JPH11233824A - 窒化ガリウム系化合物半導体素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体素子Info
- Publication number
- JPH11233824A JPH11233824A JP4455098A JP4455098A JPH11233824A JP H11233824 A JPH11233824 A JP H11233824A JP 4455098 A JP4455098 A JP 4455098A JP 4455098 A JP4455098 A JP 4455098A JP H11233824 A JPH11233824 A JP H11233824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- relaxation layer
- substrate
- compound semiconductor
- 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】
【課題】活性層は約1000℃〜1200℃の高温下における結
晶成長により形成されるため、基板と活性層との熱膨張
係数の差異により、発光素子完成後には活性層に歪みが
生じる。この歪みにより、発光強度が十分に得られな
い。 【解決手段】活性層と基板との間に、基板の熱膨張によ
る活性層への歪みの影響を緩和する歪み緩和層をＩｎx
Ｇａ1-x Ｎ（0.01≦ｘ≦0.05）より形成する。また、歪
み緩和層の膜厚を３００Å以上とする。インジウム組成
比ｘが0.01よりも小さいと軟らかく延性に富むインジウ
ムが少な過ぎて歪み緩和の働きが弱くなる。また、イン
ジウム組成比ｘが0.05よりも大きくなると歪み緩和層の
結晶性が劣化するため、それ以降に積層される各半導体
層が良質に形成されなくなる。歪み緩和層の厚さが３０
０Åよりも小さくなると、応力を歪み緩和層で十分に吸
収することができなくなる。
晶成長により形成されるため、基板と活性層との熱膨張
係数の差異により、発光素子完成後には活性層に歪みが
生じる。この歪みにより、発光強度が十分に得られな
い。 【解決手段】活性層と基板との間に、基板の熱膨張によ
る活性層への歪みの影響を緩和する歪み緩和層をＩｎx
Ｇａ1-x Ｎ（0.01≦ｘ≦0.05）より形成する。また、歪
み緩和層の膜厚を３００Å以上とする。インジウム組成
比ｘが0.01よりも小さいと軟らかく延性に富むインジウ
ムが少な過ぎて歪み緩和の働きが弱くなる。また、イン
ジウム組成比ｘが0.05よりも大きくなると歪み緩和層の
結晶性が劣化するため、それ以降に積層される各半導体
層が良質に形成されなくなる。歪み緩和層の厚さが３０
０Åよりも小さくなると、応力を歪み緩和層で十分に吸
収することができなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の熱膨張によ
る活性層の歪みを緩和する歪み緩和層を備えた、高光
度、低駆動電圧の窒化ガリウム系化合物半導体素子に関
する。
る活性層の歪みを緩和する歪み緩和層を備えた、高光
度、低駆動電圧の窒化ガリウム系化合物半導体素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る層が積層された発光素子の代表的なものとして
は、次のようなものがある。即ち、サファイヤを基板と
し、その上から、窒化アルミニウム(AlN) より成るバッ
ファ層、シリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア
濃度ｎ+ 層、GaN から成るバリア層とGaInN から成る井
戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造(MQW) の発
光層、ｐ型AlGaN から成るｐクラッド層、及び、ｐ型Ga
N から成るｐコンタクト層が順次積層されたものが知ら
れている。しかし、これらの従来技術の発光素子の中に
は、活性層に対する応力の緩和を目的として設けられた
半導体層を持つものはない。
ら成る層が積層された発光素子の代表的なものとして
は、次のようなものがある。即ち、サファイヤを基板と
し、その上から、窒化アルミニウム(AlN) より成るバッ
ファ層、シリコン(Si)ドープのGaN から成る高キャリア
濃度ｎ+ 層、GaN から成るバリア層とGaInN から成る井
戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造(MQW) の発
光層、ｐ型AlGaN から成るｐクラッド層、及び、ｐ型Ga
N から成るｐコンタクト層が順次積層されたものが知ら
れている。しかし、これらの従来技術の発光素子の中に
は、活性層に対する応力の緩和を目的として設けられた
半導体層を持つものはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の発光素子を製造
する際、活性層は約1000℃〜1200℃の高温下における結
晶成長により形成されるため、基板と活性層との熱膨張
係数の差異により、発光素子完成後には活性層に歪みが
生じる。この歪みにより、発光強度が十分に得られない
という問題があった。
する際、活性層は約1000℃〜1200℃の高温下における結
晶成長により形成されるため、基板と活性層との熱膨張
係数の差異により、発光素子完成後には活性層に歪みが
生じる。この歪みにより、発光強度が十分に得られない
という問題があった。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、上記の活性層の歪みを
解消あるいは緩和することにより、高光度、低駆動電圧
の窒化ガリウム系化合物半導体素子を実現することであ
る。
されたものであり、その目的は、上記の活性層の歪みを
解消あるいは緩和することにより、高光度、低駆動電圧
の窒化ガリウム系化合物半導体素子を実現することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第１の手段は、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体から成る層が積層された発光素子において、活性層と
基板との間に、基板の熱膨張による活性層への歪みの影
響を緩和するＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（0.01≦ｘ≦0.05）より
形成された歪み緩和層を設けることである。また、第２
の手段は、上記の手段において、歪み緩和層の膜厚を３
００Å以上とすることである。また、第３の手段は、上
記の手段において、歪み緩和層を活性層の直下に形成す
ることである。また、第４の手段は、上記の手段におい
て、歪み緩和層を不純物が無添加のＩｎx Ｇａ1-x Ｎ
（0.01≦ｘ≦0.05）より形成することである。更に、第
５の手段は、上記の手段において、活性層を多重量子井
戸構造とすることである。これらの手段により、上記の
課題を解決することができる。
めの第１の手段は、基板上に窒化ガリウム系化合物半導
体から成る層が積層された発光素子において、活性層と
基板との間に、基板の熱膨張による活性層への歪みの影
響を緩和するＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（0.01≦ｘ≦0.05）より
形成された歪み緩和層を設けることである。また、第２
の手段は、上記の手段において、歪み緩和層の膜厚を３
００Å以上とすることである。また、第３の手段は、上
記の手段において、歪み緩和層を活性層の直下に形成す
ることである。また、第４の手段は、上記の手段におい
て、歪み緩和層を不純物が無添加のＩｎx Ｇａ1-x Ｎ
（0.01≦ｘ≦0.05）より形成することである。更に、第
５の手段は、上記の手段において、活性層を多重量子井
戸構造とすることである。これらの手段により、上記の
課題を解決することができる。
【０００６】
【作用及び発明の効果】インジウムは、軟らかく延性に
富む金属であるため、これを含んでいる歪み緩和層は、
上記の歪み緩和の働きを示す。また、この発光素子の発
光強度は、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎより成る歪み緩和層のイン
ジウム（Ｉｎ）組成比ｘと強い相関を持つ。Ｉｎx Ｇａ
1-x Ｎより成る歪み緩和層のインジウム（Ｉｎ）組成比
ｘの異なる試料を多数作成し、そのフォトルミネセンス
による発光強度を測定した結果を示すグラフを図２に示
す。この図から判るように、上記の発光素子の発光強度
は、インジウム（Ｉｎ）組成比ｘが、ほぼ0.03の辺りで
鋭いピークを持っており、「0.01≦ｘ≦0.05」の範囲に
おいて高光度を示す。インジウム組成比ｘが0.01よりも
小さいと、軟らかく延性に富むインジウムが少な過ぎて
歪み緩和の働きが弱くなり、発光光度が落ちる。また、
インジウム組成比ｘが0.05よりも大きくなるとインジウ
ムが多過ぎて歪み緩和層の結晶性が劣化するため、それ
以降に積層される各半導体層が良質に形成されなくな
り、発光光度が落ちる。また、歪み緩和層の厚さの異な
る試料を多数作成し、その発光出力を測定した結果を示
すグラフを図３に示す。この図からも判るように、発光
出力に対する歪み緩和層の作用効果は、歪み緩和層の厚
さを増加させるほど大きくなるものの、いずれは飽和点
に達することが判明した。即ち、これらの試料の発光出
力は、歪み緩和層の厚さが３００Å以上の場合に高光度
を示す。また、より望ましくは、歪み緩和層の厚さは、
６００Å以上が良い。歪み緩和層の厚さが３００Åより
も小さい場合に上記の試料が高光度を示さない理由は、
歪み緩和層の厚さが３００Åよりも小さくなると、膜厚
が薄過ぎて、基板と発光層との熱膨張係数の差異により
発生する歪みによる応力を歪み緩和層で十分に吸収する
ことができなくなるためである。
富む金属であるため、これを含んでいる歪み緩和層は、
上記の歪み緩和の働きを示す。また、この発光素子の発
光強度は、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎより成る歪み緩和層のイン
ジウム（Ｉｎ）組成比ｘと強い相関を持つ。Ｉｎx Ｇａ
1-x Ｎより成る歪み緩和層のインジウム（Ｉｎ）組成比
ｘの異なる試料を多数作成し、そのフォトルミネセンス
による発光強度を測定した結果を示すグラフを図２に示
す。この図から判るように、上記の発光素子の発光強度
は、インジウム（Ｉｎ）組成比ｘが、ほぼ0.03の辺りで
鋭いピークを持っており、「0.01≦ｘ≦0.05」の範囲に
おいて高光度を示す。インジウム組成比ｘが0.01よりも
小さいと、軟らかく延性に富むインジウムが少な過ぎて
歪み緩和の働きが弱くなり、発光光度が落ちる。また、
インジウム組成比ｘが0.05よりも大きくなるとインジウ
ムが多過ぎて歪み緩和層の結晶性が劣化するため、それ
以降に積層される各半導体層が良質に形成されなくな
り、発光光度が落ちる。また、歪み緩和層の厚さの異な
る試料を多数作成し、その発光出力を測定した結果を示
すグラフを図３に示す。この図からも判るように、発光
出力に対する歪み緩和層の作用効果は、歪み緩和層の厚
さを増加させるほど大きくなるものの、いずれは飽和点
に達することが判明した。即ち、これらの試料の発光出
力は、歪み緩和層の厚さが３００Å以上の場合に高光度
を示す。また、より望ましくは、歪み緩和層の厚さは、
６００Å以上が良い。歪み緩和層の厚さが３００Åより
も小さい場合に上記の試料が高光度を示さない理由は、
歪み緩和層の厚さが３００Åよりも小さくなると、膜厚
が薄過ぎて、基板と発光層との熱膨張係数の差異により
発生する歪みによる応力を歪み緩和層で十分に吸収する
ことができなくなるためである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaN から
成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にノン
ドープのInx Ga1-X N (0.01≦ｘ≦0.05) から成る膜厚
約１８００Åの歪み緩和層１４が形成されている。この
歪み緩和層１４は、サファイア基板１１と発光層１５と
の熱膨張係数の違いにより生じる発光層１５に掛かる応
力を緩和するためのものである。そして、歪み緩和層１
４の上に膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１と膜
厚約35ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層１５２とが交互
に積層された多重量子井戸構造(MQW) の発光層１５が形
成されている。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は
５層である。発光層１５の上にはｐ型Al0.12Ga0.88N か
ら成る膜厚約３００Åのｐクラッド層１６が形成されて
いる。さらに、ｐクラッド層１６の上にはｐ型GaN から
成る膜厚約100nm のｐコンタクト層１７が形成されてい
る。
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１１上に形
成されたGaN 系化合物半導体で形成された発光素子１０
０の模式的な断面構成図である。基板１１の上には窒化
アルミニウム(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層１
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaN から
成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度ｎ+ 層１３が形成
されている。この高キャリア濃度ｎ+ 層１３の上にノン
ドープのInx Ga1-X N (0.01≦ｘ≦0.05) から成る膜厚
約１８００Åの歪み緩和層１４が形成されている。この
歪み緩和層１４は、サファイア基板１１と発光層１５と
の熱膨張係数の違いにより生じる発光層１５に掛かる応
力を緩和するためのものである。そして、歪み緩和層１
４の上に膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１と膜
厚約35ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層１５２とが交互
に積層された多重量子井戸構造(MQW) の発光層１５が形
成されている。バリア層１５１は６層、井戸層１５２は
５層である。発光層１５の上にはｐ型Al0.12Ga0.88N か
ら成る膜厚約３００Åのｐクラッド層１６が形成されて
いる。さらに、ｐクラッド層１６の上にはｐ型GaN から
成る膜厚約100nm のｐコンタクト層１７が形成されてい
る。
【０００８】又、ｐコンタクト層１７の上には金属蒸着
による透光性の電極１８Ａが、ｎ+層１３上には電極１
８Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、ｐコン
タクト層１７に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)と、
Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。
電極１８Ｂは膜厚約 200Åのバナジウム(V) と、膜厚約
1.8 μｍのアルミニウム(Al)又はAl合金で構成されてい
る。電極１８Ａ上の一部には、CoもしくはNiとAu、Al、
又は、それらの合金から成る膜厚約1.5 μｍの電極パッ
ド２０が形成されている。
による透光性の電極１８Ａが、ｎ+層１３上には電極１
８Ｂが形成されている。透光性の電極１８Ａは、ｐコン
タクト層１７に接合する膜厚約15Åのコバルト(Co)と、
Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。
電極１８Ｂは膜厚約 200Åのバナジウム(V) と、膜厚約
1.8 μｍのアルミニウム(Al)又はAl合金で構成されてい
る。電極１８Ａ上の一部には、CoもしくはNiとAu、Al、
又は、それらの合金から成る膜厚約1.5 μｍの電極パッ
ド２０が形成されている。
【０００９】次に、この発光素子１００の製造方法につ
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「MOVPE 」と略す）による気相成長により製
造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャ
リアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以
下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)
3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウム(In
(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)とシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP
2Mg 」と記す）である。まず、有機洗浄及び熱処理によ
り洗浄したａ面を主面とした単結晶の基板１１をMOVPE
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を反応室に流しながら温度1100℃で基板１１を
ベーキングした。次に、基板１１の温度を400 ℃まで低
下させて、H2、NH3 及びTMA を供給してAlN のバッファ
層１２を約25nmの膜厚に形成した。
いて説明する。上記発光素子１００は、有機金属気相成
長法（以下「MOVPE 」と略す）による気相成長により製
造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャ
リアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以
下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)
3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウム(In
(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)とシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP
2Mg 」と記す）である。まず、有機洗浄及び熱処理によ
り洗浄したａ面を主面とした単結晶の基板１１をMOVPE
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を反応室に流しながら温度1100℃で基板１１を
ベーキングした。次に、基板１１の温度を400 ℃まで低
下させて、H2、NH3 及びTMA を供給してAlN のバッファ
層１２を約25nmの膜厚に形成した。
【００１０】次に、基板１１の温度を1150℃に保持し、
H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ
+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を８５０℃
にまで低下させて、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供
給して、膜厚約１８００ÅのノンドープのInx Ga1-X N
(0.01 ≦ｘ≦0.05) から成る歪み緩和層１４を形成し
た。上記の歪み緩和層１４を形成した後、再び基板１１
の温度を1150℃にまで昇温し、N2又はH2、NH3 及びTMG
を供給して、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１
を形成した。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供
給して、膜厚約35ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層１５
２を形成した。さらに、バリア層１５１と井戸層１５２
を同一条件で４周期形成し、その上にGaN から成るバリ
ア層１５１を形成した。このようにして５周期のMQW 構
造の発光層１５を形成した。
H2、NH3 、TMG 及びシランを供給し、膜厚約4.0 μｍ、
電子濃度2 ×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度ｎ
+ 層１３を形成した。次に、基板１１の温度を８５０℃
にまで低下させて、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供
給して、膜厚約１８００ÅのノンドープのInx Ga1-X N
(0.01 ≦ｘ≦0.05) から成る歪み緩和層１４を形成し
た。上記の歪み緩和層１４を形成した後、再び基板１１
の温度を1150℃にまで昇温し、N2又はH2、NH3 及びTMG
を供給して、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層１５１
を形成した。次に、N2又はH2、NH3 、TMG 及びTMI を供
給して、膜厚約35ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層１５
２を形成した。さらに、バリア層１５１と井戸層１５２
を同一条件で４周期形成し、その上にGaN から成るバリ
ア層１５１を形成した。このようにして５周期のMQW 構
造の発光層１５を形成した。
【００１１】次に、基板１１の温度を1150℃に保持し、
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約３００Å、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al
0.12Ga0.88N から成るｐクラッド層１６を形成した。次
に、基板１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、N
H3 、TMG 及びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgを
ドープしたｐ型GaN から成るｐコンタクト層１７を形成
した。次に、ｐコンタクト層１７の上にエッチングマス
クを形成し、所定領域のマスクを除去して、マスクで覆
われていない部分のｐコンタクト層１７、ｐクラッド層
１６、発光層１５、歪み緩和層１４、ｎ+ 層１３の一部
を塩素を含むガスによる反応性イオンエッチングにより
エッチングして、ｎ+ 層１３の表面を露出させた。次
に、以下の手順で、ｎ+ 層１３に対する電極１８Ｂと、
ｐコンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａとを形
成した。
N2又はH2、NH3 、TMG 、TMA 及びCP2Mg を供給して、膜
厚約３００Å、マグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al
0.12Ga0.88N から成るｐクラッド層１６を形成した。次
に、基板１１の温度を1100℃に保持し、N2又はH2、N
H3 、TMG 及びCP2Mg を供給して、膜厚約100nm 、Mgを
ドープしたｐ型GaN から成るｐコンタクト層１７を形成
した。次に、ｐコンタクト層１７の上にエッチングマス
クを形成し、所定領域のマスクを除去して、マスクで覆
われていない部分のｐコンタクト層１７、ｐクラッド層
１６、発光層１５、歪み緩和層１４、ｎ+ 層１３の一部
を塩素を含むガスによる反応性イオンエッチングにより
エッチングして、ｎ+ 層１３の表面を露出させた。次
に、以下の手順で、ｎ+ 層１３に対する電極１８Ｂと、
ｐコンタクト層１７に対する透光性の電極１８Ａとを形
成した。
【００１２】(1) フォトレジストを塗布し、フォトリソ
グラフィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に窓を
形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
膜厚約 200Åのバナジウム(V) と膜厚約 1.8μｍのAlを
蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによ
りｎ+ 層１３の露出面上に電極１８Ｂが形成される。 (2) 次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、
フォトリソグラフィにより、ｐコンタクト層１７の上の
電極形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成
する。 (3) 蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたｐコ
ンタクト層１７上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排
気した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCo上に膜厚約
60ÅのAuを成膜する。
グラフィによりｎ+ 層１３の露出面上の所定領域に窓を
形成して、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、
膜厚約 200Åのバナジウム(V) と膜厚約 1.8μｍのAlを
蒸着した。次に、フォトレジストを除去する。これによ
りｎ+ 層１３の露出面上に電極１８Ｂが形成される。 (2) 次に、表面上にフォトレジストを一様に塗布して、
フォトリソグラフィにより、ｐコンタクト層１７の上の
電極形成部分のフォトレジストを除去して、窓部を形成
する。 (3) 蒸着装置にて、フォトレジスト及び露出させたｐコ
ンタクト層１７上に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排
気した後、膜厚約15ÅのCoを成膜し、このCo上に膜厚約
60ÅのAuを成膜する。
【００１３】(4) 次に、試料を蒸着装置から取り出し、
リフトオフ法によりフォトレジスト上に堆積したCo、Au
を除去し、ｐコンタクト層１７上に透光性の電極１８Ａ
を形成する。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を開ける。次に、CoもしくはNiとAu、
Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に堆積したCoもしくはNiとAu、A
l、又はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッ
ド２０を形成する。 (6) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力 3Paとし、その状態で雰囲気温度を約 5
50℃にして、3 分程度、加熱し、ｐコンタクト層１７、
ｐクラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にｐコンタク
ト層１７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電
極１８Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、発
光素子１００を形成した。
リフトオフ法によりフォトレジスト上に堆積したCo、Au
を除去し、ｐコンタクト層１７上に透光性の電極１８Ａ
を形成する。 (5) 次に、透光性の電極１８Ａ上の一部にボンディング
用の電極パッド２０を形成するために、フォトレジスト
を一様に塗布して、その電極パッド２０の形成部分のフ
ォトレジストに窓を開ける。次に、CoもしくはNiとAu、
Al、又は、それらの合金を膜厚1.5 μｍ程度に、蒸着に
より成膜させ、(4) の工程と同様に、リフトオフ法によ
り、フォトレジスト上に堆積したCoもしくはNiとAu、A
l、又はそれらの合金から成る膜を除去して、電極パッ
ド２０を形成する。 (6) その後、試料雰囲気を真空ポンプで排気し、O2ガス
を供給して圧力 3Paとし、その状態で雰囲気温度を約 5
50℃にして、3 分程度、加熱し、ｐコンタクト層１７、
ｐクラッド層１６をｐ型低抵抗化すると共にｐコンタク
ト層１７と電極１８Ａとの合金化処理、ｎ+ 層１３と電
極１８Ｂとの合金化処理を行った。このようにして、発
光素子１００を形成した。
【００１４】Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎより成る歪み緩和層のイ
ンジウム（Ｉｎ）組成比ｘの異なる試料を多数作成し、
そのフォトルミネセンスによる発光強度を測定した結果
を示すグラフを図２に示す。この図から判るように、発
光素子１００の発光強度は、インジウム（Ｉｎ）組成比
ｘが、「0.01≦ｘ≦0.05」の範囲において高光度を示す
が、より望ましくは、「0.025 ≦ｘ≦0.035 」の範囲に
おいて最も高い光度を示す。また、歪み緩和層の厚さの
異なる試料を多数作成し、その駆動電圧を測定した結果
を示すグラフを図４に示す。この図から判るように、歪
み緩和層の厚さは、駆動電圧の点をも鑑みれば、１８０
０Å以上であれば尚良い。また、上記の試料に関し、そ
の発光出力における主波長を測定した結果を示すグラフ
を図５に示す。この図から判るように、歪み緩和層の厚
さは、主波長に対しては殆ど影響しないものと思われ
る。
ンジウム（Ｉｎ）組成比ｘの異なる試料を多数作成し、
そのフォトルミネセンスによる発光強度を測定した結果
を示すグラフを図２に示す。この図から判るように、発
光素子１００の発光強度は、インジウム（Ｉｎ）組成比
ｘが、「0.01≦ｘ≦0.05」の範囲において高光度を示す
が、より望ましくは、「0.025 ≦ｘ≦0.035 」の範囲に
おいて最も高い光度を示す。また、歪み緩和層の厚さの
異なる試料を多数作成し、その駆動電圧を測定した結果
を示すグラフを図４に示す。この図から判るように、歪
み緩和層の厚さは、駆動電圧の点をも鑑みれば、１８０
０Å以上であれば尚良い。また、上記の試料に関し、そ
の発光出力における主波長を測定した結果を示すグラフ
を図５に示す。この図から判るように、歪み緩和層の厚
さは、主波長に対しては殆ど影響しないものと思われ
る。
【００１５】また、Inx Ga1-X N より成る歪み緩和層１
４のインジウム（Ｉｎ）組成比ｘを「0.01≦ｘ≦0.05」
とするためには、上記の実施例において、高キャリア濃
度ｎ+ 層１３を形成した後に、基板１１の温度を８５０
℃にまで低下させて、N2又はH2を３０〜４０Ｌ／分、NH
3 を１０〜２０Ｌ／分、TMG を６〜１０×10-5モル／
分、TMI を２〜４０μモル／分の割合で供給すればよ
い。
４のインジウム（Ｉｎ）組成比ｘを「0.01≦ｘ≦0.05」
とするためには、上記の実施例において、高キャリア濃
度ｎ+ 層１３を形成した後に、基板１１の温度を８５０
℃にまで低下させて、N2又はH2を３０〜４０Ｌ／分、NH
3 を１０〜２０Ｌ／分、TMG を６〜１０×10-5モル／
分、TMI を２〜４０μモル／分の割合で供給すればよ
い。
【００１６】なお、上記の実施例では、発光素子１００
の発光層１５はＭＱＷ構造としたが、発光層の構造は、
ＳＱＷ構造でもよい。また、バリア層、井戸層、クラッ
ド層、コンタクト層、その他の層は、任意の混晶比の４
元、３元、２元系のAlx GayIn1-x-y N （０≦ｘ≦１，
０≦ｙ≦１）としても良い。又、ｐ型不純物としてMgを
用いたがベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用い
ることができる。又、本発明は発光素子のみならず受光
素子にも利用することができる。
の発光層１５はＭＱＷ構造としたが、発光層の構造は、
ＳＱＷ構造でもよい。また、バリア層、井戸層、クラッ
ド層、コンタクト層、その他の層は、任意の混晶比の４
元、３元、２元系のAlx GayIn1-x-y N （０≦ｘ≦１，
０≦ｙ≦１）としても良い。又、ｐ型不純物としてMgを
用いたがベリリウム(Be)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用い
ることができる。又、本発明は発光素子のみならず受光
素子にも利用することができる。
【図１】本発明の具体的な実施例に係わるGaN 系化合物
半導体発光素子１００の構造を示した模式的断面図。
半導体発光素子１００の構造を示した模式的断面図。
【図２】歪み緩和層１４（Inx Ga1-x N ）のインジウム
組成比ｘと発光強度との相関を示すグラフ。
組成比ｘと発光強度との相関を示すグラフ。
【図３】歪み緩和層１４（Inx Ga1-x N ）の厚さと発光
出力との相関を示すグラフ。
出力との相関を示すグラフ。
【図４】歪み緩和層１４（Inx Ga1-x N ）の厚さと駆動
電圧との相関を示すグラフ。
電圧との相関を示すグラフ。
【図５】歪み緩和層１４（Inx Ga1-x N ）の厚さと主波
長との相関を示すグラフ。
長との相関を示すグラフ。
１１ サファイア基板 １２ バッファ層 １３ 高キャリア濃度ｎ+ 層 １４ 歪み緩和層 １５ 発光層 １６ ｐクラッド層 １７ ｐコンタクト層 １８Ａ ｐ電極 １８Ｂ ｎ電極 ２０ 電極パッド １００ 発光素子
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る層が積層された発光素子において、 活性層と前記基板との間に、前記基板の熱膨張による前
記活性層への歪みの影響を緩和する歪み緩和層を備え、 前記歪み緩和層は、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ（0.01≦ｘ≦0.0
5）より形成されていることを特徴とする窒化ガリウム
系化合物半導体素子。 - 【請求項２】 前記歪み緩和層の膜厚は、３００Å以上
であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム
系化合物半導体素子。 - 【請求項３】 前記歪み緩和層は、前記活性層の直下に
形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 - 【請求項４】 前記歪み緩和層は、不純物が無添加であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１
項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 - 【請求項５】 前記活性層は、多重量子井戸構造である
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
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4455098A JP3836245B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4455098A JP3836245B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233824A true JPH11233824A (ja) | 1999-08-27 |
| JP3836245B2 JP3836245B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=12694618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4455098A Expired - Fee Related JP3836245B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3836245B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002089220A1 (fr) | 2001-04-25 | 2002-11-07 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Element luminescent a semi-conducteurs contenant un compose de nitrure du groupe iii |
| JP2003115642A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| JP2010532561A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | ウリエルエスティー カンパニー リミテッド | 化合物半導体発光素子 |
| JP2013084957A (ja) * | 2012-10-05 | 2013-05-09 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| WO2013128894A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 国立大学法人山口大学 | 半導体発光素子 |
| KR101401228B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-05-30 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 |
| WO2014098321A1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 및 그 제조 방법 |
| KR101432908B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-08-22 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
| US10256368B2 (en) | 2012-12-18 | 2019-04-09 | Sk Siltron Co., Ltd. | Semiconductor substrate for controlling a strain |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP4455098A patent/JP3836245B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003115642A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
| WO2002089220A1 (fr) | 2001-04-25 | 2002-11-07 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Element luminescent a semi-conducteurs contenant un compose de nitrure du groupe iii |
| US7030414B2 (en) | 2001-04-25 | 2006-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | III group nitride compound semiconductor luminescent element |
| JP2010532561A (ja) * | 2007-07-04 | 2010-10-07 | ウリエルエスティー カンパニー リミテッド | 化合物半導体発光素子 |
| WO2013128894A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 国立大学法人山口大学 | 半導体発光素子 |
| JPWO2013128894A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2015-07-30 | 国立大学法人山口大学 | 半導体発光素子 |
| JP2013084957A (ja) * | 2012-10-05 | 2013-05-09 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| KR101401228B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-05-30 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 |
| WO2014098321A1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-26 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 및 그 제조 방법 |
| KR101432908B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-08-22 | 주식회사 엘지실트론 | 반도체 기판 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
| CN105264643A (zh) * | 2012-12-18 | 2016-01-20 | Lg矽得荣株式会社 | 半导体衬底及其制造方法 |
| US10256368B2 (en) | 2012-12-18 | 2019-04-09 | Sk Siltron Co., Ltd. | Semiconductor substrate for controlling a strain |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3836245B2 (ja) | 2006-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6452214B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device having a light emission output of high light intensity | |
| US6861663B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor light-emitting device | |
| JP3606015B2 (ja) | ３族窒化物半導体素子の製造方法 | |
| EP2164115A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing nitride semiconductor | |
| JP3304782B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3612985B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子及びその製造方法 | |
| JPH11220168A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子及びその製造方法 | |
| US20030173574A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US6365923B1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element and process for production thereof | |
| JPH11145518A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
| JP3836245B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
| JP3341576B2 (ja) | ３族窒化物化合物半導体発光素子 | |
| JP3703975B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH10229219A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
| JPH11145063A (ja) | 窒化ガリウム半導体層を有する半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH09266326A (ja) | ３族窒化物化合物半導体発光素子 | |
| JP3646502B2 (ja) | ３族窒化物半導体素子の製造方法 | |
| JP3480297B2 (ja) | 半導体素子 | |
| JPH10303458A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 | |
| JP3712870B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JPH10289877A (ja) | 化合物半導体の形成方法及び半導体装置 | |
| JP3555419B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の電極形成方法及び素子の製造方法 | |
| JP3436152B2 (ja) | ＧａＮ系の半導体素子 | |
| JP3642199B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3575657B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040129 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040213 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040227 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060726 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100804 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100804 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110804 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110804 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120804 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130804 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |