JP3209233B2 - 青色発光ダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
青色発光ダイオードおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般式がＧａXＡｌ1-X
Ｎ（０≦X≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導
体が基板上に積層された青色発光ダイオードに係り、特
に発光効率に優れた青色発光ダイオードの構造に関す
る。
Ｎ（０≦X≦１）で表される窒化ガリウム系化合物半導
体が基板上に積層された青色発光ダイオードに係り、特
に発光効率に優れた青色発光ダイオードの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、青色、紫色発光ダイオード用材料
として一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される
窒化ガリウム系化合物半導体が知られている。この材料
は、一般に、主に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ
法と呼ぶ。）により、サファイア基板上に成長されてい
る。従来、この方法によって成長されたＧａＮ系化合物
半導体は、結晶性が悪く、このために、ｐ型結晶ができ
なかった。このため、従来この材料を利用して作った発
光ダイオードは、ｐ−ｎ接合発光ダイオードではなく、
ＭＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造の発光
ダイオードであった。
として一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される
窒化ガリウム系化合物半導体が知られている。この材料
は、一般に、主に有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ
法と呼ぶ。）により、サファイア基板上に成長されてい
る。従来、この方法によって成長されたＧａＮ系化合物
半導体は、結晶性が悪く、このために、ｐ型結晶ができ
なかった。このため、従来この材料を利用して作った発
光ダイオードは、ｐ−ｎ接合発光ダイオードではなく、
ＭＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造の発光
ダイオードであった。
【０００３】ＭＩＳ構造の青色発光ダイオードは、図２
に示すように、サファイア基板１上に、ＡｌＮよりなる
バッファ層１２、Ｓｉドープｎ型ＧａXＡｌ1-XＮ層１
４、ＺｎドープまたはＭｇドープｉ型ＧａXＡｌ1-XＮ層
１３が順に積層され、１３および１４から電極が取り出
された構造を有する。この構造の青色発光ダイオード
は、最上層であるｉ型ＧａXＡｌ1-XＮ層４の抵抗率が１
０８Ω・cm以上と高抵抗であるため、例えば、２０ｍＡ
の電流値で、順方向電圧（ＶF）をおよそ３０Ｖ以上印
加して発光させなければならず、発光効率が低く、また
信頼性に欠けるため、実用化するには未だ不十分であっ
た。
に示すように、サファイア基板１上に、ＡｌＮよりなる
バッファ層１２、Ｓｉドープｎ型ＧａXＡｌ1-XＮ層１
４、ＺｎドープまたはＭｇドープｉ型ＧａXＡｌ1-XＮ層
１３が順に積層され、１３および１４から電極が取り出
された構造を有する。この構造の青色発光ダイオード
は、最上層であるｉ型ＧａXＡｌ1-XＮ層４の抵抗率が１
０８Ω・cm以上と高抵抗であるため、例えば、２０ｍＡ
の電流値で、順方向電圧（ＶF）をおよそ３０Ｖ以上印
加して発光させなければならず、発光効率が低く、また
信頼性に欠けるため、実用化するには未だ不十分であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】発光効率、信頼性等を
考慮するとＭＩＳよりも、ｐ−ｎ接合が有利であること
は周知のとおりである。ｐ型結晶を得るための手段とし
て、上記ｉ型層４の表面に電子線を照射しホールキャリ
ア濃度を増して、ｉ型層４の抵抗率を下げ、一部ｐ型化
する技術が発表されている（応用物理、１９９１年、２
月号、第６０巻、ｐ１６３〜１６６）。
考慮するとＭＩＳよりも、ｐ−ｎ接合が有利であること
は周知のとおりである。ｐ型結晶を得るための手段とし
て、上記ｉ型層４の表面に電子線を照射しホールキャリ
ア濃度を増して、ｉ型層４の抵抗率を下げ、一部ｐ型化
する技術が発表されている（応用物理、１９９１年、２
月号、第６０巻、ｐ１６３〜１６６）。
【０００５】しかしながら、電子線照射は表面からわず
か０．３μｍ〜０．５μｍの深さにまでしか効果がない
ため、ｉ型層４の下部、即ちｎ型層３と接触している部
分はやはり高抵抗であるため、ＶFはほとんど下がらな
いのが実状である。一方、ｉ型層４を０．３μｍ〜０．
５μｍの薄膜にすると、電子線照射効果は全深さにまで
得られ、ｉ型層４はすべてｐ型となり、ＶFは２０Ｖぐ
らいに下がるが、輝度は低くなる。なぜなら、発光層は
Ｍｇ、Ｚｎ等の不純物が発光中心となるｐ型層またはｉ
型層であるため、発光中心を増やす意味で、それらの層
の厚さはできるだけ厚い方が望ましいからである。
か０．３μｍ〜０．５μｍの深さにまでしか効果がない
ため、ｉ型層４の下部、即ちｎ型層３と接触している部
分はやはり高抵抗であるため、ＶFはほとんど下がらな
いのが実状である。一方、ｉ型層４を０．３μｍ〜０．
５μｍの薄膜にすると、電子線照射効果は全深さにまで
得られ、ｉ型層４はすべてｐ型となり、ＶFは２０Ｖぐ
らいに下がるが、輝度は低くなる。なぜなら、発光層は
Ｍｇ、Ｚｎ等の不純物が発光中心となるｐ型層またはｉ
型層であるため、発光中心を増やす意味で、それらの層
の厚さはできるだけ厚い方が望ましいからである。
【０００６】また、この方法を用いると、電子線照射を
行うためにｉ型層４を最上層にもってこなければならな
いため、高効率のシングルヘテロ構造の発光ダイオード
を作ろうとすれば、クラッド層のｎ型層３を、ｉ型層４
の下にもってこなければならなかった。このため発光層
であるｉ型層４の結晶性が極端に悪くなり高効率のシン
グルヘテロ発光ダイオードを作ることは、不可能であっ
た。
行うためにｉ型層４を最上層にもってこなければならな
いため、高効率のシングルヘテロ構造の発光ダイオード
を作ろうとすれば、クラッド層のｎ型層３を、ｉ型層４
の下にもってこなければならなかった。このため発光層
であるｉ型層４の結晶性が極端に悪くなり高効率のシン
グルヘテロ発光ダイオードを作ることは、不可能であっ
た。
【０００７】従って、本発明は上記事情を鑑みて成され
たものであり、ＶFが低く、高輝度である、即ち発光効
率の高いｐ−ｎ接合発光ダイオードを実現できる新規な
構造を提供するものである。
たものであり、ＶFが低く、高輝度である、即ち発光効
率の高いｐ−ｎ接合発光ダイオードを実現できる新規な
構造を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】我々は特願平３−８９８
４０号において、基板上にＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X
≦１の範囲である。）よりなるバッファー層を形成し、
その上にＧａXＡｌ1-XＮ層（０≦X≦１）を成長する
と、結晶性が飛躍的に向上し容易にｐ型結晶が得られる
ことを示した。この方法は、バッファ層を従来のＡｌＮ
とするよりもＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X≦１）とする
方が、その上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶性が著しく向上し、特に、ＧａＮをバッファ層とす
ることによって最も優れた窒化ガリウム系化合物半導体
の結晶が得られるというものである。
４０号において、基板上にＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X
≦１の範囲である。）よりなるバッファー層を形成し、
その上にＧａXＡｌ1-XＮ層（０≦X≦１）を成長する
と、結晶性が飛躍的に向上し容易にｐ型結晶が得られる
ことを示した。この方法は、バッファ層を従来のＡｌＮ
とするよりもＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X≦１）とする
方が、その上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶性が著しく向上し、特に、ＧａＮをバッファ層とす
ることによって最も優れた窒化ガリウム系化合物半導体
の結晶が得られるというものである。
【０００９】本発明はこの知見に基づいて成されたもの
であり、本発明の青色発光ダイオードは、基板上にＧａ
XＡｌ1-XＮ（但しXは０＜X≦１の範囲である。）よりな
るバッファ層、およびｐ型不純物がドープされたＧａＮ
層が積層され、さらにその上に、ｎ型不純物がドープさ
れたＧａＡｌＮ層が順に積層された構造を有することを
特徴とするものである。
であり、本発明の青色発光ダイオードは、基板上にＧａ
XＡｌ1-XＮ（但しXは０＜X≦１の範囲である。）よりな
るバッファ層、およびｐ型不純物がドープされたＧａＮ
層が積層され、さらにその上に、ｎ型不純物がドープさ
れたＧａＡｌＮ層が順に積層された構造を有することを
特徴とするものである。
【００１０】本発明の青色発光ダイオードにおいて、例
えば基板にはサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ等を
用いることができ、ｎ型不純物にはＳｉ、Ｓｎ等、ｐ型
不純物にはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｂｅ等を用いるこ
とができる。最も好ましく用いるのは、基板ではサファ
イア、ｎ型不純物はＳｉ、ｐ型不純物はＭｇ、Ｚｎであ
る。
えば基板にはサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ等を
用いることができ、ｎ型不純物にはＳｉ、Ｓｎ等、ｐ型
不純物にはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ、Ｂｅ等を用いるこ
とができる。最も好ましく用いるのは、基板ではサファ
イア、ｎ型不純物はＳｉ、ｐ型不純物はＭｇ、Ｚｎであ
る。
【００１１】以下、図面に基づいて、本発明の発光ダイ
オードを詳説する。図１は本発明の青色発光ダイオード
の構造の一例を示す断面図であり、まずサファイア基板
１上にＧａＮからなるバッファー層２、その上に、Ｍｇ
ドープＧａＮからなるｐ型層３を形成し、更にその上に
ＳｉドープＧａ0.5Ａｌ0.5Ｎからなるｎ型層４を順に形
成した構造としている。
オードを詳説する。図１は本発明の青色発光ダイオード
の構造の一例を示す断面図であり、まずサファイア基板
１上にＧａＮからなるバッファー層２、その上に、Ｍｇ
ドープＧａＮからなるｐ型層３を形成し、更にその上に
ＳｉドープＧａ0.5Ａｌ0.5Ｎからなるｎ型層４を順に形
成した構造としている。
【００１２】このように、シングルヘテロ構造の発光ダ
イオードにすると、青色発光ダイオードの効率が飛躍的
に向上する。青色発光は、電子がｎ型層４からｐ型層３
へ注入されて、Ｍｇが関与した準位を通じて輻射再結合
することにより起こり、それはｐ型層３で起こる。この
構造では、正孔は、クラッド層であるｎ型層４のエネル
ギーバリヤーに阻まれてｎ型層４に注入できずｐ型層に
残り、そしてｎ型層４から注入された電子と効率良く輻
射再結合することにより、発光ダイオードの発光効率が
飛躍的に向上する。
イオードにすると、青色発光ダイオードの効率が飛躍的
に向上する。青色発光は、電子がｎ型層４からｐ型層３
へ注入されて、Ｍｇが関与した準位を通じて輻射再結合
することにより起こり、それはｐ型層３で起こる。この
構造では、正孔は、クラッド層であるｎ型層４のエネル
ギーバリヤーに阻まれてｎ型層４に注入できずｐ型層に
残り、そしてｎ型層４から注入された電子と効率良く輻
射再結合することにより、発光ダイオードの発光効率が
飛躍的に向上する。
【００１３】通常クラッド層のｎ型層４は結晶性が悪
く、この上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体層の
結晶性も当然悪くなる。クラッド層のｎ型層４の結晶性
が悪くなる原因は、よくわからないが、一般にＡｌＮと
ＧａＮの混晶膜を作ることが、非常に難しいことに起因
していると考えられる。このため、クラッド層のｎ型層
４を一番上の層にもってくれば、この層のみ結晶性が悪
く他の層の結晶性は悪くならない。従って発光層である
ｐ型層３の結晶性は、非常に良いままで、シングルヘテ
ロ構造の高効率発光ダイオードを作ることが、可能とな
る。さらに本発明の青色発光ダイオードはバッファ層を
ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X≦１）としているため、そ
の上に直接形成するｐ型不純物をドープした窒化ガリウ
ム系化合物半導体が高抵抗なｉ型とならずに、低抵抗な
ｐ型となり、またその結晶性は、ＡｌＮをバッファ層と
するよりもはるかに向上する。
く、この上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体層の
結晶性も当然悪くなる。クラッド層のｎ型層４の結晶性
が悪くなる原因は、よくわからないが、一般にＡｌＮと
ＧａＮの混晶膜を作ることが、非常に難しいことに起因
していると考えられる。このため、クラッド層のｎ型層
４を一番上の層にもってくれば、この層のみ結晶性が悪
く他の層の結晶性は悪くならない。従って発光層である
ｐ型層３の結晶性は、非常に良いままで、シングルヘテ
ロ構造の高効率発光ダイオードを作ることが、可能とな
る。さらに本発明の青色発光ダイオードはバッファ層を
ＧａXＡｌ1-XＮ（但し０＜X≦１）としているため、そ
の上に直接形成するｐ型不純物をドープした窒化ガリウ
ム系化合物半導体が高抵抗なｉ型とならずに、低抵抗な
ｐ型となり、またその結晶性は、ＡｌＮをバッファ層と
するよりもはるかに向上する。
【００１４】また、本発明の青色発光ダイオードにおい
て、前記ｐ型層３をアニーリング、または電子線照射に
よって６００℃より高い温度で加熱することにより、さ
らに、低抵抗なｐ型層とすることができ、シングルへテ
ロ構造の高効率青色発光ダイオードを実現することがで
きる。
て、前記ｐ型層３をアニーリング、または電子線照射に
よって６００℃より高い温度で加熱することにより、さ
らに、低抵抗なｐ型層とすることができ、シングルへテ
ロ構造の高効率青色発光ダイオードを実現することがで
きる。
【００１５】アニーリング（Annealing：焼き鈍し）温
度は６００℃より高い温度、好ましくは７００℃以上で
反応容器内、またはアニーリング専用の装置を用いて窒
素、不活性ガス雰囲気中、または真空中で行う。このア
ニーリングについては我々が先に出願した特願平３−３
２１３５３号に詳述した。
度は６００℃より高い温度、好ましくは７００℃以上で
反応容器内、またはアニーリング専用の装置を用いて窒
素、不活性ガス雰囲気中、または真空中で行う。このア
ニーリングについては我々が先に出願した特願平３−３
２１３５３号に詳述した。
【００１６】電子線照射は試料室に加熱ステージを備え
た電子線照射装置（例えばＳＥＭ等）を用い、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層表面の温度が６００℃以上に
なるようにして行うことができる。また、加速電圧１ｋ
Ｖ〜３０ｋＶの範囲で、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層の温度が６００℃以上になるようにしてウエハー全
体を走査してもよい。その表面温度が６００℃以下であ
ると、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の抵抗率があ
まり下がらない傾向にあり、好ましくは７００℃以上で
電子線照射を行う方がよい。
た電子線照射装置（例えばＳＥＭ等）を用い、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層表面の温度が６００℃以上に
なるようにして行うことができる。また、加速電圧１ｋ
Ｖ〜３０ｋＶの範囲で、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層の温度が６００℃以上になるようにしてウエハー全
体を走査してもよい。その表面温度が６００℃以下であ
ると、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の抵抗率があ
まり下がらない傾向にあり、好ましくは７００℃以上で
電子線照射を行う方がよい。
【００１７】
【作用】アニーリングにより抵抗率が下がる原因として
次のようなことが考えられる。窒化ガリウム系化合物半
導体層の成長において、Ｎ源として、一般にＮＨ3が用
いられており、成長中にこのＮＨ3が分解して原子状水
素ができると考えられる。この原子状水素がアクセプタ
ー不純物と結合することにより、ｐ型不純物がアクセプ
ターとして働くのを妨げている。このため、反応後のｐ
型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体は高
抵抗を示す。ところが、成長後加熱することにより、例
えばＭｇ−Ｈの形で結合している水素が熱的に解離され
て、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体層から出て行き、正常にｐ型不純物がアクセプターと
して働くようになるため、低抵抗なｐ型窒化ガリウム系
化合物半導体が得られる。
次のようなことが考えられる。窒化ガリウム系化合物半
導体層の成長において、Ｎ源として、一般にＮＨ3が用
いられており、成長中にこのＮＨ3が分解して原子状水
素ができると考えられる。この原子状水素がアクセプタ
ー不純物と結合することにより、ｐ型不純物がアクセプ
ターとして働くのを妨げている。このため、反応後のｐ
型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体は高
抵抗を示す。ところが、成長後加熱することにより、例
えばＭｇ−Ｈの形で結合している水素が熱的に解離され
て、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体層から出て行き、正常にｐ型不純物がアクセプターと
して働くようになるため、低抵抗なｐ型窒化ガリウム系
化合物半導体が得られる。
【００１８】同様に電子線照射においても、電子線照射
により表面の温度が６００℃を越える温度とすることに
より、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からＨが抜
け、さらに低抵抗なｐ型となると考えられる。
により表面の温度が６００℃を越える温度とすることに
より、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からＨが抜
け、さらに低抵抗なｐ型となると考えられる。
【００１９】また、６００℃以上でアニーリング、また
は電子線照射を行う場合、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層が分解する恐れがあるが、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層は通常１μｍ以上の厚みで形成するため、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の保護膜としての作用
を有しており、さらに好都合である。
は電子線照射を行う場合、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層が分解する恐れがあるが、ｎ型窒化ガリウム系化
合物半導体層は通常１μｍ以上の厚みで形成するため、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の保護膜としての作用
を有しており、さらに好都合である。
【００２０】
【実施例】［実施例１］ まず、良く洗浄したサファイア基板（Ｃ面）をＭＯＣＶ
Ｄ装置のリアクターにセットし、リアクターを水素で良
く置換する。次に、水素を流しながら温度を１０５０℃
まで上昇させ２０分間保持し、サファイア基板のクリー
ニングを行う。
Ｄ装置のリアクターにセットし、リアクターを水素で良
く置換する。次に、水素を流しながら温度を１０５０℃
まで上昇させ２０分間保持し、サファイア基板のクリー
ニングを行う。
【００２１】次に水素を流しながら温度を１０５０℃ま
で上昇させ２０分間保持しサファイア基板のクリーニン
グを行う。その後、温度を５１０℃まで下げ、水素に加
え、アンモニア（ＮＨ3）４リットル／分、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー 6モル／分流しながら１
分間保持してＧａＮバッファー層を約２００オングスト
ローム成長させる。続いてＴＭＧのみ止めて、温度を１
０３０℃まで上昇させる。
で上昇させ２０分間保持しサファイア基板のクリーニン
グを行う。その後、温度を５１０℃まで下げ、水素に加
え、アンモニア（ＮＨ3）４リットル／分、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー 6モル／分流しながら１
分間保持してＧａＮバッファー層を約２００オングスト
ローム成長させる。続いてＴＭＧのみ止めて、温度を１
０３０℃まで上昇させる。
【００２２】Ｓｉドープｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎは、温度
が１０３０℃で、ＴＭＧ５４×１０ー 6モル／分、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）６×１０ー 6／分、モノシラ
ン（ＳｉＨ4）２２×１０-11／分を流して、６０分間成
長させ、３μｍの膜厚で成長させる。
が１０３０℃で、ＴＭＧ５４×１０ー 6モル／分、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）６×１０ー 6／分、モノシラ
ン（ＳｉＨ4）２２×１０-11／分を流して、６０分間成
長させ、３μｍの膜厚で成長させる。
【００２３】ＭｇドープＧａＮ層は、温度が１０３０℃
で、ＴＭＧ５４×１０ー 6モル／分、新たにビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を流し、１μ
ｍの膜厚で成長させる。これで、サファイア基板上に、
ＧａＮバッファー層２００オングストローム、ｐ型Ｇａ
Ｎ層３μｍ、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層１μｍが順次積層
されたエピタキシャルウエハーができた。
で、ＴＭＧ５４×１０ー 6モル／分、新たにビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を流し、１μ
ｍの膜厚で成長させる。これで、サファイア基板上に、
ＧａＮバッファー層２００オングストローム、ｐ型Ｇａ
Ｎ層３μｍ、ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層１μｍが順次積層
されたエピタキシャルウエハーができた。
【００２４】次に、フォトリソグラフィー技術を使っ
て、ｎ型層の一部をエッチングし、ｐ型ＧａＮ層の一部
を露出させ、ｎ形ＧａＮ層上にはＡｌ電極を、ｐ形Ｇａ
Ｎ層上にＡｕ電極をオーミック電極として付けた後、常
法に従ってチップ状にしてモールドし、本発明の青色発
光ダイオードを得た。
て、ｎ型層の一部をエッチングし、ｐ型ＧａＮ層の一部
を露出させ、ｎ形ＧａＮ層上にはＡｌ電極を、ｐ形Ｇａ
Ｎ層上にＡｕ電極をオーミック電極として付けた後、常
法に従ってチップ状にしてモールドし、本発明の青色発
光ダイオードを得た。
【００２５】この発光ダイオードの特性を直流電流を流
して測定すると、順方向電圧は２０ｍＡの時１０Ｖ、発
光出力は２０ｍＡの時６μＷであり、ピーク波長は４３
０ｎｍであった。なお外部効率の最大値は０．０５％で
あった。
して測定すると、順方向電圧は２０ｍＡの時１０Ｖ、発
光出力は２０ｍＡの時６μＷであり、ピーク波長は４３
０ｎｍであった。なお外部効率の最大値は０．０５％で
あった。
【００２６】［実施例２］ 実施例１においてｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を成長させた
後、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＳｉＨ4ガスを止め、水
素ガスとアンモニアガスを流しながら、室温まで冷却す
る。その後ウエハーを取りだし、アニーリング装置に入
れ、７５０℃でアニーリングを２０分間行う。この素子
の構造では、表面のｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層が、キャッ
プ層（ＧａＮの熱分解を防ぐ層）とｎ型層の両方の役目
を兼ねている。
後、ＴＭＧガス、ＴＭＡガス、ＳｉＨ4ガスを止め、水
素ガスとアンモニアガスを流しながら、室温まで冷却す
る。その後ウエハーを取りだし、アニーリング装置に入
れ、７５０℃でアニーリングを２０分間行う。この素子
の構造では、表面のｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層が、キャッ
プ層（ＧａＮの熱分解を防ぐ層）とｎ型層の両方の役目
を兼ねている。
【００２７】後は、実施例１と同様にして発光ダイオー
ドとしたところ、順方向電圧は２０ｍＡの時に５Ｖであ
り、発光出力は２０ｍＡの時に６０μＷであり、ピーク
波長は４３０ｎｍであった。
ドとしたところ、順方向電圧は２０ｍＡの時に５Ｖであ
り、発光出力は２０ｍＡの時に６０μＷであり、ピーク
波長は４３０ｎｍであった。
【００２８】［実施例３］ 実施例１においてｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ｎ層を成長させた
後、同様にして室温まで冷却する。その後ウエハーを取
りだし、電子線照射装置に入れ、加熱ステージの温度を
７５０℃にして、加速電圧１５ｋＶでｎ型層の上から電
子線照射を行う。
後、同様にして室温まで冷却する。その後ウエハーを取
りだし、電子線照射装置に入れ、加熱ステージの温度を
７５０℃にして、加速電圧１５ｋＶでｎ型層の上から電
子線照射を行う。
【００２９】後は、実施例１と同様にして発光ダイオー
ドとしたところ、順方向電圧は２０ｍＡの時に５Ｖであ
り、発光出力は２０ｍＡの時に５７μＷであり、ピーク
波長は４３０ｎｍであった。
ドとしたところ、順方向電圧は２０ｍＡの時に５Ｖであ
り、発光出力は２０ｍＡの時に５７μＷであり、ピーク
波長は４３０ｎｍであった。
【００３０】［実施例４］ 実施例３において、加熱ステージを用いず、電子線照射
のみでｎ型層の表面温度７５０℃で、電子線をウエハー
全体に走査しながら行う。なお照射面の温度は放射温度
計にて測定した。同様に発光ダイオードとしたところ、
実施例２、３で得たものとほぼ同等の特性を有してい
た。
のみでｎ型層の表面温度７５０℃で、電子線をウエハー
全体に走査しながら行う。なお照射面の温度は放射温度
計にて測定した。同様に発光ダイオードとしたところ、
実施例２、３で得たものとほぼ同等の特性を有してい
た。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の青色発光
ダイオードは、高効率であり、今まで実現不可能であっ
た、平面デイスプレイ、平面カラーテレビなどの用途が
可能となり、産業上メリットは、計り知れない。
ダイオードは、高効率であり、今まで実現不可能であっ
た、平面デイスプレイ、平面カラーテレビなどの用途が
可能となり、産業上メリットは、計り知れない。
【図１】 本発明の一実施例の青色発光ダイオードの構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図２】 従来の青色発光ダイオードの構造を示す断面
図。
図。
１・・・サファイア基板 ２・・・ＧａＮバッファ層 ３・・・ＭｇドープＧａＮ層（ｐ型層） ４・・・ＳｉドープＧａ0.5Ａｌ0.5Ｎ層（ｎ型層） １２・・・ＡｌＮバッファ層 １３・・・ｉ型ＧａXＡｌ1-XＮ層 １４・・・ｎ型ＧａXＡｌ1-XＮ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−228776（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−288371（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−42770（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297023（ＪＰ，Ａ) Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．31（1992）Ｌ139 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上にＧａXＡｌ1-XＮ（但しXは０＜X
≦１の範囲である。）バッファ層と、その上にｐ型不純
物がドープされたＧａＮ層と、その上にｎ型不純物がド
ープされたＧａＡｌＮ層とが、順に積層された構造を有
することを特徴とする青色発光ダイオード。 - 【請求項２】 基板上にＧａXＡｌ1-XＮ（但しXは０＜X
≦１の範囲である。）バッファ層と、その上にｐ型不純
物がドープされたＧａＮ層と、その上にｎ型不純物がド
ープされたＧａＡｌＮ層とが、順に積層された構造を有
する青色発光ダイオードの製造方法において、 ６００℃より高い温度で処理することを特徴とする青色
発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項３】 前記青色発光ダイオードの製造方法にお
いて、 アニ−リングにより処理する請求項２に記載の青色発光
ダイオードの製造方法。 - 【請求項４】 前記青色発光ダイオードの製造方法にお
いて、 電子線照射とアニールを組み合わせることにより処理す
る請求項２に記載の青色発光ダイオードの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP03423492A JP3209233B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-01-23 | 青色発光ダイオードおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14534191 | 1991-05-20 | ||
| JP3-145341 | 1991-05-20 | ||
| JP03423492A JP3209233B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-01-23 | 青色発光ダイオードおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563236A JPH0563236A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3209233B2 true JP3209233B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=26373025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03423492A Expired - Fee Related JP3209233B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-01-23 | 青色発光ダイオードおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209233B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5432808A (en) * | 1993-03-15 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semicondutor light-emitting device |
| JPH0856018A (ja) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子、および半導体発光素子の製造方法 |
| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US5789265A (en) * | 1995-08-31 | 1998-08-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing blue light-emitting device by using BCL3 and CL2 |
| KR100643442B1 (ko) * | 1996-06-26 | 2006-11-10 | 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁 | 발광 변환 소자를 포함하는 발광 반도체 소자 |
| US6713789B1 (en) | 1999-03-31 | 2004-03-30 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor device and method of producing the same |
| WO2001039342A1 (fr) * | 1999-11-22 | 2001-05-31 | Sony Corporation | Element electroluminescent a semi-conducteur |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP03423492A patent/JP3209233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．３１（１９９２）Ｌ１３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563236A (ja) | 1993-03-12 |
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