JPH04213878A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH04213878A JPH04213878A JP2409768A JP40976890A JPH04213878A JP H04213878 A JPH04213878 A JP H04213878A JP 2409768 A JP2409768 A JP 2409768A JP 40976890 A JP40976890 A JP 40976890A JP H04213878 A JPH04213878 A JP H04213878A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- substrate
- semiconductor
- semiconductor light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 25
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 16
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 4
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910018404 Al2 O3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910015363 Au—Sn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007567 Zn-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007614 Zn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000171 gas-source molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12032—Schottky diode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関す
るものである。さらに詳細に説明すれば、可視光領域の
赤色から紫外領域で発光する半導体発光素子に関するも
のである。
るものである。さらに詳細に説明すれば、可視光領域の
赤色から紫外領域で発光する半導体発光素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、化合物半導体を用い、可視光から
赤外線領域にかけて発光する各種の半導体発光素子が実
用化され、これらの高輝度化が計られている。その中で
も青色領域の発光素子は未だ満足できる性能には程遠く
、また、コストも高くその素子構造の改善が必要とされ
ている
赤外線領域にかけて発光する各種の半導体発光素子が実
用化され、これらの高輝度化が計られている。その中で
も青色領域の発光素子は未だ満足できる性能には程遠く
、また、コストも高くその素子構造の改善が必要とされ
ている
【０００３】図９は、Ａｌ２ Ｏ３ を基板とした従来
のＧａＮを用いたＭＩＳ型半導体発光素子の概略構造を
示した断面図である。これは青色発光素子材料の中でＧ
ａＮは禁止帯幅が３．４ｅＶの直接遷移型の半導体であ
る。 現在のところ、発光素子に十分適した特性のｐ−ｎ接合
を形成することができない。そこで、従来、ＭＩＳ型発
光素子が主に試作されていた。図９にＭＩＳ型発光ダイ
オードの構造の一例を示す。図において１はＡｌ２ Ｏ
３ 結晶基板、２はＡｌＮバッファ層、３はｎ型低抵抗
ＧａＮ膜、４は高抵抗ＧａＮ膜、５は金属膜、６はオー
ミック電極を示している。しかしながら、この種の素子
に当たっては次のような問題があった。まず第一にＡｌ
２ Ｏ３ １は絶縁体のため、電極をＡｌ２ Ｏ３ 基
板平面に設けられず、図９に示すように、ｎ型ＧａＮ層
の側面に電極６を形成しなければならなかった。そのた
め、金属膜５とオーミック電極６との間に流れる電流は
、ｎ型低抵抗ＧａＮ膜３中を面内方向に流れることにな
る。ｎ型低抵抗ＧａＮ膜厚は数μｍと薄いため、この膜
のシート抵抗は高く、高駆動電圧が必要であった。また
高い抵抗と高駆動電圧により多大なジュール熱が発生し
、発光層が加熱され、発光効率が低下させられた。さら
に、素子作製プロセス上、基板平面上に電極を形成する
のにくらべて、ｎ型低抵抗ＧａＮ層側面に電極を形成す
ることは困難であった。そのため、電極５と側面の電極
６とがショートすることもあり、この電極が素子製作上
の歩留まり低下の原因になっていた。第二に、基板であ
るＡｌ２ Ｏ３ と発光層ＧａＮの間には１３％以上の
格子不整合があり、Ａｌ２ Ｏ３ とＡｌＮバッファ層
との間にも１１％以上の格子不整合が存在する。このた
め、いかにバッファ層を導入しても発光層に多数の欠陥
が生じる。発光素子においては、この欠陥が非発光再結
合中心となり発光効率を低下させる。
のＧａＮを用いたＭＩＳ型半導体発光素子の概略構造を
示した断面図である。これは青色発光素子材料の中でＧ
ａＮは禁止帯幅が３．４ｅＶの直接遷移型の半導体であ
る。 現在のところ、発光素子に十分適した特性のｐ−ｎ接合
を形成することができない。そこで、従来、ＭＩＳ型発
光素子が主に試作されていた。図９にＭＩＳ型発光ダイ
オードの構造の一例を示す。図において１はＡｌ２ Ｏ
３ 結晶基板、２はＡｌＮバッファ層、３はｎ型低抵抗
ＧａＮ膜、４は高抵抗ＧａＮ膜、５は金属膜、６はオー
ミック電極を示している。しかしながら、この種の素子
に当たっては次のような問題があった。まず第一にＡｌ
２ Ｏ３ １は絶縁体のため、電極をＡｌ２ Ｏ３ 基
板平面に設けられず、図９に示すように、ｎ型ＧａＮ層
の側面に電極６を形成しなければならなかった。そのた
め、金属膜５とオーミック電極６との間に流れる電流は
、ｎ型低抵抗ＧａＮ膜３中を面内方向に流れることにな
る。ｎ型低抵抗ＧａＮ膜厚は数μｍと薄いため、この膜
のシート抵抗は高く、高駆動電圧が必要であった。また
高い抵抗と高駆動電圧により多大なジュール熱が発生し
、発光層が加熱され、発光効率が低下させられた。さら
に、素子作製プロセス上、基板平面上に電極を形成する
のにくらべて、ｎ型低抵抗ＧａＮ層側面に電極を形成す
ることは困難であった。そのため、電極５と側面の電極
６とがショートすることもあり、この電極が素子製作上
の歩留まり低下の原因になっていた。第二に、基板であ
るＡｌ２ Ｏ３ と発光層ＧａＮの間には１３％以上の
格子不整合があり、Ａｌ２ Ｏ３ とＡｌＮバッファ層
との間にも１１％以上の格子不整合が存在する。このた
め、いかにバッファ層を導入しても発光層に多数の欠陥
が生じる。発光素子においては、この欠陥が非発光再結
合中心となり発光効率を低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善するために提案されたもので、その目的は電極形成
法の困難性、発光素子の高駆動電圧とそれによる多大な
発熱、電極間の電流パスの問題、そして発光層の結晶性
の不良を解決した高効率、低電圧駆動、低電流駆動の、
赤色より短波長で発光する発光素子を提供することにあ
る。
改善するために提案されたもので、その目的は電極形成
法の困難性、発光素子の高駆動電圧とそれによる多大な
発熱、電極間の電流パスの問題、そして発光層の結晶性
の不良を解決した高効率、低電圧駆動、低電流駆動の、
赤色より短波長で発光する発光素子を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の半導体発光素子は導電性ＺｎＯ基板と、前記
基板上に形成したＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ
（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）の（図１においては１１に
相当する）半導体発光層と、前記半導体発光層上の金属
膜からなることを特徴とする。さらに本発明の半導体発
光素子は、導電性ＺｎＯ基板（図４においては２２に相
当する。以下符号のみ記す）上に形成したＩｎＸ Ｇａ
Ｙ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）半
導体層（２３）と、さらに前記半導体層上に形成した
め本発明の半導体発光素子は導電性ＺｎＯ基板と、前記
基板上に形成したＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ
（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）の（図１においては１１に
相当する）半導体発光層と、前記半導体発光層上の金属
膜からなることを特徴とする。さらに本発明の半導体発
光素子は、導電性ＺｎＯ基板（図４においては２２に相
当する。以下符号のみ記す）上に形成したＩｎＸ Ｇａ
Ｙ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）半
導体層（２３）と、さらに前記半導体層上に形成した
【化１】半導体発光層（２４）と、前記半導体発光層上
の金属膜からなることを特徴とする。さらに本発明の半
導体発光素子は、第一の導電型を有するＺｎＯ単結晶基
板（図６においては４１に相当する）と、第一の導電型
を有する前記基板上に形成されたＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ
１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）（４３）の
第一の半導体単結晶層、第一あるいは第二の導電型を有
し、第一の半導体層よりバンドギャップエネルギの小さ
い第二の半導体単結晶層（４４）、及び第二の導電型を
有し、第二の半導体層よりバンドギャップエネルギーの
大きい第三の半導体単結晶（４５）からなることを特徴
とする。
の金属膜からなることを特徴とする。さらに本発明の半
導体発光素子は、第一の導電型を有するＺｎＯ単結晶基
板（図６においては４１に相当する）と、第一の導電型
を有する前記基板上に形成されたＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ
１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋ｙ≦１）（４３）の
第一の半導体単結晶層、第一あるいは第二の導電型を有
し、第一の半導体層よりバンドギャップエネルギの小さ
い第二の半導体単結晶層（４４）、及び第二の導電型を
有し、第二の半導体層よりバンドギャップエネルギーの
大きい第三の半導体単結晶（４５）からなることを特徴
とする。
【０００６】
【作用】従来は基板としてＡｌ２ Ｏ３ や絶縁性Ｚｎ
Ｏ等を用いていた。そのため、電極を試料側面に形成し
ていた。しかし本発明においては導電性ＺｎＯ基板を用
いて、基板側の電極をＺｎＯ基板平面上に形成すること
であり、その結果電気抵抗が低減できるので、駆動電圧
を低下し、発光素子の発熱を抑制でき、発光動率を上げ
ることができる。
Ｏ等を用いていた。そのため、電極を試料側面に形成し
ていた。しかし本発明においては導電性ＺｎＯ基板を用
いて、基板側の電極をＺｎＯ基板平面上に形成すること
であり、その結果電気抵抗が低減できるので、駆動電圧
を低下し、発光素子の発熱を抑制でき、発光動率を上げ
ることができる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。〔実施例１〕図１は本発明の実施例１を
説明する図である。この実施例はＭＩＳ型発光素子で、
電流の流れる方向に平行な面で切断した断面図である。 素子寸法は、縦横共に５００μｍ、厚さ約８５μｍであ
る。本図を用いて素子構造と製作方法を次に述べる。図
において７はＡｕメッキ層、８はＡｕ，９はＡｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ膜、１０は低抵抗ＺｎＯ基板、１１は低抵抗Ｉｎ
ＧａＮ層、１２は高抵抗ＩｎＧａＮ層、１３は電流狭窄
層、１４はＣＲ，１５はＡｕショットキー電極、１６は
Ａｕメッキ層、１７はＡｕ・Ｓｎ半田、１８はダイヤモ
ンドシートシンクを示す。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。〔実施例１〕図１は本発明の実施例１を
説明する図である。この実施例はＭＩＳ型発光素子で、
電流の流れる方向に平行な面で切断した断面図である。 素子寸法は、縦横共に５００μｍ、厚さ約８５μｍであ
る。本図を用いて素子構造と製作方法を次に述べる。図
において７はＡｕメッキ層、８はＡｕ，９はＡｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ膜、１０は低抵抗ＺｎＯ基板、１１は低抵抗Ｉｎ
ＧａＮ層、１２は高抵抗ＩｎＧａＮ層、１３は電流狭窄
層、１４はＣＲ，１５はＡｕショットキー電極、１６は
Ａｕメッキ層、１７はＡｕ・Ｓｎ半田、１８はダイヤモ
ンドシートシンクを示す。
【０００８】
次に製造方法について述べる。
（ａ）厚さ３５０μｍの、ＩｎをドープしたＺｎＯ基板
１０上に、膜厚２μｍのノンドープ１ｎ０．２ Ｇａ０
．８ Ｎ（以下ＩｎＧａＮと記す）発光層１１、および
膜厚０．１μｍの濃度１×１０１８ｃｍ−３Ｍｇドープ
高抵抗ＩｎＧａＮ層１２をＭＯＶＰＥで連続成長する。 成長条件は温度５００℃、Ｖ／ＩＩＩ比２５０００、圧
力７６ｔｏｒｒである。用いたＩＩＩ族原料はトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）とトリエチルガリウム（ＴＥＧ
）で、Ｖ族原料はＮＨ３ である。ＩｎＧａＮ３の元混
晶系のＩｎモル分率は０．２３であり、この混晶系はＺ
ｎＯ基板と格子整合する。このため、この混晶系とＺｎ
Ｏ基板との組合せは、ＧａＮとＡｌ２ Ｏ３ 基板との
組合せが有する１３％以上もあった格子不整合によって
生じる問題を解決できる。詳細に述べると、Ａｌ２ Ｏ
３ 基板上に成長したＧａＮが有する転位、格子歪、及
び基板とＧａＮ発光層との間の界面欠陥を減少させるこ
とができ、発光効率を向上させることができる。基板に
用いたＺｎＯは、キャリア濃度１×１０２１ｃｍ−３、
抵抗率２×１０−３Ωｃｍである。 （ｂ）低抵抗のＺｎＯ基板１０側に膜厚０．２μｍのＡ
ｕ−Ｇｃ−Ｎｉオーミックコンタクト層９と膜厚さ０．
２μｍのＡｕ８を連続蒸着する。基板と蒸着膜との密着
性を良くするため、基板温度２５０℃で蒸着する。 （ｃ）水素中で、温度４２０℃で、１分間アニールする
。 （ｄ）ＩｎＧａＮ層１１上に膜厚０．５μｍのＳｉＯ２
電流狭窄層１３をＲＦマグネトロン・スパッタ法で形
成する。この方法では高抵抗ＩｎＧａＮ層１２は省略し
てある。 （ｅ）Ａｕ電極１５と電流狭窄層１３との密着性を良く
するため、膜厚０．１μｍのＣｒ層１４を蒸着する。 （ｆ）膜厚０．５μｍのＡｕ１５を基板温度２５０℃で
蒸着する。 （ｇ）ここでは、ｎ型電極へのワイヤボンデイングを容
易にするため、Ａｕ８上にフォトリソグラフィ技術を用
いて厚１μｍの金７を選択メッキする。 （ｈ）本素子のヒートシンク上へのマウントを容易にす
るために、Ａｕ１５上に厚さ５μｍの金１６をメッキす
る。 （ｉ）メタライズしたダイヤモンド・ヒートシンク１８
上にＡｕ−Ｓｎ半田１７を用いて、１６側を融着する。 （ｊ）最後にボールボンダを用いて、Ａｕメッキ層７に
３０μｍφの金線をワイヤボンディングする。
１０上に、膜厚２μｍのノンドープ１ｎ０．２ Ｇａ０
．８ Ｎ（以下ＩｎＧａＮと記す）発光層１１、および
膜厚０．１μｍの濃度１×１０１８ｃｍ−３Ｍｇドープ
高抵抗ＩｎＧａＮ層１２をＭＯＶＰＥで連続成長する。 成長条件は温度５００℃、Ｖ／ＩＩＩ比２５０００、圧
力７６ｔｏｒｒである。用いたＩＩＩ族原料はトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）とトリエチルガリウム（ＴＥＧ
）で、Ｖ族原料はＮＨ３ である。ＩｎＧａＮ３の元混
晶系のＩｎモル分率は０．２３であり、この混晶系はＺ
ｎＯ基板と格子整合する。このため、この混晶系とＺｎ
Ｏ基板との組合せは、ＧａＮとＡｌ２ Ｏ３ 基板との
組合せが有する１３％以上もあった格子不整合によって
生じる問題を解決できる。詳細に述べると、Ａｌ２ Ｏ
３ 基板上に成長したＧａＮが有する転位、格子歪、及
び基板とＧａＮ発光層との間の界面欠陥を減少させるこ
とができ、発光効率を向上させることができる。基板に
用いたＺｎＯは、キャリア濃度１×１０２１ｃｍ−３、
抵抗率２×１０−３Ωｃｍである。 （ｂ）低抵抗のＺｎＯ基板１０側に膜厚０．２μｍのＡ
ｕ−Ｇｃ−Ｎｉオーミックコンタクト層９と膜厚さ０．
２μｍのＡｕ８を連続蒸着する。基板と蒸着膜との密着
性を良くするため、基板温度２５０℃で蒸着する。 （ｃ）水素中で、温度４２０℃で、１分間アニールする
。 （ｄ）ＩｎＧａＮ層１１上に膜厚０．５μｍのＳｉＯ２
電流狭窄層１３をＲＦマグネトロン・スパッタ法で形
成する。この方法では高抵抗ＩｎＧａＮ層１２は省略し
てある。 （ｅ）Ａｕ電極１５と電流狭窄層１３との密着性を良く
するため、膜厚０．１μｍのＣｒ層１４を蒸着する。 （ｆ）膜厚０．５μｍのＡｕ１５を基板温度２５０℃で
蒸着する。 （ｇ）ここでは、ｎ型電極へのワイヤボンデイングを容
易にするため、Ａｕ８上にフォトリソグラフィ技術を用
いて厚１μｍの金７を選択メッキする。 （ｈ）本素子のヒートシンク上へのマウントを容易にす
るために、Ａｕ１５上に厚さ５μｍの金１６をメッキす
る。 （ｉ）メタライズしたダイヤモンド・ヒートシンク１８
上にＡｕ−Ｓｎ半田１７を用いて、１６側を融着する。 （ｊ）最後にボールボンダを用いて、Ａｕメッキ層７に
３０μｍφの金線をワイヤボンディングする。
【０００９】この素子を動作させるため、Ａｕメッキ層
１６にプラスの電圧を、Ａｕメッキ層７にマイナスの電
圧を印加する。その結果、青色のエレクトロルミネッセ
ンスを得ることができた。その発光スペクトルを図２に
示す、図２は横軸に発光波長、縦軸に光強度をとってあ
る。中心波長は４５０μｍ近傍である。また、光−電流
特性を図３に示す。図３では横軸に電流、縦軸に光強度
をとってある。注入電流８．２ｍＡ、電圧６．１Ｖのと
き、最大光出力４０μＷが得られた。電気から光への電
力の変換効率は、０．０８％であった。外部微分量子効
率は０．２７％であった。
１６にプラスの電圧を、Ａｕメッキ層７にマイナスの電
圧を印加する。その結果、青色のエレクトロルミネッセ
ンスを得ることができた。その発光スペクトルを図２に
示す、図２は横軸に発光波長、縦軸に光強度をとってあ
る。中心波長は４５０μｍ近傍である。また、光−電流
特性を図３に示す。図３では横軸に電流、縦軸に光強度
をとってある。注入電流８．２ｍＡ、電圧６．１Ｖのと
き、最大光出力４０μＷが得られた。電気から光への電
力の変換効率は、０．０８％であった。外部微分量子効
率は０．２７％であった。
【００１０】ここでは、結晶成長法にＭＯＶＰＥを用い
たが、ＭＢＥ、ＬＰＥ、ガスソースＭＢＥ等の他の成長
法でもよい。また、高抵抗層にＭｇドープＩｎＧａＮ膜
を用いたが、ＺｎドープＩｎＧａＮ膜、Ｎ＋ イオンを
注入したＩｎＧａＮ、またはＳｉＯ２ ，Ｓｉ３ Ｎ４
の薄膜でもよい。ここでは発光層および高抵抗層とし
てＩｎｘ Ｇａ１−ｘ Ｎ三元混晶を用いた場合につい
て述べたが、ＩｎＸ ＧａＡｌ１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶
を用いてもよい。
たが、ＭＢＥ、ＬＰＥ、ガスソースＭＢＥ等の他の成長
法でもよい。また、高抵抗層にＭｇドープＩｎＧａＮ膜
を用いたが、ＺｎドープＩｎＧａＮ膜、Ｎ＋ イオンを
注入したＩｎＧａＮ、またはＳｉＯ２ ，Ｓｉ３ Ｎ４
の薄膜でもよい。ここでは発光層および高抵抗層とし
てＩｎｘ Ｇａ１−ｘ Ｎ三元混晶を用いた場合につい
て述べたが、ＩｎＸ ＧａＡｌ１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶
を用いてもよい。
【００１１】ＺｎＯ基板を低抵抗にするためのドーバン
トとしては、Ｉｎの他にＩＩＩ族元素のＢ、Ａｌ、及び
Ｇａ、またはＩＶ族元素のＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、及びＨｆでもよい。さらに、Ｚｎをドービン
グしたり、還元雰囲気中で酸素を脱離し、結晶組成をス
トイキオメトリからずらすことにより、ＺｎＯの低抵抗
化を図ってもよい。なお、上記構造において高抵抗Ｉｎ
ＧｅＮ層１２は必ずしもなくても良い。従って高抵抗層
は設けても、設けなくとも、よい。
トとしては、Ｉｎの他にＩＩＩ族元素のＢ、Ａｌ、及び
Ｇａ、またはＩＶ族元素のＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、及びＨｆでもよい。さらに、Ｚｎをドービン
グしたり、還元雰囲気中で酸素を脱離し、結晶組成をス
トイキオメトリからずらすことにより、ＺｎＯの低抵抗
化を図ってもよい。なお、上記構造において高抵抗Ｉｎ
ＧｅＮ層１２は必ずしもなくても良い。従って高抵抗層
は設けても、設けなくとも、よい。
【００１２】〔実施例２〕図４は本発明の実施例２を説
明する図である。この実施例はＭＩＳ型発光素子で、電
流の流れる方向に平行な面で切断した断面図である。素
子寸法は、縦横共に５００μｍ、厚さ約８５μｍである
。図４において１９はＡｕメッキ層、２０はＡｕ、２１
はＡｕ−ＧｅＮｉ膜、２２は低抵抗ＺｎＯ基板、２３は
ＩｎＧａＮ膜、２４は低抵抗ＩｎＧａＮ層、２５は高抵
抗ＩｎＧａＮ層、２６は電流狭窄層、２７はＣｒ、２８
はＡｕシヨットキー電極、２９はＡｕメッキ層、３０は
Ａｕ−Ｓｎ半田、３１はダイヤモンドヒートシンクを示
す。
明する図である。この実施例はＭＩＳ型発光素子で、電
流の流れる方向に平行な面で切断した断面図である。素
子寸法は、縦横共に５００μｍ、厚さ約８５μｍである
。図４において１９はＡｕメッキ層、２０はＡｕ、２１
はＡｕ−ＧｅＮｉ膜、２２は低抵抗ＺｎＯ基板、２３は
ＩｎＧａＮ膜、２４は低抵抗ＩｎＧａＮ層、２５は高抵
抗ＩｎＧａＮ層、２６は電流狭窄層、２７はＣｒ、２８
はＡｕシヨットキー電極、２９はＡｕメッキ層、３０は
Ａｕ−Ｓｎ半田、３１はダイヤモンドヒートシンクを示
す。
【００１３】
次に製作法を述べる。
（ａ）厚さ３５０μｍのＩｎをドープしたＺｎＯ基板２
２上に、膜厚０．０５μｍのＩｎ０．２３Ｇａ０．７７
Ｎバッファ層（以下ＩｎＧａＮと記す）２３、膜厚２μ
ｍのノンドープＩｎＧａＮ発光層２４、およびＭｇを１
×１０１８ｃｍ−３ドープした膜厚０．１μｍの高抵抗
ＩｎＧａＮ層２５をＭＯＶＰＥで連続成長する。成長温
度は、ＩｎＧａＮ層２３を成長するときは５００℃で、
ノンドープＩｎＧａＮ発光層２４と高抵抗ＩｎＧａＮ層
２５のときは７００℃である。Ｖ／ＩＩＩ比は２５００
０、成長圧力は７６ｔｏｒｒである。用いたＩＩＩ族原
料はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とトリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）で、Ｖ族原料はＮＨ３ である。基板に
用いたＺｎＯは、キャリア濃度１×１０２１ｃｍ−３、
抵抗率２×１０−３Ωｃｍである。これに続く素子作製
工程は実施例１の（ｂ）〜（ｉ）と同様である。
２上に、膜厚０．０５μｍのＩｎ０．２３Ｇａ０．７７
Ｎバッファ層（以下ＩｎＧａＮと記す）２３、膜厚２μ
ｍのノンドープＩｎＧａＮ発光層２４、およびＭｇを１
×１０１８ｃｍ−３ドープした膜厚０．１μｍの高抵抗
ＩｎＧａＮ層２５をＭＯＶＰＥで連続成長する。成長温
度は、ＩｎＧａＮ層２３を成長するときは５００℃で、
ノンドープＩｎＧａＮ発光層２４と高抵抗ＩｎＧａＮ層
２５のときは７００℃である。Ｖ／ＩＩＩ比は２５００
０、成長圧力は７６ｔｏｒｒである。用いたＩＩＩ族原
料はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とトリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）で、Ｖ族原料はＮＨ３ である。基板に
用いたＺｎＯは、キャリア濃度１×１０２１ｃｍ−３、
抵抗率２×１０−３Ωｃｍである。これに続く素子作製
工程は実施例１の（ｂ）〜（ｉ）と同様である。
【００１４】本素子を動作させるため、Ａｕメッキ層２
９にプラスの電圧を、Ａｕメッキ層１９にマイナスの電
圧を印加する。その結果、青色のエレクトロルミネッセ
ンスを得ることができた。中心波長は、４５０ｎｍ近傍
であり、注入電流８．２ｍＡ、電圧６．１Ｖのとき、最
大出力８２μＷが得られた。電気から光への電力の変換
効率は、０．１６％であった。外部微分量子効率は、０
．２８％であった。このように低温（５００℃）で形成
したバッファ層を用い、かつ、発光層を高温で成長する
ことにより、実施例１に示し素子に比べて、発光効率の
改善が見られた。なお、上記構造で高抵抗ＩｎＧａＮ層
２５は必ずしもなくても良い。
９にプラスの電圧を、Ａｕメッキ層１９にマイナスの電
圧を印加する。その結果、青色のエレクトロルミネッセ
ンスを得ることができた。中心波長は、４５０ｎｍ近傍
であり、注入電流８．２ｍＡ、電圧６．１Ｖのとき、最
大出力８２μＷが得られた。電気から光への電力の変換
効率は、０．１６％であった。外部微分量子効率は、０
．２８％であった。このように低温（５００℃）で形成
したバッファ層を用い、かつ、発光層を高温で成長する
ことにより、実施例１に示し素子に比べて、発光効率の
改善が見られた。なお、上記構造で高抵抗ＩｎＧａＮ層
２５は必ずしもなくても良い。
【００１５】ここでは半導体層としてＩｎＧａＮ三元混
晶を用いた場合について述べたが、実施例１と同様にＩ
ｎｘ Ｇａｙ Ａｌ１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶を用いても
よい。さらにバッファ層も同様にＩｎｘ Ｇａｙ Ａｌ
１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶を用いてもよい。この場合に、
上部層の組成は必ずしも同じでなくてもよい。
晶を用いた場合について述べたが、実施例１と同様にＩ
ｎｘ Ｇａｙ Ａｌ１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶を用いても
よい。さらにバッファ層も同様にＩｎｘ Ｇａｙ Ａｌ
１−ｘ−ｙ Ｎ四元混晶を用いてもよい。この場合に、
上部層の組成は必ずしも同じでなくてもよい。
【００１６】〔実施例３〕図５は、本発明の実施例３を
説明する図である。本実施例は、ｐｎ接合を有する発光
ダイオードに関する例で、電流の流れる方向に平行な切
断した発光ダイオードの断面図である。この素子の構造
はダブルヘテロ構造である。この素子は、厚さ３５０μ
ｍのＩｎをドープした導電性ＺｎＯ基板３７、膜厚３μ
ｍのＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３６、膜厚０
．５μｍのノンドープＩｎＧａＮ活性層３４、膜厚２μ
ｍのＺｎドープＩｎＧａＡｌＮ層クラッド層３３、ｐ型
クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ４７、Ｓ
ｉＯ２ 電流狭窄層４６、金メッキ層３２、及びｎ型ク
ラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ３５から構
成される。ＺｎＯ基板３７と上記各層の格子整合条件を
満たし、かつ、クラッド層のバンドギャップエネルギを
活性層より０．３ｅＶ高くなるようクラッド層と活性層
の組成を、それぞれ、Ｉｎ０．２８Ｇａ０．３９Ａｌ０
．３３Ｎ、Ｉｎ０．２３Ｇａ０．７２Ｎとした。
説明する図である。本実施例は、ｐｎ接合を有する発光
ダイオードに関する例で、電流の流れる方向に平行な切
断した発光ダイオードの断面図である。この素子の構造
はダブルヘテロ構造である。この素子は、厚さ３５０μ
ｍのＩｎをドープした導電性ＺｎＯ基板３７、膜厚３μ
ｍのＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３６、膜厚０
．５μｍのノンドープＩｎＧａＮ活性層３４、膜厚２μ
ｍのＺｎドープＩｎＧａＡｌＮ層クラッド層３３、ｐ型
クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ４７、Ｓ
ｉＯ２ 電流狭窄層４６、金メッキ層３２、及びｎ型ク
ラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ３５から構
成される。ＺｎＯ基板３７と上記各層の格子整合条件を
満たし、かつ、クラッド層のバンドギャップエネルギを
活性層より０．３ｅＶ高くなるようクラッド層と活性層
の組成を、それぞれ、Ｉｎ０．２８Ｇａ０．３９Ａｌ０
．３３Ｎ、Ｉｎ０．２３Ｇａ０．７２Ｎとした。
【００１７】次に、発光特性を示す。電極３２、３７に
それぞれ正と負の電圧を印加することにより、活性層に
正孔と電子を注入した。その結果、波長４５０ｎｍの青
色発光を観測した。最大光出力は８ｍＷ、外部微分量子
効率は１．６％であった。
それぞれ正と負の電圧を印加することにより、活性層に
正孔と電子を注入した。その結果、波長４５０ｎｍの青
色発光を観測した。最大光出力は８ｍＷ、外部微分量子
効率は１．６％であった。
【００１８】〔実施例４〕図６は、本発明の実施例４を
説明する図で、電流の流れる方向に平行な面で切断した
レーザダイオードの断面図である。この素子の構造はダ
ブルヘテロ構造を有する埋め込み型レーザである。この
素子は、厚さ３５０μｍのＩｎをドープした導電性Ｚｎ
Ｏ基板４１、膜厚３μｍのドープＩｎＧａＡｌＮクラッ
ド層４３、膜厚０．５μｍのノンドープＩｎＧａＮ活性
層４４、膜厚２μｍのＺｎドープＩｎＧａＡｌＮ層クラ
ッド層４５、Ｓｎドープ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層３
９、ＺｎドープＰ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４０、及
びｐ型クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ３
８とｎ型クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ
４２から構成される。ＺｎＯ基板３７と上記各層の格子
整合条件を満し、かつ、クラッド層のバンドギャップエ
ネルギが活性層より０．３ｅＶ高くなるようにクラッド
層と活性層の組成は、それぞれ、Ｉｎ０．２９Ｇａ０．
３３、Ａｌ０．３３Ｎ、Ｉｎ０．２３Ｇａ０．７２Ｎと
した。共振器長は３００μｍで、活性層幅は０．８μｍ
である。ｐサイドダウンでダイヤモンドヒートシンク上
にマウントした。
説明する図で、電流の流れる方向に平行な面で切断した
レーザダイオードの断面図である。この素子の構造はダ
ブルヘテロ構造を有する埋め込み型レーザである。この
素子は、厚さ３５０μｍのＩｎをドープした導電性Ｚｎ
Ｏ基板４１、膜厚３μｍのドープＩｎＧａＡｌＮクラッ
ド層４３、膜厚０．５μｍのノンドープＩｎＧａＮ活性
層４４、膜厚２μｍのＺｎドープＩｎＧａＡｌＮ層クラ
ッド層４５、Ｓｎドープ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層３
９、ＺｎドープＰ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４０、及
びｐ型クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ３
８とｎ型クラッド層のオーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ
４２から構成される。ＺｎＯ基板３７と上記各層の格子
整合条件を満し、かつ、クラッド層のバンドギャップエ
ネルギが活性層より０．３ｅＶ高くなるようにクラッド
層と活性層の組成は、それぞれ、Ｉｎ０．２９Ｇａ０．
３３、Ａｌ０．３３Ｎ、Ｉｎ０．２３Ｇａ０．７２Ｎと
した。共振器長は３００μｍで、活性層幅は０．８μｍ
である。ｐサイドダウンでダイヤモンドヒートシンク上
にマウントした。
【００１９】次に、室温におけるＣＷ特性を示す。光出
力と注入電流の関係を図７に示す。図７は横軸に注入電
流、縦軸光出力をとってある。発振スペクトルを図８に
示す。図８は横軸に発光波長、縦軸に光強度をとってあ
る。発振しきい値電流は４８ｍＡ、発振波長は４５２ｎ
ｍ、端面当りの外部微分量子効率は３．４％であった。 また、端面当りの最大光出力は２６ｍＷであった。横モ
ードは単一であった。ここで、活性層はノンドープのＩ
ｎＧａＮを選んだが、ＺｎＯ基板に格子整合する組成で
あれば、ＩｎＧａＡｌＮでもよい。
力と注入電流の関係を図７に示す。図７は横軸に注入電
流、縦軸光出力をとってある。発振スペクトルを図８に
示す。図８は横軸に発光波長、縦軸に光強度をとってあ
る。発振しきい値電流は４８ｍＡ、発振波長は４５２ｎ
ｍ、端面当りの外部微分量子効率は３．４％であった。 また、端面当りの最大光出力は２６ｍＷであった。横モ
ードは単一であった。ここで、活性層はノンドープのＩ
ｎＧａＮを選んだが、ＺｎＯ基板に格子整合する組成で
あれば、ＩｎＧａＡｌＮでもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極をＺｎＯ基板平面上に形成できることから、電極間の
電流パスがＩｎＧａＮ発光層の膜厚方向になるため、電
気抵抗を低減できる。その結果、駆動電圧を下げること
ができる。また、駆動電圧および電気抵抗を低減できる
ことから発光素子の発熱を抑制することができ、その結
果として発光層での発光効率を上げることができる。ま
た、基板が透明であるから、発光層で生じた光を基板に
吸収されることなく、効率良く取り出すことができる。 このため、外部量子効率が高くなり、結果として発光輝
度を高めることがの歩留まりの大幅な改善につながる。 また、基板と発光層が格子整合していることから、その
界面に生ずる転位、格子歪、界面欠陥を低減でき、発光
効率を上げることができる。
極をＺｎＯ基板平面上に形成できることから、電極間の
電流パスがＩｎＧａＮ発光層の膜厚方向になるため、電
気抵抗を低減できる。その結果、駆動電圧を下げること
ができる。また、駆動電圧および電気抵抗を低減できる
ことから発光素子の発熱を抑制することができ、その結
果として発光層での発光効率を上げることができる。ま
た、基板が透明であるから、発光層で生じた光を基板に
吸収されることなく、効率良く取り出すことができる。 このため、外部量子効率が高くなり、結果として発光輝
度を高めることがの歩留まりの大幅な改善につながる。 また、基板と発光層が格子整合していることから、その
界面に生ずる転位、格子歪、界面欠陥を低減でき、発光
効率を上げることができる。
【図１】本発明の半導体発光素子の概略構造
【図２】図
１に示す半導体発光素子の発光波長と光強度との関係
１に示す半導体発光素子の発光波長と光強度との関係
【図３】図１に示す半導体発光素子の電流と光強度との
関係
関係
【図４】本発明の第２の実施例
【図５】本発明の第３の実施例
【図６】本発明の第４の実施例
【図７】図６の実施例の注入電流と光出力との関係
【図
８】図６の実施例の発光波長と光強度との関係
８】図６の実施例の発光波長と光強度との関係
【図９】
従来例を示す。
従来例を示す。
１ Ａｌ２ Ｏ３ 結晶基板
２ ＡｉＮバッファ層
３ ｎ型低抵抗ＧａＮ膜
４ 高抵抗ＧａＮ膜
５ 金属膜
６ オーミック電極
７、１９ Ａｕメッキ層
８、２０ Ａｕ
９、２１ Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ膜
１０、２２ 低抵抗ＺｎＯ基板
１１、２４ 低抵抗ＩｎＧａＮ層
１２、２５ 高抵抗ＩｎＧａＮ層
１３、２６ 電流狭窄層
１４、２７ Ｃｒ
１５、２８ Ａｕショットキー電極
１６、２９ Ａｕメッキ層
１７、３０ Ａｕ−Ｓｎ半田
１８、３１ ダイヤモンドヒートシンク２３ Ｉｎ
ＧａＮバッファ層 ３２ 金メッキ層 ３３ ＺｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３４
ノンドープＩｎＧａＮ活性層 ３５ ｎ型オーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ３６
ＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３７ 導電性Ｚ
ｎＯ基板 ３８ ｐ型オーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ３９
Ｓｎドープｎ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４０ Ｚｎ
ドープｐ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４１ 導電性Ｚ
ｎＯ基板 ４２ ｎ型オーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ４３
ＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層４４ ノンドー
プＩｎＧａＮ活性層 ４５ ＺｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層４６
ＳｉＯ２ 電流狭窄層
ＧａＮバッファ層 ３２ 金メッキ層 ３３ ＺｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３４
ノンドープＩｎＧａＮ活性層 ３５ ｎ型オーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ３６
ＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層３７ 導電性Ｚ
ｎＯ基板 ３８ ｐ型オーミック電極Ａｕ−Ｚｎ−Ｎｉ３９
Ｓｎドープｎ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４０ Ｚｎ
ドープｐ型ＩｎＧａＡｌＮ埋め込み層４１ 導電性Ｚ
ｎＯ基板 ４２ ｎ型オーミック電極Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ４３
ＳｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層４４ ノンドー
プＩｎＧａＮ活性層 ４５ ＺｎドープＩｎＧａＡｌＮクラッド層４６
ＳｉＯ２ 電流狭窄層
Claims (3)
- 【請求項１】 導電性ＺｎＯ基板と、前記基板上に形
成したＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，
ｙ；ｘ＋ｙ≦１）半導体発光層と、前記半導体発光層上
の金属膜からなることを特徴とした半導体発光素子。 - 【請求項２】 導電性ＺｎＯ基板と、前記基板上に形
成したＩｎＸ ＧａＹ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，
ｙ；ｘ＋ｙ≦１）半導体層と、さらに前記半導体層上に
形成した【化１】 半導体発光層と、前記半導体発光層の金属膜からなるこ
とを特徴とした半導体発光素子。 - 【請求項３】 第一の導電型を有するＺｎＯ単結晶基
板と、第一の導電型を有する前記基板上に形成されたＩ
ｎＸ ＧａＹ Ａｌ１−Ｘ−Ｙ Ｎ（０≦ｘ，ｙ；ｘ＋
ｙ≦１）の第一の半導体単結晶層、第一或は第二の導電
型を有し第一の半導体層よりバントギャップエネルギの
小さい第二の半導体単結晶層、及び第二の導電型を有し
、第二の半導体層よりバンドギャップエネルギの大きい
第三の半導体単結晶層からなることを特徴とする半導体
発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02409768A JP3102647B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02409768A JP3102647B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213878A true JPH04213878A (ja) | 1992-08-04 |
| JP3102647B2 JP3102647B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=18519054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02409768A Expired - Lifetime JP3102647B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102647B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389571A (en) * | 1991-12-18 | 1995-02-14 | Hiroshi Amano | Method of fabricating a gallium nitride based semiconductor device with an aluminum and nitrogen containing intermediate layer |
| US5889295A (en) * | 1996-02-26 | 1999-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US6242761B1 (en) | 1997-02-21 | 2001-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride compound semiconductor light emitting device |
| KR100545441B1 (ko) * | 1998-07-28 | 2006-01-24 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 발광기판ｌｅｄ소자 |
| WO2006121000A1 (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Rohm Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製法 |
| JP2007019526A (ja) * | 2006-08-11 | 2007-01-25 | Rohm Co Ltd | 窒化物半導体素子の製法 |
| JP2007294878A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Fujifilm Corp | 半導体層とその成膜方法、半導体発光素子、及び半導体発光装置 |
| WO2008029915A1 (fr) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif d'émission de lumière à semiconducteur et son procédé de fabrication |
| JP2008066550A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
| DE112006002403T5 (de) | 2005-09-07 | 2008-07-10 | Showa Denko K.K. | Verbindungshalbleiter-Bauelement |
| US8084781B2 (en) | 2005-09-07 | 2011-12-27 | Showa Denko K.K. | Compound semiconductor device |
| EP2365545A3 (en) * | 2010-03-09 | 2015-04-08 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package, and lighting system |
-
1990
- 1990-12-10 JP JP02409768A patent/JP3102647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389571A (en) * | 1991-12-18 | 1995-02-14 | Hiroshi Amano | Method of fabricating a gallium nitride based semiconductor device with an aluminum and nitrogen containing intermediate layer |
| US5889295A (en) * | 1996-02-26 | 1999-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
| US6242761B1 (en) | 1997-02-21 | 2001-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride compound semiconductor light emitting device |
| KR100545441B1 (ko) * | 1998-07-28 | 2006-01-24 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 발광기판ｌｅｄ소자 |
| WO2006121000A1 (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Rohm Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製法 |
| DE112006002403T5 (de) | 2005-09-07 | 2008-07-10 | Showa Denko K.K. | Verbindungshalbleiter-Bauelement |
| US8084781B2 (en) | 2005-09-07 | 2011-12-27 | Showa Denko K.K. | Compound semiconductor device |
| JP2007294878A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Fujifilm Corp | 半導体層とその成膜方法、半導体発光素子、及び半導体発光装置 |
| EP1840979A3 (en) * | 2006-03-31 | 2010-10-20 | Fujifilm Corporation | Semiconductor layer, process for forming the same, and semiconductor light emitting device |
| TWI407493B (zh) * | 2006-03-31 | 2013-09-01 | Nichia Corp | 半導體層之成膜方法 |
| JP2007019526A (ja) * | 2006-08-11 | 2007-01-25 | Rohm Co Ltd | 窒化物半導体素子の製法 |
| WO2008029915A1 (fr) * | 2006-09-08 | 2008-03-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif d'émission de lumière à semiconducteur et son procédé de fabrication |
| JP2008066550A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
| US8222658B2 (en) | 2006-09-08 | 2012-07-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method of manufacturing therefor |
| EP2365545A3 (en) * | 2010-03-09 | 2015-04-08 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package, and lighting system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3102647B2 (ja) | 2000-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7365369B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
| US8513694B2 (en) | Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device | |
| JP3974667B2 (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
| JP2785254B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| US20070122994A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting element | |
| JP7432024B2 (ja) | 赤外線発光ダイオード | |
| JP2000068594A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH0823124A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3102647B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH0614564B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH1065213A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| KR20090115322A (ko) | 그룹 3족 질화물계 반도체 소자 | |
| JP3620292B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH0888441A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| US8299480B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same, and epitaxial wafer | |
| JP3763701B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子 | |
| JP3484997B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| KR101459770B1 (ko) | 그룹 3족 질화물계 반도체 소자 | |
| JP3216596B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2000174341A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2000058916A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3005115B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH08116092A (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
| JPH1079530A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2000174338A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070825 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080825 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080825 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110825 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110825 Year of fee payment: 11 |