JPH08264831A - Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element - Google Patents

Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element

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JPH08264831A
JPH08264831A JP8608395A JP8608395A JPH08264831A JP H08264831 A JPH08264831 A JP H08264831A JP 8608395 A JP8608395 A JP 8608395A JP 8608395 A JP8608395 A JP 8608395A JP H08264831 A JPH08264831 A JP H08264831A
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light emitting
acceptor
compound semiconductor
donor
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正好 小池
Shinya Asami
慎也 浅見
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Abstract

PURPOSE: To make long the distance between atoms in an acceptor and a donor by a method wherein a luminous layer is formed into a multilayer by laminating alternately layers added with the acceptor only and layers added with the donor only. CONSTITUTION: An n<+> high-carrier concentration layer 3, an n<+> high-carrier concentration layer 4 and a p-type conductivity type multilayer luminous layer 5, which is doped with Mg and is doped alternately with Zn and Si, are formed in order on a buffer layer 2. An emission peak energy hν (h: a planck constant, ν: the number of vibration of light) is shown by a formula of hν=Eg-(ED+EA)+(q<2> /εr); (ε: dielectric constant), in which an energy band gap is set as Eg, the activation energies of a donor and an acceptor are respectively set as ED and EA, the distance between the donor and the acceptor is set as (r) and a charge elementary quantity is set as (q). Accordingly, the donor and the acceptor are respectively added to separate layers in such the optimum concentration that the luminous luminance of the light-emitting element becomes maximal and moreover, by changing the thicknesses of the layers, the distance between atoms in the acceptor and the donor, which are added to interior of the luminous layer, can be made long.

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、半導体発光素子に関
し、特に、母材を窒化ガリウム系化合物で構成した青色
発光の半導体発光素子(発光ダイオード)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a blue light emitting semiconductor light emitting device (light emitting diode) whose base material is a gallium nitride compound.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発光ダイオードとして窒化ガリウ
ム系(例えば AlGaInN)の化合物半導体のものが知られ
ている。その化合物半導体は直接遷移型であることから
発光効率が高いこと、光の3原色の1つである青色を発
光色とすること等から注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a light emitting diode, a gallium nitride-based (for example, AlGaInN) compound semiconductor is known. Since the compound semiconductor is a direct transition type, it has been noted that it has high emission efficiency, and that blue, which is one of the three primary colors of light, is used as the emission color.

【0003】窒化ガリウム系半導体においても、Mgをド
ープして電子線を照射したり、熱処理によりp型化で
き、従来のn層と半絶縁層(i層)とを接合させたMIS
型に換えて、AlGaN のp層と、ZnドープのInGaN の発光
層と、AlGaN のn層とを用いたダブルヘテロpn接合を
有する発光ダイオードが提案されている。
Also in a gallium nitride-based semiconductor, an MIS in which a conventional n-layer and a semi-insulating layer (i-layer) are joined can be doped with Mg and irradiated with an electron beam or can be turned into p-type by heat treatment.
Instead of the mold, a light emitting diode having a double hetero pn junction using an AlGaN p layer, a Zn-doped InGaN light emitting layer, and an AlGaN n layer has been proposed.

【0004】また発明者らは、さらに発光輝度を向上さ
せるために、図6に示す未公開の構造(特願平6-11348
4)を提案している。この窒化ガリウム系化合物発光ダ
イオードにおいては、発光素子基板に形成する発光層5
は、母材にアクセプタである亜鉛(Zn)とドナーであるシ
リコン(Si)が同時にドープされており、その両側の接合
がダブルヘテロ構造であって、420 〜450nm のピーク波
長、発光出力1000mcd が実現している。このような青色
発光素子としてはマルチカラーディスプレイ等の青色に
需要がある。
In order to further improve the emission brightness, the inventors have shown an unpublished structure shown in FIG. 6 (Japanese Patent Application No. 6-11348).
4) is proposed. In this gallium nitride-based compound light emitting diode, the light emitting layer 5 formed on the light emitting element substrate
In the matrix, zinc (Zn), which is an acceptor, and silicon (Si), which is a donor, are simultaneously doped, and the junctions on both sides of the matrix have a double heterostructure.The peak wavelength is 420 to 450 nm and the emission output is 1000 mcd. Has been realized. As such a blue light emitting element, there is a demand for a blue color such as a multi-color display.

【0005】また交通信号灯の青は法規によって発光ピ
ーク波長が約500nm 前後の高輝度のランプが要求されて
おり、現状の上記の青色発光素子では波長が短すぎると
いう問題がある。この青色発光素子の発光ピーク波長を
長波長側にしようとするには、発光層のエネルギーバン
ドの幅を短くすることが求められ、発光層のIn組成比を
増大させること及び発光層にアクセプタとドナーを同時
に添加することで、発光中心のエネルギー準位間の差を
小さくできることからより長波長側の発光ピークを得る
ことができる。
In addition, the blue of the traffic signal lamp requires a high-luminance lamp having an emission peak wavelength of about 500 nm, which is problematic in that the blue light emitting element described above has a too short wavelength. In order to set the emission peak wavelength of this blue light emitting element to the long wavelength side, it is required to shorten the width of the energy band of the light emitting layer, increase the In composition ratio of the light emitting layer, and increase the acceptor in the light emitting layer. By simultaneously adding the donors, the difference between the energy levels of the emission center can be reduced, so that the emission peak on the longer wavelength side can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光輝
度が最高となる様な濃度にアクセプターとドナーを添加
すると、アクセプター、ドナー間の距離が近くなり、ク
ーロン力による位置エネルギーが無視できなくなる。こ
の位置エネルギーが電子の遷移エネルギーに加わるた
め、アクセプター、ドナー間のレベル差が実質上増大し
たのと等化となる。この結果、発光波長が短波長側にシ
フトしてしまい、目的の波長が得られないという問題が
ある。
However, if the acceptor and the donor are added to a concentration such that the emission brightness is maximized, the distance between the acceptor and the donor becomes short, and the potential energy due to the Coulomb force cannot be ignored. Since this potential energy is added to the transition energy of electrons, this is equivalent to the fact that the level difference between the acceptor and the donor is substantially increased. As a result, there is a problem that the emission wavelength shifts to the short wavelength side, and the target wavelength cannot be obtained.

【0007】従って本発明の目的は、発光輝度を従来程
度以上に維持しつつ、かつ発光ピーク波長を長波長側に
する高輝度型青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a high brightness blue light emitting gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device in which the light emission brightness is maintained at a level higher than that of the prior art and the light emission peak wavelength is on the long wavelength side. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、アクセプタおよびドナーが添加され
た発光層を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
において、前記発光層が、前記アクセプタだけを添加し
たA層と、前記ドナーだけを添加したD層とを交互に積
層させた多層構造であることを特徴とする。あるいはま
た、前記発光層をはさみ込む接合がダブルヘテロ構造で
あることである。あるいはさらにまた、前記発光層がア
ルミニウムガリウムインジウムナイトライド(Al x GaY
In1-X-YN ; X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)系であることを特
徴としている。そしてまたさらに、前記A層と前記D層
との間に無添加(アンドープ)層を有することである。
これに加えて前記無添加層が、50Åから500Åの厚
さを有することも特徴としている。あるいはまた、前記
発光層が、変調ドーピングもしくはδドーピングによっ
て形成された不純物濃度分布を有することを特徴ある構
成としている。あるいはまた、前記A層もしくは前記D
層が、50Åから500Åの間の厚さを有することであ
る。
In order to solve the above problems, the structure of the present invention is a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having a light emitting layer to which an acceptor and a donor are added, wherein the light emitting layer is only the acceptor. It has a multi-layer structure in which the A layer to which is added and the D layer to which only the donor is added are alternately laminated. Alternatively, the junction sandwiching the light emitting layer has a double hetero structure. Alternatively or additionally, the light emitting layer comprises aluminum gallium indium nitride (Al x Ga Y
In 1-XY N; including X = 0, Y = 0, X = Y = 0) system. And yet further, there is an undoped layer between the A layer and the D layer.
In addition to this, the additive-free layer is also characterized by having a thickness of 50Å to 500Å. Alternatively, the light emitting layer is characterized by having an impurity concentration distribution formed by modulation doping or δ doping. Alternatively, the A layer or the D
The layer has a thickness of between 50Å and 500Å.

【0009】本発明はまた、前記発光層が、マグネシウ
ム(Mg)が 1×1019〜 1×1021/cm3添加されたp伝導型
を示す層としたことを特徴ある構成とし、さらには、前
記アクセプタが、カドミウム(Cd)または亜鉛(Zn)または
ベリリウム(Be)またはカルシウム(Ca)のいずれか、ある
いはこれらの任意の混在であることを特徴ある構成とし
ている。あるいは、前記ドナーが、シリコン(Si)または
ゲルマニウム(Ge)またはテルル(Te)または硫黄(S) のい
ずれか、あるいはこれらの任意の混在であることも特徴
ある構成となっている。そしてまた、前記A層と前記D
層とが、それぞれAlx Iny Ga1-x-y N 系の組成比を変化
させた層で構成されていることも特徴ある構成である。
The present invention is also characterized in that the light emitting layer is a layer showing a p-conductivity type in which 1 × 10 19 to 1 × 10 21 / cm 3 of magnesium (Mg) is added. The acceptor is any one of cadmium (Cd), zinc (Zn), beryllium (Be), calcium (Ca), or any mixture thereof. Alternatively, it is also a characteristic feature that the donor is any one of silicon (Si), germanium (Ge), tellurium (Te), and sulfur (S), or any mixture thereof. And again, the A layer and the D
It is also a characteristic configuration that each layer is composed of a layer in which the composition ratio of Al x In y Ga 1-xy N system is changed.

【0010】[0010]

【作用】発光層に添加するアクセプタとドナーは、従来
では混合状態であり、お互いの原子間距離が非常に近
い。それでアクセプター・ドナー間のクーロン力が働い
て、原子の遷移エネルギーがアクセプター、ドナー間の
レベルより大きくなることを発明者らは見いだし、この
点が長波長化を妨げていることから、アクセプター、ド
ナー間の距離を保つ構成とする。即ち、発光層にアクセ
プター、ドナーをそれぞれ交互に添加して多層構造と
し、発光ピーク波長を、アクセプター、ドナーそれぞれ
の添加量、および各層の層厚、および母材組成比によっ
て調節する。アクセプター、ドナーがそれぞれの層に形
成されることで、お互いのクーロン力は平均として各層
の中心間隔に相当する。従って混在させていた従来と比
べて十分クーロン力を低下させている。
The acceptor and the donor added to the light emitting layer are conventionally in a mixed state, and the interatomic distance between them is very short. Therefore, the inventors found that the Coulomb force between the acceptor and the donor works, and the transition energy of the atom becomes larger than the level between the acceptor and the donor. The distance between them will be maintained. That is, acceptor and donor are alternately added to the light emitting layer to form a multilayer structure, and the emission peak wavelength is adjusted by the amount of each acceptor and donor added, the layer thickness of each layer, and the base material composition ratio. By forming the acceptor and the donor in the respective layers, the Coulomb force of each other corresponds to the center interval of the respective layers on average. Therefore, the Coulomb force is sufficiently reduced compared to the conventional case where it was mixed.

【0011】発光ピークエネルギーhν(h:プランク
定数、ν:光の振動数)は、エネルギーバンドギャップ
Eg 、ドナー、アクセプターの活性化エネルギーをそれ
ぞれED 、EA 、ドナー・アクセプター間の距離をr、
電荷素量をqとすると、
The emission peak energy hν (h: Planck's constant, ν: light frequency) is the energy band gap Eg, the activation energy of the donor and the acceptor is ED, EA, and the distance between the donor and the acceptor is r,
If the elementary charge is q,

【数 1】 hν = Eg −(ED +EA )+(q2 /εr) (ε:誘電率)という式で示される。従って、ドナーと
アクセプターを別々の層に、発光輝度が最大となる最適
な濃度で添加し、かつ、および層の厚さを変えることに
より、実質的な原子間距離、すなわちクーロン力を制御
して発光波長を変化できる。
[Number 1] hν = Eg - (ED + EA ) + (q 2 / εr): represented by the expression (epsilon dielectric constant). Therefore, by adding the donor and the acceptor to separate layers at the optimum concentration that maximizes the emission brightness, and by changing the layer thickness, the substantial interatomic distance, that is, Coulomb force is controlled. The emission wavelength can be changed.

【0012】従って、アクセプターとドナーとを添加し
た層のあり方として、交互にそれぞれアクセプター、ド
ナーをドープした多層構成、ドープされた層の間にアン
ドープの層を有する多層構成、さらにδドープや変調ド
ープによる多層構成でも同じようにアクセプター、ドナ
ーの原子間距離を制御することができる。
Therefore, as a way of forming a layer in which an acceptor and a donor are added, a multilayer structure in which an acceptor and a donor are alternately doped, a multilayer structure in which an undoped layer is provided between the doped layers, and δ-doping and modulation-doping are further provided. The interatomic distance between the acceptor and the donor can be controlled in the same manner even in the multi-layered structure.

【0013】[0013]

【発明の効果】発光層を多層化することで、発光層内に
添加されるアクセプター、ドナーの原子間距離が大きく
保てることになり、アクセプター、ドナー間のクーロン
エネルギーを小さくして、発光ピーク波長を約500nm に
することができる。発光層の母材は発光効率が高い高輝
度な構成のままとでき、最大輝度は3000mcd が得られ、
目的に見合った青色の発光素子ができる。また、層の厚
さでもアクセプター、ドナー間の距離が制御できるの
で、最大輝度の得られる波長を自由に制御することがで
きる。
EFFECTS OF THE INVENTION By making the light emitting layer multi-layered, the interatomic distance between the acceptor and the donor added in the light emitting layer can be kept large, and the Coulomb energy between the acceptor and the donor can be made small and the emission peak wavelength can be reduced. Can be about 500 nm. The base material of the light-emitting layer can be kept in a high-luminance structure with high luminous efficiency, and a maximum brightness of 3000 mcd can be obtained.
A blue light emitting element suitable for the purpose can be obtained. Further, since the distance between the acceptor and the donor can be controlled also by the thickness of the layer, the wavelength at which the maximum brightness can be obtained can be freely controlled.

【0014】[0014]

【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。 (第1実施例)図1に示した発光ダイオード10は、サ
ファイア基板1を有しており、そのサファイア基板1上
に500 ÅのAlN のバッファ層2が形成されている。その
バッファ層2の上には、順に、膜厚約 2.0μmで電子濃
度 2×1018/cm3のシリコンドープGaN から成る高キャリ
ア濃度n+ 層( n + - GaN ) 3、膜厚約 2.0μmで電子
濃度 2×1018/cm3のシリコンドープのAlx2Ga1-x2N から
成る高キャリア濃度n+層4が構成されている。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific examples. (First Embodiment) The light emitting diode 10 shown in FIG. 1 has a sapphire substrate 1, on which a 500 Å AlN buffer layer 2 is formed. On the buffer layer 2, a high carrier concentration n + layer (n + -GaN) 3 composed of silicon-doped GaN with an electron concentration of 2 × 10 18 / cm 3 and a film thickness of about 2.0 μm in order. A high carrier concentration n + layer 4 made of silicon-doped Al x2 Ga 1-x2 N with a μm electron concentration of 2 × 10 18 / cm 3 is formed.

【0015】そしてその上に、全体の膜厚約0.5 μm
の、マグネウシム(Mg)がドープされ、さらに亜鉛(Zn)と
シリコン(Si)とが交互にドープされたGay In1-y N から
成るp伝導型(p型)の多層発光層5が形成されてい
る。そしてその上にクラッド層として、膜厚約 1.0μm
のホール濃度 5×1017/cm3でマグネシウム(Mg)濃度 1×
1020/cm3のマグネシウムドープのAlx1Ga1-x1N から成る
p層61、その上に膜厚約0.2μmでホール濃度 5×10
17/cm3のマグネシウム濃度 1×1020/cm3のマグネシウム
ドープのGaN から成る第2コンタクト層62、その上に
膜厚約 500Åでホール濃度 2×1017/cm3のマグネシウム
濃度 2×1020/cm3のマグネシウムドープのGaN から成る
第1コンタクト層63が形成されている。そして、第1
コンタクト層63に接続するニッケル(Ni)で形成された
電極7と、高キャリア濃度n+ 層3に接続するニッケル
で形成された電極8が形成されている。電極7と電極8
とは、溝9により電気的に絶縁分離されている。なお、
ここに示した構造は本発明の一例に過ぎず、本発明の特
徴を有する発光層をもつ発光ダイオードとして機能する
構成ならば、どのような構成であっても効果は同様であ
る。また、図示する全ての図では正確な膜厚を反映した
表示としていない。
On top of that, the total film thickness is about 0.5 μm.
, A p-conducting (p-type) multilayer light emitting layer 5 formed of Ga y In 1 -y N doped with magnesium (Mg) and further doped with zinc (Zn) and silicon (Si) alternately is formed. Has been done. And as a clad layer on it, the film thickness is about 1.0 μm.
Hall concentration of 5 × 10 17 / cm 3 magnesium (Mg) concentration of 1 ×
A p-layer 61 consisting of 10 20 / cm 3 of magnesium-doped Al x1 Ga 1-x1 N, on which a hole concentration of 5 × 10 5 with a film thickness of about 0.2 μm.
17 / cm 3 magnesium concentration 1 × 10 20 / cm 3 magnesium-doped GaN second contact layer 62, with a thickness of about 500Å hole concentration 2 × 10 17 / cm 3 magnesium concentration 2 × 10 A first contact layer 63 of magnesium-doped GaN of 20 / cm 3 is formed. And the first
An electrode 7 made of nickel (Ni) connected to the contact layer 63 and an electrode 8 made of nickel connected to the high carrier concentration n + layer 3 are formed. Electrode 7 and electrode 8
Are electrically isolated from each other by the groove 9. In addition,
The structure shown here is only an example of the present invention, and the same effect is obtained in any structure as long as it functions as a light emitting diode having a light emitting layer having the characteristics of the present invention. In addition, not all of the drawings shown show the accurate film thickness.

【0016】次に、この構造の発光ダイオード10の製
造方法について説明する。この発光ダイオード10は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造している。半導体結晶成長に用
いられたガスは、NH3 とキャリアガスH2又はN2とトリメ
チルガリウム(Ga(CH3)3)(以下「TMG 」と記す) とトリ
メチルアルミニウム(Al(CH3)3)(以下「TMA 」と記す)
とトリメチルインジウム(In(CH3)3)(以下「TMI 」と記
す) とダイメチルジンク(Zn(CH3)2)(以下「DMZ 」と記
す) とシラン(SiH4)とビスシクロペンタジエニルマグネ
シウム(Mg(C5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記す)である。
Next, a method of manufacturing the light emitting diode 10 having this structure will be described. This light emitting diode 10 is
It is manufactured by vapor phase epitaxy using an organometallic compound vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as "M0VPE"). Gas used for semiconductor crystal growth is NH 3 and carrier gas H 2 or N 2 and trimethylgallium (Ga (CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMG”) and trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ). (Hereinafter referred to as "TMA")
Trimethyl indium (In (CH 3) 3) ( hereinafter referred to as "TMI") and die-methyl zinc (Zn (CH 3) 2) ( hereinafter referred to as "DMZ") and silane (SiH 4) and bis cyclopentadienyl magnesium enyl (Mg (C 5 H 5) 2) ( hereinafter referred to as "CP 2 Mg").

【0017】(1) まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄
したa面を主面とする単結晶のサファイア基板1をM0VP
E 装置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次
に、常圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温
度1100℃でサファイア基板1を気相エッチングした。 (2) 次に、温度を 400℃まで低下させて、H2を20 liter
/分、NH3 を10 liter/分、TMA を 1.8×10-5モル/分
で供給してAlN のバッファ層2が約 500Åの厚さに形成
された。次に、サファイア基板1の温度を1150℃に保持
し、膜厚約2.2 μm、電子濃度 2×1018/cm3のシリコン
ドープのGaN から成る高キャリア濃度n+層3を形成し
た。
(1) First, a single crystal sapphire substrate 1 whose main surface is the a-plane, which has been cleaned by organic cleaning and heat treatment, is M0VP.
E Attach to the susceptor placed in the reaction chamber of the equipment. Next, the sapphire substrate 1 was vapor-phase etched at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 into the reaction chamber at a flow rate of 2 liter / min under normal pressure. (2) Next, lower the temperature to 400 ℃ and add H 2 to 20 liter.
/ Min, NH 3 at 10 liter / min and TMA at 1.8 × 10 −5 mol / min to form an AlN buffer layer 2 having a thickness of about 500 Å. Then, maintaining the temperature of the sapphire substrate 1 to 1150 ° C., to form a film thickness of about 2.2 [mu] m, an electron concentration of 2 × 10 18 / cm high carrier concentration n + layer 3 made of GaN of silicon doped 3.

【0018】(3) 以下、亜鉛(Zn)とシリコン(Si)を発光
中心として発光ピーク波長を約500nmに設定した場合の
多層発光層5(アクティブ層)及びクラッド層4、6の
組成比及び結晶成長条件の実施例を記す。上記の高キャ
リア濃度n+ 層3を形成した後、続いて、サファイア基
板1の温度を1000℃に保持し、N2又はH2を10 liter/
分、NH3 を10 liter/分、TMG を1.12×10-4モル/分、
TMA を0.47×10-4モル/分、及びシランを導入し、膜厚
約0.5 μm、濃度 1×1018/cm3のシリコンドープのAl
0.1Ga0.9N から成る高キャリア濃度n+ 層4を形成し
た。
(3) Below, the composition ratio of the multilayer light emitting layer 5 (active layer) and the cladding layers 4 and 6 when the emission peak wavelength is set to about 500 nm with zinc (Zn) and silicon (Si) as the emission centers and An example of crystal growth conditions will be described. After forming the above-mentioned high carrier concentration n + layer 3, the temperature of the sapphire substrate 1 is maintained at 1000 ° C., and N 2 or H 2 is added to 10 liter / liter.
Min, NH 3 10 liter / min, TMG 1.12 × 10 -4 mol / min,
TMA is 0.47 × 10 -4 mol / min, and silane is introduced, the film thickness is 0.5 μm, and the concentration is 1 × 10 18 / cm 3 silicon-doped Al.
A high carrier concentration n + layer 4 made of 0.1 Ga 0.9 N was formed.

【0019】(4) 続いて、サファイア基板1の温度を85
0 ℃に保持し、N2又はH2を20 liter/分、NH3 を10 lit
er/分、TMG を1 ×10-5モル/分、TMI を1 ×10-4モル
/分、CP2Mg を2 ×10-4モル/分、及び、シラン(SiH4)
またはジエチルジンク(DEZ) を導入し、発光層5の成膜
を行う。このとき、まず最初に約200 Åだけ、シランを
用いてシリコン(Si)ドープの層52(D層)を形成し、
続けて、母材は同じ材料、同じ厚さ約200 Å、添加する
不純物をDEZ による亜鉛(Zn)に切り換えて亜鉛(Zn)ドー
プの層51(A層)を形成する。続けて同様な厚さでシ
リコンドープの層52(D層)を形成し、というように
交互にアクセプターの亜鉛(Zn)とドナーのシリコン(Si)
とを交互に添加して、全体をおよそ膜厚約0.5 μmとな
るまで発光層5を成膜し、図2に示すような多層構造と
する。なお、この状態で多層発光層5は、まだ高抵抗で
ある。この発光層5におけるマグネシウム(Mg)の濃度は
1×1019/cm3、それぞれの層で、亜鉛(Zn)の濃度は 5×
1018/cm3であり、シリコン(Si)の濃度も 5×1018/cm3
ある。
(4) Subsequently, the temperature of the sapphire substrate 1 is set to 85
Hold at 0 ℃, N 2 or H 2 20 liter / min, NH 3 10 lit
er / min, TMG 1 x 10 -5 mol / min, TMI 1 x 10 -4 mol / min, CP 2 Mg 2 x 10 -4 mol / min, and silane (SiH 4 ).
Alternatively, diethyl zinc (DEZ) is introduced to form the light emitting layer 5. At this time, first, a silicon (Si) -doped layer 52 (D layer) is formed by using silane by about 200 Å,
Subsequently, the base material is the same material, the same thickness is about 200 Å, and the impurities to be added are switched to zinc (Zn) by DEZ to form a zinc (Zn) -doped layer 51 (A layer). Subsequently, a silicon-doped layer 52 (D layer) having a similar thickness is formed, and the acceptor zinc (Zn) and the donor silicon (Si) are alternately formed.
And are alternately added to form the light emitting layer 5 until the total thickness becomes about 0.5 μm to form a multilayer structure as shown in FIG. In this state, the multilayer light emitting layer 5 still has high resistance. The concentration of magnesium (Mg) in this light emitting layer 5 is
1 × 10 19 / cm 3 , in each layer, the concentration of zinc (Zn) is 5 ×
It is 10 18 / cm 3 , and the concentration of silicon (Si) is also 5 × 10 18 / cm 3 .

【0020】(5) 続いて、温度を1000℃に保持し、N2
はH2を10 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を1.12
×10-4モル/分、TMA を0.47×10-4モル/分、及び、CP
2Mg を2 ×10-4モル/分導入し、膜厚約1.0 μmのマグ
ネシウム(Mg)ドープの Al0.1Ga0.9Nから成るp層61を
形成した。p層61のマグネシウムの濃度は 1×1020/c
m3である。この状態では、p層61は、まだ、抵抗率10
8 Ωcm以上の絶縁体である。次に、温度を1000℃に保持
し、N2又はH2を10 liter/分、NH3 を10 liter/分、TM
G を1.12×10-4モル/分、及び、CP2Mg を 1×10-4モル
/分の割合で導入し、膜厚約0.2 μmのマグネシウム(M
g)ドープのGaN から成る第2コンタクト層62を形成し
た。第2コンタクト層62のマグネシウムの濃度は 1×
1020/cm3である。この状態では、第2コンタクト層62
は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
(5) Subsequently, the temperature was kept at 1000 ° C., N 2 or H 2 was 10 liter / min, NH 3 was 10 liter / min, and TMG was 1.12.
× 10 -4 mol / min, TMA 0.47 × 10 -4 mol / min, and CP
2 Mg was introduced at 2 × 10 −4 mol / min to form a p-layer 61 made of Al 0.1 Ga 0.9 N doped with magnesium (Mg) and having a thickness of about 1.0 μm. The magnesium concentration of the p-layer 61 is 1 × 10 20 / c
m is 3. In this state, the p-layer 61 still has a resistivity of 10
It is an insulator of 8 Ωcm or more. Next, the temperature is kept at 1000 ° C, N 2 or H 2 is 10 liter / min, NH 3 is 10 liter / min, TM
G was introduced at a rate of 1.12 × 10 -4 mol / min and CP 2 Mg was introduced at a rate of 1 × 10 -4 mol / min, and magnesium (M
g) A second contact layer 62 made of doped GaN was formed. The concentration of magnesium in the second contact layer 62 is 1 ×
It is 10 20 / cm 3 . In this state, the second contact layer 62
Is still an insulator with a resistivity of 10 8 Ωcm or more.

【0021】(6) 続いて、温度を1000℃に保持し、N2
はH2を10 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を1.12
×10-4モル/分、及び、CP2Mg を 4×10-4モル/分の割
合で導入し、膜厚約500 Åのマグネシウム(Mg)ドープの
GaN から成る第1コンタクト層63を形成した。第1コ
ンタクト層63のマグネシウムの濃度は 2×1020/cm3
ある。この状態では、第1コンタクト層63は、まだ、
抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
(6) Subsequently, the temperature is kept at 1000 ° C., N 2 or H 2 is 10 liter / min, NH 3 is 10 liter / min, and TMG is 1.12.
Introduced at a rate of × 10 -4 mol / min and CP 2 Mg at a rate of 4 × 10 -4 mol / min, and a magnesium (Mg) -doped layer with a film thickness of about 500 Å was introduced.
A first contact layer 63 made of GaN was formed. The concentration of magnesium in the first contact layer 63 is 2 × 10 20 / cm 3 . In this state, the first contact layer 63 still has
It is an insulator with a resistivity of 10 8 Ωcm or more.

【0022】(7) 次に、反射電子線回折装置を用いて、
第1コンタクト層63、第2コンタクト層62、p層6
1及び発光層5に一様に電子線を照射した。電子線の照
射条件は、加速電圧約10KV、試料電流1 μA、ビームの
移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60μmφ、真空度5.0 ×
10-5Torrである。この電子線の照射により、第1コンタ
クト層63、第2コンタクト層62、p層61及び発光
層5は、それぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3, 5×1017
/cm3, 5×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm,0.8 Ωcm,0.8 Ω
cmのp伝導型半導体となった。このようにして、図2に
示すような多層構造のウエハが得られた。その後、ウエ
ハのまま、各個別の発光素子(チップ)を形成していく
が、この工程は既に周知であるので、ここでは説明は省
略する。
(7) Next, using a reflection electron beam diffractometer,
First contact layer 63, second contact layer 62, p layer 6
1 and the light emitting layer 5 were uniformly irradiated with an electron beam. The electron beam irradiation conditions are: accelerating voltage of about 10 KV, sample current of 1 μA, beam moving speed of 0.2 mm / sec, beam diameter of 60 μmφ, vacuum degree of 5.0 ×
It is 10 -5 Torr. Due to this electron beam irradiation, the first contact layer 63, the second contact layer 62, the p layer 61 and the light emitting layer 5 have hole concentrations of 2 × 10 17 / cm 3 and 5 × 10 17 respectively.
/ cm 3 , 5 × 10 17 / cm 3 , resistivity 2 Ωcm, 0.8 Ωcm, 0.8 Ω
It became a p-conductivity type semiconductor of cm. In this way, a wafer having a multilayer structure as shown in FIG. 2 was obtained. After that, each individual light emitting element (chip) is formed on the wafer as it is, but since this step is already known, the description thereof is omitted here.

【0023】このようにして得られた発光素子10は、
駆動電流20mA、駆動電圧4Vで、発光ピーク波長が480n
m 、発光強度2000mcd であった。これは従来よりも約2
倍の発光輝度を有し、発光ピーク波長も、交通信号機で
求められている500nm に近いものが得られた。
The light emitting device 10 thus obtained is
Drive current 20mA, drive voltage 4V, emission peak wavelength is 480n
m 2 and emission intensity 2000 mcd. This is about 2 more than before
The emission brightness was doubled, and the emission peak wavelength was close to 500 nm required by traffic signals.

【0024】又、上記の多層発光層5における亜鉛(Zn)
またはシリコン(Si)のそれぞれの濃度は、それぞれ 1×
1017〜 1×1020/cm3の範囲が発光強度を向上させる点で
望ましい。
Further, zinc (Zn) in the above-mentioned multilayer light emitting layer 5
Or, each concentration of silicon (Si) is 1 ×
The range of 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 is desirable in terms of improving the emission intensity.

【0025】上記の実施例では、多層発光層5のバンド
ギャップが両側に存在するp層6と高キャリア濃度n+
層4のバンドギャップよりも小さくなるようなダブルヘ
テロ接合に形成されている。また上記の実施例ではInGa
N 系とAlGaN 系であるため、これらの3つの層の格子定
数は一致していないが、望ましくはAlx Iny Ga1-x-yN
系を用いて各層の組成比x,y を調整し、GaN の高キャリ
ア濃度n+ 層の格子定数に一致するように選択する。
In the above embodiment, the p-type layer 6 having the band gap of the multilayer light emitting layer 5 on both sides and the high carrier concentration n +.
The double heterojunction is formed so as to be smaller than the band gap of the layer 4. In the above example, InGa
The lattice constants of these three layers do not match because they are N-based and AlGaN-based, but it is desirable to use Al x In y Ga 1-xy N
The composition ratio x, y of each layer is adjusted using a system and selected so as to match the lattice constant of the high carrier concentration n + layer of GaN.

【0026】(第2実施例)第1実施例の多層発光層5
は、マグネシウム(Mg)と亜鉛(Zn)とシリコン(Si)とが添
加されたInGaN 層から成っているが、第2実施例の多層
発光層5は、図3に示すように、GaN 層54、InGaN 層
53の交互の層から成っている。その製法は、前述の高
キャリア濃度n+ 層3を形成するところまでは同様で、
その後、まずサファイア基板1の温度を1000℃に保持
し、N2を10 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を1.
12×10-4モル/分、TMA を0.47×10-4モル/分、及び、
シランを導入し、膜厚約0.5 μm、シリコン濃度 1×10
19/cm3のシリコンドープのAl0.1Ga0.9N から成る高キャ
リア濃度n+ 層4を形成する。
(Second Embodiment) The multilayer light emitting layer 5 of the first embodiment.
Is composed of an InGaN layer to which magnesium (Mg), zinc (Zn) and silicon (Si) are added. The multilayer light emitting layer 5 of the second embodiment has a GaN layer 54 as shown in FIG. , InGaN layers 53 are composed of alternating layers. The manufacturing method is the same until the formation of the high carrier concentration n + layer 3 described above,
Then, first, the temperature of the sapphire substrate 1 is maintained at 1000 ° C., N 2 is 10 liter / min, NH 3 is 10 liter / min, and TMG is 1.
12 × 10 -4 mol / min, TMA 0.47 × 10 -4 mol / min, and
Silane is introduced, film thickness is about 0.5 μm, silicon concentration is 1 × 10
A high carrier concentration n + layer 4 of 19 0.1 cm 3 of silicon-doped Al 0.1 Ga 0.9 N is formed.

【0027】続いて、温度を 850℃に保持し、N2を20 l
iter/分、NH3 を 10liter/分、TMG を 1×10-5モル/
分、TMI を 1×10-4モル/分、CP2Mg を 2×10-4モル/
分、シランを10×10-9モル/分、またはDEZ を 2×10-4
モル/分で導入し、全体の膜厚約0.5 μmのマグネシウ
ム(Mg)ドープで、交互にシリコン(Si)と亜鉛(Zn)のドー
プされたGaN / InGaN から成る多層発光層5を形成す
る。この第2実施例では、発光層の母材を変えて積層す
るため、アクセプターとドナーを添加する組み合わせが
あり、図3(a) ではGaN 層54にシリコンを添加して、
InGaN 層53に亜鉛(Zn)を添加した場合で、それぞれの
厚さを100 Åにした場合である。この発光層5における
マグネシウムの濃度は 1×1019/cm3であり、亜鉛(Zn)の
濃度は 1×1019/cm3であり、シリコン(Si)の濃度は 8×
1018/cm3である。また図3(b) の場合は、不純物を入れ
換えて、GaN 層56に亜鉛(Zn)を添加し、InGaN 層55
にシリコンを添加した場合で、厚さをGaN 層56を50
Å、InGaN 層55を100 Åとした場合である。この発光
層5におけるマグネシウムの濃度は 1×1019/cm3であ
り、亜鉛(Zn)の濃度は 5×1018/cm3であり、シリコン(S
i)の濃度も 5×1018/cm3である。
Subsequently, the temperature was maintained at 850 ° C. and 20 L of N 2 was added.
iter / min, NH 3 10 liter / min, TMG 1 × 10 -5 mol /
Min, TMI 1 × 10 -4 mol / min, CP 2 Mg 2 × 10 -4 mol / min
Min, silane 10 × 10 -9 mol / min, or DEZ 2 × 10 -4
Introduced at a rate of mol / min to form a multilayer light emitting layer 5 of GaN / InGaN doped with magnesium (Mg) and having a total film thickness of about 0.5 μm, which is alternately doped with silicon (Si) and zinc (Zn). In this second embodiment, there is a combination in which an acceptor and a donor are added because the base material of the light emitting layer is changed and stacked, and in FIG. 3A, silicon is added to the GaN layer 54,
This is the case where zinc (Zn) was added to the InGaN layer 53 and the thickness of each was set to 100 Å. The concentration of magnesium in this light emitting layer 5 is 1 × 10 19 / cm 3 , the concentration of zinc (Zn) is 1 × 10 19 / cm 3 , and the concentration of silicon (Si) is 8 ×.
It is 10 18 / cm 3 . In the case of FIG. 3B, the impurities are exchanged, zinc (Zn) is added to the GaN layer 56, and the InGaN layer 55 is added.
When silicon is added to the GaN layer 56,
Å, InGaN layer 55 is 100 Å. The concentration of magnesium in the light emitting layer 5 is 1 × 10 19 / cm 3 , the concentration of zinc (Zn) is 5 × 10 18 / cm 3 , and the concentration of silicon (S
The concentration of i) is also 5 × 10 18 / cm 3 .

【0028】多層発光層5を形成した後は、第一実施例
と同様に上側のクラッド層6を形成する。この発光ダイ
オードは、図3(a) の場合、駆動電流20mA、駆動電圧4
Vで、発光ピーク波長は、500nm であり、発光強度は30
00mcd である。図3(b) の場合で、発光ピーク波長は、
490nm であり、発光強度は2500mcd であり、最も需要に
見合った発光ダイオードを提供できる。
After forming the multilayer light emitting layer 5, the upper clad layer 6 is formed as in the first embodiment. In the case of FIG. 3 (a), this light emitting diode has a drive current of 20 mA and a drive voltage of 4 mA.
The emission peak wavelength is 500 nm and the emission intensity is 30 V
It is 00mcd. In the case of Fig. 3 (b), the emission peak wavelength is
With 490nm and emission intensity of 2500mcd, we can provide the most suitable light emitting diode.

【0029】(第3実施例)第3実施例の発光ダイオー
ドは、第2実施例の発光ダイオードと異なり、図4に示
すように、p伝導型の発光層5の母材としてAlGaN / In
GaN 層を用いたものである。この例でも、図4(a) では
InGaN 層510に亜鉛(Zn)を添加し、AlGaN層511に
シリコンをそれぞれ 5×1018/cm3、厚さそれぞれ100 Å
で構成したものであり、図4(b) では、InGaN 層512
にシリコンを 2×1018/cm3添加し、AlGaN 層513に亜
鉛(Zn)を 1×1018/cm3、厚さはやはりそれぞれ100 Åで
構成したものである。
(Third Embodiment) The light emitting diode of the third embodiment is different from the light emitting diode of the second embodiment in that as shown in FIG. 4, AlGaN / In is used as a base material of the p-conduction type light emitting layer 5.
It uses a GaN layer. Also in this example, in Fig. 4 (a)
Zinc (Zn) was added to the InGaN layer 510 and silicon was added to the AlGaN layer 511 at 5 × 10 18 / cm 3 and 100 Å, respectively.
In FIG. 4 (b), the InGaN layer 512 is composed of
2 × 10 18 / cm 3 of silicon is added to the AlGaN layer 513, and zinc (Zn) is added to the AlGaN layer 513 at 1 × 10 18 / cm 3 and the thickness is 100 Å.

【0030】p層61は前述の実施例と同様、マグネシ
ウム(Mg)のドープされたAlx1Ga1-x1N 、高キャリア濃度
+ 層4はシリコン(Si)のドープされたAlx2Ga1-x2N で
形成してある。そして、組成比x1,x2 は、発光層5のバ
ンドギャップが高キャリア濃度n+ 層4とp層61のバ
ンドギャップに対して小さくなるダブルヘテロ接合が形
成されるように設定される。尚、第1コンタクト層6
2、第2コンタクト層63も第1実施例、第2実施例と
同様である。
Similar to the above-described embodiment, the p-layer 61 is magnesium (Mg) -doped Al x1 Ga 1 -x1 N, and the high carrier concentration n + layer 4 is silicon (Si) -doped Al x2 Ga 1 It is formed by -x2 N. The composition ratios x1 and x2 are set so that a double heterojunction in which the bandgap of the light emitting layer 5 is smaller than the bandgap of the high carrier concentration n + layer 4 and the p layer 61 is formed. The first contact layer 6
The second and second contact layers 63 are similar to those in the first and second embodiments.

【0031】このようにして形成した発光素子12にお
いても、発光ピーク波長490nm 、発光輝度2500〜3000mc
d が得られており、効果は同様である。
Also in the light emitting element 12 thus formed, the emission peak wavelength is 490 nm and the emission brightness is 2500 to 3000 mc.
d is obtained and the effect is similar.

【0032】(第4実施例)その他、図5に、多層発光
層5の構成として、厚さが50Å程度のアンドープの層
514を交互にドープする層515、516の間に形成
する場合(図5(a))や、均一の組成比のアンドープ層5
17の幅にごく僅かのドープ層518、519を交互に
(図5(b))、または組成比の異なるアンドープ層52
0、521が積層された各層にごく僅かのドープ層52
2、523を交互に形成するδドーピングの手法を用い
た場合(図5(c))の発光層5でもよく、さらにあるい
は、ドープする濃度を連続的に変化させる変調ドーピン
グで形成した発光層5であっても良い。
(Fourth Embodiment) In addition, in the structure of the multilayer light emitting layer 5 shown in FIG. 5, an undoped layer 514 having a thickness of about 50 Å is formed between layers 515 and 516 which are alternately doped (FIG. 5 (a)) or an undoped layer 5 having a uniform composition ratio
Alternating the doped layers 518 and 519 in the width of 17 (Fig. 5 (b)), or the undoped layers 52 having different composition ratios.
A very small amount of the doped layer 52 in each layer in which 0 and 521 are laminated.
The light emitting layer 5 in the case of using the δ doping method in which 2, 523 are alternately formed (FIG. 5C) may be used, or alternatively, the light emitting layer 5 formed by modulation doping in which the doping concentration is continuously changed. May be

【0033】上記の各実施例において、多層発光層5の
各層における亜鉛(Zn)とシリコン(Si)の濃度は、混合さ
せて添加する場合と同様、それぞれ、 1×1017〜 1×10
20/cm3の範囲が発光強度を向上させる点で望ましい。さ
らに好ましくは 1×1018〜 1×1019/cm3の範囲が良い。
1×1018/cm3より少ないと効果が少なく、 1×1019/cm3
より多いと結晶性が悪くなる。
In each of the above-mentioned examples, the concentrations of zinc (Zn) and silicon (Si) in each layer of the multi-layer light emitting layer 5 were 1 × 10 17 to 1 × 10 5, respectively, as in the case of adding them by mixing.
The range of 20 / cm 3 is desirable from the viewpoint of improving the emission intensity. The range of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 is more preferable.
Less than 1 × 10 18 / cm 3 is less effective, 1 × 10 19 / cm 3
If the amount is larger, the crystallinity becomes worse.

【0034】又、上記の実施例において、コンタクト層
(またはクラッド層)として、高濃度にマグネシウム(M
g)を添加した第1コンタクト層63と、第1コンタクト
層63よりも低い濃度にマグネシウム(Mg)を添加した第
2コンタクト層62との2層構造とした。しかし、p型
の多層発光層5のマグネシウム(Mg)濃度よりも高いマグ
ネシウム(Mg)濃度のコンタクト層を1層だけ電極7、8
の直下に設けても良い。又、コンタクト層としてGaN を
用いたが、p型のInx Ga1-x N 混晶を用いても良い。
In the above embodiment, the contact layer (or clad layer) has a high concentration of magnesium (M).
A two-layer structure of a first contact layer 63 added with g) and a second contact layer 62 added with magnesium (Mg) at a concentration lower than that of the first contact layer 63 is adopted. However, only one contact layer having a magnesium (Mg) concentration higher than the magnesium (Mg) concentration of the p-type multilayer light emitting layer 5 has electrodes 7 and 8.
It may be provided directly below. Further, GaN is used as a contact layer may be a p-type In x Ga 1-x N mixed crystal.

【0035】又、アクセプタ不純物は、ベリリウム(B
e)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水
銀(Hg)を用いても良い。さらに、ドナー不純物には、炭
素(C)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛
(Pb)を用いることができる。
The acceptor impurity is beryllium (B
You may use e), magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), and mercury (Hg). Further, donor impurities include carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), and lead.
(Pb) can be used.

【0036】さらに、ドナー不純物として、イオウ(S)
、セレン(Se)、テルル(Te)を用いることもできる。p
型化は、電子線照射の他、熱アニーリング、N2プラズマ
ガス中での熱処理、レーザ照射により行うことができ
る。
Further, sulfur (S) is used as a donor impurity.
, Selenium (Se) and tellurium (Te) can also be used. p
Molding can be performed by electron beam irradiation, thermal annealing, heat treatment in N 2 plasma gas, or laser irradiation.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る発光ダイオードの構
成を示した模式的構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】多層発光層の構成の模式的説明図。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a structure of a multi-layer light emitting layer.

【図3】第2実施例に係る発光層の構成を示した模式的
構成図。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a light emitting layer according to a second example.

【図4】第3実施例に係る発光層の構成を示した模式的
構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a light emitting layer according to a third example.

【図5】第4実施例に係る発光層の構成を示した模式的
構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a light emitting layer according to a fourth example.

【図6】従来の発光ダイオードの構成を示した模式的構
成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional light emitting diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…発光ダイオード 1…サファイア基板 2…バッファ層 3…高キャリア濃度n+ 層 4…高キャリア濃度n+ 層(クラッド層) 5…多層発光層 6…p層(クラッド層) 61…p層 62…第2コンタクト層 63…第1コンタクト層 7,8…電極 9…溝10 ... Light emitting diode 1 ... Sapphire substrate 2 ... Buffer layer 3 ... High carrier concentration n + layer 4 ... High carrier concentration n + layer (cladding layer) 5 ... Multi-layer light emitting layer 6 ... P layer (cladding layer) 61 ... P layer 62 ... second contact layer 63 ... first contact layer 7,8 ... electrode 9 ... groove

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アクセプタおよびドナーが添加された発光
層を有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子におい
て、 前記発光層が、前記アクセプタだけを添加したA層と、
前記ドナーだけを添加したD層とを交互に積層させた多
層構造であることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子。
1. A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having a light emitting layer to which an acceptor and a donor are added, wherein the light emitting layer is an A layer to which only the acceptor is added,
A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device having a multi-layer structure in which the D layers to which only the donor is added are alternately laminated.
【請求項2】前記発光層をはさみ込む接合がダブルヘテ
ロ構造であ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発光素子。
2. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the junction sandwiching the light emitting layer has a double hetero structure.
【請求項3】前記発光層がアルミニウムガリウムインジ
ウムナイトライド(Alx GaY In1-X-Y N ; X=0,Y=0,X=Y=0
を含む)系であることを特徴とする請求項2に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
3. The light emitting layer comprises aluminum gallium indium nitride (Al x Ga Y In 1-XY N; X = 0, Y = 0, X = Y = 0).
3. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 2, wherein
【請求項4】前記A層と前記D層との間に無添加(アン
ドープ)層を有することを特徴とする請求項1乃至3に
記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
4. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising an undoped layer between the A layer and the D layer.
【請求項5】前記無添加層が、50Åから500Åの厚
さを有することを特徴とする請求項4に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。
5. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the additive-free layer has a thickness of 50Å to 500Å.
【請求項6】前記発光層が、変調ドーピングもしくはδ
ドーピングによって形成された不純物濃度分布を有する
ことを特徴とする請求項1乃至5に記載の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子。
6. The light emitting layer comprises modulation doping or δ
6. The gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to claim 1, which has an impurity concentration distribution formed by doping.
【請求項7】前記A層もしくは前記D層が、50Åから
500Åの間の厚さを有することを特徴とする請求項1
乃至5記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。
7. The layer A or the layer D has a thickness of between 50Å and 500Å.
5. A gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device according to any one of 5 to 6
【請求項8】前記発光層は、マグネシウム(Mg)が 1×10
19〜 1×1021/cm3 添加されたp伝導型を示す層とした
ことを特徴とする請求項1乃至7記載の窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子。
8. The light emitting layer comprises magnesium (Mg) of 1 × 10.
8. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the layer is a p-conductivity type layer added with 19 to 1 × 10 21 / cm 3 .
【請求項9】前記アクセプタが、カドミウム(Cd)または
亜鉛(Zn)またはベリリウム(Be)またはカルシウム(Ca)の
いずれか、あるいはこれらの任意の混在であることを特
徴とする請求項1乃至8記載の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子。
9. The acceptor is one of cadmium (Cd), zinc (Zn), beryllium (Be), calcium (Ca), or any mixture thereof. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to the above.
【請求項10】前記ドナーが、シリコン(Si)またはゲル
マニウム(Ge)またはテルル(Te)または硫黄(S) のいずれ
か、あるいはこれらの任意の混在であることを特徴とす
る請求項1乃至7記載の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子。
10. The donor is any one of silicon (Si), germanium (Ge), tellurium (Te), and sulfur (S), or any mixture thereof. The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to the above.
【請求項11】前記A層と前記D層とが、それぞれAlx
Iny Ga1-x-y N 系の組成比を変化させた層で構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至10記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。
11. The A layer and the D layer are each made of Al x
The gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device comprises an In y Ga 1-xy N-based layer having a changed composition ratio.
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