JPH08153933A - 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオードInfo
- Publication number
- JPH08153933A JPH08153933A JP7112330A JP11233095A JPH08153933A JP H08153933 A JPH08153933 A JP H08153933A JP 7112330 A JP7112330 A JP 7112330A JP 11233095 A JP11233095 A JP 11233095A JP H08153933 A JPH08153933 A JP H08153933A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gallium nitride
- compound semiconductor
- based compound
- laser diode
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザの発振しきい値電流を低下させるこ
と。 【構成】活性層５をその禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅
を有する層４，６で挟んだダブルヘテロ接合構造の窒化
ガリウム系化合物半導体（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,
0≦y≦1) から成るレーザダイオードにおいて、活性層
５を、Mgが添加された後電子線又はレーザの照射又は窒
素ガスのプラズマ中での熱処理によりｐ型伝導性を示す
窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x
≦1,0≦y ≦1)で形成した。この結果、活性層のバンド
間発光効率を高めることができたため、発振しきい値電
流が低下した。
と。 【構成】活性層５をその禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅
を有する層４，６で挟んだダブルヘテロ接合構造の窒化
ガリウム系化合物半導体（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,
0≦y≦1) から成るレーザダイオードにおいて、活性層
５を、Mgが添加された後電子線又はレーザの照射又は窒
素ガスのプラズマ中での熱処理によりｐ型伝導性を示す
窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x
≦1,0≦y ≦1)で形成した。この結果、活性層のバンド
間発光効率を高めることができたため、発振しきい値電
流が低下した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可視単波長、特に、青
色領域から紫色領域まで、及び紫外光領域で発光可能な
半導体レーザダイオードに関し、特に、発振しきい値電
流の低下を図ったレーザに関する。
色領域から紫色領域まで、及び紫外光領域で発光可能な
半導体レーザダイオードに関し、特に、発振しきい値電
流の低下を図ったレーザに関する。
【０００２】
【従来技術】従来、特開平4-242985号公報に記載のレー
ザダイオードが提案されている。そのレーザダイオード
は、窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0
≦x≦1,0≦y≦1)により作製されており、活性層には不
純物の無添加の層が用いられている。
ザダイオードが提案されている。そのレーザダイオード
は、窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0
≦x≦1,0≦y≦1)により作製されており、活性層には不
純物の無添加の層が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このため、レーザ発振
のしきい値電流が高いという問題がある。
のしきい値電流が高いという問題がある。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、レーザ発
振のしきい値電流を低下させることである。
されたものであり、その目的とするところは、レーザ発
振のしきい値電流を低下させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の発明の構成は、活性層をその禁制帯幅よりも大きな禁
制帯幅を有する層で挟んだダブルヘテロ接合構造の窒化
ガリウム系化合物半導体（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,
0≦y≦1)から成るレーザダイオードにおいて、活性層
を、Mgが添加されたｐ型伝導性を示す窒化ガリウム系化
合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,0≦y ≦1)で形
成したことを特徴とする。
の発明の構成は、活性層をその禁制帯幅よりも大きな禁
制帯幅を有する層で挟んだダブルヘテロ接合構造の窒化
ガリウム系化合物半導体（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,
0≦y≦1)から成るレーザダイオードにおいて、活性層
を、Mgが添加されたｐ型伝導性を示す窒化ガリウム系化
合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,0≦y ≦1)で形
成したことを特徴とする。
【０００６】又、他の特徴は、ｐ型伝導性が、活性層に
Mgが添加した後に熱処理を施すこと、窒素ガス中で熱処
理すること、窒素ガスのプラズマ雰囲気中で熱処理する
こと、電子線を照射すること、レーザを照射すること、
のうち、何れか１つ、又は、いずれか２つ以上の組み合
わせにより、行うことができる。
Mgが添加した後に熱処理を施すこと、窒素ガス中で熱処
理すること、窒素ガスのプラズマ雰囲気中で熱処理する
こと、電子線を照射すること、レーザを照射すること、
のうち、何れか１つ、又は、いずれか２つ以上の組み合
わせにより、行うことができる。
【０００７】
【作用及び効果】活性層を、Mgが添加されたｐ型伝導性
を示す窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn
1-yN:0≦x≦1,0≦y ≦1)で形成したので、バンド間発光
効率を高めることができ、発振のしきい値電流を低下さ
せることができた。
を示す窒化ガリウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn
1-yN:0≦x≦1,0≦y ≦1)で形成したので、バンド間発光
効率を高めることができ、発振のしきい値電流を低下さ
せることができた。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。
明する。
【０００９】図１は、サファイア基板を用いた半導体レ
ーザダイオードの構造を示した断面図である。図１にお
いて、(0001)面を結晶成長面とするサファイア基板１を
有機洗浄の後、結晶成長装置の結晶成長部に設置する。
成長炉を真空排気の後、水素を供給し1200℃程度まで昇
温する。これによりサファイア基板１の表面に付着して
いた炭化水素系ガスがある程度取り除かれる。
ーザダイオードの構造を示した断面図である。図１にお
いて、(0001)面を結晶成長面とするサファイア基板１を
有機洗浄の後、結晶成長装置の結晶成長部に設置する。
成長炉を真空排気の後、水素を供給し1200℃程度まで昇
温する。これによりサファイア基板１の表面に付着して
いた炭化水素系ガスがある程度取り除かれる。
【００１０】次に、サファイア基板１の温度を 400℃程
度まで降温し、トリメチルアルミニウム(TMA) 及びアン
モニア(NH3) を供給して、サファイア基板１上に50nm程
度の膜厚を持つAlN 層２を形成する。
度まで降温し、トリメチルアルミニウム(TMA) 及びアン
モニア(NH3) を供給して、サファイア基板１上に50nm程
度の膜厚を持つAlN 層２を形成する。
【００１１】次に、TMA の供給のみを止め、基板温度を
1150℃まで上げ、トリメチルガリウム(TMG) 及びシラン
(SiH4 ) を供給しSiドープｎ型GaN 層３（ｎ+ 層）を成
長する。
1150℃まで上げ、トリメチルガリウム(TMG) 及びシラン
(SiH4 ) を供給しSiドープｎ型GaN 層３（ｎ+ 層）を成
長する。
【００１２】一旦、ウェハを成長炉から取り出し、GaN
層３の表面の一部をSiO2でマスクした後、再び成長炉に
戻して真空排気して水素及びNH3 を供給し1150℃まで昇
温する。
層３の表面の一部をSiO2でマスクした後、再び成長炉に
戻して真空排気して水素及びNH3 を供給し1150℃まで昇
温する。
【００１３】次に、TMA 及びTMG を供給して、SiO2 で
マスクされていない部分に厚さ 0.5μｍのアンドープの
Al0.1Ga0.9N 層４（ｎ層）を形成する。
マスクされていない部分に厚さ 0.5μｍのアンドープの
Al0.1Ga0.9N 層４（ｎ層）を形成する。
【００１４】次に、TMG 及びビスシクロペンタディエニ
ルマグネシウム(Cp2Mg) を供給しマグネシウムドープの
厚さ 0.4μｍのGaN 層５（活性層）を成長させる。
ルマグネシウム(Cp2Mg) を供給しマグネシウムドープの
厚さ 0.4μｍのGaN 層５（活性層）を成長させる。
【００１５】次に、TMA 、TMG 及びCp2Mg を供給して、
厚さ0.5 μｍのマグネシウムドープのAl0.1Ga0.9N 層６
（ｐ層）を形成する。
厚さ0.5 μｍのマグネシウムドープのAl0.1Ga0.9N 層６
（ｐ層）を形成する。
【００１６】次に、マスクとして使用したSiO2を弗酸系
エッチャントにより除去する。次に、Al0.1Ga0.9N 層６
（ｐ層）上にSiO2層７を堆積した後、縦１mm、横50μｍ
の短冊状に窓７Ａを開け、真空チャンバに移して、マグ
ネシウムのドープされたAl0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）及び
GaN 層５（活性層）に電子線照射処理を行う。この電子
線の照射により、Al0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）及びGaN 層
５（活性層）はｐ型伝導を示した。
エッチャントにより除去する。次に、Al0.1Ga0.9N 層６
（ｐ層）上にSiO2層７を堆積した後、縦１mm、横50μｍ
の短冊状に窓７Ａを開け、真空チャンバに移して、マグ
ネシウムのドープされたAl0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）及び
GaN 層５（活性層）に電子線照射処理を行う。この電子
線の照射により、Al0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）及びGaN 層
５（活性層）はｐ型伝導を示した。
【００１７】典型的な電子線照射処理条件を表に示す。
【表１】
【００１８】次に、Al0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）の窓７Ａ
の部分と、GaN 層３（ｎ+ 層）に、それぞれ、金属電極
８Ａ、８Ｂを形成する。
の部分と、GaN 層３（ｎ+ 層）に、それぞれ、金属電極
８Ａ、８Ｂを形成する。
【００１９】このようにして、レーザダイオードを作成
した。このレーザダイオードは、GaN 層５（活性層）を
アンドープとしたものに比べて、発振しきい値電流は、
９０％に低下した。
した。このレーザダイオードは、GaN 層５（活性層）を
アンドープとしたものに比べて、発振しきい値電流は、
９０％に低下した。
【００２０】尚、上記実施例では、サファイア基板１を
用いているが、シリコン基板、6H-SiC基板、GaN 基板を
用いても良い。
用いているが、シリコン基板、6H-SiC基板、GaN 基板を
用いても良い。
【００２１】Al0.1Ga0.9N 層６（ｐ層）及びGaN 層５
（活性層）のｐ型化処理は、次のように、窒素ガスのプ
ラズマ雰囲気中における熱処理により行うこともでき
る。反応室内を一度真空に排気して、残存ガスをN2ガス
だけにする。その後、N2ガスを導入し、反応室内の圧力
を100torr 以下とした。次に、反応室内を電力10〜100
Ｗでプラズマ放電させた後、基板の温度を500 〜900 ℃
に加熱し、5 〜60分間プラズマ中で熱処理する。この放
電は高周波、マイクロ波、直流等のいずれの手段でも良
い。基板は、N(ラジカル) が存在するプラズマ放電領域
中か、アフタグローと呼ばれる励起寿命の短いイオン種
は存在しないが寿命の長いラジカル種が存在する領域の
いずれかに置かれる。尚、結晶性を良好に保持して、ｐ
型伝導性を得る最適条件は、基板温度750 ℃、電力40で
ある。以上の処理により層５、６をｐ型伝導性とするこ
とができる。
（活性層）のｐ型化処理は、次のように、窒素ガスのプ
ラズマ雰囲気中における熱処理により行うこともでき
る。反応室内を一度真空に排気して、残存ガスをN2ガス
だけにする。その後、N2ガスを導入し、反応室内の圧力
を100torr 以下とした。次に、反応室内を電力10〜100
Ｗでプラズマ放電させた後、基板の温度を500 〜900 ℃
に加熱し、5 〜60分間プラズマ中で熱処理する。この放
電は高周波、マイクロ波、直流等のいずれの手段でも良
い。基板は、N(ラジカル) が存在するプラズマ放電領域
中か、アフタグローと呼ばれる励起寿命の短いイオン種
は存在しないが寿命の長いラジカル種が存在する領域の
いずれかに置かれる。尚、結晶性を良好に保持して、ｐ
型伝導性を得る最適条件は、基板温度750 ℃、電力40で
ある。以上の処理により層５、６をｐ型伝導性とするこ
とができる。
【００２２】ｐ型伝導性を得る他の方法には、熱処理す
ること、窒素ガス中で熱処理すること、レーザを照射す
ること等を用いることができる。
ること、窒素ガス中で熱処理すること、レーザを照射す
ること等を用いることができる。
【図１】サファイア基板上に作製した本発明の具体的な
一実施例に係る（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,0≦y≦1)
系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
一実施例に係る（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,0≦y≦1)
系半導体レーザダイオードの構成を示した断面図。
１…サファイアの(0001)面基板 ２…AlN 緩衝層 ３…GaN 層（ｎ+ 層） ４…Al0.1Ga0.9N 層（ｎ層） ５…GaN 層（活性層） ６…Al0.1Ga0.9N 層（ｐ層） ７…SiO2層 ８Ａ，８Ｂ…電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591014950 天野 浩 愛知県名古屋市名東区山の手２丁目104 宝マンション山の手508号 (72)発明者 山崎 史郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 小出 典克 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 真部 勝英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区神丘町二丁目21 虹 ケ丘東団地19号棟103号室
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層をその禁制帯幅よりも大きな禁制
帯幅を有する層で挟んだダブルヘテロ接合構造の窒化ガ
リウム系化合物半導体（(AlxGa1-x)yIn1-yN:0 ≦x≦1,0
≦y≦1)から成るレーザダイオードにおいて、 前記活性層を、Mgが添加されたｐ型伝導性を示す窒化ガ
リウム系化合物半導体((AlxGa1-x)yIn1-yN:0≦x≦1,0≦
y ≦1)で形成したことを特徴とする窒化ガリウム系化合
物半導体レーザダイオード。 - 【請求項２】 前記ｐ型伝導性は熱処理により得られる
ことを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合
物半導体レーザダイオード。 - 【請求項３】 前記ｐ型伝導性は窒素(N2 ) ガスのプラ
ズマ状態で熱処理されることにより得られることを特徴
とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザダイオード。 - 【請求項４】 前記ｐ型伝導性は電子線又はレーザの照
射により得られることを特徴とする請求項１に記載の窒
化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7112330A JPH08153933A (ja) | 1994-04-20 | 1995-04-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-106055 | 1994-04-20 | ||
| JP10605594 | 1994-04-20 | ||
| JP7112330A JPH08153933A (ja) | 1994-04-20 | 1995-04-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153933A true JPH08153933A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=26446246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7112330A Pending JPH08153933A (ja) | 1994-04-20 | 1995-04-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08153933A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11238692A (ja) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体の低抵抗化方法 |
| US6861275B2 (en) | 2002-04-16 | 2005-03-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing group III nitride compound semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05183189A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-07-23 | Nichia Chem Ind Ltd | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 |
| JPH07162038A (ja) * | 1993-12-10 | 1995-06-23 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP7112330A patent/JPH08153933A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05183189A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-07-23 | Nichia Chem Ind Ltd | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 |
| JPH07162038A (ja) * | 1993-12-10 | 1995-06-23 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11238692A (ja) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体の低抵抗化方法 |
| US6861275B2 (en) | 2002-04-16 | 2005-03-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing group III nitride compound semiconductor device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050315 |