JP2917742B2 - Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Gallium nitride (GaN), indium gallium nitride (InGaN), and gallium aluminum nitride (GaAs) are practical semiconductor materials used for semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes.
Gallium nitride-based compound semiconductors such as 1N) have attracted attention.

【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3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6
3−188983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Si
またはGeがドープされてn型となっている。p型Ga
N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
抵抗なi型となっている。i型を低抵抗なp型に変換す
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。
As a conventionally proposed light emitting device using a gallium nitride-based compound semiconductor, one having a structure shown in FIG. 3 is well known. This light-emitting element has A
It has a structure in which a buffer layer 2 made of 1N, an n-type GaN layer 3, and a p-type GaN layer 5 are sequentially stacked. Usually, sapphire is used for the substrate 1. A buffer layer 2 made of AlN provided on a substrate 1 is disclosed in
As described in JP-A-3-188983, the crystallinity of a gallium nitride-based compound semiconductor laminated thereon is improved. The n-type GaN layer 3 is made of Si as an n-type impurity.
Alternatively, Ge is doped to be n-type. p-type Ga
The N layer 5 is often doped with Mg or Zn as a p-type impurity, but is not a p-type because of poor crystallinity and is a high-resistance i-type. As means for converting an i-type into a low-resistance p-type, JP-A-2-42770 discloses a technique for irradiating the surface with an electron beam.

【0004】一般に、図3に示すホモ接合の発光素子は
発光出力が低く、実用的ではない。発光出力を増大さ
せ、実用的な発光素子とするためには、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、
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
導体においては、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。
In general, the homojunction light emitting device shown in FIG. 3 has a low light output and is not practical. In order to increase the light emission output and make it a practical light emitting device, the gallium nitride based compound semiconductor laminated structure is preferably a single hetero,
It has been found that a double hetero structure is more preferable. However, in gallium nitride-based compound semiconductors, no practical light emitting device having a double hetero structure using a p-type layer has been reported yet.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、高出力な半導体発光素子を実現できる、窒化ガリウ
ム系化合物半導体を利用した半導体発光素子と、その製
造方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to use a gallium nitride-based compound semiconductor capable of realizing a high-output semiconductor light emitting device. A semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same are provided.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、n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、従来は達成し得なかったダブルへテロ構造の窒
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。
Means for Solving the Problems The present inventors used an InGaN layer doped with an n-type impurity as a light-emitting layer, thereby achieving a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having a double hetero structure which could not be achieved conventionally. Was successfully realized.

【0007】すなわち、本発明に係る窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子は、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、n型不純物がドープされたInGa1−X
(0<X<0.5)を有し、膜厚が10Å以上で0.5
μm以下の第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
の半導体層とを有することを特徴とする。
That is, a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention is provided with a first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor, and provided on the first semiconductor layer and doped with an n-type impurity. has been In x Ga 1-X N
(0 <X <0.5), and 0.5 when the film thickness is 10 ° or more.
a second semiconductor layer having a thickness of not more than μm, and a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer and formed of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor.
And a semiconductor layer.

【0008】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子では、前記第2の半導体層は、n型不純
物がドープされたInGa1−XNからなる井戸層を
少なくとも1層有していることが好ましい。
Further, in the gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the second semiconductor layer has at least one well layer made of In x Ga 1 -XN doped with an n-type impurity. Is preferred.

【0009】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子においては、前記第2の半導体層は、I
Ga1−XNからなる第1層と該第1層に比較して
Gaに対するInの含有量の少ないInGa1−Y
からなる第2層とが積層されてなる量子井戸構造の多層
膜を有することが好ましい。
Further, in the gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the second semiconductor layer may include
n X Ga 1-X low content of In to Ga compared to the first layer and the first layer consisting of N In Y Ga 1-Y N
It is preferable to have a multilayer film having a quantum well structure in which a second layer made of

【0010】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子において、前記第1の半導体層は、n型
Ga1−aAlN(ここで、0≦a<1)で形成する
ことができ、前記第3の半導体層は、p型Ga1−b
N(ここで、0≦b<1)で形成することができ
る。
In the gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the first semiconductor layer may be formed of n-type Ga 1-a Al a N (where 0 ≦ a <1). Preferably, the third semiconductor layer is a p-type Ga 1-b A
l b N (where, 0 ≦ b <1) can be formed in.

【0011】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子において、前記第2の半導体層にドープ
されるn型不純物はSiまたはGeであることが好まし
い。
Further, in the gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that the n-type impurity doped in the second semiconductor layer is Si or Ge.

【0012】さらに、本発明に係る窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子において、前記第1の半導体層は、基
板上に成長されたGaAl1−YN(ここで、0≦Y
≦1)よりなるバッファ層の上に成長されていることが
好ましい。これによって、前記第1の半導体層を結晶性
良く形成することができる。
Furthermore, in the gallium nitride compound semiconductor light-emitting device according to the present invention, the first semiconductor layer has been grown on the substrate Ga Y Al 1-Y N (where, 0 ≦ Y
<1) It is preferable that the layer is grown on the buffer layer. Thus, the first semiconductor layer can be formed with good crystallinity.

【0013】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子において、前記第3の半導体層は、0.
05μm〜1.5μmの膜厚を有することが好ましい。
Further, in the gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the third semiconductor layer may have a thickness of 0.1 mm.
It is preferable to have a film thickness of from 05 μm to 1.5 μm.

【0014】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第1の製造方法は、有機ガリウム化合
物と窒素化合物とを包含する第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n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n型不純物がドープされたInGa1−X
N(0<X<0.5)からなる第2の半導体を、10Å
以上で0.5μm以下の厚さに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こ
とを特徴とする。
In a first method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, a first raw material gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound is used.
vapor-phase growing a first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor, using a second source gas containing an organic indium compound, an organic gallium compound and a nitrogen compound and containing an n-type impurity source; An In X Ga 1-X doped with the n-type impurity on the first semiconductor layer;
A second semiconductor consisting of N (0 <X <0.5) is
The step of vapor-phase growing to a thickness of 0.5 μm or less as described above, and the second step using a third source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound and containing a p-type impurity source.
A step of vapor-phase growing a third semiconductor layer made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor on the above semiconductor layer.

【0015】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第1の製造方法では、前記第1の原料
ガスが、n型不純物源をさらに含むことが好ましい。
In the first method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, it is preferable that the first source gas further includes an n-type impurity source.

【0016】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第1の製造方法では、前記第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。
In the first method of manufacturing a gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the first source gas may further include an organoaluminum compound.

【0017】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第1の製造方法では、前記第3の原料
ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことがで
きる。
Further, in the first method for manufacturing a gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the third source gas may further include an organoaluminum compound.

【0018】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第2の製造方法は、有機ガリウム化合
物と窒素化合物とを包含する第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する第2の原料
ガスを用いて、前記第1の半導体層上に、InGa
1−XN(0<X<0.5)からなる第1層と該第1層
に比較してGaに対するInの含有量の少ないIn
1−YNからなる第2層とを交互に積層することによ
り、第2の半導体を、10Å以上で0.5μm以下の厚
さに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ことを特徴とする。
In a second method of manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, a first raw material gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound is used.
a step of vapor-phase growing a first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor, on the first semiconductor layer by using a second source gas containing an organic indium compound, an organic gallium compound and a nitrogen compound; in, in X Ga
1-X N with less first layer and the content of In to Ga in comparison to the first layer made of (0 <X <0.5) In Y G
a 1 -YN alternately laminating the second layer to vapor-phase grow the second semiconductor to a thickness of not less than 10 ° and not more than 0.5 μm, and an organic gallium compound and a nitrogen compound And including a p-type impurity source.
A step of vapor-phase growing a third semiconductor layer made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor on the second semiconductor layer using the raw material gas described above.

【0019】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第2の製造方法では、前記第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。
In the second method of manufacturing a gallium nitride based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the first source gas may further include an organic aluminum compound.

【0020】また、本発明に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の第2の製造方法では、前記第3の原料
ガスが、有機アルミニウム化合物をさらに含むことがで
きる。
Further, in the second method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to the present invention, the third source gas may further include an organic aluminum compound.

【0021】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、n型不純物がドープされたインジウムとガリウムと
窒素とを含む窒化物半導体InXGa1-XN(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へ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InXGa
1-XN層14であり、第1の半導体層13と、第3の半
導体層15はクラッド層となっている。
FIG. 1 shows one structure of a gallium nitride based compound semiconductor light emitting device of the present invention. This light-emitting element includes a first semiconductor layer 13 made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor on a substrate 11 via a buffer layer 12.
And a nitride semiconductor In x Ga 1 -xN containing indium, gallium, and nitrogen doped with an n-type impurity (0 <X <
The semiconductor device has a double-hetero semiconductor stacked structure in which a second semiconductor layer 14 made of 1) and a third semiconductor layer 15 made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor are sequentially stacked. In the light emitting device having this structure, the light emitting layer is formed of In x Ga.
This is a 1- XN layer 14, and the first semiconductor layer 13 and the third semiconductor layer 15 are clad layers.

【0022】基板11はサファイア、SiC、ZnO等
の材料が使用できるが、通常はサファイアが用いられ
る。
The substrate 11 can be made of a material such as sapphire, SiC, ZnO or the like, but usually sapphire is used.

【0023】バッファ層12はGaYAl1-YN(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
積層することができるので、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3−89840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
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。
The buffer layer 12 is made of Ga Y Al 1 -Y N (0 ≦ Y
≦ 1), usually from 0.002 μm to
It is formed to a thickness of 0.5 μm. GaN is preferably formed of GaN because a gallium nitride-based compound semiconductor having good crystallinity can be stacked thereon over AIN. The effect of the GaN buffer layer is described in Japanese Patent Application No. 3-89840 filed earlier by the present applicant. When a sapphire substrate is used, a buffer layer made of GaN is more effective than a conventional AlN buffer layer. A gallium nitride-based compound semiconductor having excellent crystallinity can be obtained. More preferably, a buffer layer having the same composition as that of the gallium nitride-based compound semiconductor to be grown is first grown on a sapphire substrate at a low temperature. The crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor stacked in the layer can be improved.

【0024】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13は、Ga1-aAlaN(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。
The first semiconductor layer 13 is made of n-type GaN or GaAl in which a part of Ga is replaced with Al.
N. That is, the first semiconductor layer 13 can be formed of Ga 1-a Al a N (0 ≦ a <1). Gallium nitride-based compound semiconductors have the property of being n-type even if they are non-doped.
A preferable n-type may be obtained by doping a type impurity.

【0025】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GaAl
Nにより形成することができる。すなわち第3の半導体
層15は、Ga1-bAlbN(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Ga
1-bAlbN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、4
00℃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なp型とすることができ
る。また第3の半導体層15は、0.05μm〜1.5
μm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。
The third semiconductor layer 15 is formed of p-type GaN or GaAl in which a part of Ga is replaced with Al.
N. That is, the third semiconductor layer 15 can be formed of Ga 1-b Al b N (0 ≦ b <1). The third semiconductor layer 15 functions as a cladding layer in the structure of the device of the present invention, and is doped with a p-type impurity such as Mg or Zn.
1-b Al b after the N layer is grown, as for example the Applicant has described in Japanese Patent Application No. Hei 3-357046 filed earlier, 4
Annealing at a temperature of 00 ° C. or more, preferably 600 ° C. or more can provide a low-resistance p-type. The third semiconductor layer 15 has a thickness of 0.05 μm to 1.5 μm.
It is preferable to form it to a thickness of μm. Its thickness is 0.
When it is thinner than 05 μm, it does not easily act as a cladding layer,
On the other hand, if the thickness is more than 1.5 μm, it tends to be difficult to convert to a p-type layer by the above method.

【0026】n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
り高い温度で、Ga源、In源、N源からなる原料ガス
に、n型不純物源のガスを添加したものを、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。その場合、原料ガス中のガリウム
に対するインジウムのモル比を1より多くすることが望
ましい。
Second semiconductor layer 1 doped with n-type impurities
4 is a gas obtained by adding an n-type impurity source gas to a source gas composed of a Ga source, an In source, and an N source at a temperature higher than 600 ° C. by, for example, metalorganic vapor phase epitaxy. Can be used to grow the first semiconductor layer 13. In that case, it is desirable that the molar ratio of indium to gallium in the source gas be more than 1.

【0027】第2の半導体層中14にドープするn型不
純物としてはSi、またはGeを挙げることができる。
また第2の半導体層14にはn型不純物を1016/cm3
〜1022/cm3、好ましくは1018〜1020/cm3の量で
ドープすることにより、発光素子の発光出力を増大させ
ることができる。
The n-type impurity doped in the second semiconductor layer 14 may be Si or Ge.
The second semiconductor layer 14 is doped with an n-type impurity at 10 16 / cm 3
By doping in an amount of 10 to 10 22 / cm 3 , preferably 10 18 to 10 20 / cm 3 , the light emitting output of the light emitting element can be increased.

【0028】さらに、第2の半導体層14を形成するI
XGa1-XN層4のInの比率、すなわち、X値を0<X
<0.5の範囲、好ましくは0.01<X<0.5の範
囲に調整する。この場合、0より多くすることにより、
InXGa1-XN層4が発光層として作用し、0.5以上
になるとその発光色が黄色となる。
Further, the I for forming the second semiconductor layer 14
n X Ga 1-X N layer 4 in the ratio of In, i.e., the X value 0 <X
It is adjusted in the range of <0.5, preferably in the range of 0.01 <X <0.5. In this case, by making it more than 0,
The In x Ga 1 -xN layer 4 acts as a light emitting layer, and when it becomes 0.5 or more, its emission color becomes yellow.

【0029】図2は本発明の半導体発光素子の他の構造
を示す断面図である。この図が図1と異なる点は、第2
の半導体層14を、組成の異なる窒化ガリウム系化合物
半導体よりなる多層膜としているところである。具体的
に述べると、インジウムとガリウム、および窒素を含
み、かつn型不純物がドープされた窒化ガリウム系化合
物半導体Aと、インジウムとガリウムとの組成比が前記
半導体Aと異なる組成で含まれ、かつn型不純物がドー
プされた窒化ガリウム系化合物半導体Bよりなる多層膜
で形成されている。多層膜で形成することにより第2の
半導体層14が多重量子井戸構造となるため、発光素子
の発光出力を向上させることができる。また、レーザダ
イオードにした場合ではしきい値電流を低下させること
ができる。
FIG. 2 is a sectional view showing another structure of the semiconductor light emitting device of the present invention. This figure is different from FIG.
Is a multi-layer film made of gallium nitride-based compound semiconductors having different compositions. Specifically, the gallium nitride-based compound semiconductor A containing indium and gallium, and nitrogen, and doped with an n-type impurity, has a composition ratio of indium and gallium different from that of the semiconductor A, and It is formed of a multilayer film made of a gallium nitride-based compound semiconductor B doped with an n-type impurity. Since the second semiconductor layer 14 has a multiple quantum well structure by being formed of a multilayer film, the light emitting output of the light emitting element can be improved. In the case of using a laser diode, the threshold current can be reduced.

【0030】第2の半導体層14を多層膜とする場合、
X値が0<X<0.5の範囲で、InXGa1-XN層4をX
値の異なる多層膜とすることが好ましい。
When the second semiconductor layer 14 is a multilayer film,
When the X value is in the range of 0 <X <0.5, the In x Ga 1 -xN layer 4
It is preferable to use multilayer films having different values.

【0031】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の厚さで形成することが望ましい。また、多
層膜とした場合においても、その総膜厚を前記範囲内に
調整する方が望ましい。その厚さが、10オングストロ
ームより薄いか、または0.5μmよりも厚いと十分な
発光出力が得られない傾向にある。これは、窒化ガリウ
ム系化合物半導体にしか見られない傾向である。図4
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n型不純物をドープしたIn0.1Ga0.9N
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4に示されているように、本発明の発
光素子において、発光層である第2の半導体層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を超えると急激に低下する傾向に
ある。従って、第2の半導体層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0.5μmの範囲とするこ
とが好ましい。なお、第2の半導体層14を多層膜とし
た場合においても、同様の結果が得られた。
The second semiconductor layer 14 has a thickness of 10 Å to 0.5 μm, more preferably 0.01 μm to 0.5 μm.
It is desirable to form it with a thickness of 0.1 μm. Further, even in the case of a multilayer film, it is desirable to adjust the total film thickness within the above range. If the thickness is less than 10 Å or more than 0.5 μm, sufficient light emission output tends not to be obtained. This tends to be found only in gallium nitride-based compound semiconductors. FIG.
Shows that the second semiconductor layer 14, which is the light emitting layer of the light emitting element having the structure shown in FIG. 1, is formed of In0.1Ga0.9N doped with an n-type impurity.
FIG. 9 is a graph showing a relationship between the thickness of the second semiconductor layer 14 and the relative light emission intensity of the obtained light emitting element when the light emitting element is formed by using the method shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the light emitting element of the present invention, the light emission intensity changes by changing the thickness of the second semiconductor layer 14 which is the light emitting layer. In particular, when the film thickness exceeds 0.5 μm, it tends to sharply decrease. Accordingly, the thickness of the second semiconductor layer 14 is set so that the obtained light emitting element has a relative light emission intensity of 90% or more.
It is preferable that the thickness be in the range of 10 Å to 0.5 μm. Note that similar results were obtained when the second semiconductor layer 14 was a multilayer film.

【0032】本発明の発光素子では、n型不純物をドー
プしたInXGa1-XN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層が発光層であったが、本発明ではn型
の第1の半導体層と、p型の第3の半導体層はクラッド
層として作用し、InXGa1-XN層が発光層として作用
する。しかも、発光層にn型不純物がドープされている
ので、発光出力の高い発光素子が実現される。
The light emitting device of the present invention has a double-heterostructure semiconductor laminated structure using an In x Ga 1 -xN layer doped with an n-type impurity as a light emitting layer. The light emission output is remarkably improved as compared with. Moreover, in the conventional GaN-based light-emitting device having a homojunction structure, the p-type GaN layer is the light-emitting layer, but in the present invention, the n-type first semiconductor layer and the p-type third semiconductor layer are clad layers. , And the In x Ga 1 -xN layer acts as a light emitting layer. In addition, since the light emitting layer is doped with the n-type impurity, a light emitting element having a high light emission output is realized.

【0033】[0033]

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to more specific examples. In these examples, each semiconductor layer is formed by metal organic chemical vapor deposition. The reactor used was
While heating a substrate mounted on a susceptor in a reaction vessel, a material having a mechanism for growing a gallium nitride-based compound semiconductor by supplying a source gas together with a carrier gas toward the substrate was used.

【0034】 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。
Example 1 First, a well-washed sapphire substrate was set on a susceptor in a reaction vessel, and after sufficiently replacing the inside of the reaction vessel with hydrogen, the temperature of the substrate was increased to 1050 ° C. while flowing hydrogen, and the reaction was continued for 20 minutes. Hold and clean the sapphire substrate.

【0035】続いて、温度を510℃まで下げ、反応ガ
スとしてアンモニア(NH3)4リットル/分と、TM
G(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膜
厚で成長させる。
Subsequently, the temperature was lowered to 510 ° C., and ammonia (NH 3 ) 4 liter / min.
G a (trimethylgallium) 27 × 10 -6 mol / min, hydrogen as a carrier gas at a rate of 2 liters / min, while supplying the substrate surface, and held for one minute, about 200 GaN buffer layer on a sapphire substrate It is grown to a thickness of Å.

【0036】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、シランガスを2×10-9
ル/分、およびアンモニアを4リットル/分で流して3
0分間成長させ、Siドープn型GaN層を2μm成長
させる。
After the growth of the buffer layer, the supply of only TMG is stopped, and the temperature is increased to 1030 ° C. After reaching 1030 ° C., hydrogen was also used as a carrier gas and TM
54 × 10 -6 mol / min G, flowed 2 × 10 -9 mol / min silane gas, and ammonia at 4 liters / min 3
After growing for 0 minutes, a Si-doped n-type GaN layer is grown to 2 μm.

【0037】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、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
/分で10分間流して、SiドープIn0.14Ga0.86N
層を200オングストロームの厚さに成長させる。
After the growth of the n-type GaN layer, the supply of all the source gases is stopped, the temperature is set to 800 ° C., the carrier gas is switched to nitrogen, the nitrogen is supplied at a rate of 2 liters / minute, and TMG is used as the source gas. X 10 -6 mol / min, TMI (trimethyl indium) at 1 x 10 -5 mol / min, silane gas at 2 x 10 -9 mol / min, and ammonia at 4 l / min for 10 minutes to give Si-doped In0. .14Ga0.86N
The layer is grown to a thickness of 200 Å.

【0038】SiドープIn0.14Ga0.86N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、Cp2Mg(シク
ロペンタジエニルマグネシウム)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、p型GaN層を0.8μmの厚さに成長させ
る。
After growing the Si-doped In0.14Ga0.86N layer,
All the source gases were stopped, the temperature was raised again to 1020 ° C., TMG was 54 × 10 −6 mol / min, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) was 3.6 × 10 −6 mol / min, and ammonia was 4 × 10 −6 mol / min. While flowing at a rate of liter / minute, a p-type GaN layer is grown to a thickness of 0.8 μm.

【0039】p型GaN層成長後、基板を反応容器から
取り出し、アニーリング装置にて窒素雰囲気中、700
℃で20分間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。
After the growth of the p-type GaN layer, the substrate is taken out of the reaction vessel, and the substrate is placed in a nitrogen atmosphere by an annealing apparatus.
Anneal at 20 ° C. for 20 minutes to form p-type GaN
Further lowering the resistance of the layer.

【0040】以上のようにして得られたウエハーのp型
GaN層、およびSiドープIn0.14Ga0.86Nの一部
をエッチングにより取り除き、n型GaN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40
0nmであった。
The p-type GaN layer and a part of the Si-doped In0.14Ga0.86N of the wafer obtained as described above were removed by etching, exposing the n-type GaN layer, and removing the p-type GaN layer and the n-type GaN layer. After forming an ohmic electrode on the GaN layer and cutting the chip into a 500 μm square chip, a light emitting diode was formed according to a conventional method. The light emitting output was 120 μW at 20 mA and the peak wavelength was 40 μm.
It was 0 nm.

【0041】 例2 例1において、Siドープn型In0.14Ga0.86N層を
成長させた後、続いてTMIの流量を2×10-5モル/
分に変えて、その上にSiドープIn0.25Ga0.75N層
を50オングストローム成長させた。続いて、TMIの
流量を1×10-5モル/分に変えて、SiドープIn0.
14Ga0.86N層を200オングストローム成長させた。
後は、実施例1と同様にして発光ダイオードとした。つ
まり、例1の発光層を、順にIn0.14Ga0.86N層20
0オングストローム、In0.25Ga0.75N層50オング
ストローム、In0.14Ga0.86N層200オングストロ
ームの多層膜構造とした。この発光ダイオードの発光出
力は20mAにおいて240μWであり、ピーク波長は
420nmであった。
Example 2 In Example 1, after growing a Si-doped n-type In0.14Ga0.86N layer, the flow rate of TMI was then set to 2 × 10 −5 mol / mol.
, And a Si-doped In0.25Ga0.75N layer was grown thereon by 50 angstroms. Subsequently, the flow rate of TMI was changed to 1 × 10 −5 mol / min, and the Si-doped In 0.
A 14 Ga 0.86 N layer was grown for 200 Å.
After that, a light emitting diode was formed in the same manner as in Example 1. In other words, the light emitting layers of Example 1 were sequentially replaced with the In0.14Ga0.86N layer 20.
A multi-layer structure of 0 Å, 50 Å of In0.25 Ga0.75N layer, and 200 Å of In0.14 Ga0.86N layer was adopted. The light emitting output of this light emitting diode was 240 μW at 20 mA, and the peak wavelength was 420 nm.

【0042】 例3 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ガスを同量で流し、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50
0オングストロームの膜厚で成長させる他は、実施例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、GaNよりなるバ
ッファ層に比べてやや出力は低下したが、従来のホモ接
合発光ダイオードの出力に比べると約1.6倍もあっ
た。
Example 3 In the step of growing the buffer layer of Example 1, the same amount of TMA gas was flowed instead of TMG at a temperature of 600 ° C.
On a sapphire substrate, a buffer layer made of
Example 1 was repeated except that the film was grown to a thickness of 0 Å.
A light emitting diode was obtained in the same manner as described above. The output of this light emitting diode was 80 μW at 20 mA, which was slightly lower than that of the buffer layer made of GaN, but was about 1.6 times that of the conventional homojunction light emitting diode.

【0043】 例4 例2において、バッファ層を例3のごとくAlNとする
他は実施例2と同様にしてInGaNの多層膜を有する
発光ダイオードとした。この発光ダイオードも発光出力
は20mAにおいて200μWであり、ピーク波長42
0nmであった。
Example 4 A light emitting diode having a multilayered InGaN film was prepared in the same manner as in Example 2 except that the buffer layer was changed to AlN as in Example 3. This light emitting diode also has a light emission output of 200 μW at 20 mA and a peak wavelength of 42 μm.
It was 0 nm.

【0044】 例5 例1のSiドープn型GaN層を成長させる工程におい
て、1030℃で、同じく水素をキャリアガスとして、
TMGを54×10 6モル/分と、TMAを6×10-6
モル/分と、シランガスを2×10-9モル/分、アンモ
ニアを4リットル/分で流して30分間成長させ、Si
ドープn型Ga0.9Al0.1N層を2μm成長させる。
Example 5 In the step of growing the Si-doped n-type GaN layer of Example 1, at 1030 ° C., also using hydrogen as a carrier gas,
TMG and 54 × 10 -6 mol / min, a TMA 6 × 10 -6
Mol / min, 2 × 10 −9 mol / min of silane gas, and 4 liter / min of ammonia to grow for 30 minutes.
A doped n-type Ga0.9Al0.1N layer is grown at 2 .mu.m.

【0045】次にこのSiドープn型Ga0.9Al0.1N
層の上に、例1と同様にしてSiドープIn0.14Ga0.
86N層を200オングストローム成長させた後、原料ガ
スを止め、再び温度を1020℃まで上昇させ、TMG
を54×10-6モル/分と、TMAを6×10-6モル/
分と、Cp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウ
ム)を3.6×10-6モル/分、アンモニアを4リット
ル/分で流しながら、Mgドープp型Ga0.9Al0.1N
層を0.8μm成長させる。
Next, the Si-doped n-type Ga0.9Al0.1N
On the layer, Si-doped In0.14Ga0.
After growing the 86N layer to 200 Å, the source gas is stopped, the temperature is raised again to 1020 ° C., and TMG
The 54 × 10 -6 mol / min, TMA and 6 × 10 -6 mol /
And Mg-doped p-type Ga0.9Al0.1N while flowing Cp2Mg (cyclopentadienylmagnesium) at 3.6 × 10 -6 mol / min and ammonia at 4 L / min.
The layer is grown 0.8 μm.

【0046】以上のようにして、基板の上に、GaNバ
ッファ層と、Siドープn型Ga0.9Al0.1N層と、S
iドープIn0.14Ga0.86N層と、Mgドープp型Ga
0.9Al0.1N層とを順に積層したウエハーを、実施例1
と同様にしてアニーリングした後、発光ダイオードとし
たところ、発光出力は20mAにおいて120μWであ
り、ピーク波長は400nmと例1と同一であった。
As described above, the GaN buffer layer, the Si-doped n-type Ga0.9Al0.1N layer,
i-doped In0.14Ga0.86N layer and Mg-doped p-type Ga
Example 1 is a wafer in which 0.9Al0.1N layers are sequentially laminated.
After annealing in the same manner as described above, a light emitting diode was obtained. The light emitting output was 120 μW at 20 mA, and the peak wavelength was 400 nm, which was the same as Example 1.

【0047】 例6 実施例1のバッファ層を成長する際、510℃におい
て、反応ガスとしてアンモニア(NH3)4リットル/
分と、TMG(トリメチルガリウム)を27×10 6
ル/分と、TMAを3×10-6モル/分とを流し、サフ
ァイア基板上にGa0.9Al0.1Nバッファー層を約20
0オングストロームの膜厚で成長させる。
Example 6 When growing the buffer layer of Example 1, at 510 ° C., 4 liters of ammonia (NH 3 )
Min, TMG (trimethylgallium) and 27 × 10 -6 mol / min, TMA flushed and 3 × 10 -6 mol / min, about 20 Ga0.9Al0.1N buffer layer on a sapphire substrate
It is grown to a thickness of 0 Å.

【0048】次にそのバッファ層の上に例5と同様にし
てバッファ層と同一組成を有するSiドープn型Ga0.
9Al0.1N層を2μm成長させる。
Next, on the buffer layer, in the same manner as in Example 5, a Si-doped n-type GaO.
A 9 Al 0.1 N layer is grown at 2 μm.

【0049】次にSiドープn型Ga0.9Al0.1N層の
上に、例2と同様にして、SiドープIn0.14Ga0.86
N層200オングストロームと、SiドープIn0.25G
a0.75N層50オングストロームと、SiドープIn0.
14Ga0.86N層200オングストロームを順に積層し多
層膜とする。
Next, on the Si-doped n-type Ga0.9Al0.1N layer, in the same manner as in Example 2, Si-doped In0.14Ga0.86
N layer 200 Å and Si-doped In0.25G
a0.75N layer 50 Å and Si-doped In0.
A 14 Ga 0.86 N layer of 200 Å is sequentially laminated to form a multilayer film.

【0050】さらにその多層膜の上に実施例5と同様に
してp型Ga0.9Al0.1N層を1μmの膜厚で成長させ
る他は、同様にして発光ダイオードとしたところ、この
発光ダイオードの発光出力は20mAにおいて210μ
W、ピーク波長は420nmであった。
Further, a light-emitting diode was formed in the same manner as in Example 5, except that a p-type Ga0.9Al0.1N layer was grown to a thickness of 1 μm on the multilayer film. Output is 210μ at 20mA
W, the peak wavelength was 420 nm.

【0051】 比較例 例1のIn0.14Ga0.86N層を成長させない他は実施例
1と同様にして、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50
μWしかなく、ピーク波長は430nmであった。
Comparative Example A homojunction GaN light emitting diode was obtained in the same manner as in Example 1 except that the In0.14Ga0.86N layer of Example 1 was not grown. The light emitting output of this light emitting diode is 50 at 20 mA.
There was only μW, and the peak wavelength was 430 nm.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の青色発光
素子は、その構造を窒化ガリウム系化合物半導体を利用
したダブルへテロ構造としているため、発光効率が高い
半導体発光デバイスを得ることができる。また、従来の
ホモ接合の発光素子は、p型GaN層のZn、Mg等に
よって作られる深い発光センターを介して発光するた
め、発光ピークの半値幅がおよそ60nmぐらいあり、
非常に広い。一方、本発明のダブルへテロ構造の発光素
子は、n型不純物をドープしたInGaN層のバンド間
発光を利用するので半値幅が狭く、およそ25nmであ
り、ホモ接合の発光素子の半分以下である。このため非
常に色純度がよい。
As described above, since the blue light emitting device of the present invention has a double hetero structure using a gallium nitride compound semiconductor, a semiconductor light emitting device having high luminous efficiency can be obtained. . In addition, since the conventional homojunction light emitting element emits light through a deep light emitting center made of Zn, Mg, or the like of the p-type GaN layer, the half width of the light emission peak is about 60 nm,
Very wide. On the other hand, the light emitting device of the double hetero structure of the present invention utilizes the interband emission of the InGaN layer doped with the n-type impurity, and therefore has a narrow half-value width of about 25 nm, which is less than half of the light emitting device of the homojunction. . Therefore, the color purity is very good.

【0053】さらに、従来のp型GaNを用いたホモ接
合構造の発光素子は、その発光色がp型GaNにドープ
された不純物の種類、量等によって変化するため、安定
性に乏しいが、本発明の発光素子は発光層であるInX
Ga1-XNのInのモル比を変えることにより、発光色
をそれに応じて変えることができるため、安定して信頼
性に優れた半導体発光デバイスが得られる。
Further, the conventional light emitting device having a homojunction structure using p-type GaN has poor stability because its emission color changes depending on the kind and amount of impurities doped into p-type GaN. The light emitting device of the present invention has a light emitting layer of In x
By changing the molar ratio of In in Ga 1 -XN, the emission color can be changed accordingly, so that a semiconductor light emitting device that is stable and excellent in reliability can be obtained.

【0054】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。
Although the above description mainly relates to a light emitting diode, the present invention is also applicable to a laser diode, and its industrial value is very large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one structure of a semiconductor light emitting device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体発光素子の他の構造を示す模
式断面図。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another structure of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図3】 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。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one structure of a conventional gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device.

【図4】 本発明の半導体発光素子に係る発光層の膜
厚、発光素子の相対発光強度との関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of a light emitting layer and the relative light emission intensity of a light emitting element according to the semiconductor light emitting element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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3の半導体層 11 substrate 12 GaN buffer layer 13 first semiconductor layer 14 second semiconductor layer 15 third semiconductor layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−228776(JP,A) 特開 平4−68579(JP,A) 特開 平3−203388(JP,A) 特開 平3−218625(JP,A) 特開 昭64−17484(JP,A) 特開 平2−229475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 H01S 3/18 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-59-228776 (JP, A) JP-A-4-68579 (JP, A) JP-A-3-203388 (JP, A) JP-A-3-203 218625 (JP, A) JP-A-64-17484 (JP, A) JP-A-2-229475 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 33/00 H01S 3 / 18 JICST file (JOIS)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 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、
n型不純物がドープされたInGa1−XN(0<X
<0.5)を有し、膜厚が10Å以上0.5μm以下の
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
とを有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
A first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor; a first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer;
In X Ga 1-X N (0 <X
<0.5), a second semiconductor layer having a thickness of 10 ° or more and 0.5 μm or less, a second semiconductor layer provided on the second semiconductor layer,
Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having a third semiconductor layer made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor.
【請求項2】 前記第2の半導体層は、n型不純物がド
ープされたInGa1−XNからなる井戸層を少なく
とも1層有してい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。
Wherein said second semiconductor layer, nitride of claim 1, wherein the n-type impurity, characterized in that it comprises at least one layer of the well layer of doped In X Ga 1-X N Gallium compound semiconductor light emitting device.
【請求項3】 前記第2の半導体層は、InGa
1−XNからなる第1層と該第1層に比較してGaに対
するInの含有量の少ないInGa1−YNからなる
第2層とが積層されてなる量子井戸構造の多層膜を有す
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。
Wherein said second semiconductor layer, an In X Ga
1-X consisting of N first layer and the multilayer film of the quantum well structure and the second layer is laminated for comparing the first layer consists of less In Y Ga 1-Y N with the content of In to Ga The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, comprising:
【請求項4】 前記第1の半導体層が、n型Ga1−a
AlN(ここで、0≦a<1)からなり、前記第3の
半導体層が、p型Ga1−bAlN(ここで、0≦b
<1)からなることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれか1項に又は2記載の窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子。
4. The method according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is an n-type Ga 1-a
Al a N (where 0 ≦ a <1), and the third semiconductor layer is formed of p-type Ga 1-b Al b N (where 0 ≦ b
The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein <1) is included.
【請求項5】 前記第2の半導体層にドープされるn型
不純物がSiまたはGeであることを特徴とする請求項
1ないし4のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子。
5. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the n-type impurity doped in the second semiconductor layer is Si or Ge.
【請求項6】 前記第1の半導体層は、基板上に成長さ
れたGaAl1−YN(ここで、0≦Y≦1)よりな
る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ないし5のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子。
Wherein said first semiconductor layer, (where, 0 ≦ Y ≦ 1) grown Ga Y Al 1-Y N on a substrate characterized by being grown on the more becomes the buffer layer The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 前記第3の半導体層が、0.05μm〜
1.5μmの膜厚を有することを待徴とする請求項1な
いし6のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子。
7. The method according to claim 1, wherein the third semiconductor layer has a thickness of 0.05 μm or less.
7. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the gallium nitride based compound semiconductor light emitting device has a thickness of 1.5 μm.
【請求項8】 有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包
含する第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n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n型不純物
がドープされたInGa1−XN(0<X<0.5)
からなる第2の半導体を、10Å以上で0.5μm以下
の厚さに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の製造方法。
8. A step of vapor-growing a first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor using a first source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound, an organic indium compound, and an organic indium compound. Using a second source gas containing a gallium compound and a nitrogen compound and containing an n-type impurity source, the n-type impurity-doped In X Ga 1-X N ( 0 <X <0.5)
Vapor-phase growing a second semiconductor consisting of at least 10 ° and a thickness of 0.5 μm or less, and a third source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound and containing a p-type impurity source Manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, comprising a step of vapor-phase growing a third semiconductor layer made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor on the second semiconductor layer using Method.
【請求項9】 前記第1の原料ガスが、n型不純物源を
さらに含むことを特徴とする請求項8記載の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the first source gas further includes an n-type impurity source.
【請求項10】 前記第1の原料ガスが、有機アルミニ
ウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項8また
は9記載の製造方法。
10. The method according to claim 8, wherein the first source gas further contains an organoaluminum compound.
【請求項11】 前記第3の原料ガスが、有機アルミニ
ウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項8ない
し10のいずれか1項に記載の製造方法。
11. The method according to claim 8, wherein the third source gas further contains an organoaluminum compound.
【請求項12】 有機ガリウム化合物と窒素化合物とを
包含する第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する第2の原料ガスを用いて、前記
第1の半導体層上に、InGa1−XN(0<X<
0.5)からなる第1層と該第1層に比較してGaに対
するInの含有量の少ないInGa1−YNからなる
第2層とを交互に積層することにより、第2の半導体
を、10Å以上で0.5μm以下の厚さに気相成長させ
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
発光素子の製造方法。
12. A step of vapor-growing a first semiconductor layer made of an n-type gallium nitride-based compound semiconductor using a first source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound, an organic indium compound, and an organic indium compound. using the second raw material gas including a gallium compound and a nitrogen compound, said first semiconductor layer, in X Ga 1-X N (0 <X <
By laminating a second layer of the first layer and compared to the first layer low content of In to Ga In Y Ga 1-Y N consisting of 0.5) alternately in the second Vapor-phase growing the semiconductor to a thickness of 10 μm or more and 0.5 μm or less, and using a third source gas containing an organic gallium compound and a nitrogen compound and containing a p-type impurity source; A method for manufacturing a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device, comprising a step of vapor-phase growing a third semiconductor layer made of a p-type gallium nitride-based compound semiconductor on a second semiconductor layer.
【請求項13】 前記第1の原料ガスが、有機アルミニ
ウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項12記
載の製造方法。
13. The method according to claim 12, wherein the first source gas further contains an organoaluminum compound.
【請求項14】 前記第3の原料ガスが、有機アルミニ
ウム化合物をさらに含むことを特徴とする請求項12又
は13に記載の製造方法。
14. The method according to claim 12, wherein the third source gas further contains an organoaluminum compound.
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