JP3460641B2 - 窒化物半導体素子 - Google Patents
窒化物半導体素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、太陽電池、
光センサー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジ
スタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒
化物半導体（例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦
Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）素子に関する。
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、太陽電池、
光センサー等の発光素子、受光素子、あるいはトランジ
スタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒
化物半導体（例えば、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦
Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）素子に関する。
【０００２】
【従来技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑色
ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレイ、
交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源で実
用化されている。これらのＬＥＤ素子は基本的に、サフ
ァイヤ基板状にＧａＮよりなるバッファ層、Ｓｉドープ
のＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ＩｎＧａＮ系単
一量子井戸構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕ
ｍ−Ｗｅｌｌ）あるいはＩｎＧａＮ系多重量子井戸構造
（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）の
活性層と、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなるｐ型クラッド
層と、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが
順に積層された構造を有している。
ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレイ、
交通信号灯、イメージスキャナー光源等の各種光源で実
用化されている。これらのＬＥＤ素子は基本的に、サフ
ァイヤ基板状にＧａＮよりなるバッファ層、Ｓｉドープ
のＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ＩｎＧａＮ系単
一量子井戸構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕ
ｍ−Ｗｅｌｌ）あるいはＩｎＧａＮ系多重量子井戸構造
（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）の
活性層と、ＭｇドープＡｌＧａＮよりなるｐ型クラッド
層と、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが
順に積層された構造を有している。
【０００３】２０ｍＡにおいて、波長４５０ｎｍの青色
ＬＥＤは、単一量子井戸構造では発光出力２．５ｍＷ、
外部量子効率５％、多重量子井戸構造では発光出力５ｍ
Ｗ、外部量子効果９．１％であり、また、波長５２０ｎ
ｍの緑色ＬＥＤは、単一量子井戸構造構造では発光出力
２．２ｍＷ、外部量子効率４．３％、多重量子井戸構造
では発光出力３ｍＷ、外部量子効果６．３％と非常に優
れた特性を示す。
ＬＥＤは、単一量子井戸構造では発光出力２．５ｍＷ、
外部量子効率５％、多重量子井戸構造では発光出力５ｍ
Ｗ、外部量子効果９．１％であり、また、波長５２０ｎ
ｍの緑色ＬＥＤは、単一量子井戸構造構造では発光出力
２．２ｍＷ、外部量子効率４．３％、多重量子井戸構造
では発光出力３ｍＷ、外部量子効果６．３％と非常に優
れた特性を示す。
【０００４】このように、上記出願人が開示したＬＥＤ
素子は、高出力であり実用に十分適用でき信号などの種
々の製品に適用されている。
素子は、高出力であり実用に十分適用でき信号などの種
々の製品に適用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
省エネなどに応じて、発光出力の低下を伴わずに消費電
力を低減させることが可能なＬＥＤ素子が望まれている
現在において、上記のＬＥＤ素子は十分ではない。上記
ＬＥＤ素子は２０ｍＡにおいて順方向電圧（Ｖf）は
３．６Ｖ近くあり、さらなる低下が望まれている。
省エネなどに応じて、発光出力の低下を伴わずに消費電
力を低減させることが可能なＬＥＤ素子が望まれている
現在において、上記のＬＥＤ素子は十分ではない。上記
ＬＥＤ素子は２０ｍＡにおいて順方向電圧（Ｖf）は
３．６Ｖ近くあり、さらなる低下が望まれている。
【０００６】そこで本発明は、上記問題点を解決し、素
子特性に優れた窒化物半導体素子を提供することを目的
とする。
子特性に優れた窒化物半導体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】本発明に係る第１の窒化
物半導体素子は、基板上に、少なくともｎ型窒化物半導
体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化
物半導体素子において、前記活性層は、Ｉｎを有する窒
化物半導体を含んでなる井戸層を有する多重量子井戸構
造であり、かつその単一の井戸層がｎ型不純物ドープ層
と前記ｎ型不純物ドープ層より不純物濃度の低い層から
なることを特徴とする。また、本発明に係る第１の窒化
物半導体素子では、前記井戸層において、前記不純物濃
度の低い層は意図的に不純物をドープしていない層であ
ることが好ましい。またさらに、本発明に係る第１の窒
化物半導体素子では、前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚
が、１０Å〜５０Åの範囲に設定されていることがこの
ましく、より好ましくは、前記ｎ型不純物ドープ層の膜
厚を、１０Å〜３０Åの範囲に設定し、よりいっそう好
ましくは、前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚を、１０Å〜
２０Åの範囲に設定する。
物半導体素子は、基板上に、少なくともｎ型窒化物半導
体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化
物半導体素子において、前記活性層は、Ｉｎを有する窒
化物半導体を含んでなる井戸層を有する多重量子井戸構
造であり、かつその単一の井戸層がｎ型不純物ドープ層
と前記ｎ型不純物ドープ層より不純物濃度の低い層から
なることを特徴とする。また、本発明に係る第１の窒化
物半導体素子では、前記井戸層において、前記不純物濃
度の低い層は意図的に不純物をドープしていない層であ
ることが好ましい。またさらに、本発明に係る第１の窒
化物半導体素子では、前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚
が、１０Å〜５０Åの範囲に設定されていることがこの
ましく、より好ましくは、前記ｎ型不純物ドープ層の膜
厚を、１０Å〜３０Åの範囲に設定し、よりいっそう好
ましくは、前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚を、１０Å〜
２０Åの範囲に設定する。
【０００８】本発明に係る第２の窒化物半導体素子は、
基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層及び
ｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体素子にお
いて、前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含ん
でなる井戸層を有する多重量子井戸構造であり、かつ意
図的に不純物をドープしていないの窒化物半導体からな
る下層とｎ型不純物がドープされた窒化物半導体からな
る中間層と意図的に不純物をドープしていないの窒化物
半導体からなる上層とを順に有する障壁層を含み、前記
中間層の膜厚が１０Å〜３０Åの範囲に設定されたこと
を特徴とする。また、本発明に係る第２の窒化物半導体
素子は、前記活性層は、前記ｐ型窒化物半導体層側の最
外層として、前記障壁層とは別に意図的に不純物をドー
プしていない障壁層を有していてもよい。さらに、本発
明に係る第２の窒化物半導体素子は、前記意図的に不純
物をドープしていない障壁層の上に、超格子構造のｐ型
多層膜層を有していてもよい。
基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体層、活性層及び
ｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物半導体素子にお
いて、前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含ん
でなる井戸層を有する多重量子井戸構造であり、かつ意
図的に不純物をドープしていないの窒化物半導体からな
る下層とｎ型不純物がドープされた窒化物半導体からな
る中間層と意図的に不純物をドープしていないの窒化物
半導体からなる上層とを順に有する障壁層を含み、前記
中間層の膜厚が１０Å〜３０Åの範囲に設定されたこと
を特徴とする。また、本発明に係る第２の窒化物半導体
素子は、前記活性層は、前記ｐ型窒化物半導体層側の最
外層として、前記障壁層とは別に意図的に不純物をドー
プしていない障壁層を有していてもよい。さらに、本発
明に係る第２の窒化物半導体素子は、前記意図的に不純
物をドープしていない障壁層の上に、超格子構造のｐ型
多層膜層を有していてもよい。
【０００９】また、本発明では、前記ｎ型不純物として
は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから選択することが好ましい。
は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから選択することが好ましい。
【００１０】本発明において、アンドープの窒化物半導
体層とは意図的に不純物をドープしない窒化物半導体層
を示し、例えば原料に含まれる不純物、反応装置内のコ
ンタミネーション、意図的に不純物をドープした他の層
からの意図しない拡張により不純物が混入した層及び微
量なドーピングにより実質的にアンドープと見なせる層
（例えば抵抗率３×１０-1Ω・ｃｍ以上）も本発明では
アンドープと定義する。
体層とは意図的に不純物をドープしない窒化物半導体層
を示し、例えば原料に含まれる不純物、反応装置内のコ
ンタミネーション、意図的に不純物をドープした他の層
からの意図しない拡張により不純物が混入した層及び微
量なドーピングにより実質的にアンドープと見なせる層
（例えば抵抗率３×１０-1Ω・ｃｍ以上）も本発明では
アンドープと定義する。
【００１１】本発明において、ｎ型不純物が窒化物半導
体層に含有されていることを、添加、又はドープなどと
示す場合がある。
体層に含有されていることを、添加、又はドープなどと
示す場合がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本願発明者は種々の実験の結果、
発光出力低下を最小限に押さえつつ順方向電圧を低減で
きる窒化物半導体を見出し本発明を成すに至った。
発光出力低下を最小限に押さえつつ順方向電圧を低減で
きる窒化物半導体を見出し本発明を成すに至った。
【００１３】多重量子井戸構造は膜厚が大きくなるた
め、不純物を有していないアンドープの活性層では抵抗
が高くなってしまう。活性層にｎ型もしくはｐ型の不純
物を加えれば抵抗を低下することができる。
め、不純物を有していないアンドープの活性層では抵抗
が高くなってしまう。活性層にｎ型もしくはｐ型の不純
物を加えれば抵抗を低下することができる。
【００１４】しかし、不純物の濃度が高すぎるとその層
もしくはその層に接している層の結晶性が悪くなり、発
光出力が低下する傾向がある。
もしくはその層に接している層の結晶性が悪くなり、発
光出力が低下する傾向がある。
【００１５】そこで今回、活性層中の井戸層もしくは障
壁層の単一層中にｎ型不純物をドープする際、変調にド
ープすることで、活性層を悪化させることなく順方向電
圧の低減を可能とする、素子特性に優れた窒化物半導体
素子を形成する。
壁層の単一層中にｎ型不純物をドープする際、変調にド
ープすることで、活性層を悪化させることなく順方向電
圧の低減を可能とする、素子特性に優れた窒化物半導体
素子を形成する。
【００１６】図１に本発明の形態である、窒化物半導体
素子の素子構造の模式的断面図を示す。以下、本実施の
形態の窒化物半導体素子について詳述する。
素子の素子構造の模式的断面図を示す。以下、本実施の
形態の窒化物半導体素子について詳述する。
【００１７】図１は、基板１上、バッファ層２、アンド
ープＧａＮ層３、ｎ型不純物を含むｎ型コンタクト層
４、アンドープの下層、ｎ型不純物ドープの中間層及び
アンドープの上層の３層からなるｎ型第１多層膜層５、
第３及び第４の窒化物半導体層よりなるｎ型第２多層膜
層６、多重量子井戸構造の活性層７、ｐ型不純物を含む
ｐ型多層膜層８、ｐ型不純物ドープＧａＮよりなるｐ型
コンタクト層が順に積層された構造を有する。更にｎ型
コンタクト層４上にｎ電極１１、ｐ型コンタクト層９上
にｐ電極１０がそれぞれ形成される。
ープＧａＮ層３、ｎ型不純物を含むｎ型コンタクト層
４、アンドープの下層、ｎ型不純物ドープの中間層及び
アンドープの上層の３層からなるｎ型第１多層膜層５、
第３及び第４の窒化物半導体層よりなるｎ型第２多層膜
層６、多重量子井戸構造の活性層７、ｐ型不純物を含む
ｐ型多層膜層８、ｐ型不純物ドープＧａＮよりなるｐ型
コンタクト層が順に積層された構造を有する。更にｎ型
コンタクト層４上にｎ電極１１、ｐ型コンタクト層９上
にｐ電極１０がそれぞれ形成される。
【００１８】（活性層７）本発明において、活性層７
は、井戸層７ｂにＩｎを有する窒化物半導体を含んでな
る量子井戸構造であり、井戸層７ｂと障壁層７ａとを順
次積層した多層膜構造の多重量子井戸構造である。井戸
層７ｂと障壁層７ａとの積層順は、特に問わず、井戸層
７ｂから積層して井戸層７ｂで終わる、井戸層７ｂから
積層して障壁層７ａで終わる、障壁層７ａから積層して
障壁層７ａで終わる、また障壁層７ａから積層して井戸
層７ｂで終わっても良い。活性層７の膜厚は特に限定さ
れず、ＬＥＤ素子などの希望の波長等を考慮して、井戸
層７ｂ及び障壁層７ａの各積層数や積層順を調整し活性
層の総膜厚を調整する。具体的には２００〜８０００オ
ングストロームであり、好ましくは５００〜６０００オ
ングストロームである。活性層７の総膜厚が上記範囲で
あると発光出力及び活性層７の結晶成長に要する時間の
点で好ましい。
は、井戸層７ｂにＩｎを有する窒化物半導体を含んでな
る量子井戸構造であり、井戸層７ｂと障壁層７ａとを順
次積層した多層膜構造の多重量子井戸構造である。井戸
層７ｂと障壁層７ａとの積層順は、特に問わず、井戸層
７ｂから積層して井戸層７ｂで終わる、井戸層７ｂから
積層して障壁層７ａで終わる、障壁層７ａから積層して
障壁層７ａで終わる、また障壁層７ａから積層して井戸
層７ｂで終わっても良い。活性層７の膜厚は特に限定さ
れず、ＬＥＤ素子などの希望の波長等を考慮して、井戸
層７ｂ及び障壁層７ａの各積層数や積層順を調整し活性
層の総膜厚を調整する。具体的には２００〜８０００オ
ングストロームであり、好ましくは５００〜６０００オ
ングストロームである。活性層７の総膜厚が上記範囲で
あると発光出力及び活性層７の結晶成長に要する時間の
点で好ましい。
【００１９】（井戸層）井戸層はＩｎを有する窒化物半
導体を含有している。井戸層の単一膜厚としては１００
オングストローム以下、好ましくは７０オングストロー
ム以下、さらに好ましくは５０オングストローム以下に
調整する。井戸層の膜厚の下限は特に限定されていない
が、１原子層以上、好ましくは１０オングストローム以
上である。井戸層の単一膜厚が上記範囲であると、発光
出力の向上及び発光スペクトル半値幅の減少の点で好ま
しい。
導体を含有している。井戸層の単一膜厚としては１００
オングストローム以下、好ましくは７０オングストロー
ム以下、さらに好ましくは５０オングストローム以下に
調整する。井戸層の膜厚の下限は特に限定されていない
が、１原子層以上、好ましくは１０オングストローム以
上である。井戸層の単一膜厚が上記範囲であると、発光
出力の向上及び発光スペクトル半値幅の減少の点で好ま
しい。
【００２０】（障壁層７ａ）一方、障壁層７ａの単一膜
厚は３０〜５００オングストロームであり、好ましくは
５０〜３００オングストロームに調整する。障壁層７ａ
が上記範囲であると光電変換効率が向上し、低Ｖf及び
低リーク電流となり好ましい。また、障壁層７ａは井戸
層７ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きい窒化物
半導体を選択し、好ましくはＩｎYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜
１、Ｘ＞Ｙ）又はＡｌZＧａ1-ZＮ（０＜Ｚ＜０．５）と
する。ただし、井戸層７ｂ及び障壁層７ａをＩｎＡｌＮ
とすることも可能である。
厚は３０〜５００オングストロームであり、好ましくは
５０〜３００オングストロームに調整する。障壁層７ａ
が上記範囲であると光電変換効率が向上し、低Ｖf及び
低リーク電流となり好ましい。また、障壁層７ａは井戸
層７ｂよりもバンドギャップエネルギーが大きい窒化物
半導体を選択し、好ましくはＩｎYＧａ1-YＮ（０≦Ｙ＜
１、Ｘ＞Ｙ）又はＡｌZＧａ1-ZＮ（０＜Ｚ＜０．５）と
する。ただし、井戸層７ｂ及び障壁層７ａをＩｎＡｌＮ
とすることも可能である。
【００２１】（ｎ型不純物）本発明で活性層７にドープ
するｎ型不純物にはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、
Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることがで
きる。好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに好ましく
はＳｉを用いる。
するｎ型不純物にはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、
Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることがで
きる。好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、さらに好ましく
はＳｉを用いる。
【００２２】（変調ドープ）活性層７にｎ型不純物をド
ープする際、井戸層７ｂもしくは障壁層７ａの単一層中
において変調ドープする。変調ドープとは、一方の層の
不純物濃度を小さく、好ましくは不純物をドープしない
状態のアンドープとし、その隣り合うもう一方を高濃度
にドープする方法で、闘値電圧、順方向電圧等を低減さ
せることができる。これは不純物濃度の低い層を多層膜
層中に存在させることより、その層の移動度が大きくな
り、また不純物濃度が高濃度の層も同時に存在すること
により、キャリア濃度が高いままで多層膜層が形成でき
ることによる。つまり、不純物濃度が低い移動度の高い
層と、不純物濃度が高いキャリア濃度が大きい層とが同
時に存在することにより、キャリア濃度が大きく、移動
度も大きい層がクラッド層となるために、闘値電圧、順
方向電圧が低下すると推察される。なお、変調ドープす
る場合には、不純物濃度差は１桁以上とすることが好ま
しい。
ープする際、井戸層７ｂもしくは障壁層７ａの単一層中
において変調ドープする。変調ドープとは、一方の層の
不純物濃度を小さく、好ましくは不純物をドープしない
状態のアンドープとし、その隣り合うもう一方を高濃度
にドープする方法で、闘値電圧、順方向電圧等を低減さ
せることができる。これは不純物濃度の低い層を多層膜
層中に存在させることより、その層の移動度が大きくな
り、また不純物濃度が高濃度の層も同時に存在すること
により、キャリア濃度が高いままで多層膜層が形成でき
ることによる。つまり、不純物濃度が低い移動度の高い
層と、不純物濃度が高いキャリア濃度が大きい層とが同
時に存在することにより、キャリア濃度が大きく、移動
度も大きい層がクラッド層となるために、闘値電圧、順
方向電圧が低下すると推察される。なお、変調ドープす
る場合には、不純物濃度差は１桁以上とすることが好ま
しい。
【００２３】本発明で、井戸層７ｂにｎ型不純物をドー
プする場合、単一層中にｎ型不純物ドープ層とアンドー
プ層の２層構造にすることが好ましい。ｎ型不純物のド
ープ量（濃度）は、１×１０17／ｃｍ3〜１×１０19／
ｃｍ3、好ましくは６×１０17／ｃｍ3〜７×１０18／ｃ
ｍ3、より好ましくは９×１０17／ｃｍ3〜５×１０18／
ｃｍ3である。またドープ層の膜厚は、１０オングスト
ローム〜５０オングストローム、好ましくは１０オング
ストローム〜３０オングストローム、より好ましくは１
０オングストローム〜２０オングストロームである。
プする場合、単一層中にｎ型不純物ドープ層とアンドー
プ層の２層構造にすることが好ましい。ｎ型不純物のド
ープ量（濃度）は、１×１０17／ｃｍ3〜１×１０19／
ｃｍ3、好ましくは６×１０17／ｃｍ3〜７×１０18／ｃ
ｍ3、より好ましくは９×１０17／ｃｍ3〜５×１０18／
ｃｍ3である。またドープ層の膜厚は、１０オングスト
ローム〜５０オングストローム、好ましくは１０オング
ストローム〜３０オングストローム、より好ましくは１
０オングストローム〜２０オングストロームである。
【００２４】一方、本発明で障壁層７ａにｎ型不純物を
ドープする場合、単一層中にアンドープの窒化物半導体
からなる下層７ａ−（１）、ｎ型不純物がドープされて
いる窒化物半導体からなる中間層７ａ−（２）、及びア
ンドープの窒化物半導体からなる上層７ａ−（３）の少
なくとも３層が順に積層された３層構造にすることが好
ましい。ｎ型不純物のドープ量（濃度）は、１×１０17
／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3、好ましくは６×１０17／
ｃｍ3〜７×１０18／ｃｍ3、より好ましくは９×１０17
／ｃｍ3〜５×１０18／ｃｍ3である。またドープ層の膜
厚は、１０オングストローム〜１００オングストロー
ム、好ましくは１０オングストローム〜６０オングスト
ローム、より好ましくは１０オングストローム〜３０オ
ングストロームである。この範囲であると良好な結晶性
と低い抵抗率を得る点で好ましい。
ドープする場合、単一層中にアンドープの窒化物半導体
からなる下層７ａ−（１）、ｎ型不純物がドープされて
いる窒化物半導体からなる中間層７ａ−（２）、及びア
ンドープの窒化物半導体からなる上層７ａ−（３）の少
なくとも３層が順に積層された３層構造にすることが好
ましい。ｎ型不純物のドープ量（濃度）は、１×１０17
／ｃｍ3〜１×１０19／ｃｍ3、好ましくは６×１０17／
ｃｍ3〜７×１０18／ｃｍ3、より好ましくは９×１０17
／ｃｍ3〜５×１０18／ｃｍ3である。またドープ層の膜
厚は、１０オングストローム〜１００オングストロー
ム、好ましくは１０オングストローム〜６０オングスト
ローム、より好ましくは１０オングストローム〜３０オ
ングストロームである。この範囲であると良好な結晶性
と低い抵抗率を得る点で好ましい。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、本発明は以下に示す実施例のみに限定されるもので
はない。
お、本発明は以下に示す実施例のみに限定されるもので
はない。
【００２６】［実施例１］図１を元に、本発明の素子の
実施例１の製造方法について述べる。
実施例１の製造方法について述べる。
【００２７】（基板１）サファイア（Ｃ面）よりなる基
板１をＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、容器内を水
素で十分に置換した後、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。
基板１はサファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とする
サファイア基板、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶
縁性の基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いる
ことができる。
板１をＭＯＶＰＥの反応容器内にセットし、容器内を水
素で十分に置換した後、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。
基板１はサファイアＣ面の他、Ｒ面、Ａ面を主面とする
サファイア基板、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶
縁性の基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いる
ことができる。
【００２８】（バッファ層２）続いて温度を５１０℃ま
で下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアと
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板上にＧａ
Ｎよりなるバッファ層２を約２００オングストロームの
膜厚で成長させる。なお、このバッファ層２は基板の種
類、成長方法によっては省略できる。また、このバッフ
ァ層２はＡｌの割合の小さいＡｌＧａＮを用いることも
できる。
で下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアと
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とを用い、基板上にＧａ
Ｎよりなるバッファ層２を約２００オングストロームの
膜厚で成長させる。なお、このバッファ層２は基板の種
類、成長方法によっては省略できる。また、このバッフ
ァ層２はＡｌの割合の小さいＡｌＧａＮを用いることも
できる。
【００２９】（アンドープＧａＮ層３）バッファ層２成
長後、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇
させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層３を
１．５μｍの膜厚で成長させる。
長後、ＴＭＧのみを止めて、温度を１０５０℃まで上昇
させる。１０５０℃になったら、同じく原料ガスにＴＭ
Ｇ、アンモニアガスを用い、アンドープＧａＮ層３を
１．５μｍの膜厚で成長させる。
【００３０】（ｎ型コンタクト層４）続いて１０５０℃
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層４を２．１６
５μｍの膜厚で成長させる。
で、同じく原料ガスにＴＭＧ、アンモニアガス、不純物
ガスにシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／ｃｍ3ド
ープしたＧａＮよりなるｎ型コンタクト層４を２．１６
５μｍの膜厚で成長させる。
【００３１】（ｎ型第１多層膜層５）次に、シランガス
のみを止め、１０５０℃でＴＭＧ、アンモニアガスを用
い、アンドープＧａＮよりなる下層を３０００オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガ
スを追加しＳｉを４×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮ
よりなる中間層を３００オングストロームの膜厚で成長
させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてア
ンドープＧａＮからなる上層を５０オングストロームの
膜厚で成長させ、３層からなる層膜厚３３５０オングス
トロームのｎ型第１多層膜層５を成長させる。
のみを止め、１０５０℃でＴＭＧ、アンモニアガスを用
い、アンドープＧａＮよりなる下層を３０００オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガ
スを追加しＳｉを４×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮ
よりなる中間層を３００オングストロームの膜厚で成長
させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてア
ンドープＧａＮからなる上層を５０オングストロームの
膜厚で成長させ、３層からなる層膜厚３３５０オングス
トロームのｎ型第１多層膜層５を成長させる。
【００３２】（ｎ型第２多層膜層６）次に、同様の温度
で、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体層を４０オ
ングストローム成長させ、次に温度を８００℃にしてＴ
ＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープＩｎ0.3
Ｇａ0.7Ｎよりなる窒化物半導体層を２０オングストロ
ーム成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に１０
層ずつ積層した超格子構造の多層膜よりなるｎ型第２多
層膜層６を６００オングストロームの膜厚で成長させ
る。
で、アンドープＧａＮよりなる窒化物半導体層を４０オ
ングストローム成長させ、次に温度を８００℃にしてＴ
ＭＧ、ＴＭＩ、アンモニアを用い、アンドープＩｎ0.3
Ｇａ0.7Ｎよりなる窒化物半導体層を２０オングストロ
ーム成長させる。これらの操作を繰り返し、交互に１０
層ずつ積層した超格子構造の多層膜よりなるｎ型第２多
層膜層６を６００オングストロームの膜厚で成長させ
る。
【００３３】（活性層７）次にＴＭＧ、アンモニアを用
いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１２
０オングストロームの膜厚で成長させる。続いて同温度
にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドー
プしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１０オング
ストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスの
みを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７
ａ−（３）を１２０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、このような３層からなる総膜厚２５０オングストロ
ームの障壁層７ａを成長させる。
いアンドープのＧａＮよりなる下層７ａ−（１）を１２
０オングストロームの膜厚で成長させる。続いて同温度
にてシランガスを追加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドー
プしたＧａＮよりなる中間層７ａ−（２）を１０オング
ストロームの膜厚で成長させ、更に続いてシランガスの
みを止め、同温度にてアンドープＧａＮからなる上層７
ａ−（３）を１２０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、このような３層からなる総膜厚２５０オングストロ
ームの障壁層７ａを成長させる。
【００３４】次に、同様の温度で、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニアを用い、アンドープＩｎ0. 3Ｇａ0.7Ｎよりなる
井戸層７ｂを３０オングストロームの膜厚で成長させ
る。これらの操作を繰り返し、Ｓｉをドープした３層構
造の障壁層７ａとアンドープの井戸層７ｂを交互に６層
ずつ積層させる。最後にアンドープの障壁層７ａ′を膜
厚２５０オングストロームで積層させ、総数１３層、総
膜厚１９３０オングストロームの多重量子井戸構造より
なる活性層を成長させる。これにより、障壁層は７層中
下方から６層目までがＳｉドープの３層構造となる。
ンモニアを用い、アンドープＩｎ0. 3Ｇａ0.7Ｎよりなる
井戸層７ｂを３０オングストロームの膜厚で成長させ
る。これらの操作を繰り返し、Ｓｉをドープした３層構
造の障壁層７ａとアンドープの井戸層７ｂを交互に６層
ずつ積層させる。最後にアンドープの障壁層７ａ′を膜
厚２５０オングストロームで積層させ、総数１３層、総
膜厚１９３０オングストロームの多重量子井戸構造より
なる活性層を成長させる。これにより、障壁層は７層中
下方から６層目までがＳｉドープの３層構造となる。
【００３５】（ｐ型多層膜層８）次に、温度１０５０℃
でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペ
ンタンジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０
19／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる窒
化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇを５×１０19／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる窒化物半導体層を
２５オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操
作を繰り返し、ｐ型ＡＩＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層を
交互に５層ずつ積層して、総数１０層、総膜厚３２５オ
ングストロームの超格子構造の多層膜よりなるｐ型多層
膜層８を成長させる。
でＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペ
ンタンジエニルマグネシウム）を用い、Ｍｇを５×１０
19／ｃｍ3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる窒
化物半導体層を４０オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて温度を８００℃にして、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用いＭｇを５×１０19／ｃｍ3ド
ープしたＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる窒化物半導体層を
２５オングストロームの膜厚で成長させる。これらの操
作を繰り返し、ｐ型ＡＩＧａＮ層とｐ型ＩｎＧａＮ層を
交互に５層ずつ積層して、総数１０層、総膜厚３２５オ
ングストロームの超格子構造の多層膜よりなるｐ型多層
膜層８を成長させる。
【００３６】（ｐ型コンタクト層９）続いて１０５０℃
で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１
×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層９を１２００オングストロームの膜厚で成長
させる。
で、ＴＭＧ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、Ｍｇを１
×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層９を１２００オングストロームの膜厚で成長
させる。
【００３７】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において７００℃
でアニーリングを行い、ｐ型層を更に低抵抗化する。
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において７００℃
でアニーリングを行い、ｐ型層を更に低抵抗化する。
【００３８】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所定の形
状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ型コンタクト層９側からエッチングを行
い、図１に示すようにｎ型コンタクト層４の表面を露出
させる。
取り出し、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所定の形
状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）装置でｐ型コンタクト層９側からエッチングを行
い、図１に示すようにｎ型コンタクト層４の表面を露出
させる。
【００３９】エッチングによりｐｎ各半導体表面を露出
させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形
成させる。
させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形
成させる。
【００４０】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４６３ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．３６
Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
において４６３ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．３６
Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
【００４１】［実施例２］活性層７を形成する際、Ｓｉ
をドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち全て
７層をＳｉドープの３層構造とする他は実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を形成した。
をドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち全て
７層をＳｉドープの３層構造とする他は実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４２】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４６８ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４
Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
において４６８ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４
Ｖ、発光出力は６．５ｍＷであった。
【００４３】［実施例３］活性層７を形成する際、Ｓｉ
をドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち下方
から３層目までがＳｉドープの３層構造とし、上部４層
をアンドープの障壁層７ａ′とする他は実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を形成した。
をドープした３層構造の障壁層７ａを、７層のうち下方
から３層目までがＳｉドープの３層構造とし、上部４層
をアンドープの障壁層７ａ′とする他は実施例１と同様
にしてＬＥＤ素子を形成した。
【００４４】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４７１ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５
Ｖ、発光出力は６．６９ｍＷであった。
において４７１ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５
Ｖ、発光出力は６．６９ｍＷであった。
【００４５】［実施例４］活性層７の障壁層７ａを形成
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１１６．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてア
ンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１１６．６
オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層か
らなる総膜厚２５０オングストロームの障壁層７ａを成
長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成し
た。
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１１６．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で、更に続いてシランガスのみを止め、同温度にてア
ンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１１６．６
オングストロームの膜厚で成長させ、このような３層か
らなる総膜厚２５０オングストロームの障壁層７ａを成
長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形成し
た。
【００４６】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．２７
Ｖ、発光出力は６．０３ｍＷであった。
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．２７
Ｖ、発光出力は６．０３ｍＷであった。
【００４７】［実施例５］活性層７の障壁層７ａを形成
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１４１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚３００オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１４１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚３００オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
【００４８】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４０
Ｖ、発光出力は５．９３ｍＷであった。
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４０
Ｖ、発光出力は５．９３ｍＷであった。
【００４９】［実施例６］活性層７の障壁層７ａを形成
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１６６．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
６６．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚３５０オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１６６．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
６６．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚３５０オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
【００５０】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４５７ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５
Ｖ、発光出力は６．４１ｍＷであった。
において４５７ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．４５
Ｖ、発光出力は６．４１ｍＷであった。
【００５１】［実施例７］活性層７の障壁層７ａを形成
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１９１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
９１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚４００オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を１９１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を１
９１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚４００オングストロームの障壁層
７ａを成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子
を形成した。
【００５２】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５０
Ｖ、発光出力は６．２１ｍＷであった。
において４５９ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５０
Ｖ、発光出力は６．２１ｍＷであった。
【００５３】［実施例８］活性層７の障壁層７ａを形成
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を２４１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を２
４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚５００オングストロームの障壁層
を成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形
成した。
する際、ＴＭＧ、アンモニアを用いアンドープのＧａＮ
よりなる下層７ａ−（１）を２４１．６オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追
加しＳｉを１×１０18／ｃｍ3ドープしたＧａＮよりな
る中間層７ａ−（２）を１６．８オングストロームの膜
厚で成長させ、更に続いてシランガスのみを止め、同温
度にてアンドープＧａＮからなる上層７ａ−（３）を２
４１．６オングストロームの膜厚で成長させ、このよう
な３層からなる総膜厚５００オングストロームの障壁層
を成長させる他は実施例１と同様にしてＬＥＤ素子を形
成した。
【００５４】こうして得られたＬＥＤ素子は、２０ｍＡ
において４６２ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５５
Ｖ、発光出力は６．３１ｍＷであった。
において４６２ｎｍの青色発光を示し、Ｖfは３．５５
Ｖ、発光出力は６．３１ｍＷであった。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、基板上に少なくと
もｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層
を順に有する窒化物半導体素子において、前記活性層が
井戸層にＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる多重量
子井戸構造からなり、前記井戸層もしくは障壁層の単一
層中にｎ型不純物を変調ドープすることで、素子特性の
悪化を引き起こすことなく順方向電圧を低減することが
できる。バリア層のうち、最終に積層されるラストバリ
ア層へのドープの有無による違いは特に見られなかった
が、ラストバリア層がｐ型多層膜層、ｐ型コンタクト層
の下地となることを考慮すると、ラストバリア層はアン
ドープが望ましいと考えられる。
もｎ型窒化物半導体層、活性層及びｐ型窒化物半導体層
を順に有する窒化物半導体素子において、前記活性層が
井戸層にＩｎを有する窒化物半導体を含んでなる多重量
子井戸構造からなり、前記井戸層もしくは障壁層の単一
層中にｎ型不純物を変調ドープすることで、素子特性の
悪化を引き起こすことなく順方向電圧を低減することが
できる。バリア層のうち、最終に積層されるラストバリ
ア層へのドープの有無による違いは特に見られなかった
が、ラストバリア層がｐ型多層膜層、ｐ型コンタクト層
の下地となることを考慮すると、ラストバリア層はアン
ドープが望ましいと考えられる。
【図１】本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素子の構造
を示す模式的断面図である。
を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるＬＥＤ素子の活性
層の構造を示す模式的断面図である。 １・・・サファイア基板 ２・・・バッファ層 ３・・・アンドープＧａＮ層 ４・・・ｎ型コンタクト層 ５・・・ｎ型第１多層膜層 ６・・・ｎ型第２多層膜層 ７・・・活性層 ７ａ・・・ｎ型ドープ障壁層 ７ａ−（１）・・・アンドープ下部障壁層 ７ａ−（２）・・・ｎ型ドープ中間部障壁層 ７ａ−（３）・・・アンドープ上部障壁層 ７ａ′・・・アンドープ障壁層 ７ｂ・・・アンドープ井戸層 ８・・・ｐ型多層膜層 ９・・・ｐ型コンタクト層 １０・・・ｐ電極 １１・・・ｎ電極
層の構造を示す模式的断面図である。 １・・・サファイア基板 ２・・・バッファ層 ３・・・アンドープＧａＮ層 ４・・・ｎ型コンタクト層 ５・・・ｎ型第１多層膜層 ６・・・ｎ型第２多層膜層 ７・・・活性層 ７ａ・・・ｎ型ドープ障壁層 ７ａ−（１）・・・アンドープ下部障壁層 ７ａ−（２）・・・ｎ型ドープ中間部障壁層 ７ａ−（３）・・・アンドープ上部障壁層 ７ａ′・・・アンドープ障壁層 ７ｂ・・・アンドープ井戸層 ８・・・ｐ型多層膜層 ９・・・ｐ型コンタクト層 １０・・・ｐ電極 １１・・・ｎ電極
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−111558（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−139407（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−232675（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−232666（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
H01S 5/00 - 5/50
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物
半導体素子において、 前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含んでなる
井戸層を有する多重量子井戸構造であり、かつその単一
の井戸層がｎ型不純物ドープ層と前記ｎ型不純物ドープ
層より不純物濃度の低い層からなることを特徴とする窒
化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記井戸層において、前記不純物濃度の
低い層は意図的に不純物をドープしていない層である請
求項１記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚が、１０
Å〜５０Åの範囲に設定された請求項１又は２記載の窒
化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚が、１０
Å〜３０Åの範囲に設定された請求項１又は２記載の窒
化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記ｎ型不純物ドープ層の膜厚が、１０
Å〜２０Åの範囲に設定された請求項１又は２記載の窒
化物半導体素子。 - 【請求項６】 基板上に、少なくともｎ型窒化物半導体
層、活性層及びｐ型窒化物半導体層を順に有する窒化物
半導体素子において、 前記活性層は、Ｉｎを有する窒化物半導体を含んでなる
井戸層を有する多重量子井戸構造であり、かつ意図的に
不純物をドープしていない窒化物半導体からなる下層と
ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体からなる中間層
と意図的に不純物をドープしていない窒化物半導体から
なる上層とを順に有する障壁層を含み、前記中間層の膜
厚が１０Å〜３０Åの範囲に設定されたことを特徴とす
る窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記活性層は、前記ｐ型窒化物半導体層
側の最外層として、前記障壁層とは別に意図的に不純物
をドープしていない障壁層を有する請求項６記載の窒化
物半導体素子。 - 【請求項８】 前記意図的に不純物をドープしていない
障壁層の上に、超格子構造のｐ型多層膜層を有する請求
項７記載の窒化物半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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