JP3184341B2 - 窒素−３族元素化合物半導体発光素子及び製造方法 - Google Patents
窒素−３族元素化合物半導体発光素子及び製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光の窒素−３族元
素化合物半導体発光素子に関する。
素化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてGaN 系
の化合物半導体を用いたものが知られている。そのGaN
系の化合物半導体は直接遷移であることから発光効率が
高いこと、光の３原色の１つである青色を発光色とする
こと等から注目されている。
の化合物半導体を用いたものが知られている。そのGaN
系の化合物半導体は直接遷移であることから発光効率が
高いこと、光の３原色の１つである青色を発光色とする
こと等から注目されている。
【０００３】このようなGaN 系の化合物半導体を用いた
発光ダイオードは、サファイア基板上に窒化アルミニウ
ム又は窒化ガリウムから成るバッファ層を介在させて、
ｎ型のGaN 系の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、
そのｎ層の上にｐ型不純物を添加して半絶縁性のｉ型の
GaN 系の化合物半導体から成るｉ層又は熱処理又は電子
線照射によりｐ型のGaN 系の化合物半導体から成るｐ層
を成長させた構造をとっている（特開昭62-119196 号公
報、特開昭63-188977 号公報、JJAP Vol.30,No.12A,199
9 年12月,pp.L1998-L2008 、JJAP Vol.31,Part2,No.2B,
1992年 2月,pp.L139-L142 ) 。
発光ダイオードは、サファイア基板上に窒化アルミニウ
ム又は窒化ガリウムから成るバッファ層を介在させて、
ｎ型のGaN 系の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、
そのｎ層の上にｐ型不純物を添加して半絶縁性のｉ型の
GaN 系の化合物半導体から成るｉ層又は熱処理又は電子
線照射によりｐ型のGaN 系の化合物半導体から成るｐ層
を成長させた構造をとっている（特開昭62-119196 号公
報、特開昭63-188977 号公報、JJAP Vol.30,No.12A,199
9 年12月,pp.L1998-L2008 、JJAP Vol.31,Part2,No.2B,
1992年 2月,pp.L139-L142 ) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造の発
光ダイオードの発光強度は未だ十分ではなく、改良が望
まれている。本発明者らは、研究を重ねた結果、サファ
イア基板上に良質な窒素−３属元素化合物半導体(AlxGa
YIn1-X-YN; 0≦X ≦1, 0≦Y ≦1, 0≦X+Y ≦1)のエピタ
キシャル成長膜を得ることができた。この結果、発光輝
度が向上した。本発明は、この問題を解決するものであ
り、青色の発光強度を向上させることを目的としてい
る。
光ダイオードの発光強度は未だ十分ではなく、改良が望
まれている。本発明者らは、研究を重ねた結果、サファ
イア基板上に良質な窒素−３属元素化合物半導体(AlxGa
YIn1-X-YN; 0≦X ≦1, 0≦Y ≦1, 0≦X+Y ≦1)のエピタ
キシャル成長膜を得ることができた。この結果、発光輝
度が向上した。本発明は、この問題を解決するものであ
り、青色の発光強度を向上させることを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、サフ
ァイア基板と、サファイア基板上に、温度４００℃〜８
００℃において、非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜X＜１が厚さ
１００Å〜５００Åに形成されたバッファ層と、バッフ
ァ層の上に形成されたシリコン(Si)がド−プされたｎ型
の窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al X1 Ga Y1 In
1-X1-Y1 N、0≦X1≦1, 0≦Y1≦1, 0≦X1+Y1≦1）から成
るｎ層と、ｎ層の上に形成されたインジウム(In)を含む
ノンドープの窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al x2
Ga Y2 In 1-X2-Y2 N、0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2＜1）
から成る発光層と、発光層上に形成されたマグネシウム
(Mg)がド−プされたｐ型の窒素−３族元素化合物半導体
（一般式Al x3 Ga Y3 In 1-X3-Y3 N、0≦X3≦1, 0≦Y3≦1, 0
≦X1+Y1≦1）から成るｐ層とを有することを特徴とす
る。また、請求項２の発明は、非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜
X＜１が厚さ１００Å〜５００Åに形成されたバッファ
層は、多結晶又は微結晶の存在割合が１〜９０％である
ことを特徴とする。請求項３の発明は、ｐ層は、窒素−
３族元素化合物半導体を低抵抗化したことを特徴とす
る。請求項４の発明は、発光層はｎ伝導型であることを
特徴とする。請求項５の発明は、サファイア基板上に窒
素−３族元素化合物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=
Y=0を含む)から成る層をエピタキシャル成長させる方法
において、サファイア基板上に、温度４００℃〜８００
℃において、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAl X Ga
1-X N ;０＜X＜１から成るバッファ層を成長させ、その
バッファ層上に温度１０００℃〜１２００℃で窒素−３
族元素化合物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=Y=0を
含む) をエピタキシャル成長させることを特徴とする。
請求項６の発明は、バッファ層を、多結晶又は微結晶の
存在割合が１〜９０％となるよう成長させることを特徴
とする。
ァイア基板と、サファイア基板上に、温度４００℃〜８
００℃において、非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜X＜１が厚さ
１００Å〜５００Åに形成されたバッファ層と、バッフ
ァ層の上に形成されたシリコン(Si)がド−プされたｎ型
の窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al X1 Ga Y1 In
1-X1-Y1 N、0≦X1≦1, 0≦Y1≦1, 0≦X1+Y1≦1）から成
るｎ層と、ｎ層の上に形成されたインジウム(In)を含む
ノンドープの窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al x2
Ga Y2 In 1-X2-Y2 N、0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2＜1）
から成る発光層と、発光層上に形成されたマグネシウム
(Mg)がド−プされたｐ型の窒素−３族元素化合物半導体
（一般式Al x3 Ga Y3 In 1-X3-Y3 N、0≦X3≦1, 0≦Y3≦1, 0
≦X1+Y1≦1）から成るｐ層とを有することを特徴とす
る。また、請求項２の発明は、非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜
X＜１が厚さ１００Å〜５００Åに形成されたバッファ
層は、多結晶又は微結晶の存在割合が１〜９０％である
ことを特徴とする。請求項３の発明は、ｐ層は、窒素−
３族元素化合物半導体を低抵抗化したことを特徴とす
る。請求項４の発明は、発光層はｎ伝導型であることを
特徴とする。請求項５の発明は、サファイア基板上に窒
素−３族元素化合物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=
Y=0を含む)から成る層をエピタキシャル成長させる方法
において、サファイア基板上に、温度４００℃〜８００
℃において、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAl X Ga
1-X N ;０＜X＜１から成るバッファ層を成長させ、その
バッファ層上に温度１０００℃〜１２００℃で窒素−３
族元素化合物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=Y=0を
含む) をエピタキシャル成長させることを特徴とする。
請求項６の発明は、バッファ層を、多結晶又は微結晶の
存在割合が１〜９０％となるよう成長させることを特徴
とする。
【０００６】
【作用及び発明の効果】上記のように、請求項１及び請
求項５では、サファイア基板上に、温度４００℃〜８０
０℃において、厚さ１００Å〜５００ÅのAl X Ga 1-X N ;
０＜X＜１から成る非晶質のバッファ層を形成した結
果、その上にエピタキシャル成長されるシリコン(Si)が
ド−プされたｎ型の窒素−３族元素化合物半導体から成
るｎ層、インジウム(In)を含むノンドープの窒素−３族
元素化合物半導体からなる発光層、マグネシウム(Mg)が
ド−プされた窒素−３族元素化合物半導体から成るｐ層
の結晶性を向上させることができた。即ち、各半導体層
を良結晶性で導電率を高くすることができる結果、発光
層への注入効率が向上するために発光強度が向上し、駆
動電圧が低下する。また、ダブルヘテロ接合が可能とな
り、発光波長の調整及び発光層での電子と正孔の閉じ込
めによる発光強度を向上できる。 請求項２及び請求項６
では、多結晶又は微結晶の存在割合が１〜９０％である
ことから、無定形構造の中に、多結晶又は微結晶が混在
した状態とすることができ、上層の窒素−３族元素化合
物半導体層を更に良結晶性で導電率をより高くすること
ができる。 請求項３では、低抵抗化のｐ層により発光強
度を向上できる。請求項４では、発光層をｎ伝導型とす
ることで、発光強度が向上する。
求項５では、サファイア基板上に、温度４００℃〜８０
０℃において、厚さ１００Å〜５００ÅのAl X Ga 1-X N ;
０＜X＜１から成る非晶質のバッファ層を形成した結
果、その上にエピタキシャル成長されるシリコン(Si)が
ド−プされたｎ型の窒素−３族元素化合物半導体から成
るｎ層、インジウム(In)を含むノンドープの窒素−３族
元素化合物半導体からなる発光層、マグネシウム(Mg)が
ド−プされた窒素−３族元素化合物半導体から成るｐ層
の結晶性を向上させることができた。即ち、各半導体層
を良結晶性で導電率を高くすることができる結果、発光
層への注入効率が向上するために発光強度が向上し、駆
動電圧が低下する。また、ダブルヘテロ接合が可能とな
り、発光波長の調整及び発光層での電子と正孔の閉じ込
めによる発光強度を向上できる。 請求項２及び請求項６
では、多結晶又は微結晶の存在割合が１〜９０％である
ことから、無定形構造の中に、多結晶又は微結晶が混在
した状態とすることができ、上層の窒素−３族元素化合
物半導体層を更に良結晶性で導電率をより高くすること
ができる。 請求項３では、低抵抗化のｐ層により発光強
度を向上できる。請求項４では、発光層をｎ伝導型とす
ることで、発光強度が向上する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。 第１実施例 図１において、発光ダイオード１０は、サファイア基板
１を有しており、そのサファイア基板１に500 ÅのAlXG
a1-XN(X=0.1)のバッファ層２が形成されている。そのバ
ッファ層２の上には、順に、膜厚約2.2 μｍのGaN から
成る高キャリア濃度ｎ+ 層３と膜厚約 1.5μｍのGaN か
ら成る発光層である低キャリア濃度ｎ層４が形成されて
おり、更に、低キャリア濃度ｎ層４の上に膜厚約 0.2μ
ｍのGaNから成るｉ層５０が形成されている。又、その
ｉ層５０の所定領域には低抵抗のｐ型を示すｐ型部５が
形成されている。
明する。 第１実施例 図１において、発光ダイオード１０は、サファイア基板
１を有しており、そのサファイア基板１に500 ÅのAlXG
a1-XN(X=0.1)のバッファ層２が形成されている。そのバ
ッファ層２の上には、順に、膜厚約2.2 μｍのGaN から
成る高キャリア濃度ｎ+ 層３と膜厚約 1.5μｍのGaN か
ら成る発光層である低キャリア濃度ｎ層４が形成されて
おり、更に、低キャリア濃度ｎ層４の上に膜厚約 0.2μ
ｍのGaNから成るｉ層５０が形成されている。又、その
ｉ層５０の所定領域には低抵抗のｐ型を示すｐ型部５が
形成されている。
【０００９】ｉ層５０の上面からは、ｉ層５０と低キャ
リア濃度ｎ層４とを貫通して高キャリア濃度ｎ+ 層３に
至る孔１５が形成されている。その孔１５を通って高キ
ャリア濃度ｎ+ 層３に接合されたアルミニウムで形成さ
れた電極５２がｉ層５０上に形成されている。又、ｐ型
部５の上面には、ｐ型部５に対するアルミニウムで形成
された電極５１が形成されている。 高キャリア濃度ｎ
+ 層３に対する電極５２は、ｐ型部５に対してｉ層５０
により絶縁分離されている。
リア濃度ｎ層４とを貫通して高キャリア濃度ｎ+ 層３に
至る孔１５が形成されている。その孔１５を通って高キ
ャリア濃度ｎ+ 層３に接合されたアルミニウムで形成さ
れた電極５２がｉ層５０上に形成されている。又、ｐ型
部５の上面には、ｐ型部５に対するアルミニウムで形成
された電極５１が形成されている。 高キャリア濃度ｎ
+ 層３に対する電極５２は、ｐ型部５に対してｉ層５０
により絶縁分離されている。
【００１０】次に、この構造の発光ダイオード１０の製
造方法について説明する。製造工程を示す図２から図８
は、ウエハにおける１素子のみに関する断面図であり、
実際には図に示す素子が繰り返し形成されたウエハに関
して次の製造処理が行われる。そして、最後に、ウエハ
が切断されて各発光素子が形成される。
造方法について説明する。製造工程を示す図２から図８
は、ウエハにおける１素子のみに関する断面図であり、
実際には図に示す素子が繰り返し形成されたウエハに関
して次の製造処理が行われる。そして、最後に、ウエハ
が切断されて各発光素子が形成される。
【００１１】上記発光ダイオード１０は、有機金属化合
物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) による気相成長
により製造された。用いられたガスは、NH3 とキャリア
ガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とビスシクロペンタジ
エニルマグネシウムMg(C5H5)2(以下、「CP2Mg 」と記
す) である。
物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) による気相成長
により製造された。用いられたガスは、NH3 とキャリア
ガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以下「TMG 」
と記す) とトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下
「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とビスシクロペンタジ
エニルマグネシウムMg(C5H5)2(以下、「CP2Mg 」と記
す) である。
【００１２】図２に示す構成に、各層が積層される。そ
の手順を説明する。有機洗浄及び熱処理により洗浄した
Ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速 2 litre /分で反応室に流しながら温度11
00℃でサファイア基板１を気相エッチングした。次に、
温度を 400℃まで低下させて、H2を20 litre／分、NH3
を10litre／分、TMA を 1.8×10-5モル／分、TMG を1.6
×10-4モル／分で供給してAlXGa1-XN(X=0.1)のバッフ
ァ層２が約 500Åの厚さに形成された。
の手順を説明する。有機洗浄及び熱処理により洗浄した
Ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速 2 litre /分で反応室に流しながら温度11
00℃でサファイア基板１を気相エッチングした。次に、
温度を 400℃まで低下させて、H2を20 litre／分、NH3
を10litre／分、TMA を 1.8×10-5モル／分、TMG を1.6
×10-4モル／分で供給してAlXGa1-XN(X=0.1)のバッフ
ァ層２が約 500Åの厚さに形成された。
【００１３】次に、サファイア基板１の温度を1150℃に
保持し、H2を20 litre／分、NH3 を10 litre／分、TMG
を 1.7×10-4モル／分、H2で0.86ppm まで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200 ml ／分の割合で30分間供給し、膜厚約
2.2μｍ、キャリア濃度 1.5×1018/cm3のGaN から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
保持し、H2を20 litre／分、NH3 を10 litre／分、TMG
を 1.7×10-4モル／分、H2で0.86ppm まで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200 ml ／分の割合で30分間供給し、膜厚約
2.2μｍ、キャリア濃度 1.5×1018/cm3のGaN から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００１４】続いて、サファイア基板１の温度を1150℃
に保持し、H2を20 litre／分、NH3を10 litre／分、TMG
を1.7 ×10-4モル／分の割合で20分間供給し、膜厚約
1.5μｍ、キャリア濃度 1×1015/cm3のGaN から成る低
キャリア濃度ｎ層４を形成した。次に、サファイア基板
１を 900℃にして、Ｈ2 を20 litre／分、NH3 を10 lit
re／分、TMG を 1.7×10-4モル／分、CP2Mg を 3×10-6
モル／分の割合で 3分間供給して、膜厚 0.2μｍのGaN
から成るｉ層５０を形成した。この状態では、ｉ層５０
は絶縁体である。
に保持し、H2を20 litre／分、NH3を10 litre／分、TMG
を1.7 ×10-4モル／分の割合で20分間供給し、膜厚約
1.5μｍ、キャリア濃度 1×1015/cm3のGaN から成る低
キャリア濃度ｎ層４を形成した。次に、サファイア基板
１を 900℃にして、Ｈ2 を20 litre／分、NH3 を10 lit
re／分、TMG を 1.7×10-4モル／分、CP2Mg を 3×10-6
モル／分の割合で 3分間供給して、膜厚 0.2μｍのGaN
から成るｉ層５０を形成した。この状態では、ｉ層５０
は絶縁体である。
【００１５】図３に示すように、ｉ層５０の上に、スパ
ッタリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成し
た。次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、ｉ層５０に
おいてｎ層４に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａのフォトレジストを除去した。
ッタリングによりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成し
た。次に、そのSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、ｉ層５０に
おいてｎ層４に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａのフォトレジストを除去した。
【００１６】次に、図４に示すように、フォトレジスト
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｉ層５０とその下の低キャリア濃度ｎ層４と
高キャリア濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Tor
r、高周波電力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合
で供給しドライエッチングした後、Arでドライエッチン
グした。この工程で、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する
電極取出しのための孔１５が形成された。
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位のｉ層５０とその下の低キャリア濃度ｎ層４と
高キャリア濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Tor
r、高周波電力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合
で供給しドライエッチングした後、Arでドライエッチン
グした。この工程で、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する
電極取出しのための孔１５が形成された。
【００１７】次に、図６に示すように、ｉ層５０上に残
っているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、
図７に示すように、ｉ層５０の所定領域にのみ、反射電
子線回析装置を用いて電子線を照射して、ｐ型半導体の
ｐ型部５が形成された。電子線の照射条件は、加速電圧
10KV、試料電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/sec、
ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrである。この
電子線の照射により、ｉ層５０の抵抗率は108 Ωcm以上
の絶縁体から抵抗率35Ωcmのｐ型半導体となった。
っているSiO2層１１をフッ化水素酸で除去した。次に、
図７に示すように、ｉ層５０の所定領域にのみ、反射電
子線回析装置を用いて電子線を照射して、ｐ型半導体の
ｐ型部５が形成された。電子線の照射条件は、加速電圧
10KV、試料電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/sec、
ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrである。この
電子線の照射により、ｉ層５０の抵抗率は108 Ωcm以上
の絶縁体から抵抗率35Ωcmのｐ型半導体となった。
【００１８】この時、ｐ型部５以外の部分、即ち、電子
線の照射されなかった部分は、絶縁体のｉ層５０のまま
である。従って、ｐ型部５は、縦方向に対しては、低キ
ャリア濃度ｎ層４とｐｎ接合を形成するが、横方向に
は、ｐ型部５は、周囲に対して、ｉ層５０により電気的
に絶縁分離される。
線の照射されなかった部分は、絶縁体のｉ層５０のまま
である。従って、ｐ型部５は、縦方向に対しては、低キ
ャリア濃度ｎ層４とｐｎ接合を形成するが、横方向に
は、ｐ型部５は、周囲に対して、ｉ層５０により電気的
に絶縁分離される。
【００１９】次に、図８に示すように、ｐ型部５とｉ層
５０の上面と孔１５を通って高キャリア濃度ｎ+ 層３と
に、Al層２０が蒸着により形成された。そして、そのAl
層２０の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォトリ
ソグラフにより、そのフォトレジスト２１が高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びｐ型部５に対する電極部が残るよう
に、所定形状にパターン形成した。
５０の上面と孔１５を通って高キャリア濃度ｎ+ 層３と
に、Al層２０が蒸着により形成された。そして、そのAl
層２０の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォトリ
ソグラフにより、そのフォトレジスト２１が高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びｐ型部５に対する電極部が残るよう
に、所定形状にパターン形成した。
【００２０】次に、そのフォトレジスト２１をマスクと
して下層のAl層２０の露出部を硝酸系エッチング液でエ
ッチングし、フォトレジスト２１をアセトンで除去し
た。このようにして、図１に示すように、高キャリア濃
度ｎ+ 層３の電極５２、ｐ型部５の電極５１を形成し
た。その後、上述のように形成されたウエハが各素子毎
に切断された。
して下層のAl層２０の露出部を硝酸系エッチング液でエ
ッチングし、フォトレジスト２１をアセトンで除去し
た。このようにして、図１に示すように、高キャリア濃
度ｎ+ 層３の電極５２、ｐ型部５の電極５１を形成し
た。その後、上述のように形成されたウエハが各素子毎
に切断された。
【００２１】尚、AlxGa1-XN のバッファ層の結晶構造
は、無定形構造の中に、多結晶又は微結晶が混在した状
態であると思われる。このような結晶状態の時に、その
層の上に成長するGaN 層の結晶性が良くなると思われ
る。GaN 層の結晶性を良くするには、AlxGa1-XN のバッ
ファ層における多結晶又は微結晶の存在割合は１〜９０
％、その大きさは0.1 μｍ以下が望ましいと思われる。
は、無定形構造の中に、多結晶又は微結晶が混在した状
態であると思われる。このような結晶状態の時に、その
層の上に成長するGaN 層の結晶性が良くなると思われ
る。GaN 層の結晶性を良くするには、AlxGa1-XN のバッ
ファ層における多結晶又は微結晶の存在割合は１〜９０
％、その大きさは0.1 μｍ以下が望ましいと思われる。
【００２２】第２実施例 図１に示す構造の第１実施例の発光ダイオードにおい
て、高キャリア濃度ｎ+層３、低キャリア濃度ｎ層４、
ｉ層５０、ｐ型部５を、それぞれ、Al0.2Ga0.5In0.3Nと
した。高キャリア濃度ｎ+ 層３は、シリコンを添加して
電子濃度2 ×1018/cm3に形成し、低キャリア濃度ｎ層４
は不純物無添加で電子濃度1 ×1016/cm3に形成した。ｉ
層５０はマグネシウム(Mg)を添加し、ｐ型部５はその
後、所定の領域に電子線を照射して正孔濃度1 ×1016/c
m3に形成した。
て、高キャリア濃度ｎ+層３、低キャリア濃度ｎ層４、
ｉ層５０、ｐ型部５を、それぞれ、Al0.2Ga0.5In0.3Nと
した。高キャリア濃度ｎ+ 層３は、シリコンを添加して
電子濃度2 ×1018/cm3に形成し、低キャリア濃度ｎ層４
は不純物無添加で電子濃度1 ×1016/cm3に形成した。ｉ
層５０はマグネシウム(Mg)を添加し、ｐ型部５はその
後、所定の領域に電子線を照射して正孔濃度1 ×1016/c
m3に形成した。
【００２３】次に、この構造の発光ダイオード１０も第
１実施例の発光ダイオードと同様に製造することができ
る。トリメチルインジウム(In(CH3)3)がTMG 、TMA 、シ
ラン、CP2Mg ガスに加えて使用された。生成温度、ガス
流量は第１実施例と同じである。トリメチルインジウム
を 1.7×10-4モル／分で供給することを除いて他のガス
の流量は第１実施例と同一である。
１実施例の発光ダイオードと同様に製造することができ
る。トリメチルインジウム(In(CH3)3)がTMG 、TMA 、シ
ラン、CP2Mg ガスに加えて使用された。生成温度、ガス
流量は第１実施例と同じである。トリメチルインジウム
を 1.7×10-4モル／分で供給することを除いて他のガス
の流量は第１実施例と同一である。
【００２４】このようにして製造された発光ダイオード
１０の発光強度を測定したところ10mcd であり、発光寿
命は、104 時間であった。
１０の発光強度を測定したところ10mcd であり、発光寿
命は、104 時間であった。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図。
ドの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図６】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図７】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図８】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
１０…発光ダイオード １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…高キャリア濃度ｎ+ 層 ４…低キャリア濃度ｎ層 ５…ｐ型部 ５０…ｉ層 ５１，５２…電極 １５…孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真部 勝英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 小出 典克 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 山田 正巳 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 加藤 久喜 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 １番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区神丘町二丁目21 虹ケ丘東団地19号棟103号室 (56)参考文献 特開 平６−177423（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−242985（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00
Claims (6)
- 【請求項１】 サファイア基板と、 前記サファイア基板上に、温度４００℃〜８００℃にお
いて、非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜X＜１が厚さ１００Å〜
５００Åに形成されたバッファ層と、 前記バッファ層の上に形成されたシリコン(Si)がド−プ
されたｎ型の窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al X1
Ga Y1 In 1-X1-Y1 N、0≦X1≦1, 0≦Y1≦1, 0≦X1+Y1≦1）
から成るｎ層と、 前記ｎ層の上に形成されたインジウム(In)を含むノンド
ープの窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al x2 Ga Y2 In
1-X2-Y2 N、0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2＜1）から成
る発光層と、 前記発光層上に形成されたマグネシウム(Mg)がド−プさ
れたｐ型の窒素−３族元素化合物半導体（一般式Al x3 Ga
Y3 In 1-X3-Y3 N、0≦X3≦1, 0≦Y3≦1, 0≦X1+Y1≦1）か
ら成るｐ層と を有する窒素−３族元素化合物半導体発光
素子。 - 【請求項２】 前記非晶質のAl X Ga 1-X N;０＜X＜１が厚
さ１００Å〜５００Åに形成されたバッファ層は、多結
晶又は微結晶の存在割合が１〜９０％であることを特徴
とする請求項１に記載の窒素−３族元素化合物半導体発
光素子。 - 【請求項３】 前記ｐ層は、窒素−３族元素化合物半導
体を低抵抗化したことを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の窒素−３族元素化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記発光層はｎ伝導型であることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒
素−３族元素化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 サファイア基板上に窒素−３族元素化合
物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=Y=0を含む)から成
る層をエピタキシャル成長させる方法において、 前記サファイア基板上に、温度４００℃〜８００℃にお
いて、厚さ１００Å〜５００Åの非晶質のAl X Ga 1-X N ;
０＜X＜１から成るバッファ層を成長させ、そのバッフ
ァ層上に温度１０００℃〜１２００℃で窒素−３族元素
化合物半導体(Al x Ga Y In 1-X-Y N;X=0,Y=0,X=Y=0を含む)
をエピタキシャル成長させる半導体の製造 方法。 - 【請求項６】 前記バッファ層を、多結晶又は微結晶の
存在割合が１〜９０％となるよう成長させることを特徴
とする請求項５に記載の半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31659692A JP3184341B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31659692A JP3184341B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151962A JPH06151962A (ja) | 1994-05-31 |
| JP3184341B2 true JP3184341B2 (ja) | 2001-07-09 |
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ID=18078848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31659692A Expired - Fee Related JP3184341B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184341B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3771952B2 (ja) * | 1995-06-28 | 2006-05-10 | ソニー株式会社 | 単結晶ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法、発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法 |
| DE69622277T2 (de) | 1995-09-18 | 2003-03-27 | Hitachi, Ltd. | Halbleitermaterial, verfahren zur herstellung des halbleitermaterials und eine halbleitervorrichtung |
| WO2005062390A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Showa Denko K.K. | Group iii nitride semiconductor device and light-emitting device using the same |
| KR101364168B1 (ko) * | 2007-03-20 | 2014-02-18 | 서울바이오시스 주식회사 | 발광 소자용 기판 제조방법 |
| CN105633223B (zh) * | 2015-12-31 | 2018-10-09 | 华灿光电(苏州）有限公司 | AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件 |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP31659692A patent/JP3184341B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06151962A (ja) | 1994-05-31 |
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