JP3374737B2 - Nitride semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor device

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修二 中村
雅之 妹尾
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はLED(発光ダイオード)、LD(レーザダイオード)等の発光素子、太陽電池、光センサー等の受光素子、又はトランジスタ等の電子デバイスに使用される窒化物半導体(In X Al Y BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention is an LED (light emitting diode), LD light emitting element (laser diode) or the like, a solar cell, a light receiving element such as an optical sensor, or such as a transistor nitride semiconductors used in electronic devices (in X Al Y G
1-XY N、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなる素子に関する。 a 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, about X + Y ≦ 1) element made of. なお、本明細書において使用する一般式I In general formula I, as used herein
X Ga 1-X N、Al Y Ga 1-Y N等は単に窒化物半導体層の組成式を示すものであって、異なる層が例えば同一の一般式で示されていても、それらの層のX値、Y値が一致していることまで示すものではない。 n X Ga 1-X N, Al Y Ga 1-Y N , etc. is a merely shows the composition formula of the nitride semiconductor layer, even though shown in different layers, for example, the same formula, the layers X value does not indicate to the Y value match. 【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、交通信号等で最近実用化されたばかりである。 [0002] nitride semiconductor high-brightness blue LED, as a material for pure green LED, has just recently been put to practical use in full color LED displays, traffic signals and the like. これらの各種デバイスに使用されるLEDは、n型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構造(SQW:Single-Quantum- Well)のInGaNよりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。 LED used in these various devices, between the n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer, a single quantum well structure (SQW: Single-Quantum- Well) active layer made of InGaN of It has a hetero structure sandwiched between a double.
青色、緑色等の波長はInGaN活性層のIn組成比を増減することで決定されている。 Blue, green wavelength, etc. is determined by increasing or decreasing the In composition ratio of the InGaN active layer. 【0003】また、本出願人は、最近この材料を用いてパルス電流下、室温での410nmのレーザ発振を世界で初めて発表した(例えば、Jpn.J.Appl.Phys. Vol35 [0003] The Applicant has recently pulsed current under with this material, it was the first in the world to announce the laser oscillation of 410nm at room temperature (e.g., Jpn.J.Appl.Phys. Vol35
(1996) pp.L74-76)。 (1996) pp.L74-76). このレーザ素子はパルス幅2μ This laser element is pulse width 2μ
s、パルス周期2msの条件で、閾値電流610mA、 s, the condition of the pulse period 2 ms, the threshold current 610MA,
閾値電流密度8.7kA/cm2、410nmの発振を示す。 It shows the oscillation threshold current density 8.7kA / cm2,410nm. さらにまた、閾値電流が低い改良したレーザ素子を、Appl.Phys.Lett.,Vol.69,No.10,2 Sep. 1996, Furthermore, the laser device threshold current is low improved, Appl.Phys.Lett., Vol.69, No.10,2 Sep. 1996,
p.1477-1479において発表した。 It announced in p.1477-1479. このレーザ素子は、p This laser device, p
型窒化物半導体層の一部にリッジストライプが形成された構造を有しており、パルス幅1μs、パルス周期1m Has some ridge stripe is formed on the structure of type nitride semiconductor layer, the pulse width 1 [mu] s, pulse period 1m
s、デューティー比0.1%で、閾値電流187mA、 s, at a duty ratio of 0.1%, the threshold current 187MA,
閾値電流密度3kA/cm2、410nmの発振を示す。 It shows the oscillation threshold current density 3kA / cm2,410nm. 【0004】 【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体よりなる青色、緑色LEDは順方向電流(If)20mAで、順方向電圧(Vf)が3.4V〜3.6Vあり、GaAl [0004] made of nitride semiconductor [0004] Blue, green LED forward current (the If) 20 mA, forward voltage (Vf) has 3.4V~3.6V, GaAl
As系の半導体よりなる赤色LEDに比べて2V以上高いため、さらなるVfの低下が望まれている。 For higher than 2V as compared to the red LED consisting of As-based semiconductors, further reduction in Vf is desired. また、L In addition, L
Dでは閾値での電流、電圧が未だ高く、室温で連続発振させるためには、この閾値電流、電圧が下がるような、 Current at the threshold In D, the voltage still high, in order to continuously oscillate at room temperature, such as the threshold current, the voltage drops,
さらに電力効率の高い素子を実現する必要がある。 Furthermore it is necessary to achieve high device power-efficient. 【0005】従って本発明の目的とするところは、主として窒化物半導体よりなるLD素子の閾値での電流、電圧を低下させることにより連続発振を実現し、またLE [0005] It is an object of the present invention is therefore to realize a continuous oscillation primarily current at the threshold of the LD device formed of a nitride semiconductor, by lowering the voltage and LE
D素子ではVfを低下させ、信頼性が高く、電力効率に優れた窒化物半導体素子を実現することにある。 In D element to reduce the Vf, reliable, it is to achieve a good nitride semiconductor device in the power efficiency. 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化物半導体素子について、活性層を挟んだp型層、及び/又はn型層を改良すべく鋭意検討した結果、活性層を除くp [0006] Means for Solving the Problems The present inventors have found that a nitride semiconductor device, p-type layer sandwiching the active layer, and / or a result of intensive studies in order to improve the n-type layer, the active layer p with the exception of
型層、及び/又はn型層に超格子層を用いることにより、超格子層を用いた層の結晶性を良好にでき、前記問題を解決できることを新たに見いだし本発明を成すに至った。 -Type layer, and / or the n-type layer by using a superlattice layer, the crystallinity of the layer using the superlattice layer can be good, and accomplished the newly discovered present invention that can solve the problem. すなわち、本発明に係る第1の窒化物半導体素子は、p側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層と、該p型窒化物半導体層を介してキャリアが注入されて所定の動作をする窒化物半導体からなる活性層とを備えた窒化物半導体素子において、前記p側クラッド層は、10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が500オングストローム以下であることを特徴とする。 That is, the first nitride semiconductor device according to the present invention includes a p-type nitride semiconductor layer comprising a p-side contact layer for forming a p-side cladding layer and the p-electrode, the p-type nitride semiconductor layer in the nitride semiconductor device having an active layer in which carriers are injected of a nitride semiconductor which a predetermined operation via the p-side cladding layer, a nitride having a thickness of 100 angstroms or less in 10 angstroms a first layer of semiconductor, be a superlattice layer and a second layer made of nitride semiconductor are stacked with a thickness of 100 angstroms or less in the composition with the first layer varies and 10 angstroms and the thickness of the p-side contact layer is equal to or less than 500 angstroms. これによって、前記超格子層からなるp型窒化物半導体層の抵抗値を極めて低くできるので、窒化物半導体素子の電力効率を高くすることができる。 Thus, since the resistance of the p-type nitride semiconductor layer comprising the super lattice layer can be very low, it is possible to increase the power efficiency of the nitride semiconductor device. 【0007】また、本発明に係る第2の窒化物半導体素子は、n側クラッド層を含むn型窒化物半導体層と、p Further, the second nitride semiconductor device according to the present invention, the n-type nitride semiconductor layer including the n-side cladding layer, p
側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒化物半導体素子において、前記p側クラッド層及び前記n側クラッド層のうちの少なくとも一つは、10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ10オングストローム以上で100 In the nitride semiconductor device having an active layer between a p-type nitride semiconductor layer comprising a p-side contact layer for forming a side cladding layer and the p-electrode, the p-side cladding layer and the n-side cladding layer at least one out is at 10 a first layer formed of a nitride semiconductor in angstroms with a thickness of 100 angstroms or less, the composition with the first layer varies and 10 angstroms 100
オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が500オングストローム以下であることを特徴とする。 A superlattice layer and a second layer made of nitride semiconductor are stacked with a thickness of less angstroms, and the thickness of the p-side contact layer is equal to or less than 500 Angstroms. 【0008】また、本発明の第1及び第2の窒化物半導体素子においては、前記第1の層及び第2の層の内の少なくとも一方には、導電型を決定する不純物がドープされていることが好ましく、さらに、超格子層内において第1の層と第2の層で不純物濃度が異なることが好ましい。 [0008] In the first and second nitride semiconductor device of the present invention, the first layer and the at least one of the second layer, impurity for determining the conductivity type is doped it is preferred, furthermore, that the impurity concentration in the first layer and the second layer in the super lattice layer are different are preferred. なお、導電型を決定する不純物とは、窒化物半導体にドープされる周期律表第4A族、4B族、第6A族、 Note that the impurities that determine a conductive type, Group 4A of the periodic table, which is doped to the nitride semiconductor, 4B Group, Group 6A,
第6B族に属するn型不純物、及び1A、1B族、2A n-type impurities belonging to Group 6B and 1A, 1B group, 2A
族、2B族に属するp型不純物を指す(以下、本明細書において、適宜n型不純物、p型不純物と記する。)。 Group refers to a p-type impurity belonging to the Group 2B (hereinafter, in this specification, serial appropriate n-type impurity, a p-type impurity.).
さらに、第1の層と第2の層とでバンドギャップエネルギーが異なる場合には、バンドギャップエネルギーの大きい方の層の不純物濃度を大きくすることが望ましい。 Furthermore, when the bandgap energy differs between first and second layers, it is desirable to increase the impurity concentration of the layer having a larger band gap energy.
これによって、p型窒化物半導体層側に超格子層を形成した場合の変調ドープによる高出力化が期待できる。 Thus, high output due to the modulation dope in the case of forming the super lattice layer in the p-type nitride semiconductor layer side can be expected. 【0009】さらに、本発明の第1又は第2の窒化物半導体素子においては、活性層にキャリヤを閉じ込めるために、前記第1の層、及び第2の層の内の少なくとも一方が、比較的、エネルギーバンドギャップの大きい、少なくともAlを含む窒化物半導体からなることが好ましく、さらに好ましくはAl Y Ga 1-Y N(0<Y≦1)を用いる。 Furthermore, in the first or second nitride semiconductor device of the present invention, in order to confine the carrier in the active layer, the first layer, and at least one of the second layer, relatively , the energy band gap greater, preferably made of a nitride semiconductor containing at least Al, more preferably Al Y Ga 1-Y N used (0 <Y ≦ 1). 【0010】また、本発明の第1又は第2の窒化物半導体素子において、超格子層はIn X Ga 1-X N(0≦X≦ [0010] In the first or second nitride semiconductor device of the present invention, the superlattice layer is In X Ga 1-X N ( 0 ≦ X ≦
1)からなる第1の層と、Al Y Ga 1-Y N(0≦Y≦ A first layer of 1), Al Y Ga 1- Y N (0 ≦ Y ≦
1、X=Y≠0)からなる第2の層とが積層されてなることが好ましい。 1, X = Y ≠ 0) it is preferable that the second layer is laminated consisting of. ただし、第1の層がAl Y Ga 1-Y N、 However, the first layer is Al Y Ga 1-Y N,
第2の層がIn X Ga 1-X Nでも同じであることはいうまでもない。 It goes without saying that the second layer is the same in In X Ga 1-X N. この一般式Al Y Ga 1-Y N、及びIn X Ga The general formula Al Y Ga 1-Y N, and an In X Ga
1-X Nで表される窒化物半導体は結晶性の良い半導体層が得られ、結晶欠陥の少ない層を形成できるため、窒化物半導体全体の結晶性が良くなり、該素子の出力を向上(電力効率の向上)、該素子がLED素子又はLD素子である場合には、Vf、閾値電流、電圧等を低くすることができる。 1-X nitride semiconductor represented by N is obtained having good crystallinity semiconductor layer, it is possible to form a small layer of crystal defects, the better the crystallinity of the entire nitride semiconductor, improve the output of the element ( improvement of power efficiency), when the element is an LED element or LD device can be lowered Vf, the threshold current, the voltage, and the like. 尚、本発明の第1又は第2の窒化物半導体素子では、さらに結晶欠陥の少ない層を形成するために、前記超格子層において、前記第1の層が式In X In the first or second nitride semiconductor device of the present invention further in order to form a small layer of crystal defects, the in superlattice layer, said first layer wherein an In X G
1-X N(0≦X<1)で表される窒化物半導体からなり、かつ前記第2の層が式Al Y Ga 1-Y N(0<Y< a 1-X N represented by a nitride semiconductor in (0 ≦ X <1), and wherein the second layer formula Al Y Ga 1-Y N ( 0 <Y <
1)で表される窒化物半導体からなることがさらに好ましい。 It is further preferred that consisting of the nitride semiconductor in 1). 【0011】また、本発明の第1又は第2の窒化物半導体素子において、前記第1の層、及び第2の層の膜厚は、70オングストローム以下であることが好ましく、 [0011] In the first or second nitride semiconductor device of the present invention, the first layer, and the thickness of the second layer is preferably 70 angstroms or less,
さらに好ましくは40オングストローム以下に設定する。 More preferably equal to or less than 40 angstroms. この範囲内に設定することにより、従来では成長させにくかったAl Ga 1−Y N(0<Y≦1)等の窒化物半導体層が結晶性良く形成することができる。 By setting in this range, in the conventional can nitride semiconductor layer such as was difficult grown Al Y Ga 1-Y N ( 0 <Y ≦ 1) is good crystallinity formation. 特に、p電極と活性層との間にあるp型窒化物半導体層の内の少なくとも一層、及び/又はn電極が形成される電流注入層としてのn側コンタクト層と活性層との間にあるn型窒化物半導体層の内の少なくとも一層を超格子層とする場合に、その超格子層を構成する第1の層、及び第2の層を前記膜厚に設定することによる効果が大きい。 In particular, it is between the p-type nitride semiconductor layer at least one layer of a and / or n-side contact layer and the active layer as a current injection layer which the n electrode is formed in between the p-electrode and the active layer n-type nitride of semiconductor layers of at least one layer in the case of the superlattice layer, the first layer constituting the super lattice layer, and the effect is large due to the second layer is set to the film thickness. 【0012】また、本発明の第1又は第2の窒化物半導体素子において、前記p側コンタクト層の厚さは、さらに、300オングストローム以下に設定することが好ましい。 [0012] In the first or second nitride semiconductor device of the present invention, the thickness of the p-side contact layer further is preferably set below 300 Angstroms. また、該p側コンタクト層の膜厚の下限は、該p The lower limit of the film thickness of the p-side contact layer, the p
型コンタクト層の下の半導体層を露出させないように、 So as not to expose the semiconductor layer under the -type contact layer,
10オングストローム以上に設定することが好ましい。 It is preferably set to more than 10 angstroms. 【0013】本発明の第2の窒化物半導体素子が、前記p型窒化物半導体層として、p電極を形成するためのp [0013] The second nitride semiconductor device of the present invention, as the p-type nitride semiconductor layer, p for forming the p electrode
側コンタクト層を備えている場合には、前記超格子層が、前記活性層と前記p側コンタクト層との間に形成されることが好ましい。 When an apparatus is provided with a side contact layer, the superlattice layer, it is preferred that formed between the active layer and the p-side contact layer. 【0014】また、本発明の第2の窒化物半導体素子がさらに、基板上に第1のバッファ層を介して形成された、膜厚0.1μm以上の窒化物半導体からなる第2のバッファ層と、該第2のバッファ層上に形成された、n Further, the second nitride semiconductor device is further formed via a first buffer layer on the substrate, a second buffer layer composed of thickness 0.1μm or more nitride semiconductor of the present invention If, formed on the second buffer layer, n
型不純物がドープされた窒化物半導体からなるn側コンタクト層を有し、該n側コンタクト層にn電極が形成されることが好ましい。 Has an n-side contact layer type impurity is made of doped nitride semiconductor, the n-electrode is formed on the n-side contact layer. これによって、キャリア濃度が大きく結晶性のよいn側コンタクト層を形成することができる。 This allows the carrier concentration to form a large crystalline good n-side contact layer. さらに結晶性のよい、前期第2バッファ層を形成するために、前記第2のバッファ層の不純物濃度が、前記n側コンタクト層に比較して低濃度であることが好ましい。 Further good crystallinity, to form the year second buffer layer, the impurity concentration of the second buffer layer is preferably compared to the n-side contact layer which is a low concentration. 【0015】また、上記窒化物半導体素子において、前記第1のバッフア層、及び前記第2のバッファ層の内の少なくとも一方は、膜厚100オングストローム以下の互いに組成が異なる窒化物半導体層が積層された超格子層よりなることが好ましい。 [0015] In the nitride semiconductor device, the first Baffua layer, and at least one of the second buffer layer, a nitride semiconductor layer having a composition below one another thickness of 100 Å are different are laminated were it is preferable that the superlattice layers. 【0016】また、本発明の第2の窒化物半導体素子が、前記n型窒化物半導体層として、n電極を形成するためのn側コンタクト層を備えている場合には、前記超格子層が、前記活性層と前記n側コンタクト層との間に形成されることが好ましい。 Further, the second nitride semiconductor device of the present invention, as the n-type nitride semiconductor layer, when provided with a n-side contact layer for forming an n-electrode, the superlattice layer it is preferably formed between the n-side contact layer and the active layer. 前記活性層と前記p側コンタクト層との間、又は前記活性層と前記n側コンタクト層との間に形成される層は、例えば、LD素子では、キャリア閉じ込め層、光ガイド層として作用するクラッド層であり、これらの層に適用することにより、閾値電流、電圧を顕著に低下させることができる。 Between the active layer and the p-side contact layer, or a layer formed between the active layer and the n-side contact layer is, for example, in the LD device, the carrier confinement layer, which acts as a light guide layer clad a layer, by applying to these layers, the threshold current, it is possible to reduce the voltage significantly. 特に、活性層と前記p型コンタクト層との間にある例えば、p型のクラッド層に適用することによる閾値電流、電圧を低げる効果は大きい。 In particular, for example, between the active layer and the p-type contact layer, the threshold current by applying a p-type cladding layer, a low gel effect voltage is large. 【0017】本発明に係る第3の窒化物半導体素子は、 The third nitride semiconductor device according to the present invention,
n側クラッド層を含むn型窒化物半導体層と、p側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層との間に活性層を備え、該活性層においてレーザ発振する窒化物半導体素子において、 An n-type nitride semiconductor layer including the n-side cladding layer, an active layer between the p-type nitride semiconductor layer comprising a p-side contact layer for forming a p-side cladding layer and the p-electrode, the active in the nitride semiconductor element for laser oscillation in the layer,
前記n側クラッド層が、10オングストローム以上で1 The n-side cladding layer is 1 in 10 angstroms
00オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ1 A first layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 00 angstroms or less, unlike in composition to the first layer and 1
0オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側クラッド層が、1 A superlattice layer and a second layer made of nitride semiconductor are laminated in 0 angstroms with a thickness of 100 angstroms or less, and the p-side cladding layer is 1
0オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第3の層と、該第3の層と組成が異なりかつ10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第4の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が500オングストローム以下であることを特徴とする。 A third layer in angstrom or more of a nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less, made of a nitride semiconductor having a layer with different composition and thickness of 100 angstroms or less in 10 Å or more third a superlattice layer and the fourth layer are laminated, and the thickness of the p-side contact layer is equal to or less than 500 angstroms. これによって、該窒化物半導体素子は、レーザ発振時の閾値電流及び閾値電圧を低くすることができる。 Thus, the nitride semiconductor device, it is possible to lower the threshold current and the threshold voltage at the time of laser oscillation. 【0018】また、本発明に係る第3の窒化物半導体素子では、前記p側クラッド層及び該p側クラッド層より上に形成されている層において、共振方向に峰状のリッジ部が形成されることが好ましい。 Further, in the third nitride semiconductor device according to the present invention is a layer formed above the p-side cladding layer and the p-side cladding layer, the ridge portion of Minejo are formed in the resonance direction Rukoto is preferable. さらに、本発明に係る第3の窒化物半導体素子では、前記第1の層、及び第2の層の内の少なくとも一方が、Alを含む窒化物半導体からなり、前記第3の層、及び第4の層の内の少なくとも一方が、Alを含む窒化物半導体からなっていてもよい。 Furthermore, in the third nitride semiconductor device according to the present invention, the first layer, and at least one of the second layer, a nitride semiconductor containing Al, the third layer, and the At least one of the four layers, may be made of a nitride semiconductor containing Al. 【0019】また、本発明に係る第1〜第3の窒化物半導体素子では、前記活性層は、インジウムを含む窒化物半導体を有していてもよい。 Further, in the first to third nitride semiconductor device according to the present invention, the active layer may have a nitride semiconductor containing indium. 【0020】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の窒化物半導体素子について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, will be described nitride semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings. 実施形態1. The first embodiment. 図1は、本発明に係る実施形態1の窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図であり、該窒化物半導体素子は、基本的な構造として、サファイアよりなる基板1の上に、GaNよりなるバッファ層2、Si Figure 1 is a schematic sectional view showing a structure of a nitride semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the nitride semiconductor device, as a basic structure, on a substrate 1 made of sapphire, buffer layer 2 made of GaN, Si
ドープn型GaNよりなるn側コンタクト層3、単一量子井戸構造のInGaNよりなる活性層4、互いに組成の異なる第1の層と第2の層とが積層された超格子層よりなるp側クラッド層5、MgドープGaNよりなるp n-side contact layer 3 made of doped n-type GaN, an active layer 4 made of InGaN of single quantum well structure, p-side different first layer of the composition and the second layer is formed of a superlattice layers laminated to each other cladding layer 5, consisting of Mg-doped GaN p
側コンタクト層6とが順に積層されているLED素子である。 An LED element and the side contact layer 6 are stacked in this order. なお、実施形態1の窒化物半導体素子において、 Incidentally, in the nitride semiconductor device of Embodiment 1,
p側コンタクト層6表面のほぼ全面には、透光性の全面電極7が形成され、全面電極7の表面にはボンディング用のp電極8が設けられており、さらにp側コンタクト層6より窒化物半導体層の一部をエッチング除去して露出されたn側コンタクト層2の表面にはn電極9が設けられている。 The almost entire surface of the p-side contact layer 6 surface, transparent whole surface electrodes 7 are formed, on the surface of the entire electrode 7 p electrode 8 is provided for bonding, further nitride than the p-side contact layer 6 some of the exposed are etched away the n-side contact layer 2 on the surface of the object semiconductor layer n electrode 9 is provided. 【0021】ここで、実施形態1の窒化物半導体素子は、例えばp型不純物としてMgをドープしたIn X [0021] Here, the nitride semiconductor device of the first embodiment, for example, doped with Mg as a p-type impurity an In X G
1-X N(0≦X≦1)よりなる膜厚30オングストロームの第1の層と、同じくp型不純物としてMgを第1 a 1-X N (0 ≦ X ≦ 1) and the first layer with a thickness 30 Å made of, like-Mg first as a p-type impurity
の層と同量でドープしたp型Al Y Ga 1-Y N(0≦Y≦ Doped with a layer the same amount p-type Al Y Ga 1-Y N ( 0 ≦ Y ≦
1)よりなる膜厚30オングストロームの第2の層とが積層された超格子層で構成された低い抵抗値を有するp p in which the second layer with a thickness 30 Å consisting of 1) has a low resistance value composed of a superlattice layer stacked
側クラッド層5を備えているので、Vfを低くできる。 Is provided with the side cladding layer 5, it can be lowered Vf.
このように超格子層をp層側に形成する場合は、Mg、 When forming this way a superlattice layer in the p-layer side, Mg,
Zn、Cd、Be等のp型不純物を第1の層、及び/又は第2の層にドープしてp型の導電型を有する超格子層とする。 Zn, Cd, and the p-type impurities such as Be the first layer, and / or superlattice layer having doped to p-type conductivity in the second layer. 積層順としては、第1+第2+第1・・・、若しくは第2+第1+第2・・・の順でも良く、少なくとも合計2層以上積層する。 The order of lamination, the 1+ first 2+ first ..., or may be in the order of the 2+ first 1+ second ..., laminating at least a total of two or more layers. 【0022】尚、超格子層を構成する窒化物半導体よりなる第1の層及び第2の層は、In X Ga 1-X N(0≦X [0022] The first layer and the second layer made of a nitride semiconductor which constitutes the super lattice layer, In X Ga 1-X N (0 ≦ X
≦1)よりなる層及びAl Y Ga 1-Y N(0≦Y≦1)よりなる層に限定されるわけではなく、互いに組成が異なる窒化物半導体で構成されていれば良い。 ≦ 1) it is not limited to a layer consisting of from consisting layer and Al Y Ga 1-Y N ( 0 ≦ Y ≦ 1), may be composed in the composition different nitride semiconductor. また、第1の層と第2の層とのバンドギャップエネルギーが異なっていても、同一でもかまわない。 In addition, even if the band gap energy of the first layer and the second layer are different, it may be the same. 例えば、第1の層をIn For example, the first layer In
X Ga 1-X N(0≦X≦1)で構成し、第2の層をAl Y Constituted by X Ga 1-X N (0 ≦ X ≦ 1), a second layer Al Y
Ga 1-Y N(0<Y≦1)で構成すると、第2の層のバンドギャップエネルギーが必ず第1の層よりも大きくなるが、第1の層をIn X Ga 1-X N(0≦X≦1)で構成し、第2の層をIn Z Al 1-Z N(0<Z≦1)で構成すれば、第1の層と第2の層とは組成が異なるがバンドギャップエネルギーが同一の場合もあり得る。 Ga 1-Y When configured with N (0 <Y ≦ 1) , a band gap energy of the second layer is greater than always the first layer, the first layer In X Ga 1-X N ( 0 composed of ≦ X ≦ 1), if forming the second layer in the in Z Al 1-Z N ( 0 <Z ≦ 1), the first and second layers compositions differ bandgap energy may be the case the same. また第1の層をAl Y Ga 1-Y N(0≦Y≦1)で構成し、第2の層をIn Z Al 1-Z N(0<Z≦1)で構成すれば、同様に第1の層と第2の層とは組成が異なるがバンドギャップエネルギーが同一の場合もあり得る。 The first layer composed of Al Y Ga 1-Y N ( 0 ≦ Y ≦ 1), the second layer be constructed by In Z Al 1-Z N ( 0 <Z ≦ 1), as well Although composition from the first and second layers are different it may be the case that the band gap energy of the same. すなわち、本発明は、後述する作用を有する超格子層であれば、第1の層と第2の層のバンドギャップエネルギーが同じであっても、異なっていても良い。 That is, the present invention can, if superlattice layer having a function to be described later, even in the bandgap energy of the first layer and the second layer are the same, may be different. 以上のように、ここで言う超格子層とは、組成の異なる極めて薄い層が積層されたものであって、各層の厚さが十分薄いために、格子不整に伴う欠陥が発生することなく積層された層のことをいい、量子井戸構造を含む広い概念である。 As described above, wherein the superlattice layer referred, be those different extremely thin layer of the composition are laminated, stacked without the thickness of each layer in sufficiently thin, defects due to lattice mismatch occurs is refers to a layer with a broad concept including a quantum well structure. また、この超格子層は、内部に欠陥は有しないが、通常、格子不整に伴う歪みを有するので歪み超格子とも呼ばれる。 Further, the superlattice layer has no defect therein, usually, also called strained superlattice because it has a strain accompanying lattice mismatch. 本発明において、第1の層、第2の層のN(窒素)を一部A In the present invention, the first layer, N (nitrogen) part A of the second layer
s、P等のV族元素で置換してもNが存在している限り窒化物半導体に含まれる。 s, are included in the nitride semiconductor as long as N be substituted with a group V element such as P are present. 【0023】本発明において、超格子層を構成する第1 [0023] In the present invention, the constituting a superlattice layer 1
の層、第2の層の膜厚は、100オングストロームよりも厚いと、第1の層及び第2の層が弾性歪み限界以上の膜厚となり、該膜中に微少なクラック、あるいは結晶欠陥が入りやすくなるので、100オングストローム以下の膜厚に設定することが好ましい。 Layers, the thickness of the second layer, when thicker than 100 angstroms, the first and second layers becomes more thickness elastic strain limit, the fine cracks or crystal defects, in the membrane since easily enter, it is preferable to set the film thickness of 100 angstroms or less. また、第1の層、第2の層の膜厚の下限は特に限定されず1原子層以上であればよい。 The first layer, the lower limit of the film thickness of the second layer may be one atomic layer or more without particular limitation. しかしながら、本発明では、第1の層、第2 However, in the present invention, the first layer, the second
の層の膜厚は、100オングストロームであると窒化物半導体の臨界(弾性歪み)限界膜厚に十分に達しておらず、弾性歪み限界膜厚以下にして窒化物半導体の結晶欠陥をより少なくするため70オングストローム以下に設定することが好ましく、さらに好ましくはより薄く設定し、40オングストローム〜10オングストロームに設定することが最も好ましい。 The film thickness of the layer, the critical (elastic strain) limit the thickness of the nitride semiconductor If it is 100 Angstroms not sufficiently reached, fewer crystal defects of the nitride semiconductor in the following elastic strain limit thickness is preferably set to less than 70 angstroms for, more preferably set thinner, and most preferably set to 40 Å to 10 Å. また、本発明では、10オングストローム以下(1原子層又は2原子層)に設定してもよいが、10オングストローム以下に設定すると、 In the present invention, it may be set to 10 Å or less (1 atomic layer or two atom layer), but if set below 10 Å,
例えば、500オングストローム以上の膜厚のクラッド層を超格子層で形成する場合、積層数が多くなるり、製造工程上、形成時間及び手間がかかるので、第1の層、 For example, when a cladding layer of a thickness of at least 500 angstroms superlattice layer, Shigetoshi many lamination number, the manufacturing process, forming time and because it takes time, the first layer,
第2の層の膜厚は、10オングストロームより厚く設定することが好ましい。 The thickness of the second layer is preferably set greater than 10 Angstroms. 【0024】図1に示す本実施形態1の窒化物半導体素子の場合、超格子層よりなるp型クラッド層5は、活性層4と電流注入層であるp側コンタクト層6との間に形成されて、キャリア閉じ込め層として作用している。 In the case of a nitride semiconductor device of this embodiment 1 shown in FIG. 1, the p-type cladding layer 5 made of super lattice layer, formed between the p-side contact layer 6 is an active layer 4 and the current injection layer It is, acting as a carrier confinement layer. このように、特に超格子層をキャリア閉じ込め層とする場合には、超格子層の平均バンドギャップエネルギーを活性層よりも大きくする必要がある。 Thus, especially when the carrier confinement layer superlattice layer needs to be larger than the active layer an average band gap energy of the super lattice layer. 窒化物半導体では、 In the nitride semiconductor,
AlN、AlGaN、InAlN等のAlを含む窒化物半導体が、比較的大きなバンドギャップエネルギーを有するので、キャリア閉じ込め層としてこれらの層が用いられる。 AlN, AlGaN, a nitride semiconductor including Al such as InAlN, because it has a relatively large band gap energy, these layers are used as the carrier confinement layer. しかし、従来のようにAlGaN単一で厚膜を成長させると結晶成長中にクラックが入りやすい性質を有している。 However, it has a property of easily cracked during conventional thick film crystal growth and growing an AlGaN single as. 【0025】そこで、本発明では、超格子層の第1の層、及び第2の層の内の少なくとも一方を少なくともA [0025] In the present invention, the first layer of the super lattice layer, and at least A and at least one of the second layer
lを含む窒化物半導体、好ましくはAl Y Ga 1-Y N(0 nitride semiconductor containing l, preferably Al Y Ga 1-Y N ( 0
<Y≦1)を弾性歪み限界以下の膜厚で形成して超格子層を構成することにより、クラックの少ない非常に結晶性の良い超格子層を成長形成させ、しかもバンドギャップエネルギーが大きな層を形成している。 <Y ≦ 1) by the forming the formed and superlattice layer in the following thickness elastic strain limit, cracks very grown form a good crystallinity superlattice layer less, yet the band gap energy larger layer to form a. この場合さらに好ましくは、第1の層にAlを含まない窒化物半導体層を100オングストローム以下の膜厚で成長させると、Alを含む窒化物半導体よりなる第2の層を成長させる際のバッファ層としても作用し、第2の層にクラックを入りにくくする。 In this case even more preferably, when growing a nitride semiconductor layer containing no Al in the first layer in the following film thickness 100 Å, a buffer layer when growing the second layer made of nitride semiconductor containing Al also it acts as to hardly enter the cracks in the second layer. そのため第1の層と第2の層とを積層してもクラックのない結晶性のよい超格子層を形成できる。 Therefore it forms a first layer and a good crystallinity superlattice layer without cracks by laminating a second layer. 従って、本実施形態1では、超格子層をIn X Thus, in the first embodiment, a superlattice layer In X
Ga 1-X N(0≦X≦1)からなる第1の層(第2の層)とAl Y Ga 1-Y N(0≦Y≦1、X≠Y=0)からなる第2の層(第1の層)とすることが好ましい。 Ga 1-X N (0 ≦ X ≦ 1) first of layers (the second layer) and Al Y Ga 1-Y N ( 0 ≦ Y ≦ 1, X ≠ Y = 0) from the composed second it is preferably a layer (first layer). 【0026】また、本実施形態1の窒化物半導体素子において、超格子層であるp側クラッド層5を構成する第1の層及び第2の層の内の少なくとも一方の層には、キャリア濃度を調整するために、該層の導電型をp型に設定するp型の不純物がドープされることが好ましい。 [0026] In the nitride semiconductor device of the present embodiment 1, at least one layer of the first layer and the second layer constituting the p-side cladding layer 5 is a superlattice layer has a carrier concentration to adjust preferable that p-type impurity for setting the layer of the conductivity type p-type is doped. また、第1の層と第2の層とにp型の不純物をドープする場合、第1の層と第2の層とで異なる濃度でドープてもよく、さらに、第1の層と第2の層とのバンドギャップエネルギーが異なる場合には、バンドギャップエネルギーが大きな層の方を高濃度とすることが望ましい。 In the case of doping a p-type impurity into the first layer and the second layer may be doped with different concentrations in the first and second layers further comprises a first layer second when the band gap energy of the layer are different, it is desirable that the band gap energy and a high concentration towards the larger layer. なぜなら、第1の層、第2の層にそれぞれ異なる濃度で不純物をドープすると、変調ドーピングによる量子効果によって、一方の層のキャリア濃度が実質的に高くなり超格子層全体の抵抗値を低下させることができるからである。 This is because the first layer, the impurity doping at different concentrations in the second layer, the quantum effect due to modulation doping, carrier concentration in one of the layers reduces the resistance value of substantially the entire high becomes superlattice layer it is because it is. このように、本発明では、第1の層と、第2の層の両方に不純物を異なる濃度でそれぞれドープしても良いし、第1の層、第2の層のいずれか一方に不純物をドープしても良い。 Thus, in the present invention, a first layer, the second to different concentrations of impurities both layers may be doped, respectively, the first layer, either one impurity of the second layer it may be doped. 【0027】なお、第1の層及び第2の層にドープされる不純物濃度は、特に本発明はこれに限定されないが、 [0027] The impurity concentration to be doped to the first layer and the second layer is not limited thereto In particular, the present invention,
p型不純物で通常、1×10 16 /cm 3 〜1×10 22 usually p-type impurity, 1 × 10 16 / cm 3 ~1 × 10 22 /
cm 3 、さらに好ましくは1×10 17 /cm 3 〜1×10 cm 3, more preferably 1 × 10 17 / cm 3 ~1 × 10
21 /cm 3 、最も好ましくは1×10 18 /cm 3 〜2×1 21 / cm 3, most preferably 1 × 10 18 / cm 3 ~2 × 1
20 /cm 3の範囲に調整することが望ましい。 It is desirable to adjust the range of 0 20 / cm 3. 1×1 1 × 1
16 /cm 3よりも少ないとVf、閾値電圧を低下させる効果が得られにくく、1×10 22 /cm 3よりも多いと超格子層の結晶性が悪くなる傾向にあるからである。 0 16 / cm less than 3 and Vf, hardly effect of lowering the threshold voltage is obtained, crystallinity of more than 1 × 10 22 / cm 3 and superlattice layer is because there tends to be deteriorated.
またn型不純物も同様の範囲に調整することが望ましい。 Also it is desirable that n-type impurity is also adjusted to the same range. 理由は同じである。 The reason is the same. 【0028】しかしながら、本発明では、超格子層には、第1の層及び第2の層に導電型を決定する不純物がドープされていなくてもよい。 [0028] However, in the present invention, the superlattice layer, an impurity for determining the conductivity type to the first and second layers may be undoped. この不純物がドープされない超格子層は、n型窒化物半導体層領域であれば活性層と基板との間におけるいずれの層であってもよく、一方、p型窒化物半導体層領域であれば、キャリア閉じ込め層(光閉じ込め層)と、活性層との間におけるいずれの層であってもよい。 Superlattice layer the impurities are not doped, may be any layer between the n-type nitride semiconductor layer as long as the area active layer and the substrate, whereas, if the p-type nitride semiconductor layer region, carrier confinement layer (light confinement layer), may be any layer between the active layer. 【0029】以上のように構成された超格子層は、第1 The above superlattice layer constructed as a first
の層、及び第2の層を弾性歪み限界以下の膜厚にして積層して形成しているので、結晶の格子欠陥を低下させることができ、かつ微少なクラックを減少させることができ、結晶性を飛躍的に良くすることができる。 Layer, and a second layer since the stacked in the following thicknesses elastic strain limit, it is possible to reduce the lattice defects of the crystal, and it is possible to reduce the fine cracks, the crystal sex and it is possible to improve dramatically. この結果、結晶性をあまり損なうことなく、不純物のドープ量を多くでき、これによって、n型窒化物半導体層、p型窒化物半導体層のキャリア濃度を増加させることができ、かつ該キャリアが結晶欠陥によって散乱されることなく移動できるので、超格子構造を有しないp型又はn As a result, without impairing too much crystallinity, it can increase the doping amount of impurity, thereby, n-type nitride semiconductor layer, it is possible to increase the carrier concentration of the p-type nitride semiconductor layer, and the carrier is crystalline because it can move without being scattered by the defect, p-type or n no superlattice structure
型の窒化物半導体に比較して抵抗率を1桁以上低くすることができる。 The resistivity compared to the nitride semiconductor types can be reduced by more than an order of magnitude. 【0030】従って、本実施形態1の窒化物半導体素子(LED素子)では、従来、低抵抗な窒化物半導体層を得ることが困難であったp層側(p型半導体層領域(p [0030] Thus, the nitride semiconductor device of the present embodiment 1 (LED element), conventionally, p layer side to obtain a low-resistance nitride semiconductor layer has been difficult (p-type semiconductor layer region (p
型クラッド層5とp型コンタクト層6とからなる領域))のp型クラッド層5を超格子層を用いて形成して、該p型クラッド層5の抵抗値を低くすることにより、Vfを低くすることができる。 The p-type cladding layer 5 in the region)) consisting of type cladding layer 5 and the p-type contact layer 6 which is formed by using a superlattice layer, by lowering the resistance value of the p-type cladding layer 5, the Vf it can be lowered. つまり、p型窒化物半導体は、p型結晶が非常に得られにくい半導体であり、得られたとしても、n型窒化物半導体に比べて、通常抵抗率が2桁以上高い。 That, p-type nitride semiconductor, p-type crystals is very resulting hard semiconductor, even resulting, in comparison with the n-type nitride semiconductor, usually high resistivity digits. そのためp型の超格子層をp A superlattice layer p therefor p-type
層側に形成することにより、超格子層で構成されたp型層を極めて低抵抗にすることができ、Vfの低下が顕著に現れる。 By forming the layer side, can be made very low resistance p-type layer composed of a superlattice layer, decrease of Vf appears remarkably. 従来、p型結晶を得るため技術として、p型不純物をドープした窒化物半導体層をアニーリングして、水素を除去することによりp型の窒化物半導体を作製する技術が知られている(特許第2540791 Conventionally, as a technique for obtaining a p-type crystal, and annealing the nitride semiconductor layer doped with p-type impurity, a technique for manufacturing a p-type nitride semiconductor has been known by removal of a hydrogen (No. 2540791
号)。 issue). しかし、p型の窒化物半導体が得られたといってもその抵抗率は、数Ω・cm以上もある。 However, the resistivity to say that p-type nitride semiconductor is obtained, also the number Omega · cm or more. そこで、このp型層をp型の超格子層とすることにより結晶性が良くなり、我々の検討によると、該p層の抵抗率を従来に比較して、1桁以上低くすることができ、Vfの低下させる効果が顕著に現れる。 Therefore, crystallinity is improved by the p-type layer and the p-type superlattice layer, according to our study, the resistivity of the p layer compared to the prior art, can be an order of magnitude or more lower , the effect of lowering the Vf appears remarkably. 【0031】また、本実施形態1では、前記のように好ましくは第1の層(第2の層)をIn X Ga 1-X N(0≦ [0031] In Embodiment 1, the like to the preferably the first layer (second layer) In X Ga 1-X N (0 ≦
X≦1)とし、第2の層(第1の層)をAl Y Ga 1-Y And X ≦ 1) and the second layer (the first layer) Al Y Ga 1-Y N
(0≦Y≦1、X≠Y=0)で構成することにより、結晶性のよいクラックのない超格子層を形成することができるので、素子寿命を向上させることができる。 By constituting in (0 ≦ Y ≦ 1, X ≠ Y = 0), it is possible to form a no good crack crystallinity superlattice layer, thereby improving the device lifetime. 【0032】次に、我々が以前に出願した特許公報を含む公知文献に開示された従来例と本発明とを比較して説明する。 Next, it will be described by comparing the the present invention conventional example disclosed in known literature, including patent publications filed previously. まず、本発明に類似した技術として、我々は先に特開平8−228048号を提案した。 First, as similar techniques to the present invention, we proposed a Japanese Patent Laid-Open No. 8-228048 above. この技術は活性層を挟むn型クラッド層の外側、及び/又はp型クラッド層の外側(つまり活性層からより離れた側)にレーザ光の光反射膜としてAlGaN、GaN、InGaN This technique AlGaN outside of the outer n-type clad layer sandwiching the active layer, and / or p-type cladding layer (i.e. farther side from the active layer) as a light reflecting film of the laser light, GaN, InGaN
等よりなる多層膜を形成する技術である。 It is a technique of forming a multilayered film consisting of equal. この技術は光反射膜として多層膜を形成するので、その各層の膜厚がλ/4n(n:窒化物半導体の屈折率、λ:波長)で設計されるため非常に厚い。 Since this technique to form a multilayer film as a light reflection film, the film thickness of each layer is λ / 4n (n: a nitride semiconductor having a refractive index, lambda: wavelength) very thick because it is designed. 従って多層膜の各膜厚が弾性歪み限界以下の膜厚ではない。 Thus, each film thickness of the multilayer film is not a film thickness of not more than the elastic strain limit. また、USP 5,14 In addition, USP 5,14
6,465号には活性層をAl X Ga 1-X N/Al Y Ga The active layer No. 6,465 Al X Ga 1-X N / Al Y Ga
1-Y Nよりなるミラーで挟んだ構造のレーザ素子が記載されている。 Laser device sandwiched by the mirror consisting of 1-Y N has been described. この技術も前技術と同様にAlGaN/A Similar to the technology before art AlGaN / A
lGaNをミラーとして作用させるために、各層の膜厚を厚くしなければならない。 To act lGaN as a mirror must increase the thickness of each layer. さらにAlGaNのような硬い半導体をクラックなしに何層も積層することは非常に難しい。 Furthermore it is very difficult to be laminated many layers of hard semiconductor without cracking, such as AlGaN. 【0033】一方、本実施形態では超格子層を構成するように第1と第2の層の各膜厚を、設定(好ましくは、 On the other hand, in this embodiment the first so as to constitute a superlattice layer each film thickness of the second layer, setting (preferably,
両方とも100オングストローム以下と臨界膜厚以下に設定する。 Setting both to below below the critical thickness 100 angstroms. )しており、前記技術とは異なる。 ) And which differs from the technology. 本発明では超格子層を構成する窒化物半導体の歪み超格子による効果を利用し、結晶性を向上させて、Vfを低下させている。 The present invention utilizes the effect of strained superlattice of nitride semiconductors constituting the superlattice layer, to improve the crystallinity, thereby decreasing Vf. 【0034】さらに、特開平5−110138、特開平5−110139号公報には薄膜のAlNとGaNとを積層してAl Y Ga 1-Y Nの結晶を得る方法が記載されている。 Furthermore, JP-A-5-110138, Japanese Patent Laid-Open No. 5-110139 discloses a method of obtaining a crystal of Al Y Ga 1-Y N by laminating the AlN and GaN thin film. この技術は、所定の混晶比のAl Y Ga 1-Y Nの混晶を得るために、数十オングストロームの膜厚のAl This technique, in order to obtain a mixed crystal of Al Y Ga 1-Y N having a predetermined composition ratio, several tens of angstroms thickness Al
N、GaNを積層する技術であって本発明の技術とは異なる。 N, different from the technique of the present invention there is provided a technique of laminating GaN. しかもInGaNよりなる活性層を有していないので、超格子層にクラックが入りやすい。 Moreover, since not having an active layer made of InGaN, a crack is likely to enter the superlattice layer. また、特開平6−21511号、6−268257号公報ではGaN Further, JP-A-6-21511, GaN in JP 6-268257
とInGaN、若しくはInGaNとInGaNとを積層した多重量子井戸構造の活性層を有するダブルへテロ構造の発光素子が記載されている。 InGaN, or InGaN light emitting element of double-hetero structure having an active layer of multiple quantum well structure and has a laminated InGaN is described as. 本発明では活性層以外の層を多重量子井戸構造とする技術であり、この技術とも異なる。 The present invention is a technique for the layers other than the active layer and the multiple quantum well structure also differs from this technique. 【0035】さらに本発明の素子ではInGaNのような、少なくともインジウムを含む窒化物半導体を活性層に備える場合に、超格子の効果が顕著に現れる。 [0035] such as InGaN yet the device of the present invention, when provided in the active layer of a nitride semiconductor containing at least indium, the effect of the superlattice appears remarkably. InG InG
aN活性層はバンドギャップエネルギーが小さく窒化物半導体素子の活性層としては最も適している。 aN active layer has a band gap energy is best suited as an active layer of a small nitride semiconductor device. そのためIn X Ga 1-X Nと、Al Y Ga 1-Y Nよりなる超格子層を、活性層を挟設する層として形成すると、活性層とバンドギャップエネルギー差、屈折率差を大きくできるため、該超格子層がレーザ素子を実現する際に非常に優れた光閉じ込め層として動作する(実施形態2の窒化物半導体素子に適用)。 And therefore In X Ga 1-X N, a superlattice layer made of Al Y Ga 1-Y N, to form as a layer sandwiched active layer, since the active layer and the band gap energy difference, the refractive index difference can be increased , (applied to the nitride semiconductor device of embodiment 2) a very good operates as an optical confinement layer when superlattice layer realizes the laser element. さらにInGaNは結晶の性質が他のAlGaNのようなAlを含む窒化物半導体に比べて柔らかいので、InGaNを活性層とすると、積層した各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくくなる。 Furthermore, since InGaN is softer than the nature of the crystals in the nitride semiconductor including Al such as other AlGaN, when the InGaN as an active layer, cracks are less likely to enter the entire respective nitride semiconductor layers laminated. 逆にAlGaNのような窒化物半導体を活性層とすると、 Conversely, when a nitride semiconductor such as AlGaN and the active layer,
その結晶の性質が硬いために結晶全体にクラックが入りやすくなる傾向にある。 Tends to the nature of the crystal is likely cracked the entire crystal for hard. 【0036】さらにp側コンタクト層の膜厚を500オングストローム以下、さらに好ましくは300オングストローム以下、最も好ましくは200オングストローム以下に調整することが望ましい。 Furthermore the thickness of the p-side contact layer 500 angstroms or less, more preferably 300 angstroms or less, it is desirable that most preferably adjusted to below 200 Angstroms. なぜなら、上述したように抵抗率が数Ω・cm以上もあるp型窒化物半導体層の膜厚を500オングストローム以下に調整することにより、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での電流、電圧が低下する。 This is because, by adjusting the thickness of the p-type nitride semiconductor layer resistivity as described above is also the number Omega · cm or more than 500 Å, it is possible further resistivity low gel of the threshold current, the voltage drops. またp型層から除去される水素の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させることができる。 Also it is possible to increase the amount of hydrogen removed from the p-type layer, it is possible to lower the further resistance. 【0037】以上、詳述したように、本実施の形態1の窒化物半導体素子では、p型クラッド層5を第1の層と第2の層とが積層された超格子層で構成しているので、 [0037] As described above in detail, in the nitride semiconductor device of the first embodiment, by constituting the p-type cladding layer 5 in the first layer and the superlattice layer and the second layers are laminated because there,
該p型クラッド層5を極めて低抵抗にでき、該素子のV Can the p-type cladding layer 5 extremely low resistance, V of the element
fを低くできる。 The f can be lowered. 【0038】以上の実施形態1では、p側クラッド層5 [0038] In the above embodiment 1, p-side cladding layer 5
に超格子層を用いたが、本発明はこれに限らず、p側コンタクト層6にp型の超格子層を用いてもよい。 In was used superlattice layer, the present invention is not limited to this, the p-side contact layer 6 may be a p-type superlattice layer. すなわち、電流(正孔)が注入されるp側コンタクト層6も例えばIn X Ga 1-X Nよりなる第1の層と、Al Y Ga 1-Y That is, a first layer current (holes) made of also e.g. In X Ga 1-X N p-side contact layer 6 to be injected, Al Y Ga 1-Y
Nよりなる第2の層とが積層されたp型の超格子層とすることもできる。 A second layer made of N can also be a superlattice layer of p-type are stacked. p型コンタクト層6を超格子層として、第1の層のバンドギャップエネルギーが第2の層よりも小さい場合、バンドギャップエネルギーが小さいI The p-type contact layer 6 as a super lattice layer, when the band gap energy of the first layer is smaller than the second layer, the band gap energy is small I
X Ga 1-X Nよりなる第1の層を最表面にしてp電極と接触する層とすることが好ましく、これによって、p電極との接触抵抗が小さくなり好ましいオーミックが得られる。 it is preferable that the layer in contact with the p electrode a first layer made of n X Ga 1-X N in the outermost surface, whereby, preferably ohmic Nari small contact resistance with the p electrode can be obtained. これはバンドギャップエネルギーが小さい第1の層の方が、第2の層よりもキャリア濃度の高い窒化物半導体層が得られやすい傾向にあるからである。 This is towards the first layer band gap energy is small, since a high nitride semiconductor layer having a carrier concentration than the second layer is in the resulting tendency. また、本発明では、p型窒化物半導体層領域に、上述のp側クラッド層及びp側コンタクト層以外のp型窒化物半導体層をさらに形成する場合は、該p型窒化物半導体層を超格子層で構成してもよい。 In the present invention, the p-type nitride semiconductor layer region, if further forming a p-type nitride semiconductor layer other than the p-side cladding layer described above and the p-side contact layer, the p-type nitride semiconductor layer super it may be constituted by grid layer. 【0039】以上の実施形態1では、p側クラッド層5 [0039] In the above embodiment 1, p-side cladding layer 5
に超格子層を用いたが、本発明はp型窒化物半導体層領域に限らず、n型窒化物半導体領域のn側コンタクト層3にn型の超格子層を用いてもよい。 In was used superlattice layer, the present invention is not limited to p-type nitride semiconductor layer region, the n-type nitride semiconductor region n-side contact layer 3 of may be used n-type superlattice layer. このように、n側コンタクト層3を超格子層とする場合は、例えば、S Thus, when the n-side contact layer 3 and superlattice layers, for example, S
i、Ge等のn型不純物を第1の層及び/又は第2の層にドープして、n型の導電型を有する超格子層を基板1 i, the n-type impurity such as Ge and doped to the first layer and / or the second layer, the substrate and the superlattice layer of n-conductivity type 1
と活性層4との間にn型コンタクト層3として形成することができる。 It can be formed as n-type contact layer 3 between the active layer 4 and. この場合、特にn型コンタクト層3を不純物濃度が異なる超格子層とすると横方向の抵抗値が低下して、LDでは閾値電圧、電流が低下する傾向にあることが確認された。 In this case, in particular the n-type contact layer 3 decreases the resistance value of the lateral direction when the impurity concentration different superlattice layer, the threshold voltage in LD, current is confirmed that tends to decrease. 【0040】これは、バンドギャップエネルギーの大きな層の方に、多くn型不純物をドープした超格子層をn [0040] This is, for those of large layers of the band gap energy, the super lattice layer doped with many n-type impurity n
層側のコンタクト層として形成した場合について、以下のようなHEMT(High-Electron-Mobility-Transisto For the case of forming a contact layer of the layer side, the following HEMT (High-Electron-Mobility-Transisto
r)に類似した作用が出現した効果が推察される。 Action similar to r) it is presumed that the effect appeared. n型不純物がドープされたバンドギャップの大きい第1の層(第2の層)と、バンドギャップが小さいアンドープ{(undope);以下、不純物がドープされていない状態をアンドープという}の第2の層(第1の層)とを積層した超格子層では、n型不純物を添加した層と、 Greater first layer of the band gap n-type impurity-doped (second layer), an undoped a smaller band gap {(undope); hereinafter impurities that an undoped state undoped} second of the superlattice layer formed by laminating a layer (first layer), a layer doped with an n-type impurity,
アンドープの層とのヘテロ接合界面で、バンドギャップエネルギーの大きな層側が空乏化し、バンドギャップエネルギーの小さな層側の厚さ(100オングストローム)前後の界面に電子(二次元電子ガス)が蓄積する。 In the heterojunction interface between the undoped layer, a large layer side of the band gap energy is depleted, a small layer side thickness of the band gap energy (100 Angstroms) electrons (two dimensional electron gas) at the interface of the front and rear accumulated.
この二次元電子ガスがバンドギャップエネルギーの小さな層側にできるので、電子が走行するときに不純物による散乱を受けないため、超格子層の電子の移動度が高くなり、抵抗率が低下すると推察される。 Since the two-dimensional electron gas can be a small layer side of the band gap energy, for not subjected to scattering by impurities, the electron mobility of the superlattice layer increases, the resistivity is inferred to be reduced when the electrons travel that. 【0041】また、本発明において、n型窒化物半導体層領域にn側のクラッド層を設ける場合は、該n側のクラッド層を超格子層としてもよい。 Further, in the present invention, the case of providing a cladding layer of n-side to the n-type nitride semiconductor layer region, the cladding layer of the n-side may be a super lattice layer. n型窒化物半導体層領域にn側コンタクト層及びn側クラッド層以外のn型窒化物半導体層を形成する場合は、該n型窒化物半導体層を超格子層としてもよい。 If the n-type nitride semiconductor layer region to form an n-type nitride semiconductor layer other than the n-side contact layer and the n-side cladding layer, the n-type nitride semiconductor layer may be a superlattice layer. しかし、n型窒化物半導体層領域に超格子層からなる窒化物半導体層を設ける場合、キャリア閉じ込め層としてのn側クラッド層、若しくは電流(電子)が注入されるn側コンタクト層3を超格子構造とすることが望ましいことはいうまでもない。 However, in the case of providing the nitride semiconductor layer made of super lattice layer in the n-type nitride semiconductor layer region, the n-side cladding layer as a carrier confinement layer, or current (electrons) superlattice n-side contact layer 3 to be injected it is needless to say it is desirable that the structure. 【0042】このように、超格子層を活性層4と基板1 [0042] Thus, the active layer 4 and the substrate 1 a superlattice layer
との間のn型窒化物半導体層領域にに設ける場合、超格子層を構成する第1の層、第2の層には不純物をドープしなくても良い。 If provided in the n-type nitride semiconductor layer region between the first layer constituting the super lattice layer may the second layer without doping impurities. なぜなら窒化物半導体はアンドープでもn型になる性質があるからである。 Because the nitride semiconductor is because the property to become n-type in undoped. 但し、n層側に形成する場合においても上述のように、第1の層、第2の層にSi、Ge等のn型不純物をドープして、不純物濃度の差を設ける方が望ましい。 However, as discussed above even in the case of forming the n-layer side, the first layer, Si to the second layer, doped with an n-type impurity such as Ge, it is preferable to provide a difference in impurity concentration. 【0043】以上のように、超格子層をn型窒化物半導体層領域に形成した場合の効果は、超格子層をp型窒化物半導体層領域に設けた場合と同様に、結晶性の向上が挙げられる。 [0043] As described above, the effect of the case of forming the super lattice layer in the n-type nitride semiconductor layer region, as in the case in which the super lattice layer on p-type nitride semiconductor layer region, the improvement of crystalline and the like. 詳細に説明すると、ヘテロ接合を有する窒化物半導体素子の場合、通常n型、p型のキャリア閉じ込め層は、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きいAlGaNで構成される。 In detail, the case of a nitride semiconductor device having a heterojunction, usually as n-type, p-type carrier confinement layer is composed of a band-gap energy than the active layer is large AlGaN. AlGaNは結晶成長が非常に難しく、例えば単一組成で0.5μm以上の膜厚で成長させようとすると、結晶中にクラックが入りやすくなる性質がある。 AlGaN is very difficult crystal growth, for example, if an attempt is made grown by 0.5μm or more thickness in a single composition, there is likely to become nature cracked in the crystal. しかしながら、本発明のように第1 However, first as in the present invention
の層と、第2の層とを弾性歪み限界以下の膜厚で積層して超格子層とすると、単一の第1の層、第2の層のみで結晶性の良いものが得られるため、全体を膜厚の厚い超格子層としても結晶性が良いままでクラッド層が成長できる。 A layer of, if by laminating a second layer in the following thickness elastic strain limit and superlattice layer, since the single first layer is good crystallinity only the second layer is obtained , the cladding layer can be grown also remains good crystallinity as a whole thick superlattice layer thicknesses. そのため全体の窒化物半導体の結晶性が良くなってn型領域の移動度が大きくなるので、その超格子層をクラッド層とした素子でVfが低下する。 Since therefore the mobility of the entire n-type region crystallinity better nitride semiconductor increases, Vf decreases the superlattice layer element in which a cladding layer. さらに、超格子層にSi、Geの不純物をドープして、超格子層をコンタクト層とした場合には前記したHEMTに類似した効果が顕著に現れてくるようになると思われ、閾値電圧、Vfをさらに低下させることができる。 Furthermore, by doping Si, an impurity of Ge in the superlattice layer, seems to become effect similar to HEMT described above come conspicuous in the case of the superlattice layer and the contact layer, the threshold voltage, Vf it can be further reduced. 【0044】このように、本発明において、超格子層は、活性層を挟設するn型領域又はp型領域に形成されるキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大きくなるように調整することが望ましい。 [0044] Thus, in the present invention, the superlattice layer, the cladding layer as a carrier confinement layer formed in the n-type region or p-type region sandwiched active layer, optical guide layer of the active layer, or an electrode since is used as a current injection layer formed in contact, it is desirable that the average band gap energy of the nitride semiconductor constituting the super lattice layer is adjusted to be larger than that of the active layer. 【0045】実施形態2. [0045] Embodiment 2. 次に、本発明に係る実施形態2について説明する。 Next, an embodiment 2 according to the present invention. 図2は、本発明に係る実施形態2 Figure 2 is a second embodiment according to the present invention
の窒化物半導体素子の構造を示す模式的な断面図(レーザ光の共振方向に垂直な断面)であり、該窒化物半導体素子は、例えば、C面を主面とするサファイヤ等の基板10上に、n型窒化物半導体層領域(n側コンタクト層12、クラック防止層13、n側クラッド層14及びn Schematic sectional view showing a structure of a nitride semiconductor device of a (cross section perpendicular to the resonance direction of the laser beam), the nitride semiconductor device, for example, the upper substrate 10 such as sapphire having the principal C-plane in, n-type nitride semiconductor layer region (n-side contact layer 12, the crack preventing layer 13, n-side cladding layer 14 and n
側光ガイド層15からなる。 Consisting side optical guide layer 15. )とp型窒化物半導体領域(キャップ層17、p側光ガイド層18、p側クラッド層19及びp側コンタクト層20からなる。)とによって挟設された窒化物半導体からなる活性層16を備えた窒化物半導体レーザダイオード素子である。 ) And p-type nitride semiconductor region (cap layer 17, p-side optical guide layer 18, p-side constituted by the cladding layer 19 and the p-side contact layer 20.) And the active layer 16 of clamping set has been nitride semiconductor by a nitride semiconductor laser diode device comprising. 【0046】ここで、本実施形態2の窒化物半導体素子は、n型窒化物半導体層領域におけるn側クラッド層1 [0046] Here, the nitride semiconductor device of this embodiment 2, n-side cladding layer in the n-type nitride semiconductor layer region 1
4を超格子層で形成し、かつp型窒化物半導体領域におけるp側クラッド層19を超格子層で形成することにより、LD素子である窒化物半導体素子の閾値電圧を低く設定している。 4 to form a super lattice layer, and by a p-side cladding layer 19 in the p-type nitride semiconductor region is formed in super lattice layer is set lower threshold voltage of the nitride semiconductor device is a LD element. 以下この図2を参照して本発明に係る実施形態2の窒化物半導体素子について詳細に説明する。 It will be described in detail nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention with reference to FIG 2 below. 【0047】この実施形態2の窒化物半導体素子においては、まず、基板10上にバッファ層11と第2のバッファ層112を介してn側コンタクト層12が形成され、さらにn側コンタクト層12上に、クラック防止層13、n側クラッド層14及びn側光ガイド層15が積層されて、n型窒化物半導体層領域が形成される。 [0047] In the nitride semiconductor device of the second embodiment, first, the substrate 10 on the n-side contact layer 12 through the buffer layer 11 and the second buffer layer 112 is formed, further n-side contact layer 12 above , the crack preventing layer 13, n-side cladding layer 14 and the n-side optical guide layer 15 are stacked, n-type nitride semiconductor layer region is formed. 尚、 still,
クラック防止層13の両側に露出されたn側コンタクト層12の表面にはそれぞれ、n側コンタクト層12とオーミック接触するn側電極23が形成され、該n側電極23上には、例えば、ワイヤーボンディング用のn側パッド電極が形成される。 Each of the sides exposed surface of the n-side contact layer 12 to the crack preventing layer 13, n-side contact layer 12 and the n-side electrode 23 for ohmic contact is formed, on the n-side electrode 23, for example, wire n-side pad electrode for bonding is formed. そして、n側光ガイド層15上に窒化物半導体からなる活性層16が形成され、さらに該活性層16上に、キャップ層17、p側光ガイド層1 Then, n-side optical guide layer active layer 16 made of 15 on the nitride semiconductor is formed, further on the active layer 16, the cap layer 17, p-side optical guide layer 1
8、p側クラッド層19及びp側コンタクト層20が積層されてp型窒化物半導体層領域が形成される。 8, p-side cladding layer 19 and the p-side contact layer 20 is laminated p-type nitride semiconductor layer region is formed. さらに、p側コンタクト層20上に該p側コンタクト層20 Further, the p-side contact layer 20 on the p-side contact layer 20
とオーミック接触するp側電極21が形成され、該p側電極21上には、例えば、ワイヤーボンディング用のp p-side electrode 21 for ohmic contact is formed and, on the p-side electrode 21 is, for example, p for wire bonding
側パッド電極が形成される。 Side pad electrode is formed. なお、p側コンタクト層2 In addition, p-side contact layer 2
0とp側クラッド層19の上部とによって、共振方向に長く伸びた峰状のリッジ部が構成され、該リッジ部を形成することによって、活性層16において、光りを幅方向(共振方向に直交する方向)に閉じ込め、リッジ部(ストライプ状の電極)に垂直な方向で劈開された劈開面を用いて、リッジ部の長手方向に共振する共振器を作製してレーザ発振させる。 0 and by the upper portion of the p-side cladding layer 19, it is composed the ridges shaped ridge portion extending long in the resonance direction, orthogonal by forming the ridge portion, in the active layer 16, light in the width direction (resonator direction confined direction), by using a cleavage plane which is cleaved in a direction perpendicular to the ridge (stripe electrodes), to prepare a resonator which resonates in the longitudinal direction of the ridge portion to laser oscillation. 【0048】次に、実施形態2の窒化物半導体素子の各構成要素について説明する。 Next, the description will be given of respective components of the nitride semiconductor device of the second embodiment. (基板10)基板10にはC面を主面とするサファイアの他、R面、A面を主面とするサファイア、その他、スピネル(MgA1 24 )のような絶縁性の基板の他、S Another sapphire (the substrate 10) substrate 10 having a major surface a C plane, sapphire having the principal R-plane, A plane, other, other insulating substrate such as spinel (MgAl 2 O 4), S
iC(6H、4H、3Cを含む)、ZnS、ZnO、G iC (including 6H, 4H, and 3C), ZnS, ZnO, G
aAs、GaN等の半導体基板を用いることができる。 GaAs, a semiconductor substrate can be used such as GaN. 【0049】(バッファ層11)バッファ層11は、例えばAlN、GaN、AlGaN、InGaN等を90 [0049] (buffer layer 11) The buffer layer 11 is, for example AlN, GaN, AlGaN, InGaN, or the like 90
0℃以下の温度で成長させて、膜厚数十オングストローム〜数百オングストロームに形成する。 0 ℃ grown at a temperature to form a film thickness of several tens angstroms to several hundred angstroms. このバッファ層11は、基板と窒化物半導体との格子定数不正を緩和するために形成するが、窒化物半導体の成長方法、基板の種類等によっては省略することも可能である。 The buffer layer 11 is formed in order to mitigate unauthorized lattice constant between the substrate and the nitride semiconductor, the method of growing a nitride semiconductor, the type of substrate, etc. can be omitted. 【0050】(第2のバッファ層112)第2のバッファ層112は、前記バッファ層11の上に、前記バッファ層よりも高温で成長させた単結晶の窒化物半導体よりなる層であり、バッファ層11よりも厚膜を有する。 [0050] (second buffer layer 112) The second buffer layer 112, on the buffer layer 11, than the buffer layer is a layer made of a nitride semiconductor of a single crystal grown at a high temperature, buffer having a thick film than the layer 11. この第2のバッファ層112は次に成長させるn側コンタクト層12よりもn型不純物濃度が少ない層とするか、 Either this second buffer layer 112 is n-type impurity concentration than the n-side contact layer 12 which then grow fewer layers,
若しくはn型不純物をドープしない窒化物半導体層、好ましくはGaN層とすると、第2のバッファ層112の結晶性が良くなる。 Or a nitride semiconductor layer not doped with an n-type impurity, preferably when the GaN layer, the crystallinity of the second buffer layer 112 is improved. 最も好ましくはn型不純物をアンドープのGaNとすると最も結晶性が良い窒化物半導体が得られる。 Most preferably the most crystalline when an n-type impurity and undoped GaN is obtained a good nitride semiconductor. 従来のように負電極を形成するn側コンタクト層を数μm以上の膜厚で、高キャリア濃度の単一の窒化物半導体層で構成しようとすると、n型不純物濃度の大きい層を成長させる必要がある。 The n-side contact layer for forming a negative electrode as in the conventional a thickness of several [mu] m, and if an attempt is made to form a single nitride semiconductor layer of high carrier concentration, necessary to grow a large layer of n-type impurity concentration there is. 不純物濃度の大きい厚膜の層は結晶性が悪くなる傾向にある。 Large thick layer of impurity concentration tends to crystallinity deteriorate. このため結晶性の悪い層の上に、活性層等の他の窒化物半導体を成長させても、結晶欠陥を他の層が引き継ぐことになって結晶性の向上が望めない。 On this for poor crystallinity layer be grown with other nitride semiconductor of the active layer or the like can not be expected to improve the crystallinity supposed to crystal defects other layers takes over. そこで、n側コンタクト層12 Therefore, n-side contact layer 12
層を成長させる前に、不純物濃度が小さい、結晶性の良い第2のバッファ層112を成長させることにより、キャリア濃度が大きく結晶性の良いn側コンタクト層12 Before growing a layer, a small impurity concentration, by growing the second buffer layer 112 good crystallinity, the carrier concentration is increased with good crystallinity n-side contact layer 12
を成長させることができる。 It can be grown. この第2のバッファ層11 The second buffer layer 11
2の膜厚は、0.1μm以上、さらに好ましくは0.5 2 of thickness, 0.1 [mu] m or more, more preferably 0.5
μm以上、最も好ましくは1μm以上、20μm以下に調整することが望ましい。 μm or more, and most preferably 1μm or more, it is desirable to adjust the 20μm or less. 第2のバッファ層112が0.1μmよりも薄いと、不純物濃度の大きいn型コンタクト層12を厚く成長させなければならず、n側コンタクト層12の結晶性の向上があまり望めない傾向にある。 When the second buffer layer 112 is thinner than 0.1 [mu] m, must thickly grown larger n-type contact layer 12 of impurity concentration tends to crystallinity enhancement of the n-side contact layer 12 is not expected so much . また20μmよりも厚いと、第2のバッファ層11 Further, if the thickness is larger than 20 [mu] m, the second buffer layer 11
2自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にある。 2 itself to the crystal defect is in many prone trend. また第2のバッファ層112を厚く成長させる利点として、放熱性の向上が挙げられる。 Further Advantages of growing thick second buffer layer 112, and improvement in heat dissipation. つまりレーザ素子を作製した場合に、第2のバッファ層112で熱が広がりやすくレーザ素子の寿命が向上する。 That is, the case of manufacturing a laser element, the life of the heat spreads easily laser element is improved in the second buffer layer 112. さらにレーザ光の漏れ光が第2のバッファ層112内で広がって、楕円形に近いレーザ光が得やすくなる。 Furthermore the leakage of the laser light is spread in the second buffer layer 112, the laser beam is easily obtained near elliptical. なお、第2のバッファ層112 The second buffer layer 112
は、基板にGaN、SiC、ZnO等の導電性基板を使用した場合には省略してもよい。 It may be omitted in the case of the use GaN, SiC, a conductive substrate such as ZnO on the substrate. 【0051】(n側コンタクト層12)n側コンタクト層12は負電極を形成するコンタクト層として作用する層であり、0.2μm以上、4μm以下に調整することが望ましい。 [0051] (n-side contact layer 12) n-side contact layer 12 is a layer acting as a contact layer for forming a negative electrode, 0.2 [mu] m or more, it is desirable to adjust the 4μm or less. 0.2よりも薄いと、後で負電極を形成する際に、この層を露出させるようにエッチングレートを制御するのが難しく、一方、4μm以上にすると不純物の影響で結晶性が悪くなる傾向にある。 When thinner than 0.2, when forming the negative electrode later, it is difficult to control the etching rate to expose this layer, whereas the tendency of crystallinity is deteriorated by the influence of impurities when more than 4μm It is in. このn側コンタクト層12の窒化物半導体にドープするn型不純物の範囲は1×10 17 /cm 3 〜1×10 21 /cm 3の範囲、さらに好ましくは、1×10 18 /cm 3 〜1×10 19 /c The n-side range of the n-type impurity to be doped in the nitride semiconductor of the contact layer 12 in the range of 1 × 10 17 / cm 3 ~1 × 10 21 / cm 3, more preferably, 1 × 10 18 / cm 3 ~1 × 10 19 / c
3に調整することが望ましい。 It is desirable to adjust the m 3. 1×10 17 /cm 3よりも小さいとn電極の材料と好ましいオーミックが得られにくくなるので、レーザ素子では閾値電流、電圧の低下が望めず、1×10 21 /cm 3よりも大きいと、素子自体のリーク電流が多くなったり、また結晶性も悪くなるため、素子の寿命が短くなる傾向にある。 Since 1 × is 10 17 / cm 3 less preferable ohmic and material of the n-electrode than is difficult to obtain, the threshold current in the laser element is not expected decrease in the voltage, the greater than 1 × 10 21 / cm 3, since the leakage current of the element itself may become large, and also deteriorates crystallinity tends to life of the device is shortened. なおn側コンタクト層12においては、n電極23とのオーミック接触抵抗を小さくするために、該n側コンタクト層12のキャリア濃度を上げる不純物の濃度を、nクラッド層1 In yet n-side contact layer 12, in order to reduce the ohmic contact resistance between the n electrode 23, the concentration of impurity to increase the carrier concentration of the n-side contact layer 12, n-cladding layer 1
4よりも大きくすることが望ましい。 It is preferably larger than 4. なお、n側コンタクト層12は基板にGaN、SiC、ZnO等の導電性基板を使用し基板裏面側に負電極を設ける場合にはコンタクト層としてではなくバッファ層として作用する。 Incidentally, n-side contact layer 12 acts as a buffer layer, not as a contact layer when the substrate to GaN, SiC, using a conductive substrate such as ZnO providing a negative electrode on the back surface side of the substrate. 【0052】また、第2のバッファ層11、及びn側コンタクト層12の内の少なくとも一方の層を、超格子層とすることもできる。 [0052] It is also possible to at least one layer of the second buffer layer 11 and the n-side contact layer 12, a superlattice layer. 超格子層とすると、この層の結晶性が飛躍的に良くなり、閾値電流が低下する。 When a super lattice layer, the crystallinity of the layer is improved dramatically, the threshold current is lowered. 好ましくは第2のバッファ層11よりも膜厚が薄いn側コンタクト層12の方を超格子層とする。 Preferably towards the thin film thickness n-side contact layer 12 than the second buffer layer 11 and the superlattice layer. n側コンタクト層12 n-side contact layer 12
を互いにバンドギャップエネルギーが異なる第1の層と第2の層とが積層されてなる超格子構造とした場合においては、好ましくはバンドギャップエネルギーの小さな層を露出させてn電極23を形成することにより、n電極23との接触抵抗が低くでき閾値を低下させることができる。 The when the band first layer gap energy different from the second layer has a superlattice structure formed by stacking one another, preferably that exposes a small layer of the band gap energy to form an n electrode 23 Accordingly, it is possible to contact resistance between the n electrode 23 lowers the threshold be lowered. なおn型窒化物半導体と好ましいオーミックが得られるn電極23の材料としてはAl,Ti,W,S Incidentally as the material of the n-type n-electrode 23 on which the nitride semiconductor and preferably ohmic obtain Al, Ti, W, S
i,Zn,Sn,In等の金属若しくは合金が挙げられる。 i, Zn, Sn, and metal or alloy such as In. 【0053】また、n型コンタクト層12を不純物濃度が異なる超格子層とすることにより、実施形態1において説明したHEMTに類似した効果により横方向の抵抗値を低くでき、LD素子の閾値電圧、電流を低くすることができる。 [0053] Further, by making the n-type contact layer 12 and the impurity concentration different superlattice layer, can reduce the resistance value of the lateral direction by the effect similar to HEMT described in Embodiment 1, the threshold voltage of the LD element, it is possible to lower the current. 【0054】(クラック防止層13)クラック防止層1 [0054] (crack preventing layer 13) crack preventing layer 1
3は、例えば、Siを5×10 18 /cm 3ドープしたI 3, for example, to 5 × 10 18 / cm 3 doped with Si I
0.1 Ga 0.9 Nからなり、例えば、500オングストロームの膜厚を有する。 It consists n 0.1 Ga 0.9 N, for example, having a thickness of 500 angstroms. このクラック防止層13はInを含むn型の窒化物半導体、好ましくはInGaNを成長させて形成することにより、その上に形成されるAlを含む窒化物半導体層中にクラックが入るのを防止することができる。 The crack preventing layer 13 is n-type nitride semiconductor containing In, preferably by forming by growing InGaN, to prevent the cracks in the nitride semiconductor layer containing Al is formed thereon be able to. なお、このクラック防止層13は100オングストローム以上、0.5μm以下の膜厚で成長させることが好ましい。 Incidentally, the crack preventing layer 13 is 100 angstroms or more, it is preferable to grow in the following film thickness 0.5 [mu] m. 100オングストロームよりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しにくく、0. Hardly acts as a thin, crack preventing as the than 100 angstroms, 0.
5μmよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。 If thicker than 5μm, there is a tendency that the crystal itself is blackening.
なお、このクラック防止層13は、本実施形態1のようにn側コンタクト層12を超格子とする場合、または次に成長させるn側クラッド層14を超格子層とする場合には省略してもよい。 Incidentally, the crack preventing layer 13, the n-side contact layer 12 as in the first embodiment if the superlattice, or the n-side cladding layer 14 is grown in the following is omitted in the case of the superlattice layer it may be. 【0055】(n型超格子からなるn側クラッド層1 [0055] (n-side cladding layer 1 composed of n-type superlattice
4)n側クラッド層は、例えばSiを5×10 18 /cm 4) n-side cladding layer, for example a Si 5 × 10 18 / cm
3ドープしたn型A10.2Ga0.8Nからなり、2 3 consists of doped n-type A10.2Ga0.8N, 2
0オングストロームの膜厚を有する第1の層、及びアンドープのGaNよりなり、20オングストロームの膜厚を有する第2の層とが交互に積層された超格子層よりなり、全体で例えば0.5μmの膜厚を有する。 A first layer having a thickness of 0 Å and made of undoped GaN, the second layer is superlattice layers alternately stacked having a thickness of 20 angstroms, overall, for example 0.5μm for It has a film thickness. このn型クラッド層14はキャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、超格子層とした場合にはいずれか一方の層をAlを含む窒化物半導体、好ましくはAlGaN The n-type cladding layer 14 is a carrier confinement layer, and acts as a light confining layer, a nitride semiconductor in case of a super lattice layer containing Al and one of the layers, preferably AlGaN
を成長させることが望ましく、100オングストローム以上、2μm以下、さらに好ましくは500オングストローム以上、1μm以下で成長させることにより良好なキャリア閉じ込め層が成長できる。 Desirably grow, 100 angstroms, 2 [mu] m or less, more preferably 500 angstroms or more, can grow a good carrier confinement layer by growing at 1μm or less. このn型クラッド層14は単一の窒化物半導体で成長させることもできるが、超格子層とすることがクラックのない結晶性のよいキャリア閉じ込め層が形成できる。 The n-type cladding layer 14 can be grown in a single nitride semiconductor, super lattice layer having no cracks be good crystallinity carrier confinement layer can be formed. 【0056】(n側光ガイド層15)n側光ガイド層1 [0056] (n-side optical guide layer 15) n-side optical guide layer 1
5は、例えば、Siを5×10 18 /cm 3ドープしたn 5, for example, to 5 × 10 18 / cm 3 doped with Si n
型GaNからなり、0.1μmの膜厚を有する。 It consists type GaN, having a thickness of 0.1 [mu] m. このn This n
側光ガイド層6は、活性層の光ガイド層として作用し、 Side optical guide layer 6 acts as a light guide layer of the active layer,
GaN、InGaNを成長させて形成することが望ましく、通常100オングストローム〜5μm、さらに好ましくは200オングストローム〜1μmの膜厚で成長させることが望ましい。 GaN, it is desirable to form by growing InGaN, typically 100 Å 5 .mu.m, still more preferably is grown to the thickness of 200 angstroms ~1Myuemu. なお、この光ガイド層15も超格子層にすることができる。 Incidentally, the optical guide layer 15 can also be a superlattice layer. n側光ガイド層15、n側クラッド層14を超格子層にする場合、超格子層を構成する窒化物半導体層の平均的なバンドギャップエネルギーは活性層よりも大きくする。 If the n-side optical guide layer 15, n-side cladding layer 14 in super lattice layer, the average band gap energy of the nitride semiconductor layer constituting the super lattice layer is larger than that of the active layer. 超格子層とする場合には、 When the super lattice layer,
第1の層及び第2の層の少なくとも一方にn型不純物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。 It may be doped with an n-type impurity to at least one of the first and second layers, or may be undoped. また、 Also,
この光ガイド層15は、アンドープの窒化物半導体単独若しくはアンドープの窒化物半導体が積層された超格子でもよい。 The light guide layer 15 may be a superlattice nitride undoped nitride semiconductor singly or undoped semiconductor are stacked. 【0057】(活性層16)活性層16は、例えば、S [0057] (active layer 16) The active layer 16 is, for example, S
iを8×10 18 /cm 3でドープしたIn 0.2 Ga 0.8 i doped with an 8 × 10 18 / cm 3 In 0.2 Ga 0.8 N
よりなり、25オングストロームの膜厚を有する井戸層と、Siを8×10 18 /cm 3ドープしたIn 0.05 1G More becomes, and the well layer having a thickness of 25 angstroms, an In 0.05 1G was 8 × 10 18 / cm 3 doped with Si
0.95 Nよりなり、50オングストロームの膜厚を有する障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を有する多重量子井戸構造(MQW)で構成する。 consists a 0.95 N, by alternately laminating a barrier layer having a thickness of 50 angstroms, composed of multiple quantum well (MQW) structure having a predetermined thickness. 活性層16においては、井戸層、障壁層両方に不純物をドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。 In the active layer 16, the well layer may be doped with impurities to both the barrier layer may be doped to either one. なおn It should be noted that n
型不純物をドープすると閾値が低下する傾向にある。 When doped with impurity tends threshold is lowered. また、このように活性層16を多重量子井戸構造とする場合には必ずバンドギャップエネルギーの小さい井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが小さい障壁層とを積層するため、超格子層とは区別される。 Moreover, the well layer always smaller band gap energy in the case of this manner the active layer 16 of multiple quantum well structure, for laminating the band gap energy is smaller barrier layer than the well layer, the superlattice layer distinct. 井戸層の厚さは、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、最も好ましくは、50オングストローム以下にする。 The thickness of the well layer is 100 angstroms or less, preferably 70 angstroms or less, and most preferably, to less than 50 Angstroms. 障壁層の厚さは150オングストローム以下、好ましくは100オングストローム以下、最も好ましくは70オングストローム以下にする。 150 Å thickness of the barrier layer or less, preferably 100 angstroms or less, and most preferably below 70 Angstroms. 【0058】(p側キャップ層17)p側キャップ層1 [0058] (p-side cap layer 17) p-side cap layer 1
7は、活性層16よりもバンドギャップエネルギーが大きい、例えば、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp P 7 is the band gap energy than the active layer 16 is large, for example, was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg
型Al 0.3 Ga 0.7 Nよりなり、例えば、200オングストロームの膜厚を有する。 It consists type Al 0.3 Ga 0.7 N, for example, having a thickness of 200 angstroms. 本実施形態2では、このように、キャップ層17を用いることが好ましいが、このキャップ層は、薄い膜厚に形成されるので、本発明では、 In the second embodiment, thus, it is preferable to use the cap layer 17, the cap layer, since it is formed in a thin film thickness, in the present invention,
n型不純物をドープしてキャリアが補償されたi型としても良い。 Carrier is doped with n-type impurities may be compensated i-type. p側キャップ層17の膜厚は0.1μm以下、さらに好ましくは500オングストローム以下、最も好ましくは300オングストローム以下に調整する。 The thickness of the p-side cap layer 17 is 0.1μm or less, more preferably 500 angstroms or less, and most preferably adjusted to below 300 Å.
0.1μmより厚い膜厚で成長させると、p側キャップ層17中にクラックが入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいからである。 Is grown in large thickness than 0.1 [mu] m, a crack is likely to enter into the p-side cap layer 17, excellent crystallinity nitride semiconductor layer is because hardly grow. また、p側キャップ層17の膜厚が、0.1μm以上であると、キャリアがこのエネルギーバリアとなるp型キャップ層17 Further, the film thickness of the p-side cap layer 17, if it is 0.1μm or more, p-type cap layer carrier is this energy barrier 17
をトンネル効果により通過できなくなるからであり、該トンネル効果によるキャリアの通過を考慮すると、上述したように500オングストローム以下、さらには30 The it is because not be passed through by the tunnel effect, considering the passage of the carriers due to the tunnel effect, than 500 angstroms, as described above, further 30
0オングストローム以下に設定することが好ましい。 It is preferably set to 0 angstroms. 【0059】また、p側キャップ層17には、LD素子を発振しやすくするために、Alの組成比が大きいAl [0059] Also, the p-side cap layer 17, in order to facilitate oscillate LD elements, the composition ratio of Al is large Al
GaNを用いて形成することが好ましく、該AlGaN It is preferably formed using a GaN, the AlGaN
を薄く形成する程、LD素子は発振しやすくなる。 As a thin, LD element is likely to oscillation. 例えば、Y値が0.2以上のAl For example, Y values ​​of 0.2 or more Al Y Ga 1-Y Nであれば500 If Y Ga 1-Y N 500
オングストローム以下に調整することが望ましい。 Å is preferably adjusted to below. p側キャップ層17の膜厚の下限は特に限定しないが、10 The lower limit of the thickness of the p-side cap layer 17 is not particularly limited, 10
オングストローム以上の膜厚で形成することが望ましい。 It is desirable to form a film thickness of more angstroms. 【0060】(p側光ガイド層18)p側光ガイド層1 [0060] (p-side optical guide layer 18) p-side optical guide layer 1
8は、バンドギャップエネルギーがp側キャップ層17 8, the band gap energy of the p-side cap layer 17
よりも小さい、例えば、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなり、0.1μmの膜厚を有する。 Less than, for example, made of p-type GaN was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg, having a thickness of 0.1 [mu] m. このp側光ガイド層18は、活性層16の光ガイド層として作用し、n側光ガイド層15と同じくGaN、 The p-side optical guide layer 18 acts as an optical guide layer of the active layer 16, similarly GaN and n-side optical guide layer 15,
InGaNで成長させて形成することが望ましい。 It is desirable to form the grown InGaN. また、この層はp側クラッド層19を成長させる際のバッファ層としても作用し、100オングストローム〜5μ Further, this layer also acts as a buffer layer when growing the p-side cladding layer 19, 100 Å ~5μ
m、さらに好ましくは200オングストローム〜1μm m, more preferably 200 angstroms ~1μm
の膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド層として作用する。 By growing in thickness and acts as a preferred optical guide layer. このp側光ガイド層は通常はMg等のp p of the p-side optical guide layer or the like is usually Mg
型不純物をドープしてp型の導電型とするが、特に不純物をドープしなくても良い。 Although the p-type conductivity by doping the impurity, it is not necessary to particularly doped with impurities. なお、このp側光ガイド層を超格子層とすることもできる。 It is also possible to make the p-side optical guide layer and the superlattice layer. 超格子層とする場合には第1の層及び第2の層の少なくとも一方にp型不純物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。 It may be doped with p-type impurities in at least one of the first and second layers in the case of a superlattice layer, or may be undoped. 【0061】(p側クラッド層19=超格子層)p側クラッド層19は、例えば、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなり、例えば、20 [0061] (p-side cladding layer 19 = superlattice layer) p-side cladding layer 19 is, for example, made of was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg p-type Al 0.2 Ga 0.8 N, for example, 20
オングストロームの膜厚を有する第1の層と、例えばM A first layer having a thickness of Å, for example M
gを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなり、20オングストロームの膜厚を有する第2の層とが交互に積層された超格子層からなる。 g to become than 1 × 10 20 / cm 3 doped with p-type GaN, and a second layer consists of a superlattice layers alternately stacked having a thickness of 20 angstroms. このp側クラッド層19は、n側クラッド層14と同じくキャリア閉じ込め層として作用し、特にp型層の抵抗率を低下させるための層として作用する。 The p-side cladding layer 19, also acts as a carrier confinement layer and the n-side cladding layer 14, which acts as a layer for particularly lower the resistivity of the p-type layer. このp側クラッド層19の膜厚も特に限定しないが、100オングストローム以上、2 This film thickness of the p-side cladding layer 19 is also not limited particularly, 100 Å or more, 2
μm以下、さらに好ましくは500オングストローム以上、1μm以下で形成することが望ましい。 μm or less, more preferably 500 angstroms or more, it is preferably formed of 1μm or less. 【0062】(p側コンタクト層20)p側コンタクト層20は、p側クラッド層19の上に、例えば、Mgを2×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなり、例えば、150オングストロームの膜厚を有する。 [0062] (p-side contact layer 20) The p-side contact layer 20 is formed on the p-side cladding layer 19, for example, made of p-type GaN was 2 × 10 20 / cm 3 doped with Mg, for example, of 150 angstroms It has a film thickness. このp This p
側コンタクト層20はp型のIn X Al Y Ga 1-XY Side contact layer 20 of p-type In X Al Y Ga 1-XY N
(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、好ましくは、上述のようにMgをドープしたGaN (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) can be composed of, preferably, GaN doped with Mg as described above
とすれば、p電極21と最も好ましいオーミック接触が得られる。 If, most preferred ohmic contact with the p electrode 21 is obtained. さらにp側コンタクト層の膜厚を500オングストローム以下、さらに好ましくは300オングストローム以下、最も好ましくは200オングストローム以下に調整することが望ましい。 Furthermore the thickness of the p-side contact layer 500 angstroms or less, more preferably 300 angstroms or less, it is desirable that most preferably adjusted to below 200 Angstroms. なぜなら、上述したように抵抗率が数Ω・cm以上もあるp型窒化物半導体層の膜厚を500オングストローム以下に調整することにより、さらに抵抗率を低げることができるため、閾値での電流、電圧が低下する。 This is because, by adjusting the thickness of the p-type nitride semiconductor layer resistivity as described above is also the number Omega · cm or more than 500 Å, it is possible further resistivity low gel of the threshold current, the voltage drops. またp型層から除去される水素の量を多くすることができ、さらに抵抗率を低下させることができる。 Also it is possible to increase the amount of hydrogen removed from the p-type layer, it is possible to lower the further resistance. 【0063】なお、本発明では、p側コンタクト層20 [0063] In the present invention, p-side contact layer 20
も超格子層とすることもできる。 It may also be a superlattice layer. 超格子層とする場合には、特にバンドギャップエネルギーが異なる第1の層と第2の層とを積層し、第1+第2+第1+第2+・・・ When the super lattice layer is laminated especially first band gap energy different layer and a second layer, the 1+ second 2+ first 1+ second 2+ ...
というように積層していき、最後にバンドギャップエネルギーが小さい方の層が露出するようにすると、p電極21と好ましいオーミック接触が得られる。 Continue stacked so that, when the end layer towards the band gap energy is small so as to expose, preferably an ohmic contact with the p-electrode 21 is obtained. p電極21 the p-electrode 21
の材料としては、例えばNi、Pd、Ni/Au等を挙げることができる。 The materials may include, for example, Ni, Pd, and Ni / Au or the like. 【0064】また、本実施形態2では、図2に示すようにp電極21と、n電極23との間に露出した窒化物半導体層の表面にSiO 2よりなる絶縁膜25が形成され、この絶縁膜25に形成された開口部を介してp電極21と電気的に接続されたpパッド電極22、及びn電極23と接続されたnパッド電極24が形成される。 [0064] In Embodiment 2, a p-electrode 21 as shown in FIG. 2, of SiO 2 insulating film 25 is formed on the surface of the nitride semiconductor layer exposed between the n electrode 23, the p electrode 21 and electrically connected to the p-pad electrode 22 and n electrode 23 n pad electrode 24 connected with, is formed through the openings formed in the insulating film 25. このpパッド電極22は実質的なp電極21の表面積を広げて、p電極側をワイヤーボンディング、ダイボンディングできるようにし、一方nパッド電極24はn電極2 The p-pad electrode 22 to expand the surface area of ​​substantial p electrode 21, the p-electrode side to be able to wire bonding, die bonding, whereas n pad electrode 24 is n electrode 2
3の剥がれを防止する。 3 of the peeling to prevent. 【0065】以上の実施形態2の窒化物半導体素子は、 [0065] The above nitride semiconductor device of the second embodiment,
第1の層、及び第2の層を弾性歪み限界以下の膜厚にして積層された超格子層である、結晶性のよいp型クラッド層19を備えている。 The first layer, and a second layer superlattice layer laminated in the following thicknesses elastic strain limit, and includes a p-type cladding layer 19 good crystallinity. これによって、本実施形態2の窒化物半導体素子は、p側クラッド層19の抵抗値を、 Thus, the nitride semiconductor device of the present embodiment 2, the resistance value of the p-side cladding layer 19,
超格子構造を有しないp側クラッド層に比較して1桁以上低くすることができるので、閾値電圧、電流を低くすることができる。 Can be lowered by one digit or more as compared to the p-side cladding layer having no superlattice structure, it is possible to threshold voltage, the current low. 【0066】また、本実施形態2の窒化物半導体素子ではp型Al Y Ga 1-Y Nを含むp側クラッド層19に接して、バンドギャップエネルギーの小さい窒化物半導体をp側コンタクト層20として、その膜厚を500オングストローム以下と薄く形成することにより、実質的にp [0066] Further, in the nitride semiconductor device of the present embodiment 2 in contact with the p-side cladding layer 19 comprising a p-type Al Y Ga 1-Y N, the smaller nitride semiconductor band gap energy as the p-side contact layer 20 by forming thin film thickness of 500 angstroms or less, substantially p
側コンタクト層20のキャリア濃度が高くなりp電極と好ましいオーミックが得られて、素子の閾値電流、電圧を低くすることができる。 The carrier concentration of the side contact layer 20 preferably ohmic obtain a high becomes the p-electrode may be a threshold current of the device, a voltage lower. さらに、n側コンタクト層を成長させる前に、第2のバッファ層112を備えているので、第2のバッファ層112の上に成長させる窒化物半導体層の結晶性が良くなり、長寿命の素子を実現できる。 Further, before growing the n-side contact layer is provided with the second buffer layer 112, the crystallinity of the nitride semiconductor layer grown is improved over the second buffer layer 112, the element of life It can be realized. 好ましくは、第2のバッファ層112の上に成長させるn側コンタクト層を超格子とすると、横方向の抵抗値が低くなり、閾値電圧・閾値電流の低い素子が実現できる。 Preferably, the n-side contact layer which is grown on the second buffer layer 112 when the superlattice, the resistance value of the lateral direction is low, a low element with threshold voltage and threshold current can be realized. 【0067】なお、本実施形態2のLD素子ではInG [0067] In the LD device of the present embodiment 2 is InG
aNのような、少なくともインジウムを含む窒化物半導体を活性層16に備える場合には、In X Ga 1-X Nと、 aN like, if provided in the active layer 16 of the nitride semiconductor containing at least indium, and In X Ga 1-X N,
Al Y Ga 1-Y Nとが交互に積層された超格子層を、活性層16を挟設する層(n側クラッド層14及びp側クラッド層19)として用いることが好ましい。 A superlattice layer in which the Al Y Ga 1-Y N are alternately laminated, is preferably used as a layer for interpose the active layer 16 (n-side cladding layer 14 and the p-side cladding layer 19). これによって、活性層16と該超格子層とのバンドギャップエネルギー差、屈折率差を大きくできるため、該超格子層をレーザ素子を実現する際に非常に優れた光閉じ込め層として動作させることができる。 Thus, the bandgap energy difference between the active layer 16 and the superlattice layer, it is possible to increase the refractive index difference, be operated as an optical confinement layer having excellent in implementing laser element superlattice layer it can. さらにInGaNは結晶の性質が他のAlGaNのようなAlを含む窒化物半導体に比べて柔らかいので、InGaNを活性層とすると、 Furthermore, since InGaN is softer than the nature of the crystals in the nitride semiconductor including Al such as other AlGaN, when the InGaN as an active layer,
積層した各窒化物半導体層全体にクラックが入りにくくなる。 Cracks throughout the nitride semiconductor layer laminated is prevented from entering. これによって、LD素子の寿命を長くすることができる。 Thereby, it is possible to increase the life of the LD device. 【0068】本実施形態2のように量子井戸構造を有する活性層16を有するダブルヘテロ構造の半導体素子の場合、その活性層16に接して、活性層16よりもバンドギャップエネルギーが大きい膜厚0.1μm以下の窒化物半導体よりなるp側キャップ層17、好ましくはA [0068] When the semiconductor device of double-hetero structure having an active layer 16 having a quantum well structure as in the present embodiment 2, in contact with the active layer 16, the thickness 0 larger bandgap energy than the active layer 16 p-side cap layer 17 made of the following nitride semiconductor .1Myuemu, preferably a
lを含む窒化物半導体よりなるp側キャップ層17を設け、そのp側キャップ層17よりも活性層から離れた位置に、p側キャップ層17よりもバンドギャップエネルギーが小さいp側光ガイド層18を設け、そのp側光ガイド層18よりも活性層から離れた位置に、p側光ガイド層18よりもバンドギャップが大きい窒化物半導体、 The p-side cap layer 17 made of a nitride semiconductor containing l provided, its position away from the active layer than the p-side cap layer 17, p-side optical bandgap energy narrower than the p-side cap layer 17 guide layer 18 the provided, its position away from the active layer than the p-side optical guide layer 18, p-side optical guide layer 18 a nitride semiconductor is larger band gap than,
好ましくはAlを含む窒化物半導体を含む超格子構造を有するp側クラッド層19を設けることは非常に好ましい。 Preferably it is very preferable to provide the p-side cladding layer 19 having a superlattice structure including a nitride semiconductor containing Al. しかもp側キャップ層17のバンドギャップエネルギーを大きくしてあるため、n層から注入された電子が、このp側キャップ層17で阻止されて閉じ込められ、電子が活性層をオーバーフローしないために、素子のリーク電流が少なくなる。 Moreover, since you have large band gap energy of the p-side cap layer 17, electrons injected from the n-layer is confined is blocked by the p-side cap layer 17, because the electrons do not overflow the active layer, element less of leakage current. 【0069】以上の実施形態2の窒化物半導体素子では、レーザ素子の構造として好ましい構造を示したが、 [0069] In the nitride semiconductor device of the second embodiment described above, although the preferred structure as the structure of the laser device,
本発明ではn型の超格子層は活性層16から下のn型窒化物半導体層領域(n型層側)に少なくとも1層有していれば良く、またp型の超格子層も活性層16から上のp型窒化物半導体層領域(p型層側)に少なくとも1層有していれば良く、素子構成は特に規定するものではない。 At least one layer only to have, also p-type superlattice layer is also active layer of n-type superlattice layer from the active layer 16 to the n-type nitride semiconductor layer region below (n-type layer side) in the present invention 16 may have at least one layer to the p-type nitride semiconductor layer region of the upper (p-type layer side) from the element structure is not particularly specified. 但し、前記超格子層はp層側に形成する場合はキャリア閉じ込め層としてのp側クラッド層19に形成し、 However, the superlattice layer if formed on the p layer side is formed on the p-side cladding layer 19 as a carrier confinement layer,
n層側に形成する場合はn電極23が接した電流注入層としてのnコンタクト層12、またはキャリア閉じ込めとしてのnクラッド層14として形成することが素子のVf、閾値を低下させる上で最も好ましい傾向にある。 Most preferred in it to reduce Vf, the threshold value of the elements forming the n-contact layer 12 or the n-cladding layer 14 as a carrier confinement, as a current injection layer in contact is n electrode 23 when forming the n layer side There is a tendency.
また、実施形態2の素子と同様の構成を、LED素子に適用できることはいうまでもない(ただし、LED素子では、リッジ部は必要ない)。 Further, the same configuration as the element of the second embodiment, it is naturally applicable to the LED elements (provided that the LED elements are not ridges need). 【0070】以上のように構成された実施形態2の窒化物半導体素子では、各層が形成された後、Hを含まない雰囲気、例えば、窒素雰囲気中で、400℃以上、例えば700℃でアニーリングを行うことが好ましく、これによって、p型窒化物半導体層領域の各層をさらに低抵抗化することができるので、これによって、さらに閾値電圧を低くすることができる。 [0070] In configured nitride semiconductor device of embodiment 2 as described above, after each layer is formed, an atmosphere containing no H, for example, in a nitrogen atmosphere, 400 ° C. or higher, for example, the annealing at 700 ° C. is preferably performed, thereby, it is possible to further reduce the resistance of each layer of the p-type nitride semiconductor layer region, which makes it possible to further lower the threshold voltage. 【0071】また、実施形態2の窒化物半導体素子では、p側コンタクト層12の表面にNiとAuよりなるp電極21がストライプ状に形成され、このp電極21 [0071] In the nitride semiconductor device of embodiment 2, p electrode 21 made of Ni and Au on the surface of the p-side contact layer 12 are formed in a striped manner, the p-electrode 21
に対して左右対称にn側コンタクト層を露出させて、そのn側コンタクト層表面のほぼ全面にn電極23を設けている。 Exposing the n-side contact layer, and an n-electrode 23 provided on substantially the entire surface of the n-side contact layer surface symmetrically with respect to. このように、絶縁性基板を用いた場合p電極2 Thus, when an insulating substrate p electrode 2
1の両側に左右対称にn電極23を設ける構造は、閾値電圧を低くする上で非常に有利である。 Structure in which the n electrode 23 symmetrically on either side of 1 is very advantageous in decreasing the threshold voltage. 【0072】なお、本実施形態2では、リッジ部(ストライプ状の電極)に垂直な方向で劈開した劈開面(共振器面)にSiO 2とTiO 2よりなる誘電体多層膜を形成してもよい。 [0072] In Embodiment 2, even when forming a dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 to the ridge cleavage plane was cleaved in a direction perpendicular to (stripe electrodes) (cavity surface) good. 【0073】このように、本発明において、超格子層は、活性層を挟設するn型領域又はp型領域に形成されるキャリア閉じ込め層としてのクラッド層、活性層の光ガイド層、若しくは電極が接して形成される電流注入層として用いられるため、超格子層を構成する窒化物半導体の平均バンドギャップエネルギーが活性層よりも大きくなるように調整することが望ましい。 [0073] Thus, in the present invention, the superlattice layer, the cladding layer as a carrier confinement layer formed in the n-type region or p-type region sandwiched active layer, optical guide layer of the active layer, or an electrode since is used as a current injection layer formed in contact, it is desirable that the average band gap energy of the nitride semiconductor constituting the super lattice layer is adjusted to be larger than that of the active layer. 【0074】 【実施例】以下、実施例において本発明を詳説する。 [0074] EXAMPLES Hereinafter, the present invention will now be described with the embodiment. [実施例1]本発明に係る実施例1は図2に示す窒化物半導体素子(LD素子)の作成例であり、以下の手順で作製される。 [Example 1] Example 1 of the present invention is a creation example of the nitride semiconductor device (LD device) shown in FIG. 2, are prepared by the following procedure. まず、サファイア(C面)よりなる基板1 First, a substrate 1 of sapphire (C plane)
0を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の温度を1050℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。 0 is set in the reaction vessel, and after sufficiently replacing the inside of the container with hydrogen, while flowing hydrogen, the temperature of the substrate was raised to 1050 ° C., to clean the substrate. 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(NH 3 )とTMG(トリメチルガリウム)とを用い、基板10上にGaNよりなる第1のバッファ層11を約200オングストロームの膜厚で成長させる。 Subsequently, the temperature was lowered to 510 ° C., using a hydrogen carrier gas, and ammonia (NH 3) as a source gas TMG and (trimethyl gallium), about 200 angstroms of the first buffer layer 11 made of GaN on the substrate 10 It is grown to the film thickness. 【0075】バッファ層11成長後、TMGのみ止めて、温度を1050℃まで上昇させる。 [0075] The buffer layer 11 after the growth, stopped TMG only to raise the temperature up to 1050 ℃. 1050℃になったら、同じく原料ガスにTMG、アンモニアガスを用い、キャリア濃度1×10 18 /cm 3のアンドープGaN When turned 1050 ° C., again TMG, ammonia gas used as a raw material gas, an undoped GaN having a carrier concentration 1 × 10 18 / cm 3
よりなる第2のバッファ層112を5μmの膜厚で成長させる。 The second buffer layer 112 made more is grown to the thickness of 5 [mu] m. 第2のバッファ層はIn X Al Y Ga 1-XY The second buffer layer In X Al Y Ga 1-XY N
(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成でき、その組成は特に問うものではないが、好ましくはアンドープでAl (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) can be configured with, but not its composition asks particular, Al preferably undoped
(Y値)が0.1以下のAl Y Ga 1-Y N、最も好ましくはアンドープのGaNとする。 (Y value) of 0.1 or less of Al Y Ga 1-Y N, and most preferably a undoped GaN. 続いて、1050℃でT Then, T at 1050 ℃
MG、アンモニア、不純物ガスにシランガス(Si MG, ammonia, the impurity gas silane gas (Si
4 )を用い、Siを1×10 19 /cm 3ドープしたn型G Using H 4), Si and 1 × 10 19 / cm 3 doped with n-type G
aNよりなるn側コンタクト層12を1μmの膜厚で成長させる。 The n-side contact layer 12 made of aN is grown to the thickness of 1 [mu] m. このn側コンタクト層12は超格子で形成するとさらに好ましい。 The n-side contact layer 12 is further preferably formed in super lattice. 【0076】次に、温度を800℃にして、原料ガスにTMG、TMI(トリメチルインジウム)、アンモニア、不純物ガスにシランガスを用い、Siを5×10 18 [0076] Next, the temperature to 800 ° C., TMG as the raw material gas, TMI (trimethyl indium), ammonia, using a silane impurity gas, an Si 5 × 10 18
/cm 3ドープしたIn 0.1 Ga 0.9 Nよりなるクラック防止層13を500オングストロームの膜厚で成長させる。 / Cm 3 doped crack preventing layer 13 In consisting 0.1 Ga 0.9 N and the is grown to the thickness of 500 angstroms. そして温度を1050℃にして、TMA、TMG、 And by the temperature to 1050 ℃, TMA, TMG,
アンモニア、シランガスを用い、Siを5×10 18 /cm Ammonia, using a silane gas, a Si 5 × 10 18 / cm
3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層を20オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、TM 3 a first layer made of doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown to the thickness of 20 Å, followed by, TM
A、シランを止め、アンドープGaNよりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長させる。 A, stop the silane, growing a second layer composed of undoped GaN with a thickness of 20 angstroms. そして、 And,
この操作をそれぞれ100回繰り返し、総膜厚0.4μ This operation was repeated 100 times each, a total thickness of 0.4μ
mの超格子層よりなるn側クラッド層14を成長させる。 The n-side cladding layer 14 of super lattice layer of m is grown. 【0077】続いて、1050℃でSiを5×10 18 [0077] Subsequently, 5 × the Si at 1050 ℃ 10 18 /
cm 3ドープしたn型GaNよりなるn側光ガイド層15 cm 3 consisting doped n-type GaN n-side optical guide layer 15
を0.1μmの膜厚で成長させる。 Is grown at a film thickness of 0.1 [mu] m. 次に、TMG、TM Then, TMG, TM
I、アンモニア、シランを用いて活性層16を成長させる。 I, ammonia, growing the active layer 16 by using a silane. 活性層16は温度を800℃に保持して、まずSi Active layer 16 by maintaining the temperature at 800 ° C., first Si
を8×10 18 /cm 3でドープしたIn 0.2 Ga 0.8 Nよりなる井戸層を25オングストロームの膜厚で成長させる。 The 8 × 10 18 / cm 3 well layers In consisting 0.2 Ga 0.8 N doped with a is grown to the thickness of 25 angstroms. 次にTMIのモル比を変化させるのみで同一温度で、Siを8×10 18 /cm 3ドープしたIn 0.01 Ga Then only at the same temperature to vary the molar ratio of TMI, Si and 8 × 10 18 / cm 3 doped with an In 0.01 Ga
0.99 Nよりなる障壁層を50オングストロームの膜厚で成長させる。 A barrier layer composed of 0.99 N is grown to the thickness of 50 angstroms. この操作を2回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚175オングストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層16を成長させる。 This operation was repeated twice, to grow the active layer 16 of the finally laminated well layer total thickness 175 Å of the multiple quantum well structure (MQW). 【0078】次に、温度を1050℃に上げ、原料ガスにTMG、TMA、アンモニア、不純物ガスにCp 2 [0078] Then, the temperature was raised to 1050 ° C., TMG as the raw material gas, TMA, ammonia, and the impurity gas Cp 2 M
g(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、Mgを1 With g (cyclopentadienyl magnesium), large band gap energy than the active layer, a Mg 1
×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.3 Ga 0.7 Nよりなるp側キャップ層17を300オングストロームの膜厚で成長させる。 × 10 20 / cm 3 p-side cap layer 17 made of doped p-type Al 0.3 Ga 0.7 N is grown to the thickness of 300 angstroms. 続いて、1050℃で、バンドギャップエネルギーがp側キャップ層17よりも小さい、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなるp側光ガイド層18を0.1μmの膜厚で成長させる。 Subsequently, at 1050 ° C., the band gap energy is smaller than the p-side cap layer 17, Mg and 1 × 10 20 / cm 3 p-side optical guide layer 18 made of doped p-type GaN with a thickness of 0.1μm to grow. 【0079】続いて、TMA、TMG、アンモニア、C [0079] Subsequently, TMA, TMG, ammonia, C
2 Mgを用い、1050℃でMgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層を20 with p 2 Mg, a first layer consisting of 1 × 10 20 / cm 3 doped with p-type Al 0.2 Ga 0.8 N with Mg at 1050 ° C. 20
オングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAのみを止め、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaN Is grown to the thickness of Å, followed stopped TMA only, p-type GaN was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg
よりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長させる。 More becomes the second layer is grown to the thickness of 20 angstroms. そしてこの操作をそれぞれ100回繰り返し、 And this operation was repeated 100 times, respectively,
総膜厚0.4μmの超格子層よりなるp側クラッド層1 p-side cladding layer 1 made of super lattice layer having a total thickness of 0.4μm
9を形成する。 9 to the formation. 最後に、1050℃で、p側クラッド層19の上に、Mgを2×10 20 /cm 3ドープしたp型G Finally, at 1050 ° C., on the p-side cladding layer 19, Mg and 2 × 10 20 / cm 3 doped with p-type G
aNよりなるp側コンタクト層20を150オングストロームの膜厚で成長させる。 The p-side contact layer 20 made of aN is grown to the thickness of 150 angstroms. 【0080】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 [0080] After completion of the reaction, the temperature is lowered to room temperature, in a nitrogen atmosphere, the wafers in the reaction vessel, 700
℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化する。 ℃ performed annealing at, to further reduce the resistance of the p-type layer. アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、図2に示すように、RIE装置により最上層のp側コンタクト層20と、p側クラッド層19とをエッチングして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状とする。 After annealing, removed wafer from the reaction vessel, as shown in FIG. 2, the top layer of the p-side contact layer 20 by RIE device, by etching the p-side cladding layer 19, and a ridge having a stripe width of 4μm to. 【0081】次にリッジ表面にマスクを形成し、図2に示すように、ストライプ状のリッジに対して左右対称にして、n側コンタクト層12の表面を露出させる。 [0081] Then a mask is formed on the ridge surface, as shown in FIG. 2, and symmetrically with respect to the stripe-shaped ridge to expose the surface of the n-side contact layer 12. 次にp側コンタクト層20のストライプリッジ最表面のほぼ全面にNiとAuよりなるp電極21を形成する。 Then to form the p-electrode 21 made of Ni and Au on substantially the entire surface of the stripe ridge outermost surface of the p-side contact layer 20. 一方、TiとAlよりなるn電極23をストライプ状のn On the other hand, the n-electrode 23 made of Ti and Al stripe n
側コンタクト層3のほぼ全面に形成する。 It formed over substantially the entire surface of the side contact layer 3. 【0082】次に、図2に示すようにp電極21と、n [0082] Then, a p electrode 21 as shown in FIG. 2, n
電極23との間に露出した窒化物半導体層の表面にSi Si on the surface of the nitride semiconductor layer exposed between the electrodes 23
2よりなる絶縁膜25を形成し、この絶縁膜25を介してp電極21と電気的に接続したpパッド電極22、 O 2 to form an insulating film 25 made of, p pad electrode 22 connected p electrode 21 and the electrically via the insulating film 25,
及びnパッド電極24を形成する。 And forming an n-pad electrode 24. 以上のようにして、 As described above,
n電極とp電極とを形成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサファイア基板1をラッピングし、基板の厚さを50μmとする。 The wafer formed with the n electrode and the p electrode is transferred to the polishing apparatus, by using a diamond abrasive, wrapping sapphire substrate 1 on the side not form a nitride semiconductor, the thickness of the substrate with 50 [mu] m. ラッピング後、さらに細かい研磨剤で1μmポリシングして基板表面を鏡面状とする。 After lapping, and mirror-like surface of the substrate by 1μm policing finer abrasive. 【0083】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、 [0083] After the substrate polishing, and scribing a polishing surface side,
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈開面に共振器を作製する。 Cleaved into bars in a direction perpendicular to the stripe electrodes, to produce a resonator on the cleaved surface. 共振器面にSiO 2とTiO 2 SiO 2 and TiO 2 on the resonator surface
よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断してレーザチップとした。 To form a more composed dielectric multilayer film, finally in a direction parallel to the p-electrode, and a laser chip by cutting the bar. 次にチップをフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向した状態)でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流密度2.9kA/cm 2 、閾値電圧4.4Vで、発振波長405nmの連続発振が確認され、50時間以上の寿命を示した。 Then placed in the heat sink and chip face-up (state in which the substrate and the heat sink is opposed), each of the electrodes by wire bonding, was tried laser oscillation at room temperature, at room temperature, the threshold current density 2.9 kA / cm 2, and the threshold voltage 4.4 V, continuous oscillation of an oscillation wavelength of 405nm was confirmed, showed 50 hours or more life. 【0084】(比較例1)一方、第2のバッファ層11 [0084] (Comparative Example 1) On the other hand, the second buffer layer 11
2を成長させず、さらにn側コンタクト層12をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型GaN単一で5μm成長させ、n側クラッド層14をSiを1×10 19 /cm 3 2 without growth, to further 5μm growing the n-side contact layer 12 of Si with 1 × 10 19 / cm 3 doped with n-type GaN single, 1 × a n-side cladding layer 14 Si 10 19 / cm 3
ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 N単一で0.4μm成長させ、p側クラッド層19をMgを1×10 20 /m 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 N単一で0.4μm成長させ、さらにp側コンタクト層20をMgを2×10 20 In doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 N single is 0.4μm growth, to 0.4μm grow the p-side cladding layer 19 in the p-type Al 0.2 Ga 0.8 N single was 1 × 10 20 / m 3 doped with Mg further p-side contact layer 20 to the Mg 2 × 10 20 /
cm 3ドープした単一のp型GaNを0.2μm成長させる他は実施例1と同様にしてレーザ素子を得た。 to obtain a laser device other to cm 3 doped 0.2μm growing a single p-type GaN was in the same manner as in Example 1. つまり基本構成として、表1に示すように構成する。 That is, as the basic configuration, it is configured as shown in Table 1. 【0085】 【表1】 [0085] [Table 1] 【0086】このように構成した比較例のレーザ素子は、閾値電流密度7kA/cm 2で連続発振が確認されたが、閾値電圧は8.0V以上あり、数分で切れてしまった。 [0086] The laser device of the comparative example having such a configuration, although continuous oscillation threshold current density 7 kA / cm 2 was confirmed, the threshold voltage is above 8.0 V, had broken in a few minutes. 【0087】[実施例2]実施例1において、n側コンタクト層12を、Siを2×10 19 /cm 3ドープしたn [0087] In Example 2 Example 1, the n-side contact layer 12 was 2 × 10 19 / cm 3 doped with Si n
型Al 0.05 Ga 0.95 Nよりなる第1の層を30オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、アンドープのGa A first layer made of type Al 0.05 Ga 0.95 N is grown to the thickness of 30 angstroms and subsequently, an undoped Ga
Nよりなる第2の層を30オングストロームの膜厚で成長させて、これを繰り返し、総膜厚1.2μmの超格子構造とする。 And a second layer made of N is grown to the thickness of 30 angstroms, repeating this, a superlattice structure having a total thickness of 1.2 [mu] m. それ以外の構造は実施例1と同様の構造を有するレーザ素子としたところ、閾値電流密度2.7k When the structure of the other was laser device having the same structure as in Example 1, the threshold current density 2.7k
A/cm 2 、閾値電圧4.2Vで、寿命も60時間以上を示した。 A / cm 2, the threshold voltage 4.2 V, the life also showed more than 60 hours. 【0088】[実施例3]実施例2において、n側コンタクト層12を構成する超格子において、第2の層をS [0088] In Example 3 Example 2, in the superlattice which forms the n-side contact layer 12, the second layer S
iを1×10 18 /cm 3ドープしたGaNとする他は、実施例2と同様の構造を有するレーザ素子を作製したところ、実施例2とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が得られた。 addition to 1 × and 10 18 / cm 3 doped with GaN the i has were manufactured laser device having the same structure as in Example 2, a laser element having substantially the same characteristics as in Example 2 were obtained. 【0089】[実施例4]実施例1において、第2のバッファ層112を、Siを1×10 17 /cm 3ドープしたGaNとして、4μm成長させる他は、実施例1と同様の構造を有するレーザ素子を作製したところ、閾値電流密度2.9kA/cm 2 、閾値電圧4.5Vに上昇したが、寿命は50時間以上を示した。 [0089] In Example 4 Example 1, the second buffer layer 112, a GaN was 1 × 10 17 / cm 3 doped with Si, other to 4μm growth has the same structure as in Example 1 were manufactured laser device, the threshold current density of 2.9 kA / cm 2, was increased to the threshold voltage 4.5V, life exhibited more than 50 hours. 【0090】[実施例5]実施例1において、n側コンタクト層12を、Siを2×10 19 /cm 3ドープしたn [0090] In Example 5 Example 1, the n-side contact layer 12 was 2 × 10 19 / cm 3 doped with Si n
型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層を60オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、Siを1×10 19 A first layer made of type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown to the thickness of 60 Å, followed by a Si 1 × 10 19 /
cm 3ドープしたGaNよりなる第2の層を40オングストロームの膜厚で成長させて、順次これを繰り返し、総膜厚2μmの超格子構造とする。 cm 3 and a doped second layer made of GaN was grown to the thickness of 40 angstroms, sequentially repeating this, a superlattice structure having a total thickness of 2 [mu] m. そして、n側クラッド層14をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Then, n-type Al 0.2 a n-side cladding layer 14 was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Si
Ga 0.8 N単一で0.4μm成長させる。 Ga 0.8 N to a single in the 0.4μm growth. それ以外の構造は実施例1と同様の構造を有するレーザ素子としたところ、閾値電流密度3.2kA/cm 2 、閾値電圧4.8 When the structure of the other was laser device having the same structure as in Example 1, the threshold current density of 3.2 kA / cm 2, the threshold voltage 4.8
Vで、寿命も30時間以上を示した。 In V, the life also showed more than 30 hours. 【0091】[実施例6]実施例6は、実施例1と比較して、以下の(1)、(2)が異なる他は、実施例1と同様に構成される。 [0091] [Example 6] Example 6 is compared to Example 1, the following (1), (2) addition is different, the same structure as in Example 1. (1)バッファ層11成長後、TMGのみ止めて、温度を1050℃まで上昇させる。 (1) After the buffer layer 11 grown stopped only TMG raising the temperature to 1050 ° C.. 1050℃になったら、 Once you become a 1050 ℃,
原料ガスにTMA、TMG、アンモニア、シランを用い、Siを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga TMA source gas, TMG, ammonia, using silane, 1 × with Si 10 19 / cm 3 doped with n-type Al 0.2 Ga
0.8 Nよりなる第1の層を60オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、シラン、TMAを止めアンドープのGaNよりなる第2の層を40オングストロームの膜厚で成長させる。 0.8 a first layer made of N is grown to the thickness of 60 Å, followed by a silane, a second layer of GaN undoped stopped TMA is grown to the thickness of 40 angstroms. そして第1層+第2層+第1層+第2 The first layer + the second layer + the first layer + the second
層+・・・というように超格子層を構成し、それぞれ第1の層を500層、第2の層を500層交互に積層し、 And so the layer + ... constitute a super lattice layer, 500 layers of the first layer, respectively, by laminating a second layer 500 layered alternately,
総膜厚5μmの超格子よりなるn側コンタクト層12を形成する。 Forming an n-side contact layer 12 made of super lattice having a total thickness of 5 [mu] m. (2)次に、実施例1と同様にして、Siを5×10 18 (2) Next, in the same manner as in Example 1, Si and 5 × 10 18
/cm 3ドープしたIn 0.1 Ga 0.9 Nよりなるクラック防止層13を500オングストロームの膜厚で成長させる。 / Cm 3 doped crack preventing layer 13 In consisting 0.1 Ga 0.9 N and the is grown to the thickness of 500 angstroms. そして、温度を1050℃にして、TMA、TM Then, the temperature in 1050 ℃, TMA, TM
G、アンモニア、シランを用い、Siを5×10 18 /cm G, ammonia, using a silane, a Si 5 × 10 18 / cm
3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなるn側クラッド層14を0.5μmの膜厚で成長させる。 3 n-side cladding layer 14 of doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown to the thickness of 0.5 [mu] m. 後の、n側クラッド層14から上は、実施例1のレーザ素子と同様の構造を有するレーザ素子とする。 After, above the n-side cladding layer 14, a laser device having the same structure as the laser device of Example 1. つまり表1の基本構造において、n側コンタクト層12、及びp側クラッド層19を超格子とし、p側コンタクト層20の膜厚を実施例1のように150オングストロームとするレーザ素子を作製する。 That the basic structure of a table 1, n-side contact layer 12, and the p-side cladding layer 19 and superlattice, to prepare a laser element to the thickness of the p-side contact layer 20 and 150 Å as in Example 1. このレーザ素子は閾値電流密度3.2k The laser device threshold current density 3.2k
A/cm 2 、閾値電圧4.8Vで、405nmの連続発振が確認され、寿命も30時間以上を示した。 A / cm 2, the threshold voltage 4.8 V, 405 nm continuous wave is confirmed, life exhibited more than 30 hours. 【0092】さらに、実施例6の構造のLD素子のp側コンタクト層の膜厚を順次変更した際、そのp側コンタクト層の膜厚と、LD素子の閾値電圧との関係を図3に示す。 [0092] Further, when changing the film thickness of the p-side contact layer of the LD element having the structure of Example 6 sequentially shows the thickness of the p-side contact layer, the relationship between the threshold voltage of the LD element in FIG. 3 . これはp側コンタクト層が、左から順にA(10 This p-side contact layer, A (10 from left to right
オングストローム以下)、B(10オングストローム)、C(30オングストローム)、D(150オングストローム、本実施例)、E(500オングストローム)、F(0.2μm)、G(0.5μm)、H(0. Å), B (10 Angstroms), C (30 angstrom), D (0.99 Å, this embodiment), E (500 Angstroms), F (0.2μm), G (0.5μm), H (0.
8μm)の場合の閾値電圧を示している。 It shows a threshold voltage in the case of 8 [mu] m). この図に示すように、p側コンタクト層の膜厚が500オングストロームを超えると閾値電圧が次第に上昇する傾向にある。 As shown in this figure, there is a tendency that the film thickness of the p-side contact layer is increased gradually threshold voltage exceeds 500 angstroms.
p側コンタクト層20の膜厚は500オングストローム以下、さらに好ましくは300オングストローム以下であることが望ましい。 The thickness of the p-side contact layer 20 is 500 angstroms or less, further preferably 300 Å or less. なお10オングストローム以下(およそ1原子層、2原子層近く)になると、下部のp Note 10 angstroms or less (approximately 1 atomic layer, 2 atomic layers near) becomes, the lower portion of the p
側クラッド層19の表面が露出してくるため、p電極のコンタクト抵抗が悪くなり、閾値電圧は上昇する傾向にある。 Since the surface of the side cladding layer 19 come exposed, the contact resistance of the p-electrode is deteriorated, the threshold voltage tends to increase. しかしながら、本発明のLD素子では超格子層を有しているために、閾値電圧が比較例のものに比べて大幅に低下している。 However, in order in the LD device of the present invention has a superlattice layer, and significantly lower threshold voltage than that of Comparative Example. 【0093】(比較例2)表1の構成のレーザ素子において、n側クラッド層14をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層を18 [0093] In the laser device (Comparative Example 2) Table 1 configuration, the first layer of the n-side cladding layer 14 made of the 1 × 10 19 / cm 3 doped with Si n-type Al 0.2 Ga 0.8 N to 18
0オングストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドープのGaNよりなる第2の層を120オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.6μmの多層膜とする。 0 grown Å film thickness, followed by a second layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 120 angstroms, a multilayer film having a total film thickness of 0.6 .mu.m.
つまり第1の層と第2の層の膜厚を厚くした構造で構成してレーザ素子を作製したところ、閾値電流密度6.5 That were manufactured laser element is constructed in a structure in that the film thickness of the first layer and the second layer, the threshold current density 6.5
kA/cm 2で連続発振が確認され、閾値電圧が7.5V kA / cm 2 continuous oscillation is confirmed, the threshold voltage is 7.5V
であった。 Met. なおこのレーザ素子は数分で切れてしまった。 It should be noted that the laser element has gone out in a few minutes. 【0094】[実施例7]実施例6において、p側クラッド層19をMgを1×10 20 /cm 3ドープしたAl 0.2 [0094] [Example 7] In Example 6, Al 0.2 a p-side cladding layer 19 was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg
Ga 0.8 N、60オングストロームよりなる第1の層と、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaN、4 Ga 0.8 N, a first layer consisting of 60 angstroms, Mg and 1 × 10 20 / cm 3 doped with p-type GaN, 4
0オングストロームよりなる第2の層とを積層した総膜厚0.5μmの超格子構造とする他は実施例6と同様のレーザ素子を作製する。 Addition to a second layer consisting of 0 Å superlattice structure of total thickness 0.5μm obtained by laminating to prepare a similar laser device as in Example 6. つまり、実施例6のp側クラッド層19を構成する超格子層の膜厚を変える他は同様にしてレーザ素子を作製したところ、閾値電圧が実施例6 That is, where the other to vary the thickness of the superlattice layer constituting the p-side cladding layer 19 of Example 6 was fabricated laser device in the same manner, the threshold voltage Example 6
のレーザ素子に比較して若干上昇する傾向にあったが、 It tended to slightly increase compared to the laser device,
20時間以上の寿命を示した。 It showed 20 hours of life. 【0095】[実施例8]実施例7において、さらにn [0095] In Example 8 Example 7, further n
側クラッド層14をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 N、60オングストロームよりなる第1の層と、Siを1×10 19 /cm 3ドープしたn型G Side cladding layer 14 1 a Si a × 10 19 / cm 3 doped with n-type Al 0.2 Ga 0.8 N, a first layer consisting of 60 angstroms, n-type and 1 × 10 19 / cm 3 doped with Si G
aN、40オングストロームよりなる第2の層とを積層した総膜厚0.5μmの超格子構造とする他は実施例7 aN, addition to a second layer consisting of 40 angstroms superlattice structure of total thickness 0.5μm obtained by laminating Example 7
と同様のレーザ素子を作製する。 Making the same laser element and. つまり、実施例6のn That, n Example 6
側コンタクト層12、p側クラッド層19に加えてn側クラッド層を超格子としたレーザ素子は、実施例6とほぼ同等の特性を有していた。 Laser device the n-side cladding layer in addition to the side contact layer 12, p-side cladding layer 19 was superlattice, had nearly the same properties as in Example 6. 【0096】[実施例9]実施例1において、第2のバッファ層112を成長させずに、表1に示すように、第1のバッファ層11の上に、直接n側コンタクト層12 [0096] In Example 9 Example 1, without growing the second buffer layer 112, as shown in Table 1, on the first buffer layer 11, direct n-side contact layer 12
としてSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型GaN層を5μm成長させる。 The Si 1 × 10 19 / cm 3 doped n-type GaN layer is 5μm grow as. その他は、実施例1と同様の構造を有するレーザ素子とする。 Others, a laser device having the same structure as in Example 1. つまり、表1の基本構造において、n側クラッド層14を20オングストロームのSi(1×10 19 /cm 3 )ドープn型Al 0.2 Ga 0.8 That is, in the basic structure of the table 1, the n-side cladding layer 14 20 Å Si (1 × 10 19 / cm 3) doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 N
よりなる第1の層と、20オングストロームのアンドープGaNよりなる第2の層とを積層してなる総膜厚0. And more becomes a first layer, the total thickness is formed by laminating a second layer composed of undoped GaN of 20 Å 0.
4μmの超格子構造とする。 A super lattice structure of 4μm. さらにp側クラッド層19 Further p-side cladding layer 19
を20オングストロームのMg(1×10 20 /cm 3 )ドープp型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層と、20オングストロームのMg(1×10 20 /cm 3 )ドープp型GaNよりなる第2の層とを積層してなる総膜厚0.4 20 Å Mg (1 × 10 20 / cm 3) a first layer consisting of doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N, 20 Å Mg (1 × 10 20 / cm 3) first made of doped p-type GaN total thickness formed by laminating a second layer 0.4
μmの超格子構造とする。 A super lattice structure of μm. さらにまたp側コンタクト層20を実施例1のように150オングストロームのMg Furthermore 150 Å Mg as in Example 1 the p-side contact layer 20
(2×10 20 /cm 3 )ドープp型GaNとしたところ、 (2 × 10 20 / cm 3 ) was the doped p-type GaN,
閾値電流密度3.3kA/cm 2で、405nmの連続発振が確認され、閾値電圧は5.0V、寿命も30時間以上を示した。 At the threshold current density of 3.3kA / cm 2, 405nm continuous wave is confirmed, the threshold voltage is 5.0V, the life also showed more than 30 hours. 【0097】[実施例10]実施例9において、n側クラッド層14の超格子を構成する第2の層を、Siを1 [0097] In Example 10 Example 9, the second layer constituting the superlattice n-side cladding layer 14, the Si 1
×10 17 /cm 3ドープしたGaNとする他は、実施例9 × 10 17 / cm 3 except that the doped GaN is Example 9
と同様のレーザ素子を作製する。 Making the same laser element and. つまりバンドギャップエネルギーの大きい方の層に、Siを多くドープする他は、実施例9と同様にして作製したレーザ素子は、実施例9とほぼ同等の特性を示した。 That is, a layer having a larger band gap energy, in addition to increasing doped with Si, the laser device was fabricated in the same manner as in Example 9 exhibited almost the same characteristics as in Example 9. 【0098】[実施例11]実施例9において、n側クラッド層14を構成する第2の層を、Siを1×10 19 [0098] [Example 11] In Example 9, the second layer constituting the n-side cladding layer 14, Si of 1 × 10 19
/cm 3ドープしたn型In 0.01 Ga 0.99 Nとする他は同様にしてレーザ素子を作製する。 / Cm 3 addition to the doped n-type In 0.01 Ga 0.99 N to produce a laser device in the same manner. つまりn側クラッド層14の超格子を構成する第2の層の組成をInGaNとし、第1の層と第2の層との不純物濃度を同じにする他は、実施例9と同様にして作製したレーザ素子は、実施例9とほぼ同等の特性を示した。 That the composition of the second layer constituting the superlattice n-side cladding layer 14 and InGaN, addition to the same impurity concentration of the first layer and second layer, prepared in the same manner as in Example 9 laser device exhibited substantially the same characteristics as in example 9. 【0099】[実施例12]実施例9において、n側クラッド層14を構成する第1の層(Si:1×10 19 [0099] In Example 12 Example 9, the first layer constituting the n-side cladding layer 14 (Si: 1 × 10 19 /
cm 3ドープAl 0.2 Ga 0.8 N)の膜厚を60オングストロームとし、第2の層をSiを1×10 19 /cm 3ドープした40オングストロームのGaNとし、総膜厚0.5 cm 3 The thickness of the doped Al 0.2 Ga 0.8 N) and 60 Å, the second layer is 1 × 10 19 / cm 3 or doped 40 angstrom GaN and Si, the total film thickness 0.5
μmの超格子構造とする。 A super lattice structure of μm. さらにp側クラッド層19を構成する第1の層(Mg:1×10 20 /cm 3ドープAl Furthermore, the first layer constituting the p-side cladding layer 19 (Mg: 1 × 10 20 / cm 3 doped Al
0.2 Ga 0.8 N)の膜厚を60オングストロームとし、第2の層(Mg:1×10 20 /cm 3ドープ:GaN)の膜厚を40オングストロームとし、総膜厚0.5μmの超格子構造とする。 The film thickness of 0.2 Ga 0.8 N) and 60 Å, a second layer (Mg: 1 × 10 20 / cm 3 doped with: the thickness of GaN) is 40 Å, a super lattice structure of total thickness 0.5μm to. つまりn側クラッド層14を構成する第1の層と第2の層のドープ量を同じにして、膜厚を変化させ、p側クラッド層19を構成する第1の層と第2 That is, the doping amount of the first layer and the second layer constituting the n-side cladding layer 14 in the same, by changing the film thickness, the first layer constituting the p-side cladding layer 19 and the second
の層との膜厚を変化させる他は、実施例9と同様にしてレーザ素子を作製したところ、閾値電流密度3.4kA Other varying the thickness of the layer, were manufactured laser element in the same manner as in Example 9, the threshold current density 3.4kA
/cm 2で、405nmの連続発振が確認され、閾値電圧は5.2V、寿命も20時間以上を示した。 In / cm 2, the 405nm continuous wave confirmation, the threshold voltage is indicated 5.2V, lifetime more than 20 hours. 【0100】[実施例13]実施例11において、n側クラッド層14を構成する第2の層(GaN)のSi濃度を1×10 17 /cm 3とする他は実施例11と同様の構造を有するレーザ素子を作製したところ、実施例11とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が作製できた。 [0100] [Example 13] implemented in Example 11, except that the Si concentration of the second layer constituting the n-side cladding layer 14 (GaN) and 1 × 10 17 / cm 3 is the same as in Example 11 Structure It was manufactured laser device having a laser device could be produced having substantially the same characteristics as in example 11. 【0101】[実施例14]実施例11において、n側クラッド層14を構成する第2の層(GaN)をアンドープとする他は実施例11と同様の構造を有するレーザ素子を作製したところ、実施例11とほぼ同等の特性を有するレーザ素子が作製できた。 [0102] In Example 14 Example 11, where the addition of the second layer constituting the n-side cladding layer 14 (GaN) and undoped was produced with a laser element having the same structure as in Example 11, laser element having substantially the same characteristics as in example 11 could be manufactured. 【0102】[実施例15]実施例9において、n側クラッド層14をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 N単一で0.4μm成長させる他は同様にしてレーザ素子を作製する。 [0102] In Example 15 Example 9, except that to 0.4μm grow an n-side cladding layer 14 in the n-type Al 0.2 Ga 0.8 N single was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Si in the same manner to prepare a laser element. つまり、表1の基本構造において、p側クラッド層19のみを実施例1のようにMgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 That is, in the basic structure of a table 1, p-type Al 0.2 Ga 0.8 was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg as in Example 1 only p-side cladding layer 19
Nよりなる第1の層、20オングストロームと、Mgを1×10 19 /cm 3ドープしたp型GaNよりなる第2の層20オングストロームとからなる総膜厚0.4μmの超格子構造とし、さらに、p側コンタクト層20を実施例1のように150オングストロームのMg(2×10 A first layer made of N, and a 20 Å, a super lattice structure of total thickness 0.4μm comprising a second layer 20 Å of p-type GaN was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Mg, further the p-side contact layer 20 as in example 1 of 150 Å Mg (2 × 10
20 /cm 3 )ドープp型GaNとしたところ、同じく閾値電流密度3.4kA/cm 2で、405nmの連続発振が確認され、閾値電圧は5.1V、寿命は20時間以上を示した。 20 / cm 3) was the doped p-type GaN, also at the threshold current density of 3.4kA / cm 2, the 405nm continuous wave confirmation, the threshold voltage is 5.1V, life showed more than 20 hours. 【0103】[実施例16]実施例15において、p側クラッド層19を構成する超格子層の膜厚を第1の層(Al 0.2 Ga 0.8 N)を60オングストロームとし、第2の層(GaN)を40オングストロームとして積層し、総膜厚0.5μmとする他は実施例14と同様のレーザ素子を得たところ、閾値電圧は若干上昇する傾向にあったが、寿命は20時間以上あった。 [0103] In Example 16 Example 15, the thickness of the superlattice layer constituting the p-side cladding layer 19 a first layer of (Al 0.2 Ga 0.8 N) and 60 Å, a second layer (GaN ) was laminated as 40 Å, where addition to the total thickness of 0.5μm was obtained a laser device as in example 14, but the threshold voltage tended to rise a little, life was more than 20 hours . 【0104】[実施例17]実施例9において、p側クラッド層19をMgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 N単一で0.4μm成長させる他は同様にしてレーザ素子を作製する。 [0104] In Example 17 Example 9, except that to 0.4μm grow a p-side cladding layer 19 in the p-type Al 0.2 Ga 0.8 N single was 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg in the same manner to prepare a laser element. つまり、表1の基本構造において、n側クラッド層14のみを実施例1のようにSiを1×10 19 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 That is, in the basic structure of a table 1, n-side n-type Al 0.2 Ga 0.8 was 1 × 10 19 / cm 3 doped with Si as the cladding layer 14 only Example 1
Nよりなる第1の層、20オングストロームと、アンドープのGaNよりなる第2の層20オングストロームとからなる総膜厚0.4μmの超格子構造とし、さらに、 A first layer consisting of N, and 20 Å, a super lattice structure of total thickness 0.4μm comprising a second layer 20 Å made of undoped GaN, further,
p側コンタクト層20を実施例1のように150オングストロームのMg(2×10 20 /cm 3 )ドープp型Ga p-side contact layer 20 as in Example 1 150 Å Mg (2 × 10 20 / cm 3) doped with p-type Ga
Nとしたところ、同じく閾値電流密度3.5kA/cm 2 Was a N, also the threshold current density of 3.5 kA / cm 2
で、405nmの連続発振が確認され、閾値電圧は5. In, 405 nm continuous wave is confirmed, the threshold voltage is 5.
4V、寿命は10時間以上を示した。 4V, life showed more than 10 hours. 【0105】[実施例18]実施例17において、n側クラッド層14を構成する超格子層の膜厚を第1の層(Al 0.2 Ga 0.8 N)を70オングストロームとし、第2の層をSiを1×10 19 /cm 3ドープしたIn 0.01 [0105] In Example 18 Example 17, the thickness of the superlattice layers constituting the n-side cladding layer 14 a first layer of (Al 0.2 Ga 0.8 N) and 70 angstroms, a second layer Si the 1 × 10 19 / cm 3 doped with an In 0.01 G
0.99 N、70オングストロームとして積層し、総膜厚0.49μmとする他は実施例17と同様のレーザ素子を得たところ、実施例16に比べて閾値電圧が若干上昇する傾向にあったが、同じく10時間以上の寿命を有するレーザ素子が得られた。 laminated as a of 0.99 N, 70 Å, where addition to the total thickness of 0.49μm was obtained a laser device as in Example 17, there was a tendency that the threshold voltage is slightly increased as compared with Example 16 likewise the laser device having a 10 hours or more life was obtained. 【0106】[実施例19]実施例17において、n側クラッド層14を構成する超格子層の膜厚を第1の層(Al 0.2 Ga 0.8 N)を60オングストロームとし、第2の層(アンドープGaN)を40オングストロームとして積層し、総膜厚0.5μmとする他は実施例16と同様のレーザ素子を得たところ、実施例17に比べて閾値電圧が若干上昇する傾向にあったが、同じく10時間以上の寿命を有するレーザ素子が得られた。 [0106] In Example 19 Example 17, the thickness of the superlattice layers constituting the n-side cladding layer 14 a first layer of (Al 0.2 Ga 0.8 N) and 60 Å, a second layer (undoped laminating GaN) as 40 Å, where addition to the total thickness of 0.5μm was obtained a laser device as in example 16, there was a tendency that the threshold voltage is slightly increased as compared to example 17, also laser device having a 10 hours or more life was obtained. 【0107】[実施例20]実施例9において、さらにn側光ガイド層15をアンドープのGaNよりなる第1 [0107] [Example 20] implemented in Example 9, first, further comprising an n-side optical guide layer 15 of GaN undoped
の層、20オングストロームと、アンドープのIn 0.1 Layer, and 20 Å, an undoped In 0.1
Ga 0.9 Nよりなる第2の層、20とを積層してなる総膜厚800オングストロームの超格子層とする。 A second layer made of Ga 0.9 N, a super lattice layer of the total film thickness 800 angstroms formed by laminating a 20. それに加えて、p側光ガイド層18もアンドープのGaNよりなる第1の層、20オングストロームと、アンドープのIn 0.1 Ga 0.9 Nよりなる第2の層、20オングストロームとを積層してなる総膜厚800オングストロームの超格子構造とする。 In addition, the first layer also p-side optical guide layer 18 made of undoped GaN, and 20 angstroms, a second layer made of undoped In 0.1 Ga 0.9 N, the total film thickness formed by laminating a 20 Å a super lattice structure of 800 angstroms. つまり、表1の基本構造において、 That is, in the basic structure of the table 1,
n側クラッド層14、n側光ガイド層15、p側光ガイド層18、及びp側クラッド層19とを超格子構造とし、さらにまたp側コンタクト層20を実施例1のように150オングストロームのMg(2×10 20 /cm 3 n-side cladding layer 14, n-side optical guide layer 15, p-side optical guide layer 18, and a p-side cladding layer 19 and the superlattice structure, furthermore p-side contact layer 20 of such as the 150 Å Example 1 mg (2 × 10 20 / cm 3)
ドープp型GaNとしたところ、閾値電流密度2.9k It was a doped p-type GaN, the threshold current density 2.9k
A/cm 2で、405nmの連続発振が確認され、閾値電圧は4.4V、寿命も60時間以上を示した。 In A / cm 2, 405 nm continuous wave is confirmed, the threshold voltage is 4.4 V, the life also showed more than 60 hours. 【0108】[実施例21]本実施例は図1のLED素子を元に説明する。 [0108] [Example 21] This example will be described based on the LED element in FIG. 実施例1と同様にしてサファイアよりなる基板1の上にGaNよりなるバッファ層2を20 A buffer layer 2 of GaN on a substrate 1 made of sapphire in the same manner as in Example 1 20
0オングストロームの膜厚で成長させ、次いでSiを1 0 angstrom film was grown to a thickness, then the Si 1
×10 19 /cm 3ドープしたn型GaNよりなるコンタクト層を5μmの膜厚で成長させ、次にIn 0.4 Ga 0.6 × 10 19 / cm 3 a contact layer composed of doped n-type GaN is grown to a thickness of 5 [mu] m, then an In 0.4 Ga 0.6 N
よりなる膜厚30オングストロームの単一量子井戸構造よりなる活性層4を成長させる。 Growing the active layer 4 made of a single quantum well structure become more thickness 30 angstroms. 【0109】(p側超格子層)次に、実施例1と同様にして、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 [0109] (p-side superlattice layer) Next, in the same manner as in Example 1, 1 × a Mg 10 20 / cm 3 doped with p-type Al 0.2 G
0.8 Nよりなる第1の層を20オングストロームの膜厚で成長させ、続いてMgを1×10 19 /cm 3ドープしたp型GaNよりなる第2の層を20オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.4μmの超格子よりなるp側クラッド層5を成長させる。 a first layer made of a 0.8 N is grown to the thickness of 20 Å, followed by a second layer consisting of 1 × 10 19 / cm 3 doped with p-type GaN with Mg is grown to the thickness of 20 Å to grow the p-side cladding layer 5 made of super lattice having a total thickness of 0.4 .mu.m. このp側クラッド層4 The p-side cladding layer 4
の膜厚も特に限定しないが、100オングストローム以上、2μm以下、さらに好ましくは500オングストローム以上、1μm以下で成長させることが望ましい。 Thickness is also not particularly limited, 100 angstroms, 2 [mu] m or less, more preferably 500 angstroms or more, it is desirable to grow at 1μm or less. 【0110】次にこのp側クラッド層5の上にMgを1 [0110] Next, the Mg on the p-side cladding layer 5 1
×10 20 /cm 3ドープしたp型GaN層を0.5μmの膜厚で成長させる。 × 10 20 / cm 3 doped p-type GaN layer is grown to the thickness of 0.5 [mu] m. 成長後、ウェーハを反応容器から取り出し実施例1と同様にして、アニーリングを行った後、p側コンタクト層6側からエッチングを行いn電極9を形成すべきn側コンタクト層3の表面を露出させる。 After the growth, in the same manner as in Example 1 was taken out the wafer from the reaction vessel after annealed, to expose the surface of the p-side contact layer 6 n-side contact layer to be formed an n-electrode 9 is etched from the side 3 . 最上層のp側コンタクト層6のほぼ全面に膜厚20 Thickness over substantially the entire surface of the uppermost p-side contact layer 6 20
0オングストロームのNi−Auよりなる透光性のp電極7を形成し、その全面電極7の上にAuよりなるpパッド電極8を形成する。 0 Å Ni-Au translucency of the p electrode 7 made of formed, to form a p-pad electrode 8 of Au over the entire surface of the electrode 7. 露出したn側コンタクト層の表面にもTi−Alよりなるn電極9を形成する。 On the exposed surface of the n-side contact layer is also formed an n-electrode 9 made of Ti-Al. 【0111】以上のようにして電極を形成したウェーハを350μm角のチップに分離してLED素子としたところ、If20mAにおいて520nmの緑色発光を示し、Vfは3.2Vであった。 [0111] The wafer having electrodes formed as described above is separated into chips 350μm square was an LED element, showed green light emission of 520nm in If20mA, Vf was 3.2 V. これに対し、p側クラッド層5を単一のMgドープAl 0.2 Ga 0.8 Nで構成したLED素子のVfは3.4Vであった。 In contrast, Vf of LED elements that constitute the p-side cladding layer 5 in a single Mg-doped Al 0.2 Ga 0.8 N was 3.4 V. さらに静電耐圧は本実施例の方が2倍以上の静電耐圧を有していた。 Using the electrostatic withstand voltage towards the present example had an electrostatic withstand voltage of more than twice. 【0112】[実施例22]実施例21において、p側クラッド層5を構成する超格子層を、第1の層の膜厚を50オングストロームとし、第2の層をMgを1×10 [0112] [Example 22] In Example 21, a superlattice layer constituting the p-side cladding layer 5, the thickness of the first layer is 50 Å, a second layer Mg 1 × 10
20 /cm 3ドープしたGaN、50オングストロームとして、それぞれ25層積層し、総膜厚0.25μmの超格子とする他は同様にしてLED素子を作成したところ、 As 20 / cm 3 doped with GaN, 50 Å, where each stacked 25 layers, except that the superlattice having a total thickness of 0.25μm was prepared an LED element in a similar manner,
実施例21とほぼ同等の特性を有するLED素子が得られた。 LED elements having substantially the same characteristics as in Example 21 were obtained. 【0113】[実施例23]実施例21において、p側クラッド層5を構成する超格子層の厚さを、第1の層1 [0113] In Example 23 Example 21, the thickness of the superlattice layer constituting the p-side cladding layer 5, the first layer 1
00オングストローム、第2の層を70オングストロームの膜厚として、総膜厚0.25μmの超格子とする他は同様にしてLED素子を作成したところ、Vfは3. 00 Angstroms, as the thickness of the second layer 70 Å, where addition to the superlattice of a total thickness of 0.25μm was prepared an LED element in a similar manner, Vf is 3.
4Vであったが、静電耐圧は従来のものよりも20%以上優れていた。 It was 4V, but the electrostatic withstand voltage was superior by 20% or more than the conventional. 【0114】[実施例24]実施例21において、n側コンタクト層3を成長させる際、Siを2×10 19 /cm [0114] In Example 24 Example 21, when growing the n-side contact layer 3, Si and 2 × 10 19 / cm
3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層を60オングストローム、アンドープのGaNよりなる第2の層を40オングストロームの膜厚で成長させ、それぞれ第1の層を500層、第2の層を500層交互に積層し、総膜厚5μmの超格子とする。 3 doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 N the first layer 60 angstroms consisting, a second layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 40 Å, 500 layers of the first layer, respectively, the second the layers were laminated in 500 layers alternately, the superlattice having a total thickness of 5 [mu] m. その他は実施例1 Other Example 1
2と同様にしてLED素子を作製したところ、同じくI 2 were manufactured LED element in the same manner, also I
f20mAにおいて、Vfは3.1Vに低下し、静電耐圧は従来に比較比較して2.5倍以上に向上した。 In f20mA, Vf is decreased to 3.1 V, the electrostatic withstand voltage was improved to more than 2.5 times that of comparison with the prior art. 【0115】[実施例25]実施例23において、p側クラッド層5を構成する超格子の第1の層(Al 0.2 [0115] In Example 25 Example 23, the first layer of the superlattice constituting the p-side cladding layer 5 (Al 0.2 G
0.8 N)の膜厚を60オングストロームとし、第2の層の膜厚を40オングストロームとして、それぞれ25 The thickness of a 0.8 N) and 60 Å, the thickness of the second layer as 40 Å, respectively 25
層交互に積層して、総膜厚0.3μmとする他は同様の構造を有するLED素子を作製したところ、Vfは3. Stacked in layers alternately, where addition to the total film thickness 0.3μm is prepared an LED element having the same structure, Vf is 3.
2Vで、静電耐圧は従来の2倍以上であった。 In 2V, electrostatic withstand voltage were conventional 2 times or more. 【0116】[実施例26]本実施例は図4に示すレーザ素子を基に説明する。 [0116] [Example 26] This example will be described with reference to the laser device shown in FIG. 図4も、図2と同様にレーザ光の共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の断面図であるが、図2と異なるところは、基板10にGaNよりなる基板101を用いているところと、第2のバッファ層112を成長させずに、n型不純物をドープした第3 Figure 4 is also a sectional view taken elements in a direction perpendicular to the resonance direction likewise the laser beam and Figure 2, Figure 2 differs from the uses a substrate 101 made of GaN on the substrate 10 and place, without growing the second buffer layer 112, the third doped with n-type impurity
のバッファ層113を成長させているところにある。 Certain of the buffer layer 113 to the place where it is grown. この図4に示すレーザ素子は以下の方法によって得られる。 Laser device shown in FIG. 4 is obtained by the following method. 【0117】まずサファイア基板上にMOVPE法、若しくはHVPE法を用いて、Siを5×10 18 /cm 3ドープしたGaN層を厚さ300μmで成長させた後、サファイア基板を除去して厚さ300μmのSiドープG [0117] First MOVPE method on a sapphire substrate, or by using the HVPE method, after growing at 5 × 10 18 / cm 3 doped with a thickness of 300μm the GaN layer and the Si, thickness 300μm by removing the sapphire substrate of Si-doped G
aN基板101を作製する。 Making aN substrate 101. GaN基板101は、このように窒化物半導体と異なる基板の上に、例えば100 GaN substrate 101 on the substrate in this manner different from nitride semiconductor, for example, 100
μm以上の膜厚で成長させた後、その異種基板を除去することによって得られる。 After growth in film thickness of at least [mu] m, it is obtained by removing the foreign substrate. GaN基板101はアンドープでも良いし、またn型不純物をドープして作製しても良い。 GaN substrate 101 may be undoped, or may be produced by doping the n-type impurity. n型不純物をドープする場合には通常1×10 17 Usually 1 × 10 17 in the case of doping the n-type impurity
/cm 3 〜1×10 19 /cm 3の範囲で不純物をドープすると結晶性の良いGaN基板が得られる。 / Cm 3 good crystallinity and doping an impurity in the range of to 1 × 10 19 / cm 3 GaN substrate is obtained. 【0118】GaN基板101作製後、温度を1050 [0118] GaN substrate 101 after the preparation, the temperature 1050
℃にして、Siを3×10 18 /cm 3ドープしたn型Ga In the ° C., Si and 3 × 10 18 / cm 3 doped with n-type Ga
Nよりなる第3のバッファ層113を3μmの膜厚で成長させる。 The third buffer layer 113 consisting of N is grown to the thickness of 3 [mu] m. なお第3のバッファ層113は図1、図2においてn側コンタクト層14に相当する層であるが、電極を形成する層ではないので、ここではコンタクト層とは言わず、第3のバッファ層113という。 Incidentally third buffer layer 113 is 1, is a layer corresponding to the n-side contact layer 14 in FIG. 2, it is not a layer forming the electrodes, and should not say that the contact layer, the third buffer layer He called 113. なおGaN The GaN
基板101と第3のバッファ層113との間に、実施例1と同様にして低温で成長させる第1のバッファ層を成長させても良いが、第1のバッファ層を成長させる場合には、300オングストローム以下にすることが望ましい。 Between the substrate 101 and the third buffer layer 113, if may be grown first buffer layer grown at a low temperature but, for growing the first buffer layer in the same manner as in Example 1, it is desirable that the 300 angstroms or less. 【0119】次に第3のバッファ層113の上に、実施例1と同様にSiを5×10 18 /cm 3ドープしたIn 0.1 [0119] Next, a third on the buffer layer 113, an In 0.1 was 5 × 10 18 / cm 3 doped with Si in the same manner as in Example 1
Ga 0.9 Nよりなるクラック防止層13を500オングストロームの膜厚で成長させる。 The crack preventing layer 13 made of Ga 0.9 N is grown to the thickness of 500 angstroms. 次に、Siを5×10 Then, the Si 5 × 10
18 /cm 3ドープしたn型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1 18 / cm 3 doped with n-type Al 0.2 Ga 0.8 first consisting N
の層、20オングストロームと、Siを5×10 18 /cm Layer, 20 angstroms, the Si 5 × 10 18 / cm
3ドープしたGaNよりなる第2の層20オングストロームとを100回交互に積層した、総膜厚0.4μmの超格子層よりなるn側クラッド層14を成長させる。 3 doped and a second layer 20 Å of GaN and laminated to 100 times alternately growing an n-side cladding layer 14 of super lattice layer having a total thickness of 0.4 .mu.m. 次に実施例1と同様に、Siを5×10 18 /cm 3ドープしたn型GaNよりなるn側光ガイド層15を0.1μm In next the same manner as in Example 1, 0.1 [mu] m an n-side optical guide layer 15 made of n-type GaN was 5 × 10 18 / cm 3 doped with Si
の膜厚で成長させる。 It is grown to the film thickness. 【0120】次に、アンドープIn 0.2 Ga 0.8 Nよりなる井戸層、25オングストロームと、アンドープGaN [0120] Next, a well layer composed of undoped In 0.2 Ga 0.8 N, 25 angstroms, an undoped GaN
よりなる障壁層50オングストロームとを成長させ、交互に2回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚17 Grown and become more barrier layer 50 Å, repeated twice alternately total thickness was laminated to the end well layer 17
5オングストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層16を成長させる。 5 angstroms multiple quantum well structure of the active layer 16 of (MQW) grown. 【0121】次に、実施例1と同様に、Mgを1×10 [0121] Next, in the same manner as in Example 1, 1 Mg × 10
20 /cm 3ドープしたp型Al 0.3 Ga 0.7 Nよりなるp側キャップ層17を300オングストロームの膜厚で成長させ、Mgを1×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなるp側光ガイド層18を0.1μmの膜厚で成長させる。 20 / cm 3 doped with p-type Al 0.3 Ga 0.7 N p-side cap layer 17 made of is grown to the thickness of 300 angstroms, Mg and 1 × 10 20 / cm 3 consisting of doped p-type GaN p-side optical guide growing a layer 18 with a thickness of 0.1 [mu] m. 【0122】次に実施例1と同様にして、Mgを1×1 [0122] Next, in the same manner as in Example 1, 1 Mg × 1
20 /cm 3ドープしたp型Al 0.2 Ga 0.8 Nよりなる第1の層、20オングストロームと、Mgを1×10 20 0 20 / cm 3 a first layer made of doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N, 20 angstroms, 1 Mg × 10 20 /
cm 3ドープしたp型GaNよりなる第2の層、20オングストロームよりなる、総膜厚0.4μmの超格子層よりなるp側クラッド層19を形成し、最後に、p側クラッド層19の上に、Mgを2×10 20 /cm 3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層20を150オングストロームの膜厚で成長させる。 cm 3 doped with p-type second layer made of GaN, formed of 20 Å, to form a p-side cladding layer 19 made of super lattice layer having a total thickness of 0.4 .mu.m, finally, on the p-side cladding layer 19 in the p-side contact layer 20 of p-type GaN was 2 × 10 20 / cm 3 doped with Mg is grown to the thickness of 150 angstroms. 【0123】反応終了後、700℃でアニーリングした後、実施例1と同様に、RIE装置により最上層のp側コンタクト層20と、p側クラッド層19とをエッチングして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状とする。 [0123] After completion of the reaction, after annealing at 700 ° C., as in Example 1, a p-side contact layer 20 of the uppermost layer by the RIE apparatus, by etching the p-side cladding layer 19, the stripe width of 4μm and ridge shape having. 【0124】次に、実施例1と同じくp側コンタクト層20のストライプリッジ最表面のほぼ全面にNiとAu [0124] Next, substantially entire surface Ni and Au stripes ridge top surface of Example 1 and the same p-side contact layer 20
よりなるp電極21を形成し、GaN基板101の裏面のほぼ全面に、TiとAlよりなるn電極23を形成する。 Forming a p-electrode 21 made more, substantially the entire back surface of the GaN substrate 101, to form an n electrode 23 made of Ti and Al. 【0125】次に、図4に示すようにp電極21の面積を除く、p側クラッド層19のSiO 2よりなる絶縁膜25を形成し、この絶縁膜25を介して、p電極21と電気的に接続したpパッド電極22を形成する。 [0125] Next, excluding the area of the p-electrode 21 as shown in FIG. 4, an insulating film 25 made of SiO 2 of the p-side cladding layer 19, via the insulating film 25, p-electrode 21 and the electrically to form a p-pad electrode 22 connected. 【0126】電極形成後、p電極21に垂直な方向でG [0126] After the electrode formation, in a direction perpendicular to the p electrode 21 G
aN基板101をバー状に劈開し、劈開面に共振器を作製する。 It was cleaved aN substrate 101 into bars, to produce a resonator on the cleaved surface. なおGaN基板の劈開面はM面とする。 Note the cleavage plane of the GaN substrate is an M plane. 劈開面にSiO 2とTiO 2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断して図4に示すレーザチップとした。 A dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 was formed on the cleavage plane, the end in a direction parallel to the p-electrode, and a laser chip shown in FIG. 4 by cutting the bar. 次にチップをフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向した状態)でヒートシンクに設置し、pパッド電極22をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、室温において、 Then placed in the heat sink and chip face-up (state in which the substrate and the heat sink is opposed), a p-pad electrode 22 by wire bonding, was tried laser oscillation at room temperature, at room temperature,
閾値電流密度2.5kA/cm 2 、閾値電圧4.0Vで、 Threshold current density 2.5 kA / cm 2, the threshold voltages 4.0V,
発振波長405nmの連続発振が確認され、500時間以上の寿命を示した。 Continuous oscillation having an oscillation wavelength of 405nm was confirmed, showed more than 500 hours of life. これは基板にGaNを使用したことにより、結晶欠陥の広がりが少なくなったことによる。 By this, using a GaN-substrate, due to the spread of the crystal defects is low. 【0127】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る窒化物半導体素子は、活性層以外のp型窒化物半導体領域又はn型窒化物半導体領域において、超格子層を用いて構成しているので、電力効率を極めて良くすることができる。 [0127] As described above, according to the present invention, a nitride semiconductor device according to the present invention is a p-type nitride semiconductor region or n-type nitride semiconductor region other than the active layer, formed by using a superlattice layer since it is, and can be very well the power efficiency. すなわち、従来の窒化物半導体素子では、活性層を多重量子井戸構造とすることは提案されていたが、活性層を挟む、例えばクラッド層等は単一の窒化物半導体層で構成されているのが通常であった。 That is, in the conventional nitride semiconductor device, it has been proposed that the active layer and the multiple quantum well structure, sandwiching the active layer, for example, the cladding layer, and the like are composed of a single nitride semiconductor layer there was normal. しかし、本発明の窒化物半導体素子では量子効果が出現するような層を有する超格子層をクラッド層、若しくは電流を注入するコンタクト層として設けているため、クラッド層側の抵抗率を低くすることができる。 However, the cladding layer superlattice layer having a layer that appears quantum effect in the nitride semiconductor device of the present invention, or because they provided as a contact layer for injecting a current, reducing the resistivity of the cladding layer side can. これによって、例えばLD This allows, for example LD
素子の閾値電流、閾値電圧を低くでき、該素子を長寿命とすることができる。 Threshold current of the device, can be lowered threshold voltage can be a long life of the element. さらに従来のLEDは静電気に弱かったが、本発明では静電耐圧に強い素子を実現できる。 Further conventional LED is weak to static electricity, the present invention can realize a strong element electrostatic breakdown. このようにVf、閾値電圧が低くできるので、発熱量も少なくなり、該素子の信頼性も向上させることができる。 Since the Vf, the threshold voltage can be lowered, the amount of heat generated is reduced, thereby improving reliability of the device. 本発明の窒化物半導体素子によれば、LED、L According to the nitride semiconductor device of the present invention, LED, L
D等の発光素子はもちろんのこと、窒化物半導体を用いた太陽電池、光センサー、トランジスタ等に利用すると非常の効率の高いデバイスを実現することが可能となりその産業上の利用価値は非常に大きい。 Of course the light-emitting element such as a D, a very large solar cells, light sensors, the utility value of its industrial becomes possible to realize a highly highly efficient device when used for a transistor or the like using nitride semiconductor .

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明に係る実施形態1の窒化物半導体素子(LED素子)の構成を示す模式断面図である。 It is a schematic sectional view showing a structure of a nitride semiconductor device according to the first embodiment of the BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] The present invention (LED elements). 【図2】 本発明に係る実施形態2の窒化物半導体素子(LD素子)の構成を示す模式断面図である。 2 is a schematic sectional view showing a structure of a nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (LD devices). 【図3】 本発明に係る実施例1のLD素子におけるp p in LD device of Example 1 according to the present invention; FIG
側コンタクト層の膜厚と、閾値電圧との関係を示すグラフである。 The thickness of the side contact layer is a graph showing the relationship between the threshold voltage. 【図4】 本発明に係る実施例26のLD素子の模式断面図である。 4 is a schematic cross-sectional view of the LD device of Example 26 according to the present invention. 【符号の説明】 1、10・・・・基板、 2、11・・・・バッファ層、 3、12・・・・n側コンタクト層、 13・・・・クラック防止層、 14・・・・n側クラッド層(超格子層)、 15・・・・n側光ガイド層、 4、16・・・・活性層、 17・・・・キャップ層、 18・・・・p側光ガイド層、 5、19・・・・p側クラッド層(超格子層)、 6、20・・・・p側コンタクト層、 7、21・・・・p電極、 8、22・・・・pパッド電極、 9、23・・・・n電極、 24・・・・nパッド電極、 25・・・・絶縁膜、 101・・・・GaN基板、 112・・・・第2のバッファ層、 113・・・・第3のバッファ層。 [Description of Reference Numerals] 1, 10 ... substrate, 2, 11 ... buffer layer, 3, 12 ... n-side contact layer, 13 ... anti-cracking layer, 14 ... n-side cladding layer (superlattice layer), 15 ... n-side optical guide layer, 4,16 ... active layer, 17 ... cap layer, 18 ... p-side optical guide layer, 5 and 19 · · · · p-side cladding layer (superlattice layer), 6,20 · · · · p-side contact layer, 7, 21 · · · · p electrode, 8, 22 · · · · p pad electrode, 9 and 23 ... n electrode, 24 ... n pad electrode 25 ... insulating film, 101 ... GaN substrate, 112 ... second buffer layer, 113 ... - the third buffer layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−110139(JP,A) 特開 平8−213653(JP,A) 特開 平10−145004(JP,A) J. ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 5-110139 (JP, a) JP flat 8-213653 (JP, a) JP flat 10-145004 (JP, a) J. Appl. Appl. Phys. Phys. Vol. Vol. 67 No. 67 No. 5(1990)p. 5 (1990) p. 2364−2369 (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 2364-2369 (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 p側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層と、該p型窒化物半導体層を介してキャリアが注入されて所定の動作をする窒化物半導体からなる活性層とを備えた窒化物半導体素子において、 前記p側クラッド層は、10オングストローム以上で1 (57) and Patent Claims 1. A p-type nitride semiconductor layer comprising a p-side contact layer for forming a p-side cladding layer and the p-electrode via the p-type nitride semiconductor layer in the nitride semiconductor device having an active layer in which carriers are injected of a nitride semiconductor which a predetermined operation Te, the p-side cladding layer is 1 10 angstroms
    00オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ1 A first layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 00 angstroms or less, unlike in composition to the first layer and 1
    0オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が500オングストローム以下であることを特徴とする窒化物半導体素子。 A superlattice layer and a second layer made of nitride semiconductor are stacked has a thickness less 100 Angstroms 0 angstroms, and wherein the thickness of the p-side contact layer is less than 500 angstroms nitride semiconductor device according to. 【請求項2】 前記第1の層及び前記第2の層の内の少なくとも一方に、p型不純物がドープされた請求項1記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and said at least one of the second layer, the nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the p-type impurity is doped. 【請求項3】 前記第1の層及び前記第2の層にドープされたp型不純物の濃度が互いに異なる請求項2記載の窒化物半導体素子。 Wherein the first layer and the second concentration of doped p-type impurity layer are different from each other according to claim 2 nitride semiconductor device according. 【請求項4】 前記第1の層と前記第2の層とのバンドギャップエネルギーが互いに異なり、かつバンドギャップエネルギーが大きい層の不純物濃度を大きくした請求項2又は3記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and different band gap energy of the second layer to each other and the band nitride semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein the gap energy is increased impurity concentration of the layer higher. 【請求項5】 n側クラッド層を含むn型窒化物半導体層と、p側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層との間に活性層を有する窒化物半導体素子において、 前記p側クラッド層及び前記n側クラッド層のうちの少なくとも一つは、10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が5 5. A n-type nitride semiconductor layer including the n-side cladding layer, the active layer between the p-type nitride semiconductor layer comprising a p-side contact layer for forming a p-side cladding layer and the p-electrode in the nitride semiconductor device having, at least one of the p-side cladding layer and the n-side cladding layer has a first layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less 10 angstroms, a superlattice layer and a second layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less in the composition with the first layer varies and 10 angstroms are laminated, and the film of the p-side contact layer thickness of 5
    00オングストローム以下であることを特徴とする窒化物半導体素子。 Nitride semiconductor device which is characterized in that at 00 angstroms or less. 【請求項6】 前記p側クラッド層が前記超格子層であり、前記第1の層及び前記第2の層の内の少なくとも一方に、p型不純物がドープされた請求項5記載の窒化物半導体素子。 Wherein a said p-side cladding layer is the super lattice layer, at least one of said first layer and said second layer, a nitride of claim 5, wherein the p-type impurity-doped semiconductor element. 【請求項7】 前記第1の層及び前記第2の層にドープされたp型不純物の濃度が互いに異なる請求項6記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and said second concentration of doped p-type impurity layer are different from each other according to claim 6 nitride semiconductor device according. 【請求項8】 前記第1の層と前記第2の層とのバンドギャップエネルギーが互いに異なり、かつバンドギャップエネルギーが大きい層の不純物濃度を大きくした請求項7記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and the second band gap energy different from each other between the layers, and the band nitride semiconductor device according to claim 7, wherein the gap energy has increased impurity concentration of the layer higher. 【請求項9】 前記n側クラッド層が前記超格子層であり、前記第1の層及び前記第2の層の内の少なくとも一方に、n型不純物がドープされた請求項5記載の窒化物半導体素子。 Wherein said n-side cladding layer is the superlattice layer, the at least one of the first layer and the second layer, the nitride according to claim 5, wherein the n-type impurity-doped semiconductor element. 【請求項10】 前記第1の層及び前記第2の層にドープされたn型不純物の濃度が互いに異なる請求項9記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and said second concentration of doped n-type impurity layer are different from each other according to claim 9 nitride semiconductor device according. 【請求項11】 前記第1の層と前記第2の層とのバンドギャップエネルギーが互いに異なり、かつバンドギャップエネルギーが大きい層の不純物濃度を大きくした請求項10記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer and the second band gap energy different from each other between the layers, and the nitride semiconductor device according to claim 10, wherein having an increased impurity concentration of larger bandgap energy layers. 【請求項12】 前記第1の層、及び第2の層の内の少なくとも一方が、Alを含む窒化物半導体からなる請求項1〜11のうちのいずれか1つに記載の窒化物半導体素子。 Wherein said first layer, and at least one of the second layer, a nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 11 comprising a nitride semiconductor containing Al . 【請求項13】 前記Alを含む窒化物半導体が、式A 13. A nitride semiconductor including the Al is of the formula A
    Ga 1−Y N(ただし、0<Y≦1)であらわされる窒化物半導体である請求項12に記載の窒化物半導体素子。 l Y Ga 1-Y N (However, 0 <Y ≦ 1) nitride semiconductor device according to claim 12 which is a nitride semiconductor represented by the. 【請求項14】 前記超格子層において、前記第1の層が式In Ga 1−X N(0≦X≦1)で表される窒化物半導体からなり、かつ前記第2の層が式Al Ga 14. The superlattice layer, the first layer is a nitride semiconductor represented by the formula In X Ga 1-X N ( 0 ≦ X ≦ 1), and wherein the second layer has the formula Al Y Ga
    1−Y N(0<Y≦1、X=Y≠0)で表される窒化物半導体からなる請求項13に記載の窒化物半導体素子。 1-Y N (0 <Y ≦ 1, X = Y ≠ 0) nitride semiconductor device according to claim 13 comprising a nitride semiconductor represented by. 【請求項15】 前記超格子層において、前記第1の層が式In Ga 1−X N(0≦X<1)で表される窒化物半導体からなり、かつ前記第2の層が式Al Ga 15. The superlattice layer, the first layer is a nitride semiconductor represented by the formula In X Ga 1-X N ( 0 ≦ X <1), and wherein the second layer has the formula Al Y Ga
    1−Y N(0<Y<1)で表される窒化物半導体からなる請求項14に記載の窒化物半導体素子。 1-Y N (0 <Y <1) nitride semiconductor device according to claim 14 comprising a nitride semiconductor represented by. 【請求項16】 前記第1の層及び前記第2の層がそれぞれ、70オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる請求項1〜15のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。 16. The first layer and the second layer respectively, nitrides according to any one of claims 1 to 15 made of a nitride semiconductor having a thickness of less than 70 Angstroms semiconductor element. 【請求項17】 前記p側コンタクト層の膜厚が300 17. film thickness of the p-side contact layer 300
    オングストローム以下である請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。 The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 16 angstroms or less. 【請求項18】 n側クラッド層を含むn型窒化物半導体層と、p側クラッド層とp電極を形成するためのp側コンタクト層とを含むp型窒化物半導体層との間に活性層を備え、該活性層においてレーザ発振する窒化物半導体素子において、 前記n側クラッド層が、10オングストローム以上で1 Active layer between a p-type nitride semiconductor layer comprising 18. A n-type nitride semiconductor layer including the n-side cladding layer and a p-side contact layer for forming a p-side cladding layer and the p-electrode comprising a, in the nitride semiconductor element for laser oscillation in the active layer, the n-side cladding layer is 1 in 10 angstroms
    00オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第1の層と、該第1の層と組成が異なりかつ1 A first layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 00 angstroms or less, unlike in composition to the first layer and 1
    0オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第2の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側クラッド層が、1 A superlattice layer and a second layer made of nitride semiconductor are laminated in 0 angstroms with a thickness of 100 angstroms or less, and the p-side cladding layer is 1
    0オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第3の層と、該第3の層と組成が異なりかつ10オングストローム以上で100オングストローム以下の膜厚を有する窒化物半導体からなる第4の層とが積層された超格子層であり、かつ前記p側コンタクト層の膜厚が500オングストローム以下であることを特徴とする窒化物半導体素子。 A third layer in angstrom or more of a nitride semiconductor having a thickness of 100 angstroms or less, made of a nitride semiconductor having a layer with different composition and thickness of 100 angstroms or less in 10 Å or more third nitride semiconductor device is a superlattice layer and the fourth layer are laminated, and the thickness of the p-side contact layer is equal to or less than 500 angstroms. 【請求項19】 前記p側クラッド層及び該p側クラッド層より上に形成されている層において、共振方向に峰状のリッジ部が形成された請求項18記載の窒化物半導体素子。 19. The p-side in the clad layer and the layer which is formed above the said p-side cladding layer, a nitride semiconductor device according to claim 18, wherein the ridge portion of Minejo the resonance direction is formed. 【請求項20】 前記第1の層、及び第2の層の内の少なくとも一方が、Alを含む窒化物半導体からなり、前記第3の層、及び第4の層の内の少なくとも一方が、A 20. The method of claim 19, wherein the first layer, and at least one of the second layer, a nitride semiconductor containing Al, at least one of said third layer, and fourth layer, A
    lを含む窒化物半導体からなる請求項18または19記載の窒化物半導体素子。 Nitride semiconductor device according to claim 18 or 19, wherein a nitride semiconductor containing l. 【請求項21】 前記活性層は、インジウムを含む窒化物半導体を有する請求項1〜20のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。 21. The active layer nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 20 comprising a nitride semiconductor containing indium.
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