JP4676736B2

JP4676736B2 - 窒化ガリウム系発光ダイオード

Info

Publication number: JP4676736B2
Application number: JP2004280382A
Authority: JP
Inventors: 如欽 ▲じょ▼; 良文武; 正璋游; 子稷温; 奉任簡
Original assignee: ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006093624A

Description

本発明は発光ダイオードの構造に係り、特に、低電気抵抗の厚いｎ型窒化ガリウム系コンタクト層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードの構造に関する。

周知の技術の窒化インジウムガリウム／窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ）多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ；ＭＱＷ）発光ダイオードは、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）をｎ型コンタクト層（Ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇｌａｙｅｒ）として利用している。但し、高ドープ濃度（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）のシリコンを利用して低電気抵抗の厚いｎ型窒化ガリウムコンタクト層を製造する場合、実際の製造過程で分かったことは、窒化ガリウム層内部にシリコン（Ｓｉ）ヘビードープの結果亀裂或いは切断の現象が発生しやすくなるということである。このような現象は窒化ガリウム層の製造品質に影響を与えるのみならず、亀裂或いは切断の現象により後続ステップが増し、その上方にｎ型オームコンタクト電極層を製造する上での困難が増し、全体の電気特性が悪くなったり導電不良から廃品となることがある。また全体装置の操作電圧が増し、運転時に消耗するパワーが増したり、或いは製造の歩留り（ｙｉｅｌｄ）が下がり、生産コストが増す。このほか、厚いｎ型窒化ガリウムコンタクト層にシリコン（Ｓｉ）ヘビードープ（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）した結果、ピンホールが形成されやすくなり、装置操作上、リーク電流が発生して全体のダイオードの特性が悪くなる。以上の問題を克服するためには新たな構造が必要である。

前述の周知の技術の窒化ガリウム系多重量子井戸構造発光ダイオードの問題に対して、本発明は短周期超格子デジタルコンタクト層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードの構造を提供することを目的とする。

本発明の更なる目的は、高ドープ濃度（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）で低電気抵抗の厚いｎ型窒化ガリウムコンタクト層を製造すると共に周知の技術における厚いｎ型窒化ガリウム層内のシリコンヘビードープにより容易に発生する亀裂或いは切断の現象を発生させず、ヘビードープ窒化ガリウムコンタクト層の品質を維持し、それはシリコン短周期ヘビードープの窒化アルミニウムガリウムインジウム（ｎ⁺⁺−Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）を成長させた超格子構造により、窒化インジウムガリウム／窒化ガリウム多重量子井戸構造発光ダイオード（ＩｎＧａＮ／ＧａＮＭＱＷＬＥＤｓ）の低電気抵抗値のｎ型コンタクト層とされる短周期超格子デジタルコンタクト層を具えている。

本発明の別の目的はその後のステップで、ｎ型オームコンタクト電極層を形成しやすく、並びに全体の電気特性を良好とし、全体装置の操作電圧を下げ、運転時に消耗するパワーを減らし、生産歩留りを上げられるようにすることにある。

請求項１の発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
酸化アルミニウム単結晶（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を材料とする基板と、
窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）を材料とし、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１であり該基板の上に位置する第１バッファ層と、窒化シリコン（ＳｉＮ）を材料とし該第１バッファ層の上に位置する第２バッファ層とを具えて該基板の上に位置するダブルバッファ層と、
該ダブルバッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する短周期超結晶デジタルコンタクト層であり、該短周期超結晶デジタルコンタクト層は該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する複数のベース層を具え、該ベース層が、
シリコンヘビードープのｎ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（ｎ⁺⁺−Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、を材料とする第１ベース層と、該第１ベース層の上に位置し、窒化シリコン（ＳｉＮ）を材料とする第２ベース層とを具えている、上記短周期超結晶デジタルコンタクト層と、
該短周期超結晶デジタルコンタクト層の上に位置し材料が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材料がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、とされるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材料がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層がｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層或いは第２ベース層の上に位置することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層の厚さが５Åから５０Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層のヘビードープ濃度が毎立方センチメートル当たり１０¹⁹個より多い（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）ことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２ベース層の厚さが２Åから１０Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２ベース層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ベース層の個数が５以上とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電極層を更に具え、該電極層はコンタクト層或いは短周期超結晶デジタルコンタクト層の上に位置し且つ良好なオームコンタクトを形成し、該電極層は、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、或いは上述の材料で形成された任意の化合物で形成されることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオードとしている。

本発明は短周期超結晶デジタルコンタクト層を具えた窒化ガリウム系発光ダイオードを提供し、それは、基板、ダブルバッファ層、ｎ型窒化ガリウム層、短周期超格子デジタルコンタクト層、活性発光層、ｐ型クラッド層、及びコンタクト層を具え、高ドープ濃度（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）で低電気抵抗の厚いｎ型窒化ガリウムコンタクト層が形成されると共に、厚いｎ型窒化ガリウム層内に亀裂或いはピンホール現象が発生しないものとされる。ゆえに、ヘビードープ窒化ガリウムコンタクト層の品質を維持できる。次に、シリコン短周期ヘビードープの窒化アルミニウムガリウムインジウム成長超格子構造は窒化インジウムガリウム／窒化ガリウム多重量子井戸構造発光ダイオードの低電気抵抗値のｎ型コンタクト層とされる短周期超格子デジタルコンタクト層を具備する。その後のステップでｎ型オームコンタクト電極層を形成しやすく、並びに全体の電気特性を良好とし、全体装置の操作電圧を下げる。

図１は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例は、基板１１、ダブルバッファ層１２、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３、短周期超結晶デジタルコンタクト層１４、活性発光層１５、ｐ型クラッド層１６、及びコンタクト層１７を具えている。

基板１１の材質は酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ；Ｓａｐｐｈｉｒｅ）とされる。基板１１の上に位置するダブルバッファ層１２は、第１バッファ層１２１と第２バッファ層１２２を包含する。基板１１の上に位置する第１バッファ層１２１の材質は窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。第１バッファ層１２１の上に位置する第２バッファ層１２２は、その材質が窒化シリコン（ＳｉＮ）とされる。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３はダブルバッファ層１２の上に位置する。

図２は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例の短周期超結晶デジタルコンタクト層の表示図である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３の上に位置する短周期超結晶デジタルコンタクト層１４は、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３の上に位置し重複し重畳可能であるが、一般にはその重畳回数は５回以上とされる複数のベース層１４１を具えている。ベース層１４１は第１ベース層１４１１と第２ベース層１４１２を具えている。第１ベース層１４１１はその材質がシリコンヘビードープのｎ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（ｎ⁺⁺−Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、ヘビードープ濃度は毎立方センチメートル当たり１０¹⁹個（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）より大きく、且つそのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。第１ベース層１４１１の厚さは５Åから５０Åの間、成長温度は摂氏６００度から１２００度の間である。第１ベース層１４１１の上に位置する第２ベース層１４１２は、その材質が窒化シリコン（ＳｉＮ）とされる。第２ベース層１４１２の厚さは２Åから１０Åの間、成長温度は摂氏６００度から１２００度の間である。これにより、第１ベース層１４１１はｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３或いは重複重畳後に第２ベース層１４１２の上に位置する。

短周期超結晶デジタルコンタクト層１４の上の活性発光層１５は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。活性発光層１５の上に位置するｐ型クラッド層１６は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。ｐ型クラッド層１６の上に位置するコンタクト層１７は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）で、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。

本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例は更に電極層１８を具え、それはコンタクト層１７或いは短周期超結晶デジタルコンタクト層１４の上に位置し、且つ良好なオームコンタクトを形成する。電極層１８は、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、或いは上述の材料で形成された任意の化合物とされる。

図３は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例を示す。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例は、基板２１、ダブルバッファ層２２、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３、短周期超結晶デジタルコンタクト層２４、活性発光層２５、ｐ型クラッド層２６、及びコンタクト層２７を具えている。

基板２１の材質は酸化アルミニウム単結晶（サファイヤ；Ｓａｐｐｈｉｒｅ）とされる。基板２１の上に位置するダブルバッファ層２２は、第１バッファ層２２１と第２バッファ層２２２を包含する。基板２１の上に位置する第１バッファ層２２１の材質は窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。第１バッファ層２２１の上に位置する第２バッファ層２２２は、その材質が窒化シリコン（ＳｉＮ）とされる。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３はダブルバッファ層２２の上に位置する。

図４は本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例の短周期超結晶デジタルコンタクト層の表示図である。ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３の上に位置する短周期超結晶デジタルコンタクト層２４は、ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３の上に位置し重複し重畳可能であるが、一般にはその重畳回数は５回以上とされる複数のベース層２４０を具えている。ベース層２４０は第１ベース層２４０１と第２ベース層２４０２を具えている。第１ベース層２４０１はその材質がシリコンヘビードープのｎ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（ｎ⁺⁺−Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。第１ベース層２４０１のヘビードープ濃度は毎立方センチメートル当たり１０¹⁹個（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）より大きい。第１ベース層２４０１の厚さは５Åから５０Åの間、成長温度は摂氏６００度から１２００度の間である。

第１ベース層２４０１の上に位置する第２ベース層２４０２は、その材質がアンドープ窒化インジウムガリウム（Ｉｎ_1-u Ｇａ_u Ｎ）とされ、そのうち０≦ｕ＜１である。第２ベース層２４０２の厚さは５Åから５０Åの間、第２ベース層２４０２の成長温度は摂氏６００度から１２００度の間である。第１ベース層２４０１はｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層２３の上或いは重複重畳後に第２ベース層２４０２の上に位置する。

短周期超結晶デジタルコンタクト層２４の上の活性発光層２５は、その材質が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる。

活性発光層２５の上に位置するｐ型クラッド層２６は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）とされ、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。ｐ型クラッド層２６の上に位置するコンタクト層２７は、その材質がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）で、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１である。

本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例は更に電極層２８を具え、それはコンタクト層２７或いは短周期超結晶デジタルコンタクト層２４の上に位置し、且つ良好なオームコンタクトを形成する。電極層２８は、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、或いは上述の材料で形成された任意の化合物とされる。

以上は本発明の好ましい実施例の説明であって本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の精神に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例表示図である。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第１実施例の短周期超結晶デジタルコンタクト層の表示図である。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例表示図である。本発明の窒化ガリウム系発光ダイオードの第２実施例の短周期超結晶デジタルコンタクト層の表示図である。

符号の説明

１１基板
１２ダブルバッファ層
１２１第１バッファ層
１２２第２バッファ層
１３ｎ型窒化ガリウム層
１４短周期超結晶デジタルコンタクト層
１４１ベース層
１４１１第１ベース層
１４１２第２ベース層
１５活性発光層
１６ｐ型クラッド層
１７コンタクト層
１８電極層
２１基板
２２ダブルバッファ層
２２１第１バッファ層
２２２第２バッファ層
２３ｎ型窒化ガリウム層
２４短周期超結晶デジタルコンタクト層
２４０ベース層
２４０１第１ベース層
２４０２第２ベース層
２５活性発光層
２６ｐ型クラッド層
２７コンタクト層
２８電極層

Claims

窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、
酸化アルミニウム単結晶（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を材料とする基板と、
窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）を材料とし、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１であり該基板の上に位置する第１バッファ層と、窒化シリコン（ＳｉＮ）を材料とし該第１バッファ層の上に位置する第２バッファ層とを具えて該基板の上に位置するダブルバッファ層と、
該ダブルバッファ層の上に位置するｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、
該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する短周期超結晶デジタルコンタクト層であり、該短周期超結晶デジタルコンタクト層は該ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層の上に位置する複数のベース層を具え、該ベース層が、
シリコンヘビードープのｎ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（ｎ⁺⁺−Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、を材料とする第１ベース層と、該第１ベース層の上に位置し、窒化シリコン（ＳｉＮ）を材料とする第２ベース層とを具えている、上記短周期超結晶デジタルコンタクト層と、
該短周期超結晶デジタルコンタクト層の上に位置し材料が窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）とされる活性発光層と、
該活性発光層の上に位置し、材料がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、とされるｐ型クラッド層と、
該ｐ型クラッド層の上に位置し、材料がマグネシウムドープ（Ｍｇ−ｄｏｐｅｄ）ｐ型窒化アルミニウムガリウムインジウム（Ａｌ_1-x-y Ｇａ_x Ｉｎ_y Ｎ）、そのうち０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１であるコンタクト層と、
を具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層がｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層或いは第２ベース層の上に位置することを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層の厚さが５Åから５０Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第１ベース層のヘビードープ濃度が毎立方センチメートル当たり１０¹⁹個より多い（ｎ＞１×１０¹⁹ｃｍ^-3）ことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２ベース層の厚さが２Åから１０Åの間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、第２ベース層の成長温度が摂氏６００度から１２００度の間とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、ベース層の個数が５以上とされたことを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。
請求項１記載の窒化ガリウム系発光ダイオードにおいて、電極層を更に具え、該電極層はコンタクト層或いは短周期超結晶デジタルコンタクト層の上に位置し且つ良好なオームコンタクトを形成し、該電極層は、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｄ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｈｆ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｒ／Ａｕ、Ｚｒ／Ａｌ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｔｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｎｉ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｒ／Ａｕ、ＴｉＷＮｘ／Ｃｏ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＮｉＡｌ／Ｃｒ／Ａｕ、或いは上述の材料で形成された任意の化合物で形成されることを特徴とする、窒化ガリウム系発光ダイオード。