JPH09246670A - 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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- JPH09246670A JPH09246670A JP7532796A JP7532796A JPH09246670A JP H09246670 A JPH09246670 A JP H09246670A JP 7532796 A JP7532796 A JP 7532796A JP 7532796 A JP7532796 A JP 7532796A JP H09246670 A JPH09246670 A JP H09246670A
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- nitride semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】３族窒化物半導体発光素子における電極の接触
抵抗の低下。 【解決手段】サファイア基板１上にバッファ層２、電子
濃度2 ×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成るｎ
+ 層３、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープの(Al
x1Ga1-x1)y1In1-y1N から成るｎ+ 層４、(Alx2Ga1-x2)
y2In1-y2N から成る活性層５、ホール濃度5 ×1017/cm3
のMg添加の(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3N から成るｐ層６、膜
厚約0.2 μｍ, ホール濃度5 ×1017/cm3のマグネシウム
ドープのGaNから成るｐ層７が形成されている。さらに
Ｔ字形状に形成されたホール濃度5 ×1017/cm3のマグネ
シウムドープのGaN から成るｐ層（電流供給層）９と不
純物無添加のGaN から成るｎ層（電流阻止層）８が窓部
Ａを除いて形成されている。そして、ｐ層９に接合する
金属電極１０と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続する金属
電極１１とが形成されている。
抵抗の低下。 【解決手段】サファイア基板１上にバッファ層２、電子
濃度2 ×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成るｎ
+ 層３、電子濃度 2×1018/cm3のシリコンドープの(Al
x1Ga1-x1)y1In1-y1N から成るｎ+ 層４、(Alx2Ga1-x2)
y2In1-y2N から成る活性層５、ホール濃度5 ×1017/cm3
のMg添加の(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3N から成るｐ層６、膜
厚約0.2 μｍ, ホール濃度5 ×1017/cm3のマグネシウム
ドープのGaNから成るｐ層７が形成されている。さらに
Ｔ字形状に形成されたホール濃度5 ×1017/cm3のマグネ
シウムドープのGaN から成るｐ層（電流供給層）９と不
純物無添加のGaN から成るｎ層（電流阻止層）８が窓部
Ａを除いて形成されている。そして、ｐ層９に接合する
金属電極１０と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続する金属
電極１１とが形成されている。
Description
【発明の詳細な説明】
【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、特に、半導体レーザに関する。
た発光素子、特に、半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来技術】従来、３族窒化物半導体を用いた半導体レ
ーザでは、電流路を光の共振路に沿って短冊状に狭窄す
るために、金属電極が接合する最上層に短冊状の窓部を
除いて、SiO2から成る絶縁膜を形成し、その上に金属電
極を蒸着する構造が採用されている。
ーザでは、電流路を光の共振路に沿って短冊状に狭窄す
るために、金属電極が接合する最上層に短冊状の窓部を
除いて、SiO2から成る絶縁膜を形成し、その上に金属電
極を蒸着する構造が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この構造で
は、３族窒化物半導体から成る層と金属電極との接触
は、短冊状の狭い窓部分となり、この金属電極と半導体
層との接触抵抗が高かった。このため、半導体レーザの
温度が高くなり、連続発振が困難であった。又、温度が
高くなるため、素子寿命が短くなるという問題があっ
た。
は、３族窒化物半導体から成る層と金属電極との接触
は、短冊状の狭い窓部分となり、この金属電極と半導体
層との接触抵抗が高かった。このため、半導体レーザの
温度が高くなり、連続発振が困難であった。又、温度が
高くなるため、素子寿命が短くなるという問題があっ
た。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、３族窒化物半導体から成
る半導体素子において、電極の接触抵抗を小さくして、
素子の温度上昇を抑制することで、レーザの連続発振を
可能とすると共に素子寿命を長期化することである。
れたものであり、その目的は、３族窒化物半導体から成
る半導体素子において、電極の接触抵抗を小さくして、
素子の温度上昇を抑制することで、レーザの連続発振を
可能とすると共に素子寿命を長期化することである。
【０００５】
【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) からなるｎ型伝導性を示すｎ層と、ｐ型伝導性
を示すｐ層と、電流路を短冊状に狭窄させるための電流
狭窄層とを有する発光素子において、電流狭窄層を、導
電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0 を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れる
短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形成
され、該下層半導体層と異なる伝導型の３族窒化物半導
体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る電
流阻止層と、窓部及び電流阻止層上に形成され、窓部を
介して下層半導体層と接合し、下層半導体層と同一伝導
型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) から成る電流供給層とで構成したことである。
は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) からなるｎ型伝導性を示すｎ層と、ｐ型伝導性
を示すｐ層と、電流路を短冊状に狭窄させるための電流
狭窄層とを有する発光素子において、電流狭窄層を、導
電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0 を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れる
短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形成
され、該下層半導体層と異なる伝導型の３族窒化物半導
体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る電
流阻止層と、窓部及び電流阻止層上に形成され、窓部を
介して下層半導体層と接合し、下層半導体層と同一伝導
型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0
を含む) から成る電流供給層とで構成したことである。
【０００６】又、請求項２の発明は、電流狭窄層を、導
電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れる
短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形成
された絶縁性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) から成る電流阻止層と、窓部及び電
流阻止層上に形成され、窓部を介して下層半導体層と接
合し、下層半導体層と同一伝導型の３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) から成る電流供
給層とで構成したことである。
電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=
0を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れる
短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形成
された絶縁性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) から成る電流阻止層と、窓部及び電
流阻止層上に形成され、窓部を介して下層半導体層と接
合し、下層半導体層と同一伝導型の３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) から成る電流供
給層とで構成したことである。
【０００７】又、請求項３の発明は、電流阻止層は、３
族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含
む) から成る導電性の半導体層にイオン打ち込みにより
高抵抗に形成された層であることを特徴とする。
族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含
む) から成る導電性の半導体層にイオン打ち込みにより
高抵抗に形成された層であることを特徴とする。
【０００８】さらに、請求項４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) からなる
ｎ型伝導性を示すｎ層と、ｐ型伝導性を示すｐ層と、電
流路を短冊状に狭窄させるための電流狭窄層とを有する
発光素子において、電流狭窄層は、３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る絶縁性
半導体層において電流の流れる短冊状の部分だけｐ型化
された第１電流供給層と、ｐ型化されずに残った絶縁性
半導体層から成る電流阻止層と、絶縁性半導体層におい
て電流の流れる部分だけｐ型化され、金属電極と接合す
る共に、第１電流供給層に接合し、その第１電流供給層
よりも電流路の幅が広く形成された第２電流供給層とか
ら成ることを特徴とする。
導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) からなる
ｎ型伝導性を示すｎ層と、ｐ型伝導性を示すｐ層と、電
流路を短冊状に狭窄させるための電流狭窄層とを有する
発光素子において、電流狭窄層は、３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る絶縁性
半導体層において電流の流れる短冊状の部分だけｐ型化
された第１電流供給層と、ｐ型化されずに残った絶縁性
半導体層から成る電流阻止層と、絶縁性半導体層におい
て電流の流れる部分だけｐ型化され、金属電極と接合す
る共に、第１電流供給層に接合し、その第１電流供給層
よりも電流路の幅が広く形成された第２電流供給層とか
ら成ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用及び効果】上記の全ての請求項において、
電流狭窄部分、即ち、短冊状の窓部では、導電性の３族
窒化物半導体同志の接合となり、従来のように、金属と
半導体層との接触ではないため、狭窄部分での抵抗を小
さくできる。又、金属電極は電流供給層の上面に形成さ
れるため、広面積に形成できるため金属電極の接触抵抗
を小さくすることができる。この結果、通電電流を大き
くすることができる共に発熱を抑制することができる。
従って、レーザにおいて連続発振を可能とすることがで
きると共に素子寿命を長期化することが可能となる。
電流狭窄部分、即ち、短冊状の窓部では、導電性の３族
窒化物半導体同志の接合となり、従来のように、金属と
半導体層との接触ではないため、狭窄部分での抵抗を小
さくできる。又、金属電極は電流供給層の上面に形成さ
れるため、広面積に形成できるため金属電極の接触抵抗
を小さくすることができる。この結果、通電電流を大き
くすることができる共に発熱を抑制することができる。
従って、レーザにおいて連続発振を可能とすることがで
きると共に素子寿命を長期化することが可能となる。
【００１０】請求項１では、電流阻止層と導電性下層半
導体層とがｐｎ接合で形成されているので、電位障壁に
より通電電流を阻止することができる。さらに、請求項
２では、３族窒化物半導体は禁制帯域幅が大きいことか
ら、不純物の無添加の場合には、高抵抗率が得られる。
又、アクセプタドープの場合にはｐ型化することなく、
高抵抗になるので、電流阻止層をその様な層で形成する
ことで電流を阻止することができる。
導体層とがｐｎ接合で形成されているので、電位障壁に
より通電電流を阻止することができる。さらに、請求項
２では、３族窒化物半導体は禁制帯域幅が大きいことか
ら、不純物の無添加の場合には、高抵抗率が得られる。
又、アクセプタドープの場合にはｐ型化することなく、
高抵抗になるので、電流阻止層をその様な層で形成する
ことで電流を阻止することができる。
【００１１】さらに、請求項３の発明では、電流阻止層
を、導電性半導体層にイオン打ち込みで、高抵抗率とし
た層で形成し、その層により電流を阻止することができ
る。さらに、請求項４の発明では、ある種（例えば、マ
グネシウム）の不純物を添加した３族窒化物半導体は電
子線照射や窒素雰囲気で熱処理することで、ｐ伝導型に
することが可能である。よって、この処理により、第１
電流供給層と第２電流供給層とを形成し、電流狭窄部分
を同一伝導型の半導体で構成した第１電流供給層と第２
電流供給層との境界とすることができるので、その部分
の抵抗を小さくすることができる。
を、導電性半導体層にイオン打ち込みで、高抵抗率とし
た層で形成し、その層により電流を阻止することができ
る。さらに、請求項４の発明では、ある種（例えば、マ
グネシウム）の不純物を添加した３族窒化物半導体は電
子線照射や窒素雰囲気で熱処理することで、ｐ伝導型に
することが可能である。よって、この処理により、第１
電流供給層と第２電流供給層とを形成し、電流狭窄部分
を同一伝導型の半導体で構成した第１電流供給層と第２
電流供給層との境界とすることができるので、その部分
の抵抗を小さくすることができる。
【００１２】
【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。図１において、半導体レーザ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50
0 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2.5 μｍ、電子濃度2
×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高キャリ
ア濃度ｎ+ 層３、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度 2×1018/c
m3のシリコンドープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層（クラッド層）４、膜厚約0.1 μ
ｍの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成る活性層（発光層）
５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3のマグネ
シウムドープの(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3N から成るｐ層
（クラッド層）６、膜厚約0.2 μｍ,ホール濃度5 ×10
17/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層（コン
タクト層）７が形成されている。ｐ層７が導電性の下層
半導体層に該当する。
明する。図１において、半導体レーザ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50
0 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2.5 μｍ、電子濃度2
×1018/cm3のシリコン(Si)ドープGaN から成る高キャリ
ア濃度ｎ+ 層３、膜厚約0.5 μｍ、電子濃度 2×1018/c
m3のシリコンドープの(Alx1Ga1-x1)y1In1-y1N から成る
高キャリア濃度ｎ+ 層（クラッド層）４、膜厚約0.1 μ
ｍの(Alx2Ga1-x2)y2In1-y2N から成る活性層（発光層）
５、膜厚約1.0 μｍ、ホール濃度5 ×1017/cm3のマグネ
シウムドープの(Alx3Ga1-x3)y3In1-y3N から成るｐ層
（クラッド層）６、膜厚約0.2 μｍ,ホール濃度5 ×10
17/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層（コン
タクト層）７が形成されている。ｐ層７が導電性の下層
半導体層に該当する。
【００１３】さらにＴ字形状に形成されたホール濃度5
×1017/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層
（電流供給層）９と不純物無添加のGaN から成るｎ層
（電流阻止層）８が窓部Ａを除いて形成されている。さ
らに、ｐ層９に接合する金属電極１０と高キャリア濃度
ｎ+ 層３に接続する金属電極１１とが形成されている。
×1017/cm3のマグネシウムドープのGaN から成るｐ層
（電流供給層）９と不純物無添加のGaN から成るｎ層
（電流阻止層）８が窓部Ａを除いて形成されている。さ
らに、ｐ層９に接合する金属電極１０と高キャリア濃度
ｎ+ 層３に接続する金属電極１１とが形成されている。
【００１４】次に、この構造の半導体レーザ１００の製
造方法について説明する。上記半導体レーザ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、ア
ンモニア（NH3 ）とキャリアガス（N2又はH2）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、シラン(SiH4)とジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2) （以
下「DEZ 」と記す) 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。
造方法について説明する。上記半導体レーザ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、ア
ンモニア（NH3 ）とキャリアガス（N2又はH2）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、シラン(SiH4)とジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2) （以
下「DEZ 」と記す) 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。
【００１５】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。
【００１６】次に、図２に示すように、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2.5 μｍ、電
子濃度 2×1018/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN から成
る高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
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2.5 μｍ、電
子濃度 2×1018/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN から成
る高キャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００１７】続いて、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10 liter／
分、TMG を1.12×10-4モル／分、TMA を0.47×10-4モル
／分、TMI を0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを10×
10-9モル／分を約60分間導入し、膜厚約0.1 μｍ、濃度
1 ×1018/cm3のシリコンドープの(Al0.47Ga0.53)0.9In
0.1N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形成した。
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、TMI を0.1 ×10-4モル／分、及び、シランを10×
10-9モル／分を約60分間導入し、膜厚約0.1 μｍ、濃度
1 ×1018/cm3のシリコンドープの(Al0.47Ga0.53)0.9In
0.1N から成る高キャリア濃度ｎ+ 層４を形成した。
【００１８】続いて、温度を850 ℃に保持し、N2又はH2
を10 liter／分、NH3 を10 liter／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／分を約７分間導入し、膜厚約0.1 μｍの(Al
0.09Ga0.91)0.99In0.01N から成る活性層５を形成し
た。
を10 liter／分、NH3 を10 liter／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／分を約７分間導入し、膜厚約0.1 μｍの(Al
0.09Ga0.91)0.99In0.01N から成る活性層５を形成し
た。
【００１９】続いて、温度を1100℃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、TMI を0.1 ×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分を約12
0 分間導入し、膜厚約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドー
プの(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６を形成し
た。ｐ層６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６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以
上の絶縁体である。
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、TMI を0.1 ×
10-4モル／分、及び、CP2Mg を2 ×10-4モル／分を約12
0 分間導入し、膜厚約1.0 μｍのマグネシウム(Mg)ドー
プの(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成るｐ層６を形成し
た。ｐ層６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６は、まだ、抵抗率108 Ωcm以
上の絶縁体である。
【００２０】次に、温度を1100℃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、CP2Mg を2 ×10-4モル／分を約30分間導入
し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るｐ層７を形成した。ｐ層７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７は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
10 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分、CP2Mg を2 ×10-4モル／分を約30分間導入
し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るｐ層７を形成した。ｐ層７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７は、ま
だ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２１】次に、温度を1100℃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／分を約15分間導入し、ｐ層７の上に一様に、膜厚
約0.1 μｍの無添加のGaN から成るｎ層８を形成した。
ここまでの過程で、図２に示すような多層構造のウエハ
が得られた。
10 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を1.12×10-4
モル／分を約15分間導入し、ｐ層７の上に一様に、膜厚
約0.1 μｍの無添加のGaN から成るｎ層８を形成した。
ここまでの過程で、図２に示すような多層構造のウエハ
が得られた。
【００２２】次に、図３に示すように、ｎ層８の窓部Ａ
をエッチングにより除去して、ｐ層７の窓部を露出させ
た。次に、図４に示すように、温度を1100℃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、CP2Mgを2 ×10-4モル／分を約30
分間導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープ
のGaN から成るｐ層９を形成した。ｐ層９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９
は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
をエッチングにより除去して、ｐ層７の窓部を露出させ
た。次に、図４に示すように、温度を1100℃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、CP2Mgを2 ×10-4モル／分を約30
分間導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドープ
のGaN から成るｐ層９を形成した。ｐ層９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９
は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００２３】次に、電子線照射装置を用いて、ｐ層９、
ｎ層８、ｐ層７、ｐ層６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20KV、資料電流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、ｐ
層９、ｐ層７、ｐ層６は、全て、ホール濃度 5×1017/c
m3、抵抗率 0.8のｐ伝導型半導体となった。このように
して、図４に示すような多層構造のウエハが得られた。
尚、ｎ層８は電子線が照射されても、伝導型及び電子濃
度に変化はない。
ｎ層８、ｐ層７、ｐ層６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20KV、資料電流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、ｐ
層９、ｐ層７、ｐ層６は、全て、ホール濃度 5×1017/c
m3、抵抗率 0.8のｐ伝導型半導体となった。このように
して、図４に示すような多層構造のウエハが得られた。
尚、ｎ層８は電子線が照射されても、伝導型及び電子濃
度に変化はない。
【００２４】次に、フォトリフグラフにより、図５に示
すように、図１に示す高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する
電極１１の形成部分において、ｐ層９、ｎ層８、ｐ層
７、ｐ層６、発光層５、ｎ+ 層４を、エッチングにより
除去し、ｎ+ 層３の面を一部露出させた。次に、図１に
示すように、ｐ層９の電極１０、ｎ+ 層３の電極１１を
形成した。
すように、図１に示す高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する
電極１１の形成部分において、ｐ層９、ｎ層８、ｐ層
７、ｐ層６、発光層５、ｎ+ 層４を、エッチングにより
除去し、ｎ+ 層３の面を一部露出させた。次に、図１に
示すように、ｐ層９の電極１０、ｎ+ 層３の電極１１を
形成した。
【００２５】その後、上記のごとく処理されたウエハ
は、各素子毎に切断され、ドライエッチングにより共振
端面の形成後、図１に示す構造の半導体レーザを得た。
この半導体レーザは、駆動電流20mAで駆動電圧4Vであ
り、発光波長は360nm であった。
は、各素子毎に切断され、ドライエッチングにより共振
端面の形成後、図１に示す構造の半導体レーザを得た。
この半導体レーザは、駆動電流20mAで駆動電圧4Vであ
り、発光波長は360nm であった。
【００２６】上記の実施例では、電流阻止層のｎ層８の
窓部Ａをエッチング除去した後に、電流供給層のｐ層９
を、一様に気相成長により形成した。しかし、ｐ層７の
上に一様にSiO2から成る絶縁膜を形成した後、図６に示
すように、短冊形状の窓部Ａの絶縁膜２０を残して、絶
縁膜をエッチングし、その後に、一様に無添加のGaNを
形成しても良い。この時、SiO2から成る絶縁膜２０の上
にはGaN が成長しないので、ｎ層８は図７の様に形成さ
れる。その後、絶縁膜２０をエッチングで除去した後、
電流供給層であるｐ層９を形成するようにしても良い。
窓部Ａをエッチング除去した後に、電流供給層のｐ層９
を、一様に気相成長により形成した。しかし、ｐ層７の
上に一様にSiO2から成る絶縁膜を形成した後、図６に示
すように、短冊形状の窓部Ａの絶縁膜２０を残して、絶
縁膜をエッチングし、その後に、一様に無添加のGaNを
形成しても良い。この時、SiO2から成る絶縁膜２０の上
にはGaN が成長しないので、ｎ層８は図７の様に形成さ
れる。その後、絶縁膜２０をエッチングで除去した後、
電流供給層であるｐ層９を形成するようにしても良い。
【００２７】又、上記実施例では、電流阻止層としての
ｎ層８には無添加のGaN を用いたが、Si等のドナー不純
物を添加して、高導電率のｎ伝導型としても良い。
ｎ層８には無添加のGaN を用いたが、Si等のドナー不純
物を添加して、高導電率のｎ伝導型としても良い。
【００２８】さらに、電流阻止層は、上記の電子線照射
によりｐ型化されないZn等のアクセプタ不純物を添加し
たGaN で、半絶縁性に形成しても良い。又、ｐ型化は電
子線照射の他、熱処理、レーザ照射で行っても良い。さ
らに、電流阻止層と電流供給層には、GaN を用いるてい
るが、任意組成比の３元、４元系のAlGaInN を用いても
良い。ｐ層７と電流供給層であるｐ層９では、結晶の組
成比が異なっても、同一でも良いが、ホール濃度は等し
くするのが望ましい。
によりｐ型化されないZn等のアクセプタ不純物を添加し
たGaN で、半絶縁性に形成しても良い。又、ｐ型化は電
子線照射の他、熱処理、レーザ照射で行っても良い。さ
らに、電流阻止層と電流供給層には、GaN を用いるてい
るが、任意組成比の３元、４元系のAlGaInN を用いても
良い。ｐ層７と電流供給層であるｐ層９では、結晶の組
成比が異なっても、同一でも良いが、ホール濃度は等し
くするのが望ましい。
【００２９】次に、第２実施例について説明する。第１
実施例の層７まで形成する。但し、第１実施例の層６、
層７は、本実施例では、全体に渡ってｐ型化されず絶縁
性であるので、図８に示すように、層１６、層１７とし
て表現されている。次に、Mg添加のGaN から成る層１７
の上に、第１実施例の層９と同様なMg添加のGaN から成
る層３０を形成する。次に、図９に示すように、層３０
の上に短冊形状の窓部Ａを残して、金属膜３１を形成す
る。そして、この状態で、第１実施例と同一条件で、電
子線を層１６、１７、３０に照射する。すると、金属膜
３１が存在する領域は、電子線が遮蔽され、窓部Ａを通
してのみ、電子線が下層の各層に照射され、図１０に示
すように、各層はその電子線の照射部分Ｂだけｐ伝導型
となる。この部分Ｂが第１電流供給層となる。この実施
例では、活性層５が導電性を有する下層半導体層とな
る。
実施例の層７まで形成する。但し、第１実施例の層６、
層７は、本実施例では、全体に渡ってｐ型化されず絶縁
性であるので、図８に示すように、層１６、層１７とし
て表現されている。次に、Mg添加のGaN から成る層１７
の上に、第１実施例の層９と同様なMg添加のGaN から成
る層３０を形成する。次に、図９に示すように、層３０
の上に短冊形状の窓部Ａを残して、金属膜３１を形成す
る。そして、この状態で、第１実施例と同一条件で、電
子線を層１６、１７、３０に照射する。すると、金属膜
３１が存在する領域は、電子線が遮蔽され、窓部Ａを通
してのみ、電子線が下層の各層に照射され、図１０に示
すように、各層はその電子線の照射部分Ｂだけｐ伝導型
となる。この部分Ｂが第１電流供給層となる。この実施
例では、活性層５が導電性を有する下層半導体層とな
る。
【００３０】次に、図１１に示すように、層３０の上に
窓Ａよりは十分に広い窓を除いて、図９と同様に、金属
膜３２を形成し、その金属膜３２をマスクとして電子線
を照射する。この時、加速電圧を低くして、電子線が層
３０より深く浸透しないようにする。これより、図１２
に示すように、層３０の表面領域Ｃはｐ伝導型となる。
領域Ｃが第２電流供給層となる。層１６、１７、３０に
おいて、電子線が照射されなかった部分は半絶縁性を維
持し、その部分Ｄが電流阻止層となる。
窓Ａよりは十分に広い窓を除いて、図９と同様に、金属
膜３２を形成し、その金属膜３２をマスクとして電子線
を照射する。この時、加速電圧を低くして、電子線が層
３０より深く浸透しないようにする。これより、図１２
に示すように、層３０の表面領域Ｃはｐ伝導型となる。
領域Ｃが第２電流供給層となる。層１６、１７、３０に
おいて、電子線が照射されなかった部分は半絶縁性を維
持し、その部分Ｄが電流阻止層となる。
【００３１】次に、第３実施例について説明する。第２
実施例と同様に、図１３に示すように、層３０まで形成
する。層６はMg添加の(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成
る層で、層７、３０は、Mg添加のGaN である。次に、電
子線を照射して、層６、７、３０をｐ伝導型とする。次
に、図１４に示すように、層３０の上に短冊状の窓部Ａ
にのみフォトレジスト３３を形成した。次に、イオン注
入装置を用いて、Si+ イオンを加速エネルギー310KeV、
注入量5.4 ×1013ion/cm2 で注入した。Si+ イオンのピ
ーク値濃度は5 ×1018/cm3、ピーク値深さは約0.2 μｍ
である。このようにして、図１４に示すように、層３０
内に高抵抗領域Ｅが形成された。この高抵抗領域Ｅが電
流阻止層となる。層３０のイオン打ち込みがなかった部
分Ｆはｐ伝導型であるので、その部分Ｆは電流供給層と
なる。
実施例と同様に、図１３に示すように、層３０まで形成
する。層６はMg添加の(Al0.47Ga0.53)0.9In0.1N から成
る層で、層７、３０は、Mg添加のGaN である。次に、電
子線を照射して、層６、７、３０をｐ伝導型とする。次
に、図１４に示すように、層３０の上に短冊状の窓部Ａ
にのみフォトレジスト３３を形成した。次に、イオン注
入装置を用いて、Si+ イオンを加速エネルギー310KeV、
注入量5.4 ×1013ion/cm2 で注入した。Si+ イオンのピ
ーク値濃度は5 ×1018/cm3、ピーク値深さは約0.2 μｍ
である。このようにして、図１４に示すように、層３０
内に高抵抗領域Ｅが形成された。この高抵抗領域Ｅが電
流阻止層となる。層３０のイオン打ち込みがなかった部
分Ｆはｐ伝導型であるので、その部分Ｆは電流供給層と
なる。
【００３２】尚、上記実施例では高抵抗領域Ｅを形成す
るのにSi+ イオンを注入したが、その他、N + イオンを
注入しても良い。上記実施例の発光素子はレーザダイオ
ードとしたが、発光ダイオードでも良い。発光ダイオー
ドの場合には活性層５にはシリコンと亜鉛とをドープす
ることで、ドナーとアクセプタレベル間の遷移による青
色の発光も可能である。
るのにSi+ イオンを注入したが、その他、N + イオンを
注入しても良い。上記実施例の発光素子はレーザダイオ
ードとしたが、発光ダイオードでも良い。発光ダイオー
ドの場合には活性層５にはシリコンと亜鉛とをドープす
ることで、ドナーとアクセプタレベル間の遷移による青
色の発光も可能である。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る半導体レー
ザの構成を示した構成図。
ザの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の半導体レーザの製造工程を示した断
面図。
面図。
【図３】同実施例の半導体レーザの製造工程を示した断
面図。
面図。
【図４】同実施例の半導体レーザの製造工程を示した断
面図。
面図。
【図５】同実施例の半導体レーザの製造工程を示した断
面図。
面図。
【図６】第１実施例の変形例にかかる半導体レーザの製
造工程を示した断面図。
造工程を示した断面図。
【図７】第１実施例の変形例にかかる半導体レーザの製
造工程を示した断面図。
造工程を示した断面図。
【図８】第２実施例の半導体レーザの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図９】第２実施例の半導体レーザの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図１０】第２実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１１】第２実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１２】第２実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１３】第３実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１４】第３実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１５】第３実施例の半導体レーザの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
１００…半導体レーザ 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…活性層（発光層） ６…ｐ層（クラッド層） ７…ｐ層（コンタクト層、下層半導体層） ８…ｎ層（電流阻止層） ９…ｐ層（電流供給層） １０…電極 １１…電極 Ａ…窓部 Ｂ…第１電流供給層 Ｃ…第２電流供給層 Ｄ…電流阻止層 Ｅ…電流阻止層 Ｆ…電流供給層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 史郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 小池 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 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区山の手２丁目104 宝マンション山の手508号
Claims (4)
- 【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) からなるｎ型伝導性を示すｎ層と、
ｐ型伝導性を示すｐ層と、電流路を短冊状に狭窄させる
ための電流狭窄層とを有する発光素子において、 前記電流狭窄層は、 導電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=
Y=0 を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れ
る短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形
成され、該下層半導体層と異なる伝導型の３族窒化物半
導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0を含む) から成る
電流阻止層と、 前記窓部及び前記電流阻止層上に形成され、前記窓部を
介して前記下層半導体層と接合し、前記下層半導体層と
同一伝導型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=
0,X=Y=0を含む) から成る電流供給層とから成る発光素
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) からなるｎ型伝導性を示すｎ層と、
ｐ型伝導性を示すｐ層と、電流路を短冊状に狭窄させる
ための電流狭窄層とを有する発光素子において、 前記電流狭窄層は、 導電性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=
Y=0 を含む) から成る下層半導体層に対して電流の流れ
る短冊状の窓部を除いてその下層半導体層に接合して形
成された絶縁性の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=
0,Y=0,X=Y=0を含む) から成る電流阻止層と、 前記窓部及び前記電流阻止層上に形成され、前記窓部を
介して前記下層半導体層と接合し、前記下層半導体層と
同一伝導型の３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=
0,X=Y=0を含む) から成る電流供給層とから成る発光素
子。 - 【請求項３】 前記電流阻止層は、３族窒化物半導体(A
lxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る導電性
の半導体層にイオン打ち込みにより高抵抗に形成された
層であることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。 - 【請求項４】 ３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,
Y=0,X=Y=0 を含む) からなるｎ型伝導性を示すｎ層と、
ｐ型伝導性を示すｐ層と、電流路を短冊状に狭窄させる
ための電流狭窄層とを有する発光素子において、 前記電流狭窄層は、３族窒化物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;
X=0,Y=0,X=Y=0 を含む) から成る絶縁性半導体層におい
て電流の流れる短冊状の部分だけｐ型化された第１電流
供給層と、ｐ型化されずに残った前記絶縁性半導体層か
ら成る電流阻止層と、前記絶縁性半導体層において電流
の流れる部分だけｐ型化され、金属電極と接合する共
に、前記第１電流供給層に接合し、その第１電流供給層
よりも電流路の幅が広く形成された第２電流供給層とか
ら成る発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7532796A JPH09246670A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7532796A JPH09246670A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246670A true JPH09246670A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=13573064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7532796A Pending JPH09246670A (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246670A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010018815A (ko) * | 1999-08-23 | 2001-03-15 | 윤종용 | Ｐ형 질화물 반도체 제조 방법 및 이를 이용한 레이저 다이오드 제조 방법 |
| JP2001267686A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-28 | Nichia Chem Ind Ltd | レーザ素子 |
| US6836496B1 (en) | 1999-03-24 | 2004-12-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| KR100615122B1 (ko) * | 1997-07-10 | 2007-04-25 | 로무 가부시키가이샤 | 반도체 발광소자 |
| JP2007208300A (ja) * | 1997-07-30 | 2007-08-16 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US7760785B2 (en) * | 2001-09-03 | 2010-07-20 | Nec Corporation | Group-III nitride semiconductor device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06152072A (ja) * | 1992-11-16 | 1994-05-31 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH07249820A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JPH0818159A (ja) * | 1994-04-25 | 1996-01-19 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| JPH0927639A (ja) * | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP7532796A patent/JPH09246670A/ja active Pending
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