JPH1174562A

JPH1174562A - 窒化物半導体素子

Info

Publication number: JPH1174562A
Application number: JP28540697A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagahama; 慎一長濱; Shuji Nakamura; 修二中村
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【目的】窒化物半導体を成長させる基板を改良するこ
とによって窒化物半導体素子を長寿命、高効率、高出力
とする。【構成】ステップ状にオフアングルした基板上に、素
子構造となる窒化物半導体層が積層することにより、ス
テップの段差部分に成長させた活性層が量子ドット、量
子ワイヤー構造となりやすいため素子の効率が向上す
る。好ましく活性層はＩｎＧａＮよりなる井戸層を有す
るＳＱＷ、ＭＱＷとするとＩｎの組成不均一により量子
ドット、ワイヤーになりやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＥＤ（発光ダイオー
ド）、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、
ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、太陽電池、光
センサー等の受光素子、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
（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）
素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色ＬＥＤ、純緑
色ＬＥＤの材料として、フルカラーＬＥＤディスプレ
イ、交通信号機等で最近実用化されたばかりである。こ
れらの各種デバイスに使用されるＬＥＤは、ｎ型窒化物
半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸
構造（ＳＱＷ：Single-Quantum- Well）のＩｎＧａＮよ
りなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有してい
る。青色、緑色等の波長はＩｎＧａＮ活性層のＩｎ組成
比を増減することで決定されている。また、本出願人
は、この材料を用いてパルス電流下、室温での４１０ｎ
ｍのレーザ発振を世界で初めて発表した{例えば、Jpn.
J.Appl.Phys.35(1996)L74、Jpn.J.Appl.Phys.35(1996)L
217等}。このレーザ素子は、ＩｎＧａＮを用いた多重量
子井戸構造（ＭＱＷ：Multi-Quantum- Well）の活性層
を有するダブルへテロ構造を有し、パルス幅２μｓ、パ
ルス周期２ｍｓの条件で、閾値電流６１０ｍＡ、閾値電
流密度８．７ｋＡ／cm²、４１０ｎｍの発振を示す。ま
た、本出願人は室温での連続発振にも初めて成功し、発
表した。{例えば、日経エレクトロニクス 1996年12月2
日号技術速報、Appl.Phys.Lett.69(1996)3034-、Appl.P
hys.Lett.69(1996)4056- 等}、このレーザ素子は２０℃
において、閾値電流密度３．６ｋＡ／cm²、閾値電圧
５．５Ｖ、１．５ｍＷ出力において、２７時間の連続発
振を示す。

【０００３】上記ＬＥＤ素子、レーザ素子共に、窒化物
半導体の成長基板にはサファイアが用いられている。周
知のようにサファイアは窒化物半導体との格子不整が１
３％以上もあるため、この上に成長された窒化物半導体
の結晶は結晶欠陥が非常に多い。また、サファイアの他
に、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の基板を用いた素子も報
告されているが、これらの基板も窒化物半導体に格子整
合せず、サファイアに比べて結晶性の良い窒化物半導体
が成長しにくいため、ＬＥＤでさえ実現されていない。

【０００４】結晶性の良い窒化物半導体を成長させる技
術として、例えばオフアングルしたサファイア基板上に
窒化物半導体を成長させる技術が示されている。（例え
ば、特開平４−２９９８７６、特開平４−３２３８８
０、特開平５−５５６３１、特開平５−１９０９０３
等）これらの技術は、連続的にオフアングルさせた基板
を成長面とすることにより、ＧａＮとサファイアとの原
子間距離を接近させた状態として、結晶性の良い窒化物
半導体を得ようとするものであるが、未だ実用化には至
っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体素子の出
力、寿命等を数々の特性を向上させるためには、窒化物
半導体と格子整合するＧａＮ基板を用いると、結晶欠陥
が少なく、結晶性の良い窒化物半導体が成長できること
は予測されているが、ＧａＮ基板が工業的に存在しない
ため、サファイア、ＺｎＯ、スピネル等の窒化物半導体
と異なる材料よりなる基板を用いて、出力、寿命等の向
上が図られている。その中でサファイアが最も結晶性の
良い窒化物半導体が成長できるため、実用化に至ってい
るが、未だ窒化物半導体を成長させる基板としては満足
できるものではなかった。本発明はこのような事情を鑑
み成されたものであって、その目的とするところは、窒
化物半導体を成長させる基板を改良することによって窒
化物半導体素子を長寿命、高効率、高出力とすることに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】我々は基板上に窒化物半
導体を成長させるにあたり、ステップ状にオフアングル
した基板を用いることにより、活性層が量子ドット、量
子ワイヤーに近いような状態となり、素子の寿命、出力
が向上することを新規に見出し本発明を成すに至った。
即ち、本発明の窒化物半導体素子は、ステップ状にオフ
アングルした基板上に、素子構造となる窒化物半導体層
が積層されてなることを特徴とする。但し、ステップは
ある程度規則正しく形成されていることが望ましい。

【０００７】好ましくは、窒化物半導体層中には、少な
くともインジウムを含む窒化物半導体層を含む量子井戸
構造の活性層を有することを特徴とする。Ｉｎを含む窒
化物半導体は好ましくはＩｎ_XＧａ_1-XＮ（０＜X≦１）
で構成する。量子井戸構造はＳＱＷ、ＭＱＷいずれでも
良い。量子構造の場合、井戸層の膜厚は７０オングスト
ローム以下、さらに好ましくは５０オングストローム以
下の膜厚に調整する。ＭＱＷの場合、井戸層よりもバン
ドギャップエネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障
壁層の膜厚は特に限定しないが、通常は２００オングス
トローム以下の膜厚で形成する。

【０００８】さらに好ましくは、基板のステップの段差
が３０オングストローム以下であることを特徴とする。
好ましい段差としては２５オングストローム以下、さら
に好ましくは２０オングストローム以下にする。下限は
２オングストローム以上が望ましい。２オングストロー
ムよりも小さいと段差がほとんどない従来技術、つまり
一定の角度でオフアングルした基板とほとんど変わらな
くなってしまうため、出力の向上が望めない傾向にあ
る。一方、３０オングストロームよりも大きいと、結晶
成長時に基板による段差のために、窒化物半導体層表面
に凹凸が発生して出力が小さくなる傾向にある。

【０００９】特に基板にサファイアを用いた場合、（０
００１）面（以下、Ｃ面という。）、を主面とし、オフ
角θはサファイア基板のＣ面から１度以内であることを
特徴とする。オフ角の好ましい範囲は０．８度以下、さ
らに好ましくは０．６度以下に調整する。下限としては
特に限定しないが、０．０１度以上に調整することが望
ましい。１度を超えると窒化物半導体の結晶性が悪くな
って、出力が低下する傾向にある。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の窒化物半導体素子
に用いられる基板の断面を拡大して示す模式図である。
本発明の窒化物半導体素子はこのようにステップ状にオ
フアングル（傾斜）した基板上に成長される。基板は窒
化物半導体以外の材料であれば特に限定されるものでは
なく、従来知られている例えばサファイア（Ｃ面、Ａ
面、Ｒ面を含む。）、スピネル、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈを
含む。）、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＺｎＯ等が用いられる。ま
たＧａＮ基板が工業的にできれば、そのＧａＮ基板を用
いることもできる。

【００１１】なぜステップ状にオフアングルした基板を
用いると出力が向上するのかは定かではないが、例えば
以下のようなことが推察される。段差のある基板上に窒
化物半導体を成長させると、その段差は成長中の窒化物
半導体にも受け継がれていく。そして活性層を成長させ
る際に、活性層にステップ段差による凹凸が発生し、そ
の凹凸領域のある活性層が、量子ドット、量子ワイヤー
のような状態となる。量子ドット、量子ワイヤーの活性
層はキャリアを効率よく閉じ込めることができるので、
素子全体の出力が向上する。特にＩｎを含む窒化物半導
体、例えばＩｎ _XＧａ_1-XＮは、同一層内でＩｎ組成の不
均一が起きやすい傾向にある。そのためＩｎを含む窒化
物半導体よりなる膜厚７０オングストローム以下の井戸
層を有する活性層とすると、井戸層内でＩｎ組成Xが大
きいＩｎリッチ領域と、Ｉｎ組成Xが小さいＩｎプアー
領域とが混在したような状態となる。Ｉｎリッチ領域
と、Ｉｎプアー領域とは井戸層内で量子ドット、若しく
は量子ワイヤーを形成する。段差のある基板上部に意図
的に成長させたＩｎを含む井戸層は、段差部分でＩｎリ
ッチ領域を形成し、テラス部分でＩｎプアー領域を形成
して量子ドット、量子ワイヤーとなると推察される。つ
まりステップ状の基板上に成長させた窒化物半導体で
は、活性層に意図的に量子ドット、量子ワイヤーが形成
できるために出力が向上する。従って、テラス幅が広す
ぎると量子ドット、量子ワイヤーの効果が現れにくい傾
向にある。テラス幅に関してはステップの段差の高さ
と、オフ角θによっておよそ必然的に決定される（例え
ば、tanθ＝段差高さ／テラス幅）。

【００１２】図１に示すステップ状にオフアングルした
基板は、ほぼ水平なテラス部分Ａと、段差部分Ｂとを有
している。テラス部分Ａの表面凹凸は平均でおよそ０．
５オングストローム、最大でおよそ２オングストローム
程度に調整され、ほぼ規則正しく形成されている。一
方、段差部分の高さはおよそ１５オングストローム程度
に調整されている。なおオフ角θは誇張して示している
が、成長面の水平面に対して、０．１３゜しか傾斜して
いない。このようなオフ角を有するステップ状部分は、
基板全体に渡って連続して形成されていることが望まし
いが、特に部分的に形成されていても良い。なおオフ角
θとは、図１に示すように、複数の段差の底部を結んだ
直線と、最上層のステップの水平面との角度を指すもの
とする。

【００１３】このようなステップ状にオフアングルした
基板上に窒化物半導体を成長させる。窒化物半導体の成
長方法としては、例えばＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長
法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等の膜厚を厳密に制
御できる成長法を用いる。これらの成長法は数オングス
トローム〜数十オングストロームの膜厚の活性層を成長
させて、量子構造を作製する場合に非常に有利である。

【００１４】

【実施例】

［実施例１］オフアングル角θ＝０．１３゜、ステップ
段差およそ１５オングストローム、テラス幅Ｗおよそ５
６オングストロームのステップを有し、Ｃ面を主面とす
る２インチφのサファイア基板１を用意する。このサフ
ァイア基板上にＭＯＶＰＥ法を用いて、図２に示す窒化
物半導体よりなるレーザ素子を作製する。

【００１５】（ｎ側コンタクト層２）前記サファイア基
板１を反応容器内にセットし、５００℃にてオフアング
ル面表面にＧａＮよりなるバッファ層を２００オングス
トロームの膜厚で成長させた後、温度を１０５０℃にし
てＳｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなるｎ
側コンタクト層２を５μｍの膜厚で成長させる。このｎ
側コンタクト層２はＡｌ混晶比X値が０．５以下のＡｌ_X
Ｇａ_1-XＮ（０≦X≦０．５）を１〜１０μｍの膜厚で成
長させることが望ましい。なお図１においてバッファ層
は特に図示していない。

【００１６】（クラック防止層３）次に８００℃にし
て、Ｓｉを５×１０¹⁸／cm³ドープしたＩｎ_0.1Ｇａ_0.9
Ｎよりなるクラック防止層４２を５００オングストロー
ムの膜厚で成長させる。このクラック防止層３はＩｎを
含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長
させることにより、Ａｌを含む窒化物半導体層中にクラ
ックが入るのを防止することができる。クラック防止層
は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚
で成長させることが好ましい。１００オングストローム
よりも薄いと前記のようにクラック防止として作用しに
くく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾
向にある。なお、このクラック防止層３は省略すること
もできる。

【００１７】（ｎ側クラッド層４）次に、１０５０℃に
して、Ｓｉを５×１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型Ａｌ_0.2Ｇ
ａ _0.8Ｎよりなる第１の層、２０オングストロームと、
アンドープ（undope）のＧａＮよりなる第２の層、２０
オングストロームとを交互に１００層積層してなる総膜
厚０．４μｍの超格子構造とする。ｎ側クラッド層４は
キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、
Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを含む
超格子層とすることが望ましく、超格子層全体の膜厚を
１００オングストローム以上、２μｍ以下、さらに好ま
しくは５００オングストローム以上、１μｍ以下で成長
させることが望ましい。超格子層にするとクラックのな
い結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成でき、さらに
超格子層を構成する窒化物半導体層において、バンドギ
ャップエネルギーが大きい方の層に不純物を高濃度にド
ープする、又は、バンドギャップエネルギーが小さい方
の層に不純物を高濃度にドープする、変調ドープを行う
と閾値が低下する傾向にある。また、バンドギャップエ
ネルギーが大きい窒化物半導体層とバンドギャップエネ
ルギーが小さい窒化物半導体層との不純物濃度を等しく
することもできる。

【００１８】（ｎ側光ガイド層５）続いて、Ｓｉを５×
１０¹⁸／cm³ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイ
ド層７４を０．１μｍの膜厚で成長させる。このｎ側光
ガイド層５は、活性層の光ガイド層として作用し、Ｇａ
Ｎ、ＩｎＧａＮを成長させることが望ましく、通常１０
０オングストローム〜５μｍ、さらに好ましくは２００
オングストローム〜１μｍの膜厚で成長させることが望
ましい。このｎ側光ガイド層５は通常はＳｉ、Ｇｅ等の
ｎ型不純物をドープしてｎ型の導電型とするが、特にア
ンドープにすることもできる。超格子とする場合には第
１の層及び第２の層の少なくとも一方にｎ型不純物をド
ープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００１９】（活性層６）次に、８００℃で、アンドー
プのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる井戸層、２５オングスト
ロームと、アンドープＩｎ_0.01Ｇａ_0.99Ｎよりなる障壁
層、５０オングストロームを交互に積層してなる総膜厚
１７５オングストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）
の活性層６を成長させる。このように活性層の井戸層を
例えば７０オングストローム以下の量子構造とすること
により、ステップ基板の段差上において、量子箱、ある
いは量子ワイヤー構造となって構造となって、高出力な
レーザ素子が得られる。

【００２０】（ｐ側キャップ層７）次に、１０５０℃で
バンドギャップエネルギーがｐ側光ガイド層８よりも大
きく、かつ活性層６よりも大きい、Ｍｇを１×１０²⁰／
cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎよりなるｐ側キャ
ップ層７を３００オングストロームの膜厚で成長させ
る。このｐ側キャップ層７はｐ型不純物をドープした層
としたが、膜厚が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキ
ャリアが補償されたｉ型、若しくはアンドープとしても
良く、最も好ましくはｐ型不純物をドープした層とす
る。ｐ側キャップ層７の膜厚は０．１μｍ以下、さらに
好ましくは５００オングストローム以下、最も好ましく
は３００オングストローム以下に調整する。０．１μｍ
より厚い膜厚で成長させると、ｐ型キャップ層７６中に
クラックが入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体
層が成長しにくいからである。Ａｌの組成比が大きいＡ
ｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子は発振しやすくな
る。例えば、Y値が０．２以上のＡｌ_YＧａ_1-YＮであれ
ば５００オングストローム以下に調整することが望まし
い。ｐ側キャップ層７６の膜厚の下限は特に限定しない
が、１０オングストローム以上の膜厚で形成することが
望ましい。

【００２１】（ｐ側光ガイド層８）次に、バンドギャッ
プエネルギーがｐ側キャップ層７より小さい、Ｍｇを１
×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側光ガ
イド層８を０．１μｍの膜厚で成長させる。この層は、
活性層の光ガイド層として作用し、ｎ側光ガイド層５と
同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが望まし
い。また、この層はｐ側クラッド層９を成長させる際の
バッファ層としても作用し、１００オングストローム〜
５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１
μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイド
層として作用する。このｐ側光ガイド層は通常はＭｇ等
のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型とするが、特に
不純物をドープしなくても良い。なお、このｐ側光ガイ
ド層を超格子層とすることもできる。超格子層とする場
合には第１の層及び第２の層の少なくとも一方にｐ型不
純物をドープしてもよいし、またアンドープでも良い。

【００２２】（ｐ側クラッド層９）次に、Ｍｇを１×１
０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる第
１の層、２０オングストロームと、Ｍｇを１×１０¹⁹／
cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の層、２０オン
グストロームとを交互に積層してなる総膜厚０．４μｍ
の超格子層よりなるｐ側クラッド層９を成長させる。こ
の層はｎ側クラッド層４と同じくキャリア閉じ込め層と
して作用し、超格子構造とすることによりｐ型層側の抵
抗率を低下させるための層として作用する。このｐ側ク
ラッド層９の膜厚も特に限定しないが、１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることが望
ましい。特に超格子構造を有する窒化物半導体層をクラ
ッド層とする場合、ｐ層側に超格子層を設ける方が、閾
値電流を低下させる上で、効果が大きい。またｎ側クラ
ッド層４のようにｐ型不純物を変調ドープすると、閾値
が低下しやすい傾向にある。超格子層は、少なくともｐ
側層にあることが好ましく、ｐ側層に超格子層があると
より閾値が低下し好ましい。

【００２３】量子構造の井戸層を有する活性層を有する
ダブルへテロ構造の窒化物半導体素子の場合、活性層に
接して、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大き
い膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物半導体よりな
るキャップ層を設け、そのキャップ層よりも活性層から
離れた位置に、キャップ層よりもバッドギャップエネル
ギーが小さいｐ側光ガイド層を設け、そのｐ側光ガイド
層よりも活性層から離れた位置に、ｐ側光ガイド層より
もバンドギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含
む超格子層よりなるｐ側クラッド層を設けることは非常
に好ましい。しかもｐ側キャップ層のバンドギャップエ
ネルギーが大きくしてあるため、ｎ層から注入された電
子がこのキャップ層で阻止されるため、電子が活性層を
オーバーフローしないために、素子のリーク電流が少な
くなる。

【００２４】（ｐ側コンタクト層１０）最後に、Ｍｇを
２×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コ
ンタクト層１０を１５０オングストロームの膜厚で成長
させる。ｐ側コンタクト層は５００オングストローム以
下、さらに好ましくは４００オングストローム以下、２
０オングストローム以上に膜厚を調整すると、ｐ層抵抗
が小さくなるため閾値における電圧を低下させる上で有
利である。

【００２５】反応終了後、反応容器内において、ウェー
ハを窒素雰囲気中、７００℃でアニーリングを行い、ｐ
層をさらに低抵抗化する。アニーリング後、ウェーハを
反応容器から取り出し、図２に示すように、ＲＩＥ装置
により最上層のｐ側コンタクト層１０と、ｐ側クラッド
層９とをエッチングして、４μｍのストライプ幅を有す
るリッジ形状とする。

【００２６】リッジ形成後、図２に示すように、リッジ
ストライプを中心として、そのリッジストライプの両側
に露出したｐ側クラッド層９をエッチングして、ｎ電極
１３を形成すべきｎ側コンタクト層２の表面を露出させ
る。

【００２７】次にリッジ表面の全面にＮｉ／Ａｕよりな
るｐ電極１１を形成する。次に、図２に示すようにｐ電
極１１を除くｐ側クラッド層９、ｐ側コンタクト層１０
の表面にＳｉＯ₂よりなる絶縁膜１４を形成し、この絶
縁膜１４を介してｐ電極１１と電気的に接続したｐパッ
ド電極１２を形成する。一方先ほど露出させたｎ側コン
タクト層２の表面にはＷとＡｌよりなるｎ電極１３を形
成する。

【００２８】電極形成後、ウェーハのサファイア基板の
裏面を研磨して５０μｍ程度の厚さにした後、サファイ
アのＭ面でウェーハを劈開して、その劈開面を共振面と
したバーを作製する。一方、ストライプ状の電極と平行
な位置でバーをスクライブで分離してレーザ素子を作製
する。そのレーザ素子形状が図２である。なおこのレー
ザ素子を室温でレーザ発振させたところ、サファイアＣ
面ジャストの基板面に成長させたレーザ素子に比較し
て、閾値電流密度、閾値電圧ともおよそ３０％近く低下
し、出力もおよそ３０％向上して、寿命は２倍以上に向
上した。

【００２９】［実施例２］オフアングル角θ＝０．７
゜、ステップ段差およそ１０オングストローム、テラス
幅Ａおよそ８２０オングストロームのステップを有し、
Ｃ面を主面とする２インチφのサファイア基板を用いる
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のものに比較して、閾値電流密度、閾値電
圧でおよそ１０％上昇し、出力、寿命でおよそ１０％低
下した。

【００３０】［実施例３］実施例１で用いたサファイア
基板上に、実施例１と同様にして、ＧａＮよりなるバッ
ファ層を２００オングストローム成長させ、その上にＳ
ｉを１×１０¹⁹／cm³ドープしたＧａＮよりなるｎ側コ
ンタクト層４μｍと、アンドープＩｎ0.4Ｇａ0.6Ｎより
なるＳＱＷ構造の活性層２０オングストローム、Ｍｇを
１×１０²⁰／cm³ドープしたｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎより
なるｐ側クラッド層０．２μｍ、Ｍｇを１×１０²⁰／cm
³ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側コンタクト層０．
１μｍを順に成長させる。

【００３１】成長後、実施例１と同様にしてアニーリン
グを行いｐ型層をさらに低抵抗化した後、ｐ側コンタク
ト層側からエッチングを行い、ｎ電極を形成すべきｎ側
コンタクト層の表面を露出させる。そしてｐ側コンタク
ト層のほぼ全面にｐ電極、露出したｎ側コンタクト層の
表面にｎ電極を形成した後、３５０μｍ角のチップにウ
ェーハを分離してＬＥＤ素子としたところ、従来のサフ
ァイアＣ面ジャストの基板に成長された従来のＬＥＤ素
子に比較して、２０ｍＡにおいてＶｆ（順方向電圧）が
約２０％低下し、出力がおよそ３０％向上した。

【００３２】［実施例４］実施例１において、ｎ側クラ
ッド層４成長時に、Ｓｉを５×１０¹⁸／cm³ドープした
ＧａＮよりなる第２の層を２０オングストロームと、ア
ンドープのＡｌ_0. ₂Ｇａ_0.8Ｎよりなる第１の層を２０オ
ングストローム成長させて、このペアを１００回成長さ
せ、総膜厚０．４μｍ（４０００オングストローム）の
超格子構造よりなるｎ側クラッド層４を成長させ、ま
た、ｐ側クラッド層９成長時に、Ｍｇを１×１０²⁰／cm
³ドープしたＧａＮよりなる第２の層を２０オングスト
ロームと、アンドープのＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎよりなる第１
の層を２０オングストローム成長させて、このペアを１
００回成長させ、総膜厚０．４μｍ（４０００オングス
トローム）の超格子構造よりなるｐ側クラッド層９を成
長させる他は実施例１と同様にしてレーザ素子を得たと
ころ、実施例１とほぼ同様に良好な結果が得られた。

【００３３】

【発明の効果】本発明では、ステップ状にオフアングル
した基板の上に窒化物半導体を成長させることにより、
窒化物半導体素子の出力を向上させることができる。こ
れはオフアングルした基板の上に成長された窒化物半導
体の結晶性が向上することと共に、段差部分、即ち凹凸
部にできるであろう活性層の量子ドット、量子ワイヤー
の効果が存在すると推察される。なお本発明の実施例で
はサファイア基板のみについて説明したが、本発明はサ
ファイア基板だけでなく、ステップ状のオフアングルを
有する全ての基板について適用できることは言うまでも
ない。また本発明はレーザ素子、ＬＥＤ素子のような発
光素子の他、太陽電池、光センサ等の受光素子、トラン
ジスタのような窒化物半導体を用いたあらゆる電子デバ
イスに適用でき、その産業上の利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窒化物半導体素子に用いられる基板
の一部を拡大して示す模式断面図。

【図２】本発明の一実施例に係る窒化物半導体レーザ
素子の構造を示す斜視図。

【符号の説明】

１・・・・基板２・・・・ｎ側コンタクト層３・・・・クラック防止層４・・・・ｎ側クラッド層５・・・・ｎ側光ガイド層６・・・・活性層７・・・・ｐ側キャップ層８・・・・ｐ側光ガイド層９・・・・ｐ側クラッド層１０・・・・ｐ側コンタクト層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップ状にオフアングルした基板上
に、素子構造となる窒化物半導体層が積層されてなるこ
とを特徴とする窒化物半導体素子。
【請求項２】前記窒化物半導体層中には、少なくとも
インジウムを含む窒化物半導体層を含む量子井戸構造の
活性層を有す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】前記ステップの段差が３０オングストロ
ーム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４】前記基板は（０００１）面を主面とする
サファイアよりなり、オフ角はサファイア基板の主面か
ら１度以内であ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。