JPH04163970A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法Info
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- JPH04163970A JPH04163970A JP2290058A JP29005890A JPH04163970A JP H04163970 A JPH04163970 A JP H04163970A JP 2290058 A JP2290058 A JP 2290058A JP 29005890 A JP29005890 A JP 29005890A JP H04163970 A JPH04163970 A JP H04163970A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は青色から紫外領域発光の窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子及びその製造方法に関す乞。
半導体発光素子及びその製造方法に関す乞。
従来、青色の発光ダイオードとしてＧａＮ系の化合物半
導体を用いたものが知られている。そのＧａＮ系の化合
物半導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと
、光の３原色の１つである青色を発光色とするこき等か
ら注目されている。 このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、サファイア基板上に直接又は窒化アルミニウム
から成るバッファ層を介在させて、ｎ導電型のＧａＮ系
の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上
にｐ型不純物を添加して半絶縁性のＧａＮ系の化合物半
導体から成るｉ層を成長させた構造をとっている（特開
昭６２−１１９１９６号公報、特開昭６３−１８８９７
７号公報）。
導体を用いたものが知られている。そのＧａＮ系の化合
物半導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと
、光の３原色の１つである青色を発光色とするこき等か
ら注目されている。 このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、サファイア基板上に直接又は窒化アルミニウム
から成るバッファ層を介在させて、ｎ導電型のＧａＮ系
の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上
にｐ型不純物を添加して半絶縁性のＧａＮ系の化合物半
導体から成るｉ層を成長させた構造をとっている（特開
昭６２−１１９１９６号公報、特開昭６３−１８８９７
７号公報）。
しかし、上記構造の発光ダイオードの発光強度は未だ十
分ではなく、改良が望まれている。 又、窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型の不純物をド
ーピングしても、ｐ導電型にならず、半絶縁体（ｉ型）
であった。 本発明者らは、研究を重ねた結果、窒化ガリウム系化合
物半導体において、ｐ導電型の半導体を得ることに成功
した。 この結果、発光効率の高いｐｎ接合を実現することが可
能となった。 しかしながら、同一面側から、ｐ層及びｎ層の電極を取
り出す構造とする場合には、ｐ層が導電性の半導体であ
るため、一方の層の電極を他方の層に対して電気的に絶
縁することが必要となった。 本発明は、この問題を解決するものであり、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の新規なｐｎ接合と電極の取り出し構
造を有した発光素子を実現することにより、動作電圧の
低下と青色の発光強度を向上させることを目的としてい
る。 ［Ｉｌ！ｉを解決するための手段］ 本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体（ＡｌｘＧａ１
−’）ＩＮ；ｘ＝０を含む）で、ｐｎ接合を形成するこ
とと、ｐ層又はｎ層のうち何れか上層にある層から両層
の電極を取り出す構造を要旨としている。 まず、窒化ガリウム系化合物半導体でｐ層を形成するに
は、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長時にｐ型の
不純物をドーピングして半絶縁体のｉ層を形成する。そ
のｉ層に電子線を照射することでｐ型の半導体であるｐ
層が得られる。 このｐ層をｎ層に接合させることで、ｐｎ接合が得られ
る。 ｐ層とｎ層のうち、上層に画電極が設けられる。 下層に対する電極は、上層に下層に至る孔を形成し、こ
の孔を通して上層表面に形成される。 又、上層には、この孔及びこの孔を通して形成された下
層の電極を電気的に絶縁分離するための溝が形成される
。そして、その溝で分離され、他の電極と反対側の領域
に上層に対する電極が形成される。 尚、ｐ層のドーピング元素は、例えば、マグネシウム（
Ｍｇ）である。Ｍｇを単にドーピングした場合には、ｉ
型（半絶縁）となる。このｉ型の層に電子線を照射する
ことで、ｐ型に変化させることができる。電子線の照射
条件としては、−例であるが、加速電圧ＩＫＶ〜５０Ｋ
Ｖ、試料電流０．１ μＡ −１ｍＡである。
分ではなく、改良が望まれている。 又、窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型の不純物をド
ーピングしても、ｐ導電型にならず、半絶縁体（ｉ型）
であった。 本発明者らは、研究を重ねた結果、窒化ガリウム系化合
物半導体において、ｐ導電型の半導体を得ることに成功
した。 この結果、発光効率の高いｐｎ接合を実現することが可
能となった。 しかしながら、同一面側から、ｐ層及びｎ層の電極を取
り出す構造とする場合には、ｐ層が導電性の半導体であ
るため、一方の層の電極を他方の層に対して電気的に絶
縁することが必要となった。 本発明は、この問題を解決するものであり、窒化ガリウ
ム系化合物半導体の新規なｐｎ接合と電極の取り出し構
造を有した発光素子を実現することにより、動作電圧の
低下と青色の発光強度を向上させることを目的としてい
る。 ［Ｉｌ！ｉを解決するための手段］ 本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体（ＡｌｘＧａ１
−’）ＩＮ；ｘ＝０を含む）で、ｐｎ接合を形成するこ
とと、ｐ層又はｎ層のうち何れか上層にある層から両層
の電極を取り出す構造を要旨としている。 まず、窒化ガリウム系化合物半導体でｐ層を形成するに
は、窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長時にｐ型の
不純物をドーピングして半絶縁体のｉ層を形成する。そ
のｉ層に電子線を照射することでｐ型の半導体であるｐ
層が得られる。 このｐ層をｎ層に接合させることで、ｐｎ接合が得られ
る。 ｐ層とｎ層のうち、上層に画電極が設けられる。 下層に対する電極は、上層に下層に至る孔を形成し、こ
の孔を通して上層表面に形成される。 又、上層には、この孔及びこの孔を通して形成された下
層の電極を電気的に絶縁分離するための溝が形成される
。そして、その溝で分離され、他の電極と反対側の領域
に上層に対する電極が形成される。 尚、ｐ層のドーピング元素は、例えば、マグネシウム（
Ｍｇ）である。Ｍｇを単にドーピングした場合には、ｉ
型（半絶縁）となる。このｉ型の層に電子線を照射する
ことで、ｐ型に変化させることができる。電子線の照射
条件としては、−例であるが、加速電圧ＩＫＶ〜５０Ｋ
Ｖ、試料電流０．１ μＡ −１ｍＡである。
上記のように、ｐｎ接合が実現できたので、動作電圧を
低下させることができ発光効率及び発光輝度を向上させ
ることができた。 又、上記のように、溝を上層に設け
たので、下層の電極を上層に対して電気的に絶縁分離す
ることができた。 このような、構造をとることで、ｐｎ接合を有し、上層
に画電極の形成されたバンプ接合（フェースダウン）の
発光素子が実現できた。
低下させることができ発光効率及び発光輝度を向上させ
ることができた。 又、上記のように、溝を上層に設け
たので、下層の電極を上層に対して電気的に絶縁分離す
ることができた。 このような、構造をとることで、ｐｎ接合を有し、上層
に画電極の形成されたバンプ接合（フェースダウン）の
発光素子が実現できた。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図において、発光ダイオード１０は、サファイア基
板１を有しており、そのサファイア基板１に５００人の
ＡＩ層のバラ・ファ層２が形成されている。そのバッフ
ァ層２の上には、順に、膜厚的２゜２μｍのＧａＮから
成る高キャリア濃度ｎ ４層３と膜厚的１．５μｍのＧ
ａＮから成る低キヤリア濃度ｎ層４が形成されており、
更に、低キヤリア濃度ｎ層４の上に膜厚的０．２μｍの
ＧａＮから成る９層５が形成されている。そして、９層
５に接続するアルミニウムで形成された電極７と高キャ
リア濃度ｎ＋層３に接続するアルミニウムで形成された
電極８とが形成されている。電極８と電極７とは、溝９
により電気的に絶縁分離されている。 次に、この構造の発光ダイオード１０の製造方法につい
て説明する。 上記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法
（以下ｒＭＯＶＰＢ Ｊと記す）による気相成長により
製造された。 用いられたガスはｘＮＯ，とキャリアガスＨ３とトリメ
チルガリウム（Ｇａ（ＣＨｓ）ｓ） （以下ｒＴＭＧ
Ｊと記す）とトリメチルアルミニウム（ＡＩ（ＣＨｓ）
ｓ） （以下ｒＴＭＡＪと記す）とシラン（Ｓｉｎ４）
とシクロペンタジェニルマグネシウム（Ｍｇ（ＣｓＨｓ
）＊） （以下ｒｃＰ２Ｍｇ」と記す）°である。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
する単結晶のサファイア基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応
室に載置されたサセプタに装着する。 次に、常圧でＨ２を流速２１７分で反応室に流しながら
温度１１００℃でサファイア基板１を気相エツチングし
た。 次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ２を２０Ｉ！
／分ｘＮＨｓを１０１／分、ＴＭＡを１．８Ｘ １０−
’モル／分で供給してＡＡ’Ｈのバッファ層２が約５０
０Ａの厚さに形成された。 次に、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し、
Ｈ２を２０１／分ｘＮＨ３を１０１／分、ＴＭＧを１．
７ＸＩＱ−’％ＪＬ、／分、Ｈ＊テ０．８６ｐｐｇ＋
ｔ テ希釈シタシ５ン（Ｓｉ）Ｉ４）を２００ｍｊ！
／分の割合で３０分間供給し、膜厚的２．２μｍ１キヤ
リア濃度１．５Ｘ １０”／ ｅａｔのＧａＮから成る
高キャリア濃度ｎ＋層３を形成した。 続いて、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し
、Ｈ３を２０１２／分ｘＮＨｓを１０１／分、ＴＭＧを
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５μｍ、キャリア濃度ｌＸｌ０”／−のＧａＮ
から成る低キヤリア濃度ｎ層４を形成した。 次に、サファイア基板１を９００℃にして、Ｈ２を２０
１１／分ｘＮＨ３を１０１／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １
０−’モル／分、ＣＰ Ｊｇを３Ｘ １０−’モル／分
の割合で３分間供給して、膜厚０．２μｍのＧａＮから
成る１層５を形成した。この状態では、１層５は絶縁体
である。 次に、反射電子線回折装置を用いて、この１層５に一様
に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧１
０ＫＶ、試料電流１μＡ、ビームの移動速度０．２ｍａ
＋／ｓｅｃ 、ビーム径６０μ、ｍφ、真空度２、Ｉ
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒである。この電子線の照射により
、１層５は抵抗率は１０８Ω１以上の絶縁体から抵抗率
４０Ω口のｐ導電型半導体となった。このようにして、
ｐ導電型を示す９層５が得られる。 このようにして、第２図に示すような多層構造のウェハ
が得られた。 以下に述べられる第３図から第７図は、ウェハ上の１つ
の素子のみを示す断面図であり、実際は、この素子が連
続的に繰り返されたウェハについて、処理が行われ、そ
の後、各素子毎に切断される。 第３図に示すように、９層５の上に、スパッタリングに
より５ｉｎｓ層１１を２０００人の厚さに形成した。次
に、その５１０２層１１上にフォトレジスト１２を塗布
した。そして、フォトリソグラフにより、９層５におい
て、高キヤリア濃度ｎ＋層３に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位へとその電極形成部を９層
５の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。 次に、第４図に示すように、フォトレジスト１２によっ
て覆われていないＳｉｎ、層１１をフッ化水素酸系エツ
チング液で除去した。 次に、第５図に示すように、フォトレジスト１２及び５
ｔＯａ層１１によって覆われていない部位の９層５とそ
の下の低キヤリア濃度ｎ層４と高キヤリア濃度ｎ◆層３
の上面一部を、真空度０．０４Ｔｏｒｒ。 高周波電力０．４４１１／ＣＩ！、ＣＣ１ｚＦ＊ガスを
１０ｄ／分の割合で供給しドライエッチラグした後、Ａ
ｒでドライエ・ツチングした。この工程で、高キヤリア
濃度ｎ１層３に対する電極取出しのための孔１５と絶縁
分離のための溝９が形成された。 次に、第６図に示すように、９層５上に残っている５ｉ
Ｏｚ層１１をフッ化水素酸で除去した。 次に、第７図に示すように、試料の上全面に、ＡＩ層１
３を蒸着により形成した。これにより、孔１５には、高
キャリア濃度ｎ′″層３に電気的に接続されたＡ１層１
３が形成される。 そして、そのへ１層１３の上にフォトレジスト１４を塗
布して、フォトリングラフにより、そのフォトレジスト
１４が高キャリア濃度ｎ′″層３及び９層５に対する電
極部が残るように、所定形状にパターン形成した。 次に、第７図に示すようにそのフォトレジスト１４をマ
スクとして下層のＡＪ層１３の露出部を硝酸系エツチン
グ液でエツチングした。この時、絶縁分離のための溝９
に蒸着されたＡＩ層１３は、完全に除去される。次に、
フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キヤリア濃
度ｎ１層３の電極８．９層５の電極７が残された。 その後、上記の如く処理されたウェハは、各素子毎に切
断され、第１図に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光素
子を得た。 このようにして製造された発光ダイオード１０の発光強
度を測定したところ１０ｍｃｄであった。これは、単純
にｉ層とキャリア濃度５Ｘ１０”／Ｃｉ、厚さ４μｍの
ｎ層とを接続した従来の発光ダイオードに比べて、発光
強度が１０倍に向上した。 更に、ｉ層を使用したときの駆動電圧（１０ｍＡ）が１
０〜１５Ｖとばらついたのがｐ層導入により７層程度と
低くなり、ばらつきも少なくなった。 又、発光面を観察した所、発光点の数が増加しているこ
とも観察された。 尚、比較のために、低キヤリア濃度ｎ層４のキャリア濃
度を各種変化させた上記試料を製造して、発光強度及び
発光スペクトラムを測定した。その結果を、第８図に示
す。 キャリア濃度が増加するに連れて、発光強度が減少し、
且つ、発光波長が赤色側に変位することが分かる。この
ことは、ドーピング元素のシリコンが９層５に不純物元
素として拡散または混入するためであると思われる。 尚、上記実施例で用いたマグネシウムＭｇのドーピング
ガスは、上述のガスの他、メチルシクロペンタジェニル
マグネシウムＭｇ（ＣｓＨｓ）ＣＨｓを用いても良い。 又、上記実施例では、ｎ層を高キャリア濃度ｎ“層３き
低キヤリア濃度ｎ層４の二重層構造きしたが、単層のｎ
層で構成しても良い。 二重層構造にすると、単層ｎ層の場合に比べて発光輝度
が向上した。 又、二重層構造の場合には、上記低キャリア濃度ｎ層４
のキャリア濃度は１×１０目〜ｌＸｌ０”／−で膜厚は
０．５〜２μｍが望ましい。キャリア濃度がｌＸｌ０”
／ｃｏ！以上となると発光強度が低下するので望ましく
なく、ＩＸＩＱ”／ｃｉ以下となると発光素子の直列抵
抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくな
い。又、膜厚が２μｍ以上となると発光素子の直列抵抗
が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくなく
、膜厚が０゜５μｍ以下となると発光強度が低下するの
で望ましくない。 更に、高キャリア濃度ね１層３のキャリア濃度はｌＸ１
０′７〜１×１０１ｓ／ｃ！１１で膜厚は２〜１０μｍ
が望ましい。キャリア濃度がＩＸＩＱ”／ｃａ！以上と
なると結晶性が悪化するので望ましくなく、１×１０１
７／ｃＩＩＩＪ２Ｉ下となると発光素子の直列抵抗が高
くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくない。 又、膜厚が１０μｍ以上となると基板が湾曲するので望
ましくなく、膜厚が２μｍ以下となると発光素子の直列
抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましく
ない。
板１を有しており、そのサファイア基板１に５００人の
ＡＩ層のバラ・ファ層２が形成されている。そのバッフ
ァ層２の上には、順に、膜厚的２゜２μｍのＧａＮから
成る高キャリア濃度ｎ ４層３と膜厚的１．５μｍのＧ
ａＮから成る低キヤリア濃度ｎ層４が形成されており、
更に、低キヤリア濃度ｎ層４の上に膜厚的０．２μｍの
ＧａＮから成る９層５が形成されている。そして、９層
５に接続するアルミニウムで形成された電極７と高キャ
リア濃度ｎ＋層３に接続するアルミニウムで形成された
電極８とが形成されている。電極８と電極７とは、溝９
により電気的に絶縁分離されている。 次に、この構造の発光ダイオード１０の製造方法につい
て説明する。 上記発光ダイオード１０は、有機金属化合物気相成長法
（以下ｒＭＯＶＰＢ Ｊと記す）による気相成長により
製造された。 用いられたガスはｘＮＯ，とキャリアガスＨ３とトリメ
チルガリウム（Ｇａ（ＣＨｓ）ｓ） （以下ｒＴＭＧ
Ｊと記す）とトリメチルアルミニウム（ＡＩ（ＣＨｓ）
ｓ） （以下ｒＴＭＡＪと記す）とシラン（Ｓｉｎ４）
とシクロペンタジェニルマグネシウム（Ｍｇ（ＣｓＨｓ
）＊） （以下ｒｃＰ２Ｍｇ」と記す）°である。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
する単結晶のサファイア基板１をＭＯＶＰＥ装置の反応
室に載置されたサセプタに装着する。 次に、常圧でＨ２を流速２１７分で反応室に流しながら
温度１１００℃でサファイア基板１を気相エツチングし
た。 次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ２を２０Ｉ！
／分ｘＮＨｓを１０１／分、ＴＭＡを１．８Ｘ １０−
’モル／分で供給してＡＡ’Ｈのバッファ層２が約５０
０Ａの厚さに形成された。 次に、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し、
Ｈ２を２０１／分ｘＮＨ３を１０１／分、ＴＭＧを１．
７ＸＩＱ−’％ＪＬ、／分、Ｈ＊テ０．８６ｐｐｇ＋
ｔ テ希釈シタシ５ン（Ｓｉ）Ｉ４）を２００ｍｊ！
／分の割合で３０分間供給し、膜厚的２．２μｍ１キヤ
リア濃度１．５Ｘ １０”／ ｅａｔのＧａＮから成る
高キャリア濃度ｎ＋層３を形成した。 続いて、サファイア基板１の温度を１１５０℃に保持し
、Ｈ３を２０１２／分ｘＮＨｓを１０１／分、ＴＭＧを
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５μｍ、キャリア濃度ｌＸｌ０”／−のＧａＮ
から成る低キヤリア濃度ｎ層４を形成した。 次に、サファイア基板１を９００℃にして、Ｈ２を２０
１１／分ｘＮＨ３を１０１／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １
０−’モル／分、ＣＰ Ｊｇを３Ｘ １０−’モル／分
の割合で３分間供給して、膜厚０．２μｍのＧａＮから
成る１層５を形成した。この状態では、１層５は絶縁体
である。 次に、反射電子線回折装置を用いて、この１層５に一様
に電子線を照射した。電子線の照射条件は、加速電圧１
０ＫＶ、試料電流１μＡ、ビームの移動速度０．２ｍａ
＋／ｓｅｃ 、ビーム径６０μ、ｍφ、真空度２、Ｉ
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒである。この電子線の照射により
、１層５は抵抗率は１０８Ω１以上の絶縁体から抵抗率
４０Ω口のｐ導電型半導体となった。このようにして、
ｐ導電型を示す９層５が得られる。 このようにして、第２図に示すような多層構造のウェハ
が得られた。 以下に述べられる第３図から第７図は、ウェハ上の１つ
の素子のみを示す断面図であり、実際は、この素子が連
続的に繰り返されたウェハについて、処理が行われ、そ
の後、各素子毎に切断される。 第３図に示すように、９層５の上に、スパッタリングに
より５ｉｎｓ層１１を２０００人の厚さに形成した。次
に、その５１０２層１１上にフォトレジスト１２を塗布
した。そして、フォトリソグラフにより、９層５におい
て、高キヤリア濃度ｎ＋層３に至るように形成される孔
１５に対応する電極形成部位へとその電極形成部を９層
５の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフォト
レジストを除去した。 次に、第４図に示すように、フォトレジスト１２によっ
て覆われていないＳｉｎ、層１１をフッ化水素酸系エツ
チング液で除去した。 次に、第５図に示すように、フォトレジスト１２及び５
ｔＯａ層１１によって覆われていない部位の９層５とそ
の下の低キヤリア濃度ｎ層４と高キヤリア濃度ｎ◆層３
の上面一部を、真空度０．０４Ｔｏｒｒ。 高周波電力０．４４１１／ＣＩ！、ＣＣ１ｚＦ＊ガスを
１０ｄ／分の割合で供給しドライエッチラグした後、Ａ
ｒでドライエ・ツチングした。この工程で、高キヤリア
濃度ｎ１層３に対する電極取出しのための孔１５と絶縁
分離のための溝９が形成された。 次に、第６図に示すように、９層５上に残っている５ｉ
Ｏｚ層１１をフッ化水素酸で除去した。 次に、第７図に示すように、試料の上全面に、ＡＩ層１
３を蒸着により形成した。これにより、孔１５には、高
キャリア濃度ｎ′″層３に電気的に接続されたＡ１層１
３が形成される。 そして、そのへ１層１３の上にフォトレジスト１４を塗
布して、フォトリングラフにより、そのフォトレジスト
１４が高キャリア濃度ｎ′″層３及び９層５に対する電
極部が残るように、所定形状にパターン形成した。 次に、第７図に示すようにそのフォトレジスト１４をマ
スクとして下層のＡＪ層１３の露出部を硝酸系エツチン
グ液でエツチングした。この時、絶縁分離のための溝９
に蒸着されたＡＩ層１３は、完全に除去される。次に、
フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キヤリア濃
度ｎ１層３の電極８．９層５の電極７が残された。 その後、上記の如く処理されたウェハは、各素子毎に切
断され、第１図に示すｐｎ構造の窒化ガリウム系発光素
子を得た。 このようにして製造された発光ダイオード１０の発光強
度を測定したところ１０ｍｃｄであった。これは、単純
にｉ層とキャリア濃度５Ｘ１０”／Ｃｉ、厚さ４μｍの
ｎ層とを接続した従来の発光ダイオードに比べて、発光
強度が１０倍に向上した。 更に、ｉ層を使用したときの駆動電圧（１０ｍＡ）が１
０〜１５Ｖとばらついたのがｐ層導入により７層程度と
低くなり、ばらつきも少なくなった。 又、発光面を観察した所、発光点の数が増加しているこ
とも観察された。 尚、比較のために、低キヤリア濃度ｎ層４のキャリア濃
度を各種変化させた上記試料を製造して、発光強度及び
発光スペクトラムを測定した。その結果を、第８図に示
す。 キャリア濃度が増加するに連れて、発光強度が減少し、
且つ、発光波長が赤色側に変位することが分かる。この
ことは、ドーピング元素のシリコンが９層５に不純物元
素として拡散または混入するためであると思われる。 尚、上記実施例で用いたマグネシウムＭｇのドーピング
ガスは、上述のガスの他、メチルシクロペンタジェニル
マグネシウムＭｇ（ＣｓＨｓ）ＣＨｓを用いても良い。 又、上記実施例では、ｎ層を高キャリア濃度ｎ“層３き
低キヤリア濃度ｎ層４の二重層構造きしたが、単層のｎ
層で構成しても良い。 二重層構造にすると、単層ｎ層の場合に比べて発光輝度
が向上した。 又、二重層構造の場合には、上記低キャリア濃度ｎ層４
のキャリア濃度は１×１０目〜ｌＸｌ０”／−で膜厚は
０．５〜２μｍが望ましい。キャリア濃度がｌＸｌ０”
／ｃｏ！以上となると発光強度が低下するので望ましく
なく、ＩＸＩＱ”／ｃｉ以下となると発光素子の直列抵
抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくな
い。又、膜厚が２μｍ以上となると発光素子の直列抵抗
が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくなく
、膜厚が０゜５μｍ以下となると発光強度が低下するの
で望ましくない。 更に、高キャリア濃度ね１層３のキャリア濃度はｌＸ１
０′７〜１×１０１ｓ／ｃ！１１で膜厚は２〜１０μｍ
が望ましい。キャリア濃度がＩＸＩＱ”／ｃａ！以上と
なると結晶性が悪化するので望ましくなく、１×１０１
７／ｃＩＩＩＪ２Ｉ下となると発光素子の直列抵抗が高
くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましくない。 又、膜厚が１０μｍ以上となると基板が湾曲するので望
ましくなく、膜厚が２μｍ以下となると発光素子の直列
抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱するので望ましく
ない。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図、第２図乃至第７図は同実施例
の発光ダイオードの製造工程を示した断面図、第８図は
低キヤリア濃度ｎ層のキャリア濃度と発光強度及び発光
波長との関係を示した測定図である。 ・１０・−発光ダイオード １曲サファイア基板２−バ
ッファ層 ３−高キャリア濃度ｎ＋層４゛低キャリア濃
度ｎ層 ５・−９層
ドの構成を示した構成図、第２図乃至第７図は同実施例
の発光ダイオードの製造工程を示した断面図、第８図は
低キヤリア濃度ｎ層のキャリア濃度と発光強度及び発光
波長との関係を示した測定図である。 ・１０・−発光ダイオード １曲サファイア基板２−バ
ッファ層 ３−高キャリア濃度ｎ＋層４゛低キャリア濃
度ｎ層 ５・−９層
Claims (4)
- （１）ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ
＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から成るｎ層と、 前記ｎ層に接合し、ｐ型不純物がドーピングされた後、
電子線が照射されることによりｐ型を示す窒化ガリウム
系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０
を含む）からなるｐ層と、 前記ｐ層の上面から前記ｎ層に至るまで前記ｐ層に形成
された孔を通り前記ｎ層と接合し、前記ｐ層の上面に形
成された、前記ｎ層のための第１の電極と、 前記ｐ層の上面であって、前記ｐ層上面から前記ｎ層に
至るまで前記ｐ層に形成された溝によって分離された前
記第１の電極と反対側領域において形成された前記ｐ層
のための第２の電極とを有する窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子。 - （２）ｐ型不純物がドーピングされた後、電子線が照射
されることによりｐ型を示す窒化ガリウム系化合物半導
体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から
なるｐ層と、 前記ｐ層に接合し、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体（
Ａｌ＿ｘＧａ＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から成るｎ層
と、前記ｎ層の上面から前記ｐ層に至るまで前記ｎ層に
形成された孔を通り前記ｐ層と接合し、前記ｎ層の上面
に形成された、前記ｐ層のための第１の電極と、 前記ｎ層の上面であって、前記ｎ層上面から前記ｐ層に
至るまで前記ｎ層に形成された溝によって分離された前
記第１の電極と反対側領域において形成された前記ｎ層
のための第２の電極とを有する窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子。 - （３）ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ
＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から成るｎ層上に、ｐ
型不純物のドーピングされた窒化ガリウム系化合物半導
体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から
成るｉ層を形成し、そのｉ層に電子線を照射することに
よりｐ導電型を示すｐ層を形成し、 前記ｐ層の上面から前記ｎ層に至るまで、前記ｎ層に対
する電極を形成するための孔と、その孔を分離する溝と
を、前記ｐ層に形成し、 前記孔の周囲の前記ｐ層上において前記孔を通り前記ｎ
層と接合する前記ｎ層のための電極と、前記溝によって
分離された前記ｐ層の上面において前記ｐ層のための電
極とを形成する ことから成る窒化ガリウム系化合物半導体 （Ａｌ＿ｘ
Ｇａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）発光素子の製造方
法。 - （４）ｐ型不純物のドーピングされた窒化ガリウム系化
合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含
む）から成るｉ層を形成し、 そのｉ層に電子線を照射することによりｐ型を示すｐ層
を形成し、 そのｐ層上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ
＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）から成るｎ層
を形成し、前記ｎ層の上面から前記ｐ層に至るまで、前
記ｐ層に対する電極を形成するための孔と、その孔を分
離する溝とを、前記ｎ層に形成し、 前記孔の周囲の前記ｎ層上において前記孔を通り前記ｐ
層と接合する前記ｐ層のための電極と、前記溝によって
分離された前記ｎ層の上面において前記ｎ層のための電
極とを形成する ことから成る窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧ
ａ＿１＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）発光素子の製造方法
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29005890A JP2696095B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
| US07/781,913 US5281830A (en) | 1990-10-27 | 1991-10-24 | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| CA002054242A CA2054242C (en) | 1990-10-27 | 1991-10-25 | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| EP91118253A EP0483688B1 (en) | 1990-10-27 | 1991-10-25 | Light emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| DE69124190T DE69124190T2 (de) | 1990-10-27 | 1991-10-25 | Lichtemittierende Vorrichtung aus einer Verbindung der Galliumnitridgruppe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29005890A JP2696095B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163970A true JPH04163970A (ja) | 1992-06-09 |
| JP2696095B2 JP2696095B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=17751243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29005890A Expired - Fee Related JP2696095B2 (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696095B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06151965A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素−３属元素化合物半導体発光素子 |
| JP2005197560A (ja) * | 2003-12-29 | 2005-07-21 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法 |
| JP2009088481A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-23 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US10700023B2 (en) | 2016-05-18 | 2020-06-30 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | High-power amplifier package |
| US11367674B2 (en) | 2016-08-10 | 2022-06-21 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | High power transistors |
-
1990
- 1990-10-27 JP JP29005890A patent/JP2696095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06151965A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素−３属元素化合物半導体発光素子 |
| JP2626431B2 (ja) * | 1992-10-29 | 1997-07-02 | 豊田合成株式会社 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2005197560A (ja) * | 2003-12-29 | 2005-07-21 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 窒化ガリウム系発光ダイオードの製造方法 |
| JP2009088481A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-23 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
| US10700023B2 (en) | 2016-05-18 | 2020-06-30 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | High-power amplifier package |
| US11367674B2 (en) | 2016-08-10 | 2022-06-21 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | High power transistors |
| US11862536B2 (en) | 2016-08-10 | 2024-01-02 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | High power transistors |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2696095B2 (ja) | 1998-01-14 |
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