JPH1079530A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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- JPH1079530A JPH1079530A JP9181392A JP18139297A JPH1079530A JP H1079530 A JPH1079530 A JP H1079530A JP 9181392 A JP9181392 A JP 9181392A JP 18139297 A JP18139297 A JP 18139297A JP H1079530 A JPH1079530 A JP H1079530A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、チップ面積の縮小及び集積度の
向上を図ることができ、さらに、量産性に優れた窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子を提供することを課題と
する。 【解決手段】 この発明は、導電性材料からなる基板３
と、導電性基板３の一主面上に形成された窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層５、バッファ層５上に形成さ
れた第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層７と、第
１導電型層７上に形成された第２導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層９と、第２導電型層９上に形成された第
１の電極１３と、導電性基板３の他の主面上に形成され
た第２の電極１５とを少なくとも具備するように構成さ
れる。
向上を図ることができ、さらに、量産性に優れた窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子を提供することを課題と
する。 【解決手段】 この発明は、導電性材料からなる基板３
と、導電性基板３の一主面上に形成された窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層５、バッファ層５上に形成さ
れた第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層７と、第
１導電型層７上に形成された第２導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層９と、第２導電型層９上に形成された第
１の電極１３と、導電性基板３の他の主面上に形成され
た第２の電極１５とを少なくとも具備するように構成さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子に関し、特に、チップ面積の縮小及
び素子の高集積化を実現することが可能な窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子に関する。
合物半導体発光素子に関し、特に、チップ面積の縮小及
び素子の高集積化を実現することが可能な窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ
等の窒化ガリウム系化合物半導体が、青色発光ダイオー
ド（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）や青色レーザーダ
イオード（Laser Diode ：ＬＤ）の材料として注目され
ている。このような化合物半導体を使うことによって、
これまで困難であった十分な強度の青色光を発すること
が可能となってきた。
等の窒化ガリウム系化合物半導体が、青色発光ダイオー
ド（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）や青色レーザーダ
イオード（Laser Diode ：ＬＤ）の材料として注目され
ている。このような化合物半導体を使うことによって、
これまで困難であった十分な強度の青色光を発すること
が可能となってきた。
【０００３】従来の窒化ガリウム系化合物半導体を使っ
た青色発光素子としては、例えば、特開平５−６３２６
６号公報に記載されているのものが知られている。図１
０は、従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構
造を示す断面図、図１１は、この素子をリードフレーム
にマウントしたときの断面図である。
た青色発光素子としては、例えば、特開平５−６３２６
６号公報に記載されているのものが知られている。図１
０は、従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構
造を示す断面図、図１１は、この素子をリードフレーム
にマウントしたときの断面図である。
【０００４】図１０において、この発光素子１００１
は、サファイア基板１００３上に、まず、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体バッファ層１００５を成長させ、次
に、順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００７、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００９を結晶成長
させた後、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００９
の一部をエッチング除去してｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層１００７の一部を露出させ、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層１００９上にアノード電極１０１１、
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００７上にカソー
ド電極１０１３が形成されている。ここで、サファイア
基板１００３は、通常、絶縁性であるため、アノード電
極１０１１及びカソード電極１０１３共に上記窒化ガリ
ウム系化合物半導体層が設けられる同一面に形成され
る。
は、サファイア基板１００３上に、まず、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体バッファ層１００５を成長させ、次
に、順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００７、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００９を結晶成長
させた後、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００９
の一部をエッチング除去してｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層１００７の一部を露出させ、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体層１００９上にアノード電極１０１１、
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１００７上にカソー
ド電極１０１３が形成されている。ここで、サファイア
基板１００３は、通常、絶縁性であるため、アノード電
極１０１１及びカソード電極１０１３共に上記窒化ガリ
ウム系化合物半導体層が設けられる同一面に形成され
る。
【０００５】このような構造を有する発光素子は、図１
１に示すように、サファイア基板を下にしてリードフレ
ーム１０１５上に設置され、アノード電極及びカソード
電極とリードフレーム１０１５を２本のボンディングワ
イヤー１０１７によりそれぞれ接続され、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層とｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体層間のｐｎ接合にキャリアが注入されることにより発
光を行う。
１に示すように、サファイア基板を下にしてリードフレ
ーム１０１５上に設置され、アノード電極及びカソード
電極とリードフレーム１０１５を２本のボンディングワ
イヤー１０１７によりそれぞれ接続され、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層とｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体層間のｐｎ接合にキャリアが注入されることにより発
光を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、同
一面上にあるアノード電極及びカソード電極にボンディ
ングワイヤーを接続するので、ボンディングを確実に行
うためには２つの電極を一定間隔だけ離して形成しなけ
ればならず、結果としてチップ面積の増大を招き、素子
の高集積化を妨げていた。また、ボンディングには精度
の高い位置設定が必要とされるために量産性に欠けると
いう問題もあった。
の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子においては、同
一面上にあるアノード電極及びカソード電極にボンディ
ングワイヤーを接続するので、ボンディングを確実に行
うためには２つの電極を一定間隔だけ離して形成しなけ
ればならず、結果としてチップ面積の増大を招き、素子
の高集積化を妨げていた。また、ボンディングには精度
の高い位置設定が必要とされるために量産性に欠けると
いう問題もあった。
【０００７】また、電流がｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体層中を横方向に一定距離流れ、その際、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層自体の抵抗により電圧降下が生
じてしまうので、その分だけ動作電圧を高くしなければ
ならず、その結果、消費電力の増大を招いていた。
導体層中を横方向に一定距離流れ、その際、ｎ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層自体の抵抗により電圧降下が生
じてしまうので、その分だけ動作電圧を高くしなければ
ならず、その結果、消費電力の増大を招いていた。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みて成され
たものであり、その目的は、チップ面積の縮小及び集積
度の向上を図ることができ、さらに、量産性に優れた窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することにあ
る。
たものであり、その目的は、チップ面積の縮小及び集積
度の向上を図ることができ、さらに、量産性に優れた窒
化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の特徴は、導電性材料からなる基板
と、該導電性基板の一主面上に形成された窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層と、該窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層上に形成された第１導電型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層と、該第１導電型窒化ガリウム系化
合物半導体層上に形成された第２導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層と、該第２導電型窒化ガリウム系化合物
半導体層上に形成された第１の電極と、前記導電性基板
の他の主面上に形成された第２の電極とを少なくとも具
備することにある。
め、本発明の第１の特徴は、導電性材料からなる基板
と、該導電性基板の一主面上に形成された窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層と、該窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層上に形成された第１導電型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層と、該第１導電型窒化ガリウム系化
合物半導体層上に形成された第２導電型窒化ガリウム系
化合物半導体層と、該第２導電型窒化ガリウム系化合物
半導体層上に形成された第１の電極と、前記導電性基板
の他の主面上に形成された第２の電極とを少なくとも具
備することにある。
【００１０】上記構成によれば、前記第１の電極と前記
第２の電極を同一面上に形成しないので、同一面上に２
つのボンディングワイヤーを接続する必要はなく、その
ため、従来のように、ボンディングを確実に行うために
２つの電極が一定間隔だけ離して形成された結果チップ
面積の増大や素子の集積化が妨げることはなくなる。従
って、チップ面積の縮小及び素子の高集積化を図ること
ができる。
第２の電極を同一面上に形成しないので、同一面上に２
つのボンディングワイヤーを接続する必要はなく、その
ため、従来のように、ボンディングを確実に行うために
２つの電極が一定間隔だけ離して形成された結果チップ
面積の増大や素子の集積化が妨げることはなくなる。従
って、チップ面積の縮小及び素子の高集積化を図ること
ができる。
【００１１】さらに、前記バッファ層のバンドギャプの
大きさを、前記導電性基板と前記第１導電型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層のバンドギャップの中間の大きさと
することにより、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層−
導電性基板間のバンドの不連続が緩和され、それによ
り、バンド不連続による電圧降下を低減することができ
る。従って、動作電圧を小さし、素子からの発熱を少な
くすることができる。
大きさを、前記導電性基板と前記第１導電型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層のバンドギャップの中間の大きさと
することにより、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層−
導電性基板間のバンドの不連続が緩和され、それによ
り、バンド不連続による電圧降下を低減することができ
る。従って、動作電圧を小さし、素子からの発熱を少な
くすることができる。
【００１２】ここで、前記第１導電型窒化ガリウム系化
合物半導体層と前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半
導体層との間に窒化ガリウム系化合物半導体活性層を挟
む構造とし、前記窒化ガリウム系化合物半導体層を、組
成式ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）で表される材料で構成した場合に、前記バッファ層
の組成比を、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．０、前記第
１導電型層の組成比を、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．
０、前記活性層の組成比を、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦
１．０、前記第２導電型層の組成比を、０≦Ｘ≦０．
５、０≦Ｙ≦１．０とすることにより、前記活性層での
キャリア密度を高くすることができ、発光強度を増大さ
せることができる。
合物半導体層と前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半
導体層との間に窒化ガリウム系化合物半導体活性層を挟
む構造とし、前記窒化ガリウム系化合物半導体層を、組
成式ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）で表される材料で構成した場合に、前記バッファ層
の組成比を、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．０、前記第
１導電型層の組成比を、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．
０、前記活性層の組成比を、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦
１．０、前記第２導電型層の組成比を、０≦Ｘ≦０．
５、０≦Ｙ≦１．０とすることにより、前記活性層での
キャリア密度を高くすることができ、発光強度を増大さ
せることができる。
【００１３】さらに、本発明の第２の特徴は、図３に示
すように、窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の
半導体層（ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド
層）３１と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド
層３１に接して形成された第２の半導体層（ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層）３３と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層
３３に接して形成された第３の半導体層（ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体コンタクト層）３５と、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体コンタクト層３５に接して形成さ
れた導電性膜（アノード電極）３７とを少なくとも有す
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であって、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３
のバンドギャップの大きさが、ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体クラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体コンタクト層３５のバンドギャップの中間の大きさ
となるように構成されていることにある。
すように、窒化ガリウム系化合物半導体からなる第１の
半導体層（ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド
層）３１と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド
層３１に接して形成された第２の半導体層（ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層）３３と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層
３３に接して形成された第３の半導体層（ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体コンタクト層）３５と、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体コンタクト層３５に接して形成さ
れた導電性膜（アノード電極）３７とを少なくとも有す
る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であって、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３
のバンドギャップの大きさが、ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体クラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体コンタクト層３５のバンドギャップの中間の大きさ
となるように構成されていることにある。
【００１４】上記構成によれば、ｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体クラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体コンタクト層３５との間のバンドギャップの差が
大きい場合であっても、それら２つの層のバンドギャッ
プの中間の大きさのバンドギャップを有するｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３の存在
により、実質的にかかる２つの層のバンドギャップの差
を低減することができる。従って、各層間に存在するヘ
テロ障壁における電圧降下を低下させることが可能とな
り、消費電力の削減が図られる。
合物半導体クラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物
半導体コンタクト層３５との間のバンドギャップの差が
大きい場合であっても、それら２つの層のバンドギャッ
プの中間の大きさのバンドギャップを有するｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３の存在
により、実質的にかかる２つの層のバンドギャップの差
を低減することができる。従って、各層間に存在するヘ
テロ障壁における電圧降下を低下させることが可能とな
り、消費電力の削減が図られる。
【００１５】また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中
間バンドギャップ層３３をバンドギャップの異なる２層
以上からなる構造とすれば、上記バンドギャップの差が
徐々に低減されることになり、上記電圧降下を一層減ら
すことができる。
間バンドギャップ層３３をバンドギャップの異なる２層
以上からなる構造とすれば、上記バンドギャップの差が
徐々に低減されることになり、上記電圧降下を一層減ら
すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
て図面に基づいて説明する。
【００１７】第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【００１８】図１において、この窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子１は、導電性基板３の一主面上に、ま
ず、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体バッファ層５を成
長させ、次に、順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
７、窒化ガリウム系化合物半導体活性層９、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層１１を有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー成長法（ＭＢＥ
法）等により積層して構成されている。さらに、電流注
入用のアノード電極１３がｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１１上に、電流注入用のカソード電極１５が導電
性基板３の他の主面上にそれぞれ形成されている。な
お、本実施の形態では、上記窒化ガリウム系化合物半導
体としてＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体を用いて説明す
る。このＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体は、その組成比を
調整することにより広範囲の青色発光を実現することが
できるものである。ここでは、ＩｎＡｌＧａＮ化合物半
導体の組成比を表すために、ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-Y Ｎ
という表記を使い、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋
Ｙ≦１が満たされているものとする。
半導体発光素子１は、導電性基板３の一主面上に、ま
ず、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体バッファ層５を成
長させ、次に、順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
７、窒化ガリウム系化合物半導体活性層９、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体層１１を有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー成長法（ＭＢＥ
法）等により積層して構成されている。さらに、電流注
入用のアノード電極１３がｐ型窒化ガリウム系化合物半
導体層１１上に、電流注入用のカソード電極１５が導電
性基板３の他の主面上にそれぞれ形成されている。な
お、本実施の形態では、上記窒化ガリウム系化合物半導
体としてＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体を用いて説明す
る。このＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体は、その組成比を
調整することにより広範囲の青色発光を実現することが
できるものである。ここでは、ＩｎＡｌＧａＮ化合物半
導体の組成比を表すために、ＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-Y Ｎ
という表記を使い、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋
Ｙ≦１が満たされているものとする。
【００１９】導電性基板３としては、例えば、導電性を
有するサファイア基板を用いることができる。通常、サ
ファイア基板は、Ｎ2 をキャリアガス、Ａｌ及びＯ2 を
原料ガスとしたＣＶＤ法により形成されるが、その形成
の際に不純物としてII族からIV族の元素を導入すること
により、かかるサファイア基板に導電性を持たせること
が可能である。本実施の形態では、素子の基板として上
記導電性を有するサファイア基板等の導電性基板３を用
いることにより、従来技術とは異なり、カソード電極１
５を基板の他の主面（裏面）に直接設けることができ
る。従って、アノード電極１３はｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１１上面のほぼ全体に形成することがで
き、それにより、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１
１全面を発光領域とすることが可能となり、素子の発光
効率が向上する。ここで、カソード電極１５は、導電性
基板３とのコンタクトや製造工程の便宜性等から、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体から形成されることが好ま
しい。また、導電性基板３であるサファイア基板の形成
方法としては、上述したようなＣＶＤ法による以外に
も、引き上げ法やその他の公知の方法を利用してもよ
い。さらに、上記サファイア基板に限らず、窒化ガリウ
ム系化合物半導体との相性のよい他の適当な導電性材料
を用いてもよく、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＩｎＮ、Ａ
ｌＮ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等の化合物半導体や、Ｚｎ
Ｏ、Ａｌ2 Ｏ3 等の金属酸化物がある。
有するサファイア基板を用いることができる。通常、サ
ファイア基板は、Ｎ2 をキャリアガス、Ａｌ及びＯ2 を
原料ガスとしたＣＶＤ法により形成されるが、その形成
の際に不純物としてII族からIV族の元素を導入すること
により、かかるサファイア基板に導電性を持たせること
が可能である。本実施の形態では、素子の基板として上
記導電性を有するサファイア基板等の導電性基板３を用
いることにより、従来技術とは異なり、カソード電極１
５を基板の他の主面（裏面）に直接設けることができ
る。従って、アノード電極１３はｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１１上面のほぼ全体に形成することがで
き、それにより、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１
１全面を発光領域とすることが可能となり、素子の発光
効率が向上する。ここで、カソード電極１５は、導電性
基板３とのコンタクトや製造工程の便宜性等から、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体から形成されることが好ま
しい。また、導電性基板３であるサファイア基板の形成
方法としては、上述したようなＣＶＤ法による以外に
も、引き上げ法やその他の公知の方法を利用してもよ
い。さらに、上記サファイア基板に限らず、窒化ガリウ
ム系化合物半導体との相性のよい他の適当な導電性材料
を用いてもよく、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＩｎＮ、Ａ
ｌＮ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ等の化合物半導体や、Ｚｎ
Ｏ、Ａｌ2 Ｏ3 等の金属酸化物がある。
【００２０】ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体バッファ
層５は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７と導電性
基板３との格子間の不整合を緩和するものである。さら
に、本実施の形態では、このｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層５のバンドギャップを導電性基板３と
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７それぞれのバンド
ギャップの中間に位置する値とすることにより、ｎ型窒
化ガリウム系化合物半導体層７−導電性基板３間のバン
ドの不連続を緩和してバンド不連続による電圧降下を低
減し、それにより、動作電圧を低下させ素子からの発熱
を少なくすることができる。ここで、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層５がＩｎＡｌＧａＮ化合物半
導体である場合にその組成比としては、０≦Ｘ≦０．
５、０≦Ｙ≦１．０であることが好ましい。また、導電
型をｎ型とするためにＳｉやＳｅといった不純物が添加
されており、その不純物濃度としては１×１０17〜１×
１０20ｃｍ-3であることが好ましい。
層５は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７と導電性
基板３との格子間の不整合を緩和するものである。さら
に、本実施の形態では、このｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層５のバンドギャップを導電性基板３と
ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７それぞれのバンド
ギャップの中間に位置する値とすることにより、ｎ型窒
化ガリウム系化合物半導体層７−導電性基板３間のバン
ドの不連続を緩和してバンド不連続による電圧降下を低
減し、それにより、動作電圧を低下させ素子からの発熱
を少なくすることができる。ここで、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体バッファ層５がＩｎＡｌＧａＮ化合物半
導体である場合にその組成比としては、０≦Ｘ≦０．
５、０≦Ｙ≦１．０であることが好ましい。また、導電
型をｎ型とするためにＳｉやＳｅといった不純物が添加
されており、その不純物濃度としては１×１０17〜１×
１０20ｃｍ-3であることが好ましい。
【００２１】ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７は、
ｎ型クラッド層であり、窒化ガリウム系化合物半導体活
性層９、ｐ型クラッド層であるｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体層１１と共にダブルヘテロ接合構造を構成して
おり、この構造により注入キャリアの閉じ込めや光の閉
じ込めが起こり、高輝度ＬＥＤや短波長ＬＤを実現する
ことが可能となる。ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層７がＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体である場合に
その組成比は、発光させたい波長によって適宜調整され
るが、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．０であることが好
ましい。また、導電型をｎ型とするために、ＳｉやＳｅ
といった不純物が添加されており、その不純物濃度とし
ては、１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3であることが好ま
しい。
ｎ型クラッド層であり、窒化ガリウム系化合物半導体活
性層９、ｐ型クラッド層であるｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体層１１と共にダブルヘテロ接合構造を構成して
おり、この構造により注入キャリアの閉じ込めや光の閉
じ込めが起こり、高輝度ＬＥＤや短波長ＬＤを実現する
ことが可能となる。ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合物
半導体層７がＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体である場合に
その組成比は、発光させたい波長によって適宜調整され
るが、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．０であることが好
ましい。また、導電型をｎ型とするために、ＳｉやＳｅ
といった不純物が添加されており、その不純物濃度とし
ては、１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3であることが好ま
しい。
【００２２】窒化ガリウム系化合物半導体活性層９は、
発光領域の中心となる領域を形成する層であり、上述し
たように、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層１１と共にダブルへテロ
接合構造を構成する。ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合
物半導体層７がＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体である場合
にその組成比は、発光させたい波長によって適宜調整さ
れるが、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦１．０であることが
好ましい。
発光領域の中心となる領域を形成する層であり、上述し
たように、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層１１と共にダブルへテロ
接合構造を構成する。ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合
物半導体層７がＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体である場合
にその組成比は、発光させたい波長によって適宜調整さ
れるが、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦１．０であることが
好ましい。
【００２３】ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１１
は、ｐ型クラッド層であり、上述したように、ｎ型窒化
ガリウム系化合物半導体層７、窒化ガリウム系化合物半
導体活性層９と共にダブルへテロ接合構造を構成する。
ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７がＩｎＡ
ｌＧａＮ化合物半導体である場合にその組成比は、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層７や窒化ガリウム系化合
物半導体活性層１１との関係で、発光させたい波長によ
って適宜調整されるが、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．
０であることが好ましい。また、導電型をｐ型とするた
めに、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純物が添加されてお
り、その不純物濃度としては、１×１０17〜１×１０20
ｃｍ-3であることが好ましい。
は、ｐ型クラッド層であり、上述したように、ｎ型窒化
ガリウム系化合物半導体層７、窒化ガリウム系化合物半
導体活性層９と共にダブルへテロ接合構造を構成する。
ここで、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７がＩｎＡ
ｌＧａＮ化合物半導体である場合にその組成比は、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体層７や窒化ガリウム系化合
物半導体活性層１１との関係で、発光させたい波長によ
って適宜調整されるが、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．
０であることが好ましい。また、導電型をｐ型とするた
めに、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純物が添加されてお
り、その不純物濃度としては、１×１０17〜１×１０20
ｃｍ-3であることが好ましい。
【００２４】アノード電極１３は、窒化ガリウム系化合
物半導体活性層９の発光を素子外部に取り出すことがで
きるよう透光性を有する電極である。具体的には、ＩＴ
Ｏ薄膜（indium tin oxide薄膜）のような金属と酸素の
化合物から形成されるが、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属を
非常に薄く蒸着、スパッタリング等することにより形成
してもよい。なお、アノード電極１３とｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層１１との間のコンタクトに問題があ
る場合には、アノード電極１３とｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１１との間に、例えば、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなるコンタクト層を設けてもよい。
また、アノード電極１３自体をｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体で形成してもよい。その場合、ＩｎX ＡｌY Ｇ
ａ1-X-YＮの組成比は、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦０．
１であることが好ましく、導電型をｐ型とするために
は、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純物を添加し、その不
純物濃度としては、１×１０18〜２×１０20ｃｍ-3であ
ることが好ましい。
物半導体活性層９の発光を素子外部に取り出すことがで
きるよう透光性を有する電極である。具体的には、ＩＴ
Ｏ薄膜（indium tin oxide薄膜）のような金属と酸素の
化合物から形成されるが、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属を
非常に薄く蒸着、スパッタリング等することにより形成
してもよい。なお、アノード電極１３とｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体層１１との間のコンタクトに問題があ
る場合には、アノード電極１３とｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体層１１との間に、例えば、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体からなるコンタクト層を設けてもよい。
また、アノード電極１３自体をｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体で形成してもよい。その場合、ＩｎX ＡｌY Ｇ
ａ1-X-YＮの組成比は、０≦Ｘ≦１．０、０≦Ｙ≦０．
１であることが好ましく、導電型をｐ型とするために
は、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎといった不純物を添加し、その不
純物濃度としては、１×１０18〜２×１０20ｃｍ-3であ
ることが好ましい。
【００２５】カソード電極１５は、後述するように、導
電性基板３とリードフレームを電気的に接続するための
コンタクト電極であり、アノード電極１３とは異なり、
特に透明である必要はない。また、導電性基板３だけで
十分にリードフレームとの電気的接続を取ることができ
る場合には、カソード電極１５を削除することも可能で
ある。
電性基板３とリードフレームを電気的に接続するための
コンタクト電極であり、アノード電極１３とは異なり、
特に透明である必要はない。また、導電性基板３だけで
十分にリードフレームとの電気的接続を取ることができ
る場合には、カソード電極１５を削除することも可能で
ある。
【００２６】なお、上述したＩｎX ＡｌY Ｇａ1-X-Y Ｎ
の組成比は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７とｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体層１１それぞれのバンド
ギャップが窒化ガリウム系化合物半導体活性層９のバン
ドギャップよりも大きくなるよう決められているが、か
かる組成比とすることで、窒化ガリウム系化合物半導体
活性層９へ注入されるキャリアの量を多くし、発光強度
を一層向上させることができるのである。
の組成比は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層７とｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体層１１それぞれのバンド
ギャップが窒化ガリウム系化合物半導体活性層９のバン
ドギャップよりも大きくなるよう決められているが、か
かる組成比とすることで、窒化ガリウム系化合物半導体
活性層９へ注入されるキャリアの量を多くし、発光強度
を一層向上させることができるのである。
【００２７】図２は、本実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子をリードフレームにマウントし
た時の断面図であり、この発光素子１は、カソード電極
を下にしてリードフレーム１７に設置され、アノード電
極のみボンディングワイヤー１９によりリードフレーム
１７に接続されている。
系化合物半導体発光素子をリードフレームにマウントし
た時の断面図であり、この発光素子１は、カソード電極
を下にしてリードフレーム１７に設置され、アノード電
極のみボンディングワイヤー１９によりリードフレーム
１７に接続されている。
【００２８】このように、本実施の形態によれば、アノ
ード電極を窒化ガリウム系化合物半導体層上に、カソー
ド電極を導電性電極の裏面にそれぞれ形成したので、同
一面上に２つのボンディングワイヤーを接続する必要が
なくなる。従って、従来のように、ボンディングの精度
を考慮する必要はなくなり、チップ面積の縮小、素子の
高集積化を図ることができる。
ード電極を窒化ガリウム系化合物半導体層上に、カソー
ド電極を導電性電極の裏面にそれぞれ形成したので、同
一面上に２つのボンディングワイヤーを接続する必要が
なくなる。従って、従来のように、ボンディングの精度
を考慮する必要はなくなり、チップ面積の縮小、素子の
高集積化を図ることができる。
【００２９】また、素子に注入される電流が、ｎ型窒化
ガリウム系化合物半導体層内を横方向に流れることはな
いので、従来のようなｎ型窒化ガリウム系化合物半導体
層自体の抵抗による電圧降下は起こらず、従って、動作
電圧を小さくて消費電力を削減することが可能となる。
ガリウム系化合物半導体層内を横方向に流れることはな
いので、従来のようなｎ型窒化ガリウム系化合物半導体
層自体の抵抗による電圧降下は起こらず、従って、動作
電圧を小さくて消費電力を削減することが可能となる。
【００３０】なお、本実施の形態では、ダブルへテロ構
造の発光素子について説明したが、本発明は上記構造に
限られるものではなく、あらゆる構造に適用できる。
造の発光素子について説明したが、本発明は上記構造に
限られるものではなく、あらゆる構造に適用できる。
【００３１】第２の実施の形態 図３は、本発明の第２の実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。同
図において、この窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
は、導電性基板２１の一主面上に、まず、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体バッファ層２３を成長させ、次に、
順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層２
５、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド層２７、
窒化ガリウム系化合物半導体活性層２９、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体クラッド層３１、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体中間バンドギャップ層３３、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体コンタクト層３５を有機金属化学
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー成長
法（ＭＢＥ法）等により積層して構成されている。そし
て、Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉからなるアノード電極３７がｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３５上に、Ｎ
ｉ／Ａｕからなるカソード電極３９が導電性基板２１の
他の主面上にそれぞれ形成されている。
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。同
図において、この窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
は、導電性基板２１の一主面上に、まず、ｎ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体バッファ層２３を成長させ、次に、
順次ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層２
５、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド層２７、
窒化ガリウム系化合物半導体活性層２９、ｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体クラッド層３１、ｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体中間バンドギャップ層３３、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体コンタクト層３５を有機金属化学
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー成長
法（ＭＢＥ法）等により積層して構成されている。そし
て、Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉからなるアノード電極３７がｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３５上に、Ｎ
ｉ／Ａｕからなるカソード電極３９が導電性基板２１の
他の主面上にそれぞれ形成されている。
【００３２】ここで、本発明の特徴は、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３のバンドギ
ャップの大きさがｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラ
ッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタク
ト層３５のバンドギャップの中間の大きさとなるように
構成されている点である。具体的には、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体クラッド層３１の組成比をＩｎX1Ａｌ
Y1Ｇａ1-X1-Y1 Ｎ（０≦Ｘ１，Ｙ１≦１）、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３の組成
比をＩｎX2ＡｌY2Ｇａ1-X2-Y2 Ｎ（０≦Ｘ２，Ｙ２≦
１）、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３
５の組成比をＩｎX3ＡｌY3Ｇａ1-X3-Y3 Ｎ（０≦Ｘ３，
Ｙ３≦１）とすると、例えば、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝０の
場合にはＹ３＜Ｙ２＜Ｙ１とし、Ｙ１＝Ｙ２＝Ｙ３＝０
の場合にはＸ１＜Ｘ２＜Ｘ３となるように設定すればよ
い。
ム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３のバンドギ
ャップの大きさがｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラ
ッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタク
ト層３５のバンドギャップの中間の大きさとなるように
構成されている点である。具体的には、ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体クラッド層３１の組成比をＩｎX1Ａｌ
Y1Ｇａ1-X1-Y1 Ｎ（０≦Ｘ１，Ｙ１≦１）、ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３の組成
比をＩｎX2ＡｌY2Ｇａ1-X2-Y2 Ｎ（０≦Ｘ２，Ｙ２≦
１）、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３
５の組成比をＩｎX3ＡｌY3Ｇａ1-X3-Y3 Ｎ（０≦Ｘ３，
Ｙ３≦１）とすると、例えば、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝０の
場合にはＹ３＜Ｙ２＜Ｙ１とし、Ｙ１＝Ｙ２＝Ｙ３＝０
の場合にはＸ１＜Ｘ２＜Ｘ３となるように設定すればよ
い。
【００３３】このようなバンドギャップを有するｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３を
設けることにより、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体ク
ラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層３５との間のバンドギャップの差を低減すること
ができる。それにより、各層間に存在するヘテロ障壁に
おける電圧降下を低下させることが可能となる。
化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３３を
設けることにより、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体ク
ラッド層３１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層３５との間のバンドギャップの差を低減すること
ができる。それにより、各層間に存在するヘテロ障壁に
おける電圧降下を低下させることが可能となる。
【００３４】なお、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中
間バンドギャップ層３３の上述した組成は単なる一例に
過ぎず、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド層３
１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３５
のバンドギャップの中間の大きさになるように設定して
あればどのような組成比であっても構わない。一方、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３
３をバンドギャップの異なる２層以上からなる構造とす
れば、上記バンドギャップの差を徐々に低減することが
可能となる。
間バンドギャップ層３３の上述した組成は単なる一例に
過ぎず、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッド層３
１とｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタクト層３５
のバンドギャップの中間の大きさになるように設定して
あればどのような組成比であっても構わない。一方、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギャップ層３
３をバンドギャップの異なる２層以上からなる構造とす
れば、上記バンドギャップの差を徐々に低減することが
可能となる。
【００３５】また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中
間バンドギャップ層３３のキャリア濃度としては１×１
０17ｃｍ-3〜５×１０20ｃｍ-3、その厚さとしては１×
１０-3μｍ〜１μｍであれば本発明の効果を十分に発揮
することができる。一方、その不純物としてはＺｎ、Ｃ
ｄ、Ｈｇ、Ｃｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃ、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、
Ｎｏであればよい。
間バンドギャップ層３３のキャリア濃度としては１×１
０17ｃｍ-3〜５×１０20ｃｍ-3、その厚さとしては１×
１０-3μｍ〜１μｍであれば本発明の効果を十分に発揮
することができる。一方、その不純物としてはＺｎ、Ｃ
ｄ、Ｈｇ、Ｃｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃ、
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、
Ｎｏであればよい。
【００３６】さらに、本実施の形態では、窒化ガリウム
系化合物半導体中間バンドギャップ層３３はｐ型であっ
たが、ｎ型でも同様の効果を得ることができる。すなわ
ち、上記図３においては、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体コンタクト層２５とｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体クラッド層２７との間にｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体中間バンドギャップ層を設けてもよい。
系化合物半導体中間バンドギャップ層３３はｐ型であっ
たが、ｎ型でも同様の効果を得ることができる。すなわ
ち、上記図３においては、ｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体コンタクト層２５とｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体クラッド層２７との間にｎ型窒化ガリウム系化合物半
導体中間バンドギャップ層を設けてもよい。
【００３７】図４〜図８は、上記本発明の特徴を適用し
た他の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例を示
したものである。図４は、発光ダイオード、図５〜図８
は、半導体レーザの例である。また、本発明は、上述し
たような導電性基板を用いた窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子にのみ利用されるものではなく、図９に示す
ように、従来技術で述べた絶縁性基板を用いた窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子に対しても適用が可能であ
る。
た他の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の一例を示
したものである。図４は、発光ダイオード、図５〜図８
は、半導体レーザの例である。また、本発明は、上述し
たような導電性基板を用いた窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子にのみ利用されるものではなく、図９に示す
ように、従来技術で述べた絶縁性基板を用いた窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子に対しても適用が可能であ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板を導電性とし、アノード電極とカソード電極を導電
性基板の上下に形成する構造としたので、同一面上にボ
ンディングを２回行う必要がなくなり、それにより、チ
ップ面積の縮小、素子の高集積化を実現することが可能
となる。また、電流がｎ型窒化ガリウム系化合物半導体
層内を横方向に流れることがなくなるので、従来のよう
なｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層自体の抵抗による
電圧降下は起こらず、従って、動作電圧を小さくして消
費電力を削減することが可能となる。
基板を導電性とし、アノード電極とカソード電極を導電
性基板の上下に形成する構造としたので、同一面上にボ
ンディングを２回行う必要がなくなり、それにより、チ
ップ面積の縮小、素子の高集積化を実現することが可能
となる。また、電流がｎ型窒化ガリウム系化合物半導体
層内を横方向に流れることがなくなるので、従来のよう
なｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層自体の抵抗による
電圧降下は起こらず、従って、動作電圧を小さくして消
費電力を削減することが可能となる。
【００３９】さらに、導電性基板とｎ型窒化ガリウム系
化合物半導体層の間に形成される窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層のバンドギャップの大きさを導電性基
板とｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のバンドギャッ
プの中間の大きさとすることにより、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層−導電性基板間のバンドの不連続が緩
和され、それにより、バンド不連続による電圧降下を低
減することができ、従って、動作電圧を小さし、素子か
らの発熱を少なくすることができる。
化合物半導体層の間に形成される窒化ガリウム系化合物
半導体バッファ層のバンドギャップの大きさを導電性基
板とｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のバンドギャッ
プの中間の大きさとすることにより、ｎ型窒化ガリウム
系化合物半導体層−導電性基板間のバンドの不連続が緩
和され、それにより、バンド不連続による電圧降下を低
減することができ、従って、動作電圧を小さし、素子か
らの発熱を少なくすることができる。
【００４０】また、発光効率の向上等のため，クラッド
層とコンタクト層のバンドギャップの差が大きくなった
場合、それら２つの層のバンドギャップの中間の大きさ
のバンドギャップを有する中間バンドギャップ層を２つ
の層の間に形成することにより、クラッド層とコンタク
ト層のバンドギャップの差を実質的に低減することがで
きる。それにより、電圧降下は小さくなり、消費電力の
削減が図られる。
層とコンタクト層のバンドギャップの差が大きくなった
場合、それら２つの層のバンドギャップの中間の大きさ
のバンドギャップを有する中間バンドギャップ層を２つ
の層の間に形成することにより、クラッド層とコンタク
ト層のバンドギャップの差を実質的に低減することがで
きる。それにより、電圧降下は小さくなり、消費電力の
削減が図られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子をリードフレームにマウントした時の断
面図である。
半導体発光素子をリードフレームにマウントした時の断
面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
系化合物半導体発光素子の構造を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
半導体発光素子の他の構造を示す断面図である。
【図１０】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図１１】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
をリードフレームにマウントしたときの断面図である。
をリードフレームにマウントしたときの断面図である。
１、１００１ 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 ３、２１ 導電性基板 ５、１００５、２３、１５９ ｎ型窒化ガリウム系化合
物半導体バッファ層 ７、１００７ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層 ９、２９、１６５ 窒化ガリウム系化合物半導体活性層 １１、１００９ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １３、１０１１、３７、５７、８３、１０９、１３１、
１５３、１７３ アノード電極 １５、１０１３、３９、５９、８５、１１１、１３３、
１５５、１７５ カソード電極 １７、１０１５ リードフレーム １９、１０１７ ボンディングワイヤー １００３、１５７ サファイア基板 ２５、１６１ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層 ２７、１６３ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッ
ド層 ３１、１６７ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッ
ド層 ３３、１６９ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中間バ
ンドギャップ層 ３５、１７１ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層 ４１、６１、８７、１１３、１３５ ＳｉＣ基板 ４３、６３、８９、１１５、１３７ ＩｎＧａＡｌＮバ
ッファ層 ４５、６５、９１、１１７、１３９ ｎ−ＧａＮコンタ
クト層 ４７ ｎ−ＡｌＮクラッド層 ４９ ＧａＮ活性層 ５１ ｐ−ＡｌＮクラッド層 ５３、７７、１０３、１２５、１４７ ｐ−ＡｌＧａＮ
中間バンドギャップ層 ５５、７９、１０５、１５１ ｐ−ＧａＮコンタクト層 ６７、９３、１１９、１４１ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層 ６９、９５ ｎ−ＧａＮ光ガイド層 ７１、９７、１２１、１４３ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性
層 ７３、９９ ｐ−ＧａＮガイド層 ７５、１０１、１２３、１４５ ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層 ８１、１２９ 酸化膜 １０７ アンドープＧａＮ層 １２７ ｐ+ −ＧａＮ層 １４９ ｎ−ＧａＮ層
物半導体バッファ層 ７、１００７ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層 ９、２９、１６５ 窒化ガリウム系化合物半導体活性層 １１、１００９ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層 １３、１０１１、３７、５７、８３、１０９、１３１、
１５３、１７３ アノード電極 １５、１０１３、３９、５９、８５、１１１、１３３、
１５５、１７５ カソード電極 １７、１０１５ リードフレーム １９、１０１７ ボンディングワイヤー １００３、１５７ サファイア基板 ２５、１６１ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層 ２７、１６３ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッ
ド層 ３１、１６７ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体クラッ
ド層 ３３、１６９ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体中間バ
ンドギャップ層 ３５、１７１ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体コンタ
クト層 ４１、６１、８７、１１３、１３５ ＳｉＣ基板 ４３、６３、８９、１１５、１３７ ＩｎＧａＡｌＮバ
ッファ層 ４５、６５、９１、１１７、１３９ ｎ−ＧａＮコンタ
クト層 ４７ ｎ−ＡｌＮクラッド層 ４９ ＧａＮ活性層 ５１ ｐ−ＡｌＮクラッド層 ５３、７７、１０３、１２５、１４７ ｐ−ＡｌＧａＮ
中間バンドギャップ層 ５５、７９、１０５、１５１ ｐ−ＧａＮコンタクト層 ６７、９３、１１９、１４１ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド
層 ６９、９５ ｎ−ＧａＮ光ガイド層 ７１、９７、１２１、１４３ ＩｎＧａＮ−ＭＱＷ活性
層 ７３、９９ ｐ−ＧａＮガイド層 ７５、１０１、１２３、１４５ ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層 ８１、１２９ 酸化膜 １０７ アンドープＧａＮ層 １２７ ｐ+ −ＧａＮ層 １４９ ｎ−ＧａＮ層
Claims (7)
- 【請求項１】 導電性材料からなる基板と、該導電性基
板の一主面上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体
バッファ層と、該窒化ガリウム系化合物半導体バッファ
層上に形成された第１導電型窒化ガリウム系化合物半導
体層と、該第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層上
に形成された第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
と、該第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層上に形
成された第１の電極と、前記導電性基板の他の主面上に
形成された第２の電極とを少なくとも具備することを特
徴とする窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記窒化ガリウム系化合物半導体バッフ
ァ層のバンドギャップの大きさが、前記導電性基板と前
記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層のバンドギ
ャップの中間の大きさであることを特徴とする請求項１
記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子は、さらに、前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半
導体層と前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層
との間に窒化ガリウム系化合物半導体活性層を具備する
と共に、 前記窒化ガリウム系化合物半導体層が、組成式ＩｎX Ａ
ｌY Ｇａ1-X-Y Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）で表され
る材料で構成され、前記窒化ガリウム系化合物半導体バ
ッファ層の組成比が、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．
０、前記第１導電型窒化ガリウム系化合物半導体層の組
成比が、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦１．０、前記窒化ガ
リウム系化合物半導体活性層の組成比が、０≦Ｘ≦１．
０、０≦Ｙ≦１．０、前記第２導電型窒化ガリウム系化
合物半導体層の組成比が、０≦Ｘ≦０．５、０≦Ｙ≦
１．０であることを特徴とする請求項１記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子は、 前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体層に接して
形成された第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体中間
バンドギャップ層と、 該第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンドギ
ャップ層に接して形成された第２導電型窒化ガリウム系
化合物半導体コンタクト層とを前記第２導電型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層と前記第１の電極との間にさらに
有し、 前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半導体中間バンド
ギャップ層のバンドギャップの大きさが、前記第２導電
型窒化ガリウム系化合物半導体層と前記第２導電型窒化
ガリウム系化合物半導体コンタクト層のバンドギャップ
の中間の大きさであることを特徴とする請求項１記載の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記第２導電型窒化ガリウム系化合物半
導体中間バンドギャップ層は、 連続して接して形成された、バンドギャップの大きさが
異なる２層以上の半導体層から構成されることを特徴と
する請求項４記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子。 - 【請求項６】 窒化ガリウム系化合物半導体からなる第
１の半導体層と、 該第１の半導体層に接して形成され、前記第１の半導体
層と同一の導電型の窒化ガリウム系化合物半導体からな
る第２の半導体層と、 該第２の半導体層に接して形成され、前記第１の半導体
層と同一の導電型の窒化ガリウム系化合物半導体からな
る第３の半導体層と、 該第３の半導体層に接して形成された導電性膜とを少な
くとも有し、 前記第２の半導体層のバンドギャップの大きさが、前記
第１の半導体層と前記第３の半導体層のバンドギャップ
の中間の大きさであることを特徴とする窒化ガリウム系
化合物半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記第２の半導体層は、 連続して接して形成された、バンドギャップの大きさが
異なる２層以上の半導体層から構成されることを特徴と
する請求項６記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9181392A JPH1079530A (ja) | 1996-07-08 | 1997-07-07 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-178032 | 1996-07-08 | ||
| JP17803296 | 1996-07-08 | ||
| JP9181392A JPH1079530A (ja) | 1996-07-08 | 1997-07-07 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1079530A true JPH1079530A (ja) | 1998-03-24 |
Family
ID=26498347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9181392A Pending JPH1079530A (ja) | 1996-07-08 | 1997-07-07 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1079530A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003101066A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP2003218454A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-31 | Xerox Corp | 半導体レーザ構造 |
| US8823026B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-09-02 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method therefor |
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1997
- 1997-07-07 JP JP9181392A patent/JPH1079530A/ja active Pending
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