JP4541318B2 - Nitride semiconductor light emitting / receiving device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば短波長発光ダイオード若しくは青紫色半導体レーザに適用できる窒化物半導体発光素子、又は可視光若しくは紫外光が受光可能な窒化物半導体受光素子等の窒化物半導体素子に関するものである。   The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device applicable to, for example, a short wavelength light emitting diode or a blue-violet semiconductor laser, or a nitride semiconductor light emitting device such as a nitride semiconductor light receiving device capable of receiving visible light or ultraviolet light.

GaN系III-V族窒化物半導体(以下、単に窒化物半導体という)は、例えばGaNでの室温における禁制帯幅が3.4eVと大きく、pn接合又はダブルへテロ接合構造が比較的容易に形成できるため、可視域発光ダイオード及び短波長半導体レーザといった発光デバイスに応用できる。GaN系発光デバイスは既に実用化され、さらなるデバイス特性向上に向けての研究開発が活発に行われている。既に発光ダイオードは青色・緑色さらに白色発光ダイオードが商品化されるに至っており、また半導体レーザは次世代光ディスク用に青紫色半導体レーザが商品化されるに至っている。これらのGaN系発光デバイスの応用分野をさらに拡げていくためには、緑色から赤色領域への発光波長の長波長化が今後の課題の一つであるといえる。   GaN-based III-V nitride semiconductors (hereinafter simply referred to as nitride semiconductors) have a large band gap at room temperature of 3.4 eV, for example, and can form a pn junction or double heterojunction structure relatively easily. Therefore, it can be applied to light emitting devices such as visible light emitting diodes and short wavelength semiconductor lasers. GaN-based light-emitting devices have already been put into practical use, and research and development for further device characteristics improvement has been actively conducted. Already, blue, green and white light emitting diodes have been commercialized, and blue-violet semiconductor lasers have been commercialized for next-generation optical disks. In order to further expand the application fields of these GaN-based light emitting devices, it can be said that one of the future issues is to increase the emission wavelength from the green to the red region.

これまでのGaN系発光デバイスの高性能化の歴史を振り返ってみると、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)を中心とする結晶成長技術の進展の寄与するところが大きい。具体的にはサファイア基板上での低温バッファ層を有するヘテロエピタキシャル成長、InGaN多重量子井戸構造を有する活性層成長、及び活性化アニール技術による低抵抗p型GaN成長などの要素技術の確立がデバイス特性向上に大きく貢献してきた。今後、上述の長波長化に向けては量子井戸構造の高品質化又は新しい活性層構造の提案が必要不可欠である。   Looking back on the history of high-performance GaN-based light-emitting devices so far, the progress of crystal growth technology centered on metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) contributes greatly. Specifically, the establishment of elemental technologies such as heteroepitaxial growth with low-temperature buffer layer on sapphire substrate, active layer growth with InGaN multiple quantum well structure, and low-resistance p-type GaN growth by activation annealing technology improves device characteristics Has contributed greatly. In the future, it is indispensable to improve the quality of the quantum well structure or to propose a new active layer structure in order to increase the wavelength.

以下、従来のサファイア基板を用いた窒化物半導体発光素子の1つである青色発光ダイオードについて、図10及び図11を参照しながら説明する(例えば特許文献1参照)。   Hereinafter, a blue light-emitting diode, which is one of nitride semiconductor light-emitting elements using a conventional sapphire substrate, will be described with reference to FIGS. 10 and 11 (see, for example, Patent Document 1).

図10は従来例における窒化物半導体を用いた発光ダイオードの構造を示す断面図である。図11は従来例における発光ダイオードの量子井戸活性層周辺でのバンドダイヤグラムを示す構成図である。図10において、301はC面サファイア基板、302はn型GaN層、303はn型AlGaNクラッド層、304はInGaN/GaN多重量子井戸活性層、305はp型AlGaNクラッド層、306はTi/Al電極、307はNi/Au透明電極、308はAu電極である。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a structure of a light emitting diode using a nitride semiconductor in a conventional example. FIG. 11 is a configuration diagram showing a band diagram around the quantum well active layer of the light emitting diode in the conventional example. In FIG. 10, 301 is a C-plane sapphire substrate, 302 is an n-type GaN layer, 303 is an n-type AlGaN cladding layer, 304 is an InGaN / GaN multiple quantum well active layer, 305 is a p-type AlGaN cladding layer, and 306 is a Ti / Al Electrode, 307 is a Ni / Au transparent electrode, and 308 is an Au electrode.

図10に示す発光ダイオードの製造方法について以下に述べる。まず、サファイア基板301上に例えばMOCVD法により、n型GaN層302、n型AlGaNクラッド層303、InGaN/GaN多重量子井戸活性層304及びp型AlGaNクラッド層305をこの順に形成する。続いて、このウエハに対しn層側の電極取り出しのために、p型AlGaNクラッド層305、InGaN/GaN多重量子井戸活性層304及びn型AlGaNクラッド層303のエッチングを例えばCl2 ガスを用いたドライエッチングにより行う。これに続いて、n層側にはn型AlGaNクラッド層303に接するようにTi/Al電極306を形成する一方、p層側にはNi/Au透明電極307を形成する。ここで、Ni/Au透明電極307の膜厚は、透明電極として機能させるために10nmかそれ以下とする必要がある。続いて、p層側のボンディングパッド形成のために、Au電極308をNi/Au透明電極307上に選択的に形成する。透明電極を使用することにより、InGaN/GaN多重量子井戸活性層304からの例えば470nmの青色発光はその大部分がNi/Au透明電極307を透過し外部へ取り出される。この図10に示す発光ダイオード構造の活性層部分のバンドダイヤグラムは図11に示す通りとなる。図11において、左側が表面側であり、右側が基板側である。C面((0001)面)上に図11に示す活性層を形成した場合には、GaN中には自発分極が生じる一方、InGaN中には自発分極と格子不整合による結晶歪みが原因で生じるピエゾ分極とが生じる(例えば非特許文献1参照)。この分極により、活性層内に内部電界が生じ、結果として活性層はInGaN層の表面側に電子が蓄積されると共に、InGaN層の基板側に正孔が蓄積される構成となる。
特開平6−314822号公報 S.F.Chichibu et al., Applied.Physics.Letters 73 (1998) p.2006〜2008
A method for manufacturing the light emitting diode shown in FIG. 10 will be described below. First, an n-type GaN layer 302, an n-type AlGaN cladding layer 303, an InGaN / GaN multiple quantum well active layer 304, and a p-type AlGaN cladding layer 305 are formed in this order on the sapphire substrate 301, for example, by MOCVD. Subsequently, in order to extract an electrode on the n layer side of the wafer, etching of the p-type AlGaN cladding layer 305, the InGaN / GaN multiple quantum well active layer 304, and the n-type AlGaN cladding layer 303 is performed using, for example, Cl 2 gas. Performed by dry etching. Subsequently, a Ti / Al electrode 306 is formed on the n-layer side so as to be in contact with the n-type AlGaN cladding layer 303, while a Ni / Au transparent electrode 307 is formed on the p-layer side. Here, the thickness of the Ni / Au transparent electrode 307 needs to be 10 nm or less in order to function as a transparent electrode. Subsequently, an Au electrode 308 is selectively formed on the Ni / Au transparent electrode 307 in order to form a bonding pad on the p layer side. By using a transparent electrode, most of the blue light emission of, for example, 470 nm from the InGaN / GaN multiple quantum well active layer 304 is transmitted through the Ni / Au transparent electrode 307 and extracted outside. The band diagram of the active layer portion of the light emitting diode structure shown in FIG. 10 is as shown in FIG. In FIG. 11, the left side is the surface side, and the right side is the substrate side. When the active layer shown in FIG. 11 is formed on the C-plane ((0001) plane), spontaneous polarization occurs in GaN, while in InGaN occurs due to crystal distortion due to spontaneous polarization and lattice mismatch. Piezoelectric polarization occurs (see, for example, Non-Patent Document 1). Due to this polarization, an internal electric field is generated in the active layer, and as a result, the active layer is configured to accumulate electrons on the surface side of the InGaN layer and holes on the substrate side of the InGaN layer.
JP-A-6-314822 SFChichibu et al., Applied.Physics.Letters 73 (1998) p.2006-2008

しかしながら、図10に示す従来の発光ダイオードでは、例えば緑色発光(550nm)などの長波長化を実現する場合には、活性層を構成する井戸層として用いるInGaN層のIn組成を例えば35%程度かそれ以上とする必要があり、InGaN井戸層とGaN層との格子不整合による結晶欠陥又はInGaN井戸層内でのInの偏析などの結晶成長上の問題が生じるため、活性層の結晶性が劣化し発光効率の向上に限界があるという課題がある。また、内部電界のために電子と正孔とがInGaN井戸層厚だけ空間的に分離し発光効率が低下するという課題もある。   However, in the conventional light emitting diode shown in FIG. 10, when realizing a longer wavelength such as green light emission (550 nm), the In composition of the InGaN layer used as the well layer constituting the active layer is about 35%, for example. The crystallinity of the active layer deteriorates due to crystal growth problems such as crystal defects due to lattice mismatch between the InGaN well layer and the GaN layer or segregation of In in the InGaN well layer. However, there is a problem that there is a limit in improving the luminous efficiency. Another problem is that due to the internal electric field, electrons and holes are spatially separated by the thickness of the InGaN well layer, resulting in a decrease in luminous efficiency.

本発明は前述の技術的課題に鑑み、窒化物半導体を用いた半導体素子において、半導体素子内の格子不整合をできるだけ小さくし、また半導体素子を構成する窒化物半導体のIn組成を比較的小さく抑えながら、より長波長かつ高効率の発光素子を実現できる量子井戸構造を有する活性層を提供することを目的とする。また、同活性層を受光層に用いた可視域の受光素子を提供することを目的とする。   In view of the above-described technical problems, the present invention reduces the lattice mismatch in a semiconductor element as much as possible and keeps the In composition of the nitride semiconductor constituting the semiconductor element relatively small in a semiconductor element using a nitride semiconductor. However, an object of the present invention is to provide an active layer having a quantum well structure capable of realizing a light emitting element having a longer wavelength and higher efficiency. Another object of the present invention is to provide a visible light receiving element using the active layer as a light receiving layer.

前記の課題を解決するために、本発明の窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体受光素子においては、GaN層に格子整合するInAlGaN 4元混晶層とAlGaN層とを周期的に形成した活性層構造を有しており、InAlGaN 4元混晶層はAlGaN層よりも電子親和力が大きく、かつInAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との禁制帯幅がほぼ等しくなるようにInAlGaN 4元混晶層及びAlGaN層の組成を設定する。これにより、活性層は上記周期構造にて電子と正孔とが別々の層で量子化され閉じ込められる、いわゆるタイプII量子井戸活性層となる構成となっている。タイプII量子井戸活性層では、活性層を構成するInAlGaN 4元混晶層及びAlGaN層の禁制帯幅よりも長波長の発光が可能である。またInAlGaN 4元混晶層は、InAlGaN 4元混晶層の組成を所望の組成に設定することにより、GaN層に格子整合するように形成できるので、格子歪みをできるだけ低減するように形成されることが可能である。なおInAlGaN 4元混晶層の電子親和力が大きいことは、本件発明者らの実験で得られた知見、すなわち、InAlGaN 4元混晶層上にオーミック電極を形成した場合にポテンシャル障壁が小さく1x10-6 Ωcm2 以下のコンタクト抵抗が実現できるという知見から示唆される。 In order to solve the above problems, in the nitride semiconductor light emitting device and the nitride semiconductor light receiving device of the present invention, an active layer in which an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an AlGaN layer that are lattice-matched to the GaN layer are formed periodically The InAlGaN quaternary mixed crystal layer has a higher electron affinity than the AlGaN layer and the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer have almost the same forbidden band width. And the composition of the AlGaN layer. Thus, the active layer is configured to be a so-called type II quantum well active layer in which electrons and holes are quantized and confined in separate layers in the periodic structure. The type II quantum well active layer can emit light with a wavelength longer than the forbidden band width of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer constituting the active layer. The InAlGaN quaternary mixed crystal layer can be formed so as to lattice match with the GaN layer by setting the composition of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer to a desired composition, so that the lattice strain is reduced as much as possible. It is possible. The high electron affinity of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer is the knowledge obtained by the inventors' experiment, that is, when an ohmic electrode is formed on the InAlGaN quaternary mixed crystal layer, the potential barrier is small and 1 × 10 The findings suggest that contact resistances below 6 Ωcm 2 can be achieved.

このような構成とすることにより、タイプII量子井戸活性層となるようにInAlGaN 4元混晶層及びAlGaN層の組成を設定するため、従来のようにIn組成を増加させることなく発光波長の長波長化を実現できるので、より少ないIn組成でより長波長の発光を、活性層の結晶性を劣化させることなく実現できる。また、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との分極差は従来のInGaN層とGaN層との分極差に比べ小さくできるので、活性層内に生じる内部電界がより小さく、活性層内に閉じ込め得る電子及び正孔の濃度を大きくでき、より高効率の発光を実現することが可能となる。さらに、例えばa面((11-20)面)などの無極性面上にタイプII量子井戸活性層を作製することにより、活性層が分極の影響を受けずに、より高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, the composition of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer is set so as to be a type II quantum well active layer, so that the emission wavelength can be increased without increasing the In composition as in the prior art. Since the wavelength can be realized, light emission with a longer wavelength can be realized with a smaller In composition without degrading the crystallinity of the active layer. In addition, since the polarization difference between the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer can be made smaller than the polarization difference between the conventional InGaN layer and the GaN layer, the internal electric field generated in the active layer is smaller, The concentration of electrons and holes that can be confined can be increased, and more efficient light emission can be realized. In addition, by creating a type II quantum well active layer on a nonpolar surface such as the a-plane ((11-20) plane), the active layer is not affected by polarization and achieves more efficient light emission. It becomes possible to do.

具体的には、本発明の窒化物半導体素子は、第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の組成とは異なる組成を有する第2の窒化物半導体層とが周期的に積層されてなる活性層を備え、第1の窒化物半導体層の伝導帯下端エネルギーが、第2の窒化物半導体層の伝導帯下端エネルギーよりも低く、かつ第1の窒化物半導体層の価電子帯上端エネルギーが、第2の窒化物半導体層の価電子帯上端エネルギーよりも低い構成となっている。   Specifically, in the nitride semiconductor device of the present invention, the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer having a composition different from the composition of the first nitride semiconductor layer are periodically formed. A first nitride semiconductor layer having a conduction band lower end energy lower than a conduction band lower energy of the second nitride semiconductor layer, and a valence electron of the first nitride semiconductor layer. The band top energy is lower than the valence band top energy of the second nitride semiconductor layer.

このような構成とすることにより、活性層は、電子が第1の窒化物半導体層内に閉じ込められると共に正孔が第2の窒化物半導体層内に閉じ込められる、いわゆるタイプII量子井戸活性層となるので、タイプII量子井戸活性層を構成する第1及び第2の窒化物半導体
層の禁制帯幅のエネルギーよりも小さなエネルギーの発光が可能であり、より容易に長波長の発光を実現することが可能となる。
With such a configuration, the active layer includes a so-called type II quantum well active layer in which electrons are confined in the first nitride semiconductor layer and holes are confined in the second nitride semiconductor layer. Therefore, it is possible to emit light with energy smaller than the energy of the forbidden band width of the first and second nitride semiconductor layers constituting the type II quantum well active layer, and more easily realize light emission with a long wavelength. Is possible.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層の禁制帯幅と第2の窒化物半導体層の禁制帯幅とが等しい構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the forbidden band width of the first nitride semiconductor layer and the forbidden band width of the second nitride semiconductor layer are further equal.

このような構成とすることにより、タイプII量子井戸活性層における電子及び正孔の閉じ込めが向上し、より高効率の発光を実現することが可能となる。   With such a configuration, the confinement of electrons and holes in the type II quantum well active layer is improved, and more efficient light emission can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに活性層が、基板上に形成された下地層上方に形成されており、第1の窒化物半導体層又は第2の窒化物半導体層が、下地層に格子整合するように形成される構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the active layer is further formed above the base layer formed on the substrate, and the first nitride semiconductor layer or the second nitride semiconductor layer is latticed on the base layer. It is the structure formed so that it may match.

このような構成とすることにより、タイプII量子井戸活性層中での結晶歪みが抑制され、活性層の結晶性を劣化させることなく、より高効率の発光を実現することが可能となる。   With such a configuration, crystal distortion in the type II quantum well active layer is suppressed, and more efficient light emission can be realized without deteriorating the crystallinity of the active layer.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層の分極が第2の窒化物半導体層の分極と異なる構成となっている。   The nitride semiconductor device of the present invention further has a configuration in which the polarization of the first nitride semiconductor layer is different from the polarization of the second nitride semiconductor layer.

このような構成とすることにより、例えばC面((0001)面)上にタイプII量子井戸活性層を形成した場合には、タイプII量子井戸活性層内で内部電界が生じ、より長波長の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, for example, when a type II quantum well active layer is formed on the C-plane ((0001) plane), an internal electric field is generated in the type II quantum well active layer, and a longer wavelength Light emission can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層が、一般式がInx Aly Ga1-x-y N(0<x<1, 0<y<1)で表される化合物からなる4元混晶層により形成される構成となっている。 The nitride semiconductor device of the present invention, the further first nitride semiconductor layer has the general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1, 0 <y <1) a compound represented by The quaternary mixed crystal layer is formed.

このような構成とすることにより、例えば第1の窒化物半導体層をGaN層に格子整合するInAlGaN 4元混晶層とし、第2の窒化物半導体層をAlGaN層又はInGaN層とすることによって、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との多層構造、又はInAlGaN 4元混晶層とInGaN層との多層構造によるタイプII量子井戸活性層を実現でき、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, for example, the first nitride semiconductor layer is an InAlGaN quaternary mixed crystal layer lattice-matched to the GaN layer, and the second nitride semiconductor layer is an AlGaN layer or an InGaN layer. A type II quantum well active layer with a multilayer structure of InAlGaN quaternary mixed crystal layer and AlGaN layer or a multilayer structure of InAlGaN quaternary mixed crystal layer and InGaN layer can be realized, realizing longer wavelength and higher efficiency light emission It becomes possible.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに4元混晶層の組成は、4元混晶層がGaN層に格子整合する組成である構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the composition of the quaternary mixed crystal layer is such that the quaternary mixed crystal layer is lattice-matched with the GaN layer.

このような構成とすることにより、前述の窒化物半導体発光素子と同様に、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との多層構造、又はInAlGaN 4元混晶層とInGaN層との多層構造によるタイプII量子井戸活性層を実現でき、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, similar to the above-described nitride semiconductor light emitting device, a type having a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an AlGaN layer, or a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an InGaN layer. It is possible to realize an II quantum well active layer, and to realize light emission with a longer wavelength and higher efficiency.

本発明の窒化物半導体素子は、さらにy/x値が3.5以上であって且つ3.7以下の範囲を満たす構成となっている。   The nitride semiconductor device of the present invention is further configured to satisfy a range where the y / x value is 3.5 or more and 3.7 or less.

このような構成とすることにより、InAlGaN 4元混晶層とGaN層との格子整合を確実に図ることができるので、前述の窒化物半導体発光素子と同様に、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との多層構造、又はInAlGaN 4元混晶層とInGaN層との多層構造によるタイプII量子井戸活性層を実現でき、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, the lattice matching between the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the GaN layer can be ensured, so that the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer are similar to the above-described nitride semiconductor light emitting device. A type II quantum well active layer having a multilayer structure with a layer or a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an InGaN layer can be realized, and light emission with a longer wavelength and higher efficiency can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層の格子定数と第2の窒化物半導体層の格子定数とが異なる構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the lattice constant of the first nitride semiconductor layer and the lattice constant of the second nitride semiconductor layer are further different.

このような構成とすることにより、例えば第1の窒化物半導体層をGaN層に格子整合するInAlGaN 4元混晶層とし、第2の窒化物半導体層をGaN層の格子定数よりも小さい格子定数を有するAlGaN層、又はGaN層の格子定数よりも大きい格子定数を有するInGaN層とすることによって、前述の窒化物半導体発光素子と同様に、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との多層構造、又はInAlGaN 4元混晶層とInGaN層との多層構造によるタイプII量子井戸活性層を実現でき、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   With such a configuration, for example, the first nitride semiconductor layer is an InAlGaN quaternary mixed crystal layer lattice-matched to the GaN layer, and the second nitride semiconductor layer is a lattice constant smaller than the lattice constant of the GaN layer. A multi-layer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an AlGaN layer, similar to the above-described nitride semiconductor light-emitting device, by making an AlGaN layer having an InGaN layer having a lattice constant larger than the lattice constant of the GaN layer, Alternatively, a type II quantum well active layer having a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an InGaN layer can be realized, and light emission with a longer wavelength and higher efficiency can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第2の窒化物半導体層が、一般式がAlx Ga1-x N(0≦x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層若しくは3元混晶層、又は一般式がInx Ga1-x N(0<x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層若しくは3元混晶層により形成される構成となっている。 In the nitride semiconductor device of the present invention, the second nitride semiconductor layer further comprises a binary mixed crystal layer or a compound crystal layer made of a compound represented by the general formula Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1). The original mixed crystal layer, or a binary mixed crystal layer or a ternary mixed crystal layer made of a compound represented by the general formula In x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1). .

このような構成とすることにより、前述の窒化物半導体発光素子と同様に、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との多層構造、又はInAlGaN 4元混晶層とInGaN層との多層構造によるタイプII量子井戸活性層を実現でき、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, similar to the above-described nitride semiconductor light emitting device, a type having a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an AlGaN layer, or a multilayer structure of an InAlGaN quaternary mixed crystal layer and an InGaN layer. It is possible to realize an II quantum well active layer, and to realize light emission with a longer wavelength and higher efficiency.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層が、窒素原子とIII族原子とを同数含む無極性面上に積層される構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are further laminated on a nonpolar surface containing the same number of nitrogen atoms and group III atoms. .

このような構成とすることにより、分極による内部電界を生じさせることなく、タイプII量子井戸活性層を形成できるので、活性層内に閉じ込められた電子及び正孔のヘテロ界面での局在化を抑制し、より高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, a type II quantum well active layer can be formed without generating an internal electric field due to polarization, so that localization of electrons and holes confined in the active layer at the heterointerface is possible. It is possible to suppress and realize more efficient light emission.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに基板が、サファイア、SiC、又は一般式がInx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1, 0≦y≦1)で表される化合物からなり、かつ下地層がGaNからなる構成となっている。 The nitride semiconductor device of the present invention further substrate is sapphire, SiC, or the general formula consists of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) compound represented by the The underlayer is made of GaN.

このような構成とすることにより、より結晶性に優れた第1及び第2の窒化物半導体層が積層されてなるタイプII量子井戸活性層を形成できるので、より長波長かつ高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to form a type II quantum well active layer in which the first and second nitride semiconductor layers having higher crystallinity are stacked, so that light emission with a longer wavelength and higher efficiency can be achieved. It can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層の表面が(0001)面である構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (0001) planes.

このような構成とすることにより、前述のC面((0001)面)上にタイプII量子井戸活性層を形成した場合と同様に、タイプII量子井戸活性層内で内部電界が生じ、より長波長の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, an internal electric field is generated in the type II quantum well active layer as in the case where the type II quantum well active layer is formed on the C-plane ((0001) plane) described above. Light emission with a wavelength can be realized.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層の表面が(11-20)面又は(1-100)面である構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (11-20) plane or (1-100) plane.

このような構成とすることにより、前述の無極性面上にタイプII量子井戸活性層を形成した場合と同様に、分極による内部電界を生じさせることなく、タイプII量子井戸活性層を形成できるので、活性層内に閉じ込められた電子及び正孔のヘテロ界面での局在化を抑制し、より高効率の発光を実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, a type II quantum well active layer can be formed without generating an internal electric field due to polarization, as in the case where a type II quantum well active layer is formed on the nonpolar surface described above. Therefore, it is possible to suppress the localization of electrons and holes confined in the active layer at the heterointerface and to realize more efficient light emission.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層の表面が(11-20)面であり、かつ第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層は、表面が(1-102)面のサファイア基板上方に形成される構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, the surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (11-20) planes, and the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer The physical semiconductor layer is configured to be formed above the sapphire substrate having a (1-102) surface.

このような構成とすることにより、R面((1-102)面)サファイア基板上では表面がa面((11-20)面)の窒化物半導体層を容易に形成できるので、前述の無極性面上にタイプII量子井戸活性層を形成した場合と同様に、分極による内部電界を生じさせることなく、タイプII量子井戸活性層を形成できるので、活性層内に閉じ込められた電子及び正孔のヘテロ界面での局在化を抑制し、より高効率の発光を実現することが可能となる。   With this configuration, a nitride semiconductor layer having a surface (a (11-20) surface) on the R surface ((1-102) surface) sapphire substrate can be easily formed. As in the case where a type II quantum well active layer is formed on the active surface, a type II quantum well active layer can be formed without generating an internal electric field due to polarization, so electrons and holes confined in the active layer can be formed. Thus, it is possible to suppress the localization at the heterointerface and to realize more efficient light emission.

本発明の窒化物半導体素子は、さらに発光を供する活性層における最大の屈折率を有する部分の屈折率よりも小さい屈折率を有するクラッド層が、活性層の上方及び下方に形成される構成となっている。   In the nitride semiconductor device of the present invention, a cladding layer having a refractive index smaller than the refractive index of the portion having the maximum refractive index in the active layer providing light emission is formed above and below the active layer. ing.

このような構成とすることにより、タイプII量子井戸活性層を半導体レーザに適用した場合には、活性層への光の閉じ込めを向上させ、より閾値電流の小さな半導体レーザを実現することが可能となる。   With this configuration, when a type II quantum well active layer is applied to a semiconductor laser, it is possible to improve the confinement of light in the active layer and realize a semiconductor laser with a smaller threshold current. Become.

本発明の窒化物半導体素子は、さらにクラッド層が、一般式がAlx Ga1-x N(0<x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層又は3元混晶層により形成される構成となっている。 In the nitride semiconductor device of the present invention, the cladding layer further includes a binary mixed crystal layer or a ternary mixed crystal layer made of a compound represented by the general formula Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1). It is the structure formed.

このような構成とすることにより、前述の本発明が適用された半導体レーザにおいて、クラッド層としてよりAl組成の大きなAlGaN層を用いることで、活性層への光の閉じ込めをより一層向上させ、より一層閾値電流の小さな半導体レーザを実現することが可能となる。   By adopting such a configuration, in the semiconductor laser to which the present invention is applied, by using an AlGaN layer having a larger Al composition as a cladding layer, light confinement in the active layer can be further improved, and more A semiconductor laser having a smaller threshold current can be realized.

以上説明したように、本発明の窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体受光素子によれば、InAlGaN 4元混晶層及びAlGaN層の組成を設定することにより、InAlGaN 4元混晶層とAlGaN層との周期構造を有する活性層がいわゆるタイプII量子井戸活性層となるように形成できるので、従来例のようにIn組成を増加させることなく、より長波長の発光を実現できる。さらには、例えばGaN層とInAlGaN 4元混晶層との格子整合を図りながら、タイプII量子井戸活性層となるようにInAlGaN 4元混晶層及びAlGaN層の組成を設定することにより、活性層の結晶性を劣化させずにより長波長の発光を実現することができる。このタイプII量子井戸構造を有する活性層を用いた発光ダイオードにおいては例えば高い発光効率の緑色発光ダイオードを実現することが可能となる。またタイプII量子井戸構造を有する活性層を受光層として用いた窒化物半導体受光素子においては例えば高い受光効率の可視域受光素子を実現することが可能となる。   As described above, according to the nitride semiconductor light emitting device and the nitride semiconductor light receiving device of the present invention, the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer are set by setting the composition of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer. The active layer having the periodic structure can be formed to be a so-called type II quantum well active layer, so that longer wavelength light emission can be realized without increasing the In composition as in the conventional example. Furthermore, for example, by setting the composition of the InAlGaN quaternary mixed crystal layer and the AlGaN layer to be a type II quantum well active layer while achieving lattice matching between the GaN layer and the InAlGaN quaternary mixed crystal layer, the active layer Thus, it is possible to realize long wavelength light emission without degrading the crystallinity. In a light emitting diode using an active layer having this type II quantum well structure, for example, a green light emitting diode with high luminous efficiency can be realized. In addition, in a nitride semiconductor light receiving element using an active layer having a type II quantum well structure as a light receiving layer, for example, a visible light receiving element with high light receiving efficiency can be realized.

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図7を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。図2は本発明において使用されるGaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅、及び窒化物半導体における格子定数と禁制帯幅との関係を示す構成図である。図3は本件発明者らが実際にGaN上に様々な組成のInx Aly Ga1-x-y N 4元混晶を結晶成長させ、各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶におけるy/x値を各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶中の結晶歪み量毎に分類してプロットした図である。図4はGaNに格子整合する格子整合条件にて形成され、かつボーイングパラメータが2.6eVである場合のInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅のIn組成依存性を示す図である。図5はAlGaN/GaN、GaN及びInAlGaNに対しショットキー電極を形成した場合のバリア高さと金属の仕事関数との関係を示す図である。図6はGaNに格子整合する格子整合条件にて形成されるInAlGaN 4元混晶の分極のIn組成依存性を示す図である。図7は本発明の第1の実施形態における窒化物半導体発光素子の活性層部分のバンドダイヤグラムを示す構成図である。図1において、101はC面サファイア基板、102はn型GaN層、103はn型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層、104はIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層、105はp型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層、106はTi/Al/Ni/Au電極、107はNi/Au透明電極、108はAu電極である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light-emitting device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing the forbidden band width of the InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched with GaN used in the present invention, and the relationship between the lattice constant and the forbidden band width in the nitride semiconductor. Figure 3 is a In x Al y Ga 1-xy N 4 -element mixed in various compositions to the present inventors actually on GaN by crystal growth, in the In x Al y Ga 1-xy N 4 mixed crystal FIG. 6 is a diagram in which y / x values are classified and plotted for each crystal strain amount in each In x Al y Ga 1-xy N quaternary mixed crystal. FIG. 4 is a diagram showing the dependence of the forbidden band width of the InAlGaN quaternary mixed crystal on the In composition when it is formed under the lattice matching condition that lattice matches with GaN and the bowing parameter is 2.6 eV. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the barrier height and the work function of the metal when Schottky electrodes are formed on AlGaN / GaN, GaN, and InAlGaN. FIG. 6 is a graph showing the In composition dependence of the polarization of the InAlGaN quaternary mixed crystal formed under the lattice matching condition for lattice matching with GaN. FIG. 7 is a configuration diagram showing a band diagram of the active layer portion of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a C-plane sapphire substrate, 102 is an n-type GaN layer, 103 is an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer, and 104 is an In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N multiple quantum well active layer. 105 is a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer, 106 is a Ti / Al / Ni / Au electrode, 107 is a Ni / Au transparent electrode, and 108 is an Au electrode.

このIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N層とAl0.04 Ga0.96 N層との周期構造を有する活性層を用いた発光ダイオードの製造方法について図1を参照しながら以下に述べる。まず、C面サファイア基板101上に例えばMOCVD法により、n型GaN層102、n型AlGaNクラッド層103、In0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層104、及びp型AlGaNクラッド層105をこの順に形成する。 A method of manufacturing a light emitting diode using an active layer having a periodic structure of the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer and the Al 0.04 Ga 0.96 N layer will be described below with reference to FIG. First, an n-type GaN layer 102, an n-type AlGaN cladding layer 103, an In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N multiple quantum well active layer 104, and a p-type are formed on a C-plane sapphire substrate 101 by, for example, MOCVD. An AlGaN cladding layer 105 is formed in this order.

次に、このウエハに対しn層側の電極取り出しのためにp型AlGaNクラッド層105、InAlGaN/AlGaN多重量子井戸活性層104及びn型AlGaNクラッド層103のエッチングを例えばCl2ガスを用いたドライエッチングにより行う。 Next, etching of the p-type AlGaN cladding layer 105, the InAlGaN / AlGaN multiple quantum well active layer 104, and the n-type AlGaN cladding layer 103 is performed using, for example, a Cl 2 gas for taking out the electrode on the n-layer side of the wafer. Etching is performed.

これに続いて、n層側にはn型AlGaNクラッド層103に接するようにTi/Al/Ni/Au電極106を形成する一方、p層側にはNi/Au透明電極107を形成し、さらにp層側のボンディングパッド形成のためにAu電極108をNi/Au透明電極107上に選択的に形成する。   Subsequently, a Ti / Al / Ni / Au electrode 106 is formed on the n layer side so as to be in contact with the n-type AlGaN cladding layer 103, while a Ni / Au transparent electrode 107 is formed on the p layer side. An Au electrode 108 is selectively formed on the Ni / Au transparent electrode 107 to form a bonding pad on the p-layer side.

In0.07 Al0.33 Ga0.6 N層の組成はGaN層に格子整合する組成である。また、In0.07 Al0.33 Ga0.6 N層の禁制帯幅とAl0.04 Ga0.96 N層の禁制帯幅とがほぼ等しく、かつIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N層の伝導帯下端のエネルギーがAl0.04 Ga0.96 N層の伝導帯下端のエネルギーよりも低く、In0.07 Al0.33 Ga0.6 N層とAl0.04 Ga0.96 N層との多重構造を有する活性層は、電子がIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N層内に閉じ込められると共に正孔がAl0.04 Ga0.96 N層内に閉じ込められる、いわゆるタイプII量子井戸構造(タイプII量子井戸活性層)となる。 The composition of the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer is a composition that lattice matches with the GaN layer. In addition, the forbidden band width of the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer is almost equal to the forbidden band width of the Al 0.04 Ga 0.96 N layer, and the energy at the bottom of the conduction band of the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer is Al 0.04 Ga 0.96. The active layer, which is lower than the energy at the bottom of the N layer conduction band and has a multiple structure of In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer and Al 0.04 Ga 0.96 N layer, has electrons confined in the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N layer. As a result, a so-called type II quantum well structure (type II quantum well active layer) is formed in which holes are confined in the Al 0.04 Ga 0.96 N layer.

ここでタイプII量子井戸活性層を構成するInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅について図2を参照しながら説明する。以下の説明ではInAlGaN 4元混晶がGaNに格子整合するように形成される場合について考える。図2に示す通り、一般式がInx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1, 0≦y≦1)で表記される化合物からなるいわゆる窒化物化合物半導体においてはInNの0.77eVからAlNの6.2eVまでの広い範囲で禁制帯幅を変化させることができ、いわゆるボーイングパラメータにもよるが、GaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶においては禁制帯幅が3.4eVから5eV程度までの広い範囲で変化できると考えられる。このInx Aly Ga1-x-y N 4元混晶の格子定数は直線内挿で与えられると仮定し、以下に示す[数1] Here, the forbidden band width of the InAlGaN quaternary mixed crystal constituting the type II quantum well active layer will be described with reference to FIG. In the following description, the case where the InAlGaN quaternary mixed crystal is formed so as to lattice match with GaN will be considered. As shown in FIG. 2, in the general formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) so-called nitride compound semiconductor consisting of compounds expressed by the 0.77eV of InN The band gap can be changed over a wide range of AlN up to 6.2 eV. Depending on the so-called bowing parameter, the band gap ranges from 3.4 eV to 5 eV in the InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched to GaN. It can be changed over a wide range. Assuming that the lattice constant of this In x Al y Ga 1-xy N quaternary mixed crystal is given by linear interpolation,

Figure 0004541318
Figure 0004541318

で与えられる。ここで、aInN 、aAlN 及びaGaN はそれぞれInN、AlN及びGaNの格子定数であり、具体的にはaInN =0.3548nm、aAlN =0.3112nm、aGaN =0.3189nmである。Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶の格子定数がGaNの格子定数0.3189nmに等しいとした場合には、Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶のx値及びy値は、以下に示す[数2] Given in. Here, a InN , a AlN, and a GaN are lattice constants of InN, AlN, and GaN, respectively, specifically, a InN = 0.3548 nm, a AlN = 0.3112 nm, and a GaN = 0.3189 nm. When the lattice constant of In x Al y Ga 1-xy N quaternary mixed crystal is equal to the lattice constant of GaN of 0.3189 nm, the x and y values of In x Al y Ga 1-xy N quaternary mixed crystal Is the following [Equation 2]

Figure 0004541318
Figure 0004541318

の関係となる。またInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅については、以下に示す[数3] It becomes the relationship. The forbidden band width of InAlGaN quaternary mixed crystals is shown in [Equation 3] below.

Figure 0004541318
Figure 0004541318

で与えられるとされ、c及びc'はいわゆるボーイングパラメータである。図3は本件発明者らが実際にGaN上に様々な組成のInx Aly Ga1-x-y N 4元混晶を結晶成長させ、各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶におけるy/x値を各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶中の結晶歪み量毎に分類してプロットした図である。InAlGaN 4元混晶の組成はEPMA(Electron Probe Micro-Analysis)法により測定し、InAlGaN 4元混晶中の結晶歪み量はX線回折パターン及び逆格子マッピングによりGaNとInAlGaN 4元混晶との格子定数のずれを評価することで算出した。この図より結晶歪み量が0に近いInx Aly Ga1-x-y N 4元混晶の組成は、Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶のx値及びy値が[数2]で表される関係よりもむしろ、以下に示す[数4] C and c ′ are so-called bowing parameters. Figure 3 is a In x Al y Ga 1-xy N 4 -element mixed in various compositions to the present inventors actually on GaN by crystal growth, in the In x Al y Ga 1-xy N 4 mixed crystal FIG. 6 is a diagram in which y / x values are classified and plotted for each crystal strain amount in each In x Al y Ga 1-xy N quaternary mixed crystal. The composition of InAlGaN quaternary mixed crystal is measured by EPMA (Electron Probe Micro-Analysis) method, and the amount of crystal distortion in InAlGaN quaternary mixed crystal is determined by X-ray diffraction pattern and reciprocal lattice mapping between GaN and InAlGaN quaternary mixed crystal. It was calculated by evaluating the deviation of the lattice constant. FIG from crystal distortion quantity of In x near 0 Al y Ga 1-xy N composition of quaternary mixed crystal, In x Al y Ga 1- xy N 4 -way x and y values of the mixed crystal Equation 2 Rather than the relationship expressed by

Figure 0004541318
Figure 0004541318

の関係を満たす組成に近いことが判明した。この[数4]条件に近いGaNと格子整合する組成のIn0.09 Al0.33 Ga0.58 Nにおいて、同層の禁制帯幅がカソードルミネッセンスの評価結果等より3.46eVと判明した。この結果より[数3]においてc=c'=2.6eVと求められる。このIn組成及びAl組成を増加させても禁制帯幅があまり大きくならないことが予想される。このボーイングパラメータを用い、GaNに格子整合する格子整合条件を満たしながらIn組成及びAl組成を増加させた場合のInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅のIn組成依存性を図4に示す。図4では本実施形態において用いたIn0.07 Al0.33 Ga0.6 Nの禁制帯幅と同じ禁制帯幅を有するAlGaN 3元混晶としてAl0.04 Ga0.96 Nの禁制帯幅も図示してある。 It was found that the composition is close to satisfying the relationship. In In 0.09 Al 0.33 Ga 0.58 N having a composition lattice-matched with GaN close to this [Equation 4] condition, the forbidden band width of the same layer was found to be 3.46 eV from the evaluation results of cathodoluminescence and the like. From this result, c = c ′ = 2.6 eV is obtained in [Equation 3]. Even if the In composition and Al composition are increased, the forbidden band width is not expected to become very large. FIG. 4 shows the dependence of the forbidden band width of the InAlGaN quaternary mixed crystal on the In composition when the In composition and the Al composition are increased while satisfying the lattice matching condition for lattice matching with GaN using this bowing parameter. FIG. 4 also shows the forbidden band width of Al 0.04 Ga 0.96 N as an AlGaN ternary mixed crystal having the same forbidden band width as In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N used in this embodiment.

今回タイプII量子井戸活性層を構成する半導体層として用いたInAlGaN層及びAlGaN層、並びにGaN層について、金属の種類を変えて各半導体層上でのショットキー電極のバリア高さを評価し、各金属の仕事関数と各半導体層上でのバリア高さφB との関係をまとめたものが図5である。図5では、Mo、Ti、Cu及びPdの4種類の金属を用いて各半導体層上でのショットキー電極のバリア高さを測定した結果について示してある。金属の仕事関数の増加に伴い、GaN層、AlGaN層及びInAlGaN層上でのバリア高さは何れも増加しているが、GaN層及びAlGaN層上に比べInAlGaN層上ではバリア高さが小さくなっている。バリア高さφB は金属の仕事関数をφm 、半導体層の電子親和力をχs とした場合にφm −χs で与えられるから、バリア高さが小さいということはInAlGaN層の電子親和力が大きいことを意味している。 For the InAlGaN layer and AlGaN layer used as the semiconductor layer constituting the type II quantum well active layer this time, the barrier height of the Schottky electrode on each semiconductor layer was evaluated by changing the type of metal, and each FIG. 5 summarizes the relationship between the work function of the metal and the barrier height φ B on each semiconductor layer. FIG. 5 shows the result of measuring the barrier height of the Schottky electrode on each semiconductor layer using four types of metals, Mo, Ti, Cu, and Pd. As the metal work function increases, the barrier heights on the GaN, AlGaN, and InAlGaN layers all increase, but the barrier height on the InAlGaN layer becomes smaller than on the GaN and AlGaN layers. ing. The barrier height φ B is given by φ m −χ s when the metal work function is φ m and the electron affinity of the semiconductor layer is χ s . Therefore, the small barrier height means that the electron affinity of the InAlGaN layer is small. It means big.

窒化物化合物半導体は一般に表面がC面((0001)面)を有するようにエピタキシャル成長され、同面にて分極が非常に大きい材料である。分極には、材料の弾性定数により決定される自発分極と、材料中の結晶歪みが原因で生じるピエゾ分極とがあり、全体の分極は上記2つの和により求められる。GaN上にGaNと格子整合するように形成されるInAlGaN 4元混晶においては自発分極のみが発生する。一方でGaN上に形成されるAlGaNではGaNとAlGaNとの格子定数が異なるために結晶歪みがAlGaN中に生じ、自発分極とピエゾ分極とが発生する。ここでO.Ambacherらの論文(O.Ambacher et al.,J.Appl.Phys 85(1999)3222)に示されている通り、分極は弾性定数及び結晶歪みを用いて計算できる。この計算に基づいて、GaNに格子整合する格子整合条件(上述の通りAl組成はIn組成の4.662倍)を満たしながらIn組成及びAl組成を増加させた場合のInAlGaN 4元混晶の分極のIn組成依存性を示したものが図6である。この図6においてIn0.07 Al0.33 Ga0.6 Nの禁制帯幅と同じ禁制帯幅を有するAl0.04 Ga0.96 Nの分極も図示してある。 A nitride compound semiconductor is generally a material that is epitaxially grown such that its surface has a C-plane ((0001) plane), and the polarization is very large on the same plane. There are two types of polarization: spontaneous polarization determined by the elastic constant of the material, and piezo polarization caused by crystal distortion in the material, and the overall polarization is obtained from the above two sums. Only spontaneous polarization occurs in an InAlGaN quaternary mixed crystal formed on GaN so as to lattice match with GaN. On the other hand, since AlGaN formed on GaN has different lattice constants between GaN and AlGaN, crystal distortion occurs in AlGaN, and spontaneous polarization and piezoelectric polarization occur. Here, as shown in O. Ambacher et al. (O. Ambacher et al., J. Appl. Phys 85 (1999) 3222), polarization can be calculated using elastic constants and crystal strain. Based on this calculation, the InAl of the quaternary mixed crystal of InAlGaN when the In composition and the Al composition are increased while satisfying the lattice matching condition for lattice matching with GaN (the Al composition is 4.662 times the In composition as described above). FIG. 6 shows the composition dependency. In FIG. 6, the polarization of Al 0.04 Ga 0.96 N having the same forbidden band width as In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N is also illustrated.

ここで本実施形態において用いられるIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層104のバンドダイヤグラムを図7に示す。多重量子井戸活性層104では、前述の通り、InAlGaN層にてAlGaN層よりも電子親和力が大きく、かつInAlGaN層とAlGaN層との禁制帯幅が等しいこと、及びInAlGaN層にてAlGaN層よりも分極が大きいことを考慮すれば、内部電界が活性層内に生じ、かついわゆるタイプII量子井戸構造となることが理解できる。以上の通り、電子はInAlGaN層内に蓄積されると共に正孔はAlGaN層内に蓄積されており、InAlGaN/AlGaN多層構造を有する活性層からの発光は、InAlGaN層及びAlGaN層の禁制帯幅のエネルギーよりも小さなエネルギーを有する発光、すなわち長波長発光である。ここで、上記活性層では、例えば伝導帯でのバンドオフセット、いわゆるΔEcが0.3eV程度であると仮定すると、InAlGaN層及びAlGaN層の禁制帯幅3.46eVに対し、2.86eV(434nmに相当)以下の発光が可能である。 FIG. 7 shows a band diagram of the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N multiple quantum well active layer 104 used in this embodiment. In the multiple quantum well active layer 104, as described above, the InAlGaN layer has a higher electron affinity than the AlGaN layer, and the InAlGaN layer and the AlGaN layer have the same forbidden band width, and the InAlGaN layer is more polarized than the AlGaN layer. Can be understood that an internal electric field is generated in the active layer and a so-called type II quantum well structure is taken into consideration. As described above, electrons are accumulated in the InAlGaN layer and holes are accumulated in the AlGaN layer, and light emission from the active layer having the InAlGaN / AlGaN multilayer structure is the band gap of the InAlGaN layer and the AlGaN layer. Light emission having energy smaller than energy, that is, long wavelength light emission. Here, in the above active layer, for example, assuming that the band offset in the conduction band, so-called ΔEc is about 0.3 eV, for the forbidden band width 3.46 eV of the InAlGaN layer and the AlGaN layer, 2.86 eV (corresponding to 434 nm) or less Can emit light.

従って、本実施形態では、GaN層とInAlGaN層との格子整合を図りながら、タイプII量子井戸構造となるようにInAlGaN層及びAlGaN層の組成を設定するため、より少ないIn組成でかつ格子不整合が少ないエピタキシャル成長条件にて活性層を形成できるので、より長波長の発光を活性層の結晶性を劣化させることなく実現できる。従って、より長波長の発光を高効率にて実現することが可能となる。   Therefore, in this embodiment, the composition of the InAlGaN layer and the AlGaN layer is set so as to form a type II quantum well structure while achieving lattice matching between the GaN layer and the InAlGaN layer. Since the active layer can be formed under a small epitaxial growth condition, longer wavelength light emission can be realized without degrading the crystallinity of the active layer. Therefore, longer wavelength light emission can be realized with high efficiency.

なお、本実施形態では、In0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層104を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばGaN上にInAlGaN 4元混晶及びInGaNを周期的に形成したInAlGaN/InGaN多重量子井戸活性層を用いた場合についても、InAlGaN 4元混晶及びInGaNの組成を設定することによりタイプII量子井戸構造を実現できる。この場合はより長波長の発光が可能となる。 In the present embodiment, the case of using the In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N multiple quantum well active layer 104 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, in the case of using an InAlGaN / InGaN multiple quantum well active layer in which InAlGaN quaternary mixed crystal and InGaN are periodically formed on GaN, the type II quantum well is set by setting the composition of InAlGaN quaternary mixed crystal and InGaN. The structure can be realized. In this case, longer wavelength light emission is possible.

また、本実施形態では、InAlGaN/AlGaN多重量子井戸活性層104内に生じる内部電界を緩和する目的で、InAlGaN又はAlGaNに例えばSiなどの不純物を添加し、不純物が添加されたInAlGaN又はAlGaNが導電性を供するように形成しても良い。   Further, in this embodiment, for the purpose of relaxing the internal electric field generated in the InAlGaN / AlGaN multiple quantum well active layer 104, an impurity such as Si is added to InAlGaN or AlGaN, and the InAlGaN or AlGaN doped with the impurity is electrically conductive. You may form so that property may be provided.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図8及び図9を参照しながら説明する。図8は本発明の第2の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。図9は本発明の第2の実施形態における窒化物半導体発光素子の活性層部分のバンドダイヤグラムを示す構成図である。図8において、201はR面サファイア基板、202はn型GaN層、203はn型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層、204はIn0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層、205はp型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層、206はTi/Al/Ni/Au電極、207はNi/Au透明電極、208はAu電極である。
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device in the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a configuration diagram showing a band diagram of the active layer portion of the nitride semiconductor light emitting device in the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, 201 is an R-plane sapphire substrate, 202 is an n-type GaN layer, 203 is an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer, and 204 is an In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N multiple quantum well active layer. 205 is a p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer, 206 is a Ti / Al / Ni / Au electrode, 207 is a Ni / Au transparent electrode, and 208 is an Au electrode.

本実施形態では表面がR面((1-102)面)のサファイア基板上に、表面がa面((11-20)面)の窒化物半導体層がエピタキシャル成長されている。a面とは面内にIII族原子とN原子とが同数混在するいわゆる無極性面であり、分極が面方向に生じない。   In this embodiment, a nitride semiconductor layer whose surface is an a-plane ((11-20) plane) is epitaxially grown on a sapphire substrate whose surface is an R-plane ((1-102) plane). The a-plane is a so-called nonpolar plane in which the same number of group III atoms and N atoms are mixed in the plane, and polarization does not occur in the plane direction.

この第2の実施形態に係る窒化物半導体発光素子では、第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子と比べ無極性面上に活性層が形成されている点が異なっており、図9に示す通り、InAlGaN/AlGaN多層構造を有する活性層内に内部電界が生じず、電子がInAlGaN層内で均一に分布すると共に正孔がAlGaN層内で均一に分布でき、より高効率の発光が可能となる。   The nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment is different from the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment in that an active layer is formed on a nonpolar surface. As shown, no internal electric field is generated in the active layer having an InAlGaN / AlGaN multilayer structure, electrons are uniformly distributed in the InAlGaN layer, and holes are uniformly distributed in the AlGaN layer, thereby enabling more efficient light emission. It becomes.

従って、本実施形態では、第1の実施形態と同様、より少ないIn組成でかつ格子不整合が少ないエピタキシャル成長条件にて活性層を形成できるので、より長波長の発光を活性層の結晶性を劣化させることなく実現できる。さらには、活性層内に内部電界が生じないため、電子と正孔との空間的な距離を縮めることができるので、より長波長の発光を高効率にて実現することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the active layer can be formed under the epitaxial growth conditions with a smaller In composition and less lattice mismatch, so that the emission of longer wavelengths degrades the crystallinity of the active layer. It can be realized without doing. Furthermore, since an internal electric field does not occur in the active layer, the spatial distance between electrons and holes can be shortened, so that emission of a longer wavelength can be realized with high efficiency.

なお、上記第1及び第2の実施形態では基板としてC面又はR面サファイア基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、SiC、GaN又はSiなどのいかなる基板を用いても良く、またいかなる面方位の基板を用いても良く、例えば(0001)面等の代表面からオフアングルの付いた面方位であっても良い。   In the first and second embodiments, a C-plane or R-plane sapphire substrate is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this, and any substrate such as SiC, GaN, or Si is used. In addition, a substrate with any plane orientation may be used, and for example, a plane orientation with an off-angle from a representative plane such as the (0001) plane may be used.

また、上記第1及び第2の実施形態ではエピタキシャル成長層の結晶成長方法としてMOCVD法を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、分子線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy:MBE)法又はハイドライド気相成長(Hydride Vapor Phase Epitaxy:HVPE)法を用いても良い。   Further, in the first and second embodiments, the MOCVD method is used as the crystal growth method of the epitaxial growth layer, but the present invention is not limited to this. For example, molecular beam epitaxy (MBE) Alternatively, a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method may be used.

また、上記第1及び第2の実施形態においては窒化物半導体発光素子について説明したが、本発明は窒化物半導体発光素子に限らず、第1又は第2の実施形態に示す活性層の層構造と同様な層構造を有する受光層を用いた窒化物半導体受光素子についても本発明と同様な効果が得られる。すなわち、本発明が適用された窒化物半導体受光素子について、紫外領域又は青紫色領域の波長領域に限らず、それよりも長波長側の波長領域においても受光効率を向上させることができる。   Although the nitride semiconductor light emitting device has been described in the first and second embodiments, the present invention is not limited to the nitride semiconductor light emitting device, and the layer structure of the active layer shown in the first or second embodiment. The same effects as those of the present invention can be obtained for a nitride semiconductor light-receiving element using a light-receiving layer having the same layer structure. That is, with respect to the nitride semiconductor light receiving element to which the present invention is applied, the light receiving efficiency can be improved not only in the wavelength region of the ultraviolet region or the blue-violet region but also in the wavelength region on the longer wavelength side.

本発明に係る窒化物半導体素子は、可視域の発光ダイオード及び半導体レーザなどの窒化物半導体発光素子又は可視域の窒化物半導体受光素子に適用でき、非常に有用である。   The nitride semiconductor device according to the present invention can be applied to a nitride semiconductor light emitting device such as a light emitting diode and a semiconductor laser in the visible region or a nitride semiconductor light receiving device in the visible region, and is very useful.

本発明の第1の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device in a first embodiment of the present invention. 本発明におけるGaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅、及び窒化物半導体における格子定数と禁制帯幅との関係を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a forbidden band width of an InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched to GaN in the present invention and a relationship between a lattice constant and a forbidden band width in a nitride semiconductor. 本件発明者らが実際にGaN上に様々な組成のInx Aly Ga1-x-y N 4元混晶を結晶成長させ、各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶におけるy/x値を各Inx Aly Ga1-x-y N 4元混晶中の結晶歪み量毎に分類してプロットした図である。The present inventors actually various compositions on GaN In x Al y Ga 1- xy N a quaternary alloy crystal-grown, the In x Al y Ga 1-xy N 4 y in mixed crystal / x classify the values for each crystal distortion amount in each in x Al y Ga 1-xy N 4 -element mixed crystal is a plot. 本発明におけるGaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶の禁制帯幅のIn組成依存性を示す構成図である。FIG. 3 is a structural diagram showing the In composition dependence of the forbidden band width of an InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched to GaN in the present invention. 本発明におけるGaN、AlGaN及びGaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶の各々上でのショットキー電極のバリア高さとショットキー金属の仕事関数との関係を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing the relationship between the barrier height of a Schottky electrode and the work function of a Schottky metal on each of GaN, AlGaN, and InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched to GaN in the present invention. 本発明におけるGaNに格子整合するInAlGaN 4元混晶の分極のIn組成依存性を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing the In composition dependence of the polarization of an InAlGaN quaternary mixed crystal lattice-matched to GaN in the present invention. 本発明の第1の実施形態における窒化物半導体発光素子の活性層部分のバンドダイヤグラムを示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a band diagram of an active layer portion of the nitride semiconductor light emitting device in the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における窒化物半導体発光素子の構造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device in a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における窒化物半導体発光素子の活性層部分のバンドダイヤグラムを示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a band diagram of an active layer portion of a nitride semiconductor light emitting device in a second embodiment of the present invention. 従来例における発光ダイオードの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the light emitting diode in a prior art example. 従来例における発光ダイオードの活性層部分のバンドダイヤグラムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the band diagram of the active layer part of the light emitting diode in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

101 C面サファイア基板
102 n型GaN層
103 n型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層
104 In0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層
105 p型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層
106 Ti/Al/Ni/Au電極
107 Ni/Au透明電極
108 Au電極
201 R面サファイア基板
202 n型GaN層
203 n型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層
204 In0.07 Al0.33 Ga0.6 N/Al0.04 Ga0.96 N多重量子井戸活性層
205 p型Al0.1 Ga0.9 Nクラッド層
206 Ti/Al/Ni/Au電極
207 Ni/Au透明電極
208 Au電極
301 C面サファイア基板
302 n型GaN層
303 n型AlGaNクラッド層
304 InGaN/GaN多重量子井戸活性層
305 p型AlGaNクラッド層
306 Ti/Al電極
307 Ni/Au透明電極
308 Au電極
101 C-plane sapphire substrate
102 n-type GaN layer
103 n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer
104 In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N Multiple quantum well active layer
105 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer
106 Ti / Al / Ni / Au electrode
107 Ni / Au transparent electrode
108 Au electrode
201 R surface sapphire substrate
202 n-type GaN layer
203 n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer
204 In 0.07 Al 0.33 Ga 0.6 N / Al 0.04 Ga 0.96 N Multiple quantum well active layer
205 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer
206 Ti / Al / Ni / Au electrode
207 Ni / Au transparent electrode
208 Au electrode
301 C-plane sapphire substrate
302 n-type GaN layer
303 n-type AlGaN cladding layer
304 InGaN / GaN multiple quantum well active layer
305 p-type AlGaN cladding layer
306 Ti / Al electrode
307 Ni / Au transparent electrode
308 Au electrode

Claims (14)

第1の窒化物半導体層と、前記第1の窒化物半導体層の組成とは異なる組成を有する第2の窒化物半導体層とが周期的に積層されてなる活性層を備え、
前記第1の窒化物半導体層の伝導帯下端エネルギーが、前記第2の窒化物半導体層の伝導帯下端エネルギーよりも低く、かつ
前記第1の窒化物半導体層の価電子帯上端エネルギーが、前記第2の窒化物半導体層の価電子帯上端エネルギーよりも低く、
前記第1の窒化物半導体層は、一般式がIn x Al y Ga 1-x-y N(0<x<1, 0<y<1)で表される化合物からなる4元混晶層により形成されており、
前記第2の窒化物半導体層は、一般式がAl x Ga 1-x N(0≦x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層若しくは3元混晶層、又は一般式がIn x Ga 1-x N(0<x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層若しくは3元混晶層により形成されていることを特徴とする窒化物半導体発光・受光素子。
An active layer formed by periodically laminating a first nitride semiconductor layer and a second nitride semiconductor layer having a composition different from the composition of the first nitride semiconductor layer;
The conduction band bottom energy of the first nitride semiconductor layer is lower than the conduction band bottom energy of the second nitride semiconductor layer, and the valence band top energy of the first nitride semiconductor layer is rather lower than the valence band upper edge energy of the second nitride semiconductor layer,
The first nitride semiconductor layer has the general formula are formed by In x Al y Ga 1-xy N (0 <x <1, 0 <y <1) 4 mixed crystal layer consisting of a compound represented by And
The second nitride semiconductor layer is a binary mixed crystal layer or a ternary mixed crystal layer made of a compound represented by a general formula of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), or a general formula of A nitride semiconductor light emitting / receiving element, which is formed of a binary mixed crystal layer or a ternary mixed crystal layer made of a compound represented by In x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) .
前記第1の窒化物半導体層の禁制帯幅と前記第2の窒化物半導体層の禁制帯幅とは等しいことを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 2. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 1, wherein the forbidden band width of the first nitride semiconductor layer is equal to the forbidden band width of the second nitride semiconductor layer. 前記活性層は、基板上に形成された下地層上方に形成されており、
前記第1の窒化物半導体層又は前記第2の窒化物半導体層が、前記下地層に格子整合するように形成されていることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。
The active layer is formed above a base layer formed on a substrate,
2. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 1, wherein the first nitride semiconductor layer or the second nitride semiconductor layer is formed so as to lattice match with the base layer. .
前記第1の窒化物半導体層の分極が前記第2の窒化物半導体層の分極と異なることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 2. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 1, wherein the polarization of the first nitride semiconductor layer is different from the polarization of the second nitride semiconductor layer. 前記4元混晶層の組成は、前記4元混晶層がGaN層に格子整合する組成であることを特徴とする、請求項記載の窒化物半導体発光・受光素子。 The composition of the quaternary mixed crystal layer, wherein the quaternary alloy layer having a composition lattice-matched to GaN layer, according to claim 1 nitride semiconductor light emitting and receiving element according. y/x値が3.5以上であってかつ3.7以下の範囲を満たしていることを特徴とする、請求項記載の窒化物半導体発光・受光素子。 6. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 5 , wherein the y / x value is 3.5 or more and 3.7 or less. 前記第1の窒化物半導体層の格子定数と前記第2の窒化物半導体層の格子定数とは異なることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 2. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 1, wherein a lattice constant of the first nitride semiconductor layer is different from a lattice constant of the second nitride semiconductor layer. 3. 前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、窒素原子とIII族原子とを同数含む無極性面上に積層されていることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 2. The nitriding according to claim 1, wherein the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are stacked on a nonpolar plane containing the same number of nitrogen atoms and group III atoms. Semiconductor light emitting / receiving element. 前記基板は、サファイア、SiC、又は一般式がInx Aly Ga1-x-y N (0≦x≦1, 0≦y≦1)で表される化合物からなり、かつ
前記下地層はGaNからなることを特徴とする、請求項3記載の窒化物半導体発光・受光素子。
The substrate, sapphire, SiC, or the general formula consists of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) compound represented by, and the underlying layer is made of GaN The nitride semiconductor light-emitting / light-receiving element according to claim 3.
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層の表面は(0001)面であることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 2. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 1, wherein surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (0001) planes. 前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層の表面は、(11-20)面又は(1-100)面であることを特徴とする、請求項記載の窒化物半導体発光・受光素子。 9. The nitride semiconductor according to claim 8 , wherein surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (11-20) planes or (1-100) planes. Light emitting / receiving element. 前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層の表面は(11-20)面であり、かつ
前記第1の窒化物半導体層及び前記第2の窒化物半導体層は、表面が(1-102)面のサファイア基板上方に形成されていることを特徴とする、請求項記載の窒化物半導体発光・受光素子。
The surfaces of the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are (11-20) planes, and the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are surfaces 9. The nitride semiconductor light emitting / receiving device according to claim 8 , wherein is formed above a sapphire substrate having a (1-102) plane.
発光を供する前記活性層における最大の屈折率を有する部分の屈折率よりも小さい屈折率を有するクラッド層が、前記活性層の上方及び下方に形成されていることを特徴とする、請求項1記載の窒化物半導体発光・受光素子。 The clad layer having a refractive index smaller than the refractive index of the portion having the maximum refractive index in the active layer that provides light emission is formed above and below the active layer. Nitride semiconductor light emitting / receiving element. 前記クラッド層は、一般式がAlx Ga1-x N(0<x≦1)で表される化合物からなる2元混晶層又は3元混晶層により形成されていることを特徴とする、請求項13記載の窒化物半導体発光・受光素子。 The clad layer is formed of a binary mixed crystal layer or a ternary mixed crystal layer made of a compound represented by a general formula of Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1). The nitride semiconductor light emitting / receiving element according to claim 13 .
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