JPH0888408A - ３族窒化物半導体発光素子 - Google Patents
３族窒化物半導体発光素子Info
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- JPH0888408A JPH0888408A JP24884094A JP24884094A JPH0888408A JP H0888408 A JPH0888408 A JP H0888408A JP 24884094 A JP24884094 A JP 24884094A JP 24884094 A JP24884094 A JP 24884094A JP H0888408 A JPH0888408 A JP H0888408A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】青、緑、赤の３原色発光の平面発光素子を得る
こと 【構成】膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のSiド
ープのGaN から成るｎ層１１、膜厚約0.5 μｍ、Znが濃
度 1×1018/cm3で、Siが濃度 1×1018/cm3でドープされ
たIn0.08Ga0.92N から成る発光層１２、膜厚約1.0 μ
ｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のMgドープのGaN から成る
ｐ層１３とで第１発光部Ａが形成。ｎ層２１、Zn濃度 5
×1019/cm3、Si濃度 5×1019/cm3のIn0.08Ga0.92N から
成る発光層２２、ｐ層２３とで第２発光部Ｂが形成。ｎ
層３１、Zn濃度 5×1019/cm3のIn0.08Ga0.92N から成る
発光層３２、ｐ層３３とで第３発光部Ｃが形成。電極８
１、７１、８２、７２、８３、７３と、溝６１，６２，
６３，６４、９１，９２，９３が形成。第１発光部Ａ、
第２発光部Ｂ、第３発光部Ｃで、それぞれ、青、緑、赤
の発光が得られる。
こと 【構成】膜厚約2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のSiド
ープのGaN から成るｎ層１１、膜厚約0.5 μｍ、Znが濃
度 1×1018/cm3で、Siが濃度 1×1018/cm3でドープされ
たIn0.08Ga0.92N から成る発光層１２、膜厚約1.0 μ
ｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のMgドープのGaN から成る
ｐ層１３とで第１発光部Ａが形成。ｎ層２１、Zn濃度 5
×1019/cm3、Si濃度 5×1019/cm3のIn0.08Ga0.92N から
成る発光層２２、ｐ層２３とで第２発光部Ｂが形成。ｎ
層３１、Zn濃度 5×1019/cm3のIn0.08Ga0.92N から成る
発光層３２、ｐ層３３とで第３発光部Ｃが形成。電極８
１、７１、８２、７２、８３、７３と、溝６１，６２，
６３，６４、９１，９２，９３が形成。第１発光部Ａ、
第２発光部Ｂ、第３発光部Ｃで、それぞれ、青、緑、赤
の発光が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３族窒化物半導体を用い
た発光素子に関する。
た発光素子に関する。
【０００２】従来、青色の発光ダイオードとしてAlGaIn
N 系の化合物半導体を用いた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。
N 系の化合物半導体を用いた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。
【０００３】最近、AlGaInN 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
きることが明らかになった。この結果、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。
ドープして電子線を照射したり、熱処理によりｐ型化で
きることが明らかになった。この結果、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のダブルヘテロｐ
ｎ接合型の発光ダイオードの発光層には発光中心として
Znだけがドープされているので、発光層は半絶縁性であ
る。発光層にはｎ層から電子がｐ層から正孔が注入さ
れ、この注入された電子と正孔の再結合により発光す
る。
ｎ接合型の発光ダイオードの発光層には発光中心として
Znだけがドープされているので、発光層は半絶縁性であ
る。発光層にはｎ層から電子がｐ層から正孔が注入さ
れ、この注入された電子と正孔の再結合により発光す
る。
【０００５】本発明者は、いろいろと実験を重ねた結
果、発光層に添加されるドナー不純物とアクセプタ不純
物との添加量を変化させて、発光色を測定した。その結
果、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度により発
光層の発光色が変化するのが観測された。
果、発光層に添加されるドナー不純物とアクセプタ不純
物との添加量を変化させて、発光色を測定した。その結
果、ドナー不純物濃度とアクセプタ不純物濃度により発
光層の発光色が変化するのが観測された。
【０００６】本発明は上記の観測事実に基づいて成され
たものであり、その目的は、GaN 系化合物半導体を用い
て同一基板から光の３原色を発光させることである。
たものであり、その目的は、GaN 系化合物半導体を用い
て同一基板から光の３原色を発光させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を
示すｐ層と、その間に介在する発光層が、狭いバンドギ
ャップの半導体を広いバンドギャップの半導体で挟んだ
構造のダブルヘテロ接合で形成された３層構造の発光部
を１単位として同一基板上にくり返し積層させた発光素
子において、各発光部の各発光層におけるアクセプタ不
純物又はドナー不純物の濃度を適正に設定することによ
り、各発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑色の３原
色を発光させることを特徴とする。
は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、ｐ伝導型を
示すｐ層と、その間に介在する発光層が、狭いバンドギ
ャップの半導体を広いバンドギャップの半導体で挟んだ
構造のダブルヘテロ接合で形成された３層構造の発光部
を１単位として同一基板上にくり返し積層させた発光素
子において、各発光部の各発光層におけるアクセプタ不
純物又はドナー不純物の濃度を適正に設定することによ
り、各発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑色の３原
色を発光させることを特徴とする。
【０００８】又、請求項２に記載の発明は、各発光部の
各発光層における結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定する
ことにより、各発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑
色の３原色を発光させるようにしたことである。
各発光層における結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定する
ことにより、各発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑
色の３原色を発光させるようにしたことである。
【０００９】又、請求項３に記載の発明は、各発光部の
各発光層におけるアクセプタ不純物又はドナー不純物の
濃度を適正に設定し、且つ、各発光部の各発光層におけ
る結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定することにより、各
発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑色の３原色を発
光させることを特徴とする。
各発光層におけるアクセプタ不純物又はドナー不純物の
濃度を適正に設定し、且つ、各発光部の各発光層におけ
る結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定することにより、各
発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑色の３原色を発
光させることを特徴とする。
【００１０】発光層において、シリコン、亜鉛の濃度が
1×1019/cm3以下の場合には、青色の発光が可能とな
り、シリンコ及び亜鉛の濃度が 1×1019〜 1×1021/cm3
の場合には緑色の発光が可能となり、亜鉛だけを濃度 1
×1019〜 1×1021/cm3の範囲で添加した場合には赤色の
発光が可能となる。
1×1019/cm3以下の場合には、青色の発光が可能とな
り、シリンコ及び亜鉛の濃度が 1×1019〜 1×1021/cm3
の場合には緑色の発光が可能となり、亜鉛だけを濃度 1
×1019〜 1×1021/cm3の範囲で添加した場合には赤色の
発光が可能となる。
【００１１】
【発明の作用及び効果】上記のように、同一基板上に各
発光部を多層形成し、その各発光部の発光層において、
ドナー不純物とアクセプタ不純物の濃度を適正に設定
し、又は、結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定することで
各発光部から、青、緑、赤の光の３原色を得ることがで
きる。このようにして、同一基板を用いて光の３原色を
発光できる平面発光装置を構成することができる。
発光部を多層形成し、その各発光部の発光層において、
ドナー不純物とアクセプタ不純物の濃度を適正に設定
し、又は、結晶の組成比Ｘ，Ｙを適正に設定することで
各発光部から、青、緑、赤の光の３原色を得ることがで
きる。このようにして、同一基板を用いて光の３原色を
発光できる平面発光装置を構成することができる。
【００１２】
【実施例】第１実施例 図１において、平面発光素子１００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Al
N 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2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/c
m3のシリコンドープのGaN から成るｎ層１１、膜厚約0.
5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度 1×1018/cm3で、シリコンが濃
度 1×1018/cm3でドープされたIn0.08Ga0.92N から成る
発光層１２、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3
のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層１３が形成さ
れている。この３層１１，１２，１３が第１発光部Ａを
形成している。
１を有しており、そのサファイア基板１上に500 ÅのAl
N 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2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/c
m3のシリコンドープのGaN から成るｎ層１１、膜厚約0.
5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度 1×1018/cm3で、シリコンが濃
度 1×1018/cm3でドープされたIn0.08Ga0.92N から成る
発光層１２、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3
のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層１３が形成さ
れている。この３層１１，１２，１３が第１発光部Ａを
形成している。
【００１３】次に、第１発光部Ａの上に、順に、膜厚約
2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープのGa
N から成るｎ層２１、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度
5×1019/cm3で、シリコン(Si)が濃度 5×1019/cm3でド
ープされたIn0.08Ga0.92N から成る発光層２２、膜厚約
1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のマグネシウムドー
プのGaN から成るｐ層２３が形成されている。この３層
２１，２２，２３が第２発光部Ｂを形成している。
2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープのGa
N から成るｎ層２１、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度
5×1019/cm3で、シリコン(Si)が濃度 5×1019/cm3でド
ープされたIn0.08Ga0.92N から成る発光層２２、膜厚約
1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3のマグネシウムドー
プのGaN から成るｐ層２３が形成されている。この３層
２１，２２，２３が第２発光部Ｂを形成している。
【００１４】次に、第２発光部Ｂの上に、順に、膜厚約
2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープのGa
N から成るｎ層３１、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度
5×1019/cm3でドープされたIn0.08Ga0.92N から成る発
光層３２、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3の
マグネシウムドープのGaN から成るｐ層３３が形成され
ている。この３層３１，３２，３３が第３発光部Ｃを形
成している。
2.0 μｍ、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープのGa
N から成るｎ層３１、膜厚約0.5 μｍ、亜鉛(Zn)が濃度
5×1019/cm3でドープされたIn0.08Ga0.92N から成る発
光層３２、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度2 ×1017/cm3の
マグネシウムドープのGaN から成るｐ層３３が形成され
ている。この３層３１，３２，３３が第３発光部Ｃを形
成している。
【００１５】そして、第１発光部Ａにおいて、ｎ層１１
に接合するニッケルで形成された電極８１、ｐ層１３に
接合するニッケルで形成された電極７１が形成されてい
る。又、第２発光部Ｂにおいて、ｎ層２１に接合するニ
ッケルで形成された電極８２、ｐ層２３に接合するニッ
ケルで形成された電極７２が形成されている。又、第３
発光部Ｃにおいて、ｎ層３１に接合するニッケルで形成
された電極８３、ｐ層３３に接合するニッケルで形成さ
れた電極７３が形成されている。そして、各発光部間を
分離する素子間分離溝６１，６２，６３，６４、各発光
部における電極間を分離する電極間分離溝９１，９２，
９３が形成されている。
に接合するニッケルで形成された電極８１、ｐ層１３に
接合するニッケルで形成された電極７１が形成されてい
る。又、第２発光部Ｂにおいて、ｎ層２１に接合するニ
ッケルで形成された電極８２、ｐ層２３に接合するニッ
ケルで形成された電極７２が形成されている。又、第３
発光部Ｃにおいて、ｎ層３１に接合するニッケルで形成
された電極８３、ｐ層３３に接合するニッケルで形成さ
れた電極７３が形成されている。そして、各発光部間を
分離する素子間分離溝６１，６２，６３，６４、各発光
部における電極間を分離する電極間分離溝９１，９２，
９３が形成されている。
【００１６】次に、この構造の平面発光素子１００の製
造方法について説明する。上記平面発光素子１００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された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)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) とシラン(SiH4)
とジエチル亜鉛（以下「DEZ 」と記す) である。
造方法について説明する。上記平面発光素子１００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された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2又はN2とトリメチルガリウム(Ga(CH
3)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) とシラン(SiH4)
とジエチル亜鉛（以下「DEZ 」と記す) である。
【００１７】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M0VPE 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。
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 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。
【００１８】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、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter
／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、シランを導入
し、膜厚約2.0 μｍ、濃度 2×1018/cm3のシリコンドー
プのGaN から成るｎ層１１を形成した。
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、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter
／分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、シランを導入
し、膜厚約2.0 μｍ、濃度 2×1018/cm3のシリコンドー
プのGaN から成るｎ層１１を形成した。
【００１９】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、及び、DEZ を 2×10-7モル／分とシラン
を 1×10-8モル／分導入し、膜厚約0.5 μｍの亜鉛(Zn)
ととシリコン(Si)ドープのIn0.05Ga0.92N から成る発光
層１２を形成した。この発光層１２における亜鉛(Zn)の
濃度は 1×1018/cm3、シリコン(Si)の濃度は 1×1018/c
m3である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、及び、DEZ を 2×10-7モル／分とシラン
を 1×10-8モル／分導入し、膜厚約0.5 μｍの亜鉛(Zn)
ととシリコン(Si)ドープのIn0.05Ga0.92N から成る発光
層１２を形成した。この発光層１２における亜鉛(Zn)の
濃度は 1×1018/cm3、シリコン(Si)の濃度は 1×1018/c
m3である。
【００２０】続いて、温度を 850℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、
膜厚約 1.0μｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN から成
るｐ層１３を形成した。ｐ層１３のマグネシウムの濃度
は1 ×1020/cm3である。この状態では、ｐ層１３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分導入し、
膜厚約 1.0μｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN から成
るｐ層１３を形成した。ｐ層１３のマグネシウムの濃度
は1 ×1020/cm3である。この状態では、ｐ層１３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２１】次に、サファイア基板１の温度を850 ℃に
保持し、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter／
分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、シランを導入
し、膜厚約 2.0μｍ、濃度 2×1018/cm3のシリコンドー
プのGaN から成るｎ層２１を形成した。
保持し、N2又はH2を10 liter／分、NH3 を 10liter／
分、TMG を1.12×10-4モル／分、及び、シランを導入
し、膜厚約 2.0μｍ、濃度 2×1018/cm3のシリコンドー
プのGaN から成るｎ層２１を形成した。
【００２２】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMI を0.02×10-4モル／分、及び、DEZ を
1×10-5モル／分とシランを 5×10-7モル／分導入し、
膜厚約 0.5μｍの亜鉛(Zn)ととシリコン(Si)ドープのIn
0.08Ga0.92N から成る発光層２２を形成した。この発光
層２２における亜鉛(Zn)の濃度は 5×1019/cm3、シリコ
ン(Si)の濃度は 5×1019/cm3である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMI を0.02×10-4モル／分、及び、DEZ を
1×10-5モル／分とシランを 5×10-7モル／分導入し、
膜厚約 0.5μｍの亜鉛(Zn)ととシリコン(Si)ドープのIn
0.08Ga0.92N から成る発光層２２を形成した。この発光
層２２における亜鉛(Zn)の濃度は 5×1019/cm3、シリコ
ン(Si)の濃度は 5×1019/cm3である。
【００２３】続いて、温度を 850℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg 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GaN から成
るｐ層２３を形成した。ｐ層２３のマグネシウムの濃度
は1 ×1020/cm3である。この状態では、ｐ層１３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg 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GaN から成
るｐ層２３を形成した。ｐ層２３のマグネシウムの濃度
は1 ×1020/cm3である。この状態では、ｐ層１３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２４】次に、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2を
10 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約 2.0μｍ、濃
度 2×1018/cm3のシリコンドープのGaN から成るｎ層３
１を形成した。
10 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、及び、シランを導入し、膜厚約 2.0μｍ、濃
度 2×1018/cm3のシリコンドープのGaN から成るｎ層３
１を形成した。
【００２５】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、及び、DEZ を 1×10-5モル／分導入し、
膜厚約 0.5μｍの亜鉛(Zn)ドープのIn0.08Ga0.92N から
成る発光層３２を形成した。この発光層３２における亜
鉛(Zn)の濃度は 5×1019/cm3である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル／分、TMI を0.02×
10-4モル／分、及び、DEZ を 1×10-5モル／分導入し、
膜厚約 0.5μｍの亜鉛(Zn)ドープのIn0.08Ga0.92N から
成る発光層３２を形成した。この発光層３２における亜
鉛(Zn)の濃度は 5×1019/cm3である。
【００２６】続いて、温度を 850℃に保持し、N2又はH2
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg 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GaN から成
るｐ層３３を形成した。ｐ層３３のマグネシウムの濃度
は 1×1020/cm3である。この状態では、ｐ層３３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.12×10
-4モル／分、及び、CP2Mg 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GaN から成
るｐ層３３を形成した。ｐ層３３のマグネシウムの濃度
は 1×1020/cm3である。この状態では、ｐ層３３は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２７】次に、この多層膜構造の基板１を温度 900
℃で 5分間加熱処理して、ｐ層１３、２３、３３を、そ
れぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmのｐ伝
導型化した。
℃で 5分間加熱処理して、ｐ層１３、２３、３３を、そ
れぞれ、ホール濃度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmのｐ伝
導型化した。
【００２８】次に、SiO2膜、フォトレジスト膜を用い
て、フォトリソグラフにより、所定パターンのSiO2膜を
形成して、その膜をマスクとして、溝６１〜６４、９１
〜９３及び電極８１〜８３、電極７１〜７２の形成部位
に各溝を形成した。この溝は深さの等しい溝毎に、フォ
トリソグラフにより、所定パターンのマスクを形成した
後、エッチングにより形成された。そして、電極８１〜
８３、電極７１〜７２を、ニッケルを一様に蒸着し、フ
ォトリソグラフによりマスクを形成した後、エッチング
することで、図１に示すように形成した。
て、フォトリソグラフにより、所定パターンのSiO2膜を
形成して、その膜をマスクとして、溝６１〜６４、９１
〜９３及び電極８１〜８３、電極７１〜７２の形成部位
に各溝を形成した。この溝は深さの等しい溝毎に、フォ
トリソグラフにより、所定パターンのマスクを形成した
後、エッチングにより形成された。そして、電極８１〜
８３、電極７１〜７２を、ニッケルを一様に蒸着し、フ
ォトリソグラフによりマスクを形成した後、エッチング
することで、図１に示すように形成した。
【００２９】このように形成された平面発光素子におい
て、電極７１，７２，７３を電極８１，８２，８３に対
して、正電位とすることで、発光部Ａでは青色発光、発
光部Ｂでは緑色発光、発光部Ｃでは赤色発光が得られ
た。尚、図１は平面発光素子１００の１画素の構造を示
したものであり、実際の構成は、この画素構造が格子状
に繰り返されている。このようにして、フルカラーの平
面発光素子が得られる。
て、電極７１，７２，７３を電極８１，８２，８３に対
して、正電位とすることで、発光部Ａでは青色発光、発
光部Ｂでは緑色発光、発光部Ｃでは赤色発光が得られ
た。尚、図１は平面発光素子１００の１画素の構造を示
したものであり、実際の構成は、この画素構造が格子状
に繰り返されている。このようにして、フルカラーの平
面発光素子が得られる。
【００３０】第２実施例 第２実施例の平面発光素子２００は図２に示す構成であ
る。ｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３とから成る第１発
光部Ａと、ｎ層３１、発光層３２、ｐ層３３とから成る
第３発光部Ｃは、第１実施例における平面発光素子１０
０の第１発光部Ａ、第３発光部Ｃと全く同一である。第
２実施例の平面発光素子２００の第２発光部Ｂは、第１
発光部Ａのｐ層１３、発光層２２と、第３発光部Ｃのｎ
層３１とで構成されている。即ち、第２発光部Ｂのｐ
層、ｎ層の発光層に対する配置が第１、第３発光部Ａ，
Ｃと逆になっており、第２発光部Ｂのｐ層は第１発光部
Ａのｐ層と共通、第２発光部Ｂのｎ層は第３発光部Ｃの
ｎ層と共通化されている。
る。ｎ層１１、発光層１２、ｐ層１３とから成る第１発
光部Ａと、ｎ層３１、発光層３２、ｐ層３３とから成る
第３発光部Ｃは、第１実施例における平面発光素子１０
０の第１発光部Ａ、第３発光部Ｃと全く同一である。第
２実施例の平面発光素子２００の第２発光部Ｂは、第１
発光部Ａのｐ層１３、発光層２２と、第３発光部Ｃのｎ
層３１とで構成されている。即ち、第２発光部Ｂのｐ
層、ｎ層の発光層に対する配置が第１、第３発光部Ａ，
Ｃと逆になっており、第２発光部Ｂのｐ層は第１発光部
Ａのｐ層と共通、第２発光部Ｂのｎ層は第３発光部Ｃの
ｎ層と共通化されている。
【００３１】又、素子間分離溝６１〜６４は、各発光部
Ａ，Ｂ，Ｃが、それぞれ、分離される深さに形成されて
いる。又、電極間分離溝９１〜９３は、各発光部の電極
間が分離される深さに構成されている。
Ａ，Ｂ，Ｃが、それぞれ、分離される深さに形成されて
いる。又、電極間分離溝９１〜９３は、各発光部の電極
間が分離される深さに構成されている。
【００３２】上記の第１及び第２実施例において、発光
層１２、２２、３２はマグネシウムを添加したものであ
り、各層の形成後に熱処理することでｐ層１３、２３、
３３と同様にｐ型化したものでも良い。
層１２、２２、３２はマグネシウムを添加したものであ
り、各層の形成後に熱処理することでｐ層１３、２３、
３３と同様にｐ型化したものでも良い。
【００３３】又、図３に示すように、ｎ層１１、ｐ層１
３、ｎ層２１、ｐ層２３、ｎ層３１の表面が露出するよ
うに、階段状にエッチングして、各層の露出面に電極８
１、７１、８２、７２、８３を形成しても良い。但し、
素子間分離溝９１、９２は必要である。溝の深さは、ｐ
ｎ接合による分離ができない素子に対して分離ができる
深さに形成される。
３、ｎ層２１、ｐ層２３、ｎ層３１の表面が露出するよ
うに、階段状にエッチングして、各層の露出面に電極８
１、７１、８２、７２、８３を形成しても良い。但し、
素子間分離溝９１、９２は必要である。溝の深さは、ｐ
ｎ接合による分離ができない素子に対して分離ができる
深さに形成される。
【００３４】又、図２のような構成において、各層を露
出させた場合には、図４に示すように、露出した各層に
電極８１、７１、７２、７３を形成することもできる。
電極８１、７１は第１発光部Ａに対する電極であり、電
極７２、７３は第３発光部Ｃに対する電極である。又、
第２発光部Ｂに対する電極は電極７２、７１である。即
ち、図４の構成では、第２発光部Ｂの電極は、第１発光
部Ａの電極７１と、第３発光部Ｃの電極７２と共通化さ
れている。
出させた場合には、図４に示すように、露出した各層に
電極８１、７１、７２、７３を形成することもできる。
電極８１、７１は第１発光部Ａに対する電極であり、電
極７２、７３は第３発光部Ｃに対する電極である。又、
第２発光部Ｂに対する電極は電極７２、７１である。即
ち、図４の構成では、第２発光部Ｂの電極は、第１発光
部Ａの電極７１と、第３発光部Ｃの電極７２と共通化さ
れている。
【００３５】上記実施例において青色発光の第１発光部
Ａの発光層１２のシリコン濃度は 1×1019/cm3以下、亜
鉛濃度は 1×1019/cm3以下が望ましい。緑色発光の第２
発光部Ｂの発光層２２のシリコン濃度は 1×1019〜 1×
1021/cm3の範囲、亜鉛濃度は1 ×1019〜 1×1021/cm3の
範囲が望ましい。又、赤色発光の第３発光部Ｃは亜鉛だ
けの添加であってその濃度は 1×1019〜 1×1021/cm3の
範囲が望ましい。
Ａの発光層１２のシリコン濃度は 1×1019/cm3以下、亜
鉛濃度は 1×1019/cm3以下が望ましい。緑色発光の第２
発光部Ｂの発光層２２のシリコン濃度は 1×1019〜 1×
1021/cm3の範囲、亜鉛濃度は1 ×1019〜 1×1021/cm3の
範囲が望ましい。又、赤色発光の第３発光部Ｃは亜鉛だ
けの添加であってその濃度は 1×1019〜 1×1021/cm3の
範囲が望ましい。
【００３６】上記の実施例では、発光層におけるアクセ
プタ濃度、ドナー濃度を変化させることで、青、緑、赤
の発光色を発生させているが、発光層InxGa1-XN におけ
る組成比Ｘを0.08, 0.15, 0.30のように変化させて、
青、緑、赤の発光色を得るようにしても良い。さらに、
各層は、AlxGaYIn1-X-YN(X=0,Y=0,X=Y=0を含む) で構成
し、発光層が両側の層よりもバンドギャップが小さくな
るような結晶比で、且つ、青、緑、赤の３原色の発光を
得るようにしても良い。
プタ濃度、ドナー濃度を変化させることで、青、緑、赤
の発光色を発生させているが、発光層InxGa1-XN におけ
る組成比Ｘを0.08, 0.15, 0.30のように変化させて、
青、緑、赤の発光色を得るようにしても良い。さらに、
各層は、AlxGaYIn1-X-YN(X=0,Y=0,X=Y=0を含む) で構成
し、発光層が両側の層よりもバンドギャップが小さくな
るような結晶比で、且つ、青、緑、赤の３原色の発光を
得るようにしても良い。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る面発光素子
の構造を示した断面図。
の構造を示した断面図。
【図２】本発明の具体的な第２実施例に係る面発光素子
の構造を示した断面図。
の構造を示した断面図。
【図３】本発明の他の実施例にかかる面発光素子の構造
を示した断面図。
を示した断面図。
【図４】本発明の他の実施例にかかる面発光素子の構造
を示した断面図。
を示した断面図。
１００，２００…面発光素子 １…サファイア基板 ２…バッファ層 １１，２１，３１…ｎ層 １２，２２，３２…発光層 １３，２３，３３…ｐ層 ６１〜６４…素子間分離溝 ９１〜９３…電極間分離溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 正好 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
Claims (5)
- 【請求項１】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、
ｐ伝導型を示すｐ層と、その間に介在する発光層が、狭
いバンドギャップの半導体を広いバンドギャップの半導
体で挟んだ構造のダブルヘテロ接合で形成された３層構
造の発光部を１単位として同一基板上にり返し積層させ
た発光素子において、 前記各発光部の前記各発光層におけるアクセプタ不純物
又はドナー不純物の濃度を適正に設定することにより、
各発光部から、それぞれ、青色、赤色、緑色の３原色を
発光させることを特徴とする発光素子。 - 【請求項２】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、
ｐ伝導型を示すｐ層と、その間に介在する発光層が、狭
いバンドギャップの半導体を広いバンドギャップの半導
体で挟んだ構造のダブルヘテロ接合で形成された３層構
造の発光部を１単位として同一基板上にり返し積層させ
た発光素子において、 前記各発光部の前記各発光層における結晶の組成比Ｘ，
Ｙを適正に設定することにより、各発光部から、それぞ
れ、青色、赤色、緑色の３原色を発光させることを特徴
とする発光素子。 - 【請求項３】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) を用いて、ｎ伝導型を示すｎ層と、
ｐ伝導型を示すｐ層と、その間に介在する発光層が、狭
いバンドギャップの半導体を広いバンドギャップの半導
体で挟んだ構造のダブルヘテロ接合で形成された３層構
造の発光部を１単位として同一基板上にり返し積層させ
た発光素子において、 前記各発光部の前記各発光層におけるアクセプタ不純物
又はドナー不純物の濃度を適正に設定し、且つ、前記各
発光部の前記各発光層における結晶の組成比Ｘ，Ｙを適
正に設定することにより、各発光部から、それぞれ、青
色、赤色、緑色の３原色を発光させることを特徴とする
発光素子。 - 【請求項４】 前記ドナー不純物はシリコン(Si)で前記
アクセプタ不純物は亜鉛(Zn)であることを特徴とする請
求項１又は請求項３に記載の発光素子。 - 【請求項５】 前記発光層はｐ型化されていることを特
徴とする請求項１乃至請求項４に記載の発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884094A JP3341492B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ３族窒化物半導体発光素子 |
| US08/522,110 US5650641A (en) | 1994-09-01 | 1995-08-31 | Semiconductor device having group III nitride compound and enabling control of emission color, and flat display comprising such device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24884094A JP3341492B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ３族窒化物半導体発光素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888408A true JPH0888408A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3341492B2 JP3341492B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=17184204
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24884094A Expired - Fee Related JP3341492B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-16 | ３族窒化物半導体発光素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3341492B2 (ja) |
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-
1994
- 1994-09-16 JP JP24884094A patent/JP3341492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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