JPH08330627A - 半導体発光素子およびその作製方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその作製方法Info
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- JPH08330627A JPH08330627A JP13087795A JP13087795A JPH08330627A JP H08330627 A JPH08330627 A JP H08330627A JP 13087795 A JP13087795 A JP 13087795A JP 13087795 A JP13087795 A JP 13087795A JP H08330627 A JPH08330627 A JP H08330627A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 III 族窒化物半導体ＩｎＧａＡｌＮエピタキ
シャル膜の高品質化によって高効率、長寿命の半導体発
光素子およびその作製方法を再現よく提供すること。 【構成】 サファイア基板１上に窒化層２を形成した
後、３００〜８００℃でＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ
（０≦Ｘ’，Ｙ’，Ｘ’＋Ｙ’≦１）を堆積して、バッ
ファ層３を形成し、多結晶と非晶質の混在する膜を得
る。引き続き８００℃〜１，０００℃でアニールして配
向した多結晶の平坦膜とする。この上にＳｉドープｎ型
低抵抗ＧａＮ層４、半絶縁性のＺｎドープＧａＮ発光層
５を成長し、この半絶縁性膜の上に電極６を設け、層４
上にはオーミック電極７を形成する。これによりＩｎ
1-X-Y ＧａX ＡｌY Ｎ層（０≦Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を
少なくとも１層含み、かつ上述のバッファ層を有する半
導体発光素子を得る。
シャル膜の高品質化によって高効率、長寿命の半導体発
光素子およびその作製方法を再現よく提供すること。 【構成】 サファイア基板１上に窒化層２を形成した
後、３００〜８００℃でＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ
（０≦Ｘ’，Ｙ’，Ｘ’＋Ｙ’≦１）を堆積して、バッ
ファ層３を形成し、多結晶と非晶質の混在する膜を得
る。引き続き８００℃〜１，０００℃でアニールして配
向した多結晶の平坦膜とする。この上にＳｉドープｎ型
低抵抗ＧａＮ層４、半絶縁性のＺｎドープＧａＮ発光層
５を成長し、この半絶縁性膜の上に電極６を設け、層４
上にはオーミック電極７を形成する。これによりＩｎ
1-X-Y ＧａX ＡｌY Ｎ層（０≦Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を
少なくとも１層含み、かつ上述のバッファ層を有する半
導体発光素子を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可視から紫外領域で発光
する半導体発光素子およびその作製方法に関する。
する半導体発光素子およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】III 族窒化物半導体ＩｎＮ，ＧａＮ，Ａ
ｌＮやこれらの混晶Ｉｎ1-X-Y ＧａXＡｌy Ｎ（０≦
Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ＜１）（以下の説明では、これらの結晶
をまとめてＩｎＧａＡｌＮと記す）のエピタキシャル成
長に当たっては、これらの単結晶基板がないため、基板
として従来サファイアを用いてきた。しかし、サファイ
アと上記III 族窒化物半導体間には、１１〜２３％の格
子不整合および約２×１０-6（ｄｅｇ-1）の熱膨張係数
差が存在する。このために生じる不整合転位および熱歪
みが、III 族窒化物半導体エピタキシャル膜の結晶性お
よび電気的・光学的特性を低下させていた。また、両者
の化学的性質の違いにより生じる界面エネルギーのた
め、サファイア上に直接成長したIII 族窒化物半導体エ
ピタキシャル膜は顕著な三次元成長を起こし、表面の平
坦性は悪く、結晶性を低下させていた。この結果、サフ
ァイア基板上に作製したＩｎＧａＡｌＮ層を少なくとも
一層含む発光素子において発光効率が低く素子寿命も短
い、という問題があった。
ｌＮやこれらの混晶Ｉｎ1-X-Y ＧａXＡｌy Ｎ（０≦
Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ＜１）（以下の説明では、これらの結晶
をまとめてＩｎＧａＡｌＮと記す）のエピタキシャル成
長に当たっては、これらの単結晶基板がないため、基板
として従来サファイアを用いてきた。しかし、サファイ
アと上記III 族窒化物半導体間には、１１〜２３％の格
子不整合および約２×１０-6（ｄｅｇ-1）の熱膨張係数
差が存在する。このために生じる不整合転位および熱歪
みが、III 族窒化物半導体エピタキシャル膜の結晶性お
よび電気的・光学的特性を低下させていた。また、両者
の化学的性質の違いにより生じる界面エネルギーのた
め、サファイア上に直接成長したIII 族窒化物半導体エ
ピタキシャル膜は顕著な三次元成長を起こし、表面の平
坦性は悪く、結晶性を低下させていた。この結果、サフ
ァイア基板上に作製したＩｎＧａＡｌＮ層を少なくとも
一層含む発光素子において発光効率が低く素子寿命も短
い、という問題があった。
【０００３】基板と大きな格子不整合を有するヘテロエ
ピタキシャル成長を行う場合、基板とエピタキシャル膜
との間にバッファ層を配置することがある。ここで言う
バッファ層は、基板とエピタキシャル膜との間の中間的
性質（例えば格子定数や熱膨張係数）を持つ。サファイ
アIII 族窒化物半導体成長では、ＡｌＮバッファ層ある
いはＧａＮバッファ層を介した成長により、サファイア
基板上ＧａＮ単結晶の品質向上の例が報告されている。
ピタキシャル成長を行う場合、基板とエピタキシャル膜
との間にバッファ層を配置することがある。ここで言う
バッファ層は、基板とエピタキシャル膜との間の中間的
性質（例えば格子定数や熱膨張係数）を持つ。サファイ
アIII 族窒化物半導体成長では、ＡｌＮバッファ層ある
いはＧａＮバッファ層を介した成長により、サファイア
基板上ＧａＮ単結晶の品質向上の例が報告されている。
【０００４】ここで用いられるバッファ層は、表面の平
坦な連続膜でなければならない。さらに結晶性として
は、単結晶もしくは単結晶に近い結晶性を有している必
要がある。そのため、このバッファ層の形成の成長条件
の許容範囲が狭く、良質のＩｎＧａＡｌＮ層の形成を困
難にしていた。さらにＩｎＧａＡｌＮ層成長の再現性を
乏しくしていた。
坦な連続膜でなければならない。さらに結晶性として
は、単結晶もしくは単結晶に近い結晶性を有している必
要がある。そのため、このバッファ層の形成の成長条件
の許容範囲が狭く、良質のＩｎＧａＡｌＮ層の形成を困
難にしていた。さらにＩｎＧａＡｌＮ層成長の再現性を
乏しくしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたもので、その目的はIII 族窒
化物半導体ＩｎＧａＡｌＮエピタキシャル膜の高品質化
によって高効率、長寿命の半導体発光素子およびその作
製方法を再現よく提供することにある。
を解決するためになされたもので、その目的はIII 族窒
化物半導体ＩｎＧａＡｌＮエピタキシャル膜の高品質化
によって高効率、長寿命の半導体発光素子およびその作
製方法を再現よく提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＩｎＧａＡｌ
Ｎを少なくとも一層含む半導体発光素子において、低温
で非晶質ないしは非晶質と多結晶とが混在したＩｎ
1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ層を基板上に堆積し、これを高
温で加熱することによって得られる配向した多結晶層な
いしは、非晶質と配向した多結晶層とが混在した層をバ
ッファ層とすることによって上記問題点を解決してい
る。ここで、バッファ層としてはＩｎを含む組成のもの
が優れている。また、基板表面の近傍に窒素を結合させ
ておくとバッファ層の組成によってはバッファ層の平坦
性と連続性が向上し、半導体発光素子の高効率化、長寿
命化に有効である。
Ｎを少なくとも一層含む半導体発光素子において、低温
で非晶質ないしは非晶質と多結晶とが混在したＩｎ
1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ層を基板上に堆積し、これを高
温で加熱することによって得られる配向した多結晶層な
いしは、非晶質と配向した多結晶層とが混在した層をバ
ッファ層とすることによって上記問題点を解決してい
る。ここで、バッファ層としてはＩｎを含む組成のもの
が優れている。また、基板表面の近傍に窒素を結合させ
ておくとバッファ層の組成によってはバッファ層の平坦
性と連続性が向上し、半導体発光素子の高効率化、長寿
命化に有効である。
【０００７】バッファ層の厚さは通常１０ｎｍ〜１００
ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜５０ｎｍである。
ｎｍ程度、好ましくは２０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【０００８】また、窒化層の深さは通常１ｎｍ〜２０ｎ
ｍ程度、好ましくは２ｎｍ〜１０ｎｍである。
ｍ程度、好ましくは２ｎｍ〜１０ｎｍである。
【０００９】
【作用】ＩｎＮ二元系または、三元以上からなる混晶Ｉ
ｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ（０≦Ｘ’，Ｙ’＜１、か
つ、０≦Ｘ’＋Ｙ’≦１）を３００〜８００℃の間の温
度で基板上に堆積すると、再現性よく容易に平坦な連続
膜であるバッファ層を形成できる。バッファ層の組成が
Ｉｎを含むものであると、平坦性・連続性が特に良い
が、さらに膜が軟らかく、基板と成長層の間の格子不整
合を良く緩和する。
ｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ（０≦Ｘ’，Ｙ’＜１、か
つ、０≦Ｘ’＋Ｙ’≦１）を３００〜８００℃の間の温
度で基板上に堆積すると、再現性よく容易に平坦な連続
膜であるバッファ層を形成できる。バッファ層の組成が
Ｉｎを含むものであると、平坦性・連続性が特に良い
が、さらに膜が軟らかく、基板と成長層の間の格子不整
合を良く緩和する。
【００１０】以上のように、ＩｎＮ二元系または、三元
以上からなる混晶Ｉｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎは平坦性
・連続性に優れたバッファ層となり、その上に成長した
ＩｎＧａＡｌＮよりなる半導体発光素子を高効率・長寿
命にすることができる。さらに、基板表面を窒化してお
くと、バッファ層の組成によっては、上記バッファ層の
連続性・平坦性は向上し、したがって半導体発光素子の
高効率化・長寿命化に有効である。
以上からなる混晶Ｉｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎは平坦性
・連続性に優れたバッファ層となり、その上に成長した
ＩｎＧａＡｌＮよりなる半導体発光素子を高効率・長寿
命にすることができる。さらに、基板表面を窒化してお
くと、バッファ層の組成によっては、上記バッファ層の
連続性・平坦性は向上し、したがって半導体発光素子の
高効率化・長寿命化に有効である。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。な
お、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行い得ること
はいうまでもない。
お、実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行い得ること
はいうまでもない。
【００１２】（実施例１）図１は本発明の第一の実施例
を説明する図であって、半導体発光素子の断面を示す。
本半導体発光素子は有機金属気相エピタキシャル成長法
により、サファイア（０００１）基板１をアンモニアガ
ス雰囲気中１０００℃で５分間熱処理して、前記サファ
イアの表面に形成した窒化層２（窒化深さ５ｎｍ）を形
成する。続いて膜厚５０ｎｍのＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ｎバッ
ファ層３を５００℃で堆積した。電子線回折による表面
の結晶性の観察から、この膜は非晶質と多結晶が混在し
たものであることが分った。１０５０℃で１０分間アニ
ールしたところ、配向した多結晶よりなる平坦な膜に変
化した。続いて、膜厚５μｍのＳｉドープｎ型低抵抗Ｇ
ａＮ層４、膜厚０．５μｍのＺｎドープＧａＮ発光層５
を成長した。層５は半絶縁性である。半絶縁層上に電極
６を、ｎ型低抵抗層上にオーミック電極７を形成する。
電極６に正の電圧を電極７に負の電圧を加えると発光層
５は４８０ｎｍの波長で発光した。最大出力は０．８ｍ
Ｗであり、外部量子効率は０．２２％であった。
を説明する図であって、半導体発光素子の断面を示す。
本半導体発光素子は有機金属気相エピタキシャル成長法
により、サファイア（０００１）基板１をアンモニアガ
ス雰囲気中１０００℃で５分間熱処理して、前記サファ
イアの表面に形成した窒化層２（窒化深さ５ｎｍ）を形
成する。続いて膜厚５０ｎｍのＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ｎバッ
ファ層３を５００℃で堆積した。電子線回折による表面
の結晶性の観察から、この膜は非晶質と多結晶が混在し
たものであることが分った。１０５０℃で１０分間アニ
ールしたところ、配向した多結晶よりなる平坦な膜に変
化した。続いて、膜厚５μｍのＳｉドープｎ型低抵抗Ｇ
ａＮ層４、膜厚０．５μｍのＺｎドープＧａＮ発光層５
を成長した。層５は半絶縁性である。半絶縁層上に電極
６を、ｎ型低抵抗層上にオーミック電極７を形成する。
電極６に正の電圧を電極７に負の電圧を加えると発光層
５は４８０ｎｍの波長で発光した。最大出力は０．８ｍ
Ｗであり、外部量子効率は０．２２％であった。
【００１３】本実施例ではｎ型低抵抗層、半絶縁層とし
てＧａＮを用いたが、これに代えてＩｎ1-X-Y ＧａX Ａ
ｌY Ｎ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることにより
発光波長を２００〜６２０ｎｍの範囲で変化させること
ができる。ここでは窒化層を用いた例を示したが、用い
なくてもＩｎＮの二元系または、三元以上の混晶バッフ
ァ層の形成条件を選べば、ＩｎＮの二元系または、三元
以上の混晶バッファ層の効果を享受できる。
てＧａＮを用いたが、これに代えてＩｎ1-X-Y ＧａX Ａ
ｌY Ｎ（０≦Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることにより
発光波長を２００〜６２０ｎｍの範囲で変化させること
ができる。ここでは窒化層を用いた例を示したが、用い
なくてもＩｎＮの二元系または、三元以上の混晶バッフ
ァ層の形成条件を選べば、ＩｎＮの二元系または、三元
以上の混晶バッファ層の効果を享受できる。
【００１４】（実施例２）図２は本発明の第二の実施例
を説明する図であって半導体発光素子の断面を示す。本
半導体発光素子はサファイア（０００１）基板１０の表
面に実施例１に準ずる方法で形成した膜厚５０ｎｍのＩ
ｎＮバッファ層１１、膜厚５μｍのＳｉドープｎ型低抵
抗ＩｎＡｌＮクラッド層１２、膜厚０．５μｍのアンド
ープＩｎＧａＮ活性層１３、膜厚２μｍのＭｇドープｐ
型ＩｎＡｌＮクラッド層１４、ｐ型クラッド層のオーミ
ック電極１５、ｎ型クラッド層のオーミック電極１６か
らなる。ここに示したＩｎＡｌＮ層１２およびＩｎＧａ
Ｎ層１３は、互いに格子整合し、クラッド層のバンドギ
ャップエネルギが活性層のバンドギャップエネルギに比
べ０．３ｅＶ以上大きくなるように組成を選んだ。この
結果、クラッド層の屈折率は活性層の屈折率に比べ約１
０％小さくなる。電極１５に正の電圧を、電極１６に負
の電圧を加えると活性層１３は４２０ｎｍの波長で発光
した。最大出力は１３ｍＷであり、外部量子効率は３％
であった。
を説明する図であって半導体発光素子の断面を示す。本
半導体発光素子はサファイア（０００１）基板１０の表
面に実施例１に準ずる方法で形成した膜厚５０ｎｍのＩ
ｎＮバッファ層１１、膜厚５μｍのＳｉドープｎ型低抵
抗ＩｎＡｌＮクラッド層１２、膜厚０．５μｍのアンド
ープＩｎＧａＮ活性層１３、膜厚２μｍのＭｇドープｐ
型ＩｎＡｌＮクラッド層１４、ｐ型クラッド層のオーミ
ック電極１５、ｎ型クラッド層のオーミック電極１６か
らなる。ここに示したＩｎＡｌＮ層１２およびＩｎＧａ
Ｎ層１３は、互いに格子整合し、クラッド層のバンドギ
ャップエネルギが活性層のバンドギャップエネルギに比
べ０．３ｅＶ以上大きくなるように組成を選んだ。この
結果、クラッド層の屈折率は活性層の屈折率に比べ約１
０％小さくなる。電極１５に正の電圧を、電極１６に負
の電圧を加えると活性層１３は４２０ｎｍの波長で発光
した。最大出力は１３ｍＷであり、外部量子効率は３％
であった。
【００１５】この実施例では、ｎ型およびｐ型クラッド
層としてＩｎＡｌＮを、また活性層としてＩｎＧａＮを
用いたが、互いに格子整合し、クラッド層のバンドギャ
ップエネルギが活性層のバンドギャップエネルギに比べ
０．３ｅＶ以上大きくなるという条件の下で組成を変化
させることにより、発光波長を２００〜６２０ｎｍの範
囲で変化させることができる。
層としてＩｎＡｌＮを、また活性層としてＩｎＧａＮを
用いたが、互いに格子整合し、クラッド層のバンドギャ
ップエネルギが活性層のバンドギャップエネルギに比べ
０．３ｅＶ以上大きくなるという条件の下で組成を変化
させることにより、発光波長を２００〜６２０ｎｍの範
囲で変化させることができる。
【００１６】（実施例３）図３は本発明の第三の実施例
を説明する図であって半導体発光素子の断面を示す。本
半導体発光素子はサファイア（０００１）基板２１の表
面に実施例１に準ずる方法で形成した窒化層２２（窒化
深さ５ｎｍ）、膜厚５０ｎｍのＩｎＮバッファ層２３、
膜厚５μｍおよび電子濃度５×１０18ｃｍ-3のＳｉドー
プｎ型ＧａＡｌＮ電流注入および光閉じ込め層２４、膜
厚２μｍおよび電子濃度膜厚１０19ｃｍ-3のＳｉドープ
ｎ型ＧａＮキャリア閉じ込め層２５、１０ｎｍのアンド
ープＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ単一量子井戸発光層２６、膜厚
２μｍおよびホール濃度１０ 18ｃｍ-3のＭｇドープｐ型
ＧａＮキャリア閉じ込め層２７、膜厚２ｍｍおよびホー
ル濃度５×１０17ｃｍ-3のＭｇドープｐ型ＧａＡｌＮ電
流注入および光閉じ込め層２８、ｐ型オーミック電極２
９、ｎ型オーミック電極３０からなる。電極３０に対し
て正の電圧を電極２９に加えることにより、電子および
正孔を発光層２６に注入した。その結果、立ち上がり電
圧４Ｖの電流対電圧特性が得られ、波長３７５ｎｍ帯に
のみ発光ピークを持つ発光を観測できた。最大出力は３
ｍＷであり、外部量子効率は２％であった。また、Ｉｎ
ＧａＮ発光層２６の組成を変化させることにより発光波
長を６００ｎｍまで長波長化することができた。
を説明する図であって半導体発光素子の断面を示す。本
半導体発光素子はサファイア（０００１）基板２１の表
面に実施例１に準ずる方法で形成した窒化層２２（窒化
深さ５ｎｍ）、膜厚５０ｎｍのＩｎＮバッファ層２３、
膜厚５μｍおよび電子濃度５×１０18ｃｍ-3のＳｉドー
プｎ型ＧａＡｌＮ電流注入および光閉じ込め層２４、膜
厚２μｍおよび電子濃度膜厚１０19ｃｍ-3のＳｉドープ
ｎ型ＧａＮキャリア閉じ込め層２５、１０ｎｍのアンド
ープＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ単一量子井戸発光層２６、膜厚
２μｍおよびホール濃度１０ 18ｃｍ-3のＭｇドープｐ型
ＧａＮキャリア閉じ込め層２７、膜厚２ｍｍおよびホー
ル濃度５×１０17ｃｍ-3のＭｇドープｐ型ＧａＡｌＮ電
流注入および光閉じ込め層２８、ｐ型オーミック電極２
９、ｎ型オーミック電極３０からなる。電極３０に対し
て正の電圧を電極２９に加えることにより、電子および
正孔を発光層２６に注入した。その結果、立ち上がり電
圧４Ｖの電流対電圧特性が得られ、波長３７５ｎｍ帯に
のみ発光ピークを持つ発光を観測できた。最大出力は３
ｍＷであり、外部量子効率は２％であった。また、Ｉｎ
ＧａＮ発光層２６の組成を変化させることにより発光波
長を６００ｎｍまで長波長化することができた。
【００１７】以上の実施例では、バッファ層として、Ｉ
ｎＮおよびＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ｎを用いているが、その他
の組成をもつＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ層（０≦
Ｘ’，Ｙ’＜１、かつ、０≦Ｘ’＋Ｙ’≦１）を用いて
もよい。また、Ｉｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎバッファ層
の堆積温度としては、３００〜１１００℃が最適であ
る。堆積後基板温度を上昇させることにより、非晶質な
いしは非晶質に多結晶が混在していたものが、配向した
多結晶層となり、その後のエピタキシャル成長が可能に
なる。なお、基板としてはサファイア以外にもＳｉＣ，
ＺｎＯ等も使用できる。
ｎＮおよびＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ｎを用いているが、その他
の組成をもつＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ層（０≦
Ｘ’，Ｙ’＜１、かつ、０≦Ｘ’＋Ｙ’≦１）を用いて
もよい。また、Ｉｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎバッファ層
の堆積温度としては、３００〜１１００℃が最適であ
る。堆積後基板温度を上昇させることにより、非晶質な
いしは非晶質に多結晶が混在していたものが、配向した
多結晶層となり、その後のエピタキシャル成長が可能に
なる。なお、基板としてはサファイア以外にもＳｉＣ，
ＺｎＯ等も使用できる。
【００１８】
【発明の効果】本発明で開示されたバッファ層を用いる
ことにより、Ｉｎ1-X-Y ＧａX ＡｌYＮ（０≦Ｘ，Ｙ，
Ｘ＋Ｙ≦１）材料系よりなる半導体発光素子は長寿命化
・高効率化する。
ことにより、Ｉｎ1-X-Y ＧａX ＡｌYＮ（０≦Ｘ，Ｙ，
Ｘ＋Ｙ≦１）材料系よりなる半導体発光素子は長寿命化
・高効率化する。
【００１９】半導体発光素子において、バッファ層にイ
ンジウムを加えることにより、バッファ層の平坦性・連
続性が特によくなるだけでなく、基板と成長層との間の
格子不整合をよく緩和する。基板表面を窒化すると、バ
ッファ層の組成によっては、バッファ層の連続性・平坦
性が向上する。基板上にＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ
（０≦Ｘ’，Ｙ’，Ｘ’＋Ｙ’≦１）を３００〜８００
℃で堆積すると再現性よく平坦な連続膜であるバッファ
層を形成できる。さらに８００〜１１００℃で熱処理す
るとバッファ層が配向した多結晶のみにすることがで
き、エピタキシャル膜の結晶性および電気的・光学的特
性が改善される。
ンジウムを加えることにより、バッファ層の平坦性・連
続性が特によくなるだけでなく、基板と成長層との間の
格子不整合をよく緩和する。基板表面を窒化すると、バ
ッファ層の組成によっては、バッファ層の連続性・平坦
性が向上する。基板上にＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ
（０≦Ｘ’，Ｙ’，Ｘ’＋Ｙ’≦１）を３００〜８００
℃で堆積すると再現性よく平坦な連続膜であるバッファ
層を形成できる。さらに８００〜１１００℃で熱処理す
るとバッファ層が配向した多結晶のみにすることがで
き、エピタキシャル膜の結晶性および電気的・光学的特
性が改善される。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施例を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明の半導体発光素子の二の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の半導体発光素子の三の実施例を示す断
面図である。
面図である。
１ サファイア（０００１）基板 ２ 窒化層 ３ （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 Ｎ）バッファ層 ４ Ｓｉドープｎ型低抵抗ＧａＮ層 ５ ＺｎドープＧａＮ発光層 ６ 半絶縁層電極 ７ ｎ型低抵抗層のオーミック電極 １０ サファイア（０００１）基板 １１ （ＩｎＮ）バッファ層 １２ （Ｓｉドープｎ型低抵抗ＩｎＡｌＮ）クラッド層 １３ （アンドープＩｎＧａＮ）活性層 １４ （Ｍｇドープｐ型ＩｎＡｌＮ）クラッド層 １５ ｐ型クラッド層のオーミック電極 １６ ｎ型クラッド層のオーミック電極 ２１ サファイア（０００１）基板 ２２ 窒化層 ２３ （ＩｎＮ）バッファ層 ２４ （Ｓｉドープｎ型ＧａＡｌＮ）電流注入および光
閉じ込め層 ２５ （Ｓｉドープｎ型ＧａＮ）キャリア閉じ込め層 ２６ （アンドープＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）単一量子井戸
発光層 ２７ （Ｍｇドープｐ型ＧａＮ）キャリア閉じ込め層 ２８ （Ｍｇドープｐ型ＧａＡｌＮ）電流注入および光
閉じ込め層 ２９ ｐ型オーミック電極 ３０ ｎ型オーミック電極
閉じ込め層 ２５ （Ｓｉドープｎ型ＧａＮ）キャリア閉じ込め層 ２６ （アンドープＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ）単一量子井戸
発光層 ２７ （Ｍｇドープｐ型ＧａＮ）キャリア閉じ込め層 ２８ （Ｍｇドープｐ型ＧａＡｌＮ）電流注入および光
閉じ込め層 ２９ ｐ型オーミック電極 ３０ ｎ型オーミック電極
Claims (4)
- 【請求項１】 第一のＩｎ1-X-Y ＧａX ＡｌY Ｎ層（０
≦Ｘ，Ｙ，Ｘ＋Ｙ≦１）を少なくとも一層含む半導体発
光素子において、配向した多結晶のまたは非晶質と配向
した多結晶とが混在した第二のＩｎ1-X'-Y' ＧａX'Ａｌ
Y'Ｎ層（０≦Ｘ’，Ｙ’，Ｘ’＋Ｙ’≦１）が基板に接
して積層され、前記第二のＩｎ1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ
層の上に、前記基板および第二のＩｎ1-X'-Y' ＧａX'Ａ
ｌY'Ｎ層以外の前記半導体発光素子の構成部分が形成さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記第二の層がインジウムを含む組成で
あることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素
子。 - 【請求項３】 前記基板の組成が表面近傍のみで窒素を
含むものであることを特徴とする請求項１および２のい
ずれかに記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 請求項１，２および３のいずれかに記載
の半導体発光素子の作製方法であって、前記第二のＩｎ
1-X'-Y' ＧａX'ＡｌY'Ｎ層が、基板上にＩｎ1-X'-Y' Ｇ
ａX'ＡｌY'Ｎ層を３００℃から８００℃の間の温度で堆
積し、引き続き８００℃から１１００℃の間の温度で熱
処理して形成されることを特徴とする半導体発光素子の
作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13087795A JPH08330627A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 半導体発光素子およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13087795A JPH08330627A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 半導体発光素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330627A true JPH08330627A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15044789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13087795A Pending JPH08330627A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 半導体発光素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08330627A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232137B1 (en) | 1997-06-04 | 2001-05-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| JP2006093584A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 窒化物エピタキシャル層構造とその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP13087795A patent/JPH08330627A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232137B1 (en) | 1997-06-04 | 2001-05-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| US6399963B2 (en) | 1997-06-04 | 2002-06-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| US6828593B2 (en) | 1997-06-04 | 2004-12-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element and its manufacturing method |
| JP2006093584A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 窒化物エピタキシャル層構造とその製造方法 |
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