JPH05291618A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
- Publication number
- JPH05291618A JPH05291618A JP8706292A JP8706292A JPH05291618A JP H05291618 A JPH05291618 A JP H05291618A JP 8706292 A JP8706292 A JP 8706292A JP 8706292 A JP8706292 A JP 8706292A JP H05291618 A JPH05291618 A JP H05291618A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- substrate
- type
- thin film
- semiconductor layer
- Prior art date
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- Withdrawn
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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
- 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
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩＩＩ族元素を含む窒化物系薄膜からなる紫
外色から橙色までの発光を有する発光素子を得ること。 【構成】 基板上形成されたＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導体からなる組成傾斜構
造、その上にＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、
０≦ｂ≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいは
ｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一
つ有した構造からなる発光素子。
外色から橙色までの発光を有する発光素子を得ること。 【構成】 基板上形成されたＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導体からなる組成傾斜構
造、その上にＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、
０≦ｂ≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいは
ｉ型半導体層を組み合わせてなる発光層を少なくとも一
つ有した構造からなる発光素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に表示、ディスプレ
ー、光通信に最適な紫外域〜橙色発光ダイオードおよび
レーザーダイオードに関するものである。
ー、光通信に最適な紫外域〜橙色発光ダイオードおよび
レーザーダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、特に可視域発光ダイオード
（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使用さ
れているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードおよび
レーザー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。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、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＮやＳｉＣなど
を用いたものが報告されている。
（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使用さ
れているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードおよび
レーザー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。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、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＮやＳｉＣなど
を用いたものが報告されている。
【０００３】ＧａＩｎＮ混晶薄膜は、多くはサファイア
Ｃ面上にＭＯＶＰＥ法により成膜されている［ジャーナ
ル オブ アプライド フィジクス （Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２８（１９８
９）Ｌ−１３３４］が、ＧａＮとＩｎＮの成長温度が大
きく異なるために良質なＧａＩｎＮ混晶薄膜を得ること
が難しい。また、ＧａＩｎＮ混晶薄膜材料については、
アンモニアガスを用いるガスソ−スＭＢＥ法により成膜
された例が報告されている〔ジャ−ナルオブ アプライ
ド フィジックス （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ）５３（１９８２）６８４４−６
８４８〕が、液体窒素温度においてカソ−ドルミネッセ
ンスが観測されているもののまだ発光素子を作製できる
ような良質な薄膜は得られていない。
Ｃ面上にＭＯＶＰＥ法により成膜されている［ジャーナ
ル オブ アプライド フィジクス （Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）２８（１９８
９）Ｌ−１３３４］が、ＧａＮとＩｎＮの成長温度が大
きく異なるために良質なＧａＩｎＮ混晶薄膜を得ること
が難しい。また、ＧａＩｎＮ混晶薄膜材料については、
アンモニアガスを用いるガスソ−スＭＢＥ法により成膜
された例が報告されている〔ジャ−ナルオブ アプライ
ド フィジックス （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｉｓｉｃｓ）５３（１９８２）６８４４−６
８４８〕が、液体窒素温度においてカソ−ドルミネッセ
ンスが観測されているもののまだ発光素子を作製できる
ような良質な薄膜は得られていない。
【０００４】さらに従来の窒化ガリウム薄膜や窒化ガリ
ウム系混晶薄膜の作製方法であるＭＯＣＶＤやＭＯＶＰ
Ｅのような方法を用いる場合は、炭素を含有する原料を
使用する必要があったり、成膜時の圧力が比較的高いた
めに、薄膜中には炭素が不純物として多く取り込まれて
特性の低い半導体薄膜しか得られないという欠点があっ
た。
ウム系混晶薄膜の作製方法であるＭＯＣＶＤやＭＯＶＰ
Ｅのような方法を用いる場合は、炭素を含有する原料を
使用する必要があったり、成膜時の圧力が比較的高いた
めに、薄膜中には炭素が不純物として多く取り込まれて
特性の低い半導体薄膜しか得られないという欠点があっ
た。
【０００５】また、窒化ガリウム薄膜や窒化ガリウム系
混晶薄膜においてはそれ自身の単結晶基板がないため、
ヘテロエピタキシー法による薄膜成長を行なわなくては
ならず、発光素子として使用できる結晶性の良好な薄膜
を作製することが困難であるという問題点がある。
混晶薄膜においてはそれ自身の単結晶基板がないため、
ヘテロエピタキシー法による薄膜成長を行なわなくては
ならず、発光素子として使用できる結晶性の良好な薄膜
を作製することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発光素子用の半導体薄
膜としての特性が良好なＩＩＩ族元素を含む窒化物系薄
膜を得るために、欠陥が少なく、従って結晶性に優れて
いることが必要でありながら、まだ満足できるものでは
ないのが現状である。本発明は、この問題点を解決して
紫外〜橙色領域の広い領域において組成を変えて発光波
長を変えることが可能であり、かつ耐久性に優れた発光
素子の構造を提供しようとするものである。
膜としての特性が良好なＩＩＩ族元素を含む窒化物系薄
膜を得るために、欠陥が少なく、従って結晶性に優れて
いることが必要でありながら、まだ満足できるものでは
ないのが現状である。本発明は、この問題点を解決して
紫外〜橙色領域の広い領域において組成を変えて発光波
長を変えることが可能であり、かつ耐久性に優れた発光
素子の構造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、基板上にＧａ
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導
体層からなる組成傾斜構造を形成しその上に発光層を設
けることにより、発光素子用として好適な構造とするこ
とを可能とした。
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、基板上にＧａ
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導
体層からなる組成傾斜構造を形成しその上に発光層を設
けることにより、発光素子用として好適な構造とするこ
とを可能とした。
【０００８】すなわち、本発明は、基板上に直接形成さ
れたＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）半導体層において、基板側から順次ｘおよび／ある
いはｙを変化せしめて最終的に組成Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａ
ｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）とするような組成傾
斜構造を有し、かつＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ
≦１、０≦ｂ≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あ
るいはｉ型半導体層からなる発光層を少なくとも一つ有
し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所望の
部位に電極が形成されてなることを特徴とする発光素子
である。
れたＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）半導体層において、基板側から順次ｘおよび／ある
いはｙを変化せしめて最終的に組成Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａ
ｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）とするような組成傾
斜構造を有し、かつＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ
≦１、０≦ｂ≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あ
るいはｉ型半導体層からなる発光層を少なくとも一つ有
し、該発光層に電圧を印加するために半導体層の所望の
部位に電極が形成されてなることを特徴とする発光素子
である。
【０００９】本発明においては、基板としては一般的に
用いられるガラス、多結晶基板、あるいは単結晶基板を
用いることができる。その例としては、石英ガラス、高
ケイ酸ガラス等のガラスや、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、Ｉｎ
ＰのようなIII−Ｖ族化合物半導体、ＺｎＳｅのようなI
I−VI族化合物半導体、ＳｉやＧｅのような半導体基
板、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）、石英（ＳｉＯ2 ）、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 等
の単結晶基板がある。なかでも、上記のような単結晶基
板において、該基板上に直接形成するＩＩＩ族元素を含
む窒化物系半導体の少なくとも一つの格子定数の整数倍
が、該単結晶基板の格子定数の整数倍と５％以下、好ま
しくは２％以下の格子整合性を持つようになる結晶表面
を出した単結晶基板を用いることが好ましいものとな
る。このような表面を有する基板を得る方法としては、
単結晶基板の適当な面を基準として、これから所望の角
度だけ傾いた面が出るように結晶を成長させるか、結晶
成長した後にカッティング・研磨することにより行うこ
とができる。これにより、この基板上に結晶性の良好な
組成傾斜構造を形成することが可能となる。さらに、一
般的に用いられるガラス、多結晶基板あるいは単結晶基
板の上に、ＩＩＩ族元素を含む窒化物系半導体の格子定
数の整数倍が、該単結晶基板の格子定数の整数倍と５％
以下の格子整合性を持つようになる単結晶あるいは高配
向性の薄膜を形成せしめて、その上に目的とするＩＩＩ
族元素を含む窒化物系半導体からなる組成傾斜構造）半
導体層を成長させることもできる。
用いられるガラス、多結晶基板、あるいは単結晶基板を
用いることができる。その例としては、石英ガラス、高
ケイ酸ガラス等のガラスや、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、Ｉｎ
ＰのようなIII−Ｖ族化合物半導体、ＺｎＳｅのようなI
I−VI族化合物半導体、ＳｉやＧｅのような半導体基
板、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）、石英（ＳｉＯ2 ）、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 等
の単結晶基板がある。なかでも、上記のような単結晶基
板において、該基板上に直接形成するＩＩＩ族元素を含
む窒化物系半導体の少なくとも一つの格子定数の整数倍
が、該単結晶基板の格子定数の整数倍と５％以下、好ま
しくは２％以下の格子整合性を持つようになる結晶表面
を出した単結晶基板を用いることが好ましいものとな
る。このような表面を有する基板を得る方法としては、
単結晶基板の適当な面を基準として、これから所望の角
度だけ傾いた面が出るように結晶を成長させるか、結晶
成長した後にカッティング・研磨することにより行うこ
とができる。これにより、この基板上に結晶性の良好な
組成傾斜構造を形成することが可能となる。さらに、一
般的に用いられるガラス、多結晶基板あるいは単結晶基
板の上に、ＩＩＩ族元素を含む窒化物系半導体の格子定
数の整数倍が、該単結晶基板の格子定数の整数倍と５％
以下の格子整合性を持つようになる単結晶あるいは高配
向性の薄膜を形成せしめて、その上に目的とするＩＩＩ
族元素を含む窒化物系半導体からなる組成傾斜構造）半
導体層を成長させることもできる。
【００１０】本発明においては、基板上に直接Ｇａ
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
なる半導体薄膜を形成せしめ最終的な組成がＧａ1-a-b
Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）となるよう
な組成傾斜構造とするが、該Ｇａ 1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を基板側から順次ｘ
および／あるいはｙの値を変化させることができる。組
成を変化していくことによって、格子定数が小さくなっ
ていくことがあるが、その場合にはこの上に形成される
薄膜には引張応力が働き、格子定数が大きくなっていく
場合には、この上に形成される薄膜には圧縮応力が働
く。どちらの傾斜構造を用いるかは、どちらが発光層に
作用するこのような応力を小さくできるかによって決め
ればよい。このような組成傾斜構造層は、適当な厚さの
Ｇａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
半導体層を順次組成を変化せしめて重ねたような構造と
するか、連続的にＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）半導体層の組成を変化せしめた構造と
するか、あるいは両方を組み合わせたような構造とする
ものである。本発明のような組成傾斜構造とすることに
よって、発光層に作用する応力を小さくすることがで
き、また格子の整合性を保持した薄膜成長が可能となる
ために、欠陥の少ない結晶性の良好なＩＩＩ族元素を含
む窒化物系薄膜を成長させることができる。したがっ
て、発光素子とした場合の発光強度を強くしたり、発光
スペクトルをシャープにしたり、素子の耐久性を増すこ
とができる等の特長がある。この組成傾斜層にはド−ピ
ングしなくてもよいが、この層を電極として使用するた
めにｎ型あるいはｐ型ド−ピングすることにより抵抗を
下げることも好ましいものとなる。この組成傾斜構造層
の厚さとしては５０〜５０００オングストロームである
ことが好ましく、５０オングストロームより小さい場合
には効果はほとんど見られない。また５０００オングス
トロームより大きい場合には効果は変わらないにもかか
わらず薄膜成長に時間がかかりすぎる等の問題が生ず
る。
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
なる半導体薄膜を形成せしめ最終的な組成がＧａ1-a-b
Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）となるよう
な組成傾斜構造とするが、該Ｇａ 1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を基板側から順次ｘ
および／あるいはｙの値を変化させることができる。組
成を変化していくことによって、格子定数が小さくなっ
ていくことがあるが、その場合にはこの上に形成される
薄膜には引張応力が働き、格子定数が大きくなっていく
場合には、この上に形成される薄膜には圧縮応力が働
く。どちらの傾斜構造を用いるかは、どちらが発光層に
作用するこのような応力を小さくできるかによって決め
ればよい。このような組成傾斜構造層は、適当な厚さの
Ｇａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
半導体層を順次組成を変化せしめて重ねたような構造と
するか、連続的にＧａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）半導体層の組成を変化せしめた構造と
するか、あるいは両方を組み合わせたような構造とする
ものである。本発明のような組成傾斜構造とすることに
よって、発光層に作用する応力を小さくすることがで
き、また格子の整合性を保持した薄膜成長が可能となる
ために、欠陥の少ない結晶性の良好なＩＩＩ族元素を含
む窒化物系薄膜を成長させることができる。したがっ
て、発光素子とした場合の発光強度を強くしたり、発光
スペクトルをシャープにしたり、素子の耐久性を増すこ
とができる等の特長がある。この組成傾斜層にはド−ピ
ングしなくてもよいが、この層を電極として使用するた
めにｎ型あるいはｐ型ド−ピングすることにより抵抗を
下げることも好ましいものとなる。この組成傾斜構造層
の厚さとしては５０〜５０００オングストロームである
ことが好ましく、５０オングストロームより小さい場合
には効果はほとんど見られない。また５０００オングス
トロームより大きい場合には効果は変わらないにもかか
わらず薄膜成長に時間がかかりすぎる等の問題が生ず
る。
【００１１】本発明においては、組成傾斜構造層の上に
Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）
半導体層を形成するが、この半導体のバンドギャップは
ＩｎＮの２．０ｅＶからＡｌＮの５．８ｅＶまで変える
ことができるため、橙色から紫外までの広い領域の発光
素子を作ることができるという特長がある。さらに、Ｇ
ａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半
導体層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型制御を行うこと
もできる。ｐ型あるいはｉ型ドーピングの不純物の例と
してはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、ＨｇやＬ
ｉ等があり、ｎ型ドーピングの不純物の例としてはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ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。また、この時に膜厚の方向によりドーピングする濃
度を変えた構造としたり、特定の層のみにドーピングす
るδドーピング層を設けた構造とすることもできる。
Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）
半導体層を形成するが、この半導体のバンドギャップは
ＩｎＮの２．０ｅＶからＡｌＮの５．８ｅＶまで変える
ことができるため、橙色から紫外までの広い領域の発光
素子を作ることができるという特長がある。さらに、Ｇ
ａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半
導体層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型制御を行うこと
もできる。ｐ型あるいはｉ型ドーピングの不純物の例と
してはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、ＨｇやＬ
ｉ等があり、ｎ型ドーピングの不純物の例としてはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ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。また、この時に膜厚の方向によりドーピングする濃
度を変えた構造としたり、特定の層のみにドーピングす
るδドーピング層を設けた構造とすることもできる。
【００１２】本発明の発光素子としては、少なくとも一
種類のＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ
≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半
導体層を組み合わせてなる発光層を有し、それはこれら
の半導体層を適当に組み合わせればよく、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ＩＩＩ族元素を含む窒化物
系半導体薄膜を用いることも可能である。また、単結晶
ＩＩＩ族元素を含む窒化物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
御することもできる。
種類のＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ
≦１）からなるｎ型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半
導体層を組み合わせてなる発光層を有し、それはこれら
の半導体層を適当に組み合わせればよく、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ＩＩＩ族元素を含む窒化物
系半導体薄膜を用いることも可能である。また、単結晶
ＩＩＩ族元素を含む窒化物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
御することもできる。
【００１３】発光素子の発光層の構造の例としては、図
３に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ
（０≦ａ≦１）、図４に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｉ
−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１）、図５に示すｎ−Ｇ
ａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｉ−Ｇａ 1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１，ａ≦ｃ）、図６に
示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ−Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１，ａ≦
ｃ）、図７に示すｎ−Ｇａ1-b Ａｌb Ｎ／ｐ−Ｇａ1-b
Ａｌb Ｎ（０≦ｂ≦１）、図８に示すｎ−Ｇａ1-a-b Ｉ
ｎa Ａｌb Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ
≦１、０≦ｂ≦１）、図９に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ
／量子井戸構造／ｐ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１）
等がある。ここで、量子井戸構造とは、量子効果が発現
する数百オングストロ−ム以下の厚さの活性層をそれよ
りもバンドギャップの大きなクラッド層ではさんだ構造
である。このような構造を一つ有する単一量子井戸構造
や、この量子井戸構造を薄いバリア層で隔てて多層に積
層した多重量子井戸構造とすることにより、発光効率を
高めたり、発光のしきい値電流を低くすることも可能で
ある。また、図１０にはｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇ
ａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ−Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ−Ｇａ1-c
Ｉｎc Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１）のような発光層を
２層有するような構造を示す。この場合、例えば、電極
２７（イ）と電極２７（ロ）の間に電圧を印加すると青
色の発光を、電極２７（ハ）と電極２７（ニ）の間に電
圧を印加すると緑色の発光を、電極２７（イ）と電極２
７（ロ）および電極２７（ハ）と電極２７（ニ）の間に
同時に電圧を印加すると、黄色の発光を得ることができ
る。この様に電圧を印加する電極を選ぶことによって、
二つの異なった発光色や、中間色を発光させる発光素子
をえることができる。
３に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ
（０≦ａ≦１）、図４に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｉ
−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１）、図５に示すｎ−Ｇ
ａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｉ−Ｇａ 1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１，ａ≦ｃ）、図６に
示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ−Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ
−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１，ａ≦
ｃ）、図７に示すｎ−Ｇａ1-b Ａｌb Ｎ／ｐ−Ｇａ1-b
Ａｌb Ｎ（０≦ｂ≦１）、図８に示すｎ−Ｇａ1-a-b Ｉ
ｎa Ａｌb Ｎ／ｐ−Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ
≦１、０≦ｂ≦１）、図９に示すｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ
／量子井戸構造／ｐ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ（０≦ａ≦１）
等がある。ここで、量子井戸構造とは、量子効果が発現
する数百オングストロ−ム以下の厚さの活性層をそれよ
りもバンドギャップの大きなクラッド層ではさんだ構造
である。このような構造を一つ有する単一量子井戸構造
や、この量子井戸構造を薄いバリア層で隔てて多層に積
層した多重量子井戸構造とすることにより、発光効率を
高めたり、発光のしきい値電流を低くすることも可能で
ある。また、図１０にはｎ−Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ−Ｇ
ａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ−Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ／ｐ−Ｇａ1-c
Ｉｎc Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｃ≦１）のような発光層を
２層有するような構造を示す。この場合、例えば、電極
２７（イ）と電極２７（ロ）の間に電圧を印加すると青
色の発光を、電極２７（ハ）と電極２７（ニ）の間に電
圧を印加すると緑色の発光を、電極２７（イ）と電極２
７（ロ）および電極２７（ハ）と電極２７（ニ）の間に
同時に電圧を印加すると、黄色の発光を得ることができ
る。この様に電圧を印加する電極を選ぶことによって、
二つの異なった発光色や、中間色を発光させる発光素子
をえることができる。
【００１４】本発明に於けるＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ
（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜の全体膜厚
としては、とくに限定はされないが、エッチング等のプ
ロセスを容易にするためには、５μｍ以下にすることが
好ましく、さらに好ましくは３μｍ以下にすることであ
る。本発明において、発光層に電圧を印加するための電
極としてはＡｌ、Ｉｎ、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ｉｎ−Ｓｎ合
金、Ａｌ−Ｉｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｎ合金、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ＺｎＳｅ等を用いることがで
き、組成傾斜した半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型あるい
はｉ型半導体層の所望の部位に、発光層に電圧を印加す
るための電極を形成せしめる。これらの電極にＮｉ、
Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、ＡｇやＰｔ等の金属あるいはそれらの
合金を積層して電極の耐熱性、耐ボンディング性を向上
せしめるのも好ましいものである。また、発光の均一性
や放熱性を向上するために電極を櫛型にパターンニング
したり、放熱構造を形成せしめることも好ましいものと
なる。
（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜の全体膜厚
としては、とくに限定はされないが、エッチング等のプ
ロセスを容易にするためには、５μｍ以下にすることが
好ましく、さらに好ましくは３μｍ以下にすることであ
る。本発明において、発光層に電圧を印加するための電
極としてはＡｌ、Ｉｎ、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ｉｎ−Ｓｎ合
金、Ａｌ−Ｉｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｎ合金、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ＺｎＳｅ等を用いることがで
き、組成傾斜した半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型あるい
はｉ型半導体層の所望の部位に、発光層に電圧を印加す
るための電極を形成せしめる。これらの電極にＮｉ、
Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、ＡｇやＰｔ等の金属あるいはそれらの
合金を積層して電極の耐熱性、耐ボンディング性を向上
せしめるのも好ましいものである。また、発光の均一性
や放熱性を向上するために電極を櫛型にパターンニング
したり、放熱構造を形成せしめることも好ましいものと
なる。
【００１５】つぎに本発明の発光素子の製造方法につい
て説明する。本発明においては、Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜の作製
方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｏｎ）法、ガスソースＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ））法等がある。
なかでも有機化合物を用いず、高真空中で薄膜成長が可
能なガスソースＭＢＥ法が良質なＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体の薄膜を作製で
きるという点で好ましいものである。
て説明する。本発明においては、Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜の作製
方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｏｎ）法、ガスソースＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ））法等がある。
なかでも有機化合物を用いず、高真空中で薄膜成長が可
能なガスソースＭＢＥ法が良質なＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体の薄膜を作製で
きるという点で好ましいものである。
【００１６】以下、ガスソースＭＢＥ法において、窒素
を含有するガス状化合物のガスソースとＧａおよびＩｎ
の固体ソースを併用することにより、基板上に所望のＧ
ａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半
導体からなる積層構造を作製する方法について説明す
る。ここで、窒素を含有するガス状化合物としては、ア
ンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒ
ドラジン等を単独で、あるいはアンモニアガス、三フッ
化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等を主体とす
る混合ガスを用いることができる。混合ガスとしては、
上記のような化合物を窒素、アルゴンやヘリウム等の不
活性ガスで希釈して使用することも可能である。窒素を
含有するガス状化合物の供給量は基板表面においてＧ
ａ、ＩｎやＡｌのＩＩＩ族元素の供給量より大きくする
必要があり、窒素を含有するガス状化合物の供給量がＩ
ＩＩ族元素の供給量より小さくなると生成するＧａ
1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導
体薄膜からの窒素の抜けが大きくなるため良好なＧａ
1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導
体薄膜を得ることが困難となる。したがって、窒素を含
有するガス状化合物の供給量は固体ソースより１０倍以
上、好ましくは１００倍以上、さらに好ましくは１００
０倍以上にすることである。窒素を含有するガス状化合
物の供給方法としてはガスセルを用いればよく、これは
窒化ボロン、アルミナ、石英、ステンレスなどの管を基
板面に開口部を向けて薄膜成長装置内に設置し、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供
給量の制御や供給の開始・停止を行うことをできるよう
にしたものである。また、クラッキングガスセルを使用
することもアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン
やジメチルヒドラジン等を活性化した状態で基板表面に
効率的に供給するということで好ましいものとなる。ク
ラッキングガスセルとは、触媒の存在下においてアンモ
ニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジンやジメチルヒドラ
ジン等を加熱し、効率良く活性化せしめるものであっ
て、触媒としてはアルミナ、シリカ、窒化ホウ素、炭化
ケイ素のようなセラミックスを繊維状あるいは多孔質状
にして表面積を大きくすることが好ましいものとなる。
クラッキングの温度は触媒の種類やアンモニアガス、三
フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等の供給
量等によって変えることが必要であるが、１００〜６０
０℃の範囲に設定することが好ましいものとなる。
を含有するガス状化合物のガスソースとＧａおよびＩｎ
の固体ソースを併用することにより、基板上に所望のＧ
ａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半
導体からなる積層構造を作製する方法について説明す
る。ここで、窒素を含有するガス状化合物としては、ア
ンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒ
ドラジン等を単独で、あるいはアンモニアガス、三フッ
化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等を主体とす
る混合ガスを用いることができる。混合ガスとしては、
上記のような化合物を窒素、アルゴンやヘリウム等の不
活性ガスで希釈して使用することも可能である。窒素を
含有するガス状化合物の供給量は基板表面においてＧ
ａ、ＩｎやＡｌのＩＩＩ族元素の供給量より大きくする
必要があり、窒素を含有するガス状化合物の供給量がＩ
ＩＩ族元素の供給量より小さくなると生成するＧａ
1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導
体薄膜からの窒素の抜けが大きくなるため良好なＧａ
1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導
体薄膜を得ることが困難となる。したがって、窒素を含
有するガス状化合物の供給量は固体ソースより１０倍以
上、好ましくは１００倍以上、さらに好ましくは１００
０倍以上にすることである。窒素を含有するガス状化合
物の供給方法としてはガスセルを用いればよく、これは
窒化ボロン、アルミナ、石英、ステンレスなどの管を基
板面に開口部を向けて薄膜成長装置内に設置し、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供
給量の制御や供給の開始・停止を行うことをできるよう
にしたものである。また、クラッキングガスセルを使用
することもアンモニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジン
やジメチルヒドラジン等を活性化した状態で基板表面に
効率的に供給するということで好ましいものとなる。ク
ラッキングガスセルとは、触媒の存在下においてアンモ
ニアガス、三フッ化窒素、ヒドラジンやジメチルヒドラ
ジン等を加熱し、効率良く活性化せしめるものであっ
て、触媒としてはアルミナ、シリカ、窒化ホウ素、炭化
ケイ素のようなセラミックスを繊維状あるいは多孔質状
にして表面積を大きくすることが好ましいものとなる。
クラッキングの温度は触媒の種類やアンモニアガス、三
フッ化窒素、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン等の供給
量等によって変えることが必要であるが、１００〜６０
０℃の範囲に設定することが好ましいものとなる。
【００１７】Ｇａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１）半導体からなる組成傾斜構造を作製する方
法としては、例えば、Ｇａの蒸発量を一定にしておき、
ＩｎやＡｌの蒸発量を連続的に変える方法、ＧａとＩｎ
の蒸発量を一定にしておき、Ａｌの蒸発量を連続的に変
える方法であり、必要に応じてこれらの方法を組み合わ
せることも可能である。さらに、厚さが数十から数百オ
ングストロ−ムの所定の組成からなるＧａ1-x-y Ｉｎx
Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導体薄膜をＧ
ａ、ＩｎとＡｌの蒸発量を調節して成長し、それを順次
組成を変えて積層することにより作製する方法である。
０≦ｙ≦１）半導体からなる組成傾斜構造を作製する方
法としては、例えば、Ｇａの蒸発量を一定にしておき、
ＩｎやＡｌの蒸発量を連続的に変える方法、ＧａとＩｎ
の蒸発量を一定にしておき、Ａｌの蒸発量を連続的に変
える方法であり、必要に応じてこれらの方法を組み合わ
せることも可能である。さらに、厚さが数十から数百オ
ングストロ−ムの所定の組成からなるＧａ1-x-y Ｉｎx
Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導体薄膜をＧ
ａ、ＩｎとＡｌの蒸発量を調節して成長し、それを順次
組成を変えて積層することにより作製する方法である。
【００１８】ガスソースＭＢＥ法によりＧａ1-a-b Ｉｎ
a Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体薄膜を作
製するうえで、ＩＩＩ族元素と窒素を含有するガス状化
合物を同時に基板面に供給したり、ＩＩＩ族元素と窒素
を含有するガス状化合物を交互に基板面に供給したり、
あるいは薄膜成長時に成長中断して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（Ｒ
ｅｆｒａｃｔｉｖｅＨｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）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
ことは好ましいものである。
a Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体薄膜を作
製するうえで、ＩＩＩ族元素と窒素を含有するガス状化
合物を同時に基板面に供給したり、ＩＩＩ族元素と窒素
を含有するガス状化合物を交互に基板面に供給したり、
あるいは薄膜成長時に成長中断して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（Ｒ
ｅｆｒａｃｔｉｖｅＨｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）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
ことは好ましいものである。
【００１９】以下、一例としてアンモニアガスを用いた
ガスソースＭＢＥ法により作製したＧａＩｎＡｌＮ混晶
系薄膜からなる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、４および５イ、５ロ、ク
ラッキングガスセル６、基板加熱ホルダー７、および四
重極子質量分析器９、ＲＨＥＥＤガン１０、およびＲＨ
ＥＥＤスクリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を
用いた。
ガスソースＭＢＥ法により作製したＧａＩｎＡｌＮ混晶
系薄膜からなる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、４および５イ、５ロ、ク
ラッキングガスセル６、基板加熱ホルダー７、および四
重極子質量分析器９、ＲＨＥＥＤガン１０、およびＲＨ
ＥＥＤスクリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を
用いた。
【００２０】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。アンモニアガスや三フッ化窒素の導入にはクラ
ッキングガスセル６を用い、アンモニアガスや三フッ化
窒素を基板８に直接吹き付けるように設置した。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、４にはそれぞれＩ
ｎ、Ａｌを入れ、所定の組成の混晶系の化合物半導体に
なるように温度を制御して成膜を行なう。蒸発用ルツボ
５イにはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｈｇ、
Ｌｉ等のｐ型ドーパントを、蒸発用ルツボ５ロにはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパントを
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ことができる。
面において１０13〜１０19／cm2 ・sec になる温度に加
熱した。アンモニアガスや三フッ化窒素の導入にはクラ
ッキングガスセル６を用い、アンモニアガスや三フッ化
窒素を基板８に直接吹き付けるように設置した。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、４にはそれぞれＩ
ｎ、Ａｌを入れ、所定の組成の混晶系の化合物半導体に
なるように温度を制御して成膜を行なう。蒸発用ルツボ
５イにはＭｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｈｇ、
Ｌｉ等のｐ型ドーパントを、蒸発用ルツボ５ロにはＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｅ、Ｔｅ等のｎ型ドーパントを
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ことができる。
【００２１】基板８としては、サファイアＲ面からサフ
ァイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させ
た面を使用し、２００〜９００℃に加熱した。まず、基
板８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、蒸発用ルツボ２は一定温度に保持して
蒸発用ルツボ３、４の温度を連続的に変化せしめて０．
１〜３０オングストローム／sec の成長速度で５０〜５
０００オングストロームの厚みの組成傾斜構造からなる
ＧａＩｎＡｌＮ半導体薄膜を作製する。続いて、蒸発用
ルツボ２、３、４および蒸発用ルツボ５ロのシャッタ−
を同時に開けて、該組成傾斜構造のＧａＩｎＡｌＮ半導
体薄膜上に膜厚０．１〜３μｍのｎ型ＧａＩｎＡｌＮ半
導体薄膜を、ついで蒸発用ルツボ２、３、４および蒸発
用ルツボ５イのシャッターを同時に開けて膜厚０．０１
〜２μｍのｐ型あるいはｉ型ＧａＩｎＡｌＮ半導体薄膜
を形成せしめ、発光素子用の積層薄膜を作製した。本発
明において、ＲＨＥＥＤのストリークパターンを見なが
ら膜成長を行うことは好ましいものである。
ァイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として９．２度回転させ
た面を使用し、２００〜９００℃に加熱した。まず、基
板８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、蒸発用ルツボ２は一定温度に保持して
蒸発用ルツボ３、４の温度を連続的に変化せしめて０．
１〜３０オングストローム／sec の成長速度で５０〜５
０００オングストロームの厚みの組成傾斜構造からなる
ＧａＩｎＡｌＮ半導体薄膜を作製する。続いて、蒸発用
ルツボ２、３、４および蒸発用ルツボ５ロのシャッタ−
を同時に開けて、該組成傾斜構造のＧａＩｎＡｌＮ半導
体薄膜上に膜厚０．１〜３μｍのｎ型ＧａＩｎＡｌＮ半
導体薄膜を、ついで蒸発用ルツボ２、３、４および蒸発
用ルツボ５イのシャッターを同時に開けて膜厚０．０１
〜２μｍのｐ型あるいはｉ型ＧａＩｎＡｌＮ半導体薄膜
を形成せしめ、発光素子用の積層薄膜を作製した。本発
明において、ＲＨＥＥＤのストリークパターンを見なが
ら膜成長を行うことは好ましいものである。
【００２２】ついで、該積層薄膜にプロセシングを行う
ことにより、素子の形状を決めるとともに電圧を印加す
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一般的なプロセスで行う
ことができ、エッチング法としてはドライエッチング法
を用いることが好ましい。ドライエッチング法として
は、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
オンビームエツチングを用いることができる。とくに本
発明においては、ＧａＩｎＡｌＮ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。電圧を印可する
ための電極としてはＡｌ、Ｉｎ、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ｉｎ
−Ｓｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｎ合金、
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ＺｎＳｅ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。
ことにより、素子の形状を決めるとともに電圧を印加す
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一般的なプロセスで行う
ことができ、エッチング法としてはドライエッチング法
を用いることが好ましい。ドライエッチング法として
は、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
オンビームエツチングを用いることができる。とくに本
発明においては、ＧａＩｎＡｌＮ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。電圧を印可する
ための電極としてはＡｌ、Ｉｎ、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ｉｎ
−Ｓｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ合金、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｎ合金、
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ＺｎＳｅ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。
【００２３】このような方法により得られたウェハーを
ダイシングソー等で切断し、ワイヤーボンダーにより金
線を用いて配線し、エポキシ系樹脂、メタクリル系樹脂
やカーボネート系樹脂等によるパッケージを行い、発光
素子を作製した。
ダイシングソー等で切断し、ワイヤーボンダーにより金
線を用いて配線し、エポキシ系樹脂、メタクリル系樹脂
やカーボネート系樹脂等によるパッケージを行い、発光
素子を作製した。
【００２４】
【実施例】以下、実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２５】
【実施例１】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した黄色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した黄色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
【００２６】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＺｎ金属を入れ１
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００２７】基板８としては２０mm角の大きさのサファ
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まずＧａのシャッター
のみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッターを
開けて、蒸発ルツボ３の温度を９３０℃から９９０℃ま
で１．２℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、１．０オン
グストローム／sec の成膜速度で膜厚３０００オングス
トロームのＧａＮからＧａ0.66Ｉｎ0.34Ｎ組成傾斜構造
を有する組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作
製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オ
ングストロームのｎ型Ｇａ0.66Ｉｎ0.34Ｎ半導体層を成
長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イの
シャッターを開けてＺｎをドーピングしたｐ型Ｇａ0.66
Ｉｎ0.34Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まずＧａのシャッター
のみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッターを
開けて、蒸発ルツボ３の温度を９３０℃から９９０℃ま
で１．２℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、１．０オン
グストローム／sec の成膜速度で膜厚３０００オングス
トロームのＧａＮからＧａ0.66Ｉｎ0.34Ｎ組成傾斜構造
を有する組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作
製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オ
ングストロームのｎ型Ｇａ0.66Ｉｎ0.34Ｎ半導体層を成
長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イの
シャッターを開けてＺｎをドーピングしたｐ型Ｇａ0.66
Ｉｎ0.34Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。
【００２８】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ電極を真空蒸着
法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ電極を真空蒸着
法によって形成した。
【００２９】この方法により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により金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の断面構造を図３（ｙ＝０．３４）に、ダ
イオード特性を図２に示す。この素子の電極に１０Ｖの
電圧を印加して１７ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５０ｍｃｄの黄色の発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の断面構造を図３（ｙ＝０．３４）に、ダ
イオード特性を図２に示す。この素子の電極に１０Ｖの
電圧を印加して１７ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５０ｍｃｄの黄色の発光が観測された。
【００３０】
【実施例２】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した緑色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した緑色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
【００３１】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９０
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９０
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００３２】基板８としては２０mm角の大きさのサファ
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながらまず１０秒間Ｇａのシャ
ッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッ
ターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を９００℃から９６
０℃まで１．２℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、１．
０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚３０００
オングストロームのＧａＮからＧａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ組成
傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製する。つぎ
に、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オングストロー
ムのｎ型Ｇａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ半導体層を成長させ、さら
にその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャッターを
開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ半
導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製し
た。
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながらまず１０秒間Ｇａのシャ
ッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッ
ターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を９００℃から９６
０℃まで１．２℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、１．
０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚３０００
オングストロームのＧａＮからＧａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ組成
傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製する。つぎ
に、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オングストロー
ムのｎ型Ｇａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ半導体層を成長させ、さら
にその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャッターを
開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.78Ｉｎ0.22Ｎ半
導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製し
た。
【００３３】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
【００３４】この方法により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
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図３（ｙ＝０．２２）に
示す。この素子の電極に１２Ｖの電圧を印加して２０ｍ
Ａの電流を注入すると、発光強度が６０ｍｃｄの黄色の
発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図３（ｙ＝０．２２）に
示す。この素子の電極に１２Ｖの電圧を印加して２０ｍ
Ａの電流を注入すると、発光強度が６０ｍｃｄの黄色の
発光が観測された。
【００３５】
【実施例３】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
【００３６】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００３７】基板８としては２０mm角の大きさのサファ
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇａのシ
ャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャ
ッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０℃から９
１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、
１．０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚３０
００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ
組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製する。
つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オングスト
ロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、
さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャッタ
ーを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05
Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製
した。
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇａのシ
ャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボのシャ
ッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０℃から９
１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しながら、
１．０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚３０
００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ
組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製する。
つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オングスト
ロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、
さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシャッタ
ーを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05
Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製
した。
【００３８】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
【００３９】この方法により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
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図３（ｙ＝０．０５）に
示す。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して２０ｍ
Ａの電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の
発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図３（ｙ＝０．０５）に
示す。この素子の電極に１０Ｖの電圧を印加して２０ｍ
Ａの電流を注入すると、発光強度が７０ｍｃｄの青色の
発光が観測された。
【００４０】また、この発光素子に１カ月間８０℃にお
いて２０ｍＡの電流を印加し続けても、発光スペクトル
や発光強度の変化はみられなかった。
いて２０ｍＡの電流を印加し続けても、発光スペクトル
や発光強度の変化はみられなかった。
【００４１】
【実施例４】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、Ｓｉ基板上に形成された高配向ＺｎＯ膜上に
ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を成長させ、それを使用した青
色の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、３、４およ
び５イ、５ロ、クラッキングガスセル６、基板加熱ホル
ダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１
０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を備えたガスソー
スＭＢＥを装置として用いた。
法により、Ｓｉ基板上に形成された高配向ＺｎＯ膜上に
ＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を成長させ、それを使用した青
色の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、３、４およ
び５イ、５ロ、クラッキングガスセル６、基板加熱ホル
ダー７、四重極質量分析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１
０、およびＲＨＥＥＤスクリーン１１を備えたガスソー
スＭＢＥを装置として用いた。
【００４２】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００４３】基板８としては、２０mm角の大きさのＳｉ
（００１）基板上に、ＺｎＯターゲットを用い酸素とア
ルゴン雰囲気下でスパッタリング法により成膜した高配
向性のＺｎＯ（００１）を基板面として用いた。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８を９００℃で３０分間加熱し、ついで
７００℃の温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニア
ガスをクラッキングガスセル６から供給しながら、まず
１０秒間Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩ
ｎのルツボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度
を８８０℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で
昇温しながら、１．０オングストローム／sec の成膜速
度で、膜厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ
0.95Ｉｎ0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄
膜を作製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０
００オングストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体
層を成長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および
５イのシャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇ
ａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶
積層薄膜を作製した。
（００１）基板上に、ＺｎＯターゲットを用い酸素とア
ルゴン雰囲気下でスパッタリング法により成膜した高配
向性のＺｎＯ（００１）を基板面として用いた。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８を９００℃で３０分間加熱し、ついで
７００℃の温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニア
ガスをクラッキングガスセル６から供給しながら、まず
１０秒間Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩ
ｎのルツボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度
を８８０℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で
昇温しながら、１．０オングストローム／sec の成膜速
度で、膜厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ
0.95Ｉｎ0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄
膜を作製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０
００オングストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体
層を成長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および
５イのシャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇ
ａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶
積層薄膜を作製した。
【００４４】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
【００４５】この方法により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
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１５Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５５ｍｃｄの青色の発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１５Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５５ｍｃｄの青色の発光が観測された。
【００４６】
【実施例５】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、α−ＳｉＣ基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
法により、α−ＳｉＣ基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
【００４７】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００４８】基板８としては、１０mm角の大きさのα−
ＳｉＣ（０００１）を基板面として用いた。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８を４００℃で３０分間加熱し、ついで７００
℃の温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスを
クラッキングガスセル６から供給しながら、まず１０秒
間Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのル
ツボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８
０℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温し
ながら、１．０オングストローム／sec の成膜速度で、
膜厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉ
ｎ0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作
製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オ
ングストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成
長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イの
シャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95
Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。
ＳｉＣ（０００１）を基板面として用いた。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８を４００℃で３０分間加熱し、ついで７００
℃の温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスを
クラッキングガスセル６から供給しながら、まず１０秒
間Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのル
ツボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８
０℃から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温し
ながら、１．０オングストローム／sec の成膜速度で、
膜厚３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉ
ｎ0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作
製する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オ
ングストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成
長させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イの
シャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ0.95
Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。
【００４９】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
【００５０】この方法により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
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１２Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５９ｍｃｄの青色の発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１２Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が５９ｍｃｄの青色の発光が観測された。
【００５１】
【実施例６】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、ＴｉＯ2 基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を
成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッキン
グガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器
９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリ
ーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用い
た。
法により、ＴｉＯ2 基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜を
成長させ、それを使用した青色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッキン
グガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分析器
９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤスクリ
ーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用い
た。
【００５２】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ８８
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナファ
イバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、４
００℃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。
【００５３】基板８としては、１０mm角の大きさのＴｉ
Ｏ2 （１０１）を基板面として用いた。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８を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の
温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラ
ッキングガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇ
ａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボ
のシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０℃
から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しなが
ら、１．０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚
３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製
する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オン
グストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長
させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシ
ャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ 0.95
Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。 ついで、微細加工プロセスを適用する
ことにより、素子パターンの作製および電極の形成を行
う。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により行うことができ、エッチング
法としてはイオンミリング法により、素子パターンの作
製および電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金
電極を真空蒸着法によって形成した。
Ｏ2 （１０１）を基板面として用いた。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８を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の
温度に保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラ
ッキングガスセル６から供給しながら、まず１０秒間Ｇ
ａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツボ
のシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８８０℃
から９１０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しなが
ら、１．０オングストローム／sec の成膜速度で、膜厚
３０００オングストロームのＧａＮからＧａ0.95Ｉｎ
0.05Ｎ組成傾斜構造を有するＧａＩｎＮ混晶薄膜を作製
する。つぎに、該ＧａＩｎＮ混晶薄膜上に２０００オン
グストロームのｎ型Ｇａ0.95Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長
させ、さらにその上に蒸発ルツボ２、３および５イのシ
ャッターを開けてＭｇをドーピングしたｐ型Ｇａ 0.95
Ｉｎ0.05Ｎ半導体層を成長させ、ＧａＩｎＮ混晶積層薄
膜を作製した。 ついで、微細加工プロセスを適用する
ことにより、素子パターンの作製および電極の形成を行
う。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により行うことができ、エッチング
法としてはイオンミリング法により、素子パターンの作
製および電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金
電極を真空蒸着法によって形成した。
【００５４】この方法により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
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１９Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が４６ｍｃｄの青色の発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーにより金線を用いて配
線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の構造を図３に示す。その電極に１９Ｖの
電圧を印加して２０ｍＡの電流を注入すると、発光強度
が４６ｍｃｄの青色の発光が観測された。
【００５５】
【実施例７】アンモニアガスを用いたガスソースＭＢＥ
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した緑色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
法により、サファイア基板上にＧａＩｎＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した緑色の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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥ装置を用いた。
【００５６】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱させ、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ
２９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナフ
ァイバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、
４００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱させ、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ
２９０℃に加熱した。ガスの導入には内部にアルミナフ
ァイバーを充填したクラッキングガスセル６を使用し、
４００℃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。
【００５７】基板８としては２０mm角の大きさのサファ
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まずＧａのシャッター
のみを開け膜厚３００オングストロームのＧａＮ層を成
長させ、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッターを開け
て膜厚３００オングストロームのＧａ0.98Ｉｎ0.02Ｎ層
を成長させ、続いて、蒸発ルツボ３の温度を上げて膜厚
３００オングストロームのＧａ0.96Ｉｎ0.04Ｎ層を成長
させる。この操作を繰り返して、最終的にＧａ0.8 Ｉｎ
0.2 Ｎからなる組成とし、全体膜厚３０００オングスト
ロームのＧａＩｎＮの組成傾斜構造を作製する。最終的
な蒸発ルツボ３の温度は９５５℃である。膜の成長速度
は、全体を通じて１．０オングストローム／sec の成膜
速度である。つぎに、該ＧａＩｎＮ組成傾斜構造の上に
２０００オングストロームのｎ型Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ｎ半
導体層を成長させ、さらにその上に蒸発ルツボ３の温度
を９６５℃にあげて１０００オングストロームのｎ型Ｇ
ａ0.75Ｉｎ0.25Ｎ半導体層を成長させ、つづいて蒸発ル
ツボ３の温度を９５５℃にし蒸発ルツボ５イのシャッタ
ーを開けてＭｇをドーピングした３０００オングストロ
ームのｐ型Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ｎ半導体層を成長させ、Ｇ
ａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製した。
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７００℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、まずＧａのシャッター
のみを開け膜厚３００オングストロームのＧａＮ層を成
長させ、ついでＧａとＩｎのルツボのシャッターを開け
て膜厚３００オングストロームのＧａ0.98Ｉｎ0.02Ｎ層
を成長させ、続いて、蒸発ルツボ３の温度を上げて膜厚
３００オングストロームのＧａ0.96Ｉｎ0.04Ｎ層を成長
させる。この操作を繰り返して、最終的にＧａ0.8 Ｉｎ
0.2 Ｎからなる組成とし、全体膜厚３０００オングスト
ロームのＧａＩｎＮの組成傾斜構造を作製する。最終的
な蒸発ルツボ３の温度は９５５℃である。膜の成長速度
は、全体を通じて１．０オングストローム／sec の成膜
速度である。つぎに、該ＧａＩｎＮ組成傾斜構造の上に
２０００オングストロームのｎ型Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ｎ半
導体層を成長させ、さらにその上に蒸発ルツボ３の温度
を９６５℃にあげて１０００オングストロームのｎ型Ｇ
ａ0.75Ｉｎ0.25Ｎ半導体層を成長させ、つづいて蒸発ル
ツボ３の温度を９５５℃にし蒸発ルツボ５イのシャッタ
ーを開けてＭｇをドーピングした３０００オングストロ
ームのｐ型Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ｎ半導体層を成長させ、Ｇ
ａＩｎＮ混晶積層薄膜を作製した。
【００５８】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ電極を真空蒸着
法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ電極を真空蒸着
法によって形成した。
【００５９】この方法により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により金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の断面構造を図６に示す。この素子の電極
に１０Ｖの電圧を印加して２１ｍＡの電流を注入する
と、発光強度が７０ｍｃｄの緑色の発光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。この素子の断面構造を図６に示す。この素子の電極
に１０Ｖの電圧を印加して２１ｍＡの電流を注入する
と、発光強度が７０ｍｃｄの緑色の発光が観測された。
【００６０】
【実施例８】アンモニアガスを用いたガスソ−スＭＢＥ
法により、サファイヤ基板上にＧａＡｌＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の発光素子を製作した
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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
法により、サファイヤ基板上にＧａＡｌＮ混晶積層薄膜
を成長させ、それを使用した青色の発光素子を製作した
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、３、４および５イ、５ロ、クラッ
キングガスセル６、基板加熱ホルダー７、四重極質量分
析器９、ＲＨＥＥＤ用電子銃１０、およびＲＨＥＥＤス
クリーン１１を備えたガスソースＭＢＥを装置として用
いた。
【００６１】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ１０２
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ４にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱し、５ロにはＳｉを入れ１１００℃に加熱
した。ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填
したクラッキングガスセル６を使用し、４００℃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。
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ４にはＩｎ金属を入れ９３
０℃に加熱し、蒸発用ルツボ５イにはＭｇ金属を入れ２
９０℃に加熱し、５ロにはＳｉを入れ１１００℃に加熱
した。ガスの導入には内部にアルミナファイバーを充填
したクラッキングガスセル６を使用し、４００℃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。
【００６２】基板８としては２０mm角の大きさのサファ
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７３０℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、蒸発ルツボ５ロの温度
を１１００℃に加熱してＳｉを供給する。まず１０秒間
Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツ
ボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８００
℃から８３０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しな
がら、１．０オングストロ−ム／ｓｅｃの成膜速度で、
膜厚３０００オングストロ−ムのＳｉをド−ピングした
ＧａＮからＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ｎ組成傾斜構造を有するＧ
ａＡｌＮ混晶溥膜を作製する。つぎに、該ＧａＡｌＮ組
成傾斜構造の上に２０００オングストロームのｎ型Ｇａ
0.9 Ａｌ0.1 Ｎ半導体層を成長させ、さらにその上に蒸
発ルツボ２、３および５のシャッターを開けてＭｇをド
ーピングしたｐ型Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ｎ半導体層を成長さ
せ、ＧａＡｌＮ混晶積層薄膜を作製した。
イアＲ面からサファイアｃ軸のＲ面射影を回転軸として
９．２度回転させた面を用いた。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８
を９００℃で３０分間加熱し、ついで７３０℃の温度に
保持し成膜を行う。成膜はアンモニアガスをクラッキン
グガスセル６から供給しながら、蒸発ルツボ５ロの温度
を１１００℃に加熱してＳｉを供給する。まず１０秒間
Ｇａのシャッターのみを開け、ついでＧａとＩｎのルツ
ボのシャッターを開けて、蒸発ルツボ３の温度を８００
℃から８３０℃まで０．６℃／ｍｉｎの速度で昇温しな
がら、１．０オングストロ−ム／ｓｅｃの成膜速度で、
膜厚３０００オングストロ−ムのＳｉをド−ピングした
ＧａＮからＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ｎ組成傾斜構造を有するＧ
ａＡｌＮ混晶溥膜を作製する。つぎに、該ＧａＡｌＮ組
成傾斜構造の上に２０００オングストロームのｎ型Ｇａ
0.9 Ａｌ0.1 Ｎ半導体層を成長させ、さらにその上に蒸
発ルツボ２、３および５のシャッターを開けてＭｇをド
ーピングしたｐ型Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ｎ半導体層を成長さ
せ、ＧａＡｌＮ混晶積層薄膜を作製した。
【００６３】ついで、微細加工プロセスを適用すること
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
により、素子パターンの作製および電極の形成を行う。
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
用いるプロセスにより行うことができ、エッチング法と
してはイオンミリング法により、素子パターンの作製お
よび電極の形成を行った。ついで、Ａｌ−Ｉｎ合金電極
を真空蒸着法によって形成した。
【００６４】この方法により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により金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図７（ｂ＝０．１）に示
す。この素子の電極に１８Ｖの電圧を印加して２０ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が１．０ｍＷの紫外の発
光が観測された。
ソーで切断し、ワイヤーボンダーににより金線を用いて
配線を行った後、エポキシ樹脂によりパッケージングし
た。本発明の素子の断面構造を図７（ｂ＝０．１）に示
す。この素子の電極に１８Ｖの電圧を印加して２０ｍＡ
の電流を注入すると、発光強度が１．０ｍＷの紫外の発
光が観測された。
【００６５】
【発明の効果】本発明の発光素子においては、Ｇａ
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の半
導体組成傾斜構造を形成せしめることにより、基板上に
比較的薄い膜厚の結晶性の良好なＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜を作製
することが可能となる。これにより、発光層の組成を変
えることができるため紫外〜橙色の発光素子を得ること
ができること、耐久性の優れた発光素子をえることがで
きるという特長がある。
1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の半
導体組成傾斜構造を形成せしめることにより、基板上に
比較的薄い膜厚の結晶性の良好なＧａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）半導体積層薄膜を作製
することが可能となる。これにより、発光層の組成を変
えることができるため紫外〜橙色の発光素子を得ること
ができること、耐久性の優れた発光素子をえることがで
きるという特長がある。
【図１】薄膜作製に用いたガスソースＭＢＥ装置の概略
図である。
図である。
【図２】実施例１の素子の電流−電圧測定を示した図で
ある。
ある。
【図３】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
Ｉｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
【図４】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ／ｉ型Ｇａ1-aＩｎa Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
Ｉｎa Ｎ／ｉ型Ｇａ1-aＩｎa Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
【図５】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ／ｉ型Ｇａ1-aＩｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa
Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
Ｉｎa Ｎ／ｉ型Ｇａ1-aＩｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa
Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
【図６】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-a
Ｉｎa Ｎ／ｎ型Ｇａ1-cＩｎc Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa
Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
Ｉｎa Ｎ／ｎ型Ｇａ1-cＩｎc Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa
Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
【図７】Ｇａ1-y Ａｌy Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-b
Ａｌb Ｎ／ｐ型Ｇａ1-b Ａｌb Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
Ａｌb Ｎ／ｐ型Ｇａ1-b Ａｌb Ｎ構造発光素子の断面構
造を示した図である。
【図８】Ｇａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ組成傾斜構造／ｎ型
Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌ
b Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
【図９】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ1-b
Ｉｎb Ｎ／ＧａＩｎＮ系量子井戸構造／ｐ型Ｇａ1-b Ｉ
ｎb Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
Ｉｎb Ｎ／ＧａＩｎＮ系量子井戸構造／ｐ型Ｇａ1-b Ｉ
ｎb Ｎ構造発光素子の断面構造を示した図である。
【図１０】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造／ｎ型Ｇａ
1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ型Ｇａ1-c Ｉ
ｎc Ｎ／ｐ型Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ構造発光素子の断面構造
を示した図である。
1-a Ｉｎa Ｎ／ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ／ｎ型Ｇａ1-c Ｉ
ｎc Ｎ／ｐ型Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ構造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 蒸発用ルツボ ６ クラッキングガスセル ７ 基板加熱ホルダー ８ 基板 ９ 四重極質量分析器 １０ ＲＨＥＥＤ用電子銃 １１ ＲＨＥＥＤスクリーン １２ クライオパネル １３ シャッター １４ シャッター １５ シャッター １６ シャッター １７ バルブ １８ コールドトラップ １９ 油拡散ポンプ ２０ 油回転ポンプ ２１ Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ組成傾斜構造 ２２ ｎ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ ２３ ｐ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ ２４ ｉ型Ｇａ1-a Ｉｎa Ｎ ２５ ｎ型Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ（ｃ≧ａ） ２６ ＧａＩｎＮ系量子井戸構造 ２７ 電極 ２８ Ｇａ1-y Ａｌy Ｎ組成傾斜構造 ２９ ｎ型Ｇａ1-b Ｉｎb Ｎ ３０ ｐ型Ｇａ1-b Ｉｎb Ｎ ３１ Ｇａ1-x-y Ｉｎx Ａｌy Ｎ組成傾斜構造 ３２ ｎ型Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ ３３ ｐ型Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ ３４ ｐ型Ｇａ1-c Ｉｎc Ｎ（ｃ≧ａ）
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に直接形成されたＧａ1-x-y Ｉｎ
x Ａｌy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）半導体層におい
て順次ｘおよび／あるいはｙを変化せしめて最終的に組
成Ｇａ1-a-b Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦
１）とするような組成傾斜構造を有し、かつＧａ1-a-b
Ｉｎa Ａｌb Ｎ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）からなるｎ
型半導体層およびｐ型あるいはｉ型半導体層を組み合わ
せてなる発光層を少なくとも一つ有し、該発光層に電圧
を印加するために半導体層の所望の部位に電極が形成さ
れてなることを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8706292A JPH05291618A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8706292A JPH05291618A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291618A true JPH05291618A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13904457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8706292A Withdrawn JPH05291618A (ja) | 1992-04-08 | 1992-04-08 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291618A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0731512A2 (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-11 | Hewlett-Packard Company | Light emitting diode |
| WO2002049121A1 (fr) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Element lumineux a longueurs d'onde multiples |
| US6495894B2 (en) | 2000-05-22 | 2002-12-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Photonic device, a substrate for fabricating a photonic device, a method for fabricating the photonic device and a method for manufacturing the photonic device-fabricating substrate |
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| US6900465B2 (en) | 1994-12-02 | 2005-05-31 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor light-emitting device |
| JP2005210051A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-08-04 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ用窒化物半導体発光素子 |
| JP2005347728A (ja) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ用窒化物半導体発光素子 |
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