JP4063801B2 - Light emitting diode - Google Patents

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Description

本発明は、n形またはp形のリン化硼素系半導体層上にn形またはp形オーミック電極を備えてなる化合物半導体素子に於いて、接触抵抗の低いオーミック電極を備えた化合物半導体素子を構成するための技術に関する。   The present invention provides a compound semiconductor device having an n-type or p-type ohmic electrode on an n-type or p-type boron phosphide-based semiconductor layer, and comprising an ohmic electrode having a low contact resistance. It relates to technology.

従来より、例えば、一般式AlxGayInzN(0≦x,y,z≦1、x+y+z=1)で表記されるIII族窒化物半導体は、青色帯或いは緑色帯の短波長可視光を出射する発光素子や電界効果型トランジスタ(英略称:FET)を構成するための材料として利用されている(例えば、非特許文献1参照。)。一方、硼素(元素記号:B)とリン(元素記号:P)とを構成元素として含むリン化硼素系半導体は、例えば、レーザダイオード(英略称:LD)を構成するためのコンタクト(contact)層として利用されている(例えば、特許文献1参照。)。コンタクト層は、接触抵抗の低いオーミック電極を形成するために設ける導電層である。従来から、コンタクト層を、マグネシム(Mg)を添加したp形リン化硼素層から構成する例が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, for example, a group III nitride semiconductor represented by the general formula Al x Ga y In z N (0 ≦ x, y, z ≦ 1, x + y + z = 1) has been used for short-wavelength visible light in the blue or green band. Is used as a material for forming a light emitting element that emits light and a field effect transistor (abbreviation: FET) (see, for example, Non-Patent Document 1). On the other hand, a boron phosphide-based semiconductor containing boron (element symbol: B) and phosphorus (element symbol: P) as constituent elements is, for example, a contact layer for constituting a laser diode (abbreviation: LD). (See, for example, Patent Document 1). The contact layer is a conductive layer provided to form an ohmic electrode with low contact resistance. Conventionally, an example in which the contact layer is formed of a p-type boron phosphide layer to which magnesium (Mg) is added is known (see, for example, Patent Document 1).

単量体のリン化硼素(boron monophosphide:BP)は、不純物のドーピングを施さずとも、アンドープで低抵抗の例えば、p形導電層が得られるとされている(例えば、特許文献2参照。)。このため、リン化硼素は、コンタクト層を構成するに好適な材料として利用されている。例えば、p形のリン化硼素から成るコンタクト層上には、アルミニウム(Al)単体からp形オーミック電極を設けて化合物半導体素子が構成される。例えば、p形のリン化硼素からなるコンタクト層に、金(Au)・亜鉛(Zn)からなるp形オーミック電極を設けて、LDを構成する技術が公開されている(例えば、特許文献1参照。)。   Monomeric boron phosphide (BP) is said to provide a p-type conductive layer which is undoped and has a low resistance without doping with impurities (see, for example, Patent Document 2). . For this reason, boron phosphide is used as a material suitable for constituting the contact layer. For example, on a contact layer made of p-type boron phosphide, a compound semiconductor element is formed by providing a p-type ohmic electrode from aluminum (Al) alone. For example, a technique for forming an LD by providing a p-type ohmic electrode made of gold (Au) / zinc (Zn) on a contact layer made of p-type boron phosphide has been disclosed (for example, see Patent Document 1). .)

特開平2−288388号公報JP-A-2-288388 米国特許第6,069,021号明細書US Pat. No. 6,069,021 赤崎 勇編著、「III−V族化合物半導体」、初版、(株)培風館、1994年5月20日、13章Akazaki Isamu, "III-V compound semiconductor", first edition, Baifukan Co., Ltd., May 20, 1994, Chapter 13

しかし、p形またはn形リン化硼素系半導体層の表面に直接、接触させてp形またはn形オーミック電極を設ける従来の構成では、良好なオーミック接触性を呈するオーミック電極が充分に安定して得られなかった。従って、不純物を故意に添加しないアンドープ(undope)の状態で、且つ、成膜後に熱処理等の後工程を要せずとも低い抵抗の導電層が得られるリン化硼素系半導体層の利点を充分に活用できるオーミック電極を得るための技術手段が求められていた。   However, in the conventional configuration in which the p-type or n-type ohmic electrode is provided in direct contact with the surface of the p-type or n-type boron phosphide-based semiconductor layer, the ohmic electrode exhibiting good ohmic contact is sufficiently stable. It was not obtained. Therefore, the advantage of the boron phosphide-based semiconductor layer in which a conductive layer having a low resistance can be obtained in an undoped state in which impurities are not intentionally added and without requiring a post-treatment such as a heat treatment after film formation. There has been a demand for technical means for obtaining an ohmic electrode that can be utilized.

本発明では、従来技術の如く、p形またはn形オーミック電極をリン化硼素系半導体層の表面に直接、接触させて設ける構成としない。上記の従来技術の問題点を解消するため、本発明では、リン化硼素系半導体層上に設けた導電性の珪素(Si)半導体層に接してオーミック電極を設ける構成とした。また、この構成に依り得られるオーミック接触性に優れる電極を利用した化合物半導体発光素子を提供するものである。   In the present invention, unlike the prior art, the p-type or n-type ohmic electrode is not provided in direct contact with the surface of the boron phosphide-based semiconductor layer. In order to solve the above-described problems of the prior art, in the present invention, an ohmic electrode is provided in contact with the conductive silicon (Si) semiconductor layer provided on the boron phosphide-based semiconductor layer. The present invention also provides a compound semiconductor light emitting device using an electrode having excellent ohmic contact obtained by this configuration.

上記課題を解決するため、本発明は次の構成からなる。
(1)結晶基板と、該結晶基板の一表面上に設けられた硼素(元素記号:B)とリン(元素記号:P)とを構成元素として含むリン化硼素系半導体層と、該リン化硼素系半導体層上に設けられたオーミック(Ohmic)電極とを、備えた化合物半導体素子に於いて、上記のリン化硼素系半導体層の表面に接触して設けられた、リン化硼素系半導体層と同一の伝導形の珪素(元素記号:Si)半導体層に接触させて、オーミック電極が設けられている、ことを特徴とする化合物半導体素子。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(1) A crystal substrate, a boron phosphide-based semiconductor layer containing boron (element symbol: B) and phosphorus (element symbol: P) provided on one surface of the crystal substrate as constituent elements, and the phosphation A boron phosphide-based semiconductor layer provided in contact with the surface of the boron phosphide-based semiconductor layer in a compound semiconductor device including an ohmic electrode provided on the boron-based semiconductor layer A compound semiconductor element, wherein an ohmic electrode is provided in contact with a silicon (element symbol: Si) semiconductor layer having the same conductivity type.

(2)リン化硼素系半導体層がp形であり、該p形リン化硼素系半導体層の表面に接触させて設けた珪素半導体層が、硼素(B)を含むp形伝導層であり、該p形珪素半導体層の表面に接して、p形オーミック電極が設けられている、ことを特徴とする上記(1)に記載の化合物半導体素子。   (2) The boron phosphide-based semiconductor layer is p-type, and the silicon semiconductor layer provided in contact with the surface of the p-type boron phosphide-based semiconductor layer is a p-type conductive layer containing boron (B), The compound semiconductor device according to (1) above, wherein a p-type ohmic electrode is provided in contact with the surface of the p-type silicon semiconductor layer.

(3)リン化硼素系半導体層がn形であり、該n形リン化硼素系半導体層の表面に接触させて設けた珪素半導体層が、リン(P)を含むn形伝導層であり、該n形珪素半導体層の表面に接して、n形オーミック電極が設けられている、ことを特徴とする上記(1)に記載の化合物半導体素子。   (3) The boron phosphide-based semiconductor layer is n-type, and the silicon semiconductor layer provided in contact with the surface of the n-type boron phosphide-based semiconductor layer is an n-type conductive layer containing phosphorus (P), The compound semiconductor device according to (1) above, wherein an n-type ohmic electrode is provided in contact with the surface of the n-type silicon semiconductor layer.

(4)オーミック電極が、それらを設ける領域に限定して残置させた珪素半導体層の表面に接触させて設けられている、ことを特徴とする上記(1)、(2)または(3)に記載の化合物半導体素子。   (4) In the above (1), (2), or (3), the ohmic electrode is provided in contact with the surface of the silicon semiconductor layer that is left only in the region where the ohmic electrode is provided. The compound semiconductor element as described.

(5)結晶基板の一表面上に、硼素(B)とリン(P)とを構成元素として含むリン化硼素系半導体層を気相成長法に依り形成し、その後、該リン化硼素系半導体層上に同一の伝導形の珪素(Si)半導体層を形成し、該珪素半導体層上に、オーミック(Ohmic)電極を設けて化合物半導体素子を形成する化合物半導体素子の形成方法に於いて、硼素原料及びリン原料を用いてリン化硼素系半導体層を気相成長させた後、リン化硼素系半導体層を気相成長させるに使用した硼素原料またはリン原料を添加しつつ、リン化硼素系半導体層の表面上に、リン化硼素系半導体層と同一の伝導形の導電性の珪素半導体層を気相成長に依り形成する、ことを特徴とする化合物半導体素子の形成方法。   (5) A boron phosphide-based semiconductor layer containing boron (B) and phosphorus (P) as constituent elements is formed on one surface of a crystal substrate by a vapor phase growth method, and then the boron phosphide-based semiconductor In a method for forming a compound semiconductor element, a silicon (Si) semiconductor layer having the same conductivity type is formed on a layer, and an ohmic electrode is provided on the silicon semiconductor layer to form a compound semiconductor element. Boron phosphide-based semiconductor is added while the boron phosphide-based semiconductor layer used for vapor-phase growth of the boron phosphide-based semiconductor layer is added after vapor-phase growth of the boron phosphide-based semiconductor layer using the raw material and the phosphorous material. A method for forming a compound semiconductor device, comprising: forming a conductive silicon semiconductor layer having the same conductivity type as a boron phosphide-based semiconductor layer on a surface of the layer by vapor phase growth.

(6)硼素原料及びリン原料を用いてp形のリン化硼素系半導体層を気相成長させた後、p形リン化硼素系半導体層を気相成長させるに使用した硼素原料ン原料を添加しつつ、p形リン化硼素系半導体層の表面上に、p形の珪素半導体層を気相成長に依り形成する、ことを特徴とする上記(5)に記載の化合物半導体素子の形成方法。   (6) After the vapor growth of the p-type boron phosphide-based semiconductor layer using the boron raw material and the phosphorus raw material, the boron raw material used for the vapor-phase growth of the p-type boron phosphide-based semiconductor layer is added. However, the method for forming a compound semiconductor device according to (5) above, wherein a p-type silicon semiconductor layer is formed by vapor phase growth on the surface of the p-type boron phosphide-based semiconductor layer.

(7)硼素原料及びリン原料を用いてn形のリン化硼素系半導体層を気相成長させた後、n形リン化硼素系半導体層を気相成長させるに使用したリン原料を添加しつつ、n形リン化硼素系半導体層の表面上に、n形の珪素半導体層を気相成長に依り形成する、ことを特徴とする上記(5)に記載の化合物半導体素子の形成方法。   (7) While vapor-growing an n-type boron phosphide-based semiconductor layer using a boron raw material and a phosphorus raw material, adding the phosphorus raw material used for vapor-phase growing the n-type boron phosphide-based semiconductor layer The method for forming a compound semiconductor device according to (5) above, wherein an n-type silicon semiconductor layer is formed by vapor phase growth on the surface of the n-type boron phosphide-based semiconductor layer.

(8)リン化硼素系半導体層の表面上に、リン化硼素系半導体層と同一の伝導形の珪素半導体層を形成し、オーミック電極を形成する予定の領域に限定して珪素半導体層を残置させた後、残置させた珪素半導体層の表面に接触させて、オーミック電極を形成する、ことを特徴とする上記(5)、(6)または(7)に記載の化合物半導体素子の形成方法。   (8) A silicon semiconductor layer having the same conductivity type as the boron phosphide-based semiconductor layer is formed on the surface of the boron phosphide-based semiconductor layer, and the silicon semiconductor layer is left only in a region where an ohmic electrode is to be formed. The method of forming a compound semiconductor device according to (5), (6), or (7) above, wherein the ohmic electrode is formed by contacting with the surface of the remaining silicon semiconductor layer.

(9)第1導電形の珪素単結晶基板上に、第1導電形のリン化硼素系半導体からなる下部クラッド層、窒化ガリウム系半導体からなる発光層、第2導電形のリン化硼素系半導体からなる上部クラッド層が順次積層され、該上部クラッド層上に接して第2導電形の珪素半導体層が積層され、第2導電形の珪素半導体層の表面に第2導電形のオーミック電極および第1導電形の珪素単結晶基板の裏面に第1導電形のオーミック電極がそれぞれ形成された発光ダイオード。   (9) On the first conductivity type silicon single crystal substrate, a lower clad layer made of a boron phosphide-based semiconductor of the first conductivity type, a light emitting layer made of a gallium nitride-based semiconductor, and a boron phosphide-based semiconductor of the second conductivity type And a second conductivity type silicon semiconductor layer is laminated on and in contact with the upper clad layer, and a second conductivity type ohmic electrode and a second conductivity type silicon semiconductor layer are formed on the surface of the second conductivity type silicon semiconductor layer. A light emitting diode in which an ohmic electrode of a first conductivity type is formed on the back surface of a single conductivity type silicon single crystal substrate.

(10)サファイア基板上に、第1導電形の窒化ガリウム系半導体からなる下部クラッド層、窒化ガリウム系半導体からなる発光層、第2導電形のリン化硼素系半導体からなる上部クラッド層が順次積層され、該上部クラッド層上に接して第2導電形の珪素半導体層が積層され、第2導電形の珪素半導体層の表面に第2導電形のオーミック電極および第1導電形の下部クラッド層に第1導電形のオーミック電極がそれぞれ形成された発光ダイオード。   (10) On the sapphire substrate, a lower cladding layer made of a gallium nitride semiconductor of a first conductivity type, a light emitting layer made of a gallium nitride semiconductor, and an upper cladding layer made of a boron phosphide semiconductor of a second conductivity type are sequentially stacked. A second conductivity type silicon semiconductor layer is laminated on and in contact with the upper clad layer, and a second conductivity type ohmic electrode and a first conductivity type lower clad layer are formed on the surface of the second conductivity type silicon semiconductor layer. A light emitting diode in which an ohmic electrode of a first conductivity type is formed.

本発明に依れば、リン化硼素系半導体層に接触して設けられた、リン化硼素系半導体層と同一の伝導形の珪素半導体層に接触させて設けたオーミック電極を利用して化合物半導体素子を構成することとしたので、例えば、順方向電圧(Vf)の低い化合物半導体LEDをもたらせる。   According to the present invention, a compound semiconductor is provided by utilizing an ohmic electrode provided in contact with a boron phosphide-based semiconductor layer and in contact with a silicon semiconductor layer having the same conductivity type as the boron phosphide-based semiconductor layer. Since the element is configured, for example, a compound semiconductor LED having a low forward voltage (Vf) can be provided.

本発明では、特に、リン化硼素系半導体層を気相成長させる際に使用したリン源または硼素源を利用して形成したリンまたは硼素を含むn形またはp形の珪素半導体層上にオーミック電極を設けて化合物半導体素子を構成することとしたので、例えば、順方向電圧の低い化合物半導体LEDを提供できる。   In the present invention, in particular, an ohmic electrode is formed on a phosphorus source or an n-type or p-type silicon semiconductor layer containing phosphorus or boron formed by vapor phase growth of a boron phosphide-based semiconductor layer. Therefore, for example, a compound semiconductor LED having a low forward voltage can be provided.

本発明では、オーミック電極を設ける領域に限定して残置させたn形またはp形珪素半導体層に接触させて設けたn形またはp形オーミック電極を利用して化合物半導体素子を構成することとしたので、例えば、珪素半導体層に因る不必要な発光の吸収を回避でき、順方向電圧が低く、且つ高輝度の化合物半導体LEDを提供できる。   In the present invention, a compound semiconductor element is configured using an n-type or p-type ohmic electrode provided in contact with an n-type or p-type silicon semiconductor layer left only in a region where an ohmic electrode is provided. Therefore, for example, unnecessary light emission absorption due to the silicon semiconductor layer can be avoided, and a compound semiconductor LED with a low forward voltage and high brightness can be provided.

本発明に係わるリン化硼素系半導体とは、硼素(B)とリン(P)とを構成元素として含む、例えば、BαAlβGaγIn1-α-β-γ1-δAsδ(0<α≦1、0≦β<1、0≦γ<1、0<α+β+γ≦1、0≦δ<1)である。また、例えば、BαAlβGaγIn1-α-β-γ1-δδ(0<α≦1、0≦β<1、0≦γ<1、0<α+β+γ≦1、0≦δ<1)である。例えば、単量体のリン化硼素(BP)、リン化硼素・ガリウム・インジウム(組成式BαGaγIn1-α-γP:0<α≦1、0≦γ<1)、また、窒化リン化硼素(組成式BP1-δδ:0≦δ<1)や砒化リン化硼素(組成式Bα1-δAsδ:0≦δ<1)のV族元素を含む混晶である。硼素(B)組成比(=α)及びリン組成比(=1−δ:0≦δ<1)が何れも0.5(=50%)を越える混晶では、低抵抗のp形及びn形導電層を、アンドープ状態且つアズ−グローン(as−grown)状態で簡便に形成できる。このため、オーミック接触性に優れる電極を得るに好都合である。 The boron phosphide-based semiconductor according to the present invention includes boron (B) and phosphorus (P) as constituent elements, for example, B α Al β Ga γ In 1-α-β-γ P 1-δ As δ (0 <α ≦ 1, 0 ≦ β <1, 0 ≦ γ <1, 0 <α + β + γ ≦ 1, 0 ≦ δ <1). Also, for example, B α Al β Ga γ In 1-α-β-γ P 1-δ N δ (0 <α ≦ 1, 0 ≦ β <1, 0 ≦ γ <1, 0 <α + β + γ ≦ 1, 0 ≦ δ <1). For example, monomeric boron phosphide (BP), boron phosphide / gallium / indium (compositional formula B α Ga γ In 1-α-γ P: 0 <α ≦ 1, 0 ≦ γ <1), Boron phosphide (compositional formula BP 1-δ N δ : 0 ≦ δ <1) or boron arsenide phosphide (compositional formula B α P 1-δ As δ : 0 ≦ δ <1) containing a group V element It is a crystal. In mixed crystals in which the boron (B) composition ratio (= α) and the phosphorus composition ratio (= 1−δ: 0 ≦ δ <1) both exceed 0.5 (= 50%), the low resistance p-type and n The shaped conductive layer can be easily formed in an undoped state and an as-grown state. For this reason, it is convenient to obtain an electrode excellent in ohmic contact.

リン化硼素系半導体層は、ハロゲン(halogen)法、ハイドライド(hydride)法やMOCVD(有機金属化学的気相堆積)法等の気相成長手段に依り形成できる。また、分子線エピタキシャル法でも気相成長させられる(J.Solid State Chem.,133(1997)、269〜272頁参照。)。例えば、リン化硼素(BP)層は、トリエチル硼素(分子式:(C253B)を硼素源とし、ホスフィン(分子式:PH3)をリン源とするMOCVD法で形成できる。例えば、p形BP層を形成するには、1000℃〜1200℃の温度が適する。一方、n形BP層の形成には、p形BP層を気相成長させる場合よりも低温の800℃〜1000℃が適する。 The boron phosphide-based semiconductor layer can be formed by vapor phase growth means such as a halogen method, a hydride method, or a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method. Vapor phase growth can also be performed by molecular beam epitaxy (see J. Solid State Chem., 133 (1997), pages 269 to 272). For example, the boron phosphide (BP) layer can be formed by MOCVD using triethylboron (molecular formula: (C 2 H 5 ) 3 B) as a boron source and phosphine (molecular formula: PH 3 ) as a phosphorus source. For example, a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. is suitable for forming a p-type BP layer. On the other hand, a lower temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. is suitable for forming the n-type BP layer than when the p-type BP layer is vapor-phase grown.

珪素半導体層は、上記の気相成長手段を利用して、リン化硼素系半導体層上に堆積できる。例えば、四塩化珪素(分子式:SiCl4)を珪素(Si)源とするハロゲン気相成長法により形成できる。珪素半導体層の伝導形は、リン化硼素系半導体層の伝導形に一致させる。例えば、p形リン化硼素層上に設ける珪素半導体層は、p形導電層とする。珪素半導体層は、その上にオーミック接触性に優れる電極を好都合に形成するために、キャリア濃度が高く、抵抗の低い導電層であるのが望ましい。特に、室温でのキャリア濃度は、1×1019cm-3以上で、抵抗率を5×10-2Ω・cm以下であるのが特に好適である。珪素半導体層は、リン化硼素系半導体層を気相成長させた後、引き続き同一の成長設備を利用して簡便に形成できる。その際、リン化硼素系半導体層を気相成長させるのに利用した硼素源を硼素のドーピング原料として利用すれば、p形の硼素ドープ珪素半導体層を形成できる。更に、硼素の添加量を調整すれば、キャリア濃度が制御されたp形の硼素ドープ珪素半導体層が得られる。また、リン源の添加量を調整して、所望のキャリア濃度のn形のリンドープ珪素半導体層を形成できる。 The silicon semiconductor layer can be deposited on the boron phosphide-based semiconductor layer using the vapor phase growth means described above. For example, it can be formed by a halogen vapor phase growth method using silicon tetrachloride (molecular formula: SiCl 4 ) as a silicon (Si) source. The conductivity type of the silicon semiconductor layer is matched with the conductivity type of the boron phosphide-based semiconductor layer. For example, the silicon semiconductor layer provided on the p-type boron phosphide layer is a p-type conductive layer. The silicon semiconductor layer is preferably a conductive layer having a high carrier concentration and a low resistance in order to conveniently form an electrode having excellent ohmic contact thereon. In particular, the carrier concentration at room temperature is particularly preferably 1 × 10 19 cm −3 or more and the resistivity is 5 × 10 −2 Ω · cm or less. The silicon semiconductor layer can be simply formed using the same growth equipment after the vapor growth of the boron phosphide-based semiconductor layer. At that time, if a boron source used for vapor phase growth of the boron phosphide-based semiconductor layer is used as a boron doping material, a p-type boron-doped silicon semiconductor layer can be formed. Furthermore, by adjusting the amount of boron added, a p-type boron-doped silicon semiconductor layer with a controlled carrier concentration can be obtained. Further, an n-type phosphorus-doped silicon semiconductor layer having a desired carrier concentration can be formed by adjusting the amount of phosphorus source added.

珪素半導体層の層厚は、望ましくは5ナノメータ(nm)以上で500nm以下とするのが適する。珪素半導体層が過度に薄いと、リン化硼素系半導体層の表面を充分に被覆できる連続な膜は得られ難く、オーミック電極がリン化硼素系半導体層の表面に直接、接触する部位が発生する。従って、5nm未満の珪素半導体層は、好ましく利用できない。逆に、500nmを越える厚い珪素半導体層の表面は平坦ではなく、乱雑となるため本発明には好ましく利用できない。短波長可視或いは紫外発光ダイオード(英略称:LED)にあって、発光を外部へ取り出す方向に設ける珪素半導体層の層厚は、2nm以上で50nm以下、更に好ましい層厚は5nm以上で20nm以下である。珪素(Si)半導体の室温での禁止帯幅は約1.2エレクトロンボルト(単位:eV)と低く、可視光及び紫外光は吸収されてしまう。このため、珪素半導体層を厚くすると、外部への発光の取り出し効率が低下し、高輝度の可視及び紫外LEDを得るに不都合を生ずる。   The thickness of the silicon semiconductor layer is desirably 5 nanometers (nm) or more and 500 nm or less. If the silicon semiconductor layer is excessively thin, it is difficult to obtain a continuous film that can sufficiently cover the surface of the boron phosphide-based semiconductor layer, and a region where the ohmic electrode directly contacts the surface of the boron phosphide-based semiconductor layer is generated. . Accordingly, a silicon semiconductor layer of less than 5 nm cannot be used preferably. On the other hand, the surface of the thick silicon semiconductor layer exceeding 500 nm is not flat and is messy, and thus cannot be preferably used in the present invention. In a short-wavelength visible or ultraviolet light-emitting diode (abbreviation: LED), the thickness of the silicon semiconductor layer provided in the direction in which light emission is extracted to the outside is 2 nm or more and 50 nm or less, more preferably 5 nm or more and 20 nm or less. is there. The forbidden band width at room temperature of silicon (Si) semiconductor is as low as about 1.2 electron volts (unit: eV), and visible light and ultraviolet light are absorbed. For this reason, when the silicon semiconductor layer is thickened, the efficiency of taking out emitted light to the outside is lowered, which causes inconvenience in obtaining high-luminance visible and ultraviolet LEDs.

p形リン化硼素系半導体層上のp形珪素半導体層の表面には、p形オーミック電極を設ける。p形オーミック電極は、珪素半導体層に対する公知の電極材料から構成できる。p形オーミック電極は例えば、アルミニウム(Al)、金(Au)、金−硼素(Au−B)合金、アルミニウム−鉛(Al−Pb)合金、インジウム(In)、インジウム−鉛(Pb)合金などから構成できる(A.G.ミルネス、D.L.フォイヒト著、「半導体ヘテロ接合」、1974年9月1日、森北出版(株)発行、第1版第1刷、p.297−300参照。)。また、n形珪素半導体層に設けるn形オーミック電極は、金−アンチモン(Au−Sb)合金、金−錫(Au−Sn)合金、アルミニウム−金−リン(Al−Au−P)合金、金−アンチモン−珪素(Au−Sb−Si)合金等から構成できる(上記の「半導体ヘテロ接合」参照。)。   A p-type ohmic electrode is provided on the surface of the p-type silicon semiconductor layer on the p-type boron phosphide-based semiconductor layer. The p-type ohmic electrode can be composed of a known electrode material for the silicon semiconductor layer. The p-type ohmic electrode includes, for example, aluminum (Al), gold (Au), gold-boron (Au-B) alloy, aluminum-lead (Al-Pb) alloy, indium (In), indium-lead (Pb) alloy, etc. (Refer to AG Milles, D. L. Feucht, “Semiconductor Heterojunction”, September 1, 1974, published by Morikita Publishing Co., Ltd., first edition, first edition, pages 297-300. .) The n-type ohmic electrode provided on the n-type silicon semiconductor layer includes a gold-antimony (Au-Sb) alloy, a gold-tin (Au-Sn) alloy, an aluminum-gold-phosphorus (Al-Au-P) alloy, gold -An antimony-silicon (Au-Sb-Si) alloy etc. can be comprised (refer said "semiconductor heterojunction" above).

p形またはn形の珪素半導体層に接触させて電極を設けることにより、接触抵抗の小さなオーミック電極が得られる。例えば、キャリア濃度を約5×1019cm-3とするn形リン化硼素層の表面に直接、接触させて設けた金−ゲルマニウム(Au99質量%−Ge1質量%)合金から構成した電極の接触抵抗は約6×10-3Ω・cm2である。一方、本発明に則り気相成長させた、キャリア濃度が略同一のリン(P)ドープn形珪素半導体層の表面に接触させて設けたAu−Ge電極の接触抵抗は、約9×10-2Ω・cm2と約1/7に減少する。 By providing an electrode in contact with the p-type or n-type silicon semiconductor layer, an ohmic electrode having a low contact resistance can be obtained. For example, contact of an electrode made of a gold-germanium (Au 99 mass% -Ge 1 mass%) alloy provided in direct contact with the surface of an n-type boron phosphide layer having a carrier concentration of about 5 × 10 19 cm −3 The resistance is about 6 × 10 −3 Ω · cm 2 . On the other hand, the contact resistance of the Au—Ge electrode provided in contact with the surface of the phosphorus (P) -doped n-type silicon semiconductor layer having substantially the same carrier concentration grown by vapor deposition according to the present invention is about 9 × 10 −. 2 Ω · cm 2 , decreasing to about 1/7.

珪素半導体層は、例えば、高電子移動度FETのソース(source)及びドレイン(drain)電極を設ける領域に残置されたリン化硼素系半導体層からなる電子供給層の表面全体に設けても構わない。一方で、リン化硼素系半導体層の表面全体に形成する必要は必ずしも無く、リン化硼素系半導体層上の、オーミック電極を設ける予定の領域に限定して設けても構わない。例えば、リン化硼素系半導体層が形成されている側から発光を取り出す方式のLEDにあって、珪素半導体層をオーミック電極を形成するための領域に限定して設けることもできる。珪素半導体層を、この様に配置すれば、珪素半導体層をリン化硼素系半導体層の全面に形成した場合と比較して、珪素半導体層に因り発光が吸収される度合いを減少できる。従って、珪素半導体層を、この様に配置すると、外部へ発光を効率的に出射でき、尚且つ、接触抵抗の低いオーミック電極を備えたLEDを構成できる。   For example, the silicon semiconductor layer may be provided on the entire surface of the electron supply layer made of a boron phosphide-based semiconductor layer left in a region where the source and drain electrodes of the high electron mobility FET are provided. . On the other hand, it is not always necessary to form the entire surface of the boron phosphide-based semiconductor layer, and the boron phosphide-based semiconductor layer may be provided only in a region where an ohmic electrode is to be provided. For example, in a LED in which light emission is extracted from the side on which the boron phosphide-based semiconductor layer is formed, the silicon semiconductor layer can be limited to a region for forming an ohmic electrode. When the silicon semiconductor layer is arranged in this manner, the degree of light emission absorbed by the silicon semiconductor layer can be reduced as compared with the case where the silicon semiconductor layer is formed on the entire surface of the boron phosphide-based semiconductor layer. Therefore, when the silicon semiconductor layer is arranged in this manner, it is possible to efficiently emit light to the outside and to configure an LED including an ohmic electrode with low contact resistance.

オーミック電極を形成する領域に限り珪素半導体層を残置させる一手段として、リン化硼素系半導体層表面の略全面に一旦、珪素半導体層を気相成長させた後、次に、選択的にエッチングを施す手段がある。公知のフォトリソグラフィーを利用した選択パターニング技術と、エッチング技術を利用すれば、オーミック電極を形成する領域に限定して珪素半導体層を残置させられる。珪素半導体層は、弗化水素酸(分子式:HF)と硝酸(分子式:HNO3)との混酸などでエッチングできる。また、珪素半導体層は、ハロゲン系ガスを使用するプラズマエッチング手段に依り除去できる。別の技術手段として、選択成長技術を利用して、リン化硼素系半導体層上のオーミック電極を設ける領域に限り、珪素半導体層を気相成長させる手段がある。リン化硼素系半導体層上へ珪素半導体層を選択成長させるに際しては、二酸化珪素(SiO2)等の珪素酸化膜や四窒化三珪素(Si34)等の珪素窒化膜等の誘電体膜を利用できる。 As a means of leaving the silicon semiconductor layer only in the region where the ohmic electrode is to be formed, the silicon semiconductor layer is once vapor-phase grown on substantially the entire surface of the boron phosphide-based semiconductor layer, and then selectively etched. There is a means to apply. If a selective patterning technique using known photolithography and an etching technique are used, the silicon semiconductor layer can be left only in the region where the ohmic electrode is formed. The silicon semiconductor layer can be etched with a mixed acid of hydrofluoric acid (molecular formula: HF) and nitric acid (molecular formula: HNO 3 ). The silicon semiconductor layer can be removed by plasma etching means using a halogen-based gas. As another technical means, there is a means for vapor-depositing a silicon semiconductor layer only in a region where an ohmic electrode is provided on a boron phosphide-based semiconductor layer using a selective growth technique. When the silicon semiconductor layer is selectively grown on the boron phosphide-based semiconductor layer, a dielectric film such as a silicon oxide film such as silicon dioxide (SiO 2 ) or a silicon nitride film such as trisilicon tetranitride (Si 3 N 4 ) Can be used.

リン化硼素系半導体層上に設けた、リン化硼素系半導体層と同一の伝導形の導電性の珪素半導体層は、接触抵抗の低いオーミック電極をもたらす作用を有する。   A conductive silicon semiconductor layer having the same conductivity type as the boron phosphide-based semiconductor layer provided on the boron phosphide-based semiconductor layer has an effect of providing an ohmic electrode having a low contact resistance.

オーミック電極を設ける領域に限定して、リン化硼素系半導体層上に残置させた珪素半導体層は、例えば、珪素半導体層側に発光を取り出す方式のLEDにあって、接触抵抗の低いオーミック電極をもたらすと併せて、外部への発光の取り出し効率を増大させる作用を有する。   The silicon semiconductor layer left on the boron phosphide-based semiconductor layer limited to the region where the ohmic electrode is provided is, for example, an LED that emits light to the silicon semiconductor layer side, and an ohmic electrode with a low contact resistance is used. In addition, it has the effect of increasing the efficiency of taking out emitted light to the outside.

n形リン化硼素半導体層の表面上にn形珪素半導体層を設け、その珪素半導体層上に形成したn形オーミック電極を利用して化合物半導体LEDを構成する場合を例にして本発明を具体的に説明する。   The present invention is embodied by taking an example in which an n-type silicon semiconductor layer is provided on the surface of an n-type boron phosphide semiconductor layer and a compound semiconductor LED is configured using an n-type ohmic electrode formed on the silicon semiconductor layer. I will explain it.

本実施例に記載するダブルヘテロ(DH)接合構造のLED100の断面構造を模式的に図1に示す。基板101には、硼素(B)ドープp形(111)−珪素(Si)単結晶を使用した。基板101上には、アンドープでp形の(111)−リン化硼素(BP)層(キャリア濃度=3×1019cm-3、層厚=1.1μm)を下部クラッド層102として気相成長させた。下部クラッド層102上には、n形窒化ガリウム・インジウム(Ga0.90In0.10N)井戸層103aとn形窒化ガリウム(GaN)障壁層103bとからなる単位積層構造を3周期に重層させた多重量子井戸(MQW)構造の発光層103を堆積した。発光層103を構成するMQW構造の最表層を成すn形の(0001)−GaN障壁層上には、アンドープでn形の(111)−リン化硼素層(キャリア濃度=8×1018cm-3、層厚=1.0μm)からなる上部クラッド層104を堆積して形成した。 FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of an LED 100 having a double hetero (DH) junction structure described in this example. For the substrate 101, boron (B) doped p-type (111) -silicon (Si) single crystal was used. Vapor phase growth of an undoped p-type (111) -boron phosphide (BP) layer (carrier concentration = 3 × 10 19 cm −3 , layer thickness = 1.1 μm) as a lower cladding layer 102 on the substrate 101 I let you. On the lower cladding layer 102, a multi-quantum in which a unit laminated structure composed of an n-type gallium nitride / indium (Ga 0.90 In 0.10 N) well layer 103a and an n-type gallium nitride (GaN) barrier layer 103b is laminated in three periods. A light emitting layer 103 having a well (MQW) structure was deposited. On the n-type (0001) -GaN barrier layer constituting the outermost layer of the MQW structure constituting the light emitting layer 103, an undoped n-type (111) -boron phosphide layer (carrier concentration = 8 × 10 18 cm −). 3 and layer thickness = 1.0 μm) was deposited and formed.

下部及び上部クラッド層102,104を成すアンドープのp形及びn形リン化硼素層102,104は、トリエチル硼素(分子式:(C253B)を硼素(B)源とし、ホスフィン(分子式:PH3)をリン源とする常圧(略大気圧)有機金属気相エピタキシー(MOVPE)手段を利用して形成した。p形リン化硼素層102は1025℃で、n形リン化硼素層104は850℃で形成した。発光層103は、トリメチルガリウム(分子式:(CH33Ga)/NH3/H2反応系常圧MOCVD手段により、800℃で形成した。井戸層103aを構成する上記の窒化ガリウム・インジウム層は、インジウム組成を相違する複数のドメイン(domain)から構成される多相構造から構成した。そのドメイン(結晶塊)の平均的なインジウム組成は0.10(=10%)であった。井戸層103a及び障壁層103bの層厚は、各々、5nm及び10nmとした。 The undoped p-type and n-type boron phosphide layers 102 and 104 constituting the lower and upper cladding layers 102 and 104 are made of triethyl boron (molecular formula: (C 2 H 5 ) 3 B) as a boron (B) source and phosphine ( It was formed by using an atmospheric pressure (substantially atmospheric pressure) organometallic vapor phase epitaxy (MOVPE) means using a molecular formula: PH 3 ) as a phosphorus source. The p-type boron phosphide layer 102 was formed at 1025 ° C., and the n-type boron phosphide layer 104 was formed at 850 ° C. The light emitting layer 103 was formed at 800 ° C. by trimethylgallium (molecular formula: (CH 3 ) 3 Ga) / NH 3 / H 2 reaction system atmospheric pressure MOCVD means. The gallium nitride / indium layer constituting the well layer 103a is composed of a multiphase structure composed of a plurality of domains having different indium compositions. The average indium composition of the domain (crystal mass) was 0.10 (= 10%). The layer thicknesses of the well layer 103a and the barrier layer 103b were 5 nm and 10 nm, respectively.

上部クラッド層104をなすアンドープでn形のリン化硼素の室温での禁止帯幅は3.2eVであったため、発光層103からの発光を外部へ透過するための窓(window)層を兼用するn形クラッド層として利用した。   The forbidden band width of the undoped n-type boron phosphide forming the upper clad layer 104 is 3.2 eV at room temperature, so that it also serves as a window layer for transmitting light emitted from the light emitting layer 103 to the outside. Used as an n-type cladding layer.

上部クラッド層104の表面には、n形リン化硼素層の気相成長時にリン源として使用したホスフィン(PH3)をドーピング源として、リン(P)を含むn形の珪素半導体層105を堆積した。珪素半導体層105は、ジシラン(分子式:Si26)を珪素源として、1050℃で成長させた。珪素半導体層105は、上記のMOVPE法に依り、n形リン化硼素層の気相成長を終了させた後、引き続き、同一のMOCVD成長装置内で実施し、簡便に構成した。珪素半導体層105のキャリア濃度は、8×1019cm-3となる様に、上記のフォスフィンの添加量を調節した。珪素半導体層105の層厚は、10nmとし、上部クラッド層104を成すn形リン化硼素層の表面の全面に設けた。 An n-type silicon semiconductor layer 105 containing phosphorus (P) is deposited on the surface of the upper cladding layer 104 using phosphine (PH 3 ) used as a phosphorus source during vapor phase growth of the n-type boron phosphide layer. did. The silicon semiconductor layer 105 was grown at 1050 ° C. using disilane (molecular formula: Si 2 H 6 ) as a silicon source. The silicon semiconductor layer 105 was constructed simply by completing the vapor phase growth of the n-type boron phosphide layer according to the MOVPE method described above, and subsequently performing it in the same MOCVD growth apparatus. The amount of phosphine added was adjusted so that the carrier concentration of the silicon semiconductor layer 105 was 8 × 10 19 cm −3 . The silicon semiconductor layer 105 had a thickness of 10 nm and was provided on the entire surface of the n-type boron phosphide layer forming the upper cladding layer 104.

珪素半導体層105の表面の中央部に、通常の真空蒸着法及び電子ビーム蒸着法に依り、直径を130μmとする円形のn形オーミック電極106を配置した。n形オーミック電極106は、珪素半導体層105の表面に接する側を金・ゲルマニウム合金(Au97質量%+Ge3質量%)膜とした、Au・Ge合金膜(厚さ=700nm)/ニッケル(Ni)膜(厚さ=80nm)/金(Au)(厚さ=1400nm)の3層重層構造とした。一方、p形珪素単結晶基板101の裏面の全面には、一般の真空蒸着法に依り金・アンチモン(Au・Sb)膜を被着させてp形オーミック電極107を形成した。次に、Si単結晶基板101の<110>結晶方向に平行に劈開し、一辺を350μmとする正方形のLEDチップ(chip)100とした。   A circular n-type ohmic electrode 106 having a diameter of 130 μm was disposed at the center of the surface of the silicon semiconductor layer 105 by a normal vacuum vapor deposition method and an electron beam vapor deposition method. The n-type ohmic electrode 106 is a Au / Ge alloy film (thickness = 700 nm) / nickel (Ni) film in which the side in contact with the surface of the silicon semiconductor layer 105 is a gold / germanium alloy (Au 97 mass% + Ge 3 mass%) film. A three-layer structure of (thickness = 80 nm) / gold (Au) (thickness = 1400 nm) was adopted. On the other hand, a p-type ohmic electrode 107 was formed on the entire back surface of the p-type silicon single crystal substrate 101 by depositing a gold / antimony (Au / Sb) film by a general vacuum deposition method. Next, a square LED chip (chip) 100 having a side of 350 μm was cleaved parallel to the <110> crystal direction of the Si single crystal substrate 101.

n形およびp形オーミック電極106、107間に、順方向に20mAの素子駆動電流を流通してLEDチップ100の発光特性を調査した。LED100からは中心の波長を430nmとする青色帯光が放射された。発光スペクトルの半値幅は120ミリエレクトロンボルト(meV)であった。本実施例では、発光を外部へ取り出す表面側のn形リン化硼素層上の全面に珪素半導体層105を設けたものの、珪素半導体層105の層厚を10nmと薄くした。このため、発光が徒に吸収されるのが抑制され、一般的な積分球を利用して測定したチップ状態での輝度は8ミリカンデラ(mcd)となった。また、n形オーミック電極106を、リンを含むn形珪素半導体層105の表面に接触させて設ける構成としたため、順方向電流を20mAとした際の順方向電圧(Vf)は3.1Vと低値となった。一方、逆方向電流を10μAとした際の逆方向電圧は9.5Vとなり、逆方向の耐電圧にも優れるLEDとなった。   A light emission characteristic of the LED chip 100 was investigated by passing a device drive current of 20 mA in the forward direction between the n-type and p-type ohmic electrodes 106 and 107. The LED 100 emitted blue band light having a center wavelength of 430 nm. The half width of the emission spectrum was 120 millielectron volts (meV). In this example, although the silicon semiconductor layer 105 was provided on the entire surface of the n-type boron phosphide layer on the surface side for extracting emitted light to the outside, the thickness of the silicon semiconductor layer 105 was reduced to 10 nm. For this reason, the absorption of light emission was suppressed, and the luminance in the chip state measured using a general integrating sphere was 8 millicandelas (mcd). Since the n-type ohmic electrode 106 is provided in contact with the surface of the n-type silicon semiconductor layer 105 containing phosphorus, the forward voltage (Vf) when the forward current is 20 mA is as low as 3.1 V. Value. On the other hand, the reverse voltage when the reverse current was 10 μA was 9.5 V, and the LED was excellent in reverse breakdown voltage.

p形珪素半導体層をp形オーミック電極を設ける領域に限定して形成して、化合物半導体LEDを構成する場合を例にして本発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described by taking as an example the case of forming a compound semiconductor LED by forming a p-type silicon semiconductor layer only in a region where a p-type ohmic electrode is provided.

本実施例に記載のLED200の平面構造を模式的に図2に示す。また、図2に示す破線A−A’に沿ったLED200の断面構造を模式的に図3に示す。   FIG. 2 schematically shows a planar structure of the LED 200 described in the present embodiment. FIG. 3 schematically shows a cross-sectional structure of the LED 200 along the broken line A-A ′ shown in FIG. 2.

基板101には、(0001)−サファイア(α−Al23単結晶)を用いた。基板101上に、n形の窒化ガリウム(GaN)(キャリア濃度=7×1018cm-3,層厚=3.1μm)から成る下部クラッド層102、珪素をドーピングしたn形の窒化リン化ガリウム混晶(GaN0.970.03)(キャリア濃度=7×1017cm-3、層厚=0.1μm)から成る発光層103、アンドープでp形のB0.98Ga0.02P(キャリア濃度=1×1019cm-3、層厚=1.1μm)から成る上部クラッド層104を順次、MOVPE法に依り成長させた。気相成長温度は、n形GaN層について1100℃、GaN0.970.03層及びB0.98Ga0.02P層について1000℃とした。 As the substrate 101, (0001) -sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal) was used. A lower clad layer 102 made of n-type gallium nitride (GaN) (carrier concentration = 7 × 10 18 cm −3 , layer thickness = 3.1 μm) on a substrate 101, n-type gallium nitride phosphide doped with silicon Light-emitting layer 103 made of mixed crystal (GaN 0.97 P 0.03 ) (carrier concentration = 7 × 10 17 cm −3 , layer thickness = 0.1 μm), undoped p-type B 0.98 Ga 0.02 P (carrier concentration = 1 × 10) The upper cladding layer 104 having a thickness of 19 cm −3 and a layer thickness of 1.1 μm was sequentially grown by the MOVPE method. The vapor phase growth temperature was 1100 ° C. for the n-type GaN layer, and 1000 ° C. for the GaN 0.97 P 0.03 layer and the B 0.98 Ga 0.02 P layer.

上部クラッド層104上には、一旦、層厚を490nmとする珪素半導体層105を堆積した。珪素半導体層105は、B0.98Ga0.02P層の成長時に硼素源として利用したトリエチル硼素(分子式:(C253B)を添加しつつ成長させた。硼素(B)を含むp形珪素半導体層105のキャリア濃度は8×1019cm-3とした。 A silicon semiconductor layer 105 having a thickness of 490 nm was once deposited on the upper cladding layer 104. The silicon semiconductor layer 105 was grown while adding triethylboron (molecular formula: (C 2 H 5 ) 3 B) used as a boron source during the growth of the B 0.98 Ga 0.02 P layer. The carrier concentration of the p-type silicon semiconductor layer 105 containing boron (B) was 8 × 10 19 cm −3 .

公知のフォトリソグラフィー技術及びプラズマエッチング技法を利用して、先ず、n形オーミック電極106を形成する予定の領域の珪素半導体層105、上部クラッド層104、及び発光層103を除去した(図3参照。)。これより、n形オーミック電極106を形成する予定の領域に限り、下部クラッド層102の表面を露出させた。次に、B0.98Ga0.02P層の硼素を含むp形珪素半導体層105にパターニングを及ぼした後、プラズマドライエッチング法に依り、不要なp形珪素半導体層105を除去した。これより、B0.98Ga0.02P層上のp形オーミック電極107を形成する予定の長方形の領域に限って、p形珪素半導体層105を残置させた(図2及び図3参照。)。上記の様に露出させた下部クラッド層102上には、n形オーミック電極106を形成した。n形オーミック電極106は、n形GaN層に接触する側をチタン(Ti:膜厚=0.5μm)とし、その上層を金(Au:膜厚=2.1μm)とした重層構造とした。また、上記の如く残置させた珪素半導体層105上には、残置させた珪素半導体層105の平面形状と相似の長方形のp形オーミック電極107を形成した。p形オーミック電極107は、金(Au:膜厚=2.2μm)から構成した。 First, the silicon semiconductor layer 105, the upper clad layer 104, and the light emitting layer 103 in a region where the n-type ohmic electrode 106 is to be formed are removed using a known photolithography technique and plasma etching technique (see FIG. 3). ). Thus, the surface of the lower cladding layer 102 was exposed only in the region where the n-type ohmic electrode 106 was to be formed. Next, after patterning the boron-containing p-type silicon semiconductor layer 105 of the B 0.98 Ga 0.02 P layer, the unnecessary p-type silicon semiconductor layer 105 was removed by plasma dry etching. Thus, the p-type silicon semiconductor layer 105 was left only in the rectangular region where the p-type ohmic electrode 107 on the B 0.98 Ga 0.02 P layer was to be formed (see FIGS. 2 and 3). An n-type ohmic electrode 106 was formed on the lower cladding layer 102 exposed as described above. The n-type ohmic electrode 106 has a multilayer structure in which the side in contact with the n-type GaN layer is titanium (Ti: film thickness = 0.5 μm) and the upper layer is gold (Au: film thickness = 2.1 μm). In addition, on the silicon semiconductor layer 105 left as described above, a rectangular p-type ohmic electrode 107 similar to the planar shape of the left silicon semiconductor layer 105 was formed. The p-type ohmic electrode 107 was made of gold (Au: film thickness = 2.2 μm).

LEDチップ200のn形及びp形オーミック電極106,107間に、20mAの順方向電流を通流した際の発光中心波長は430nmであった。本実施例では、p形珪素半導体層を、発光を外部へ取り出す方向にあるB0.98Ga0.02P層上のp形オーミック電極107を形成する領域にのみ限定して残置させた。このため、珪素半導体層105に因り発光の不必要な吸収が回避され、発光輝度は、12mcdとなった。また、p形オーミック電極107を、硼素(B)を含むp形珪素半導体層105の表面に接触させて設ける構成としたので、入力抵抗の低いオーミック電極が形成できた。このため、20mAの順方向電流を通流した際の順方向電圧は3.2Vと低値となった。逆方向電流を10μAとした際の逆方向電圧は8.7Vであり、逆方向の耐電圧に優れるLEDがもたらされた。 The emission center wavelength when a forward current of 20 mA was passed between the n-type and p-type ohmic electrodes 106 and 107 of the LED chip 200 was 430 nm. In this example, the p-type silicon semiconductor layer was left only in the region where the p-type ohmic electrode 107 on the B 0.98 Ga 0.02 P layer in the direction of taking out the emitted light was left. For this reason, unnecessary absorption of light emission due to the silicon semiconductor layer 105 was avoided, and the light emission luminance was 12 mcd. In addition, since the p-type ohmic electrode 107 is provided in contact with the surface of the p-type silicon semiconductor layer 105 containing boron (B), an ohmic electrode with low input resistance can be formed. For this reason, the forward voltage when a forward current of 20 mA was passed was a low value of 3.2V. When the reverse current was 10 μA, the reverse voltage was 8.7 V, resulting in an LED with excellent reverse withstand voltage.

実施例1に記載のLEDの断面構造を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an LED described in Example 1. FIG. 実施例2に記載のLEDの平面構造を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing a planar structure of an LED described in Example 2. FIG. 図2に示すLEDの破線A−A’に沿った断面構造を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure along a broken line A-A ′ of the LED shown in FIG. 2.

符号の説明Explanation of symbols

100、200 LED
101 基板
102 下部クラッド層
103 発光層
104 上部クラッド層
105 珪素半導体層
106 n形オーミック電極
107 p形オーミック電極
100, 200 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Lower clad layer 103 Light emitting layer 104 Upper clad layer 105 Silicon semiconductor layer 106 n-type ohmic electrode 107 p-type ohmic electrode

Claims (2)

サファイア基板上に、第1導電形の窒化ガリウム系半導体からなる下部クラッド層、窒化ガリウム系半導体からなる発光層、第2導電形のリン化硼素系半導体からなる上部クラッド層が順次積層され、該上部クラッド層上に接して第2導電形の珪素半導体層が積層され、第2導電形の珪素半導体層の表面に第2導電形のオーミック電極および第1導電形の下部クラッド層に第1導電形のオーミック電極がそれぞれ形成された発光ダイオード。On the sapphire substrate, a lower cladding layer made of a gallium nitride semiconductor of a first conductivity type, a light emitting layer made of a gallium nitride semiconductor, and an upper cladding layer made of a boron phosphide semiconductor of a second conductivity type are sequentially stacked, A second conductivity type silicon semiconductor layer is stacked on and in contact with the upper clad layer, and the second conductivity type ohmic electrode is formed on the surface of the second conductivity type silicon semiconductor layer, and the first conductivity type lower clad layer is provided with the first conductivity type. Light emitting diodes each having an ohmic electrode of a shape. 上部クラッド層がp形であり、該p形上部クラッド上に接して積層された珪素半導体層が、硼素(B)を含むp形伝導層であり、該p形珪素半導体層の表面に接して、p形オーミック電極が設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード The upper clad layer is p-type, and the silicon semiconductor layer laminated in contact with the p-type upper clad layer is a p-type conductive layer containing boron (B), and is in contact with the surface of the p-type silicon semiconductor layer. The light emitting diode according to claim 1, further comprising a p-type ohmic electrode.
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