JP3063756B1 - Nitride semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor device

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JP3063756B1
JP3063756B1 JP11290899A JP11290899A JP3063756B1 JP 3063756 B1 JP3063756 B1 JP 3063756B1 JP 11290899 A JP11290899 A JP 11290899A JP 11290899 A JP11290899 A JP 11290899A JP 3063756 B1 JP3063756 B1 JP 3063756B1
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nitride semiconductor
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Abstract

【要約】 【課題】 多重量子井戸構造の活性層を用い種々の応用
製品への適用範囲の拡大を可能とする発光出力のさらな
る向上及び静電耐圧の向上する窒化物半導体発光素子を
提供することである。 【解決手段】 少なくともn型不純物が互いに異なる濃
度でドープされているバンドギャップエネルギーが異な
る又はn型不純物が互いに異なる濃度でドープされてい
る同一組成を有する少なくとも2種類の窒化物半導体層
が積層されてなるn側第1多層膜層5と、InaGa1-a
N(0≦a<1)よりなる多重量子井戸構造の活性層7
と、互いにバンドギャップエネルギーが異なり且つ互い
にp型不純物濃度が異なる第3と第4の窒化物半導体層
とが積層されてなるp側多層膜クラッド層8、又はp型
不純物含有のAlbGa1-bN(0≦b≦1)よりなるp
側単一膜クラッド層8とを有する。
The present invention provides a nitride semiconductor light-emitting device having a multi-quantum well structure active layer, capable of expanding the range of application to various applied products, further improving light emission output, and improving electrostatic withstand voltage. It is. SOLUTION: At least two kinds of nitride semiconductor layers having the same composition, in which at least n-type impurities are doped at different concentrations and different in band gap energy or n-type impurities are doped at different concentrations, are laminated. N-side first multilayer film layer 5 and In a Ga 1-a
Active layer 7 having a multiple quantum well structure composed of N (0 ≦ a <1)
And a p-side multilayer clad layer 8 formed by laminating third and fourth nitride semiconductor layers having different band gap energies and different p-type impurity concentrations, or Al b Ga 1 containing p-type impurities. -b p consisting of N (0 ≦ b ≦ 1)
Side single-film clad layer 8.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード(LE
D)、レーザダイオード(LD)、太陽電池、光センサ
ー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジスタ、パ
ワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半導
体(例えば、InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X
+Y≦1)素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode (LE).
D), a nitride semiconductor used for a light emitting element such as a laser diode (LD), a solar cell, an optical sensor, a light receiving element, or an electronic device such as a transistor or a power device (for example, In X Al Y Ga 1 -XYN). , 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X
+ Y ≦ 1) Regarding the element.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色LED、純緑
色LEDの材料として、フルカラーLEDディスプレ
イ、交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源
で実用化されている。これらのLED素子は基本的に、
サファイア基板上にGaNよりなるバッファ層と、Si
ドープGaNよりなるn側コンタクト層と、単一量子井
戸構造(SQW:Single-Quantum- Well)のInGa
N、あるいはInGaNを有する多重量子井戸構造(M
QW:Multi-Quantum-Well)の活性層と、MgドープA
lGaNよりなるp側クラッド層と、MgドープGaN
よりなるp側コンタクト層とが順に積層された構造を有
しており、20mAにおいて、発光波長450nmの青
色LEDで5mW、外部量子効率9.1%、520nm
の緑色LEDで3mW、外部量子効率6.3%と非常に
優れた特性を示す。多重量子井戸構造は、複数のミニバ
ンドからなる構造を有し、効率よく、小さな電流でも発
光が実現することから、単一量子井戸構造より発光出力
が高くなる等の素子特性の向上が期待される。例えば、
多重量子井戸構造の活性層を用いたLED素子として、
特開平10−135514号公報には、発光効率及び発
光光度を良好とするため、少なくともアンドープのGa
Nからなるバリア層、アンドープのInGaNからなる
井戸層からなる多重量子井戸構造の発光層、更に発光層
のバリア層よりも広いバンドギャップを持つクラッド層
を有する窒化物半導体素子が開示されている。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have been put into practical use as materials for high-brightness blue LEDs and pure green LEDs in various light sources such as full-color LED displays, traffic signal lights, and image scanner light sources. These LED elements are basically
A buffer layer of GaN on a sapphire substrate;
N-side contact layer made of doped GaN and InGa of a single quantum well structure (SQW: Single-Quantum-Well)
Multiple quantum well structure with N or InGaN (M
QW: Multi-Quantum-Well) active layer and Mg-doped A
a p-side cladding layer of lGaN and Mg-doped GaN
And a p-side contact layer composed of a blue LED with an emission wavelength of 450 nm at 5 mA and an external quantum efficiency of 9.1% and 520 nm at 20 mA.
3mW and an external quantum efficiency of 6.3%, which are very excellent characteristics. The multiple quantum well structure has a structure composed of a plurality of minibands, and can efficiently emit light even with a small current. Therefore, improvement in device characteristics such as higher light emission output than a single quantum well structure is expected. You. For example,
As an LED device using an active layer having a multiple quantum well structure,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-135514 discloses that at least undoped Ga is used in order to improve luminous efficiency and luminous intensity.
A nitride semiconductor device having a light emitting layer having a multiple quantum well structure including a barrier layer made of N, a well layer made of undoped InGaN, and a cladding layer having a band gap wider than the barrier layer of the light emitting layer is disclosed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の素子をLED素子として、照明用光源、直射日光の
当たる屋外ディスプレイ等に使用するためには発光出力
が十分満足できるものでない。このように多重量子井戸
構造の活性層は、発光出力の飛躍的な向上が考えられる
が、その予想される可能性を十分に発揮させ難い。更に
また、窒化物半導体からなる素子は、その構造上、人体
に生じる静電気より遙かに弱い100Vの電圧でさえも
劣化する可能性がある。例えば、帯電防止処理された袋
等から取り出す際、また製品に応用する際等、劣化する
危険性が考えられる。窒化物半導体素子の信頼性をより
高めるには、このような劣化の危険性をなくすことが望
まれる。そこで、本発明の目的は、多重量子井戸構造の
活性層を用い種々の応用製品への適用範囲の拡大を可能
とする発光出力のさらなる向上、及び静電耐圧の向上す
る窒化物半導体発光素子を提供することである。
However, in order to use the above-mentioned conventional element as an LED element for a light source for lighting, an outdoor display exposed to direct sunlight, or the like, the light emission output is not sufficiently satisfactory. As described above, the active layer having the multiple quantum well structure can dramatically improve the light emission output, but it is difficult to sufficiently exhibit the expected possibility. Furthermore, a device made of a nitride semiconductor may deteriorate due to its structure even at a voltage of 100 V, which is much weaker than static electricity generated in a human body. For example, there is a risk of deterioration when taking out from a bag or the like that has been subjected to antistatic treatment, or when applying it to a product. In order to further enhance the reliability of the nitride semiconductor device, it is desired to eliminate such a risk of deterioration. Therefore, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device that further improves the light emission output and expands the range of application to various applied products using an active layer having a multiple quantum well structure, and that improves the electrostatic breakdown voltage. To provide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記
(1)〜(12)の構成により本発明の目的を達成する
ことができる。 (1)n側窒化物半導体層とp側窒化物半導体層の間に
活性層を有する窒化物半導体素子において、前記活性層
が、InaGa1-aN(0≦a<1)層を有する多重量子
井戸構造であり、前記n側窒化物半導体層が、n型不純
物を含むn側コンタクト層と、n型不純物がドープされ
ている窒化物半導体層と該窒化物半導体層と同一組成を
有しかつn型不純物がドープされていないアンドープの
窒化物半導体層とを含む少なくとも2種類の窒化物半導
体層が積層されてなり、前記n側コンタクト層上に形成
されたn側多層膜層を含むことを特徴とする窒化物半導
体素子。 (2)前記n型不純物がドープされている窒化物半導体
層と前記n型不純物がドープされていないアンドープの
窒化物半導体層とはそれぞれ、GaN層である(1)の
窒化物半導体素子。 (3)前記n側コンタクト層が、アンドープGaN層の
上に形成されている(1)又は(2)の窒化物半導体素
子。 (4)前記p側窒化物半導体層が、互いにバンドギャッ
プエネルギーが異なりかつp型不純物濃度が異なる又は
同一の第3と第4の窒化物半導体層が積層されてなるp
側多層膜クラッド層を含むことを特徴とする(1)〜
(3)のうちのいずれか1つに記載の窒化物半導体素
子。 (5)前記p側多層膜クラッド層は超格子構造を有し、
前記第3の窒化物半導体層はAlnGa1-nN(0<n≦
1)からなり、前記第4の窒化物半導体層はAlpGa
1-pN(0≦p<1,p<n)又はInrGa1-rN(0
≦r≦1)からなる(4)の窒化物半導体素子。 (6)前記窒化物半導体素子において、前記アンドープ
GaN層が低温成長させたGadAl1-dN(0<d≦
1)からなるバッファ層上に形成され、かつ前記p側多
層膜クラッド層上にp型不純物としてMgを含むp側G
aNコンタクト層が形成された(4)に記載の窒化物半
導体素子。 (7)n側窒化物半導体層とp側窒化物半導体層の間に
活性層を有する窒化物半導体素子において、前記活性層
が、InaGa1-aN(0≦a<1)層を有する多重量子
井戸構造であり、前記n側窒化物半導体層が、n型不純
物が互いに異なる濃度でドープされている同一組成を有
する少なくとも2種類の窒化物半導体層が積層されてな
るn側多層膜層を含むことを特徴とする窒化物半導体素
子。 (8)前記n型不純物が互いに異なる濃度でドープされ
ている同一組成を有する2種類の窒化物半導体層はそれ
ぞれGaN層である(7)記載の窒化物半導体素子。 (9)前記n側コンタクト層が、アンドープGaN層の
上に形成されている(7)又は(8)記載の窒化物半導
体素子。 (10)前記p側窒化物半導体層が、互いにバンドギャ
ップエネルギーが異なりかつp型不純物濃度が異なる又
は同一の第3と第4の窒化物半導体層が積層されてなる
p側多層膜クラッド層を含むことを特徴とする(7)〜
(9)のうちのいずれか1つに記載の窒化物半導体素
子。 (11)前記p側多層膜クラッド層は超格子構造を有
し、前記第3の窒化物半導体層はAlnGa1-nN(0<
n≦1)からなり、前記第4の窒化物半導体層はAlp
Ga1-pN(0≦p<1,p<n)又はInrGa1-r
(0≦r≦1)からなる(10)記載の窒化物半導体素
子。 (12)前記窒化物半導体素子において、前記アンドー
プGaN層が低温成長させたGadAl1-dN(0<d≦
1)からなるバッファ層上に形成され、かつ前記p側多
層膜クラッド層上にp型不純物としてMgを含むp側G
aNコンタクト層が形成された(10)に記載の窒化物
半導体素子。
That is, the present invention can achieve the object of the present invention by the following constitutions (1) to (12). (1) In a nitride semiconductor device having an active layer between an n-side nitride semiconductor layer and a p-side nitride semiconductor layer, the active layer is an In a Ga 1-a N (0 ≦ a <1) layer. Wherein the n-side nitride semiconductor layer has the same composition as the n-side contact layer containing the n-type impurity, the nitride semiconductor layer doped with the n-type impurity, and the nitride semiconductor layer. And at least two types of nitride semiconductor layers including an undoped nitride semiconductor layer not doped with an n-type impurity are laminated, and an n-side multilayer film layer formed on the n-side contact layer is formed. A nitride semiconductor device, comprising: (2) The nitride semiconductor device according to (1), wherein the nitride semiconductor layer doped with the n-type impurity and the undoped nitride semiconductor layer not doped with the n-type impurity are each a GaN layer. (3) The nitride semiconductor device according to (1) or (2), wherein the n-side contact layer is formed on an undoped GaN layer. (4) The p-side nitride semiconductor layer is formed by stacking third and fourth nitride semiconductor layers having different band gap energies and different or the same p-type impurity concentrations.
(1)-characterized by including a side multilayer clad layer
The nitride semiconductor device according to any one of (3). (5) The p-side multilayer clad layer has a superlattice structure,
The third nitride semiconductor layer is formed of Al n Ga 1-n N (0 <n ≦
1), wherein the fourth nitride semiconductor layer is formed of Al p Ga
1-p N (0 ≦ p <1, p <n) or In r Ga 1-r N (0
≦ r ≦ 1) (4). (6) In the nitride semiconductor device, the undoped GaN layer is Ga d Al 1 -dN (0 <d ≦
A) a p-side G layer formed on the buffer layer of 1) and containing Mg as a p-type impurity on the p-side multilayer clad layer;
The nitride semiconductor device according to (4), wherein the aN contact layer is formed. (7) In a nitride semiconductor device having an active layer between an n-side nitride semiconductor layer and a p-side nitride semiconductor layer, the active layer is an In a Ga 1-a N (0 ≦ a <1) layer. An n-side multilayer film formed by laminating at least two types of nitride semiconductor layers having the same composition in which the n-type nitride semiconductor layers are doped with different concentrations from each other. A nitride semiconductor device comprising a layer. (8) The nitride semiconductor device according to (7), wherein each of the two types of nitride semiconductor layers having the same composition and doped with different concentrations of the n-type impurity is a GaN layer. (9) The nitride semiconductor device according to (7) or (8), wherein the n-side contact layer is formed on an undoped GaN layer. (10) The p-side nitride semiconductor layer is a p-side multilayer clad layer formed by laminating third and fourth nitride semiconductor layers having different band gap energies and different or identical p-type impurity concentrations. (7)-characterized by including
The nitride semiconductor device according to any one of (9). (11) The p-side multilayer clad layer has a superlattice structure, and the third nitride semiconductor layer is formed of Al n Ga 1-n N (0 <
n ≦ 1), and the fourth nitride semiconductor layer is made of Al p
Ga 1-p N (0 ≦ p <1, p <n) or In r Ga 1-r N
The nitride semiconductor device according to (10), wherein (0 ≦ r ≦ 1). (12) In the nitride semiconductor device, the undoped GaN layer is Ga d Al 1-d N (0 <d ≦
A) a p-side G layer formed on the buffer layer of 1) and containing Mg as a p-type impurity on the p-side multilayer clad layer;
The nitride semiconductor device according to (10), wherein the aN contact layer is formed.

【0005】つまり、本発明は、多重量子井戸構造の発
光層を挟むように、n側にn型不純物濃度の異なる2種
類以上の窒化物半導体層からなるn側第1多層膜層と、
p側に第3及び第4の窒化物半導体層からなるp側多層
膜クラッド層又はp型不純物を含みAlbGa1-bN(0
≦b≦1)よりなるp側単一膜クラッド層とを組み合わ
せて形成することにより、発光効率を向上させ発光出力
の向上した、さらに静電耐圧の向上した窒化物半導体素
子を得ることができる。このように特定の組成や構造等
を有する複数の窒化物半導体層を組み合わせることによ
り、多重量子井戸構造の活性層の性能を効率良く発揮す
ることができる。また、多重量子井戸構造の活性層との
組み合わせで好ましい他の窒化物半導体層を以下に記載
する。
That is, the present invention provides an n-side first multilayer film layer comprising two or more types of nitride semiconductor layers having different n-type impurity concentrations on the n-side so as to sandwich a light emitting layer having a multiple quantum well structure.
On the p-side, a p-side multilayer clad layer composed of third and fourth nitride semiconductor layers or a p-type impurity-containing Al b Ga 1-b N (0
≦ b ≦ 1), it is possible to obtain a nitride semiconductor device having improved luminous efficiency, improved luminous output, and further improved electrostatic withstand voltage by forming in combination with the p-side single film clad layer of ≦ b ≦ 1). . By combining a plurality of nitride semiconductor layers having a specific composition, structure, and the like, the performance of the active layer having the multiple quantum well structure can be efficiently exhibited. Other preferred nitride semiconductor layers in combination with an active layer having a multiple quantum well structure are described below.

【0006】本発明において、前記n側第1多層膜層と
活性層との間に、Inを含む第1の窒化物半導体層と、
その第1の窒化物半導体層と異なる組成を有する第2の
窒化物半導体層とが積層されたn側第2多層膜層を有す
ると更に発光効率が向上すると共に、Vfを低下させて
発光効率を向上させることができ好ましい。更に、本発
明において、前記n側第1多層膜層より基板側に、n型
不純物を含むn側コンタクト層を有すると、発光出力を
向上させ、Vfを低下させるのに好ましい。また更に、
本発明において、前記n側コンタクト層が、アンドープ
GaN層の上に形成されてなると、かかるアンドープG
aN層は結晶性の良い層として得られるので、n電極を
形成する層となるn側コンタクト層の結晶性が良くな
り、n側コンタクト層上に形成される活性層などのその
他の窒化物半導体層の結晶性も良くなり、発光出力を向
上させるのに好ましい。また更に、本発明において、前
記アンドープGaN層が、低温成長させたGa dAl1-d
N(0<d≦1)からなるバッファ層上に形成されてい
ると、アンドープGaN層の結晶性が更に良好となり、
n側コンタクト層等の結晶性もより良好となり、発光出
力の向上において好ましく、更にまた、p側多層膜クラ
ッド層又はp側単一膜クラッド層上にMgドープp側G
aNコンタクト層を形成してなると、p型特性を得やす
くなると共に、かかるp側GaNコンタクト層がこの上
に形成されるp電極と良好なオーミック接触を有し、発
光出力を向上させるのに好ましい。また更に、本発明に
おいて、前記アンドープGaN層、n側コンタクト層、
及びn側第1多層膜層の合計の膜厚が、2〜20μm、
好ましくは3〜10μm、より好ましくは4〜9μmで
あると、静電耐圧の向上の点で好ましい。また上記範囲
の膜厚であると静電耐圧以外の他の素子特性も良好であ
る。また、上記3層の合計の膜厚は、各層の好ましい膜
厚の範囲内で、3層の合計の膜厚が上記範囲となるよう
に適宜調整される。
In the present invention, the n-side first multilayer film layer may be
A first nitride semiconductor layer containing In between the active layer,
A second nitride semiconductor having a composition different from that of the first nitride semiconductor layer;
An n-side second multilayer film layer on which a nitride semiconductor layer is laminated
Then, the luminous efficiency is further improved, and Vf is reduced.
Luminous efficiency can be improved, which is preferable. In addition,
, An n-type first multilayer film
When an n-side contact layer containing impurities is provided, light emission output is reduced.
It is preferable for improving and decreasing Vf. Moreover,
In the present invention, the n-side contact layer is undoped.
When formed on a GaN layer, such undoped G
Since the aN layer is obtained as a layer having good crystallinity, the n electrode is
The n-side contact layer to be formed has good crystallinity.
Such as an active layer formed on the n-side contact layer.
The crystallinity of the other nitride semiconductor layers also improves, improving the light emission output.
It is preferable to make it higher. Still further, in the present invention,
The undoped GaN layer is made of Ga grown at a low temperature. dAl1-d
N (0 <d ≦ 1) formed on a buffer layer
Then, the crystallinity of the undoped GaN layer is further improved,
The crystallinity of the n-side contact layer and the like also becomes better, and light emission
It is preferable in improving the force.
Mg-doped p-side G on the pad layer or p-side single film clad layer
Forming an aN contact layer makes it easier to obtain p-type characteristics
And the p-side GaN contact layer is
Has good ohmic contact with the p-electrode formed at
It is preferable for improving light output. Still further, the present invention
The undoped GaN layer, the n-side contact layer,
And the total film thickness of the n-side first multilayer film layer is 2 to 20 μm,
Preferably 3 to 10 μm, more preferably 4 to 9 μm
This is preferable from the viewpoint of improving the electrostatic withstand voltage. The above range
If the film thickness is too small, the device characteristics other than the electrostatic withstand voltage are good.
You. The total film thickness of the three layers is preferably a preferable film thickness of each layer.
Within the thickness range, the total thickness of the three layers is within the above range.
Is adjusted appropriately.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態であ
る窒化物半導体素子の構造を示す窒化物半導体素子の模
式的断面図である図1を用いて、本発明を詳細に説明す
る。図1は、基板1上に、バッファ層2、アンドープG
aN層3、n型不純物を含むn側コンタクト層4、n型
不純物を含むn側第1多層膜5、第1及び第2の窒化物
半導体層よりなるn側第2多層膜層6、多重量子井戸構
造の活性層7、第3及び第4の窒化物半導体層からなる
p側多層膜クラッド層8又はp側単一膜クラッド層8、
Mgドープp側GaNコンタクト層9が順に積層された
構造を有する。更にn側コンタクト層4上にn電極1
1、p側GaNコンタクト層9上にp電極10がそれぞ
れ形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to FIG. 1 which is a schematic sectional view of a nitride semiconductor device showing a structure of a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention. . FIG. 1 shows that a buffer layer 2 and an undoped G
aN layer 3, n-side contact layer 4 containing n-type impurity, n-side first multilayer film 5 containing n-type impurity, n-side second multilayer film layer 6 composed of first and second nitride semiconductor layers, multiple An active layer 7 having a quantum well structure, a p-side multilayer clad layer 8 made of third and fourth nitride semiconductor layers, or a p-side single film clad layer 8,
It has a structure in which Mg-doped p-side GaN contact layers 9 are sequentially stacked. Further, an n-electrode 1 is formed on the n-side contact layer 4.
1. A p-electrode 10 is formed on the p-side GaN contact layer 9.

【0008】本発明において、基板1としては、サファ
イアC面、R面又はA面を主面とするサファイア、その
他、スピネル(MgA124)のような絶縁性の基板の
他、SiC(6H、4H、3Cを含む)、Si、Zn
O、GaAs、GaN等の半導体基板を用いることがで
きる。
In the present invention, the substrate 1 may be sapphire having a sapphire C-plane, an R-plane or an A-plane as a main surface, an insulating substrate such as spinel (MgA1 2 O 4 ), or SiC (6H). , 4H, 3C), Si, Zn
A semiconductor substrate such as O, GaAs, or GaN can be used.

【0009】本発明において、バッファ層2としては、
GadAl1-dN(但しdは0<d≦1の範囲である。)
からなる窒化物半導体であり、好ましくはAlの割合が
小さい組成ほど結晶性の改善が顕著となり、より好まし
はGaNからなるバッファ層2が挙げられる。バッファ
層2の膜厚は、0.002〜0.5μm、好ましくは
0.005〜0.2μm、更に好ましくは0.01〜
0.02μmの範囲に調整する。バッファ層2の膜厚が
上記範囲であると、窒化物半導体の結晶モフォロジーが
良好となり、バッファ層2上に成長させる窒化物半導体
の結晶性が改善される。バッファ層2の成長温度は、2
00〜900℃であり、好ましくは400〜800℃の
範囲に調整する。成長温度が上記範囲であると良好な多
結晶となり、この多結晶が種結晶としてバッファ層2上
に成長させる窒化物半導体の結晶性を良好にでき好まし
い。また、このような低温で成長させるバッファ層2
は、基板の種類、成長方法等によっては省略してもよ
い。
In the present invention, as the buffer layer 2,
Ga d Al 1-d N (where d is in the range of 0 <d ≦ 1)
The composition is preferably a nitride semiconductor, and the composition having a smaller proportion of Al is more remarkably improved in crystallinity, and more preferably a buffer layer 2 made of GaN. The thickness of the buffer layer 2 is 0.002 to 0.5 μm, preferably 0.005 to 0.2 μm, more preferably 0.01 to 0.2 μm.
Adjust to a range of 0.02 μm. When the thickness of the buffer layer 2 is in the above range, the crystal morphology of the nitride semiconductor becomes good, and the crystallinity of the nitride semiconductor grown on the buffer layer 2 is improved. The growth temperature of the buffer layer 2 is 2
The temperature is adjusted to 00 to 900 ° C, preferably to 400 to 800 ° C. When the growth temperature is in the above range, a favorable polycrystal is formed, and this polycrystal is preferable because the crystallinity of the nitride semiconductor grown on the buffer layer 2 as a seed crystal can be improved. The buffer layer 2 grown at such a low temperature
May be omitted depending on the type of the substrate, the growth method, and the like.

【0010】次に、本発明において、アンドープGaN
層3は、成長する際にn型不純物を添加せずに成長して
なる層を示す。バッファ層2上にアンドープGaN層3
を成長させるとアンドープGaN層3の結晶性が良好と
なり、アンドープGaN層3上に成長させるn側コンタ
クト層4などの結晶性も良好となる。アンドープGaN
層3の膜厚としては、0.01μm以上であり、好まし
くは0.5μm以上であり、より好ましくは1μm以上
である。またアンドープGaN層3の膜厚の上限は特に
限定されないが、製造効率等を考慮して適宜調整され
る。膜厚が上記範囲であると、n側コンタクト層4以降
の層を結晶性良く成長でき好ましい。更に、アンドープ
GaN層3の膜厚が上記範囲であると、n側コンタクト
層4とn側第1多層膜層5との合計の膜厚を、前記範囲
に調整し静電耐圧を向上させる点で好ましい。
Next, in the present invention, undoped GaN
The layer 3 is a layer grown without adding an n-type impurity during growth. Undoped GaN layer 3 on buffer layer 2
Is grown, the crystallinity of the undoped GaN layer 3 is improved, and the crystallinity of the n-side contact layer 4 and the like grown on the undoped GaN layer 3 is also improved. Undoped GaN
The thickness of the layer 3 is 0.01 μm or more, preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. The upper limit of the thickness of the undoped GaN layer 3 is not particularly limited, but is appropriately adjusted in consideration of production efficiency and the like. When the film thickness is in the above range, layers subsequent to the n-side contact layer 4 can be grown with good crystallinity, which is preferable. Further, when the thickness of the undoped GaN layer 3 is within the above range, the total thickness of the n-side contact layer 4 and the n-side first multilayer film layer 5 is adjusted to the above range to improve the electrostatic breakdown voltage. Is preferred.

【0011】次に、本発明において、n型不純物を含む
n側コンタクト層4は、n型不純物を3×1018/cm
3以上、好ましくは5×1018/cm3以上の濃度で含有
する。このようにn型不純物を多くドープし、この層を
n側コンタクト層とすると、Vf及び閾値を低下させる
ことができる。不純物濃度が上記範囲を逸脱するとVf
が低下しにくくなる傾向がある。また、n側コンタクト
層4は、n型不純物濃度が小さい結晶性の良好なアンド
ープGaN層3上に形成されると、高濃度のn型不純物
を有しているにも関わらず結晶性を良好に形成すること
ができる。n側コンタクト層4のn型不純物濃度の上限
は特に限定しないが、コンタクト層として結晶性が悪く
なりすぎる限界としては5×1021/cm3以下が望ま
しい。
Next, in the present invention, the n-side contact layer 4 containing the n-type impurity has an n-type impurity of 3 × 10 18 / cm 3.
3 or more, preferably at a concentration of 5 × 10 18 / cm 3 or more. When the n-type impurity is heavily doped as described above and this layer is used as an n-side contact layer, Vf and the threshold value can be reduced. If the impurity concentration deviates from the above range, Vf
Tend to be less likely to decrease. Further, when the n-side contact layer 4 is formed on the undoped GaN layer 3 having a low n-type impurity concentration and good crystallinity, the n-side contact layer 4 has good crystallinity despite having a high concentration of n-type impurities. Can be formed. Although the upper limit of the n-type impurity concentration of the n-side contact layer 4 is not particularly limited, the limit at which the crystallinity of the contact layer becomes too poor is preferably 5 × 10 21 / cm 3 or less.

【0012】n側コンタクト層4の組成は、IneAlf
Ga1-e-fN(0≦e、0≦f、e+f≦1)で構成で
き、その組成は特に問うものではないが、好ましくはG
aN、f値0.2以下のAlfGa1-fNとすると結晶欠
陥の少ない窒化物半導体層が得られやすい。n側コンタ
クト層4の膜厚は特に問うものではないが、n電極を形
成する層であるので0.1〜20μm、好ましくは0.
5〜10μm、より好ましくは1〜5μmである。膜厚
が上記範囲であると抵抗値を低くでき、発光素子の順方
向電圧を低くでき好ましい。更に、n側コンタクト層4
の膜厚が上記範囲であると、アンドープGaN層3及び
n側第1多層膜層5との組み合わせにより、静電耐圧を
向上させる点で好ましい。また、n側コンタクト層4
は、後述のn側第1多層膜層5を厚膜に形成する場合、
省略することができる。
[0012] The composition of the n-side contact layer 4, an In e Al f
It can be composed of Ga 1-ef N (0 ≦ e, 0 ≦ f, e + f ≦ 1), and its composition is not particularly limited.
aN, less nitride semiconductor layer crystal defects and the f value of 0.2 or less of Al f Ga 1-f N can be easily obtained. The thickness of the n-side contact layer 4 is not particularly limited, but is 0.1 to 20 μm, preferably 0.1 to 20 μm because it is a layer for forming an n-electrode.
It is 5 to 10 μm, more preferably 1 to 5 μm. When the film thickness is in the above range, the resistance value can be reduced and the forward voltage of the light emitting element can be reduced, which is preferable. Further, the n-side contact layer 4
Is preferably in the range described above in that the combination with the undoped GaN layer 3 and the n-side first multilayer film layer 5 improves the electrostatic withstand voltage. Also, the n-side contact layer 4
When forming an n-side first multilayer film layer 5 described later in a thick film,
Can be omitted.

【0013】次に、本発明において、n側第1多層膜層
5は、n型不純物が互いに異なる濃度でドープされてい
るバンドギャップエネルギーが異なる又はn型不純物が
互いに異なる濃度でドープされている同一組成を有する
少なくとも2種類の窒化物半導体層が積層されてなる多
層膜からなる。n側第1多層膜5の膜厚は、2μm以下
であり、好ましくは1.5μm以下であり、より好まし
くは0.9μm以下である。また下限は特に限定されな
いが、例えば0.05μm以上である。膜厚がこの範囲
であると、発光出力を向上させるのに好ましい。更に、
n側第1多層膜層5の膜厚が上記範囲であると、アンド
ープGaN層3とn側コンタクト層4との組み合わせに
より、静電耐圧を向上させる点で好ましい。上記多層膜
層を構成する窒化物半導体層の互いの不純物濃度が異な
ることを変調ドープといい、この場合、一方の層が不純
物をドープしない状態、つまりアンドープが好ましい。
Next, in the present invention, the n-side first multilayer film layer 5 is doped with different concentrations of n-type impurities or different in band gap energy or doped with different concentrations of n-type impurities. It is composed of a multilayer film in which at least two types of nitride semiconductor layers having the same composition are laminated. The thickness of the n-side first multilayer film 5 is 2 μm or less, preferably 1.5 μm or less, and more preferably 0.9 μm or less. The lower limit is not particularly limited, but is, for example, 0.05 μm or more. When the film thickness is in this range, it is preferable to improve the light emission output. Furthermore,
It is preferable that the film thickness of the n-side first multilayer film layer 5 be in the above range, because the combination of the undoped GaN layer 3 and the n-side contact layer 4 improves the electrostatic breakdown voltage. The fact that the nitride semiconductor layers constituting the multilayer film have different impurity concentrations from each other is referred to as modulation doping. In this case, it is preferable that one of the layers has no impurity doped, that is, undoped.

【0014】まず、以下にn側第1多層膜層5が、互い
にバンドギャップエネルギーが異なる少なくとも2種類
の窒化物半導体層を積層してなる多層膜である場合につ
いて説明する。n側第1多層膜層5の多層膜層を構成す
るバンドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体層及
びバンドギャップエネルギーの小さな窒化物半導体層の
膜厚は、100オングストローム以下、さらに好ましく
は70オングストローム以下、最も好ましくは10〜4
0オングストロームの膜厚に調整する。100オングス
トロームよりも厚いと、バンドギャップエネルギーの大
きな窒化物半導体層及びバンドギャップエネルギーの小
さな窒化物半導体層が弾性歪み限界以上の膜厚となり、
膜中に微少なクラック、あるいは結晶欠陥が入りやすい
傾向にある。バンドギャップエネルギーの大きな窒化物
半導体層、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物半
導体層の膜厚の下限は特に限定せず、1原子層以上であ
ればよいが、前記のように10オングストローム以上が
最も好ましい。
First, the case where the n-side first multilayer film layer 5 is a multilayer film formed by laminating at least two types of nitride semiconductor layers having different band gap energies will be described below. The thickness of the nitride semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride semiconductor layer having a small band gap energy constituting the multilayer film layer of the n-side first multilayer film layer 5 are 100 Å or less, more preferably 70 Å or less. Most preferably 10-4
Adjust to a thickness of 0 Å. When the thickness is larger than 100 angstroms, the nitride semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride semiconductor layer having a small band gap energy have a film thickness equal to or more than the elastic strain limit,
There is a tendency for minute cracks or crystal defects to easily enter the film. The lower limit of the film thickness of the nitride semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride semiconductor layer having a small band gap energy is not particularly limited, and may be at least one atomic layer, and is most preferably at least 10 Å as described above. .

【0015】上記のようにn側第1多層膜5が、膜厚の
薄い多層膜構造であると、その多層膜層を構成する窒化
物半導体層の各膜厚を弾性臨界膜厚以下とすることがで
き、結晶欠陥の非常に少ない窒化物半導体が成長でき
る。さらに、この多層膜層で基板からアンドープGaN
層3やn側コンタクト層4を通って発生している結晶欠
陥をある程度止めることができ、多層膜層の上に成長さ
せるn側第2多層膜層6の結晶性を良くすることができ
る。さらにHEMTに類似した効果もある。
When the n-side first multilayer film 5 has a thin multilayer film structure as described above, the thickness of each nitride semiconductor layer constituting the multilayer film layer is set to be equal to or less than the elastic critical thickness. Thus, a nitride semiconductor having very few crystal defects can be grown. In addition, the undoped GaN
Crystal defects generated through the layer 3 and the n-side contact layer 4 can be stopped to some extent, and the crystallinity of the n-side second multilayer film layer 6 grown on the multilayer film layer can be improved. There is also an effect similar to HEMT.

【0016】バンドギャップエネルギーの大きな窒化物
半導体層は、少なくともAlを含む窒化物半導体、好ま
しくはAlgGa1-gN(0<g≦1)を成長させる方が
望ましい。一方、バンドギャップエネルギーの小さな窒
化物半導体はバンドギャップエネルギーの大きな窒化物
半導体よりもバンドギャップエネルギーが小さい窒化物
半導体であればどのようなものでも良いが、好ましくは
AlhGa1-hN(0≦h<1、g>h)、InjGa1-j
N(0≦j<1)のような2元混晶、3元混晶の窒化物
半導体が成長させやすく、また結晶性の良いものが得ら
れやすい。その中でも特に好ましくはバンドギャップエ
ネルギーの大きな窒化物半導体は実質的にInを含まな
いAlgGa1-gN(0<g<1)とし、バンドギャップ
エネルギーの小さな窒化物半導体は実質的にAlを含ま
ないInjGa1-jN(0≦j<1)とし、中でも結晶性
に優れた多層膜を得る目的で、Al混晶比(g値)0.
3以下のAlgGa1-gN(0<g≦0.3)と、GaN
の組み合わせが最も好ましい。
It is desirable to grow a nitride semiconductor containing at least Al, preferably Al g Ga 1 -g N (0 <g ≦ 1), for the nitride semiconductor layer having a large band gap energy. On the other hand, the nitride semiconductor having a small band gap energy may be any nitride semiconductor having a band gap energy smaller than that of a nitride semiconductor having a large band gap energy, but is preferably Al h Ga 1 -hN ( 0 ≦ h <1, g> h), In j Ga 1-j
Binary mixed crystal and ternary mixed crystal nitride semiconductors such as N (0 ≦ j <1) can be easily grown, and those having good crystallinity can be easily obtained. Among them, particularly preferably, the nitride semiconductor having a large band gap energy is Al g Ga 1 -g N (0 <g <1) containing substantially no In, and the nitride semiconductor having a small band gap energy is substantially Al. Inj Ga 1 -jN (0 ≦ j <1) containing no Al, and especially for the purpose of obtaining a multilayer film having excellent crystallinity, an Al mixed crystal ratio (g value) of 0.
3 or less of Al g Ga 1-g N (0 <g ≦ 0.3);
Is most preferred.

【0017】また、n側第1多層膜層5が、光閉じ込め
層、及びキャリア閉じ込め層としてクラッド層を形成す
る場合、活性層の井戸層よりもバンドギャップエネルギ
ーの大きい窒化物半導体を成長させる必要がある。バン
ドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体層とは、即
ちAl混晶比の高い窒化物半導体である。従来ではAl
混晶比の高い窒化物半導体を厚膜で成長させると、クラ
ックが入りやすくなるため、結晶成長が非常に難しかっ
た。しかしながら本発明のようにn側第1多層膜層5を
多層膜層にすると、多層膜層を構成する単一層をAl混
晶比の多少高い層としても、弾性臨界膜厚以下の膜厚で
成長させているのでクラックが入りにくい。そのため、
Al混晶比の高い層を結晶性良く成長できることによ
り、光閉じ込め、キャリア閉じ込め効果が高くなり、レ
ーザ素子では閾値電圧、LED素子ではVf(順方向電
圧)を低下させることができる。
When the n-side first multilayer film layer 5 forms a cladding layer as an optical confinement layer and a carrier confinement layer, it is necessary to grow a nitride semiconductor having a larger band gap energy than the well layer of the active layer. There is. The nitride semiconductor layer having a large band gap energy is a nitride semiconductor having a high Al mixed crystal ratio. Conventionally, Al
When a nitride semiconductor having a high mixed crystal ratio is grown as a thick film, cracks are easily formed, and crystal growth is very difficult. However, when the n-side first multilayer film layer 5 is a multilayer film layer as in the present invention, even if a single layer constituting the multilayer film layer is a layer having a somewhat higher Al alloy crystal ratio, the thickness is not more than the elastic critical thickness. It is hard to crack because it is grown. for that reason,
Since a layer having a high Al mixed crystal ratio can be grown with good crystallinity, the light confinement and carrier confinement effects can be enhanced, and the threshold voltage can be reduced in a laser device and Vf (forward voltage) can be reduced in an LED device.

【0018】さらに、このn側第1多層膜層5のバンド
ギャップエネルギーの大きな窒化物半導体層とバンドギ
ャップエネルギーの小さな窒化物半導体層とのn型不純
物濃度が異なることが好ましい。これはいわゆる変調ド
ープと呼ばれるもので、一方の層のn型不純物濃度を小
さく、好ましくは不純物をドープしない状態(アンドー
プ)として、もう一方を高濃度にドープすると、閾値電
圧、Vf等を低下させることができる。これは不純物濃
度の低い層を多層膜層中に存在させることにより、その
層の移動度が大きくなり、また不純物濃度が高濃度の層
も同時に存在することにより、キャリア濃度が高いまま
で多層膜層が形成できることによる。つまり、不純物濃
度が低い移動度の高い層と、不純物濃度が高いキャリア
濃度が大きい層とが同時に存在することにより、キャリ
ア濃度が大きく、移動度も大きい層がクラッド層となる
ために、閾値電圧、Vfが低下すると推察される。
Further, it is preferable that the n-type first nitride film layer 5 has a different n-type impurity concentration between the nitride semiconductor layer having a large band gap energy and the nitride semiconductor layer having a small band gap energy. This is what is called modulation doping. If the n-type impurity concentration of one layer is low, preferably in a state where the impurity is not doped (undoped), and the other is heavily doped, the threshold voltage, Vf, etc. are reduced. be able to. This is because the presence of a layer with a low impurity concentration in the multilayer film layer increases the mobility of the layer, and the presence of a layer with a high impurity concentration at the same time allows the multilayer film to remain at a high carrier concentration. This is because a layer can be formed. That is, since a layer having a low impurity concentration and a high mobility and a layer having a high impurity concentration and a high carrier concentration are present at the same time, a layer having a high carrier concentration and a high mobility becomes a cladding layer. , Vf decrease.

【0019】バンドギャップエネルギーが大きい窒化物
半導体層にn型不純物を多くドープする場合、バンドギ
ャップエネルギーの大きな窒化物半導体層への好ましい
ドープ量としては、1×1017/cm3〜1×1020/c
m3、さらに好ましくは1×10 18/cm3〜5×1019/c
m3の範囲に調整する。1×1017/cm3よりも少ない
と、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物半導体層
との差が少なくなって、キャリア濃度の大きい層が得ら
れにくい傾向にあり、また1×1020/cm3よりも多い
と、素子自体のリーク電流が多くなりやすい傾向にあ
る。一方、バンドギャップエネルギーの小さな窒化物半
導体層のn型不純物濃度はバンドギャップエネルギーの
大きな窒化物半導体層よりも少なければ良く、好ましく
は1/10以上少ない方が望ましい。最も好ましくはア
ンドープとすると最も移動度の高い層が得られるが、膜
厚が薄いため、バンドギャップエネルギーの大きな窒化
物半導体側から拡散してくるn型不純物があり、その量
は1×1019/cm3以下が望ましい。n型不純物として
はSi、Ge、Se、S、O等の周期律表第IVB族、VI
B族元素を選択し、好ましくはSi、Ge、Sをn型不
純物とする。この作用は、バンドギャップエネルギーが
大きい窒化物半導体層にn型不純物を少なくドープし
て、バンドギャップエネルギーが小さい窒化物半導体層
にn型不純物を多くドープする場合も同様である。以
上、多層膜層に不純物を好ましく変調ドープする場合に
ついて述べたが、バンドギャップエネルギーが大きい窒
化物半導体層とバンドギャップエネルギーが小さい窒化
物半導体層との不純物濃度を等しくすることもできる。
Nitride having a large band gap energy
When the semiconductor layer is heavily doped with n-type impurities,
Suitable for nitride semiconductor layer with large gap energy
The doping amount is 1 × 1017/cmThree~ 1 × 1020/ C
mThree, More preferably 1 × 10 18/cmThree~ 5 × 1019/ C
mThreeAdjust to the range. 1 × 1017/cmThreeLess than
And nitride semiconductor layer with small band gap energy
And a layer with a high carrier concentration is obtained.
1 × 1020/cmThreeMore than
The leakage current of the element itself tends to increase.
You. On the other hand, a nitride half having a small band gap energy
The n-type impurity concentration of the conductor layer is lower than the bandgap energy.
Less is required than the large nitride semiconductor layer, preferably
Is preferably 1/10 or less. Most preferably
When doped, the layer with the highest mobility is obtained.
Nitriding with large band gap energy due to thin thickness
N-type impurities diffuse from the semiconductor
Is 1 × 1019/cmThreeThe following is desirable. As an n-type impurity
Is group IVB of the periodic table such as Si, Ge, Se, S, O, VI
A group B element is selected, and preferably Si, Ge, and S are n-type
Pure. The effect is that the bandgap energy
Doping a large nitride semiconductor layer with n-type impurities
Nitride semiconductor layer with small band gap energy
The same applies to the case where a large amount of n-type impurities are doped. Less than
Above, when the impurity is preferably modulated and doped into the multilayer film layer
As mentioned above, nitrogen with large band gap energy
Nitride with small band gap energy
The impurity concentration of the target semiconductor layer can be made equal.

【0020】さらにまたn側第1多層膜層の多層膜を構
成する窒化物半導体層において、不純物が高濃度にドー
プされる層は、厚さ方向に対し、半導体層中心部近傍の
不純物濃度が大きく、両端部近傍の不純物濃度が小さい
(好ましくはアンドープ)とすることが望ましい。具体
的に説明すると、例えばn型不純物としてSiをドープ
したAlGaNと、アンドープのGaN層とで多層膜層
を形成した場合、AlGaNはSiをドープしているの
でドナーとして電子を伝導帯に出すが、電子はポテンシ
ャルの低いGaNの伝導帯に落ちる。GaN結晶中には
ドナー不純物をドープしていないので、不純物によるキ
ャリアの散乱を受けない。そのため電子は容易にGaN
結晶中を動くことができ、実質的な電子の移動度が高く
なる。これは二次元電子ガスの効果と類似しており、電
子横方向の実質的な移動度が高くなり、抵抗率が小さく
なる。さらに、バンドギャップエネルギーの大きいAl
GaNの中心領域にn型不純物を高濃度にドープすると
効果はさらに大きくなる。即ちGaN中を移動する電子
によっては、AlGaN中に含まれるn型不純物イオン
(この場合Si)の散乱を多少とも受ける。しかしAl
GaN層の厚さ方向に対して両端部をアンドープとする
とSiの散乱を受けにくくなるので、さらにアンドープ
GaN層の移動度が向上するのである。
Further, in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer film of the n-side first multilayer film layer, the layer in which the impurity is highly doped has an impurity concentration near the center of the semiconductor layer in the thickness direction. It is desirable that the concentration is large and the impurity concentration near both ends is low (preferably undoped). Specifically, for example, when a multilayer film layer is formed of AlGaN doped with Si as an n-type impurity and an undoped GaN layer, electrons are emitted to the conduction band as donors because AlGaN is doped with Si. Then, the electrons fall into the conduction band of GaN having a low potential. Since the GaN crystal is not doped with a donor impurity, carriers are not scattered by the impurity. Therefore, the electrons are easily converted to GaN
It can move through the crystal, increasing the substantial electron mobility. This is similar to the effect of a two-dimensional electron gas, in which the electron mobility in the lateral direction is substantially increased and the resistivity is reduced. Furthermore, Al with a large band gap energy
The effect is further enhanced when the central region of GaN is heavily doped with n-type impurities. That is, some of the electrons moving in GaN are scattered more or less by n-type impurity ions (in this case, Si) contained in AlGaN. But Al
If the both ends are undoped in the thickness direction of the GaN layer, it becomes difficult to receive the scattering of Si, so that the mobility of the undoped GaN layer is further improved.

【0021】次に、n側第1多層膜層5が、同一組成の
窒化物半導体層が積層されてなり、n型不純物がそれら
窒化物半導体層間で異なる濃度でドープされている場合
について説明する。まず、n側第1多層膜層5を構成す
る窒化物半導体としては、特に限定されず同一組成であ
ればよいが、好ましくはGaNが挙げられる。n側第1
多層膜層5がGaNで構成されていると、3元混晶より
2元混晶のGaNであると結晶性良く成長でき、以降に
成長させる窒化物半導体の結晶性も良好となり好まし
い。このような同一組成、例えばGaNのn側第1多層
膜層5は、n型不純物を含む第1のGaN層と第1のG
aN層のn型不純物濃度と異なる濃度の第2のGaN
層、好ましくはどちらか一方がアンドープGaN層であ
る少なくとも2種類以上の窒化物半導体からなる多層膜
構造を有していることが好ましい。このように変調ドー
プされ多層膜構造を有していると、上記n側第1多層膜
層5がバンドギャップエネルギーの異なり変調ドープさ
れた少なくとも2種類の層から構成される場合と同様の
作用が得られる。n側不純物の濃度は1×1017〜1×
1021/cm3、好ましくは1×1018〜1×1019
cm3、より好ましくは3×1018〜7×1018/cm3
である。また、この場合のn側第1多層膜層5の総膜厚
は、特に限定されないが、1000〜4000オングス
トローム、好ましくは2000〜3000オングストロ
ームである。また多層膜の各膜厚は500オングストロ
ーム以下、好ましくは200オングストローム以下、よ
り好ましくは100オングストローム以下であり、膜厚
の下限は特に限定されないが、1原子層以上であればよ
いが、10オングストローム以上が好ましい。上記のよ
うな膜厚であると、結晶性良く成長させることができ、
発光出力を向上させるのに好ましい。
Next, the case where the n-side first multilayer film layer 5 is formed by laminating nitride semiconductor layers having the same composition and n-type impurities are doped at different concentrations between the nitride semiconductor layers will be described. . First, the nitride semiconductor constituting the n-side first multilayer film layer 5 is not particularly limited and may have the same composition, but preferably GaN. n-side first
When the multilayer film layer 5 is composed of GaN, it is preferable that the GaN is a binary mixed crystal rather than a ternary mixed crystal because the GaN can grow with good crystallinity and the nitride semiconductor to be grown thereafter has good crystallinity. Such an n-side first multilayer film layer 5 of the same composition, for example, GaN is composed of a first GaN layer containing an n-type impurity and a first G layer.
Second GaN having a concentration different from the n-type impurity concentration of the aN layer
It is preferable that a layer, preferably one of them, has a multilayer film structure composed of at least two or more kinds of nitride semiconductors, each of which is an undoped GaN layer. With such a modulation-doped multilayer structure, the same effect as in the case where the n-side first multilayer film layer 5 is composed of at least two types of layers which are different in band gap energy and are modulation-doped is obtained. can get. The concentration of the n-side impurity is 1 × 10 17 to 1 ×
10 21 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3
cm 3 , more preferably 3 × 10 18 to 7 × 10 18 / cm 3
It is. In this case, the total thickness of the n-side first multilayer film layer 5 is not particularly limited, but is 1000 to 4000 angstroms, preferably 2000 to 3000 angstroms. Each film thickness of the multilayer film is 500 Å or less, preferably 200 Å or less, more preferably 100 Å or less. The lower limit of the film thickness is not particularly limited, but may be 1 atomic layer or more, but 10 Å or more. Is preferred. With the above film thickness, it is possible to grow with good crystallinity,
It is preferable for improving the light emission output.

【0022】また、以上説明した、バンドギャップエネ
ルギーの異なる又は同一組成で更に不純物濃度の異なる
2種類以上の層からなるn側第1多層膜層5は、n側コ
ンタクト層を兼ねることができる。この場合、n側第1
多層膜層5の膜厚は、0.5〜4μm、好ましくは1〜
3μm、より好ましくは2〜2.8μmである。この場
合のn側第1多層膜層5の膜厚は、上記の少なくとも2
種類以上の窒化物半導体層により調整される。この場合
のn側第1多層膜層5を構成する各膜厚は、上記範囲の
薄膜層の多層膜層としてもよく、また全体としての膜厚
がn側コンタクト層を兼ねる場合のn側第1多層膜層5
の上記膜厚の範囲であれば各膜厚が上記範囲を超える2
種類以上の窒化物半導体により調整してもよい。
Further, the n-side first multilayer film layer 5 composed of two or more layers having different band gap energies or the same composition and further different impurity concentrations as described above can also serve as the n-side contact layer. In this case, the n-side first
The thickness of the multilayer film layer 5 is 0.5 to 4 μm, preferably 1 to 4 μm.
It is 3 μm, more preferably 2 to 2.8 μm. In this case, the film thickness of the n-side first multilayer film layer 5 is at least 2
It is adjusted by the number of kinds or more of nitride semiconductor layers. In this case, each film thickness of the n-side first multilayer film layer 5 may be a multilayer film layer of the thin film layers in the above range, or the n-side first multilayer film layer 5 in the case where the overall film thickness also serves as the n-side contact layer. 1 multilayer film layer 5
If the thickness is within the above range, each film thickness exceeds the above range.
The adjustment may be made by using more than three kinds of nitride semiconductors.

【0023】次に、本発明において、n側第2多層膜層
6は、Inを含む第1の窒化物半導体層と、その第1の
窒化物半導体層と異なる組成を有する第2の窒化物半導
体層とが積層されたn側多層膜層からなり、前記第1の
窒化物半導体層、または前記第2の窒化物半導体層の内
の少なくとも一方の膜厚が100オングストローム以下
である。好ましくは第1の窒化物半導体層および第2の
窒化物半導体層の両方を100オングストローム以下、
さらに好ましくは70オングストローム以下、最も好ま
しくは50オングストローム以下にする。このように膜
厚を薄くすることにより、多層膜層が超格子構造となっ
て、多層膜層の結晶性が良くなるので、出力が向上する
傾向にある。ここで、前記n側第1多層膜層と、上記n
側第2多層膜層とを組み合わせると、発光出力が向上
し、順方向電圧(Vf)が低下し好ましい。この理由は
定かではないが、n側第2多層膜層上に成長させる活性
層の結晶性が良好となるためと考えられる。
Next, in the present invention, the n-side second multilayer film layer 6 includes a first nitride semiconductor layer containing In and a second nitride layer having a composition different from that of the first nitride semiconductor layer. A first nitride semiconductor layer or a second nitride semiconductor layer having a thickness of 100 angstroms or less; Preferably, both the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are 100 Å or less,
More preferably, it is 70 Å or less, most preferably 50 Å or less. By reducing the film thickness in this manner, the multilayer film layer has a superlattice structure, and the crystallinity of the multilayer film layer is improved, so that the output tends to be improved. Here, the n-side first multilayer film layer and the n-side first multilayer film layer
When combined with the second side multilayer film layer, the light emission output is improved and the forward voltage (Vf) is reduced, which is preferable. Although the reason for this is not clear, it is considered that the crystallinity of the active layer grown on the n-side second multilayer film layer is improved.

【0024】第1の窒化物半導体層はInkGa1-k
(0<k<1)とし、第2の窒化物半導体層はInm
1-mN(0≦m<1、m<k)、好ましくはGaNと
することが最も好ましい。
The first nitride semiconductor layer is made of In k Ga 1 -kN
(0 <k <1), and the second nitride semiconductor layer is made of In m G
a 1-m N (0 ≦ m <1, m <k), and most preferably GaN.

【0025】さらに、前記第1の窒化物半導体層または
前記第2の窒化物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚
が、近接する第1の窒化物半導体層または第2の窒化物
半導体層同士で互いに異なっても、同一でもよい。ま
た。膜厚が近接する層同士で互いに異なるとは、第1の
窒化物半導体層または第2の窒化物半導体層を複数層積
層した多層膜層を形成した場合に、第2の窒化物半導体
層(第1の窒化物半導体層)を挟んだ第1の窒化物半導
体層(第2の窒化物半導体層)の膜厚が互いに異なるこ
とを意味する。
Further, at least one of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer has a thickness close to that of the first nitride semiconductor layer or the second nitride semiconductor layer. May be different from each other or the same. Also. The difference in thickness between adjacent layers means that when a multilayer film layer in which a plurality of first nitride semiconductor layers or second nitride semiconductor layers are stacked is formed, the second nitride semiconductor layer ( This means that the thicknesses of the first nitride semiconductor layers (second nitride semiconductor layers) sandwiching the first nitride semiconductor layers) are different from each other.

【0026】さらにまた、前記第1の窒化物半導体層、
または前記第2の窒化物半導体層の内の少なくとも一方
のIII族元素の組成が、近接する第1の窒化物半導体層
または第2の窒化物半導体層の同一III族元素の組成同
士で互いに異なることが好ましい。このことは、第1の
窒化物半導体層または第2の窒化物半導体層を複数層積
層した多層膜層を形成した場合に、第2の窒化物半導体
層(第1の窒化物半導体層)を挟んだ第1の窒化物半導
体層(第2の窒化物半導体層)のIII族元素の組成比が
互いに異なることを意味する。
Further, the first nitride semiconductor layer,
Alternatively, the composition of at least one group III element in the second nitride semiconductor layer is different from each other in the composition of the same group III element in the adjacent first nitride semiconductor layer or second nitride semiconductor layer. Is preferred. This means that the second nitride semiconductor layer (first nitride semiconductor layer) is formed when a multilayer film layer in which a plurality of first nitride semiconductor layers or second nitride semiconductor layers are stacked is formed. This means that the interposed first nitride semiconductor layer (second nitride semiconductor layer) has a different group III element composition ratio.

【0027】n側第2多層膜層6は、活性層と離間して
形成されていても良いが、最も好ましくは活性層に接し
て形成されているようにする。活性層に接して形成する
方がより出力が向上しやすい傾向にある。
The n-side second multilayer film layer 6 may be formed separately from the active layer, but is most preferably formed in contact with the active layer. When formed in contact with the active layer, the output tends to be more easily improved.

【0028】また、n側第2多層膜層6の第1の窒化物
半導体層および第2の窒化物半導体層がアンドープであ
ることが好ましい。アンドープとは意図的に不純物をド
ープしない状態を指し、例えば隣接する窒化物半導体層
から拡散により混入される不純物も本発明ではアンドー
プという。なお拡散により混入される不純物は層内にお
いて不純物濃度に勾配がついていることが多い。
Preferably, the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer of the n-side second multilayer film layer 6 are undoped. Undoped refers to a state in which impurities are not intentionally doped. For example, in the present invention, impurities mixed by diffusion from an adjacent nitride semiconductor layer are also referred to as undoped. Note that impurities mixed by diffusion often have a gradient in impurity concentration in the layer.

【0029】第1の窒化物半導体層または第2の窒化物
半導体層のいずれか一方に、n型不純物がドープされて
いてもよい。これは変調ドープと呼ばれるもので、変調
ドープすることにより、出力が向上しやすい傾向にあ
る。なおn型不純物としては、Si、Ge、Sn、S等
のIV族、VI族元素を好ましく選択し、さらに好ましくは
Si、Snを用いる。
One of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer may be doped with an n-type impurity. This is called modulation doping, and the modulation doping tends to improve the output. As the n-type impurity, a group IV or group VI element such as Si, Ge, Sn, or S is preferably selected, and more preferably, Si or Sn is used.

【0030】また、第1の窒化物半導体層および第2の
窒化物半導体層の両方にn型不純物がドープされていて
もよい。n型不純物をドープする場合、不純物濃度は5
×1021/cm3以下、好ましくは1×1020/cm3以下に
調整する。5×1021/cm3よりも多いと窒化物半導体
層の結晶性が悪くなって、逆に出力が低下する傾向にあ
る。これは変調ドープの場合も同様である。
Further, both the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer may be doped with an n-type impurity. When doping with an n-type impurity, the impurity concentration is 5
It is adjusted to not more than × 10 21 / cm 3 , preferably not more than 1 × 10 20 / cm 3 . If it is more than 5 × 10 21 / cm 3, the crystallinity of the nitride semiconductor layer deteriorates, and the output tends to decrease. This is the same in the case of modulation doping.

【0031】図1に示すように、活性層7を挟んで下部
にあるn側窒化物半導体層に、Inを含む第1の窒化物
半導体層と、その第1の窒化物半導体層と異なる組成を
有する第2の窒化物半導体層とが積層されたn側第2多
層膜層6を有している。n側第2多層膜層6において、
第1の窒化物半導体層、第2の窒化物半導体層はそれぞ
れ少なくとも一層以上形成し、合計で2層以上、好まし
くは3層以上、さらに好ましくはそれぞれ少なくとも2
層以上積層し合計で4層以上積層することが望ましい。
n側第2多層膜層6が活性層に接して形成されている場
合、活性層の最初の層(井戸層、若しくは障壁層)と接
する多層膜層は第1の窒化物半導体層でも、第2の窒化
物半導体層いずれでも良く、n側第2多層膜層6の積層
順序は特に問うものではない。なお、図1ではn側第2
多層膜層6が、活性層7に接して形成されているが、こ
のn側第2多層膜層6と活性層との間に、他のn型窒化
物半導体よりなる層を有していても良い。このn側第2
多層膜層を構成する第1の窒化物半導体層または第2の
窒化物半導体層の少なくとも一方の膜厚を100オング
ストローム以下、好ましくは70オングストローム以
下、より好ましくは50オングストローム以下とするこ
とにより、薄膜層が弾性臨界膜厚以下となって結晶が良
くなり、その上に積層する第1、若しくは第2の窒化物
半導体層の結晶性が良くなり、多層膜層全体の結晶性が
良くなるため、素子の出力が向上する。
As shown in FIG. 1, a first nitride semiconductor layer containing In and a composition different from that of the first nitride semiconductor layer are formed in an n-side nitride semiconductor layer below the active layer 7. And an n-side second multilayer film layer 6 in which a second nitride semiconductor layer having the following structure is laminated. In the n-side second multilayer film layer 6,
At least one first nitride semiconductor layer and at least one second nitride semiconductor layer are formed, and a total of two or more layers, preferably three or more layers, and more preferably at least two layers are formed.
It is desirable to laminate at least four layers and to laminate at least four layers in total.
When the n-side second multilayer film layer 6 is formed in contact with the active layer, the multilayer film layer in contact with the first layer (the well layer or the barrier layer) of the active layer may be the first nitride semiconductor layer or the first nitride semiconductor layer. The order of laminating the n-side second multilayer film layer 6 is not particularly limited. In FIG. 1, the n-side second
The multilayer film layer 6 is formed in contact with the active layer 7, but has a layer made of another n-type nitride semiconductor between the n-side second multilayer film layer 6 and the active layer. Is also good. This n-side second
By setting the thickness of at least one of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer constituting the multilayer film layer to 100 Å or less, preferably 70 Å or less, more preferably 50 Å or less, The crystal becomes better when the layer has an elastic critical thickness or less, and the crystallinity of the first or second nitride semiconductor layer laminated thereon is improved, and the crystallinity of the entire multilayer film is improved. The output of the device is improved.

【0032】第1の窒化物半導体層はInを含む窒化物
半導体、好ましくは3元混晶のIn kGa1-kN(0<k
<1)とし、さらに好ましくはk値が0.5以下のIn
kGa1-kN、最も好ましくはk値が0.2以下のInk
Ga1-kNとする。一方、第2の窒化物半導体層は第1
の窒化物半導体層と組成が異なる窒化物半導体であれば
良く、特に限定しないが、結晶性の良い第2の窒化物半
導体を成長させるためには、第1の窒化物半導体よりも
バンドギャップエネルギーが大きい2元混晶あるいは3
元混晶の窒化物半導体を成長させ、その中でもGaNと
すると、全体に結晶性の良い多層膜層が成長できる。従
って最も好ましい組み合わせとしては、第1の窒化物半
導体層がk値が0.5以下のInkGa1-kNであり、第
2の窒化物半導体層がGaNとの組み合わせである。
The first nitride semiconductor layer is a nitride containing In
Semiconductor, preferably ternary mixed crystal In kGa1-kN (0 <k
<1), and more preferably In with a k value of 0.5 or less.
kGa1-kN, most preferably In with a k value of 0.2 or less.k
Ga1-kN. On the other hand, the second nitride semiconductor layer
If the nitride semiconductor has a composition different from that of the nitride semiconductor layer
Good, although not particularly limited, the second nitride semiconductor having good crystallinity
In order to grow the conductor, the first nitride semiconductor
Binary mixed crystal with large band gap energy or 3
Gallium nitride nitride semiconductors are grown.
Then, a multilayer film layer with good crystallinity can be grown as a whole. Obedience
The most preferable combination is the first nitride half.
The conductor layer has an k value of 0.5 or less.kGa1-kN
The second nitride semiconductor layer is a combination with GaN.

【0033】第1および第2の窒化物半導体層の膜厚を
100オングストローム以下、好ましくは70オングス
トローム以下、より好ましくは50オングストローム以
下にする。単一窒化物半導体層の膜厚を100オングス
トローム以下とすることにより、窒化物半導体単一層の
弾性臨界膜厚以下となり、厚膜で成長させる場合に比較
して結晶性の良い窒化物半導体が成長できる。また、両
方を70オングストローム以下にすることによって、n
側第2多層膜層6が超格子(多層膜)構造となり、この
結晶性の良い多層膜構造の上に活性層を成長させると、
n側第2多層膜層6がバッファ層のような作用をして、
活性層が結晶性よく成長できる。
The thickness of the first and second nitride semiconductor layers is 100 Å or less, preferably 70 Å or less, more preferably 50 Å or less. By setting the thickness of the single nitride semiconductor layer to 100 angstrom or less, the thickness becomes less than the elastic critical thickness of the nitride semiconductor single layer, and a nitride semiconductor having good crystallinity as compared with the case of growing a thick film is grown. it can. In addition, by making both of them 70 angstrom or less, n
When the side second multilayer film layer 6 has a superlattice (multilayer film) structure, and an active layer is grown on this multilayer film structure having good crystallinity,
The n-side second multilayer film layer 6 acts like a buffer layer,
The active layer can be grown with good crystallinity.

【0034】さらにまた、第1、または前記第2の窒化
物半導体層の内の少なくとも一方の膜厚を、近接する第
1、または第2の窒化物半導体層同士で互いに異なるよ
うにすることも好ましい。例えば第1の窒化物半導体層
をInGaNとし、第2の窒化物半導体層をGaNとし
た場合、GaN層とGaN層との間のInGaN層の膜
厚を、活性層に接近するに従って次第に厚くしたり、ま
た薄くしたりすることにより、多層膜層内部において屈
折率が変化するため、実質的に屈折率が次第に変化する
層を形成することができる。即ち、実質的に組成傾斜し
た窒化物半導体層を形成するのと同じ効果が得られる。
このため例えばレーザ素子のような光導波路を必要とす
る素子においては、この多層膜層で導波路を形成して、
レーザ光のモードを調整できる。
Further, the thickness of at least one of the first and second nitride semiconductor layers may be different from each other between the adjacent first and second nitride semiconductor layers. preferable. For example, when the first nitride semiconductor layer is made of InGaN and the second nitride semiconductor layer is made of GaN, the thickness of the InGaN layer between the GaN layers is gradually increased as approaching the active layer. Since the refractive index changes within the multilayer film layer by reducing or reducing the thickness, a layer in which the refractive index gradually changes can be formed. That is, the same effect as that of forming a nitride semiconductor layer having a substantially composition gradient can be obtained.
Therefore, for example, in an element requiring an optical waveguide such as a laser element, a waveguide is formed with this multilayer film layer,
The mode of the laser beam can be adjusted.

【0035】また、第1、または前記第2の窒化物半導
体層の内の少なくとも一方のIII族元素の組成を、近接
する第1または第2の窒化物半導体層の同一III族元素
の組成同士で互いに異なる、又は同一でもよい。例え
ば、同一III族元素の組成同士で互いに異ならせると、
第1の窒化物半導体層をInGaNとし、第2の窒化物
半導体層をGaNとした場合、GaN層とGaN層との
間のInGaN層のIn組成を活性層に接近するに従っ
て次第に多くしたり、また少なくしたりすることによ
り、前述の態様と同じく、多層膜層内部において屈折率
を変化させて、実質的に組成傾斜した窒化物半導体層を
形成することができる。なおIn組成が減少するに従
い、屈折率は小さくなる傾向にある。
Further, the composition of at least one group III element of the first or second nitride semiconductor layer may be changed to the composition of the same group III element of the adjacent first or second nitride semiconductor layer. May be different from each other or the same. For example, if the compositions of the same group III elements are different from each other,
When the first nitride semiconductor layer is made of InGaN and the second nitride semiconductor layer is made of GaN, the In composition of the InGaN layer between the GaN layers is gradually increased as approaching the active layer, Also, by reducing the thickness, the nitride semiconductor layer having a substantially composition gradient can be formed by changing the refractive index inside the multilayer film layer as in the above-described embodiment. The refractive index tends to decrease as the In composition decreases.

【0036】第1および第2の窒化物半導体層は両方と
もアンドープでも良いし、両方にn型不純物がドープさ
れていても良いし、またいずれか一方に不純物がドープ
されていてもよい。結晶性を良くするためには、アンド
ープが最も好ましく、次に変調ドープ、その次に両方ド
ープの順である。なお両方にn型不純物をドープする場
合、第1の窒化物半導体層のn型不純物濃度と、第2の
窒化物半導体層のn型不純物濃度は異なっていても良
い。
The first and second nitride semiconductor layers may both be undoped, both may be doped with an n-type impurity, or one of them may be doped with an impurity. In order to improve the crystallinity, undoping is most preferable, followed by modulation doping and then both doping. When both are doped with an n-type impurity, the n-type impurity concentration of the first nitride semiconductor layer and the n-type impurity concentration of the second nitride semiconductor layer may be different.

【0037】本発明において、多重量子井戸構造の活性
層7は、In及びGaを含有する窒化物半導体、好まし
くは、InaGa1-aN(0≦a<1)で形成され、n
型、p型いずれでもよいが、アンドープ(不純物無添
加)とすることにより強いバンド間発光が得られ発光波
長の半値幅が狭くなり好ましい。活性層7にn型不純物
及び/又はp型不純物をドープしてもよい。活性層7に
n型不純物をドープするとアンドープのものに比べてバ
ンド間発光強度をさらに強くすることができる。活性層
7にp型不純物をドープするとバンド間発光のピーク波
長よりも約0.5eV低いエネルギー側にピーク波長を
シフトさせることができるが、半値幅は広くなる。活性
層にp型不純物とn型不純物との双方をドープすると、
前述したp型不純物のみドープした活性層の発光強度を
さらに大きくすることができる。特にp型ドーパントを
ドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はS
i等のn型ドーパントをもドープして全体をn型とする
ことが好ましい。結晶性のよい活性層を成長させるに
は、ノンドープが最も好ましい。
In the present invention, the active layer 7 having a multiple quantum well structure is formed of a nitride semiconductor containing In and Ga, preferably, In a Ga 1 -aN (0 ≦ a <1), and n
It may be of either p-type or p-type, but undoped (doped with no impurities) is preferred because strong interband emission is obtained and the half-width of the emission wavelength is reduced. The active layer 7 may be doped with an n-type impurity and / or a p-type impurity. When the active layer 7 is doped with an n-type impurity, the inter-band emission intensity can be further increased as compared with the undoped one. When the active layer 7 is doped with a p-type impurity, the peak wavelength can be shifted to an energy side lower than the peak wavelength of the inter-band emission by about 0.5 eV, but the half width is widened. When the active layer is doped with both a p-type impurity and an n-type impurity,
The light emission intensity of the active layer doped with only the p-type impurity can be further increased. In particular, when forming an active layer doped with a p-type dopant, the conductivity type of the active layer is S
It is preferable that an n-type dopant such as i is also doped to make the whole n-type. In order to grow an active layer having good crystallinity, non-doping is most preferable.

【0038】活性層7の障壁層と井戸層との積層順は、
特に問わず、井戸層から積層して井戸層で終わる、井戸
層から積層して障壁層で終わる、障壁層から積層して障
壁層で終わる、また障壁層から積層して井戸層で終わっ
ても良い。井戸層の膜厚としては100オングストロー
ム以下、好ましくは70オングストローム以下、さらに
好ましくは50オングストローム以下に調整する。井戸
層の膜厚の上限は、特に限定されないが、1原子層以
上、好ましくは10オングストローム以上である。井戸
層が100オングストロームよりも厚いと、出力が向上
しにくい傾向にある。一方、障壁層の厚さは2000オ
ングストローム以下、好ましくは500オングストロー
ム以下、より好ましくは300オングストローム以下に
調整する。障壁層の膜厚の上限は特に限定されないが、
1原子層以上、好ましくは10オングストローム以上で
ある。障壁層が上記範囲であると出力が向上し易く好ま
しい。また、活性層7全体の膜厚はとくに限定されず、
LED素子などの希望の波長等を考慮して、障壁層及び
井戸層の各積層数や積層順を調整し活性層7の総膜厚を
調整する。
The stacking order of the barrier layer and the well layer of the active layer 7 is as follows.
It does not matter even if the layers are stacked from the well layer and ends with the well layer, the layers from the well layer are ended with the barrier layer, the layers from the barrier layer are ended with the barrier layer, or the layers from the barrier layer are ended with the well layer. good. The thickness of the well layer is adjusted to 100 angstroms or less, preferably 70 angstroms or less, and more preferably 50 angstroms or less. Although the upper limit of the thickness of the well layer is not particularly limited, it is at least one atomic layer, preferably at least 10 Å. If the well layer is thicker than 100 angstroms, the output tends to be hardly improved. On the other hand, the thickness of the barrier layer is adjusted to 2000 angstroms or less, preferably 500 angstroms or less, and more preferably 300 angstroms or less. Although the upper limit of the thickness of the barrier layer is not particularly limited,
It is at least one atomic layer, preferably at least 10 angstroms. When the barrier layer is within the above range, the output can be easily improved, which is preferable. Further, the thickness of the entire active layer 7 is not particularly limited.
The total number of layers of the active layer 7 is adjusted by adjusting the number of layers and the order of the layers of the barrier layer and the well layer in consideration of a desired wavelength of the LED element and the like.

【0039】本発明において、p側クラッド層8は、バ
ンドギャップエネルギーの大きな第3の窒化物半導体層
と、第3の窒化物半導体層よりもバンドギャップエネル
ギーの小さな第4の窒化物半導体層とが積層されて、互
いのp型不純物濃度が異なる、又は同一の多層膜層、ま
たはp型不純物を含有するAlbGa1-bN(0≦b≦
1)からなる単一層である。まず、p側クラッド層8が
多層膜構造(超格子構造)を有するp側多層膜クラッド
層の場合について以下に説明する。p側多層膜クラッド
層17の多層膜層を構成する第3、第4の窒化物半導体
層の膜厚は、100オングストローム以下、さらに好ま
しくは70オングストローム以下、最も好ましくは10
〜40オングストロームの膜厚に調整され、第3窒化物
半導体層と第4の窒化物半導体層との膜厚は、同一でも
異なっていてもよい。多層膜構造の各膜厚が上記範囲で
あると、窒化物半導体の弾性臨界膜厚以下となり、厚膜
で成長させる場合に比較して結晶性の良い窒化物半導体
が成長でき、また窒化物半導体層の結晶性が良くなるの
で、p型不純物を添加した場合にキャリア濃度が大きく
抵抗率の小さいp層が得られ、素子のVf、しきい値が
低下し易い傾向にある。このような膜厚の2種類の層を
1ペアとして複数回積層して多層膜層を形成する。そし
て、p側多層膜クラッド層8の総膜厚の調整は、この第
3及び第4の窒化物半導体層の各膜厚を調整し積層回数
を調整することにより行う。p側多層膜クラッド層8の
総膜厚は、特に限定されないが、2000オングストロ
ーム以下、好ましくは1000オングストローム以下、
より好ましくは500オングストローム以下であり、総
膜厚がこの範囲であると発光出力が高く、順方向電圧
(Vf)が低下し好ましい。第3の窒化物半導体層は少
なくともAlを含む窒化物半導体、好ましくはAl n
1-nN(0<n≦1)を成長させることが望ましく、
第4の窒化物半導体は好ましくはAlpGa1-pN(0≦
p<1、n>p)、InrGa1-rN(0≦r≦1)のよ
うな2元混晶、3元混晶の窒化物半導体を成長させるこ
とが望ましい。p側クラッド層8を超格子構造とする
と、結晶性が良くなり、抵抗率が低下しVfが低下する
傾向がある。
In the present invention, the p-side cladding layer 8
Third Nitride Semiconductor Layer with Large Band Gap Energy
And a bandgap energy more than that of the third nitride semiconductor layer.
And a fourth nitride semiconductor layer having low energy.
Different p-type impurity concentrations or the same
Or Al containing p-type impuritiesbGa1-bN (0 ≦ b ≦
It is a single layer consisting of 1). First, the p-side cladding layer 8
P-side multilayer cladding with multilayer structure (superlattice structure)
The case of a layer will be described below. p-side multilayer cladding
Third and fourth nitride semiconductors constituting the multilayer film of layer 17
The layer thickness should be less than 100 Å, more preferably
Or less than 70 Å, most preferably 10 Å
Adjusted to a film thickness of ~ 40 Å, the third nitride
Even if the semiconductor layer and the fourth nitride semiconductor layer have the same thickness,
It may be different. Each film thickness of the multilayer structure is within the above range
In some cases, the thickness becomes less than the elastic critical thickness of the nitride semiconductor.
Nitride semiconductor with better crystallinity than when grown by
Can be grown and the crystallinity of the nitride semiconductor layer improves.
Therefore, when a p-type impurity is added, the carrier concentration increases.
A p layer having a small resistivity can be obtained, and the Vf and threshold value of the element can be reduced.
It tends to decrease. Two layers of such thickness
Multiple layers are stacked as a pair to form a multilayer film layer. Soshi
Therefore, the adjustment of the total film thickness of the p-side multilayer clad layer 8 is performed by
The thickness of each of the third and fourth nitride semiconductor layers was adjusted and the number of laminations was adjusted.
This is done by adjusting. of the p-side multilayer clad layer 8
Although the total thickness is not particularly limited, it is 2,000 angstroms.
Or less, preferably less than 1000 Angstroms,
More preferably, it is 500 angstrom or less.
When the film thickness is within this range, the light emission output is high and the forward voltage
(Vf) is preferred. The third nitride semiconductor layer is less
Nitride semiconductor containing at least Al, preferably Al nG
a1-nIt is desirable to grow N (0 <n ≦ 1),
The fourth nitride semiconductor is preferably AlpGa1-pN (0 ≦
p <1, n> p), InrGa1-rN (0 ≦ r ≦ 1)
For growing a binary mixed crystal or ternary mixed crystal nitride semiconductor
Is desirable. The p-side cladding layer 8 has a superlattice structure
, Crystallinity is improved, resistivity is reduced, and Vf is reduced.
Tend.

【0040】p側多層膜クラッド層8のp型不純物濃度
において、第3の窒化物半導体層と第4の窒化物半導体
層とのp型不純物濃度が異なる場合について以下に示
す。p側多層膜クラッド層8の第3の窒化物半導体層と
第4の窒化物半導体層とのp型不純物濃度は異なり、一
方の層の不純物濃度を大きく、もう一方の層の不純物濃
度を小さくする。n側クラッド層12と同様に、バンド
ギャップエネルギーの大きな第3の窒化物半導体層の方
のp型不純物濃度を大きくして、バンドギャップエネル
ギーの小さな第4の窒化物半導体層のp型不純物濃度を
小さく、好ましくはアンドープとすると、閾値電圧、V
f等を低下させることができる。またその逆でも良い。
つまりバンドギャップエネルギーの大きな第3の窒化物
半導体層のp型不純物濃度を小さくして、バンドギャッ
プエネルギーの小さな第4の窒化物半導体層のp型不純
物濃度を大きくしても良い。
The case where the p-type impurity concentration of the third nitride semiconductor layer is different from that of the fourth nitride semiconductor layer in the p-type impurity concentration of the p-side multilayer clad layer 8 will be described below. The p-type impurity concentration of the third nitride semiconductor layer and the fourth nitride semiconductor layer of the p-side multilayer clad layer 8 are different, and the impurity concentration of one layer is high and the impurity concentration of the other layer is low. I do. Similarly to the n-side cladding layer 12, the p-type impurity concentration of the third nitride semiconductor layer having a larger bandgap energy is increased, and the p-type impurity concentration of the fourth nitride semiconductor layer having a smaller bandgap energy is increased. Is small, preferably undoped, the threshold voltage, V
f etc. can be reduced. The reverse is also possible.
That is, the p-type impurity concentration of the third nitride semiconductor layer having a large band gap energy may be reduced and the p-type impurity concentration of the fourth nitride semiconductor layer having a small band gap energy may be increased.

【0041】第3の窒化物半導体層への好ましいドープ
量としては1×1018/cm3〜1×1021/cm3、さらに
好ましくは1×1019/cm3〜5×1020/cm3の範囲に
調整する。1×1018/cm3よりも少ないと、同様に第
4の窒化物半導体層との差が少なくなって、同様にキャ
リア濃度の大きい層が得られにくい傾向にあり、また1
×1021/cm3よりも多いと、結晶性が悪くなる傾向に
ある。一方、第4の窒化物半導体層のp型不純物濃度は
第3の窒化物半導体層よりも少なければ良く、好ましく
は1/10以上少ない方が望ましい。最も好ましくはア
ンドープとすると最も移動度の高い層が得られるが、膜
厚が薄いため、第3の窒化物半導体側から拡散してくる
p型不純物があり、その量は1×1020/cm3以下が望
ましい。また、バンドギャップエネルギーが大きい第3
の窒化物半導体層にp型不純物を少なくドープして、バ
ンドギャップエネルギーが小さい第4の窒化物半導体層
にp型不純物を多くドープする場合も同様である。p型
不純物としてはMg、Zn、Ca、Be等の周期律表第
IIA族、IIB族元素を選択し、好ましくはMg、Ca等
をp型不純物とする。
The preferable doping amount of the third nitride semiconductor layer is 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1 × 10 19 / cm 3 to 5 × 10 20 / cm 3. Adjust to the range of 3 . If it is less than 1 × 10 18 / cm 3 , the difference from the fourth nitride semiconductor layer is similarly reduced, and similarly, a layer having a high carrier concentration tends to be hardly obtained.
If it is more than × 10 21 / cm 3 , the crystallinity tends to deteriorate. On the other hand, the p-type impurity concentration of the fourth nitride semiconductor layer may be lower than that of the third nitride semiconductor layer, preferably 1/10 or more. Most preferably, an undoped layer is obtained, which has the highest mobility. However, since the layer is thin, there is a p-type impurity diffused from the third nitride semiconductor side, and its amount is 1 × 10 20 / cm 3. 3 or less is desirable. In addition, the third having a large band gap energy
The same applies to the case where the nitride semiconductor layer is doped with a small amount of p-type impurities and the fourth nitride semiconductor layer having a small band gap energy is doped with a large amount of p-type impurities. Examples of p-type impurities include Mg, Zn, Ca, Be, etc.
A group IIA or IIB element is selected, and preferably, Mg, Ca or the like is used as the p-type impurity.

【0042】さらにまた多層膜を構成する窒化物半導体
層において、不純物が高濃度にドープされる層は、厚さ
方向に対し、半導体層中心部近傍の不純物濃度が大き
く、両端部近傍の不純物濃度が小さい(好ましくはアン
ドープ)とすることが、抵抗率を低下させるのに望まし
い。
Further, in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer film, the layer in which impurities are doped at a high concentration has a higher impurity concentration near the center of the semiconductor layer and a higher impurity concentration near both ends in the thickness direction. Is small (preferably undoped) to reduce the resistivity.

【0043】またp側多層膜クラッド層8の第3の窒化
物半導体層と第4の窒化物半導体層のp型不純物濃度が
同一の場合は、上記第3と第4の窒化物半導体層のp型
不純物濃度が異なる場合の第3の窒化物半導体層のp型
不純物濃度の範囲内で不純物濃度が調整される。このよ
うにp型不純物濃度が同一であると、上記不純物濃度が
異なる場合に比べて、やや結晶性の劣る傾向があるが、
キャリア濃度の高いp型クラッド層8を形成し易くな
り、出力向上の点で好ましい。
When the third and fourth nitride semiconductor layers of the p-side multilayer cladding layer 8 have the same p-type impurity concentration, the third and fourth nitride semiconductor layers have the same p-type impurity concentration. The impurity concentration is adjusted within the range of the p-type impurity concentration of the third nitride semiconductor layer when the p-type impurity concentration is different. Thus, when the p-type impurity concentration is the same, the crystallinity tends to be slightly inferior to the case where the impurity concentration is different,
The p-type clad layer 8 having a high carrier concentration can be easily formed, which is preferable from the viewpoint of improving output.

【0044】次に、p側クラッド層8が、p型不純物を
含みAlbGa1-bN(0≦b≦1)よりなる単一層から
なる場合、p側単一膜クラッド層8の膜厚は、2000
オングストローム以下、好ましくは1000オングスト
ローム以下であり、より好ましくは500〜100オン
グストローム以下である。膜厚が上記範囲であると、発
光出力が向上し、Vfが低下し好ましい。p側単一膜ク
ラッド層8の組成は、AlbGa1-bN(0≦b≦1)で
ある。また、単一膜層のクラッド層は、前記多層膜構造
のp側クラッド層に比べ、結晶性はやや劣るものの、前
記第1の多層膜層4との組み合わせにより、結晶性良く
成長させることができ、しきい値やVfの低下が可能と
なる。更に、このように単一膜としてもその他の層構成
と組み合わせることにより素子の性能の低下を少なく
し、しかも単一膜であるので、製造工程の簡易化が可能
となり、量産する場合に好ましい。p側単一膜クラッド
層8のp型不純物の濃度は1×1018〜1×1021/cm
3、好ましくは5×1018〜5×1020/cm3、より好ま
しくは5×1019〜1×1020/cm3である。不純物濃
度が上記範囲であると、良好なp型膜ができ好ましい。
Next, in the case where the p-side cladding layer 8 is a single layer containing p-type impurities and made of Al b Ga 1 -bN (0 ≦ b ≦ 1), The thickness is 2000
Angstrom or less, preferably 1000 angstrom or less, and more preferably 500 to 100 angstrom or less. When the film thickness is in the above range, the light emission output is improved, and Vf is preferably reduced. The composition of the p-side single film cladding layer 8 is Al b Ga 1 -bN (0 ≦ b ≦ 1). In addition, although the single-layer clad layer has slightly lower crystallinity than the p-side clad layer of the multilayer structure, it can be grown with good crystallinity in combination with the first multilayer layer 4. As a result, the threshold value and Vf can be reduced. Further, even when a single film is used in this manner, a decrease in element performance is reduced by combining with another layer configuration, and since the single film is used, the manufacturing process can be simplified, which is preferable in mass production. The concentration of the p-type impurity in the p-side single film cladding layer 8 is 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm.
3 , preferably 5 × 10 18 to 5 × 10 20 / cm 3 , more preferably 5 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 . When the impurity concentration is within the above range, a favorable p-type film can be formed, which is preferable.

【0045】次に、本発明において、Mgドープp側G
aNコンタクト層9は、その組成をIn、Alを含まな
い二元混晶の窒化物半導体とする。仮にIn、Alを含
有していると、p電極10とオーミック接触が得られな
くなり、発光効率が低下する。p側コンタクト層9の膜
厚は 0.001〜0.5μm、 好ましくは0.01
〜0.3μm、より好ましくは0.05〜0.2μmで
ある。膜厚が0.001μmよりも薄いとp型GaAl
Nクラッド層と電気的に短絡しやすくなり、コンタクト
層として作用しにくい。また、三元混晶のGaAlNク
ラッド層の上に、組成の異なる二元混晶のGaNコンタ
クト層を積層するため、逆にその膜厚を0.5μmより
も厚くすると、結晶間のミスフィットによる格子欠陥が
p側GaNコンタクト層9中に発生しやすく、結晶性が
低下する傾向にある。なお、コンタクト層の膜厚は薄い
ほどVfを低下させ発光効率を向上させることができ
る。また、このp型GaNコンタクト層9のp型不純物
はMgであるとp型特性が得られ易く、またオーミック
接触が得られ易くなる。Mgの濃度は、1×1018〜1
×1021/cm3、好ましくは5×1019〜3×1020
cm3、より好ましくは1×1020/cm3程度である。Mg
濃度がこの範囲であると良好なp型膜が得られ易く、V
fが低下し好ましい。
Next, in the present invention, the Mg-doped p-side G
The aN contact layer 9 has a composition of a binary mixed crystal nitride semiconductor not containing In and Al. If In and Al are contained, ohmic contact with the p-electrode 10 cannot be obtained, and the luminous efficiency decreases. The thickness of the p-side contact layer 9 is 0.001 to 0.5 μm, preferably 0.01
To 0.3 μm, more preferably 0.05 to 0.2 μm. If the film thickness is less than 0.001 μm, p-type GaAl
An electrical short-circuit easily occurs with the N-clad layer, and it is difficult to function as a contact layer. In addition, since a binary mixed crystal GaN contact layer having a different composition is laminated on the ternary mixed crystal GaAlN cladding layer, if the thickness of the GaN contact layer is made larger than 0.5 μm, a misfit between the crystals may occur. Lattice defects tend to occur in the p-side GaN contact layer 9 and the crystallinity tends to decrease. Note that the smaller the thickness of the contact layer, the lower the Vf and the higher the light emission efficiency. When the p-type impurity of the p-type GaN contact layer 9 is Mg, p-type characteristics are easily obtained, and ohmic contact is easily obtained. The concentration of Mg is 1 × 10 18 to 1
× 10 21 / cm 3, preferably 5 × 10 1 9~3 × 10 20 /
cm 3 , more preferably about 1 × 10 20 / cm 3 . Mg
When the concentration is within this range, a good p-type film is easily obtained.
f decreases, which is preferable.

【0046】また、n電極11はn側コンタクト層4上
に、p電極はMgドープp側GaNコンタクト層9上に
それぞれ形成されている。n電極及びp電極の材料とし
ては特に限定されず、例えばn電極としてはW/Al、
p電極としてはNi/Auなどを用いることができる。
The n-electrode 11 is formed on the n-side contact layer 4, and the p-electrode is formed on the Mg-doped p-side GaN contact layer 9. The material of the n-electrode and the p-electrode is not particularly limited. For example, the n-electrode may be W / Al,
Ni / Au or the like can be used as the p-electrode.

【0047】[0047]

【実施例】以下に本発明の一実施の形態である実施例を
示すが、本発明はこれに限定されない。 [実施例1]図1を元に実施例1について説明する。サ
ファイア(C面)よりなる基板1をMOVPEの反応容
器内にセットし、水素を流しながら、基板の温度を10
50℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。
EXAMPLES Examples which are embodiments of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these. Embodiment 1 Embodiment 1 will be described with reference to FIG. The substrate 1 made of sapphire (C surface) was set in a MOVPE reaction vessel, and the temperature of the substrate was set to 10 while flowing hydrogen.
The temperature is raised to 50 ° C., and the substrate is cleaned.

【0048】(バッファ層2)続いて、温度を510℃
まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニア
とTMG(トリメチルガリウム)とを用い、基板1上に
GaNよりなるバッファ層2を約150オングストロー
ムの膜厚で成長させる。
(Buffer Layer 2) Subsequently, the temperature is set to 510 ° C.
The buffer layer 2 made of GaN is grown on the substrate 1 to a thickness of about 150 angstroms using hydrogen as the carrier gas and ammonia and TMG (trimethylgallium) as the source gas.

【0049】(アンドープGaN層3)バッファ層2成
長後、TMGのみ止めて、温度を1050℃まで上昇さ
せる。1050℃になったら、同じく原料ガスにTM
G、アンモニアガスを用い、アンドープGaN層3を
1.5μmの膜厚で成長させる。
(Undoped GaN layer 3) After growing the buffer layer 2, only TMG is stopped, and the temperature is raised to 1050 ° C. When the temperature reaches 1050 ° C, TM
G, an undoped GaN layer 3 is grown to a thickness of 1.5 μm using ammonia gas.

【0050】(n側コンタクト層4)続いて1050℃
で、同じく原料ガスにTMG、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Siを4.5×1018/cm3
ドープしたGaNよりなるn側コンタクト層4を2.2
5μmの膜厚で成長させる。
(N-side contact layer 4) Subsequently, at 1050 ° C.
Similarly, TMG, ammonia gas and silane gas were used as the source gas and the impurity gas, and Si was 4.5 × 10 18 / cm 3.
The n-side contact layer 4 made of doped GaN is
It is grown to a thickness of 5 μm.

【0051】(n側第1多層膜層5)次にシランガスの
みを止め、1050℃で、TMG、アンモニアガスを用
い、アンドープGaN層を75オングストロームの膜厚
で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しSi
を4.5×1018/cm3ドープしたGaN層を25オン
グストロームの膜厚で成長させる。このようにして、7
5オングストロームのアンドープGaN層からなるA層
と、SiドープGaN層を有する25オングストローム
のB層とからなるペアを成長させる。そしてペアを25
層積層して2500オングストローム厚として、超格子
構造の多層膜よりなるn側第1多層膜層5を成長させ
る。
(N-side first multilayer film layer 5) Then, only silane gas is stopped, and an undoped GaN layer is grown at 1050 ° C. using TMG and ammonia gas to a thickness of 75 Å, and subsequently at the same temperature. Add silane gas and add Si
Is grown to a thickness of 25 Å with a 4.5 × 10 18 / cm 3 doped GaN layer. In this way, 7
A pair consisting of an A layer made of an undoped GaN layer of 5 Å and a B layer made of 25 Å having a Si-doped GaN layer is grown. And 25 pairs
The n-side first multilayer film layer 5 composed of a multilayer film having a superlattice structure is grown to a thickness of 2500 angstroms by stacking the layers.

【0052】(n側第2多層膜層6)次に、同様の温度
で、アンドープGaNよりなる第2の窒化物半導体層を
40オングストローム成長させ、次に温度を800℃に
して、TMG、TMI、アンモニアを用い、アンドープ
In0.13Ga0.87Nよりなる第1の窒化物半導体層を2
0オングストローム成長させる。そしてこれらの操作を
繰り返し、第2+第1の順で交互に10層づつ積層さ
せ、最後にGaNよりなる第2の窒化物半導体層を40
オングストローム成長さた超格子構造の多層膜よりなる
n側第2多層膜層6を640オングストロームの膜厚で
成長させる。
(N-side Second Multilayer Film Layer 6) Next, at the same temperature, a second nitride semiconductor layer made of undoped GaN is grown at 40 Å, and then the temperature is set to 800 ° C., and TMG, TMI The first nitride semiconductor layer made of undoped In 0.13 Ga 0.87 N using
Grow 0 Å. These operations are repeated so that ten layers are alternately stacked in the second + first order.
An n-side second multilayer film layer 6 composed of a multilayer film having a super lattice structure grown by angstrom is grown to a thickness of 640 angstrom.

【0053】(活性層7)次に、アンドープGaNより
なる障壁層を200オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を800℃にして、TMG、TMI、ア
ンモニアを用いアンドープIn0.4Ga0.6Nよりなる井
戸層を30オングストロームの膜厚で成長させる。そし
て障壁+井戸+障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層
を5層、井戸層を4層、交互に積層して、総膜厚112
0オングストロームの多重量子井戸構造よりなる活性層
7を成長させる。
(Active Layer 7) Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 200 angstroms. Then, the temperature is raised to 800 ° C., and undoped In 0.4 Ga 0.6 N using TMG, TMI and ammonia. A well layer having a thickness of 30 Å is grown. Then, five barrier layers and four well layers are alternately stacked in the order of barrier + well + barrier + well.
An active layer 7 having a multiple quantum well structure of 0 Å is grown.

【0054】(p側多層膜クラッド層8)次に、温度1
050℃でTMG、TMA、アンモニア、Cp2Mg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、Mgを
1×1020/cm3ドープしたp型Al0.2Ga0.8Nより
なる第3の窒化物半導体層を40オングストロームの膜
厚で成長させ、続いて温度を800℃にして、TMG、
TMI、アンモニア、Cp2Mgを用いMgを1×10
20/cm3ドープしたIn0.03Ga0.97Nよりなる第4の
窒化物半導体層を25オングストロームの膜厚で成長さ
せる。そしてこれらの操作を繰り返し、第3+第4の順
で交互に5層ずつ積層し、最後に第3の窒化物半導体層
を40オングストロームの膜厚で成長させた超格子構造
の多層膜よりなるp側多層膜クラッド層8を365オン
グストロームの膜厚で成長させる。
(P-side multilayer clad layer 8)
TMG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg at 050 ° C
Using (cyclopentadienyl magnesium), is grown in a thickness of 1 × 10 20 / cm 3 doped with p-type Al 0.2 Ga consisting 0.8 N third nitride semiconductor layer 40 Å Mg, followed by temperature To 800 ° C., TMG,
Mg is 1 × 10 using TMI, ammonia and Cp 2 Mg.
A fourth nitride semiconductor layer made of In 0.03 Ga 0.97 N doped with 20 / cm 3 is grown to a thickness of 25 Å. These operations are repeated, and five layers are alternately stacked in the third + fourth order. Finally, a p-layer made of a superlattice-structured multilayer film in which a third nitride semiconductor layer is grown to a thickness of 40 angstroms. The side multilayer clad layer 8 is grown to a thickness of 365 angstroms.

【0055】(p側GaNコンタクト層9)続いて10
50℃で、TMG、アンモニア、Cp2Mgを用い、M
gを1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp
側コンタクト層9を700オングストロームの膜厚で成
長させる。
(P-side GaN contact layer 9)
At 50 ° C., TMG, ammonia, Cp 2 Mg
g of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3
The side contact layer 9 is grown to a thickness of 700 Å.

【0056】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、700
℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化す
る。
After the completion of the reaction, the temperature was lowered to room temperature, and the wafer was placed in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere for 700 minutes.
Anneal at ℃ to further reduce the resistance of the p-type layer.

【0057】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のp側コンタクト層9の表面に所定の
形状のマスクを形成し、RIE(反応性イオンエッチン
グ)装置でp側コンタクト層側からエッチングを行い、
図1に示すようにn側コンタクト層4の表面を露出させ
る。
After annealing, the wafer is taken out of the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer 9, and etching is performed from the p-side contact layer side by an RIE (reactive ion etching) apparatus. Do
As shown in FIG. 1, the surface of the n-side contact layer 4 is exposed.

【0058】エッチング後、最上層にあるp側コンタク
ト層のほぼ全面に膜厚200オングストロームのNiと
Auを含む透光性のp電極10と、そのp電極10の上
にボンディング用のAuよりなるpパッド電極11を
0.5μmの膜厚で形成する。一方、エッチングにより
露出させたn側コンタクト層4の表面にはWとAlを含
むn電極12を形成してLED素子とした。
After the etching, almost the entire surface of the uppermost p-side contact layer is formed of a light-transmitting p-electrode 10 containing 200 Å of Ni and Au and a bonding Au on the p-electrode 10. The p pad electrode 11 is formed with a thickness of 0.5 μm. On the other hand, an n-electrode 12 containing W and Al was formed on the surface of the n-side contact layer 4 exposed by etching, to obtain an LED element.

【0059】このLED素子は順方向電流20mAにお
いて、520nmの純緑色発光を示し、Vfは3.5V
で、従来の多重量子井戸構造のLED素子に比較して、
Vfで1.0V近く低下し、出力は2.0倍以上に向上
した。そのため、10mAで従来のLED素子とほぼ同
等の特性を有するLEDが得られた。更に静電耐圧は従
来の1.3倍以上となり良好である。
This LED element emits pure green light of 520 nm at a forward current of 20 mA, and Vf is 3.5 V
In comparison with the conventional multiple quantum well structure LED element,
Vf decreased by about 1.0 V, and the output increased 2.0 times or more. Therefore, an LED having a characteristic substantially equal to that of a conventional LED element at 10 mA was obtained. Further, the electrostatic withstand voltage is 1.3 times or more the conventional value, which is good.

【0060】なお、従来のLED素子の構成は、GaN
よりなる第1のバッファ層の上に、アンドープGaNよ
りなる第2のバッファ層、SiドープGaNよりなるn
側コンタクト層、実施例1と同一の多重量子井戸構造よ
りなる活性層、単一のMgドープAl0.1Ga0.9N層、
MgドープGaNからなるp側コンタクト層を順に積層
したものである。
The structure of the conventional LED element is GaN
A second buffer layer made of undoped GaN and an n layer made of Si-doped GaN on the first buffer layer made of
Side contact layer, an active layer having the same multiple quantum well structure as in Example 1, a single Mg-doped Al 0.1 Ga 0.9 N layer,
The p-side contact layer made of Mg-doped GaN is sequentially laminated.

【0061】[実施例2]実施例1において、活性層7
を以下のように変える他は同様にしてLED素子を作製
した。 (活性層7)次に、アンドープGaNよりなる障壁層を
250オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を800℃にして、TMG、TMI、アンモニアを用い
アンドープIn0.3Ga0.7Nよりなる井戸層を30オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁+井戸+
障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層を7層、井戸層
を6層、交互に積層して、総膜厚1930オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層7を成長させ
る。得られたLED素子は、順方向電流20mAにおい
て、470nmの純青色発光を示し、実施例1と同様に
良好な結果が得られる。
[Embodiment 2] In the embodiment 1, the active layer 7
Was prepared in the same manner except that the following was changed. (Active Layer 7) Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 250 Å, and then the temperature is set to 800 ° C., and a well layer made of undoped In 0.3 Ga 0.7 N using TMG, TMI and ammonia. Is grown to a thickness of 30 Å. And barrier + well +
Barrier + well... + Barrier in the order of seven barrier layers and six well layers alternately stacked to grow an active layer 7 having a multiple quantum well structure with a total thickness of 1930 Å. The obtained LED element emits pure blue light of 470 nm at a forward current of 20 mA, and good results are obtained as in Example 1.

【0062】[実施例3]実施例1において、活性層7
を以下のように変える他は同様にしてLED素子を作製
した。 (活性層7)次に、アンドープGaNよりなる障壁層を
250オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を800℃にして、TMG、TMI、アンモニアを用い
アンドープIn0.3Ga0.7Nよりなる井戸層を30オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして障壁+井戸+
障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層を6層、井戸層
を5層、交互に積層して、総膜厚1650オングストロ
ームの多重量子井戸構造よりなる活性層7を成長させ
る。得られたLED素子は、順方向電流20mAにおい
て、470nmの純青色発光を示し、実施例1と同様に
良好な結果が得られる。
[Embodiment 3] In the embodiment 1, the active layer 7
Was prepared in the same manner except that the following was changed. (Active Layer 7) Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 250 Å, and then the temperature is set to 800 ° C., and a well layer made of undoped In 0.3 Ga 0.7 N using TMG, TMI and ammonia. Is grown to a thickness of 30 Å. And barrier + well +
Barrier + well... + Barrier in the order of six barrier layers and five well layers are alternately laminated to grow an active layer 7 having a multiple quantum well structure with a total film thickness of 1650 Å. The obtained LED element emits pure blue light of 470 nm at a forward current of 20 mA, and good results are obtained as in Example 1.

【0063】[実施例4]実施例1において、活性層7
を以下のように変える他は同様にしてLED素子を作製
した。 (活性層7)次に、アンドープGaNよりなる障壁層を
250オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を800℃にして、TMG、TMI、アンモニアを用い
アンドープIn0.35Ga0.65Nよりなる井戸層を30オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁+井戸
+障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層を7層、井戸
層を6層、交互に積層して、総膜厚1930オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層7を成長させ
る。得られたLED素子は、順方向電流20mAにおい
て、500nmの青緑色発光を示し、実施例1と同様に
良好な結果が得られる。
[Embodiment 4] In the embodiment 1, the active layer 7
Was prepared in the same manner except that the following was changed. (Active Layer 7) Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 250 angstroms, then the temperature is set to 800 ° C., and a well layer made of undoped In 0.35 Ga 0.65 N using TMG, TMI and ammonia. Is grown to a thickness of 30 Å. An active layer 7 having a multiple quantum well structure with a total thickness of 1930 angstroms is formed by alternately stacking seven barrier layers and six well layers in the order of barrier + well + barrier + well... + Barrier. Grow. The obtained LED element emits blue-green light of 500 nm at a forward current of 20 mA, and good results are obtained as in Example 1.

【0064】[実施例5]実施例1において、活性層7
を以下のように変える他は同様にしてLED素子を作製
した。 (活性層7)次に、アンドープGaNよりなる障壁層を
250オングストロームの膜厚で成長させ、続いて温度
を800℃にして、TMG、TMI、アンモニアを用い
アンドープIn0.35Ga0.65Nよりなる井戸層を30オ
ングストロームの膜厚で成長させる。そして障壁+井戸
+障壁+井戸・・・・+障壁の順で障壁層を4層、井戸
層を3層、交互に積層して、総膜厚1090オングスト
ロームの多重量子井戸構造よりなる活性層7を成長させ
る。得られたLED素子は、順方向電流20mAにおい
て、500nmの青緑色発光を示し、実施例1と同様に
良好な結果が得られる。
Fifth Embodiment In the first embodiment, the active layer 7
Was prepared in the same manner except that the following was changed. (Active Layer 7) Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 250 angstroms, then the temperature is set to 800 ° C., and a well layer made of undoped In 0.35 Ga 0.65 N using TMG, TMI and ammonia. Is grown to a thickness of 30 Å. Four barrier layers and three well layers are alternately stacked in the order of barrier + well + barrier + well... + Barrier to form an active layer 7 having a multiple quantum well structure with a total film thickness of 1090 Å. Grow. The obtained LED element emits blue-green light of 500 nm at a forward current of 20 mA, and good results are obtained as in Example 1.

【0065】[実施例6]実施例1において、n側第2
多層膜層6を成長させない他は同様にしてLED素子を
作製した。得られたLED素子は、実施例1に比べやや
素子特性及び発光出力が低いものの従来のLED素子と
比較すると良好な発光出力を有している。
[Embodiment 6] In Embodiment 1, the n-side second
An LED device was manufactured in the same manner except that the multilayer film layer 6 was not grown. Although the obtained LED element has slightly lower element characteristics and light emission output than Example 1, it has a good light emission output as compared with the conventional LED element.

【0066】[実施例7]実施例1において、p側多層
膜クラッド層8を以下のように変える他は同様にしてL
ED素子を作製した。 (p側単一膜クラッド層8)温度1050℃でTMG、
TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタジエニ
ルマグネシウム)を用い、Mgを1×1020/cm3ドー
プしたp型Al0.16Ga0.84Nよりなるp側単一膜クラ
ッド層8を300オングストロームの膜厚で成長させ
る。得られたLED素子は、クラッド層を超格子とせず
単一の層として成長させているが、その他の層構成との
組み合わせにより、実施例1よりやや性能が劣るものの
ほぼ同様に良好な結果が得られる。また、単一層とする
と、多層膜層にする場合に比べ製造工程が簡易化でき好
ましい。
[Embodiment 7] In the same manner as in the embodiment 1, except that the p-side multilayer cladding layer 8 is changed as follows.
An ED element was manufactured. (P-side single film clad layer 8) TMG at a temperature of 1050 ° C.
A p-side single film cladding layer 8 of p-type Al 0.16 Ga 0.84 N doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 using TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium), and a 300 Å film Grow in thickness. Although the obtained LED element is grown as a single layer without using the superlattice as the cladding layer, almost the same good results as in Example 1 are obtained, although the performance is slightly inferior to that of Example 1 due to the combination with other layer configurations. can get. In addition, it is preferable to use a single layer because the manufacturing process can be simplified as compared with the case of forming a multilayer film layer.

【0067】[実施例8]実施例1において、n側第1
多層膜層5を以下のように変える他は同様にしてLED
素子を作製した。 (n側第1多層膜層5)アンドープGaN層よりなるA
層を100オングストロームの膜厚で成長させ、Siを
1×1018/cm3ドープしたAl0.1Ga0.9Nよりな
るB層を25オングストロームの膜厚で成長させてなる
A層とB層の1ペアを20層積層して2500オングス
トローム厚としてn側第1多層膜層5を成長させる。得
られたLED素子は、実施例1とほぼ同等の特性を有
し、良好な結果が得られる。
[Embodiment 8] In Embodiment 1, the n-side first
LED is changed in the same manner except that the multilayer film 5 is changed as follows.
An element was manufactured. (N-side first multilayer film layer 5) A composed of an undoped GaN layer
A layer is grown to a thickness of 100 angstroms, and a pair of an A layer and a B layer is formed by growing a B layer made of Al 0.1 Ga 0.9 N doped with 1 × 10 18 / cm 3 of Si to a thickness of 25 angstroms. Are stacked to have a thickness of 2500 Å, and the n-side first multilayer film layer 5 is grown. The obtained LED element has substantially the same characteristics as in Example 1, and good results are obtained.

【0068】[実施例9]実施例1において、n側コン
タクト層4を以下のように変える他は同様にしてLED
素子を作製した。 (n側コンタクト層4)1050℃で、原料ガスにTM
G、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、
Siを4.5×1018/cm3ドープしたGaNよりなる
n側コンタクト層4を6μmの膜厚で成長させる。得ら
れたLED素子は、実施例1とほぼ同等の特性を有し、
良好な結果が得られる。
Example 9 An LED was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the n-side contact layer 4 was changed as follows.
An element was manufactured. (N-side contact layer 4) At 1050 ° C., the raw material gas
G, ammonia gas, using silane gas as impurity gas,
An n-side contact layer 4 made of GaN doped with 4.5 × 10 18 / cm 3 of Si is grown to a thickness of 6 μm. The obtained LED element has substantially the same characteristics as in Example 1,
Good results are obtained.

【0069】[実施例10]実施例1において、n側コ
ンタクト層4の膜厚を4.25μm、5.25μm、
7.25μmとする他は同様にして、3種のLED素子
を作製しする。得られたLED素子は、実施例1とほぼ
同等の特性を有し、良好な結果が得られ、また、膜厚が
4.25μm及び5.25μmの場合は、静電耐圧等が
やや実施例1より良好となる。
[Embodiment 10] In Embodiment 1, the thickness of the n-side contact layer 4 was set to 4.25 μm, 5.25 μm,
Three kinds of LED elements are manufactured in the same manner except that the thickness is set to 7.25 μm. The obtained LED element has almost the same characteristics as those of Example 1 and good results are obtained. In addition, when the film thickness is 4.25 μm and 5.25 μm, the electrostatic breakdown voltage and the like are slightly different from those of Example 1. It is better than 1.

【0070】[実施例11]実施例1において、n側第
2多層膜層6をアンドープGaNよりなる第2の窒化物
半導体層と、Siを5×1017/cm3ドープしたIn
0.13Ga0.87Nよりなる第1の窒化物半導体層とからな
る多層膜とする他は同様にしてLED素子を作製する。
得られたLED素子は、実施例1とほぼ同等の特性を示
す。
[Embodiment 11] In Embodiment 1, the n-side second multilayer film layer 6 is made of a second nitride semiconductor layer made of undoped GaN, and In is doped with Si at 5 × 10 17 / cm 3.
An LED element is manufactured in the same manner except that a multilayer film including a first nitride semiconductor layer made of 0.13 Ga 0.87 N is used.
The obtained LED element shows almost the same characteristics as in Example 1.

【0071】[実施例12]実施例1において、p側多
層膜クラッド層8をMgを5×1019/cm3ドープし
たAl0.2Ga0.8Nよりなる第3の窒化物半導体層と、
アンドープのIn0. 03Ga0.97Nよりなる第4の窒化物
半導体層とからなる多層膜とする他は同様にしてLED
素子を作製する。得られたLED素子は、実施例1とほ
ぼ同等の特性を示す。
Example 12 In Example 1, the p-side multilayer clad layer 8 was made of a third nitride semiconductor layer made of Al 0.2 Ga 0.8 N doped with Mg at 5 × 10 19 / cm 3 ,
Addition to a multilayer film comprising a fourth semiconductor layer of undoped In 0. 03 Ga 0.97 N in the same manner LED
A device is manufactured. The obtained LED element shows almost the same characteristics as in Example 1.

【0072】[実施例13]実施例1において、p側多
層膜クラッド層8をアンドープのAl0.2Ga0.8Nより
なる第3の窒化物半導体層と、Mgを5×1019/cm
3ドープしたIn0.0 3Ga0.97Nよりなる第4の窒化物
半導体層とからなる多層膜とする他は同様にしてLED
素子を作製する。得られたLED素子は、実施例1とほ
ぼ同等の特性を示す。
[Example 13] In Example 1, the p-side multilayer clad layer 8 was made of a third nitride semiconductor layer of undoped Al 0.2 Ga 0.8 N and Mg of 5 × 10 19 / cm.
3 addition to doped with an In 0.0 3 Ga 0.97 fourth nitride semiconductor layer made of N multilayer film made in the same manner LED
A device is manufactured. The obtained LED element shows almost the same characteristics as in Example 1.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明の窒化物半導体素子は、多重量子
井戸構造の活性層と、以上のような特定の層構成とを組
み合わせることにより、多重量子井戸構造の活性層の可
能性を良好に発揮させることができ、発光出力の向上及
び静電耐圧の向上を可能にすることができる。
According to the nitride semiconductor device of the present invention, by combining an active layer having a multiple quantum well structure with the above-mentioned specific layer structure, the possibility of an active layer having a multiple quantum well structure can be improved. It is possible to enhance the light emission output and the electrostatic breakdown voltage.

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

【図1】図1は、本発明の一実施の形態であるLED素
子の構造を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of an LED element according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・サファイア基板 2・・・バッファ層 3・・・アンドープGaN層 4・・・n側コンタクト層 5・・・n側第1多層膜層 6・・・n側第2多層膜層 7・・・活性層 8・・・p側クラッド層 9・・・Mgドープp側GaNコンタクト層 10・・・p電極 11・・・n電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... Undoped GaN layer 4 ... n-side contact layer 5 ... n-side first multilayer film layer 6 ... n-side second multilayer film layer 7 ... Active layer 8 ... P-side cladding layer 9 ... Mg-doped p-side GaN contact layer 10 ... P electrode 11 ... N electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−232629(JP,A) 特開 平5−82834(JP,A) 特開 平8−51251(JP,A) 特開 平4−68579(JP,A) 特開 平10−135575(JP,A) IEEE Journal of S elected Topics in Quantum Electronic s 4[3]p.483−489 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-9-232629 (JP, A) JP-A-5-82834 (JP, A) JP-A-8-51251 (JP, A) JP-A-4- 68579 (JP, A) JP-A-10-135575 (JP, A) IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 4 [3] p. 483-489 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H01L 33/00 JICST file (JOIS)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 n側窒化物半導体層とp側窒化物半導体
層の間に活性層を有する窒化物半導体素子において、 前記活性層が、InaGa1-aN(0≦a<1)層を有す
る多重量子井戸構造であり、 前記n側窒化物半導体層が、 n型不純物を含むn側コンタクト層と、 n型不純物がドープされている窒化物半導体層と、該窒
化物半導体層と同一組成を有しかつn型不純物がドープ
されていないアンドープの窒化物半導体層を含む少なく
とも2種類の窒化物半導体層が積層されてなり、前記n
側コンタクト層上に形成されたn側多層膜層を含むこと
を特徴とする窒化物半導体素子。
1. A nitride semiconductor device having an active layer between an n-side nitride semiconductor layer and a p-side nitride semiconductor layer, wherein the active layer is In a Ga 1 -aN (0 ≦ a <1). A multi-quantum well structure having an n-side contact layer containing an n-type impurity; a nitride semiconductor layer doped with an n-type impurity; At least two types of nitride semiconductor layers including an undoped nitride semiconductor layer having the same composition and not doped with an n-type impurity are laminated,
A nitride semiconductor device comprising an n-side multilayer film layer formed on a side contact layer.
【請求項2】 前記n型不純物がドープされている窒化
物半導体層と前記n型不純物がドープされていないアン
ドープの窒化物半導体層とはそれぞれ、GaN層である
請求項1記載の窒化物半導体素子。
2. The nitride semiconductor according to claim 1, wherein each of the nitride semiconductor layer doped with the n-type impurity and the undoped nitride semiconductor layer not doped with the n-type impurity is a GaN layer. element.
【請求項3】 前記n側コンタクト層が、アンドープG
aN層の上に形成されている請求項1又は2記載の窒化
物半導体素子。
3. An undoped G-side contact layer,
3. The nitride semiconductor device according to claim 1, which is formed on the aN layer.
【請求項4】 前記p側窒化物半導体層が、互いにバン
ドギャップエネルギーが異なりかつp型不純物濃度が異
なる又は同一の第3と第4の窒化物半導体層が積層され
てなるp側多層膜クラッド層を含むことを特徴とする請
求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体
素子。
4. A p-side multi-layered cladding comprising the third and fourth nitride semiconductor layers, wherein the p-side nitride semiconductor layers have different band gap energies and different or different p-type impurity concentrations. The nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a layer.
【請求項5】 前記p側多層膜クラッド層は超格子構造
を有し、前記第3の窒化物半導体層はAlnGa1-n
(0<n≦1)からなり、前記第4の窒化物半導体層は
AlpGa1-pN(0≦p<1,p<n)又はInrGa
1-rN(0≦r≦1)からなる請求項4記載の窒化物半
導体素子。
5. The p-side multilayer clad layer has a superlattice structure, and the third nitride semiconductor layer is Al n Ga 1 -nN.
(0 <n ≦ 1), and the fourth nitride semiconductor layer is formed of Al p Ga 1-p N (0 ≦ p <1, p <n) or In r Ga
5. The nitride semiconductor device according to claim 4, comprising 1-rN (0 ≦ r ≦ 1).
【請求項6】 前記窒化物半導体素子において、前記ア
ンドープGaN層が低温成長させたGadAl1-dN(0
<d≦1)からなるバッファ層上に形成され、かつ前記
p側多層膜クラッド層上にp型不純物としてMgを含む
p側GaNコンタクト層が形成された請求項4に記載の
窒化物半導体素子。
6. The nitride semiconductor device, wherein the undoped GaN layer is grown at a low temperature by using Ga d Al 1 -dN (0
5. The nitride semiconductor device according to claim 4, wherein a p-side GaN contact layer containing Mg as a p-type impurity is formed on the buffer layer made of <d ≦ 1) and on the p-side multilayer clad layer. .
【請求項7】 n側窒化物半導体層とp側窒化物半導体
層の間に活性層を有する窒化物半導体素子において、 前記活性層が、InaGa1-aN(0≦a<1)層を有す
る多重量子井戸構造であり、 前記n側窒化物半導体層が、n型不純物が互いに異なる
濃度でドープされている同一組成を有する少なくとも2
種類の窒化物半導体層が積層されてなるn側多層膜層を
含むことを特徴とする窒化物半導体素子。
7. A nitride semiconductor device having an active layer between an n-side nitride semiconductor layer and a p-side nitride semiconductor layer, wherein the active layer is In a Ga 1-a N (0 ≦ a <1). A multi-quantum well structure having a plurality of layers, wherein the n-side nitride semiconductor layer has the same composition in which n-type impurities are doped at different concentrations.
A nitride semiconductor device comprising an n-side multilayer film layer in which various kinds of nitride semiconductor layers are stacked.
【請求項8】 前記n型不純物が互いに異なる濃度でド
ープされている同一組成を有する2種類の窒化物半導体
層はそれぞれGaN層である請求項7記載の窒化物半導
体素子。
8. The nitride semiconductor device according to claim 7, wherein the two types of nitride semiconductor layers having the same composition and in which the n-type impurities are doped at different concentrations are GaN layers.
【請求項9】 前記n側コンタクト層が、アンドープG
aN層の上に形成されている請求項7又は8記載の窒化
物半導体素子。
9. An undoped G-side contact layer,
9. The nitride semiconductor device according to claim 7, wherein the nitride semiconductor device is formed on the aN layer.
【請求項10】 前記p側窒化物半導体層が、互いにバ
ンドギャップエネルギーが異なりかつp型不純物濃度が
異なる又は同一の第3と第4の窒化物半導体層が積層さ
れてなるp側多層膜クラッド層を含むことを特徴とする
請求項7〜9のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導
体素子。
10. A p-side multilayer film clad comprising a third and a fourth nitride semiconductor layers, wherein the p-side nitride semiconductor layers have different band gap energies and different or different p-type impurity concentrations. The nitride semiconductor device according to any one of claims 7 to 9, further comprising a layer.
【請求項11】 前記p側多層膜クラッド層は超格子構
造を有し、前記第3の窒化物半導体層はAlnGa1-n
(0<n≦1)からなり、前記第4の窒化物半導体層は
AlpGa1-pN(0≦p<1,p<n)又はInrGa
1-rN(0≦r≦1)からなる請求項10記載の窒化物
半導体素子。
11. The p-side multilayer clad layer has a superlattice structure, and the third nitride semiconductor layer is formed of Al n Ga 1-n N.
(0 <n ≦ 1), and the fourth nitride semiconductor layer is formed of Al p Ga 1-p N (0 ≦ p <1, p <n) or In r Ga
11. The nitride semiconductor device according to claim 10, comprising 1-rN (0 ≦ r ≦ 1).
【請求項12】 前記窒化物半導体素子において、前記
アンドープGaN層が低温成長させたGadAl1-d
(0<d≦1)からなるバッファ層上に形成され、かつ
前記p側多層膜クラッド層上にp型不純物としてMgを
含むp側GaNコンタクト層が形成された請求項10に
記載の窒化物半導体素子。
12. In the nitride semiconductor device, the undoped GaN layer is grown at a low temperature by using Ga d Al 1 -dN.
The nitride according to claim 10, wherein a p-side GaN contact layer formed on a buffer layer made of (0 <d ≦ 1) and containing Mg as a p-type impurity is formed on the p-side multilayer clad layer. Semiconductor element.
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