JP3484997B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子に使用さ
れる窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ
1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなる発光素子
に関する。
Ｄ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子に使用さ
れる窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ
1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなる発光素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、実用化されている光度１ｃｄの青
色ＬＥＤは窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧ
ａ1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなり、図１
に示す構造を有している。それは、サファイアよりなる
基板１の表面に、ＧａＮよりなるバッファ層２と、Ｇａ
Ｎよりなるｎ型層３と、ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッ
ド層４と、ＩｎＧａＮよりなる活性層５と、ＡｌＧａＮ
よりなるｐ型クラッド層６と、ＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層７とが順に積層されたダブルへテロ構造であ
る。この青色ＬＥＤは順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡにお
いて、順方向電圧（Ｖｆ）３．６Ｖ、ピーク発光波長４
５０ｎｍ、光度１ｃｄ、発光出力１．２ｍＷと、青色Ｌ
ＥＤでは過去最高の性能を示している。
色ＬＥＤは窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎaＡｌbＧ
ａ1-a-bＮ、０≦a、０≦b、a＋b≦１）よりなり、図１
に示す構造を有している。それは、サファイアよりなる
基板１の表面に、ＧａＮよりなるバッファ層２と、Ｇａ
Ｎよりなるｎ型層３と、ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッ
ド層４と、ＩｎＧａＮよりなる活性層５と、ＡｌＧａＮ
よりなるｐ型クラッド層６と、ＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層７とが順に積層されたダブルへテロ構造であ
る。この青色ＬＥＤは順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡにお
いて、順方向電圧（Ｖｆ）３．６Ｖ、ピーク発光波長４
５０ｎｍ、光度１ｃｄ、発光出力１．２ｍＷと、青色Ｌ
ＥＤでは過去最高の性能を示している。
【０００３】前記構造のＬＥＤにおいて、基板１はサフ
ァイアの他にＺｎＯ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の材料
が使用可能であるが、一般的にはサファイアが用いられ
る。バッファ層２はＧａＮの他、ＧａＡｌＮ、ＡｌＮ等
が形成される。ｎ型コンタクト層３、ｎ型クラッド層４
は窒化ガリウム系化合物半導体にＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ
等のｎ型ドーパントをドープした窒化ガリウム系化合物
半導体で形成される。また、ｎ型コンタクト層３、ｎ型
クラッド層４は、このように二層に分けなくても単一の
ｎ型層として、クラッド層およびコンタクト層として作
用させてもよい（つまり、いずれかの層を省略でき
る）。活性層５は少なくともインジウムを含む窒化ガリ
ウム系化合物半導体よりなり、ノンドープ、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｄ、Ｂｅ等のｐ型ドーパント及び／またはｎ型ド
ーパントがドープされている。ｐ型クラッド層６、ｐ型
コンタクト層７は窒化ガリウム系化合物半導体にｐ型ド
ーパントをドープした後、４００℃以上でアニーリング
することにより、ｐ型とされている。また、ｐ型クラッ
ド層６、ｐ型コンタクト層７は、単一のｐ型層として、
クラッド層およびコンタクト層として作用させてもよい
（ｎ層と同様にいずれかの層を省略可能）。
ァイアの他にＺｎＯ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の材料
が使用可能であるが、一般的にはサファイアが用いられ
る。バッファ層２はＧａＮの他、ＧａＡｌＮ、ＡｌＮ等
が形成される。ｎ型コンタクト層３、ｎ型クラッド層４
は窒化ガリウム系化合物半導体にＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ
等のｎ型ドーパントをドープした窒化ガリウム系化合物
半導体で形成される。また、ｎ型コンタクト層３、ｎ型
クラッド層４は、このように二層に分けなくても単一の
ｎ型層として、クラッド層およびコンタクト層として作
用させてもよい（つまり、いずれかの層を省略でき
る）。活性層５は少なくともインジウムを含む窒化ガリ
ウム系化合物半導体よりなり、ノンドープ、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｄ、Ｂｅ等のｐ型ドーパント及び／またはｎ型ド
ーパントがドープされている。ｐ型クラッド層６、ｐ型
コンタクト層７は窒化ガリウム系化合物半導体にｐ型ド
ーパントをドープした後、４００℃以上でアニーリング
することにより、ｐ型とされている。また、ｐ型クラッ
ド層６、ｐ型コンタクト層７は、単一のｐ型層として、
クラッド層およびコンタクト層として作用させてもよい
（ｎ層と同様にいずれかの層を省略可能）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】窒化ガリウム系化合物
半導体の場合、他のＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ
等のIII−Ｖ族化合物半導体に比べて、一般に電流が均
一に広がりにくいという性質を有している。そこで図１
のような構造のＬＥＤ素子を実現した場合、ｎ層から活
性層に供給される電子の流れが、抵抗の低い箇所に集中
してしまうという問題がある。図２は電流の集中による
活性層の発光を模式的に示している。これは、ｎ型コン
タクト層３の負電極８より供給された電子が、図２の矢
印に示すように、ｐ型コンタクト層７の正電極９と、ｎ
型コンタクト層３の負電極８との間の抵抗が低くなるよ
うに、いちばん近い距離を流れることにより、活性層５
が網掛け部で示すように部分的に強く発光していること
を表している。このように、電子がｎ型コンタクト層３
に均一に広がらないと、活性層５から均一な発光が得ら
れないという欠点がある。
半導体の場合、他のＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ
等のIII−Ｖ族化合物半導体に比べて、一般に電流が均
一に広がりにくいという性質を有している。そこで図１
のような構造のＬＥＤ素子を実現した場合、ｎ層から活
性層に供給される電子の流れが、抵抗の低い箇所に集中
してしまうという問題がある。図２は電流の集中による
活性層の発光を模式的に示している。これは、ｎ型コン
タクト層３の負電極８より供給された電子が、図２の矢
印に示すように、ｐ型コンタクト層７の正電極９と、ｎ
型コンタクト層３の負電極８との間の抵抗が低くなるよ
うに、いちばん近い距離を流れることにより、活性層５
が網掛け部で示すように部分的に強く発光していること
を表している。このように、電子がｎ型コンタクト層３
に均一に広がらないと、活性層５から均一な発光が得ら
れないという欠点がある。
【０００５】また、上記構造のＬＥＤはＶｆ３．６Ｖ
と、従来のＭＩＳ構造の窒化ガリウム系化合物半導体よ
りなる青色ＬＥＤに比べて、５Ｖ以上Ｖｆを低下させ
た。これはｐ−ｎ接合による発光を示すものであるが、
Ｖｆについてもまだ改良する余地があり、さらなるＶｆ
の低下が望まれている。
と、従来のＭＩＳ構造の窒化ガリウム系化合物半導体よ
りなる青色ＬＥＤに比べて、５Ｖ以上Ｖｆを低下させ
た。これはｐ−ｎ接合による発光を示すものであるが、
Ｖｆについてもまだ改良する余地があり、さらなるＶｆ
の低下が望まれている。
【０００６】従って本発明はこのような事情を鑑みてな
されてものであり、その目的とするところは、ダブルへ
テロ、シングルへテロ等、少なくともｎ型層が活性層と
基板との間に形成された構造を備える窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子において、まず第一に活性層より均
一な発光を得て、素子の光度、出力を向上させることに
あり、第二にＶｆをさらに低下させて、発光効率を向上
させることにある。
されてものであり、その目的とするところは、ダブルへ
テロ、シングルへテロ等、少なくともｎ型層が活性層と
基板との間に形成された構造を備える窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子において、まず第一に活性層より均
一な発光を得て、素子の光度、出力を向上させることに
あり、第二にＶｆをさらに低下させて、発光効率を向上
させることにある。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】（１）少なくともｎ型層が
活性層と基板との間に形成された構造を備える窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子であって、前記ｎ型層は、
基板側に形成され、負電極が設けられたｎ型コンタクト
層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性層側に形成され
て、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体
（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０＜Ｘ≦１）よりな
る第二のｎ型層と、を含み、さらに前記第二のｎ型層の
上に、ｎ型ＧａＮ層若しくはｎ型ＡｌＧａＮ層が形成さ
れていることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （２）前記第二のｎ型層の膜厚が、５０オングストロー
ム〜０．３μｍであることを特徴とする窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子である。 （３）少なくともｎ型層が活性層と基板との間に形成さ
れた構造を備える窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
であって、前記ｎ型層は、基板側に形成され、負電極が
設けられ、ＧａＮ若しくはＡｌＧａＮよりなるｎ型コン
タクト層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性層側に形
成されて、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム系化合物
半導体（ＩｎＸＧａ１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よりなる第
二のｎ型層と、該第二のｎ型層上のｎ型ＧａＮ層若しく
はｎ型ＡｌＧａＮ層と、を含み、前記第二のｎ型層は、
５０オングストローム〜０．３μｍの膜厚であることを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （４）前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が、ｎ
型層、活性層、ｐ型層を順に積層された構造を備えるこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子で
ある。 （５）前記ｐ型層がＧａＮ若しくはＡｌＧａＮであるこ
とを特徴とする請求項４記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子である。 （６）前記ｐ型層は、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト
層とが積層されていることを特徴とする窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子である。 （７）前記ｎ型層表面に、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ
型クラッド層、ｐ型コンタクト層とを積層した構造であ
ることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子である。 （８）基板表面に、バッファ層と、ｎ型層と、ｎ型クラ
ッド層と、活性層と、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタク
ト層とが順に積層された構造の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子であって、前記ｎ型層は、基板側に形成さ
れ、負電極が設けられたｎ型コンタクト層と、該ｎ型コ
ンタクト層に接して活性層側に形成されて、少なくとも
Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎＸＧａ
１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よりなる第二のｎ型層と、を含
み、前記第二のｎ型層は、５０オングストローム〜０．
３μｍの膜厚であって、前記ｎ型クラッド層がＡｌＧａ
Ｎであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （９）前記ｎ型クラッド層が、ＡｌＧａＮであることを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （１０）前記ｐ型クラッド層が、ＡｌＧａＮであること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （１１）前記ｐ型コンタクト層がＧａＮであることを特
徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である。 （１２）前記ｎ型コンタクト層の膜厚が、１μｍ〜５μ
ｍであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （１３）前記ｎ型コンタクト層が、ＧａＮ若しくはＡｌ
ＧａＮよりなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子である。
活性層と基板との間に形成された構造を備える窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子であって、前記ｎ型層は、
基板側に形成され、負電極が設けられたｎ型コンタクト
層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性層側に形成され
て、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体
（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０＜Ｘ≦１）よりな
る第二のｎ型層と、を含み、さらに前記第二のｎ型層の
上に、ｎ型ＧａＮ層若しくはｎ型ＡｌＧａＮ層が形成さ
れていることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （２）前記第二のｎ型層の膜厚が、５０オングストロー
ム〜０．３μｍであることを特徴とする窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子である。 （３）少なくともｎ型層が活性層と基板との間に形成さ
れた構造を備える窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
であって、前記ｎ型層は、基板側に形成され、負電極が
設けられ、ＧａＮ若しくはＡｌＧａＮよりなるｎ型コン
タクト層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性層側に形
成されて、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム系化合物
半導体（ＩｎＸＧａ１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よりなる第
二のｎ型層と、該第二のｎ型層上のｎ型ＧａＮ層若しく
はｎ型ＡｌＧａＮ層と、を含み、前記第二のｎ型層は、
５０オングストローム〜０．３μｍの膜厚であることを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （４）前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素子が、ｎ
型層、活性層、ｐ型層を順に積層された構造を備えるこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子で
ある。 （５）前記ｐ型層がＧａＮ若しくはＡｌＧａＮであるこ
とを特徴とする請求項４記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子である。 （６）前記ｐ型層は、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト
層とが積層されていることを特徴とする窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子である。 （７）前記ｎ型層表面に、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ
型クラッド層、ｐ型コンタクト層とを積層した構造であ
ることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子である。 （８）基板表面に、バッファ層と、ｎ型層と、ｎ型クラ
ッド層と、活性層と、ｐ型クラッド層と、ｐ型コンタク
ト層とが順に積層された構造の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子であって、前記ｎ型層は、基板側に形成さ
れ、負電極が設けられたｎ型コンタクト層と、該ｎ型コ
ンタクト層に接して活性層側に形成されて、少なくとも
Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎＸＧａ
１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よりなる第二のｎ型層と、を含
み、前記第二のｎ型層は、５０オングストローム〜０．
３μｍの膜厚であって、前記ｎ型クラッド層がＡｌＧａ
Ｎであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （９）前記ｎ型クラッド層が、ＡｌＧａＮであることを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （１０）前記ｐ型クラッド層が、ＡｌＧａＮであること
を特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であ
る。 （１１）前記ｐ型コンタクト層がＧａＮであることを特
徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子である。 （１２）前記ｎ型コンタクト層の膜厚が、１μｍ〜５μ
ｍであることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子である。 （１３）前記ｎ型コンタクト層が、ＧａＮ若しくはＡｌ
ＧａＮよりなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子である。
【０００８】本発明の一実施例の発光素子の構造を図３
に示す。基本的な構造は図１に示す発光素子とほぼ同じ
であるが、第一のｎ型層であるｎ型コンタクト層３に接
して、活性層５側にその第一のｎ型層３よりも電子キャ
リア濃度が大きい新たな第二のｎ型層３３を形成してい
る。基板１、バッファ層２、ｎ型コンタクト層３、ｎ型
クラッド層４、活性層５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コン
タクト層７等は窒化ガリウム系化合物半導体で形成さ
れ、ｎ型コンタクト層３とｎ型クラッド層４とを単一の
ｎ型層とすることもでき、またｐ型クラッド層６とｐ型
コンタクト層７とを単一のｐ型層とすることもできる。
に示す。基本的な構造は図１に示す発光素子とほぼ同じ
であるが、第一のｎ型層であるｎ型コンタクト層３に接
して、活性層５側にその第一のｎ型層３よりも電子キャ
リア濃度が大きい新たな第二のｎ型層３３を形成してい
る。基板１、バッファ層２、ｎ型コンタクト層３、ｎ型
クラッド層４、活性層５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コン
タクト層７等は窒化ガリウム系化合物半導体で形成さ
れ、ｎ型コンタクト層３とｎ型クラッド層４とを単一の
ｎ型層とすることもでき、またｐ型クラッド層６とｐ型
コンタクト層７とを単一のｐ型層とすることもできる。
【０００９】本発明の発光素子において、結晶性に優れ
た窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させるには、基
板１にサファイアを好ましく用い、バッファ層２にＧａ
Ｎ、またはＡｌＮを成長させ、１０オングストローム〜
０．５μｍの膜厚で形成することが好ましい。
た窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させるには、基
板１にサファイアを好ましく用い、バッファ層２にＧａ
Ｎ、またはＡｌＮを成長させ、１０オングストローム〜
０．５μｍの膜厚で形成することが好ましい。
【００１０】活性層５と基板１との間に形成する第一の
ｎ型層は、ｎ型コンタクト層３としては通常１μｍ〜５
μｍの膜厚で形成し、その表面にｎ型クラッド層４を形
成する場合には５０オングストローム〜１μｍの膜厚で
成長する。但し、前記のように、このｎ型クラッド層４
は特に形成しなくてもよい。窒化ガリウム系化合物半導
体としてはＧａＮ、ＡｌＧａＮが好ましく、最も好まし
くはＧａＮとする。なぜならＧａＮ、ＡｌＧａＮはノン
ドープあるいはｎ型ドーパントをドープして容易にｎ型
となり、ドーパントにより電子キャリア濃度を制御する
ことが容易である。さらにＡｌＧａＮよりも単一層で結
晶性のよい厚膜を形成するにはＧａＮが成長しやすい。
例えば、サファイアを基板としてｎ型層とｐ型層とを順
に積層した素子を実現した場合、ｎ型コンタクト層３の
電極８を設けるため、ｐ型層をエッチングにより取り除
き、ｎ型コンタクト層３を露出させる必要があるが、単
一層で厚膜が形成できると、エッチング深さの遊度があ
るので、実際の素子を実現する際に非常に好都合であ
る。
ｎ型層は、ｎ型コンタクト層３としては通常１μｍ〜５
μｍの膜厚で形成し、その表面にｎ型クラッド層４を形
成する場合には５０オングストローム〜１μｍの膜厚で
成長する。但し、前記のように、このｎ型クラッド層４
は特に形成しなくてもよい。窒化ガリウム系化合物半導
体としてはＧａＮ、ＡｌＧａＮが好ましく、最も好まし
くはＧａＮとする。なぜならＧａＮ、ＡｌＧａＮはノン
ドープあるいはｎ型ドーパントをドープして容易にｎ型
となり、ドーパントにより電子キャリア濃度を制御する
ことが容易である。さらにＡｌＧａＮよりも単一層で結
晶性のよい厚膜を形成するにはＧａＮが成長しやすい。
例えば、サファイアを基板としてｎ型層とｐ型層とを順
に積層した素子を実現した場合、ｎ型コンタクト層３の
電極８を設けるため、ｐ型層をエッチングにより取り除
き、ｎ型コンタクト層３を露出させる必要があるが、単
一層で厚膜が形成できると、エッチング深さの遊度があ
るので、実際の素子を実現する際に非常に好都合であ
る。
【００１１】次に、活性層５は、通常５０オングストロ
ーム〜０．５μｍの膜厚で成長し、ＩｎＧａＮとするこ
とが好ましい。ＩｎＧａＮはインジウムの混晶比により
バンド間発光を利用して発光素子の発光波長を紫〜緑色
まで容易に変化させることができ、さらにｎ型、ｐ型の
ドーパントをドープして発光中心とすることも容易であ
る。さらにＩｎのＧａに対する混晶比（Ｉｎ／Ｇａ）は
０．５以下であることが好ましい。０．５より多いＩｎ
ＧａＮは結晶性がよくないので実用的な発光素子を得る
ことが困難となる傾向にある。最も優れた活性層として
はｎ型ドーパントと、ｐ型ドーパントとがドープされて
ｎ型とされ、Ｇａに対するＩｎ混晶比が０．５以下のＩ
ｎＧａＮを活性層とすることが好ましい。
ーム〜０．５μｍの膜厚で成長し、ＩｎＧａＮとするこ
とが好ましい。ＩｎＧａＮはインジウムの混晶比により
バンド間発光を利用して発光素子の発光波長を紫〜緑色
まで容易に変化させることができ、さらにｎ型、ｐ型の
ドーパントをドープして発光中心とすることも容易であ
る。さらにＩｎのＧａに対する混晶比（Ｉｎ／Ｇａ）は
０．５以下であることが好ましい。０．５より多いＩｎ
ＧａＮは結晶性がよくないので実用的な発光素子を得る
ことが困難となる傾向にある。最も優れた活性層として
はｎ型ドーパントと、ｐ型ドーパントとがドープされて
ｎ型とされ、Ｇａに対するＩｎ混晶比が０．５以下のＩ
ｎＧａＮを活性層とすることが好ましい。
【００１２】活性層５の上に成長するｐ型層もＧａＮ、
ＡｌＧａＮが好ましく、ｐ型クラッド層６は５０オング
ストローム〜１μｍの膜厚で形成し、ｐコンタクト層７
は５０オングストローム〜５μｍの膜厚で成長する。但
し、このｐ型クラッド層６は特に形成させなくてもよ
い。窒化ガリウム系化合物半導体としてはＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮを好ましく形成する、これらは単一層で結晶性の
よい厚膜が成長しやすく、またｐ型ドーパントをドープ
して４００℃以上でアニールすると容易にｐ型となる傾
向にある。
ＡｌＧａＮが好ましく、ｐ型クラッド層６は５０オング
ストローム〜１μｍの膜厚で形成し、ｐコンタクト層７
は５０オングストローム〜５μｍの膜厚で成長する。但
し、このｐ型クラッド層６は特に形成させなくてもよ
い。窒化ガリウム系化合物半導体としてはＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮを好ましく形成する、これらは単一層で結晶性の
よい厚膜が成長しやすく、またｐ型ドーパントをドープ
して４００℃以上でアニールすると容易にｐ型となる傾
向にある。
【００１３】
【作用】図４に、図３の発光素子における第一のｎ型層
であるｎ型コンタクト層３から、活性層５に供給される
電子の流れを模式的に示す。これは、ｎ型コンタクト層
３から供給される電子が、矢印に示すように電子キャリ
ア濃度の大きい第二のｎ型層３３中を通って均一に広が
ることにより活性層５を均一に発光させることを示して
いる。このように第一のｎ型層に接して、その第一のｎ
型層よりも電子キャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３
を活性層側に形成すると、電子が第二のｎ型層３３中に
均一に広がるので、活性層５から均一な面発光が得られ
る。
であるｎ型コンタクト層３から、活性層５に供給される
電子の流れを模式的に示す。これは、ｎ型コンタクト層
３から供給される電子が、矢印に示すように電子キャリ
ア濃度の大きい第二のｎ型層３３中を通って均一に広が
ることにより活性層５を均一に発光させることを示して
いる。このように第一のｎ型層に接して、その第一のｎ
型層よりも電子キャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３
を活性層側に形成すると、電子が第二のｎ型層３３中に
均一に広がるので、活性層５から均一な面発光が得られ
る。
【００１４】第二のｎ型層３３はインジウムを含むＩｎ
XＡｌYＧａ1-X-YＮ（０＜X、Y≦０）とすることが好ま
しく、特に好ましくはＩｎのＧａに対する混晶比（Ｉｎ
／Ｇａ）が０．５以下のＩｎＧａＮとするのがよい。な
ぜなら、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体の方
が、含まないものよりも電子キャリア濃度の大きい層を
形成しやすく、またＩｎを含む結晶は、含まない結晶に
比べて結晶が柔らかく、転位などの結晶欠陥を吸収しや
すい。そのため基板上にＡｌＧａＮ、ＧａＮ等の格子整
合していない第一のｎ型層３を成長させた場合、その第
一のｎ型層３の結晶欠陥を第二のｎ型層３３で緩和する
ことが可能であるからである。
XＡｌYＧａ1-X-YＮ（０＜X、Y≦０）とすることが好ま
しく、特に好ましくはＩｎのＧａに対する混晶比（Ｉｎ
／Ｇａ）が０．５以下のＩｎＧａＮとするのがよい。な
ぜなら、Ｉｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体の方
が、含まないものよりも電子キャリア濃度の大きい層を
形成しやすく、またＩｎを含む結晶は、含まない結晶に
比べて結晶が柔らかく、転位などの結晶欠陥を吸収しや
すい。そのため基板上にＡｌＧａＮ、ＧａＮ等の格子整
合していない第一のｎ型層３を成長させた場合、その第
一のｎ型層３の結晶欠陥を第二のｎ型層３３で緩和する
ことが可能であるからである。
【００１５】第二のｎ型層３３の電子キャリア濃度は１
×１０18／cm3〜１×１０22／cm3の範囲に調整すること
が好ましく、また第二のｎ型層３３よりも電子キャリア
濃度の小さい第一のｎ型層は１×１０16／cm3〜１×１
０19／cm3の範囲に調整することが好ましい。これらの
電子キャリア濃度は、前記のように第二のｎ型層にＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ等のｎ型ドーパントをドープするこ
とにより調整可能である。第二のｎ型層３３の電子キャ
リア濃度が１×１０18／cm3よりも小さいと、電子を広
げる作用が得られにくくなり均一な活性層の発光が得ら
れにくく、１×１０ 22／cm3よりも大きいと結晶性が悪
くなり、発光素子の性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
また第一のｎ型層についても電子キャリア濃度が１×１
０16／cm3よりも小さいと活性層自体の発光が得られに
くく、また１×１０19／cm3よりも大きいと１μｍ以上
の厚膜を形成した際に結晶性が悪くなる傾向にあり、素
子の出力を低下させる恐れがあるからである。
×１０18／cm3〜１×１０22／cm3の範囲に調整すること
が好ましく、また第二のｎ型層３３よりも電子キャリア
濃度の小さい第一のｎ型層は１×１０16／cm3〜１×１
０19／cm3の範囲に調整することが好ましい。これらの
電子キャリア濃度は、前記のように第二のｎ型層にＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ等のｎ型ドーパントをドープするこ
とにより調整可能である。第二のｎ型層３３の電子キャ
リア濃度が１×１０18／cm3よりも小さいと、電子を広
げる作用が得られにくくなり均一な活性層の発光が得ら
れにくく、１×１０ 22／cm3よりも大きいと結晶性が悪
くなり、発光素子の性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
また第一のｎ型層についても電子キャリア濃度が１×１
０16／cm3よりも小さいと活性層自体の発光が得られに
くく、また１×１０19／cm3よりも大きいと１μｍ以上
の厚膜を形成した際に結晶性が悪くなる傾向にあり、素
子の出力を低下させる恐れがあるからである。
【００１６】第二のｎ型層３３の膜厚は通常１０オング
ストローム〜１μｍの膜厚で、さらに好ましくは５０オ
ングストローム〜０．３μｍの膜厚で形成することが好
ましい。１０オングストロームよりも薄いと結晶性が不
十分となるので、電子を広げる作用が得られにくくなり
均一な活性層の発光が得られにくく、また１μｍよりも
厚いと結晶欠陥が第二のｎ型層中に発生しやすくなり結
晶性が悪くなるので、発光素子の性能を悪化させる恐れ
がある。
ストローム〜１μｍの膜厚で、さらに好ましくは５０オ
ングストローム〜０．３μｍの膜厚で形成することが好
ましい。１０オングストロームよりも薄いと結晶性が不
十分となるので、電子を広げる作用が得られにくくなり
均一な活性層の発光が得られにくく、また１μｍよりも
厚いと結晶欠陥が第二のｎ型層中に発生しやすくなり結
晶性が悪くなるので、発光素子の性能を悪化させる恐れ
がある。
【００１７】さらに、第二のｎ型層３３はＩｎ、Ｇａ、
Ａｌの組成比が異なる窒化ガリウム系化合物半導体を２
層以上積層した多層膜としてもよい。多層膜とする際の
各層の膜厚も１０オングストローム〜１μｍ、さらに好
ましくは５０オングストローム〜０．３μｍの多層膜と
することが好ましい。この第二のｎ型層３３を多層膜と
することにより、第一のｎ型層の結晶欠陥を多層膜層で
止めると共に、格子整合していない窒化ガリウム系化合
物半導体を積層した際の結晶中の歪を緩和して、結晶性
に優れた半導体層を成長できるので発光素子の出力を向
上させることができる。
Ａｌの組成比が異なる窒化ガリウム系化合物半導体を２
層以上積層した多層膜としてもよい。多層膜とする際の
各層の膜厚も１０オングストローム〜１μｍ、さらに好
ましくは５０オングストローム〜０．３μｍの多層膜と
することが好ましい。この第二のｎ型層３３を多層膜と
することにより、第一のｎ型層の結晶欠陥を多層膜層で
止めると共に、格子整合していない窒化ガリウム系化合
物半導体を積層した際の結晶中の歪を緩和して、結晶性
に優れた半導体層を成長できるので発光素子の出力を向
上させることができる。
【００１８】次に、図５は本発明の他の実施例の発光素
子の構造を示す模式断面図である。これは第一のｎ型層
３に形成された負電極８と基板１との間に、第二のｎ型
層３３が形成され、第二のｎ型層３３と負電極８との距
離が接近していることを示している。本来であれば、電
極８をキャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３の表面に
形成できれば、例えば図４と比較して、電子がキャリア
濃度の大きい第二のｎ型層３３を通って流れるので、発
光素子のＶｆを低下させることができる。しかしなが
ら、サファイアのような絶縁性基板を用いた場合、エッ
チングを第二のｎ型層３３で止めることが生産技術上困
難であるため、図５のように第二のｎ型層３３と負電極
８との距離を短くして、電極８から注入された電子がキ
ャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３を通ることによ
り、Ｖｆを低下させることが可能となる。
子の構造を示す模式断面図である。これは第一のｎ型層
３に形成された負電極８と基板１との間に、第二のｎ型
層３３が形成され、第二のｎ型層３３と負電極８との距
離が接近していることを示している。本来であれば、電
極８をキャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３の表面に
形成できれば、例えば図４と比較して、電子がキャリア
濃度の大きい第二のｎ型層３３を通って流れるので、発
光素子のＶｆを低下させることができる。しかしなが
ら、サファイアのような絶縁性基板を用いた場合、エッ
チングを第二のｎ型層３３で止めることが生産技術上困
難であるため、図５のように第二のｎ型層３３と負電極
８との距離を短くして、電極８から注入された電子がキ
ャリア濃度の大きい第二のｎ型層３３を通ることによ
り、Ｖｆを低下させることが可能となる。
【００１９】さらに、サファイアを基板とし、そのサフ
ァイア基板の表面に少なくともｎ型層と、活性層と、ｐ
型層とが順に積層されて、そのｐ型層と活性層とがエッ
チングされて露出されたｎ型層の表面に電極が形成され
る構造の発光素子においては、第二のｎ型層３３を、ｎ
型層の電極形成面と基板との間に形成することにより効
果的にＶｆを低下させることができる。なぜなら、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＯ、Ｓｉ等の導電性基板の表面に窒化ガリウム
系化合物半導体を成長した構造の発光素子であれば、ｎ
型層の電極は基板側に形成でき、ｎ層側の電子は活性層
に対し垂直に供給される。それに対し前記のようにサフ
ァイア基板を有する素子は、活性層に対し平行に供給さ
れる。垂直に供給される電子がｎ型層を移動する距離は
せいぜい数μｍであるのに対し、平行に供給される電子
の移動距離は数十μｍ〜数百μｍもある。従って電子が
平行に供給される素子において、電子が平行に供給され
る第二のｎ型層のキャリア濃度を大きくすることによ
り、電子が移動しやすくなるのでＶｆを低下させること
ができる。
ァイア基板の表面に少なくともｎ型層と、活性層と、ｐ
型層とが順に積層されて、そのｐ型層と活性層とがエッ
チングされて露出されたｎ型層の表面に電極が形成され
る構造の発光素子においては、第二のｎ型層３３を、ｎ
型層の電極形成面と基板との間に形成することにより効
果的にＶｆを低下させることができる。なぜなら、Ｓｉ
Ｃ、ＺｎＯ、Ｓｉ等の導電性基板の表面に窒化ガリウム
系化合物半導体を成長した構造の発光素子であれば、ｎ
型層の電極は基板側に形成でき、ｎ層側の電子は活性層
に対し垂直に供給される。それに対し前記のようにサフ
ァイア基板を有する素子は、活性層に対し平行に供給さ
れる。垂直に供給される電子がｎ型層を移動する距離は
せいぜい数μｍであるのに対し、平行に供給される電子
の移動距離は数十μｍ〜数百μｍもある。従って電子が
平行に供給される素子において、電子が平行に供給され
る第二のｎ型層のキャリア濃度を大きくすることによ
り、電子が移動しやすくなるのでＶｆを低下させること
ができる。
【００２０】
【実施例】［実施例１］ＭＯＶＰＥ法により、２インチ
φのサファイアよりなる基板１の表面に、ＧａＮよりな
るバッファ層２を０．０２μｍの膜厚で成長させる。こ
のバッファ層２の表面に第一のｎ型層として、Ｓｉをド
ープした電子キャリア濃度５×１０／18cm3のｎ型Ｇａ
Ｎよりなるｎ型コンタクト層３を１μｍの膜厚で成長さ
せる。
φのサファイアよりなる基板１の表面に、ＧａＮよりな
るバッファ層２を０．０２μｍの膜厚で成長させる。こ
のバッファ層２の表面に第一のｎ型層として、Ｓｉをド
ープした電子キャリア濃度５×１０／18cm3のｎ型Ｇａ
Ｎよりなるｎ型コンタクト層３を１μｍの膜厚で成長さ
せる。
【００２１】次にｎ型コンタクト層３の表面に第二のｎ
型層として、Ｓｉをドープした電子キャリア濃度１×１
０20／cm3のｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を０．０５μｍの
膜厚で成長させる。
型層として、Ｓｉをドープした電子キャリア濃度１×１
０20／cm3のｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ層を０．０５μｍの
膜厚で成長させる。
【００２２】次に同じくＳｉをドープした電子キャリア
濃度５×１０18／cm3のＧａＮよりなるｎ型コンタクト
層３’を３μｍの膜厚で成長させる。
濃度５×１０18／cm3のＧａＮよりなるｎ型コンタクト
層３’を３μｍの膜厚で成長させる。
【００２３】ｎ型コンタクト層３’の表面に、Ｓｉをド
ープした電子キャリア濃度１×１０ 18／cm3のｎ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型クラッド層を０．１μｍの膜
厚で成長させ、その上にＳｉとＺｎドープｎ型Ｉｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなる活性層５を０．１μｍと、Ｍｇドー
プＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層６と、Ｍｇ
ドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層７を順に成長さ
せて積層する。
ープした電子キャリア濃度１×１０ 18／cm3のｎ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型クラッド層を０．１μｍの膜
厚で成長させ、その上にＳｉとＺｎドープｎ型Ｉｎ0.1
Ｇａ0.9Ｎよりなる活性層５を０．１μｍと、Ｍｇドー
プＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層６と、Ｍｇ
ドープＧａＮよりなるｐ型コンタクト層７を順に成長さ
せて積層する。
【００２４】以上のようにして得たウェーハをアニーリ
ング装置に入れ、７００℃でアニーリングして、ｐ型ク
ラッド層６およびｐ型コンタクト層７をさらに低抵抗な
ｐ型とした後、ｐ型コンタクト層７の表面に所定の形状
のマスクを形成し、ｐ型コンタクト層側からエッチング
を行い、ｎ型コンタクト層３’を露出させる。
ング装置に入れ、７００℃でアニーリングして、ｐ型ク
ラッド層６およびｐ型コンタクト層７をさらに低抵抗な
ｐ型とした後、ｐ型コンタクト層７の表面に所定の形状
のマスクを形成し、ｐ型コンタクト層側からエッチング
を行い、ｎ型コンタクト層３’を露出させる。
【００２５】後は常法に従い、ｐ型コンタクト層７に正
電極９と、露出したｎ型コンタクト層３’に負電極８を
形成した後、チップ状に分離して、図５に示すような構
造の青色発光素子とした。この発光素子発光させたとこ
ろ、活性層５から主発光波長４５０ｎｍの均一な面発光
が観測され、順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡにおいて、Ｖ
ｆは３．３Ｖであり、発光出力は１．８ｍＷであった。
電極９と、露出したｎ型コンタクト層３’に負電極８を
形成した後、チップ状に分離して、図５に示すような構
造の青色発光素子とした。この発光素子発光させたとこ
ろ、活性層５から主発光波長４５０ｎｍの均一な面発光
が観測され、順方向電流（Ｉｆ）２０ｍＡにおいて、Ｖ
ｆは３．３Ｖであり、発光出力は１．８ｍＷであった。
【００２６】［実施例２］バッファ層２の表面に、第一
のｎ型層として電子キャリア濃度１×１０18／cm 3のＧ
ｅドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層３を１μｍの
膜厚で成長し、その表面に電子キャリア濃度５×１０20
／cm3のＧｅドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第二のｎ
型層を０．０１μｍの膜圧で成長させる。次に第二のｎ
型層３３の表面に同じく電子キャリア濃度１×１０18／
cm3のＧｅドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層
３’を２μｍと、電子キャリア濃度５×１０20／cm3の
Ｇｅドープｎ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第二のｎ型層
３３’を０．０１μｍと、電子キャリア濃度１×１０18
／cm3のＧｅドープｎ型ＧａＮ層とを１μｍの膜厚で順
に成長させる。
のｎ型層として電子キャリア濃度１×１０18／cm 3のＧ
ｅドープＧａＮよりなるｎ型コンタクト層３を１μｍの
膜厚で成長し、その表面に電子キャリア濃度５×１０20
／cm3のＧｅドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第二のｎ
型層を０．０１μｍの膜圧で成長させる。次に第二のｎ
型層３３の表面に同じく電子キャリア濃度１×１０18／
cm3のＧｅドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層
３’を２μｍと、電子キャリア濃度５×１０20／cm3の
Ｇｅドープｎ型Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第二のｎ型層
３３’を０．０１μｍと、電子キャリア濃度１×１０18
／cm3のＧｅドープｎ型ＧａＮ層とを１μｍの膜厚で順
に成長させる。
【００２７】後は実施例１と同様にしてｎ型クラッド層
４、活性層５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７
を積層して、図６に示すような構造の青色発光素子とし
た。但し、図６に示すように、ｐ型コンタクト層７から
のエッチング深さはｎ型コンタクト層３’までとし、負
電極８はｎ型コンタクト層３’の表面に形成した。そし
て、この発光素子を発光させたところ、実施例１と同様
に活性層５からは均一な面発光が観測され、Ｉｆ２０ｍ
ＡにおいてＶｆ３．２Ｖ、発光出力は２．０ｍＷであっ
た。
４、活性層５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７
を積層して、図６に示すような構造の青色発光素子とし
た。但し、図６に示すように、ｐ型コンタクト層７から
のエッチング深さはｎ型コンタクト層３’までとし、負
電極８はｎ型コンタクト層３’の表面に形成した。そし
て、この発光素子を発光させたところ、実施例１と同様
に活性層５からは均一な面発光が観測され、Ｉｆ２０ｍ
ＡにおいてＶｆ３．２Ｖ、発光出力は２．０ｍＷであっ
た。
【００２８】［実施例３］バッファ層２の表面に、第一
のｎ型層として電子キャリア濃度１×１０18／cm 3のＳ
ｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｎ型コンタクト層３
を３μｍの膜厚で成長させる。次にその表面に、電子キ
ャリア濃度１×１０20／cm3のＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.
8Ｎを０．０１μｍと、電子キャリア濃度１×１０20／c
m3のＳｉドープＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎを０．０１μｍと
を、それぞれ交互に５層づつ積層した第二のｎ型層３３
を成長させる。
のｎ型層として電子キャリア濃度１×１０18／cm 3のＳ
ｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｎ型コンタクト層３
を３μｍの膜厚で成長させる。次にその表面に、電子キ
ャリア濃度１×１０20／cm3のＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.
8Ｎを０．０１μｍと、電子キャリア濃度１×１０20／c
m3のＳｉドープＡｌ0.05Ｇａ0.95Ｎを０．０１μｍと
を、それぞれ交互に５層づつ積層した第二のｎ型層３３
を成長させる。
【００２９】次に第二のｎ型層３３の表面に、ＳｉとＺ
ｎドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる活性層５を０．
１μｍと、ＭｇドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型ク
ラッド層６と、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタク
ト層７を順に成長させて積層する。つまり、実施例１の
ｎ型クラッド層４を成長させない他は同様にして活性層
５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７を成長させ
る。後は実施例１と同様にしてエッチングを行い、図３
に示すような構造の発光素子とした。この発光素子を発
光させたところ同様に活性層５からは均一な面発光が得
られ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆ３．５Ｖであり、発
光出力は２．２ｍＷであった。
ｎドープｎ型Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなる活性層５を０．
１μｍと、ＭｇドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型ク
ラッド層６と、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ型コンタク
ト層７を順に成長させて積層する。つまり、実施例１の
ｎ型クラッド層４を成長させない他は同様にして活性層
５、ｐ型クラッド層６、ｐ型コンタクト層７を成長させ
る。後は実施例１と同様にしてエッチングを行い、図３
に示すような構造の発光素子とした。この発光素子を発
光させたところ同様に活性層５からは均一な面発光が得
られ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆ３．５Ｖであり、発
光出力は２．２ｍＷであった。
【００３０】［比較例１］実施例１において、第二のｎ
型層３３を成長させず、ＧａＮコンタクト層を連続的に
４μｍの膜厚で成長させる他は同様にして、図１に示す
ような構造の発光素子とした。この発光素子の活性層
は、図２に示すように正電極９と、負電極８との間で強
く発光し、均一な発光を得ることができなかった。また
Ｉｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆは３．６Ｖ、発光出力１．
２ｍＷであった。
型層３３を成長させず、ＧａＮコンタクト層を連続的に
４μｍの膜厚で成長させる他は同様にして、図１に示す
ような構造の発光素子とした。この発光素子の活性層
は、図２に示すように正電極９と、負電極８との間で強
く発光し、均一な発光を得ることができなかった。また
Ｉｆ２０ｍＡにおいて、Ｖｆは３．６Ｖ、発光出力１．
２ｍＷであった。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
は全て活性層から均一な面発光を得て発光出力の向上し
た素子を実現できる。また、実施例１、２のように第二
のｎ型層３３を負電極８と、基板１との間に形成した発
光素子は、明らかにＶｆが低下している。また実施例３
は第二のｎ型層が基板と負電極との間にないので、Ｖｆ
は低下に関しては影響が少ないが、第二のｎ型層を多層
膜としているので、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コン
タクト層の結晶欠陥が少なくなり、発光出力が向上して
いる。このように本発明の発光素子はキャリア濃度の大
きい第二のｎ型層が第一のｎ型層に接して活性層側に形
成されていることにより、均一な面発光を得て、発光出
力の向上した素子を実現することができる。
は全て活性層から均一な面発光を得て発光出力の向上し
た素子を実現できる。また、実施例１、２のように第二
のｎ型層３３を負電極８と、基板１との間に形成した発
光素子は、明らかにＶｆが低下している。また実施例３
は第二のｎ型層が基板と負電極との間にないので、Ｖｆ
は低下に関しては影響が少ないが、第二のｎ型層を多層
膜としているので、活性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コン
タクト層の結晶欠陥が少なくなり、発光出力が向上して
いる。このように本発明の発光素子はキャリア濃度の大
きい第二のｎ型層が第一のｎ型層に接して活性層側に形
成されていることにより、均一な面発光を得て、発光出
力の向上した素子を実現することができる。
【図１】 従来の発光素子の構造を示す模式断面図。
【図２】 図１の発光素子の発光状態を示す模式断面
図。
図。
【図３】 本発明の一実施例の発光素子の構造を示す模
式断面図。
式断面図。
【図４】 図３の発光素子の発光状態を示す模式断面
図。
図。
【図５】 本発明の他の実施例の発光素子の発光状態を
示す模式断面図。
示す模式断面図。
【図６】 本発明の他の実施例の発光素子の構造を示す
模式断面図。
模式断面図。
１・・・・・基板 ２・・・・・バッファ
層 ４・・・・・ｎ型クラッド層 ５・・・・・活性層 ６・・・・・ｐ型クラッド層 ７・・・・・ｐ型コン
タクト層 ８・・・・・負電極 ９・・・・・正電極 ３、３'、３”・・・・・第一のｎ型層（ｎ型コンタク
ト層） ３３、３３' ・・・・・第二のｎ型層
層 ４・・・・・ｎ型クラッド層 ５・・・・・活性層 ６・・・・・ｐ型クラッド層 ７・・・・・ｐ型コン
タクト層 ８・・・・・負電極 ９・・・・・正電極 ３、３'、３”・・・・・第一のｎ型層（ｎ型コンタク
ト層） ３３、３３' ・・・・・第二のｎ型層
Claims (13)
- 【請求項１】 少なくともｎ型層が活性層と基板との間
に形成された構造を備える窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子であって、 前記ｎ型層は、基板側に形成され、負電極が設けられた
ｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性
層側に形成されて、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム
系化合物半導体（ＩｎＸＧａ１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よ
りなる第二のｎ型層と、を含み、 さらに前記第二のｎ型層の上に、ｎ型ＧａＮ層若しくは
ｎ型ＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記第二のｎ型層の膜厚が、５０オング
ストローム〜０．３μｍであることを特徴とする請求項
１記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 少なくともｎ型層が活性層と基板との間
に形成された構造を備える窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子であって、 前記ｎ型層は、基板側に形成され、負電極が設けられ、
ＧａＮ若しくはＡｌＧａＮよりなるｎ型コンタクト層
と、該ｎ型コンタクト層に接して活性層側に形成され
て、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム系化合物半導体
（ＩｎＸＧａ１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よりなる第二のｎ
型層と、該第二のｎ型層上のｎ型ＧａＮ層若しくはｎ型
ＡｌＧａＮ層と、を含み、 前記第二のｎ型層は、５０オングストローム〜０．３μ
ｍの膜厚であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子が、ｎ型層、活性層、ｐ型層を順に積層された構造を
備えることを特徴とする請求項１乃至３記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記ｐ型層がＧａＮ若しくはＡｌＧａＮ
であることを特徴とする請求項４記載の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記ｐ型層は、ｐ型クラッド層とｐ型コ
ンタクト層とが積層されていることを特徴とする請求項
４又は５記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記ｎ型層表面に、ｎ型クラッド層、活
性層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層とを積層した
構造であることを特徴とする請求項１乃至３記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項８】 基板表面に、バッファ層と、ｎ型層と、
ｎ型クラッド層と、活性層と、ｐ型クラッド層と、ｐ型
コンタクト層とが順に積層された構造の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子であって、 前記ｎ型層は、基板側に形成され、負電極が設けられた
ｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタクト層に接して活性
層側に形成されて、少なくともＩｎを含む窒化ガリウム
系化合物半導体（ＩｎＸＧａ１−ＸＮ、０＜Ｘ≦１）よ
りなる第二のｎ型層と、を含み、 前記第二のｎ型層は、５０オングストローム〜０．３μ
ｍの膜厚であって、 前記ｎ型クラッド層がＡｌＧａＮであることを特徴とす
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項９】 前記ｎ型クラッド層が、ＡｌＧａＮであ
ることを特徴とする請求項７記載の窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子。 - 【請求項１０】 前記ｐ型クラッド層が、ＡｌＧａＮで
あることを特徴とする請求項６乃至９記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項１１】 前記ｐ型コンタクト層がＧａＮである
ことを特徴とする請求項６乃至１０記載の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子。 - 【請求項１２】 前記ｎ型コンタクト層の膜厚が、１μ
ｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至１１記
載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項１３】 前記ｎ型コンタクト層が、ＧａＮ若し
くはＡｌＧａＮよりなることを特徴とする請求項１２記
載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
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