JPH0563236A - Blue light emitting diode - Google Patents

Blue light emitting diode

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JPH0563236A
JPH0563236A JP3423492A JP3423492A JPH0563236A JP H0563236 A JPH0563236 A JP H0563236A JP 3423492 A JP3423492 A JP 3423492A JP 3423492 A JP3423492 A JP 3423492A JP H0563236 A JPH0563236 A JP H0563236A
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light emitting
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blue light
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修二 中村
Masayuki Senoo
雅之 妹尾
Shigeto Iwasa
成人 岩佐
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Abstract

PURPOSE:To provide a new structure, by which a p-n junction light emitting diode having a low VF and a high brightness, i.e., a high light emission efficiency can be realized. CONSTITUTION:A blue light emitting diode, in whose structure, on a substrate 1 laminated are in succession a GaxAl1-xN(N buffer layer 2 (where X is in the scope of 0<=X<=1), a GaxAl1-xN layer 3 (0<=X<=1) thereon, wherein a p-type impurity is added, and a GaxAl1-xN layer 4 (0<=X<=1) thereon, wherein an n-type impurity is added.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般式がGaXAl1-X
N(0≦X≦1)で表される窒化ガリウム系化合物半導
体が基板上に積層された青色発光ダイオードに係り、特
に発光効率に優れた青色発光ダイオードの構造に関す
る。
The present invention has a general formula of Ga X Al 1-X.
The present invention relates to a blue light emitting diode in which a gallium nitride-based compound semiconductor represented by N (0 ≦ X ≦ 1) is stacked on a substrate, and particularly to a structure of a blue light emitting diode having excellent light emitting efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、青色、紫色発光ダイオード用材料
として一般式GaXAl1-XN(0≦X≦1)で表される
窒化ガリウム系化合物半導体が知られている。この材料
は、一般に、主に有機金属気相成長法(以下MOCVD
法と呼ぶ。)により、サファイア基板上に成長されてい
る。従来、この方法によって成長されたGaN系化合物
半導体は、結晶性が悪く、このために、p型結晶ができ
なかった。このため、従来この材料を利用して作った発
光ダイオードは、p−n接合発光ダイオードではなく、
MIS(Metal-Insulater-Semiconductor)構造の発光
ダイオードであった。
2. Description of the Related Art At present, gallium nitride compound semiconductors represented by the general formula Ga X Al 1 -X N (0≤X≤1) are known as materials for blue and violet light emitting diodes. This material is generally used mainly in metal organic chemical vapor deposition (hereinafter MOCVD).
Call it the law. ) Is grown on a sapphire substrate. Conventionally, the GaN-based compound semiconductor grown by this method has poor crystallinity, and therefore p-type crystals cannot be formed. Therefore, the light emitting diode conventionally made by using this material is not a pn junction light emitting diode,
The light emitting diode has a MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) structure.

【0003】MIS構造の青色発光ダイオードは、図2
に示すように、サファイア基板1上に、AlNよりなる
バッファ層12、Siドープn型GaXAl1-XN層1
4、ZnドープまたはMgドープi型GaXAl1-XN層
13が順に積層され、13および14から電極が取り出
された構造を有する。この構造の青色発光ダイオード
は、最上層であるi型GaXAl1-XN層4の抵抗率が1
8Ω・cm以上と高抵抗であるため、例えば、20mAの
電流値で、順方向電圧(VF)をおよそ30V以上印加
して発光させなければならず、発光効率が低く、また信
頼性に欠けるため、実用化するには未だ不十分であっ
た。
A blue light emitting diode having a MIS structure is shown in FIG.
, A buffer layer 12 made of AlN and a Si-doped n-type Ga x Al 1 -x N layer 1 are formed on the sapphire substrate 1.
4, a Zn-doped or Mg-doped i-type Ga x Al 1 -xN layer 13 is sequentially stacked, and electrodes are taken out from 13 and 14. In the blue light emitting diode having this structure, the resistivity of the i-type Ga X Al 1-X N layer 4, which is the uppermost layer, is 1
Since it has a high resistance of 0 8 Ω · cm or more, for example, it is necessary to apply a forward voltage (V F ) of about 30 V or more at a current value of 20 mA to cause light emission, resulting in low light emission efficiency and reliability. However, it was still insufficient for practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】発光効率、信頼性等を
考慮するとMISよりも、p−n接合が有利であること
は周知のとおりである。p型結晶を得るための手段とし
て、上記i型層4の表面に電子線を照射しホールキャリ
ア濃度を増して、i型層4の抵抗率を下げ、一部p型化
する技術が発表されている(応用物理、1991年、2
月号、第60巻、p163〜166)。
It is well known that a pn junction is more advantageous than MIS in consideration of luminous efficiency, reliability and the like. As a means for obtaining a p-type crystal, a technique of irradiating the surface of the i-type layer 4 with an electron beam to increase the hole carrier concentration to lower the resistivity of the i-type layer 4 and partially convert it to p-type has been announced. (Applied Physics, 1991, 2
Monthly issue, Volume 60, p163-166).

【0005】しかしながら、電子線照射は表面からわず
か0.3μm〜0.5μmの深さにまでしか効果がない
ため、i型層4の下部、即ちn型層3と接触している部
分はやはり高抵抗であるため、VFはほとんど下がらな
いのが実状である。一方、i型層4を0.3μm〜0.
5μmの薄膜にすると、電子線照射効果は全深さにまで
得られ、i型層4はすべてp型となり、VFは20Vぐ
らいに下がるが、輝度は低くなる。なぜなら、発光層は
Mg、Zn等の不純物が発光中心となるp型層またはi
型層であるため、発光中心を増やす意味で、それらの層
の厚さはできるだけ厚い方が望ましいからである。
However, since electron beam irradiation is effective only up to a depth of 0.3 μm to 0.5 μm from the surface, the lower part of the i-type layer 4, that is, the portion in contact with the n-type layer 3 is still the same. Since it has a high resistance, V F hardly decreases. On the other hand, the i-type layer 4 has a thickness of 0.3 μm to 0.
With a thin film of 5 μm, the electron beam irradiation effect can be obtained to the full depth, the i-type layer 4 is all p-type, and V F is reduced to about 20 V, but the brightness is lowered. This is because the light emitting layer is a p-type layer in which impurities such as Mg and Zn serve as the emission center or i
Since it is a mold layer, it is desirable that the thickness of those layers is as thick as possible in order to increase the emission centers.

【0006】また、この方法を用いると、電子線照射を
行うためにi型層4を最上層にもってこなければならな
いため、高効率のシングルヘテロ構造の発光ダイオード
を作ろうとすれば、クラッド層のn型層3を、i型層4
の下にもってこなければならなかった。このため発光層
であるi型層4の結晶性が極端に悪くなり高効率のシン
グルヘテロ発光ダイオードを作ることは、不可能であっ
た。
Further, when this method is used, the i-type layer 4 has to be brought to the uppermost layer in order to perform electron beam irradiation. Therefore, if a highly efficient single-hetero structure light emitting diode is to be produced, the cladding layer is used. N-type layer 3 and i-type layer 4
I had to bring it under. For this reason, the crystallinity of the i-type layer 4, which is a light emitting layer, is extremely deteriorated, and it is impossible to manufacture a highly efficient single hetero light emitting diode.

【0007】従って、本発明は上記事情を鑑みて成され
たものであり、VFが低く、高輝度である、即ち発光効
率の高いp−n接合発光ダイオードを実現できる新規な
構造を提供するものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a novel structure capable of realizing a pn junction light emitting diode having a low V F and a high luminance, that is, a high luminous efficiency. It is a thing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】我々は特願平3−898
40号において、基板上にGaXAl1-XN(但し0<X
≦1の範囲である。)よりなるバッファー層を形成し、
その上にGaXAl1-XN層(0≦X≦1)を成長する
と、結晶性が飛躍的に向上し容易にp型結晶が得られる
ことを示した。この方法は、バッファ層を従来のAlN
とするよりもGaXAl1-XN(但し0<X≦1)とする
方が、その上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶性が著しく向上し、特に、GaNをバッファ層とす
ることによって最も優れた窒化ガリウム系化合物半導体
の結晶が得られるというものである。
[Means for Solving the Problems] Japanese Patent Application No. 3-898
No. 40, Ga X Al 1-X N (where 0 <X
The range is ≦ 1. ) To form a buffer layer,
It was shown that when a Ga x Al 1 -x N layer (0 ≦ X ≦ 1) was grown on it, the crystallinity was dramatically improved and a p-type crystal could be easily obtained. This method uses a conventional AlN buffer layer as the buffer layer.
The crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown thereon is remarkably improved by setting Ga x Al 1 -x N (where 0 <x ≦ 1) rather than by using GaN as the buffer layer. Thus, the most excellent gallium nitride-based compound semiconductor crystal can be obtained.

【0009】本発明はこの知見に基づいて成されたもの
であり、本発明の青色発光ダイオードは、基板上にGa
XAl1-XN(但しXは0<X≦1の範囲である。)よりな
るバッファ層、およびp型不純物がドープされたGaX
Al1-XN(0≦X≦1)層が積層され、さらにその上
に、n型不純物がドープされたGaXAl1-XN(0≦X
≦1)層が順に積層された構造を有することを特徴とす
るものである。
The present invention has been made based on this finding, and the blue light emitting diode of the present invention has a Ga on a substrate.
A buffer layer made of X Al 1-X N (where X is in the range of 0 <X ≦ 1) and Ga X doped with p-type impurities.
An Al 1-X N (0 ≦ X ≦ 1) layer is laminated, and Ga x Al 1-X N (0 ≦ X) doped with an n-type impurity is further stacked thereon.
≦ 1) It has a structure in which layers are sequentially stacked.

【0010】本発明の青色発光ダイオードにおいて、例
えば基板にはサファイア、SiC、Si、GaAs等を
用いることができ、n型不純物にはSi、Sn等、p型
不純物にはMg、Zn、Cd、Ca、Be等を用いるこ
とができる。最も好ましく用いるのは、基板ではサファ
イア、n型不純物はSi、p型不純物はMg、Znであ
る。
In the blue light emitting diode of the present invention, for example, sapphire, SiC, Si, GaAs, etc. can be used for the substrate, Si, Sn, etc. for the n-type impurities, and Mg, Zn, Cd, etc. for the p-type impurities. Ca, Be, etc. can be used. Most preferably, the substrate is sapphire, the n-type impurities are Si, and the p-type impurities are Mg and Zn.

【0011】以下、図面に基づいて、本発明の発光ダイ
オードを詳説する。図1は本発明の青色発光ダイオード
の構造の一例を示す断面図であり、まずサファイア基板
1上にGaNからなるバッファー層2、その上に、Mg
ドープGaNからなるp型層3を形成し、更にその上に
SiドープGa0.5Al0.5Nからなるn型層4を順に形
成した構造としている。
The light emitting diode of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a blue light emitting diode of the present invention. First, a GaN buffer layer 2 is formed on a sapphire substrate 1, and Mg is formed on the buffer layer 2.
A p-type layer 3 made of doped GaN is formed, and an n-type layer 4 made of Si-doped Ga 0.5 Al 0.5 N is sequentially formed on the p-type layer 3.

【0012】このように、シングルヘテロ構造の発光ダ
イオードにすると、青色発光ダイオードの効率が飛躍的
に向上する。青色発光は、電子がn型層4からp型層3
へ注入されて、Mgが関与した準位を通じて輻射再結合
することにより起こり、それはp型層3で起こる。この
構造では、正孔は、クラッド層であるn型層4のエネル
ギーバリヤーに阻まれてn型層4に注入できずp型層に
残り、そしてn型層4から注入された電子と効率良く輻
射再結合することにより、発光ダイオードの発光効率が
飛躍的に向上する。
As described above, when the light emitting diode having the single hetero structure is used, the efficiency of the blue light emitting diode is dramatically improved. Blue light is emitted from the n-type layer 4 to the p-type layer 3
Is caused by radiative recombination through the levels involved in Mg, which occurs in the p-type layer 3. In this structure, holes cannot be injected into the n-type layer 4 because they are blocked by the energy barrier of the n-type layer 4 which is a cladding layer, and remain in the p-type layer, and efficiently with the electrons injected from the n-type layer 4. By radiative recombination, the luminous efficiency of the light emitting diode is dramatically improved.

【0013】通常クラッド層のn型層4は結晶性が悪
く、この上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体層の
結晶性も当然悪くなる。クラッド層のn型層4の結晶性
が悪くなる原因は、よくわからないが、一般にAlNと
GaNの混晶膜を作ることが、非常に難しいことに起因
していると考えられる。このため、クラッド層のn型層
4を一番上の層にもってくれば、この層のみ結晶性が悪
く他の層の結晶性は悪くならない。従って発光層である
p型層3の結晶性は、非常に良いままで、シングルヘテ
ロ構造の高効率発光ダイオードを作ることが、可能とな
る。さらに本発明の青色発光ダイオードはバッファ層を
GaXAl1-XN(但し0<X≦1)としているため、そ
の上に直接形成するp型不純物をドープした窒化ガリウ
ム系化合物半導体が高抵抗なi型とならずに、低抵抗な
p型となり、またその結晶性は、AlNをバッファ層と
するよりもはるかに向上する。
Usually, the n-type layer 4 of the clad layer has poor crystallinity, and the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor layer grown thereon naturally deteriorates. The cause of the deterioration of the crystallinity of the n-type layer 4 of the cladding layer is not clear, but it is considered that it is generally very difficult to form a mixed crystal film of AlN and GaN. Therefore, if the n-type layer 4 of the cladding layer is brought to the uppermost layer, the crystallinity of only this layer is poor and the crystallinity of the other layers is not degraded. Therefore, the crystallinity of the p-type layer 3, which is the light emitting layer, remains very good, and it becomes possible to manufacture a high efficiency light emitting diode having a single hetero structure. Further, since the buffer layer of the blue light emitting diode of the present invention is Ga X Al 1-X N (where 0 <X ≦ 1), the p-type impurity-doped gallium nitride compound semiconductor formed directly thereon has a high resistance. The p-type has low resistance instead of the i-type, and its crystallinity is much higher than that of AlN as the buffer layer.

【0014】また、本発明の青色発光ダイオードにおい
て、前記p型層3をアニーリング、または電子線照射に
よって600℃より高い温度で加熱することにより、さ
らに、低抵抗なp型層とすることができ、シングルへテ
ロ構造の高効率青色発光ダイオードを実現することがで
きる。
In the blue light emitting diode of the present invention, the p-type layer 3 can be further reduced in resistance by heating the p-type layer 3 at a temperature higher than 600 ° C. by annealing or electron beam irradiation. It is possible to realize a highly efficient blue light emitting diode having a single hetero structure.

【0015】アニーリング(Annealing:焼き鈍し)温
度は600℃より高い温度、好ましくは700℃以上で
反応容器内、またはアニーリング専用の装置を用いて窒
素、不活性ガス雰囲気中、または真空中で行う。このア
ニーリングについては我々が先に出願した特願平3−3
21353号に詳述した。
The annealing temperature is higher than 600.degree. C., preferably 700.degree. C. or higher, in a reaction vessel or in an atmosphere of nitrogen, an inert gas or in a vacuum using an apparatus dedicated to annealing. Regarding this annealing, we have previously filed Japanese Patent Application No. 3-3.
No. 21353.

【0016】電子線照射は試料室に加熱ステージを備え
た電子線照射装置(例えばSEM等)を用い、p型窒化
ガリウム系化合物半導体層表面の温度が600℃以上に
なるようにして行うことができる。また、加速電圧1k
V〜30kVの範囲で、p型窒化ガリウム系化合物半導
体層の温度が600℃以上になるようにしてウエハー全
体を走査してもよい。その表面温度が600℃以下であ
ると、p型窒化ガリウム系化合物半導体層の抵抗率があ
まり下がらない傾向にあり、好ましくは700℃以上で
電子線照射を行う方がよい。
The electron beam irradiation is carried out by using an electron beam irradiation apparatus (for example, SEM) having a heating stage in the sample chamber, so that the surface temperature of the p-type gallium nitride compound semiconductor layer becomes 600 ° C. or higher. it can. Also, acceleration voltage 1k
The entire wafer may be scanned while the temperature of the p-type gallium nitride compound semiconductor layer is 600 ° C. or higher in the range of V to 30 kV. When the surface temperature is 600 ° C. or lower, the resistivity of the p-type gallium nitride compound semiconductor layer tends not to be lowered so much, and it is preferable to perform electron beam irradiation at 700 ° C. or higher.

【0017】[0017]

【作用】アニーリングにより抵抗率が下がる原因として
次のようなことが考えられる。窒化ガリウム系化合物半
導体層の成長において、N源として、一般にNH3が用
いられており、成長中にこのNH3が分解して原子状水
素ができると考えられる。この原子状水素がアクセプタ
ー不純物と結合することにより、p型不純物がアクセプ
ターとして働くのを妨げている。このため、反応後のp
型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体は高
抵抗を示す。ところが、成長後加熱することにより、例
えばMg−Hの形で結合している水素が熱的に解離され
て、p型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導
体層から出て行き、正常にp型不純物がアクセプターと
して働くようになるため、低抵抗なp型窒化ガリウム系
化合物半導体が得られる。
[Function] The following may be the cause of the decrease in resistivity due to annealing. In the growth of the gallium nitride-based compound semiconductor layer, NH 3 is generally used as the N source, and it is considered that during the growth, NH 3 is decomposed to form atomic hydrogen. The atomic hydrogen binds to the acceptor impurity, thereby preventing the p-type impurity from functioning as an acceptor. Therefore, p after the reaction
A gallium nitride-based compound semiconductor doped with a type impurity exhibits high resistance. However, by heating after growth, for example, hydrogen bonded in the form of Mg—H is thermally dissociated and goes out from the gallium nitride-based compound semiconductor layer doped with the p-type impurity, and is normally p-type. Since the impurities act as an acceptor, a low-resistance p-type gallium nitride-based compound semiconductor can be obtained.

【0018】同様に電子線照射においても、電子線照射
により表面の温度が600℃を越える温度とすることに
より、p型窒化ガリウム系化合物半導体層からHが抜
け、さらに低抵抗なp型となると考えられる。
Similarly, in the electron beam irradiation as well, when the surface temperature exceeds 600 ° C. by the electron beam irradiation, H is released from the p-type gallium nitride compound semiconductor layer, and the resistance becomes p-type. Conceivable.

【0019】また、600℃以上でアニーリング、また
は電子線照射を行う場合、n型窒化ガリウム系化合物半
導体層が分解する恐れがあるが、n型窒化ガリウム系化
合物半導体層は通常1μm以上の厚みで形成するため、
p型窒化ガリウム系化合物半導体の保護膜としての作用
を有しており、さらに好都合である。
When annealing or electron beam irradiation is performed at 600 ° C. or higher, the n-type gallium nitride compound semiconductor layer may be decomposed. However, the n-type gallium nitride compound semiconductor layer is usually 1 μm or more in thickness. To form
It has a function as a protective film of the p-type gallium nitride-based compound semiconductor, which is more convenient.

【0020】[0020]

【実施例】[実施例1]まず、良く洗浄したサファイア
基板(C面)をMOCVD装置のリアクターにセット
し、リアクターを水素で良く置換する。次に、水素を流
しながら温度を1050℃まで上昇させ20分間保持
し、サファイア基板のクリーニングを行う。
EXAMPLES Example 1 First, a well-cleaned sapphire substrate (C surface) is set in a reactor of an MOCVD apparatus, and the reactor is well replaced with hydrogen. Next, while flowing hydrogen, the temperature is raised to 1050 ° C. and kept for 20 minutes to clean the sapphire substrate.

【0021】次に水素を流しながら温度を1050℃ま
で上昇させ20分間保持しサファイア基板のクリーニン
グを行う。その後、温度を510℃まで下げ、水素に加
え、アンモニア(NH3)4リットル/分、トリメチル
ガリウム(TMG)27×10ー6モル/分流しながら1
分間保持してGaNバッファー層を約200オングスト
ローム成長させる。
Next, while flowing hydrogen, the temperature is raised to 1050 ° C. and kept for 20 minutes to clean the sapphire substrate. After that, the temperature is lowered to 510 ° C., hydrogen (4) / min of ammonia (NH 3 ) and trimethylgallium (TMG) 27 × 10 −6 mol / min are flowed while adding to hydrogen to 1
Hold for a minute to grow the GaN buffer layer to about 200 Å.

【0022】TMGのみ止めて、温度を1030℃まで
上昇させる。温度が1030℃になったら、TMG54
×10ー6モル/分、トリメチルアルミニウム(TMA)
6×10ー6/分、モノシラン(SiH4)22×10-11
/分を流して、60分間成長させ、Siドープn型Ga
0.9Al0.1Nを3μmの膜厚で成長させる。
Only TMG is stopped and the temperature is raised to 1030 ° C. When the temperature reaches 1030 ℃, TMG54
× 10-6 mol / min, trimethyl aluminum (TMA)
6 × 10 -6 / min, monosilane (SiH 4) 22 × 10 -11
/ Min, and grow for 60 minutes. Si-doped n-type Ga
0.9 Al 0.1 N is grown to a film thickness of 3 μm.

【0023】TMA、モノシランを止め、新たにビスシ
クロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を流
し、続いてMgドープGaN層を1μmの膜厚で成長さ
せる。これで、サファイア基板上に、GaNバッファー
層200オングストローム、p型GaN層3μm、n型
Ga0.9Al0.1N層1μmが順次積層されたエピタキシ
ャルウエハーができた。
TMA and monosilane are stopped, biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) is newly flowed, and then a Mg-doped GaN layer is grown to a thickness of 1 μm. Thus, an epitaxial wafer was obtained in which a GaN buffer layer 200 angstrom, a p-type GaN layer 3 μm, and an n-type Ga 0.9 Al 0.1 N layer 1 μm were sequentially laminated on a sapphire substrate.

【0024】次に、フォトリソグラフィー技術を使っ
て、n型層の一部をエッチングし、p型GaN層の一部
を露出させ、n形GaN層上にはAl電極を、p形Ga
N層上にAu電極をオーミック電極として付けた後、常
法に従ってチップ状にしてモールドし、本発明の青色発
光ダイオードを得た。
Next, using photolithography, a part of the n-type layer is etched to expose a part of the p-type GaN layer, an Al electrode is formed on the n-type GaN layer, and a p-type Ga layer is formed.
After attaching an Au electrode as an ohmic electrode on the N layer, it was made into a chip shape and molded according to a conventional method to obtain a blue light emitting diode of the present invention.

【0025】この発光ダイオードの特性を直流電流を流
して測定すると、順方向電圧は20mAの時10V、発
光出力は20mAの時6μWであり、ピーク波長は43
0nmであった。なお外部効率の最大値は0.05%で
あった。
When the characteristics of this light emitting diode were measured by passing a direct current, the forward voltage was 10 V at 20 mA, the light emission output was 6 μW at 20 mA, and the peak wavelength was 43.
It was 0 nm. The maximum value of external efficiency was 0.05%.

【0026】[実施例2]実施例1においてn型Ga
0.9Al0.1N層を成長させた後、TMGガス、TMAガ
ス、SiH4ガスを止め、水素ガスとアンモニアガスを
流しながら、室温まで冷却する。その後ウエハーを取り
だし、アニーリング装置に入れ、750℃でアニーリン
グを20分間行う。この素子の構造では、表面のn型G
0.9Al0.1N層が、キャップ層(GaNの熱分解を防
ぐ層)とn型層の両方の役目を兼ねている。
[Embodiment 2] n-type Ga in Embodiment 1
After the 0.9 Al 0.1 N layer is grown, the TMG gas, TMA gas, and SiH 4 gas are stopped, and hydrogen gas and ammonia gas are flown, and the temperature is cooled to room temperature. After that, the wafer is taken out, placed in an annealing apparatus, and annealed at 750 ° C. for 20 minutes. In the structure of this element, the surface n-type G
The a 0.9 Al 0.1 N layer doubles as both a cap layer (a layer that prevents thermal decomposition of GaN) and an n-type layer.

【0027】後は、実施例1と同様にして発光ダイオー
ドとしたところ、順方向電圧は20mAの時に5Vであ
り、発光出力は20mAの時に60μWであり、ピーク
波長は430nmであった。
After that, when a light emitting diode was prepared in the same manner as in Example 1, the forward voltage was 5 V at 20 mA, the light emission output was 60 μW at 20 mA, and the peak wavelength was 430 nm.

【0028】[実施例3]実施例1においてn型Ga
0.9Al0.1N層を成長させた後、同様にして室温まで冷
却する。その後ウエハーを取りだし、電子線照射装置に
入れ、加熱ステージの温度を750℃にして、加速電圧
15kVでn型層の上から電子線照射を行う。
[Embodiment 3] n-type Ga in Embodiment 1
After growing a 0.9 Al 0.1 N layer, it is similarly cooled to room temperature. After that, the wafer is taken out, placed in an electron beam irradiation apparatus, the temperature of the heating stage is set to 750 ° C., and electron beam irradiation is performed from above the n-type layer at an acceleration voltage of 15 kV.

【0029】後は、実施例1と同様にして発光ダイオー
ドとしたところ、順方向電圧は20mAの時に5Vであ
り、発光出力は20mAの時に57μWであり、ピーク
波長は430nmであった。
After that, when a light emitting diode was prepared in the same manner as in Example 1, the forward voltage was 5 V at 20 mA, the light emission output was 57 μW at 20 mA, and the peak wavelength was 430 nm.

【0030】[実施例4]実施例3において、加熱ステ
ージを用いず、電子線照射のみでn型層の表面温度75
0℃で、電子線をウエハー全体に走査しながら行う。な
お照射面の温度は放射温度計にて測定した。同様に発光
ダイオードとしたところ、実施例2、3で得たものとほ
ぼ同等の特性を有していた。
[Embodiment 4] In Embodiment 3, the surface temperature of the n-type layer is 75 by electron beam irradiation only without using a heating stage.
It is performed at 0 ° C. while scanning the entire wafer with an electron beam. The temperature of the irradiated surface was measured with a radiation thermometer. Similarly, when a light emitting diode was used, it had substantially the same characteristics as those obtained in Examples 2 and 3.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の青色発光
ダイオードは、高効率であり、今まで実現不可能であっ
た、平面デイスプレイ、平面カラーテレビなどの用途が
可能となり、産業上メリットは、計り知れない。
As described above, the blue light emitting diode of the present invention is highly efficient and can be used for applications such as flat panel displays and flat panel color televisions, which have hitherto been impossible. ,unfathomable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例の青色発光ダイオードの構
造を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a blue light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

【図2】 従来の青色発光ダイオードの構造を示す断面
図。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a conventional blue light emitting diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・サファイア基板 2・・・GaNバッファ層 3・・・MgドープGaN層(p型層) 4・・・SiドープGa0.5Al0.5N層(n型層) 12・・・AlNバッファ層 13・・・i型GaXAl1-XN層 14・・・n型GaXAl1-XN層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sapphire substrate 2 ... GaN buffer layer 3 ... Mg-doped GaN layer (p-type layer) 4 ... Si-doped Ga 0.5 Al 0.5 N layer (n-type layer) 12 ... AlN buffer layer 13 ... i-type Ga x Al 1-x N layer 14 ... n-type Ga x Al 1-x N layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にGaXAl1-XN(但しXは0<X
≦1の範囲である。)バッファ層と、その上にp型不純
物がドープされたGaXAl1-XN(0≦X≦1)層と、
その上にn型不純物がドープされたGaXAl1-XN(0
≦X≦1)層とが、順に積層された構造を有することを
特徴とする青色発光ダイオード。
1. Ga X Al 1-X N (where X is 0 <X
The range is ≦ 1. ) A buffer layer, and a Ga x Al 1-x N (0 ≦ X ≦ 1) layer on which a p-type impurity is doped,
Ga x Al 1-x N (0
A blue light emitting diode having a structure in which ≦ X ≦ 1) layers are sequentially stacked.
【請求項2】 前記p型不純物がドープされたGaX
1-XN(0≦X≦1)層はアニーリング、または電子線
照射によって600℃より高い温度で加熱された層であ
ることを特徴とする請求項1に記載の青色発光ダイオー
ド。
2. The Ga x A doped with the p-type impurity
The blue light emitting diode according to claim 1, wherein the l 1-X N (0 ≦ X ≦ 1) layer is a layer heated at a temperature higher than 600 ° C. by annealing or electron beam irradiation.
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