JP3498185B2 - Nitrogen-3 group compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

Nitrogen-3 group compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

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JP3498185B2
JP3498185B2 JP31660292A JP31660292A JP3498185B2 JP 3498185 B2 JP3498185 B2 JP 3498185B2 JP 31660292 A JP31660292 A JP 31660292A JP 31660292 A JP31660292 A JP 31660292A JP 3498185 B2 JP3498185 B2 JP 3498185B2
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light emitting
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勝英 真部
正宏 小滝
真人 田牧
潤一 梅崎
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は青色発光の窒素−3属元
素化合物半導体発光素子に関する。 【0002】 【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてGaN 系
の化合物半導体を用いたものが知られている。そのGaN
系の化合物半導体は直接遷移型であることから発光効率
が高いこと、光の3原色の1つである青色を発光色とす
ること等から注目されている。 【0003】このようなGaN 系の化合物半導体を用いた
発光ダイオードは、サファイア基板上に直接又は窒化ア
ルミニウムから成るバッファ層を介在させて、N導電型
のGaN 系の化合物半導体から成る高キャリア濃度N+
と低キャリア濃度N層と、その低キャリア濃度N層の上
に低不純物濃度IL 層と高不純物濃度IH 層とを成長さ
せた構造をとっている(特開平3-252177号公報)。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造の発
光ダイオードの発光強度は未だ十分ではなく、改良が望
まれている。そこで、本発明の目的は、窒素−3属元素
化合物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)
発光ダイオードの青色の発光強度を向上させることであ
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、N型の窒素−
3属元素化合物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) からなるN層と、P型不純物を添加したI型の
窒素−3属元素化合物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,
X=Y=0 を含む) からなるI層とを有する窒素−3属元素
化合物半導体発光素子において、I層を、N層との接合
面から遠ざかる方向に、P型不純物濃度を連続的に又は
多段階的に増加させた構造としたことを特徴とする。 【0006】P型不純物としては例えばZnである。各I
層の成長温度は1000〜1200℃が望ましい。この範囲で結
晶成長させた場合には良質な結晶が得られると共に発光
輝度が向上した。 【0007】P型不純物としてZnを用いた場合には、I
層の各薄膜の不純物濃度は、 1×1015〜 1×1022/cm3
の範囲で、連続的又は多段階的に増加させるのが望まし
い。 【0008】 【発明の作用及び効果】本発明は、I層を、N層との接
合面から遠ざかる方向に、P型不純物濃度を連続的に又
は多段階的に増加させた構造としたので、電子及び正孔
の注入効率が向上すると共に、発光部分がN層とI層と
の接合面、I層から発光するようになったため発光輝度
が向上した。又、発光中心の不純物原子が高濃度I層側
からN層側の低濃度I層側に移行するために、発光の安
定性や素子寿命の長期化が達成された。 【0009】 【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。第1実施例 図1において、発光ダイオード10は、サファイア基板
1を有しており、そのサファイア基板1に500 ÅのAlN
のバッファ層2が形成されている。そのバッファ層2の
上には、順に、膜厚約2.2 μm、キャリア濃度 1.5×10
18/ cm3 のGaNから成る高キャリア濃度N+ 層3、膜厚
約 1.1μm、キャリア濃度1×1015/ cm3 のGaN から成
る低キャリア濃度N層4が形成されている。さらに、低
キャリア濃度N層4の上に多数薄膜の積層構造のI層5
が形成されている。I層5の各薄膜の膜厚は500Åで
ある。又、I層5の各薄膜51〜60のZn濃度は、 1×
1015/ cm3 、 5.0×1015/ cm3 、2.5 ×1016/ cm3 、1.
3 ×1017/ cm3 、6.3 ×1017/ cm3 、3.2 ×1018/ c
m3 、1.6 ×1019/ cm3 、7.9 ×1019/ cm3 、4.0 ×10
20/ cm3 、2.0 ×1021/ cm3 であり、最上層の超高不純
物濃度ISH層6のZn濃度は1.0 ×1022/ cm3 である。即
ち、各I層のZn濃度は約5倍の等比濃度差で形成されて
いる。そして、超高不純物濃度ISH層6に接続するアル
ミニウムで形成された電極8と高キャリア濃度N+ 層3
に接続するアルミニウムで形成された電極9とが形成さ
れている。 【0010】次に、この構造の発光ダイオード10の製
造方法について説明する。上記発光ダイオード10は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
(以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)(以下「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とジエ
チル亜鉛(以下「DEZ 」と記す) である。 【0011】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
A面を主面とする単結晶のサファイア基板1をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を 2 liter/分で反応室に流しながら温度1100℃
でサファイア基板1を気相エッチングした。 【0012】次に、温度を 400℃まで低下させて、H2
20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMA を 1.8×10-5
モル/分で供給してAlN のバッファ層2が約 500Åの厚
さに形成された。 【0013】次に、サファイア基板1の温度を1150℃に
保持し、H2を20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG
を 1.7×10-4モル/分、H2で 0.86ppmまで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200 ml/分の割合で30分間供給し、膜厚約
2.2μm、キャリア濃度 1.5×1018/ cm3 のGaN から成
る高キャリア濃度N+ 層3を形成した。 【0014】続いて、サファイア基板1の温度を1150℃
に保持し、H2を20 liter/分、NH3を10 liter/分、TMG
を1.7×10-4モル/分の割合で15分間供給し、膜厚約1.
1μm、キャリア濃度 1×1015/ cm3 のGaN から成る低
キャリア濃度N層4を形成した。 【0015】次に、サファイア基板1を1150℃にして、
2 を20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を 1.7
×10-4モル/分、DEZ を時間0.7 分の間隔で、初期値 5
×10-10 モル/分から約5倍の比で11段階に流量を変
化させて、各膜厚500Å、Zn濃度が 1×1015/ cm3
2.0 ×1021/ cm3 の範囲で約5倍の比で変化する多段階
的積層構造のI層5を形成した。続いて、DEZ を 5×10
-3モル/分、他のガス流量は変化させずに、3分間供給
して、Zn濃度が1.0 ×1022/ cm3 、厚さ0.2μmの超
高不純物濃度ISH層6を形成した。このようにして、図
2に示す構造のウエハが得られた。 【0016】次に、図3に示すように、超高不純物濃度
I層6の上に、スパッタリングによりSiO2層11を2000
Åの厚さに形成した。次に、そのSiO2層11上にフォト
レジスト12を塗布して、フォトリソグラフにより、そ
のフォトレジスト12を高キャリア濃度N+ 層3に対す
る電極形成部位のフォトレジストを除去したパターンに
形成した。 【0017】次に、図4に示すように、フォトレジスト
12によって覆われていないSiO2層11をフッ酸系エッ
チング液で除去した。次に、図5に示すように、フォト
レジスト12及びSiO2層11によって覆われていない部
位の超高不純物濃度ISH層6、第10I層60〜第1I
層51、低キャリア濃度N層4及び高キャリア濃度N+
層3の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電力0.44W/
cm3 、BCl3ガスを10cc/ 分でドライエッチングした後、
Arでドライエッチングした。 【0018】次に、図6に示すように、超高不純物濃度
SH層6の上に残っているSiO2層11をフッ酸で除去し
た。次に、図7に示すように、試料の上全面に、Al層1
3を蒸着により形成した。そして、そのAl層13の上に
フォトレジスト14を塗布して、フォトリソグラフによ
り、そのフォトレジスト14が高キャリア濃度N+ 層3
及び超高不純物濃度ISH層6に対する電極部が残るよう
に、所定形状にパターン形成した。 【0019】次に、図7に示すようにそのフォトレジス
ト14をマスクとして下層のAl層13の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングし、フォトレジスト14をア
セトンで除去し、高キャリア濃度N+ 層3の電極9、超
高不純物濃度ISH層6の電極8を形成した。 【0020】このようにして、図1に示すようにMIS(Me
ta- l-Insulator-Semiconductor)構造の窒化ガリウム系
発光素を製造することができる。このようにして製造さ
れた発光ダイオード10の発光強度を測定したところ、
2mcdであった。これは、従来の発光ダイオードに比べ
て、発光強度が10倍に向上した。又、発光面を観察した
所、発光点の数が飛躍的に増加していることも観察され
た。さらに、素子寿命も向上した。 【0021】第2実施例 次に、第2実施例にかかる発光ダイオードについて説明
する。図8において、発光ダイオード10は、サファイ
ア基板1を有しており、そのサファイア基板1に500 Å
のAlN のバッファ層2が形成されている。そのバッファ
層2の上には、順に、膜厚約2.2 μm、キャリア濃度
1.5×1018/ cm3 のGaN から成る高キャリア濃度N+
3、膜厚約 1.1μm、キャリア濃度1×1015/ cm3 のGa
N から成る低キャリア濃度N層4が形成されている。さ
らに、低キャリア濃度N層4の上にZn濃度が連続的に傾
斜して増加させたI層5が形成されている。I層5のZn
濃度はI層5とN層4との接合面からその面に垂直にと
ったx軸に対して、a×exp(−αx)+bの関数で変化
させている。但し、x=0の位置でのZn濃度は1 ×1015
/ cm3 であり、最上面のx=0.7μmの位置でのZn濃
度は1.0 ×1022/ cm3である。又、αは3/μmであ
る。そして、I層5の上面に接続するアルミニウムで形
成された電極8と高キャリア濃度N+ 層3に接続するア
ルミニウムで形成された電極9とが形成されている。 【0022】この構造の発光ダイオード10の製造方法
はI層5を除いて第1実施例と同一である。I層5の製
造は次のようにして行われる。サファイア基板1を1150
℃にして、H2 を20 liter/分、NH3 を10 liter/分、
TMG を 1.7×10-4モル/分、DEZ のフローレイトを初期
値5×10-10 モル/分から5×10-3モル/分まで、
c×exp(−βt)+dの関数で変化させた。但し、β=
4.7 /分である。このようにして、 7分間、気相成長さ
せた結果、NI接合面でZn濃度1 ×1015/ cm3 、最上面
でZn濃度は1.0 ×1022/ cm3 、厚さ 0.5μmのI層5が
形成された。 【0023】次に、第1実施例と同様に処理して、図8
に示す構造の発光ダイオード10を形成した。このよう
にして製造された発光ダイオード10の発光強度を測定
したところ、2mcdであった。これは、従来の発光ダイオ
ードに比べて、発光強度が10倍に向上した。又、発光面
を観察した所、発光点の数が飛躍的に増加していること
も観察された。さらに、素子寿命も向上した。 【0024】尚、上記実施例では、I層5のZnの不純物
濃度分布をa×exp(−αx)+b(但し、α>0)とし
たが、a×exp(αx)+b(但し、α>0)の関数で増
加させても良い。さらに、別の関数で変化させても良
い。 【0025】第3実施例 図1に示す構造の第1実施例の発光ダイオードにおい
て、高キャリア濃度N+層3、低キャリア濃度N層4、
I層5、超高不純物濃度ISH層6を、それぞれ、Al0.2G
a0.5In0.3Nとした。高キャリア濃度N+ 層3は、シリコ
ンを添加して電子濃度2 ×1018/cm3に形成し、低キャリ
ア濃度N層4は不純物無添加で電子濃度1×1016/cm3
形成した。I層5の多重層は、第1実施例と同様に、Zn
濃度が、それぞれ、 1×1015/ cm3 、 5.0×1015/ c
m3 、2.5 ×1016/ cm3 、1.3 ×1017/cm3 、6.3 ×1017
/ cm3 、3.2 ×1018/ cm3 、1.6 ×1019/ cm3 、7.9 ×
1019/cm3 、4.0 ×1020/ cm3 、2.0 ×1021/ cm3
し、最上層の超高不純物濃度ISH層6のZn濃度は1.0 ×
1022/ cm3 とした。即ち、各I層のZn濃度は約5倍の等
比濃度差で形成されている。そして、超高不純物濃度I
SH層6に接続するアルミニウムで形成された電極8と高
キャリア濃度N+ 層3に接続するアルミニウムで形成さ
れた電極8とが形成されている。 【0026】次に、この構造の発光ダイオード10も第
1実施例の発光ダイオードと同様に製造することができ
る。トリメチルインジウム(In(CH3)3)がTMG 、TMA 、シ
ラン、CP2Mg ガスに加えて使用された。生成温度、ガス
流量は第1実施例と同じである。トリメチルインジウム
を 1.7×10-4モル/分で供給することを除いて他のガス
の流量は第1実施例と同一である。 【0027】このようにして製造された発光ダイオード
10の発光強度を測定したところ、2mcdであった。これ
は、従来の発光ダイオードに比べて、発光強度が10倍に
向上した。又、発光面を観察した所、発光点の数が飛躍
的に増加していることも観察された。さらに、素子寿命
も向上した。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blue-emitting nitrogen-3 group compound semiconductor light emitting device. 2. Description of the Related Art Heretofore, a blue light emitting diode using a GaN-based compound semiconductor has been known. The GaN
Since the compound semiconductor of the system is a direct transition type, it has attracted attention because of its high luminous efficiency and the fact that blue, which is one of the three primary colors of light, is used as the luminescent color. A light emitting diode using such a GaN-based compound semiconductor has a high carrier concentration N made of an N-conductivity type GaN-based compound semiconductor directly on a sapphire substrate or with a buffer layer made of aluminum nitride interposed therebetween. + layer and the low carrier concentration N layer, that has a structure which is grown a lightly doped I L layer and the high impurity concentration I H layer on the low carrier concentration N layer (JP-a-3-252177 JP ). However, the light emitting intensity of the light emitting diode having the above structure is not yet sufficient, and improvement is desired. Accordingly, an object of the present invention is to provide a compound semiconductor of a nitrogen-3 group element (Al x Ga Y In 1-XY N; including X = 0, Y = 0, X = Y = 0)
The purpose is to improve the blue light emission intensity of the light emitting diode. [0005] The present invention provides an N-type nitrogen-
Group 3 element compound semiconductor (Al x Ga Y In 1-XY N; X = 0, Y = 0, X = Y = 0
And an I-type nitrogen-group III element compound semiconductor doped with a P-type impurity (Al x Ga Y In 1-XY N; X = 0, Y = 0,
X = Y = 0), and a P-type impurity concentration in the direction away from the junction surface with the N layer. It is characterized in that the structure is increased in multiple stages. The P-type impurity is, for example, Zn. Each I
The growth temperature of the layer is desirably 1000 to 1200 ° C. When crystals were grown in this range, good quality crystals were obtained and emission luminance was improved. When Zn is used as a P-type impurity, I
The impurity concentration of each thin film in the layer is 1 × 10 15 to 1 × 10 22 / cm 3
It is desirable to increase continuously or in multiple steps within the range. According to the present invention, the I layer has a structure in which the P-type impurity concentration is increased continuously or in multiple steps in a direction away from the bonding surface with the N layer. The efficiency of injection of electrons and holes was improved, and the light emitting portion was made to emit light from the junction surface between the N layer and the I layer and from the I layer. Further, since the impurity atoms at the emission center shift from the high-concentration I layer side to the low-concentration I layer side on the N layer side, the stability of light emission and the prolongation of the element life are achieved. Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples. First Embodiment In FIG. 1, a light emitting diode 10 has a sapphire substrate 1, and the sapphire substrate 1
Buffer layer 2 is formed. On the buffer layer 2, a film thickness of about 2.2 μm and a carrier concentration of 1.5 × 10
A high carrier concentration N + layer 3 made of GaN of 18 / cm 3 and a low carrier concentration N layer 4 made of GaN having a film thickness of about 1.1 μm and a carrier concentration of 1 × 10 15 / cm 3 are formed. Further, an I layer 5 having a multilayer structure of many thin films is formed on the low carrier concentration N layer 4.
Is formed. The thickness of each thin film of the I layer 5 is 500 °. The Zn concentration of each of the thin films 51 to 60 of the I layer 5 is 1 ×
10 15 / cm 3 , 5.0 × 10 15 / cm 3 , 2.5 × 10 16 / cm 3 , 1.
3 × 10 17 / cm 3 , 6.3 × 10 17 / cm 3 , 3.2 × 10 18 / c
m 3 , 1.6 × 10 19 / cm 3 , 7.9 × 10 19 / cm 3 , 4.0 × 10
20 / cm 3 and 2.0 × 10 21 / cm 3 , and the Zn concentration of the uppermost ultra-high impurity concentration I SH layer 6 is 1.0 × 10 22 / cm 3 . That is, the Zn concentration of each I layer is formed with an equi-specific concentration difference of about 5 times. An electrode 8 made of aluminum connected to the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 and the high carrier concentration N + layer 3
And an electrode 9 formed of aluminum and connected to the electrode 9. Next, a method of manufacturing the light emitting diode 10 having this structure will be described. The light emitting diode 10 includes:
It was manufactured by vapor phase growth using an organometallic compound vapor phase growth method (hereinafter referred to as "M0VPE"). The gas used was NH
3 and the carrier gas H 2 and trimethylgallium (Ga (CH 3) 3)
(Hereinafter referred to as “TMG”) and trimethylaluminum (Al
(CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMA”), silane (SiH 4 ), and diethylzinc (hereinafter referred to as “DEZ”). First, a single-crystal sapphire substrate 1 whose main surface is the surface A that has been cleaned by organic cleaning and heat treatment is mounted on a susceptor placed in a reaction chamber of an MOVPE apparatus. Next, at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 at 2 liter / min.
The sapphire substrate 1 was subjected to gas phase etching. [0012] Next, by lowering the temperature to 400 ° C., and H 2
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMA 1.8 × 10 -5
Supplying at mol / min, an AlN buffer layer 2 was formed to a thickness of about 500 °. Next, the temperature of the sapphire substrate 1 is maintained at 1150 ° C., H 2 is 20 liter / min, NH 3 is 10 liter / min, TMG
Of silane (SiH 4 ) diluted to 1.7 × 10 -4 mol / min and 0.86 ppm with H 2 at a rate of 200 ml / min for 30 minutes.
2.2 .mu.m, to form a high carrier concentration N + layer 3 made of GaN having a carrier concentration 1.5 × 10 18 / cm 3. Subsequently, the temperature of the sapphire substrate 1 is set to 1150 ° C.
, H 2 at 20 liter / min, NH 3 at 10 liter / min, TMG
Was supplied at a rate of 1.7 × 10 −4 mol / min for 15 minutes, and a film thickness of about 1.
A low carrier concentration N layer 4 of 1 μm and GaN having a carrier concentration of 1 × 10 15 / cm 3 was formed. Next, the sapphire substrate 1 is heated to 1150 ° C.
H 2 20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMG 1.7
× 10 -4 mol / min, DEZ at an interval of 0.7 minutes, initial value 5
By changing the flow rate in 11 steps from × 10 −10 mol / min to a ratio of about 5 times, each film thickness is 500 ° and the Zn concentration is 1 × 10 15 / cm 3 ~
An I layer 5 having a multi-stage laminated structure varying at a ratio of about 5 in the range of 2.0 × 10 21 / cm 3 was formed. Then, set DEZ to 5 × 10
The gas was supplied for 3 minutes at -3 mol / min without changing other gas flow rates to form an ultra-high impurity concentration I SH layer 6 having a Zn concentration of 1.0 × 10 22 / cm 3 and a thickness of 0.2 μm. . Thus, a wafer having the structure shown in FIG. 2 was obtained. Next, as shown in FIG. 3, an SiO 2 layer 11 is formed on the ultra-high impurity concentration I layer 6 by sputtering.
Å was formed. Next, a photoresist 12 was applied on the SiO 2 layer 11, and the photoresist 12 was formed by photolithography in a pattern in which the photoresist at the electrode formation site for the high carrier concentration N + layer 3 was removed. Next, as shown in FIG. 4, the SiO 2 layer 11 not covered with the photoresist 12 was removed with a hydrofluoric acid-based etchant. Next, as shown in FIG. 5, the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 and the 10 I-th layer 60 to the 1 I-th part of the portion not covered by the photoresist 12 and the SiO 2 layer 11 are formed.
Layer 51, low carrier concentration N layer 4 and high carrier concentration N +
A part of the upper surface of the layer 3 was vacuumed at 0.04 Torr and high frequency power was 0.44 W /
cm 3 , dry etching of BCl 3 gas at 10cc / min,
Dry etching with Ar. Next, as shown in FIG. 6, the SiO 2 layer 11 remaining on the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 was removed with hydrofluoric acid. Next, as shown in FIG. 7, an Al layer 1
3 was formed by vapor deposition. Then, a photoresist 14 is applied on the Al layer 13, and the photoresist 14 is coated with the high carrier concentration N + layer 3 by photolithography.
A pattern was formed in a predetermined shape so that an electrode portion for the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 remained. Next, as shown in FIG. 7, the exposed portion of the lower Al layer 13 is etched with a nitric acid-based etchant using the photoresist 14 as a mask, the photoresist 14 is removed with acetone, and the high carrier concentration N + The electrode 9 of the layer 3 and the electrode 8 of the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 were formed. In this way, as shown in FIG.
A gallium nitride-based light emitting device having a (ta-l-Insulator-Semiconductor) structure can be manufactured. When the light emission intensity of the light emitting diode 10 manufactured as described above was measured,
It was 2mcd. This improved light emission intensity by a factor of 10 compared to conventional light emitting diodes. Further, when the light emitting surface was observed, it was also observed that the number of light emitting points increased dramatically. Further, the life of the device has been improved. Second Embodiment Next, a light emitting diode according to a second embodiment will be described. In FIG. 8, the light emitting diode 10 has a sapphire substrate 1, and the sapphire substrate 1
AlN buffer layer 2 is formed. On the buffer layer 2, a film thickness of about 2.2 μm and a carrier concentration
1.5 × 10 18 / cm 3 high carrier concentration N + layer 3 of GaN, film thickness of about 1.1 μm, carrier concentration of 1 × 10 15 / cm 3 Ga
A low carrier concentration N layer 4 of N 2 is formed. Further, on the low carrier concentration N layer 4, an I layer 5 in which the Zn concentration is continuously inclined and increased is formed. Zn of I layer 5
The concentration is changed by a function of a × exp (−αx) + b with respect to an x-axis taken perpendicular to the junction surface between the I layer 5 and the N layer 4. However, the Zn concentration at the position of x = 0 is 1 × 10 15
/ cm 3 , and the Zn concentration at the position of x = 0.7 μm on the uppermost surface is 1.0 × 10 22 / cm 3 . Α is 3 / μm. An electrode 8 made of aluminum connected to the upper surface of the I layer 5 and an electrode 9 made of aluminum connected to the high carrier concentration N + layer 3 are formed. The manufacturing method of the light emitting diode 10 having this structure is the same as that of the first embodiment except for the I layer 5. The manufacture of the I layer 5 is performed as follows. 1150 sapphire substrate 1
In the ° C., the H 2 20 liter / min, the NH 3 10 liter / min,
The TMG was 1.7 × 10 −4 mol / min, and the flow rate of DEZ was from the initial value of 5 × 10 −10 mol / min to 5 × 10 −3 mol / min.
It was changed by a function of c × exp (−βt) + d. Where β =
4.7 / min. In this way, as a result of vapor-phase growth for 7 minutes, the Zn concentration is 1 × 10 15 / cm 3 on the NI junction surface, the Zn concentration is 1.0 × 10 22 / cm 3 on the uppermost surface, and the I layer is 0.5 μm thick. 5 was formed. Next, processing is performed in the same manner as in the first embodiment, and FIG.
The light emitting diode 10 having the structure shown in FIG. The light emission intensity of the light emitting diode 10 manufactured as described above was measured and found to be 2 mcd. This improved light emission intensity by a factor of 10 compared to conventional light emitting diodes. Further, when the light emitting surface was observed, it was also observed that the number of light emitting points increased dramatically. Further, the life of the device has been improved. In the above embodiment, the impurity concentration distribution of Zn in the I layer 5 is a × exp (−αx) + b (α> 0), but a × exp (αx) + b (α > 0). Further, it may be changed by another function. Third Embodiment In the light emitting diode of the first embodiment having the structure shown in FIG. 1, a high carrier concentration N + layer 3, a low carrier concentration N layer 4,
The I layer 5 and the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 are each made of Al 0.2 G
a was set to 0.5 In 0.3 N. The high carrier concentration N + layer 3 was formed to have an electron concentration of 2 × 10 18 / cm 3 by adding silicon, and the low carrier concentration N layer 4 was formed to have an electron concentration of 1 × 10 16 / cm 3 without adding impurities. . The multiple layers of the I layer 5 are made of Zn, as in the first embodiment.
The concentrations are 1 × 10 15 / cm 3 and 5.0 × 10 15 / c, respectively
m 3 , 2.5 × 10 16 / cm 3 , 1.3 × 10 17 / cm 3 , 6.3 × 10 17
/ Cm 3, 3.2 × 10 18 / cm 3, 1.6 × 10 19 / cm 3, 7.9 ×
10 19 / cm 3 , 4.0 × 10 20 / cm 3 , 2.0 × 10 21 / cm 3, and the Zn concentration of the ultra-high impurity concentration I SH layer 6 in the uppermost layer is 1.0 ×
10 22 / cm 3 . That is, the Zn concentration of each I layer is formed with an equi-specific concentration difference of about 5 times. And the ultra-high impurity concentration I
An electrode 8 made of aluminum connected to the SH layer 6 and an electrode 8 made of aluminum connected to the high carrier concentration N + layer 3 are formed. Next, the light emitting diode 10 having this structure can be manufactured similarly to the light emitting diode of the first embodiment. Trimethylindium (In (CH 3 ) 3 ) was used in addition to TMG, TMA, silane, and CP 2 Mg gas. The generation temperature and gas flow rate are the same as in the first embodiment. The flow rates of the other gases are the same as in the first embodiment except that trimethylindium is supplied at 1.7 × 10 −4 mol / min. The light emission intensity of the light emitting diode 10 manufactured as described above was 2 mcd. This improved light emission intensity by a factor of 10 compared to conventional light emitting diodes. Further, when the light emitting surface was observed, it was also observed that the number of light emitting points increased dramatically. Further, the life of the device has been improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図。 【図2】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図3】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図4】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図5】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図6】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図7】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。 【図8】第2実施例の発光ダイオードの構成を示した構
成図。 【符号の説明】 10…発光ダイオード 1…サファイア基板 2…バッファ層 3…高キャリア濃度N+ 層 4…低キャリア濃度N層 5…I層 51…第1I層 60…第10I層 6…超高不純物濃度ISH層 7…電極 8…電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode according to a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing step of the light-emitting diode of the embodiment. FIG. 3 is a sectional view showing a step of manufacturing the light-emitting diode of the example. FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing process of the light-emitting diode of the embodiment. FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the light emitting diode of the same embodiment. FIG. 6 is a sectional view showing the manufacturing process of the light-emitting diode of the example. FIG. 7 is a sectional view showing the manufacturing process of the light emitting diode of the same embodiment. FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode of a second embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light emitting diode 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... High carrier concentration N + layer 4 ... Low carrier concentration N layer 5 ... I layer 51 ... First I layer 60 ... 10 I layer 6 ... Ultra high Impurity concentration I SH layer 7 ... electrode 8 ... electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅崎 潤一 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−199752(JP,A) 特開 平4−163971(JP,A) 特開 平4−163970(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Umezaki 1 Ochiai Ochiai, Kasuga-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Prefecture Inside Toyoda Gosei Co., Ltd. (56) References JP-A-4-199752 (JP, A) JP-A Heisei 4-163971 (JP, A) JP-A-4-163970 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 33/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 N型の窒素−3属元素化合物半導体(Alx
GaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなるN層と、
P型不純物を添加したI型の窒素−3属元素化合物半導
体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなるI
層とを有する窒素−3属元素化合物半導体発光素子にお
いて、 前記I層を、前記N層との接合面から遠ざかる方向に、
P型不純物濃度を連続的に又は多段階的に増加させた構
造としたことを特徴とする発光素子。
(57) [Claims 1] N-type nitrogen-3 group element compound semiconductor (Al x
Ga Y In 1-XY N; X = 0, Y = 0, X = Y = 0)
I-type nitrogen-III element compound semiconductor (Al x Ga Y In 1-XY N; including X = 0, Y = 0, X = Y = 0) doped with P-type impurities
A nitrogen-group III element compound semiconductor light emitting device having a layer and a layer, wherein the I layer is separated from a bonding surface with the N layer,
A light-emitting element having a structure in which a P-type impurity concentration is increased continuously or in multiple steps.
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