JPH0936421A - 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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- JPH0936421A JPH0936421A JP20918195A JP20918195A JPH0936421A JP H0936421 A JPH0936421 A JP H0936421A JP 20918195 A JP20918195 A JP 20918195A JP 20918195 A JP20918195 A JP 20918195A JP H0936421 A JPH0936421 A JP H0936421A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
Abstract
(57)【要約】
【目的】３族窒化物化合物半導体を用いた紫外線発光素
子の発光効率の向上 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２、順に、膜厚約5.0μｍ、濃度 5×1018/cm3のシリ
コンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚
約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープのGaN
から成るｎ層４、膜厚約0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N から
成る発光層５、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度5 ×1017/c
m3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドープされたAl
0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μｍ、ホール
濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×1021/cm3のマ
グネシウムドープのGaN から成るコンタクト層６２が形
成されている。そして、コンタクト層６２と高キャリア
濃度ｎ+ 層３とに接合するNiから成る電極７、電極８が
形成されている。
子の発光効率の向上 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２、順に、膜厚約5.0μｍ、濃度 5×1018/cm3のシリ
コンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、膜厚
約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープのGaN
から成るｎ層４、膜厚約0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N から
成る発光層５、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度5 ×1017/c
m3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドープされたAl
0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μｍ、ホール
濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×1021/cm3のマ
グネシウムドープのGaN から成るコンタクト層６２が形
成されている。そして、コンタクト層６２と高キャリア
濃度ｎ+ 層３とに接合するNiから成る電極７、電極８が
形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は紫外線発光の効率を
向上させた３族窒化物半導体を用いた発光素子に関す
る。
向上させた３族窒化物半導体を用いた発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来、３族窒化物半導体を用いた紫外線発
光素子においては、ｎ+ 層にGaN 、ｎ層にAl0.08Ga0.92
N 、発光層にIn0.08Ga0.92N 、ｐ層にAl0.08Ga0.92N を
用いていた。この構造の発光ダイオードで、バンド間遷
移により、波長380nm 以下の紫外線が得られている。
光素子においては、ｎ+ 層にGaN 、ｎ層にAl0.08Ga0.92
N 、発光層にIn0.08Ga0.92N 、ｐ層にAl0.08Ga0.92N を
用いていた。この構造の発光ダイオードで、バンド間遷
移により、波長380nm 以下の紫外線が得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この構造の発
光素子は、まだ、発光効率が低いという問題がある。そ
の原因として、発光層In0.08Ga0.92N の結晶性が悪いこ
とがあげられる。発光層の結晶性が低い理由には、ｎ+
層、ｎ層、発光層の３者の結晶の格子定数の相違による
ミスフィット転移が発生し、発光層に格子欠陥を誘発す
ることが考えられる。
光素子は、まだ、発光効率が低いという問題がある。そ
の原因として、発光層In0.08Ga0.92N の結晶性が悪いこ
とがあげられる。発光層の結晶性が低い理由には、ｎ+
層、ｎ層、発光層の３者の結晶の格子定数の相違による
ミスフィット転移が発生し、発光層に格子欠陥を誘発す
ることが考えられる。
【０００４】本発明は上記の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族窒化物化合物半導体
を用いた紫外線発光素子の発光効率を向上させることで
ある。
れたものであり、その目的は、３族窒化物化合物半導体
を用いた紫外線発光素子の発光効率を向上させることで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ｐ伝
導型のｐ層とｎ伝導型のｎ層とで発光層を挟んだ構造の
３族窒化物半導体を用いた発光素子において、発光層を
Alx1GaY1In1-X1-Y1N 半導体で正孔の拡散長さより厚く
構成し、ｎ層を、発光層と格子定数が略等しくなるドナ
ー不純物が添加されたAlx2GaY2In1-X2-Y2N 半導体で構
成し、ｐ層を、発光層に注入された電子を閉じ込めるの
に十分なだけ、発光層よりも禁制帯幅が大きいアクセプ
タ不純物が添加されたAlx3GaY3In1-X3-Y3N 半導体で構
成したことを特徴とする。
導型のｐ層とｎ伝導型のｎ層とで発光層を挟んだ構造の
３族窒化物半導体を用いた発光素子において、発光層を
Alx1GaY1In1-X1-Y1N 半導体で正孔の拡散長さより厚く
構成し、ｎ層を、発光層と格子定数が略等しくなるドナ
ー不純物が添加されたAlx2GaY2In1-X2-Y2N 半導体で構
成し、ｐ層を、発光層に注入された電子を閉じ込めるの
に十分なだけ、発光層よりも禁制帯幅が大きいアクセプ
タ不純物が添加されたAlx3GaY3In1-X3-Y3N 半導体で構
成したことを特徴とする。
【０００６】請求項２の発明は、発光層をGaY2In1-Y2N
(0.92 ≦Y2≦1)で構成し、ｎ層をドナー不純物が添加さ
れたGaN で構成したことを特徴とし、請求項３の発明
は、ｎ層に接合する下層として、ｎ層よりも高濃度にド
ナー不純物が添加されたGaN から成るｎ+ 層を設けたこ
とを特徴とし、請求項４の発明はドナー不純物をシリコ
ンとし、請求項５の発明は発光層にシリコンを添加した
ことを特徴とする。
(0.92 ≦Y2≦1)で構成し、ｎ層をドナー不純物が添加さ
れたGaN で構成したことを特徴とし、請求項３の発明
は、ｎ層に接合する下層として、ｎ層よりも高濃度にド
ナー不純物が添加されたGaN から成るｎ+ 層を設けたこ
とを特徴とし、請求項４の発明はドナー不純物をシリコ
ンとし、請求項５の発明は発光層にシリコンを添加した
ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用及び効果】上記のように、ｎ層は発光層と
格子定数が略等しくなるように、Alx2GaY2In1-X2-Y2N
の組成比X2,Y2 が決定され、ｐ層は発光層に対してｎ層
から注入された電子を十分に閉じ込めれるだけ、禁制帯
幅が大きくなるように、Alx3GaY3In1-X3-Y3N の組成比X
1,Y1 が決定される。このようにｎ層を決定すること
で、ｎ層と発光層との格子定数の相違によるミスフィッ
トが少なく、発光層の結晶性が向上する。
格子定数が略等しくなるように、Alx2GaY2In1-X2-Y2N
の組成比X2,Y2 が決定され、ｐ層は発光層に対してｎ層
から注入された電子を十分に閉じ込めれるだけ、禁制帯
幅が大きくなるように、Alx3GaY3In1-X3-Y3N の組成比X
1,Y1 が決定される。このようにｎ層を決定すること
で、ｎ層と発光層との格子定数の相違によるミスフィッ
トが少なく、発光層の結晶性が向上する。
【０００８】ｎ層と発光層との接合による障壁は、ｐ層
から発光層に注入された正孔を閉じ込める作用をする。
ところが、正孔の拡散長は数1000Åであり、発光層はそ
の拡散長よりも厚く構成されている。よって、ｎ層と発
光層との接合による障壁は、正孔の発光層内での閉じ込
めに有効に寄与しない。したがって、ｎ層と発光層間の
障壁は小さくても良いので、ｎ層は発光層に対して格子
定数が略等しくなるように、Alx2GaY2In1-X2-Y2N の組
成比X2,Y2 を決定することで、ｎ層と発光層との間の格
子不整合を極力小さくすることができ、発光層の結晶性
を向上させることが可能となる。この結果、紫外線の発
光効率が向上する。
から発光層に注入された正孔を閉じ込める作用をする。
ところが、正孔の拡散長は数1000Åであり、発光層はそ
の拡散長よりも厚く構成されている。よって、ｎ層と発
光層との接合による障壁は、正孔の発光層内での閉じ込
めに有効に寄与しない。したがって、ｎ層と発光層間の
障壁は小さくても良いので、ｎ層は発光層に対して格子
定数が略等しくなるように、Alx2GaY2In1-X2-Y2N の組
成比X2,Y2 を決定することで、ｎ層と発光層との間の格
子不整合を極力小さくすることができ、発光層の結晶性
を向上させることが可能となる。この結果、紫外線の発
光効率が向上する。
【０００９】紫外線を発光するために、発光層をGaY2In
1-Y2N(0.92≦Y2≦1)で構成した場合には、ｎ層をGaN と
することで、格子不整合を小さくすることができる。
1-Y2N(0.92≦Y2≦1)で構成した場合には、ｎ層をGaN と
することで、格子不整合を小さくすることができる。
【００１０】上記の発光ダイオードはサファイア基板上
に、バッファ層を形成し、その上にｎ層に対する電流の
リードとして機能する高濃度にシリコンが添加されたGa
N から成るｎ+ 層が形成されている。この場合には、ｎ
層をGaN で構成することで、ｎ+ 層とｎ層との格子定数
は完全に一致し、ミスフィット転位は発生しない。よっ
て、発光層の結晶性がより向上する。
に、バッファ層を形成し、その上にｎ層に対する電流の
リードとして機能する高濃度にシリコンが添加されたGa
N から成るｎ+ 層が形成されている。この場合には、ｎ
層をGaN で構成することで、ｎ+ 層とｎ層との格子定数
は完全に一致し、ミスフィット転位は発生しない。よっ
て、発光層の結晶性がより向上する。
【００１１】
【実施例】第１実施例 図１において、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5.0 μｍ、濃度 5×1018/cm3の
シリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、
膜厚約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープの
GaN から成るｎ層４、膜厚約0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N
から成る発光層５、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度5 ×10
17/cm3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドープされ
たAl0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μｍ、ホ
ール濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×1021/cm3
のマグネシウムドープのGaN から成るコンタクト層６２
が形成されている。そして、コンタクト層６２上にコン
タクト層６２に接合するNiから成る電極７が形成されて
いる。さらに、高キャリア濃度ｎ+ 層３の表面の一部は
露出しており、その露出部上にその層３に接合するNiか
ら成る電極８が形成されている。
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5.0 μｍ、濃度 5×1018/cm3の
シリコンドープGaN から成る高キャリア濃度ｎ+ 層３、
膜厚約0.5 μｍ、濃度 5×1017/cm3のシリコンドープの
GaN から成るｎ層４、膜厚約0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N
から成る発光層５、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度5 ×10
17/cm3、濃度 5×1020/cm3にマグネシウムがドープされ
たAl0.08Ga0.92N から成るｐ層６１、膜厚約1 μｍ、ホ
ール濃度 7×1018/cm3、マグネシウム濃度 5×1021/cm3
のマグネシウムドープのGaN から成るコンタクト層６２
が形成されている。そして、コンタクト層６２上にコン
タクト層６２に接合するNiから成る電極７が形成されて
いる。さらに、高キャリア濃度ｎ+ 層３の表面の一部は
露出しており、その露出部上にその層３に接合するNiか
ら成る電極８が形成されている。
【００１２】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。上記発光ダイオード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
(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)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C
5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記す）である。
造方法について説明する。上記発光ダイオード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
(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)とシクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C
5H5)2)(以下「CP2Mg 」と記す）である。
【００１３】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とする厚さ100 〜400 μｍの単結晶のサファ
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面を主面とする厚さ100 〜400 μｍの単結晶のサファ
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。
【００１４】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、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、
TMG を 1.7×10-4ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを200ml/分で３０分供給して、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。
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、H2を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、
TMG を 1.7×10-4ル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを200ml/分で３０分供給して、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。
【００１５】次に、サファイア基板１の温度を1100℃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、H2ガスにより0.
86ppmに希釈されたシランを10×10-9mol/分で、30分供
給して、膜厚約0.5 μｍ、濃度5×1017/cm3のシリコン
ドープのGaN から成るｎ層４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、H2ガスにより0.
86ppmに希釈されたシランを10×10-9mol/分で、30分供
給して、膜厚約0.5 μｍ、濃度5×1017/cm3のシリコン
ドープのGaN から成るｎ層４を形成した。
【００１６】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、及び、TMI を0.02×10-4モル／分で、60分
間供給して0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N から成る発光層５
を形成した。
を20 liter／分、NH3 を 10liter／分、TMG を1.53×10
-4モル／分、及び、TMI を0.02×10-4モル／分で、60分
間供給して0.5 μｍのIn0.07Ga0.93N から成る発光層５
を形成した。
【００１７】続いて、温度を1100℃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、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-4モル／分で60分間導入し、膜厚約1.0 μｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N 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1×1
020/cm3である。この状態では、ｐ層６１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、TMA を0.47×10-4モル／分、及び、CP2Mg
を2×10-4モル／分で60分間導入し、膜厚約1.0 μｍの
マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N 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1×1
020/cm3である。この状態では、ｐ層６１は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１８】続いて、温度を1100℃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 4×10-4モル／分の割合で
4分間導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドー
プのGaN から成るコンタクト層６２を形成した。コンタ
クト層６２のマグネシウムの濃度は 2×1020/cm3であ
る。この状態では、コンタクト層６２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 4×10-4モル／分の割合で
4分間導入し、膜厚約0.2 μｍのマグネシウム(Mg)ドー
プのGaN から成るコンタクト層６２を形成した。コンタ
クト層６２のマグネシウムの濃度は 2×1020/cm3であ
る。この状態では、コンタクト層６２は、まだ、抵抗率
108 Ωcm以上の絶縁体である。
【００１９】このようにして、図２に示す断面構造のウ
エハが得られた。次に、このウエハを、４５０℃で４５
分間、熱処理した。この熱処理により、コンタクト層６
２、ｐ層６１は、それぞれ、正孔濃度 7×1017/cm3， 5
×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm のｐ伝導型半導
体となった。このようにして、多層構造のウエハが得ら
れた。
エハが得られた。次に、このウエハを、４５０℃で４５
分間、熱処理した。この熱処理により、コンタクト層６
２、ｐ層６１は、それぞれ、正孔濃度 7×1017/cm3， 5
×1017/cm3、抵抗率 2Ωcm，0.8 Ωcm のｐ伝導型半導
体となった。このようにして、多層構造のウエハが得ら
れた。
【００２０】次に、図３に示すように、コンタクト層６
２の上に、スパッタリングによりSiO2層９を2000Åの厚
さに形成し、そのSiO2層９上にフォトレジスト１０を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、図３に示す
ように、コンタクト層６２上において、高キャリア濃度
ｎ+ 層３に対する電極形成部位Ａ' のフォトレジスト１
０を除去した。次に、図４に示すように、フォトレジス
ト１０によって覆われていないSiO2層９をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。
２の上に、スパッタリングによりSiO2層９を2000Åの厚
さに形成し、そのSiO2層９上にフォトレジスト１０を塗
布した。そして、フォトリソグラフにより、図３に示す
ように、コンタクト層６２上において、高キャリア濃度
ｎ+ 層３に対する電極形成部位Ａ' のフォトレジスト１
０を除去した。次に、図４に示すように、フォトレジス
ト１０によって覆われていないSiO2層９をフッ化水素酸
系エッチング液で除去した。
【００２１】次に、フォトレジスト１０及びSiO2層９に
よって覆われていない部位のコンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５、ｎ層４を、真空度0.04Torr、高周波電力
0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。この工
程で、図５に示すように、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対
する電極取出しのための孔Ａが形成された。
よって覆われていない部位のコンタクト層６２、ｐ層６
１、発光層５、ｎ層４を、真空度0.04Torr、高周波電力
0.44W/cm2 、BCl3ガスを10 ml/分の割合で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。この工
程で、図５に示すように、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対
する電極取出しのための孔Ａが形成された。
【００２２】次に、試料の上全面に、一様にNiを蒸着
し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ工程、
エッチング工程を経て、図１に示すように、高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びコンタクト層６２に対する電極８，７
を形成した。その後、上記の如く処理されたウエハを各
チップに切断して、発光ダイオードチップを得た。
し、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ工程、
エッチング工程を経て、図１に示すように、高キャリア
濃度ｎ+ 層３及びコンタクト層６２に対する電極８，７
を形成した。その後、上記の如く処理されたウエハを各
チップに切断して、発光ダイオードチップを得た。
【００２３】このようにして得られた発光素子は、駆動
電流20mAで、発光ピーク波長380 nm、発光強度１mWであ
った。この発光効率は1.5%であり、従来の構成のものに
比べて５倍に向上した。
電流20mAで、発光ピーク波長380 nm、発光強度１mWであ
った。この発光効率は1.5%であり、従来の構成のものに
比べて５倍に向上した。
【００２４】上記の実施例において、ｎ+ 層３とｎ層４
とは共にGaN であるので、これらの層間での格子不整合
は存在しない。よって、この格子不整合によるミスフィ
ット転位が発光層５に発生することはない。又、GaN と
In0.07Ga0.93N との間の格子不整合は小さく、ｎ層４と
発光層５との格子不整合に伴う発光層５のミスフィット
転位は少ない。よって、発光層５の結晶性が良くなっ
た。又、発光層５は厚さ0.5 μｍにしているので、正孔
の拡散長よりも厚くなり、ｎ層４と発光層５との間の障
壁が小さくても、発光効率を低下させることはない。以
上のことから、従来の構造の発光ダイオードに比べて、
紫外線の発光効率が極めて向上した。
とは共にGaN であるので、これらの層間での格子不整合
は存在しない。よって、この格子不整合によるミスフィ
ット転位が発光層５に発生することはない。又、GaN と
In0.07Ga0.93N との間の格子不整合は小さく、ｎ層４と
発光層５との格子不整合に伴う発光層５のミスフィット
転位は少ない。よって、発光層５の結晶性が良くなっ
た。又、発光層５は厚さ0.5 μｍにしているので、正孔
の拡散長よりも厚くなり、ｎ層４と発光層５との間の障
壁が小さくても、発光効率を低下させることはない。以
上のことから、従来の構造の発光ダイオードに比べて、
紫外線の発光効率が極めて向上した。
【００２５】上記実施例ではダブルヘテロ接合構造を用
いたが、シングルヘテロ接合構造であっても良い。さら
に、ｐ層を形成するのに熱処理を用いたが、電子線照射
によってｐ型化しても良い。上記の実施例では、発光層
５は不純物を添加していないが、シリコン等のドナー不
純物や亜鉛等のアクセプタ不純物を添加しても良い。
いたが、シングルヘテロ接合構造であっても良い。さら
に、ｐ層を形成するのに熱処理を用いたが、電子線照射
によってｐ型化しても良い。上記の実施例では、発光層
５は不純物を添加していないが、シリコン等のドナー不
純物や亜鉛等のアクセプタ不純物を添加しても良い。
【００２６】上記実施例は、発光ダイオードの例を示し
たが、レーザダイオードであっても同様に構成可能であ
る。
たが、レーザダイオードであっても同様に構成可能であ
る。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る発光ダイオ
ードの構成を示した構成図。
ードの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
【図５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図。
断面図。
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…ｎ層 ５…発光層 ６１…ｐ層 ６２…コンタトク層 ７，８…電極
Claims (5)
- 【請求項１】ｐ伝導型のｐ層とｎ伝導型のｎ層とで発光
層を挟んだ構造の３族窒化物半導体を用いた発光素子に
おいて、 前記発光層をAlx1GaY1In1-X1-Y1N 半導体で、正孔の拡
散長よりも厚く構成し、 前記ｎ層を、前記発光層と格子定数が略等しくなるドナ
ー不純物が添加されたAlx2GaY2In1-X2-Y2N 半導体で構
成し、 前記ｐ層を、前記発光層に注入された電子を閉じ込める
のに十分なだけ、前記発光層よりも禁制帯幅が大きいア
クセプタ不純物が添加されたAlx3GaY3In1-X3-Y3N 半導
体で構成したことを特徴とする３族窒化物半導体発光素
子。 - 【請求項２】前記発光層はGaY2In1-Y2N (0.92 ≦Y2≦1)
で構成され、前記ｎ層はドナー不純物が添加されたGaN
で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の３
族窒化物半導体発光素子。 - 【請求項３】前記ｎ層に接合する下層として、前記ｎ層
よりも高濃度にドナー不純物が添加されたGaN から成る
ｎ+ 層を有することを特徴とする請求項２に記載の３族
窒化物半導体発光素子。 - 【請求項４】前記ドナー不純物はシリコンであることを
特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導体発光素
子。 - 【請求項５】前記発光層にはシリコンが添加されている
ことを特徴とする請求項１に記載の３族窒化物半導体発
光素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20918195A JP3564811B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | ３族窒化物半導体発光素子 |
| US08/681,412 US7045829B2 (en) | 1995-07-24 | 1996-07-23 | Light-emitting semiconductor device using Group III nitride compound |
| KR1019960031755A KR100468320B1 (ko) | 1995-07-24 | 1996-07-24 | 3족질화물반도체발광소자 |
| TW085110178A TW419832B (en) | 1995-07-24 | 1996-08-21 | Group III nitride semiconductor light emitting element |
| US10/456,509 US20030205718A1 (en) | 1995-07-24 | 2003-06-09 | Light-emitting semiconductor device using group III nitride compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20918195A JP3564811B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936421A true JPH0936421A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3564811B2 JP3564811B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=16568686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20918195A Expired - Fee Related JP3564811B2 (ja) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | ３族窒化物半導体発光素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7045829B2 (ja) |
| JP (1) | JP3564811B2 (ja) |
| KR (1) | KR100468320B1 (ja) |
| TW (1) | TW419832B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100506077B1 (ko) * | 2000-04-15 | 2005-08-04 | 삼성전기주식회사 | 유기금속기상화학증착법에 의한 고품위 ⅲ-족 질화물 박막성장 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI266440B (en) * | 2005-10-20 | 2006-11-11 | Formosa Epitaxy Inc | Light emitting diode chip |
| JP5511395B2 (ja) * | 2010-01-06 | 2014-06-04 | セイコーインスツル株式会社 | 半導体装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59228776A (ja) | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
| JPH0614564B2 (ja) | 1987-07-13 | 1994-02-23 | 日本電信電話株式会社 | 半導体発光素子 |
| DE68919408T2 (de) | 1989-01-13 | 1995-04-20 | Toshiba Kawasaki Kk | Verbindungshalbleiter, denselben anwendendes Halbleiter-Bauelement und Herstellungsverfahren des Halbleiter-Bauelementes. |
| JP2704181B2 (ja) * | 1989-02-13 | 1998-01-26 | 日本電信電話株式会社 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
| JPH06101587B2 (ja) | 1989-03-01 | 1994-12-12 | 日本電信電話株式会社 | 半導体発光素子 |
| US5281830A (en) * | 1990-10-27 | 1994-01-25 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| JP3160914B2 (ja) * | 1990-12-26 | 2001-04-25 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード |
| US5173751A (en) * | 1991-01-21 | 1992-12-22 | Pioneer Electronic Corporation | Semiconductor light emitting device |
| JP3352712B2 (ja) * | 1991-12-18 | 2002-12-03 | 浩 天野 | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 |
| US5428634A (en) | 1992-11-05 | 1995-06-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Visible light emitting vertical cavity surface emitting lasers |
| JP2809045B2 (ja) * | 1992-11-20 | 1998-10-08 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| US5578839A (en) * | 1992-11-20 | 1996-11-26 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| US5432808A (en) * | 1993-03-15 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semicondutor light-emitting device |
| JPH07263748A (ja) * | 1994-03-22 | 1995-10-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| JP3717196B2 (ja) | 1994-07-19 | 2005-11-16 | 豊田合成株式会社 | 発光素子 |
| JPH0832112A (ja) | 1994-07-20 | 1996-02-02 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体発光素子 |
| US5650641A (en) * | 1994-09-01 | 1997-07-22 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device having group III nitride compound and enabling control of emission color, and flat display comprising such device |
| US5523589A (en) * | 1994-09-20 | 1996-06-04 | Cree Research, Inc. | Vertical geometry light emitting diode with group III nitride active layer and extended lifetime |
| US5670798A (en) | 1995-03-29 | 1997-09-23 | North Carolina State University | Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same |
-
1995
- 1995-07-24 JP JP20918195A patent/JP3564811B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-23 US US08/681,412 patent/US7045829B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-24 KR KR1019960031755A patent/KR100468320B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-21 TW TW085110178A patent/TW419832B/zh not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-06-09 US US10/456,509 patent/US20030205718A1/en not_active Abandoned
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|---|---|---|---|---|
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| KR970008639A (ko) | 1997-02-24 |
| US7045829B2 (en) | 2006-05-16 |
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