JPH1032347A - 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒素−３族元素化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH1032347A JPH1032347A JP9098487A JP9848797A JPH1032347A JP H1032347 A JPH1032347 A JP H1032347A JP 9098487 A JP9098487 A JP 9098487A JP 9848797 A JP9848797 A JP 9848797A JP H1032347 A JPH1032347 A JP H1032347A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- concentration
- carrier concentration
- high carrier
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】AlGaInN 発光ダイオードにおける発光輝度及び
発光寿命の向上 【構成】サファイア基板１に、順に、500 ÅのAlN のバ
ッファ層２、膜厚約2.2μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1016/cm3のノンドープGa
N から成る低キャリア濃度ｎ層４、膜厚約0.5 μｍ、ホ
ール濃度1 ×1016/cm3のMgドープGaN から成る低キャリ
ア濃度ｐ層５１、膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度 2×1017
/cm3の高キャリア濃度ｐ+ 層５２が形成されている。ｎ
層、ｐ層ともにｐｎ接合面から遠ざかる方向にキャリア
濃度がステップ増加する複層で構成され、低キャリア濃
度ｎ層４と低キャリア濃度ｐ層５１のキャリア濃度を略
等しくした。この結果、発光輝度及び発光寿命の向上が
見られた。
発光寿命の向上 【構成】サファイア基板１に、順に、500 ÅのAlN のバ
ッファ層２、膜厚約2.2μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1016/cm3のノンドープGa
N から成る低キャリア濃度ｎ層４、膜厚約0.5 μｍ、ホ
ール濃度1 ×1016/cm3のMgドープGaN から成る低キャリ
ア濃度ｐ層５１、膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度 2×1017
/cm3の高キャリア濃度ｐ+ 層５２が形成されている。ｎ
層、ｐ層ともにｐｎ接合面から遠ざかる方向にキャリア
濃度がステップ増加する複層で構成され、低キャリア濃
度ｎ層４と低キャリア濃度ｐ層５１のキャリア濃度を略
等しくした。この結果、発光輝度及び発光寿命の向上が
見られた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光の窒素−３族元
素化合物半導体発光素子に関する。
素化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードとしてGaN 系
の化合物半導体を用いたものが知られている。そのGaN
系の化合物半導体は直接遷移型であることから発光効率
が高いこと、光の３原色の１つである青色を発光色とす
ること等から注目されている。
の化合物半導体を用いたものが知られている。そのGaN
系の化合物半導体は直接遷移型であることから発光効率
が高いこと、光の３原色の１つである青色を発光色とす
ること等から注目されている。
【０００３】最近、GaN においても、Mgをドープして電
子線を照射することによりｐ型のGaN が得られることが
明らかとなった。この結果、従来のｎ層と半絶縁層（ｉ
層）との接合に換えてｐｎ接合を有するGaN 発光ダイオ
ードが提案されている。
子線を照射することによりｐ型のGaN が得られることが
明らかとなった。この結果、従来のｎ層と半絶縁層（ｉ
層）との接合に換えてｐｎ接合を有するGaN 発光ダイオ
ードが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のｐｎ接
合を有する発光ダイオードであっても、発光輝度は未だ
十分ではなく、また、寿命に関しても十分なものが得ら
れていない。そこで、本発明の目的は、窒素−３族元素
化合物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)
発光ダイオードの発光輝度を向上させること及び素子寿
命を長期化することである。
合を有する発光ダイオードであっても、発光輝度は未だ
十分ではなく、また、寿命に関しても十分なものが得ら
れていない。そこで、本発明の目的は、窒素−３族元素
化合物半導体(AlxGaYIn1-X-YN;X=0,Y=0,X=Y=0 を含む)
発光ダイオードの発光輝度を向上させること及び素子寿
命を長期化することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
窒素−３族元素化合物半導体から成る発光素子におい
て、シリコン(Si)が添加されたｎ型の窒素−３族元素化
合物半導体(Alx1GaY1In1-X1-Y1N ( 0≦X1≦1, 0≦Y1≦
1, 0≦X1+Y1 ≦1)) からなる高キャリア濃度ｎ+層と、
高キャリア濃度ｎ+ 層に接合した不純物無添加のインジ
ウム(In)を必須とするｎ型の窒素−３族元素化合物半導
体(Alx2GaY2In1-X2-Y2N( 0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦X2+Y
2 ＜1)) からなる低キャリア濃度ｎ層と、ｎ層に接合し
たマグネシウム(Mg)の添加されたｐ型の窒素−３族元素
化合物半導体(Alx3GaY3In1-X3-Y3N(0≦X3≦1, 0≦Y3≦
1, 0≦X3+Y3 ≦1)) から成るｐ層とを有することを特徴
とする。
窒素−３族元素化合物半導体から成る発光素子におい
て、シリコン(Si)が添加されたｎ型の窒素−３族元素化
合物半導体(Alx1GaY1In1-X1-Y1N ( 0≦X1≦1, 0≦Y1≦
1, 0≦X1+Y1 ≦1)) からなる高キャリア濃度ｎ+層と、
高キャリア濃度ｎ+ 層に接合した不純物無添加のインジ
ウム(In)を必須とするｎ型の窒素−３族元素化合物半導
体(Alx2GaY2In1-X2-Y2N( 0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦X2+Y
2 ＜1)) からなる低キャリア濃度ｎ層と、ｎ層に接合し
たマグネシウム(Mg)の添加されたｐ型の窒素−３族元素
化合物半導体(Alx3GaY3In1-X3-Y3N(0≦X3≦1, 0≦Y3≦
1, 0≦X3+Y3 ≦1)) から成るｐ層とを有することを特徴
とする。
【０００６】又、他の特徴は、ｐ層が、ｎ層と接合する
低キャリア濃度ｐ層と、低キャリア濃度ｐ層よりもホー
ル濃度が高く電極に接合する高キャリア濃度ｐ+ 層とを
有することを特徴とする。
低キャリア濃度ｐ層と、低キャリア濃度ｐ層よりもホー
ル濃度が高く電極に接合する高キャリア濃度ｐ+ 層とを
有することを特徴とする。
【０００７】又、他の特徴は、低キャリア濃度ｐ層のホ
ール濃度を１×1014〜１×1016/cm3としたことであり、
さらに他の特徴は、高キャリア濃度ｐ+ 層のホール濃度
を１×1016〜２×1019/cm3としたことである。
ール濃度を１×1014〜１×1016/cm3としたことであり、
さらに他の特徴は、高キャリア濃度ｐ+ 層のホール濃度
を１×1016〜２×1019/cm3としたことである。
【０００８】又、他の特徴は、高キャリア濃度ｎ+ 層の
電子濃度を１×1016〜１×1019/cm3とし、さらに他の特
徴はキャリア濃度ｎ層の電子濃度を１×1014〜１×1016
/cm3としたことである。
電子濃度を１×1016〜１×1019/cm3とし、さらに他の特
徴はキャリア濃度ｎ層の電子濃度を１×1014〜１×1016
/cm3としたことである。
【０００９】又、他の特徴はキャリア濃度ｐ層の厚さを
0.2 〜１μｍとし、さらに他の特徴は高キャリア濃度ｐ
+ 層の厚さは0.1 〜0.5 μｍとし、さらに他の特徴は高
キャリア濃度ｎ+ 層の厚さを２〜10μｍとし、さらに他
の特徴は低キャリア濃度ｎ層の厚さを0.5 〜２μｍとし
たことである。
0.2 〜１μｍとし、さらに他の特徴は高キャリア濃度ｐ
+ 層の厚さは0.1 〜0.5 μｍとし、さらに他の特徴は高
キャリア濃度ｎ+ 層の厚さを２〜10μｍとし、さらに他
の特徴は低キャリア濃度ｎ層の厚さを0.5 〜２μｍとし
たことである。
【００１０】又、他の特徴は高キャリア濃度ｐ+ 層を、
ホール濃度の低い第１高キャリア濃度ｐ+ 層と、その第
１高キャリア濃度ｐ+ 層よりもホール濃度の高い第２高
キャリア濃度ｐ+ 層との２層で構成したことであり、さ
らに他の特徴は高キャリア濃度ｎ+ 層を窒化ガリウム(G
aN) で構成し、さらに他の特徴は高キャリア濃度ｐ+層
にニッケル(Ni)から成る電極を形成したことを特徴とす
る。
ホール濃度の低い第１高キャリア濃度ｐ+ 層と、その第
１高キャリア濃度ｐ+ 層よりもホール濃度の高い第２高
キャリア濃度ｐ+ 層との２層で構成したことであり、さ
らに他の特徴は高キャリア濃度ｎ+ 層を窒化ガリウム(G
aN) で構成し、さらに他の特徴は高キャリア濃度ｐ+層
にニッケル(Ni)から成る電極を形成したことを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の作用及び効果】本発明は、低キャリア濃度ｎ層
を不純物無添加のインジウム(In)を必須とするｎ型の窒
素−３族元素化合物半導体(Alx2GaY2In1-X2-Y2N( 0≦X2
≦1, 0≦Y2≦1,0≦X2+Y2 ＜1)) としたので、結晶性が
向上し発光輝度が向上すると共により純粋な青色を得る
ことができた。さらに、その低キャリア濃度ｎ層の接合
してSi添加の高キャリア濃度ｎ+ 層を設けたので、電子
の注入効率が向上し、駆動電圧が低下すると共に発光輝
度が向上した。又、これらの構成により、発光輝度は10
mcdであり、この発光輝度は従来のｐｎ接合GaN 発光ダ
イオードの発光輝度に比べて、2 倍に向上した。又、発
光寿命は104 時間であり、従来のｐｎ接合GaN 発光ダイ
オードの発光寿命の1.5 倍である。
を不純物無添加のインジウム(In)を必須とするｎ型の窒
素−３族元素化合物半導体(Alx2GaY2In1-X2-Y2N( 0≦X2
≦1, 0≦Y2≦1,0≦X2+Y2 ＜1)) としたので、結晶性が
向上し発光輝度が向上すると共により純粋な青色を得る
ことができた。さらに、その低キャリア濃度ｎ層の接合
してSi添加の高キャリア濃度ｎ+ 層を設けたので、電子
の注入効率が向上し、駆動電圧が低下すると共に発光輝
度が向上した。又、これらの構成により、発光輝度は10
mcdであり、この発光輝度は従来のｐｎ接合GaN 発光ダ
イオードの発光輝度に比べて、2 倍に向上した。又、発
光寿命は104 時間であり、従来のｐｎ接合GaN 発光ダイ
オードの発光寿命の1.5 倍である。
【００１２】
【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に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1016/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.5 μｍ、ホール濃度1 ×1016/cm3のMgドープGaN か
ら成る低キャリア濃度ｐ層５１、膜厚約0.2 μｍ、ホー
ル濃度2×1017/cm3の高キャリア濃度ｐ+ 層５２が形成
されている。そして、高キャリア濃度ｐ+ 層５２に接続
するニッケルで形成された電極７と高キャリア濃度ｎ+
層３に接続するニッケルで形成された電極８とが形成さ
れている。電極８と電極７とは、溝９により電気的に絶
縁分離されている。
１を有しており、そのサファイア基板１に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1016/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.5 μｍ、ホール濃度1 ×1016/cm3のMgドープGaN か
ら成る低キャリア濃度ｐ層５１、膜厚約0.2 μｍ、ホー
ル濃度2×1017/cm3の高キャリア濃度ｐ+ 層５２が形成
されている。そして、高キャリア濃度ｐ+ 層５２に接続
するニッケルで形成された電極７と高キャリア濃度ｎ+
層３に接続するニッケルで形成された電極８とが形成さ
れている。電極８と電極７とは、溝９により電気的に絶
縁分離されている。
【００１３】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) とシラン(SiH4)とビス
シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2)(以下
「CP2Mg 」と記す）である。
造方法について説明する。上記発光ダイオード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) とシラン(SiH4)とビス
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。
【００１４】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
Ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
Ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常
圧でH2を流速2 liter/分で反応室に流しながら温度1100
℃でサファイア基板１を気相エッチングした。
【００１５】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モル／分、H2で0.86ppm まで希釈した
シラン(SiH4)を 200 ml/分の割合で30分間供給し、膜厚
約 2.2μｍ、電子濃度2×1018/cm3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モル／分、H2で0.86ppm まで希釈した
シラン(SiH4)を 200 ml/分の割合で30分間供給し、膜厚
約 2.2μｍ、電子濃度2×1018/cm3のGaN から成る高キ
ャリア濃度ｎ+ 層３を形成した。
【００１６】続いて、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モル／分の割合で20分間供給し、膜厚約
1.5μｍ、電子濃度 1×1016/ cm3 のGaN から成る低キ
ャリア濃度ｎ層４を形成した。
に保持し、H2を20 liter／分、NH3を10 liter／分、TMG
を1.7 ×10-4モル／分の割合で20分間供給し、膜厚約
1.5μｍ、電子濃度 1×1016/ cm3 のGaN から成る低キ
ャリア濃度ｎ層４を形成した。
【００１７】次に、サファイア基板１を1150℃にして、
Ｈ2 を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.7
×10-4モル／分、CP2Mg を 8×10-8モル／分の割合で 7
分間供給して、膜厚0.5 μｍのGaN から成る低キャリア
濃度ｐ層５１を形成した。この状態では、低キャリア濃
度ｐ層５１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体であ
る。
Ｈ2 を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.7
×10-4モル／分、CP2Mg を 8×10-8モル／分の割合で 7
分間供給して、膜厚0.5 μｍのGaN から成る低キャリア
濃度ｐ層５１を形成した。この状態では、低キャリア濃
度ｐ層５１は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体であ
る。
【００１８】次に、サファイア基板１を1150℃にして、
Ｈ2 を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.7
×10-4モル／分、CP2Mg を 3×10-7モル／分の割合で 3
分間供給して、膜厚0.2 μｍのGaN から成る高キャリア
濃度ｐ+ 層５２を形成した。この状態では、高キャリア
濃度ｐ+ 層５２は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体
である。
Ｈ2 を20 liter／分、NH3 を10 liter／分、TMG を 1.7
×10-4モル／分、CP2Mg を 3×10-7モル／分の割合で 3
分間供給して、膜厚0.2 μｍのGaN から成る高キャリア
濃度ｐ+ 層５２を形成した。この状態では、高キャリア
濃度ｐ+ 層５２は、まだ、抵抗率108 Ωcm以上の絶縁体
である。
【００１９】次に、反射電子線回析装置を用いて、上記
の高キャリア濃度ｐ+ 層５２及び低キャリア濃度ｐ層５
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10KV、試料電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/
sec 、ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrであ
る。この電子線の照射により、低キャリア濃度ｐ層５１
は、ホール濃度1 ×1016/cm3、抵抗率40Ωcmのｐ伝導型
半導体となり、高キャリア濃度ｐ+ 層５２は、ホール濃
度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmのｐ伝導型半導体となっ
た。このようにして、図２に示すような多層構造のウエ
ハが得られた。
の高キャリア濃度ｐ+ 層５２及び低キャリア濃度ｐ層５
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10KV、試料電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/
sec 、ビーム径60μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrであ
る。この電子線の照射により、低キャリア濃度ｐ層５１
は、ホール濃度1 ×1016/cm3、抵抗率40Ωcmのｐ伝導型
半導体となり、高キャリア濃度ｐ+ 層５２は、ホール濃
度 2×1017/cm3、抵抗率 2Ωcmのｐ伝導型半導体となっ
た。このようにして、図２に示すような多層構造のウエ
ハが得られた。
【００２０】以下に述べられる図３から図７は、ウエハ
上の１つの素子のみを示す断面図であり、実際は、この
素子が連続的に繰り返されたウエハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
上の１つの素子のみを示す断面図であり、実際は、この
素子が連続的に繰り返されたウエハについて、処理が行
われ、その後、各素子毎に切断される。
【００２１】図３に示すように、高キャリア濃度ｐ+ 層
５２の上に、スパッタリングによりSiO2層１１を2000Å
の厚さに形成した。次に、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、高キャリア濃度ｐ+ 層５２上において、高キャリア
濃度ｎ+ 層３に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａとその電極形成部を高キャリア濃度ｐ+
層５２の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフ
ォトレジストを除去した。
５２の上に、スパッタリングによりSiO2層１１を2000Å
の厚さに形成した。次に、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、高キャリア濃度ｐ+ 層５２上において、高キャリア
濃度ｎ+ 層３に至るように形成される孔１５に対応する
電極形成部位Ａとその電極形成部を高キャリア濃度ｐ+
層５２の電極と絶縁分離する溝９を形成する部位Ｂのフ
ォトレジストを除去した。
【００２２】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。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位の高キャリア濃度ｐ+ 層５２とその下の低キャ
リア濃度ｐ層５１、低キャリア濃度ｎ層４、高キャリア
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電
力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10ml／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、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極取出しの
ための孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
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。次に、図５に示すように、
フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われてい
ない部位の高キャリア濃度ｐ+ 層５２とその下の低キャ
リア濃度ｐ層５１、低キャリア濃度ｎ層４、高キャリア
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波電
力0.44W/cm2 、BCl3ガスを10ml／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、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極取出しの
ための孔１５と絶縁分離のための溝９が形成された。
【００２３】次に、図６に示すように、高キャリア濃度
ｐ+ 層５２上に残っているSiO2層１１をフッ化水素酸で
除去した。次に、図７に示すように、試料の上全面に、
Ni層１３を蒸着により形成した。これにより、孔１５に
は、高キャリア濃度ｎ+ 層３に電気的に接続されたNi層
１３が形成される。そして、そのNi層１３の上にフォト
レジスト１４を塗布して、フォトリソグラフにより、そ
のフォトレジスト１４が高キャリア濃度ｎ+ 層３及び高
キャリア濃度ｐ+ 層５２に対する電極部が残るように、
所定形状にパターン形成した。
ｐ+ 層５２上に残っているSiO2層１１をフッ化水素酸で
除去した。次に、図７に示すように、試料の上全面に、
Ni層１３を蒸着により形成した。これにより、孔１５に
は、高キャリア濃度ｎ+ 層３に電気的に接続されたNi層
１３が形成される。そして、そのNi層１３の上にフォト
レジスト１４を塗布して、フォトリソグラフにより、そ
のフォトレジスト１４が高キャリア濃度ｎ+ 層３及び高
キャリア濃度ｐ+ 層５２に対する電極部が残るように、
所定形状にパターン形成した。
【００２４】次に、図７に示すようにそのフォトレジス
ト１４をマスクとして下層のNi層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キャ
リア濃度ｎ+ 層３の電極８、高キャリア濃度ｐ+ 層５２
の電極７が残された。その後、上記の如く処理されたウ
エハは、各素子毎に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒
化ガリウム系発光素子を得た。
ト１４をマスクとして下層のNi層１３の露出部を硝酸系
エッチング液でエッチングした。この時、絶縁分離のた
めの溝９に蒸着されたNi層１３は、完全に除去される。
次に、フォトレジスト１４をアセトンで除去し、高キャ
リア濃度ｎ+ 層３の電極８、高キャリア濃度ｐ+ 層５２
の電極７が残された。その後、上記の如く処理されたウ
エハは、各素子毎に切断され、図１に示すｐｎ構造の窒
化ガリウム系発光素子を得た。
【００２５】このようにして製造された発光ダイオード
１０の発光強度を測定したところ10mcdであり、この発
光輝度は、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光
輝度に比べて 2倍であった。又、発光寿命は、104 時間
であり、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光寿
命に比べて1.5 倍であった。
１０の発光強度を測定したところ10mcdであり、この発
光輝度は、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光
輝度に比べて 2倍であった。又、発光寿命は、104 時間
であり、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光寿
命に比べて1.5 倍であった。
【００２６】尚、上記実施例で用いたマグネシウムMgの
ドーピングガスは、上述のガスの他、メチルビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウムMg(C6H7)2 を用いても良
い。
ドーピングガスは、上述のガスの他、メチルビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウムMg(C6H7)2 を用いても良
い。
【００２７】上記低キャリア濃度ｎ層４の電子濃度は1
×1014〜 1×1016／cm3 で膜厚は 0.5〜 2μｍが望まし
い。電子濃度が 1×1016／cm3 以上となると発光強度が
低下するので望ましくなく、 1×1014／cm3 以下となる
と発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱
するので望ましくない。又、膜厚が 2μｍ以上となると
発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱す
るので望ましくなく、膜厚が 0.5μｍ以下となると発光
強度が低下するので望ましくない。
×1014〜 1×1016／cm3 で膜厚は 0.5〜 2μｍが望まし
い。電子濃度が 1×1016／cm3 以上となると発光強度が
低下するので望ましくなく、 1×1014／cm3 以下となる
と発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱
するので望ましくない。又、膜厚が 2μｍ以上となると
発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱す
るので望ましくなく、膜厚が 0.5μｍ以下となると発光
強度が低下するので望ましくない。
【００２８】更に、高キャリア濃度ｎ+ 層３の電子濃度
は 1×1016〜 1×1019／cm3 で膜厚は 2〜10μｍが望ま
しい。電子濃度が 1×1019／cm3 以上となると結晶性が
悪化するので望ましくなく、 1×1016／cm3 以下となる
と発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱
するので望ましくない。又、膜厚が10μｍ以上となると
基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚が 2μｍ以下と
なると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと
発熱するので望ましくない。
は 1×1016〜 1×1019／cm3 で膜厚は 2〜10μｍが望ま
しい。電子濃度が 1×1019／cm3 以上となると結晶性が
悪化するので望ましくなく、 1×1016／cm3 以下となる
と発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと発熱
するので望ましくない。又、膜厚が10μｍ以上となると
基板が湾曲するので望ましくなく、膜厚が 2μｍ以下と
なると発光素子の直列抵抗が高くなりすぎ電流を流すと
発熱するので望ましくない。
【００２９】又、上記低キャリア濃度ｐ層５１のホール
濃度は1 ×1014〜 1×1016／cm3 で膜厚は0.2 〜1 μｍ
が望ましい。ホール濃度が 1×1016／cm3 以上となる
と、低キャリア濃度ｎ層４とのマッチングが悪くなり発
光効率が低下するので望ましくなく、 1×1014／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。又、膜厚が 1μｍ以上となると、直列抵抗が高くな
るので望ましくなく、膜厚が0.2 μｍ以下となると、発
光輝度が低下するので望ましくない。
濃度は1 ×1014〜 1×1016／cm3 で膜厚は0.2 〜1 μｍ
が望ましい。ホール濃度が 1×1016／cm3 以上となる
と、低キャリア濃度ｎ層４とのマッチングが悪くなり発
光効率が低下するので望ましくなく、 1×1014／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。又、膜厚が 1μｍ以上となると、直列抵抗が高くな
るので望ましくなく、膜厚が0.2 μｍ以下となると、発
光輝度が低下するので望ましくない。
【００３０】更に、高キャリア濃度ｐ+ 層５２のホール
濃度は 1×1016〜 2×1019／cm3 で、膜厚は0.2 〜0.5
μｍが望ましい。ホール濃度が 2×1019／cm3 以上のｐ
+ 層はできない。1 ×1016／cm3 以下となると、直列抵
抗が高くなるので望ましくない。又、膜厚が0.5 μｍ以
上となると、直列抵抗が高くなるので望ましくなく、膜
厚が0.1 μｍ以下となると、ホールの注入効率が減少す
るので望ましくない。
濃度は 1×1016〜 2×1019／cm3 で、膜厚は0.2 〜0.5
μｍが望ましい。ホール濃度が 2×1019／cm3 以上のｐ
+ 層はできない。1 ×1016／cm3 以下となると、直列抵
抗が高くなるので望ましくない。又、膜厚が0.5 μｍ以
上となると、直列抵抗が高くなるので望ましくなく、膜
厚が0.1 μｍ以下となると、ホールの注入効率が減少す
るので望ましくない。
【００３１】第２実施例 図８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に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1015/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.2 μｍ、ホール濃度1 ×1015/cm3のMgドープGaN か
ら成る低キャリア濃度ｐ層５１、膜厚約0.5 μｍ、ホー
ル濃度1 ×1016/cm3の第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２、
膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度1×1017/cm3の第２高キャ
リア濃度ｐ+ 層５３が形成されている。そして、第２高
キャリア濃度ｐ+ 層５３に接続するニッケルで形成され
た電極７と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続するニッケル
で形成された電極８とが形成されている。電極８と電極
７とは、溝９により電気的に絶縁分離されている。この
ように、本実施例の発光ダイオード１０は、ｐ層をホー
ル濃度が３段階にステップ変化する３層で形成したこと
を特徴としている。その製造方法は第１実施例と同様で
ある。
１を有しており、そのサファイア基板１に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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 1.5μｍ、電子濃度1 ×1015/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.2 μｍ、ホール濃度1 ×1015/cm3のMgドープGaN か
ら成る低キャリア濃度ｐ層５１、膜厚約0.5 μｍ、ホー
ル濃度1 ×1016/cm3の第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２、
膜厚約0.2 μｍ、ホール濃度1×1017/cm3の第２高キャ
リア濃度ｐ+ 層５３が形成されている。そして、第２高
キャリア濃度ｐ+ 層５３に接続するニッケルで形成され
た電極７と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続するニッケル
で形成された電極８とが形成されている。電極８と電極
７とは、溝９により電気的に絶縁分離されている。この
ように、本実施例の発光ダイオード１０は、ｐ層をホー
ル濃度が３段階にステップ変化する３層で形成したこと
を特徴としている。その製造方法は第１実施例と同様で
ある。
【００３２】このように、ｎ層をｐｎ接合面から遠ざか
る方向に電子濃度がステップ増加する複層で形成し、ｐ
層をｐｎ接合面から遠ざかる方向にホール濃度がステッ
プ増加する複層で形成したので、ホール濃度の最も高い
ｐ型の層と電子濃度の最も高いｎ型の層との間に電圧を
印加することで、電子及びホールが各層で効率良く加速
され、ｐｎ接合面を通って反対の伝導型の層に効率良く
注入される。この結果、発光輝度が向上した。
る方向に電子濃度がステップ増加する複層で形成し、ｐ
層をｐｎ接合面から遠ざかる方向にホール濃度がステッ
プ増加する複層で形成したので、ホール濃度の最も高い
ｐ型の層と電子濃度の最も高いｎ型の層との間に電圧を
印加することで、電子及びホールが各層で効率良く加速
され、ｐｎ接合面を通って反対の伝導型の層に効率良く
注入される。この結果、発光輝度が向上した。
【００３３】第３実施例 図９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に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/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 1.5μｍ、電子濃度 1×1016/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.5 μｍ、Mg濃度 5×1019/cm3のMgドープGaN から成
る低不純物濃度ｉ層６１、膜厚約0.2 μｍ、Mg濃度 2×
1020/cm3の高不純物濃度ｉ+ 層６２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に500 ÅのAlN
のバッファ層２が形成されている。そのバッファ層２の
上には、順に、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度 2×1018/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 1.5μｍ、電子濃度 1×1016/cm3のノンドー
プGaN から成る低キャリア濃度ｎ層４が形成されてい
る。更に、低キャリア濃度ｎ層４の上には、順に、膜厚
約0.5 μｍ、Mg濃度 5×1019/cm3のMgドープGaN から成
る低不純物濃度ｉ層６１、膜厚約0.2 μｍ、Mg濃度 2×
1020/cm3の高不純物濃度ｉ+ 層６２が形成されている。
【００３４】そして、その低不純物濃度ｉ層６１及び高
不純物濃度ｉ+ 層６２の所定領域には、それぞれ、電子
線照射によりｐ伝導型化したホール濃度1 ×1016/cm3の
低キャリア濃度ｐ層５０１、ホール濃度 2×1017/cm3の
高キャリア濃度ｐ+ 層５０２が形成されている。
不純物濃度ｉ+ 層６２の所定領域には、それぞれ、電子
線照射によりｐ伝導型化したホール濃度1 ×1016/cm3の
低キャリア濃度ｐ層５０１、ホール濃度 2×1017/cm3の
高キャリア濃度ｐ+ 層５０２が形成されている。
【００３５】又、高不純物濃度ｉ+ 層６２の上面から
は、高不純物濃度ｉ+ 層６２、低不純物濃度ｉ層６１、
低キャリア濃度ｎ層４を貫通して高キャリア濃度ｎ+ 層
３に至る孔１５が形成されている。その孔１５を通って
高キャリア濃度ｎ+ 層３に接合されたニッケルで形成さ
れた電極８１が高不純物濃度ｉ+ 層６２上に形成されて
いる。又、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２の上面には、高
キャリア濃度ｐ+ 層５０２に対するニッケルで形成され
た電極７１が形成されている。高キャリア濃度ｎ + 層３
に対する電極８１は、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２及び
低キャリア濃度ｐ層５０１に対して高不純物濃度ｉ+ 層
６２及び低不純物濃度ｉ層６１により絶縁分離されてい
る。
は、高不純物濃度ｉ+ 層６２、低不純物濃度ｉ層６１、
低キャリア濃度ｎ層４を貫通して高キャリア濃度ｎ+ 層
３に至る孔１５が形成されている。その孔１５を通って
高キャリア濃度ｎ+ 層３に接合されたニッケルで形成さ
れた電極８１が高不純物濃度ｉ+ 層６２上に形成されて
いる。又、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２の上面には、高
キャリア濃度ｐ+ 層５０２に対するニッケルで形成され
た電極７１が形成されている。高キャリア濃度ｎ + 層３
に対する電極８１は、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２及び
低キャリア濃度ｐ層５０１に対して高不純物濃度ｉ+ 層
６２及び低不純物濃度ｉ層６１により絶縁分離されてい
る。
【００３６】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。製造工程を示す図１０から図
１６は、ウエハにおける１素子のみに関する断面図であ
り、実際には図に示す素子が繰り返し形成されたウエハ
に関して次の製造処理が行われる。そして、最後に、ウ
エハが切断されて各発光素子が形成される。
造方法について説明する。製造工程を示す図１０から図
１６は、ウエハにおける１素子のみに関する断面図であ
り、実際には図に示す素子が繰り返し形成されたウエハ
に関して次の製造処理が行われる。そして、最後に、ウ
エハが切断されて各発光素子が形成される。
【００３７】第１実施例と同様にして、図１０に示すウ
エハを製造する。次に、図１１に示すように、高不純物
濃度ｉ+ 層６２の上に、スパッタリングによりSiO2層１
１を2000Åの厚さに形成した。次に、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、高不純物濃度ｉ+ 層６２において高キャ
リア濃度ｎ+ 層３に至るように形成される孔１５に対応
する電極形成部位Ａのフォトレジストを除去した。
エハを製造する。次に、図１１に示すように、高不純物
濃度ｉ+ 層６２の上に、スパッタリングによりSiO2層１
１を2000Åの厚さに形成した。次に、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、高不純物濃度ｉ+ 層６２において高キャ
リア濃度ｎ+ 層３に至るように形成される孔１５に対応
する電極形成部位Ａのフォトレジストを除去した。
【００３８】次に、図１２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。次に、図１３に示すよう
に、フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われ
ていない部位の高不純物濃度ｉ+ 層６２とその下の低不
純物濃度ｉ層６１と低キャリア濃度ｎ層４と高キャリア
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、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、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極取出しの
ための孔１５が形成された。次に、図１４に示すよう
に、高不純物濃度ｉ+ 層６２上に残っているSiO2層１１
をフッ化水素酸で除去した。
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。次に、図１３に示すよう
に、フォトレジスト１２及びSiO2層１１によって覆われ
ていない部位の高不純物濃度ｉ+ 層６２とその下の低不
純物濃度ｉ層６１と低キャリア濃度ｎ層４と高キャリア
濃度ｎ+ 層３の上面一部を、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、高キャリア濃度ｎ+ 層３に対する電極取出しの
ための孔１５が形成された。次に、図１４に示すよう
に、高不純物濃度ｉ+ 層６２上に残っているSiO2層１１
をフッ化水素酸で除去した。
【００３９】次に、図１５に示すように、高不純物濃度
ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ層６１の所定領域にの
み、反射電子線回析装置を用いて電子線を照射して、そ
れぞれｐ伝導型を示すホール濃度 2×1017/cm3の高キャ
リア濃度ｐ+ 層５０２、ホール濃度1 ×1016/cm3の低キ
ャリア濃度ｐ層５０１が形成された。
ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ層６１の所定領域にの
み、反射電子線回析装置を用いて電子線を照射して、そ
れぞれｐ伝導型を示すホール濃度 2×1017/cm3の高キャ
リア濃度ｐ+ 層５０２、ホール濃度1 ×1016/cm3の低キ
ャリア濃度ｐ層５０１が形成された。
【００４０】電子線の照射条件は、加速電圧10KV、試料
電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60
μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrである。この時、高キャ
リア濃度ｐ+ 層５０２及び低キャリア濃度ｐ層５０１以
外の部分、即ち、電子線の照射されなかった部分は、絶
縁体の高不純物濃度ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ層６
１のままである。従って、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２
及び低キャリア濃度ｐ層５０１は、縦方向に対しては、
低キャリア濃度ｎ層４に導通するが、横方向には、周囲
に対して、高不純物濃度ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ
層６１により電気的に絶縁分離されている。
電流 1μA 、ビームの移動速度0.2mm/sec 、ビーム径60
μｍφ、真空度2.1 ×10-5Torrである。この時、高キャ
リア濃度ｐ+ 層５０２及び低キャリア濃度ｐ層５０１以
外の部分、即ち、電子線の照射されなかった部分は、絶
縁体の高不純物濃度ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ層６
１のままである。従って、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２
及び低キャリア濃度ｐ層５０１は、縦方向に対しては、
低キャリア濃度ｎ層４に導通するが、横方向には、周囲
に対して、高不純物濃度ｉ+ 層６２及び低不純物濃度ｉ
層６１により電気的に絶縁分離されている。
【００４１】次に、図１６に示すように、高キャリア濃
度ｐ+ 層５０２と、高不純物濃度ｉ+ 層６２と、高不純
物濃度ｉ+ 層６２の上面と孔１５を通って高キャリア濃
度ｎ+ 層３とに、Ni層２０が蒸着により形成された。そ
して、そのNi層２０の上にフォトレジスト２１を塗布し
て、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト２１
が高キャリア濃度ｎ+ 層３及び高キャリア濃度ｐ+ 層５
０２に対する電極部が残るように、所定形状にパターン
形成した。次に、そのフォトレジスト２１をマスクとし
て下層のNi層２０の露出部を硝酸系エッチング液でエッ
チングし、フォトレジスト２１をアセトンで除去した。
このようにして、図９に示すように、高キャリア濃度ｎ
+ 層３の電極８１、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２の電極
７１を形成した。その後、上述のように形成されたウエ
ハが各素子毎に切断された。
度ｐ+ 層５０２と、高不純物濃度ｉ+ 層６２と、高不純
物濃度ｉ+ 層６２の上面と孔１５を通って高キャリア濃
度ｎ+ 層３とに、Ni層２０が蒸着により形成された。そ
して、そのNi層２０の上にフォトレジスト２１を塗布し
て、フォトリソグラフにより、そのフォトレジスト２１
が高キャリア濃度ｎ+ 層３及び高キャリア濃度ｐ+ 層５
０２に対する電極部が残るように、所定形状にパターン
形成した。次に、そのフォトレジスト２１をマスクとし
て下層のNi層２０の露出部を硝酸系エッチング液でエッ
チングし、フォトレジスト２１をアセトンで除去した。
このようにして、図９に示すように、高キャリア濃度ｎ
+ 層３の電極８１、高キャリア濃度ｐ+ 層５０２の電極
７１を形成した。その後、上述のように形成されたウエ
ハが各素子毎に切断された。
【００４２】このようにして製造された発光ダイオード
１０の発光強度を測定したところ、第１実施例と同様
に、10mcd であり、発光寿命は104 時間であった。
１０の発光強度を測定したところ、第１実施例と同様
に、10mcd であり、発光寿命は104 時間であった。
【００４３】第４実施例 図１７に示すように発光ダイオード１０を構成すること
もできる。即ち、バッファ層２の上に、順に、膜厚約0.
2 μｍ、ホール濃度 2×1017/cm3の第２高キャリア濃度
ｐ+ 層５３、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度1 ×1016/cm3
の第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２、膜厚約0.2 μｍ、ホ
ール濃度1 ×1015/cm3のMgドープGaN から成る低キャリ
ア濃度ｐ層５１が形成されている。そして、低キャリア
濃度ｐ層５１上に、順に、膜厚約 1.5μｍ、電子濃度1
×1015/cm3のノンドープGaN から成る低キャリア濃度ｎ
層４、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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が形成さ
れている。
もできる。即ち、バッファ層２の上に、順に、膜厚約0.
2 μｍ、ホール濃度 2×1017/cm3の第２高キャリア濃度
ｐ+ 層５３、膜厚約0.5 μｍ、ホール濃度1 ×1016/cm3
の第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２、膜厚約0.2 μｍ、ホ
ール濃度1 ×1015/cm3のMgドープGaN から成る低キャリ
ア濃度ｐ層５１が形成されている。そして、低キャリア
濃度ｐ層５１上に、順に、膜厚約 1.5μｍ、電子濃度1
×1015/cm3のノンドープGaN から成る低キャリア濃度ｎ
層４、膜厚約2.2 μｍ、電子濃度2 ×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が形成さ
れている。
【００４４】そして、第２高キャリア濃度ｐ+ 層５３に
接続するニッケルで形成された電極７２と高キャリア濃
度ｎ+ 層３に接続するニッケルで形成された電極８２と
が形成されている。電極８２と電極７２とは、高キャリ
ア濃度ｎ+ 層３、低キャリア濃度ｎ層４、低キャリア濃
度ｐ層５１及び第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２に形成さ
れた溝９１により電気的に絶縁分離されている。
接続するニッケルで形成された電極７２と高キャリア濃
度ｎ+ 層３に接続するニッケルで形成された電極８２と
が形成されている。電極８２と電極７２とは、高キャリ
ア濃度ｎ+ 層３、低キャリア濃度ｎ層４、低キャリア濃
度ｐ層５１及び第１高キャリア濃度ｐ+ 層５２に形成さ
れた溝９１により電気的に絶縁分離されている。
【００４５】このように、本実施例は、第２実施例と異
なり、ｐ層とｎ層との基板１に対する堆積順序を逆にし
たものである。製造は第２実施例と同様に行うことがで
きる。
なり、ｐ層とｎ層との基板１に対する堆積順序を逆にし
たものである。製造は第２実施例と同様に行うことがで
きる。
【００４６】第５実施例 図１に示す構造の第１実施例の発光ダイオード１０にお
いて、高キャリア濃度ｎ+ 層３、低キャリア濃度ｎ層
４、低キャリア濃度ｐ層５１、高キャリア濃度ｐ+ 層５
２を、それぞれ、Al0.2Ga0.5In0.3Nとした。高キャリア
濃度ｎ+ 層３は、シリコンを添加して電子濃度2 ×1018
/cm3に形成し、低キャリア濃度ｎ層４は不純物無添加で
電子濃度1 ×1016/cm3に形成した。低キャリア濃度ｐ層
５１はマグネシウム(Mg)を添加して電子線を照射して正
孔濃度1 ×1016/cm3に形成し、高キャリア濃度ｐ+ 層５
２は同じくマグネシウム(Mg)を添加して電子線を照射し
て正孔濃度 2×1017/cm3に形成した。そして、高キャリ
ア濃度ｐ+ 層５２に接続するニッケルで形成された電極
７と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続するニッケルで形成
された電極８とを形成した。
いて、高キャリア濃度ｎ+ 層３、低キャリア濃度ｎ層
４、低キャリア濃度ｐ層５１、高キャリア濃度ｐ+ 層５
２を、それぞれ、Al0.2Ga0.5In0.3Nとした。高キャリア
濃度ｎ+ 層３は、シリコンを添加して電子濃度2 ×1018
/cm3に形成し、低キャリア濃度ｎ層４は不純物無添加で
電子濃度1 ×1016/cm3に形成した。低キャリア濃度ｐ層
５１はマグネシウム(Mg)を添加して電子線を照射して正
孔濃度1 ×1016/cm3に形成し、高キャリア濃度ｐ+ 層５
２は同じくマグネシウム(Mg)を添加して電子線を照射し
て正孔濃度 2×1017/cm3に形成した。そして、高キャリ
ア濃度ｐ+ 層５２に接続するニッケルで形成された電極
７と高キャリア濃度ｎ+ 層３に接続するニッケルで形成
された電極８とを形成した。
【００４７】次に、この構造の発光ダイオード１０も第
１実施例の発光ダイオードと同様に製造することができ
る。トリメチルインジウム(In(CH3)3)がTMG 、TMA 、シ
ラン、CP2Mg ガスに加えて使用された。生成温度、ガス
流量は第１実施例と同じである。トリメチルインジウム
を 1.7×10-4モル／分で供給することを除いて他のガス
の流量は第１実施例と同一である。
１実施例の発光ダイオードと同様に製造することができ
る。トリメチルインジウム(In(CH3)3)がTMG 、TMA 、シ
ラン、CP2Mg ガスに加えて使用された。生成温度、ガス
流量は第１実施例と同じである。トリメチルインジウム
を 1.7×10-4モル／分で供給することを除いて他のガス
の流量は第１実施例と同一である。
【００４８】次に、第１実施例と同様に、反射電子線回
析装置を用いて、上記の高キャリア濃度ｐ+ 層５２及び
低キャリア濃度ｐ層５１に一様に電子線を照射してｐ伝
導型半導体を得ることができた。
析装置を用いて、上記の高キャリア濃度ｐ+ 層５２及び
低キャリア濃度ｐ層５１に一様に電子線を照射してｐ伝
導型半導体を得ることができた。
【００４９】次に、第１実施例と同様に、高キャリア濃
度ｎ+ 層３及び高キャリア濃度ｐ+層５２に対するニッ
ケルで形成された電極７、８を形成した。
度ｎ+ 層３及び高キャリア濃度ｐ+層５２に対するニッ
ケルで形成された電極７、８を形成した。
【００５０】このようにして製造された発光ダイオード
１０の発光強度を測定したところ10mcdであり、この発
光輝度は、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光
輝度に比べて 2倍であった。又、発光寿命は、104 時間
であり、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光寿
命に比べて1.5 倍であった。
１０の発光強度を測定したところ10mcdであり、この発
光輝度は、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光
輝度に比べて 2倍であった。又、発光寿命は、104 時間
であり、従来のｐｎ接合のGaN 発光ダイオードの発光寿
命に比べて1.5 倍であった。
【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。
【図６】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７】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８】本発明の具体的な第２実施例に係る発光ダイオ
ードの構成を示した構成図。
ードの構成を示した構成図。
【図９】本発明の具体的な第３実施例に係る発光ダイオ
ードの構成を示した構成図。
ードの構成を示した構成図。
【図１０】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１１】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１６】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示し
た断面図。
た断面図。
【図１７】本発明の具体的な第４実施例に係る発光ダイ
オードの構成を示した構成図。
オードの構成を示した構成図。
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…低キャリア濃度ｎ層 ５１，５０１…低キャリア濃度ｐ層 ５２…高キャリア濃度ｐ+ 層（第１高キャリア濃度ｐ+
層） ５０２…高キャリア濃度ｐ+ 層 ５３…第２高キャリア濃度ｐ+ 層 ６１…低不純物濃度ｉ層 ６２…高不純物濃度ｉ+ 層 ７，８，７１，７２，８１，８２…電極 ９，９１…溝
層） ５０２…高キャリア濃度ｐ+ 層 ５３…第２高キャリア濃度ｐ+ 層 ６１…低不純物濃度ｉ層 ６２…高不純物濃度ｉ+ 層 ７，８，７１，７２，８１，８２…電極 ９，９１…溝
フロントページの続き (72)発明者 山崎 史郎 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 田牧 真人 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
Claims (13)
- 【請求項１】 窒素−３族元素化合物半導体から成る発
光素子において、 シリコン(Si)が添加されたｎ型の窒素−３族元素化合物
半導体(Alx1GaY1In1-X1-Y1N ( 0≦X1≦1, 0≦Y1≦1, 0
≦X1+Y1 ≦1)) からなる高キャリア濃度ｎ+ 層と、 前記高キャリア濃度ｎ+ 層に接合した不純物無添加のイ
ンジウム(In)を必須とするｎ型の窒素−３族元素化合物
半導体(Alx2GaY2In1-X2-Y2N( 0≦X2≦1, 0≦Y2≦1, 0≦
X2+Y2 ＜1)) からなる低キャリア濃度ｎ層と、 前記ｎ層に接合したマグネシウム(Mg)の添加されたｐ型
の窒素−３族元素化合物半導体(Alx3GaY3In1-X3-Y3N( 0
≦X3≦1, 0≦Y3≦1, 0≦X3+Y3 ≦1)) から成るｐ層とを
有する窒素−３族元素化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記ｐ層は、前記ｎ層と接合する低キャ
リア濃度ｐ層と、前記低キャリア濃度ｐ層よりもホール
濃度が高く電極に接合する高キャリア濃度ｐ+層とを有
することを特徴とする請求項１に記載の窒素−３族元素
化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記低キャリア濃度ｐ層のホール濃度は
１×1014〜１×1016/cm3であることを特徴とする請求項
２に記載の窒素−３族元素化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記高キャリア濃度ｐ+ 層のホール濃度
は１×1016〜２×1019/cm3であることを特徴とする請求
項２又は請求項３に記載の窒素−３族元素化合物半導体
発光素子。 - 【請求項５】 前記高キャリア濃度ｎ+ 層の電子濃度は
１×1016〜１×1019/cm3であることを特徴とする請求項
１乃至請求項４のいずれか１項に記載の窒素−３族元素
化合物半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記低キャリア濃度ｎ層の電子濃度は１
×1014〜１×1016/cm3であることを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれか１項に記載の窒素−３族元素化
合物半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記低キャリア濃度ｐ層の厚さは0.2 〜
１μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の
いずれか１項に記載の窒素−３族元素化合物半導体発光
素子。 - 【請求項８】 前記高キャリア濃度ｐ+ 層の厚さは0.1
〜0.5 μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項
７のいずれか１項に記載の窒素−３族元素化合物半導体
発光素子。 - 【請求項９】 前記高キャリア濃度ｎ+ 層の厚さは２〜
10μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれか１項に記載の窒素−３族元素化合物半導体発光
素子。 - 【請求項１０】 前記低キャリア濃度ｎ層の厚さは0.5
〜２μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項９
のいずれか１項に記載の窒素−３族元素化合物半導体発
光素子。 - 【請求項１１】 前記高キャリア濃度ｐ+ 層は、ホール
濃度の低い第１高キャリア濃度ｐ+ 層と、その第１高キ
ャリア濃度ｐ+ 層よりもホール濃度の高い第２高キャリ
ア濃度ｐ+ 層との２層で構成されていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の窒素
−３族元素化合物半導体発光素子。 - 【請求項１２】 前記高キャリア濃度ｎ+ 層は窒化ガリ
ウム(GaN) から成ることを特徴とする請求項１乃至請求
項１１のいずれか１項に記載の窒素−３族元素化合物半
導体発光素子。 - 【請求項１３】 前記高キャリア濃度ｐ+ 層にはニッケ
ル(Ni)から成る電極が形成されていることを特徴とする
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の窒素−
３族元素化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9848797A JP3795624B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9848797A JP3795624B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31659992A Division JP2663814B2 (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | 窒素−３属元素化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003164334A Division JP3700713B2 (ja) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | 窒素−３族元素化合物半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032347A true JPH1032347A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3795624B2 JP3795624B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=14221020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9848797A Expired - Lifetime JP3795624B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3795624B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6445127B1 (en) | 1998-02-17 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device comprising gallium-nitride-group compound-semiconductor and method of manufacturing the same |
| US6642072B2 (en) | 1997-01-31 | 2003-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting element, semiconductor light-emitting device, and manufacturing methods therefor |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8207547B2 (en) | 2009-06-10 | 2012-06-26 | Brudgelux, Inc. | Thin-film LED with P and N contacts electrically isolated from the substrate |
| US8525221B2 (en) | 2009-11-25 | 2013-09-03 | Toshiba Techno Center, Inc. | LED with improved injection efficiency |
| US8395165B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-03-12 | Bridelux, Inc. | Laterally contacted blue LED with superlattice current spreading layer |
| US20130026480A1 (en) | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Bridgelux, Inc. | Nucleation of Aluminum Nitride on a Silicon Substrate Using an Ammonia Preflow |
| US8916906B2 (en) | 2011-07-29 | 2014-12-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Boron-containing buffer layer for growing gallium nitride on silicon |
| US8865565B2 (en) | 2011-08-02 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | LED having a low defect N-type layer that has grown on a silicon substrate |
| US9343641B2 (en) | 2011-08-02 | 2016-05-17 | Manutius Ip, Inc. | Non-reactive barrier metal for eutectic bonding process |
| US9142743B2 (en) | 2011-08-02 | 2015-09-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | High temperature gold-free wafer bonding for light emitting diodes |
| US9012939B2 (en) | 2011-08-02 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | N-type gallium-nitride layer having multiple conductive intervening layers |
| US20130032810A1 (en) | 2011-08-03 | 2013-02-07 | Bridgelux, Inc. | Led on silicon substrate using zinc-sulfide as buffer layer |
| US8564010B2 (en) | 2011-08-04 | 2013-10-22 | Toshiba Techno Center Inc. | Distributed current blocking structures for light emitting diodes |
| US8624482B2 (en) | 2011-09-01 | 2014-01-07 | Toshiba Techno Center Inc. | Distributed bragg reflector for reflecting light of multiple wavelengths from an LED |
| US8669585B1 (en) | 2011-09-03 | 2014-03-11 | Toshiba Techno Center Inc. | LED that has bounding silicon-doped regions on either side of a strain release layer |
| US8558247B2 (en) | 2011-09-06 | 2013-10-15 | Toshiba Techno Center Inc. | GaN LEDs with improved area and method for making the same |
| US8686430B2 (en) | 2011-09-07 | 2014-04-01 | Toshiba Techno Center Inc. | Buffer layer for GaN-on-Si LED |
| US8698163B2 (en) | 2011-09-29 | 2014-04-15 | Toshiba Techno Center Inc. | P-type doping layers for use with light emitting devices |
| US20130082274A1 (en) | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Bridgelux, Inc. | Light emitting devices having dislocation density maintaining buffer layers |
| US8664679B2 (en) | 2011-09-29 | 2014-03-04 | Toshiba Techno Center Inc. | Light emitting devices having light coupling layers with recessed electrodes |
| US9178114B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-11-03 | Manutius Ip, Inc. | P-type doping layers for use with light emitting devices |
| US9012921B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting devices having light coupling layers |
| US8581267B2 (en) | 2011-11-09 | 2013-11-12 | Toshiba Techno Center Inc. | Series connected segmented LED |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9848797A patent/JP3795624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642072B2 (en) | 1997-01-31 | 2003-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting element, semiconductor light-emitting device, and manufacturing methods therefor |
| US6445127B1 (en) | 1998-02-17 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Light-emitting device comprising gallium-nitride-group compound-semiconductor and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3795624B2 (ja) | 2006-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2681733B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP3795624B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP2666237B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP2626431B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP2698796B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3654738B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3506874B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP2657743B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| US5700713A (en) | Light emitting semiconductor device using group III nitride compound and method of producing the same | |
| JPH0832112A (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3198678B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP3705637B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2663814B2 (ja) | 窒素−３属元素化合物半導体発光素子 | |
| JPH0992880A (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3016241B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3538628B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3026102B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3564811B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3307094B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3727091B2 (ja) | ３族窒化物半導体素子 | |
| JP3700713B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体素子 | |
| JPH07297447A (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JP3341484B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JPH06291367A (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| JP2004080047A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060214 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060413 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100421 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110421 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120421 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130421 Year of fee payment: 7 |