープIII 族窒化物半導体薄層を得るのに有効となる。   That is, when the high-concentration Ge-doped layer in one cycle is thicker than the low-concentration Ge-doped layer, pit formation cannot be suppressed and flatness is difficult to obtain. On the other hand, when the low-concentration Ge-doped layer in one cycle is equal to or thicker than the high-concentration Ge-doped layer, the flatness is good. Therefore, the thickness of the low-concentration Ge-doped layer is preferably equal to or greater than the thickness of the thin layer doped with Ge. In order to make the Ge atom concentration smaller, when it is composed of an undoped n-type group III nitride semiconductor thin layer, it fills the pits existing on the surface of the n-type group III nitride semiconductor thin layer containing Ge atoms at a high concentration. The effect is further enhanced, and it is effective to obtain a Ge-doped group III nitride semiconductor thin layer having a flat surface.

ただし、低濃度層を厚くしすぎると、高抵抗化してしまい、良好なn型III 族窒化物半導体層が得られ難くなる。すなわち、低濃度層が大であると、順方向電圧(所謂、Vf)もしくは閾値電圧(所謂、Vth)の低いIII 族窒化物半導体発光素子を得るに不利である。従って、Ge原子濃度の低いn型III 族窒化物半導体薄層の層厚は、500nm以下とするのが妥当である。また、低濃度層のGe濃度が小であり、キャリア濃度が低い場合である程、層厚を薄くするのが望ましい。   However, if the low-concentration layer is too thick, the resistance is increased and it becomes difficult to obtain a good n-type group III nitride semiconductor layer. That is, if the low concentration layer is large, it is disadvantageous to obtain a group III nitride semiconductor light emitting device having a low forward voltage (so-called Vf) or a low threshold voltage (so-called Vth). Therefore, it is appropriate that the thickness of the thin n-type group III nitride semiconductor thin layer having a low Ge atom concentration is 500 nm or less. In addition, it is desirable to reduce the layer thickness as the Ge concentration of the low concentration layer is small and the carrier concentration is low.

積層させる周期数は、1以上で10000以下が適する。好ましくは10以上で1000以下、さらに好ましくは、20以上で200以下である。たとえば、層厚を10nmとする高濃度GeドープGaN薄層と、層厚を10nmとする低濃度GeドープGaN層との接合体を一周期として、100周期に亘り積層させて、合計で厚さを2μmとするGe原子濃度を周期的に変化させた領域を形成する。   The number of cycles to be laminated is suitably 1 or more and 10,000 or less. Preferably it is 10 or more and 1000 or less, More preferably, it is 20 or more and 200 or less. For example, a joined body of a high-concentration Ge-doped GaN layer having a layer thickness of 10 nm and a low-concentration Ge-doped GaN layer having a layer thickness of 10 nm is laminated as a single cycle for a total of 100 cycles. A region in which the Ge atom concentration is periodically changed to 2 μm is formed.

Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の層厚は、0.5nm以上500nm以下が適する。好ましくは、2nm以上200nm以下、さらに好ましくは、3nm以上50nm以下である。層厚が0.5nm未満になるとGeドープが十分されず高抵抗化してしまい易い。また、500nm超では、低濃度層でピットが埋まりきらないか、もしくは、埋めるために低濃度層を十分厚くすると、やはり、高抵抗化してしまうおそれがある。   The thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration is suitably 0.5 nm or more and 500 nm or less. Preferably, they are 2 nm or more and 200 nm or less, More preferably, they are 3 nm or more and 50 nm or less. If the layer thickness is less than 0.5 nm, Ge doping is not sufficient and the resistance tends to increase. On the other hand, if it exceeds 500 nm, the pits are not completely filled with the low-concentration layer, or if the low-concentration layer is sufficiently thick for filling, there is a possibility that the resistance will be increased.

また、Geを低濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の層厚は、0.5nm以上500nm以下が適する。好ましくは、2nm以上200nm以下、さらに好ましくは、3nm以上50nm以下である。層厚が0.5nm未満になるとGeドープ層で形成するピットを十分埋められず平坦性が損なわれるおそれがある。よって、Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の層厚より厚いことが好ましい。ただし、500nm超では、高抵抗化してしまうので好ましくない。   The layer thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a low concentration is suitably 0.5 nm or more and 500 nm or less. Preferably, they are 2 nm or more and 200 nm or less, More preferably, they are 3 nm or more and 50 nm or less. If the layer thickness is less than 0.5 nm, the pits formed by the Ge-doped layer cannot be sufficiently filled and the flatness may be impaired. Therefore, it is preferably thicker than the thickness of the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration. However, if it exceeds 500 nm, the resistance is increased, which is not preferable.

Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の内部のGe原子の濃度は、5×1017cm-3以上1×1020cm-3以下とするのが適する。好ましくは、1×1018cm-3以上3×1019cm-3以下、さらに好ましくは、3×1018cm-3以上2×1019cm-3以下である。Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の内部のGe原子の濃度は、必ずしも一定でなくても良く、濃度を連続的もしくは不連続に変化させても良い。 The concentration of Ge atoms in the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration is suitably 5 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less. Preferably, it is 1 × 10 18 cm −3 or more and 3 × 10 19 cm −3 or less, and more preferably 3 × 10 18 cm −3 or more and 2 × 10 19 cm −3 or less. The concentration of Ge atoms in the n-type Group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration is not necessarily constant, and the concentration may be changed continuously or discontinuously.

Geを低濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の内部のGe原子の濃度は、Geを高濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の内部のGe原子濃度より低濃度であり、かつ、下記の分析法による定量下限界以上2×1019cm-3以下とするのが適する。好ましくは、定量下限界以上1×1019cm-3以下、さらに好ましくは、定量下限界以上5×1018cm-3以下であり、むしろ、ドーピングしない方が好ましい。また、Geを低濃度に含むn型III 族窒化物半導体層の内部のGe原子濃度は、必ずしも一定でなくても良く、濃度を連続的もしくは不連続に変化させても良い。Ge原子の濃度を2×1019cm-3超とすると、表面の小孔の密度が急激に増加するため好ましくない。 The concentration of Ge atoms inside the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a low concentration is lower than the concentration of Ge atoms inside the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a high concentration, and It is suitable that it is not less than the lower limit of quantification by the following analytical method and not more than 2 × 10 19 cm −3 . Preferably, it is not less than the lower limit of quantification and not more than 1 × 10 19 cm −3 , more preferably not less than the lower limit of quantification and not more than 5 × 10 18 cm −3 . Further, the Ge atom concentration inside the n-type group III nitride semiconductor layer containing Ge at a low concentration is not necessarily constant, and the concentration may be changed continuously or discontinuously. If the concentration of Ge atoms exceeds 2 × 10 19 cm −3 , the density of small holes on the surface increases rapidly, which is not preferable.

Ge原子の濃度は、例えば、2次イオン質量分析法(SIMS)で測定できる。これは、試料の表面に1次イオンを照射することにより、イオン化して飛び出した元素を質量分析する手法であり、特定の元素の深さ方向の濃度分布を観察かつ定量できる。III 族窒化物半導体層中に存在するGe元素についてもこの手法などが有効である。   The concentration of Ge atoms can be measured, for example, by secondary ion mass spectrometry (SIMS). This is a technique for performing mass analysis on an element ionized and ejected by irradiating the surface of a sample with primary ions, and the concentration distribution in the depth direction of a specific element can be observed and quantified. This method is also effective for the Ge element present in the group III nitride semiconductor layer.

高濃度Geドープ層の濃度を5×1017cm-3以上とすると、順方向電圧の低いLEDを構成するに貢献できる。一方で、1×1020cm-3とすると、Ge原子濃度を周期的に変化させた領域の全体のキャリア濃度は、概ね(3〜4)×1019cm-3である。この原子濃度を超えてGeをドーピングすると、表面の小孔の密度が急激に増加するため好ましくはない。 When the concentration of the high-concentration Ge-doped layer is 5 × 10 17 cm −3 or more, it can contribute to constructing an LED having a low forward voltage. On the other hand, assuming that 1 × 10 20 cm −3 , the entire carrier concentration in the region where the Ge atom concentration is periodically changed is approximately (3-4) × 10 19 cm −3 . Doping Ge beyond this atomic concentration is not preferable because the density of pores on the surface increases rapidly.

Ge原子の濃度を周期的に変動させた領域は、n型III 族窒化物半導体層の内部の何れにも配置できる。例えば、結晶基板の表面に直接、接合させて設けられる。また、結晶基板の表面に設けた緩衝層上に接合させて設けられる。結晶基板或いは緩衝層等に近接する、n型III 族窒化物半導体層の下方に、Ge原子の濃度を周期的に変動させた領域を設ければ、結晶性に優れるn型III 族窒化物半導体層が得られる。Ge原子の濃度を周期的に変動させる領域を設けることにより、結晶基板との格子ミスマッチに基づくミスフィット転位等の層の上方への伝搬が抑止されるからである。この場合は、周期層厚を0.5μmから5μmと厚くしてもよい。   A region in which the concentration of Ge atoms is periodically changed can be disposed anywhere in the n-type group III nitride semiconductor layer. For example, it is directly bonded to the surface of the crystal substrate. Further, it is provided by being bonded onto a buffer layer provided on the surface of the crystal substrate. An n-type group III nitride semiconductor excellent in crystallinity if a region in which the concentration of Ge atoms is periodically changed is provided under the n-type group III nitride semiconductor layer adjacent to the crystal substrate or the buffer layer. A layer is obtained. This is because by providing a region in which the concentration of Ge atoms is periodically changed, propagation upward of the layer such as misfit dislocation based on lattice mismatch with the crystal substrate is suppressed. In this case, the periodic layer thickness may be increased from 0.5 μm to 5 μm.

Ge原子の濃度を周期的に変動させた領域では、下方から貫通して来る転位の上層への伝搬を抑制できる。このため、Ge原子の濃度を周期的に変動させた領域をn型III 族窒化物半導体層の上方に、発光層を形成するための下地層として設けると、結晶性に優れる発光層を形成するに効果がある。従って、ひいては、高い発光強度のIII 族窒化物半導体発光素子を得るに貢献できる。   In a region where the concentration of Ge atoms is periodically changed, propagation of dislocations penetrating from below can be suppressed. For this reason, when a region in which the concentration of Ge atoms is periodically changed is provided as an underlayer for forming a light emitting layer above the n-type group III nitride semiconductor layer, a light emitting layer having excellent crystallinity is formed. Is effective. Therefore, it is possible to contribute to obtaining a group III nitride semiconductor light emitting device having high emission intensity.

発光層としては、好ましくは量子井戸構造、さらに好ましくは多重量子井戸構造とすることができる。   The light emitting layer preferably has a quantum well structure, more preferably a multiple quantum well structure.

p型層は通常0.01〜1μmの厚さで、発光層に接しているpクラッド層と正極を形成するためのpコンタクト層からなる。pクラッド層とpコンタクト層は兼ねることができる。pクラッド層は、GaN、AlGaNなどを用いて形成し、pドーパントとしてMgをドープする。電極とのコンタクトを取ることが容易なように、最表面を高キャリア濃度の層として形成することが望ましいが、大方の層においては高抵抗であっても構わない。つまり、ドーパントの量を減量しても問題はないし、ドーパントの活性化を阻害するとされている水素を含んでいても問題はない。むしろ、素子とした場合の逆耐圧が向上するので望ましい。   The p-type layer is usually 0.01 to 1 μm in thickness, and includes a p-cladding layer in contact with the light-emitting layer and a p-contact layer for forming a positive electrode. The p-cladding layer and the p-contact layer can be combined. The p-clad layer is formed using GaN, AlGaN or the like, and doped with Mg as a p-dopant. It is desirable to form the outermost surface as a high carrier concentration layer so that contact with the electrode can be easily made, but most layers may have high resistance. That is, there is no problem even if the amount of the dopant is reduced, and there is no problem even if hydrogen that is supposed to inhibit the activation of the dopant is included. Rather, it is desirable because the reverse breakdown voltage of the element is improved.

pクラッド層に関しても、組成や格子定数の異なる層を、交互に複数回積層して形成しても良い。その際、積層する層によって組成のほか、ドーパントの量や膜厚などを変化させても良い。   As for the p-cladding layer, layers having different compositions and lattice constants may be alternately stacked a plurality of times. At that time, in addition to the composition, the amount and thickness of the dopant may be changed depending on the layer to be stacked.

pコンタクト層は、GaN、AlGaN、InGaNなどを用いることができ、不純物としてMgをドープする。MgをドープしたIII 族窒化物半導体は、通常反応炉から取り出したままでは高抵抗であるが、アニール処理、電子線照射処理、マイクロ波照射処理など、活性化の処理を施すことでp伝導性を示すとされているが、前述したとおり、活性化処理を施さずに利用できる場合もある。   GaN, AlGaN, InGaN or the like can be used for the p contact layer, and Mg is doped as an impurity. Group III nitride semiconductor doped with Mg is usually high resistance when taken out from the reactor, but p conductivity can be obtained by applying activation treatment such as annealing treatment, electron beam irradiation treatment, microwave irradiation treatment, etc. However, as described above, it may be used without performing the activation process.

また、pコンタクト層としてp型不純物をドープした燐化ホウ素を用いることもできる。p型不純物をドープした燐化ホウ素は、上記のようなp型化のための処理を一切行わなくてもp導電性を示す。   Further, boron phosphide doped with p-type impurities can also be used as the p-contact layer. Boron phosphide doped with p-type impurities exhibits p-conductivity without any treatment for p-type conversion as described above.

これらの下地層、発光層およびp型層を構成するIII 族窒化物半導体の成長方法も特に限定されず、n型層と同様にMBE、MOCVD、HVPEなどの周知の方法を周知の条件で用いることができる。中でも、MOCVD法が好ましい。   The growth method of the group III nitride semiconductor constituting these underlayer, light emitting layer, and p-type layer is not particularly limited, and a well-known method such as MBE, MOCVD, HVPE, etc. is used under well-known conditions in the same manner as the n-type layer. be able to. Of these, the MOCVD method is preferable.

負極は、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限なく用いることができる。nコンタクト層と接する負極用のコンタクト材料としては、Al、Ti、Ni、Auなどのほか、Cr、W、Vなどを用いることができる。負極全体を多層構造としてボンディング性などを付与することができることは言うまでもない。特に、最表面をAuで覆うことは、ボンディングをしやすくするためには好ましい。   As the negative electrode, negative electrodes having various compositions and structures are well known, and these known negative electrodes can be used without any limitation. As a negative electrode contact material in contact with the n-contact layer, in addition to Al, Ti, Ni, Au, etc., Cr, W, V, etc. can be used. Needless to say, the entire negative electrode can have a multilayer structure to provide bonding properties and the like. In particular, it is preferable to cover the outermost surface with Au in order to facilitate bonding.

正極も、各種組成および構造の正極が周知であり、これら周知の正極を何ら制限なく用いることができる。   As the positive electrode, positive electrodes having various compositions and structures are well known, and these known positive electrodes can be used without any limitation.

透光性の正極材料としては、Pt、Pd、Au、Cr、Ni、Cu、Coなどを含んでも良い。また、その一部が酸化されている構造とすることで、透光性が向上することが知られている。反射型の正極材料としては、上記の材料の他に、Rh、Ag,Alなどを用いることができる。   The translucent positive electrode material may include Pt, Pd, Au, Cr, Ni, Cu, Co, and the like. Further, it is known that the translucency is improved by using a structure in which a part thereof is oxidized. In addition to the above materials, Rh, Ag, Al, or the like can be used as the reflective positive electrode material.

これらの正極は、スパッタリングや真空蒸着などの方法で形成することができる。特にスパッタリングを用いると、スパッタリングの条件を適切に制御することで、電極膜を形成した後にアニール処理を施さなくともオーミック接触を得ることができ、好適である。   These positive electrodes can be formed by a method such as sputtering or vacuum deposition. When sputtering is used in particular, ohmic contact can be obtained by appropriately controlling the sputtering conditions without performing annealing after forming the electrode film.

発光素子の構造としては、反射型の正極を備えたフリップチップ型の素子としても良いし、透光性の正極や格子型、櫛型の正極を備えたフェイスアップ型の素子としても良い。   As a structure of the light emitting element, a flip chip type element including a reflective positive electrode may be used, or a face-up type element including a translucent positive electrode, a lattice type, or a comb type positive electrode may be used.

実施例1
サファイア基板上に形成された,本発明に係るGeドープ層を具体的に説明する。
Example 1
The Ge doped layer according to the present invention formed on the sapphire substrate will be specifically described.

図1に本実施例に記載のエピタキシャル積層構造体21の断面構造を模式的に示す。   FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of an epitaxial multilayer structure 21 described in this example.

エピタキシャル積層構造体は、一般的な減圧MOCVD手段を利用して以下の手順で形成した。先ず、(0001)−サファイア基板1を、高周波(RF)誘導加熱式ヒータで成膜温度に加熱される半導体用高純度グラファイト製のサセプタ(susceptor)上に載置した。載置後、ステンレス鋼製の気相成長反応炉内に窒素ガスを流通し、炉内をパージした。   The epitaxial laminated structure was formed by the following procedure using a general low pressure MOCVD means. First, the (0001) -sapphire substrate 1 was placed on a susceptor made of high-purity graphite for semiconductors heated to a film forming temperature by a high-frequency (RF) induction heater. After placing, nitrogen gas was circulated in a stainless steel vapor phase growth reactor to purge the inside of the furnace.

気相成長反応炉内に、窒素ガスを8分間に亘って流通させた後、誘導加熱式ヒータを作動させ、基板1の温度を、10分間で室温から600℃に昇温した。基板1の温度を600℃に保ったまま、水素ガスと窒素ガスを流通させて、気相成長反応炉内の圧力を1.5×104パスカル(Pa)とした。この温度および圧力下で2分間、放置して、基板1の表面をサーマルクリーニング(thermal cleaning)した。サーマルクリーニングの終了後、気相成長反応炉内への窒素ガスの供給を停止した。水素ガスの供給は継続させた。 After flowing nitrogen gas through the vapor phase growth reactor for 8 minutes, the induction heating type heater was operated, and the temperature of the substrate 1 was raised from room temperature to 600 ° C. in 10 minutes. While maintaining the temperature of the substrate 1 at 600 ° C., hydrogen gas and nitrogen gas were circulated to set the pressure in the vapor phase growth reactor to 1.5 × 10 4 pascals (Pa). The surface of the substrate 1 was thermally cleaned by allowing it to stand for 2 minutes under this temperature and pressure. After the thermal cleaning was completed, the supply of nitrogen gas into the vapor phase growth reactor was stopped. The supply of hydrogen gas was continued.

その後、水素雰囲気中で、基板1の温度を1120℃に昇温させた。1120℃で温度が安定したのを確認した後、トリメチルアルミニウム(TMAl)の蒸気を随伴する水素ガスを8分30秒間、気相成長反応炉内へ供給した。これより、気相成長反応炉の内壁に以前より付着していた窒素(N)を含む堆積沈着物の分解により生じる窒素(N)原子と反応させて、サファイア基板1上に、数nmの厚さの窒化アルミニウム(AlN)薄膜2を付着させた。TMAlの蒸気を随伴する水素ガスの気相成長反応炉内への供給を停止しAlN薄膜2の成長を終了させた後、4分間待機し、気相成長炉内に残ったTMAlを完全に排出した。   Thereafter, the temperature of the substrate 1 was raised to 1120 ° C. in a hydrogen atmosphere. After confirming that the temperature was stabilized at 1120 ° C., hydrogen gas accompanied by vapor of trimethylaluminum (TMAl) was supplied into the vapor phase growth reactor for 8 minutes 30 seconds. As a result, it is reacted with nitrogen (N) atoms generated by decomposition of deposition deposits containing nitrogen (N), which has been attached to the inner wall of the vapor phase growth reactor, to a thickness of several nm on the sapphire substrate 1. An aluminum nitride (AlN) thin film 2 was deposited. After stopping the supply of hydrogen gas accompanying the vapor of TMAl into the vapor phase growth reactor and terminating the growth of the AlN thin film 2, it waits for 4 minutes and completely discharges the TMAl remaining in the vapor phase growth reactor. did.

続いて、アンモニア(NH3)ガスを気相成長反応炉内に供給し始めてから4分が経過した後、アンモニアガスの流通を続けながら、サセプタの温度を1040℃に降温した。サセプタの温度が1040℃になったのを確認した後、暫時、温度が安定するのを待ち、トリメチルガリウム(TMGa)の気相成長反応炉内への供給を開始し、アンドープのGaN層3を1時間に亘って成長させた。アンドープGaN層3の層厚は2μmとした。 Subsequently, after 4 minutes had passed since the supply of ammonia (NH 3 ) gas into the vapor phase growth reactor, the temperature of the susceptor was lowered to 1040 ° C. while continuing the circulation of the ammonia gas. After confirming that the temperature of the susceptor reached 1040 ° C., wait for a while for the temperature to stabilize, then start supplying trimethylgallium (TMGa) into the vapor phase growth reactor, and undoped GaN layer 3 Grow for 1 hour. The undoped GaN layer 3 has a thickness of 2 μm.

次に、ウェーハ温度を1120℃に上昇し、温度が安定させたところで、テトラメチルゲルマニウム((CH34Ge)を18秒間流通、その後18秒間流通を停止した。このサイクルを100回繰り返し、2.0μmのGe濃度が周期的に変化するGeドープGaN層4を形成した。 Next, the wafer temperature was raised to 1120 ° C., and when the temperature was stabilized, tetramethyl germanium ((CH 3 ) 4 Ge) was passed for 18 seconds and then stopped for 18 seconds. This cycle was repeated 100 times to form a Ge-doped GaN layer 4 in which the Ge concentration of 2.0 μm changes periodically.

GeドープGaN層4の成長を終了した後、誘導加熱式ヒータへの通電を停止して、基板1の温度を、室温迄、約20分間で降温した。降温中は、気相成長反応炉内の雰囲気を窒素のみから構成した。基板1の温度が室温まで降温したのを確認して、積層構造体を気相成長反応炉より外部へ取り出した。   After the growth of the Ge-doped GaN layer 4 was finished, the energization to the induction heating type heater was stopped, and the temperature of the substrate 1 was lowered to room temperature in about 20 minutes. During the temperature drop, the atmosphere in the vapor phase growth reactor was composed only of nitrogen. After confirming that the temperature of the substrate 1 was lowered to room temperature, the laminated structure was taken out from the vapor phase growth reactor.

その結果、ホール測定によるキャリア濃度が7×1018cm-3であったGeドープGaN層については、ピット密度が200個/cm2以下の表面が平坦なN型GaN層を得た。このGeドープGaN層の抵抗率は8×10-3Ωcmであった。また、SIMS分析の結果、高濃度Geドープ層のGe濃度は1.2×1019cm-3であり、低濃度Geドープ層のGe濃度は、1×1018cm-3であった。また、その周期層厚は20nmであった。
実施例2
実施例1において、テトラメチルゲルマニウム以下((CH34Ge)を18秒間流通、その後18秒間流通を停止のサイクルを100回繰り返し、2.0μmのGe濃度が周期的に変化するGeドープGaN層4を形成した事以外は実施例1と同様の条件でGeドープGaN層を形成した。
As a result, an N-type GaN layer having a flat surface with a pit density of 200 pieces / cm 2 or less was obtained for the Ge-doped GaN layer whose carrier concentration by hole measurement was 7 × 10 18 cm −3 . The resistivity of this Ge-doped GaN layer was 8 × 10 −3 Ωcm. As a result of SIMS analysis, the Ge concentration of the high-concentration Ge-doped layer was 1.2 × 10 19 cm −3 , and the Ge concentration of the low-concentration Ge-doped layer was 1 × 10 18 cm −3 . The periodic layer thickness was 20 nm.
Example 2
In Example 1, a Ge-doped GaN in which tetramethylgermanium or less ((CH 3 ) 4 Ge) was passed for 18 seconds and then stopped for 18 seconds was repeated 100 times, and the Ge concentration of 2.0 μm changed periodically. A Ge-doped GaN layer was formed under the same conditions as in Example 1 except that the layer 4 was formed.

その結果、ホール測定によるキャリア濃度は2×1019cm-3、ピット密度が400個/cm2となった。このGeドープGaN層の抵抗率は2.5×10-3Ωcmであった。また、SIMS分析の結果、高濃度Geドープ層のGe濃度は4×1019cm-3であり、低濃度Geドープ層のGe濃度は、3×1018cm-3であった。その周期層厚は20nmであった。 As a result, the carrier concentration by hole measurement was 2 × 10 19 cm −3 and the pit density was 400 / cm 2 . The resistivity of this Ge-doped GaN layer was 2.5 × 10 −3 Ωcm. As a result of SIMS analysis, the Ge concentration of the high-concentration Ge-doped layer was 4 × 10 19 cm −3 , and the Ge concentration of the low-concentration Ge-doped layer was 3 × 10 18 cm −3 . The periodic layer thickness was 20 nm.

上記の実施例1、2のように、Geを含むガスの供給量(単位mol/分)を制御することにより、GeドープGaN層の抵抗率を変化させることが出来る。なお、この実施例では、Geを含む原料ガスの供給量を制御したが、同時に供給する原料ガスの供給量を制御してもよく、また両者の混合比を制御して抵抗率を変化させても良い。また、ドーパント原料が結晶に取り込まれる効率が変化する条件(例えば、温度や圧力)を変化させることで抵抗率を制御することも可能である。   As in the first and second embodiments, the resistivity of the Ge-doped GaN layer can be changed by controlling the supply amount (unit: mol / min) of the gas containing Ge. In this embodiment, the supply amount of the raw material gas containing Ge is controlled. However, the supply amount of the raw material gas to be supplied may be controlled at the same time, and the resistivity is changed by controlling the mixing ratio between the two. Also good. It is also possible to control the resistivity by changing the conditions (for example, temperature and pressure) under which the efficiency with which the dopant raw material is taken into the crystal changes.

また、コンタクト層全体を平均した抵抗率を制御させることは、高濃度ドープ層と低濃度ドープ層の膜厚を制御することでも可能である。
実施例3
実施例1のGeドープGaN層上に発光層を積層し、III 族窒化物半導体発光ダイオードを構成する場合を例にして本発明を具体的に説明する。
Further, it is possible to control the resistivity obtained by averaging the entire contact layer by controlling the film thicknesses of the high concentration doped layer and the low concentration doped layer.
Example 3
The present invention will be specifically described by taking as an example the case where a light emitting layer is laminated on the Ge-doped GaN layer of Example 1 to constitute a group III nitride semiconductor light emitting diode.

図2に本実施例に記載のLEDを作製するためのエピタキシャル積層構造体22の断面構造を模式的に示す。   FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of an epitaxial multilayer structure 22 for producing the LED described in this example.

実施例1と同様にGeドープGaN層を積層した後、1060℃で、アンドープn型Al0.07Ga0.93Nクラッド層5を堆積した。このクラッド層5の層厚は12.5nmとした。 After the Ge-doped GaN layer was laminated in the same manner as in Example 1, an undoped n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 5 was deposited at 1060 ° C. The thickness of the cladding layer 5 was 12.5 nm.

次に、基板1の温度を730℃として、Al003Ga0.97Nからなる障壁層6aと、In0.25Ga0.75Nよりなる井戸層6bとを含む5周期構造の多重量子井戸構造発光層6をアンドープn型Al0.07Ga0.93Nクラッド層5上に設けた。多重量子井戸構造の発光層6にあっては、先ず、Al003Ga0.97N障壁層6aをアンドープn型Al0.07Ga0.93Nクラッド層5に接合させて設けた。 Next, the temperature of the substrate 1 is set to 730 ° C., and the multi-quantum well structure light emitting layer 6 having a five-period structure including the barrier layer 6a made of Al 003 Ga 0.97 N and the well layer 6b made of In 0.25 Ga 0.75 N is undoped. The n-type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer 5 was provided. In the light emitting layer 6 having a multiple quantum well structure, first, an Al 003 Ga 0.97 N barrier layer 6 a was provided to be joined to the undoped n-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 5.

Al003Ga0.97N障壁層6aは、トリメチルアルミニウム(TMAl)をアルミニウム源とし、トリエチルガリウム(TEGa)をガリウム源として成長させた。層厚は8nmとし、アンドープとした。 The Al 003 Ga 0.97 N barrier layer 6a was grown using trimethylaluminum (TMAl) as an aluminum source and triethylgallium (TEGa) as a gallium source. The layer thickness was 8 nm and was undoped.

In0.25Ga0.75N井戸層6bは、トリエチルガリウム(TEGa)をガリウム源とし、トリメチルインジウム(TMIn)をインジウム源として成長させた。層厚は、2.5nmとし、アンドープとした。 The In 0.25 Ga 0.75 N well layer 6b was grown using triethylgallium (TEGa) as a gallium source and trimethylindium (TMIn) as an indium source. The layer thickness was 2.5 nm and was undoped.

多重量子井戸構造からなる発光層6上には、マグネシウム(Mg)をドーピングしたp型Al0.07Ga0.93Nクラッド層7を形成した。層厚は10nmとした。p型Al0.07Ga0.93Nクラッド層7上には、更に、Mgをドーピングしたp型GaNコンタクト層8を形成した。Mgのドーピング源には、ビスーシクロペンタジエニルMg(bis−Cp2Mg)を用いた。Mgは、p型GaNコンタクト層8の正孔濃度が8×1017cm-3となる様に添加した。p型GaNコンタクト層8の層厚は100nmとした。 On the light emitting layer 6 having a multiple quantum well structure, a p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 7 doped with magnesium (Mg) was formed. The layer thickness was 10 nm. On the p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 7, a p-type GaN contact layer 8 doped with Mg was further formed. Bis-cyclopentadienyl Mg (bis-Cp 2 Mg) was used as the Mg doping source. Mg was added so that the hole concentration of the p-type GaN contact layer 8 was 8 × 10 17 cm −3 . The layer thickness of the p-type GaN contact layer 8 was 100 nm.

p型GaNコンタクト層8の成長を終了した後、誘導加熱式ヒータへの通電を停止して、基板1の温度を、室温迄、約20分間で降温した。降温中は、気相成長反応炉内の雰囲気を窒素のみから構成した。基板1の温度が室温まで降温したのを確認して、積層構造体22を気相成長反応炉より外部へ取り出した。この時点で、上記のp型GaNコンタクト層8は、p型キャリア(Mg)を電気的に活性化するためのアニール処理を行わなくても、既に、p型の伝導性を示した。   After completing the growth of the p-type GaN contact layer 8, the energization of the induction heater was stopped, and the temperature of the substrate 1 was lowered to room temperature in about 20 minutes. During the temperature drop, the atmosphere in the vapor phase growth reactor was composed only of nitrogen. After confirming that the temperature of the substrate 1 was lowered to room temperature, the laminated structure 22 was taken out from the vapor phase growth reactor. At this point, the p-type GaN contact layer 8 already showed p-type conductivity without performing an annealing process to electrically activate the p-type carrier (Mg).

次いで、公知のフォトリソグラフィー技術及び一般的なドライエッチング技術を利用して、n型オーミック電極9を形成する予定の領域に限り、高GeドープGaN層4の表面を露出させた。露出させたGeドープn型GaN層4の表面には、表面側をチタン(Ti)および金(Au)を積層したn型オーミック電極9を形成した。残置した積層構造体22の表面をなすp型GaNコンタクト層8の表面の全域には、一般的な真空蒸着手段、及び公知のフォトリソグラフィー手段等を利用して、表面側から順に、ニッケル(Ni)及び金(Au)を積層させたp型オーミック電極10を形成した。   Next, the surface of the highly Ge-doped GaN layer 4 was exposed only to a region where the n-type ohmic electrode 9 was to be formed by using a known photolithography technique and a general dry etching technique. On the exposed surface of the Ge-doped n-type GaN layer 4, an n-type ohmic electrode 9 in which titanium (Ti) and gold (Au) were laminated on the surface side was formed. The entire surface of the p-type GaN contact layer 8 that forms the surface of the remaining laminated structure 22 is made of nickel (Ni) in order from the surface side by using a general vacuum deposition means, a known photolithography means, and the like. ) And gold (Au) are stacked to form a p-type ohmic electrode 10.

ついで、350μm角の平面視で正方形のLEDチップ(chip)(図示せず)に切断し、リードフレーム(図示せず)上に載置し、金導線(図示せず)をリードフレームに結線して、リードフレームよりLEDチップ(図示せず)へ素子駆動電流を通流できる様にした。   Next, it is cut into a square LED chip (not shown) in a plan view of 350 μm square, placed on a lead frame (not shown), and a gold wire (not shown) is connected to the lead frame. Thus, the element driving current can be passed from the lead frame to the LED chip (not shown).

リードフレームを介してn型及びp型オーミック電極9,10間に順方向に素子駆動電流を通流させた。順方向電流を20mAとした際の順方向電圧は3.5Vであった。また、20mAの順方向電流を通流した際の出射される青色帯発光の中心波長は460nmであった。また、一般的な積分球を使用して測定される発光の強度は、5mWに達し、高い強度の発光をもたらすIII 族窒化物半導体LEDがもたらされた。
実施例4
実施例2で作製される積層構造体を用いる以外は、実施例3と同様にしてIII 族窒化物半導体発光素子を作製した。実施例3と同様に順方向電圧および発光強度を測定したところ、3.5Vおよび4.8mWであった。また、青色帯発光の中心波長は455nmであった。
比較例1
実施例1において、(CH34Geを流通する層と流通しない層を交互に積層する代わりに、(CH34Geを連続的に流通してGeドープN型GaN層11を2.0μm形成した以外は、実施例1と同様の構造を形成したエピタキシャル積層構造体23の断面構造を図3に模式的に示す。
An element driving current was passed in the forward direction between the n-type and p-type ohmic electrodes 9 and 10 via the lead frame. When the forward current was 20 mA, the forward voltage was 3.5V. Further, the central wavelength of emitted blue band light emitted when a forward current of 20 mA was passed was 460 nm. Also, the intensity of light emission measured using a common integrating sphere reached 5 mW, resulting in a Group III nitride semiconductor LED that provides high intensity light emission.
Example 4
A group III nitride semiconductor light-emitting device was produced in the same manner as in Example 3 except that the laminated structure produced in Example 2 was used. When the forward voltage and the light emission intensity were measured in the same manner as in Example 3, they were 3.5 V and 4.8 mW. The center wavelength of blue band emission was 455 nm.
Comparative Example 1
In Example 1, instead of alternately laminating the layers that circulate (CH 3 ) 4 Ge and the layers that do not circulate, (CH 3 ) 4 Ge is continuously circulated to form the Ge-doped N-type GaN layer 2. FIG. 3 schematically shows a cross-sectional structure of the epitaxial multilayer structure 23 having the same structure as that of Example 1 except that the thickness is 0 μm.

その結果、キャリア濃度を1×1019cm-3に合わせた場合、ピット密度は1×106cm-3と極めて高い密度で発生し、平坦な表面が得られなかった。
比較例2
実施例3の構造に対して、テトラメチルゲルマニウム(以下(CH34Ge)を18秒間流通、その後18秒間流通を停止した。このサイクルを100回繰り返し、2.0μmのGe濃度が周期的に変化するGeドープGaN層4を形成する代わりに、比較例1と同様に(CH34Geを連続的に流通してGeドープN型GaN層11を2.0μm形成した。その後、実施例3と同様の条件でn型クラッド層5,多重量子井戸構造発光層6,p型Al0.07Ga0.93Nクラッド層7およびp型GaNコンタクト層8を形成し、さらに、実施例3と同様の条件で電極の形成,リードフレーム上への載置,結線を行い、LEDを作製した(図4 LEDを作製するためのエピタキシャル積層構造24)。その結果、順方向電流20mA通電時の特性として、一般的な積分球を使用して測定される発光の強度は、0.4mWと低い強度の発光しか得られなかった。
比較例3
実施例3において、テトラメチルゲルマニウム(以下(CH34Ge)を18秒間流通、その後18秒間流通を停止のサイクルを100回繰り返し、2.0μmのGe濃度が周期的に変化するGeドープGaN層4を形成する代わりに、Siを均一に7×1018cm-3ドープしたGaN層12を積層した。その後、実施例3と同様の条件でアンドープAlGaNクラッド層5,多重量子井戸構造発光層6,p型Al0.07Ga0.93Nクラッド層7およびp型GaNコンタクト層8を形成し、さらに、実施例3と同様の条件で電極の形成,リードフレーム上への載置,結線を行い、LEDを作製した(図5 LEDを作製するためのエピタキシャル積層構造25)。その結果、順方向電流を20mAとした際の順方向電圧は3.5Vであった。また、20mAの順方向電流を通流した際の出射される青色帯発光の中心波長は460nmであった。順方向電流20mA通電時の特性として、一般的な積分球を使用して測定される発光の強度は、4mWとGeドープをGaN層4に用いた時より20%減の発光強度になった。
As a result, when the carrier concentration was adjusted to 1 × 10 19 cm −3 , the pit density was as high as 1 × 10 6 cm −3 and a flat surface could not be obtained.
Comparative Example 2
For the structure of Example 3, tetramethylgermanium (hereinafter (CH 3 ) 4 Ge) was passed for 18 seconds, and then stopped for 18 seconds. This cycle is repeated 100 times, and instead of forming the Ge-doped GaN layer 4 in which the Ge concentration of 2.0 μm changes periodically, (CH 3 ) 4 Ge is continuously circulated in the same manner as in Comparative Example 1 to form Ge A doped N-type GaN layer 11 was formed to 2.0 μm. Thereafter, an n-type cladding layer 5, a multiple quantum well structure light emitting layer 6, a p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 7 and a p-type GaN contact layer 8 are formed under the same conditions as in Example 3. Further, Example 3 The electrodes were formed, mounted on the lead frame, and connected under the same conditions as above to produce an LED (FIG. 4 Epitaxial Laminate Structure 24 for Producing LED). As a result, the emission intensity measured using a general integrating sphere was only 0.4 mW as a characteristic when a forward current of 20 mA was applied.
Comparative Example 3
In Example 3, a Ge-doped GaN in which tetramethylgermanium (hereinafter referred to as (CH 3 ) 4 Ge) was passed for 18 seconds and then stopped for 18 seconds was repeated 100 times, and the Ge concentration of 2.0 μm changed periodically. Instead of forming the layer 4, a GaN layer 12 in which Si is uniformly doped with 7 × 10 18 cm −3 is laminated. Thereafter, an undoped AlGaN cladding layer 5, a multiple quantum well structure light emitting layer 6, a p-type Al 0.07 Ga 0.93 N cladding layer 7 and a p-type GaN contact layer 8 are formed under the same conditions as in Example 3. Further, Example 3 An electrode was formed, placed on a lead frame, and connected under the same conditions as in Example 1 to produce an LED (FIG. 5 Epitaxial Laminate Structure 25 for Producing LED). As a result, the forward voltage when the forward current was 20 mA was 3.5V. Further, the central wavelength of emitted blue band light emitted when a forward current of 20 mA was passed was 460 nm. As a characteristic when a forward current of 20 mA was applied, the emission intensity measured using a general integrating sphere was reduced by 20% compared to the case where 4 mW and Ge doping were used for the GaN layer 4.

Geドープn型III 族窒化物半導体層を用いた本発明の発光素子は順方向電圧が低く、かつ優れた発光効率を有する。   The light emitting device of the present invention using a Ge-doped n-type group III nitride semiconductor layer has a low forward voltage and excellent luminous efficiency.

エピタキシャル積層構造体21の断面構造を模式的に示す。A cross-sectional structure of the epitaxial multilayer structure 21 is schematically shown. エピタキシャル積層構造体22の断面構造を模式的に示す。A cross-sectional structure of the epitaxial multilayer structure 22 is schematically shown. エピタキシャル積層構造体23の断面構造を模式的に示す。A cross-sectional structure of the epitaxial multilayer structure 23 is schematically shown. LEDを作製するためのエピタキシャル積層構造24。Epitaxial laminated structure 24 for producing LED. LEDを作製するためのエピタキシャル積層構造25。Epitaxial laminated structure 25 for producing LED.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 AlN薄膜層
3 アンドープGaN層
4 GeドープGaN層
6 多重量子井戸構造発光層
7 p型AlGaNクラッド層
8 p型GaNコンタクト層
9 n型オーミック電極
10 p型オーミック電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 AlN thin film layer 3 Undoped GaN layer 4 Ge doped GaN layer 6 Light emitting layer with multiple quantum well structure 7 p-type AlGaN cladding layer 8 p-type GaN contact layer 9 n-type ohmic electrode 10 p-type ohmic electrode

Claims (10)

n型またはp型のIII 族窒化物半導体からなる結晶層に接合された発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子において、ゲルマニウム(Ge)が添加され、抵抗率が1×10-1〜1×10-3Ωcmであるn型III 族窒化物半導体層を備えていることを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子。 In a group III nitride semiconductor light-emitting device having a light emitting layer bonded to a crystal layer made of an n-type or p-type group III nitride semiconductor, germanium (Ge) is added, and the resistivity is 1 × 10 −1 to 1 A group III nitride semiconductor light emitting device comprising an n-type group III nitride semiconductor layer of × 10 −3 Ωcm. n型のIII 族窒化物半導体が、組成式AlxGayInz1-aa(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1で且つ、x+y+z=1である。そしてMは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦a<1である。)を有する請求項1に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。 n-type Group III nitride semiconductor, is a composition formula Al x Ga y In z N 1 -a M a ( and by 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1 The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein M represents a group V element different from nitrogen (N), and 0 ≦ a <1. Geが添加されたn型窒化物半導体層が、Geの原子濃度を周期的に変化させた領域を含むIII 族窒化物半導体層である請求項1または2に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   3. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the n-type nitride semiconductor layer to which Ge is added is a group III nitride semiconductor layer including a region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed. . Geの原子濃度を周期的に変化させた領域が、Geを添加したIII 族窒化物半導体層と、アンドープのIII 族窒化物半導体層とを交互に周期的に積層させた構造から構成されている請求項3に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   The region where the atomic concentration of Ge is periodically changed is composed of a structure in which a group III nitride semiconductor layer doped with Ge and an undoped group III nitride semiconductor layer are alternately stacked periodically. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 3. Geを添加したIII 族窒化物半導体層の層厚が、アンドープのIII 族窒化物半導体層の層厚以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   The group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein a layer thickness of the group III nitride semiconductor layer to which Ge is added is equal to or less than a layer thickness of the undoped group III nitride semiconductor layer. Geを添加したIII 族窒化物半導体層のGe原子の濃度が、1×1017cm-3以上で1×1020cm-3以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。 The group III nitride semiconductor layer to which Ge is added has a concentration of Ge atoms of 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, according to claim 1. Group nitride semiconductor light emitting device. n型III 族窒化物半導体層が基板と発光層の間に配置される請求項1〜6のいずれか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the n-type group III nitride semiconductor layer is disposed between the substrate and the light emitting layer. Geの原子濃度を周期的に変化させた領域の全体の層厚が、0.1μm以上10μm以下であることを特徴とする請求項3〜7の何れか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   The group III nitride semiconductor according to any one of claims 3 to 7, wherein the total layer thickness of the region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed is 0.1 µm or more and 10 µm or less. Light emitting element. Geの原子濃度を周期的に変化させた領域の1周期分の層厚が、1nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項3〜8の何れか1項に記載のIII 族窒化物半導体発光素子。   The group III nitride semiconductor according to any one of claims 3 to 8, wherein a layer thickness of one period of the region in which the atomic concentration of Ge is periodically changed is 1 nm or more and 1000 nm or less. Light emitting element. n型またはp型のIII 族窒化物半導体からなる結晶層に接合された発光層を有するIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、Geが添加されたn型III 族窒化物半導体層を成長させる際に、Ge源を反応系に周期的に変化させて供給することを特徴とするIII 族窒化物半導体発光素子の製造方法。   A method of manufacturing a group III nitride semiconductor light-emitting device having a light emitting layer bonded to a crystal layer made of an n-type or p-type group III nitride semiconductor, wherein the n-type group III nitride semiconductor layer is doped with Ge A method of manufacturing a group III nitride semiconductor light-emitting device, wherein the Ge source is periodically changed and supplied to the reaction system when growing the substrate.
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