JPH02288371A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子およびその製造方法

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JPH02288371A JP1110503A JP11050389A JPH02288371A JP H02288371 A JPH02288371 A JP H02288371A JP 1110503 A JP1110503 A JP 1110503A JP 11050389 A JP11050389 A JP 11050389A JP H02288371 A JPH02288371 A JP H02288371A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、広バンドギャップの化合物半導体材料を用い
た短波長の半導体発光素子（ＬＥＤ）およびその製造方
法に関する。
（従来の技術） 高速度かつ高密度の情報処理システムの発展に伴い、短
波長のＬＥＤ特に高輝度の青色ＬＥＤの実現が望まれて
いる。
青色ＬＥＤの実現に有望と思われる■−ｖ族化合物半導
体材料を大きなバンドギャップという観点から見ると、
ＢＮ（４または８ｅＶ）、ＡΩＮ（６ｅＶ）　、　　Ｇ
ａＮ　（３，４ｅＶ）　、　　Ｉ　ｎＰ　（２，４ｅＶ
）　、　Ａｊｌｌ　Ｐ　（２，５ｅＶ）　、　　ＧａＰ
　（２，３および２．．８ｅＶ）等の、軽めの■族元素
の窒化物と燐化物が大きなバンドギャップを有する。し
かしながらこれらのうち、ＢＮは、バンドギャップが大
きいが４配位（ｓｐ３）結合を有する高圧相（ｃ−ＢＮ
）は合成しにくく、しがち３種の多形を有し、混合物も
でき易いので使用できない。不純物ドーピングも難しい
。ＩｎＮは、バンドギャップが小さめであり、熱的安定
性に乏しく、また普通多結晶しか得られない。ＡρＰ、
ＧａＰは、いずれもバンドギャップがやや足りない。残
るＡ、９Ｎ、ＧａＮは、バンドギャップが大きく、また
安定性にも優れており、短波長発光用として適している
と言える。ただ、Ａ、ＩＪＮ、ＧａＮは結晶構造がウル
ツ鉱型（Ｗ　ｕｒｚｅｉ　Ｌｅ型、以下これをＷＺ型と
略称する）であり、しかもイオン性が大きいため格子欠
陥が生じ易く、低抵抗のｐ型半導体を得ることができな
い。
この様な問題を解決するため、従来の半導体レーザ用に
開発された材料であるＢ、Ｎを含まない■−ｖ族系の化
合物にＢ、Ｎを混合してバンドギャップを大きくした材
料を得る試みがなされている。しかし、従来用いられて
いる材料とＢ、Ｎを含む材料とでは格子定数が２０〜４
０％と大きく異なり、また結晶構造も異なるため、安定
な結晶は得られていない。例えば、ＧａＰにＮを混合し
た場合、ＮはＧａＰの１％以下しか混合できず、十分広
いバンドギャップを得ることは不可能であった。
本発明者らの研究によれば、ＧａＮやＡｌ７Ｎで低抵抗
のｐ型結晶が得られないのは、イオン性が大きいことに
よる欠陥が生じ品いことの他に、これらが閃亜鉛鉱型Ｃ
Ｚ　Ｉｎｃ　Ｂ　Ｉｅｎｄｅ型、以下ＺＢ型と略称する
）の結晶構造ではなく、Ｗｚ構造を持っていることが本
質的な原因である。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来、高輝度青色ＬＥＤを実現するために
必要である、バンドギャップが例えば２．７ｅＶ以上と
大きく、ｐｎ制御が可能で、結晶の質も良い、という条
件を満たす半導体材料は存在しなかった。ＡｌＮ、Ｇａ
Ｎなどの窒化物は大きいバンドギャップを得る上で有効
な材料であるが、低抵抗のｐ型層を得ることができなか
った。
本発明はこの様な点に鑑みなされたもので、新しい化合
物半導体材料を用いた青色発光ＬＥＤおよびその製造方
法を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係るＬＥＤは、ｐｎ接合を構成する半導体層と
して、ＢＰ層とＧａ、Ａｐｌ−Ｎ（０≦ｘ≦１）層が交
互に積層されて、Ｇａ。
１１−、　Ｎ　（０≦ｘ≦１）層が閃亜鉛鉱型結晶構造
を有する超格子層を用いたことを特徴とする。
本発明に係るＬＥＤはまた、ｐｎ接合を構成する半導体
層として、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＧａＫＡＮ　
ｙ　Ｂ＋−＊−、Ｎａ　Ｐ＋−（０≦ｘ、ｙ１２≦１）
混晶層を用いたことを特徴とする。
本発明はこの様なＬＥＤを製造するに当たって、基板上
に直接またはバッファ層を介して上述した超格子層また
は混晶層を含む発光層を成長させてＬＥＤチップを得た
後、そのチップを基板を除去してその除去した側の面を
光取り出し面として基台上にマウントすることを特徴と
する。
（作用） 本発明者らの研究によれば、本来ＷＺ構造である結晶で
あっても、安定なＺＢ構造を有する結晶上に成長させれ
ば、ある程度の厚さまではＺＢ構造を保つことが判明し
た。従って本発明のＬＥＤは第１に、Ｇａ、Ａｐｌ−Ｎ
（０≦ｘ≦１）層を、これとほぼ同一の結合長を有し、
かつＺＢ構造であってイオン性が小さくｐｎ制御が容易
であるＢＰ層と交互に積層して超格子層を構成すること
により、窒化物の直接遷移型の広バンドギヤツプ特性と
ＢＰの低イオン性で欠陥の生じ難い性質を併せ持つＺＢ
構造の化合物半導体材料として、これを用いてｐｎ接合
を構成する。これにより高輝度の青色発光が実現できる
。
また本発明者らの研究によれば、従来熱力学的に安定な
混晶が作製できないと考えられていたＢとＧａ、Ａ、７
７、Ｉｎという■族元素の組合わせ、若しくはＮとＰ、
Ａｓの組合わせを含む■−Ｖ族化合物半導体材料系にお
いても、ＢとＮを同時に比較的多量に混合することによ
り、安定な混晶を得ることができる場合のあることが判
明した。それは、Ｇ　ａ　ｘ　Ｂ　ｌ−＊　Ｎ　ｔ　Ｐ
　＋−１系の混晶において、その組成がＸ＝Ｚをほぼ満
足する場合である。透過型電子顕微鏡による観察を行う
と、Ｇａ−Ｎ。
Ｂ−Ｐが選択的に結合して交互に整列しているオーダリ
ング現象が観Ｄｌされ、Ｇａ−Ｎ、Ｂ−Ｐの結合が生じ
ることにより、全系のエネルギーが低下して安定な混晶
として存在することが明らかになった。これらの事実か
ら、安定な混晶を得るためには必ずしも格子定数や結晶
構造が同じであることは必要ではなく、結合長が同じで
あることが重要であるといえる。そこで本発明によるＬ
ＥＤは、第２に、Ｇａ、ＡΩ、５ｌ−ｉ−Ｎ、ｐ、−、
系の混晶において、好ましくは組成を、ｘ＋ｙ−ｚとし
、Ｇａ−Ｎ、Ａｌ２−ＮとＢ−Ｐのオーダリングを構造
的に生じさせた化合物半導体材料用いてｐｎ接合を構成
する。これによっても、高輝度の青色発光が可能になる
。
本発明によるＬＥＤの発光層に用いる化合物半導体材料
は、これを成長させるに際して発光波長に対して透明で
かつ格子整合がとれる好ましい基板がない。そこで本発
明の方法では、基板上に必要なｐｎ接合を構成する発光
層を成長させた後、基板を除去してその除去した側の面
を光取り出し面とすることによって、基板の存在による
光取出し効率の低下を防止し、また発光層への応力を低
減することができ、これにより高輝度の信頼性の高い青
色発光ＬＥＤが得られる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、一実施例のＬＥＤの断面構造である。Ｓｉド
ープのｎ型ＧａＰ基板１１上に、バッファ層としてＳｉ
ドープのｎ型ＧａＰ層１２同じ＜Ｓｉドープのｎ型ＢＰ
層１３が形成され、この上にＳｉドープのｎ型Ｇ　ａ　
Ｏ，５Ａ、ｌ！　ｏ、ｓ　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層１４、
およびＭｇドープのｐ型Ｇａｏ。
ＡｊＪ　０．５　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層１５が順次形成
されてｐｎ接合を構成している。素子の両面には例えば
Ｉｎからなるオーミック電極１６．１７が形成されてい
る。
このＬＥＤは、６機金属気相成長法 （ＭＯＣＶＤ法）を用いて製造される。その製造方法に
つき以下に詳しく説明する。
第２図は、その実施例に用いたマルチチャンバ方式の有
機金属気相成長（ＭＯＣＶ　Ｄ）装置である。図におい
て、２１．２２および２３は石英製の反応管でありそれ
ぞれの上部に位置するガス導入口から必要な原料ガスが
取入れられる。これらの反応管２１．２２および２３は
一つのチャンバ２４にその上蓋を貫通して垂直に取付け
られている。基板２５はグラフフィト製サセプタ２６上
に設置され、各反応管２１．２２．２３の開口に対向す
るように配置されて外部の高周波コイル２７により高温
に加熱される。サセプタ２６は、石英製ホルダ２８に取
付けられ、磁性流体シールを介した駆動軸により各反応
管２１，２２．２３の下を高速度で移動できるようにな
っている。駆動は、外部に設置されたコンピュータ制御
されたモータにより行われる。サセプタ中央部には熱電
対３０が置かれ、基板直下の温度をモニタして外部に取
出す。そのコード部分は回転によるよじれを防止するた
めスリップリングが用いられる。反応ガスは、上部噴出
口３１からの水素ガスのダウンフローの速い流れにより
押出され、互いの混合が極力抑制されながら、排気口３
２からロータリーポンプにより排気される。
この様なＭＯＣＶＤ装置により、各反応管２１゜２２．
２３を通して所望の原料ガスを流し、基板２５をコンピ
ュータ制御されたモータで移動させることにより、基板
２５上に任意の積層周期、任意組成を持って多層構造を
作製することができる。
この方式では、ガス切替え方式では得られない鋭い濃度
変化が容品に実現できる。またこの方式では、急峻なヘ
テロ界面を作製するためにガスを高速で切替える必要が
ないため、原料ガスであるＮＨ，やＰＨ３の分解速度が
遅いという問題をガス流速を低く設定することにより解
決することができる。
このＭＯＣＶＤ装置を用いて第１図のＬＥＤを作製した
。原料ガスは、メチル基有機金属のトリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡ）、）リメチルガリウム（ＴＭＧ）、　　
トリエチル硼素（ＴＥＢ）、アンモニア（ＮＨ３）、フ
ォスフイン（ＰＨｉ）である。基板温度は８５０〜１１
５０℃程度、圧力は０．３気圧、原料ガスの総流量はＩ
Ｎ／１ｎであり、成長速度が１μｍ　／　ｈとなるよう
にガス流量を設定した。概略的な各ガス流量は、ＴＭＡ
　：ｌＸｌ０−１′ｍｏｌ　／ｓｉｎ　、　ＴＭＧ：　
ｌＸ１０−１′ｍｏｌ／ｓｉｎ、ＴＥＢ　：　ｌＸ１０
−１′ｇｏｌ　／ｆｆ１ｉｎ、ＰＨ，：５ｘ　１０−’
ｆｌｌｏｌ　／ｓｉｎ　、　ＮＨ，：　Ｉ　Ｘ　１０−
ｊｓｏｌ／１ｎである。ｐ、ｎのドーパントにはＭｇと
Ｓｉを用いた。これらの不純物ドーピングは、シラン（
Ｓ　ｉ　Ｈ４）およびシクロペンタジェニルマグネシウ
ム（ＣＰ２Ｍｇ）を原料ガスに混合することにより行っ
た。
具体的な素子構造を示すと、ｎ型ＧａＰ基板１１は、Ｓ
ｉドープでキャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０１８／ｃｍ’ｎ型
ＧａＰ層１２は、Ｓｉドープでキャリア濃度５　Ｘ　１
０１７／ａｍ’　、厚さ３μｍＳｎ型ＢＰ層１３は同じ
（Ｓｉドープでキャリア濃度２　Ｘ　１０　′７／備３
　厚さ３μｍである。ｎ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層１
４は、ＧａＡｆＩＮ層１３人、ＢＰ層７人の２０人周期
で、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　Ｉ　ＣＬ”／ｃ＋ｎ３．厚さ
３μｍ、ｐ型ＧａＡＲＮ／ＢＰ超格子層１５は、ＧａＡ
ｊＪＮ層１０人、ＢＰ層１０人の２０人周期で、キャリ
ア濃度２　Ｘ　１０　”／ａｓ３．厚さ５μｍである。
第３図はこの実施例によるＬＥＤチップ３１をレンズを
兼ねた樹脂ケース３２に埋め込んだ状態を示す。３３は
内部リード、３４は外部リードである。
この実施例によるＬＥＤは、樹脂ケースに埋め込んで約
５ｍｃｄの青色発光が確認された。
第４図は、ダブルへテロ接合（Ｄ　Ｈ）構造を持つＬＥ
Ｄの実施例の断面図である。ｐ型ＧａＰ基板４１上にｐ
型ＧａＰバッファ層４２．ｐ型ＢＰバッファ層４３が順
次形成され、この上にｐ型Ｇ　ａ　ｏ、％　ＡＩＩｏ、
ｑ　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層４４．アンドープのＧ　ａ　
ｕ、ｓ　Ａｌ　ｇ、５　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層４５゜ｎ
型Ｇａａ６．／ｌｌ　ｏ、ｓ　Ｎ／ＢＰ超格子層４６が
順次積層形成されている。素子ウェハの両面にオーミッ
ク電極４７．４８が形成されている。
このＬＥＤも、第２図のＭＯＣＶＤ装置を用いてほぼ上
記実施例と同様の条件で作製される。
具体的な素子構成を説明する。ＧａＰ基板４１はＺｎド
ープ、キャリア濃度５　Ｘ　１０１７／ｃｍ’である。
この上にキャリア濃度２　Ｘ　１０　Ｉ７／ｃｍ’厚さ
３μｍのｐ型ＧａＰバッファ層４２および、キャリア濃
度ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｑ　”７ｃｍ３．厚さ３ａｍのｐ型ＢＰ
バッファ層４３が形成されている。ｐ型Ｇ　ａ　ｏ、５
ＡＮ　Ｏ，５Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層４４は、１３Ａｌｌ
７の積層構造でバンドギャップが３、ＯｅＶ、キャリア
濃度Ｉ　Ｘ　１０１７／ａｎ’　＋厚さ２　μｍ　ｓア
ンドープＧ　ａ　ｏ、ｑ　Ａｌｌ０．５　Ｎ／　Ｂ　Ｐ
超格子層４５は、１０Ａｌｌ１人の積層構造でバンドギ
ャップ２　、　７　ｅ　Ｖ　ｓキャリア濃度２×１０”
／ｃｍ’、厚さ０　、５　μ＋１１　ｓ　ｎ型Ｇａｏ、
５ＡＩＩ　ｏ、ｓ　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層４６は１３人
７７人の積層構造でバンドギャップ３　、　　Ｏｅ　Ｖ
　ｓキャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０　”／ａｍ’　、厚さ５
μｍである。
この実施例のＬＥＤチップを先の実施例と同様に樹脂封
止することにより、−層輝度の高い青色発光が確認され
た。
以上の実施例では、ｐｎ接合を構成する発光層の各超格
子層を積層周期２０人とし、ＧａＡｌｌＮ層とＢＰ層の
膜厚比は、１：１或いは１３ニアに設定した例を示した
。これらの積層周期や膜厚比は必要に応じて変更するこ
とができるが、その場合注意が必要なのは、積層周期が
５０Å以下になると電子の局在が顕著になり、その結果
高抵抗化すること、またＧａＡ、９Ｎ層をＢＰ層より薄
くするとバンド構造が直接遷移型から間接遷移型に変化
して発光効率が低下することである。またＧａＡＮＮ層
としてＧａとＡＮが１：１の場合を示したが、この組成
比もこれに限られない。さらに第４図の実施例では、Ｇ
ａとＡＮの組成比を一定に保ったままＢＰとの膜厚比を
変化させることにより超格子層部分のバンドギャップを
変化させたが、ＧａとＡｌの組成比を変化させることで
バンドギャップを変化させることもできる。
次にＬＥＤのｐｎ接合を構成する発光層部分の材料とし
て、ＧａＡｌ　Ｎ／ＢＰ超格子層に代って、ＺＢ構造を
有するＧ　ａ　、　ＡＮ　ｙ　Ｂ　＋−ｍ−ｙ　Ｎ　ｍ
Ｐｌ−５混晶層（０≦ｘ、ｙ≦ｌ、ｚ−ｘ＋ｙ）を用い
た実施例を説明する。この様な混晶層は、第２図のＭＯ
ＣＶＤ装置を用いて結晶成長を行うに際し、基数の移動
を止めて、代りに混合した原料ガスを一つの反応管から
導入することにより得られる。ただし原料ガスの相互反
応を防止するために、ガスは反応管直前で混合するよう
にする。
第５図はその様な実施例のシングルへテロ構造のＬＥＤ
の断面図である。ＧａＰ基板５１は、Ｓｉドープ、キャ
リア濃度Ｉ　Ｘ　１０　”／ｃｍ’である。この基板５
１上に、厚さ３μｍ、Ｓｉドープのキャリア濃度５　Ｘ
　１０　Ｉ７／　ｃｙｎ’のｎ型ＧａＰバッファ層５２
と、厚さ３μｍ、Ｓｉドープのキャリア濃度２　Ｘ　１
０　′７／ｃｍ３のｎ型ＢＰバッファ層５３が形成され
ている。このバッファ層上′には、ｎ型Ｇ　ａｏ、ｓ　
ＡＮ　ｏ、３Ｎ０．６　Ｂｏ、４　Ｐｏ、４混晶層５４
が形成され、さらにｐ型Ｇ　ａ　０．２％Ａ　Ｍ　０．
２５Ｎｏ、ｓ　Ｂｏ、ｓ　Ｐｏ、ｑ混晶層５５が形成さ
れている。
ｎ型混晶層５４は、厚さ３μｍ、Ｓｉドープのキャリア
濃度Ｉ　Ｘ　１０１７／　０ｍ３であり、ｎ型混晶層５
５は厚さ５μｍ、Ｍｇドープのキャリア濃度２×１０１
６／ｃＩＩ＋３である。素子チップ両面にはオーミック
電極５６．５７が形成されている。
この様にＧａＮ、ＡＩＩＮおよびＢＰの混晶層を用いて
ｐｎ接合を構成することにより、混晶層の広いバンドギ
ャップとドーピング制御の容易さから、高輝度の青色Ｌ
ＥＤが得られる。
第６図は上記実施例と同様の混晶層を用いたＤＨ構造の
ＬＥＤの実施例を示す。ｐ型ＧａＰ基板６１上にｎ型Ｇ
ａＰバッファ層６２．ｐ型ＢＰバッファ層６３が形成さ
れ、この上に、バンドギャップ３ｅＶのｐ型Ｇ　ａ　Ｏ
，３ＡＮ　０．３　Ｎｏ、ｂＢｏ、４Ｐ０．４混品層６
４、アンドープでバンドギャップ２．７ｅＶのＣ；　ａ
　、）、２５ＡＩ（、，２５Ｎ、、５Ｂ０．ＳＰｏ、５
混晶層６５、さらにバンドギャップ３ｅＶのｎ型Ｇ　ａ
　ｏ、ｓ　ＡＮ　ｏ、ｉ　Ｎｏ、６　Ｂｏ、４Ｐ０．４
混晶層６６が順次積層形成されている。
ｎ型混晶層６３は、厚さ２μｍ、キャリア濃度ｌＸ１０
′７／ｃＩ１１３、アンドープ混晶層６４は、厚さ０．
５μｍ、ｎ型混晶層６５は厚さ５μｍ、キャリア濃度Ｉ
　Ｘ　１０　Ｉ７／ｃ＋ｎ’である。
この実施例によっても、高輝度の青色発光が認められた
。
以上の実施例では、ＧａＰ基板を用いてこの上に発光層
となるｐｎ接合を形成したが、基板と発光層の格子不整
合が大きい。ＧａＰ層およびＢＰ層をバッファ層として
介在させてはいるが、これでも発光層に転位が発生した
り、応力が加わるなど、信頼性の点で問題がある。また
基板側に進んだ光は基板に吸収されて、外部発光効率が
十分に大きくならないという問題もある。以下にこれら
の問題を解決した実施例を説明する。
第７図はその様な実施例のＬＥＤの断面図である。この
実施例では、ＺＢ型の結晶であり且つ、格子定数が発光
層の半導体に近いＳ　ｉ　Ｃ’基板７１を用いているこ
と、基板７１上にはＧａＡＩＮ／ＢＰ超格子層からなる
光反射層７２を形成してこの上にｐｎ接合を構成するＧ
ａＡ、１７Ｎ／ＢＰ層７３．７４を積層していること、
更にこの上にはＷＺ型のＧａＮコンタクト層７５を形成
していること、などが特徴である。素子両面には、オー
ミック電極７６．７７が形成されている。
このＬＥＤ構造も、先の実施例と同様に第２図のＭＯＣ
ＶＤ装置を用いて形成することができる。
具体的な素子構成を説明すると、ｐ型ＳｉＣ基板７１は
Ａｌ１　ドープ、キャリア濃度３　Ｘ　１０１７／１１
ｍ３であり、光反射層７２は、２種類のＧａＡ、ＱＮ／
１３ｐ超格子層の積層構造（積層周期は放射光の波長の
約１／２の９００人、キャリア濃度２　Ｘ　１０１７／
ｃｍ’　、厚さ６μｍ）である。この反射層７２上に、
ｐ型Ｇ　ａ　Ｏ，５ＡＮ　０．５　Ｎ／ＢＰ超格子層７
３（Ｍｇドープ、キャリア濃度１ｘ　１０　′７／ｃｍ
’　、厚さ３μｍ、１３人／７人の積層）、およびｎ型
Ｇ　ａ　ｏ、、ＡＮ　ｏ、ｓ　Ｎ／　Ｂ　Ｐ超格子層７
４（Ｓｉドープ、キャリア濃度２Ｘ１０１６／　ｃｍ　
３．厚さ３ｐｍ、１０人／１０人の積層）が順次形成さ
れている。コンタクト層７５は５μｍでありその大部分
がＷＺ型でバンドギャップ３．４ｅＶである。
この実施例によれば、ＳｉＣ基板を用いていることおよ
び超格子からなる反射層を用いていることから、発光層
での転位発生が少なく、また発光層から基板側に放射さ
れる光が表面側に効率よく反射されて外部に取り出され
る結果、高い輝度が得られる。実際この実施例の素子チ
ップを第３図のように樹脂ケースに封入して２０ｍｃｄ
の青色発光が確認された。
第８図は、第７図の実施例を変形した実施例であり、発
光層部分にＤＨ溝構造導入したものである。すなわち第
７図と同様にＳｉＣ基板７１に超格子層構造の反射層７
２を形成した後、ｐ型ＧａＡｊ２Ｎ／ＢＰ超格子層８１
（バンドギャップ３ｅＶ、　キャリア濃度２　Ｘ　１０
１７／ｃｍ’　、厚さ２μｍ）、次いでアンドープＧａ
ＡＮＮ／ＢＰ超格子層８２（バンドギャップ２．７ｅＶ
、キャリア濃度２　Ｘ　１０　”／ｃ＋ｎ３．厚さ０．
５μｍ）　、ｎ型ＧａＡｊ７Ｎ／ＢＰ超格子層８３（バ
ンドギャップ３ｅＶ、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０　′７
７　ｃｍ３．厚さ２μｍ）が順次形成される。ｐ型Ｇａ
ＡｊＪＮ／ＢＰ超格子層８１およびｎ型ＧａＡＩＩＮ／
ＢＰ超格子層８３は、Ｇａｏ、、ＡｆＩｏ、５Ｎ　（１
３人）／ＢＰ（７人）であり、アンドープＧａＡＮＮ／
ＢＰ多層膜８２は、Ｇ　ａ　ｏ５ＡＲｏ、ｓ　Ｎ　（１
０人）／ＢＰ（１０人）である。それ以外は第７図と同
様である。具体的な製造方法や原料ガスなどもほぼ先の
実施例と同様である。
この実施例によっても、先の実施例と同様に高輝度の青
色発光が認められる。
第９図は、超格子構造の反射層とコンタクト層を持ち、
かつ発光層を構成するｐｎ接合部分に混晶層を用いた実
施例のＬＥＤを示す断面図である。
この実施例ではｐ型ＧａＰ基板９１を用い、この上に先
の実施例と同様にＧａＡｇＮ／ＢＰ超格子層からなる反
射層９２が形成され、この反射層上にｐ型ＧａＡ、Ｑ　
ＢＮＰ混晶層９３．ｎ型ＧａＡｌ　ＢＮＰｉ晶層９４が
順次形成され、更にＧａＮコンタクト層９５が形成され
ている。素子両面にオーミック電極９６．９７が形成さ
れている。ｐ型混晶層９３は、例えば、Ｍｇドープ。
キャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０１７／ｃｍ３．厚さ３．ｃｚ
ｍのＧ　ａ　ａ、＊　ＡｇｏｌＢｏ、４　Ｎｏ、６　Ｐ
　０．４であり、ｎ型混晶層９４は、Ｓｉドープ、キャ
リア濃度２×１０　′″／ｃｒｎ３．厚さ３μｍのＧ　
ａ　Ｏ，２５Ａρ０．２５Ｂ（＋、５　Ｎｇ、ｓ　Ｐ　
ｏ、ｓである。
この実施例によっても、ＧａＰ基板を用いているが超格
子構造反射層９２が良好なバッファ層として働く結果、
良好なｐｎ接合が得られ、また高い光取出し効率が得ら
れて、高輝度青色発光が認められる。
第１０図は、混晶を用いた第９図の実施例を変形してＤ
Ｈ溝構造した実施例のＬＥＤである。第９図と同様にＧ
ａＰ基板９１上に超格子構造の反射層９２が形成された
後、この上にｐ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ混晶層１０１．アン
ドープＧａＡＩＩＮ／ＢＰ混晶層１０２およびｎ型Ｇａ
ＡＮＮ／ＢＰ混晶層１０３が順次形成されている。ｐ型
混晶層１０１は、バンドギャップ３ｅＶ、厚さ２μｍ、
　　キャリア濃度ｌＸｌ０”）／ｃＩｎ３のＧ　ａｏ、
ｉ　ＡＮ　ｏ、３Ｂ０．４　Ｎｏ、６Ｐ０．４であり、
アンドープ混晶層１０２は、バンドギャップ２．７ｅＶ
、厚さ０．５μｍのＧ　ａ　０．２５Ａ　Ｉｌ　０．２
５Ｂｏ、ｓ　Ｎｏ、Ｓ　Ｐｏ、５であり、ｎ型混晶層１
０３はバンドギャップ３ｅＶ、厚さ２μｍ、キャリア濃
度５　ｘ　１０　”／ｃｎ３のＧ　ａ　Ｏ，３ＡＮ　Ｏ
，３Ｂｏ、４Ｎｏ、６Ｐ０．４である。
この実施例によっても、先の実施例と同様に高輝度の青
色発光が得られる。
以上の実施例において、超格子構造の反射層の部分に混
晶層を用いることもできる。その様な実施例を以下に説
明する。
第１１図は、その様な実施例のＬＥＤである。
ｐ型ＧａＰ基板１１１上にまず、伜かに組成が異なる２
種の混晶層からなる多層構造の反射層１１２が形成され
る。２種の混晶層は、Ｇａ０．２ＡＮ　ｏ、ｘ　Ｂｏ、
ｑ　Ｎｏ、５　Ｐｏ、ｓとＧ　ａ　ｏ、ｖ　Ａｎ）　０
．３Ｂｏ　４　Ｎｏ、ｂ　Ｐ　ｏ４であり、積層周期は
９００人で全体で６μｍ形成される。この反射層１１２
上にｐ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ層１１４、アンドープＧａＡ
ｆｆＮ／ＢＰ層１１４およびｎ型ＧａＡρＮ／ＢＰＩ恒
１１５が順次）１シ成されてｐｎ接合がｔＦｉ成されて
いる。この発光層上にはｎ型ＧａＮコンタクト層１１６
が形成されている。素子両面にはオーミック電極１１７
．１１８が形成されている。
ｐｎ接合を構成する部分は例えば第８図と同様の構成と
する。
この実施例によっても、先の各実施例と同様に高輝度の
青色発光が得られる。ＧａＡΩＮ／ＢＰ超格子層の積層
構造を成長させる場合に比べてＧａＡｐ　ＢＮＰ混品混
合層長させる場合のほうが成長速度が速く、したがって
厚い反射層を短時間で形成することができるという利点
も得られる。
第１２図は、第１１図の実施例における発光層部分をシ
ングルへテロ構造とした実施例であり、その発光層部分
は例えば第９図のそれと同じとする。これによっても、
第１１図の実施例と同様の効果が得られる。
第７図から第１２図までの実施例では、基板と発光層の
間に反射層を介在させると同時に、光取り出し側にバン
ドギャップの大きい透明なＧａＮコンタクト層を設けた
。しかし反射層を設けなくても、透明なコンタクト層を
設けることである程度大きい効果が期待でき、これでも
本発明は有効である。その様な実施例を具体的に以下に
説明する。
第１３図はその様な実施例のＬＥＤの断面図である。ｐ
型ＧａＰ基板１２１上にｐ型ＧａＰバッファ層１２２．
ｐ型ＢＰバッファ層１２３が順次形成され、更にこの上
にｐ型ＧａＡｊＪＮ／ＢＰ超格子層１２４．ｎ型ＧａＡ
ρＮ／ＢＰ超格子層１２５が順次形成されて、ｐｎ接合
を構成している。ｎ型ＧａＡΩＮ／ＢＰ超格子層１２５
上にｎ型ＧａＮコンタクト層１２６が形成されている。
素子チップ両面にはオーミック電極１２７゜１２８が形
成されている。
この素子構造も第２図のＭＯＣＶＤ装置を用いて先に説
明した実施例とぼ同様の条件で製造することができる。
具体的な素子構成を説明すれば、ＧａＰ基板１２１は、
Ｚｎドープ、キャリア濃度５×１０′７／ｃＩｎ３であ
り、ｐ型ＧａＰバッファ層１２２およびｐＪｃ２ＢＰバ
ッファ層１２３は共に、Ｍｇドープ、キャリア濃度２　
Ｘ　１０　′７／ｃｍ’　、厚さ３μｍである。ｐ型Ｇ
ａＡＩＮ／ＢＰ超格子層１２４は、Ｇ　ａ　ｏ、、ＡＮ
　Ｏ，５Ｎ　（１３人）／ＢＰ（７人）の積層で厚さ３
μｍ、キャリア濃度２Ｘ１０　”／　ｃｍ　３とし、ｎ
型ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層１２５は、Ｇ　ａ　０，５
　Ａｌ　ｏ、５　Ｎ　（１０人）／ＢＰ（１０人）の積
層で厚さ３μｍ、キャリア濃度２　Ｘ　１０　”／ａｍ
３とする。ｎ型ＧａＮ：］ンタクト層１２６は、大部分
がＷＺ型であり、厚さ５μｍ、Ｓｉドープのキャリア濃
度５　Ｘ　１０　Ｉ７／ｃＩＴ１３である。
この実施例のＬＥＤチップを第３図のように樹脂封止し
て、約１０ｍｃｄの青色発光が確認された。
ＴＳ１４図は、第１３図の実施例を変形してＤＨ構造と
した実施例のＬＥＤである。第１３図と異なる点は、発
光層部分のｐ型ＧａＡＩＩＮ／ＢＰ超格子層１２４とｎ
型ＧａＡｊ）Ｎ／ＢＰ超格子層１２５の膜厚を２μｍと
し、これらの間に０．５ｐｍのアンドープＧａＡｊＪＮ
／ＢＰ超格子層１３１を介在させている点である。ｐ型
ＧａＡ、ＯＮ／ＢＰ超格子層１２４およびｎ型ＧａＡＩ
ＩＮ／ＢＰ超格子層１２５は、Ｇａｏ、ｓＡρ。５Ｎ（
１３人）／ＢＰ　（７人）でバンドギ＋　ツブ３　ｅ　
Ｖ、アンドープＧａＡｆＩＮ／ＢＰ超格子層１３１は、
Ｇ　ａ　ｏ、ｓ　ＡＮ　ｏ、ｓ　Ｎ（１０人）／ＢＰ　
（１０人）でバンドギャップ２．７ｅＶである。
この実施例によれば、第１３図の実施例より僅かに輝度
の高い青色発光が認められた。
第１５図は、第１３図の実施例において、ｐｎ接合を構
成する部分にＧａＡｊ！Ｎ／ＢＰ超格子層に代ってＧａ
ＡｇＢＮＰ混晶層を用いた実施例のＬＥＤである。この
混晶層は先の実施例で説明したように第２図のＭＯＣＶ
Ｄ装置を用いてその操作を変更することにより容易に形
成することができる。第１５図において、第１３図と異
なる点は、ｐｎ接合を構成する部分が、ｐ型Ｇａ、、。
ＡＩ！　０．３　Ｂｏ、４　Ｎｏ、ｂ　Ｐ　Ｏ，４混晶
層１２４′とｎ型Ｇａｏ、２ｓＡＩＩＯ，２５Ｂ０．５
　ＮＯ，Ｓ　Ｐｏ、５混晶層１２５′となっていること
である。
この実施例によっても、高輝度の青色発光ＬＥＤが得ら
れる。
第１６図はさらに第１５図の実施例を変形して、ＤＨ構
造とした実施例のＬＥＤである。すなわち第１５図の構
造に対して、ｐ型Ｇａ、、。
Ａｌ２　ｏ、ｓ　８０．４　Ｎｏ、６　Ｐ　ｏ、ａ混晶
層１２４′とｎ型Ｇ　ａ　Ｏ，３ＡＩ！　ｏ、ｓ　Ｂ１
１．４　Ｎｏ、ｂ　Ｐ　Ｏ，４混晶層１２５′の間に、
アンドープのＧ　ａ　０．２５Ａ　Ｉ　０．２４Ｂｌ）
、１５　ＮＬＩ、、Ｐｕ、ｑ混晶層１４１を介在させて
いるａｌ）型Ｇ　ａ　０．３　ＡＮ　ｏ、ａ　Ｂ　ｏ、
ａ　Ｎｏ、ｂ　Ｐ　ａ、ａ混晶層１２４′とｎ型Ｇ　ａ
　０，３　Ａ、Ｑ　ｏ、３Ｂｏ４Ｎ、、６Ｐｏ４混晶１
１１２５’はそれぞれ２μｍでバンドギャップは３ｅＶ
、アンドープのＧａｏ、２ｓＡｌＩ　Ｏ，２５ＢＬ＋、
５　Ｎｏ、ｓ　Ｐａ、ｓ混晶層１４１は０．５μｍでバ
ンドギャップは２．７ｅＶである。
この実施例によっても同様に高輝度の青色発光が認めら
れる。
本発明のＬＥＤにおける発光層に用いる化合物半導体材
料は、ＢＰの低イオン性とＺＢ構造、およびＧａＡＮＮ
の広いバンドギヤ・ツブの特性を併せ持つものであるが
、ＧａＡｎＮ層部分にアクセプタ不純物が入るとＮが抜
けるという自己補償効果があり、高濃度のｐ型ドーピン
グが難しい。この点を解決するために、ＧａＡ、ＱＮ／
ＢＰ超格子層を形成する際に、ｐ型に関しては低イオン
性のＢＰＭにのみ選択的に不純物をドープすることが有
効であることが判明した。ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層全
体にｐ型不純物をドープすると、ＧａＡｇＮ層での自己
補償効果の他、欠陥が多く発生して結局全体として高い
キャリア濃度が得られないのに対し、ＢＰ層にのみ選択
的にｐ型不純物をドープすると、自己補償効果の影響を
受けず、また欠陥の発生もないため、結果的にドープし
た不純物の多くがキャリアとして有効に活性化されるも
のと思われる。
第１７図（ａ）　（ｂ）は、その様なドーピング法を示
す概念図である。（ａ）はｐ型ドーピングの場合であり
、（ｂ）はｎ型ドーピングの場合である。いずれも、Ｂ
Ｐ層とＧａＡｇＮ層層が交互に所定周期で積層された超
格子構造を基本とするが、（ａ）ではＢＰ層にのみＭｇ
がドープされ、（ｂ）ではＧａＡ、ＱＮ層にのみＳｉが
ドープされている。
この様な超格子構造半導体層の成長と選択的な不純物ド
ープは、第２図のＭＯＣＶＤ装置により可能である。す
でに説明した実施例における超格子層形成と同様の条件
でＧａＡΩＮ／ＢＰ超格子層を形成し、ｎ型に関しては
ＧａＡ、１７Ｎ層にＳｔを、ｐ型に関してはＢＰ層にＭ
ｇをそれぞれドーピングした。ｎ型の場合はＧａＡｇＮ
層とＢＰ層に同時にＳｉをドープしてもよいが、ＢＰは
有効質量が非常に大きくｎ型ドーピングには適さない。
この選択ドーピングにより、ｐ型、ｎＭ共に１０　”／
　ｃｍ　３オーダーのキャリア濃度の超格子半導体膜が
得られることが確認された。したがってこの選択ドーピ
ングは本発明のＬＥＤを製造する際にも有効である。
なおｐ型ドーピングの際、ＧａＡｇＮ層に僅かのＭｇが
混入することは差支えない。
本発明のＬＥＤにおいて、発光層と良好な格子整合がと
れる適当な基板がないこと、また基板による光吸収が大
きいことが問題であることは、既に述べた。この点を解
決する一つの有効な方法として、基板はあくまでも結晶
成長のためにのみ用い、所望の結晶成長が終了した後に
基板をエツチング除去して、その基板除去面を光取り出
し面とすることが考えられる。その際、必要な発光層を
成長させた後、その表面には発光波長に対して透明な厚
いコンタクト層を形成し、このコンタクト層側を下にし
て基台にマウントすることが望ましい。その様な実施例
を以下に説明する。
第１８図は、その様な実施例のＬＥＤである。
図は結晶成長に用いられた基板が既に除去されたＬＥＤ
チップが基台（ヘッダー）にマウントされている様子を
示している。これを製造工程にしたがって説明すると、
例えばｐ型ＧａＰ基板（図では示されていない）を用い
てまずこの上にｐ型ＢＰ／＜ッファ層１７４が１μｍ程
度形成される。
このバッファ層１７４上には、ｐ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ超
格子層１７３、ｎ型ＧａＡΩＮ／ＢＰ超格子層１７４が
順次積層形成される。ｐ型ＧａＡｆＩＮ／ＢＰ超格子層
１７３は、Ｍ　ｇドープ、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０Ｉ
７／ｃｍ’　、　ｃａｏ、ｓＡＮ　ｏ、ｓ　Ｎ　（１３
人＞／ＢＰ　（７人）の２０人積層周期であり、ｎ型Ｇ
ａＡＮＮ／ＢＰ超格子層１７４は、Ｓｉドープ、キャリ
ア濃度２Ｘ１０’す／ｃａ’　、　　Ｇ　ａ　ｏ、Ａｎ
）　ｏ、ｑ　Ｎ　（１０人）／ＢＰ（１０人）の２０人
積層周期である。こうして形成されたｐｎ接合発光層上
に、大部分がＷＺ型であるＧａＮコンタクト層１７１が
十分厚く、例えば５０μｍ形成される。
以上の結晶成長は、先の各実施例で説明したと同様に第
２図のＭＯＣＶＤ装置を用いて行われる。
コンタクト層１７１はＷＺ型であって結晶の質は劣るが
、発光層部分は既に形成されているので、発光効率の低
下をもたらすことはない。そして結晶成長後、ＧａＰＪ
＆板は機械研磨され、さらに２％臭素メタノール溶液で
エツチングされて除去される。そしてＢＰバッファ層１
７４上にオーミック電極１７５が形成される。このオー
ミック電極１７５をマスクとしてＢＰバッファ層１７４
は一部コンタクト層として残してエツチング除去される
。こうして得られたＬＥＤチップは、ＧａＮコンタクト
層１７１側を下にして、基台１７８上にｎ側のオーミッ
ク電極１７６を介して取り付けられる。
このＬＥＤを樹脂レンズに埋め込むことにより、約２０
ｍｃｄの青色発光が確認された。
第１９図は、第１８図の実施例を変形してＤＨ構造とし
た実施例のＬＥＤである。基本的なに構成および製造方
法は、第１８図と同様である。異なる点を説明すると、
この実施例では、ｐ型ＧａＡｊＪＮ／ＢＰ超格子層１７
３とｎ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層１７２の間にアンド
ープＧａＡｊ７Ｎ／ＢＰ超格子層１８１を介在させてＤ
Ｈ構造を実現している。具体的には、ｐ型ＧａＡＮＮ／
ＢＰ超格子層１７３は、バンドギャップ３ｅＶ、キャリ
ア濃度Ｉ　Ｘ　１０１７／ｃｍ’　、厚さ２ｐｍであり
、ｎ型ＧａＡ、ｌ！Ｎ／ＢＰ超格子層１７２はバンドギ
ャップ３ｅＶ、　キャリア濃度２　Ｘ　１０　”／ａｍ
’　、厚さ２ｐｍであり、アンドープＧａＡＩＩＮ／Ｂ
Ｐ層１８１は、バンドギャップ２．７ｅＶ、厚さ０．５
μｍである。バンドギャップは、先の各実施例と同様に
、超格子層を構成するＧａＡｇＮ層とＢＰ層の膜厚比に
より設定される。
この実施例によって、更に高輝度の青色発光が認められ
る。
第２０図は、更に第１９図の実施例の変形例である。こ
の実施例では、基板上に形成するＢＰバッファ層１７４
′を光吸収が問題にならない程度に薄く、例えば０．１
μｍ程度に形成し、これをそのまま残している。この実
施例によってもほぼ同様の効果が得られる。
第２１図および第２２図は、それぞれ第１８図および第
１９図の構成において、発光層であるｐｎ接合部分に混
晶層を用いた実施例のＬＥＤである。すなわち第１８図
のｎ型ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層１７２およびｐ型Ｇａ
ＡＮＮ／ＢＰ超格子層１７３の部分に、これらと等価な
平均組成を持つＺＢ型の口型ＧａＡｇＢＮＰ混晶層１７
２′およびｐ型ＧａＡｌ　ＢＮＰ混晶層１７３′を用い
たものが第２１図である。第１９図のｎ型ＧａＡＲＮ／
ＢＰ超格子層１７２．アンドープＧａＡｊＪＮ／ＢＰ超
格子層１８１およびｐ型ＧａＡ、１７Ｎ／ＢＰ超格子層
１７３の部分にそれぞれ、これらと等価な平均組成を持
つＺＢ型のｎ型ＧａＡＯＢＮＰ混晶層１７２’、アンド
ープＧａＡＮＢＮＰ混晶層１８１′およびｐ型ＧａＡＮ
ＢＮＰ混晶層１７３′を用いたものが第２２図である。
これらの実施例においても、同様に高輝度の青色発光が
認められる。
本発明は、上記した実施例に限られない。例えば混晶を
利用した実施例において、組成はｘ十ｙ〜２として、ｘ
−ｙ−０，２５，０，３の場合を説明したが、この組成
に限られるものではない。
この混晶を用いる場合、Ｘとｙの和または比を変化させ
ることにより、バンドギャップを自由に設定することが
できるが、発光層の平均組成が、Ｘ＋ｙ≦０．４になる
ようにすると、バンド構造が直接遷移型から間接遷移型
になってしまうので好ましくない。なおこのことは、多
層膜を用いた実施例についてもいえる。
また各実施例では透明コンタクト層としてＧａＮ層を用
いたが、一般にＷＺ型を示すＧａ、ＡΩ＋−Ｎ（０≦Ｖ
≦１）を用いることが司能である。さらに上述した各実
施例において、ＧａＡｇＮ層とＢＰ層間の格子整合をよ
り良好なものとするために、■族元素としてＢ、Ｇａ。
Ａｆｆの他にＩｎなどを少量混合してもよい。同様にＶ
族元素としてＡｓ、Ｓｂを混合することができる。また
原料ガスとしては、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）　、ＡΩ原料としてトリエチルアルミニウム
（ＴＥＡ）　　Ｂ原料としてトルメチルボロン（ＴＭＢ
）などを使用することができ、さらにＮ原料としてヒド
ラジン（Ｎ２Ｈ４）のほか、Ｇａ　（Ｃ２Ｈ５）　３Ｎ
Ｈ，、Ｇａ　（ＣＨ３）　３　”Ｎ’　（ＣＨ３）　３
などの、アダクトと呼ばれる有機金属化合物を用いるこ
とができる。
その池水発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、広いバンドギャップ
を持ちかつＺＢ型構造が付与された５元系の新しい化合
物半導体材料を用いて、これまでにない高輝度の青色発
光ＬＥＤを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は超格子層を用いた本発明の一実施例による青色
ＬＥＤを示す断面図、 第２図はそのＬＥＤ製造に用いるＭＯＣＶＤ装置を示す
図、 第３図は同じくその青色ＬＥＤチップを樹脂ケースに埋
め込んだ状態を示す図、 第４図は超格子層を用いた他の実施例によるＤＨ構造の
音色ＬＥＤを示す断面図、 第５図は混晶層を用いた実施例の青色ＬＥＤを示す断面
図、 第６図は同じく混晶層を用いた実施例のＤＨ構造の青色
ＬＥＤを示す断面図、 第７図は超格子構造反射層を設けた実施例の青色ＬＥＤ
を示す断面図、 第８図は同じく超格子構造反射層を設けた実施例のＤＨ
構造の青色ＬＥＤを示す断面図、第９図は発光層に混晶
層を用いて超格子構造反射層を設けた実施例の青色ＬＥ
Ｄを示す断面図、第１０図は同じく発光層に混晶層を用
いて超格子構造反射層を設けた実施例のＤＨ構造の青色
ＬＥＤを示す断面図、 第１１図は超格子反射層部分に混晶層を用いた実施例の
ＤＨ構造の青色ＬＥＤを示す断面図、第１２図は同じく
超格子反射層部分に混晶層を用いた他の実施例の青色Ｌ
ＥＤを示す断面図、第１３図は発光層上に透明コンタク
ト層を設けた実施例の青色ＬＥＤを示す断面図、 第１４図は同じく発光層上に透明コンタクト層を設けた
実施例のＤＨ構造の青色ＬＥＤを示す断面図、 第１５図は発光層部分に混晶層を用い発光層上に透明コ
ンタクト層を設けた実施例の青色ＬＥＤを示す断面図、 第１６図は同じく発光層部分に混晶層を用い発光層上に
透明コンタクト層を設けた実施例のＤＨ構造の青色ＬＥ
Ｄを示す断面図、 第１７図（ａ）　（ｂ）は本発明に有用な選択ドーピン
グ法を説明するための図、 第１８図は成長基板を除去してマウントする実施例の青
色ＬＥＤを示す断面図、 第１９図は同じく成長基板を除去してマウントする実施
例のＤＨ構造の青色ＬＥＤを示す断面図、第２０図は同
じく成長基板を除去してマウントする他の実施例のＤＨ
構造の青色ＬＥＤを示す断面図、 第２１図は発光層部に混晶層を用い成ｇｃ基板を除去し
てマウントする実施例の青色ＬＥＤを示す断面図、 第２２図は同じく発光層部に混晶層を用い成長基板を除
去してマウントする実施例のＤＨ構造の青色ＬＥＤを示
す断面図である。 １１．４１，５１．．６１，９１，１１１゜１２１−Ｇ
　ａ　Ｐ　基板、 １２．４２．５２，６２，１２２−ＧａＰバッファ層、 １３．４３．５３，６３，１２３，１７４゜１７４′・
・・ＢＰバッファ層、 １４．４６，７４．８３，１１５，１２５゜１７２−・
−ｎ型ＧａＡΩＮ／ＢＰ超格子層、１５．　４４．　７
３．　８１．　１１３．　１２４゜１７３−ｐ型ＧａＡ
１）Ｎ／ＢＰ超格子層、１６、　１７．　４７．　４ｇ
、　　５６．　５７．　６７゜６ｇ、　　７６、　７７
、　９６．　９７．　１１７．　１１８゜１２７．１２
８，１７５，１７６・・・オーミック電極、 ４５．８２，１１４，１３１，１８１・・・アンドープ
ＧａＡＮＮ／ＢＰ超格子層、 ５４．６６．９４，１０３，１２５’・・・ｎ型ＧａＡ
ΩＢＮＰ混晶層、 ５５．６４，９３，１０１，１２４’・・・ｐ型ＧａＡ
ΩＢＮＰ混晶層、 ６５．１０２．１４１−・・アンドープＧａＡＩＩＢＮ
Ｐ混晶層、 ７１・・・ＳｉＣ基板、 ７２．９２・・・超格子構造反射層、 ７５．９５，１１６，１２６．　１７１−ＧａＮコンタ
クト層、 １１２・・・混晶膜反射層、 １７８・・・基台。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ｐｎ接合を有する半導体発光素子において、ｐｎ
    接合を構成する半導体層は、ＢＰ層とＧａ＿ｘＡｌ＿１
    ＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が交互に積層されて、Ｇａ
    ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が閃亜鉛鉱型
    結晶構造を有する超格子層であることを特徴とする半導
    体発光素子。
  2. （２）ｐｎ接合を有する半導体発光素子において、ｐｎ
    接合を構成する半導体層は、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有
    するＧａ＿ｘＡｌ＿ｙＢ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＮ＿ｚＰ
    ＿１＿−＿ｚ（０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）混晶層であること
    を特徴とする半導体発光素子。
  3. （３）前記ｐｎ接合を構成する半導体層は、基板上に、
    ＧａＡｌＮとＢＰからなる 平均組成の異なる超格子層が交互に積層された多層構造
    または、平均組成の異なるＧａＡｌＢＮＰ混晶層が交互
    に積層された多層構造からなる光反射層を介して形成さ
    れていることを特徴とする請求項１または２記載の半導
    体発光素子。
  4. （４）前記光反射層は、発光波長程度の周期で交互に積
    層された多層構造であることを特徴とする請求項３記載
    の半導体発光素子。
  5. （５）基板上にｐｎ接合を構成する半導体層が形成され
    た半導体発光素子において、ｐｎ接合を構成する半導体
    層は、ＢＰ層とＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦
    １）層が交互に積層されて、Ｇａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘ
    Ｎ（０≦ｘ≦１）層が閃亜鉛鉱型結晶構造を有する超格
    子層、または閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＧａ＿ｘＡ
    ｌ＿ｙＢ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＮ＿ｚＰ＿１＿−＿ｚ（
    ０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）混晶層であり、この半導体層上に
    ウルツ鉱型のＧａ＿ｙＡｌ＿１＿−＿ｙＮからなるコン
    タクト層を介して電極が形成されていることを特徴とす
    る半導体発光素子。
  6. （６）基板上に直接またはバッファ層を介して、ＢＰ層
    とＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が交互
    に積層されてＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１
    ）層が閃亜鉛鉱型結晶構造を有する超格子層からなる第
    １導電型層および第２導電型層を順次成長させて発光素
    子チップを形成する工程と、 前記発光素子チップの基板を除去する工程と、前記発光
    素子チップを前記基板が除去された側の面を光取り出し
    面として基台上にマウントする工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
  7. （７）基板上に直接またはバッファ層を介して、閃亜鉛
    鉱型の結晶構造を有するＧａ＿ｘＡｌ＿ｙＢ＿１＿−＿
    ｘ＿−＿ｙＮ＿ｚＰ＿１＿−＿ｚ（０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１
    ）混晶層からなる第１導電型層および第２導電型層を順
    次成長させて発光素子チップを形成する工程と、前記発
    光素子チップの基板を除去する工程と、前記発光素子チ
    ップを前記基板が除去された側の面を光取り出し面とし
    て基台上にマウントする工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
  8. （８）基板上に直接またはバッファ層を介して、ＢＰ層
    とＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１）層が交互
    に積層されてＧａ＿ｘＡｌ＿１＿−＿ｘＮ（０≦ｘ≦１
    ）層が閃亜鉛鉱型結晶構造を有する超格子層からなる第
    １導電型層および第２導電型層を順次成長させてｐｎ接
    合発光層を形成する工程と、 前記発光層上にウルツ鉱型の厚いＧａ＿ｙ Ａｌ＿１＿−＿ｙＮからなるコンタクト層を成長させる
    工程と、 前記発光層の下地の基板を除去して発光素子チップを形
    成する工程と、 前記発光素子チップを前記基板が除去された側の面を光
    取り出し面として基台上にマウントする工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
  9. （９）基板上に直接またはバッファ層を介して、閃亜鉛
    鉱型の結晶構造を有するＧａ＿ｘＡｌ＿ｙＢ＿１＿−＿
    ｘ＿−＿ｙＮ＿ｚＰ＿１＿−＿ｚ（０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１
    ）混晶層からなる第１導電型層および第２導電型層を順
    次成長させてｐｎ接合発光層を形成する工程と、前記発
    光層上にウルツ鉱型の厚いＧａ＿ｙ Ａｌ＿１＿−＿ｙＮからなるコンタクト層を成長させる
    工程と、 前記発光層の下地の基板を除去して発光素子チップを形
    成する工程と、 前記発光素子チップを前記基板が除去された側の面を光
    取り出し面として基台上にマウントする工程と、 を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
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