JP3468082B2 - Nitride semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor device

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JP3468082B2
JP3468082B2 JP04566598A JP4566598A JP3468082B2 JP 3468082 B2 JP3468082 B2 JP 3468082B2 JP 04566598 A JP04566598 A JP 04566598A JP 4566598 A JP4566598 A JP 4566598A JP 3468082 B2 JP3468082 B2 JP 3468082B2
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nitride semiconductor
superlattice
semiconductor layer
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慎一 長濱
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はLED(発光ダイオー
ド)、SLD(スーパールミネッセントダイオード)、
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、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
(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)
素子に関する。
The present invention relates to an LED (light emitting diode), an SLD (super luminescent diode),
Nitride semiconductors (In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, which are used for light-emitting elements such as LDs (laser diodes), solar cells, light-receiving elements such as photosensors, or electronic devices such as transistors and power devices. , 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1)
Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】我々は窒化物半導体基板の上に、活性層
を含む窒化物半導体レーザ素子を作製して、世界で初め
て室温での連続発振1万時間以上を達成したことを発表
した(ICNS'97 予稿集,October 27-31,1997,P444-446、
及びJpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)pp.L1568-1571,Par
t2,No.12A,1 December 1997)。基本的な構造としては
サファイア基板上に、部分的に形成されたSiO2膜を
介して選択成長されたn−GaNよりなる窒化物半導体
基板の上に、レーザ素子構造となる窒化物半導体層が複
数積層されてなる。(詳細はJpn.J.Appl.Phys.Vol.36参
照)
2. Description of the Related Art We have announced that a nitride semiconductor laser device including an active layer was fabricated on a nitride semiconductor substrate to achieve the continuous oscillation of 10,000 hours or more at room temperature for the first time in the world (ICNS '97 Proceedings, October 27-31, 1997, P444-446,
And Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36 (1997) pp.L1568-1571, Par
t2, No.12A, 1 December 1997). As a basic structure, a nitride semiconductor layer to be a laser device structure is formed on a nitride semiconductor substrate made of n-GaN selectively grown on a sapphire substrate via a partially formed SiO 2 film. A plurality of layers are stacked. (See Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36 for details)

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、1万時
間以上の連続発振が推定されたのは、出力で2mWであ
る。2mWでは読み取り用光源としては若干もの足り
ず、書き込み用光源ではこの10倍以上の出力が必要で
あり、さらなるレーザ素子の出力向上と長寿命化が望ま
れている。
However, it is estimated that the continuous oscillation of 10,000 hours or more is 2 mW at the output. At 2 mW, the reading light source is slightly insufficient, and the writing light source requires an output 10 times or more higher than this, and further improvement in the output of the laser element and longer life are desired.

【0004】レーザ素子の発振閾値が低下すれば、レー
ザ素子の発熱量が小さくなるので、電流値を多くして出
力を上げることができる。さらに、閾値が低下すると言
うことは、レーザ素子だけでなくLED、SLD等、他
の窒化物半導体素子にも適用でき、高効率で信頼性の高
い素子を提供できる。従って本発明の目的とするところ
は、主としてレーザ素子の出力を向上させて、長寿命と
するため、まず発振閾値を低下させることにある。
When the oscillation threshold of the laser element decreases, the amount of heat generated by the laser element decreases, so that the current value can be increased and the output can be increased. Further, the lowering of the threshold value can be applied not only to laser elements but also to other nitride semiconductor elements such as LEDs and SLDs, and it is possible to provide highly efficient and highly reliable elements. Therefore, it is an object of the present invention to reduce the oscillation threshold first in order to improve the output of the laser element and to extend the life of the laser element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子の態様は主として3つの態様からなり、その第1の態
様は、n型窒化物半導体層とp型窒化物半導体層との間
に量子井戸構造のInを含む活性層を有する窒化物半導
体素子において、前記n型窒化物半導体層およびp型窒
化物半導体層には、Alを含む第1の窒化物半導体層
と、第1の窒化物半導体層と組成の異なる第2の窒化物
半導体層とが積層された超格子層が設けられており、前
記p型窒化物半導体層に設けられた超格子層と活性層と
の間には、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大
きくAlを含む窒化物半導体よりなる層を有し、前記p
型窒化物半導体層に設けられた超格子層全体の膜厚が前
記n型窒化物半導体層に設けられた超格子層全体の膜厚
よりも薄いことを特徴とする。また前記n側にある超格
子層全体の膜厚は100オングストローム以上、5μm
以下であって、前記p側にある超格子層全体の膜厚は5
0オングストローム以上、2μm以下である。前記超格
子層を形成する窒化物半導体層の単一膜厚が100オン
グストローム以下の窒化物半導体層である。前記n型窒
化物半導体層、及びp型窒化物半導体層に設けられた超
格子層は少なくとも一方が活性層に接して形成されてい
る。前記窒化物半導体素子は、窒化物半導体基板上にn
型窒化物半導体層、活性層、p型窒化物半導体層を順に
有する。前記超格子層には導電型を決定する不純物が含
まれ、その不純物が、前記第1の窒化物半導体層、また
は前記第2の窒化物半導体層の少なくとも一方に含まれ
る。前記超格子層に含まれる導電型を決定する不純物
が、活性層に接近するにつれて、少なくなるように調整
されている。前記第1の窒化物半導体層は活性層に接近
するにつれて、Alの組成が少なくなるようにされてお
り、さらに、その超格子層に含まれる導電型を決定する
不純物が、活性層に接近するにつれて、少なくなるよう
に調整されている。
The nitride semiconductor device according to the present invention mainly comprises three modes. The first mode is between the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer. In a nitride semiconductor device having an active layer containing In having a quantum well structure, the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer include a first nitride semiconductor layer containing Al and a first nitride layer. A superlattice layer in which a semiconductor layer and a second nitride semiconductor layer having a different composition are laminated, and between the superlattice layer and the active layer provided in the p-type nitride semiconductor layer. A layer made of a nitride semiconductor having a band gap energy larger than that of the well layer and containing Al,
The film thickness of the entire superlattice layer provided in the type nitride semiconductor layer is smaller than the film thickness of the entire superlattice layer provided in the n-type nitride semiconductor layer. The thickness of the entire n-side superlattice layer is 100 angstroms or more and 5 μm.
And the total thickness of the superlattice layer on the p-side is 5 or less.
It is 0 angstrom or more and 2 μm or less. The nitride semiconductor layer forming the superlattice layer has a single thickness of 100 angstroms or less. At least one of the n-type nitride semiconductor layer and the superlattice layer provided in the p-type nitride semiconductor layer is formed in contact with the active layer. The nitride semiconductor device is formed on the nitride semiconductor substrate by n
A nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer in this order. The superlattice layer contains impurities that determine the conductivity type, and the impurities are contained in at least one of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. The conductivity-determining impurities contained in the superlattice layer are adjusted to decrease as they approach the active layer. The Al composition of the first nitride semiconductor layer decreases as it approaches the active layer, and the impurities that determine the conductivity type contained in the superlattice layer approach the active layer. It has been adjusted so that it will decrease.

【0006】第2の態様は、同様の構造の窒化物半導体
素子において、n型およびp型窒化物半導体層の内の少
なくとも一方に、Alを含む第1の窒化物半導体層と、
第1の窒化物半導体層と組成の異なる第2の窒化物半導
体層とが積層された超格子層が設けられ、その超格子層
に含まれる導電型を決定する不純物が、活性層に接近す
るにつれて、少なくなるように調整されていることを特
徴とする。
According to a second aspect, in a nitride semiconductor device having the same structure, at least one of the n-type and p-type nitride semiconductor layers has a first nitride semiconductor layer containing Al,
A superlattice layer in which a first nitride semiconductor layer and a second nitride semiconductor layer having a different composition are laminated is provided, and an impurity included in the superlattice layer that determines the conductivity type approaches the active layer. It is characterized in that it is adjusted so as to decrease.

【0007】第3の態様は、最も好ましい状態であっ
て、第1の態様と第2の態様とを組み合わせたものであ
り、同様の構造の発光素子において、前記n型およびp
型窒化物半導体層の内の少なくとも一方に、Alを含む
第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層と組成
の異なる第2の窒化物半導体層とが積層された超格子層
が設けられ、前記第1の窒化物半導体層は活性層に接近
するにつれて、Alの組成が少なくなるようにされてお
り、さらに、その超格子層に含まれる導電型を決定する
不純物が、活性層に接近するにつれて、少なくなるよう
に調整されていることを特徴とする。
The third mode is the most preferable state, which is a combination of the first mode and the second mode. In a light emitting device having a similar structure, the n-type and p-type are used.
Superlattice layer in which a first nitride semiconductor layer containing Al and a second nitride semiconductor layer having a composition different from that of the first nitride semiconductor layer are laminated on at least one of the type nitride semiconductor layers And the Al content of the first nitride semiconductor layer is reduced as the first nitride semiconductor layer approaches the active layer, and the impurities that determine the conductivity type contained in the superlattice layer are activated. It is characterized in that it is adjusted so as to decrease as it approaches the layer.

【0008】本発明の全ての態様において、前記超格子
層はn型窒化物半導体層、およびp型窒化物半導体層両
方に設けられており、n側の第1の窒化物半導体層に
は、p側の第1の窒化物半導体層よりもAl混晶比の大
きい窒化物半導体層を有することを特徴とする。
In all aspects of the present invention, the superlattice layer is provided on both the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, and the first nitride semiconductor layer on the n-side comprises: A nitride semiconductor layer having a larger Al mixed crystal ratio than the p-side first nitride semiconductor layer is provided.

【0009】さらに、全ての前記超格子層はn型窒化物
半導体層、およびp型窒化物半導体層両方に設けられて
おり、n側にある超格子層全体の膜厚よりも、p側にあ
る超格子層全体の膜厚が薄いことを特徴とする。
Further, all of the superlattice layers are provided in both the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, and the superlattice layer is closer to the p-side than the entire film thickness on the n-side. The entire superlattice layer is thin.

【0010】全て前記超格子層には導電型を決定する不
純物が含まれており、その不純物が第1の窒化物半導体
層、または第2の窒化物半導体層の内のいずれか一方に
含まれることを特徴とする。導電型を決定する不純物と
は、例えばn型窒化物半導体であれば、Si、Se、
O、Sn、S等のIV族元素であり、p型窒化物半導体で
あれば、Mg、Zn、Cd、Be、Ca等のII族元素を
指す。(以下、n型窒化物半導体に含まれる不純物をド
ナー、p型窒化物半導体に含まれる不純物をアクセプタ
ーという。)
All of the superlattice layers contain impurities that determine the conductivity type, and the impurities are contained in either the first nitride semiconductor layer or the second nitride semiconductor layer. It is characterized by The impurities that determine the conductivity type are, for example, Si, Se, and
A group IV element such as O, Sn, and S, and a p-type nitride semiconductor means a group II element such as Mg, Zn, Cd, Be, and Ca. (Hereinafter, the impurities contained in the n-type nitride semiconductor are referred to as donors, and the impurities contained in the p-type nitride semiconductor are referred to as acceptors.)

【0011】前記超格子層の活性層に接近した側にある
膜厚0.3μm以下の層は、不純物がドープされていな
いアンドープ層であることを特徴とする。この超格子層
におけるアンドープの領域の膜厚は好ましくは0.2μ
m以下、さらに好ましくは0.1μm以下に調整する。
下限は特に限定しないが、第1の窒化物半導体層若しく
は第2の窒化物半導体層分の膜厚以上とすることが望ま
しい。このアンドープの超格子からなる領域は、n、p
窒化物半導体層の少なくとも一方にあればよいが、好ま
しくは活性層を挟んで両方に形成する。なお、本請求項
において、アンドープとは、意図的に不純物をドープし
ていない窒化物半導体を指し、例えば隣接する窒化物半
導体から不純物が拡散して入ってくるものも、本発明で
はアンドープと定義する。この場合、アンドープの窒化
物半導体層の不純物濃度は、不純物が含まれる窒化物半
導体層と接している側から徐々に少なくなっているよう
な、勾配がついている場合が多い。
The layer having a thickness of 0.3 μm or less on the side of the superlattice layer closer to the active layer is characterized by being an undoped layer not doped with impurities. The thickness of the undoped region in this superlattice layer is preferably 0.2 μm.
m or less, more preferably 0.1 μm or less.
The lower limit is not particularly limited, but it is desirable that the lower limit be equal to or larger than the film thickness of the first nitride semiconductor layer or the second nitride semiconductor layer. The region composed of this undoped superlattice is n, p
It may be provided on at least one of the nitride semiconductor layers, but is preferably formed on both sides with the active layer sandwiched therebetween. In the present claims, undoped refers to a nitride semiconductor that is not intentionally doped with impurities, and for example, impurities that are diffused in from adjacent nitride semiconductors are also defined as undoped in the present invention. To do. In this case, the impurity concentration of the undoped nitride semiconductor layer often has a gradient such that it gradually decreases from the side in contact with the nitride semiconductor layer containing impurities.

【0012】また前記超格子層が活性層に接して形成さ
れていることを特徴とする。このように超格子層の少な
くとも一方を活性層に接して形成すると、例えばレーザ
素子を作製した場合には、この超格子層が活性層の導波
路となる光ガイド層と、光閉じ込め層であるクラッド層
とを兼ねることができる。
Further, the superlattice layer is formed in contact with the active layer. When at least one of the superlattice layers is formed in contact with the active layer in this manner, for example, when a laser device is manufactured, the superlattice layer serves as an optical guide layer serving as a waveguide of the active layer and an optical confinement layer. It can also serve as a clad layer.

【0013】さらにまた、前記第1の窒化物半導体層が
AlXGa1-XN(0<X<1)よりなり、前記第2の窒
化物半導体層がGaNよりなることを特徴とする。Al
GaNとGaNとの組み合わせにすると、Al組成比を
次第に変えていく際に、一方のみのガス流量のみを調整
するよいので、生産技術上非常に都合がよい。またAl
GaNに比べて結晶性の良いGaN層がバッファ層とな
るので、その上に成長するAlGaN層の結晶性も良く
なる傾向にあり、全体として結晶性の良い超格子層を形
成できる。
Furthermore, the first nitride semiconductor layer is made of Al x Ga 1 -x N (0 <X <1), and the second nitride semiconductor layer is made of GaN. Al
A combination of GaN and GaN is very convenient in terms of production technology because only one gas flow rate needs to be adjusted when gradually changing the Al composition ratio. Also Al
Since the GaN layer having better crystallinity than GaN serves as the buffer layer, the AlGaN layer grown thereon tends to have better crystallinity as well, and the superlattice layer having good crystallinity as a whole can be formed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明の窒化物半導体素子
の具体的な構造を示す模式断面図であり、具体的にはレ
ーザ素子の構造を示しており、8が活性層、7が超格子
層よりなるn側クラッド層、10が超格子層よりなるp
側クラッド層である。レーザ素子の場合、これら超格子
層7、10はn、p両側の窒化物半導体層に存在させる
ことが望ましいが、例えばLED、受光素子のような簡
単な構造の窒化物半導体素子では、必ずしも両側にある
必要はなく、いずれか一方の導電型の窒化物半導体層の
中に存在させればよい。
1 is a schematic cross-sectional view showing a specific structure of a nitride semiconductor device of the present invention, specifically showing a structure of a laser device, in which 8 is an active layer and 7 is an active layer. N-side clad layer made of superlattice layer, 10 made of superlattice layer p
It is a side cladding layer. In the case of a laser device, it is desirable that these superlattice layers 7 and 10 be present in the nitride semiconductor layers on both sides of n and p, but in the case of a nitride semiconductor device having a simple structure such as an LED or a light receiving device, both sides are not always required. It does not need to be present, and may be present in either one of the conductivity type nitride semiconductor layers.

【0015】超格子を構成する第1の窒化物半導体層
は、Alを含む窒化物半導体、好ましくは三元混晶のA
XGa1-XN(0<X<1)とすると結晶性の良いもの
が得られやすい。また第2の窒化物半導体層は、第1の
窒化物半導体と組成が異なればどのようなものでもよい
が、好ましくは第1の窒化物半導体よりもバンドギャッ
プエネルギーが小さい窒化物半導体として、InYGa
1-YN(0≦Y≦1)を選択する。その中でもGaNとす
ると最も結晶性が良くなる。即ち、超格子層はAlGa
NとGaNとで構成すると、結晶性の良いGaNがバッ
ファ層のような作用をして、AlGaNを結晶性良く成
長できる。また単一膜厚が100オングストローム以
下、さらに好ましくは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の窒化物半導体層
を成長、積層させることにより、窒化物半導体が弾性臨
界膜厚以下となるために、AlGaNのような結晶中に
クラックの入りやすい結晶でも、クラックが入ることな
く膜質良く成長できる。
The first nitride semiconductor layer forming the superlattice is a nitride semiconductor containing Al, preferably A of a ternary mixed crystal.
If l X Ga 1 -X N (0 <X <1), it is easy to obtain a crystal with good crystallinity. The second nitride semiconductor layer may have any composition as long as it has a composition different from that of the first nitride semiconductor, but it is preferable that the second nitride semiconductor layer has a bandgap energy smaller than that of the first nitride semiconductor. Y Ga
Select 1-YN (0≤Y≤1). Among them, GaN has the best crystallinity. That is, the superlattice layer is AlGa
When composed of N and GaN, GaN with good crystallinity acts like a buffer layer, and AlGaN can be grown with good crystallinity. Further, by growing and stacking a nitride semiconductor layer having a single film thickness of 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less, and most preferably 50 angstroms or less, the nitride semiconductor has an elastic critical film thickness or less, Even in a crystal such as AlGaN, which is likely to have cracks, it is possible to grow with good film quality without cracks.

【0016】本発明の第1の態様では、超格子層よりな
るn側クラッド層7、p側クラッド層の第1の窒化物半
導体層のAl組成を活性層に接近するに従って小さくな
るように調整している。このようにn、p両クラッド層
を超格子としてGRIN(gradient index waveguide)
構造とすると、活性層の発光はAl組成の少ない領域で
導波されて、縦モードが単一モードになりやすくなって
閾値が低下する。図2に、図1のn型クラッド層7から
p側クラッド層10までのエネルギーバンド図を示す。
図2のようにn側クラッド層7、およびp側クラッド層
10から活性層7に至るまでに、第1の窒化物半導体の
Al組成を小さくすることにより、連続的にバンドギャ
ップエネルギーを小さくして、GRIN構造を作製する
ことにより、閾値が低下する傾向にある。なお活性層は
多重量子井戸構造である場合を示している。
In the first aspect of the present invention, the Al composition of the first nitride semiconductor layer of the n-side clad layer 7 and the p-side clad layer made of a superlattice layer is adjusted so as to become smaller as approaching the active layer. is doing. In this way, GRIN (gradient index waveguide) using both the n and p cladding layers as a superlattice
With the structure, the light emission of the active layer is guided in a region having a small Al composition, and the longitudinal mode is likely to be a single mode, which lowers the threshold value. FIG. 2 shows an energy band diagram from the n-type cladding layer 7 to the p-side cladding layer 10 in FIG.
As shown in FIG. 2, by decreasing the Al composition of the first nitride semiconductor from the n-side cladding layer 7 and the p-side cladding layer 10 to the active layer 7, the band gap energy is continuously reduced. Thus, the threshold tends to be lowered by producing the GRIN structure. The active layer has a multi-quantum well structure.

【0017】一般にダブルへテロ構造のクラッド層は、
活性層よりもバンドギャップエネルギーを大きくする必
要があるので、窒化物半導体素子のクラッド層には、例
えばAlGaNのような、Alを含有する窒化物半導体
が用いられる。AlGaNの場合、活性層との屈折率
差、およびバンドギャップエネルギー差を設けるため
に、Al混晶比を多くすればよいのは理論的に解ってい
るのであるが、AlXGa1 -XNはX値が大きくなるに従
って、結晶中にクラックが入りやすくなる傾向にある。
そのため、クラッド層にAl混晶比の大きいAlGaN
を成長させることは難しい。例えば、たとえ超格子とい
えども、Al混晶比Xが例えば0.5以上のAlXGa
1-XNを、光閉じ込めのためのクラッド層として必要と
する膜厚まで成長させることは難しい傾向にある。とこ
ろが、本発明のように、GRIN構造とすると、Al混
晶比の大きい層は最外層、つまり活性層から最も離れた
層だけで良く、活性層に接近するに従って、Al混晶比
が小さくなっているため、最外層にAl混晶比の大きい
層を形成しやすくなる。そのため、クラッド層と活性層
との屈折率差を大きくできるので、光閉じ込め効果が大
きくなって、閾値が低下する。また屈折率が中心(活性
層)から外側に向かって徐々に小さくなっているGRI
N構造では、光が中心に集まりやすくなるため閾値が低
下する。
Generally, the clad layer having a double hetero structure is
Since it is necessary to make the bandgap energy larger than that of the active layer, an Al-containing nitride semiconductor such as AlGaN is used for the cladding layer of the nitride semiconductor device. In the case of AlGaN, it is theoretically known that the Al mixed crystal ratio should be increased in order to provide a difference in refractive index and a difference in bandgap energy with respect to the active layer, but Al X Ga 1 -X N As the X value increases, cracks tend to form easily in the crystal.
Therefore, AlGaN with a large Al mixed crystal ratio is used for the cladding layer.
Is difficult to grow. For example, if even the superlattice, Al mixed crystal ratio X is, for example, 0.5 or more Al X Ga
It tends to be difficult to grow 1- XN to a film thickness required as a cladding layer for optical confinement. However, with the GRIN structure as in the present invention, the layer having a large Al mixed crystal ratio is only the outermost layer, that is, the layer farthest from the active layer, and the Al mixed crystal ratio becomes smaller as the layer approaches the active layer. Therefore, it becomes easy to form a layer having a large Al mixed crystal ratio in the outermost layer. Therefore, the refractive index difference between the clad layer and the active layer can be increased, so that the light confinement effect is increased and the threshold value is lowered. Also, the GRI in which the refractive index gradually decreases from the center (active layer) to the outside
In the N structure, light is likely to be concentrated in the center, and the threshold value is lowered.

【0018】また本発明の第2の態様では、超格子層よ
りなるn側クラッド層7、p側クラッド層に含まれるド
ナー、アクセプターの濃度が活性層に接近するに従っ
て、少なくなるように調整されている。n側クラッド層
のドナーとしては、Si、Ge、Sn、S、Oが用いら
れ、一般的にはSi、Snが用いられる。p型クラッド
層のアクセプターとしてはMg、Zn、Be、Caが用
いられ、一般的にはMgが用いられる。このようにn、
pクラッド層を超格子として、その超格子に含まれるド
ナー、アクセプター濃度を次第に小さくすると、クラッ
ド層による活性層近傍の光吸収が少なくなるので、光損
失が低下して閾値が低下する。さらに不純物濃度の少な
い窒化物半導体、不純物濃度の大きい窒化物半導体に比
較して結晶性がよい。そのため不純物濃度の少ない結晶
性の良いn、p両クラッド層で活性層を挟んだ構造とす
ると、結晶欠陥の少ない活性層が成長できるために、素
子の寿命も長くなり、信頼性が向上すると共に、素子の
耐圧も高くなる。
In the second aspect of the present invention, the concentrations of donors and acceptors contained in the n-side cladding layer 7 and the p-side cladding layer made of a superlattice layer are adjusted to decrease as they approach the active layer. ing. Si, Ge, Sn, S, and O are used as the donor of the n-side cladding layer, and Si and Sn are generally used. Mg, Zn, Be, and Ca are used as the acceptor of the p-type clad layer, and Mg is generally used. Thus n,
When the p-cladding layer is used as a superlattice and the donor and acceptor concentrations contained in the superlattice are gradually reduced, light absorption in the vicinity of the active layer by the cladding layer is reduced, so that the optical loss is lowered and the threshold is lowered. Further, the crystallinity is better than that of a nitride semiconductor having a low impurity concentration and a nitride semiconductor having a high impurity concentration. Therefore, when the active layer is sandwiched between both the n and p cladding layers having a low impurity concentration and good crystallinity, the active layer having a small number of crystal defects can be grown, so that the life of the device is extended and the reliability is improved. The withstand voltage of the device also increases.

【0019】不純物はAlを含む第1の窒化物半導体
層、第2の窒化物半導体層に両方ドープしても良いが、
好ましくはいずれか一方にドープすることが望ましい。
これは変調ドープと呼ばれるもので、超格子層のいずれ
か一方の層に不純物をドープすることにより、超格子層
全体の結晶性が良くなり、これも信頼性の高い素子を実
現するのに効果的である。つまり、不純物をドープしな
い結晶性の良い層の上に不純物をドープした層を成長さ
せると、不純物をドープした層の結晶性が向上するた
め、超格子層全体としての結晶性が良くなることによ
る。
Impurities may be doped into both the first nitride semiconductor layer containing Al and the second nitride semiconductor layer.
It is preferable to dope either one.
This is called modulation doping. Doping impurities into either one of the superlattice layers improves the crystallinity of the entire superlattice layer, which is also effective in realizing a highly reliable device. Target. That is, when an impurity-doped layer is grown on a layer with good crystallinity that is not doped with impurities, the crystallinity of the impurity-doped layer is improved, and the crystallinity of the entire superlattice layer is improved. .

【0020】不純物濃度としてはドナーの場合、n側ク
ラッド層の最外層で1×1017〜5×1020/cm3、好
ましくは5×1017〜1×1020/cm3の範囲に調整す
る。また活性層近傍、例えば超格子層の低不純部濃度領
域0.3μm以下では、1×1019/cm3以下、さらに
好ましくは5×1018/cm3以下に調整する。なおドナ
ーとしてSiを用いた場合、GaNマトリックスで現在
のSIMSによる検出限界はおよそ5×1016/cm3
度である。一方、アクセプターの場合、p側クラッド層
の第2の態様の場合、最外層で1×1017〜5×1021
/cm3、好ましくは5×1017〜1×1021/cm3の範囲
に調整する。また活性層近傍、例えば超格子層の低不純
部濃度領域0.3μm以下では、1×1019/cm3
下、さらに好ましくは5×1018/cm3以下に調整す
る。第2の態様の場合、最外層の不純物濃度よりもむし
ろ、低不純物濃度層の方が重要であり、活性層に接近し
た側の不純物濃度が1×1019/cm3よりも多いと、光
吸収が多くなり、閾値が低下しにくくなる傾向にある。
また、不純物濃度を多くしたことによる結晶性の低下に
より、寿命が短くなる傾向にある。最も好ましくは不純
物を意図的にドープしない状態、即ちアンドープとす
る。なおアクセプターしてMgを用いた場合、GaNマ
トリックスで現在のSIMSによる検出限界はおよそ5
×1016/cm3程度である。
In the case of a donor, the impurity concentration is adjusted to 1 × 10 17 to 5 × 10 20 / cm 3 , preferably 5 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 in the outermost layer of the n-side cladding layer. To do. In the vicinity of the active layer, for example, in the low impurity portion concentration region of the superlattice layer of 0.3 μm or less, the concentration is adjusted to 1 × 10 19 / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 18 / cm 3 or less. When Si is used as the donor, the current detection limit of SIMS in the GaN matrix is about 5 × 10 16 / cm 3 . On the other hand, in the case of the acceptor, in the case of the second mode of the p-side cladding layer, the outermost layer is 1 × 10 17 to 5 × 10 21.
/ Cm 3 , preferably in the range of 5 × 10 17 to 1 × 10 21 / cm 3 . In the vicinity of the active layer, for example, in the low impurity portion concentration region of the superlattice layer of 0.3 μm or less, the concentration is adjusted to 1 × 10 19 / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 18 / cm 3 or less. In the case of the second aspect, the low impurity concentration layer is more important than the impurity concentration of the outermost layer, and if the impurity concentration on the side closer to the active layer is higher than 1 × 10 19 / cm 3 , There is a tendency that absorption increases and the threshold value does not easily decrease.
Further, the crystallinity is lowered by increasing the impurity concentration, so that the life tends to be shortened. Most preferably, impurities are not intentionally doped, that is, undoped. When Mg is used as the acceptor, the current detection limit of SIMS in the GaN matrix is about 5
It is about 10 16 / cm 3 .

【0021】第3の態様は、本発明の最も好ましい態様
を示し、第1の態様と、第2の態様とを結合させたもの
であり、超格子層の作用は同じであるので省略する。
The third mode shows the most preferred mode of the present invention, which is a combination of the first mode and the second mode, and the action of the superlattice layer is the same, and therefore will be omitted.

【0022】本発明の素子の大きな特徴として、全ての
態様において、前記超格子層をn型窒化物半導体層、お
よびp型窒化物半導体層両方に設けた場合、n側の第1
の窒化物半導体層には、p側の第1の窒化物半導体層よ
りもAl混晶比の大きい窒化物半導体層を有しているこ
とが望ましい。好ましくは活性層から最も離れた側にあ
るAlを含む第1の窒化物半導体層のAl混晶比を、p
側よりもn側の方を大きくする。これは光閉じ込めに関
係する。窒化物半導体の場合、n側には窒化物半導体基
板、n側コンタクト層等の、クラッド層よりも屈折率が
大きい透明な材料がクラッド層の外側に存在する。これ
らの材料はクラッド層から光が漏れるとその内部で光が
導波して、レーザ素子ではレーザ光のFFPの形状を乱
す。また横モードがマルチとなって閾値を上昇させる原
因ともなる。そのため、n側の方に光が漏れないように
するために、Al混晶比の大きい第1の窒化物半導体層
を含む超格子をn側の方に存在させるのである。一方、
p側の方はFFPの形状を乱すようなものがp側クラッ
ド層の外側にはほとんどないか、あったとしても膜厚が
非常に薄いので導波しにくい。そのためp側にはAl混
晶比の大きい第1の窒化物半導体層を、n側のように設
けなくてもよい。またAl混晶比の大きい窒化物半導体
層は少ないものに比較して抵抗率が高いため、p層側に
存在させると、Vfが上昇しやすい傾向にある。
As a major feature of the device of the present invention, in all the embodiments, when the superlattice layer is provided on both the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, the first n-side layer is formed.
It is preferable that the nitride semiconductor layer of 1 has a nitride semiconductor layer having a larger Al mixed crystal ratio than the p-side first nitride semiconductor layer. Preferably, the Al mixed crystal ratio of the first nitride semiconductor layer containing Al on the side farthest from the active layer is set to p
The n side is made larger than the side. This is related to light confinement. In the case of a nitride semiconductor, a transparent material, such as a nitride semiconductor substrate and an n-side contact layer, having a refractive index larger than that of the cladding layer is present outside the cladding layer on the n-side. When light leaks from the clad layer, these materials guide the light inside the clad layer and disturb the shape of the FFP of the laser light in the laser element. In addition, the lateral mode becomes multi, which causes a rise in the threshold value. Therefore, in order to prevent light from leaking to the n-side, a superlattice including the first nitride semiconductor layer having a large Al mixed crystal ratio is made to exist on the n-side. on the other hand,
On the p-side, there is almost nothing that disturbs the shape of the FFP on the outside of the p-side cladding layer, or even if there is, the film thickness is very thin, and thus it is difficult to guide the wave. Therefore, it is not necessary to provide the first nitride semiconductor layer having a large Al mixed crystal ratio on the p side unlike the n side. Further, since the nitride semiconductor layer having a large Al mixed crystal ratio has a higher resistivity than the one having a small Al mixed crystal ratio, when it is present on the p layer side, Vf tends to increase.

【0023】さらに、本発明の次なる特徴として、全て
の態様において、前記超格子層をn型窒化物半導体層、
およびp型窒化物半導体層両方に設けた場合、n側にあ
る超格子層全体の膜厚よりも、p側にある超格子層全体
の膜厚を薄くすることが望ましい。これは、n、pの窒
化物半導体の抵抗率による。窒化物半導体を超格子とし
た場合、n型よりもp型の方が抵抗率が高い傾向にあ
る。しかもAlを含む窒化物半導体はAlを含まないも
のよりも抵抗率が大きい。p層側を厚くするとVfが高
くなって、素子の発熱量が大きくなる傾向にある。その
ため、本発明のようにn層側よりも、p層側を薄くする
ことにより、Vfの上昇を抑えた信頼性の高い素子を作
製することができる。具体的な膜厚として、n側を10
0オングストローム以上、5μm以下、p層側は50オ
ングストローム以上、2μm以下にすることが望まし
い。
Further, as a next feature of the present invention, in all aspects, the superlattice layer is an n-type nitride semiconductor layer,
When provided on both the p-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer, it is desirable that the thickness of the entire superlattice layer on the p-side is smaller than the thickness of the entire superlattice layer on the n-side. This is due to the resistivity of the n and p nitride semiconductors. When a nitride semiconductor is used as a superlattice, the p-type tends to have a higher resistivity than the n-type. Moreover, the nitride semiconductor containing Al has a higher resistivity than the one not containing Al. If the p-layer side is made thicker, Vf becomes higher, and the amount of heat generated by the element tends to increase. Therefore, by making the p-layer side thinner than the n-layer side as in the present invention, it is possible to manufacture a highly reliable element in which the increase in Vf is suppressed. As a specific film thickness, the n side is 10
It is desirable that the thickness is 0 angstrom or more and 5 μm or less, and the p layer side is 50 angstrom or more and 2 μm or less.

【0024】本発明の素子においてn側、p側にある超
格子層には、少なくとも導電型を決定する不純物が含ま
れているが、前記のように不純物を変調ドープすると超
格子層の結晶性が良くなり閾値が低下する。このような
変調ドープの手法は、本発明の第2、第3の態様だけで
はなく、第1の態様に適用することもできる。ただし第
1の態様において、不純物の濃度を必ずしも活性層に接
近するに従って、小さくなるようにする必要はない。
In the device of the present invention, the n-side and p-side superlattice layers contain at least impurities that determine the conductivity type. However, if the impurities are modulated and doped as described above, the crystallinity of the superlattice layer is increased. Is improved and the threshold is lowered. Such a modulation doping method can be applied not only to the second and third aspects of the present invention but also to the first aspect. However, in the first aspect, it is not always necessary to reduce the concentration of impurities as the concentration approaches the active layer.

【0025】本発明の全ての態様において、超格子層の
活性層に接近した側にある膜厚0.3μm以下の領域
は、不純物がドープされていないアンドープ層であるこ
とが望ましいことは先に述べたが、さらに好ましくは
0.2μm以下、最も好ましくは0.1μm以下とす
る。0.3μmよりもアンドープの領域が多いと、アン
ドープ領域の抵抗率が大きくなるので、閾値が上昇して
素子が発熱しやすい傾向にある。特にその傾向はp層側
に強く、p層側のアンドープ領域はn層側よりも薄くす
ることが望ましい。但し、Mgのようなアクセプターは
ドナーよりも拡散しやすい傾向にあり、p層側のアンド
ープ層は、外側のMgをドープした層からMgが拡散さ
れて完全なアンドープとなっておらず、p−の状態とな
っていることが多い。
In all the aspects of the present invention, it is preferable that the region having a film thickness of 0.3 μm or less on the side close to the active layer of the superlattice layer is an undoped layer not doped with impurities. As mentioned above, the thickness is more preferably 0.2 μm or less, and most preferably 0.1 μm or less. If the undoped region is more than 0.3 μm, the resistivity of the undoped region increases, so that the threshold value increases and the element tends to generate heat. This tendency is particularly strong on the p-layer side, and it is desirable to make the undoped region on the p-layer side thinner than on the n-layer side. However, an acceptor such as Mg tends to diffuse more easily than a donor, and the undoped layer on the p-layer side is not completely undoped due to the diffusion of Mg from the outer Mg-doped layer. It is often in the state of.

【0026】次に、超格子層よりなるn側クラッド層
7、p側クラッド層10は活性層8に接して形成する
と、クラッド層の活性層に接近した領域が、光ガイド層
となって導波路領域を形成し、閾値が低下することは前
にも述べたが、クラッド層と活性層との間に、他の窒化
物半導体よりなる層を形成することもできる。例えばn
側、p側クラッド層の活性層の最も接近した側にある窒
化物半導体層と同一組成で、活性層の光ガイド層となる
層を形成することもできる。また光ガイド層を本発明の
第1の態様、第2の態様および第3の態様とすることも
できる。
Next, when the n-side cladding layer 7 and the p-side cladding layer 10 made of a superlattice layer are formed in contact with the active layer 8, the region of the cladding layer close to the active layer serves as an optical guide layer. As described above, the waveguide region is formed and the threshold value is lowered, but a layer made of another nitride semiconductor can be formed between the clad layer and the active layer. For example, n
It is also possible to form a layer serving as an optical guide layer of the active layer, having the same composition as the nitride semiconductor layer on the side closest to the active layer of the p-side cladding layer. Further, the light guide layer may be the first aspect, the second aspect or the third aspect of the present invention.

【0027】さらに、活性層は少なくとも一つの井戸層
を有する量子井戸構造よりなる場合、図2のバンド図に
示すように、p側の超格子層とその活性層との間に、井
戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きくAlを含
む窒化物半導体よりなるキャップ層を0.1μm以下の
膜厚で形成すると、レーザ素子、LED素子のような発
光素子ではさらに高出力となる。好ましい膜厚としては
800オングストローム以下、さらに好ましくは500
オングストローム以下にする。0.1μmよりも厚いと
キャリアがこのエネルギーバリアのあるキャップ層をト
ンネル効果により通過できなくなり、出力の向上が少な
い。なおこのキャップ層は活性層に接してn側にも設け
ることができる。
Further, when the active layer has a quantum well structure having at least one well layer, as shown in the band diagram of FIG. 2, the well layer is provided between the p-side superlattice layer and its active layer. When a cap layer made of a nitride semiconductor having a large bandgap energy and containing Al is formed with a film thickness of 0.1 μm or less, a light emitting element such as a laser element or an LED element has a higher output. The preferable film thickness is 800 angstroms or less, and more preferably 500 angstroms.
Be less than Angstrom. If the thickness is thicker than 0.1 μm, carriers cannot pass through the cap layer having the energy barrier due to the tunnel effect, and the improvement in output is small. The cap layer can be provided on the n side in contact with the active layer.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

[実施例1](第3の態様) 図1は本発明の一実施例に係るレーザ素子の形状を示す
模式的な断面図でありリッジストライプに垂直な方向で
切断した際の図を示すものである。以下、この図を元に
本発明の素子を説明する。
[Embodiment 1] (Third Aspect) FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the shape of a laser device according to an embodiment of the present invention, showing a view when cut in a direction perpendicular to a ridge stripe. Is. The device of the present invention will be described below with reference to this drawing.

【0029】(下地層)サファイアよりなる異種基板1
の上に、MOVPE法を用いて500℃前後の低温でG
aNよりなるバッファ層(図示せず)を200オングス
トロームの膜厚で成長させ、そのバッファ層の上に90
0℃以上で、アンドープGaNよりなる下地層2を4μ
mの膜厚で成長させる。この下地層は保護膜を部分的に
表面に形成して、次に窒化物半導体基板の選択成長を行
うための下地層として作用する。そのため次の層を結晶
性良く成長させるためアンドープとすることが最も好ま
しい。下地層の膜厚はバッファ層よりも厚い膜厚で成長
させて、10μm以下の膜厚に調整することが望まし
い。基板はサファイアの他、SiC、ZnO、スピネ
ル、GaAs等、窒化物半導体を成長させるために知ら
れている、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板を用
いることができる。なおこの下地層は結晶欠陥が例えば
109個/cm2以上と多く、窒化物半導体基板とはならな
い。
(Underlayer) Heterogeneous substrate 1 made of sapphire
On top of the G at a low temperature of around 500 ° C using the MOVPE method.
A buffer layer (not shown) made of aN is grown to a film thickness of 200 angstrom, and 90% is grown on the buffer layer.
The base layer 2 made of undoped GaN is 4 μm at 0 ° C. or higher.
Grow with a film thickness of m. This underlayer acts as an underlayer for partially forming a protective film on the surface and then performing selective growth of the nitride semiconductor substrate. Therefore, the undoped layer is most preferable in order to grow the next layer with good crystallinity. It is desirable that the thickness of the underlayer be made thicker than that of the buffer layer and adjusted to be 10 μm or less. In addition to sapphire, a substrate made of a material different from a nitride semiconductor, such as SiC, ZnO, spinel, or GaAs, which is known for growing a nitride semiconductor, can be used. Note that this underlayer has many crystal defects, for example, 10 9 defects / cm 2 or more, and cannot be a nitride semiconductor substrate.

【0030】(保護膜3)下地層成長後、下地層2の表
面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、CVD装
置によりストライプ幅10μm、ストライプ間隔(窓
部)2μmのSiO 2よりなる保護膜3を1μmの膜厚
で形成する。保護膜の形状としてはストライプ状、ドッ
ト状、碁盤目状等どのような形状でも良いが、窓部より
も保護膜の面積を大きくする方が、次に成長させる結晶
欠陥の少ない窒化物半導体基板が得られる。保護膜の材
料としては、例えば酸化ケイ素(SiOX)、窒化ケイ
素(SiXY)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコ
ニウム(ZrOX)等の酸化物、窒化物、またこれらの
多層膜の他、1200℃以上の融点を有する金属等を用
いることができる。
(Protective film 3) After the underlayer is grown, the surface of the underlayer 2 is covered.
On the surface, form a stripe-shaped photomask, and
Depending on the location, the stripe width is 10 μm, the stripe spacing (window
Part) 2 μm SiO 2The protective film 3 made of
To form. The shape of the protective film is striped or
It can be in any shape such as a square shape or a grid shape, but from the window
Even if the area of the protective film is increased, the crystal to be grown next
A nitride semiconductor substrate with few defects can be obtained. Material of protective film
As the material, for example, silicon oxide (SiO 2X), Kei nitride
Elementary (SiXNY), Titanium oxide (TiOX), Zirco oxide
Ni (ZrOX) Oxides, nitrides, etc.
In addition to multi-layer film, use metal with melting point of 1200 ℃ or more
Can be

【0031】(窒化物半導体基板4)保護膜3形成後、
MOVPE法を用い、アンドープGaNよりなる窒化物
半導体基板4を10μmの膜厚で成長させる。成長後の
窒化物半導体基板4は、表面に現れる結晶欠陥が下地層
2よりも少なく、例えば107個/cm2以下しかなく、結
晶性の良い窒化物半導体を成長させるのに十分な窒化物
半導体基板として使用できる。
(Nitride semiconductor substrate 4) After forming the protective film 3,
Using the MOVPE method, the nitride semiconductor substrate 4 made of undoped GaN is grown to have a film thickness of 10 μm. The grown nitride semiconductor substrate 4 has fewer crystal defects appearing on the surface than the underlayer 2, for example, 10 7 / cm 2 or less, and a nitride semiconductor sufficient for growing a crystal semiconductor with good crystallinity. It can be used as a semiconductor substrate.

【0032】(n側コンタクト層5)次に、窒化物半導
体基板4の上に、Siを1×1019/cm3ドープしたG
aNよりなるn側コンタクト層5を4μmの膜厚で成長
させる。
(N-side contact layer 5) Next, on the nitride semiconductor substrate 4, G doped with Si at 1 × 10 19 / cm 3 was formed.
The n-side contact layer 5 made of aN is grown to a film thickness of 4 μm.

【0033】(クラック防止層6)次に、Siを5×1
18/cm3ドープしたIn0.06Ga0.94Nよりなるクラ
ック防止層6を0.15μmの膜厚で成長させる。な
お、このクラック防止層は省略可能である。
(Crack prevention layer 6) Next, Si was added at 5 × 1.
A crack prevention layer 6 made of In 0.06 Ga 0.94 N doped with 0 18 / cm 3 is grown to a film thickness of 0.15 μm. The crack prevention layer can be omitted.

【0034】(n側クラッド層7=超格子層)次に1回
目にSiを5×1018/cm3ドープしたGaN層を25
オングストローム成長させ、続いてアンドープAl0.30
Ga0.70N層を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして2回目に、Si含有ガスの量を若干少なくし
てGaN層を25オングストローム成長させ、続いてA
l含有ガスの量を若干少なくして、アンドープで、およ
そAl0.29Ga0.71N層を25オングストロームの膜厚
で成長させる。なお、Al0.29Ga0.71Nの混晶比は正
確な値ではない。3回目以降は、GaN層の先に成長さ
せたGaNよりもSiガス量をさらに少なくして、Si
ドープGaN層を成長させて、続いて先に成長させたA
lGaNよりもAl含有量がさらに少ないアンドープA
lGaN層を成長させる。このようにして、Siの含有
量が活性層に接近するに従って、徐々に少なくなって行
くSiドープGaN層と、アンドープAlXGa1-XN層
とを合わせて1.2μm(240ペア)成長させた後、
Si含有ガスを止め、アンドープGaN層を25オング
ストローム、先に成長させたAlGaNよりもさらにA
l含有量が少ないアンドープAlGaNを25オングス
トローム成長させる。そしてAlGaNの組成のみを変
化させながら、0.1μm(20ペア)の膜厚で最後が
アンドープGaNと、アンドープGaNとになるように
成長させることにより、Al含有量が次第に少なくなっ
て行くAlGaNと、Si含有量が次第に少なくなって
行くGaNとからなる超格子構造のn側クラッド層7を
1.3μmの膜厚で成長させる。
(N-side clad layer 7 = superlattice layer) Next, 25 GaN layers doped with Si at 5 × 10 18 / cm 3 were used for the first time.
Angstrom growth followed by undoped Al 0.30
A Ga 0.70 N layer is grown to a thickness of 25 Å. Then, in the second time, the amount of Si-containing gas is slightly reduced, and the GaN layer is grown to 25 angstroms.
The amount of 1-containing gas is slightly reduced, and an undoped layer of about Al 0.29 Ga 0.71 N is grown to a film thickness of 25 Å. The mixed crystal ratio of Al 0.29 Ga 0.71 N is not an accurate value. From the third time onward, the Si gas amount was made smaller than that of GaN grown before the GaN layer,
A doped GaN layer was grown, followed by the previously grown A
Undoped A with Al content much lower than that of lGaN
The lGaN layer is grown. In this way, the Si-doped GaN layer and the undoped Al x Ga 1 -x N layer, which have a gradually decreasing Si content as the Si content approaches the active layer, grow 1.2 μm (240 pairs) in total. After letting
The Si-containing gas was stopped, and the undoped GaN layer was 25 angstroms, more than the previously grown AlGaN.
Undoped AlGaN having a small l content is grown to 25 angstroms. Then, while changing only the composition of AlGaN, by growing so as to have undoped GaN and undoped GaN at the end with a film thickness of 0.1 μm (20 pairs), AlGaN with gradually decreasing Al content is obtained. , An n-side clad layer 7 having a superlattice structure made of GaN whose Si content is gradually reduced is grown to a film thickness of 1.3 μm.

【0035】(活性層8)次にアンドープIn0.01Ga
0.95Nよりなる障壁層を100オングストロームの膜厚
で成長させ、続いてアンドープIn0.2Ga0.8Nよりな
る井戸層を30オングストロームの膜厚で成長させる。
障壁+井戸+障壁+井戸+障壁の順で、総膜厚360オ
ングストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層
8を成長させる。活性層は本実施例のようにアンドープ
でもよいし、またドナー及び/又はアクセプターをドー
プしても良い。ドナー、アクセプターは井戸層、障壁層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。
(Active layer 8) Next, undoped In 0.01 Ga
A barrier layer of 0.95 N is grown to a thickness of 100 Å, and a well layer of undoped In 0.2 Ga 0.8 N is grown to a thickness of 30 Å.
An active layer 8 having a multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 360 Å is grown in the order of barrier + well + barrier + well + barrier. The active layer may be undoped as in this embodiment, or may be doped with a donor and / or an acceptor. Both the well layer and the barrier layer may be doped with the donor or the acceptor, or either one of them may be doped.

【0036】(p側キャップ層9)次に、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなるp
側キャップ層9を300オングストロームの膜厚で成長
させる。このp型キャップ層は0.1μm以下の膜厚で
形成することにより素子の出力が向上する傾向にある。
膜厚の下限は特に限定しないが、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。このキャップ層
も省略可能である。
(P-side cap layer 9) Next, 1 × 1 of Mg was added.
P made of p-type Al 0.3 Ga 0.7 N doped with 0 20 / cm 3
The side cap layer 9 is grown to a film thickness of 300 Å. When the p-type cap layer is formed with a film thickness of 0.1 μm or less, the output of the device tends to be improved.
The lower limit of the film thickness is not particularly limited, but it is desirable to form the film with a film thickness of 10 angstroms or more. This cap layer can also be omitted.

【0037】(p側クラッド層10)次に1回目にアン
ドープGaN層を25オングストローム成長させ、続い
てAl含有ガスをわずかに流してAlを極微量含有した
AlGaN層を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして2回目に、同じくアンドープGaNを25オ
ングストローム成長させ、続いてAl含有ガスの量を若
干多くしてAlGaNを25オングストローム成長させ
る。3回目以降は、先に成長させたAlGaNよりもA
l含有量が若干多いアンドープAlGaN層を成長させ
る。このようにして、アンドープGaN層25オングス
トロームと、Al含有量が若干ではあるが次第に多くな
って行くアンドープAlGaN層25オングストローム
とを交互に積層し、500オングストローム(10ペ
ア)成長させる。10ペア成長後、続いて、Mg含有ガ
スをわずかに流して、Mgを極微量ドープしたMgドー
プGaN層を25オングストローム成長させ、続いて先
に成長させたアンドープAlGaN層よりもAl含有量
が多いAlGaN層を25オングストロームの膜厚で成
長させる。次に、活性層から離れるに従って、Mgの量
が徐々に多くなって行くMgドープGaN層25オング
ストロームと、同じく活性層から離れるに従ってAlの
量が次第に多くなって行くアンドープAlXGa1-XN層
25オングストロームとを交互に積層して、最後にMg
を8×1019/cm3ドープしたGaN層を成長させ、そ
の次にアンドープAl0.2Ga0.8N層を成長させ、合計
で0.75μm(150ペア)成長させる。このように
して、活性層から離れるに従って、Mg含有量が次第に
多くなって行くGaN層と、Al含有量が次第に多くな
って行くAlGaN層とからなる超格子構造のp側クラ
ッド層10を0.8μmの膜厚で成長させる。
(P-side clad layer 10) Next, the first undoped GaN layer is grown to 25 angstroms, and then an AlGaN layer containing a trace amount of Al is grown to a film thickness of 25 angstrom by slightly flowing an Al-containing gas. Let Then, for the second time, similarly, undoped GaN is grown to 25 angstroms, and then AlGaN is grown to 25 angstroms by slightly increasing the amount of Al-containing gas. After the third time, A
An undoped AlGaN layer having a slightly higher l content is grown. In this manner, the undoped GaN layers 25 angstroms and the undoped AlGaN layers 25 angstroms in which the Al content is slightly but gradually increasing are alternately stacked to grow 500 angstroms (10 pairs). After 10 pairs of growth, a small amount of Mg-containing gas was flowed to grow a Mg-doped GaN layer having a very small amount of Mg to grow to 25 angstrom, and subsequently, the Al content was higher than that of the undoped AlGaN layer grown previously. An AlGaN layer is grown to a film thickness of 25 Å. Next, the Mg-doped GaN layer 25 angstrom in which the amount of Mg gradually increases with distance from the active layer, and the undoped Al X Ga 1-X N in which the amount of Al also gradually increases with distance from the active layer. Alternately stack layers 25 Å and finally
8 × 10 19 / cm 3 -doped GaN layer is grown, and then an undoped Al 0.2 Ga 0.8 N layer is grown to grow 0.75 μm (150 pairs) in total. In this way, the p-side clad layer 10 having a superlattice structure including the GaN layer having the gradually increasing Mg content and the AlGaN layer having the gradually increasing Al content with increasing distance from the active layer is formed. Grow with a film thickness of 8 μm.

【0038】このように超格子層よりなるn側クラッド
層7を1.3μm、(バンドギャップエネルギーが最大
でAl0.3Ga0.7N)、p側クラッド層10を0.8μ
m(バンドギャップエネルギーが最大でAl0.2Ga0.8
N)とを成長させることにより、活性層の発光が導波路
領域で閉じ込められやすくなり、閾値の低下したレーザ
素子を実現できる。
As described above, the n-side cladding layer 7 made of a superlattice layer has a thickness of 1.3 μm (the maximum band gap energy is Al 0.3 Ga 0.7 N), and the p-side cladding layer 10 has a thickness of 0.8 μm.
m (maximum band gap energy is Al 0.2 Ga 0.8
By growing N) and N, it becomes easy to confine the light emission of the active layer in the waveguide region, and it is possible to realize a laser device having a lowered threshold value.

【0039】(p側コンタクト層11)最後に、p側ク
ラッド層10の上に、Mgを1×1020/cm3ドープし
たp型GaNよりなるp側コンタクト層11を150オ
ングストロームの膜厚で成長させる。
(P-side contact layer 11) Finally, a p-side contact layer 11 made of p-type GaN doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 is formed on the p-side cladding layer 10 with a film thickness of 150 Å. Grow.

【0040】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器内において、窒素雰囲気中700
℃でアニーリングを行い、p型不純物をドープした層を
さらに低抵抗化させた後、RIE(反応性イオンエッチ
ング装置)により、n側コンタクト層5の表面を露出さ
せる。
The wafer on which the nitride semiconductor has been grown as described above is placed in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere at 700
Annealing is performed at 0 ° C. to further reduce the resistance of the p-type impurity-doped layer, and then the surface of the n-side contact layer 5 is exposed by RIE (reactive ion etching apparatus).

【0041】次に、図1に示すようにp側コンタクト層
11と、p側クラッド層10とをエッチングして、4μ
mのストライプ幅を有するリッジ形状とする。さらにリ
ッジの側面にZrO2よりなる絶縁膜22を形成した
後、その絶縁膜を介して、NiとAuよりなるp電極2
0を形成し、一方、TiとAlよりなるn電極22を先
ほど露出させたn側コンタクト層5の表面にストライプ
状に形成する。
Next, as shown in FIG. 1, the p-side contact layer 11 and the p-side clad layer 10 are etched to 4 μm.
A ridge shape having a stripe width of m is used. Further, after forming an insulating film 22 made of ZrO2 on the side surface of the ridge, the p electrode 2 made of Ni and Au is formed through the insulating film.
On the other hand, the n-electrode 22 made of Ti and Al is formed in a stripe shape on the surface of the n-side contact layer 5 exposed previously.

【0042】以上のようにして、n電極とp電極とを形
成したウェーハのサファイア基板を研磨して70μmと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面(11−00面)に共振器を
作製する。共振器面にSiO 2とTiO2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
切断してレーザ素子とする。
As described above, the n electrode and the p electrode are formed.
The sapphire substrate of the formed wafer is polished to 70 μm.
Then, in the direction perpendicular to the striped electrodes,
Cleaves in a bar shape and mounts a resonator on the cleavage plane (11-00 plane).
Create. SiO on the resonator surface 2And TiO2A dielectric
Form a multilayer film, and finally, in the direction parallel to the p-electrode,
Cut into laser elements.

【0043】このレーザ素子の異種基板1の裏面側をヒ
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、室温で
レーザ発振を示し、我々がJpn.J.Appl.Phys.Vol.36(199
7)に発表したものに比較して、閾値が50%以上低下
し、20mWの出力において、3000時間以上の連続
発振を示し、しかもレーザ光の形状は上下左右対称な楕
円形を有し単一モードであった。
When the rear surface side of the different type substrate 1 of this laser device was set on a heat sink and each electrode was wire-bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature, it showed laser oscillation at room temperature. Appl.Phys.Vol.36 (199
Compared with the one announced in 7), the threshold value is decreased by 50% or more, continuous oscillation for 3000 hours or more is shown at the output of 20 mW, and the shape of the laser beam is a single elliptical shape with vertical symmetry. It was in mode.

【0044】[実施例2](第1の態様) 実施例1において、n側クラッド層7を成長させる際
に、GaN層にドープするSiの量を1×1018/cm3
と一定にし、AlGaN層のみ活性層に接近するに従っ
て、Al混晶比を小さくする他は同様にして超格子層を
成長させる。但し、活性層に接近した側にある0.1μ
mの膜厚のGaN層とAlGaN層とを積層した領域は
同様にしてアンドープとする。
Example 2 (First Mode) In Example 1, the amount of Si doped into the GaN layer when growing the n-side cladding layer 7 was 1 × 10 18 / cm 3.
The superlattice layer is grown in the same manner except that the Al mixed crystal ratio is reduced as the AlGaN layer approaches the active layer. However, 0.1μ on the side close to the active layer
A region in which a GaN layer and an AlGaN layer having a film thickness of m are stacked is similarly undoped.

【0045】またp側クラッド層10を成長させる際
に、GaNにドープするMgの量を5×1019/cm3
一定にし、AlGaN層のみ活性層から離れるに従っ
て、Al混晶比を大きくする他は同様にして超格子層を
成長させる。但し、活性層に接近した側にある800オ
ングストロームの膜厚のGaN層とAlGaN層とを積
層した領域は、同様にしてアンドープとする。
When growing the p-side cladding layer 10, the amount of Mg doped into GaN is kept constant at 5 × 10 19 / cm 3, and the Al mixed crystal ratio is increased as only the AlGaN layer is separated from the active layer. Otherwise, the superlattice layer is grown in the same manner. However, the region where the GaN layer having a film thickness of 800 Å and the AlGaN layer on the side closer to the active layer are laminated is similarly undoped.

【0046】その他は全て実施例1と同様にしてレーザ
素子を作製したところ、このレーザ素子は実施例1に比
較して若干閾値は上昇したが、20mWの出力におい
て、2000時間以上の単一モードの連続発振を示し
た。
A laser element was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above, and the threshold value of this laser element increased slightly as compared with Example 1, but a single mode for 2000 hours or more at an output of 20 mW. It showed continuous oscillation of.

【0047】[実施例3](第2の態様) 実施例1において、n側クラッド層7を成長させる際
に、AlGaN層のAl混晶比をAl0.20Ga0.80Nと
一定にして、GaNにドープするSiの量を活性層に接
近するに従って少なくする他は同様にして超格子層を成
長させる。但し、活性層に接近した側にある0.1μm
の膜厚のGaN層とAlGaN層とを積層した領域は同
様にしてアンドープとする。
Example 3 (Second Mode) In Example 1, when growing the n-side cladding layer 7, the Al mixed crystal ratio of the AlGaN layer was kept constant at Al 0.20 Ga 0.80 N and GaN was formed. The superlattice layer is grown in the same manner except that the amount of Si to be doped is reduced as it approaches the active layer. However, 0.1 μm on the side close to the active layer
The region in which the GaN layer and the AlGaN layer having the same thickness are stacked is similarly undoped.

【0048】またp側クラッド層10を成長させる際
に、AlGaNのAl混晶比をAl0. 15Ga0.85Nと一
定にして、GaNにドープするMgの量を活性層から離
れるに従って大きくする他は同様にして超格子層を成長
させる。但し、活性層に接近した側にある800オング
ストロームの膜厚のGaN層とAlGaN層とを積層し
た領域は、同様にしてアンドープとする。
[0048] Further, when growing the p-side cladding layer 10 and the Al mole fraction of the AlGaN constant at Al 0. 15 Ga 0.85 N, the other to increase with distance the amount of Mg doped into GaN active layer Similarly grows the superlattice layer. However, the region where the GaN layer having a film thickness of 800 Å and the AlGaN layer on the side closer to the active layer are laminated is similarly undoped.

【0049】その他は全て実施例1と同様にしてレーザ
素子を作製したところ、このレーザ素子も実施例1に比
較して若干閾値は上昇したが、20mWの出力におい
て、1000時間以上の単一モードの連続発振を示し
た。
A laser element was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above, and the threshold value of this laser element also increased slightly as compared with Example 1, but a single mode for 1000 hours or longer at an output of 20 mW. It showed continuous oscillation of.

【0050】[実施例4]実施例1においてp側キャッ
プ層9を成長させない他は、実施例1と同様にしてレー
ザ素子を作製したところ、同一電流値での出力は実施例
1のものに比較して、若干低下したが、20mWでの出
力において、寿命は2500時間以上を示した。
[Example 4] A laser device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the p-side cap layer 9 was not grown, and the output at the same current value was that of Example 1. In comparison with the above, the life was 2500 hours or more at an output of 20 mW, although it was slightly lowered.

【0051】[実施例5]図3は本発明の他の実施例に
係るレーザ素子の構造を示す模式断面図である。図1と
同一符号は同一部材を示しているものとする。以下この
図を元に説明する。
[Embodiment 5] FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same members. The following description is based on this figure.

【0052】実施例1と同様にして、サファイアよりな
る異種基板1の上に、MOVPE法を用いてアンドープ
GaNよりなる下地層2を4μmの膜厚で成長させた
後、ストライプ状の保護膜3を形成する。
In the same manner as in Example 1, the underlayer 2 made of undoped GaN was grown to a thickness of 4 μm on the heterogeneous substrate 1 made of sapphire by the MOVPE method, and then the striped protective film 3 was formed. To form.

【0053】(窒化物半導体基板44)保護膜形成後、
MOVPE法を用い、SiドープGaNよりなる窒化物
半導体層を10μmの膜厚で成長させ、保護膜3上部を
GaNで覆った後、HVPE装置に移送し、Gaメタ
ル、HClガス、NH3、シランガスを用いて、Siを
5×1017/cm3ドープしたGaNよりなる窒化物半導
体基板44を500μmの膜厚で成長させる。成長後、
サファイア基板1、保護膜3、およびアンドープGaN
層領域を研磨除去し、窒化物半導体基板44を作製す
る。
(Nitride semiconductor substrate 44) After forming the protective film,
Using the MOVPE method, a nitride semiconductor layer made of Si-doped GaN is grown to a thickness of 10 μm, the upper part of the protective film 3 is covered with GaN, and then transferred to an HVPE apparatus, and Ga metal, HCl gas, NH 3 , silane gas are transferred. Is used to grow a nitride semiconductor substrate 44 of GaN doped with Si of 5 × 10 17 / cm 3 to a film thickness of 500 μm. After growth,
Sapphire substrate 1, protective film 3, and undoped GaN
The layer region is removed by polishing, and the nitride semiconductor substrate 44 is manufactured.

【0054】その後、MOVPE装置を用いて、窒化物
半導体基板44(研磨側でない方)の上に、クラック防
止層6から上の層を積層させる。成長後、研磨面の窒化
物半導体基板にSiを高濃度にドープしたSi高濃度領
域を形成し、n電極形成層44’とする。
After that, a layer above the crack prevention layer 6 is laminated on the nitride semiconductor substrate 44 (the side not on the polishing side) using the MOVPE apparatus. After the growth, a high-concentration Si region doped with high-concentration Si is formed on the nitride semiconductor substrate on the polished surface to form an n-electrode forming layer 44 '.

【0055】その後図3に示すようにリッジを形成し、
n電極21を電極形成層44のほぼ全面に形成する以外
は、実施例1と同様にしてレーザ素子を作製する。図3
に示すレーザ素子はSiをドープしたGaNを基板とし
ているため、基板側から電極を取ることが可能となる。
このレーザ素子も実施例1のレーザ素子とほぼ同等の特
性を有する素子が得られた。
Thereafter, a ridge is formed as shown in FIG.
A laser element is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the n-electrode 21 is formed on almost the entire surface of the electrode formation layer 44. Figure 3
Since the laser element shown in (1) uses Si-doped GaN as a substrate, it is possible to take an electrode from the substrate side.
As for this laser element, an element having substantially the same characteristics as the laser element of Example 1 was obtained.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の素子では
活性層に接近するに従って、Al組成が少なくなるか、
および/または不純物濃度が少なくなるクラッド層を有
していることにより、ほとんどの光が導波路内に閉じ込
められ、レーザ光が単一モードとなり、閾値が低下す
る。そのためレーザ素子が高出力において、長寿命にで
きるようになったので、本発明を用いることにより、レ
ーザを書き込み用光源として実用化させるのに非常に重
要である。また本明細書では、最も過酷な条件で使用さ
れるレーザ素子について説明したが、本発明はレーザ素
子だけでなく、LED、受光素子のように窒化物半導体
を用いた他のあらゆる電子デバイスに適用可能である。
As described above, in the device of the present invention, the Al composition decreases as it approaches the active layer,
Most of the light is confined in the waveguide, and the laser light becomes a single mode, and the threshold value is lowered by having the cladding layer having a low impurity concentration. Therefore, the laser device can be made to have a high output and a long life. Therefore, by using the present invention, it is very important to put the laser into practical use as a writing light source. Further, in the present specification, the laser element used under the most severe conditions has been described, but the present invention is applied not only to the laser element but also to any other electronic device using a nitride semiconductor such as an LED and a light receiving element. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のn型クラッド層7からp側クラッド層
10までのエネルギーバンドを示す図
FIG. 2 is a diagram showing energy bands from the n-type cladding layer 7 to the p-side cladding layer 10 in FIG.

【図3】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・異種基板 2・・・・下地層 3・・・・保護膜 4、44・・・・窒化物半導体基板 5・・・・n側コンタクト層 6・・・・クラック防止層 7・・・・n側クラッド層 8・・・・活性層 9・・・・p側キャップ層 10・・・・p側クラッド層 11・・・・p側コンタクト層 20・・・・p電極 21・・・・n電極 22・・・・絶縁膜 44’・・・n電極形成層 1 ... Different substrate 2 ... Underlayer 3 ... Protective film 4, 44 ... Nitride semiconductor substrate 5 ... n-side contact layer 6 ... Crack prevention layer 7 ... N-side cladding layer 8 ... Active layer 9 ... P-side cap layer 10 ... P-side cladding layer 11 ... P-side contact layer 20 ... p electrode 21 ... N-electrode 22 ... Insulating film 44 '... n-electrode forming 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 昭62−193192(JP,A) 特開 昭60−145686(JP,A) 特開 平7−15041(JP,A) 特開 平9−83016(JP,A) Jpn.J.Appl.Phys., Vol.36(1997),Part 2,N o.12A,pp.1568−1571 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 Continuation of front page (56) Reference JP-A-5-110139 (JP, A) JP-A-62-193192 (JP, A) JP-A-60-145686 (JP, A) JP-A-7-15041 (JP , A) JP-A-9-83016 (JP, A) Jpn. J. Appl. Phys. , Vol. 36 (1997), Part 2, No. 12A, pp. 1568-1571 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H01L 33/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 n型窒化物半導体層とp型窒化物半導体
層との間に量子井戸構造のInを含む活性層を有する窒
化物半導体素子において、前記n型窒化物半導体層およ
びp型窒化物半導体層には、Alを含む第1の窒化物半
導体層と、第1の窒化物半導体層と組成の異なる第2の
窒化物半導体層とが積層された超格子層が設けられてお
り、前記p型窒化物半導体層に設けられた超格子層と活
性層との間には、井戸層よりもバンドギャップエネルギ
ーが大きくAlを含む窒化物半導体よりなる層を有し、
前記p型窒化物半導体層に設けられた超格子層全体の膜
厚が前記n型窒化物半導体層に設けられた超格子層全体
の膜厚よりも薄いことを特徴とする窒化物半導体素子。
1. A nitride semiconductor device having an active layer containing In having a quantum well structure between an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer, said n-type nitride semiconductor layer and p-type nitride The object semiconductor layer is provided with a superlattice layer in which a first nitride semiconductor layer containing Al and a second nitride semiconductor layer having a composition different from that of the first nitride semiconductor layer are stacked. Between the superlattice layer provided in the p-type nitride semiconductor layer and the active layer, a layer made of a nitride semiconductor having a band gap energy larger than that of the well layer and containing Al is provided.
A nitride semiconductor device, wherein the entire thickness of the superlattice layer provided in the p-type nitride semiconductor layer is smaller than the overall thickness of the superlattice layer provided in the n-type nitride semiconductor layer.
【請求項2】 前記n型窒化物半導体層に設けられた超
格子層全体の膜厚は100オングストローム以上5μm
以下であり、且つ前記p型窒化物半導体層に設けられた
超格子層全体の膜厚は50オングストローム以上2μm
以下であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半
導体素子。
2. The thickness of the entire superlattice layer provided in the n-type nitride semiconductor layer is 100 angstroms or more and 5 μm or more.
And the thickness of the entire superlattice layer provided in the p-type nitride semiconductor layer is 50 angstroms or more and 2 μm or less.
The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記超格子層を形成する窒化物半導体層
の単一膜厚が100オングストローム以下の窒化物半導
体層であることを特徴とする請求項1または2に記載の
窒化物半導体素子。
3. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor layer forming the superlattice layer is a nitride semiconductor layer having a single film thickness of 100 angstroms or less.
【請求項4】 前記超格子層には導電型を決定する不純
物が含まれ、その不純物が、前記第1の窒化物半導体
層、または前記第2の窒化物半導体層の少なくとも一方
に含まれることを特徴とする請求項1乃至3の内のいず
れか1項に記載の窒化物半導体素子。
4. The superlattice layer contains an impurity that determines a conductivity type, and the impurity is contained in at least one of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. The nitride semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
【請求項5】 前記超格子層に含まれる導電型を決定す
る不純物が、活性層に接近するにつれて、少なくなるよ
うに調整されていることを特徴とする請求項4に記載の
窒化物半導体素子。
5. The nitride semiconductor device according to claim 4, wherein the conductivity-determining impurities contained in the superlattice layer are adjusted so as to decrease as they approach the active layer. .
【請求項6】 前記第1の窒化物半導体層は活性層に接
近するにつれて、Alの組成が少なくなるようにされて
おり、且つ前記超格子層に含まれる導電型を決定する不
純物が、活性層に接近するにつれて、少なくなるように
調整されていることを特徴とする請求項1に記載の窒化
物半導体素子。
6. The first nitride semiconductor layer is configured such that the Al composition is reduced as it approaches the active layer, and an impurity that determines a conductivity type contained in the superlattice layer is activated. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device is adjusted so as to decrease as it approaches the layer.
【請求項7】 前記n型窒化物半導体層、及びp型窒化
物半導体層に設けられた超格子層は少なくとも一方が活
性層に接して形成されていることを特徴とする請求項1
乃至6の内のいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。
7. The superlattice layer provided on the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer is formed so that at least one is in contact with an active layer.
7. The nitride semiconductor device according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】 前記第1の窒化物半導体層がAlGa
1―XN(0<X<1)よりなること及び/又は前記第
2の窒化物半導体層がGaNよりなることを特徴とする
請求項1乃至7の内のいずれか1項に記載の窒化物半導
体素子。
8. The first nitride semiconductor layer is Al X Ga.
8. The nitride according to any one of claims 1 to 7, wherein the nitride semiconductor layer is made of 1-X N (0 <X <1) and / or the second nitride semiconductor layer is made of GaN. Semiconductor device.
【請求項9】 前記窒化物半導体素子は、窒化物半導体
基板上にn型窒化物半導体層、活性層、p型窒化物半導
体層を順に有することを特徴とする請求項1乃至8の内
のいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。
9. The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially provided on a nitride semiconductor substrate. The nitride semiconductor device according to claim 1.
【請求項10】 前記窒化物半導体基板は、サファイ
ア、SiC、ZnO、スピネル、GaAsからなる群か
ら選ばれる異種基板上に窒化物半導体を成長させた基板
であることを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体
素子。
10. The nitride semiconductor substrate is a substrate obtained by growing a nitride semiconductor on a heterogeneous substrate selected from the group consisting of sapphire, SiC, ZnO, spinel and GaAs. The nitride semiconductor device described.
【請求項11】 前記超格子層の活性層に接近した側に
ある膜厚0.3μm以下の層は、不純物がドープされて
いないアンドープ層であることを特徴とする請求項1乃
至10の内のいずれか1項に記載の窒化物半導体素子。
11. The layer having a thickness of 0.3 μm or less on the side of the superlattice layer close to the active layer is an undoped layer not doped with impurities. The nitride semiconductor device according to any one of 1.
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