JP2015511776A5 - - Google Patents

Description

前記ｎ型コンタクト層２７は、ｎ型不純物、例えば、Ｓｉがドーピングされた窒化ガリウム系半導体層に形成され、例えば、約３μｍの厚さで形成されてもよい。前記ｎ型コンタクト層２７は、ＧａＮ層を含み、単一層または多重層に形成されてもよい。例えば、前記ｎ型コンタクト層２７は、図示したように、下部ＧａＮ層２７ａ、中間層２７ｂ及び上部ＧａＮ層２７ｃを含んでもよい。ここで、前記中間層２７ｂは、ＡｌＩｎＮで形成されてもよく、ＡｌＩｎＮとＧａＮとを交互に、例えば、約１０周期積層した多層構造（超格子構造を含む）で形成されてもよい。前記下部ＧａＮ層２７ａ及び上部ＧａＮ層２７ｃは、互いに類似する厚さ、例えば、それぞれ約１．５μｍの厚さで形成されてもよい。前記中間層２７ｂは、前記下部及び上部ＧａＮ層２７ａ、２７ｃに比べて相対的に小さい厚さを有するように形成され、約８０ｎｍの厚さで形成されてもよい。単一のＧａＮ層を連続して約３μｍの厚さで相対的に厚く成長することと比較し、中間層２７ｂはｎ型コンタクト層２７の中間に挿入する。

前記ｎ型コンタクト層２７、アンドープＧａＮ層２９、低濃度ＧａＮ層３１及び高濃度ＧａＮ層３３は、チャンバー内に金属ソースガス（ｍｅｔａｌ ｓｏｕｒｃｅ ｇａｓ）を供給することによって連続的に成長してもよい。金属ソースガスの原料としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの有機物、例えば、ＴＭＡ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｕｍｉｎｕｍ）、ＴＭＧ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ）及び／またはＴＭＩ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ）などが使用される。一方、Ｓｉのソースガスとしては、ＳｉＨ４が使用されてもよい。これら層は、第１の温度、例えば、１０５０℃〜１１５０℃で成長してもよい。

前記超格子層３５は、前記高濃度ＧａＮ層３３上に位置する。超格子層３５は、互いに異なる組成を有する第１のＩｎＧａＮ層と第２のＩｎＧａＮ層を、例えば、それぞれ２０Åの厚さで約３０周期で交互に積層することによって形成されてもよい。前記第１のＩｎＧａＮ層及び第２のＩｎＧａＮ層に含有されるＩｎ組成比は、活性領域３９内の各井戸層３９ｗに含有されるＩｎ組成比より小さい。前記超格子層３５は、意図的に不純物でドーピングされずにアンドープ層に形成されてもよい。超格子層３５がアンドープ層に形成されるので、発光素子の漏洩電流を減少させることができる。

ｎ型コンタクト層２７に最も近い第１の障壁層３９ｂ１のＡｌ組成による光出力変化を確認するために、ＭＯＣＶＤ装備を使用し、第１の障壁層のＡｌ組成のみを異ならせて他の条件は全て同一にして各エピ層を成長させ、Ａｌ組成による光出力を測定した。図３は、第１の障壁層のＡｌ組成による光出力を示すグラフである。第１の障壁層以外の他の障壁層のＡｌ組成は、全て同一にした。各障壁層のＡｌ含有量は原子プローブを用いて測定し、他の障壁層は約２０％のＡｌが含まれていた。

ｎ型コンタクト層２７に最も近い第１の障壁層３９ｂ１の厚さによる光出力変化を調査するために、ＭＯＣＶＤ装備を使用し、他の条件は全て同一にして各エピ層を成長させ、第１の障壁層の厚さのみを異ならせて第１の障壁層の厚さによる光出力を測定した。図４は、第１の障壁層の厚さによる光出力を示すグラフである。第１の障壁層以外の他の障壁層の厚さは、ｐ型コンタクト層４３に最も近い最後の障壁層を除いては全て約４５Åで形成し、最後の障壁層は約７５Åと相対的に厚く形成した。また、第１の障壁層のＡｌ組成は全て同一に約３４％にし、他の障壁層のＡｌ組成は全て約２０％にした。

Claims (11)

1. 窒化ガリウム層を含むｎ型コンタクト層と、
   窒化ガリウム層を含むｐ型コンタクト層と、
   前記ｎ型コンタクト層と前記ｐ型コンタクト層との間に位置する多重量子井戸構造の活性領域と、を含み、
   前記多重量子井戸構造の活性領域は３６５ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲内の近紫外線を放出し、
   前記多重量子井戸構造の活性領域は、各障壁層及び各井戸層を含み、
   前記各障壁層はＡｌＩｎＧａＮで形成され、
   前記ｎ型コンタクト層に最も近い第１の障壁層は、他の障壁層に比べてＡｌを１０％〜２０％さらに含有する発光素子。
2. 前記各井戸層は、ＩｎＧａＮで形成され、３７５ｎｍ〜３９０ｎｍの近紫外線を放出し、
   前記第１の障壁層以外の他の障壁層は、１５％〜２５％のＡｌ及び１％以下のＩｎを含有するＡｌＩｎＧａＮで形成された、請求項１に記載の発光素子。
3. 前記第１の障壁層は、３０％〜４０％のＡｌ及び１％以下のＩｎを含有するＡｌＩｎＧａＮで形成された、請求項２に記載の発光素子。
4. 前記ｐ型コンタクト層は、下部高濃度ドーピング層、上部高濃度ドーピング層、及び前記下部高濃度ドーピング層と上部高濃度ドーピング層との間に位置する低濃度ドーピング層を含む、請求項１に記載の発光素子。
5. 前記低濃度ドーピング層の厚さは、前記下部及び上部高濃度ドーピング層の厚さより厚い、請求項４に記載の発光素子。
6. 前記ｎ型コンタクト層は、下部窒化ガリウム層、上部窒化ガリウム層、及び前記下部窒化ガリウム層と前記上部窒化ガリウム層との間に位置する多層構造の中間層を含む、請求項１に記載の発光素子。
7. 前記多層構造の中間層は、ＡｌＩｎＮとＧａＮを交互に積層した構造を有する、請求項６に記載の発光素子。
8. 前記ｎ型コンタクト層と前記活性領域との間に位置する超格子層と、
   前記超格子層と前記活性領域との間に位置する電子注入層とをさらに含み、
   前記電子注入層は、前記超格子層に比べてより高いｎ型不純物ドーピング濃度を有する、請求項１に記載の発光素子。
9. 前記超格子層は、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮを繰り返して積層した構造を有し、
   前記電子注入層は、ＧａＮまたはＩｎＧａＮで形成された、請求項８に記載の発光素子。
10. 前記ｎ型コンタクト層と前記超格子層との間に位置するアンドープＧａＮ層をさらに含む、請求項８に記載の発光素子。
11. 前記アンドープＧａＮ層と前記超格子層との間に位置し、前記ｎ型コンタクト層より低濃度でｎ型不純物でドーピングされた低濃度ＧａＮ層と、
    前記低濃度ＧａＮ層と前記超格子層との間に位置し、前記低濃度ＧａＮ層より高濃度でｎ型不純物でドーピングされた高濃度ＧａＮ層とをさらに含む、請求項１０に記載の発光素子。