JP3443185B2 - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板としてα−ＳｉＣ
基板を用いた半導体レーザ素子，ＬＥＤ等の半導体装置
に関する。
基板を用いた半導体レーザ素子，ＬＥＤ等の半導体装置
に関する。
【０００２】本発明は、基板としてα−ＳｉＣ基板を用
いた半導体レーザ素子，ＬＥＤ等の発光素子に関する。
いた半導体レーザ素子，ＬＥＤ等の発光素子に関する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イヤ基板は劈開によって正確で安定な分断が困難である
ので、サファイヤ基板（ウエハ）上に複数の窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を形成した後、素子分離する際に一
方向への分断を劈開にて行った場合、歩留まりが悪くな
るという問題があった。
イヤ基板は劈開によって正確で安定な分断が困難である
ので、サファイヤ基板（ウエハ）上に複数の窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を形成した後、素子分離する際に一
方向への分断を劈開にて行った場合、歩留まりが悪くな
るという問題があった。
【０００４】特に、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ
などの光出射端面（ミラー面）には劈開面が用いられる
が、上述のサファイヤ基板を用いた窒化ガリウム系半導
体レーザでは劈開面がミラー面とならないので、エッチ
ングなどによりミラー面を作製する必要があり、製造工
程数が多くなるといった問題があった。しかも、上記サ
ファイヤ基板は絶縁性材料であるので、ＬＥＤ又は半導
体レーザの一般的な構造を採用することができず、所謂
ラテラル型などの複雑な構造になるといった問題もあっ
た。
などの光出射端面（ミラー面）には劈開面が用いられる
が、上述のサファイヤ基板を用いた窒化ガリウム系半導
体レーザでは劈開面がミラー面とならないので、エッチ
ングなどによりミラー面を作製する必要があり、製造工
程数が多くなるといった問題があった。しかも、上記サ
ファイヤ基板は絶縁性材料であるので、ＬＥＤ又は半導
体レーザの一般的な構造を採用することができず、所謂
ラテラル型などの複雑な構造になるといった問題もあっ
た。
【０００５】更には、サファイヤと窒化ガリウム系化合
物半導体層の格子不整合が大きい（例えばサファイヤと
ＧａＮ（窒化ガリウム）との格子不整合は１６％程度）
ため、発光素子の寿命が短い等の特性劣化を招いてい
た。また、上述のサファイヤ基板に替えて、ＧａＮ等と
の格子不整合が２．５％と小さく、且つ導電性のα−Ｓ
ｉＣ基板のｃ面、又はこれに対して４度以下の傾斜面上
にＧａＮを形成することが試みられている（特開昭６０
−２６０７９号公報（Ｃ３０Ｂ ２９／４０））。
物半導体層の格子不整合が大きい（例えばサファイヤと
ＧａＮ（窒化ガリウム）との格子不整合は１６％程度）
ため、発光素子の寿命が短い等の特性劣化を招いてい
た。また、上述のサファイヤ基板に替えて、ＧａＮ等と
の格子不整合が２．５％と小さく、且つ導電性のα−Ｓ
ｉＣ基板のｃ面、又はこれに対して４度以下の傾斜面上
にＧａＮを形成することが試みられている（特開昭６０
−２６０７９号公報（Ｃ３０Ｂ ２９／４０））。
【０００６】しかしながら、上述のようにα−ＳｉＣ基
板の上記ｃ面、又はこれに対して４度以下の傾斜面等を
結晶成長面とした場合には、劈開によって素子分離、ミ
ラー面の形成が困難であるといった問題があった。本発
明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高精度
な劈開面が得られる構造を有する発光素子を提供するこ
とを目的とする。
板の上記ｃ面、又はこれに対して４度以下の傾斜面等を
結晶成長面とした場合には、劈開によって素子分離、ミ
ラー面の形成が困難であるといった問題があった。本発
明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高精度
な劈開面が得られる構造を有する発光素子を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、α−Ｓｉ
Ｃ基板と、該α−ＳｉＣ基板の（１１−２０）面又はこ
れとなす角度が１０度以内の傾斜面に形成した複数の窒
化ガリウム系化合物半導体層とからなることを特徴とす
る。
Ｃ基板と、該α−ＳｉＣ基板の（１１−２０）面又はこ
れとなす角度が１０度以内の傾斜面に形成した複数の窒
化ガリウム系化合物半導体層とからなることを特徴とす
る。
【０００８】第２の発明は、前記α−ＳｉＣ基板は２Ｈ
−ＳｉＣ基板、４Ｈ−ＳｉＣ基板、又は６Ｈ−ＳｉＣ基
板であることを特徴とする。
−ＳｉＣ基板、４Ｈ−ＳｉＣ基板、又は６Ｈ−ＳｉＣ基
板であることを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【作用】第１の発明にあっては、結晶成長面としてα−
ＳｉＣ基板の（１１−２０）面又はこれとなす角度が１
０°以内の傾斜面を用いることで、窒化ガリウム系化合
物半導体エピタキシャル層との格子不整合が小さく、又
ｃ軸と垂直な方向に広く凹凸のない劈開面を容易に得る
ことが可能となる。また、（１１−２０）面を用いるこ
とで窒化ガリウム系化合物の均一、且つ安定したエピタ
キシャル成長層が得られる。
ＳｉＣ基板の（１１−２０）面又はこれとなす角度が１
０°以内の傾斜面を用いることで、窒化ガリウム系化合
物半導体エピタキシャル層との格子不整合が小さく、又
ｃ軸と垂直な方向に広く凹凸のない劈開面を容易に得る
ことが可能となる。また、（１１−２０）面を用いるこ
とで窒化ガリウム系化合物の均一、且つ安定したエピタ
キシャル成長層が得られる。
【００１１】第２の発明にあっては、２Ｈ−ＳｉＣ基
板，４Ｈ−ＳｉＣ基板、又は６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いる
ことで、窒化ガリウム系化合物半導体エピタキシャル層
との格子不整合をより低減し得、結晶性の向上が可能と
なる。
板，４Ｈ−ＳｉＣ基板、又は６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いる
ことで、窒化ガリウム系化合物半導体エピタキシャル層
との格子不整合をより低減し得、結晶性の向上が可能と
なる。
【００１２】
【００１３】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明を半導体レーザ素子として構
成した場合の模式図であり、図中１はｎ型のα−ＳｉＣ
基板を示している。ｎ型のα−ＳｉＣ基板のａ面にＭＯ
ＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を利用して、層厚
が２〜４μｍのｎ型のＧａＮ層２、層厚が０．８〜１μ
ｍのｎ型のＡｌＧａＮクラッド層３、層厚が３００〜６
００ÅのＩｎＧａＮ活性層４、層厚が０．８〜１μｍの
ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層５、層厚が０．２〜０．６
μｍのｐ型のＧａＮ層６をこの順序に積層形成してあ
る。
て詳述する。図１は本発明を半導体レーザ素子として構
成した場合の模式図であり、図中１はｎ型のα−ＳｉＣ
基板を示している。ｎ型のα−ＳｉＣ基板のａ面にＭＯ
ＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を利用して、層厚
が２〜４μｍのｎ型のＧａＮ層２、層厚が０．８〜１μ
ｍのｎ型のＡｌＧａＮクラッド層３、層厚が３００〜６
００ÅのＩｎＧａＮ活性層４、層厚が０．８〜１μｍの
ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層５、層厚が０．２〜０．６
μｍのｐ型のＧａＮ層６をこの順序に積層形成してあ
る。
【００１４】そしてこのｐ型のＧａＮ層６の表面中央部
を除く両側に電流狭窄のためストライプ状のＳｉＯ2 、
又ＳｉＮからなる絶縁層７，７を形成した後、この絶縁
層７，７及びこの間に露出しているｐ型のＧａＮ層６の
表面にわたってＡｕ電極９を形成し、またα−ＳｉＣ基
板１の下面にＮｉ電極１０を形成して構成されている。
このような半導体レーザ素子にあってはＡｕ電極９、Ｎ
ｉ電極１０の間に所定の電圧を印加することで、矢印方
向にレーザビームが出射されるようになっている。
を除く両側に電流狭窄のためストライプ状のＳｉＯ2 、
又ＳｉＮからなる絶縁層７，７を形成した後、この絶縁
層７，７及びこの間に露出しているｐ型のＧａＮ層６の
表面にわたってＡｕ電極９を形成し、またα−ＳｉＣ基
板１の下面にＮｉ電極１０を形成して構成されている。
このような半導体レーザ素子にあってはＡｕ電極９、Ｎ
ｉ電極１０の間に所定の電圧を印加することで、矢印方
向にレーザビームが出射されるようになっている。
【００１５】図２は本発明をＬＥＤとして構成した場合
の模式図であり、図中１１はｎ型のα−ＳｉＣ基板を示
している。α−ＳｉＣ基板１１のａ面上にＭＯＣＶＤ法
を用いて厚さが２〜４μｍのｎ型のＧａＮ層１２、厚さ
が０．１〜０．３μｍのｎ型のＡｌＧａＮクラッド層１
３、厚さが３００〜６００ÅのＩｎＧａＮ活性層１４、
厚さが０．１〜０．３μｍのｐ型のＡｌＧａＮクラッド
層１５、厚さが０．２〜０．６μｍのｐ型のＧａＮ層１
６をこの順序に積層形成すると共に、前記ｐ型のＧａＮ
層１６の上面中央部に円板状のＡｕ電極１７を、またα
−ＳｉＣ基板１１の下面にＮｉ電極１８を夫々積層形成
して構成されている。このようなＬＥＤにあっては、Ａ
ｕ電極１７，Ｎｉ電極１８に所定の電圧を印加すること
で矢印方向に光が出射されるようになっている。
の模式図であり、図中１１はｎ型のα−ＳｉＣ基板を示
している。α−ＳｉＣ基板１１のａ面上にＭＯＣＶＤ法
を用いて厚さが２〜４μｍのｎ型のＧａＮ層１２、厚さ
が０．１〜０．３μｍのｎ型のＡｌＧａＮクラッド層１
３、厚さが３００〜６００ÅのＩｎＧａＮ活性層１４、
厚さが０．１〜０．３μｍのｐ型のＡｌＧａＮクラッド
層１５、厚さが０．２〜０．６μｍのｐ型のＧａＮ層１
６をこの順序に積層形成すると共に、前記ｐ型のＧａＮ
層１６の上面中央部に円板状のＡｕ電極１７を、またα
−ＳｉＣ基板１１の下面にＮｉ電極１８を夫々積層形成
して構成されている。このようなＬＥＤにあっては、Ａ
ｕ電極１７，Ｎｉ電極１８に所定の電圧を印加すること
で矢印方向に光が出射されるようになっている。
【００１６】図１，図２に示した半導体レーザ素子，Ｌ
ＥＤ夫々において、基板として用いられるα−ＳｉＣは
ａ面のみに限らず、これと０〜１０°の角度で傾斜する
傾斜面を結晶成長面として用いてもよい。このようなα
−ＳｉＣ基板１のａ面を結晶成長面として用いること
で、ｃ軸と直交する方向でのダイシング分離，劈開が可
能となり、しかも広く凹凸のない平坦な、即ちｃ面が得
られ、製造が容易で、特にレーザ素子に適用してその特
性向上に寄与するところが大である。
ＥＤ夫々において、基板として用いられるα−ＳｉＣは
ａ面のみに限らず、これと０〜１０°の角度で傾斜する
傾斜面を結晶成長面として用いてもよい。このようなα
−ＳｉＣ基板１のａ面を結晶成長面として用いること
で、ｃ軸と直交する方向でのダイシング分離，劈開が可
能となり、しかも広く凹凸のない平坦な、即ちｃ面が得
られ、製造が容易で、特にレーザ素子に適用してその特
性向上に寄与するところが大である。
【００１７】α−ＳｉＣには、具体的に示すと２Ｈ−Ｓ
ｉＣ，４Ｈ−ＳｉＣ，６Ｈ−ＳｉＣ，１５Ｒ−ＳｉＣ等
が属しているが、これらａ面又はこれに対し０〜１０°
の角度で傾斜する傾斜面は前述した如き窒化ガリウム系
化合物半導体層との格子不整合が小さいことは勿論、ｃ
軸方向と垂直な方向への劈開により、広く凹凸のない劈
開面が得られ、夫々基板として利用可能である。
ｉＣ，４Ｈ−ＳｉＣ，６Ｈ−ＳｉＣ，１５Ｒ−ＳｉＣ等
が属しているが、これらａ面又はこれに対し０〜１０°
の角度で傾斜する傾斜面は前述した如き窒化ガリウム系
化合物半導体層との格子不整合が小さいことは勿論、ｃ
軸方向と垂直な方向への劈開により、広く凹凸のない劈
開面が得られ、夫々基板として利用可能である。
【００１８】このうち２Ｈ−ＳｉＣ，４Ｈ−ＳｉＣ，６
Ｈ−ＳｉＣはＧａＮを含む窒化ガリウム系化合物半導体
と同じ六方晶であることから、ＧａＮをエピタキシャル
成長させる上でより望ましい。更にこのうちの２Ｈ−Ｓ
ｉＣはＧａＮと同じウルツァイト構造であることから、
ＧａＮのエピタキシャル成長層の結晶性向上の面から基
板として最も望ましいといえる。また、α−ＳｉＣのａ
面には複数の等価面が存在するが、このうちａ面の一つ
である（１１−２０）面、又は（１０−１０）面は他の
面と比較してその入手の容易性、製造工程上における加
工作業性において優れている。
Ｈ−ＳｉＣはＧａＮを含む窒化ガリウム系化合物半導体
と同じ六方晶であることから、ＧａＮをエピタキシャル
成長させる上でより望ましい。更にこのうちの２Ｈ−Ｓ
ｉＣはＧａＮと同じウルツァイト構造であることから、
ＧａＮのエピタキシャル成長層の結晶性向上の面から基
板として最も望ましいといえる。また、α−ＳｉＣのａ
面には複数の等価面が存在するが、このうちａ面の一つ
である（１１−２０）面、又は（１０−１０）面は他の
面と比較してその入手の容易性、製造工程上における加
工作業性において優れている。
【００１９】表１にα−ＳｉＣ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，サフ
ァイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等基板材料の特性、即ち半導体材
料の特性として重要なバンドギャップ，線熱膨張係数，
格子定数、及び格子不整合について示す。
ァイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等基板材料の特性、即ち半導体材
料の特性として重要なバンドギャップ，線熱膨張係数，
格子定数、及び格子不整合について示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１から明らかなようにＧａＮの線熱膨張
係数が５．５９〔１０-6Ｋ-1〕に対してサファイヤの線
熱膨張係数は７．３〜７．５〔１０-6Ｋ-1〕，α−Ｓｉ
Ｃのそれは４．２〜５．４〔１０-6Ｋ-1〕である。従っ
てサファイヤとＧａＮとの線熱膨張係数差は１．７１〜
１．９１〔１０-6Ｋ-1〕，α−ＳｉＣのそれは０．１９
〜１．３９〔１０-6Ｋ-1〕であり、サファイヤに比べて
α−ＳｉＣの方がＧａＮとの線熱膨張係数の差が小さ
い。
係数が５．５９〔１０-6Ｋ-1〕に対してサファイヤの線
熱膨張係数は７．３〜７．５〔１０-6Ｋ-1〕，α−Ｓｉ
Ｃのそれは４．２〜５．４〔１０-6Ｋ-1〕である。従っ
てサファイヤとＧａＮとの線熱膨張係数差は１．７１〜
１．９１〔１０-6Ｋ-1〕，α−ＳｉＣのそれは０．１９
〜１．３９〔１０-6Ｋ-1〕であり、サファイヤに比べて
α−ＳｉＣの方がＧａＮとの線熱膨張係数の差が小さ
い。
【００２２】また、同様にしてＩｎＮ，ＡｌＮにおいて
もサファイヤに比べてα−ＳｉＣの方が線熱膨張係数の
差が小さい。従って線熱膨張係数の差から見て、Ｇａ
Ｎ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ等の少なくともＧａ及びＮ
を有する窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長におい
てサファイヤに比べ、線熱膨張係数差の小さいα−Ｓｉ
Ｃを基板に用いる方が、温度，変化に対して安定した結
晶成長層が得られることが解る。
もサファイヤに比べてα−ＳｉＣの方が線熱膨張係数の
差が小さい。従って線熱膨張係数の差から見て、Ｇａ
Ｎ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ等の少なくともＧａ及びＮ
を有する窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長におい
てサファイヤに比べ、線熱膨張係数差の小さいα−Ｓｉ
Ｃを基板に用いる方が、温度，変化に対して安定した結
晶成長層が得られることが解る。
【００２３】また表１より明らかな如くサファイヤ（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）のＧａＮとの格子不整合が１６％に対してα
−ＳｉＣのＧａＮとの格子不整合が２．６％とサファイ
ヤの約５分の１と格段に小さい。またサファイヤとＩｎ
Ｎとの格子定数差が１．２２Åに対してα−ＳｉＣとＩ
ｎＮとの格子定数差が０．４６Å、一方サファイヤとＡ
ｌＮとの格子定数差が１．６５Åであるのに対してα−
ＳｉＣとＡｌＮとの格子定数差が０．０３Åであり、Ｉ
ｎＮ，ＡｌＮの何れもサファイヤに比べα−ＳｉＣの方
が格子整合性がある。よってＧａＮ，ＩｎＧａＮ，Ａｌ
ＧａＮ等の少なくともＧａ及びＮを有する窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶成長において、サファイヤよりも
α−ＳｉＣを基板に用いる方が、格子不整合が原因とな
る窒化ガリウム系化合物半導体の欠陥が減少する。
ｌ2 Ｏ3 ）のＧａＮとの格子不整合が１６％に対してα
−ＳｉＣのＧａＮとの格子不整合が２．６％とサファイ
ヤの約５分の１と格段に小さい。またサファイヤとＩｎ
Ｎとの格子定数差が１．２２Åに対してα−ＳｉＣとＩ
ｎＮとの格子定数差が０．４６Å、一方サファイヤとＡ
ｌＮとの格子定数差が１．６５Åであるのに対してα−
ＳｉＣとＡｌＮとの格子定数差が０．０３Åであり、Ｉ
ｎＮ，ＡｌＮの何れもサファイヤに比べα−ＳｉＣの方
が格子整合性がある。よってＧａＮ，ＩｎＧａＮ，Ａｌ
ＧａＮ等の少なくともＧａ及びＮを有する窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶成長において、サファイヤよりも
α−ＳｉＣを基板に用いる方が、格子不整合が原因とな
る窒化ガリウム系化合物半導体の欠陥が減少する。
【００２４】一般にＧａＮ層のＭＯＣＶＤ法による結晶
成長は、例えば約８００℃〜１０００℃で行われ、また
発光素子としては室温付近で使用される。従って約８０
０℃〜約１０００℃付近で成長したＧａＮ層，ＡｌＧａ
Ｎ層，ＩｎＧａＮ層は約８００℃〜１０００℃付近では
基板に何のストレスもなく成長していると考えられる
が、成長が終了して温度が約８００℃〜１０００℃から
室温にまで低下すると、基板とＧａＮ層との線熱膨張係
数差が大きい場合には基板とＧａＮ層とに熱による伸縮
差が生じることとなり、ＧａＮ層に伸縮差によるストレ
スが生じ、このストレスはＧａＮ層のクラック（割
れ）、その他の欠陥の原因となることから線熱膨張係数
の差が小さいことは基板材料として極めて重要な意味を
持っている。
成長は、例えば約８００℃〜１０００℃で行われ、また
発光素子としては室温付近で使用される。従って約８０
０℃〜約１０００℃付近で成長したＧａＮ層，ＡｌＧａ
Ｎ層，ＩｎＧａＮ層は約８００℃〜１０００℃付近では
基板に何のストレスもなく成長していると考えられる
が、成長が終了して温度が約８００℃〜１０００℃から
室温にまで低下すると、基板とＧａＮ層との線熱膨張係
数差が大きい場合には基板とＧａＮ層とに熱による伸縮
差が生じることとなり、ＧａＮ層に伸縮差によるストレ
スが生じ、このストレスはＧａＮ層のクラック（割
れ）、その他の欠陥の原因となることから線熱膨張係数
の差が小さいことは基板材料として極めて重要な意味を
持っている。
【００２５】図３はウルツァイト，４Ｈ−ＳｉＣ，６Ｈ
−ＳｉＣ夫々の原子配列図、図４はウルツァイトにおけ
る（１１−２０）面を示す説明図であり、縦軸，横軸の
Ａ，Ｂ，Ｃは六方晶層を、また●印はヘキサゴナル サ
イト（Ｈｅｘａｇｏｎａｌｓｉｔｅ）を、また○印はキ
ュービック サイト（Ｃｕｂｉｃ ｓｉｔｅ）を夫々示
している。
−ＳｉＣ夫々の原子配列図、図４はウルツァイトにおけ
る（１１−２０）面を示す説明図であり、縦軸，横軸の
Ａ，Ｂ，Ｃは六方晶層を、また●印はヘキサゴナル サ
イト（Ｈｅｘａｇｏｎａｌｓｉｔｅ）を、また○印はキ
ュービック サイト（Ｃｕｂｉｃ ｓｉｔｅ）を夫々示
している。
【００２６】図３（ａ）の原子配列図は、図４にハッチ
ングを付して示した（１１−２０）面を平面的に示した
ものである。図３（ａ）に示す如くＧａＮ，ＡｌＧａＮ
及びＩｎＧａＮが有するウルツァイト構造の場合、ａ面
の一つである（１１−２０）面ではＡ層，Ｂ層の各層の
いずれもがヘキサゴナル サイトを有しているが、２Ｈ
−ＳｉＣ、ＧａＮの場合、これと同じヘキサゴナル サ
イトが存在しており、ウルツァイトのａ面と同じ構造で
ある２Ｈ−ＳｉＣのａ面の一つである（１１−２０）面
上にＧａＮの成長が可能である。またｃ軸方向と直交す
る方向に対する劈開により凹凸のないきれいな広い劈開
面が得られることも解る。このことから２Ｈ−ＳｉＣは
ＧａＮと同じくウルツァイトであり、ＧａＮのエピタキ
シャル成長層の結晶性向上に特に有効である。
ングを付して示した（１１−２０）面を平面的に示した
ものである。図３（ａ）に示す如くＧａＮ，ＡｌＧａＮ
及びＩｎＧａＮが有するウルツァイト構造の場合、ａ面
の一つである（１１−２０）面ではＡ層，Ｂ層の各層の
いずれもがヘキサゴナル サイトを有しているが、２Ｈ
−ＳｉＣ、ＧａＮの場合、これと同じヘキサゴナル サ
イトが存在しており、ウルツァイトのａ面と同じ構造で
ある２Ｈ−ＳｉＣのａ面の一つである（１１−２０）面
上にＧａＮの成長が可能である。またｃ軸方向と直交す
る方向に対する劈開により凹凸のないきれいな広い劈開
面が得られることも解る。このことから２Ｈ−ＳｉＣは
ＧａＮと同じくウルツァイトであり、ＧａＮのエピタキ
シャル成長層の結晶性向上に特に有効である。
【００２７】一方これに対して図３（ｂ）に示す４Ｈ−
ＳｉＣ、図３（ｃ）に示す６Ｈ−ＳｉＣの場合は同じａ
面の一つである（１１−２０）面では、４Ｈ−ＳｉＣに
あってはＢ層がキュービック サイトであり、また６Ｈ
−ＳｉＣにあってはＢ層，Ｃ層がキュービック サイト
となっており、ａ面上に対する窒化ガリウム系化合物半
導体層の成長に際して、図３（ａ）に示す２Ｈ−ＳｉＣ
と比較すればＧａＮの結晶成長性に若干の難点はある
が、他のサファイヤ基板等に比較すれば格段に良好な結
晶性を有しているということが出来る。またｃ軸方向と
直交する方向、即ちｃ面方向への劈開で同様にきれいな
劈開面が得られることも解る。
ＳｉＣ、図３（ｃ）に示す６Ｈ−ＳｉＣの場合は同じａ
面の一つである（１１−２０）面では、４Ｈ−ＳｉＣに
あってはＢ層がキュービック サイトであり、また６Ｈ
−ＳｉＣにあってはＢ層，Ｃ層がキュービック サイト
となっており、ａ面上に対する窒化ガリウム系化合物半
導体層の成長に際して、図３（ａ）に示す２Ｈ−ＳｉＣ
と比較すればＧａＮの結晶成長性に若干の難点はある
が、他のサファイヤ基板等に比較すれば格段に良好な結
晶性を有しているということが出来る。またｃ軸方向と
直交する方向、即ちｃ面方向への劈開で同様にきれいな
劈開面が得られることも解る。
【００２８】なお上述の実施例においてはａ面のα−Ｓ
ｉＣ基板に窒化ガリウム系化合物半導体層として、Ｇａ
Ｎ，Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ，Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ等の少なくと
もＧａとＮを含む窒化ガリウム系半導体を用いた各ＬＥ
Ｄ，半導体レーザについて説明したが、これた実施例に
限らず、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤ，半導体
レーザが実現できる。また、上述の実施例ではｎ型のα
−ＳｉＣ基板に用いたが、ｐ型のα−ＳｉＣ基板を用い
てもよく、この場合各導電層の導電型を逆にすればよ
い。
ｉＣ基板に窒化ガリウム系化合物半導体層として、Ｇａ
Ｎ，Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ，Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ等の少なくと
もＧａとＮを含む窒化ガリウム系半導体を用いた各ＬＥ
Ｄ，半導体レーザについて説明したが、これた実施例に
限らず、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤ，半導体
レーザが実現できる。また、上述の実施例ではｎ型のα
−ＳｉＣ基板に用いたが、ｐ型のα−ＳｉＣ基板を用い
てもよく、この場合各導電層の導電型を逆にすればよ
い。
【００２９】例えば、実施例においては、ｎ型のＧａＮ
層，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層，ＩｎＧａＮ活性層，
ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層 ｐ型のＧａＮ層のダブル
ヘテロ構造について示したが、これに限らずｎ型のＧａ
Ｎとｐ型のＧａＮのＰＮ接合からなるＬＥＤ、ｎ型のＧ
ａＮクラッド層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型のＧａＮクラ
ッド層のダブルヘテロ構造，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド
層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層の
ダブルヘテロ構造，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層，Ｇａ
Ｎ活性層，ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層のダブルヘテロ
構造等と少なくともＧａとＮを有する窒化ガリウム系化
合物半導体層との組み合わせによる積層構造の半導体レ
ーザ素子，ＬＥＤ等の半導体装置も本発明の実施例中に
含むものである。更には、活性層は窒化ガリウム系半導
体からなる量子井戸構造にしてもよい。
層，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層，ＩｎＧａＮ活性層，
ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層 ｐ型のＧａＮ層のダブル
ヘテロ構造について示したが、これに限らずｎ型のＧａ
Ｎとｐ型のＧａＮのＰＮ接合からなるＬＥＤ、ｎ型のＧ
ａＮクラッド層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型のＧａＮクラ
ッド層のダブルヘテロ構造，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド
層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層の
ダブルヘテロ構造，ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層，Ｇａ
Ｎ活性層，ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層のダブルヘテロ
構造等と少なくともＧａとＮを有する窒化ガリウム系化
合物半導体層との組み合わせによる積層構造の半導体レ
ーザ素子，ＬＥＤ等の半導体装置も本発明の実施例中に
含むものである。更には、活性層は窒化ガリウム系半導
体からなる量子井戸構造にしてもよい。
【００３０】このような実施例にあっては、α−ＳｉＣ
基板のａ面、又はａ面と０〜１０度の範囲内で傾斜した
面を用いることで基板材料の入手が容易で、しかもその
表面に形成すべき窒化ガリウム系化合物の結晶性もよ
く、加えてｃ軸方向と直交するｃ面に沿って劈開するこ
とで凹凸のないきれいな劈開面が得られ、半導体レーザ
素子用基板，ＬＥＤ用基板として適用して格段にその特
性の向上を図れる。
基板のａ面、又はａ面と０〜１０度の範囲内で傾斜した
面を用いることで基板材料の入手が容易で、しかもその
表面に形成すべき窒化ガリウム系化合物の結晶性もよ
く、加えてｃ軸方向と直交するｃ面に沿って劈開するこ
とで凹凸のないきれいな劈開面が得られ、半導体レーザ
素子用基板，ＬＥＤ用基板として適用して格段にその特
性の向上を図れる。
【００３１】
【発明の効果】以上の如く第１の発明にあっては（１１
−２０）面又はこれと０〜１０°の角度で傾斜するα−
ＳｉＣ基板を用いることで材料としての入手が容易とな
ることは勿論、その表面に形成する窒化ガリウム系化合
物の結晶性が向上し、基板材料の加工を行なう上での作
業も容易となり、また成品自体も安定し、品質の向上を
図れる。また、（１１−２０）面を用いることで、窒化
ガリウム系化合物の結晶性が格段に向上し、また劈開に
より凹凸のない広い劈開面を一層容易に得られる。
−２０）面又はこれと０〜１０°の角度で傾斜するα−
ＳｉＣ基板を用いることで材料としての入手が容易とな
ることは勿論、その表面に形成する窒化ガリウム系化合
物の結晶性が向上し、基板材料の加工を行なう上での作
業も容易となり、また成品自体も安定し、品質の向上を
図れる。また、（１１−２０）面を用いることで、窒化
ガリウム系化合物の結晶性が格段に向上し、また劈開に
より凹凸のない広い劈開面を一層容易に得られる。
【００３２】第２の発明にあっては２Ｈ−ＳｉＣ，４Ｈ
−ＳｉＣ又は６Ｈ−ＳｉＣを用いることで、ＧａＮとの
格子不整合が小さく、その表面に形成すべき窒化ガリウ
ム系化合物の結晶性が向上し、また２Ｈ−ＳｉＣ，４Ｈ
−ＳｉＣ又は６Ｈ−ＳｉＣのいずれについても凹凸のな
いきれいな劈開面が得られる。
−ＳｉＣ又は６Ｈ−ＳｉＣを用いることで、ＧａＮとの
格子不整合が小さく、その表面に形成すべき窒化ガリウ
ム系化合物の結晶性が向上し、また２Ｈ−ＳｉＣ，４Ｈ
−ＳｉＣ又は６Ｈ−ＳｉＣのいずれについても凹凸のな
いきれいな劈開面が得られる。
【００３３】
【図１】実施例１の構成を示す半導体レーザ素子の模式
図である。
図である。
【図２】実施例２の構成を示す半導体レーザ素子の模式
図である。
図である。
【図３】α−ＳｉＣを構成する２Ｈ−ＳｉＣ，４Ｈ−Ｓ
ｉＣ，６Ｈ−ＳｉＣ夫々の原子配列図である。
ｉＣ，６Ｈ−ＳｉＣ夫々の原子配列図である。
【図４】ウルツァイトにおける（１１−２０）面を示す
模式図である。
模式図である。
１ ｎ型のα−ＳｉＣ基板
２ ｎ型のＧａＮ層
３ ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層
４ ＩｎＧａＮ活性層
５ ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層
６ ｐ型のＧａＮ層
７ 絶縁層
９ Ａｕ電極
１０ Ｎｉ電極
１１ ａ面のα−ＳｉＣ基板
１２ ｎ型のＧａＮ層
１３ ｎ型のＡｌＧａＮクラッド層
１４ ＩｎＧａＮ活性層
１５ ｐ型のＡｌＧａＮクラッド層
１６ ｐ型のＧａＮ層
１７ Ａｕ電極
１８ Ｎｉ電極
Claims (2)
- 【請求項１】 α−ＳｉＣ基板の（１１−２０）面又は
これとなす角度が１０度以内の傾斜面上に、少なくとも
ＧａとＮを有する窒化ガリウム系半導体からなるｎ型ク
ラッド層、活性層、ｐ型クラッド層の積層構造が形成さ
れたことを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 前記α−ＳｉＣ基板は２Ｈ−ＳｉＣ基
板、４Ｈ−ＳｉＣ基板、又は６Ｈ−ＳｉＣ基板であるこ
とを特徴とする請求項１記載の発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25378494A JP3443185B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25378494A JP3443185B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08125275A JPH08125275A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3443185B2 true JP3443185B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=17256109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25378494A Expired - Fee Related JP3443185B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443185B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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| US5882270A (en) * | 1996-02-26 | 1999-03-16 | Daugherty; William E. | Baseball batting practice device |
| JP4862855B2 (ja) * | 1996-06-25 | 2012-01-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子 |
| JPH1027940A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザー装置 |
| JP4653768B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2011-03-16 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法 |
| KR20000055920A (ko) * | 1999-02-11 | 2000-09-15 | 윤종용 | ＧａＮ계 발광 다이오드 |
| US20050218414A1 (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-06 | Tetsuzo Ueda | 4H-polytype gallium nitride-based semiconductor device on a 4H-polytype substrate |
| JP2007329418A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Rohm Co Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
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| WO2022013910A1 (ja) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | 日本電信電話株式会社 | 発光素子およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP25378494A patent/JP3443185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08125275A (ja) | 1996-05-17 |
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