JPH1012922A - Group iii nitride semiconductor light emitting element - Google Patents
Group iii nitride semiconductor light emitting elementInfo
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- JPH1012922A JPH1012922A JP18016596A JP18016596A JPH1012922A JP H1012922 A JPH1012922 A JP H1012922A JP 18016596 A JP18016596 A JP 18016596A JP 18016596 A JP18016596 A JP 18016596A JP H1012922 A JPH1012922 A JP H1012922A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は青色、緑色発光の効
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。
【0002】
【従来技術】従来、発光層に3族窒化物半導体から成る
量子井戸構造の青色発光素子が提案されている(特開平
6−268257号公報)。この素子では、発光層をIn
0.2Ga0.8N の井戸層とIn0.04Ga0.96N のバリア層とから
成る多重量子井戸構造としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構造の発光素子は
井戸層とバリア層とを成るべく格子整合を図り、且つ、
成長の基礎となるn形GaN 層に対する格子不整合を緩和
する目的で多重量子井戸構造を採用するものである。し
かし、上記の発光素子の発光強度は未だ十分ではなく、
GaN 系の化合物半導体発光素子において、さらに、発光
強度を増加させることが要請されている。
【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族窒化物半導体発光素子
の発光強度を増加させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、発光層に3族窒化物半導体を用いた発光素子におい
て、発光層を3族窒化物半導体の歪超格子から成る単一
又は多重の量子井戸構造としたことを特徴とする。
【0006】又、請求項2の発明は発光層をAlX2Ga1-X2
N(0 <x2≦1)から成るバリア層とInX1Ga1-X1N(0 <x1≦
1)から成る井戸層とを積層させた単一又は多重の量子井
戸の超格子で構成したものであり、請求項3の発明はそ
の発光層にアクセプタ不純物又はドナー不純物、又は、
その両方を添加したものであり、請求項4の発明は発光
層の各井戸層にのみアクセプタ不純物とドナー不純物と
を共に添加したものである。さらに、請求項5の発明は
発光層の隣接する井戸層にアクセプタ不純物とドナー不
純物とを交互に添加し、井戸層にアクセプタ不純物、バ
リア層にドナー不純物、又は、井戸層にドナー不純物、
バリア層にアクセプタ不純物、それぞれ、添加したもの
であり、請求項5の発明はアクセプタ不純物を亜鉛、ド
ナー不純物をシリコンとしたことを特徴とし、請求項7
の発明は発光層をアクセプタ不純物が添加されたp伝導
型のAlX3Ga1-X3N (X2 ≦X3) から成るp層と、ドナー不
純物が添加されたn伝導型のAlX4Ga1-X4N (X2 ≦X4) か
ら成るn層とで挟んだことを特徴とする。さらに、請求
項8の発明はp層に添加されているアクセプタ不純物を
マグネシウム、n層に添加されているドナー不純物をシ
リコンとしたことである。
【0007】尚、井戸層とバリア層との間の格子不整合
の程度は、0.4 〜4.8 %が望ましい。0.4 %以下である
と歪超格子の性質が利用できないし、4.8 %以上となる
と転位が多く発生し結晶性が低下するので望ましくな
い。又、井戸層とバリア層の厚さは、1〜20nmが望まし
い。1nm 以下となると成膜が困難となり、20nm以上とな
るとボンドの歪効果が低下し歪超格子の特性を利用する
ことができなくなるので望ましくない。
【0008】井戸層をInX1Ga1-X1N(0 <x1≦1)で構成
し、バリア層をAlX2Ga1-X2N(0 <x2≦1)で構成した場合
には、望ましいInの組成比x1は、0.03〜0.5 であり、望
ましいAlの組成比x2は、0.03〜0.3 である。それぞれ、
上記の下限値以下であると、歪みが入らないため歪超格
子の効果が発生しないため効果的でなく、上記の上限値
以上となると、ミスフィット転位が多く発生するので望
ましくない。又、井戸層とバリア層の厚さは、上述した
理由により上述した範囲が望ましい。
【0009】又、発光層に不純物を添加する場合には、
添加するアクセプタ不純物とドナー不純物の濃度は1×
1017/cm3 〜1×1020/cm3 の範囲が望ましい。1
×1017/cm3 以下であると、発光中心不足により発光
効率が低下し、1×1020/cm3 以上となると、結晶性
が悪くなり、又、オージェ効果が発生するので望ましく
ない。
【0010】
【発明の作用及び効果】本発明は、発光層に3族窒化物
半導体を用いた発光素子において、発光層を3族窒化物
半導体の歪超格子から成る単一又は多重の量子井戸構造
としたために、ボンドの歪効果により転位のない良質な
結晶を得ることができ、発光に寄与する電子とホールの
濃度を増加させることができた結果、発光強度を向上さ
せることができた。又、発光層を、アクセプタ不純物が
添加されたp伝導型のAlX3Ga1-X3N (X2 ≦X3) から成る
p層と、ドナー不純物が添加されたn伝導型のAlX4Ga
1-X4N (X2 ≦X4) から成るn層とで挟むダブルヘテロ接
合構造とすることで、発光効率を向上させることができ
た。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお本発明は下記実施例に限定され
るものではない。
第1実施例
図1は本願実施例の発光素子100 の全体図を示す。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0.05μmのAlN バッファ層2が形成さ
れている。
【0012】そのバッファ層2の上には、順に、膜厚約
4.0 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
の電子濃度5 ×1017/cm3のシリコン(Si)ドープのGaN か
ら成るn層4、In0.2Ga0.8Nの井戸層とAl0.05Ga0.95N
のバリア層との多重量子井戸構造の歪超格子から成る総
合厚さ0.055 μmの発光層5,膜厚約10nm,ホール濃
度 2×1017/cm3, マグネシウム(Mg) 濃度 5×1019/cm3
のAl0.08Ga0.92N から成るp伝導形のクラッド層71、
膜厚約35nm,ホール濃度 3×1017/cm3 , マグネシウム
(Mg) 濃度 5×1019/cm3のGaN から成るp伝導形の第1
コンタクト層72、膜厚約5 nm,ホール濃度 6×1017
/cm3 , マグネシウム(Mg) 濃度 1×1020/cm3のGaN から
成るp+伝導形の第2コンタクト層73が形成されてい
る。そして、第2コンタクト層73の上面全体にNi/Au
の2重層からなる透明電極9が形成されその透明電極9
の隅の部分にNi/Au の2重層からなるボンディングのた
めのパッド10が形成されている。又、n+ 層3上には
Alから成る電極8が形成されている。
【0013】発光層5の詳細な構成は、図2に示すよう
に、膜厚約50ÅのAl0.05Ga0.95N から成る6層のバリア
層51と膜厚約50ÅのIn0.2Ga0.8N から成る5層の井戸
層52とが交互に積層された多重量子井戸構造で、全膜
厚約0.055 μmである。又、井戸層52には、亜鉛とシ
リコンが、それぞれ、5 ×1018/cm3の濃度に添加されて
いる。
【0014】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、NH3 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)とジエチル亜鉛(Zn(C2H5)2)(以下「DEZ 」と記
す) と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面を主面とし、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/分で約30分間反応室に流しながら
温度1100℃でサファイア基板1をベーキングした。
【0016】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/分で約90秒間供給してAlN のバッファ層2を約0.
05μmの厚さに形成した。次に、サファイア基板1の温
度を1150℃に保持し、H2を20liter/分、NH3 を10 lite
r/分、TMG を 1.7×10-4モル/分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10-8モル/分で40分導入
し、膜厚約4.0 μm、電子濃度 1×1018/cm3、シリコン
濃度 4×1018/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を形成した。
【0017】上記の高キャリア濃度n+ 層3を形成した
後、続いて温度を1100°C に保持し、H2を20 liter/
分、NH3 を10 liter/分、TMG を 1.12 ×10-4モル/
分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを10×10
-9モル/分で30分導入し、膜厚約0.5 μm、電子濃度 5
×1017/cm3、シリコン濃度 1×1018/cm3のシリコン(Si)
ドープGaN から成るn層4を形成した。
【0018】その後、サファイア基板1の温度を1100℃
に保持し、N2又はH2を20 liter/分、NH3 を10 liter/
分、TMG を0.5 ×10-4モル/分、TMA を0.8 ×10-5モル
/分で0.5 分間導入してAl0.05Ga0.95N から成る厚さ50
Åのバリア層51を形成した。続いて、温度を800 ℃に
保持し、N2又はH2を20 liter/分、NH3 を10 liter/
分、TMG を0.5 ×10-4モル/分、TMI を1.6 ×10-4モル
/分、H2ガスにより0.86ppm に希釈されたシランを0.15
×10-8mol/分で、DEZ を0.2 ×10-6モル/ 分で、1.5 分
間供給して、シリコンと亜鉛が、それぞれ、 5×1018/c
m3にドープさたIn0.20Ga0.80N から成る厚さ50Åの井戸
層52を形成した。このような手順の繰り返しにより、
図2に示すように、バリア層51と井戸層52とを交互
に5層だけ積層たし多重量子井戸構造で、全体の厚さ0.
055 μmの発光層5を形成した。
【0019】続いて、温度を1100℃に保持し、N2又はH2
を20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を0.5 ×10
-4モル/分、TMA を0.47×10-5モル/分、及び、CP2Mg
を2×10-5モル/分で 2分間導入し、膜厚約10nmのマ
グネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92N から成るクラッ
ド層71を形成した。クラッド層71のマグネシウム濃
度は 5×1019/cm3である。この状態では、クラッド層7
1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
20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を0.5 ×10-4
モル/分、及び、CP2Mg を 2×10-8モル/分で 4分間導
入し、膜厚約35nmのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成る第1コンタクト層72を形成した。第1コンタク
ト層72のマグネシウム濃度は 5×1019/cm3である。こ
の状態では、第1コンタクト層72は、まだ、抵抗率10
8 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
20 liter/分、NH3 を10 liter/分、TMG を0.5 ×10-4
モル/分、及び、CP2Mg を 4×10-8モル/分で 1分間導
入し、膜厚約5 nmのマグネシウム(Mg)ドープのGaN か
ら成るp+ の第2コンタクト層73を形成した。第2コ
ンタクト層73のマグネシウム濃度は 1×1020/cm3であ
る。この状態では、第2コンタクト層73は、まだ、抵
抗率108 Ωcm以上の絶縁体である。
【0022】次に、電子線照射装置を用いて、第2コン
タクト層73,第1コンタクト層72及びクラッド層7
1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10KV、資料電流1μA、ビームの移動速度0.2m
m/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、第2コンタクト層73,
第1コンタクト層72及びクラッド層71は、それぞ
れ、ホール濃度 6×1017/cm3,3×1017/cm3,2×1017/c
m3、抵抗率 2Ωcm, 1 Ωcm,0.7Ωcmのp伝導形半導体と
なった。このようにして多層構造のウエハが得られた。
【0023】次に、図3に示すように、第2コンタクト
層73の上に、スパッタリングによりSiO2層11を2000
Åの厚さに形成し、そのSiO2層11上にフォトレジスト
12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、第2コンタクト層73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12を除去した。次に、図4に示すように、
フォトレジスト12によって覆われていないSiO2層11
をフッ化水素酸系エッチング液で除去した。
【0024】次に、フォトレジスト12及びSiO2層11
によって覆われていない部位の第2コンタクト層73、
第1コンタクト層72、クラッド層71、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に対する電極のを形
成のための孔Aが形成された。その後、フォトレジスト
12及びSiO2層11を除去した。
【0025】次に、一様にNi/Au の2層を蒸着し、フォ
トレジストの塗布、フォトリソグラフィー工程、エッチ
ング工程を経て、第2コンタクト層73の上に透明電極
9を形成した。そして、その透明電極9の一部にNi/Au
の2層を蒸着してパッド10を形成した。一方、n+ 層
3に対しては、アルミニウムを蒸着して電極8を形成し
た。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、図1に示す構造の発光ダイオードを得
た。この発光素子は駆動電流20mAで発光ピーク波長47
0 nm、発光強度2mW であった。従来構造のLEDに比
べて発光強度は 2倍になった。
【0026】上記の実施例では、発光層5にIn0.2Ga0.8
N の井戸層52とAl0.05Ga0.95N のバリア層51との多
重量子井戸構造の歪超格子を用いたが、格子定数の不一
致の範囲が0.4 〜4.8 %で、各層の厚さの範囲が1〜20
nmであれば、一般式AlGay1In1-x1-y1N(0≦x1≦1 , 0 ≦
y1≦1,0 ≦x1+y1 <1)の井戸層と一般式Alx2Gay2In
1-x2-y2N(0≦x2≦1 , 0 ≦y2≦1,0 ≦x2+y2 ≦1)のバリ
ア層とを用いても良い。又、量子井戸構造は多重周期で
も1周期でも良い。又、井戸層52にシリコンと亜鉛と
をドープしたがノンドープであっても良い。又、n層4
はバリア層51よりもバンドギャップの広いAlx4Ga1-x4
N を用いても良い。例えば、n層4を、シリンコ濃度 2
×1018/cm3、電子濃度 1×1018/cm3のAl0.08Ga0.92N と
しても良い。
【0027】第2実施例
上記第1実施例では、各井戸層52に亜鉛とシリコンと
を同時に添加している。第2実施例の発光ダイオード1
00の発光層5は、図6に示すように、複数の井戸層5
20に、順に交互に、シリコンと亜鉛を添加したもので
ある。この構造において、アクセプタ準位とドナー準位
による対発光が可能となり、青色の発光効率が向上す
る。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 470nm、発光強度 3mWであった。こ
の発光効率は45%であり、従来の構成のものに比べて 3
倍に向上した。
【0028】第3実施例
第3実施例の発光ダイオード200は、図7に示すよう
に、全ての井戸層521に亜鉛を添加し、全てのバリア
層511にシリコンを添加したものである。この構造に
おいて、アクセプタ準位とドナー準位による対発光が可
能となり、紫外線の発光効率が向上する。尚、逆に、全
ての井戸層521にシリコンを添加し、全てのバリア層
511に亜鉛を添加するようにしても良い。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 470nm、発光強度 3mWであった。この発光効率は4.
5 %であり、従来の構成のものに比べて 3倍に向上し
た。
【0029】第4実施例
上記の全ての実施例において、バリア層51、510、
511にはマグネシウムが添加されていないが、マグネ
シウムを添加した後の、熱処理、又は、電子線照射処理
によりp型化しても良い。
【0030】第5実施例
発光層5を図8に示すように構成しても良い。即ち、本
実施例では、発光層5は、不純物無添加のAl0.05Ga0.95
N から成るバリア層512と不純物無添加のIn0.2Ga0.8
N から成る井戸層522の5周期で形成されている。そ
して、全てのバリア層512の厚さは35Åで一定である
が、井戸層522の厚さは、クラッド層71の側に存在
する方から順に、35Å、45Å、55Å、45Å、35Åとなっ
ている。このように井戸層の厚さを変化させると量子効
果によりバンド幅が変化し、各井戸層からはピーク波長
が異なる発光が得られることになり、全体として、発光
のスペクトルを広くすることでできる。特別な場合に
は、上記のように井戸層の厚さを多種類に多数変化させ
ることで白色光を得ることができる。
【0031】上記の全実施例において、コンタクト層は
2層構造としたが1層構造でも良い。又、上記全実施例
において、クラッド層71、第1コンタクト層72、第
2コンタクト層73の総合厚さは、50nmとし、これらの
成長温度を1100℃とし、総合成長時間を7 分としたが、
総合厚さは10nm〜150 nmの範囲とすることが可能で
ある。この場合には、こられの層の総合成長時間は 1〜
20分である。10nmよりも薄いとクラッド層71のキャ
リアの閉じ込め効果が低下すると共に第1コンタクト層
72、第2コンタクト層73が薄くなり、オーミック性
が悪化し、接触抵抗が増大するので望ましくない。又、
150 nmよりも厚いと、成長に時間がかかり、発光層5
がその成長温度以上の温度にさらされる時間が長くな
り、結晶性の改善効果が低下するので望ましくない。
【0032】又、クラッド層71の厚さは2nm〜70nm、
第1コンタクト層72の厚さは2nm〜100nm 、第2コン
タクト層73の厚さは2nm〜50nmが望ましい。クラッド
層71の厚さが2nmよりも薄いと、キャリアの閉じ込め
効果が低下するため発光効率が低下するので望ましくな
い。第1コンタクト層72の厚さが2nmよりも薄いと、
注入されるホール数が減少するので発光効率が低下する
ので望ましくない。第2コンタクト層73が2nmよりも
薄いと、オーミック性が悪くなり接触抵抗が増大するの
で望ましくない。又、各層が上記の上限厚さを越える
と、発光層がその成長温度以上に曝される時間が長くな
り発光層の結晶性の改善効果が低下するので望ましくな
い。
【0033】又、クラッド層71のホール濃度は1 ×10
17〜 1×1018/cm3 が望ましい。ホール濃度が 1×1018
/cm3 以上となると、不純物濃度が高くなり結晶性が低
下し発光効率が低下するので望ましくなく、 1×1017/
cm3 以下となると、直列抵抗が高くなり過ぎるので望ま
しくない。
【0034】第1コンタクト層72は、マグネシウム(M
g)が1×1019〜5×1020/cm3の範囲で第2コンタ
クト層73のマグネシウム(Mg)濃度より低濃度に添加さ
れp伝導型を示す層とすることで、その層のホール濃度
を3×1017〜8×1017/cm3と最大値を含む領域とする
ことができる。これにより、発光効率を低下させること
がない。
【0035】第2コンタクト層73は、マグネシウム(M
g)濃度を1×1020〜1×1021/cm3 とする場合が望
ましい。マグネシウム(Mg)が1×1020〜1×1021/
cm3に添加されたp伝導型を示す層は、金属電極に対し
てオーミック性を向上させることができるが、ホール濃
度が1×1017〜8×1017/cm3 とやや低下する。(駆動
電圧5V以下にできる範囲を含む、オーミック性の改善
からMg濃度が上記の範囲が良い。)
【0036】又、発光層5のシリコン濃度及び亜鉛濃度
は、それぞれ、1 ×1017〜1 ×1020/cm3が望ましい。1
×1017/cm3 以下であると、発光中心不足により発光
効率が低下し、1×1020/cm3 以上となると、結晶性
が悪くなり、又、オージェ効果が発生するので望ましく
ない。さらに好ましくは1 ×1018〜1 ×1019/cm3 の範
囲が良い。又、シリコン(Si)の濃度は、亜鉛(Zn)に比べ
て、10倍〜1/10が好ましく、さらに好ましくは 1 〜1/
10の間程度か、少ないほうがより望ましい。
【0037】アクセプタ不純物は、2族元素のベリリウ
ム(Be)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(C
d)、水銀(Hg)を用いても良い。2族元素をアクセプタ不
純物とした場合には、ドナー不純物として、4族元素で
ある炭素(C) 、シリコン(Si)、ゲルマニウユ(Ge)、錫(S
n)、鉛(Pb)を用いることができる。又、4族元素をアク
セプタ不純物とした場合には、ドナー不純物として、6
族元素のイオウ(S) 、セレン(Se)、テルル(Te)を用いる
こともできる。p型化は、電子線照射の他、熱アニーリ
ング、N2プラズマガス中での熱処理、レーザ照射により
行うことができる。
【0038】上記の実施例は発光素子として、全て発光
ダイオードを示したが、レーザダイオードでも良い。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a light emitting device using a group III nitride semiconductor with improved blue and green light emission efficiency. 2. Description of the Related Art A blue light emitting device having a quantum well structure in which a light emitting layer is made of a group III nitride semiconductor has been proposed (JP-A-6-268257). In this device, the light emitting layer is In
The multiple quantum well structure has a well layer of 0.2 Ga 0.8 N and a barrier layer of In 0.04 Ga 0.96 N. In the light emitting device having the above structure, a well layer and a barrier layer are preferably lattice-matched with each other.
It employs a multiple quantum well structure to mitigate lattice mismatch with the n-type GaN layer on which the growth is based. However, the light emitting intensity of the above light emitting element is not yet sufficient,
In GaN-based compound semiconductor light emitting devices, it is required to further increase the light emission intensity. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to increase the emission intensity of a group III nitride semiconductor light emitting device. According to a first aspect of the present invention, in a light emitting device using a group III nitride semiconductor for a light emitting layer, the light emitting layer is made of a strained superlattice of a group III nitride semiconductor. It has a single or multiple quantum well structure. In the invention of claim 2, the light emitting layer is made of Al X2 Ga 1-X2
N (0 <x2 ≦ 1) barrier layer and In X1 Ga 1-X1 N (0 <x1 ≦
The quantum well superlattice of the present invention is a single or multiple quantum well superlattice laminated with a well layer comprising 1), and the light emitting layer of the present invention has an acceptor impurity or a donor impurity, or
In the fourth aspect of the present invention, both the acceptor impurity and the donor impurity are added only to each well layer of the light emitting layer. Further, according to the invention of claim 5, an acceptor impurity and a donor impurity are alternately added to a well layer adjacent to the light emitting layer, and an acceptor impurity is added to the well layer, a donor impurity is added to the barrier layer, or a donor impurity is added to the well layer.
The barrier layer is formed by adding an acceptor impurity to the barrier layer, and the invention according to claim 5 is characterized in that the acceptor impurity is zinc and the donor impurity is silicon.
In the invention of the present invention, the light emitting layer is made of a p-conductivity type Al X3 Ga 1-X3 N (X2 ≦ X3) doped with an acceptor impurity, and an n conductivity type Al X4 Ga 1-X4 doped with a donor impurity. It is characterized by being sandwiched between n layers composed of N (X2 ≦ X4). Further, the invention of claim 8 is that the acceptor impurity added to the p layer is magnesium, and the donor impurity added to the n layer is silicon. Incidentally, the degree of lattice mismatch between the well layer and the barrier layer is preferably 0.4 to 4.8%. If it is less than 0.4%, the properties of the strained superlattice cannot be used. Further, the thickness of the well layer and the barrier layer is preferably 1 to 20 nm. When the thickness is 1 nm or less, film formation becomes difficult. When the thickness is 20 nm or more, the strain effect of the bond is reduced and the characteristics of the strained superlattice cannot be used. When the well layer is composed of In X1 Ga 1-X1 N (0 <x1 ≦ 1) and the barrier layer is composed of Al X2 Ga 1-X2 N (0 <x2 ≦ 1), the desirable In Is from 0.03 to 0.5, and a desirable Al composition ratio x2 is from 0.03 to 0.3. Respectively,
If it is less than the above lower limit, strain does not occur, and the effect of the strained superlattice does not occur, so that it is not effective. If it is more than the above upper limit, misfit dislocations are often generated, which is not desirable. Further, the thicknesses of the well layer and the barrier layer are desirably in the above-described ranges for the above-described reasons. In addition, when an impurity is added to the light emitting layer,
The concentration of the acceptor impurity and the donor impurity to be added is 1 ×
The range is preferably 10 17 / cm 3 to 1 × 10 20 / cm 3 . 1
If it is less than × 10 17 / cm 3 , the luminous efficiency is reduced due to lack of the luminescent center, and if it is more than 1 × 10 20 / cm 3 , the crystallinity deteriorates and the Auger effect occurs, which is not desirable. According to the present invention, there is provided a light emitting device using a group III nitride semiconductor for a light emitting layer, wherein the light emitting layer is a single or multiple quantum well comprising a strained superlattice of a group III nitride semiconductor. Due to the structure, a high-quality crystal without dislocations can be obtained due to a bond distortion effect, and the concentration of electrons and holes contributing to light emission can be increased. As a result, the light emission intensity can be improved. Further, the light-emitting layer is composed of a p-conductivity type Al X3 Ga 1-X3 N (X2 ≦ X3) doped with an acceptor impurity and an n-conductivity type Al X4 Ga doped with a donor impurity.
By using a double hetero junction structure sandwiched between n layers composed of 1-X4 N (X2 ≦ X4), luminous efficiency could be improved. Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples. The present invention is not limited to the following examples. First Embodiment FIG. 1 shows an overall view of a light emitting device 100 according to an embodiment of the present invention. The light emitting device 100 has a sapphire substrate 1, and a 0.05 μm AlN buffer layer 2 is formed on the sapphire substrate 1. On the buffer layer 2, a film thickness of about
4.0 μm, silicon (Si) doped with 2 × 10 18 / cm 3 electron concentration
High carrier concentration n + layer 3 made of GaN, thickness about 0.5 μm
Layer 4 composed of GaN doped with silicon (Si) having an electron concentration of 5 × 10 17 / cm 3 , a well layer of In 0.2 Ga 0.8 N and Al 0.05 Ga 0.95 N
Emission layer composed of a strained superlattice having a multiple quantum well structure with a barrier layer having a total thickness of 0.055 μm, a film thickness of about 10 nm, a hole concentration of 2 × 10 17 / cm 3 , and a magnesium (Mg) concentration of 5 × 10 19 / cm 3
A p-type cladding layer 71 made of Al 0.08 Ga 0.92 N
The first of p-type conductivity of GaN with a film thickness of about 35 nm, a hole concentration of 3 × 10 17 / cm 3 , and a magnesium (Mg) concentration of 5 × 10 19 / cm 3
Contact layer 72, thickness about 5 nm, hole concentration 6 × 10 17
/ cm 3, the second contact layer 73 of p + conductivity type of GaN of magnesium (Mg) concentration of 1 × 10 20 / cm 3 is formed. Then, Ni / Au is formed on the entire upper surface of the second contact layer 73.
And a transparent electrode 9 composed of a double layer of
The pad 10 for bonding is formed of a double layer of Ni / Au at the corners of. Also, on the n + layer 3
An electrode 8 made of Al is formed. As shown in FIG. 2, the detailed structure of the light emitting layer 5 is composed of six barrier layers 51 of Al 0.05 Ga 0.95 N with a thickness of about 50 ° and In 0.2 Ga 0.8 N with a thickness of about 50 °. It has a multiple quantum well structure in which five well layers 52 are alternately stacked, and has a total film thickness of about 0.055 μm. Further, zinc and silicon are added to the well layer 52 at a concentration of 5 × 10 18 / cm 3 , respectively. Next, a method of manufacturing the light emitting diode 10 having this structure will be described. Light emitting diode 100
Was produced by vapor phase growth by metalorganic compound vapor phase epitaxy (hereinafter referred to as "M0VPE"). The gases used were NH 3 and carrier gas H 2 or N 2 , trimethylgallium (Ga (CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMG”) and trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 ) (hereinafter “TMA”). ), Trimethylindium (In (CH 3 ) 3 ) (hereinafter referred to as “TMI”), silane (SiH 4 ), and diethylzinc (Zn (C 2 H 5 ) 2 ) (hereinafter referred to as “DEZ”). And cyclopentadienyl magnesium (Mg (C 5 H 5 ) 2 )
(Hereinafter referred to as “CP 2 Mg”). First, a single-crystal sapphire substrate 1 is mounted on a susceptor placed in a reaction chamber of an MOVPE apparatus, with the a-plane cleaned by organic cleaning and heat treatment as a main surface. Next, the sapphire substrate 1 was baked at a temperature of 1100 ° C. while flowing H 2 into the reaction chamber at a flow rate of 2 liter / min at normal pressure for about 30 minutes. Next, by lowering the temperature to 400 ° C., and H 2
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMA 1.8 × 10 -5
The AlN buffer layer 2 was supplied at about 0.1 mol / min for about 90 seconds.
It was formed to a thickness of 05 μm. Next, the temperature of the sapphire substrate 1 was maintained at 1150 ° C., H 2 was 20 liter / min, and NH 3 was 10 lite.
r / min, TMG 1.7 × 10 -4 mol / min, 0.86p by H 2 gas
Silane diluted at 20 × 10 −8 mol / min was introduced for 40 minutes at a film thickness of about 4.0 μm, an electron concentration of 1 × 10 18 / cm 3 , and a silicon concentration of 4 × 10 18 / cm 3 (Si). 3.) A high carrier concentration n + layer 3 made of doped GaN was formed. After forming the high carrier concentration n + layer 3, the temperature is maintained at 1100 ° C. and H 2 is reduced to 20 liter / H 2.
Min, NH 3 at 10 liter / min, TMG at 1.12 × 10 -4 mol / min
Min, silane to 10 × 10 diluted to 0.86ppm with H 2 gas
Introduced at -9 mol / min for 30 minutes, film thickness approx.
× 10 17 / cm 3 , silicon (Si) with a silicon concentration of 1 × 10 18 / cm 3
An n layer 4 made of doped GaN was formed. Thereafter, the temperature of the sapphire substrate 1 is increased to 1100 ° C.
And N 2 or H 2 at 20 liter / min, NH 3 at 10 liter / min.
Of TMG at 0.5 × 10 -4 mol / min and TMA at 0.8 × 10 -5 mol / min for 0.5 minute to form a layer 50 of Al 0.05 Ga 0.95 N.
The barrier layer 51 was formed. Subsequently, the temperature was maintained at 800 ° C., N 2 or H 2 was 20 liter / min, and NH 3 was 10 liter / min.
0.5 × 10 -4 mol / min of TMG, 1.6 × 10 -4 mol / min of TMI, 0.15 silane diluted to 0.86 ppm with H 2 gas.
At 10 × 10 -8 mol / min, DEZ was supplied at 0.2 × 10 -6 mol / min for 1.5 minutes, and silicon and zinc were respectively 5 × 10 18 / c
A well layer 52 having a thickness of 50 ° made of In 0.20 Ga 0.80 N doped to m 3 was formed. By repeating such a procedure,
As shown in FIG. 2, five layers of barrier layers 51 and well layers 52 are alternately stacked to form a multiple quantum well structure having an overall thickness of 0.5.
A light emitting layer 5 having a thickness of 055 μm was formed. Subsequently, the temperature was maintained at 1100 ° C. and N 2 or H 2
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMG 0.5 × 10
-4 mol / min, TMA 0.47 × 10 -5 mol / min, and CP 2 Mg
Was introduced at 2 × 10 −5 mol / min for 2 minutes to form a cladding layer 71 of magnesium (Mg) -doped Al 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of about 10 nm. The magnesium concentration of the cladding layer 71 is 5 × 10 19 / cm 3 . In this state, the cladding layer 7
1 is an insulator having a resistivity of 10 8 Ωcm or more. Next, the temperature is maintained at 1100 ° C. and N 2 or H 2 is added.
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMG 0.5 × 10 -4
The mol / min and CP 2 Mg were introduced at 2 × 10 −8 mol / min for 4 minutes to form a first contact layer 72 of magnesium (Mg) -doped GaN having a thickness of about 35 nm. The magnesium concentration of the first contact layer 72 is 5 × 10 19 / cm 3 . In this state, the first contact layer 72 still has a resistivity of 10
It is an insulator of 8 Ωcm or more. Next, the temperature is maintained at 1100 ° C., and N 2 or H 2 is added.
20 liter / min, NH 3 10 liter / min, TMG 0.5 × 10 -4
Mol / min and CP 2 Mg were introduced at 4 × 10 −8 mol / min for 1 minute to form a p + second contact layer 73 of magnesium (Mg) -doped GaN having a thickness of about 5 nm. . The magnesium concentration of the second contact layer 73 is 1 × 10 20 / cm 3 . In this state, the second contact layer 73 is still an insulator having a resistivity of 10 8 Ωcm or more. Next, the second contact layer 73, the first contact layer 72, and the cladding layer 7 are formed using an electron beam irradiation device.
1 was uniformly irradiated with an electron beam. Electron beam irradiation conditions are: acceleration voltage about 10KV, data current 1μA, beam moving speed 0.2m
m / sec, beam diameter 60 μmφ, vacuum degree 5.0 × 10 −5 Torr. By the irradiation of the electron beam, the second contact layer 73,
The first contact layer 72 and the cladding layer 71 have a hole concentration of 6 × 10 17 / cm 3 , 3 × 10 17 / cm 3 , 2 × 10 17 / c, respectively.
A p-type semiconductor having m 3 and resistivity of 2 Ωcm, 1 Ωcm and 0.7 Ωcm was obtained. Thus, a wafer having a multilayer structure was obtained. Next, as shown in FIG. 3, an SiO 2 layer 11 is formed on the second contact
Then, a photoresist 12 was applied on the SiO 2 layer 11. Then, by photolithography, as shown in FIG. 3, on the second contact layer 73, the photoresist 12 at the electrode formation site A ′ for the high carrier concentration n + layer 3 was removed. Next, as shown in FIG.
SiO 2 layer 11 not covered by photoresist 12
Was removed with a hydrofluoric acid-based etching solution. Next, the photoresist 12 and the SiO 2 layer 11
The second contact layer 73 not covered by the second contact layer 73,
First contact layer 72, cladding layer 71, light emitting layer 5, n
The layers 4, vacuum 0.04 Torr, RF power 0.44W / cm 2, BCl 3
After gas was supplied at a rate of 10 ml / min to perform dry etching, dry etching was performed using Ar. In this step, as shown in FIG. 5, a hole A for forming an electrode for the high carrier concentration n + layer 3 was formed. Thereafter, the photoresist 12 and the SiO 2 layer 11 were removed. Next, two layers of Ni / Au were uniformly deposited, and a transparent electrode 9 was formed on the second contact layer 73 through application of a photoresist, a photolithography step, and an etching step. Then, Ni / Au is applied to a part of the transparent electrode 9.
Were deposited to form the pad 10. On the other hand, the electrode 8 was formed on the n + layer 3 by evaporating aluminum. Thereafter, the wafer processed as described above was cut into individual devices to obtain light emitting diodes having the structure shown in FIG. This light emitting element has a light emission peak wavelength of 47 at a driving current of 20 mA.
The emission intensity was 0 nm and the emission intensity was 2 mW. The emission intensity was doubled compared to the LED of the conventional structure. In the above embodiment, the light emitting layer 5 has In 0.2 Ga 0.8
A strained superlattice having a multiple quantum well structure of the N well layer 52 and the Al 0.05 Ga 0.95 N barrier layer 51 was used, but the lattice constant mismatch range was 0.4 to 4.8% and the thickness of each layer was 1-20
If nm, the general formula AlGa y1 In 1-x1-y1 N (0 ≦ x1 ≦ 1 , 0 ≦
well layer with y1 ≦ 1,0 ≦ x1 + y1 <1) and general formula Al x2 Ga y2 In
A barrier layer of 1-x2-y2N (0 ≦ x2 ≦ 1 , 0 ≦ y2 ≦ 1,0 ≦ x2 + y2 ≦ 1) may be used. Further, the quantum well structure may have multiple periods or one period. Although the well layer 52 is doped with silicon and zinc, it may be non-doped. Also, n layer 4
Is Al x4 Ga 1-x4 having a wider band gap than the barrier layer 51.
N may be used. For example, when the n-layer 4 has a syringe concentration of 2
Al 0.08 Ga 0.92 N having × 10 18 / cm 3 and an electron concentration of 1 × 10 18 / cm 3 may be used. Second Embodiment In the first embodiment, zinc and silicon are added to each well layer 52 at the same time. Light emitting diode 1 of second embodiment
As shown in FIG. 6, a plurality of well layers 5
20 is obtained by adding silicon and zinc alternately in order. In this structure, light emission by acceptor level and donor level can be performed, and blue luminous efficiency is improved. The light emitting device thus obtained has a driving current of 20 mA.
The emission peak wavelength was 470 nm and the emission intensity was 3 mW. This luminous efficiency is 45%, 3 times higher than that of the conventional configuration.
Improved by a factor of two. Third Embodiment As shown in FIG. 7, the light emitting diode 200 of the third embodiment has a structure in which zinc is added to all the well layers 521 and silicon is added to all the barrier layers 511. In this structure, paired light emission by the acceptor level and the donor level becomes possible, and the luminous efficiency of ultraviolet rays is improved. Conversely, silicon may be added to all the well layers 521, and zinc may be added to all the barrier layers 511. The light emitting device thus obtained had a drive current of 20 mA, an emission peak wavelength of 470 nm, and an emission intensity of 3 mW. This luminous efficiency is 4.
5%, three times higher than that of the conventional configuration. Fourth Embodiment In all the above embodiments, the barrier layers 51, 510,
Although magnesium is not added to 511, the p-type may be formed by heat treatment or electron beam irradiation treatment after adding magnesium. Fifth Embodiment The light emitting layer 5 may be configured as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the light emitting layer 5 is made of Al 0.05 Ga 0.95
N 2 barrier layer 512 and impurity-free In 0.2 Ga 0.8
The well layer 522 made of N is formed in five periods. The thickness of all the barrier layers 512 is constant at 35 °, but the thickness of the well layer 522 is 35 °, 45 °, 55 °, 45 °, and 35 ° in order from the side present on the cladding layer 71 side. I have. When the thickness of the well layer is changed as described above, the bandwidth changes due to the quantum effect, and light emission having a different peak wavelength is obtained from each well layer. As a result, the emission spectrum can be broadened as a whole. . In a special case, white light can be obtained by changing the thickness of the well layer into many types as described above. In all the above embodiments, the contact layer has a two-layer structure, but may have a one-layer structure. In all of the above embodiments, the total thickness of the cladding layer 71, the first contact layer 72, and the second contact layer 73 was 50 nm, the growth temperature was 1100 ° C., and the total growth time was 7 minutes. ,
The total thickness can be in the range of 10 nm to 150 nm. In this case, the total growth time of these layers is between 1 and
20 minutes. If the thickness is smaller than 10 nm, the effect of confining carriers in the cladding layer 71 is reduced, and the first contact layer 72 and the second contact layer 73 are thinned, so that ohmic properties are deteriorated and contact resistance is increased, which is not desirable. or,
If the thickness is more than 150 nm, it takes a long time to grow, and the light emitting layer 5
Is prolonged, and the effect of improving the crystallinity is reduced, which is not desirable. The thickness of the cladding layer 71 is 2 nm to 70 nm,
Preferably, the thickness of the first contact layer 72 is 2 nm to 100 nm, and the thickness of the second contact layer 73 is 2 nm to 50 nm. If the thickness of the cladding layer 71 is smaller than 2 nm, the effect of confining carriers is reduced and the luminous efficiency is reduced, which is not desirable. When the thickness of the first contact layer 72 is smaller than 2 nm,
Since the number of holes to be injected is reduced, the luminous efficiency is reduced, which is not desirable. If the second contact layer 73 is thinner than 2 nm, the ohmic property becomes poor and the contact resistance increases, which is not desirable. On the other hand, when the thickness of each layer exceeds the above upper limit thickness, the time during which the light emitting layer is exposed to a temperature higher than its growth temperature becomes longer, and the effect of improving the crystallinity of the light emitting layer is not desirable. The hole concentration of the cladding layer 71 is 1 × 10
17 to 1 × 10 18 / cm 3 is desirable. Hall concentration 1 × 10 18
/ Cm 3 or more and becomes undesirable since crystallinity becomes higher impurity concentration is lowered luminous efficiency decreases, 1 × 10 17 /
If it is less than cm 3 , the series resistance becomes too high, which is not desirable. The first contact layer 72 is made of magnesium (M
g) is added at a concentration lower than the magnesium (Mg) concentration of the second contact layer 73 in the range of 1 × 10 19 to 5 × 10 20 / cm 3 to form a layer exhibiting the p-conduction type, so that the hole of the layer is formed. The concentration can be an area including the maximum value of 3 × 10 17 to 8 × 10 17 / cm 3 . Thus, the luminous efficiency does not decrease. The second contact layer 73 is made of magnesium (M
g) It is desirable that the concentration be 1 × 10 20 to 1 × 10 21 / cm 3 . Magnesium (Mg) is 1 × 10 20 -1 × 10 21 /
The p-type layer added to the cm 3 layer can improve the ohmic property of the metal electrode, but the hole concentration is slightly reduced to 1 × 10 17 to 8 × 10 17 / cm 3 . (Including the range in which the driving voltage can be reduced to 5 V or less, the Mg concentration is preferably in the above range for improving the ohmic property.) The silicon concentration and the zinc concentration of the light emitting layer 5 are 1 × 10 17 to 1 respectively. × 10 20 / cm 3 is desirable. 1
If it is less than × 10 17 / cm 3 , the luminous efficiency is reduced due to lack of the luminescent center, and if it is more than 1 × 10 20 / cm 3 , the crystallinity deteriorates and the Auger effect occurs, which is not desirable. More preferably, the range is 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 . Further, the concentration of silicon (Si) is preferably 10 times to 1/10, more preferably 1 to 1/1, as compared with zinc (Zn).
About 10 or less is more desirable. The acceptor impurities are group 2 elements beryllium (Be), magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (C
d), mercury (Hg) may be used. When the group 2 element is used as the acceptor impurity, the group 4 element carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), tin (S
n) and lead (Pb) can be used. When the Group 4 element is used as an acceptor impurity, 6
Group elements such as sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te) can also be used. The p-type conversion can be performed by electron beam irradiation, thermal annealing, heat treatment in N 2 plasma gas, or laser irradiation. In the above embodiment, light emitting diodes are all used as light emitting elements, but laser diodes may be used.
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図6】第2実施例に係る発光ダイオードの構成を示し
た構成図。
【図7】第3実施例に係る発光ダイオードの構成を示し
た構成図。
【図8】第5実施例に係る発光ダイオードの発光層の構
成を示した構成図。
【符号の説明】
10,100,200…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
51,510,511,512…バリア層
52,520,521,522…井戸層
71…クラッド層
72…第1コンタクト層
73…第2コンタクト層
8…電極
9…透明電極
10…パッドBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode according to a first specific example of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the light-emitting diode of the embodiment. FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing step of the light-emitting diode of the embodiment. FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing step of the light-emitting diode of the same embodiment. FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the light emitting diode of the same embodiment. FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode according to a second embodiment. FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting diode according to a third embodiment. FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a light emitting layer of a light emitting diode according to a fifth embodiment. [Description of Signs] 10, 100, 200: Light-emitting diode 1: Sapphire substrate 2: Buffer layer 3: High carrier concentration n + layer 4: n-layer 5: Light-emitting layers 51, 510, 511, 512: Barrier layers 52, 520 , 521, 522 well layer 71 clad layer 72 first contact layer 73 second contact layer 8 electrode 9 transparent electrode 10 pad
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 典克 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 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 梅崎 潤一 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Norikazu Koide Nagahata 1, Ochiai, Kasuga-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Address Toyota Gosei Co., Ltd. (72) Inventor Shiro Yamazaki Nagahata 1, Ochiai, Kasuga-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Address Toyota Gosei Co., Ltd. (72) Inventor Junichi Umezaki Nagahata 1, Ochiai, Kasuga-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Address Toyota Gosei Co., Ltd.
Claims (1)
子において、 前記発光層を3族窒化物半導体の歪超格子から成る単一
又は多重の量子井戸構造と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AlX2Ga1-X2N(0 <x2≦1)から
成るバリア層とInX1Ga1-X1N(0 <x1≦1)から成る井戸層
とを積層させた単一又は多重の量子井戸の超格子で構成
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】前記発光層にはアクセプタ不純物又はドナ
ー不純物、又は、その両方が添加されていることを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載の3族窒化物半導体
発光素子。 【請求項4】前記発光層の各井戸層にのみ前記アクセプ
タ不純物と前記ドナー不純物とが共に添加されているこ
とを特徴とする請求項3に記載の3族窒化物半導体発光
素子。 【請求項5】前記発光層の隣接する井戸層に、前記アク
セプタ不純物と前記ドナー不純物とが交互に添加されて
いることを特徴とする請求項3に記載の3族窒化物半導
体発光素子。 【請求項6】前記発光層の前記井戸層には前記アクセプ
タ不純物が、前記発光層の前記バリア層には前記ドナー
不純物が、それぞれ、添加されているか、又は、前記井
戸層には前記ドナー不純物が、前記バリア層には前記ア
クセプタ不純物が、それぞれ、添加されていることを特
徴とする請求項3に記載の3族窒化物半導体発光素子。 【請求項5】前記アクセプタ不純物は亜鉛であり、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
3乃至請求項6のいずれかの請求項に記載の3族窒化物
半導体発光素子。 【請求項7】前記発光層は、アクセプタ不純物が添加さ
れたp伝導型のAlX3Ga1-X3N (X2 ≦X3) から成るp層
と、ドナー不純物が添加されたn伝導型のAlX4Ga 1-X4N
(X2 ≦X4) から成るn層とで挟まれていることを特徴と
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8】前記p層に添加されている前記アクセプタ
不純物はマグネシウムであり、前記n層に添加されてい
る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7に記載の3族窒化物半導体発光素子。[Claims] 1. A light emitting device using a group III nitride semiconductor for a light emitting layer.
In the child, The light-emitting layer is formed of a single layer of a strained superlattice of a group III nitride semiconductor.
Or a group III nitride having a multiple quantum well structure.
Compound semiconductor light emitting device. 2. The method according to claim 1, wherein the light emitting layer is made of Al.X2Ga1-X2From N (0 <x2 ≤ 1)
Barrier layer and InX1Ga1-X1Well layer composed of N (0 <x1 ≤ 1)
Composed of single or multiple quantum well superlattices
3. The group III nitride according to claim 1, wherein
Object semiconductor light emitting device. 3. The method according to claim 1, wherein the light emitting layer includes an acceptor impurity or a donor.
-Characterized by the addition of impurities or both
The group III nitride semiconductor according to claim 1 or 2,
Light emitting element. 4. The method according to claim 1, wherein the acceptor is formed only in each well layer of the light emitting layer.
And the donor impurity are added together.
The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 3, characterized in that:
element. 5. The method according to claim 1, wherein the well layer adjacent to the light emitting layer is provided with the active layer.
Septa impurities and the donor impurities are alternately added.
4. The Group III nitride semiconductor according to claim 3, wherein
Body light emitting element. 6. The method according to claim 6, wherein the well layer of the light emitting layer includes the acceptor.
Impurity in the barrier layer of the light emitting layer.
Impurities are added, respectively, or
The donor layer has the donor impurity, and the barrier layer has the donor impurity.
It is noted that each of the sceptor impurities is added.
The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein: 5. The method according to claim 1, wherein the acceptor impurity is zinc.
The donor impurity is silicon.
The group III nitride according to any one of claims 3 to 6.
Semiconductor light emitting device. 7. The light emitting layer according to claim 1, wherein an acceptor impurity is added.
P-conductivity type AlX3Ga1-X3P layer composed of N (X2 ≤ X3)
And n-type Al doped with a donor impurityX4Ga 1-X4N
(X2 ≦ X4)
The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein 8. The acceptor added to the p-layer
The impurity is magnesium, which is added to the n-layer.
Wherein the donor impurity is silicon.
A group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 7.
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001043206A1 (en) * | 1999-12-13 | 2001-06-14 | Nichia Corporation | Light-emitting device |
WO2002005399A1 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-17 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
KR100430615B1 (en) * | 1999-04-27 | 2004-05-10 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | Epitaxial wafer for infrared light emitting device |
US6853009B2 (en) | 1998-09-10 | 2005-02-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride compound semiconductor |
JP2006237281A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Sony Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2006286417A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Electron emitting element |
KR100680430B1 (en) * | 2000-07-03 | 2007-02-08 | 도요다 고세이 가부시키가이샤 | Iii group nitride compound semiconductor light emitting element |
US7230263B2 (en) | 2001-04-12 | 2007-06-12 | Nichia Corporation | Gallium nitride compound semiconductor element |
US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
US7456034B2 (en) | 2005-05-25 | 2008-11-25 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor device and method for fabricating the same |
KR100925059B1 (en) * | 2004-02-28 | 2009-11-03 | 삼성전기주식회사 | White light emitting device and fablication method thereof |
EP2161764A2 (en) | 2008-08-26 | 2010-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for Producing Nitride Semiconductor Optical Device and Epitaxial Wafer |
KR101193573B1 (en) | 2007-03-23 | 2012-10-23 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | P-type group 3 nitride semiconductor and group 3 nitride semiconductor element |
JP2013145867A (en) * | 2011-12-15 | 2013-07-25 | Hitachi Cable Ltd | Nitride semiconductor template, and light-emitting diode |
KR20210042536A (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | (주)큐에스아이 | Semiconductor laser diode device and manufacturing method |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP18016596A patent/JPH1012922A/en active Pending
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6853009B2 (en) | 1998-09-10 | 2005-02-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride compound semiconductor |
US7045809B2 (en) | 1998-09-10 | 2006-05-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride compound semiconductor |
KR100430615B1 (en) * | 1999-04-27 | 2004-05-10 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | Epitaxial wafer for infrared light emitting device |
WO2001043206A1 (en) * | 1999-12-13 | 2001-06-14 | Nichia Corporation | Light-emitting device |
AU772491B2 (en) * | 1999-12-13 | 2004-04-29 | Nichia Corporation | Light-emitting device |
US6738175B2 (en) | 1999-12-13 | 2004-05-18 | Nichia Corporation | Light emitting device |
KR100680430B1 (en) * | 2000-07-03 | 2007-02-08 | 도요다 고세이 가부시키가이샤 | Iii group nitride compound semiconductor light emitting element |
EP2276125A3 (en) * | 2000-07-07 | 2012-04-25 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
WO2002005399A1 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-17 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US6838693B2 (en) | 2000-07-07 | 2005-01-04 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US9444011B2 (en) | 2000-07-07 | 2016-09-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US9130121B2 (en) | 2000-07-07 | 2015-09-08 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US6586762B2 (en) | 2000-07-07 | 2003-07-01 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device with improved lifetime and high output power |
EP2262068A3 (en) * | 2000-07-07 | 2012-04-25 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US8698126B2 (en) | 2000-07-07 | 2014-04-15 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US8309948B2 (en) | 2000-07-07 | 2012-11-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US7750337B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-07-06 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
EP2113974A1 (en) * | 2000-07-07 | 2009-11-04 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
US7646009B2 (en) | 2000-07-07 | 2010-01-12 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
EP1313187A4 (en) * | 2000-07-07 | 2005-12-21 | Nichia Corp | Nitride semiconductor device |
US7230263B2 (en) | 2001-04-12 | 2007-06-12 | Nichia Corporation | Gallium nitride compound semiconductor element |
US7667226B2 (en) | 2001-11-05 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
KR100925059B1 (en) * | 2004-02-28 | 2009-11-03 | 삼성전기주식회사 | White light emitting device and fablication method thereof |
JP2006237281A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Sony Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
JP2006286417A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Univ Corp Shizuoka Univ | Electron emitting element |
US7456034B2 (en) | 2005-05-25 | 2008-11-25 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor device and method for fabricating the same |
KR101193573B1 (en) | 2007-03-23 | 2012-10-23 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | P-type group 3 nitride semiconductor and group 3 nitride semiconductor element |
EP2161764A2 (en) | 2008-08-26 | 2010-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for Producing Nitride Semiconductor Optical Device and Epitaxial Wafer |
US8183071B2 (en) | 2008-08-26 | 2012-05-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing nitride semiconductor optical device and epitaxial wafer |
JP2013145867A (en) * | 2011-12-15 | 2013-07-25 | Hitachi Cable Ltd | Nitride semiconductor template, and light-emitting diode |
KR20210042536A (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | (주)큐에스아이 | Semiconductor laser diode device and manufacturing method |
KR20210056981A (en) * | 2019-10-10 | 2021-05-20 | (주)큐에스아이 | Semiconductor laser diode device and manufacturing method |
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