JPH1084159A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH1084159A JPH1084159A JP8236334A JP23633496A JPH1084159A JP H1084159 A JPH1084159 A JP H1084159A JP 8236334 A JP8236334 A JP 8236334A JP 23633496 A JP23633496 A JP 23633496A JP H1084159 A JPH1084159 A JP H1084159A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型コンタクト構造を改良することによりし
きい値電圧が従来より低い、Ｎを含有するＩＩＩ−Ｖ族
化合物より構成される半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１上に
積層された、Ｎを含有するＩＩＩ−Ｖ族化合物より構成
されるレーザ構造１０２〜１０８を形成する。このｐ型
ＧａＮコンタクト層１０８の上にｐ型ＳｉＣコンタクト
層１０９を１０００Å積層する。これにより、ｐ型コン
タクト層と金属との間のバリア高さが従来よりも小さく
なり、レーザの動作電圧が低下する。
きい値電圧が従来より低い、Ｎを含有するＩＩＩ−Ｖ族
化合物より構成される半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１上に
積層された、Ｎを含有するＩＩＩ−Ｖ族化合物より構成
されるレーザ構造１０２〜１０８を形成する。このｐ型
ＧａＮコンタクト層１０８の上にｐ型ＳｉＣコンタクト
層１０９を１０００Å積層する。これにより、ｐ型コン
タクト層と金属との間のバリア高さが従来よりも小さく
なり、レーザの動作電圧が低下する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｎを含むＩＩＩ−
Ｖ族化合物からなる発光素子に関するものである。
Ｖ族化合物からなる発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】次世代高密度情報処理技術のキーデバイ
スとして、レーザの短波長化が可能な、Ｎを含むＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体は注目を浴びている。
スとして、レーザの短波長化が可能な、Ｎを含むＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体は注目を浴びている。
【０００３】従来よりＮを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体より構成されるレーザ構造として、図１４に示されて
いる構造が知られている。この構造のキャビティ長は１
ｍｍ、ストライプ幅２０μｍで、活性層がＭＱＷ構造で
あるダブルヘテロ構造を有することを特徴としている。
この構造により発振波長４１７ｎｍ、しきい値電圧１７
〜４０Ｖ、しきい値電流０．２〜２Ａ、しきい値電流密
度４〜１０ｋＡ／ｃｍ 2、デューティ０．１％の室温パ
ルス発振が実現している(Japanese Journal ofApplied
Physics Vol.35(1996)pp.L74ーL76.、ibid.;Japanese Jou
rnal of Applied Physics Vol.35(1996)pp.L217ーL220.、
ibid.;Applied Physics Letters Vol.68(1996)pp.2105ー
2107.)。
体より構成されるレーザ構造として、図１４に示されて
いる構造が知られている。この構造のキャビティ長は１
ｍｍ、ストライプ幅２０μｍで、活性層がＭＱＷ構造で
あるダブルヘテロ構造を有することを特徴としている。
この構造により発振波長４１７ｎｍ、しきい値電圧１７
〜４０Ｖ、しきい値電流０．２〜２Ａ、しきい値電流密
度４〜１０ｋＡ／ｃｍ 2、デューティ０．１％の室温パ
ルス発振が実現している(Japanese Journal ofApplied
Physics Vol.35(1996)pp.L74ーL76.、ibid.;Japanese Jou
rnal of Applied Physics Vol.35(1996)pp.L217ーL220.、
ibid.;Applied Physics Letters Vol.68(1996)pp.2105ー
2107.)。
【０００４】さらにｐ型のＮを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体と金属より構成されるコンタクト構造として、図
１５に示す、ｐ型ＧａＮ層の上にＭｇ電極をのせた構造
が知られている（特開平８−６４８７１号公報）。
半導体と金属より構成されるコンタクト構造として、図
１５に示す、ｐ型ＧａＮ層の上にＭｇ電極をのせた構造
が知られている（特開平８−６４８７１号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｎを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体より構成されるレーザ構造に関する技術に
関しては、ＮｉとＧａＮの価電子帯との間のショットキ
ーバリアの高さφBが０．７９ｅＶと大きい（石川英憲
他：平成７年度第５６回秋期応用物理学会学術講演会２
７ｐ−ＺＥ−１７（１９９５年、講演予稿集第１分冊
ｐ．２４７））ためにｐ型コンタクト層と金属との間の
接触抵抗が１０-2Ω・ｃｍ2と大きく、そのためにレー
ザの動作電圧が上昇するという問題があった。
化合物半導体より構成されるレーザ構造に関する技術に
関しては、ＮｉとＧａＮの価電子帯との間のショットキ
ーバリアの高さφBが０．７９ｅＶと大きい（石川英憲
他：平成７年度第５６回秋期応用物理学会学術講演会２
７ｐ−ＺＥ−１７（１９９５年、講演予稿集第１分冊
ｐ．２４７））ためにｐ型コンタクト層と金属との間の
接触抵抗が１０-2Ω・ｃｍ2と大きく、そのためにレー
ザの動作電圧が上昇するという問題があった。
【０００６】前記の、ｐ型のＮを含むＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体と金属より構成されるコンタクト構造に関する
技術に関しては、ｐ型ＧａＮ層の上にＭｇ電極をのせた
後に加熱処理を行う際に、３００℃以上に加熱処理を行
えばＭｇがｐ型ＧａＮ層を超えて拡散し、レーザ構造内
の活性層にまでＭｇが入り込み、そのためにレーザの特
性が低下するという問題があった。
物半導体と金属より構成されるコンタクト構造に関する
技術に関しては、ｐ型ＧａＮ層の上にＭｇ電極をのせた
後に加熱処理を行う際に、３００℃以上に加熱処理を行
えばＭｇがｐ型ＧａＮ層を超えて拡散し、レーザ構造内
の活性層にまでＭｇが入り込み、そのためにレーザの特
性が低下するという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、コンタクト構造を改良す
ることによりしきい値電圧が従来より低い、Ｎを含有す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物より構成される半導体発光素子を
提供することを目的とする。
ることによりしきい値電圧が従来より低い、Ｎを含有す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物より構成される半導体発光素子を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本件発明者は、上記問題
点を解決する、Ｎを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物からなるレ
ーザ構造に関する技術として、以下（１）〜（３）に示
す技術を考案した。
点を解決する、Ｎを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物からなるレ
ーザ構造に関する技術として、以下（１）〜（３）に示
す技術を考案した。
【０００９】（１）Ｎを含むＩＩＩーＶ族化合物より成
るダブルヘテロ構造の上に積層されたｐ型ＧａＮコンタ
クト層の上に、図８に示すようにＧａＮに格子定数が近
いＳｉＣまたはＺｎＯを積層する。ＳｉＣ、ＺｎＯはと
もに容易にｐ型の導電性の結晶が得られ、金属との間の
バリア高さがＧａＮよりも小さい。そのため、ｐ型Ｓｉ
Ｃコンタクト層の上にＮｉを積層した場合、ＧａＮの価
電子帯との間のショットキーバリアの高さφBがｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層の場合の半分以下と小さくなり、ｐ型
コンタクト層と金属との間の接触抵抗を低減することが
でき、結果としてレーザの動作電圧が低下する。
るダブルヘテロ構造の上に積層されたｐ型ＧａＮコンタ
クト層の上に、図８に示すようにＧａＮに格子定数が近
いＳｉＣまたはＺｎＯを積層する。ＳｉＣ、ＺｎＯはと
もに容易にｐ型の導電性の結晶が得られ、金属との間の
バリア高さがＧａＮよりも小さい。そのため、ｐ型Ｓｉ
Ｃコンタクト層の上にＮｉを積層した場合、ＧａＮの価
電子帯との間のショットキーバリアの高さφBがｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層の場合の半分以下と小さくなり、ｐ型
コンタクト層と金属との間の接触抵抗を低減することが
でき、結果としてレーザの動作電圧が低下する。
【００１０】（２）前記ｐ型ＧａＮコンタクト層の代わ
りにｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮ（０＜ｘ＜１）コンタクト層を
用い、ｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮコンタクト層の上にＭｇやＺ
ｎのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属の層を
積層し、さらにその上にＮｉ層を積層する。ＩＩａ族ま
たはＩＩｂ族に属する金属の層を積層するのは、ＧａＮ
中にＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属が拡散し、高
いｐ型コンタクト層が形成され、コンタクト抵抗が下が
るからである。ＧａＮ中にＩＩａ族またはＩＩｂ族に属
する金属の層は薄ければ薄いほどよく、１００Å以下が
望ましい。なぜならばＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する
金属の層厚が、その金属の拡散によって薄くなり、ホー
ルがｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮコンタクト層とＩＩａ族または
ＩＩｂ族に属する金属の層との間の障壁をトンネル効果
によって透過しやすくなるためである。また、Ｎｉ層を
積層するのは、ＧａＮとの密着性がＩＩａ族またはＩＩ
ｂ族に属する金属のみを積層する場合に比べて向上する
からである。さらにＧａ1- xＩｎxＮはＩｎを含む混晶を
ｐ型コンタクト層に用いているので、その上にＭｇをの
せて３００℃以上に加熱処理を行ってもＭｇがｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層を超えて拡散するというようなことはな
く、レーザの特性が低下するという問題は起こらない。
りにｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮ（０＜ｘ＜１）コンタクト層を
用い、ｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮコンタクト層の上にＭｇやＺ
ｎのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属の層を
積層し、さらにその上にＮｉ層を積層する。ＩＩａ族ま
たはＩＩｂ族に属する金属の層を積層するのは、ＧａＮ
中にＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属が拡散し、高
いｐ型コンタクト層が形成され、コンタクト抵抗が下が
るからである。ＧａＮ中にＩＩａ族またはＩＩｂ族に属
する金属の層は薄ければ薄いほどよく、１００Å以下が
望ましい。なぜならばＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する
金属の層厚が、その金属の拡散によって薄くなり、ホー
ルがｐ型Ｇａ1-xＩｎxＮコンタクト層とＩＩａ族または
ＩＩｂ族に属する金属の層との間の障壁をトンネル効果
によって透過しやすくなるためである。また、Ｎｉ層を
積層するのは、ＧａＮとの密着性がＩＩａ族またはＩＩ
ｂ族に属する金属のみを積層する場合に比べて向上する
からである。さらにＧａ1- xＩｎxＮはＩｎを含む混晶を
ｐ型コンタクト層に用いているので、その上にＭｇをの
せて３００℃以上に加熱処理を行ってもＭｇがｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層を超えて拡散するというようなことはな
く、レーザの特性が低下するという問題は起こらない。
【００１１】（３）前記ｐ型ＧａＮコンタクト層を作製
するのに、ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属をイオ
ン化してＮを含むＩＩＩーＶ族化合物よりなるコンタク
ト層に添加する。そうすることによりｐ型ＧａＮコンタ
クト層の表面が高濃度にドーピングされて金属との間の
バリア高さが小さくなり、ｐ型ＧａＮコンタクト層と金
属との間のコンタクト抵抗が小さくなるからである。さ
らに電極形成過程において加熱処理はいっさいおこなわ
ないので、例えばＭｇがｐ型ＧａＮコンタクト層を超え
て拡散するというような問題は起こらず、レーザの特性
が低下することはない。
するのに、ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属をイオ
ン化してＮを含むＩＩＩーＶ族化合物よりなるコンタク
ト層に添加する。そうすることによりｐ型ＧａＮコンタ
クト層の表面が高濃度にドーピングされて金属との間の
バリア高さが小さくなり、ｐ型ＧａＮコンタクト層と金
属との間のコンタクト抵抗が小さくなるからである。さ
らに電極形成過程において加熱処理はいっさいおこなわ
ないので、例えばＭｇがｐ型ＧａＮコンタクト層を超え
て拡散するというような問題は起こらず、レーザの特性
が低下することはない。
【００１２】本発明の半導体発光素子の作製は、図４に
示されている有機金属気相エピタキシャル装置を用い、
有機金属気相エピタキシシャル成長法により行われるも
のである。ＺｎＯまたはＳｉＣの積層はＣＶＤにより行
われるものである。また、金属の蒸着は真空蒸着装置に
より行われるものである。また、金属をイオン化してＮ
を含むＩＩＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層に添加
することは、イオン注入装置により行われるものであ
る。
示されている有機金属気相エピタキシャル装置を用い、
有機金属気相エピタキシシャル成長法により行われるも
のである。ＺｎＯまたはＳｉＣの積層はＣＶＤにより行
われるものである。また、金属の蒸着は真空蒸着装置に
より行われるものである。また、金属をイオン化してＮ
を含むＩＩＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層に添加
することは、イオン注入装置により行われるものであ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の、半導体発光素子とその
製造方法ならびに特性について、図面を参照しながら説
明する。
製造方法ならびに特性について、図面を参照しながら説
明する。
【００１４】（実施の形態１）実施の形態１を、図１、
図４、図５、図９を用いて説明する。まず最初に有機溶
媒による洗浄及び前処理を施され、ＳｉＣ（０００１）
基板１０１を炭素製の基板ホルダ４０１上に置き、図４
に示すような有機金属気相エピタキシャル成長装置内に
投入する。この有機金属気相エピタキシャル成長装置は
原料ガスの供給が２フロータイプ、すなわち基板に平行
に流れるガス流と基板上方から流れるガス流の２つから
構成されており、従来よりよく使用されている。ＳｉＣ
（０００１）基板１０１に対して有機溶媒による洗浄及
び前処理を行う。
図４、図５、図９を用いて説明する。まず最初に有機溶
媒による洗浄及び前処理を施され、ＳｉＣ（０００１）
基板１０１を炭素製の基板ホルダ４０１上に置き、図４
に示すような有機金属気相エピタキシャル成長装置内に
投入する。この有機金属気相エピタキシャル成長装置は
原料ガスの供給が２フロータイプ、すなわち基板に平行
に流れるガス流と基板上方から流れるガス流の２つから
構成されており、従来よりよく使用されている。ＳｉＣ
（０００１）基板１０１に対して有機溶媒による洗浄及
び前処理を行う。
【００１５】次に成長室４０９内を圧力７０Ｔｏｒｒの
水素で満たし、水素雰囲気中でｎ型ＳｉＣ（０００１）
基板１０１を炭素製の基板ホルダ４０１ごとヒータ４０
８で１０９０℃まで加熱し、表面に付着している吸着ガ
スや酸化物、水分子等を取り除く。その後ｎ型ＳｉＣ
（０００１）基板１０１の温度を１０００℃まで下げ、
トリメチルアルミニウム、アンモニア、シランのガス供
給ラインのバルブ４０３、４０５、４０７を開け、トリ
メチルアルミニウム５．５ｓｃｃｍ、アンモニア２．５
ｌ／ｍｉｎ、シラン１２．５ｓｃｃｍを流し、ｎ型Ａｌ
Ｎバッファ層１０２を３００Å積層する。
水素で満たし、水素雰囲気中でｎ型ＳｉＣ（０００１）
基板１０１を炭素製の基板ホルダ４０１ごとヒータ４０
８で１０９０℃まで加熱し、表面に付着している吸着ガ
スや酸化物、水分子等を取り除く。その後ｎ型ＳｉＣ
（０００１）基板１０１の温度を１０００℃まで下げ、
トリメチルアルミニウム、アンモニア、シランのガス供
給ラインのバルブ４０３、４０５、４０７を開け、トリ
メチルアルミニウム５．５ｓｃｃｍ、アンモニア２．５
ｌ／ｍｉｎ、シラン１２．５ｓｃｃｍを流し、ｎ型Ａｌ
Ｎバッファ層１０２を３００Å積層する。
【００１６】ｎ型ＡｌＮバッファ層１０２を積層した
後、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１の温度を１０３
０℃まで上げ、トリメチルガリウム、トリメチルアルミ
ニウム、アンモニア、シランのガス供給ラインのバルブ
４０２、４０３、４０５、４０７を開け、トリメチルガ
リウム２．７ｓｃｃｍ、トリメチルアルミニウム８．７
ｓｃｃｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎ、シラン１２．
５ｓｃｃｍを流し、層厚１．５μｍのｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎ１０３を積層する。
後、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１の温度を１０３
０℃まで上げ、トリメチルガリウム、トリメチルアルミ
ニウム、アンモニア、シランのガス供給ラインのバルブ
４０２、４０３、４０５、４０７を開け、トリメチルガ
リウム２．７ｓｃｃｍ、トリメチルアルミニウム８．７
ｓｃｃｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎ、シラン１２．
５ｓｃｃｍを流し、層厚１．５μｍのｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎ１０３を積層する。
【００１７】ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ１０３を積層した
後、トリメチルアルミニウム及びシランのガス供給ライ
ン４０３、４０７を閉じ、トリメチルガリウム、アンモ
ニアのガス供給ラインのバルブ４０２、４０５を開け、
トリメチルガリウム２．７ｓｃｃｍ、アンモニア２．５
ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧａＮ光ガイド層１０４
を１０００Å積層する。
後、トリメチルアルミニウム及びシランのガス供給ライ
ン４０３、４０７を閉じ、トリメチルガリウム、アンモ
ニアのガス供給ラインのバルブ４０２、４０５を開け、
トリメチルガリウム２．７ｓｃｃｍ、アンモニア２．５
ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧａＮ光ガイド層１０４
を１０００Å積層する。
【００１８】アンドープＧａＮ光ガイド層１０４を積層
した後、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１の温度を６
８０℃まで下げ、トリメチルガリウム、トリメチルイン
ジウム、アンモニアのガス供給ラインのバルブ４０２、
４０４、４０５を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃ
ｃｍ、トリメチルインジウム２７ｓｃｃｍ、アンモニア
１０ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ
活性層１０５を１００Å積層する。
した後、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１の温度を６
８０℃まで下げ、トリメチルガリウム、トリメチルイン
ジウム、アンモニアのガス供給ラインのバルブ４０２、
４０４、４０５を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃ
ｃｍ、トリメチルインジウム２７ｓｃｃｍ、アンモニア
１０ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ
活性層１０５を１００Å積層する。
【００１９】アンドープＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ活性層１０
５を１００Å積層した後、トリメチルインジウムのガス
供給ラインのバルブ４０４を閉じ、ｎ型ＳｉＣ（０００
１）基板１０１の温度を１０３０℃まで上げ、トリメチ
ルガリウム、アンモニアのガス供給ラインのバルブ４０
２、４０５を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧ
ａＮ光ガイド層１０６を１０００Å積層する。
５を１００Å積層した後、トリメチルインジウムのガス
供給ラインのバルブ４０４を閉じ、ｎ型ＳｉＣ（０００
１）基板１０１の温度を１０３０℃まで上げ、トリメチ
ルガリウム、アンモニアのガス供給ラインのバルブ４０
２、４０５を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎを流し、アンドープＧ
ａＮ光ガイド層１０６を１０００Å積層する。
【００２０】アンドープＧａＮ光ガイド層１０６を１０
００Å積層した後、トリメチルガリウム、トリメチルア
ルミニウム、アンモニア、シクロペンタジエニルマグネ
シウムのガス供給ラインのバルブ４０２、４０３、４０
５、４０６を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、トリメチルアルミニウム８．７ｓｃｃｍ、アンモニ
ア２．５ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニルマグネシウ
ム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッ
ド層１０７を１．０μｍ積層する。
００Å積層した後、トリメチルガリウム、トリメチルア
ルミニウム、アンモニア、シクロペンタジエニルマグネ
シウムのガス供給ラインのバルブ４０２、４０３、４０
５、４０６を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、トリメチルアルミニウム８．７ｓｃｃｍ、アンモニ
ア２．５ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニルマグネシウ
ム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッ
ド層１０７を１．０μｍ積層する。
【００２１】ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層１０７を
積層した後、トリメチルアルミニウムのガス供給ライン
のバルブ４０３を閉じ、トリメチルガリウム、シクロペ
ンタジエニルマグネシウムのガス供給ラインのバルブ４
０２、４０６を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニ
ルマグネシウム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型ＧａＮコン
タクト層１０８を１０００Å積層する。
積層した後、トリメチルアルミニウムのガス供給ライン
のバルブ４０３を閉じ、トリメチルガリウム、シクロペ
ンタジエニルマグネシウムのガス供給ラインのバルブ４
０２、４０６を開け、トリメチルガリウム２．７ｓｃｃ
ｍ、アンモニア２．５ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニ
ルマグネシウム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型ＧａＮコン
タクト層１０８を１０００Å積層する。
【００２２】その後、水素のガス供給ラインのバルブの
みを開け、圧力７０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中でＳｉＣ
（０００１）基板１０１の温度を７００℃に設定し、１
時間アニールを行い、ｐ型のドーパントであるマグネシ
ウムを活性化する。アニール終了後、ＳｉＣ（０００
１）基板１０１の温度を室温まで戻し、レーザ構造１０
２〜１０８が積層されたＳｉＣ（０００１）基板１０１
を有機金属気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出
す。
みを開け、圧力７０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中でＳｉＣ
（０００１）基板１０１の温度を７００℃に設定し、１
時間アニールを行い、ｐ型のドーパントであるマグネシ
ウムを活性化する。アニール終了後、ＳｉＣ（０００
１）基板１０１の温度を室温まで戻し、レーザ構造１０
２〜１０８が積層されたＳｉＣ（０００１）基板１０１
を有機金属気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出
す。
【００２３】次にｐ型ＧａＮコンタクト層１０８が積層
された基板１０１に厚さ１０００Åのｐ型ＳｉＣ層１０
９を、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８の上に積層する方
法を説明する。ｐ型ＧａＮコンタクト層が積層された基
板１０１をプラズマＣＶＤ装置内に投入し、シラン、メ
タンおよびトリメチルアルミニウムをプラズマＣＶＤ装
置内に流し、層厚１０００ÅのＡｌがドープされたｐ型
ＳｉＣコンタクト層１０９をＣＶＤ法によりｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０８上全面にわたって積層する。プラズ
マＣＶＤ装置の代わりに光ＣＶＤ装置を用いても同様な
結果が得られる。
された基板１０１に厚さ１０００Åのｐ型ＳｉＣ層１０
９を、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０８の上に積層する方
法を説明する。ｐ型ＧａＮコンタクト層が積層された基
板１０１をプラズマＣＶＤ装置内に投入し、シラン、メ
タンおよびトリメチルアルミニウムをプラズマＣＶＤ装
置内に流し、層厚１０００ÅのＡｌがドープされたｐ型
ＳｉＣコンタクト層１０９をＣＶＤ法によりｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０８上全面にわたって積層する。プラズ
マＣＶＤ装置の代わりに光ＣＶＤ装置を用いても同様な
結果が得られる。
【００２４】次にｐ型ＳｉＣコンタクト層が積層された
基板１０１に幅１０μｍの領域を残して厚さ１０００Å
のＳｉＯ2絶縁層１１０を、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１
０９の上に積層する方法を、図５を用いて説明する。
基板１０１に幅１０μｍの領域を残して厚さ１０００Å
のＳｉＯ2絶縁層１１０を、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１
０９の上に積層する方法を、図５を用いて説明する。
【００２５】ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板１０１をＣＶ
Ｄ装置内に投入し、層厚１０００ÅのＳｉＯ2１１０を
ＣＶＤ法によりｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９上全面に
わたって積層する。ＣＶＤ装置としては、光ＣＶＤ装置
を用いてもよく、またプラズマＣＶＤ装置を用いてもよ
い。
Ｄ装置内に投入し、層厚１０００ÅのＳｉＯ2１１０を
ＣＶＤ法によりｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９上全面に
わたって積層する。ＣＶＤ装置としては、光ＣＶＤ装置
を用いてもよく、またプラズマＣＶＤ装置を用いてもよ
い。
【００２６】次にＳｉＯ2１１０を全面に積層されたｎ
型ＳｉＣ（０００１）基板１０１に対してＳｉＯ2１１
０上全面にレジスト５０１を塗布する。
型ＳｉＣ（０００１）基板１０１に対してＳｉＯ2１１
０上全面にレジスト５０１を塗布する。
【００２７】レジスト５０１を塗布されたｎ型ＳｉＣ
（０００１）基板１０１に対して幅１０μｍのすきまが
開いているマスク５０２をかぶせ、光を照射してマスク
５０２に覆われていない部分のレジストを化学変化させ
て取り除く。その後、マスクを取り外しＨＦ：ＮＨ4Ｆ
＝１：１０の水溶液を用い、レジストが取り除かれた部
分のＳｉＯ2１１０を取り除く。その後アセトンおよび
Ｏ2プラズマによりレジスト５０１を取り除く。このよ
うにしてｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９上に幅１０μｍ
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2１１０が
積層される。
（０００１）基板１０１に対して幅１０μｍのすきまが
開いているマスク５０２をかぶせ、光を照射してマスク
５０２に覆われていない部分のレジストを化学変化させ
て取り除く。その後、マスクを取り外しＨＦ：ＮＨ4Ｆ
＝１：１０の水溶液を用い、レジストが取り除かれた部
分のＳｉＯ2１１０を取り除く。その後アセトンおよび
Ｏ2プラズマによりレジスト５０１を取り除く。このよ
うにしてｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９上に幅１０μｍ
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2１１０が
積層される。
【００２８】最後にレーザ構造が積層されたＳｉＣ基板
１０１に対して、真空蒸着装置を用いて基板１０１裏面
にチタン１１１、金１１２を、ｐ型ＳｉＣコンタクト層
１０９の表面にそれぞれの厚さが１５００Åのニッケル
１１３及び金１１４を蒸着させ、基板１０１をキャビテ
ィ長１ｍｍにへき開してレーザを完成させる。
１０１に対して、真空蒸着装置を用いて基板１０１裏面
にチタン１１１、金１１２を、ｐ型ＳｉＣコンタクト層
１０９の表面にそれぞれの厚さが１５００Åのニッケル
１１３及び金１１４を蒸着させ、基板１０１をキャビテ
ィ長１ｍｍにへき開してレーザを完成させる。
【００２９】本発明の、上記レーザの特性を以下に述べ
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１０ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１０ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
【００３０】次に電気的特性について述べる。ｐ型及び
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層１０７、１０３、およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層１０８、ｐ型ＳｉＣコンタク
ト層１０９のキャリア密度はそれぞれ１×１０18／ｃｍ
3である。移動度はｐ型及びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラ
ッド層１０７、１０３、およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９それぞれ１０ｃ
ｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、１０ｃｍ2／Ｖ・
ｓ、２０ｃｍ2／Ｖ・ｓであり、十分抵抗率の小さいｐ
型およびｎ型クラッド層１０７、１０３、およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０８、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０
９が製造されている。
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層１０７、１０３、およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層１０８、ｐ型ＳｉＣコンタク
ト層１０９のキャリア密度はそれぞれ１×１０18／ｃｍ
3である。移動度はｐ型及びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラ
ッド層１０７、１０３、およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０８、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９それぞれ１０ｃ
ｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、１０ｃｍ2／Ｖ・
ｓ、２０ｃｍ2／Ｖ・ｓであり、十分抵抗率の小さいｐ
型およびｎ型クラッド層１０７、１０３、およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０８、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０
９が製造されている。
【００３１】また、ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９とニ
ッケル１１３の間で１×１０-4Ω・ｃｍ2と従来のｐ型
ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて２桁抵抗の小
さいオーム性接触が実現し、さらに裏面のｎ型ＳｉＣ基
板１０１とチタン１１１との間にもオーム性接触が実現
している。ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９とニッケル１
１３の間で従来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合
に比べて２桁抵抗の小さいオーム性接触が得られるの
は、ＳｉＣとニッケルとの間のバリア高さが０．３ｅＶ
以下と従来のＧａＮとニッケルとの間のバリア高さの半
分以下であるからである。レーザの電流−電圧−光出力
特性は図９の太線のようになり、細線に示す従来のもの
より特性が良い。しきい値電流は１００ｍＡと、従来の
レーザ構造よりも小さくなっている。レーザの動作電圧
は１０Ｖと、従来のレーザの１／３になる。これはｐ型
ＳｉＣコンタクト層１０９とニッケル１１３の間で従来
のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて２桁抵
抗の小さいオーム性接触が得られるからである。
ッケル１１３の間で１×１０-4Ω・ｃｍ2と従来のｐ型
ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて２桁抵抗の小
さいオーム性接触が実現し、さらに裏面のｎ型ＳｉＣ基
板１０１とチタン１１１との間にもオーム性接触が実現
している。ｐ型ＳｉＣコンタクト層１０９とニッケル１
１３の間で従来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合
に比べて２桁抵抗の小さいオーム性接触が得られるの
は、ＳｉＣとニッケルとの間のバリア高さが０．３ｅＶ
以下と従来のＧａＮとニッケルとの間のバリア高さの半
分以下であるからである。レーザの電流−電圧−光出力
特性は図９の太線のようになり、細線に示す従来のもの
より特性が良い。しきい値電流は１００ｍＡと、従来の
レーザ構造よりも小さくなっている。レーザの動作電圧
は１０Ｖと、従来のレーザの１／３になる。これはｐ型
ＳｉＣコンタクト層１０９とニッケル１１３の間で従来
のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて２桁抵
抗の小さいオーム性接触が得られるからである。
【００３２】なお、上記ＳｉＣ基板１０１の代わりにＳ
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。また、ｐ型ＳｉＣコンタクト層の代わりにｐ型
ＺｎＯコンタクト層を用いても同様な効果が得られる。
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。また、ｐ型ＳｉＣコンタクト層の代わりにｐ型
ＺｎＯコンタクト層を用いても同様な効果が得られる。
【００３３】（実施の形態２）実施の形態２を、図２、
図４、図６、図１０、図１２を用いて説明する。ＳｉＣ
（０００１）基板２０１上にｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラ
ッド層２０７までのレーザ構造２０２〜２０７を積層す
るまでは実施の形態１に同じである。
図４、図６、図１０、図１２を用いて説明する。ＳｉＣ
（０００１）基板２０１上にｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラ
ッド層２０７までのレーザ構造２０２〜２０７を積層す
るまでは実施の形態１に同じである。
【００３４】ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層２０７を
積層した後、トリメチルアルミニウムのガス供給ライン
のバルブ４０３を閉じ、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板２
０１の温度を７００℃まで下げ、トリメチルガリウム、
トリメチルインジウム、アンモニア、シクロペンタジエ
ニルマグネシウムのガス供給ラインのバルブ４０２、４
０４、４０５、４０６を開け、トリメチルガリウム２．
７ｓｃｃｍ、トリメチルインジウム２７ｓｃｃｍ、アン
モニア１０ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニルマグネシ
ウム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコン
タクト層２０８を１０００Å積層する。
積層した後、トリメチルアルミニウムのガス供給ライン
のバルブ４０３を閉じ、ｎ型ＳｉＣ（０００１）基板２
０１の温度を７００℃まで下げ、トリメチルガリウム、
トリメチルインジウム、アンモニア、シクロペンタジエ
ニルマグネシウムのガス供給ラインのバルブ４０２、４
０４、４０５、４０６を開け、トリメチルガリウム２．
７ｓｃｃｍ、トリメチルインジウム２７ｓｃｃｍ、アン
モニア１０ｌ／ｍｉｎ、シクロペンタジエニルマグネシ
ウム５．０ｓｃｃｍを流し、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコン
タクト層２０８を１０００Å積層する。
【００３５】その後、実施の形態１と同様に圧力７０Ｔ
ｏｒｒの水素雰囲気中でＳｉＣ（０００１）基板２０１
の温度を６７０℃に設定し、１時間アニールを行い、ｐ
型のドーパントであるマグネシウムを活性化する。アニ
ール終了後、ＳｉＣ（０００１）基板２０１の温度を室
温まで戻し、ＳｉＣ（０００１）基板２０１を有機金属
気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出す。
ｏｒｒの水素雰囲気中でＳｉＣ（０００１）基板２０１
の温度を６７０℃に設定し、１時間アニールを行い、ｐ
型のドーパントであるマグネシウムを活性化する。アニ
ール終了後、ＳｉＣ（０００１）基板２０１の温度を室
温まで戻し、ＳｉＣ（０００１）基板２０１を有機金属
気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出す。
【００３６】その後、実施の形態１と同様に幅１０μｍ
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2絶縁層２
０９を、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８の上
に積層する。
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2絶縁層２
０９を、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８の上
に積層する。
【００３７】その後、実施の形態１と同様にｎ型ＳｉＣ
基板の裏面にチタン２１０および金２１１を蒸着する。
さらに真空蒸着装置を用いてｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコン
タクト層２０８の表面に厚さ５０ÅのＭｇ２１２を蒸着
させ、さらにＭｇ２１２の上に厚さ１０００ÅのＮｉ２
１３および厚さ１０００ÅのＡｕ２１４を蒸着させ、基
板２０１を６５０℃にして１０分間加熱する。
基板の裏面にチタン２１０および金２１１を蒸着する。
さらに真空蒸着装置を用いてｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコン
タクト層２０８の表面に厚さ５０ÅのＭｇ２１２を蒸着
させ、さらにＭｇ２１２の上に厚さ１０００ÅのＮｉ２
１３および厚さ１０００ÅのＡｕ２１４を蒸着させ、基
板２０１を６５０℃にして１０分間加熱する。
【００３８】最後に基板２０１を室温まで戻し、へき開
によりキャビティ長１ｍｍに加工して発光素子を完成さ
せる。
によりキャビティ長１ｍｍに加工して発光素子を完成さ
せる。
【００３９】本発明の、上記レーザの特性を以下に述べ
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１５ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１５ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
【００４０】次に電気的特性について述べる。ｐ型およ
びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層２０７、２０３のキ
ャリア密度はそれぞれ１×１０18／ｃｍ3である。移動
度はｐ型およびｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層２０
７、２０３それぞれ１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／
Ｖ・ｓであり、十分抵抗率の小さいｐ型およびｎ型クラ
ッド層２０７、２０３、およびｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコ
ンタクト層２０８が製造されている。また、ｐ型Ｇａ0.
9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８とニッケル２１３の間で
１×１０-3Ω・ｃｍ2と従来のｐ型ＧａＮコンタクト層
を用いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオーム性接触が
実現し、さらに裏面のｎ型ＳｉＣ基板２０１とチタン２
１０との間にもオーム性接触が実現している。
びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層２０７、２０３のキ
ャリア密度はそれぞれ１×１０18／ｃｍ3である。移動
度はｐ型およびｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層２０
７、２０３それぞれ１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／
Ｖ・ｓであり、十分抵抗率の小さいｐ型およびｎ型クラ
ッド層２０７、２０３、およびｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコ
ンタクト層２０８が製造されている。また、ｐ型Ｇａ0.
9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８とニッケル２１３の間で
１×１０-3Ω・ｃｍ2と従来のｐ型ＧａＮコンタクト層
を用いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオーム性接触が
実現し、さらに裏面のｎ型ＳｉＣ基板２０１とチタン２
１０との間にもオーム性接触が実現している。
【００４１】ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０１
とニッケル１１３の間で従来に比べて１桁抵抗の小さい
オーム性接触が得られるのは、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコ
ンタクト層２０８にＭｇ層２１２からＭｇが拡散して、
表面付近に１０18／ｃｍ3台後半以上の高いｐ型キャリ
ア密度を持った低抵抗のｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタク
ト層２０８が形成されているためであり、さらにＭｇ層
２１２の層厚がＭｇの拡散によって３０Å以下と薄くな
り、ホールがｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８
とＭｇ層２１２との間の障壁をトンネル効果によって透
過しやすくなるためである。
とニッケル１１３の間で従来に比べて１桁抵抗の小さい
オーム性接触が得られるのは、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコ
ンタクト層２０８にＭｇ層２１２からＭｇが拡散して、
表面付近に１０18／ｃｍ3台後半以上の高いｐ型キャリ
ア密度を持った低抵抗のｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタク
ト層２０８が形成されているためであり、さらにＭｇ層
２１２の層厚がＭｇの拡散によって３０Å以下と薄くな
り、ホールがｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８
とＭｇ層２１２との間の障壁をトンネル効果によって透
過しやすくなるためである。
【００４２】また、本発明の、上記レーザ素子内のＭｇ
の分布および従来の、図１５に示すようなＭｇを含む金
属をｐ型ＧａＮに直接積層した電極を有するレーザ素子
内のＭｇの分布を調べると、図１２のようになる。図１
２において、太線が本発明の、上記レーザ素子内のＭｇ
の分布を表し、細線が従来のレーザ素子内のＭｇの分布
を表す。図１２よりＭｇの拡散は、上記レーザ素子に関
してはｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８のとこ
ろで止まっており、従来のレーザ素子のように活性層付
近までＭｇが拡散するようなことはない。ｐ型コンタク
ト層にＩｎを含む混晶を用いているので、Ｍｇをのせて
加熱処理を行ってもＭｇがｐ型Ｇａ0. 9Ｉｎ0.1Ｎコンタ
クト層２０８を超えて拡散することがないからである。
レーザの電流−電圧−光出力特性は図１０の太線のよう
になり、細線に示す従来のものより特性が良い。しきい
値電流は１２０ｍＡと、従来のレーザ構造よりも小さく
なっている。レーザの動作電圧は１２Ｖと、従来のレー
ザの２／５になる。これはｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタ
クト層２０８とニッケル２１３の間で従来に比べて１桁
抵抗の小さいオーム性接触が得られ、さらにＭｇの拡散
がｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８のところで
止まっているからである。
の分布および従来の、図１５に示すようなＭｇを含む金
属をｐ型ＧａＮに直接積層した電極を有するレーザ素子
内のＭｇの分布を調べると、図１２のようになる。図１
２において、太線が本発明の、上記レーザ素子内のＭｇ
の分布を表し、細線が従来のレーザ素子内のＭｇの分布
を表す。図１２よりＭｇの拡散は、上記レーザ素子に関
してはｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８のとこ
ろで止まっており、従来のレーザ素子のように活性層付
近までＭｇが拡散するようなことはない。ｐ型コンタク
ト層にＩｎを含む混晶を用いているので、Ｍｇをのせて
加熱処理を行ってもＭｇがｐ型Ｇａ0. 9Ｉｎ0.1Ｎコンタ
クト層２０８を超えて拡散することがないからである。
レーザの電流−電圧−光出力特性は図１０の太線のよう
になり、細線に示す従来のものより特性が良い。しきい
値電流は１２０ｍＡと、従来のレーザ構造よりも小さく
なっている。レーザの動作電圧は１２Ｖと、従来のレー
ザの２／５になる。これはｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタ
クト層２０８とニッケル２１３の間で従来に比べて１桁
抵抗の小さいオーム性接触が得られ、さらにＭｇの拡散
がｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層２０８のところで
止まっているからである。
【００４３】なお、上記ＳｉＣ基板２０１の代わりにＳ
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。
【００４４】また、ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層
２０８の表面に蒸着する金属として、Ｍｇの代わりにＺ
ｎまたはＣａのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する
金属、またはＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属を含
む金属の多層膜を用いても同様な結果が得られる。
２０８の表面に蒸着する金属として、Ｍｇの代わりにＺ
ｎまたはＣａのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する
金属、またはＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属を含
む金属の多層膜を用いても同様な結果が得られる。
【００４５】（実施の形態３）実施の形態３を、図３、
図７、図１１、図１３を用いて説明する。ＳｉＣ（００
０１）基板３０１上にｐ型ＧａＮコンタクト層３０８ま
でのレーザ構造３０２〜３０８を積層し、圧力７０Ｔｏ
ｒｒの水素雰囲気中でアニールを行うことは実施の形態
１に同じである。その後ＳｉＣ（０００１）基板３０１
の温度を室温まで戻し、ＳｉＣ（０００１）基板３０１
を有機金属気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出
す。
図７、図１１、図１３を用いて説明する。ＳｉＣ（００
０１）基板３０１上にｐ型ＧａＮコンタクト層３０８ま
でのレーザ構造３０２〜３０８を積層し、圧力７０Ｔｏ
ｒｒの水素雰囲気中でアニールを行うことは実施の形態
１に同じである。その後ＳｉＣ（０００１）基板３０１
の温度を室温まで戻し、ＳｉＣ（０００１）基板３０１
を有機金属気相エピタキシャル成長装置の外へ取り出
す。
【００４６】レーザ構造３０２〜３０８を積層し、圧力
７０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中でアニールを行ったＳｉＣ
（０００１）基板３０１を今度はイオン注入装置に投入
し、フラックス密度１０15／ｃｍ2の、３００ｅＶに加
速されたＭｇイオンをｐ型ＧａＮコンタクト層３０８に
注入する。
７０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中でアニールを行ったＳｉＣ
（０００１）基板３０１を今度はイオン注入装置に投入
し、フラックス密度１０15／ｃｍ2の、３００ｅＶに加
速されたＭｇイオンをｐ型ＧａＮコンタクト層３０８に
注入する。
【００４７】その後、実施の形態１と同様に幅１０μｍ
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2絶縁層３
０９を、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８の上に積層す
る。
の領域以外の部分に厚さ１０００ÅのＳｉＯ2絶縁層３
０９を、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８の上に積層す
る。
【００４８】レーザ構造３０２〜３０８およびＳｉＯ2
絶縁層３０９が積層されたＳｉＣ（０００１）基板３０
１に対して、真空蒸着装置を用いて基板３０１裏面にチ
タン３１０、金３１１を、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０
８の表面に厚さがそれぞれ１５００Åのニッケル３１２
および金３１３を蒸着させ、基板３０１をキャビティ長
１ｍｍにへき開してレーザを完成させる。
絶縁層３０９が積層されたＳｉＣ（０００１）基板３０
１に対して、真空蒸着装置を用いて基板３０１裏面にチ
タン３１０、金３１１を、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０
８の表面に厚さがそれぞれ１５００Åのニッケル３１２
および金３１３を蒸着させ、基板３０１をキャビティ長
１ｍｍにへき開してレーザを完成させる。
【００４９】本発明の、上記レーザの特性を以下に述べ
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１５ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
る。まず光学的特性について述べる。レーザの発振波長
は４１０ｎｍである。端面の反射率はフロント、リアと
も２２％である。またレーザの内部損失は１５ｃｍ -1、
共振器における損失は２０ｃｍ-1である。
【００５０】次に電気的特性について述べる。ｐ型およ
びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３０７、３０３それ
ぞれ１×１０18／ｃｍ3である。移動度はｐ型およびｎ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３０７、３０３それぞれ
１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／Ｖ・ｓであり、十分
抵抗率の小さいｐ型およびｎ型クラッド層３０７、３０
３が製造されている。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層３
０８とニッケル３１２の間で１×１０-3Ω・ｃｍ2と従
来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて１桁
抵抗の小さいオーム性接触が実現し、さらに裏面のｎ型
ＳｉＣ基板３０１とチタン３１０との間にもオーム性接
触が実現している。ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８とニ
ッケル３１２の間で従来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用
いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオーム性接触が得ら
れるのは、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８にＭｇをイオ
ン注入することによってｐ型ＧａＮコンタクト層３０８
のキャリア密度が１０18／ｃｍ3台後半以上となってい
るからである。
びｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３０７、３０３それ
ぞれ１×１０18／ｃｍ3である。移動度はｐ型およびｎ
型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３０７、３０３それぞれ
１０ｃｍ2／Ｖ・ｓ、２５０ｃｍ2／Ｖ・ｓであり、十分
抵抗率の小さいｐ型およびｎ型クラッド層３０７、３０
３が製造されている。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層３
０８とニッケル３１２の間で１×１０-3Ω・ｃｍ2と従
来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用いた場合に比べて１桁
抵抗の小さいオーム性接触が実現し、さらに裏面のｎ型
ＳｉＣ基板３０１とチタン３１０との間にもオーム性接
触が実現している。ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８とニ
ッケル３１２の間で従来のｐ型ＧａＮコンタクト層を用
いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオーム性接触が得ら
れるのは、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８にＭｇをイオ
ン注入することによってｐ型ＧａＮコンタクト層３０８
のキャリア密度が１０18／ｃｍ3台後半以上となってい
るからである。
【００５１】また、本発明の、上記レーザ素子内のＭｇ
の分布および従来のレーザ素子内のＭｇの分布を調べる
と、図１３のようになる。図１３において、太線が本発
明の、上記レーザ素子内のＭｇの分布を表し、細線が従
来の、図１５に示すようなＭｇを含む金属をｐ型ＧａＮ
に直接積層した電極を有するレーザ素子内のＭｇの分布
を表す。図１３よりＭｇの拡散は、上記レーザ素子に関
してはｐ型ＧａＮコンタクト層３０８のところで止まっ
ており、従来のレーザ素子のように活性層付近までＭｇ
が拡散するようなことはない。イオン注入することによ
って電極形成過程での加熱処理をおこなわずに済むから
である。レーザの電流−電圧−光出力特性は図１１の太
線のようになり、細線に示す従来のものより特性が良
い。しきい値電流は１００ｍＡと、従来のレーザ構造よ
りも小さくなっている。レーザの動作電圧は１２Ｖと、
従来のレーザの２／５になる。これはｐ型ＧａＮコンタ
クト層３０８とニッケル３１２の間で従来のｐ型ＧａＮ
コンタクト層を用いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオ
ーム性接触が得られるからである。
の分布および従来のレーザ素子内のＭｇの分布を調べる
と、図１３のようになる。図１３において、太線が本発
明の、上記レーザ素子内のＭｇの分布を表し、細線が従
来の、図１５に示すようなＭｇを含む金属をｐ型ＧａＮ
に直接積層した電極を有するレーザ素子内のＭｇの分布
を表す。図１３よりＭｇの拡散は、上記レーザ素子に関
してはｐ型ＧａＮコンタクト層３０８のところで止まっ
ており、従来のレーザ素子のように活性層付近までＭｇ
が拡散するようなことはない。イオン注入することによ
って電極形成過程での加熱処理をおこなわずに済むから
である。レーザの電流−電圧−光出力特性は図１１の太
線のようになり、細線に示す従来のものより特性が良
い。しきい値電流は１００ｍＡと、従来のレーザ構造よ
りも小さくなっている。レーザの動作電圧は１２Ｖと、
従来のレーザの２／５になる。これはｐ型ＧａＮコンタ
クト層３０８とニッケル３１２の間で従来のｐ型ＧａＮ
コンタクト層を用いた場合に比べて１桁抵抗の小さいオ
ーム性接触が得られるからである。
【００５２】なお、上記ＳｉＣ基板３０１の代わりにＳ
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。
ｉ基板等の導電性基板、またはサファイアや、ＺｎＯ、
ＬｉＡｌＯ2等の酸化物基板を用いても同様な結果が得
られる。
【００５３】また、ｐ型ＧａＮコンタクト層３０８にイ
オン注入する金属として、Ｍｇの代わりにＺｎまたはＣ
ａのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属を用い
ても同様な結果が得られる。
オン注入する金属として、Ｍｇの代わりにＺｎまたはＣ
ａのようなＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属を用い
ても同様な結果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】上記の方法によって作製されるｐ型コン
タクト層、およびその製造方法により、半導体発光素子
の動作電圧が低下し、従来よりも特性が良好な、Ｎを含
むＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザが得られる。
タクト層、およびその製造方法により、半導体発光素子
の動作電圧が低下し、従来よりも特性が良好な、Ｎを含
むＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザが得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の発光素子に関する
構造断面図
構造断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態の発光素子に関する
構造断面図
構造断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態の発光素子に関する
構造断面図
構造断面図
【図４】本発明の半導体発光素子を作製する、有機金属
気相エピタキシャル装置の構造断面図
気相エピタキシャル装置の構造断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態における発光素子に
関する、ＳｉＯ2絶縁層形成の手順に関する図
関する、ＳｉＯ2絶縁層形成の手順に関する図
【図６】本発明の第２の実施の形態における発光素子の
プロセスに関する図
プロセスに関する図
【図７】本発明の第３の実施の形態における発光素子の
プロセスに関する図
プロセスに関する図
【図８】ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のバンドギャップと
格子定数との関係、およびよく用いられる基板の格子定
数を表す図
格子定数との関係、およびよく用いられる基板の格子定
数を表す図
【図９】本発明の第１の実施の形態の発光素子に関する
電流−電圧−光出力特性を表す図
電流−電圧−光出力特性を表す図
【図１０】本発明の第２の実施の形態の発光素子に関す
る電流−電圧−光出力特性を表す図
る電流−電圧−光出力特性を表す図
【図１１】本発明の第３の実施の形態の発光素子に関す
る電流−電圧−光出力特性を表す図
る電流−電圧−光出力特性を表す図
【図１２】本発明の、第２の実施の形態の発光素子内の
Ｍｇの分布および従来の発光素子内のＭｇの分布を表す
図
Ｍｇの分布および従来の発光素子内のＭｇの分布を表す
図
【図１３】本発明の、第３の実施の形態の発光素子内の
Ｍｇの分布および従来の発光素子内のＭｇの分布を表す
図
Ｍｇの分布および従来の発光素子内のＭｇの分布を表す
図
【図１４】従来の半導体発光素子に関する構造断面図
【図１５】従来のｐ型コンタクト構造に関する構造断面
図
図
１０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １０９ ｐ型ＳｉＣコンタクト層 ２０８ ｐ型Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎコンタクト層 ３０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 義博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 Ｎを含むＩＩＩーＶ族化合物より成るダ
ブルヘテロ構造と、前記ダブルヘテロ構造の上に積層さ
れたｐ型の導電性を有するＳｉＣを含むコンタクト層を
有する半導体発光素子。 - 【請求項２】 ｐ型の導電性を有するコンタクト層とし
てＳｉＣの代わりにＺｎＯを用いる請求項１に記載の半
導体発光素子。 - 【請求項３】 基板にはサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｚ
ｎＯまたは酸化物基板を用いる請求項１または２に記載
の半導体発光素子。 - 【請求項４】 電極との間のバリア高さが０．５ｅＶ以
下になるコンタクト層を有する半導体発光素子。 - 【請求項５】 コンタクト層にＺｎＯまたはＳｉＣを用
い、前記コンタクト層と電極とのバリア高さが０．５ｅ
Ｖ以下になる請求項４に記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 Ｎを含むＩＩＩーＶ族化合物より成るダ
ブルヘテロ構造と、前記ダブルヘテロ構造の上に積層さ
れたｐ型の導電性を有する、ＮおよびＩｎを含むＩＩＩ
ーＶ族化合物よりなるコンタクト層と、前記コンタクト
層の上に積層されたＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金
属の層と、前記ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属の
層の上に積層されたＮｉ層とを有する半導体発光素子。 - 【請求項７】 ｐ型の導電性を有する、ＮおよびＩｎを
含むＩＩＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層として、
Ｍｇを添加したＧａxＩｎ1-xＮ（０＜ｘ＜１）を用いる
請求項６に記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 基板にはサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｚ
ｎＯまたは酸化物基板を用いることを特徴とする請求項
６に記載の半導体発光素子。 - 【請求項９】 ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属と
して、ＭｇまたはＺｎを用いることを特徴とする請求項
６に記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 ｐ型の導電性を有する、Ｎを含むＩＩ
ＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層を作製するのに際
し、ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属をイオン化し
てＮを含むＩＩＩーＶ族化合物のコンタクト層に添加す
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 ｐ型の導電性を有する、Ｎを含むＩＩ
ＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層として、Ｍｇを添
加したＧａＮを用いる請求項１０に記載の半導体発光素
子の製造方法。 - 【請求項１２】 Ｎを含むＩＩＩーＶ族化合物より成る
ダブルヘテロ構造と、前記ダブルヘテロ構造の上に積層
されたｐ型の導電性を有する、Ｎを含むＩＩＩーＶ族化
合物よりなるコンタクト層と、前記コンタクト層の表面
を含む一部分をＩＩａ族またはＩＩｂ族に属する金属を
イオン化して添加した層を有することを特徴とする半導
体発光素子。 - 【請求項１３】 ｐ型の導電性を有する、Ｎを含むＩＩ
ＩーＶ族化合物よりなるコンタクト層として、Ｍｇを添
加したＧａＮを用いることを特徴とする請求項１２に記
載の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 前記Ｎを含むＩＩＩーＶ族化合物より
なるコンタクト層の上に、ＩＩａ族またはＩＩｂ族に属
する金属を用いることにより、ＧａＮ中にＩＩａ族また
はＩＩｂ族に属する金属が拡散し、高いキャリア密度を
有するｐ型コンタクト層が形成されてコンタクト抵抗が
下がる半導体発光素子。
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|---|---|---|---|
| JP23633496A JP3735960B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 半導体発光素子 |
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| JP23633496A JP3735960B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 半導体発光素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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-
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- 1996-09-06 JP JP23633496A patent/JP3735960B2/ja not_active Expired - Fee Related
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