JPH10242587A - 窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオード - Google Patents
窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオードInfo
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- JPH10242587A JPH10242587A JP9056870A JP5687097A JPH10242587A JP H10242587 A JPH10242587 A JP H10242587A JP 9056870 A JP9056870 A JP 9056870A JP 5687097 A JP5687097 A JP 5687097A JP H10242587 A JPH10242587 A JP H10242587A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＥＤの発光効率及びＬＤの閾値電流，電圧
を小さくすることができる、電力効率及び量子効率の高
い窒化物半導体素子を実現する。 【解決手段】 ｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタク
ト層と、該ｐ型コンタクト層とオーミック接触するｐ型
電極とを備えた窒化物半導体素子であって、ｐ型コンタ
クト層を、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上の濃度にドー
プされた窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さ
に形成する。又はｐ型コンタクト層を、直下のｐ型窒化
物半導体層よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型
窒化物半導体を用いかつ５００Å以下の厚さに形成す
る。
を小さくすることができる、電力効率及び量子効率の高
い窒化物半導体素子を実現する。 【解決手段】 ｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタク
ト層と、該ｐ型コンタクト層とオーミック接触するｐ型
電極とを備えた窒化物半導体素子であって、ｐ型コンタ
クト層を、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上の濃度にドー
プされた窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さ
に形成する。又はｐ型コンタクト層を、直下のｐ型窒化
物半導体層よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型
窒化物半導体を用いかつ５００Å以下の厚さに形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード（以
下、本明細書ではＬＥＤという。）、レーザダイオード
（以下、本明細書ではＬＤという。）等の発光素子、あ
るいは太陽電池、光センサー等の受光素子に使用される
窒化物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a、０≦
b、a＋b≦１）よりなる素子に関する。
下、本明細書ではＬＥＤという。）、レーザダイオード
（以下、本明細書ではＬＤという。）等の発光素子、あ
るいは太陽電池、光センサー等の受光素子に使用される
窒化物半導体（ＩｎaＡｌbＧａ1-a-bＮ、０≦a、０≦
b、a＋b≦１）よりなる素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号等用に最近実用化されたばかりである。こ
れらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物
半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸
構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ− Ｗｅ
ｌl）のＩｎＧａＮよりなる活性層を有するダブルへテ
ロ構造を有している。また、これらの青色、緑色等の波
長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を増減することで決
定されている。
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号等用に最近実用化されたばかりである。こ
れらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物
半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸
構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ− Ｗｅ
ｌl）のＩｎＧａＮよりなる活性層を有するダブルへテ
ロ構造を有している。また、これらの青色、緑色等の波
長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成比を増減することで決
定されている。
【０００３】本出願人は、最近この材料を用いてパルス
電流によって、室温で４１０ｎｍのレーザ発振が可能な
ＬＤを発表した（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｖｏｌ３５ （１９９６） ｐｐ．Ｌ７４−７
６）。このＬＤは、パルス幅２μｓ、パルス周期２ｍｓ
のパルス電流によって、閾値電流６１０ｍＡ以上、閾値
電流密度８．７ｋＡ／ｃｍ2、閾値電圧２１Ｖ以上の条
件で発振する。この発表したＬＤに代表される従来例の
ＬＥＤ、ＬＤは、サファイア基板の上にｎ型窒化物半導
体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とが順に積層された
ダブルへテロ構造を有している。活性層は単一量子井戸
構造、若しくは多重量子井戸構造を有し、ｎ型窒化物半
導体層、及びｐ型窒化物半導体層は、互いに組成の異な
る窒化物半導体が複数層積層されてなっている。この窒
化物半導体素子に設けられる正電極及び負電極は、サフ
ァイア基板が絶縁体であるため、同一面側に露出した
ｎ、ｐ各窒化物半導体層に形成される、いわゆるフリッ
プチップ形式が採用されている。
電流によって、室温で４１０ｎｍのレーザ発振が可能な
ＬＤを発表した（例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｖｏｌ３５ （１９９６） ｐｐ．Ｌ７４−７
６）。このＬＤは、パルス幅２μｓ、パルス周期２ｍｓ
のパルス電流によって、閾値電流６１０ｍＡ以上、閾値
電流密度８．７ｋＡ／ｃｍ2、閾値電圧２１Ｖ以上の条
件で発振する。この発表したＬＤに代表される従来例の
ＬＥＤ、ＬＤは、サファイア基板の上にｎ型窒化物半導
体層と活性層とｐ型窒化物半導体層とが順に積層された
ダブルへテロ構造を有している。活性層は単一量子井戸
構造、若しくは多重量子井戸構造を有し、ｎ型窒化物半
導体層、及びｐ型窒化物半導体層は、互いに組成の異な
る窒化物半導体が複数層積層されてなっている。この窒
化物半導体素子に設けられる正電極及び負電極は、サフ
ァイア基板が絶縁体であるため、同一面側に露出した
ｎ、ｐ各窒化物半導体層に形成される、いわゆるフリッ
プチップ形式が採用されている。
【０００４】正電極は最上層にあるｐ型窒化物半導体層
（ｐ型コンタクト層）に接して設けられ、このｐ型窒化
物半導体層（ｐ型コンタクト層）は通常０．２〜１μｍ
程度の厚さを有している。ここで、窒化物半導体は、ｐ
型不純物をドープしただけでは、低抵抗なｐ型窒化物半
導体とすることが困難な半導体であり、低抵抗なｐ型結
晶を得るために、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物を
ドープした窒化物半導体層をアニーリング（熱処理）し
て、水素を除去することにより低抵抗化する技術が知ら
れている（特許第２５４０７９１号）。なお、本明細書
において、ｐ型窒化物半導体とは、周期律表第２Ａ族、
２Ｂ族、等のｐ型不純物がドープされて、通常、抵抗率
が１０００Ω・cm以下に調整されている窒化物半導体を
いう。
（ｐ型コンタクト層）に接して設けられ、このｐ型窒化
物半導体層（ｐ型コンタクト層）は通常０．２〜１μｍ
程度の厚さを有している。ここで、窒化物半導体は、ｐ
型不純物をドープしただけでは、低抵抗なｐ型窒化物半
導体とすることが困難な半導体であり、低抵抗なｐ型結
晶を得るために、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物を
ドープした窒化物半導体層をアニーリング（熱処理）し
て、水素を除去することにより低抵抗化する技術が知ら
れている（特許第２５４０７９１号）。なお、本明細書
において、ｐ型窒化物半導体とは、周期律表第２Ａ族、
２Ｂ族、等のｐ型不純物がドープされて、通常、抵抗率
が１０００Ω・cm以下に調整されている窒化物半導体を
いう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アニーリングすることによって、低抵抗のｐ型窒化物半
導体が得られたといってもその抵抗率は数Ω・cm以上も
あり、例えば、ＧａＡｓ系のｐ型半導体等に比較すると
その抵抗値は高いものであった。このために、窒化物半
導体を用いて構成した素子は電力効率及び量子効率が悪
いという問題点があった。例えば、窒化物半導体ＬＥＤ
は、青色や緑色の発光をさせることが可能であるが、該
ＬＥＤは、例えば、順方向電流（Ｉｆ）を２０ｍＡの電
流値に設定しようとすると、順方向電圧（Ｖｆ）が、赤
色ＬＥＤに比べて２Ｖ以上高い３．４Ｖ〜３．６Ｖの電
圧が必要となり、発光効率が悪いという問題点があっ
た。また、窒化物半導体を用いてＬＤを構成すると、閾
値電流、電圧が、例えば、ＧａＡｓを用いて構成された
ＬＤに比較してかなり高いという問題点があった。この
ため、室温で連続発振させるためには、この閾値電流、
電圧を下げることができる、さらに効率の高いＬＤを実
現する必要があった。
アニーリングすることによって、低抵抗のｐ型窒化物半
導体が得られたといってもその抵抗率は数Ω・cm以上も
あり、例えば、ＧａＡｓ系のｐ型半導体等に比較すると
その抵抗値は高いものであった。このために、窒化物半
導体を用いて構成した素子は電力効率及び量子効率が悪
いという問題点があった。例えば、窒化物半導体ＬＥＤ
は、青色や緑色の発光をさせることが可能であるが、該
ＬＥＤは、例えば、順方向電流（Ｉｆ）を２０ｍＡの電
流値に設定しようとすると、順方向電圧（Ｖｆ）が、赤
色ＬＥＤに比べて２Ｖ以上高い３．４Ｖ〜３．６Ｖの電
圧が必要となり、発光効率が悪いという問題点があっ
た。また、窒化物半導体を用いてＬＤを構成すると、閾
値電流、電圧が、例えば、ＧａＡｓを用いて構成された
ＬＤに比較してかなり高いという問題点があった。この
ため、室温で連続発振させるためには、この閾値電流、
電圧を下げることができる、さらに効率の高いＬＤを実
現する必要があった。
【０００６】本発明の第１の目的は、以上の従来例の問
題点を解決して、電力効率及び量子効率の高い窒化物半
導体素子を実現することにある。
題点を解決して、電力効率及び量子効率の高い窒化物半
導体素子を実現することにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、以上の従来例の問
題点を解決して、閾値電流及び閾値電圧を小さくするこ
とができる半導体レーザダイオードを実現することにあ
る。
題点を解決して、閾値電流及び閾値電圧を小さくするこ
とができる半導体レーザダイオードを実現することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｐ型窒化物半
導体層上に、５００Å以下の薄いｐ型コンタクト層を介
してｐ型電極を形成した場合に、上記ｐ型コンタクト層
を上記ｐ型窒化物半導体層に比較してエネルギーバンド
ギャップが小さい窒化物半導体を用いて構成することに
より、上記ｐ型窒化物半導体層から上記ｐ型コンタクト
層にキャリヤを移動させて、ｐ型コンタクト層のキャリ
ヤ濃度を高くすることができることを見いだして完成さ
せたものである。すなわち、本発明に係る第１の窒化物
半導体素子は、ｐ型窒化物半導体層上に、ｐ型コンタク
ト層を介して形成され、該ｐ型コンタクト層とオーミッ
ク接触するｐ型電極を備えた窒化物半導体素子であっ
て、上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層
よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導
体からなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたこと
を特徴とする。
導体層上に、５００Å以下の薄いｐ型コンタクト層を介
してｐ型電極を形成した場合に、上記ｐ型コンタクト層
を上記ｐ型窒化物半導体層に比較してエネルギーバンド
ギャップが小さい窒化物半導体を用いて構成することに
より、上記ｐ型窒化物半導体層から上記ｐ型コンタクト
層にキャリヤを移動させて、ｐ型コンタクト層のキャリ
ヤ濃度を高くすることができることを見いだして完成さ
せたものである。すなわち、本発明に係る第１の窒化物
半導体素子は、ｐ型窒化物半導体層上に、ｐ型コンタク
ト層を介して形成され、該ｐ型コンタクト層とオーミッ
ク接触するｐ型電極を備えた窒化物半導体素子であっ
て、上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層
よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導
体からなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたこと
を特徴とする。
【０００９】上記第１の窒化物半導体素子においては、
上記ｐ型窒化物半導体層が、より高濃度のｐ型不純物を
含むことができる、Ａｌを含む窒化物半導体からなるこ
とが好ましい。
上記ｐ型窒化物半導体層が、より高濃度のｐ型不純物を
含むことができる、Ａｌを含む窒化物半導体からなるこ
とが好ましい。
【００１０】また、本発明は、ｐ型電極（正電極）が接
して形成されるｐ型コンタクト層の膜厚を薄く（５００
Å以下）することにより、比較的、高い濃度のｐ型不純
物を該コンタクト層に均一にドープすることができ、ｐ
型コンタクト層を構成するｐ型窒化物半導体の固有抵抗
を小さくすることができることを見いだして完成させた
ものである。すなわち、本発明に係る第２の窒化物半導
体素子は、ｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタクト層
と、該ｐ型コンタクト層とオーミック接触するｐ型電極
とを備えた窒化物半導体素子であって、上記ｐ型コンタ
クト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上の濃度にドー
プされた窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さ
に形成されたことを特徴とする。
して形成されるｐ型コンタクト層の膜厚を薄く（５００
Å以下）することにより、比較的、高い濃度のｐ型不純
物を該コンタクト層に均一にドープすることができ、ｐ
型コンタクト層を構成するｐ型窒化物半導体の固有抵抗
を小さくすることができることを見いだして完成させた
ものである。すなわち、本発明に係る第２の窒化物半導
体素子は、ｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタクト層
と、該ｐ型コンタクト層とオーミック接触するｐ型電極
とを備えた窒化物半導体素子であって、上記ｐ型コンタ
クト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上の濃度にドー
プされた窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さ
に形成されたことを特徴とする。
【００１１】また、上記第１又は第２の窒化物半導体素
子において、ｐ型電極との間で、より好ましいオーミッ
ク接触を得るために、上記ｐ型コンタクト層を構成する
窒化物半導体がＧａＮであることが好ましい。
子において、ｐ型電極との間で、より好ましいオーミッ
ク接触を得るために、上記ｐ型コンタクト層を構成する
窒化物半導体がＧａＮであることが好ましい。
【００１２】さらに、上記第１又は第２の窒化物半導体
素子において、上記ｐ型窒化物半導体から、水素を取り
除くために、上記各ｐ型窒化物半導体が、形成された後
に所定の温度で熱処理されることが好ましい。
素子において、上記ｐ型窒化物半導体から、水素を取り
除くために、上記各ｐ型窒化物半導体が、形成された後
に所定の温度で熱処理されることが好ましい。
【００１３】また、本発明に係る１つの態様の窒化物半
導体素子は、上記窒化物半導体素子がさらに、ｎ型窒化
物半導体からなるｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタク
ト層と上記ｐ型窒化物半導体層とによって挟設された窒
化物半導体からなる活性層を含み、上記活性層に、上記
ｎ型コンタクト層と上記ｐ型窒化物半導体層とを介して
キャリヤを注入することにより、所定の波長の光を発光
させることを可能にした発光ダイオードである。
導体素子は、上記窒化物半導体素子がさらに、ｎ型窒化
物半導体からなるｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタク
ト層と上記ｐ型窒化物半導体層とによって挟設された窒
化物半導体からなる活性層を含み、上記活性層に、上記
ｎ型コンタクト層と上記ｐ型窒化物半導体層とを介して
キャリヤを注入することにより、所定の波長の光を発光
させることを可能にした発光ダイオードである。
【００１４】また、上記発光ダイオードである窒化物半
導体素子は、上記活性層が、上記ｎ型コンタクト層と上
記ｐ型窒化物半導体層に比較して、エネルギーバンドギ
ャップの小さい窒化物半導体を含むダブルヘテロ構造、
及び／又は、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子
井戸層を、少なくとも１つ含むことが好ましい。
導体素子は、上記活性層が、上記ｎ型コンタクト層と上
記ｐ型窒化物半導体層に比較して、エネルギーバンドギ
ャップの小さい窒化物半導体を含むダブルヘテロ構造、
及び／又は、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子
井戸層を、少なくとも１つ含むことが好ましい。
【００１５】また、本発明に係る半導体レーザダイオー
ドは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間
に設けられた窒化物半導体からなる活性層と、上記ｐ型
窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介して形成され
たｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオードであっ
て、上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層
よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導
体からなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたこと
を特徴とする。これによって、ｐ型コンタクト層の抵抗
及びｐ型コンタクト層とｐ型電極とのオーミック接触抵
抗を低くすることができる。
ドは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間
に設けられた窒化物半導体からなる活性層と、上記ｐ型
窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介して形成され
たｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオードであっ
て、上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層
よりバンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導
体からなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたこと
を特徴とする。これによって、ｐ型コンタクト層の抵抗
及びｐ型コンタクト層とｐ型電極とのオーミック接触抵
抗を低くすることができる。
【００１６】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、上記ｐ型窒化物半導体層が、Ａｌを含む窒化物半導
体からなることが好ましい。
て、上記ｐ型窒化物半導体層が、Ａｌを含む窒化物半導
体からなることが好ましい。
【００１７】さらに、本発明に係る別の半導体レーザダ
イオードは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層
との間に設けられた窒化物半導体からなる活性層と、上
記ｐ型窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介して形
成されたｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオードで
あって、上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／
ｃｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体からなり
かつ５００Å以下の厚さに形成されたことを特徴とす
る。
イオードは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層
との間に設けられた窒化物半導体からなる活性層と、上
記ｐ型窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介して形
成されたｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオードで
あって、上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／
ｃｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体からなり
かつ５００Å以下の厚さに形成されたことを特徴とす
る。
【００１８】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子井戸層
を、少なくとも１つ含むことが好ましい。
て、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子井戸層
を、少なくとも１つ含むことが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて説明する。ここでは、まず、従来例の問題点を生
じる原因を分析した結果とその解決手段とを説明し、そ
の後、各実施形態について説明する。本発明者らは、従
来の問題点の原因を分析するために、窒化物半導体素子
において用いられていたｐ型コンタクト層について、詳
細に検討した。その結果、該ｐ型コンタクト層を低抵抗
にすることが困難である理由として以下のような結論を
得た。すなわち、例えばＭｇ等のｐ型不純物をドープし
た窒化物半導体素子からなるｐ型コンタクト層におい
て、ドープされたＭｇは該ｐ型コンタクト層の厚さ方向
の上方の表面近傍に偏析する。また、表面近傍に分布す
るＭｇはさらに、該表面近傍において、面方向において
も均一には分布せずに偏析する。その結果、ｐ型コンタ
クト層においては、高い抵抗を有する半導体層（ｉ層）
の中に、Ｍｇが高い濃度で分布する低抵抗の各部分が互
いに電気的に分離された状態で点在することになり、低
抵抗化が困難であるというものである。また、表面に偏
析するＭｇは、該表面に凹凸を生じさせる等の別の好ま
しくない問題も生じていた。
ついて説明する。ここでは、まず、従来例の問題点を生
じる原因を分析した結果とその解決手段とを説明し、そ
の後、各実施形態について説明する。本発明者らは、従
来の問題点の原因を分析するために、窒化物半導体素子
において用いられていたｐ型コンタクト層について、詳
細に検討した。その結果、該ｐ型コンタクト層を低抵抗
にすることが困難である理由として以下のような結論を
得た。すなわち、例えばＭｇ等のｐ型不純物をドープし
た窒化物半導体素子からなるｐ型コンタクト層におい
て、ドープされたＭｇは該ｐ型コンタクト層の厚さ方向
の上方の表面近傍に偏析する。また、表面近傍に分布す
るＭｇはさらに、該表面近傍において、面方向において
も均一には分布せずに偏析する。その結果、ｐ型コンタ
クト層においては、高い抵抗を有する半導体層（ｉ層）
の中に、Ｍｇが高い濃度で分布する低抵抗の各部分が互
いに電気的に分離された状態で点在することになり、低
抵抗化が困難であるというものである。また、表面に偏
析するＭｇは、該表面に凹凸を生じさせる等の別の好ま
しくない問題も生じていた。
【００２０】本発明者らは、上述の分析結果に基づい
て、窒化物半導体の厚さ方向にＭｇ等のｐ型不純物を均
一にドープできるように検討を重ねた結果、（１）ｐ型
コンタクト層の膜厚を５００Å以下にすることにより、
ｐ型コンタクト層において、ｐ型不純物を厚さ方向に偏
在させることなく、高濃度（５×１０ 19／ｃｍ3以上）
にドープすることができ、ｐ型コンタクト層を低抵抗化
できること、及び、（２）５００Å以下の薄いｐ型コン
タクト層を、該ｐ型コンタクト層に比較してバンドギャ
ップエネルギーが大きいｐ型窒化物半導体層上に形成し
た場合、該ｐ型窒化物半導体層からｐ型コンタクト層に
キャリヤが移動し、ｐ型コンタクト層のキャリヤ濃度が
高くなり、ｐ型コンタクト層の抵抗値を下げることがで
きることの２点を見いだした。本発明は、上述の（１）
（２）に示した検討結果に基づいてなされたものであっ
て、以下に説明する各実施形態は、いずれも上述の薄い
ｐ型コンタクト層を用いたものである。
て、窒化物半導体の厚さ方向にＭｇ等のｐ型不純物を均
一にドープできるように検討を重ねた結果、（１）ｐ型
コンタクト層の膜厚を５００Å以下にすることにより、
ｐ型コンタクト層において、ｐ型不純物を厚さ方向に偏
在させることなく、高濃度（５×１０ 19／ｃｍ3以上）
にドープすることができ、ｐ型コンタクト層を低抵抗化
できること、及び、（２）５００Å以下の薄いｐ型コン
タクト層を、該ｐ型コンタクト層に比較してバンドギャ
ップエネルギーが大きいｐ型窒化物半導体層上に形成し
た場合、該ｐ型窒化物半導体層からｐ型コンタクト層に
キャリヤが移動し、ｐ型コンタクト層のキャリヤ濃度が
高くなり、ｐ型コンタクト層の抵抗値を下げることがで
きることの２点を見いだした。本発明は、上述の（１）
（２）に示した検討結果に基づいてなされたものであっ
て、以下に説明する各実施形態は、いずれも上述の薄い
ｐ型コンタクト層を用いたものである。
【００２１】＜実施形態１＞図１は、本発明に係る実施
形態１の窒化物半導体素子の構成を、模式的に示す斜視
図であって、該窒化物半導体素子は、Ｍｇが５×１０19
／ｃｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体からな
りかつ５００Å以下の厚さに形成されたｐ型コンタクト
層２０を介して形成されたｐ型電極を備え、閾値電圧の
低減を図った窒化物半導体レーザダイオードである。こ
こで、該窒化物半導体レーザダイオードは、幅と高さに
比べて十分長い長さ（例えば、３００μｍ程度）を有
し、長手方向（以下、共振方向という）に垂直な両端面
は、レーザ光に対して所定の反射率を有する共振端面３
１，３２を構成する。
形態１の窒化物半導体素子の構成を、模式的に示す斜視
図であって、該窒化物半導体素子は、Ｍｇが５×１０19
／ｃｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体からな
りかつ５００Å以下の厚さに形成されたｐ型コンタクト
層２０を介して形成されたｐ型電極を備え、閾値電圧の
低減を図った窒化物半導体レーザダイオードである。こ
こで、該窒化物半導体レーザダイオードは、幅と高さに
比べて十分長い長さ（例えば、３００μｍ程度）を有
し、長手方向（以下、共振方向という）に垂直な両端面
は、レーザ光に対して所定の反射率を有する共振端面３
１，３２を構成する。
【００２２】図１を参照してさらに詳細に説明すると、
本実施形態１の窒化物半導体レーザダイオードにおい
て、基板１０には、Ｃ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサ
ファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の
基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることが
できる。また、基板１０上に形成されたバッファ層１１
は、基板１０とｎ型コンタクト層１２との格子定数不正
を緩和するために形成され、該バッファ層１１として
は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が、９００℃以下の
温度で、数十オングストローム〜数百オングストローム
の膜厚に成長させて形成される。尚、ｎ型コンタクト層
１２の成長方法、基板の種類等によっては省略すること
も可能である。
本実施形態１の窒化物半導体レーザダイオードにおい
て、基板１０には、Ｃ面、Ｒ面又はＡ面を主面とするサ
ファイアやスピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の
基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板を用いることが
できる。また、基板１０上に形成されたバッファ層１１
は、基板１０とｎ型コンタクト層１２との格子定数不正
を緩和するために形成され、該バッファ層１１として
は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等が、９００℃以下の
温度で、数十オングストローム〜数百オングストローム
の膜厚に成長させて形成される。尚、ｎ型コンタクト層
１２の成長方法、基板の種類等によっては省略すること
も可能である。
【００２３】バッファ層１１上に形成されたｎ型コンタ
クト層１２は、一般式ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）で表される窒化物半導体で構成する
ことができ、好ましくはＧａＮ、ＩｎＧａＮを用いて構
成し、さらに好ましくは、キャリア濃度の高いｎ型層が
得られるＳｉ若しくはＧｅをドープしたＧａＮで構成す
る。これによって、ｎ型電極２３と好ましいオーミック
接触が得られる。ｎ型電極２３の材料としては良好なオ
ーミック接触が得られるＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しくは合金を用いることが好まし
い。
クト層１２は、一般式ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、
０≦Y、X＋Y≦１）で表される窒化物半導体で構成する
ことができ、好ましくはＧａＮ、ＩｎＧａＮを用いて構
成し、さらに好ましくは、キャリア濃度の高いｎ型層が
得られるＳｉ若しくはＧｅをドープしたＧａＮで構成す
る。これによって、ｎ型電極２３と好ましいオーミック
接触が得られる。ｎ型電極２３の材料としては良好なオ
ーミック接触が得られるＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しくは合金を用いることが好まし
い。
【００２４】ｎ型コンタクト層１２上に形成されたクラ
ック防止層１３は、Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体を用
いることができ、好ましくはＩｎＧａＮを成長させるこ
とにより形成する。ＬＤの場合は、光閉じ込め層となる
ｎ型クラッド層１４を、好ましくは０．１μｍ以上の膜
厚で成長させる必要があるが、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ層の
上に直接、厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、後から成
長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので、従来は素子
作製が困難であった。本実施形態１では、このクラック
防止層１３を形成することにより、次に成長させるＡｌ
を含むｎ型クラッド層１４にクラックが入るのを防止す
ることができ、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド
層１４を光り閉じ込め層として機能させるのに十分な膜
厚に成長させることが可能となる。なお、このクラック
防止層１３は１００オングストローム以上、０．５μｍ
以下の膜厚で成長させることが好ましい。１００オング
ストロームよりも薄いと前記のようにクラック防止とし
ての機能を十分果たすことができなくなり、０．５μｍ
よりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。なお、
このクラック防止層１３は、ｎ型クラッド層１４の成長
方法、成長装置等の条件によっては省略することもでき
るが、ＬＤを作製する場合には成長させる方が望まし
い。
ック防止層１３は、Ｉｎを含むｎ型の窒化物半導体を用
いることができ、好ましくはＩｎＧａＮを成長させるこ
とにより形成する。ＬＤの場合は、光閉じ込め層となる
ｎ型クラッド層１４を、好ましくは０．１μｍ以上の膜
厚で成長させる必要があるが、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ層の
上に直接、厚膜のＡｌＧａＮを成長させると、後から成
長させたＡｌＧａＮにクラックが入るので、従来は素子
作製が困難であった。本実施形態１では、このクラック
防止層１３を形成することにより、次に成長させるＡｌ
を含むｎ型クラッド層１４にクラックが入るのを防止す
ることができ、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド
層１４を光り閉じ込め層として機能させるのに十分な膜
厚に成長させることが可能となる。なお、このクラック
防止層１３は１００オングストローム以上、０．５μｍ
以下の膜厚で成長させることが好ましい。１００オング
ストロームよりも薄いと前記のようにクラック防止とし
ての機能を十分果たすことができなくなり、０．５μｍ
よりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向にある。なお、
このクラック防止層１３は、ｎ型クラッド層１４の成長
方法、成長装置等の条件によっては省略することもでき
るが、ＬＤを作製する場合には成長させる方が望まし
い。
【００２５】クラック防止層１３上に形成されたｎ型ク
ラッド層１４は、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め
層として作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくは
ＡｌＧａＮを成長させることが望ましく、１００オング
ストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００
オングストローム以上、１μｍ以下で成長させることに
より、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。
また、ｎ型クラッド層１４上に形成されたｎ型光ガイド
層１５は、活性層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、
ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１００オ
ングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オン
グストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望まし
い。
ラッド層１４は、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め
層として作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくは
ＡｌＧａＮを成長させることが望ましく、１００オング
ストローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００
オングストローム以上、１μｍ以下で成長させることに
より、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。
また、ｎ型クラッド層１４上に形成されたｎ型光ガイド
層１５は、活性層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、
ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１００オ
ングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００オン
グストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望まし
い。
【００２６】活性層１６は、例えば、８×１０18／ｃｍ
3の濃度にＳｉをドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからな
り、例えば２５Åの厚さを有する井戸層と、例えばＳｉ
を８×１０18／ｃｍ3の濃度になるようにドープしたＩ
ｎ0.01Ｇａ0.95Ｎからなり、５０Åの厚さを有する障壁
層とを、交互に積層することにより、最上層と最下層と
を井戸層とした多重量子井戸構造の活性層である。本発
明では、活性層にドープする不純物は、井戸層、障壁層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。なおｎ型不純物をドープすると、閾値が低下する
傾向にある。
3の濃度にＳｉをドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎからな
り、例えば２５Åの厚さを有する井戸層と、例えばＳｉ
を８×１０18／ｃｍ3の濃度になるようにドープしたＩ
ｎ0.01Ｇａ0.95Ｎからなり、５０Åの厚さを有する障壁
層とを、交互に積層することにより、最上層と最下層と
を井戸層とした多重量子井戸構造の活性層である。本発
明では、活性層にドープする不純物は、井戸層、障壁層
両方にドープしても良く、いずれか一方にドープしても
よい。なおｎ型不純物をドープすると、閾値が低下する
傾向にある。
【００２７】また、活性層１６上に形成されたｐ型キャ
ップ層１７は、例えば、ＡｌＧａＮを用いて構成し、好
ましくはｐ型とするが、膜厚が薄いため、ｎ型不純物を
ドープしてキャリアが補償されたｉ型としても良い。ま
た、このｐ型キャップ層１７の膜厚は０．１μｍ以下、
好ましくは５００オングストローム以下、さらに好まし
くは３００オングストローム以下に設定する。ｐ型キャ
ップ層を０．１μｍより厚い膜厚で成長させると、ｐ型
キャップ層１７中にクラックが入りやすくなり、結晶性
の良い窒化物半導体層を成長させることが困難になるか
らであり、また、厚くなると、キャリアが、このエネル
ギー的にバリアを形成するｐ型キャップ層１７を、トン
ネル効果により通過することができなくなるからであ
る。また、Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程、薄く形
成するとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Ｙ値が
０．２以上のＡｌYＧａ1-YＮであれば５００オングスト
ローム以下に設定することが望ましい。ｐ型キャップ層
１７の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングスト
ローム以上の膜厚で形成することが望ましい。
ップ層１７は、例えば、ＡｌＧａＮを用いて構成し、好
ましくはｐ型とするが、膜厚が薄いため、ｎ型不純物を
ドープしてキャリアが補償されたｉ型としても良い。ま
た、このｐ型キャップ層１７の膜厚は０．１μｍ以下、
好ましくは５００オングストローム以下、さらに好まし
くは３００オングストローム以下に設定する。ｐ型キャ
ップ層を０．１μｍより厚い膜厚で成長させると、ｐ型
キャップ層１７中にクラックが入りやすくなり、結晶性
の良い窒化物半導体層を成長させることが困難になるか
らであり、また、厚くなると、キャリアが、このエネル
ギー的にバリアを形成するｐ型キャップ層１７を、トン
ネル効果により通過することができなくなるからであ
る。また、Ａｌの組成比が大きいＡｌＧａＮ程、薄く形
成するとＬＤ素子は発振しやすくなる。例えば、Ｙ値が
０．２以上のＡｌYＧａ1-YＮであれば５００オングスト
ローム以下に設定することが望ましい。ｐ型キャップ層
１７の膜厚の下限は特に限定しないが、１０オングスト
ローム以上の膜厚で形成することが望ましい。
【００２８】また、ｐ型キャップ層１７上に形成された
ｐ型光ガイド層１８は、活性層１６の光ガイド層として
作用し、ｎ型光ガイド層１５と同じくＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎで成長させることが望ましい。また、この層はｐ型ク
ラッド層１９を成長させる際のバッファ層としても作用
し、１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましく
は２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させる
ことにより、好ましい光ガイド層として作用する。
ｐ型光ガイド層１８は、活性層１６の光ガイド層として
作用し、ｎ型光ガイド層１５と同じくＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎで成長させることが望ましい。また、この層はｐ型ク
ラッド層１９を成長させる際のバッファ層としても作用
し、１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ましく
は２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させる
ことにより、好ましい光ガイド層として作用する。
【００２９】ｐ型光ガイド層１８上に形成されたｐ型ク
ラッド層１９は、ｎ型クラッド層１４と同じく、キャリ
ア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを
含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを成長させて
形成することが望ましく、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、好ましくは５００オングストローム以
上、１μｍ以下で成長させることにより、結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。ここで、ｐ型クラッ
ド層１９は、後述するｐ型コンタクト層２０を構成する
窒化物半導体層より大きいバンドギャップエネルギーを
有するｐ型の窒化物半導体層で構成し、好ましくはＡｌ
を含むｐ型の窒化物半導体層、さらに好ましくはＡｌY
Ｇａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）とする。なぜなら、Ａｌを含
むｐ型の窒化物半導体は高キャリア濃度が得られやす
く、上層として形成されるｐ型コンタクト層２０により
多くのキャリヤを移動させることができるからである。
ラッド層１９は、ｎ型クラッド層１４と同じく、キャリ
ア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを
含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを成長させて
形成することが望ましく、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、好ましくは５００オングストローム以
上、１μｍ以下で成長させることにより、結晶性の良い
キャリア閉じ込め層が形成できる。ここで、ｐ型クラッ
ド層１９は、後述するｐ型コンタクト層２０を構成する
窒化物半導体層より大きいバンドギャップエネルギーを
有するｐ型の窒化物半導体層で構成し、好ましくはＡｌ
を含むｐ型の窒化物半導体層、さらに好ましくはＡｌY
Ｇａ1-YＮ（０＜Ｙ≦１）とする。なぜなら、Ａｌを含
むｐ型の窒化物半導体は高キャリア濃度が得られやす
く、上層として形成されるｐ型コンタクト層２０により
多くのキャリヤを移動させることができるからである。
【００３０】ここで、一般に半導体におけるエネルギー
バンドギャップは、主として結晶を構成する元素の組成
によって決定される。従って、ｐ型クラッド層１９を構
成する窒化物半導体の組成（又は組成比）と、ｐ型コン
タクト層２０を構成する窒化物半導体の組成（組成比）
を、適当に組み合わせることにより、ｐ型クラッド層１
９のバンドギャップエネルギーを、ｐ型コンタクト層２
０より大きくすることができる。例えば、本発明では、
以下の表１に示す組合せで実現できる。
バンドギャップは、主として結晶を構成する元素の組成
によって決定される。従って、ｐ型クラッド層１９を構
成する窒化物半導体の組成（又は組成比）と、ｐ型コン
タクト層２０を構成する窒化物半導体の組成（組成比）
を、適当に組み合わせることにより、ｐ型クラッド層１
９のバンドギャップエネルギーを、ｐ型コンタクト層２
０より大きくすることができる。例えば、本発明では、
以下の表１に示す組合せで実現できる。
【００３１】
【表１】 ─────────────────────────────────── ｐ型クラッド層１９ ｐ型コンタクト層２０ ─────────────────────────────────── （１） ＡｌxＧａ1-xＮ（0.1≦ｘ≦1） ＧａＮ ─────────────────────────────────── （２） ＡｌxＧａ1-xＮ(0.1≦ｘ≦1) ＡｌyＧａ1-yＮ(0＜ｙ≦0.1) （但し、ｘ＞ｙ） ─────────────────────────────────── （３） ＡｌxＧａ1-xＮ(0.1≦ｘ≦1) ＩｎyＧａ1-yＮ(0＜ｙ≦0.1) ───────────────────────────────────
【００３２】ここで、本発明において、ｐ型クラッド層
１９のバンドギャップエネルギーとｐ型コンタクト層２
０のバンドギャップエネルギーとの差を、約０．１ｅＶ
以上に設定することが好ましく、さらに好ましくは、約
０．１５ｅＶ以上に設定する。これは、表１の、（１）
の組合せにおいて、ｘを０，１以上に設定することによ
り実現できる。また、本発明において、表１（２），
（３）に示す組合せ、又は表１に示す以外の組合せの材
料を用いる場合は、以下の数１，数２を用いて、上述の
条件を満足するように組成比を設定することができる。
ここで、数１に示すＥｇａは、ＡｌxＧａ1-xＮのバンド
ギャップエネルギーであり、数２に示すＥｇｉは、Ｉｎ
xＧａ1-xＮのバンドギャップエネルギーである。また、
ＡｌＮのバンドギャップエネルギーは、６．１６ｅＶで
あり、ＧａＮのバンドギャップエネルギーは、３．４ｅ
Ｖであり、ＩｎＮのバンドギャップエネルギーは、１．
９６ｅＶである。
１９のバンドギャップエネルギーとｐ型コンタクト層２
０のバンドギャップエネルギーとの差を、約０．１ｅＶ
以上に設定することが好ましく、さらに好ましくは、約
０．１５ｅＶ以上に設定する。これは、表１の、（１）
の組合せにおいて、ｘを０，１以上に設定することによ
り実現できる。また、本発明において、表１（２），
（３）に示す組合せ、又は表１に示す以外の組合せの材
料を用いる場合は、以下の数１，数２を用いて、上述の
条件を満足するように組成比を設定することができる。
ここで、数１に示すＥｇａは、ＡｌxＧａ1-xＮのバンド
ギャップエネルギーであり、数２に示すＥｇｉは、Ｉｎ
xＧａ1-xＮのバンドギャップエネルギーである。また、
ＡｌＮのバンドギャップエネルギーは、６．１６ｅＶで
あり、ＧａＮのバンドギャップエネルギーは、３．４ｅ
Ｖであり、ＩｎＮのバンドギャップエネルギーは、１．
９６ｅＶである。
【００３３】
【数１】 Ｅｇａ＝６．１６ｘ＋３．４（１−ｘ）−ｘ（１−ｘ）
【数２】 Ｅｇｉ＝１．９６ｘ＋３．４（１−ｘ）−ｘ（１−ｘ）
【００３４】尚、本発明では、ｐ型クラッド層１９とｐ
型コンタクト層２０との間に、例えば、Ｉｎ及び／又は
Ａｌを含む窒化物半導体層をバンドギャップエネルギー
が段階的に変化するように挿入してもよい。また、本発
明では、ドープする不純物によって、バンドギャップエ
ネルギーを微調整するようにして設定してもよい。
型コンタクト層２０との間に、例えば、Ｉｎ及び／又は
Ａｌを含む窒化物半導体層をバンドギャップエネルギー
が段階的に変化するように挿入してもよい。また、本発
明では、ドープする不純物によって、バンドギャップエ
ネルギーを微調整するようにして設定してもよい。
【００３５】ｐ型クラッド層１９上に形成されたｐ型コ
ンタクト層２０は、例えば、Ｍｇ等のｐ型不純物が５×
１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化物半導体を、５０
０Å以下の厚さに形成する。ここで、本実施形態１にお
いて、ｐ型コンタクト層２０の組成はｐ型の窒化物半導
体であればよいが、ｐ型電極と好ましいオーミック接触
を得るためには、ＧａＮ、若しくはＸ値が０．１以下の
ＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X≦０．１）とすることが好まし
い。また、本実施形態１においては、ｐ型コンタクト層
２０を５００Å以下の厚さに形成することにより効果は
期待できるが、本発明では、好ましくは、ｐ型コンタク
ト層２０を３００Å以下の厚さに形成する。これによっ
て、比較的多い量である５×１０19／ｃｍ3以上のｐ型
不純物をｐ型コンタクト層２０に均一にドープすること
ができるので、ｐ型コンタクト層２０を低抵抗にするこ
とができる。
ンタクト層２０は、例えば、Ｍｇ等のｐ型不純物が５×
１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化物半導体を、５０
０Å以下の厚さに形成する。ここで、本実施形態１にお
いて、ｐ型コンタクト層２０の組成はｐ型の窒化物半導
体であればよいが、ｐ型電極と好ましいオーミック接触
を得るためには、ＧａＮ、若しくはＸ値が０．１以下の
ＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X≦０．１）とすることが好まし
い。また、本実施形態１においては、ｐ型コンタクト層
２０を５００Å以下の厚さに形成することにより効果は
期待できるが、本発明では、好ましくは、ｐ型コンタク
ト層２０を３００Å以下の厚さに形成する。これによっ
て、比較的多い量である５×１０19／ｃｍ3以上のｐ型
不純物をｐ型コンタクト層２０に均一にドープすること
ができるので、ｐ型コンタクト層２０を低抵抗にするこ
とができる。
【００３６】尚、本発明において、ｐ型コンタクト層２
０の組成はｐ型の窒化物半導体であれば特に限定するも
のではないが、ｐ型電極と好ましいオーミック接触を得
るために、好ましくはＧａＮ、若しくはX値が０．１以
下のＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X≦０．１）とする。ここ
で、本実施形態１では、ｐ型コンタクト層２０及びｐ型
クラッド層１９等の他のｐ型層を、さらに低抵抗化する
ために、ｐ型コンタクト層２０の形成後において一旦室
温まで温度を下げた後、窒素雰囲気中、所定の温度（例
えば、７００℃）でアニーリングして、ｐ型コンタクト
層２０及び他のｐ型層に含まれる水素を除去して、該ｐ
型層をさらに低抵抗化する。
０の組成はｐ型の窒化物半導体であれば特に限定するも
のではないが、ｐ型電極と好ましいオーミック接触を得
るために、好ましくはＧａＮ、若しくはX値が０．１以
下のＩｎXＧａ1-XＮ（０＜X≦０．１）とする。ここ
で、本実施形態１では、ｐ型コンタクト層２０及びｐ型
クラッド層１９等の他のｐ型層を、さらに低抵抗化する
ために、ｐ型コンタクト層２０の形成後において一旦室
温まで温度を下げた後、窒素雰囲気中、所定の温度（例
えば、７００℃）でアニーリングして、ｐ型コンタクト
層２０及び他のｐ型層に含まれる水素を除去して、該ｐ
型層をさらに低抵抗化する。
【００３７】以上のように各層が形成された後、ｐ型コ
ンタクト層２０とｐ型クラッド層１９とを、ｐ型クラッ
ド層１９の途中までエッチングして、所定のストライプ
幅を有しかつ上面に所定の幅の平坦部を有するリッジ形
状のリッジ部を形成する。このように、活性層よりも上
部にあるｐ型層を共振方向に平行なストライプ状のリッ
ジ部とすることにより、活性層の発光がストライプ状の
リッジ部の直下に集中するようになってレーザ発振が開
始する閾値が低下する。特に活性層１６よりも上にある
Ａｌを含むｐ型窒化物半導体層以上の層をリッジ形状と
することが好ましい。リッジ部を形成した後、リッジの
両側に、エッチングにより、左右対称にｎ型コンタクト
層１２の表面を共振方向に平行なストライプ状に露出さ
せる。
ンタクト層２０とｐ型クラッド層１９とを、ｐ型クラッ
ド層１９の途中までエッチングして、所定のストライプ
幅を有しかつ上面に所定の幅の平坦部を有するリッジ形
状のリッジ部を形成する。このように、活性層よりも上
部にあるｐ型層を共振方向に平行なストライプ状のリッ
ジ部とすることにより、活性層の発光がストライプ状の
リッジ部の直下に集中するようになってレーザ発振が開
始する閾値が低下する。特に活性層１６よりも上にある
Ａｌを含むｐ型窒化物半導体層以上の層をリッジ形状と
することが好ましい。リッジ部を形成した後、リッジの
両側に、エッチングにより、左右対称にｎ型コンタクト
層１２の表面を共振方向に平行なストライプ状に露出さ
せる。
【００３８】また、ｐ型コンタクト層２０の表面に形成
されたストライプ状のｐ型電極２１は、例えばＮｉとＡ
ｕよりなり、一方、ＴｉとＡｌよりなるストライプ状の
ｎ型電極２３は、ＴｉとＡｌからなり、ストライプ状に
露出されたｎ型コンタクト層１２のほぼ全面に形成され
る。なお、ほぼ全面とは８０％以上の面積をいう。ま
た、ｐ型電極２１の材料としては、上述のＮｉとＡｕと
を含む合金、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａ
ｇ／Ａｕ等が、ｐ型窒化物半導体層と好ましいオーミッ
ク接触が得られる。
されたストライプ状のｐ型電極２１は、例えばＮｉとＡ
ｕよりなり、一方、ＴｉとＡｌよりなるストライプ状の
ｎ型電極２３は、ＴｉとＡｌからなり、ストライプ状に
露出されたｎ型コンタクト層１２のほぼ全面に形成され
る。なお、ほぼ全面とは８０％以上の面積をいう。ま
た、ｐ型電極２１の材料としては、上述のＮｉとＡｕと
を含む合金、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａ
ｇ／Ａｕ等が、ｐ型窒化物半導体層と好ましいオーミッ
ク接触が得られる。
【００３９】さらに、本実施形態１の窒化物半導体レー
ザダイオードにおいて、絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ
2からなり、露出した窒化物半導体の表面を覆うように
形成され、絶縁膜２５には、ｐ型電極２１の表面とｎ型
電極２３の表面とを共振方向に平行なストライプ状に露
出させるように各開口部が形成される。そして、絶縁膜
２５に形成された開口部を介してｎ型電極２３に導通す
るようにｎ型パッド電極２４が形成され、絶縁膜２５に
形成された開口部を介してｐ型電極２１に導通するよう
にｐ型パッド電極２５が形成される。このｐパッド電極
２２はｐ型電極２１の表面積を広げて、ｐ型電極側をワ
イヤーボンディングできるようにする役割を果たし、ま
た、ｎパッド電極２４はワイヤーボンディングを可能に
するとともに、ｎ型電極２３が剥がれるのを防止する。
ザダイオードにおいて、絶縁膜２５は、例えば、ＳｉＯ
2からなり、露出した窒化物半導体の表面を覆うように
形成され、絶縁膜２５には、ｐ型電極２１の表面とｎ型
電極２３の表面とを共振方向に平行なストライプ状に露
出させるように各開口部が形成される。そして、絶縁膜
２５に形成された開口部を介してｎ型電極２３に導通す
るようにｎ型パッド電極２４が形成され、絶縁膜２５に
形成された開口部を介してｐ型電極２１に導通するよう
にｐ型パッド電極２５が形成される。このｐパッド電極
２２はｐ型電極２１の表面積を広げて、ｐ型電極側をワ
イヤーボンディングできるようにする役割を果たし、ま
た、ｎパッド電極２４はワイヤーボンディングを可能に
するとともに、ｎ型電極２３が剥がれるのを防止する。
【００４０】以上のように構成された実施形態１の窒化
物半導体レーザダイオードにおいて、所定の閾値を越え
る順バイアス電圧Ｖｂ（ｐ型電極２１に正、ｎ型電極２
３に負）を印加するとレーザ発振が開始する。ここで、
実施形態１では、上述したように、ｐ型コンタクト層２
０は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化
物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さに形成されて
いる。これによって、ｐ型コンタクト層２０の抵抗値を
従来例に比較して低くすることができ、かつｐ型電極２
１との間に極めて良好（接触抵抗が低いこと）なオーミ
ック接触を形成することができるので、オーミック接触
抵抗とｐ型コンタクト層２０の抵抗値による電圧降下を
低くできるので、閾値電圧を低くできる。
物半導体レーザダイオードにおいて、所定の閾値を越え
る順バイアス電圧Ｖｂ（ｐ型電極２１に正、ｎ型電極２
３に負）を印加するとレーザ発振が開始する。ここで、
実施形態１では、上述したように、ｐ型コンタクト層２
０は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化
物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さに形成されて
いる。これによって、ｐ型コンタクト層２０の抵抗値を
従来例に比較して低くすることができ、かつｐ型電極２
１との間に極めて良好（接触抵抗が低いこと）なオーミ
ック接触を形成することができるので、オーミック接触
抵抗とｐ型コンタクト層２０の抵抗値による電圧降下を
低くできるので、閾値電圧を低くできる。
【００４１】また、以上のように構成された実施形態１
の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、ｐ型コンタ
クト層２０を５００Å以下の厚さに形成し、かつｐ型コ
ンタクト層２０に接するｐ型クラッド層１９のエネルギ
ーバンドギャップを、ｐ型コンタクト層２０より大きく
設定しているので、ｐ型クラッド層１９からｐ型コンタ
クト層２０にキャリヤを移動させることができ、ｐ型コ
ンタクト層２０の抵抗をさらに下げることができる。こ
れによって、実施形態１の窒化物半導体レーザダイオー
ドは、さらに閾値電圧を下げることができる。
の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、ｐ型コンタ
クト層２０を５００Å以下の厚さに形成し、かつｐ型コ
ンタクト層２０に接するｐ型クラッド層１９のエネルギ
ーバンドギャップを、ｐ型コンタクト層２０より大きく
設定しているので、ｐ型クラッド層１９からｐ型コンタ
クト層２０にキャリヤを移動させることができ、ｐ型コ
ンタクト層２０の抵抗をさらに下げることができる。こ
れによって、実施形態１の窒化物半導体レーザダイオー
ドは、さらに閾値電圧を下げることができる。
【００４２】以上のように構成された実施形態１の窒化
物半導体レーザダイオードにおいて、ＩｎＧａＮよりな
る量子構造の井戸層を有する活性層１６の場合、その活
性層１６に接して、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒
化物半導体よりなるｐ型キャップ層１７を設け、そのｐ
型キャップ層１７よりも活性層から離れた位置に、ｐ型
キャップ層１７よりもバッドギャップエネルギーが小さ
いｐ型光ガイド層１８を設け、そのｐ型光ガイド層１８
よりも活性層から離れた位置に、ｐ型光ガイド層１８よ
りもバンドギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を
含む多層膜よりなるｐ型クラッド層１９を設けることが
好ましい。しかもｐ型キャップ層１７の膜厚を０．１μ
ｍ以下と薄く設定してあるため、キャリアのバリアとし
て作用することはなく、ｐ層から注入された正孔が、ト
ンネル効果によりｐ型キャップ層１７を通り抜けること
ができるので、活性層６で効率よく再結合し、ＬＤの出
力を向上させることができる。つまり、注入されたキャ
リアは、ｐ型キャップ層１７のバンドギャップエネルギ
ーが大きいため、半導体素子の温度が上昇しても、ある
いは注入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオー
バーフローせず、ｐ型キャップ層１７で阻止されるた
め、キャリアが活性層に貯まり、効率よく発光すること
が可能となる。従って、半導体素子が温度上昇しても発
光効率が低下することが少ないので、この面からも、閾
値電流の低いＬＤを実現することができる。
物半導体レーザダイオードにおいて、ＩｎＧａＮよりな
る量子構造の井戸層を有する活性層１６の場合、その活
性層１６に接して、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒
化物半導体よりなるｐ型キャップ層１７を設け、そのｐ
型キャップ層１７よりも活性層から離れた位置に、ｐ型
キャップ層１７よりもバッドギャップエネルギーが小さ
いｐ型光ガイド層１８を設け、そのｐ型光ガイド層１８
よりも活性層から離れた位置に、ｐ型光ガイド層１８よ
りもバンドギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を
含む多層膜よりなるｐ型クラッド層１９を設けることが
好ましい。しかもｐ型キャップ層１７の膜厚を０．１μ
ｍ以下と薄く設定してあるため、キャリアのバリアとし
て作用することはなく、ｐ層から注入された正孔が、ト
ンネル効果によりｐ型キャップ層１７を通り抜けること
ができるので、活性層６で効率よく再結合し、ＬＤの出
力を向上させることができる。つまり、注入されたキャ
リアは、ｐ型キャップ層１７のバンドギャップエネルギ
ーが大きいため、半導体素子の温度が上昇しても、ある
いは注入電流密度が増えても、キャリアは活性層をオー
バーフローせず、ｐ型キャップ層１７で阻止されるた
め、キャリアが活性層に貯まり、効率よく発光すること
が可能となる。従って、半導体素子が温度上昇しても発
光効率が低下することが少ないので、この面からも、閾
値電流の低いＬＤを実現することができる。
【００４３】以上の実施形態１の窒化物半導体レーザダ
イオードにおいては、活性層１６を複数の量子井戸層を
有する多重量子井戸構造で構成したが、本発明はこれに
限らず、１つの量子井戸層を備えた単一量子井戸構造の
活性層を用いてもよいし、量子井戸層を用いることな
く、上下の窒化物半導体層に比較してエネルギーバンド
ギャップが小さい比較的厚い膜厚を有する窒化物半導体
層を用いたいわゆるダブルヘテロ構造としてもよい。以
上のように構成しても、実施形態１と同様の効果を有す
る。
イオードにおいては、活性層１６を複数の量子井戸層を
有する多重量子井戸構造で構成したが、本発明はこれに
限らず、１つの量子井戸層を備えた単一量子井戸構造の
活性層を用いてもよいし、量子井戸層を用いることな
く、上下の窒化物半導体層に比較してエネルギーバンド
ギャップが小さい比較的厚い膜厚を有する窒化物半導体
層を用いたいわゆるダブルヘテロ構造としてもよい。以
上のように構成しても、実施形態１と同様の効果を有す
る。
【００４４】＜実施形態２＞図３は本発明に係る実施形
態２の窒化物半導体素子の断面を模式的に示す断面図で
ある。該窒化物半導体素子は、例えば、サファイヤから
なる基板１の上に、単一量子井戸構造よりなる活性層４
を備えた発光ダイオードであって、本発明に係る、窒化
物半導体が５００Åいかに形成されてなるｐ型コンタク
ト層６を介して透光性のｐ型電極７が形成されて構成さ
れる。尚、該発光ダイオードでは、ｎ型コンタクト層３
の表面にｎ型電極９が形成され、さらに、ｐ型電極７の
上には、ボンディング用のｐパッド電極８が形成され
る。
態２の窒化物半導体素子の断面を模式的に示す断面図で
ある。該窒化物半導体素子は、例えば、サファイヤから
なる基板１の上に、単一量子井戸構造よりなる活性層４
を備えた発光ダイオードであって、本発明に係る、窒化
物半導体が５００Åいかに形成されてなるｐ型コンタク
ト層６を介して透光性のｐ型電極７が形成されて構成さ
れる。尚、該発光ダイオードでは、ｎ型コンタクト層３
の表面にｎ型電極９が形成され、さらに、ｐ型電極７の
上には、ボンディング用のｐパッド電極８が形成され
る。
【００４５】以上のように構成された実施形態２の発光
ダイオードにおいて、ｐ型コンタクト層６は、Ｍｇが５
×１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化物半導体からな
りかつ５００Å以下の厚さに形成されている。これによ
って、ｐ型コンタクト層６の抵抗値を従来例に比較して
低くすることができ、かつ投光性のｐ型電極７との間に
極めて良好（接触抵抗が低いこと）なオーミック接触を
形成することができるので、オーミック接触抵抗とｐ型
コンタクト層６の抵抗による電圧降下を低くでき、所定
のＩｆ（順方向電流）を得るための、Ｖｆ（順方向電
圧）を低くできる。
ダイオードにおいて、ｐ型コンタクト層６は、Ｍｇが５
×１０19／ｃｍ3以上ドープされた窒化物半導体からな
りかつ５００Å以下の厚さに形成されている。これによ
って、ｐ型コンタクト層６の抵抗値を従来例に比較して
低くすることができ、かつ投光性のｐ型電極７との間に
極めて良好（接触抵抗が低いこと）なオーミック接触を
形成することができるので、オーミック接触抵抗とｐ型
コンタクト層６の抵抗による電圧降下を低くでき、所定
のＩｆ（順方向電流）を得るための、Ｖｆ（順方向電
圧）を低くできる。
【００４６】以上の実施形態２の発光ダイオードにおい
て、活性層４として、単一量子井戸構造に限らず、ダブ
ルヘテロ構造又は多重量子井戸構造のものを用いてもよ
い。いずれの構造の活性層４を用いても、実施形態２と
同様の効果を有する。
て、活性層４として、単一量子井戸構造に限らず、ダブ
ルヘテロ構造又は多重量子井戸構造のものを用いてもよ
い。いずれの構造の活性層４を用いても、実施形態２と
同様の効果を有する。
【００４７】尚、以上の実施形態１，２で示した一般式
ＩｎXＧａ1-XＮ、ＡｌYＧａ1-YＮ等の表示は、単に窒化
物半導体層の組成を示すものであって、異なる層が例え
ば同一の一般式で示されていても、それらの層のＸ値、
Ｙ値が一致していることを示しているものではないこと
を付記しておく。また本発明は、ｐ型コンタクト層が５
００オングストローム以下の膜厚で形成されていれば良
く、実施形態１の窒化物半導体レーザダイオード及び実
施形態２の窒化物半導体発光ダイオードに限定されるわ
けではない。
ＩｎXＧａ1-XＮ、ＡｌYＧａ1-YＮ等の表示は、単に窒化
物半導体層の組成を示すものであって、異なる層が例え
ば同一の一般式で示されていても、それらの層のＸ値、
Ｙ値が一致していることを示しているものではないこと
を付記しておく。また本発明は、ｐ型コンタクト層が５
００オングストローム以下の膜厚で形成されていれば良
く、実施形態１の窒化物半導体レーザダイオード及び実
施形態２の窒化物半導体発光ダイオードに限定されるわ
けではない。
【００４８】以上の実施形態では、窒化物半導体レーザ
ダイオード及び発光ダイオードについて示したが、本発
明の低抵抗なｐ型コンタクト層は、太陽電池、光センサ
ー等の窒化物半導体を用いた受光素子、あるいはトラン
ジスタ等の数々の電子デバイスに適用でき、本発明が適
用された、いずれの素子においても、電力効率及び量子
効率を向上させることができる。
ダイオード及び発光ダイオードについて示したが、本発
明の低抵抗なｐ型コンタクト層は、太陽電池、光センサ
ー等の窒化物半導体を用いた受光素子、あるいはトラン
ジスタ等の数々の電子デバイスに適用でき、本発明が適
用された、いずれの素子においても、電力効率及び量子
効率を向上させることができる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明に係る実施例について説明す
る。 ＜実施例１＞実施例１は、図１の実施形態１の窒化物半
導体レーザダイオードの実施例であって、以下の手順で
作製される。
る。 ＜実施例１＞実施例１は、図１の実施形態１の窒化物半
導体レーザダイオードの実施例であって、以下の手順で
作製される。
【００５０】サファイア（Ｃ面）よりなる基板１０を反
応容器内にセットし、容器内の気体を水素で十分置換し
た後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで
上昇させ、基板のクリーニングを行う。続いて、容器内
の温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスとして水素、
原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）とを用い、基板１０上にＧａＮよりなるバッファ層
１１を約２００オングストロームの膜厚になるまで成長
させる。
応容器内にセットし、容器内の気体を水素で十分置換し
た後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃まで
上昇させ、基板のクリーニングを行う。続いて、容器内
の温度を５１０℃まで下げ、キャリアガスとして水素、
原料ガスとしてアンモニアとＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）とを用い、基板１０上にＧａＮよりなるバッファ層
１１を約２００オングストロームの膜厚になるまで成長
させる。
【００５１】バッファ層１１を成長した後、ＴＭＧのみ
を止めて、容器内の温度を１０５０℃まで上昇させ、１
０５０℃になったら、同じく原料ガスとしてＴＭＧ、ア
ンモニアガスを用い、ドーパントガスとしてシランガス
を用いて、ｎ型コンタクト層１２として、Ｓｉを１×１
０19／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮ層を６μｍの膜厚ま
で成長させる。次に、容器内の温度を８００℃にして、
原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、アンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガス
を用いて、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＳｉド
ープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層１３を５
００オングストロームの膜厚に成長させる。
を止めて、容器内の温度を１０５０℃まで上昇させ、１
０５０℃になったら、同じく原料ガスとしてＴＭＧ、ア
ンモニアガスを用い、ドーパントガスとしてシランガス
を用いて、ｎ型コンタクト層１２として、Ｓｉを１×１
０19／ｃｍ3ドープしたｎ型ＧａＮ層を６μｍの膜厚ま
で成長させる。次に、容器内の温度を８００℃にして、
原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、アンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガス
を用いて、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＳｉド
ープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層１３を５
００オングストロームの膜厚に成長させる。
【００５２】次に容器内の温度を１０３０℃にして、原
料ガスとしてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭ
Ｇ、ＮＨ3、ＳｉＨ4を用いて、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ
3ドープしたＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる
ｎ型クラッド層１４を０．５μｍの膜厚に成長させる。
続いて、１０５０℃の温度でＳｉを１×１０19／ｃｍ3
ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層１５を
０．２μｍの膜厚に成長させる。
料ガスとしてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭ
Ｇ、ＮＨ3、ＳｉＨ4を用いて、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ
3ドープしたＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる
ｎ型クラッド層１４を０．５μｍの膜厚に成長させる。
続いて、１０５０℃の温度でＳｉを１×１０19／ｃｍ3
ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層１５を
０．２μｍの膜厚に成長させる。
【００５３】次に、原料ガスとしてＴＭＧ、ＴＭＩ、ア
ンモニア、シランガスを用いて活性層１６を成長させ
る。活性層１６は温度を８００℃に保持して、まずＳｉ
を８×１０18／ｃｍ3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよ
りなる井戸層を２５オングストロームの膜厚に成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ
0.95Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚に
成長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を
積層した多重量子井戸構造の活性層１６を成長させる。
ンモニア、シランガスを用いて活性層１６を成長させ
る。活性層１６は温度を８００℃に保持して、まずＳｉ
を８×１０18／ｃｍ3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよ
りなる井戸層を２５オングストロームの膜厚に成長させ
る。次にＴＭＩのモル比を変化させるのみで同一温度
で、Ｓｉを８×１０18／ｃｍ3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ
0.95Ｎよりなる障壁層を５０オングストロームの膜厚に
成長させる。この操作を２回繰り返し、最後に井戸層を
積層した多重量子井戸構造の活性層１６を成長させる。
【００５４】次に、容器内の温度を１０５０℃に上げ、
ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）を用い、活性層よりもバンド
ギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ
3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型キャッ
プ層１７を３００オングストロームの膜厚に成長させ
る。続いて１０５０℃の温度で、バンドギャップエネル
ギーがｐ型キャップ層１７よりも小さい、Ｍｇを１×１
０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイ
ド層１８を０．２μｍの膜厚で成長させる。続いて１０
５０℃の温度で、バンドギャップエネルギーがｐ型光ガ
イド層１０よりも大きい、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層
１９を０．５μｍの膜厚に成長させる。
ＴＭＧ、ＴＭＡ、アンモニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）を用い、活性層よりもバンド
ギャップエネルギーが大きい、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ
3ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるｐ型キャッ
プ層１７を３００オングストロームの膜厚に成長させ
る。続いて１０５０℃の温度で、バンドギャップエネル
ギーがｐ型キャップ層１７よりも小さい、Ｍｇを１×１
０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイ
ド層１８を０．２μｍの膜厚で成長させる。続いて１０
５０℃の温度で、バンドギャップエネルギーがｐ型光ガ
イド層１０よりも大きい、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ド
ープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層
１９を０．５μｍの膜厚に成長させる。
【００５５】次に、原料ガスとして同じくＴＭＧ、アン
モニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、１０５０℃の温度で、Ｍｇ
を２×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ
型コンタクト層２０を５０オングストロームの膜厚で成
長させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒
素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００℃
でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、Ｒ
ＩＥ装置により最上層のｐ型コンタクト層２０と、ｐ型
クラッド層１９とを、中央部を除いて、ｐ型クラッド層
１９の途中まで、エッチングすることによって、４μｍ
のストライプ幅を有する共振方向に平行なリッジ形状と
する。リッジ形成後、リッジ表面にマスクを形成して、
さらにエッチングを行い、図１に示すように、ストライ
プ状のリッジの両側に左右対称になるように、ｎ型コン
タクト層１２の表面を露出させる。
モニア、Ｃｐ2Ｍｇを用い、１０５０℃の温度で、Ｍｇ
を２×１０20／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ
型コンタクト層２０を５０オングストロームの膜厚で成
長させる。反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒
素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００℃
でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化する。
アニーリング後、ウェーハを反応容器から取り出し、Ｒ
ＩＥ装置により最上層のｐ型コンタクト層２０と、ｐ型
クラッド層１９とを、中央部を除いて、ｐ型クラッド層
１９の途中まで、エッチングすることによって、４μｍ
のストライプ幅を有する共振方向に平行なリッジ形状と
する。リッジ形成後、リッジ表面にマスクを形成して、
さらにエッチングを行い、図１に示すように、ストライ
プ状のリッジの両側に左右対称になるように、ｎ型コン
タクト層１２の表面を露出させる。
【００５６】次にｐ型コンタクト層２０の表面にＮｉと
Ａｕよりなるｐ型電極２１をストライプ状に形成する。
一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ型電極２３をストライプ状
に露出されたｎ型コンタクト層１２のほぼ全面に形成す
る。次に、図１に示すように、ｐ型電極２１とｎ型電極
２３との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉＯ2
からなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５に形成さ
れた開口部を介してｐ型電極２１と電気的に導通するよ
うに、外部回路との接続用のｐパッド電極２２を形成す
る。このｐパッド電極２２は外部回路（電源）との接続
を容易にするために、ｐ型電極２１より広く形成され
る。また、同様に絶縁膜２５に形成された開口部を介し
てｎ型電極２３と電気的に導通するように、外部回路と
の接続用のｎバッド電極２４を形成する。
Ａｕよりなるｐ型電極２１をストライプ状に形成する。
一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ型電極２３をストライプ状
に露出されたｎ型コンタクト層１２のほぼ全面に形成す
る。次に、図１に示すように、ｐ型電極２１とｎ型電極
２３との間に露出した窒化物半導体層の表面にＳｉＯ2
からなる絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５に形成さ
れた開口部を介してｐ型電極２１と電気的に導通するよ
うに、外部回路との接続用のｐパッド電極２２を形成す
る。このｐパッド電極２２は外部回路（電源）との接続
を容易にするために、ｐ型電極２１より広く形成され
る。また、同様に絶縁膜２５に形成された開口部を介し
てｎ型電極２３と電気的に導通するように、外部回路と
の接続用のｎバッド電極２４を形成する。
【００５７】以上のようにして、ｎ型電極とｐ型電極と
を形成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド
研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサ
ファイア基板１０をラッピングし、基板の厚さを５０μ
ｍとする。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μｍ
ポリシングして基板表面を鏡面状とする。基板研磨後、
研磨面側をスクライブして、ストライプ状の電極に垂直
な方向で所定の間隔（共振器長）で劈開することによ
り、両端に反射面として機能する劈開面（共振端面３
１，３２）を備えたレーザ素子を作製する。なお劈開面
はサファイア基板の上に成長した窒化物半導体面のＭ面
とする。Ｍ面とは窒化物半導体を正六角柱の六方晶系で
近似した場合に、その六角柱の側面に相当する四角形の
面に相当する面である。この劈開する方法以外に、ＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等のドライエッチング手
段により端面をエッチングして反射面を形成し共振器を
作製することもできる。またこの他、劈開面をさらに鏡
面研磨して作製することも可能である。
を形成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド
研磨剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサ
ファイア基板１０をラッピングし、基板の厚さを５０μ
ｍとする。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で１μｍ
ポリシングして基板表面を鏡面状とする。基板研磨後、
研磨面側をスクライブして、ストライプ状の電極に垂直
な方向で所定の間隔（共振器長）で劈開することによ
り、両端に反射面として機能する劈開面（共振端面３
１，３２）を備えたレーザ素子を作製する。なお劈開面
はサファイア基板の上に成長した窒化物半導体面のＭ面
とする。Ｍ面とは窒化物半導体を正六角柱の六方晶系で
近似した場合に、その六角柱の側面に相当する四角形の
面に相当する面である。この劈開する方法以外に、ＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等のドライエッチング手
段により端面をエッチングして反射面を形成し共振器を
作製することもできる。またこの他、劈開面をさらに鏡
面研磨して作製することも可能である。
【００５８】劈開後、反射面（共振端面３１，３２）に
ＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後
に共振方向に平行な方向で、バーを切断して個々のレー
ザチップとした。次にチップをフェースアップ（基板と
ヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設置
し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温
でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流
密度１．２ｋＡ／ｃｍ2、閾値電圧３．９Ｖで、発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認された。
ＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体多層膜を形成し、最後
に共振方向に平行な方向で、バーを切断して個々のレー
ザチップとした。次にチップをフェースアップ（基板と
ヒートシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設置
し、それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温
でレーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流
密度１．２ｋＡ／ｃｍ2、閾値電圧３．９Ｖで、発振波
長４０５ｎｍの連続発振が確認された。
【００５９】また、以上のようにして作製した実施例１
の窒化物半導体レーザダイオードにおける、ｐ型コンタ
クト層２０の膜厚と、閾値電圧との関係を図２に示す。
この図２では、ｐ型コンタクト層を３０、５０、１０
０、３００、５００オングストローム、０．１μｍ（１
０００オングストローム）、０．５μｍ、０．８μｍと
した時の、各閾値電圧を示している。図２のグラフから
明らかなように、ｐ型コンタクト層２０の膜厚を厚くす
るに従って閾値電圧が上昇することを示している。通常
のＧａＡｌＡｓよりなる赤外半導体レーザでは、閾値電
圧の上昇はほとんどないが、窒化物半導体の場合、ｐ層
の抵抗が未だに高いために、閾値電圧の上昇が見られる
のであるが、その膜厚に対する閾値電圧の上昇率は、ｐ
型コンタクト層２０が５００Å以下の場合には、緩やか
であるが、ｐ型コンタクト層の膜厚が５００オングスト
ロームを超えると、閾値電圧が急に上昇する傾向にあ
る。
の窒化物半導体レーザダイオードにおける、ｐ型コンタ
クト層２０の膜厚と、閾値電圧との関係を図２に示す。
この図２では、ｐ型コンタクト層を３０、５０、１０
０、３００、５００オングストローム、０．１μｍ（１
０００オングストローム）、０．５μｍ、０．８μｍと
した時の、各閾値電圧を示している。図２のグラフから
明らかなように、ｐ型コンタクト層２０の膜厚を厚くす
るに従って閾値電圧が上昇することを示している。通常
のＧａＡｌＡｓよりなる赤外半導体レーザでは、閾値電
圧の上昇はほとんどないが、窒化物半導体の場合、ｐ層
の抵抗が未だに高いために、閾値電圧の上昇が見られる
のであるが、その膜厚に対する閾値電圧の上昇率は、ｐ
型コンタクト層２０が５００Å以下の場合には、緩やか
であるが、ｐ型コンタクト層の膜厚が５００オングスト
ロームを超えると、閾値電圧が急に上昇する傾向にあ
る。
【００６０】この図２のグラフに示す、閾値電圧の上昇
率が、ｐ型コンタクト層２０の膜厚が５００Åを越える
と大きくなる理由は、実施形態で説明した、（１）ｐ型
コンタクト層２０の膜厚が５００Å以上になると、Ｍｇ
が偏析するようになること、（２）、ｐ型コンタクト層
２０の膜厚が５００Å以上になると、ｐ型クラッド層１
９からのキャリヤの移動が期待できないこと、に因るも
のと思われるが、ｐ型窒化物半導体の水素の抜け方に関
係している可能性もある。即ち、低抵抗なｐ型結晶を得
るアニーリング工程において、ｐ型不純物が含まれる窒
化物半導体から水素を除去する際に、ｐ型コンタクト層
の膜厚と水素が抜ける量との間に何らかの関係があると
考えられ、それが、理由の１つになっている可能性もあ
る。
率が、ｐ型コンタクト層２０の膜厚が５００Åを越える
と大きくなる理由は、実施形態で説明した、（１）ｐ型
コンタクト層２０の膜厚が５００Å以上になると、Ｍｇ
が偏析するようになること、（２）、ｐ型コンタクト層
２０の膜厚が５００Å以上になると、ｐ型クラッド層１
９からのキャリヤの移動が期待できないこと、に因るも
のと思われるが、ｐ型窒化物半導体の水素の抜け方に関
係している可能性もある。即ち、低抵抗なｐ型結晶を得
るアニーリング工程において、ｐ型不純物が含まれる窒
化物半導体から水素を除去する際に、ｐ型コンタクト層
の膜厚と水素が抜ける量との間に何らかの関係があると
考えられ、それが、理由の１つになっている可能性もあ
る。
【００６１】以上の実施例の結果から考えると、本発明
の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、ｐ型コンタ
クト層２０の好ましい膜厚は３００オングストローム以
下であり、さらに好ましくは２００オングストローム以
下である。なお下限については例えば１原子層のような
超薄膜であっても良いが、あまり薄くすると、ｐ型コン
タクト層２０の下にあるｐ型クラッド層１９の表面が露
出してきて、ｐ型電極２１とのコンタクト抵抗を上げ
て、逆に閾値を高くする傾向にあるため、１０オングス
トローム以上あることが望ましい。
の窒化物半導体レーザダイオードにおいて、ｐ型コンタ
クト層２０の好ましい膜厚は３００オングストローム以
下であり、さらに好ましくは２００オングストローム以
下である。なお下限については例えば１原子層のような
超薄膜であっても良いが、あまり薄くすると、ｐ型コン
タクト層２０の下にあるｐ型クラッド層１９の表面が露
出してきて、ｐ型電極２１とのコンタクト抵抗を上げ
て、逆に閾値を高くする傾向にあるため、１０オングス
トローム以上あることが望ましい。
【００６２】さらにまた、本発明の素子ではｐ型コンタ
クト層２０の膜厚を薄くするに従って、閾値電圧が低下
するため、発熱量が少なくなって、閾値電流密度も低下
することが分かった。実際、ｐ型コンタクト層２０の膜
厚を１００オングストロームとしたレーザ素子は、０．
５μｍとしたレーザ素子に比較して、およそ２０％閾値
電流密度が低下した。
クト層２０の膜厚を薄くするに従って、閾値電圧が低下
するため、発熱量が少なくなって、閾値電流密度も低下
することが分かった。実際、ｐ型コンタクト層２０の膜
厚を１００オングストロームとしたレーザ素子は、０．
５μｍとしたレーザ素子に比較して、およそ２０％閾値
電流密度が低下した。
【００６３】＜実施例２＞実施例２は、図３の実施形態
２の窒化物半導体発光ダイオードの一実施例であり、以
下のように作製される。
２の窒化物半導体発光ダイオードの一実施例であり、以
下のように作製される。
【００６４】実施例２の発光ダイオードにおいては、実
施例１と同様にしてサファイアよりなる基板１の上にＧ
ａＮよりなるバッファ層２を２００オングストロームの
膜厚で成長させ、次いでＳｉを１×１０19／ｃｍ3ドー
プしたｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層３を６μｍの膜
厚に成長させ、次にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる膜厚３０
オングストロームの単一量子井戸構造よりなる活性層４
を成長させ、次に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープし
たｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層４を
０．５μｍ成長させる。そして最後にＭｇを２×１０20
／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層６を５０オングストロームの膜厚に成長させる。
施例１と同様にしてサファイアよりなる基板１の上にＧ
ａＮよりなるバッファ層２を２００オングストロームの
膜厚で成長させ、次いでＳｉを１×１０19／ｃｍ3ドー
プしたｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層３を６μｍの膜
厚に成長させ、次にＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりなる膜厚３０
オングストロームの単一量子井戸構造よりなる活性層４
を成長させ、次に、Ｍｇを１×１０20／ｃｍ3ドープし
たｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型クラッド層４を
０．５μｍ成長させる。そして最後にＭｇを２×１０20
／ｃｍ3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層６を５０オングストロームの膜厚に成長させる。
【００６５】成長後、ウェーハを反応容器から取り出
し、実施例１と同様にして、アニーリングを行った後、
ｐ型コンタクト層６側からエッチングを行い、ｎ型電極
９を形成すべきｎ型コンタクト層３の表面を露出させ
る。そして、最上層のｐ型コンタクト層６のほぼ全面に
膜厚２００オングストロームのＮｉ−Ａｕよりなる２０
０オングストローム膜厚の透光性のｐ型電極７を形成
し、そのｐ型電極７の上にＡｕよりなるｐパッド電極８
を形成する。また、露出したｎ型コンタクト層の表面に
もＴｉ−Ａｌよりなるｎ型電極９を形成する。
し、実施例１と同様にして、アニーリングを行った後、
ｐ型コンタクト層６側からエッチングを行い、ｎ型電極
９を形成すべきｎ型コンタクト層３の表面を露出させ
る。そして、最上層のｐ型コンタクト層６のほぼ全面に
膜厚２００オングストロームのＮｉ−Ａｕよりなる２０
０オングストローム膜厚の透光性のｐ型電極７を形成
し、そのｐ型電極７の上にＡｕよりなるｐパッド電極８
を形成する。また、露出したｎ型コンタクト層の表面に
もＴｉ−Ａｌよりなるｎ型電極９を形成する。
【００６６】以上のようにして電極を形成したウェーハ
を３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素子としたと
ころ、Ｉｆ（順方向電流）２０ｍＡにおいて５２０ｎｍ
の緑色発光を示し、Ｖｆ（順方向電圧）は３．１Ｖであ
った。これに対し、ｐ型コンタクト層１９をＭｇを２×
１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層を、０．
０５μｍ（５００Å）の膜厚で構成したＬＥＤ素子のＶ
ｆは、３．２Ｖであり、０．５μｍの膜厚で構成したＬ
ＥＤ素子のＶｆは３．４Ｖであった。
を３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素子としたと
ころ、Ｉｆ（順方向電流）２０ｍＡにおいて５２０ｎｍ
の緑色発光を示し、Ｖｆ（順方向電圧）は３．１Ｖであ
った。これに対し、ｐ型コンタクト層１９をＭｇを２×
１０20／ｃｍ3ドープしたＡｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層を、０．
０５μｍ（５００Å）の膜厚で構成したＬＥＤ素子のＶ
ｆは、３．２Ｖであり、０．５μｍの膜厚で構成したＬ
ＥＤ素子のＶｆは３．４Ｖであった。
【００６７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る第１の窒化物半導体素子は、ｐ型窒化物半導体層
上に、５００Å以下の薄いｐ型コンタクト層を介してｐ
型電極を形成し、かつ上記ｐ型コンタクト層を上記ｐ型
窒化物半導体層に比較してエネルギーバンドギャップが
小さい窒化物半導体を用いて構成しているので、上記ｐ
型コンタクト層自体の固有抵抗を小さくできかつ上記ｐ
型電極とのオーミック接触抵抗を小さくできるので、従
来例に比較して電力効率及び量子効率のよい窒化物半導
体素子を提供することができる。
に係る第１の窒化物半導体素子は、ｐ型窒化物半導体層
上に、５００Å以下の薄いｐ型コンタクト層を介してｐ
型電極を形成し、かつ上記ｐ型コンタクト層を上記ｐ型
窒化物半導体層に比較してエネルギーバンドギャップが
小さい窒化物半導体を用いて構成しているので、上記ｐ
型コンタクト層自体の固有抵抗を小さくできかつ上記ｐ
型電極とのオーミック接触抵抗を小さくできるので、従
来例に比較して電力効率及び量子効率のよい窒化物半導
体素子を提供することができる。
【００６８】上記第１の窒化物半導体素子においては、
上記ｐ型窒化物半導体層が、より高濃度のｐ型不純物を
含むことができる、Ａｌを含む窒化物半導体からなるの
で、より多くのキャリヤを上記ｐ型コンタクト層に移動
させることができ、上記ｐ型コンタクト層をさらに低抵
抗にできる。
上記ｐ型窒化物半導体層が、より高濃度のｐ型不純物を
含むことができる、Ａｌを含む窒化物半導体からなるの
で、より多くのキャリヤを上記ｐ型コンタクト層に移動
させることができ、上記ｐ型コンタクト層をさらに低抵
抗にできる。
【００６９】また、本発明に係る第２の窒化物半導体素
子は、Ｍｇが１０20／ｃｍ3以上の濃度にドープされた
窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さに形成さ
れた上記ｐ型コンタクト層を備え、該ｐ型コンタクト層
上にｐ型電極が形成されているので、上記ｐ型コンタク
ト層自体の固有抵抗を小さくできかつ上記ｐ型電極との
オーミック接触抵抗を小さくできるので、従来例に比較
して電力効率及び量子効率のよい窒化物半導体素子を提
供することができる。
子は、Ｍｇが１０20／ｃｍ3以上の濃度にドープされた
窒化物半導体からなりかつ５００Å以下の厚さに形成さ
れた上記ｐ型コンタクト層を備え、該ｐ型コンタクト層
上にｐ型電極が形成されているので、上記ｐ型コンタク
ト層自体の固有抵抗を小さくできかつ上記ｐ型電極との
オーミック接触抵抗を小さくできるので、従来例に比較
して電力効率及び量子効率のよい窒化物半導体素子を提
供することができる。
【００７０】また、上記第１又は第２の窒化物半導体素
子において、上記ｐ型コンタクト層を構成する窒化物半
導体としてＧａＮを用いることにより、上記ｐ型電極と
のオーミツク接触抵抗を小さくできる。
子において、上記ｐ型コンタクト層を構成する窒化物半
導体としてＧａＮを用いることにより、上記ｐ型電極と
のオーミツク接触抵抗を小さくできる。
【００７１】さらに、上記第１又は第２の窒化物半導体
素子において、上記各ｐ型窒化物半導体を、形成された
後に所定の温度で熱処理することにより、上記ｐ型窒化
物半導体から、水素を取り除くことができ、該ｐ型窒化
物半導体をより低抵抗にできる。
素子において、上記各ｐ型窒化物半導体を、形成された
後に所定の温度で熱処理することにより、上記ｐ型窒化
物半導体から、水素を取り除くことができ、該ｐ型窒化
物半導体をより低抵抗にできる。
【００７２】また、本発明に係る１つの態様の窒化物半
導体素子は、上記ｐ型コンタクト層を含んで構成されて
いるので、低い順方向電圧で光を発光させることができ
る発光ダイオードを提供できる。
導体素子は、上記ｐ型コンタクト層を含んで構成されて
いるので、低い順方向電圧で光を発光させることができ
る発光ダイオードを提供できる。
【００７３】また、上記発光ダイオードである窒化物半
導体素子は、上記活性層が、上記ｎ型コンタクト層と上
記ｐ型窒化物半導体層に比較して、エネルギーバンドギ
ャップの小さい窒化物半導体を含むので、効率の良い発
光が可能となる。
導体素子は、上記活性層が、上記ｎ型コンタクト層と上
記ｐ型窒化物半導体層に比較して、エネルギーバンドギ
ャップの小さい窒化物半導体を含むので、効率の良い発
光が可能となる。
【００７４】また、本発明に係る半導体レーザダイオー
ドは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間
に設けられた活性層と、上記ｐ型窒化物半導体層上にｐ
型コンタクト層を介して形成されたｐ型電極とを備え、
上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層より
バンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導体が
５００Å以下の厚さに形成されている。これによって、
ｐ型コンタクト層の抵抗及びｐ型コンタクト層とｐ型電
極とのオーミック接触抵抗を低くすることができ、閾値
電圧及び閾値電流の低い半導体レーザダイオードを提供
することができる。また、該半導体レーザダイオード
は、閾値電圧が低くでき、電力量を少なくできるので発
熱量を少なくでき長寿命にできる。
ドは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間
に設けられた活性層と、上記ｐ型窒化物半導体層上にｐ
型コンタクト層を介して形成されたｐ型電極とを備え、
上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層より
バンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導体が
５００Å以下の厚さに形成されている。これによって、
ｐ型コンタクト層の抵抗及びｐ型コンタクト層とｐ型電
極とのオーミック接触抵抗を低くすることができ、閾値
電圧及び閾値電流の低い半導体レーザダイオードを提供
することができる。また、該半導体レーザダイオード
は、閾値電圧が低くでき、電力量を少なくできるので発
熱量を少なくでき長寿命にできる。
【００７５】上記半導体レーザダイオードにおいて、上
記ｐ型窒化物半導体層を、Ａｌを含む窒化物半導体で形
成することにより、閾値電圧及び閾値電流をさらに低く
できる。
記ｐ型窒化物半導体層を、Ａｌを含む窒化物半導体で形
成することにより、閾値電圧及び閾値電流をさらに低く
できる。
【００７６】さらに、本発明に係る別の半導体レーザダ
イオードは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層
との間に設けられた活性層と、上記ｐ型窒化物半導体層
上にｐ型コンタクト層を介して形成されたｐ型電極とを
備え、上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃ
ｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体が５００Å
以下の厚さに形成されている。これによって、ｐ型コン
タクト層の抵抗及びｐ型コンタクト層とｐ型電極とのオ
ーミック接触抵抗を低くすることができ、閾値電圧及び
閾値電流の低い半導体レーザダイオードを提供すること
ができる。
イオードは、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層
との間に設けられた活性層と、上記ｐ型窒化物半導体層
上にｐ型コンタクト層を介して形成されたｐ型電極とを
備え、上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃ
ｍ3以上の濃度にドープされた窒化物半導体が５００Å
以下の厚さに形成されている。これによって、ｐ型コン
タクト層の抵抗及びｐ型コンタクト層とｐ型電極とのオ
ーミック接触抵抗を低くすることができ、閾値電圧及び
閾値電流の低い半導体レーザダイオードを提供すること
ができる。
【００７７】また、上記半導体レーザダイオードにおい
て、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子井戸層
を、少なくとも１つ含むことにより、閾値電圧をさらに
低くでき、効率をよくできる。
て、上記活性層が、窒化物半導体からなる量子井戸層
を、少なくとも１つ含むことにより、閾値電圧をさらに
低くでき、効率をよくできる。
【図１】 本発明に係る実施形態１の窒化物半導体レー
ザダイオードの構成を模式的に示す斜視図である。
ザダイオードの構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】 実施例１の窒化物半導体レーザダイオードに
おける、ｐ型コンタクト層２０の膜厚に対する閾値電圧
を示すグラフである。
おける、ｐ型コンタクト層２０の膜厚に対する閾値電圧
を示すグラフである。
【図３】 本発明に係る実施形態２の窒化物半導体発光
ダイオードの構成を示す模式断面図である。
ダイオードの構成を示す模式断面図である。
１、１０…基板、 ２、１１…バッファ層、 ３、１２…ｎ型コンタクト層、 １３…クラック防止層、 １４…ｎ型クラッド層、 １５…ｎ型光ガイド層、 ４、１６…活性層、 １７…キャップ層、 １８…ｐ型光ガイド層、 ５、１９…ｐ型クラッド層、 ６、２０…ｐ型コンタクト層、 ７、２１…ｐ型電極、 ８、２２…ｐパッド電極、 ９、２３…ｎ型電極、 ２４…ｎパッド電極、 ２５…絶縁膜。
Claims (12)
- 【請求項１】 ｐ型窒化物半導体層上に、ｐ型コンタク
ト層を介して形成されたｐ型電極を備えた窒化物半導体
素子であって、 上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層より
バンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導体か
らなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたことを特
徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 上記ｐ型窒化物半導体層が、Ａｌを含む
窒化物半導体からなる請求項１記載の窒化物半導体素
子。 - 【請求項３】 ｐ型窒化物半導体からなるｐ型コンタク
ト層と、該ｐ型コンタクト層とオーミック接触するｐ型
電極とを備えた窒化物半導体素子であって、 上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以
上の濃度にドープされた窒化物半導体からなりかつ５０
０Å以下の厚さに形成されたことを特徴とする窒化物半
導体素子。 - 【請求項４】 上記ｐ型コンタクト層を構成する窒化物
半導体が、ＧａＮである請求項１〜３のうちの１つに記
載の窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 上記各ｐ型窒化物半導体が、形成された
後に所定の温度で熱処理された請求項１〜４のうちの１
つに記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項６】 上記窒化物半導体素子がさらに、ｎ型窒
化物半導体からなるｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタ
クト層と上記ｐ型窒化物半導体層とによって挟設された
窒化物半導体からなる活性層を含み、 上記活性層に、上記ｎ型コンタクト層と上記ｐ型窒化物
半導体層とを介してキャリヤを注入することにより、所
定の波長の光を発光させることを可能にした請求項１〜
５のうちの１つに記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 上記活性層が、上記ｎ型コンタクト層と
上記ｐ型窒化物半導体層に比較して、エネルギーバンド
ギャップの小さい窒化物半導体からなる請求項６記載の
窒化物半導体素子。 - 【請求項８】 上記活性層は、窒化物半導体からなる量
子井戸層を、少なくとも１つ含む請求項６記載の窒化物
半導体素子。 - 【請求項９】 ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体
層との間に設けられた窒化物半導体からなる活性層と、
上記ｐ型窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介して
形成されたｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオード
であって、 上記ｐ型コンタクト層は、上記ｐ型窒化物半導体層より
バンドギャップエネルギーが小さいｐ型窒化物半導体か
らなり、かつ５００Å以下の厚さに形成されたことを特
徴とする半導体レーザダイオード。 - 【請求項１０】 上記ｐ型窒化物半導体層が、Ａｌを含
む窒化物半導体からなる請求項９記載の半導体レーザダ
イオード。 - 【請求項１１】 ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導
体層との間に設けられた窒化物半導体からなる活性層
と、上記ｐ型窒化物半導体層上にｐ型コンタクト層を介
して形成されたｐ型電極とを備えた半導体レーザダイオ
ードであって、 上記ｐ型コンタクト層は、Ｍｇが５×１０19／ｃｍ3以
上の濃度にドープされた窒化物半導体からなりかつ５０
０Å以下の厚さに形成されたことを特徴とする半導体レ
ーザダイオード。 - 【請求項１２】 上記活性層が、窒化物半導体からなる
量子井戸層を、少なくとも１つ含む請求項９〜１１のう
ちの１つに記載の半導体レーザダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05687097A JP3223832B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05687097A JP3223832B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242587A true JPH10242587A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3223832B2 JP3223832B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=13039469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05687097A Expired - Lifetime JP3223832B2 (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 窒化物半導体素子及び半導体レーザダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3223832B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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