JPH11330622A - 窒化物半導体素子 - Google Patents
窒化物半導体素子Info
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- JPH11330622A JPH11330622A JP13949698A JP13949698A JPH11330622A JP H11330622 A JPH11330622 A JP H11330622A JP 13949698 A JP13949698 A JP 13949698A JP 13949698 A JP13949698 A JP 13949698A JP H11330622 A JPH11330622 A JP H11330622A
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- layer
- substrate
- type impurity
- gan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板裏面側からｎ電極を取り出すための新規
な窒化物半導体素子の構造を提供する。 【構成】 ＧａＮ基板のas-grown側に構造が形成されて
おり、研磨面側にｎ電極が形成される層として、ｎ型不
純物がドープされたｎ型窒化物半導体を有するｎ側コン
タクト層が形成されている。ｎ側コンタクト層は研磨面
側のＧａＮ基板のダメージ回復層および、電極形成層と
して作用するので、発光素子では発光開始電圧を低下さ
せて、発光効率に優れた素子を実現できる。
な窒化物半導体素子の構造を提供する。 【構成】 ＧａＮ基板のas-grown側に構造が形成されて
おり、研磨面側にｎ電極が形成される層として、ｎ型不
純物がドープされたｎ型窒化物半導体を有するｎ側コン
タクト層が形成されている。ｎ側コンタクト層は研磨面
側のＧａＮ基板のダメージ回復層および、電極形成層と
して作用するので、発光素子では発光開始電圧を低下さ
せて、発光効率に優れた素子を実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）からなる発
光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、
スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等の発光
素子、光センサー、太陽電池等の受光素子、あるいはト
ランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用さ
れる窒化物半導体素子に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）からなる発
光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、
スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等の発光
素子、光センサー、太陽電池等の受光素子、あるいはト
ランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使用さ
れる窒化物半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】我々はＧａＮ基板の上に、活性層を含む
窒化物半導体レーザ素子を作製して、世界で初めて室温
での連続発振１万時間以上を達成したことを発表した
（ICNS'97 予稿集,October 27-31,1997,P444-446、及び
Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997）pp.L1568-1571、Part2,
No.12A,1 December 1997）。さらに、前記レーザ素子よ
りサファイアを除去してＧａＮ単独とすることにより、
５ｍＷ出力でも１万時間以上の連続発振に成功したこと
を発表した。（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.L309-
L312、及びAppl.Phys.Lett.Vol.72(1998)No.16,2014-20
16）
窒化物半導体レーザ素子を作製して、世界で初めて室温
での連続発振１万時間以上を達成したことを発表した
（ICNS'97 予稿集,October 27-31,1997,P444-446、及び
Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997）pp.L1568-1571、Part2,
No.12A,1 December 1997）。さらに、前記レーザ素子よ
りサファイアを除去してＧａＮ単独とすることにより、
５ｍＷ出力でも１万時間以上の連続発振に成功したこと
を発表した。（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.L309-
L312、及びAppl.Phys.Lett.Vol.72(1998)No.16,2014-20
16）
【０００３】以上のレーザ素子は、アンドープＧａＮ基
板のキャリア濃度が不十分であるため、そのＧａＮ裏面
側からｎ電極を取り出さずに、窒化物半導体面側からｎ
電極、及びｐ電極を取り出した構造となっている。
板のキャリア濃度が不十分であるため、そのＧａＮ裏面
側からｎ電極を取り出さずに、窒化物半導体面側からｎ
電極、及びｐ電極を取り出した構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】同一面側からｐ電極と
ｎ電極とを取り出す構造とすると、上下から電極を取り
出したものに比較してチップサイズが大きくなる欠点が
ある。また窒化物半導体層側にｐ、ｎ両電極がある構造
は、チップ製造工程においても、電極の形状、チップ形
状等にも数々の制約を受けやすく製造しにくい傾向にあ
る。
ｎ電極とを取り出す構造とすると、上下から電極を取り
出したものに比較してチップサイズが大きくなる欠点が
ある。また窒化物半導体層側にｐ、ｎ両電極がある構造
は、チップ製造工程においても、電極の形状、チップ形
状等にも数々の制約を受けやすく製造しにくい傾向にあ
る。
【０００５】またＧａＮ基板のキャリア濃度を稼ぐため
に、ＧａＮ基板成長中にｎ型不純物をドープすることも
考えられる。しかしＧａＮ基板は窒化物半導体の異なる
材料よりなる基板上に成長された後、異種基板を何らか
の方法を用いて除去することによって形成されることが
多い。この場合、基板除去面に、直接ｎ電極を形成する
とオーミック性が悪くなる可能性がある。
に、ＧａＮ基板成長中にｎ型不純物をドープすることも
考えられる。しかしＧａＮ基板は窒化物半導体の異なる
材料よりなる基板上に成長された後、異種基板を何らか
の方法を用いて除去することによって形成されることが
多い。この場合、基板除去面に、直接ｎ電極を形成する
とオーミック性が悪くなる可能性がある。
【０００６】従って、本発明はこのような事情を鑑みて
成されたものであって、窒化物半導体基板を用いた素子
を実現するに際し、基板裏面側からｎ電極を取り出すた
めの新規な窒化物半導体素子の構造を提供することにあ
る。
成されたものであって、窒化物半導体基板を用いた素子
を実現するに際し、基板裏面側からｎ電極を取り出すた
めの新規な窒化物半導体素子の構造を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体素
子は、第１の主面と第２の主面とを有し、ｎ型不純物が
ドープされた窒化物半導体よりなる基板の第１の主面側
に、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを有す
る素子構造が形成されており、第２の主面側にはｎ電極
が形成される層として、ｎ型不純物がドープされたｎ型
窒化物半導体を有するｎ側コンタクト層が形成されてい
ることを特徴とする。ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、
Ｓｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられるが、最も好ましく
はＳｉを用いる。
子は、第１の主面と第２の主面とを有し、ｎ型不純物が
ドープされた窒化物半導体よりなる基板の第１の主面側
に、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とを有す
る素子構造が形成されており、第２の主面側にはｎ電極
が形成される層として、ｎ型不純物がドープされたｎ型
窒化物半導体を有するｎ側コンタクト層が形成されてい
ることを特徴とする。ｎ型不純物としてはＳｉ、Ｇｅ、
Ｓｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられるが、最も好ましく
はＳｉを用いる。
【０００８】前記窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純
物濃度は５×１０16／cm3以上、５×１０18／cm3以下に
調整されていることが望ましい。さらに好ましくは１×
１０18／cm3以下、最も好ましくは５×１０17／cm3以下
に調整される。
物濃度は５×１０16／cm3以上、５×１０18／cm3以下に
調整されていることが望ましい。さらに好ましくは１×
１０18／cm3以下、最も好ましくは５×１０17／cm3以下
に調整される。
【０００９】前記ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度
が、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純
物濃度よりも大きいことを特徴とする。コンタクト層の
好ましい不純物濃度としては５×１０17／cm3以上、好
ましくは１×１０18／cm3以上、さらに好ましくは３×
１０18／cm3以上に調整する。上限については１×１０
20／cm3以下が望ましい。
が、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純
物濃度よりも大きいことを特徴とする。コンタクト層の
好ましい不純物濃度としては５×１０17／cm3以上、好
ましくは１×１０18／cm3以上、さらに好ましくは３×
１０18／cm3以上に調整する。上限については１×１０
20／cm3以下が望ましい。
【００１０】また、本発明の素子では、前記ｎ側コンタ
クト層と第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型
不純物濃度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導
体を有するバッファ層が形成されていることを特徴とす
る。このバッファ層の膜厚はは０．１μｍ以下、好まし
くは５００オングストローム以下、さらに好ましくは３
００オングストローム以下にする。下限については５０
オングストローム以上あることが望ましい。
クト層と第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型
不純物濃度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導
体を有するバッファ層が形成されていることを特徴とす
る。このバッファ層の膜厚はは０．１μｍ以下、好まし
くは５００オングストローム以下、さらに好ましくは３
００オングストローム以下にする。下限については５０
オングストローム以上あることが望ましい。
【００１１】さらに、本発明では窒化物半導体基板、バ
ッファ層、ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類が
同一組成を有することを特徴とする。最も好ましくは、
全て実質的にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとする。
ッファ層、ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類が
同一組成を有することを特徴とする。最も好ましくは、
全て実質的にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとする。
【００１２】またｎ側コンタクト層、バッファ層の少な
くとも一方が、窒化物半導体層が積層された多層膜構造
を有することを特徴とする。多層膜構造は好ましくは超
格子構造とする。超格子構造とは、例えば膜厚１００オ
ングストローム以下、好ましくは７０オングストローム
以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の、異
なる組成を有する窒化物半導体層を積層した積層構造を
指す。
くとも一方が、窒化物半導体層が積層された多層膜構造
を有することを特徴とする。多層膜構造は好ましくは超
格子構造とする。超格子構造とは、例えば膜厚１００オ
ングストローム以下、好ましくは７０オングストローム
以下、最も好ましくは５０オングストローム以下の、異
なる組成を有する窒化物半導体層を積層した積層構造を
指す。
【００１３】多層膜の組み合わせとしては、ＩｎXＧａ
1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Y≦１、但
しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異な
る。）とを交互に積層することが望ましい。本発明では
アンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合
わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純
物多量ドープＧａＮが好ましい組み合わせである。
1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Y≦１、但
しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異な
る。）とを交互に積層することが望ましい。本発明では
アンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合
わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純
物多量ドープＧａＮが好ましい組み合わせである。
【００１４】
【発明の実施の形態】窒化物半導体基板は、例えば窒化
物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、基板とな
るような膜厚で窒化物半導体を成長させた後、その異種
基板を除去することによって得られる。具体的な好まし
い窒化物半導体基板の製造方法としては、例えば次のよ
うな方法がある。
物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、基板とな
るような膜厚で窒化物半導体を成長させた後、その異種
基板を除去することによって得られる。具体的な好まし
い窒化物半導体基板の製造方法としては、例えば次のよ
うな方法がある。
【００１５】まずサファイア、ＳｉＣのような窒化物半
導体と異なる材料よりなる異種基板を用い、この異種基
板上に第１の窒化物半導体を成長させる。そしてその第
１の窒化物半導体の上に、例えばＳｉＯ2、ＴｉＯ2のよ
うな、窒化物半導体が表面に成長しないか若しくは成長
しない保護膜を部分的に設ける。保護膜を設ける前に第
１の窒化物半導体をエッチングしてその表面に凹凸を設
けても良い。凹凸を設けた場合、前記保護膜は少なくと
もその凸部表面に形成する。次に保護膜を部分的に設け
た状態において、その保護膜の上から基板となる第２の
窒化物半導体を成長させる。第２の窒化物半導体は最初
保護膜の上には成長せず、第１の窒化物半導体の露出面
から成長し始める。第２の窒化物半導体の成長を続ける
と、保護膜上部において、第２の窒化物半導体は横方向
に成長し、そして保護膜上部において繋がる。保護膜上
で繋がった第２の窒化物半導体の成長を続けると、異種
基板と窒化物半導体との格子定数不整、熱膨張係数差に
起因する結晶欠陥が成長途中で止まり、結晶欠陥が非常
に少ない窒化物半導体基板が得られる。後は、異種基
板、保護膜、第１の窒化物半導体を、例えば研磨して除
去することにより、第１の主面（as-grown側）と第２の
主面（除去側）を有する窒化物半導体基板が得られる。
導体と異なる材料よりなる異種基板を用い、この異種基
板上に第１の窒化物半導体を成長させる。そしてその第
１の窒化物半導体の上に、例えばＳｉＯ2、ＴｉＯ2のよ
うな、窒化物半導体が表面に成長しないか若しくは成長
しない保護膜を部分的に設ける。保護膜を設ける前に第
１の窒化物半導体をエッチングしてその表面に凹凸を設
けても良い。凹凸を設けた場合、前記保護膜は少なくと
もその凸部表面に形成する。次に保護膜を部分的に設け
た状態において、その保護膜の上から基板となる第２の
窒化物半導体を成長させる。第２の窒化物半導体は最初
保護膜の上には成長せず、第１の窒化物半導体の露出面
から成長し始める。第２の窒化物半導体の成長を続ける
と、保護膜上部において、第２の窒化物半導体は横方向
に成長し、そして保護膜上部において繋がる。保護膜上
で繋がった第２の窒化物半導体の成長を続けると、異種
基板と窒化物半導体との格子定数不整、熱膨張係数差に
起因する結晶欠陥が成長途中で止まり、結晶欠陥が非常
に少ない窒化物半導体基板が得られる。後は、異種基
板、保護膜、第１の窒化物半導体を、例えば研磨して除
去することにより、第１の主面（as-grown側）と第２の
主面（除去側）を有する窒化物半導体基板が得られる。
【００１６】窒化物半導体基板のアズグロウン（as-gro
wn）側には素子構造となる窒化物半導体が成長される。
一方、異種基板除去側の窒化物半導体基板面にｎ電極が
形成されるのであるが、除去側の窒化物半導体基板は面
方位が不均一であることが多い。窒化物半導体基板の面
方位が不均一であると、この面に直接ｎ電極を形成する
と、オーミック性が不安定になりやすい傾向にある。そ
こで本発明では、この異種基板除去側に、ｎ電極形成層
となる窒化物半導体層を成長させることにより、窒化物
半導体の面方位を整えることができ、さらに成長面を鏡
面状とすることができるようになるので、ｎ電極を形成
するためのコンタクト層として、安定してｎ電極と良好
なオーミック接触が得られるのである。
wn）側には素子構造となる窒化物半導体が成長される。
一方、異種基板除去側の窒化物半導体基板面にｎ電極が
形成されるのであるが、除去側の窒化物半導体基板は面
方位が不均一であることが多い。窒化物半導体基板の面
方位が不均一であると、この面に直接ｎ電極を形成する
と、オーミック性が不安定になりやすい傾向にある。そ
こで本発明では、この異種基板除去側に、ｎ電極形成層
となる窒化物半導体層を成長させることにより、窒化物
半導体の面方位を整えることができ、さらに成長面を鏡
面状とすることができるようになるので、ｎ電極を形成
するためのコンタクト層として、安定してｎ電極と良好
なオーミック接触が得られるのである。
【００１７】窒化物半導体基板の平均的なｎ型不純物濃
度は５×１０16／cm3以上、５×１０18／cm3以下に調整
されていることが望ましい。５×１０18／cm3よりもｎ
型不純物濃度が多いと、窒化物半導体の結晶性が悪くな
り、素子自体の出力が低下し、また寿命も短くなる傾向
にある。従って好ましいｎ型不純物濃度としては、１×
１０18／cm3以下、最も好ましくは５×１０17／cm3以下
に調整する。下限については５×１０16／cm3以上が望
ましい。５×１０16／cm3よりも少ないと、基板自体の
抵抗率が高く、キャリア濃度が不十分となり、素子のＶ
ｆ、閾値における電圧が高くなる。なおｎ型不純物を窒
化物半導体基板全体に均一にドープすることもできる
し、また、連続状の濃度勾配、若しくはステップ状の濃
度勾配をつけることもできる。濃度勾配をつける場合、
第１の主面（as-grown）側に接近するに従って不純物濃
度を小さくすることが望ましい。
度は５×１０16／cm3以上、５×１０18／cm3以下に調整
されていることが望ましい。５×１０18／cm3よりもｎ
型不純物濃度が多いと、窒化物半導体の結晶性が悪くな
り、素子自体の出力が低下し、また寿命も短くなる傾向
にある。従って好ましいｎ型不純物濃度としては、１×
１０18／cm3以下、最も好ましくは５×１０17／cm3以下
に調整する。下限については５×１０16／cm3以上が望
ましい。５×１０16／cm3よりも少ないと、基板自体の
抵抗率が高く、キャリア濃度が不十分となり、素子のＶ
ｆ、閾値における電圧が高くなる。なおｎ型不純物を窒
化物半導体基板全体に均一にドープすることもできる
し、また、連続状の濃度勾配、若しくはステップ状の濃
度勾配をつけることもできる。濃度勾配をつける場合、
第１の主面（as-grown）側に接近するに従って不純物濃
度を小さくすることが望ましい。
【００１８】さらに、ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃
度を、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不
純物濃度よりも大きくすることが望ましい。表面近傍の
不純物濃度とは、表面から５μｍ以内の範囲のｎ型不純
物濃度を指すものとする。ｎ型不純物濃度を表面近傍よ
りも大きくすることにより、ｎ電極とコンタクト層との
オーミック接触が得やすくなり、また、キャリアが基板
内において拡散しやすくなるため素子の出力が向上す
る。コンタクト層の好ましい不純物濃度としては５×１
０17／cm3以上に調整する。上限については１×１０20
／cm3以下が望ましい。１×１０20／cm3よりも多いとコ
ンタクト層自体の結晶性が悪くなって、逆に良好なオー
ミックが得にくくなる。
度を、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不
純物濃度よりも大きくすることが望ましい。表面近傍の
不純物濃度とは、表面から５μｍ以内の範囲のｎ型不純
物濃度を指すものとする。ｎ型不純物濃度を表面近傍よ
りも大きくすることにより、ｎ電極とコンタクト層との
オーミック接触が得やすくなり、また、キャリアが基板
内において拡散しやすくなるため素子の出力が向上す
る。コンタクト層の好ましい不純物濃度としては５×１
０17／cm3以上に調整する。上限については１×１０20
／cm3以下が望ましい。１×１０20／cm3よりも多いとコ
ンタクト層自体の結晶性が悪くなって、逆に良好なオー
ミックが得にくくなる。
【００１９】好ましい態様として、ｎ側コンタクト層と
第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃
度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導体を有す
るバッファ層を形成する。バッファ層は結晶性の良いコ
ンタクト層を成長させるための層である。つまり、ｎ型
不純物がドープされた窒化物半導体基板の第２の主面に
直接ｎ側コンタクト層を成長させると、ｎ側コンタクト
層の結晶性が悪くなる恐れがある。そのためｎ型不純物
濃度が少ないバッファ層を成長させることにより、窒化
物半導体基板の第２の主面側の表面状態を整えると共
に、結晶性の良いｎ側コンタクト層を成長させやすくす
るのである。バッファ層の膜厚は０．１μｍ以下に調整
することが望ましい。バッファ層はアンドープ若しくは
ｎ型不純物が少ない層であるので一般に抵抗率が高く、
キャリア濃度が低い。そのため０．１μｍよりも厚い
と、動作電圧が上昇する傾向にある。一方、下限につい
ては、結晶性を整えるためのバッファ層の下限として、
５０オングストローム以上あることが望ましい。
第２の主面との間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃
度がｎ側コンタクト層よりも少ない窒化物半導体を有す
るバッファ層を形成する。バッファ層は結晶性の良いコ
ンタクト層を成長させるための層である。つまり、ｎ型
不純物がドープされた窒化物半導体基板の第２の主面に
直接ｎ側コンタクト層を成長させると、ｎ側コンタクト
層の結晶性が悪くなる恐れがある。そのためｎ型不純物
濃度が少ないバッファ層を成長させることにより、窒化
物半導体基板の第２の主面側の表面状態を整えると共
に、結晶性の良いｎ側コンタクト層を成長させやすくす
るのである。バッファ層の膜厚は０．１μｍ以下に調整
することが望ましい。バッファ層はアンドープ若しくは
ｎ型不純物が少ない層であるので一般に抵抗率が高く、
キャリア濃度が低い。そのため０．１μｍよりも厚い
と、動作電圧が上昇する傾向にある。一方、下限につい
ては、結晶性を整えるためのバッファ層の下限として、
５０オングストローム以上あることが望ましい。
【００２０】さらに、窒化物半導体基板、バッファ層、
ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類を同一組成と
することが望ましい。同一組成にすることにより格子定
数が完全に一致し、バッファ層、ｎ側コンタクト層が結
晶性良く成長できる。同一組成とする場合、全て実質的
にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとすると最も結晶性がよ
い層が成長できる。なおバッファ層、ｎ側コンタクト層
を多層膜層とする場合には特に同一組成でなくてもよ
い。
ｎ側コンタクト層の内の少なくとも２種類を同一組成と
することが望ましい。同一組成にすることにより格子定
数が完全に一致し、バッファ層、ｎ側コンタクト層が結
晶性良く成長できる。同一組成とする場合、全て実質的
にＡｌ、Ｉｎを含まないＧａＮとすると最も結晶性がよ
い層が成長できる。なおバッファ層、ｎ側コンタクト層
を多層膜層とする場合には特に同一組成でなくてもよ
い。
【００２１】ｎ側コンタクト層、バッファ層の少なくと
も一方を好ましくは超格子構造とする。超格子構造とす
る作用として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、
ＩｎＡｌＧａＮ等、単一層を厚膜で成長させることが難
しい３元混晶、４元混晶の窒化物半導体を成長させる際
に、その単一膜厚を１００オングストローム以下にする
と、その層が臨界膜厚以下になり、結晶性が良くなる。
そのため結晶性の良い薄膜層を積層することにより、全
体として結晶性の良いバッファ層、コンタクト層が成長
できる。なお、互いにｎ型不純物濃度が異なるｎ型Ｇａ
Ｎを積層する場合には、厚膜でも結晶性の良いものが得
られるため、その膜厚は１００オングストローム以下に
する必要はなく、単一層の膜厚は特に限定しない。
も一方を好ましくは超格子構造とする。超格子構造とす
る作用として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、
ＩｎＡｌＧａＮ等、単一層を厚膜で成長させることが難
しい３元混晶、４元混晶の窒化物半導体を成長させる際
に、その単一膜厚を１００オングストローム以下にする
と、その層が臨界膜厚以下になり、結晶性が良くなる。
そのため結晶性の良い薄膜層を積層することにより、全
体として結晶性の良いバッファ層、コンタクト層が成長
できる。なお、互いにｎ型不純物濃度が異なるｎ型Ｇａ
Ｎを積層する場合には、厚膜でも結晶性の良いものが得
られるため、その膜厚は１００オングストローム以下に
する必要はなく、単一層の膜厚は特に限定しない。
【００２２】多層膜の組み合わせとしては、ＩｎXＧａ
1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Y≦１、但
しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異な
る。）とを交互に積層することが望ましい。組成が異な
る場合は超格子とすることが望ましい。X＝Y＝０では、
アンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合
わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純
物多量ドープＧａＮとの組み合わせが好ましい。ＧａＮ
とＧａＮとの組み合わせでは、先にも述べたようにＧａ
Ｎ層の膜厚は問わない。不純物を多量ドープする場合、
ｎ型不純物濃度は１×１０18／cm3〜１×１０20／cm3の
範囲、少量ではアンドープ〜５×１０18／cm3の範囲に
調整することが望ましい。なお本発明でアンドープとは
意図的に不純物をドープしない状態を指すが、隣接する
他の層からの不純物の拡散、あるいは反応中における意
図しない不純物の混入等によりｎ型不純物が含まれる場
合も、本発明ではアンドープと定義する。
1-XＮ（０≦X≦１）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Y≦１、但
しX＝Y＝０の場合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異な
る。）とを交互に積層することが望ましい。組成が異な
る場合は超格子とすることが望ましい。X＝Y＝０では、
アンドープＧａＮとｎ型不純物ドープＧａＮとの組み合
わせ、若しくはｎ型不純物少量ドープＧａＮとｎ型不純
物多量ドープＧａＮとの組み合わせが好ましい。ＧａＮ
とＧａＮとの組み合わせでは、先にも述べたようにＧａ
Ｎ層の膜厚は問わない。不純物を多量ドープする場合、
ｎ型不純物濃度は１×１０18／cm3〜１×１０20／cm3の
範囲、少量ではアンドープ〜５×１０18／cm3の範囲に
調整することが望ましい。なお本発明でアンドープとは
意図的に不純物をドープしない状態を指すが、隣接する
他の層からの不純物の拡散、あるいは反応中における意
図しない不純物の混入等によりｎ型不純物が含まれる場
合も、本発明ではアンドープと定義する。
【００２３】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係るレーザ素子の
構造を示す模式的な断面図であり、共振面に平行な方向
で素子を切断した際の図を示すものである。以下、この
図を元に実施例１について説明する。なお本発明の素子
はレーザ素子に限定されるものではない。
構造を示す模式的な断面図であり、共振面に平行な方向
で素子を切断した際の図を示すものである。以下、この
図を元に実施例１について説明する。なお本発明の素子
はレーザ素子に限定されるものではない。
【００２４】［実施例１］１インチ角のＳｉドープＧａ
Ｎよりなる窒化物半導体基板１を用意する。この窒化物
半導体基板１は、以下のようにして成長させたものであ
る。
Ｎよりなる窒化物半導体基板１を用意する。この窒化物
半導体基板１は、以下のようにして成長させたものであ
る。
【００２５】（窒化物半導体基板１）２インチφ、Ｃ面
を主面とするサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰ
Ｅ反応容器内にセットし、５００℃で、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮ
よりなる低温バッファ層を２００オングストロームの膜
厚で成長させる。低温バッファ層成長後、１０５０℃で
同じくＧａＮよりなる下地層を４μｍの膜厚で成長させ
る。
を主面とするサファイアよりなる異種基板１をＭＯＶＰ
Ｅ反応容器内にセットし、５００℃で、トリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）を用い、ＧａＮ
よりなる低温バッファ層を２００オングストロームの膜
厚で成長させる。低温バッファ層成長後、１０５０℃で
同じくＧａＮよりなる下地層を４μｍの膜厚で成長させ
る。
【００２６】下地層成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し、この下地層の表面に、ストライプ幅１０μｍ、
ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護
膜を形成する。保護膜形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰ
Ｅの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、
ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層を５μ
ｍ成長させ、ＳｉＯ2の表面を覆う。成長後、ウェーハ
をＭＯＶＰＥ装置からＨＶＰＥ装置に移送しＧａメタル
と、アンモニア、ＨＣｌ、不純物ガスとしてシランガス
を用い、Ｓｉを３×１０17／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ
層を２００μｍの膜厚で成長させる。成長後、サファイ
ア基板側から研磨して、サファイア基板、バッファ層、
下地層、保護膜を除去することにより、総膜厚１７０μ
ｍのＳｉドープＧａＮからなる窒化物半導体基板１を作
製する。
り出し、この下地層の表面に、ストライプ幅１０μｍ、
ストライプ間隔（窓部）２μｍのＳｉＯ2よりなる保護
膜を形成する。保護膜形成後、ウェーハを再度ＭＯＶＰ
Ｅの反応容器内にセットし、温度を１０５０℃にして、
ＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープＧａＮ層を５μ
ｍ成長させ、ＳｉＯ2の表面を覆う。成長後、ウェーハ
をＭＯＶＰＥ装置からＨＶＰＥ装置に移送しＧａメタル
と、アンモニア、ＨＣｌ、不純物ガスとしてシランガス
を用い、Ｓｉを３×１０17／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ
層を２００μｍの膜厚で成長させる。成長後、サファイ
ア基板側から研磨して、サファイア基板、バッファ層、
下地層、保護膜を除去することにより、総膜厚１７０μ
ｍのＳｉドープＧａＮからなる窒化物半導体基板１を作
製する。
【００２７】（バッファ層３２）以上のようにして作製
した窒化物半導体基板１をＭＯＶＰＥ装置に移送し、研
磨側の基板を表にして、１０５０℃で、アンドープＧａ
Ｎよりなるバッファ層３２を５００オングストロームの
膜厚で成長させる。
した窒化物半導体基板１をＭＯＶＰＥ装置に移送し、研
磨側の基板を表にして、１０５０℃で、アンドープＧａ
Ｎよりなるバッファ層３２を５００オングストロームの
膜厚で成長させる。
【００２８】（ｎ側コンタクト層３１）続いて、１０５
０℃で不純物ガスにシランガスを加え、Ｓｉを３×１０
18／cm 3ドープしたＧａＮ層を５μｍの膜厚で成長させ
る。
０℃で不純物ガスにシランガスを加え、Ｓｉを３×１０
18／cm 3ドープしたＧａＮ層を５μｍの膜厚で成長させ
る。
【００２９】（第２のバッファ層２）ｎ側コンタクト層
３１成長後、窒化物半導体基板１をひっくり返し、AS-G
ROWN側の窒化物半導体基板１面に、１０５０℃でＳｉを
１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなる第２のバッ
ファ層２を２μｍの膜厚で成長させる。このように窒化
物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、１００μ
ｍ以上の膜厚で基板となるような窒化物半導体を成長さ
せ、その後異種基板を除去して窒化物半導体基板を作製
した場合、その窒化物半導体基板のas-grown面にｎ型不
純物濃度が５×１０16／cm3以上、１×１０19／cm3以下
のＧａＮを１０μｍ以下の膜厚で成長させて、as-GROWN
側の第２のバッファ層とすると、次に成長させる窒化物
半導体の結晶性が良くなる傾向にある。
３１成長後、窒化物半導体基板１をひっくり返し、AS-G
ROWN側の窒化物半導体基板１面に、１０５０℃でＳｉを
１×１０18／cm3ドープしたＧａＮよりなる第２のバッ
ファ層２を２μｍの膜厚で成長させる。このように窒化
物半導体と異なる材料よりなる異種基板上に、１００μ
ｍ以上の膜厚で基板となるような窒化物半導体を成長さ
せ、その後異種基板を除去して窒化物半導体基板を作製
した場合、その窒化物半導体基板のas-grown面にｎ型不
純物濃度が５×１０16／cm3以上、１×１０19／cm3以下
のＧａＮを１０μｍ以下の膜厚で成長させて、as-GROWN
側の第２のバッファ層とすると、次に成長させる窒化物
半導体の結晶性が良くなる傾向にある。
【００３０】（ｎ側クラッド層３）続いて、１０５０℃
にてアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止め
て、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープ
したｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜
厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層
を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ側クラ
ッド層３を成長させる。なお、発振波長が長波長の４３
０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのクラッド層はｎ型
不純物をドープしたＧａＮでも良い。
にてアンドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡを止め
て、シランガスを流し、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープ
したｎ型ＧａＮよりなる層を２５オングストロームの膜
厚で成長させる。それらの層を交互に積層して超格子層
を構成し、総膜厚１．２μｍの超格子よりなるｎ側クラ
ッド層３を成長させる。なお、発振波長が長波長の４３
０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのクラッド層はｎ型
不純物をドープしたＧａＮでも良い。
【００３１】（ｎ側光ガイド層４）続いて、シランガス
を止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光
ガイド層４を０．１μｍの膜厚で成長させる。ｎ側光ガ
イド層４はＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこの
ｎ側光ガイド層にｎ型不純物をドープしても良い。な
お、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素
子ではこのガイド層はＩｎＧａＮを含む超格子層として
も良い。
を止め、１０５０℃でアンドープＧａＮよりなるｎ側光
ガイド層４を０．１μｍの膜厚で成長させる。ｎ側光ガ
イド層４はＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこの
ｎ側光ガイド層にｎ型不純物をドープしても良い。な
お、発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素
子ではこのガイド層はＩｎＧａＮを含む超格子層として
も良い。
【００３２】（活性層５）次に、８００℃で、Ｓｉドー
プＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンド
ープＩｎ0.15Ｇａ 0.85Ｎよりなる井戸層を４０オングス
トロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回
交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚３８０オ
ングストロームの多重量子井戸構造よりなる（ＭＱＷ）
の活性層５を成長させる。活性層は本実施例のようにア
ンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不
純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方
にドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよ
い。なお障壁層にのみｎ型不純物をドープすると閾値が
低下しやすい。
プＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎよりなる障壁層を１００オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンド
ープＩｎ0.15Ｇａ 0.85Ｎよりなる井戸層を４０オングス
トロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回
交互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚３８０オ
ングストロームの多重量子井戸構造よりなる（ＭＱＷ）
の活性層５を成長させる。活性層は本実施例のようにア
ンドープでもよいし、またｎ型不純物及び／又はｐ型不
純物をドープしても良い。不純物は井戸層、障壁層両方
にドープしても良く、いずれか一方にドープしてもよ
い。なお障壁層にのみｎ型不純物をドープすると閾値が
低下しやすい。
【００３３】（ｐ側キャップ層６）次に１０５０℃で、
Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎよりなるｐ側キャップ層６を３００オングストローム
の膜厚で成長させる。
Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ｎよりなるｐ側キャップ層６を３００オングストローム
の膜厚で成長させる。
【００３４】（ｐ側光ガイド層７）続いて１０５０℃
で、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層７を０．
１μｍの膜厚で成長させる。ｐ側光ガイド層９もＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこのｐ側光ガイド層
にｐ型不純物をドープしても良い。なお、発振波長が長
波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのガイド
層はＩｎＧａＮを含む超格子層としても良い。
で、アンドープＧａＮよりなるｐ側光ガイド層７を０．
１μｍの膜厚で成長させる。ｐ側光ガイド層９もＧａ
Ｎ、ＩｎＧａＮで成長できる。またこのｐ側光ガイド層
にｐ型不純物をドープしても良い。なお、発振波長が長
波長の４３０〜５５０ｎｍのレーザ素子ではこのガイド
層はＩｎＧａＮを含む超格子層としても良い。
【００３５】（ｐ側クラッド層８）続いて１０５０℃で
ＭｇドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドープＧａＮ
よりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、
総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層８
を成長させる。発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍ
のレーザ素子ではこのクラッド層はｐ型不純物をドープ
したＧａＮでも良い。
ＭｇドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎよりなる層を２５オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてアンドープＧａＮ
よりなる層を２５オングストロームの膜厚で成長させ、
総膜厚０．６μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層８
を成長させる。発振波長が長波長の４３０〜５５０ｎｍ
のレーザ素子ではこのクラッド層はｐ型不純物をドープ
したＧａＮでも良い。
【００３６】（ｐ側コンタクト層９）最後に、１０５０
℃で、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側コンタクト層９を１５０オングストロームの
膜厚で成長させる。このコンタクト層のキャリア濃度
は、１×１０17／cm3以上とすることが望ましい。１×
１０17／cm3よりも低いと電極と好ましいオーミックを
得るのが難しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の
組成をＧａＮ、ＩｎＧａＮ、若しくはＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎを含む超格子とすると、電極材料と好ましいオーミッ
クが得られやすくなる。
℃で、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよ
りなるｐ側コンタクト層９を１５０オングストロームの
膜厚で成長させる。このコンタクト層のキャリア濃度
は、１×１０17／cm3以上とすることが望ましい。１×
１０17／cm3よりも低いと電極と好ましいオーミックを
得るのが難しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の
組成をＧａＮ、ＩｎＧａＮ、若しくはＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎを含む超格子とすると、電極材料と好ましいオーミッ
クが得られやすくなる。
【００３７】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コン
タクト層９の表面に、所定の形状のマスクを介して、幅
１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ2よりなる保護
膜を形成する。保護膜形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）を用い、図１に示すように、ｐ側クラッド層
８とｐ側光ガイド層７との界面付近までエッチングを行
い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路を形成する。
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のｐ側コン
タクト層９の表面に、所定の形状のマスクを介して、幅
１．５μｍのストライプからなるＳｉＯ2よりなる保護
膜を形成する。保護膜形成後、ＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）を用い、図１に示すように、ｐ側クラッド層
８とｐ側光ガイド層７との界面付近までエッチングを行
い、幅１．５μｍのストライプ状の導波路を形成する。
【００３８】ストライプ導波路形成後、ＳｉＯ2マスク
をつけたまま、窒化物半導体層の表面にＺｒＯ2よりな
る絶縁膜１００を形成する。絶縁膜１００形成後、バッ
ファードフッ酸に浸漬して、ｐ側コンタクト層の上に形
成したＳｉＯ2を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉ
Ｏ2と共に、ｐ側コンタクト層の上にあるＺｒＯ2を除去
する。
をつけたまま、窒化物半導体層の表面にＺｒＯ2よりな
る絶縁膜１００を形成する。絶縁膜１００形成後、バッ
ファードフッ酸に浸漬して、ｐ側コンタクト層の上に形
成したＳｉＯ2を溶解除去し、リフトオフ法によりＳｉ
Ｏ2と共に、ｐ側コンタクト層の上にあるＺｒＯ2を除去
する。
【００３９】絶縁膜１００形成後、Ｎｉ／Ａｕからなる
ｐ電極２０を図１に示すように、絶縁膜１００を介して
ｐ側コンタクト層９と良好なオーミックが得られるよう
に形成する。一方、ｎ側コンタクト層３１の表面にはＴ
ｉ／Ａｌよりなるｎ電極２１をほぼ全面に形成する。
ｐ電極２０を図１に示すように、絶縁膜１００を介して
ｐ側コンタクト層９と良好なオーミックが得られるよう
に形成する。一方、ｎ側コンタクト層３１の表面にはＴ
ｉ／Ａｌよりなるｎ電極２１をほぼ全面に形成する。
【００４０】ｐ、ｎ両電極形成後、窒化物半導体基板１
のＭ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角
柱の側面に相当する面）で基板１を劈開して、ウェーハ
をバー(bar）状と成し、そのバーの劈開面に共振面を作
製する。
のＭ面（窒化物半導体を六角柱で表した場合にその六角
柱の側面に相当する面）で基板１を劈開して、ウェーハ
をバー(bar）状と成し、そのバーの劈開面に共振面を作
製する。
【００４１】レーザチップ作製後、ＧａＮ基板のｎ電極
２１側をメタライズされたヒートシンクに設置して、図
１に示すようにｐ電極２０のストライプの直上部にない
位置にＡｕ線をワイヤーボンディングしてレーザ素子と
する。このレーザ素子に室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、発振波長４０８．５ｎｍ、閾値電流密度２ｋＡ／cm
2において室温連続発振を示し、閾値における電圧は従
来のものに比較して、約１０％低下した。さらに電流値
を上げて出力を上げ、４０ｍＷとしても、素子自体にシ
ョートは発生せず、５０時間以上の連続発振を続けた。
２１側をメタライズされたヒートシンクに設置して、図
１に示すようにｐ電極２０のストライプの直上部にない
位置にＡｕ線をワイヤーボンディングしてレーザ素子と
する。このレーザ素子に室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、発振波長４０８．５ｎｍ、閾値電流密度２ｋＡ／cm
2において室温連続発振を示し、閾値における電圧は従
来のものに比較して、約１０％低下した。さらに電流値
を上げて出力を上げ、４０ｍＷとしても、素子自体にシ
ョートは発生せず、５０時間以上の連続発振を続けた。
【００４２】［実施例２］実施例１において、バッファ
層３２を成長させず、研磨側の窒化物半導体基板１の上
に直接、Ｓｉを１×１０18／cm3ドープしたｎ側コンタ
クト層３１を形成する他は同様にしてレーザ素子を作製
したところ、実施例１のものに比較して、若干閾値が上
昇する傾向にあったが、寿命は実施例１のものとほぼ同
じであった。なおｎ側コンタクト層は直接窒化物半導体
基板に成長させるため、そのＳｉ濃度は実施例１のもの
に比較して少なくしてある。
層３２を成長させず、研磨側の窒化物半導体基板１の上
に直接、Ｓｉを１×１０18／cm3ドープしたｎ側コンタ
クト層３１を形成する他は同様にしてレーザ素子を作製
したところ、実施例１のものに比較して、若干閾値が上
昇する傾向にあったが、寿命は実施例１のものとほぼ同
じであった。なおｎ側コンタクト層は直接窒化物半導体
基板に成長させるため、そのＳｉ濃度は実施例１のもの
に比較して少なくしてある。
【００４３】［実施例３］実施例２において、ｎ側コン
タクト層３１を成長させる際、アンドープＧａＮ層を５
０オングストローム、Ｓｉを３×１０18／cm3ドープし
たＧａＮ層を２００オングストローム成長させ、これら
の層を交互に積層して多層膜を構成し、総膜厚３μｍと
する他は実施例２と同様にしてレーザ素子を作製したと
ころ、実施例１のものとほぼ同等の特性を有するレーザ
素子が得られた。なおｎ電極形成層はＳｉドープＧａＮ
層とした。なおＳｉドープＧａＮ層の膜厚を５０オング
ストロームとしても同様の効果が得られる。
タクト層３１を成長させる際、アンドープＧａＮ層を５
０オングストローム、Ｓｉを３×１０18／cm3ドープし
たＧａＮ層を２００オングストローム成長させ、これら
の層を交互に積層して多層膜を構成し、総膜厚３μｍと
する他は実施例２と同様にしてレーザ素子を作製したと
ころ、実施例１のものとほぼ同等の特性を有するレーザ
素子が得られた。なおｎ電極形成層はＳｉドープＧａＮ
層とした。なおＳｉドープＧａＮ層の膜厚を５０オング
ストロームとしても同様の効果が得られる。
【００４４】［実施例４］実施例１において、ｎ側コン
タクト層３１を成長させる際に、アンドープＡｌ 0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ層を５０オングストローム、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＧａＮ層を５０オングストローム成長
させ、これらの層を交互に積層して超格子層を形成し、
総膜厚３μｍとする他は実施例１と同様にしてレーザ素
子を作製したところ、実施例１のものとほぼ同等の特性
を有するレーザ素子が得られた。
タクト層３１を成長させる際に、アンドープＡｌ 0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ層を５０オングストローム、Ｓｉを５×１０18
／cm3ドープしたＧａＮ層を５０オングストローム成長
させ、これらの層を交互に積層して超格子層を形成し、
総膜厚３μｍとする他は実施例１と同様にしてレーザ素
子を作製したところ、実施例１のものとほぼ同等の特性
を有するレーザ素子が得られた。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の素子では
研磨側のＧａＮ基板にダメージ回復層および、電極形成
層として、ｎ側コンタクト層を設けていることにより、
発光素子では発光開始電圧を低下させて、発光効率に優
れた素子を実現できる。また本実施例は主として、レー
ザ素子について説明したが、ＬＥＤ素子についても本発
明を適用することによりＶｆ（順方向電圧）を低下させ
ることができる。しかもＧａＮ基板を用いているため
に、サファイアを用いたものよりも、素子自体の結晶欠
陥が少なくなり、信頼性に優れた素子を実現できる。
研磨側のＧａＮ基板にダメージ回復層および、電極形成
層として、ｎ側コンタクト層を設けていることにより、
発光素子では発光開始電圧を低下させて、発光効率に優
れた素子を実現できる。また本実施例は主として、レー
ザ素子について説明したが、ＬＥＤ素子についても本発
明を適用することによりＶｆ（順方向電圧）を低下させ
ることができる。しかもＧａＮ基板を用いているため
に、サファイアを用いたものよりも、素子自体の結晶欠
陥が少なくなり、信頼性に優れた素子を実現できる。
【図１】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。
示す模式断面図。
３１・・・ｎ側コンタクト層 ３２・・・バッファ層 １・・・窒化物半導体基板 ２・・・第２のバッファ層 ３・・・ｎ側クラッド層 ４・・・ｎ側光ガイド層 ５・・・活性層 ６・・・ｐ側キャップ層 ７・・・ｐ側光ガイド層 ８・・・ｐ側クラッド層 ９・・・ｐ側コンタクト層 ２０・・・ｐ電極 ２１・・・ｎ電極 ２２・・・ワイヤー １００・・・絶縁膜
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の主面と第２の主面とを有し、ｎ型
不純物がドープされた窒化物半導体よりなる基板の第１
の主面側に、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層
とを有する素子構造が形成されており、第２の主面側に
はｎ電極が形成される層として、ｎ型不純物がドープさ
れたｎ型窒化物半導体を有するｎ側コンタクト層が形成
されていることを特徴とする窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記窒化物半導体基板の平均的なｎ型不
純物濃度が５×１０16／cm3以上、５×１０18／cm3以下
であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体
素子。 - 【請求項３】 前記ｎ側コンタクト層のｎ型不純物濃度
が、窒化物半導体基板の第２の主面表面近傍のｎ型不純
物濃度よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に
記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記ｎ側コンタクト層と第２の主面との
間に、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度がｎ側コンタ
クト層よりも少ない窒化物半導体を有するバッファ層が
形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の内の
いずれか１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 前記バッファ層の膜厚が０．１μｍ以下
であることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体
素子。 - 【請求項６】 前記窒化物半導体基板、バッファ層、ｎ
側コンタクト層の内の少なくとも２種類が同一組成を有
することを特徴とする請求項１乃至５の内のいずれか１
項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項７】 前記ｎ側コンタクト層、バッファ層の少
なくとも一方が、窒化物半導体層が積層された多層膜構
造を有することを特徴とする請求項１乃至５の内のいず
れか１項に記載の窒化物半導体素子。 - 【請求項８】 前記多層膜はＩｎXＧａ1-XＮ（０≦X≦
１）とＡｌYＧａ1-YＮ（０≦Y≦１、但しX＝Y＝０の場
合は、ＧａＮ層中の不純物濃度が異なる。）とが積層さ
れていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導
体素子。
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