JPH05190903A - 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Info
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- JPH05190903A JPH05190903A JP472092A JP472092A JPH05190903A JP H05190903 A JPH05190903 A JP H05190903A JP 472092 A JP472092 A JP 472092A JP 472092 A JP472092 A JP 472092A JP H05190903 A JPH05190903 A JP H05190903A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 窒化ガリウム系半導体の可視光領域の発光素
子用を得る。 【構成】 サファイアＲ面基板１６上に多結晶窒化ガリ
ウム系半導体層１７，その上に単結晶窒化ガリウム系半
導体層１８からなる発光層を有する可視光領域の半導体
発光素子。 【効果】 サファイアＲ面基板上に１μｍ以下という窒
化ガリウム系半導体の膜厚で電流注入により青色発光す
る素子を作製することができた。また，膜厚が小さいた
め発光素子を作製するプロセスが容易で信頼性の高いも
のになり，かつ光の取り出し効率を高くすることができ
るという特長がある。
子用を得る。 【構成】 サファイアＲ面基板１６上に多結晶窒化ガリ
ウム系半導体層１７，その上に単結晶窒化ガリウム系半
導体層１８からなる発光層を有する可視光領域の半導体
発光素子。 【効果】 サファイアＲ面基板上に１μｍ以下という窒
化ガリウム系半導体の膜厚で電流注入により青色発光す
る素子を作製することができた。また，膜厚が小さいた
め発光素子を作製するプロセスが容易で信頼性の高いも
のになり，かつ光の取り出し効率を高くすることができ
るという特長がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，特にディスプレー，光
通信やＯＡ機器の光源等に最適な紫外域〜青色発光ダイ
オードおよびレーザーダーオード等に用いることができ
る半導体発光素子およびその製造方法に関するものであ
る。
通信やＯＡ機器の光源等に最適な紫外域〜青色発光ダイ
オードおよびレーザーダーオード等に用いることができ
る半導体発光素子およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子は広い分野において表示素子
や種々の光源として使用されている。しかし，紫外域〜
青色発光ダイオードは実用化されておらず，特に３原色
を必要とするディスプレー用として開発が急がれてい
る。レーザーダイオードは光ディスクやコンパクトディ
スクの光源として，記録密度を１０倍以上大きくするこ
とができるということで期待されているもののまだ実用
化されていない。紫外域〜青色発光ダイオードおよびレ
ーザーダイオードとしては，ＧａＮ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳ
やＳｉＣなどの化合物半導体を用いることが考えられて
いる。
や種々の光源として使用されている。しかし，紫外域〜
青色発光ダイオードは実用化されておらず，特に３原色
を必要とするディスプレー用として開発が急がれてい
る。レーザーダイオードは光ディスクやコンパクトディ
スクの光源として，記録密度を１０倍以上大きくするこ
とができるということで期待されているもののまだ実用
化されていない。紫外域〜青色発光ダイオードおよびレ
ーザーダイオードとしては，ＧａＮ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳ
やＳｉＣなどの化合物半導体を用いることが考えられて
いる。
【０００３】しかし，一般的にこれらの広いバンドギャ
ップを有する化合物半導体薄膜の作製は難しく，発光素
子に使用可能な薄膜の製造方法はまだ確立されていな
い。例えば，青色発光素子として有望視されている窒化
ガリウム（ＧａＮ）は，これまではサファイアＣ面上に
ＭＯＣＶＤ法，あるいはＶＰＥ法により成膜されている
［シ゛ャーナル オフ゛ アフ゜ライト゛ フィシ゛クス(Journal of Applied Ph
ysics)56 (1984)2367-2368］が，良好な結晶を得るため
には反応温度を高くする必要があり，製造が著しく困難
であった。さらに，高温度での成長であるため窒素が不
足し欠陥となり，キャリア密度が極めて大きくなるので
良好な半導体特性がいまだ得られていない。したがっ
て，それを克服するためにサファイアＣ面上に窒化アル
ミニウムのバッファー層を設け，その上に比較的膜厚の
大きいＧａＮ薄膜を作製して半導体発光素子を作製して
いる。
ップを有する化合物半導体薄膜の作製は難しく，発光素
子に使用可能な薄膜の製造方法はまだ確立されていな
い。例えば，青色発光素子として有望視されている窒化
ガリウム（ＧａＮ）は，これまではサファイアＣ面上に
ＭＯＣＶＤ法，あるいはＶＰＥ法により成膜されている
［シ゛ャーナル オフ゛ アフ゜ライト゛ フィシ゛クス(Journal of Applied Ph
ysics)56 (1984)2367-2368］が，良好な結晶を得るため
には反応温度を高くする必要があり，製造が著しく困難
であった。さらに，高温度での成長であるため窒素が不
足し欠陥となり，キャリア密度が極めて大きくなるので
良好な半導体特性がいまだ得られていない。したがっ
て，それを克服するためにサファイアＣ面上に窒化アル
ミニウムのバッファー層を設け，その上に比較的膜厚の
大きいＧａＮ薄膜を作製して半導体発光素子を作製して
いる。
【０００４】 ゛また，低温成膜を実現する試みで
は，供給する窒素ガスに電子シャワーを照射して活性化
する方法が行われている［シ゛ャハ゜ニース゛ シ゛ャーナル オフ゛ アフ゜ライ
ト゛ フィシ゛クス (Jap.J.Appl.Phys.),20,L545(1981)］が，こ
の方法によっても発光にいたる良質の膜質は得られてい
ない。また，窒素の不足を起こさないように活性の高い
窒素源を用いて成膜を行うことが試みられ、その活性の
高い窒素を得るためにプラズマを利用する方法が行われ
ている［シ゛ャーナル オフ゛ ハ゛キューム サイエンス アント゛ テクノロシ゛ー (J.Va
c.Sci.Technol.),A7,701(1989)］が成功していないのが
現状である。
は，供給する窒素ガスに電子シャワーを照射して活性化
する方法が行われている［シ゛ャハ゜ニース゛ シ゛ャーナル オフ゛ アフ゜ライ
ト゛ フィシ゛クス (Jap.J.Appl.Phys.),20,L545(1981)］が，こ
の方法によっても発光にいたる良質の膜質は得られてい
ない。また，窒素の不足を起こさないように活性の高い
窒素源を用いて成膜を行うことが試みられ、その活性の
高い窒素を得るためにプラズマを利用する方法が行われ
ている［シ゛ャーナル オフ゛ ハ゛キューム サイエンス アント゛ テクノロシ゛ー (J.Va
c.Sci.Technol.),A7,701(1989)］が成功していないのが
現状である。
【０００５】さらに，サファイアＲ面上に窒化ガリウム
系半導体薄膜を成長する検討も行われてきたが，まだ発
光素子グレード高品質の窒化ガリウム系半導体薄膜を得
ることはできていない。［応用物理学会第５１回秋季年
会発表ＳＺ１０００］このため，発光素子を作製できる
良質の窒化ガリウム系半導体薄膜からなる発光層を得る
ことは極めて困難であり，青色発光素子製作の大きな問
題点であった。
系半導体薄膜を成長する検討も行われてきたが，まだ発
光素子グレード高品質の窒化ガリウム系半導体薄膜を得
ることはできていない。［応用物理学会第５１回秋季年
会発表ＳＺ１０００］このため，発光素子を作製できる
良質の窒化ガリウム系半導体薄膜からなる発光層を得る
ことは極めて困難であり，青色発光素子製作の大きな問
題点であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，この問題点
を解決して半導体発光素子として良好な特性を有する発
光素子構造およびその製造方法を提供しようとするもの
である。
を解決して半導体発光素子として良好な特性を有する発
光素子構造およびその製造方法を提供しようとするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するため鋭意研究を重ねた結果，多結晶窒化ガリ
ウム系半導体薄膜の上に少なくとも一種類の単結晶窒化
ガリウム系半導体からなる発光層を設けることにより優
れた特性の半導体発光素子を得ることができるようにな
ったものである。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果，多結晶窒化ガリ
ウム系半導体薄膜の上に少なくとも一種類の単結晶窒化
ガリウム系半導体からなる発光層を設けることにより優
れた特性の半導体発光素子を得ることができるようにな
ったものである。
【０００８】すなわち，本発明の第一はオフ角０．８度
以下のサファイアＲ面基板上に形成された多結晶窒化ガ
リウム系半導体薄膜と，該多結晶窒化ガリウム系半導体
上に形成された単結晶窒化ガリウム系半導体からなる発
光層を少なくとも一つ有することを特徴とする窒化ガリ
ウム系半導体発光素子である。本発明の第二はＭＢＥ法
において、窒素を含有するガス状化合物を供給するガス
ソ−スと、ＩＩＩ族元素を供給する固体ソ−スを有する
結晶成長装置を用い、オフ角０．８度以下のサファイヤ
Ｒ面基板上に窒素を含有するガス状化合物とＩＩＩ族元
素を供給することにより、該基板上に多結晶窒化ガリウ
ム系半導体層を形成する工程、該多結晶窒化ガリウム上
にｎ型の単結晶窒化ガリウム系半導体を形成する工程、
つづいて該単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜上にｐ型あ
るいはｉ型からなる単結晶窒化ガリウム系半導体層を形
成する工程を少なくとも含むことを特徴とする半導体発
光素子の製造方法である。
以下のサファイアＲ面基板上に形成された多結晶窒化ガ
リウム系半導体薄膜と，該多結晶窒化ガリウム系半導体
上に形成された単結晶窒化ガリウム系半導体からなる発
光層を少なくとも一つ有することを特徴とする窒化ガリ
ウム系半導体発光素子である。本発明の第二はＭＢＥ法
において、窒素を含有するガス状化合物を供給するガス
ソ−スと、ＩＩＩ族元素を供給する固体ソ−スを有する
結晶成長装置を用い、オフ角０．８度以下のサファイヤ
Ｒ面基板上に窒素を含有するガス状化合物とＩＩＩ族元
素を供給することにより、該基板上に多結晶窒化ガリウ
ム系半導体層を形成する工程、該多結晶窒化ガリウム上
にｎ型の単結晶窒化ガリウム系半導体を形成する工程、
つづいて該単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜上にｐ型あ
るいはｉ型からなる単結晶窒化ガリウム系半導体層を形
成する工程を少なくとも含むことを特徴とする半導体発
光素子の製造方法である。
【０００９】以下，本発明についてさらに詳細に説明す
る。本発明におけるオフ角０．８度以下のサファイアＲ
面とは，単結晶サファイア（αーＡｌ2 Ｏ3 ）において
［１，−１，０，２］面（Ｒ面）がプラスマイナス０．
８度以下の精度で基板面となっている研磨表面のことで
ある。このオフ角はＣｕ−Ｋα線を用いるＸ線回折法に
よるＸ線ロッキングカーブから測定することができる。
オフ角が０．８度以上になると多結晶窒化ガリウム系半
導体薄膜を形成せしめても平坦な表面を有する単結晶窒
化ガリウム系半導体薄膜が得られなくなり，結晶性自体
も悪くなってしまう。したがって，オフ角は０．８度以
下であることが必要であり，好ましくは０．５度以下さ
らに好ましくは０．３度以下である。さらに，ＲＨＥＥ
Ｄ（反射高速電子線回折装置）によりストリークパター
ンが観測できる基板表面であることが好ましいものであ
る。
る。本発明におけるオフ角０．８度以下のサファイアＲ
面とは，単結晶サファイア（αーＡｌ2 Ｏ3 ）において
［１，−１，０，２］面（Ｒ面）がプラスマイナス０．
８度以下の精度で基板面となっている研磨表面のことで
ある。このオフ角はＣｕ−Ｋα線を用いるＸ線回折法に
よるＸ線ロッキングカーブから測定することができる。
オフ角が０．８度以上になると多結晶窒化ガリウム系半
導体薄膜を形成せしめても平坦な表面を有する単結晶窒
化ガリウム系半導体薄膜が得られなくなり，結晶性自体
も悪くなってしまう。したがって，オフ角は０．８度以
下であることが必要であり，好ましくは０．５度以下さ
らに好ましくは０．３度以下である。さらに，ＲＨＥＥ
Ｄ（反射高速電子線回折装置）によりストリークパター
ンが観測できる基板表面であることが好ましいものであ
る。
【００１０】本発明における多結晶窒化ガリウム系半導
体層とは，Ａｌ，Ｇａ，あるいはＩｎから選ばれる少な
くとも一種類のＩＩＩ族元素を含んでなる窒化ガリウム
系半導体のことである。発光層の構造に合わせて多結晶
窒化ガリウム系半導体層の組成を選べばよい。本発明に
おいては，オフ角０．８度以下のサファイアＲ面基板上
に多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜を形成せしめるが，
その膜厚は１００〜５０００オングストロームとするこ
とが必要である。１００オングストローム以下では，そ
の上に単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜を作製すること
ができないし，５０００オングストローム以上の膜厚に
なると窒化ガリウムの３次元成長が起こるため表面平坦
性が悪くなるという問題点がある。この多結晶窒化ガリ
ウム系半導体薄膜層は該サファイア基板と窒化ガリウム
の格子定数のミスマッチを緩和して，その上には単結晶
窒化ガリウム系半導体薄膜が成長するための格子整合面
を形成する役割をするとともに，キャリアー密度が大き
く電気抵抗が低いので電極としても使用できるという特
長を有する。さらに，本発明によれば薄い膜厚で結晶性
の良好な窒化ガリウム系半導体薄膜を得ることができる
ため，発光素子を作製するうえでドライエッチング法を
使用することができる等の特長がある。窒化ガリウム系
半導体発光素子全体の膜厚としては３μｍ以下であるこ
とが好ましく，さらに２μｍ以下であることが好まし
く，１μｍ以下にすることはより好ましいものとなる。
体層とは，Ａｌ，Ｇａ，あるいはＩｎから選ばれる少な
くとも一種類のＩＩＩ族元素を含んでなる窒化ガリウム
系半導体のことである。発光層の構造に合わせて多結晶
窒化ガリウム系半導体層の組成を選べばよい。本発明に
おいては，オフ角０．８度以下のサファイアＲ面基板上
に多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜を形成せしめるが，
その膜厚は１００〜５０００オングストロームとするこ
とが必要である。１００オングストローム以下では，そ
の上に単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜を作製すること
ができないし，５０００オングストローム以上の膜厚に
なると窒化ガリウムの３次元成長が起こるため表面平坦
性が悪くなるという問題点がある。この多結晶窒化ガリ
ウム系半導体薄膜層は該サファイア基板と窒化ガリウム
の格子定数のミスマッチを緩和して，その上には単結晶
窒化ガリウム系半導体薄膜が成長するための格子整合面
を形成する役割をするとともに，キャリアー密度が大き
く電気抵抗が低いので電極としても使用できるという特
長を有する。さらに，本発明によれば薄い膜厚で結晶性
の良好な窒化ガリウム系半導体薄膜を得ることができる
ため，発光素子を作製するうえでドライエッチング法を
使用することができる等の特長がある。窒化ガリウム系
半導体発光素子全体の膜厚としては３μｍ以下であるこ
とが好ましく，さらに２μｍ以下であることが好まし
く，１μｍ以下にすることはより好ましいものとなる。
【００１１】本発明における単結晶窒化ガリウム系半導
体からなる発光層とは，ｎ型，ｐ型あるいはｉ型からな
る単結晶窒化ガリウム系半導体からなり，たとえばｎ／
ｉ，ｎ／ｐ，ｎ／ｉ／ｐ，ｎ+ ／ｎ／ｐ，ｎ+ ／ｎ／
ｉ，ｎ／ｐ／ｐ+ 等のような構造を有し，さらにそれぞ
れの層は組成の異なる単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜
を用いることも可能である。また，単結晶窒化ガリウム
系半導体からなる量子井戸構造を形成せしめて，発光効
率を高めたり，発光波長を制御することも可能である。
本発明でいう窒化ガリウム系半導体薄膜とは，Ａｌ，Ｇ
ａあるいはＩｎから選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ
族元素からなり，必要に応じて混晶を用いることができ
る。多結晶窒化ガリウム半導体層を用いた場合の２層か
らなる発光層の構造の例としては，図２に示すｎ−Ｇａ
Ｎ／ｉ−ＧａＮのような構造の他に，ｎ−ＧａＮ／ｐ−
ＧａＮ，ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎ
x Ｎ，ｎ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎの
ような構造があり，３層以上からなる発光層の構造の例
としては図５に示すｎ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ
／／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ≧ｙ）の他に，ｎ−Ｇａ
Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ（ｘ
≧ｙ），ｎ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ−Ｇａ
1-x Ｉｎx Ｎや図６に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ｎ
−Ｇａ1-x Ｉｎ x Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎなどがあ
る。また，ＩＩＩ族元素の混晶からなる多結晶窒化ガリ
ウム系半導体層を用いた場合の２層からなる発光層の構
造の例としては，図７に示すｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎの他に，ｎ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-y Ａｌy Ｎ，ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮのような
構造があり，３層以上からなる発光層の構造の例として
は図８に示すｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｎ−Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ≧ｙ），の他にｎ−Ａ
ｌ1-x Ｇａx Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x
Ｇａx Ｎ（ｘ≧ｙ）やｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇａ
1-b Ｉｎb Ｎ／ｎ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇ
ａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ（ｘ≧ｙ，ａ≧ｂ）があ
る。しかし，とくにこれらに限定されるものではなく，
上記の構造の種々の組合せを用いて，目的とする発光色
の素子や多色化を行うことも可能である。
体からなる発光層とは，ｎ型，ｐ型あるいはｉ型からな
る単結晶窒化ガリウム系半導体からなり，たとえばｎ／
ｉ，ｎ／ｐ，ｎ／ｉ／ｐ，ｎ+ ／ｎ／ｐ，ｎ+ ／ｎ／
ｉ，ｎ／ｐ／ｐ+ 等のような構造を有し，さらにそれぞ
れの層は組成の異なる単結晶窒化ガリウム系半導体薄膜
を用いることも可能である。また，単結晶窒化ガリウム
系半導体からなる量子井戸構造を形成せしめて，発光効
率を高めたり，発光波長を制御することも可能である。
本発明でいう窒化ガリウム系半導体薄膜とは，Ａｌ，Ｇ
ａあるいはＩｎから選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ
族元素からなり，必要に応じて混晶を用いることができ
る。多結晶窒化ガリウム半導体層を用いた場合の２層か
らなる発光層の構造の例としては，図２に示すｎ−Ｇａ
Ｎ／ｉ−ＧａＮのような構造の他に，ｎ−ＧａＮ／ｐ−
ＧａＮ，ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎ
x Ｎ，ｎ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎの
ような構造があり，３層以上からなる発光層の構造の例
としては図５に示すｎ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ
／／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ≧ｙ）の他に，ｎ−Ｇａ
Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ（ｘ
≧ｙ），ｎ−ＧａＮ／ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ−Ｇａ
1-x Ｉｎx Ｎや図６に示すｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮ／ｎ
−Ｇａ1-x Ｉｎ x Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎなどがあ
る。また，ＩＩＩ族元素の混晶からなる多結晶窒化ガリ
ウム系半導体層を用いた場合の２層からなる発光層の構
造の例としては，図７に示すｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎの他に，ｎ−Ｇａ1-x Ａｌx Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-y Ａｌy Ｎ，ｎ−ＧａＮ／ｐ−ＧａＮのような
構造があり，３層以上からなる発光層の構造の例として
は図８に示すｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／ｎ−Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ／ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ≧ｙ），の他にｎ−Ａ
ｌ1-x Ｇａx Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x
Ｇａx Ｎ（ｘ≧ｙ）やｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇａ
1-b Ｉｎb Ｎ／ｎ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ／ｎ−Ａｌ1-y Ｇ
ａy Ｎ／ｐ−Ａｌ1-x Ｇａx Ｎ（ｘ≧ｙ，ａ≧ｂ）があ
る。しかし，とくにこれらに限定されるものではなく，
上記の構造の種々の組合せを用いて，目的とする発光色
の素子や多色化を行うことも可能である。
【００１２】つぎに本発明の窒化ガリウム半導体発光素
子の製造方法について説明する。本発明のガス状化合物
とは基板上に所望の化合物半導体薄膜の結晶を成長させ
るために該薄膜の構成元素を含み基板上に供給されるも
のを言う。ガス状化合物としては，アンモニア，三フッ
化窒素，ヒドラジンあるいはジメチルヒドラジン等を単
独で，またはそれらを主体とする混合ガスを用いること
ができる。また，アンモニア，三フッ化窒素，ヒドラジ
ンあるいはジメチルヒドラジンは窒素，アルゴンやヘリ
ウム等の不活性ガスで希釈してを使用することができ
る。これらのガスの供給方法としては該セルに至る配管
の途中にバルブや流量制御装置，圧力制御装置を接続す
ることによりこれらのガスの混合比や供給量の制御，供
給の開始・停止を行うことをできるようにしたものを用
いることが好ましい。これらのガスを基板面に供給する
ためにはガスセルを使用するこができ，さらに良質な窒
化ガリウム系半導体薄膜を作製するために該ガスセルを
所定の温度に加熱して窒素を含有する化合物を加熱して
基板表面に供給することがより好ましいものとなる。該
ガスセルには加熱を効率的に行うために，アルミナ，シ
リカ，ボロンナイトライド，炭化ケイ素等の耐熱性、耐
食性の優れた材料を繊維状，フレーク状，破砕状，粒状
としたものををガスセルに充填したり，さらにはそれら
を多孔質状にして該ガスセルに設置してガス状化合物と
の接触面積を大きくすることにより加熱効率を上げるこ
とが好ましいものとなる。また，窒素をプラズマガスセ
ルを用いて活性化して基板面に供給することも可能であ
る。ガス状化合物の基板面への供給量は固体ソースより
大きくする必要があり，ガス状化合物の供給量が固体ソ
ースの供給量より小さくなると生成する半導体薄膜から
のガス状化合物から供給される元素の抜けが大きくなる
ため，良好な半導体薄膜を得ることができなくなる。し
たがって，該ガス状化合物の供給量は固体ソースより１
０倍以上，好ましくは１００倍以上，さらに好ましくは
１０００倍以上にすることである。
子の製造方法について説明する。本発明のガス状化合物
とは基板上に所望の化合物半導体薄膜の結晶を成長させ
るために該薄膜の構成元素を含み基板上に供給されるも
のを言う。ガス状化合物としては，アンモニア，三フッ
化窒素，ヒドラジンあるいはジメチルヒドラジン等を単
独で，またはそれらを主体とする混合ガスを用いること
ができる。また，アンモニア，三フッ化窒素，ヒドラジ
ンあるいはジメチルヒドラジンは窒素，アルゴンやヘリ
ウム等の不活性ガスで希釈してを使用することができ
る。これらのガスの供給方法としては該セルに至る配管
の途中にバルブや流量制御装置，圧力制御装置を接続す
ることによりこれらのガスの混合比や供給量の制御，供
給の開始・停止を行うことをできるようにしたものを用
いることが好ましい。これらのガスを基板面に供給する
ためにはガスセルを使用するこができ，さらに良質な窒
化ガリウム系半導体薄膜を作製するために該ガスセルを
所定の温度に加熱して窒素を含有する化合物を加熱して
基板表面に供給することがより好ましいものとなる。該
ガスセルには加熱を効率的に行うために，アルミナ，シ
リカ，ボロンナイトライド，炭化ケイ素等の耐熱性、耐
食性の優れた材料を繊維状，フレーク状，破砕状，粒状
としたものををガスセルに充填したり，さらにはそれら
を多孔質状にして該ガスセルに設置してガス状化合物と
の接触面積を大きくすることにより加熱効率を上げるこ
とが好ましいものとなる。また，窒素をプラズマガスセ
ルを用いて活性化して基板面に供給することも可能であ
る。ガス状化合物の基板面への供給量は固体ソースより
大きくする必要があり，ガス状化合物の供給量が固体ソ
ースの供給量より小さくなると生成する半導体薄膜から
のガス状化合物から供給される元素の抜けが大きくなる
ため，良好な半導体薄膜を得ることができなくなる。し
たがって，該ガス状化合物の供給量は固体ソースより１
０倍以上，好ましくは１００倍以上，さらに好ましくは
１０００倍以上にすることである。
【００１３】本発明の固体ソースとは，ＩＩＩ族元素と
してはＩＩＩ族元素の金属の単体や合金，あるいは金属
塩を用いることができる。ＩＩＩ族元素とは，Ａｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎから選ばれる少なくとも一種類の元素のことで
ある。また，本発明の窒化ガリウム系半導体薄膜を作製
するときに不純物をドーピングして，キャリア密度制
御，ｐ型，ｉ型あるいはｎ型の導電型制御を行うことも
できる。ｐ型またはｉ型の窒化ガリウム系半導体薄膜を
得るためにドーピングする不純物の例としてはＭｇ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｄ，ＨｇやＬｉ等があり，ｎ
型窒化ガリウム系半導体薄膜を得るためにドーピングす
る不純物としてはＳｉ，Ｇｅ，Ｃ，Ｓｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ等がある。これらのドーパントの種類とドーピング量
を変えることによってキャリアーの種類やキャリアー密
度を変えることができる。この場合，膜厚の方向にドー
ピングする濃度を変えたり，特定の層のみにドーピング
するδ−ドーピングの方法を用いることもできる。
してはＩＩＩ族元素の金属の単体や合金，あるいは金属
塩を用いることができる。ＩＩＩ族元素とは，Ａｌ，Ｇ
ａ，Ｉｎから選ばれる少なくとも一種類の元素のことで
ある。また，本発明の窒化ガリウム系半導体薄膜を作製
するときに不純物をドーピングして，キャリア密度制
御，ｐ型，ｉ型あるいはｎ型の導電型制御を行うことも
できる。ｐ型またはｉ型の窒化ガリウム系半導体薄膜を
得るためにドーピングする不純物の例としてはＭｇ，Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｃｄ，ＨｇやＬｉ等があり，ｎ
型窒化ガリウム系半導体薄膜を得るためにドーピングす
る不純物としてはＳｉ，Ｇｅ，Ｃ，Ｓｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔ
ｅ等がある。これらのドーパントの種類とドーピング量
を変えることによってキャリアーの種類やキャリアー密
度を変えることができる。この場合，膜厚の方向にドー
ピングする濃度を変えたり，特定の層のみにドーピング
するδ−ドーピングの方法を用いることもできる。
【００１４】本発明におけるＭＢＥ法による窒化ガリウ
ム系半導体薄膜を作製する上で，ＩＩＩ族元素と窒素を
含有する化合物を同時に基板面に供給したり，ＩＩＩ族
元素と窒素を含有する化合物を交互に基板面に供給した
り，あるいは該薄膜成長時に成長中断して該薄膜の結晶
化を促進したりする方法を行うこともできる。とくに，
ＲＨＥＥＤパターンを観察してストリークが見えること
を確認しながら膜成長を行うことは好ましいことであ
る。
ム系半導体薄膜を作製する上で，ＩＩＩ族元素と窒素を
含有する化合物を同時に基板面に供給したり，ＩＩＩ族
元素と窒素を含有する化合物を交互に基板面に供給した
り，あるいは該薄膜成長時に成長中断して該薄膜の結晶
化を促進したりする方法を行うこともできる。とくに，
ＲＨＥＥＤパターンを観察してストリークが見えること
を確認しながら膜成長を行うことは好ましいことであ
る。
【００１５】以下，一例としてアンモニアガスを用いる
ＭＢＥ法を用いた窒化ガリウム系半導体積層構造からな
る窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法について説
明するが，とくにこれに限定されるものではない。装置
としては，図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ル
ツボ（クヌードセンセル）２，３および４，ガスセル
５，基板加熱ホルダー６を備えた結晶成長装置を使用し
た。
ＭＢＥ法を用いた窒化ガリウム系半導体積層構造からな
る窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法について説
明するが，とくにこれに限定されるものではない。装置
としては，図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ル
ツボ（クヌードセンセル）２，３および４，ガスセル
５，基板加熱ホルダー６を備えた結晶成長装置を使用し
た。
【００１６】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ，基板
面において１０13〜１０19／cm2 ・sec になる温度に加
熱した。アンモニアの導入にはガスセル５を用い，基板
７に直接吹き付けるようにした。導入量は基板表面にお
いて１０16〜１０20／cm2 ・sec になるように供給し
た。蒸発用ルツボ３にはＩｎ，Ａｌ，Ａｓ，Ｓｂ等を入
れ，所定の組成の混晶系の化合物半導体になるように温
度および時間を制御して成膜を行なう。蒸発用ルツボ４
にはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｃ，Ｓｎ，Ｈｇ，Ｌｉ，Ｐ等を入れ，所定の供給量
になるように温度および供給時間を制御することにより
ドーピングを行なう。
面において１０13〜１０19／cm2 ・sec になる温度に加
熱した。アンモニアの導入にはガスセル５を用い，基板
７に直接吹き付けるようにした。導入量は基板表面にお
いて１０16〜１０20／cm2 ・sec になるように供給し
た。蒸発用ルツボ３にはＩｎ，Ａｌ，Ａｓ，Ｓｂ等を入
れ，所定の組成の混晶系の化合物半導体になるように温
度および時間を制御して成膜を行なう。蒸発用ルツボ４
にはＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｂｅ，Ｓｂ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｃ，Ｓｎ，Ｈｇ，Ｌｉ，Ｐ等を入れ，所定の供給量
になるように温度および供給時間を制御することにより
ドーピングを行なう。
【００１７】基板７には，オフ角が０．８度以下のサフ
ァイアＲ面を用い，２００〜９００℃に加熱した。ま
ず，基板７を真空容器１内で９００℃で加熱した後，所
定の成長温度に設定し０．１〜１０オングストローム／
sec の成長速度で１００〜５０００オングストロームの
厚みの多結晶窒化ガリウム系半導体層を作製する。さら
に，該多結晶窒化ガリウム系半導体層の上に０．１〜１
０オングストローム／sec の成長速度で０．０５〜２μ
ｍの厚みの単結晶窒化ガリウム系半導体層を作製した。
続いて，該単結晶窒化ガリウム系半導体層の上にＧａの
シャッターと同時にＭｇのシャッターを開けて，１００
〜１００００オングストロームのＭｇをドーピングした
窒化ガリウム系半導体層を形成し，窒化ガリウム系半導
体積層構造を作製した。
ァイアＲ面を用い，２００〜９００℃に加熱した。ま
ず，基板７を真空容器１内で９００℃で加熱した後，所
定の成長温度に設定し０．１〜１０オングストローム／
sec の成長速度で１００〜５０００オングストロームの
厚みの多結晶窒化ガリウム系半導体層を作製する。さら
に，該多結晶窒化ガリウム系半導体層の上に０．１〜１
０オングストローム／sec の成長速度で０．０５〜２μ
ｍの厚みの単結晶窒化ガリウム系半導体層を作製した。
続いて，該単結晶窒化ガリウム系半導体層の上にＧａの
シャッターと同時にＭｇのシャッターを開けて，１００
〜１００００オングストロームのＭｇをドーピングした
窒化ガリウム系半導体層を形成し，窒化ガリウム系半導
体積層構造を作製した。
【００１８】ついで，該積層薄膜にリソグラフィープロ
セスを行うことにより，素子の形状を設定するとともに
電流を注入するための電極を設ける。リソグラフィープ
ロセスは通常のフォトレジスト材料を用いるプロセスで
行うことができ，エッチング法としてはドライエッチン
グ法を行うことができる。ドライエッチング法として
は，通常の方法を用いることができ，イオンミリング，
ＥＣＲエッチング，反応性イオンエッチング，イオンビ
ームアシストエッチング，集束イオンビームエッチング
を用いることができる。とくに本発明においては窒化ガ
リウム系半導体積層薄膜の全体膜厚が小さいためにこれ
らのドライエッチング法が効率的に適用できるのも特長
の一つである。電流を注入するための電極としては，Ａ
ｌやＩｎの金属，酸化スズ，酸化インジウム，酸化スズ
−酸化インジウム，酸化亜鉛，縮退したＧａＮやＺｎＳ
ｅ等を用いることができ，ＭＢＥ法，真空蒸着法，電子
ビーム蒸着法やスパッタ法等により作製することができ
る。
セスを行うことにより，素子の形状を設定するとともに
電流を注入するための電極を設ける。リソグラフィープ
ロセスは通常のフォトレジスト材料を用いるプロセスで
行うことができ，エッチング法としてはドライエッチン
グ法を行うことができる。ドライエッチング法として
は，通常の方法を用いることができ，イオンミリング，
ＥＣＲエッチング，反応性イオンエッチング，イオンビ
ームアシストエッチング，集束イオンビームエッチング
を用いることができる。とくに本発明においては窒化ガ
リウム系半導体積層薄膜の全体膜厚が小さいためにこれ
らのドライエッチング法が効率的に適用できるのも特長
の一つである。電流を注入するための電極としては，Ａ
ｌやＩｎの金属，酸化スズ，酸化インジウム，酸化スズ
−酸化インジウム，酸化亜鉛，縮退したＧａＮやＺｎＳ
ｅ等を用いることができ，ＭＢＥ法，真空蒸着法，電子
ビーム蒸着法やスパッタ法等により作製することができ
る。
【００１９】この方法で得られた素子をダイシングソー
等で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線
を行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１
５ｍＡの電流を注入することにより，１５ｍｃｄの青色
発光が観測された。
等で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線
を行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１
５ｍＡの電流を注入することにより，１５ｍｃｄの青色
発光が観測された。
【００２０】
【実施例】以下，実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２１】
【実施例 １】アンモニアを用いたＭＢＥ法により，窒
化ガリウム系半導体発光素子を作製した例について説明
する。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ルツボ
２，ガスセル５，および基板加熱ホルダー６を備えた結
晶成長装置を用いた。
化ガリウム系半導体発光素子を作製した例について説明
する。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ルツボ
２，ガスセル５，および基板加熱ホルダー６を備えた結
晶成長装置を用いた。
【００２２】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れて１０
２０℃に加熱し，蒸発用ルツボ４にはＭｇ金属を入れて
２８０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用
し，ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填し
たガスセル５を使用し，３７０℃に加熱してガスを直接
に基板７に吹き付けるようにして５cc／min の速度で供
給した。
２０℃に加熱し，蒸発用ルツボ４にはＭｇ金属を入れて
２８０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用
し，ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填し
たガスセル５を使用し，３７０℃に加熱してガスを直接
に基板７に吹き付けるようにして５cc／min の速度で供
給した。
【００２３】基板７としては，オフ角が０．５度のサフ
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて１×１０-6Torrであった。まず，基板６を９００
℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持し成
膜を行う。成膜はアンモニアをガスセル５から供給しな
がらＧａのルツボのシャッターを開けて行い，１．２オ
ングストローム／sec の成膜速度で膜厚５００オングス
トロームの多結晶窒化ガリウム半導体層を作製した。続
いて，該多結晶窒化ガリウム半導体層の上に３０００オ
ングストロームの単結晶窒化ガリウム半導体層を作製
し，さらにその上にＧａのシャッターと同時にＭｇのシ
ャッターを開いて，５００オングストロームのＭｇをド
ーピングしたｉ型窒化ガリウム半導体層を形成すること
によって窒化ガリウム半導体積層構造を作製した。
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて１×１０-6Torrであった。まず，基板６を９００
℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持し成
膜を行う。成膜はアンモニアをガスセル５から供給しな
がらＧａのルツボのシャッターを開けて行い，１．２オ
ングストローム／sec の成膜速度で膜厚５００オングス
トロームの多結晶窒化ガリウム半導体層を作製した。続
いて，該多結晶窒化ガリウム半導体層の上に３０００オ
ングストロームの単結晶窒化ガリウム半導体層を作製
し，さらにその上にＧａのシャッターと同時にＭｇのシ
ャッターを開いて，５００オングストロームのＭｇをド
ーピングしたｉ型窒化ガリウム半導体層を形成すること
によって窒化ガリウム半導体積層構造を作製した。
【００２４】ついで，該積層薄膜にリソグラフィープロ
セスを行うことにより，電流を注入するための電極を設
ける。リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト
材料を用いるプロセスで行うことができ，エッチング法
として，イオンミリングを行うことによって，電流を注
入する電極を形成するため窓を作製した。ついで，Ａｌ
電極を真空蒸着法によって形成した。
セスを行うことにより，電流を注入するための電極を設
ける。リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト
材料を用いるプロセスで行うことができ，エッチング法
として，イオンミリングを行うことによって，電流を注
入する電極を形成するため窓を作製した。ついで，Ａｌ
電極を真空蒸着法によって形成した。
【００２５】この方法で得られた素子をダイシングソー
で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。本発明の素子構造を図２に，ダイオード特性を
測定した結果を図３に示す。この素子の電極に２０Ｖの
電圧を印加して１５ｍＡの電流を注入すると，１５ｍｃ
ｄの青色発光が観測された。発光スペクトルは図４に示
す。
で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。本発明の素子構造を図２に，ダイオード特性を
測定した結果を図３に示す。この素子の電極に２０Ｖの
電圧を印加して１５ｍＡの電流を注入すると，１５ｍｃ
ｄの青色発光が観測された。発光スペクトルは図４に示
す。
【００２６】
【実施例２】アンモニアを用いたＭＢＥ法により，窒化
ガリウム系半導体発光素子を作製した例について説明す
る。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ルツボ２
と３，ガスセル５，および基板加熱ホルダー６を備えた
結晶成長装置を用いた。
ガリウム系半導体発光素子を作製した例について説明す
る。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ルツボ２
と３，ガスセル５，および基板加熱ホルダー６を備えた
結晶成長装置を用いた。
【００２７】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れて１０
２０℃に加熱し，蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属入れて６
６０℃に加熱し，蒸発用ルツボ４にはＭｇ金属を入れて
２８０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用
し，ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填し
たガスセル５を使用し，３７０℃に加熱してガスを直接
に基板７に吹き付けるようにして５cc／min の速度で供
給した。
２０℃に加熱し，蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属入れて６
６０℃に加熱し，蒸発用ルツボ４にはＭｇ金属を入れて
２８０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用
し，ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填し
たガスセル５を使用し，３７０℃に加熱してガスを直接
に基板７に吹き付けるようにして５cc／min の速度で供
給した。
【００２８】基板７としては，オフ角が０．５度のサフ
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて１×１０-6Torrであった。まず，基板６を９００
℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持し成
膜を行う。成膜はアンモニアをガスセル５から供給しな
がらＧａとＩｎのルツボのシャッターを開いて行い，
１．２オングストローム／sec の成膜速度でＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）の組成で膜厚９００オングスト
ロームの多結晶窒化ガリウム系半導体層を作製した。続
いて，該多結晶窒化ガリウム系半導体層の上に５０００
オングストロームのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）
の組成で単結晶窒化ガリウム系半導体層を作製し，さら
にその上にＧａのシャッターと同時にＭｇのシャッター
を開いて，６００オングストロームのＭｇをドーピング
したＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）の組成のｉ型窒
化ガリウム系半導体層を形成することによって窒化ガリ
ウム系半導体積層構造を作製した。
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて１×１０-6Torrであった。まず，基板６を９００
℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持し成
膜を行う。成膜はアンモニアをガスセル５から供給しな
がらＧａとＩｎのルツボのシャッターを開いて行い，
１．２オングストローム／sec の成膜速度でＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）の組成で膜厚９００オングスト
ロームの多結晶窒化ガリウム系半導体層を作製した。続
いて，該多結晶窒化ガリウム系半導体層の上に５０００
オングストロームのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）
の組成で単結晶窒化ガリウム系半導体層を作製し，さら
にその上にＧａのシャッターと同時にＭｇのシャッター
を開いて，６００オングストロームのＭｇをドーピング
したＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（ｘ＝０．１２）の組成のｉ型窒
化ガリウム系半導体層を形成することによって窒化ガリ
ウム系半導体積層構造を作製した。
【００２９】ついで，該積層薄膜にリソグラフィープロ
セスを行うことにより，電流を注入するための電極を設
ける。リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト
材料を用いるプロセスで行うことができ，エッチング法
として，イオンミリングを行うことによって，電流を注
入する電極を形成するため窓を作製した。ついで，Ａｌ
電極を真空蒸着法によって形成した。
セスを行うことにより，電流を注入するための電極を設
ける。リソグラフィープロセスは通常のフォトレジスト
材料を用いるプロセスで行うことができ，エッチング法
として，イオンミリングを行うことによって，電流を注
入する電極を形成するため窓を作製した。ついで，Ａｌ
電極を真空蒸着法によって形成した。
【００３０】この方法で得られた素子をダイシングソー
で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１２
ｍＡの電流を注入すると，１２ｍｃｄの緑色発光が観測
された。
で切断し，ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１２
ｍＡの電流を注入すると，１２ｍｃｄの緑色発光が観測
された。
【００３１】
【実施例３〜５】多結晶窒化ガリウム半導体層の厚さを
２００，２０００，４０００オングストロームにした以
外は実施例１と同様の方法により窒化ガリウム半導体発
光素子を作製した。印加電圧を２０Ｖとした場合の素子
の特性を実施例１とともに表１に示す。
２００，２０００，４０００オングストロームにした以
外は実施例１と同様の方法により窒化ガリウム半導体発
光素子を作製した。印加電圧を２０Ｖとした場合の素子
の特性を実施例１とともに表１に示す。
【００３２】
【比較例１，２】多結晶窒化ガリウム半導体層の厚さを
５０，６０００オングストロームにした以外は実施例１
と同様の方法により窒化ガリウム半導体発光素子を作製
した。印加電圧を２０Ｖとした場合の素子の特性を表１
に示す。
５０，６０００オングストロームにした以外は実施例１
と同様の方法により窒化ガリウム半導体発光素子を作製
した。印加電圧を２０Ｖとした場合の素子の特性を表１
に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】本発明による窒化ガリウム系半導体発光
素子は，サファイアＲ面基板上に１μｍ以下という窒化
ガリウム系半導体の膜厚で電流注入により青色発光する
素子を作製することができた。また，膜厚が小さいため
発光素子を作製するプロセスが容易で信頼性の高いもの
になり，かつ光の取り出し効率を高くすることができる
という特徴がある。
素子は，サファイアＲ面基板上に１μｍ以下という窒化
ガリウム系半導体の膜厚で電流注入により青色発光する
素子を作製することができた。また，膜厚が小さいため
発光素子を作製するプロセスが容易で信頼性の高いもの
になり，かつ光の取り出し効率を高くすることができる
という特徴がある。
【図１】薄膜作製に用いた結晶装置の概略図である。
【図２】実施例１で作製した窒化ガリウム半導体発光素
子の断面構造を示した図である。
子の断面構造を示した図である。
【図３】実施例１で作製した窒化ガリウム半導体発光素
子のダイオード特性を示した図である。
子のダイオード特性を示した図である。
【図４】実施例１で作製した窒化ガリウム半導体発光素
子の発光スペクトルを示した図である。
子の発光スペクトルを示した図である。
【図５】多結晶ＧａＮを用いたＧａ1-x Ｉｎx Ｎ系発光
素子の断面構造を示した図である。
素子の断面構造を示した図である。
【図６】多結晶ＧａＮを用いたＧａＮ／Ｇａ1-x Ｉｎx
Ｎ系発光素子の断面構造素子の構造を示した図である。
Ｎ系発光素子の断面構造素子の構造を示した図である。
【図７】多結晶Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを用いたシングルヘテ
ロ構造のＧａＩｎＮ系発光素子の断面構造を示した図で
ある。
ロ構造のＧａＩｎＮ系発光素子の断面構造を示した図で
ある。
【図８】多結晶Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎを用いたダブルヘテロ
構造のＧａＩｎＮ系発光素子の断面構造を示した図であ
る。
構造のＧａＩｎＮ系発光素子の断面構造を示した図であ
る。
１ 真空容器 ２ 蒸発用ルツボ ３ 蒸発用ルツボ ４ 蒸発用ルツボ ５ ガスセル ６ 基板加熱ホルダー ７ 基板 ８ クライオパネル ９ バルブ １０ コールドトラップ １１ 油拡散ポンプ １２ 油回転ポンプ １３ シャッター １４ シャッター １５ シャッター １６ サファイアＲ面基板 １７ 多結晶ＧａＮ層 １８ 単結晶ｎ−ＧａＮ層 １９ 単結晶ｉ−ＧａＮ層 ２０ Ａｌ電極 ２１ 単結晶ｎ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層 ２２ 単結晶ｐ−Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層 ２３ 単結晶ｐ−ＧａＮ層 ２４ 多結晶Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層 ２５ 単結晶ｐ−Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ層（ｘ≧ｙ） ２６ 単結晶ｎ−Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ層（ｘ≧ｙ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】この方法で得られた素子をダイシングソー
等で切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線
を行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１
５ｍＡの電流を注入することにより、２５ｍｃｄの青色
発光が観測された。
等で切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線
を行った。この素子の電極に２０Ｖの電圧を印加して１
５ｍＡの電流を注入することにより、２５ｍｃｄの青色
発光が観測された。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】この方法で得られた素子をダイシングソー
で切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。本発明の素子構造を図２に、ダイオード特性を
測定した結果を図３に示す。この素子の電極に２０Ｖの
電圧を印加して１５ｍＡの電流を注入すると、２５ｍｃ
ｄの青色発光が観測された。発光スペクトルは図４に示
す。
で切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配線を
行った。本発明の素子構造を図２に、ダイオード特性を
測定した結果を図３に示す。この素子の電極に２０Ｖの
電圧を印加して１５ｍＡの電流を注入すると、２５ｍｃ
ｄの青色発光が観測された。発光スペクトルは図４に示
す。
Claims (8)
- 【請求項１】 オフ角０．８度以下のサファイアＲ面基
板上に形成された多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜と，
該多結晶窒化ガリウム系半導体上に形成された単結晶窒
化ガリウム系半導体からなる発光層を少なくとも一つ有
することを特徴とする窒化ガリウム系半導体発光素子。 - 【請求項２】 オフ角０．８度以下のサファイアＲ面基
板上に形成された多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜と，
該多結晶窒化ガリウム系半導体上にｎ型の単結晶窒化ガ
リウム系半導体層およびｐ型あるいはｉ型からなる単結
晶窒化ガリウム系半導体層からなる発光層を少なくとも
一つ有することを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウ
ム系半導体発光素子。 - 【請求項３】 オフ角０．８度以下のサファイアＲ面基
板上に形成される多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜の膜
厚が１００〜５０００オングストロームであることを特
徴とする請求項１あるいは２記載の窒化ガリウム系半導
体発光素子。 - 【請求項４】 多結晶窒化ガリウム系半導体がＧａ，Ｉ
ｎあるいはＡｌの少なくとも一種類のＩＩＩ族元素を含
んでなることを特徴とする請求項１，２あるいは３記載
の半導体発光素子。 - 【請求項５】 単結晶窒化ガリウム系半導体がＧａ，Ｉ
ｎあるいはＡｌの少なくとも一種類のＩＩＩ族元素を含
んでなることを特徴とする請求項１，２あるいは３記載
の半導体発光素子。 - 【請求項６】 ＭＢＥ法において，窒素を含有するガス
状化合物を供給するガスソースと，ＩＩＩ族元素を供給
する固体ソースを有する結晶成長装置を用い，オフ角
０．８度以下のサファイアＲ面基板上に窒素を含有する
ガス状化合物とＩＩＩ族元素を供給することにより，該
基板上に多結晶窒化ガリウム系半導体層を形成する工
程，該多結晶窒化ガリウム上にｎ型の単結晶窒化ガリウ
ム系半導体層を形成する工程，つづいて該単結晶窒化ガ
リウム系半導体薄膜上にｐ型あるいはｉ型からなる単結
晶窒化ガリウム系半導体層を形成する工程を少なくとも
含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項７】 ＭＢＥ法において，窒素を含有するガス
状化合物を供給するガスソースと，ＩＩＩ族元素を供給
する固体ソースを有する結晶成長装置を用い，オフ角
０．８度以下のサファイアＲ面基板上に窒素を含有する
ガス状化合物とＩＩＩ族元素を供給することにより，該
基板上に多結晶窒化ガリウム系半導体層を形成する際，
該基板上に成長する多結晶窒化ガリウム系半導体薄膜の
膜厚が１００〜５０００オングストロームであることを
特徴とする請求項６記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 窒素を含有するガス状化合物としては、
アンモニア，三フッ化窒素，ヒドラジンあるいはジメチ
ルヒドラジンから選ばれたガスを用い，固体ソースとし
ては，Ａｌ，ＧａあるいはＩｎの金属単体，あるいは金
属塩から選ばれた少なくとも一種類を用いることを特徴
とする請求項６あるいは７記載の半導体発光素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP472092A JPH05190903A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP472092A JPH05190903A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190903A true JPH05190903A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=11591726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP472092A Withdrawn JPH05190903A (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190903A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897470A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH08264836A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH08264835A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| KR100293474B1 (ko) * | 1998-03-13 | 2001-07-12 | 구자홍 | 포토다이오드 |
| US6576932B2 (en) | 2001-03-01 | 2003-06-10 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Increasing the brightness of III-nitride light emitting devices |
| KR100872271B1 (ko) * | 2006-12-15 | 2008-12-05 | 삼성전기주식회사 | 나노와이어 어레이를 포함하는 발광소자 |
| US8030664B2 (en) | 2006-12-15 | 2011-10-04 | Samsung Led Co., Ltd. | Light emitting device |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP472092A patent/JPH05190903A/ja not_active Withdrawn
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| 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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| US8471268B2 (en) | 2006-12-15 | 2013-06-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting device |
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