JPH09107125A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH09107125A JPH09107125A JP8267857A JP26785796A JPH09107125A JP H09107125 A JPH09107125 A JP H09107125A JP 8267857 A JP8267857 A JP 8267857A JP 26785796 A JP26785796 A JP 26785796A JP H09107125 A JPH09107125 A JP H09107125A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- gan layer
- light emitting
- compound semiconductor
- gallium nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光出力を大きくする。
【構成】 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、基
板の上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型
ドーパントをドープした低抵抗のｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層を設けている。ｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に、ｎ型
電極とｐ型電極を接続している。ｐ型電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層のほぼ全面に設けられる共
に、アニーリングするときにｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層から除去される水素ガスを透過させる微細な空
隙のガス透過部を有する。ｐ型電極は、アニーリング処
理してｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に電気接続さ
れている。
板の上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ型
ドーパントをドープした低抵抗のｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層を設けている。ｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に、ｎ型
電極とｐ型電極を接続している。ｐ型電極は、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層のほぼ全面に設けられる共
に、アニーリングするときにｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層から除去される水素ガスを透過させる微細な空
隙のガス透過部を有する。ｐ型電極は、アニーリング処
理してｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に電気接続さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として、青色発光ダ
イオード、青色発光レーザーダイオード等の発光デバイ
スに使用される窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に
関する。
イオード、青色発光レーザーダイオード等の発光デバイ
スに使用される窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】青色発光ダイオード、青色レーザーダイ
オード等に使用される実用的な半導体材料として、窒化
ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧ
ａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）、窒
化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）
等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。
オード等に使用される実用的な半導体材料として、窒化
ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧ
ａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）、窒
化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）
等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。
【０００３】例えば、ＧａＮを用いた青色発光素子はＭ
ＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造のものが
よく知られており、この構造を図１の断面図、および図
２の平面図を用いて説明する。これは基本的に、透光性
基板であるサファイア基板１の上に、ＡｌＮよりなるバ
ッファ層２と、ｎ型ＧａＮ層３と、ｐ型ドーパントをド
ープしたＧａＮ層４よりなる構造を有している。ｐ型ド
ーパントをドープしたＧａＮ層４は、低抵抗の半導体で
はなく、実際は抵抗率が１０6Ω・cm以上の高抵抗な半
絶縁体（ｉ型）となっている。
ＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造のものが
よく知られており、この構造を図１の断面図、および図
２の平面図を用いて説明する。これは基本的に、透光性
基板であるサファイア基板１の上に、ＡｌＮよりなるバ
ッファ層２と、ｎ型ＧａＮ層３と、ｐ型ドーパントをド
ープしたＧａＮ層４よりなる構造を有している。ｐ型ド
ーパントをドープしたＧａＮ層４は、低抵抗の半導体で
はなく、実際は抵抗率が１０6Ω・cm以上の高抵抗な半
絶縁体（ｉ型）となっている。
【０００４】さらにｎ型ＧａＮ層３には、例えばＡｌ、
Ｉｎよりなるｎ型電極６（本明細書では、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体に形成される電極を全てｎ型電極と
いう。）が形成されている。一方、ｐ型ドーパントをド
ープしたｉ型ＧａＮ層４にも、例えばＡｕ、Ｉｎよりな
るｐ型電極５（同じく、本明細書では、ｐ型ドーパント
がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体に形成され
る電極を全てｐ型電極という。）が形成されている。ｐ
型電極を接続する層は、正確にはｐ型でなくｉ型のＧａ
Ｎ層４である。ただ、このｉ型ＧａＮ層４は、ｐ型ドー
パントをドープしたＧａＮ層４であるので、ここに接続
する電極はｐ型電極という。
Ｉｎよりなるｎ型電極６（本明細書では、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体に形成される電極を全てｎ型電極と
いう。）が形成されている。一方、ｐ型ドーパントをド
ープしたｉ型ＧａＮ層４にも、例えばＡｕ、Ｉｎよりな
るｐ型電極５（同じく、本明細書では、ｐ型ドーパント
がドープされた窒化ガリウム系化合物半導体に形成され
る電極を全てｐ型電極という。）が形成されている。ｐ
型電極を接続する層は、正確にはｐ型でなくｉ型のＧａ
Ｎ層４である。ただ、このｉ型ＧａＮ層４は、ｐ型ドー
パントをドープしたＧａＮ層４であるので、ここに接続
する電極はｐ型電極という。
【０００５】この構造の青色発光素子は、図２の平面図
に示すように、ｐ型電極５をｉ型ＧａＮ層４の全面に形
成することにより電界を均一に広げ、ＧａＮ層４を全面
発光させて、光をサファイア基板側１から取り出す構造
としている。
に示すように、ｐ型電極５をｉ型ＧａＮ層４の全面に形
成することにより電界を均一に広げ、ＧａＮ層４を全面
発光させて、光をサファイア基板側１から取り出す構造
としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この構造の発光ダイオ
ードは、ｉ型ＧａＮ層４を発光層とし、この発光層にｐ
型電極５を形成している。ところがこの構造の発光ダイ
オードは、順方向電圧が高く、しかも発光出力が低い欠
点がある。順方向電圧が高いのは、ｉ型ＧａＮ層４がほ
ぼ絶縁体だからである。このような高抵抗なｉ型窒化ガ
リウム系化合物半導体を有する発光素子は、順方向電圧
が高く、発光出力は極めて悪い。
ードは、ｉ型ＧａＮ層４を発光層とし、この発光層にｐ
型電極５を形成している。ところがこの構造の発光ダイ
オードは、順方向電圧が高く、しかも発光出力が低い欠
点がある。順方向電圧が高いのは、ｉ型ＧａＮ層４がほ
ぼ絶縁体だからである。このような高抵抗なｉ型窒化ガ
リウム系化合物半導体を有する発光素子は、順方向電圧
が高く、発光出力は極めて悪い。
【０００７】従って、本発明は、従来の青色発光素子の
発光出力を増大させるという難しい問題を解決すること
を目的に開発されたものである。
発光出力を増大させるという難しい問題を解決すること
を目的に開発されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は従来技術では
想像もできないような特異な発光状態によって、上記問
題が解決できることを見いだした。すなわち、本発明の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は下記の構成を備
える。それは、基板の上に、少なくともｎ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層と、ｐ型ドーパントをドープして水
素を含むｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とを有す
る。ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層には、ｎ型電極
が電気的に接続されており、ｐ型ドーパントのドープさ
れたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層には、ｐ型電極
を接続している。さらに、ｐ型電極は、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層のほぼ全面に広がって設けられる共
に、アニーリングするときにｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層から除去される水素ガスを透過させる微細な空
隙のガス透過部を有する。ガス透過部を有するｐ型電極
は、アニーリング処理してｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層に電気接続される工程で、ｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層から水素ガスを透過させて除去する。すな
わち、ｐ型電極が、アニーリングしてｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層に電気接続される工程で、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層から水素ガスを除去させる。ガ
ス透過部を透過して水素の除去されたｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層は、水素が除去された部分の抵抗が小
さくなって、強く発光する。
想像もできないような特異な発光状態によって、上記問
題が解決できることを見いだした。すなわち、本発明の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は下記の構成を備
える。それは、基板の上に、少なくともｎ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層と、ｐ型ドーパントをドープして水
素を含むｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とを有す
る。ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層には、ｎ型電極
が電気的に接続されており、ｐ型ドーパントのドープさ
れたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層には、ｐ型電極
を接続している。さらに、ｐ型電極は、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層のほぼ全面に広がって設けられる共
に、アニーリングするときにｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層から除去される水素ガスを透過させる微細な空
隙のガス透過部を有する。ガス透過部を有するｐ型電極
は、アニーリング処理してｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層に電気接続される工程で、ｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層から水素ガスを透過させて除去する。すな
わち、ｐ型電極が、アニーリングしてｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層に電気接続される工程で、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層から水素ガスを除去させる。ガ
ス透過部を透過して水素の除去されたｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層は、水素が除去された部分の抵抗が小
さくなって、強く発光する。
【０００９】以下、本発明の発光素子を図３を参照して
説明する。この発光素子は、ｐ型ドーパントをドープし
たｐ型ＧａＮ層４Ａに、オーミックコンタクトさせる目
的で、アニーリングしたｐ型電極５を接続している。ア
ニーリングしてｐ型ＧａＮ層４Ａに電気的に接続された
ｐ型電極５は、その周縁部において、ｐ型ＧａＮ層４Ａ
との接触抵抗が小さくなる。それは、アニーリングする
ときに、ｐ型ＧａＮ層４Ａに含まれる水素が除去され
て、抵抗が減少するからである。この状態でｐ型ＧａＮ
層４Ａに接続されたｐ型電極５に通電すると、電流がｐ
型電極５の周縁部に集中して流れ、ｐ型電極５の周縁近
傍を他の部分よりも強く発光させる。即ち、本発明の窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子は、図１のｉ型層Ｇ
ａＮ層４を均一に発光させる従来の通説とは逆に、ｐ型
ＧａＮ層４Ａと接触抵抗の小さいｐ型電極５の周縁近傍
で局部的に強く発光させることによって、総合的な発光
出力を著しく増大させるのである。以上、図３のホモ接
合ＬＥＤについて説明したが、例えばダブルへテロ構造
ＬＥＤの場合も同様に、ｐ型電極の周縁近傍で強く発光
させることができる。
説明する。この発光素子は、ｐ型ドーパントをドープし
たｐ型ＧａＮ層４Ａに、オーミックコンタクトさせる目
的で、アニーリングしたｐ型電極５を接続している。ア
ニーリングしてｐ型ＧａＮ層４Ａに電気的に接続された
ｐ型電極５は、その周縁部において、ｐ型ＧａＮ層４Ａ
との接触抵抗が小さくなる。それは、アニーリングする
ときに、ｐ型ＧａＮ層４Ａに含まれる水素が除去され
て、抵抗が減少するからである。この状態でｐ型ＧａＮ
層４Ａに接続されたｐ型電極５に通電すると、電流がｐ
型電極５の周縁部に集中して流れ、ｐ型電極５の周縁近
傍を他の部分よりも強く発光させる。即ち、本発明の窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子は、図１のｉ型層Ｇ
ａＮ層４を均一に発光させる従来の通説とは逆に、ｐ型
ＧａＮ層４Ａと接触抵抗の小さいｐ型電極５の周縁近傍
で局部的に強く発光させることによって、総合的な発光
出力を著しく増大させるのである。以上、図３のホモ接
合ＬＥＤについて説明したが、例えばダブルへテロ構造
ＬＥＤの場合も同様に、ｐ型電極の周縁近傍で強く発光
させることができる。
【００１０】ｐ型電極５、およびｎ型電極６には、例え
ばＡｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉまたはこ
れらの金属の合金を使用することができる。ｐ型電極５
の形状はドット、ストライプ、碁盤格子状等任意の形状
で形成することができる。また図４に示すように、互い
に独立してｐ型電極５を形成した後、これらの電極を電
気的に接続するために、導電性材料８でオーバーコート
することもできる。
ばＡｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉまたはこ
れらの金属の合金を使用することができる。ｐ型電極５
の形状はドット、ストライプ、碁盤格子状等任意の形状
で形成することができる。また図４に示すように、互い
に独立してｐ型電極５を形成した後、これらの電極を電
気的に接続するために、導電性材料８でオーバーコート
することもできる。
【００１１】
【作用】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
は、ｐ型電極をアニーリング処理してｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層に電気接続する工程で、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層の発光出力、とくに、有効に利用
できる部分の発光出力を大きくできる。例えば、図３に
示すように、ガス透過部を有するｐ型電極５を設けた発
光素子は、ｐ型電極のガス透過部で、ｐ型ＧａＮ層４Ａ
の電気抵抗を低くする。つまり、ガス透過部を有するｐ
型電極５がアニーリングしてｐ型ＧａＮ層４Ａに電気抵
抗される発光素子は、アニーリングによって、ｐ型Ｇａ
Ｎ層４Ａの電気抵抗が部分的に異なるようになる。ｐ型
電極５のガス透過部は、アニーリング処理においてｐ型
ＧａＮ層４Ａから水素ガスを透過させる。このため、ｐ
型ＧａＮ層４Ａのガス透過部に対応する部分は、水素が
除去されて電気抵抗が小さくなり、電流が流れやすくな
って、発光出力が強くなる。ガス透過部を有するｐ型電
極５は、アニーリング処理してｐ型ＧａＮ層４Ａに電気
接続するときは、ｐ型ＧａＮ層４Ａの水素ガスを透過し
て除去し、発光させるときは、ｐ型ＧａＮ層４Ａの発光
を透過させる。このため、ガス透過部を有するｐ型電極
は、発光を有効に取り出しできる部分を強く発光させ
て、全体として発光出力を強くできる。
は、ｐ型電極をアニーリング処理してｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層に電気接続する工程で、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層の発光出力、とくに、有効に利用
できる部分の発光出力を大きくできる。例えば、図３に
示すように、ガス透過部を有するｐ型電極５を設けた発
光素子は、ｐ型電極のガス透過部で、ｐ型ＧａＮ層４Ａ
の電気抵抗を低くする。つまり、ガス透過部を有するｐ
型電極５がアニーリングしてｐ型ＧａＮ層４Ａに電気抵
抗される発光素子は、アニーリングによって、ｐ型Ｇａ
Ｎ層４Ａの電気抵抗が部分的に異なるようになる。ｐ型
電極５のガス透過部は、アニーリング処理においてｐ型
ＧａＮ層４Ａから水素ガスを透過させる。このため、ｐ
型ＧａＮ層４Ａのガス透過部に対応する部分は、水素が
除去されて電気抵抗が小さくなり、電流が流れやすくな
って、発光出力が強くなる。ガス透過部を有するｐ型電
極５は、アニーリング処理してｐ型ＧａＮ層４Ａに電気
接続するときは、ｐ型ＧａＮ層４Ａの水素ガスを透過し
て除去し、発光させるときは、ｐ型ＧａＮ層４Ａの発光
を透過させる。このため、ガス透過部を有するｐ型電極
は、発光を有効に取り出しできる部分を強く発光させ
て、全体として発光出力を強くできる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。但し、以下に示す実施例は本発明の技術思想を具
体化するための発光素子を例示するものであって、本発
明の発光素子は、構成部品の化学組成、全体の構造や配
置等を下記のものに特定するものではない。本発明の発
光素子は特許請求の範囲の要旨に含まれる範囲で変更す
ることができる。
する。但し、以下に示す実施例は本発明の技術思想を具
体化するための発光素子を例示するものであって、本発
明の発光素子は、構成部品の化学組成、全体の構造や配
置等を下記のものに特定するものではない。本発明の発
光素子は特許請求の範囲の要旨に含まれる範囲で変更す
ることができる。
【００１３】図３に示す窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子は、透光性基板であるサファイア基板１のＣ面
に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮバッファ層２を２
００オングストロームの膜厚で成長させている。ＧａＮ
バッファ層２の上にＳｉをドープしたｎ型ＧａＮ層３を
４μｍの膜厚で成長させている。さらにｎ型ＧａＮ層の
上に、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層４Ａを設け、ｐ型
ＧａＮ層４Ａの上にはｐ型電極５をｎ型ＧａＮ層の上に
はｎ型電極６を設けている。
光素子は、透光性基板であるサファイア基板１のＣ面
に、ＭＯＣＶＤ装置を用いて、ＧａＮバッファ層２を２
００オングストロームの膜厚で成長させている。ＧａＮ
バッファ層２の上にＳｉをドープしたｎ型ＧａＮ層３を
４μｍの膜厚で成長させている。さらにｎ型ＧａＮ層の
上に、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層４Ａを設け、ｐ型
ＧａＮ層４Ａの上にはｐ型電極５をｎ型ＧａＮ層の上に
はｎ型電極６を設けている。
【００１４】図３に示す発光素子は、ｐ型ＧａＮ層４Ａ
と、ｎ型ＧａＮ層３の上にそれぞれｐ型電極５と、ｎ型
電極６を設けている。電極５、６は下記のようにして形
成される。 ｐ型ＧａＮ層４Ａの上にフォトレジストで所定のパ
ターンを作成する。 ｐ型ＧａＮ層４Ａの一部をｎ型ＧａＮ層３が露出す
るまでエッチングする。 エッチング終了後レジストを剥離し、再度フォトレ
ジストで電極５、６のパターンを作成する。 ｎ型ＧａＮ層３にはＡｌを蒸着し、ｐ型ＧａＮ層４
ＡにはＮｉを蒸着して、それぞれｎ型電極６、ｐ型電極
５とする。なおｐ型電極は、微細な空隙のガス透過部を
設けるために、幅３０μｍのストライプとし、ストライ
プ間隔も１０μｍとして１チップに１５本設ける。両電
極形成後、７００℃でウエハーをアニーリングする。 ｐ型ＧａＮ層４Ａに設けたストライプ状のｐ型電極
５を電気的に接続するために、図４に示すように、ｐ型
電極５の上にＡｕ、Ｉｎ等の導電性材料８を蒸着する。
と、ｎ型ＧａＮ層３の上にそれぞれｐ型電極５と、ｎ型
電極６を設けている。電極５、６は下記のようにして形
成される。 ｐ型ＧａＮ層４Ａの上にフォトレジストで所定のパ
ターンを作成する。 ｐ型ＧａＮ層４Ａの一部をｎ型ＧａＮ層３が露出す
るまでエッチングする。 エッチング終了後レジストを剥離し、再度フォトレ
ジストで電極５、６のパターンを作成する。 ｎ型ＧａＮ層３にはＡｌを蒸着し、ｐ型ＧａＮ層４
ＡにはＮｉを蒸着して、それぞれｎ型電極６、ｐ型電極
５とする。なおｐ型電極は、微細な空隙のガス透過部を
設けるために、幅３０μｍのストライプとし、ストライ
プ間隔も１０μｍとして１チップに１５本設ける。両電
極形成後、７００℃でウエハーをアニーリングする。 ｐ型ＧａＮ層４Ａに設けたストライプ状のｐ型電極
５を電気的に接続するために、図４に示すように、ｐ型
電極５の上にＡｕ、Ｉｎ等の導電性材料８を蒸着する。
【００１５】図３に示す発光素子は、ｐ型電極５が形成
されたｐ型ＧａＮ層４Ａと、ガス透過部に位置するｐ型
ＧａＮ層４Ａとの電気抵抗をアニーリングにより変化さ
せて調整する。この結果、ｐ型電極５を形成した下部の
ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗を、ガス透過部のｐ型Ｇａ
Ｎ層４Ａに比較して大きくしている。この構造の発光素
子は、ｐ型電極５が形成された下部のｐ型ＧａＮ層は抵
抗が大きいので電流が流れにくく、ガス透過部にあって
ｐ型電極５の周縁下部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗は小さ
いので、電流が流れやすい。したがってｐ型電極５の周
縁部に集中して電流が流れ、この部分の発光出力を大き
くすることができる。
されたｐ型ＧａＮ層４Ａと、ガス透過部に位置するｐ型
ＧａＮ層４Ａとの電気抵抗をアニーリングにより変化さ
せて調整する。この結果、ｐ型電極５を形成した下部の
ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗を、ガス透過部のｐ型Ｇａ
Ｎ層４Ａに比較して大きくしている。この構造の発光素
子は、ｐ型電極５が形成された下部のｐ型ＧａＮ層は抵
抗が大きいので電流が流れにくく、ガス透過部にあって
ｐ型電極５の周縁下部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗は小さ
いので、電流が流れやすい。したがってｐ型電極５の周
縁部に集中して電流が流れ、この部分の発光出力を大き
くすることができる。
【００１６】本発明の発光素子は、アニーリング処理し
てｐ型電極５を形成した下部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗
を大きくし、ガス透過部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗を小
さくする。ｐ型ＧａＮ層４Ａにｐ型電極５を形成した
後、ｐ型電極５のガス透過部に水素ガスを透過させて、
この状態を実現できる。ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗
は、ｐ型ＧａＮ層４Ａ中に含まれる水素によって高くな
っている。ＧａＮ層を成長させる時に、ＧａＮ層に水素
が含まれる。ＧａＮ層を成長させる時に水素を完全に除
くことは極めて難しい。それはＧａＮ層成長時に窒素源
としてアンモニア等の水素と窒素を含む化合物ガスを使
用し、このアンモニアが成長時に分解して、原子状水素
ができ、この水素原子がどうしてもアクセプターとして
ドープされているｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ、Ｚ
ｎ）と結合して、ｐ型ドーパントを不活性化してしまう
ためである。したがって原子状水素がｐ型ＧａＮ層中に
入ると、水素はアクセプタードーパントを不活性化し
て、ｐ型ＧａＮを高抵抗化してしまう。
てｐ型電極５を形成した下部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗
を大きくし、ガス透過部のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗を小
さくする。ｐ型ＧａＮ層４Ａにｐ型電極５を形成した
後、ｐ型電極５のガス透過部に水素ガスを透過させて、
この状態を実現できる。ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗
は、ｐ型ＧａＮ層４Ａ中に含まれる水素によって高くな
っている。ＧａＮ層を成長させる時に、ＧａＮ層に水素
が含まれる。ＧａＮ層を成長させる時に水素を完全に除
くことは極めて難しい。それはＧａＮ層成長時に窒素源
としてアンモニア等の水素と窒素を含む化合物ガスを使
用し、このアンモニアが成長時に分解して、原子状水素
ができ、この水素原子がどうしてもアクセプターとして
ドープされているｐ型ドーパント（例えば、Ｍｇ、Ｚ
ｎ）と結合して、ｐ型ドーパントを不活性化してしまう
ためである。したがって原子状水素がｐ型ＧａＮ層中に
入ると、水素はアクセプタードーパントを不活性化し
て、ｐ型ＧａＮを高抵抗化してしまう。
【００１７】ｐ型ＧａＮ層４Ａ中の水素は、例えば４０
０℃以上でアニーリングすることにより除去できる。つ
まり、ＧａＮ層中で、Ｍ−Ｈの状態で結合しているｐ型
ドーパント（Ｍ）と水素（Ｈ）から、水素のみが出てい
くことによりアクセプタードーパントが活性化し正孔が
できる。正孔の発生はｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗をさらに
低下させる。ｐ型ＧａＮ層４Ａにｐ型電極５を形成した
状態で、例えば、７００℃でアニーリングを行うと、ｐ
型電極５の真下の部分からは水素が結晶中から出ること
ができず、ｐ型電極５の下に残ったままとなる。したが
って、ｐ型電極５を形成してアニーリングすることによ
って、ｐ型電極５が形成されたｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗
を大きく、ガス透過部に位置する部分の抵抗を小さくで
きる。つまり、ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗の分布を調
整することができる。アニーリングを行う場合、水素を
含まない雰囲気中で行うことが望ましく、アンモニア、
ヒドラジン等の水素を含む雰囲気中で行うと、ｐ型Ｇａ
Ｎ層に再吸蔵される恐れがある。
０℃以上でアニーリングすることにより除去できる。つ
まり、ＧａＮ層中で、Ｍ−Ｈの状態で結合しているｐ型
ドーパント（Ｍ）と水素（Ｈ）から、水素のみが出てい
くことによりアクセプタードーパントが活性化し正孔が
できる。正孔の発生はｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗をさらに
低下させる。ｐ型ＧａＮ層４Ａにｐ型電極５を形成した
状態で、例えば、７００℃でアニーリングを行うと、ｐ
型電極５の真下の部分からは水素が結晶中から出ること
ができず、ｐ型電極５の下に残ったままとなる。したが
って、ｐ型電極５を形成してアニーリングすることによ
って、ｐ型電極５が形成されたｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗
を大きく、ガス透過部に位置する部分の抵抗を小さくで
きる。つまり、ｐ型ＧａＮ層４Ａの電気抵抗の分布を調
整することができる。アニーリングを行う場合、水素を
含まない雰囲気中で行うことが望ましく、アンモニア、
ヒドラジン等の水素を含む雰囲気中で行うと、ｐ型Ｇａ
Ｎ層に再吸蔵される恐れがある。
【００１８】以上のようにして得られた発光素子は、通
電すると、図３の矢印Ａで示すｐ型電極５の周縁部分で
電流が多く流れる。それは、ｐ型電極５を形成した下部
のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗が大きく、形成されないガス
透過部の抵抗が小さいからである。従って、矢印Ａで示
すｐ型電極５の周縁部に集中して電流が流れ、この部分
が高い発光出力で発光する。
電すると、図３の矢印Ａで示すｐ型電極５の周縁部分で
電流が多く流れる。それは、ｐ型電極５を形成した下部
のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗が大きく、形成されないガス
透過部の抵抗が小さいからである。従って、矢印Ａで示
すｐ型電極５の周縁部に集中して電流が流れ、この部分
が高い発光出力で発光する。
【００１９】最後にウエハーを１×０．８ｍｍ角のチッ
プ状にカットして発光ダイオードに組み込んで発光させ
ると順方向電流２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖで４
３０ｎｍの発光を示し、発光出力は１０μＷであった。
プ状にカットして発光ダイオードに組み込んで発光させ
ると順方向電流２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖで４
３０ｎｍの発光を示し、発光出力は１０μＷであった。
【００２０】図５は異なる構造のｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体の発光素子を示している。この発光素子も、
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、サファイア基板１のＣ面にＧ
ａＮバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長
させている。ＧａＮバッファ層２の上に、Ｓｉをドープ
したｎ型ＧａＮ層３を４μｍの膜厚で成長させ、さらに
ｎ型ＧａＮ層３の上に、ｐ型またはｎ型のＩｎＧａＮ層
９を１００オングストロームの膜厚で成長させ、このＩ
ｎＧａＮ層９の上にＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層４Ａ
を設け、ｎ型ＧａＮ層３とｐ型ＧａＮ層４Ａの上にｎ型
電極６とｐ型電極５とを形成している。
合物半導体の発光素子を示している。この発光素子も、
ＭＯＣＶＤ装置を用いて、サファイア基板１のＣ面にＧ
ａＮバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成長
させている。ＧａＮバッファ層２の上に、Ｓｉをドープ
したｎ型ＧａＮ層３を４μｍの膜厚で成長させ、さらに
ｎ型ＧａＮ層３の上に、ｐ型またはｎ型のＩｎＧａＮ層
９を１００オングストロームの膜厚で成長させ、このＩ
ｎＧａＮ層９の上にＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層４Ａ
を設け、ｎ型ＧａＮ層３とｐ型ＧａＮ層４Ａの上にｎ型
電極６とｐ型電極５とを形成している。
【００２１】この構造の発光素子においても、ｐ型電極
５が形成された部分のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗を、形成
されない部分よりも大きくしている。この構造の発光素
子はｐ型電極５とｎ型電極６とに通電すると、ＩｎＧａ
Ｎ層９が発光し、ｐ型電極周縁近傍のＩｎＧａＮ層９の
強い発光をサファイア基板側から観測できる。同じくこ
の発光素子を発光ダイオードとしたところ、順方向電圧
２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖで４２０ｎｍの発光
を示し、発光出力は３００μＷであった。
５が形成された部分のｐ型ＧａＮ層４Ａの抵抗を、形成
されない部分よりも大きくしている。この構造の発光素
子はｐ型電極５とｎ型電極６とに通電すると、ＩｎＧａ
Ｎ層９が発光し、ｐ型電極周縁近傍のＩｎＧａＮ層９の
強い発光をサファイア基板側から観測できる。同じくこ
の発光素子を発光ダイオードとしたところ、順方向電圧
２０ｍＡにおいて、順方向電圧５Ｖで４２０ｎｍの発光
を示し、発光出力は３００μＷであった。
【００２２】図３と図５に示す発光素子は、ｐ型ＧａＮ
層４Ａの上に、図６に示すように、微細な空隙のガス透
過部を有するストライプ状のｐ型電極５を設けている。
この図に示すｐ型電極５は、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層のほぼ全面に広がって設けられている。ｐ型電
極５は、図７ないし図９に示すように、ほぼ全面に形成
される。図７に示すｐ型電極５は碁盤格子状として、碁
盤の隙間に無数の微細な空隙のガス透過部を設けてい
る。図８に示すｐ型電極５は点状に形成して、点の間に
ガス透過部を設けている。図９に示すｐ型電極５は同心
円の線状に形成されて線の隙間にガス透過部を設けてい
る。つまり、ｐ型電極５の形状は特に問うものではな
い。
層４Ａの上に、図６に示すように、微細な空隙のガス透
過部を有するストライプ状のｐ型電極５を設けている。
この図に示すｐ型電極５は、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層のほぼ全面に広がって設けられている。ｐ型電
極５は、図７ないし図９に示すように、ほぼ全面に形成
される。図７に示すｐ型電極５は碁盤格子状として、碁
盤の隙間に無数の微細な空隙のガス透過部を設けてい
る。図８に示すｐ型電極５は点状に形成して、点の間に
ガス透過部を設けている。図９に示すｐ型電極５は同心
円の線状に形成されて線の隙間にガス透過部を設けてい
る。つまり、ｐ型電極５の形状は特に問うものではな
い。
【００２３】
【発明の効果】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子は、ｐ型電極を、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層のほぼ全面に均一に設けると共に、このｐ型電極
に、水素ガスを透過できる微細な空隙のガス透過部を設
けている。ガス透過部を備えるｐ型電極は、アニーリン
グ処理してｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に電気的
に接続されている。この構造の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層表
面の広い領域に広げて、ガス透過部のあるｐ型電極を設
けることができる。微細な空隙のガス透過部を有するｐ
型電極は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の全面に
広げて設けることもできる。ガス透過部が光を透過させ
るからである。光を透過させるガス透過部のないｐ型電
極は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の全面に設け
ることができない。それは、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層の発光がｐ型電極に遮られて取り出しできない
からである。本発明の発光素子は、ｐ型電極に微細な空
隙のガス透過部を設けているので、ｐ型電極を、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層の全面に設けることも可能
である。ｐ型電極のガス透過部は、ｐ型電極をｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層に電気接続するアニーリング
においては、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層から水
素を除去し、発光させるときにおいては、光を透過させ
て発光する光を有効に取り出しする。とくに、好ましい
ことに、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層は、水素が
除去される部分が強く発光する物性があるので、ｐ型電
極のガス透過部は、アニーリングするときに、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層を強く発光する部分とし、さ
らに、発光させるときは、この発光を有効に外部に取り
出しする理想的な特長を実現する。
光素子は、ｐ型電極を、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層のほぼ全面に均一に設けると共に、このｐ型電極
に、水素ガスを透過できる微細な空隙のガス透過部を設
けている。ガス透過部を備えるｐ型電極は、アニーリン
グ処理してｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層に電気的
に接続されている。この構造の窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層表
面の広い領域に広げて、ガス透過部のあるｐ型電極を設
けることができる。微細な空隙のガス透過部を有するｐ
型電極は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の全面に
広げて設けることもできる。ガス透過部が光を透過させ
るからである。光を透過させるガス透過部のないｐ型電
極は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の全面に設け
ることができない。それは、ｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層の発光がｐ型電極に遮られて取り出しできない
からである。本発明の発光素子は、ｐ型電極に微細な空
隙のガス透過部を設けているので、ｐ型電極を、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層の全面に設けることも可能
である。ｐ型電極のガス透過部は、ｐ型電極をｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層に電気接続するアニーリング
においては、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層から水
素を除去し、発光させるときにおいては、光を透過させ
て発光する光を有効に取り出しする。とくに、好ましい
ことに、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層は、水素が
除去される部分が強く発光する物性があるので、ｐ型電
極のガス透過部は、アニーリングするときに、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層を強く発光する部分とし、さ
らに、発光させるときは、この発光を有効に外部に取り
出しする理想的な特長を実現する。
【図１】 従来の発光素子の一例を示す断面図。
【図２】 図１に示す発光素子の平面図。
【図３】 本発明の一実施例を示す発光素子の断面図。
【図４】 図３に示すｐ型電極の上に導電性材料をオー
バーコートした状態を示す断面図。
バーコートした状態を示す断面図。
【図５】 本発明の他の実施例に係る発光素子の断面
図。
図。
【図６】 ｐ型電極の形状の他の具体例を示す平面図。
【図７】 ｐ型電極の形状の他の具体例を示す平面図。
【図８】 ｐ型電極の形状の他の具体例を示す平面図。
【図９】 ｐ型電極の形状の他の具体例を示す平面図。
１・・サファイア基板 ２・・バッファ層 ３・・ｎ型ＧａＮ層 ４・・ｉ型ＧａＮ層 ４Ａ・ｐ型ＧａＮ層 ５・・ｐ型電極 ６・・ｎ型電極 ８・・導電性材料 ９・・ＩｎＧａＮ層
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の上に、少なくともｎ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層と、ｐ型ドーパントをドープして水
素を含むｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層とを有し、
前記ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層にｎ型電極が、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層にｐ型電極が接
続されてなる窒化ガリウム系化合物半導体発光素子にお
いて、 ｐ型電極は、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のほぼ
全面に設けられる共に、アニーリングするときにｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層から除去される水素ガスを
透過させる微細な空隙のガス透過部を有し、このｐ型電
極が、アニーリング処理してｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体層に電気接続されてな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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26785796A JP2868081B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26785796A JP2868081B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4598393A Division JPH0783136B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107125A true JPH09107125A (ja) | 1997-04-22 |
| JP2868081B2 JP2868081B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=17450606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26785796A Expired - Fee Related JP2868081B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868081B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387099B1 (ko) * | 2001-05-02 | 2003-06-12 | 광주과학기술원 | 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2003523636A (ja) * | 2000-02-15 | 2003-08-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射線を発する半導体デバイス及びその製造方法 |
| WO2003038913A3 (de) * | 2001-10-26 | 2004-01-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Nitrid-basierendes halbleiterbauelement |
| US6835958B2 (en) | 2002-02-06 | 2004-12-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting device |
| KR100652864B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2006-12-04 | 서울옵토디바이스주식회사 | 개선된 투명전극 구조체를 갖는 교류용 발광 다이오드 |
| JP2007027540A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子およびこれを用いた照明装置 |
| DE102007018307A1 (de) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP26785796A patent/JP2868081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523636A (ja) * | 2000-02-15 | 2003-08-05 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 放射線を発する半導体デバイス及びその製造方法 |
| KR100387099B1 (ko) * | 2001-05-02 | 2003-06-12 | 광주과학기술원 | 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조방법 |
| WO2003038913A3 (de) * | 2001-10-26 | 2004-01-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Nitrid-basierendes halbleiterbauelement |
| US7345313B2 (en) | 2001-10-26 | 2008-03-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Nitride-based semiconductor component such as a light-emitting diode or a laser diode |
| US6835958B2 (en) | 2002-02-06 | 2004-12-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting device |
| JP2007027540A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子およびこれを用いた照明装置 |
| KR100652864B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2006-12-04 | 서울옵토디바이스주식회사 | 개선된 투명전극 구조체를 갖는 교류용 발광 다이오드 |
| WO2007083884A1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-26 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Ac light emitting diode having improved transparent electrode structure |
| US7994523B2 (en) | 2005-12-16 | 2011-08-09 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | AC light emitting diode having improved transparent electrode structure |
| DE102007018307A1 (de) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2868081B2 (ja) | 1999-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9825088B2 (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP2828187B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH11150303A (ja) | 発光部品 | |
| JP2006245524A (ja) | 垂直構造の窒化物半導体発光素子 | |
| JPH0832112A (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JPH06237012A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH10163531A (ja) | 周縁に電極を有する発光ダイオード | |
| JP2000077713A (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR101000276B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
| JP2836685B2 (ja) | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
| JP2002009335A (ja) | 発光ダイオード | |
| JP2800666B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 | |
| JP3989658B2 (ja) | 半導体発光ダイオード | |
| US20070108519A1 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| JP2868081B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| KR100743471B1 (ko) | 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법 | |
| JP3787207B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2006024913A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子用透光性正極および発光素子 | |
| JP3223810B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP2000004047A (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
| JPH10275935A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4787562B2 (ja) | ｐｎ接合型発光ダイオード | |
| JP4440529B2 (ja) | 窒化物系半導体発光装置の製造方法 | |
| KR100576847B1 (ko) | 질화갈륨계 반도체 발광 소자 및 제조방법 | |
| JP3577463B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光ダイオード |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081225 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081225 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091225 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091225 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091225 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101225 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101225 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111225 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111225 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111225 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |