JPH04163971A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH04163971A JPH04163971A JP2290059A JP29005990A JPH04163971A JP H04163971 A JPH04163971 A JP H04163971A JP 2290059 A JP2290059 A JP 2290059A JP 29005990 A JP29005990 A JP 29005990A JP H04163971 A JPH04163971 A JP H04163971A
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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る。
子及びその製造方法に関する。
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と等か
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１型の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６３−１８８９
７７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と等か
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１型の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６３−１８８９
７７号公報）。
【発明が解決しようとする課題】
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型にならず、半絶縁性（ｎ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層が導電性の高い半導体
であるため、ｎ層の電極をｐ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口構
造を有した発光素子を実現することにより、動作電圧の
低下及び青色の発光強度を向上させることを目的として
いる。
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型にならず、半絶縁性（ｎ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層が導電性の高い半導体
であるため、ｎ層の電極をｐ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口構
造を有した発光素子を実現することにより、動作電圧の
低下及び青色の発光強度を向上させることを目的として
いる。
本発明は、窒化ガリウム系化合物半導体（ＡｎｘＧａｌ
−ＸＮ；Ｘ＝Ｏを含む）で、ｎ層の上にｐ層を形成し、
１層の一部をｐ型化し、部分的にｐｎ接合を形成するこ
とと、上層のｉ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、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層
が形成される。そのｎ層上にｐ型の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から成るｉ層を形成
する。窒化ガリウム系化合物半導体の場合には、ｐ型の
不純物をドーピングしても、ｐ型にはならず、絶縁体と
なる。 ｎ層に対する電極は、ｉ層にｎ層に至る孔を形成し、こ
の孔を通して１Ｉｌｉｉ表面に形成される。 ｉ層には、そのｎ層に対する電極をｉ層で絶縁分離する
ように、ｉ層の所定領域にｐ型部が形成される。そのｐ
型部はｉ層の所定領域に電子線を照射することで形成さ
れる。即ち、ｎ型（絶縁性）の窒化ガリウム系化合物半
導体は電子線を照射することにより抵抗率が減少し、ｐ
型の半導体に変換される。このようにして変換されたｐ
層と下層のｎ層とでｐｎ接合が形成される。 そして、このｐ型部上にｐ型部に対する電極が形成され
る。 このように、下層のｎ層に対する電極とｐ型部とは、ｉ
層によって絶縁分離される。 尚、ｉ層のドーピング元素は、例えば、マグネシウム（
Ｍｇ）である。電子線の照射条件としては、−例である
が、加速電圧ＩＫＶ〜５０にｖ１試料電流０゜１μＡ〜
１ａ＋Ａである。
−ＸＮ；Ｘ＝Ｏを含む）で、ｎ層の上にｐ層を形成し、
１層の一部をｐ型化し、部分的にｐｎ接合を形成するこ
とと、上層のｉ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、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体から成るｎ層
が形成される。そのｎ層上にｐ型の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から成るｉ層を形成
する。窒化ガリウム系化合物半導体の場合には、ｐ型の
不純物をドーピングしても、ｐ型にはならず、絶縁体と
なる。 ｎ層に対する電極は、ｉ層にｎ層に至る孔を形成し、こ
の孔を通して１Ｉｌｉｉ表面に形成される。 ｉ層には、そのｎ層に対する電極をｉ層で絶縁分離する
ように、ｉ層の所定領域にｐ型部が形成される。そのｐ
型部はｉ層の所定領域に電子線を照射することで形成さ
れる。即ち、ｎ型（絶縁性）の窒化ガリウム系化合物半
導体は電子線を照射することにより抵抗率が減少し、ｐ
型の半導体に変換される。このようにして変換されたｐ
層と下層のｎ層とでｐｎ接合が形成される。 そして、このｐ型部上にｐ型部に対する電極が形成され
る。 このように、下層のｎ層に対する電極とｐ型部とは、ｉ
層によって絶縁分離される。 尚、ｉ層のドーピング元素は、例えば、マグネシウム（
Ｍｇ）である。電子線の照射条件としては、−例である
が、加速電圧ＩＫＶ〜５０にｖ１試料電流０゜１μＡ〜
１ａ＋Ａ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た。 又、上記のように、下層のｎ層に対する電極とｐ層とを
ｉ層により絶縁分離できるので、上層のｐ層とｉ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た。 又、上記のように、下層のｎ層に対する電極とｐ層とを
ｉ層により絶縁分離できるので、上層のｐ層とｉ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
ＡＩＭのバッファ層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゜２）ａのＧａＮから成
る高キヤリア濃度ｎ＋層３と膜厚約１．５ｕｍのＧａＮ
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０．２ｔａのＧａ
Ｎから成る１層５０が形成されている。又、その１層５
０の所定領域にはｐ型を示す９層５が形成されている。 １層５０の上面からは、１層５０と低キヤリア濃度ｎ層
４とを貫通して高キャリア濃度ｎ＋層３に至る孔１５が
形成されている。その孔１５を通って高キャリア濃度ｎ
＋層３に接合されたアルミニウムで形成された電極５２
が１層５０上に形成されている。 又、９層５の上面には、９層５に対するアルミニウムで
形成された電極５１が形成されている。 高キヤリア濃度ｎ゛層３に対する電極５２は、９層５に
対して１層５０により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。 製造工程を示す第２図から第８図は、ウェハにおける１
素子のみに関する断面図であり、実際には図に示す素子
が繰り返し形成されたウェハに関して次の製造処理が行
われる。そして、最後に、ウェハが切断されて各発光素
子が形成される。 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ｒＭＯＶＰＥ 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、ＮＨ３とキャリアガスＨ２とトリメ
チルガリウム（Ｇａ（ＣＨｓ）ｓ） （以下ｒＴＭＧＪ
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（ＳｉＨ４）と
シクロペンタジェニルマグネシウムＭｇ（ＣｓＨｓ）ｉ
（以下、’ＣＰ２Ｍｇ」と記す）である。 第２図に示す構成に、各層が積層される。その手順を説
明する。 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２！／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２０ｔｌ
／分、Ｎ）１． ヲ１０１１／分、ＴＭＡ ヲ１．８ｘ
ｌＱ−’モル／分で供給してＡＩＮのバッファ層２が約
５００人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、
Ｈ７を２０１／分、ＮＨ，を１０１／分、ＴＭＧを１．
７Ｘ １０−’モル／分、Ｈ２で０．８６ｐｐｍまで希
釈したシラ７ （Ｓｉｎ４）を２００ｄ／分の割合テ３
０分間供給し、膜厚的２．２ｕｍ、キャリア濃度１．５
Ｘ １０”／ ｃＩＩｒ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
、Ｈ７を２ＯＡ／分、ＮＨ，ヲ１０１／分、ＴＭＧ ヲ
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５−、キャリア濃度ｌＸｌ０”／ ｃｄのＧａ
Ｎ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、Ｈ３を２０
１／分、ＮＨ，を１０１／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０
−’モル／分、ＣＰ２Ｍｇを３Ｘ １０−’モル／分の
割合で３分間供給して、膜厚０．２虜のＧａＮから成る
１層５０を形成した。この状態では、１層５０は絶縁体
である。 第３図に示すように、１層５０の上に、スパッタリング
により５ｉｎｓ層１１を２００ＯＡの厚さに形成した。 次に、そのＳｉＯ□層１１上に７オトレジスト１２を塗
布した。そして、フォトリングラフにより、１層５０に
おいて１層４に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａ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Ｓ＋Ｏｉ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
ｉＯｚ層１１によって覆われていない部位の１層５０と
その下の低キヤリア濃度ｎ層４と高キャリア濃度ｎ′″
層３の上面一部を、真空度０．０４Ｔ。 ｒｒ、高周波電力０．４４１１／ｃａｔ、 ＣＣＣＦ２
ガスを１０ｄ／分の割合で供給しドライエツチングした
後、Ａｒでドライエツチングした。この工程で、高キャ
リア濃度ｎ＋層３に対する電極取出しのための孔１５が
形成された。 次に、第６図に示すように、１層５０上に残っている５
ｉＯｚ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、１層５００所定領域にのみ
、反射電子線回折装置を用いて電子線を照射して、ｐ型
半導体のｐ型部５が形成された。 電子線の照射条件は、加速電圧１０ＫＶ、試料電流１μ
＾、ビームの移動速度０．２−一／ｓｅｃ 、ビーム径
６〇−φ、真空度２． Ｉ Ｘ １０”’Ｔｏｒｒであ
る。この電子線の照射により、１層５０の抵抗率は１０
１Ω口以上の絶縁体から抵抗率３５Ω口のｐ型半導体と
なった。 この時、ｐ型８Ｂ５以外の部分、即ち、電子線の照射さ
れなかった部分は、絶縁体の１層５０のままである。従
って、ｐ型部５は、縦方向に対しては、低キヤリア濃度
ｎ層４とｐｎ接合を形成するが、横方向には、ｐ型部５
は、周囲に対して、１層５０により電気的に絶縁分離さ
れる。 次に、第８図に示すように、ｐ型部５と１層５０の上面
と孔１５を通って高キヤリア濃度ｎ４層３とに、ＡＩ層
２０が蒸着により形成された。そして、そのＡＩ層２０
の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォトリソグラ
フにより、そのフォトレジスト２１が高キャリア濃度ｎ
＋層３及びｐ型部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、そのフォトレジスト２１をマスクとして下層のＡ
Ｉ層２０の露出部を硝酸系エツチング液でエツチングし
、フォトレジスト２１をアセトンで除去した。このよう
にして、第１図に示すように、高キャリア濃度ｎ＋層３
の電極５２、ｐ型部５の電極５１を形成した。 その後、上述のように形成されたウェハが各素子毎に切
断された。 このようにして製造された発光ダイオード１００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”／ ａｒｌ、厚さ４Ｊ
ｘｎ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。 さらに、ｉ層を使用したときの駆動電圧（ｌｏｍＡ）は
１０〜１５Ｖとばらついたが、ｐ型部を導入することに
より７層程度と低くなりばらつきも少なくなつた。 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９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１層５０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（ＣＪＳ）ＣＨＩ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と
低キヤリア濃度ｎ層４の二重層構造としたが、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、上記低キヤリア濃度ｎ層４
のキャリア濃度はｌ ＸＩＯ” 〜ｌＸｌ０’マ／ｄで
膜厚は０．５〜２μｓが望ましい。キャリア濃度がｌＸ
ｌ０”／ｃａｒ以上となると発光強度が低下するので望
ましくなく、ｌＸｌ０”／ａｆ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２層ｍ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０．５４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ｎ′″層３のキャリア濃度はｌＸ
ｌ０”〜ｌＸｌ０”／ｃａｒで膜厚は２〜ｌＯ虜が望ま
しい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／ｃａｒ以上となると
結晶性が悪化するので望ましくなく、ｌＸｌ０”／ｄ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１０Ｊｘｎ
以上となると基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚が
２ｕＩ１１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
ＡＩＭのバッファ層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゜２）ａのＧａＮから成
る高キヤリア濃度ｎ＋層３と膜厚約１．５ｕｍのＧａＮ
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０．２ｔａのＧａ
Ｎから成る１層５０が形成されている。又、その１層５
０の所定領域にはｐ型を示す９層５が形成されている。 １層５０の上面からは、１層５０と低キヤリア濃度ｎ層
４とを貫通して高キャリア濃度ｎ＋層３に至る孔１５が
形成されている。その孔１５を通って高キャリア濃度ｎ
＋層３に接合されたアルミニウムで形成された電極５２
が１層５０上に形成されている。 又、９層５の上面には、９層５に対するアルミニウムで
形成された電極５１が形成されている。 高キヤリア濃度ｎ゛層３に対する電極５２は、９層５に
対して１層５０により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。 製造工程を示す第２図から第８図は、ウェハにおける１
素子のみに関する断面図であり、実際には図に示す素子
が繰り返し形成されたウェハに関して次の製造処理が行
われる。そして、最後に、ウェハが切断されて各発光素
子が形成される。 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ｒＭＯＶＰＥ 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、ＮＨ３とキャリアガスＨ２とトリメ
チルガリウム（Ｇａ（ＣＨｓ）ｓ） （以下ｒＴＭＧＪ
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（ＳｉＨ４）と
シクロペンタジェニルマグネシウムＭｇ（ＣｓＨｓ）ｉ
（以下、’ＣＰ２Ｍｇ」と記す）である。 第２図に示す構成に、各層が積層される。その手順を説
明する。 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２！／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２０ｔｌ
／分、Ｎ）１． ヲ１０１１／分、ＴＭＡ ヲ１．８ｘ
ｌＱ−’モル／分で供給してＡＩＮのバッファ層２が約
５００人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、
Ｈ７を２０１／分、ＮＨ，を１０１／分、ＴＭＧを１．
７Ｘ １０−’モル／分、Ｈ２で０．８６ｐｐｍまで希
釈したシラ７ （Ｓｉｎ４）を２００ｄ／分の割合テ３
０分間供給し、膜厚的２．２ｕｍ、キャリア濃度１．５
Ｘ １０”／ ｃＩＩｒ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
、Ｈ７を２ＯＡ／分、ＮＨ，ヲ１０１／分、ＴＭＧ ヲ
１゜７Ｘ１０−’モル／分の割合で２０分間供給し、膜
厚的１．５−、キャリア濃度ｌＸｌ０”／ ｃｄのＧａ
Ｎ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、Ｈ３を２０
１／分、ＮＨ，を１０１／分、ＴＭＧを１．７Ｘ １０
−’モル／分、ＣＰ２Ｍｇを３Ｘ １０−’モル／分の
割合で３分間供給して、膜厚０．２虜のＧａＮから成る
１層５０を形成した。この状態では、１層５０は絶縁体
である。 第３図に示すように、１層５０の上に、スパッタリング
により５ｉｎｓ層１１を２００ＯＡの厚さに形成した。 次に、そのＳｉＯ□層１１上に７オトレジスト１２を塗
布した。そして、フォトリングラフにより、１層５０に
おいて１層４に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａ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Ｓ＋Ｏｉ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
ｉＯｚ層１１によって覆われていない部位の１層５０と
その下の低キヤリア濃度ｎ層４と高キャリア濃度ｎ′″
層３の上面一部を、真空度０．０４Ｔ。 ｒｒ、高周波電力０．４４１１／ｃａｔ、 ＣＣＣＦ２
ガスを１０ｄ／分の割合で供給しドライエツチングした
後、Ａｒでドライエツチングした。この工程で、高キャ
リア濃度ｎ＋層３に対する電極取出しのための孔１５が
形成された。 次に、第６図に示すように、１層５０上に残っている５
ｉＯｚ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、１層５００所定領域にのみ
、反射電子線回折装置を用いて電子線を照射して、ｐ型
半導体のｐ型部５が形成された。 電子線の照射条件は、加速電圧１０ＫＶ、試料電流１μ
＾、ビームの移動速度０．２−一／ｓｅｃ 、ビーム径
６〇−φ、真空度２． Ｉ Ｘ １０”’Ｔｏｒｒであ
る。この電子線の照射により、１層５０の抵抗率は１０
１Ω口以上の絶縁体から抵抗率３５Ω口のｐ型半導体と
なった。 この時、ｐ型８Ｂ５以外の部分、即ち、電子線の照射さ
れなかった部分は、絶縁体の１層５０のままである。従
って、ｐ型部５は、縦方向に対しては、低キヤリア濃度
ｎ層４とｐｎ接合を形成するが、横方向には、ｐ型部５
は、周囲に対して、１層５０により電気的に絶縁分離さ
れる。 次に、第８図に示すように、ｐ型部５と１層５０の上面
と孔１５を通って高キヤリア濃度ｎ４層３とに、ＡＩ層
２０が蒸着により形成された。そして、そのＡＩ層２０
の上にフォトレジスト２１を塗布して、フォトリソグラ
フにより、そのフォトレジスト２１が高キャリア濃度ｎ
＋層３及びｐ型部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、そのフォトレジスト２１をマスクとして下層のＡ
Ｉ層２０の露出部を硝酸系エツチング液でエツチングし
、フォトレジスト２１をアセトンで除去した。このよう
にして、第１図に示すように、高キャリア濃度ｎ＋層３
の電極５２、ｐ型部５の電極５１を形成した。 その後、上述のように形成されたウェハが各素子毎に切
断された。 このようにして製造された発光ダイオード１００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”／ ａｒｌ、厚さ４Ｊ
ｘｎ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。 さらに、ｉ層を使用したときの駆動電圧（ｌｏｍＡ）は
１０〜１５Ｖとばらついたが、ｐ型部を導入することに
より７層程度と低くなりばらつきも少なくなつた。 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９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１層５０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（ＣＪＳ）ＣＨＩ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と
低キヤリア濃度ｎ層４の二重層構造としたが、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、上記低キヤリア濃度ｎ層４
のキャリア濃度はｌ ＸＩＯ” 〜ｌＸｌ０’マ／ｄで
膜厚は０．５〜２μｓが望ましい。キャリア濃度がｌＸ
ｌ０”／ｃａｒ以上となると発光強度が低下するので望
ましくなく、ｌＸｌ０”／ａｆ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２層ｍ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０．５４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ｎ′″層３のキャリア濃度はｌＸ
ｌ０”〜ｌＸｌ０”／ｃａｒで膜厚は２〜ｌＯ虜が望ま
しい。キャリア濃度がｌＸｌ０”／ｃａｒ以上となると
結晶性が悪化するので望ましくなく、ｌＸｌ０”／ｄ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１０Ｊｘｎ
以上となると基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚が
２ｕＩ１１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８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９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−サファイア基板２８７〜
７７層 ３−高キャリア濃度ｎ“層４゛低キャリア濃度
ｎ層 ５ ｐ型部 ５０゛ｉ層 ５１．５２−電極 １５−−孔
ドの構成を示した構成図、第２図乃至第８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９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−サファイア基板２８７〜
７７層 ３−高キャリア濃度ｎ“層４゛低キャリア濃度
ｎ層 ５ ｐ型部 ５０゛ｉ層 ５１．５２−電極 １５−−孔
Claims (2)
- （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半絶
縁性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層と、前記ｉ層の
上面から前記ｎ層に至るまで前記ｉ層に形成された孔を
通り前記ｎ層と接合し、前記ｉ層の上面に形成された、
前記ｎ層のための第１の電極と、 前記第１の電極を前記ｉ層で絶縁分離するように前記ｉ
層の所定領域に電子線が照射されることによりｐ型に変
換されたｐ型部と、 前記ｐ型部の上面に形成された前記ｐ型部のための第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）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半絶縁性の窒化ガリウム系
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、 前記ｉ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を前記ｉ層に形成し、 前記孔を前記ｉ層で分離するように、前記ｉ層の所定領
域に電子線を照射することによりｐ導電型の半導体に変
換されたｐ型部と、 前記孔の周囲の前記ｐ型部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ｐ型部の
上面において前記ｐ型部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 |
|---|---|---|---|
| JP2290059A JPH04163971A (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 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 |
| US07/781,913 US5281830A (en) | 1990-10-27 | 1991-10-24 | 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 |
| CA002054242A CA2054242C (en) | 1990-10-27 | 1991-10-25 | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290059A JPH04163971A (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163971A true JPH04163971A (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=17751256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2290059A Pending JPH04163971A (ja) | 1990-10-27 | 1990-10-27 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04163971A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
-
1990
- 1990-10-27 JP JP2290059A patent/JPH04163971A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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