JP4583523B2 - Ｉｉｉ−ｖ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は窒素を主成分とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧａＮ系化合物半導体によって高輝度の青色発光ダイオードが商品化され、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体は発光デバイス材料として大きく期待されている。従来から窒化物系半導体はハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ法）や有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法）や、分子線エピタキシー法（以下、ＭＢＥ法）等により成長されている。
【０００３】
その成長に用いる基板としては、本来、成長膜と同種のものを使用することが理想的ではあるが、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物単結晶の基板は大きな物を得ることが困難な為、代用としてＩＩＩ−Ｖ族窒化物以外のサファイア基板、ＳｉＣ基板等を用いてＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の結晶成長が行われてきた。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物以外の基板、例えばサファイア及びＳｉＣ等の基板を用いた場合、基板と成長するＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の格子不整合が大きく、基板上に直接単結晶ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体をうまく成長させることができず、基板上にまず非単結晶バッファ層を成長させ（例えば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ．３０ Ｌ１７０５）、その上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体単結晶を成長させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体は六方晶を有することから、バッファ層上に成長したＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の成長初期には、６角柱状の島が３次元成長し、その後、６角柱状の島が合体して２次元成長を行う。このような成長形態をとるため、成長したＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体膜には成長方向に貫通転位とそれより大きい６角形のパイプ状の穴構造が存在し、作製した素子の特性および歩留まりに悪影響をおよぼしていた。
【０００５】
また、サファイア基板上に形成した窒化物系化合物半導体を成長させるための結晶成長過程における問題点として、特に、Ｓｉドープされたｎ型結晶の成長において、３次元膜から２次元膜への移行する時間が長く平坦な膜を得るための時間がかかるという問題があった。そこで、３次元成長から２次元成長への変化を促進させる為、特開平８−１４８７１８号公報ではｎ型もしくはｉ型窒化物半導体層にＭｇもしくはＺｎを添加して２次元成長を速めることを行っているが、特開平８−１４８７１８号公報では３次元成長から２次元成長を促進することが目的の為、バッファ層上に直接上記ＭｇもしくはＺｎ添加層を成長させていた。
【０００６】
しかし、この方法で成長した場合には、２次元膜に移行したＳｉドープしたｎ型窒化物半導体と比較して、ＭｇもしくはＺｎを添加した窒化物半導体層は、Ｘ線回折におけるピークの半値幅が広くなり、結晶性が悪化していた。また、２次元膜に移行した場合の表面の平坦性を比較すると、Ｓｉドープした窒化物半導体よりもＭｇもしくはＺｎを添加した窒化物半導体層の方が平坦性が悪いという欠点がある。
【０００７】
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体発光素子の活性層は１０ｎｍ以下の単層もしくは１０ｎｍ以下の膜の多層構造であり、活性層を成長する前に成長させる膜の平坦性が素子の特性の優劣に大きく影響し、当然、平坦性の良い膜の素子特性の方が良い。つまり、バッファ層上に直接上記ＭｇもしくはＺｎ添加した膜上に発光素子構造を成長させることによって、素子特性に悪影響をおよぼしていた。
【０００８】
従って、本発明は従来の技術における、上述の問題点を解消することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者が実験を行った結果、２次元成長しているが貫通転位およびパイプ状の穴構造を有するｎ型およびｉ型層上にＭｇもしくはＺｎドープ層を成長させた場合、上記課題である６角形のパイプ状の穴構造を無くすことができ、貫通転位密度も低減させる効果があることが判明した。
【００１０】
よって本発明では基板上にバッファ層を成長させ、その上にＭｇ、Ｚｎをドーピングしない、すなわち、ｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層を２次元成長するまで成長させる。本層はｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の積層構造でも良く、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体成長後、基板を剥離させたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体基板でも良い。
【００１１】
次に、Ｍｇ、Ｚｎを含有しないＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層もしくはＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体基板上に、ＭｇもしくはＺｎドープさせたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層を成長させる。この層を成長させることにより上記課題である６角形のパイプ状の穴を無くすことができ、貫通転位密度も低減させることが可能である。また、ＭｇもしくはＺｎドープさせたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層は、膜状のｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層上に成長させる為、表面モホロジーも良好であり、素子特性の向上と共に歩留まりも向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
これより、本発明を実施した形態を具体的に挙げながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は実施例１のＬＥＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板１０上にＭＯＣＶＤ法でＡｌＮバッファ層１１を基板温度５５０℃で成長し、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層１２を５μｍ成長させ、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｍｇ層１３を０．５μｍ成長させた。本実施例では５５０℃でバッファ層を形成したが、７００℃以下で形成しても同様にバッファ層として機能する。
【００１３】
その後、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層１３上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層１４を５μｍ成長させた。次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層１５を２ｎｍ、その上に同温度でＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｍｇ蒸発防止層１６を１０ｎｍ成長させた。その後、基板温度を１０５０℃に上昇させ、ｐ型ＧａＮ：Ｍｇコンタクト層１７を０．４μｍ成長させた。ｎ型コンタクト層１４からｐ型コンタクト層１７までの積層構造を、本実施例では発光素子構造とする。
【００１４】
得られた膜について透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭ）解析を行い、貫通欠陥及び格子欠陥を測定した結果、ｎ型コンタクト層１４より上の積層層には貫通欠陥は発見されなかった。
【００１５】
次に、ｐ型コンタクト層のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、ｎ型コンタクト層１４が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層１４の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層１７の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００１６】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度３．５ｃｄで従来の１．５倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００１７】
一方、ＧａＮ：Ｍｇ層１３を成長しないで作製したＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡観察したところ、輝点の集まりで発光していることが判明した。
【００１８】
尚、ＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚および不純物濃度を変化させて図１に示すＬＥＤ構造を作製し、素子化したＬＥＤランプの輝度を測定した。ＧａＮ：Ｍｇ層１３（不純物濃度１×１０20ｃｍ-3）の膜厚に対する発光輝度を調査した結果を図２に示す。ＧａＮ：Ｍｇ層１３（膜厚１００ｎｍ）の不純物濃度に対する発光輝度を調査した結果を図３に示す。図２に示すように、Ｍｇの不純物濃度が１×１０20ｃｍ-3ではＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚が１０ｎｍ以上、図３に示すようにＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚が１００ｎｍではＭｇの不純物濃度が１×１０15≦不純物濃度≦１×１０21ｃｍ-3で、ＧａＮ：Ｍｇ層１３が無いものに比べ、ＬＥＤランプの輝度が強くなった。またＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚に対する発光輝度を調査した結果を図４に示す。図４に示すようにＧａＮ：Ｍｇ層１３が無いものに比べＬＥＤの輝度を強くするには、１μｍ以上のＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚が必要であることが判明した。
【００１９】
また、ＧａＮ：Ｍｇ層１３はＧａＮに限るわけでは無くＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体であればどれでもよく、混晶でもかまわない。またＧａＮ：Ｓｉ層１２はＳｉドープである必要は無く、Ｍｇ、Ｚｎを含まない層で１μｍ以上の膜厚があれば、本発明の効果が得られることを確認している。また、用いることが可能な成長法は、ＭＯＣＶＤ法に限るわけでは無く、ＭＢＥ法、ＨＰＥ法でもよい。
【００２０】
本実施の形態において、ＭＯＣＶＤ法で成長したＧａＮ：Ｍｇ層１３（０．５μｍ）をハイドライドＶＰＥ法で成長したＧａＮ：Ｍｇ層（８０μｍ）に変えても同様に六角形のパイプ穴構造の導入を防止する効果が得られた。この場合、ＧａＮ：Ｓｉ層１２上に周期的開口部を持つ格子状パターンのＳｉＯ2膜を設けることにより、サファイア上にＧａＮ膜を厚く積層したことに伴うクラックの導入を防止できた。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２のＬＥＤ素子の断面図である。ＳｉＣ（０００１面）基板２０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層２１を成長温度５５０℃で成長し、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層２２を３μｍ成長させ、基板温度１１００℃でｐ型ＧａＮ：Ｍｇコンタクト層２３を２μｍ成長させた。次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層２４を２ｎｍ、その上に同温度でＧａＮ：Ｓｉ蒸発防止層２５を１０ｎｍ成長させた。その後、基板温度を９００℃に上昇させ、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層２６を１μｍ成長させた。
【００２２】
得られた膜について透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭ）解析を行い、貫通欠陥およじ格子欠陥を測定した結果、ｐ型コンタクト層２３より上の層には貫通欠陥は発見されなかった。
【００２３】
次にｐ型コンタクト層２３が露出するまでエッチングを行い、ｐ型コンタクト層２３のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行った。その後、ｎ型コンタクト層２６の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層２３の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００２４】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度３．５ｃｄで従来の１．５倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００２５】
（実施の形態３）
図６は実施の形態３のＬＥＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板上にハイドライドＶＰＥ法で１００μｍ厚のｕｎ−ｄｏｐｅ：ＧａＮ膜を成長させた後、研摩によりサファイア基板を除去したＧａＮ（０００１面）基板３０上に、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｚｎ層３１を０．３μｍ成長させた。
【００２６】
その後、同温度でＧａＮ：Ｚｎ層３１上に、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層３２を３μｍ成長し、次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層３３を２ｎｍ、その上に同温度でＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｍｇ蒸発防止層３４を１０ｎｍ成長させた。
【００２７】
その後、基板温度を１０５０℃に上昇させ、ｐ型コンタクト層３５を０．３μｍ成長させた。
【００２８】
次に、ｐ型コンタクト層３５のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、ｎ型コンタクト層３２が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層３２の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層３５の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００２９】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度４．０ｃｄで従来の１．７倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００３０】
また、ＧａＮ基板３０はハイドライドＶＰＥ膜を用いたが、製法はハイドライドＶＰＥ法に限るものでは無く、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰＥ法、ＭＢＥによるによるＧａＮ膜をＧａＮ基板３０として用いてもよく、ＭＯＣＶＤ膜をＧａＮ基板として用いた場合も、上述のＬＥＤと同じ特性が得られるのを確認している。
【００３１】
（実施の形態４）
図７は実施の形態４のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板４０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層４１を基板温度５５０℃で成長させ、次に、基板温度１１００℃でＧａＮ層４２を４μｍ成長させ、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｚｎ層４３を０．２μｍ成長させた。
【００３２】
その後、同温度でＧａＮ：Ｚｎ層４３上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）４４を５μｍ成長させ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４５を０．４μｍ、ｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層４６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。
【００３３】
その後、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（４ｎｍ）の１０周期の多重量子井戸活性層４７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層４８を１０ｎｍ成長させる。そして、その上に、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層４９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５０を０．４μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮコンタクト層５１を０．５μｍ成長させた。
【００３４】
次に、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、２００μｍ幅のストライプ状にｎ型コンタクト層４４が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層４４の表面にはＮ型電極５２を、ｐ型コンタクト層５１の表面にはＰ型電極５３を１０μｍ幅のストライプ状に形成する。
【００３５】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１３０ｍＡ、５．２Ｖであった。一方、同条件でＧａＮ層４２の無いレーザー素子を作製したが発振しなかった。
【００３６】
（実施の形態５）
図８は実施の形態５のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板６０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層６１、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層６２を４μｍ成長させ、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｍｇ層６３を２μｍ成長させた。
【００３７】
その後、基板温度を８００℃でｐ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｍｇコンタクト層６４を５０ｎｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６５を０．４μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層６６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。その後、成長温度を７６０℃にしてＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ：Ｓｉ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｓｉ（４ｎｍ）の１０周期の多重量子井戸活性層６７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｓｉ蒸発防止層６８を１０ｎｍ成長させる。そしてその上に、成長温度１１００℃でｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層６９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７０を０．４μｍ、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）７１を１μｍ成長させた。
【００３８】
次に、２００μｍ幅のストライプ状にｐ型ＧａＮコンタクト層６４が露出するまでエッチングを行い、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行った。その後、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層７１の表面にはＮ型電極を１０μｍ幅のストライプ状に、ＧａＮ：Ｍｇ層６３の表面にはＰ型電極を形成する。
【００３９】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１６０ｍＡ、５．８Ｖであった。
【００４０】
（実施の形態６）
図９は実施の形態６のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板上にハイドライドＶＰＥ法で１００μｍ厚のｕｎ−ｄｏｐｅ：ＧａＮ膜を成長させた後、研摩によりサファイア基板を除去したＧａＮ（０００１面）基板８０上に、基板温度１１００℃でＧａＮ層８１を４μｍ成長させ、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層８２を０．２μｍ成長させた。
【００４１】
その後、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層８２上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）８３を４μｍ成長させた後、基板温度を８００℃でＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｓｉクラック防止層８４を５０ｎｍ成長させ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層８５を０．４５μｍ、ｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層８６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。
その後、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（４ｎｍ）の５周期の多重量子井戸活性層８７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層８８を１０ｎｍ成長させる。そしてその上に、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層８９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層９０を０．４５μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮコンタクト層９１を０．５μｍ成長させた。
【００４２】
次に、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、７００℃で２０分アニールを行い、その後、２００μｍ幅のストライプ状にｎ型ＧａＮコンタクト層８３が露出するまでエッチングを行い、ｎ型ＧａＮコンタクト層８３の表面にはＮ型電極９２を、ｐ型ＧａＮコンタクト層９１の表面にはＰ型電極９３を５μｍ幅のストライプ状に形成する。なおこのＬＤ素子の共振器長は５００μｍである。
【００４３】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１００ｍＡ、５．０Ｖであった。一方、同条件でＧａＮ：Ｍｇ層８２の無いレーザー素子のしきい値電流、電圧は１５０ｍＡ、５．５Ｖであった。
【００４４】
また、ＧａＮ基板８０はハイドライドＶＰＥ膜を用いたが、製法はハイドライドＶＰＥ法に限るものでは無く、Ｚｎ、Ｍｇが含有されていない膜であれば、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰＥ法、ＭＢＥ法によるによるＧａＮ膜をＧａＮ基板として用いてもよく、上述のＬＤと同じ特性が得られている。
【００４５】
また、本実施の形態ではＧａＮ基板上にＧａＮ膜８１を成長させたが、ＧａＮ膜８１はＺｎ、Ｍｇを含有しないＧａＮ系膜であれってもよい。またＧａＮ膜８１は必ずしも必要では無く、Ｚｎ、Ｍｇを含有しないＧａＮ基板上に直接、ＧａＮ：ＭｇもしくはＧａＮ：Ｚｎ層８２を成長させてもかまわない。
【００４６】
【発明の効果】
上記のように、ｎもしくはｉ型ＧａＮ上にＧａＮ：ＭｇもしくはＧａＮ：Ｚｎ層を成長することで、６角形のパイプ状の穴を無くすことができ、貫通転位密度も低減させることが可能になった。
【００４７】
また、本発明の方法で歩留まり、再現よく、高品質、高信頼性および面上発光のデバイスを作製することができた。また、平坦な膜を形成するまでの膜厚を薄くすることができ、発光素子の製造時間を短縮できるので、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｍｇ層１３のＭｇの不純物濃度に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるレーザ素子の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５におけるレーザ素子の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６におけるレーザ素子の断面図である。
【符号の説明】
１０、４０、６０ サファイア基板
２０ ＳｉＣ基板
３０、８０ ＧａＮ基板
１１、２１、４１、６１ バッファ層
１２、２２、３２、４４、６２、８３ ＧａＮ：Ｓｉ層
４２、８１ ＧａＮ層
１３、６３、８２ ＧａＮ：Ｍｇ層
３１、４３ ＧａＮ：Ｚｎ層
１４、２６、３２、４４、７１、８３ ｎ型コンタクト層
１５、２４、３３、４７、６７、８７ 活性層
１６、２５、３４、４８、６８、８８ 蒸発防止層
１７、２３、３５、５１、６４、９１ ｐ型コンタクト層
４５、７０、８５ ｎ型クラッド層
４６、６８、８６ 型ガイド層
４９、６６、８９ ｐ型ガイド層
５０、６５、９０ ｐ型クラッド層
８４ クラック防止層
１８、５２、７２、９２ Ｎ型電極
１９、５３、７３、９３ Ｐ型電極
【発明の属する技術分野】
本発明は窒素を主成分とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＧａＮ系化合物半導体によって高輝度の青色発光ダイオードが商品化され、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体は発光デバイス材料として大きく期待されている。従来から窒化物系半導体はハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ法）や有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法）や、分子線エピタキシー法（以下、ＭＢＥ法）等により成長されている。
【０００３】
その成長に用いる基板としては、本来、成長膜と同種のものを使用することが理想的ではあるが、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物単結晶の基板は大きな物を得ることが困難な為、代用としてＩＩＩ−Ｖ族窒化物以外のサファイア基板、ＳｉＣ基板等を用いてＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の結晶成長が行われてきた。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物以外の基板、例えばサファイア及びＳｉＣ等の基板を用いた場合、基板と成長するＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の格子不整合が大きく、基板上に直接単結晶ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体をうまく成長させることができず、基板上にまず非単結晶バッファ層を成長させ（例えば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ．３０ Ｌ１７０５）、その上にＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体単結晶を成長させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体は六方晶を有することから、バッファ層上に成長したＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の成長初期には、６角柱状の島が３次元成長し、その後、６角柱状の島が合体して２次元成長を行う。このような成長形態をとるため、成長したＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体膜には成長方向に貫通転位とそれより大きい６角形のパイプ状の穴構造が存在し、作製した素子の特性および歩留まりに悪影響をおよぼしていた。
【０００５】
また、サファイア基板上に形成した窒化物系化合物半導体を成長させるための結晶成長過程における問題点として、特に、Ｓｉドープされたｎ型結晶の成長において、３次元膜から２次元膜への移行する時間が長く平坦な膜を得るための時間がかかるという問題があった。そこで、３次元成長から２次元成長への変化を促進させる為、特開平８−１４８７１８号公報ではｎ型もしくはｉ型窒化物半導体層にＭｇもしくはＺｎを添加して２次元成長を速めることを行っているが、特開平８−１４８７１８号公報では３次元成長から２次元成長を促進することが目的の為、バッファ層上に直接上記ＭｇもしくはＺｎ添加層を成長させていた。
【０００６】
しかし、この方法で成長した場合には、２次元膜に移行したＳｉドープしたｎ型窒化物半導体と比較して、ＭｇもしくはＺｎを添加した窒化物半導体層は、Ｘ線回折におけるピークの半値幅が広くなり、結晶性が悪化していた。また、２次元膜に移行した場合の表面の平坦性を比較すると、Ｓｉドープした窒化物半導体よりもＭｇもしくはＺｎを添加した窒化物半導体層の方が平坦性が悪いという欠点がある。
【０００７】
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体発光素子の活性層は１０ｎｍ以下の単層もしくは１０ｎｍ以下の膜の多層構造であり、活性層を成長する前に成長させる膜の平坦性が素子の特性の優劣に大きく影響し、当然、平坦性の良い膜の素子特性の方が良い。つまり、バッファ層上に直接上記ＭｇもしくはＺｎ添加した膜上に発光素子構造を成長させることによって、素子特性に悪影響をおよぼしていた。
【０００８】
従って、本発明は従来の技術における、上述の問題点を解消することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者が実験を行った結果、２次元成長しているが貫通転位およびパイプ状の穴構造を有するｎ型およびｉ型層上にＭｇもしくはＺｎドープ層を成長させた場合、上記課題である６角形のパイプ状の穴構造を無くすことができ、貫通転位密度も低減させる効果があることが判明した。
【００１０】
よって本発明では基板上にバッファ層を成長させ、その上にＭｇ、Ｚｎをドーピングしない、すなわち、ｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層を２次元成長するまで成長させる。本層はｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体の積層構造でも良く、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体成長後、基板を剥離させたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体基板でも良い。
【００１１】
次に、Ｍｇ、Ｚｎを含有しないＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層もしくはＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体基板上に、ＭｇもしくはＺｎドープさせたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層を成長させる。この層を成長させることにより上記課題である６角形のパイプ状の穴を無くすことができ、貫通転位密度も低減させることが可能である。また、ＭｇもしくはＺｎドープさせたＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層は、膜状のｎ型もしくはｉ型のＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体層上に成長させる為、表面モホロジーも良好であり、素子特性の向上と共に歩留まりも向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
これより、本発明を実施した形態を具体的に挙げながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は実施例１のＬＥＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板１０上にＭＯＣＶＤ法でＡｌＮバッファ層１１を基板温度５５０℃で成長し、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層１２を５μｍ成長させ、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｍｇ層１３を０．５μｍ成長させた。本実施例では５５０℃でバッファ層を形成したが、７００℃以下で形成しても同様にバッファ層として機能する。
【００１３】
その後、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層１３上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層１４を５μｍ成長させた。次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層１５を２ｎｍ、その上に同温度でＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｍｇ蒸発防止層１６を１０ｎｍ成長させた。その後、基板温度を１０５０℃に上昇させ、ｐ型ＧａＮ：Ｍｇコンタクト層１７を０．４μｍ成長させた。ｎ型コンタクト層１４からｐ型コンタクト層１７までの積層構造を、本実施例では発光素子構造とする。
【００１４】
得られた膜について透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭ）解析を行い、貫通欠陥及び格子欠陥を測定した結果、ｎ型コンタクト層１４より上の積層層には貫通欠陥は発見されなかった。
【００１５】
次に、ｐ型コンタクト層のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、ｎ型コンタクト層１４が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層１４の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層１７の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００１６】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度３．５ｃｄで従来の１．５倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００１７】
一方、ＧａＮ：Ｍｇ層１３を成長しないで作製したＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡観察したところ、輝点の集まりで発光していることが判明した。
【００１８】
尚、ＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚および不純物濃度を変化させて図１に示すＬＥＤ構造を作製し、素子化したＬＥＤランプの輝度を測定した。ＧａＮ：Ｍｇ層１３（不純物濃度１×１０20ｃｍ-3）の膜厚に対する発光輝度を調査した結果を図２に示す。ＧａＮ：Ｍｇ層１３（膜厚１００ｎｍ）の不純物濃度に対する発光輝度を調査した結果を図３に示す。図２に示すように、Ｍｇの不純物濃度が１×１０20ｃｍ-3ではＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚が１０ｎｍ以上、図３に示すようにＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚が１００ｎｍではＭｇの不純物濃度が１×１０15≦不純物濃度≦１×１０21ｃｍ-3で、ＧａＮ：Ｍｇ層１３が無いものに比べ、ＬＥＤランプの輝度が強くなった。またＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚に対する発光輝度を調査した結果を図４に示す。図４に示すようにＧａＮ：Ｍｇ層１３が無いものに比べＬＥＤの輝度を強くするには、１μｍ以上のＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚が必要であることが判明した。
【００１９】
また、ＧａＮ：Ｍｇ層１３はＧａＮに限るわけでは無くＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体であればどれでもよく、混晶でもかまわない。またＧａＮ：Ｓｉ層１２はＳｉドープである必要は無く、Ｍｇ、Ｚｎを含まない層で１μｍ以上の膜厚があれば、本発明の効果が得られることを確認している。また、用いることが可能な成長法は、ＭＯＣＶＤ法に限るわけでは無く、ＭＢＥ法、ＨＰＥ法でもよい。
【００２０】
本実施の形態において、ＭＯＣＶＤ法で成長したＧａＮ：Ｍｇ層１３（０．５μｍ）をハイドライドＶＰＥ法で成長したＧａＮ：Ｍｇ層（８０μｍ）に変えても同様に六角形のパイプ穴構造の導入を防止する効果が得られた。この場合、ＧａＮ：Ｓｉ層１２上に周期的開口部を持つ格子状パターンのＳｉＯ2膜を設けることにより、サファイア上にＧａＮ膜を厚く積層したことに伴うクラックの導入を防止できた。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２のＬＥＤ素子の断面図である。ＳｉＣ（０００１面）基板２０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層２１を成長温度５５０℃で成長し、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層２２を３μｍ成長させ、基板温度１１００℃でｐ型ＧａＮ：Ｍｇコンタクト層２３を２μｍ成長させた。次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層２４を２ｎｍ、その上に同温度でＧａＮ：Ｓｉ蒸発防止層２５を１０ｎｍ成長させた。その後、基板温度を９００℃に上昇させ、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層２６を１μｍ成長させた。
【００２２】
得られた膜について透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭ）解析を行い、貫通欠陥およじ格子欠陥を測定した結果、ｐ型コンタクト層２３より上の層には貫通欠陥は発見されなかった。
【００２３】
次にｐ型コンタクト層２３が露出するまでエッチングを行い、ｐ型コンタクト層２３のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行った。その後、ｎ型コンタクト層２６の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層２３の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００２４】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度３．５ｃｄで従来の１．５倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００２５】
（実施の形態３）
図６は実施の形態３のＬＥＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板上にハイドライドＶＰＥ法で１００μｍ厚のｕｎ−ｄｏｐｅ：ＧａＮ膜を成長させた後、研摩によりサファイア基板を除去したＧａＮ（０００１面）基板３０上に、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｚｎ層３１を０．３μｍ成長させた。
【００２６】
その後、同温度でＧａＮ：Ｚｎ層３１上に、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層３２を３μｍ成長し、次に基板温度を７６０℃に下降させ、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ活性層３３を２ｎｍ、その上に同温度でＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｍｇ蒸発防止層３４を１０ｎｍ成長させた。
【００２７】
その後、基板温度を１０５０℃に上昇させ、ｐ型コンタクト層３５を０．３μｍ成長させた。
【００２８】
次に、ｐ型コンタクト層３５のドーパントであるＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、ｎ型コンタクト層３２が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層３２の表面にはＮ型電極１８を、ｐ型コンタクト層３５の表面にはＰ型電極１９を形成する。
【００２９】
本発明で得られたＬＥＤランプの輝度を測定したところ、駆動電流２０ｍＡで発光波長４７０ｎｍ、輝度４．０ｃｄで従来の１．７倍の輝度が得られた。またＬＥＤランプの発光パターンを顕微鏡で観察しても均一な面状の発光であることを確認した。
【００３０】
また、ＧａＮ基板３０はハイドライドＶＰＥ膜を用いたが、製法はハイドライドＶＰＥ法に限るものでは無く、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰＥ法、ＭＢＥによるによるＧａＮ膜をＧａＮ基板３０として用いてもよく、ＭＯＣＶＤ膜をＧａＮ基板として用いた場合も、上述のＬＥＤと同じ特性が得られるのを確認している。
【００３１】
（実施の形態４）
図７は実施の形態４のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板４０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層４１を基板温度５５０℃で成長させ、次に、基板温度１１００℃でＧａＮ層４２を４μｍ成長させ、その上に基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｚｎ層４３を０．２μｍ成長させた。
【００３２】
その後、同温度でＧａＮ：Ｚｎ層４３上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）４４を５μｍ成長させ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４５を０．４μｍ、ｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層４６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。
【００３３】
その後、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（４ｎｍ）の１０周期の多重量子井戸活性層４７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層４８を１０ｎｍ成長させる。そして、その上に、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層４９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層５０を０．４μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮコンタクト層５１を０．５μｍ成長させた。
【００３４】
次に、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行い、その後、２００μｍ幅のストライプ状にｎ型コンタクト層４４が露出するまでエッチングを行い、ｎ型コンタクト層４４の表面にはＮ型電極５２を、ｐ型コンタクト層５１の表面にはＰ型電極５３を１０μｍ幅のストライプ状に形成する。
【００３５】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１３０ｍＡ、５．２Ｖであった。一方、同条件でＧａＮ層４２の無いレーザー素子を作製したが発振しなかった。
【００３６】
（実施の形態５）
図８は実施の形態５のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板６０上にＭＯＣＶＤ法でＧａＮバッファ層６１、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｓｉ層６２を４μｍ成長させ、基板温度１１００℃でＧａＮ：Ｍｇ層６３を２μｍ成長させた。
【００３７】
その後、基板温度を８００℃でｐ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｍｇコンタクト層６４を５０ｎｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６５を０．４μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層６６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。その後、成長温度を７６０℃にしてＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ：Ｓｉ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｓｉ（４ｎｍ）の１０周期の多重量子井戸活性層６７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ：Ｓｉ蒸発防止層６８を１０ｎｍ成長させる。そしてその上に、成長温度１１００℃でｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層６９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層７０を０．４μｍ、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）７１を１μｍ成長させた。
【００３８】
次に、２００μｍ幅のストライプ状にｐ型ＧａＮコンタクト層６４が露出するまでエッチングを行い、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、８００℃で２０分アニールを行った。その後、ｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層７１の表面にはＮ型電極を１０μｍ幅のストライプ状に、ＧａＮ：Ｍｇ層６３の表面にはＰ型電極を形成する。
【００３９】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１６０ｍＡ、５．８Ｖであった。
【００４０】
（実施の形態６）
図９は実施の形態６のＬＤ素子の断面図である。サファイア（０００１面）基板上にハイドライドＶＰＥ法で１００μｍ厚のｕｎ−ｄｏｐｅ：ＧａＮ膜を成長させた後、研摩によりサファイア基板を除去したＧａＮ（０００１面）基板８０上に、基板温度１１００℃でＧａＮ層８１を４μｍ成長させ、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層８２を０．２μｍ成長させた。
【００４１】
その後、同温度でＧａＮ：Ｍｇ層８２上にｎ型ＧａＮ：Ｓｉコンタクト層（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）８３を４μｍ成長させた後、基板温度を８００℃でＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ：Ｓｉクラック防止層８４を５０ｎｍ成長させ、ｎ型ＳｉドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層８５を０．４５μｍ、ｎ型ＳｉドープＧａＮガイド層８６（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させた。
その後、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ（２ｎｍ）／Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（４ｎｍ）の５周期の多重量子井戸活性層８７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層８８を１０ｎｍ成長させる。そしてその上に、ｐ型ＭｇドープＧａＮガイド層８９（キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ成長させ、ｐ型ＭｇドープＡｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層９０を０．４５μｍ、ｐ型ＭｇドープＧａＮコンタクト層９１を０．５μｍ成長させた。
【００４２】
次に、ｐ型ドーパントのＭｇ活性化のために窒素雰囲気中、７００℃で２０分アニールを行い、その後、２００μｍ幅のストライプ状にｎ型ＧａＮコンタクト層８３が露出するまでエッチングを行い、ｎ型ＧａＮコンタクト層８３の表面にはＮ型電極９２を、ｐ型ＧａＮコンタクト層９１の表面にはＰ型電極９３を５μｍ幅のストライプ状に形成する。なおこのＬＤ素子の共振器長は５００μｍである。
【００４３】
この素子は、室温においてレーザー発振した。しきい電流、電圧は１００ｍＡ、５．０Ｖであった。一方、同条件でＧａＮ：Ｍｇ層８２の無いレーザー素子のしきい値電流、電圧は１５０ｍＡ、５．５Ｖであった。
【００４４】
また、ＧａＮ基板８０はハイドライドＶＰＥ膜を用いたが、製法はハイドライドＶＰＥ法に限るものでは無く、Ｚｎ、Ｍｇが含有されていない膜であれば、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰＥ法、ＭＢＥ法によるによるＧａＮ膜をＧａＮ基板として用いてもよく、上述のＬＤと同じ特性が得られている。
【００４５】
また、本実施の形態ではＧａＮ基板上にＧａＮ膜８１を成長させたが、ＧａＮ膜８１はＺｎ、Ｍｇを含有しないＧａＮ系膜であれってもよい。またＧａＮ膜８１は必ずしも必要では無く、Ｚｎ、Ｍｇを含有しないＧａＮ基板上に直接、ＧａＮ：ＭｇもしくはＧａＮ：Ｚｎ層８２を成長させてもかまわない。
【００４６】
【発明の効果】
上記のように、ｎもしくはｉ型ＧａＮ上にＧａＮ：ＭｇもしくはＧａＮ：Ｚｎ層を成長することで、６角形のパイプ状の穴を無くすことができ、貫通転位密度も低減させることが可能になった。
【００４７】
また、本発明の方法で歩留まり、再現よく、高品質、高信頼性および面上発光のデバイスを作製することができた。また、平坦な膜を形成するまでの膜厚を薄くすることができ、発光素子の製造時間を短縮できるので、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｍｇ層１３の膜厚に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｍｇ層１３のＭｇの不純物濃度に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるＧａＮ：Ｓｉ層１２の膜厚に対するＬＥＤ素子の輝度の依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるＬＥＤ素子の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるレーザ素子の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５におけるレーザ素子の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態６におけるレーザ素子の断面図である。
【符号の説明】
１０、４０、６０ サファイア基板
２０ ＳｉＣ基板
３０、８０ ＧａＮ基板
１１、２１、４１、６１ バッファ層
１２、２２、３２、４４、６２、８３ ＧａＮ：Ｓｉ層
４２、８１ ＧａＮ層
１３、６３、８２ ＧａＮ：Ｍｇ層
３１、４３ ＧａＮ：Ｚｎ層
１４、２６、３２、４４、７１、８３ ｎ型コンタクト層
１５、２４、３３、４７、６７、８７ 活性層
１６、２５、３４、４８、６８、８８ 蒸発防止層
１７、２３、３５、５１、６４、９１ ｐ型コンタクト層
４５、７０、８５ ｎ型クラッド層
４６、６８、８６ 型ガイド層
４９、６６、８９ ｐ型ガイド層
５０、６５、９０ ｐ型クラッド層
８４ クラック防止層
１８、５２、７２、９２ Ｎ型電極
１９、５３、７３、９３ Ｐ型電極
Claims (4)
- Ｓｉを含有しＭｇ、Ｚｎを含有しない膜厚１μｍ以上のＧａＮ層上に、ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層を有し、前記ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層上に発光素子構造を有することを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体発光素子。
- ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体発光素子の製造方法において、基板上に基板温度７００℃以下のバッファ層を成長させ、前記バッファ層上にＳｉを含有しＭｇ、Ｚｎを含有しない膜厚１μｍ以上のＧａＮ層、ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層を順次成長させ、前記ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層上に発光素子構造を成長させることを特徴とするＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 前記ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層上に前記発光素子構造を有する半導体発光素子は、前記ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層に近い側にｎ型層を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体発光素子。
- 前記ＭｇもしくはＺｎドープＧａＮ層を有する半導体発光素子は、前記発光素子構造と前記基板を含み、該基板に近い側にｎ型層を形成させることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体発光素子の製造方法。
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