JP2809045B2

JP2809045B2 - 窒化物半導体発光素子

Info

Publication number: JP2809045B2
Application number: JP11454293A
Authority: JP
Inventors: 修二中村; 孝志向井
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH06209120A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子お
よびその製造方法に係り、特には窒化ガリウム系化合物
半導体積層構造を有する半導体発光素子およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオード、レーザーダイオード等
の半導体発光デバイスに使用される実用的な半導体材料
として窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウ
ム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡ
ｌＮ）等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されてい
る。

【０００３】従来提案されている窒化ガリウム系化合物
半導体を用いた発光素子として、図２に示す構造のもの
がよく知られている。この発光素子は、基板１上に、Ａ
ｌＮよりなるバッファ層２と、ｎ型ＧａＮ層３と、ｐ型
ＧａＮ層５とが順に積層された構造を有している。通
常、基板１には、サファイアが用いられている。基板１
上に設けられたＡｌＮからなるバッファ層２は、特開昭
６３−１８８９８３号公報に記載されているように、そ
の上に積層される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性
を向上させる。ｎ型ＧａＮ層３は、ｎ型不純物としてＳ
ｉまたはＧｅがドープされてｎ型となっている。ｐ型Ｇ
ａＮ層５は、ｐ型不純物としてＭｇまたはＺｎがドープ
されることが多いが、結晶性が悪いためｐ型とはならず
高抵抗のｉ型となっている。ｉ型半導体層を低抵抗のｐ
型層に変換する手段として、特開平２−４２７７０号公
報には、表面に電子線照射を行う技術が開示されてい
る。

【０００４】一般に、図２に示すホモ接合構造の発光素
子は発光出力が低く、実用的ではない。発光出力を増大
させ、実用的な発光素子を得るためには、窒化ガリウム
系化合物半導体積層構造を、好ましくはシングルヘテロ
構造、さらに好ましくはダブルヘテロ構造とする必要が
あることがわかった。しかしながら、窒化ガリウム系化
合物半導体については、未だｐ型層を用いたダブルヘテ
ロ構造の実用的な発光素子は報告されていない。

【０００５】さらに、窒化ガリウム系化合物半導体を用
いた従来の青色発光素子の発光波長は、４３０ｎｍ以下
の紫色領域にある。発光波長が４５０ｎｍ〜４９０ｎｍ
の範囲内にある視感度の良い青色発光を示す素子は未だ
開発されていない。発光ダイオードによる平面型ディス
プレイ、レーザーダイオード等を実現するためには、前
記したように視感度の良い発光デバイスが求められてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、高発光出力で、視感度の良い新規な構造の窒化ガリ
ウム系化合物半導体を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ｐ型不純
物をドープしたＩｎＧａＮ層を発光層として用いること
により、従来達成し得なかったダブルヘテロ構造の窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子を実現することに成功
した。

【０００８】すなわち、本発明によれば、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる第１の半導体層と、該第１
の半導体層上に設けられ、ｐ型不純物がドープされた、
インジウム、ガリウムおよび窒素を含む窒化ガリウム系
化合物半導体からなる第２の半導体層と、該第２の半導
体層上に設けられ、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体か
らなる第３の半導体層とからなる窒化ガリウム系化合物
半導体積層構造を有することを特徴とする半導体発光素
子が提供される。

【０００９】上記第１の半導体層は、ｎ型Ｇａ_1-a Ａｌ
_a Ｎ（ここで、０≦ａ＜１）で形成することができ、上
記第３の半導体層は、ｐ型Ｇａ_1-b Ａｌ_b Ｎ（ここで、
０≦ｂ＜１）で形成することができる。

【００１０】上記第２の半導体層にドープされるｐ型不
純物は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢ
ａからなる群の中から選ぶことができる。通常、上記第
２の半導体層は、窒化インジウムガリウム（Ｉｎ_x Ｇａ
_1-x Ｎ：０＜ｘ＜１）で形成される。

【００１１】上記第２の半導体層がＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ
（ここで、０＜ｘ＜０．５）で形成されると、視感度の
よい４５０ｎｍないし４９０ｎｍの範囲内の青色発光が
得られる。

【００１２】上記第２の半導体層は１０オングストロー
ムないし０．５μｍの厚さを有することが好ましい。上
記半導体積層構造を結晶性の良いものとするには、これ
をバッファ層を介して基板上に設けることが好ましい。

【００１３】本発明の半導体発光素子は、有機ガリウム
化合物と窒素化合物とを含む第１の原料ガスを用いてｎ
型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層
を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガ
リウム化合物および窒素化合物を包含し、かつｐ型不純
物源を含む第２の原料ガスを用いて、該第１の半導体層
上に、該ｐ型不純物がドープされた、インジウム、ガリ
ウムおよび窒素を含む窒化ガリウム系化合物半導体から
なる第２の半導体層を気相成長させる工程、および有機
ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつｐ型不純
物源を含む第３の原料ガスを用いて、該第２の半導体層
上に、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の
半導体層を気相成長させる工程を包含する製造方法によ
って製造することができる。

【００１４】上記第１の原料ガスは、ｎ型不純物源をさ
らに含むことが好ましい。上記第１の原料ガスは、有機
アルミニウム化合物をさらに含むことができる。上記第
３の原料ガスは、有機アルミニウム化合物をさらに含む
ことができる。

【００１５】以下、図面を参照して本発明をさらに詳し
く説明する。図１は、本発明の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子の一構造を示すものである。この発光素子
は、基板１１上に、バッファ層１２を介して、ｎ型窒化
ガリウム系化合物半導体からなる第１の半導体層１３
と、ｐ型不純物がドープされたインジウムとガリウムと
窒素とを含む窒化ガリウム系化合物半導体Ｉｎ_x Ｇａ
_1-x Ｎ（０＜ｘ＜１）からなる第２の半導体層１４と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第３の半導体
層１５とが順に積層されてなるダブルヘテロ構造の半導
体積層構造を有する。この構造の発光素子において、発
光層はＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ層１４であり、第３の半導体層
１５はクラッド層となっている。

【００１６】基板１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＺｎＯ
等の材料で形成できるが、通常はサファイアで形成され
る。バッファ層１２は、Ｇａ_y Ａｌ_1-y Ｎ（０≦ｙ≦
１）で形成することができ、通常０．００２μｍ〜０．
５μｍの厚さに形成される。ＧａＮはＡｌＮよりもその
上に結晶性のよい窒化ガリウム系化合物半導体を積層さ
せることができるので、バッファ層１２は、ＧａＮで形
成することが好ましい。このＧａＮバッファ層の効果に
ついては、本出願人が先に出願した特願平３−８９８４
０号において述べており、サファイア基板を用いた場
合、従来のＡｌＮバッファ層よりもＧａＮよりなるバッ
ファ層の方が結晶性に優れた窒化ガリウム系化合物半導
体が得られ、さらに好ましくは成長させようとする窒化
ガリウム系化合物半導体と同一組成を有するバッファ層
を、まずサファイア基板上に低温で成長させることによ
り、当該バッファ層の上に積層される窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶性を向上させることができる。

【００１７】第１の半導体層１３は、ｎ型ＧａＮによ
り、あるいはそのＧａの一部をＡｌで置換したＧａＡｌ
Ｎにより形成することができる。すなわち、第１の半導
体層は、Ｇａ_1-a Ａｌ_a Ｎ（０≦ａ＜１）で形成するこ
とができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、ノンドー
プでもｎ型となる性質があるが、例えばＳｉ、Ｇｅ等の
ｎ型不純物をドープして好ましいｎ型としてもよい。

【００１８】第３の半導体層１５は、ｐ型ＧａＮによ
り、あるいはそのＧａの一部をＡｌで置換したｐ型Ｇａ
ＡｌＮにより形成することができる。すなわち、第１の
半導体層は、Ｇａ_1-b Ａｌ_b Ｎ（０≦ｂ＜１）で形成す
ることができる。この第３の半導体層１５は、本発明の
素子の構造においては、クラッド層として作用するもの
であり、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物をドープしながらＧ
ａ_1-b Ａｌ_b Ｎ層を成長させた後、例えば本出願人が先
に出願した特願平３−３５７０４６号に記載したよう
に、４００℃以上、好ましくは６００℃以上の温度でア
ニーリングを行うことにより低抵抗のｐ型層とすること
ができる。また、第３の半導体層１５は、０．０５μｍ
〜１．５μｍの厚さに形成することが好ましい。その厚
さが０．０５μｍよりも薄いとクラッド層として作用し
にくく、またその厚さが１．５μｍよりも厚いと前記方
法でｐ型層に転化されにくい傾向にある。

【００１９】ｐ型不純物をドープした第２の半導体層１
４は、例えば、有機金属気相成長法により、６００℃よ
り高い成長温度で、Ｇａ源、Ｉｎ源、Ｎ源からなる原料
ガスにｐ型不純物源のガス添加したものを、キャリアガ
スとして窒素を用いて、第１の半導体層１３の上に成長
させることができる。

【００２０】第２の半導体層１４にドープするｐ型不純
物としては、例えばＣｄ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａよりなる群のうちの少なくとも一種を挙げるこ
とができ、有機金属気相成長法で成長させる場合には、
原料ガスとして、例えばジエチルカドミウム（（Ｃ₂ Ｈ
₅ ）₂ Ｃｄ）、ジメチルカドミウム（（ＣＨ₃ ）₂ Ｃ
ｄ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂ Ｍ
ｇ）、ジエチル亜鉛等のｐ型不純物を含む有機金属化合
物ガスを使用することができる。その中でも、特に有機
金属化合物ガスとして入手しやすく、また窒化ガリウム
系化合物半導体中にドープしやすい元素として、Ｃｄ、
Ｚｎ、Ｍｇが好ましく使用できる。

【００２１】第２の半導体層１４には、ｐ型不純物を１
×１０¹⁶／ｃｍ³ 以上、１×１０²²／ｃｍ³ 以下の濃度
範囲でドープすることが好ましい。その濃度が１×１０
¹⁶／ｃｍ³ より少ないと、得られる発光素子において発
光強度の増加が見られず、他方その濃度が１×１０²²／
ｃｍ³ より多いとＩｎＧａＮの結晶性が悪くなる傾向に
ある。

【００２２】さらに、第２の半導体層１４を形成するＩ
ｎ_x Ｇａ_1-x ＮのＩｎの比率、即ちｘ値を０＜ｘ＜０．
５の範囲にすると良好な青色発光が得られる。この場
合、ｘ値は、好ましくは０．０１＜ｘ＜０．５の範囲で
ある。ｘ値を０より大きくすることにより、Ｉｎ_x Ｇａ
_1-x Ｎ層１４が発光層として作用する。ｘ値が０．５以
上になると、その発光色は黄色となる。

【００２３】第２の半導体層１４は、１０オングストロ
ームないし０．５μｍ、さらに好ましくは０．０１μｍ
〜０．１μｍの厚さに形成することが望ましい。その厚
さが１０オングストロームより薄いか、または０．５μ
ｍよりも厚いと十分な発光出力が得られない傾向にあ
る。図５は、図１に示す構造の発光素子の発光層である
第２の半導体層１４をＩｎ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎにより形成し
た場合、その第２の半導体層１４の膜厚と、得られる発
光素子の相対発光強度との関係を示すグラフ図である。
図５に示されているように、本発明の発光素子において
発光層１４の膜厚を変化させることにより、発光強度が
変化する。特にその膜厚が０．５μｍを超えると発光強
度が急激に低下する傾向にある。従って、発光層１４の
膜厚は、得られる発光素子が９０％以上の相対発光強度
を有するように、１０オングストロームないし０．５μ
ｍの範囲とすることが好ましい。

【００２４】図３および図４は、それぞれ基板上に形成
されたＧａＮ層の上にＣｄをドープしたＩｎ_0.14Ｇａ
_0.86Ｎ層を形成したウエハーと、同じくＧａＮ層の上に
ノンドープのＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層を形成したウエハー
とに、それぞれ１０ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザーを照射し
て、そのフォトルミネッセンスのスペクトルを測定した
図である。

【００２５】図３に示すように、ｐ型不純物であるＣｄ
をドープすることにより、Ｉｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層は４８
０ｎｍ付近に強い青色発光を示している。これに対し、
図４のｐ型不純物をドープしないＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層
は４００ｎｍ付近の紫色発光を示す。図３および図４
は、ｐ型不純物としてＣｄをドープしまたはドープない
し発光層について測定したものであるが、他のｐ型不純
物、例えばＺｎ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等の金
属についても同様の傾向があることが確認されたた。こ
のようにＩｎＧａＮにｐ型不純物をドープすることによ
り、その発光波長を長くして、視感度を向上させること
ができる。

【００２６】さらに、ＩｎＧａＮにｐ型不純物をドープ
することにより、ドープしないものに比較して、フォト
ルミネッセンス強度を飛躍的に増大させることができ
る。これは、ｐ型不純物によりＩｎＧａＮ中に発光中心
ができ、発光強度が増加していることを顕著に示すもの
である。図３はまさにそれを示す図であり、図３の４０
０ｎｍ付近に現れている微弱なピークはノンドープのＩ
ｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎのバンド間発光のピークであり、即ち
図４のピークと同一である。これより、図３での発光強
度は図４での発光強度の５０倍以上であることがわか
る。

【００２７】本発明の発光素子は、ｐ型不純物をドープ
したＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ層を発光層としたダブルヘテロ構
造の半導体積層構造を有するため、従来のホモ接合構造
のＧａＮ系発光素子に比べて、発光出力が格段に向上す
る。しかも、従来のホモ接合構造のＧａＮ系発光素子で
は、ｐ型ＧａＮ層が発光層であるが、本発明ではｐ型の
第３の半導体層はクラッド層として作用し、Ｉｎ_x Ｇａ
_1-x Ｎ層が発光層として作用する。しかも、この発光層
にｐ型不純物をドープすることにより視感度が良く、発
光出力の高い発光素子が実現される。

【００２８】

【実施例】以下、本発明をそのより具体的な例により説
明する。これら例においては、有機金属気相成長法によ
り各半導体層が形成されている。使用した反応装置は、
反応容器内のサセプター上に載置された基板を加熱しな
がら、その基板に向かってキャリアガスと共に原料ガス
を供給して窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる機
構を有するものを用いた。

【００２９】例１まず、よく洗浄したサファイア基板を反応容器内のサセ
プターにセットし、反応容器内を水素で十分置換した
後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで上
昇させ、２０分間保持しサファイア基板のクリーニング
を行う。

【００３０】続いて、温度を５１０℃まで下げ、原料ガ
スとしてアンモニア（ＮＨ₃ ）を４リットル／分および
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を２７×１０^-6モル／
分、キャリアガスとして水素を２リットル／分の割合で
基板表面に流しながら、１分間保持して、サファイア基
板上にＧａＮバッファー層を約２００オングストローム
の厚に成長させる。

【００３１】バッファ層成長後、ＴＭＧのみの供給を停
止し、温度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃に
達した後、同じく水素をキャリアガスとして用い、ＴＭ
Ｇを５４×１０^-6モル／分およびシランガスを２×１０
^-9モル／分の割合で追加し、６０分間にわたってＳｉド
ープｎ型ＧａＮ層を４μｍの厚さに成長させる。

【００３２】ｎ型ＧａＮ層成長後、全原料ガスの供給を
止め、温度を８００℃にして、キャリアガスを窒素に切
り替え、その窒素を２リットル／分の割合で、かつ原料
ガスとしてＴＭＧを２×１０^-6モル／分、ＴＭＩ（トリ
メチルインジウム）を１×１０^-5モル／分、ジエチルカ
ドミウムを２×１０^-6モル／分、およびアンモニアを４
リットル／分の割合で１０分間流して、ＣｄドープＩｎ
_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層を２００オングストロームの厚さに成
長させる。

【００３３】ＣｄドープＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層成長後、
全原料ガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上昇さ
せ、ＴＭＧを５４×１０^-6モル／分、Ｃｐ₂ Ｍｇを３．
６×１０^-6モル／分、アンモニアを４リットル／分の割
合で流しながら、ｐ型ＧａＮ層を０．８μｍの厚さに成
長させる。

【００３４】ｐ型ＧａＮ層成長後、基板を反応容器から
取り出し、７００℃でアニーリングを行い、最上層のｐ
型ＧａＮ層をさらに低抵抗化する。以上のようにして得
られたウエーハのｐ型ＧａＮ層、およびｎ型Ｉｎ_0.14Ｇ
ａ_0.86Ｎの一部をエッチングにより取り除き、ｎ型Ｇａ
Ｎ層を露出させ、ｐ型ＧａＮ層、およびｎ型ＧａＮ層に
オーミック電極を設け、５００μｍ角のチップにカット
した後、常法に従い、発光ダイオードを作製したとした
ところ、その発光出力は２０ｍＡにおいて１２０μＷで
あり、ピーク波長は４８０ｎｍであった。さらに輝度計
を用いて、この発光ダイオードの輝度を測定したとこ
ろ、以下述べる例５の従来の青色発光ダイオードの５０
倍以上であった。

【００３５】例２例１のバッファ層を成長させる工程において、ＴＭＧの
代わりにＴＭＡガスを流し、６００℃の温度で、サファ
イア基板上に、ＡｌＮよりなるバッファ層を５００オン
グストロームの膜厚で成長させた以外は例１と同様にし
て発光ダイオードを得た。この発光ダイオードの出力は
２０ｍＡで８０μＷあり、従来のホモ接合発光ダイオー
ド（例５）の出力に比べて約１．６倍であり、またその
発光波長は４８０ｎｍであり、輝度は例５の従来のダイ
オードの約２０倍であった。

【００３６】例３例１において、バッファ層成長後、ＴＭＧのみの供給を
停止し、温度を１０３０℃まで上昇させる。１０３０℃
に達した後、同じく水素をキャリアガスとして用い、Ｔ
ＭＧを５４×１０^-6モル／分、ＴＭＡを６×１０^-6モル
／分と、シランガスを２×１０^-9モル／分およびアンモ
ニアを４リットル／分の割合で流して３０分間成長さ
せ、Ｓｉドープｎ型Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ｎ層を２μｍの厚
さに成長させる。

【００３７】次に、このＳｉドープｎ型Ｇａ_0.9 Ａｌ
_0.1 Ｎ層の上に、例１と同様にしてＣｄドープＩｎ_0.14
Ｇａ_0.86Ｎ層を２００オングストロームの厚さに成長さ
せた後、原料ガスを止め、再び温度を１０２０℃まで上
昇させる。しかる後、ＴＭＧを５４×１０^-6モル／分、
ＴＭＡを６×１０^-6モル／分と、Ｃｐ₂ Ｍｇを３．６×
１０^-6モル／分およびアンモニアを４リットル／分の割
合で流しながら、Ｍｇドープｐ型Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ｎ層
を０．８μｍの厚さに成長させる。

【００３８】以上のようにして、基板の上に、各半導体
層を積層したウエハーを例１と同様にしてアニーリング
して最上層を低抵抗化した後、発光ダイオードを作製し
た。この発光ダイオードの発光出力、波長、輝度は、い
ずれも例１の発光ダイオードと同じであった。

【００３９】例４例１のＣｄドープＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層を成長させる工
程において、ジエチルカドミウムの代わりに、Ｃｐ₂ Ｍ
ｇを用い同流量で成長させ、ＭｇドープＩｎ_0.14Ｇａ
_0.86Ｎ層を成長させた以外は実施例１と同様にして発光
ダイオードを作製した。この発光ダイオードの発光出
力、波長、輝度は、いずれも例１の発光ダイオードと同
じであった。

【００４０】例５ＣｄをドープしたＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層を形成しなかっ
た以外は例１と同様にして、従来のホモ接合ＧａＮ発光
ダイオードを得た。この発光ダイオードの発光出力は、
２０ｍＡで５０μＷで、ピーク波長は４３０ｎｍであっ
た。

【００４１】例６ｎ型ＧａＮ層成長後、ジメチルカドミウムの代わりにシ
ランガスを２×１０^-9モル／分の割合用いて、Ｓｉドー
プＩｎＧａＮ層を１０分間成長させた以外は例１と同様
にして、基板上にＧａＮバッファ層、ｎ型ＧａＮ層、Ｓ
ｉドープＩｎ_0.14Ｇａ_0.86Ｎ層、ｐ型ＧａＮ層を順に積
層したダブルへテロ構造の青色発光ダイオードを得た。
この発光ダイオードの発光出力は２０ｍＡにおいて１２
０μＷと例１の発光ダイオードとほぼ同等であり、発光
のピーク波長は４００ｎｍであった。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発
光素子は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を用いたダ
ブルへテロ構造の半導体積層構造を有するため、発光効
率が高い。しかも、ｐ型不純物をドープしたＩｎＧａＮ
層が発光層として作用するため、本発明の発光素子は、
視感度が非常に良好である。特にｐ型不純物をドープし
たｐ型Ｇａ_1-b Ａｌ_b Ｎ層をアニーリングによりさらに
低抵抗のｐ型層に変換してダブルへテロ構造を実現した
のは本発明が最初である。

【００４３】さらに、本発明の発光素子は、発光層であ
るＩｎ_x Ｇａ_1-x ＮのＩｎのモル比を変えることによ
り、発光色をそれに応じてに変えることもできる。な
お、以上の説明は主として発光ダイオードに関するもの
であるが、本発明はレーザーダイオードにも適用でき、
その産業上の利用価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体発光素子の一構造を示す模式断
面図。

【図２】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
一構造を示す模式断面図。

【図３】ＣｄをドープしたＩｎＧａＮのフォトルミネッ
センス測定によるスペクトルを示す図。

【図４】ノンドープのＩｎＧａＮのフォトルミネッセン
ス測定によるスペクトルを示す図。

【図５】本発明の半導体発光素子に係る発光層の膜厚
と、発光素子の相対発光強度との関係を示す図。

【符号の説明】

１１…基板１２…ＧａＮバッファ層１３…第１の半導体層１４…第２の半導体層１５…第２の半導体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ型Ｇａ_1-a Ａｌ_a Ｎ（０≦ａ＜１）
層と、発光層としてｐ型不純物がドープされたＩｎ_x Ｇ
ａ_1-x Ｎ（０＜ｘ＜０．５）層と、ｐ型Ｇａ_1-b Ａｌ_b
Ｎ（０≦ｂ＜１）層とが順に積層された構造を有するこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項２】前記ｐ型不純物が、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｂｅ、
Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａよりなる群の中から選ばれ
た少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載
の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項３】前記ｎ型Ｇａ_1-a Ａｌ_a Ｎ層が、基板上
に成長されたＧａ_yＡｌ_1-y Ｎ（０≦ｙ≦１）バッファ
層の上に成長されていることを特徴とする請求項１また
は２記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項４】前記Ｉｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ層の膜厚が、１０
オングストローム〜０．５μｍの範囲であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。
【請求項５】前記ｎ型Ｇａ_1-a Ａｌ_a Ｎのａ値が０で
あり、そのｎ型ＧａＮ層に電極が形成されていることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子。
【請求項６】前記ｐ型Ｇａ_1-b Ａｌ_b Ｎのｂ値が０で
あり、そのｐ型ＧａＮ層に電極が形成されていることを
特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の窒化
ガリウム系化合物半導体素子。