TWI258183B - Compound semiconductor light-emitting device - Google Patents

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1258183 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用以利用低電阻之P型磷化硼系半導 體層以構成低正向電壓之Ρ η接合型化合物半導體發光元件 之技術。 【先前技術】 主要用以出射自藍色帶至綠色帶之發光元件，一向是將 氮（元素符號：Ν )等作爲第V族構成元素所含有之III-V φ 族化合物半導體（III族氮化物半導體）層，用作爲發光層 之發光二極體（英文簡稱：LED )或雷射二極體（英文簡 -稱：LD )者已爲眾所皆知（參閱例如發明專利文獻1 )。 - 此種所謂用以出射短波長可見光之LED，一向是主要使用 由氮化鎵·銦混晶（組成式GaYInzN: OSY、Zgl，Y + Z =1 )層所構成之發光層（參閱例如發明專利文獻2)。 (發明專利文獻1 )特開昭第49- 1 9783號公報 (發明專利文獻2)特公昭第5 5 -3 834號公報 Φ (發明專利文獻3 )特開平第2 - 2 8 8 3 8 8號公報 (發明專利文獻4 )特開平第2 - 2 7 5 6 8 2號公報 (非發明專利文獻1 )赤崎勇著、「III-V族化合物半 導體」’ 1 995年、培風館（股）、初版、第13章。 通常對於由η型之III族氮化物半導體所構成之發光層 ，則將用以對發光層供應會產生發光的放射再結合之載子 (電子及電洞）所需要之包（clad )層予以異質連接（ hetero junction )爲一般的方法（參閱例如非發明專利文獻 .1258183 1)。用以對發光層供應電洞（hole)所需要之p型包層， 一向是由氮化鋁·鎵（AlxGaYN: OgX'Yghx + Y。；! )所構成是一般的方法（非發明專利文獻1參閱）。 另外，有一種在 p 型之 AlxGaYN(〇SX、γ$ι，X + γ =1 )層上，設置經添加（摻雜）鎂（元素符號：Mg )等之 p型雜質的P型磷化硼（B P )層，以作爲供設置歐姆（ Ohmic )電極所需之接觸層，以構成發光元件之技術已爲眾 所皆知（參閱例如發明專利文獻3 )。例如：將接合於由 | 經摻雜閃鋅礦結晶型（zinc-blende)之Mg的磷化硼表層 與Ga〇.4Al〇.6N層所構成的超格子構造層之摻]vig的p型BP 層，作爲接觸層以構成雷射二極體（簡稱：LD )(參閱例 -如發明專利文獻4 )。 以磷化硼爲代表的磷化硼系半導體結晶，係一般具有立 方晶閃鋅礦型之結晶型。在立方晶結晶，由於價帶（ v a 1 e n c e b a n d )係呈退化，若與六方晶結晶相較，則被視爲 易於獲得會呈P型傳導之結晶層（日本發明專利特開平第 • 2-275682號公報（參閱如前所述之發明專利文獻4)。然 而，對磷化硼系III-V族化合物半導體結晶層，即使摻雜 例如Mg等之第II族元素之雜質，其電阻率仍然爲小且爲 一定，致不一定能穩定地獲得低電阻之P型導電層。反而 ，Mg將如同對磷化硼作爲施予體雜質而起作用般因Mg之 摻雜而有可能將歸結出高電阻或會呈η型之傳導的磷化硼 系半導體層之情形。 例如，在發明專利文獻3所揭示，爲獲得在摻Mg的ρ 1258183 型之GaAIBNP III族氮化物半導體混晶層上設置p型BP層 之積層構造，即使故意添加例如M g，仍然不能穩定地形成 低電阻之P型BP層。因此，在使用p型磷化硼系半導體層 之pn接合型化合物半導體發光元件，則在提供正向電壓（ 所謂的Vf)爲低的LED等上構成障礙。 【發明內容】 本發明之目的係提供一種在利用先前之AlxGaYN(OSX 、1，X + Y = 1 )等之六方晶之III族氮化物半導體層 (| 上所設置之P型磷化硼系半導體層，以構成pn接合型化合 物半導體發光元件時，提供一種具有高電洞濃度，因此可 穩定地獲得低電阻之P型磷化硼系半導體層之積層構造， 同時提供一種具有低正向電壓之LED等之發光元件。 爲達成上述本發明之目的，本發明採用如下所述方法。

(1 ) 一種pn接合型化合物半導體發光元件，其特徵爲 :由具備結晶基板、設置在該結晶基板上由六方 晶且爲η型III族氮化物半導體所構成之η型發光 φ 層、設置在該η型發光層上由六方晶且爲ρ型III 族氮化物半導體所構成之ρ型層（ρ型III族氮化 物半導體層）、設置在該ρ型III族氮化物半導體 層上由立方晶閃鋅礦結晶（sPharleit )型之Ρ型 磷化硼（BP )系半導體層、以及形成在該P型III 族氮化物半導體層上由非摻雜且爲六方晶之111族 氮化物半導體所構成之薄膜層所構成者’且 該ρ型磷化硼系半導體層係設置成接合於由該非 1258183 摻雜且爲六方晶之III族氮化物半導體所構成之薄 膜層。 (2) 如上述第（1 )項記載之pn接合型化合物半導體 發光元件，其中 該P型III族氮化物半導體層係由將鋁作爲必要之 構成元素所含有之纖維鋅礦結晶型之氮化鋁•鎵 層所構成，其組成係以 組成式 AlxGaYN: 0<XS1、0$Y<1，X + Y = 1 g 所代表。 (3) 如上述第（1 )或（2 )項之pn接合型化合物半導 體發光元件，其中在該p型III族氮化物半導體層 •表面所設置之P型磷化硼系半導體層爲非摻雜結 晶層。 (4 ) 如上述第（1 )至（3 )項中任一項之pn接合型化 合物半導體發光元件，其中該p型III族氮化物半 導體層之表面爲（000 1 )結晶面，設置在其表面 φ 上之P型磷化硼系半導體層係使〔110〕方向平行 於（0 0 0 1 )結晶面a軸之（1 i i )結晶層。 若根據在本發明所記載之第一發明，則由於在具有立方 晶閃鋅礦結晶型之p型磷化硼系半導體層之pn接合型化合 物半導體發光元件中，構成爲將p型之磷化硼系半導體層 ，設置成接合於形成在構成p型包層等之p型ΠΙ族氮化物 半導體層上的非摻雜且由六方晶之Π〗族氮化物半導體所構 成之薄膜層’因此可避免因添加在p型III族氮化物半導體 1258183 層的P型雜質之熱擴散所不能穩定地形成P型磷化硼系半 導體層之問題，可穩定地形成有利於供形成P型歐姆電極 的低電阻之p型磷化硼系半導體層。因此，在提供正向電 壓爲低的pn接合型化合物半導體發光二極體上可提高功效 〇 若根據在本發明所記載之第二發明’則由於構成爲將III 族氮化物半導體所構成薄膜層，由以鋁作爲構成元素所含 有之六方晶纖維鋅礦結晶型之氮化鋁•鎵（組成式 φ AlxGaYN : 0<XS1、0SY<1，X + Y = 1)層來構成，因此 ，可更加良好地抑制添加在P型III族氮化物半導體層的p . 型雜質對於P型磷化硼系半導體層之擴散、侵入，使得可 _ 更加穩定地形成低電阻之P型磷化硼系半導體層，因此在 提供低正向電壓之pn接合型化合物半導體發光二極體上可 提高功效。 若根據在本發明所記載之第三發明，則由於構成爲以非 摻雜結晶層構成供設置在由III族氮化物半導體層所構成的 • 薄膜層表面之P型磷化硼系半導體層，因此由於可減少由 P型磷化硼系半導體層例如對發光層所擴散的P型雜質之 量，因此在獲得發光波長穩定之pn接合型化合物半導體發 光二極體上可提高功效。 若根據在本發明所記載之第四發明，則由於採取將p型 之磷化硼系半導體層，由在III族氮化物半導體薄膜層之（ 0001 )結晶表面上，使〔1 10〕方向平行於其（0001 )結晶 面a軸之（1 1 1 )結晶層所構成，因此，由於可形成具有優 -9- 1258183 越的與III族氮化物半導體薄膜層之格子匹配性之P型磷化 硼系半導體層，因此在獲得局部性耐電壓不良爲較少之ρ η 接合型化合物半導體發光二極體上可提高功效。 【實施方式】 〔實施發明之最佳方式〕 本發明之磷化硼系半導體，係以硼（元素符號：Β )與磷 (元素符號：Ρ )作爲必要構成元素所含有之例如爲Β α Α1 /sGarlni a /s rPi sAss (0<α SI 、 0$ /3<1、 0$ χ<1 、〇<α+/3+τ $1、5<1〇 另外，例如爲 BaAl)gGarIni -a - ^ - r Ρ1 - 〇 N 5 (〇<α $1、 os /3<1、 OS r<l、 0<α+/3 + r S 1、〇 S ά < 1 )。特別是可在本發明適合於利用者，則 爲因爲構成元素數少，形成較爲容易的例如含有單體之磷 化硼（BP )、磷化硼•鎵•銦（組成式B « Ga r In丨—《 — r P :〇< α $ 1、0$ r <1 )，或氮化磷化硼（組成式Β« Ρ〗—δ N 6 : 〇 S (5 < 1 )或砷化磷化硼（組成式Β „ Ρ i 5 As 5 )等之數 種V族元素之混晶。 磷化硼系半導體層係以鹵素（halogen )法、氫化物（ hydride )法、或MOCVD (有機金屬化學的氣相沉積）法 _之氣相生長方法形成。另外，分子束磊晶生長法也可形 成（參閱 J. Solid State Chem·，1 3 3 ( 1 997 年）、第 269 〜 272頁）。例如P型之單體之磷化硼（BP)層係可以三乙 (分子式：（C2H5)3B)與磷化氫（分子式：PH3)作爲 原料的常壓（約爲大氣壓）或減壓之MOCVD法形成。 P型BP層之形成溫度係以1，000°C〜1,2 00 °C爲適合。 -10- 1258183 如欲以故意不添加雜質下（非摻雜）形成P型磷化硼表層 時，則原料供應比率（V/III比率；例如ph3 /(C2H5)，B濃 度比率）以1〇〜50爲適合。 本發明之P型磷化硼系半導體層，係由超過用來構成發 光層之III族氮化物半導體材料或III-V族化合物半導體材 料的寬廣的禁帶（forbidden band)寬度（wide bandgap) 之材料構成。例如對於由在室溫下之禁帶寬度爲2.7 eV的 ΠΙ族氮化物半導體所構成用以出射藍色光之發光層，則使 用在室溫之禁帶爲2.8電子伏特（單位：eV ) 〜5.0 eV之 磷化硼系半導體層。關於數量，與由單一結晶層所構成之 發光層，或構成量子井構造的發光層之井（well)層的禁 帶寬度之差異，如有0.1 eV以上則可。若有其以上之禁帶 寬度之差時，則在對於將來自發光層之發光透射於外部上 也是足夠。禁帶寬度可由吸收係數之光子能量（=h· ^ ) 相依性等來求得。另外，可由屈折率（η )及消光係數（k )之積値（=2 · η · k )之光子能量相依性來求得。 加上生長溫度、V/III比率，若精確地控制生長速度時， 則能形成禁帶寬度大的P型磷化硼系半導體層。例如以 MOCVD法形成單體之磷化硼表層時，若將生長速度設定爲 毎分鐘2 nm以上、3 0 nm以下範圍時，則可獲得在室溫下 之禁帶寬度爲2.8 eV以上之磷化硼層（參閱曰本發明專利 特願第2001-158282號）。尤其是在室溫下之禁帶寬度爲 2.8 eV以上、5.0 eV以下之磷化硼系半導體層，也可適合 用作爲可兼用作爲供發光透過的窗層之接觸層。 -11 - 1258183 本發明之P型磷化硼系半導體層、也可由並非爲Mg而 故意添加（摻雜）鋇（元素符號：B e )之p型層來構成， 但是較佳爲非摻雜（undope )層。例如適合於使用在非摻 雜狀態下’電洞濃度爲大於1019 cm·3之低電阻之單體磷化 硼（BP )層。在非摻雜之磷化硼系半導體層，由於因無添 加的P型雜質量，向下方之p型ΙΠ族氮化物半導體層或發 光層擴散之雜質也將減少。因此，可解決因添加在磷化硼 系半導體層的p型雜質之擴散而導致發光層之載子濃度， φ 甚至於使傳導型變化，與所希望者不同的正向電壓（Vf) 或與預期者不同的波長之發光所歸結到之問題。 本發明之P型磷化硼系半導體層，係在發光層上，隔著 作爲例如包層所設置形成在p型III族氮化物半導體層上的 由η型或p型之III族氮化物半導體所構成之薄膜層而加以 設置。若由超過用以構成發光層之III族氮化物半導體的禁 帶寬度爲高之III族氮化物半導體來構成薄膜層時，則有助 於將來自發光層之發光取出於外部。 • III族氮化物半導體薄膜層可經由摻雜例如矽（元素符號

:Si )或鍺（元素符號：Ge )來形成。另外，可經由摻雜 鋇（Be)等之第II族元素來形成。然而，較佳爲並未添加 用以控制傳導型之η型或p型之雜質的非摻雜層。另外， III族氮化物半導體薄膜層之層厚，較佳爲20奈米（nm) 以下，以能充分地顯現隧道（tunnel )效應。另一方面， III族氮化物半導體薄膜層之層厚，較佳爲1奈米（nm)以 上。如欲被覆作爲基底層的例如由氮化鋁•鎵（AlxGaYN -12- 1258183 :0‘x、YS1，X + Y = 1)所構成之p型包層之表面全域 時，則需要1 nm以上之厚度。 III族氮化物半導體薄膜層具有抑制添加在P型III族氮 化物半導體層之p型雜質對於p型磷化硼系半導體層擴散 之作用。例如具有可有效地抑制摻雜在p型氮化鎵（GaN )包層之Mg大量侵入於磷化硼層之現象。因此，使III族 氮化物半導體薄膜層介於其間，即可穩定地形成呈p型傳 導之磷化硼系半導體層。特別是將爲形成p型III族氮化物 φ 半導體層所一般利用的Mg之原子濃度，設定爲在表面爲 5xl018 cnT3以下之由III族氮化物半導體所構成之薄膜層 ，是在其上穩定地獲得呈p型傳導的磷化硼系半導體層上 將顯現有效作用。在III族氮化物半導體層之表面及其內部 之P型雜質之原子濃度，可以例如二次離子質譜儀（簡稱 :SIMS)或歐傑（Auger)電子分光法加以定量。 一般而言，若在經由從700°C至80(TC之比較低溫下所生 長之發光層上，以在更高溫下所形成之P型III族氮化物半 • 導體層作爲基底層而加以利用時，則可形成具有優越的P 型磷化硼系半導體層。例如經以1，000°C至1，200°C之高溫 下所生長的六方晶纖維鋅礦結晶型之（000 1 ) — III族氮化 物半導體層，則具有可在其上生長出由使〔110〕方向平行 於六方晶之底面晶格a軸之（1 1 1 )結晶面所構成且具有優 越匹配之P型磷化硼系半導體層之優點。特別是在氮化鋁 •鎵（AlxGaYN: OSX、YS1，X + Y = 1)層之（0001) 表面上，因格子面間隔上之良好匹配性而生長出失配（ -13- 1258183 misfit )位錯較少的良質之p型（1 1 1 )磷化硼系半導體層 。所生長的p型磷化硼半導體層之結晶方位係利用例如X 線繞射方法或電子射線繞射方法即可調查。 另外’特別是由將銘（兀素符號：A1 )作爲構成元素所 含有之AlxGaYN (其中0SX、YS1，X + Y = 1)所構成 之ΠΙ族氮化物半導體薄膜層，係比含有銦（元素符號：in )的III族氮化物半導體薄膜層易於形成具有優越的表面平 坦性之層。例如得以穩定地形成粗糙度以rms値計則爲0.5 p nm以下之平坦且平滑的表面之AlxGaYN (其中〇$ X、 1，X + Y = 1 )。因此，有助於穩定地生長將呈p型之傳 導型且低電阻之（1 1 1 )磷化硼系半導體層。例如在鋁（A1 )組成比（=X)爲〇·1的Alo.iGao.9N層，且粗糙度爲〇·3 nm ( rms値）的（000 1 )表面上，即可穩定地獲得電阻率 爲5χ10_2 Ω · cm之低電阻p型磷化硼層。 本發明之pn接合型化合物半導體發光元件，係在如上述 之低電阻且爲P型之磷化硼系半導體層上，設置P型歐姆 φ 電極（正極）形成。關於P型磷化硼系半導體層，其可由 鎳（元素符號：N!)單體（參閱德國（舊西德）專利第 1 1 62486號公報）、或Ni合金、金（元素符號：Au) ·鋅 (Zn )或金（Au ) •鋇（Be )合金等來形成。在從疊層構 造構成歐姆電極時，最上層較佳爲以金（Au )或鋁（AD ) 構成使結線（b 0 n d in g )容易進行。另外，例如在3層疊層 構造之歐姆電極，其設置在底面部與最頂層之中間的中間 層，即可由駄（元素符號：T丨）、鋁（元素符號：Μ 〇 )等 -14- 1258183 之過渡金屬或白金（兀素符號：Pt)構成。另一方之η型 歐姆電極（負極）係設置在η型之基板，或形成在基板上 之η型層上即可。 (作用） 作爲供形成Ρ型磷化硼系半導體層所需之基底層之III 族氮化物半導體薄膜層具有可穩定地獲得低電阻之ρ型磷 化硼系半導體層之作用。 特別是由以鋸（Α1 )作爲必要構成元素所含有之 φ AlxGaYN (0<XS1、0$Υ<1，X + Υ = 1)所構成具有優越 的表面之平坦性及平滑性之III族氮化物半導體薄膜層，則 具有可穩定地獲得在形成ρ型歐姆電極上也是有利的低電 阻之P型磷化硼系半導體層之作用。 〔第1實施例〕 茲舉以構成具備接合於非摻雜之ΙΠ族氮化物半導體層 所設置之ρ型磷化硼半導體層之pn接合型化合物半導體 LED之情形爲例，具體說明本發明如下。 Φ 第1圖係以模式展示雙異質（DH )結構造之LED10之剖 面構造。第2圖係展示LED10之俯視模式圖。 LED 1 0係在（oooi)—藍寶石（α — Al2〇3單結晶）基 板1 〇〇上，將下列第（1 )〜（6 )項所記載之生長層依此順 序積層之積層構造體所構成： (1 ) 非摻雜GaN所構成緩衝層101 (厚度（t ) = 15 nm )； (2)由摻矽（Si)的η型GaN層（載子濃度（η)= -15- .1258183 7x 101δ cnT3、t = 3 μ m )所構成之下部包層102 ; (3 )以非摻雜且以n型之Ga〇· 861110.!以層作爲井層之發 光層103 ; (4) 慘鍾（Mg)的由ρ型Alo.15Gao.85N層（載子ί辰度（ p ) = 4xl017 cnT3、t = 9 nm)所構成之上部包層 10 4； (5 )由非摻雜且爲 n 型 AloMoGaQ.sQN 層（η = 7χ1016 cm·3 ，t = 8 nm)所構成之ΙΠ族氮化物半導體薄膜層 105; (6 )由非摻雜且爲p型小磷化硼（BP )所構成之P型磷 化硼系半導體層（載子濃度（p) =2xl019 cnT3、t =3 5 0 nm ) 106〇 發光層103係構成爲摻Si的n型GaN層（t = 12 nm) 爲阻障（barrier)層之多重量子井構造。發光層103係構 成爲以接合於η型下部包層102之層爲井層，以接於p型 上部包層104之側爲井層之積層周期數爲5周期之多重量 子井構造。發光層1〇3之生長溫度係設定爲75 0 °C。上部 包層104之p型Al〇.15Ga().85N層係在以比形成構成發光層 103的井層及障壁層之溫度（=7 5 0°C )爲高溫之1，100°C 下使其生長。 以一般的二次離子質譜儀（SIMS )將由非摻雜 Alo.^Gao.^N層所構成之III族氮化物半導體薄膜層1〇5之 內部鎂（M g )原子濃度加以定量。結果確認到鎂（M g )原 子濃度係由與下層之摻Mg的 Alo.uGao.^N層p型 -16- 1258183

Al〇.15GaG.85N上部包層104之接合界面，向III族氮化物半 導體層105之表面減少，在同層105之表面的Mg原子濃 度爲 4xl〇17 cm_3。 ΠΙ族氮化物半導體薄膜層105上之非摻雜且爲P型之磷 化硼（BP )層 106，係利用以三乙基硼（分子式： (C2H5)3B )作爲硼（B )源，以磷化氫（分子式·· PH3 )作 爲磷源的常壓（約爲大氣壓）有機金屬化學的氣相沉積（ MOCVD )方法形成。p型磷化硼層106係在1，050°C下形 成。使P型磷化硼層1〇6作氣相生長時之V/III比率（= PH3/(C2H5)3B濃度比率）係設定爲15。以生長速度設定爲 毎分25 nm所生長之P型磷化硼層1〇6之層厚係設定爲 3 5 0 nm 〇 經利用一般的偏振光橢圓計（elliPsometer)所測定之屈 折率及消光係數所求得之P型磷化硼表層1 06在室溫下之 禁帶寬度約爲3 . 1 e V。另外’經以一般的電解C - V (電容-電壓）法所計測之非摻雜且爲P型之磷化硼層1 0 6之接受 體濃度爲2xl019 citT3。 另外，由使用一般的透射型電子顯微鏡（簡稱：TEM ) 所攝影之視野限制電子射線繞射（簡稱：SAD )像’調查 非摻雜且由Al^oGao.^N層所構成之III族氮化物半導體 層105與p型磷化硼表層106之積層關係。由SAD像之解 析，確認到AlG.1QGa().9()N III族氮化物半導體層1〇5係六方 晶之結晶層，P型磷化硼表層1 0 6係立方晶之結晶層。另 外，由於來自Al〇.i〇GaQ_9()N層105之有關（ 0001)之繞射 -17- 1258183 斑點（spot )，與來自p型磷化硼表層106之有關（1 1 1 ) 之繞射點係出現在同一直線上，因此得以證實在 AluoGao.^N III族氮化物半導體層105之（000 1 )表面上 ，平行於其結晶面而疊積p型磷化硼層1 06之（1 1 1 )結晶 面。 在p型磷化硼層106之表面，以通常之真空蒸鍍法及電 子束蒸鍍法，設置由將金（An )膜與鎳（Ni )氧化膜所疊 層之疊層膜配置成格子狀之電極（格子狀電極）所構成之 B P型歐姆電極1〇7(參閱第2圖）。在p型磷化硼層106之 一端，則在P型歐姆電極107上，與其接觸而設置由金（ Au)膜所構成之結線用之焊墊（pad)電極108。兼用作爲 一方之焊墊電極的η型歐姆電極1 09，係利用一般的電漿 蝕刻方法，設置在以施加選擇性蝕刻所露出的由η型GaN 層所構成之下部包層1 02之表面上。其後，切斷積層構造 體，以分割成一邊爲400//m之正方形LED晶片10。 在p型及η型之歐姆電極107、109間以正向使20 mA φ 之元件驅動電流流通以確認LED晶片1 0之發光特性。結 果由LED10放射出中心波長爲460 nm之藍色帶光。經利 用一般的積分球所測定之在樹脂模製以前之晶片狀態下之 發光輸出爲達5毫瓦特（mW)之高値。 另外，由於經在隔著非摻雜之III族氮化物半導體層105 所設置之低電阻之磷化硼層106上形成p型歐姆電極107 ，因此成爲接觸電阻爲較低之歐姆電極，且其正向電壓（ Vf)爲3.5V。另一方面，使逆向電流爲10//A時之逆向 -18- 1258183 電壓則超過1 〇 v，因此獲得具有優越的逆向耐電壓LED 1 ο 。特別是由於將供設置Ρ型歐姆電極1 07之ρ型磷化硼系 半導體層 106，由形成在六方晶之（000 1 )結晶面上，具 有優越的晶格匹配性之（1 1 1 )結晶層所構成，因此獲得局 部性耐電壓不良（locallbreakdown)較少之LED10。 〔第2實施例〕 茲舉以構成具備接合於非摻雜之ΠΙ族氮化物半導體層 所設置之P型磷化硼·鋁層之pn接合型化合物半導體LED φ 之情形爲例，具體說明本發明如下。 在上述第1實施例所記載之藍寶石基板上，形成與第1 實施例相同構成所構成之緩衝層、η型下部包層、發光層 、Ρ型上部包層、及非摻雜Al〇.1()Ga().9()N層。其後，在由 非摻雜AlQ.1()Ga().9()N層所構成之III族氮化物半導體層以 非摻雜使ρ型之磷化硼•錦（組成式B Q · 9 8 A1 〇 · Q 2 P )層接合 設置。構成ρ型鱗化砸系半導體層的B〇 98A1q.()2P層之載子 濃度設定爲約7xl017 cm_3，層厚則設定爲200 nm。 將電子射線繞射像加以解析結果，上述之η型下部包層 、發光層、ρ型上部包層、及非摻雜Al〇.1()Ga().9()N層係任 何者皆爲六方晶之結晶層。 另外，面方位也確認到任何者皆爲（0 0 0 1 )。並且，由 電子射線繞射斑點出現的相對位置關係，確認到非摻雜之 Bo.98A1o.mP 層，係使〈1 10〉方向平行於 A1q I〇Ga。9〇N 層 的（〇〇〇 1 )結晶面之a軸之（1 1 1 )結晶所構成之層。 在本第2實施例，由於將設置在六方晶之III族氮化物 -19- 1258183 半導體層上的P型磷化硼系半導體層由以鋁（A1 )作爲構 成元素所含有之P型磷化硼系半導體材料（Bo.98Alo.02P) 所構成，因此獲得低電阻且具有優越的表面之平坦性之P 型磷化硼系半導體層。 在如上述第1實施例所記載之方式所形成之P型及η型 之歐姆電極間，以正向使20 mA之元件驅動電流流通以確 認LED晶片之發光特性。結果由LED放射出中心之波長爲 46 0 nm之藍色帶光。由於與上述第1實施例之情形相同地 φ 由非摻雜層構成P型磷化硼系半導體層，因此由P型磷化 硼系半導體層向發光層等所擴散的p型雜質之量也減小。 因此，、即使將構成P型磷化硼系層的半導體材料變更爲 上述第1實施例者，該LED之發光波長並看不到有變化。 經利用一般的積分球所測定之在樹脂模製以前之晶片狀態 下之發光輸出爲達5毫瓦特（mw )之高値。 此外，由於利用以鋁作爲構成元素所含有，且具有優越 的表面平坦性之非摻雜之磷化硼系半導體層（Bg.98A1〇.02P φ 層），因此形成接觸電阻爲低之ρ型歐姆電極。正向電壓 (Vf)則爲如3 ·4 V之低値。另一方面，使逆向電流爲1 〇 A Α時之逆向電壓係超過1 5 ν，因此獲得具有更優越的逆 向之耐電壓LED。 〔產業上之利用性〕 若根據本發明’則可避免因添加在P型III族氮化物半 導體層的ρ型雜質之熱擴散所不能穩定地形成P型磷化硼 系半導體層之問題’而可穩定地形成有利於供形成p型歐 - 20- .1258183 姆電極的低電阻之P型磷化硼系半導體層。因此，在提供 正向電壓爲低的pn接合型化合物半導體發光二極體上可提 高功效。 【圖式簡單說明】 第1圖係展示本發明第1實施方式之LED剖面構造模式 圖。 第2圖係展示本發明第2實施方式之LED之俯視模式圖

【主要元 件符號說明】 10 發光二極體 100 基板 101 緩衝層 102 下部包層 103 發光層 104 上部包層 105 ΙΠ族氮化物半導體層 106 P型磷化硼層 107 P型歐姆電極 108 焊墊電極 109 η型歐姆電極 -21 -

Claims (1)

1. .1258183 十、申請專利範圍： 1· 一種Pn接合型化合物半導體發光元件，其特徵爲：由 具備結晶基板、設置在該結晶基板上由六方晶且爲η 型ΠΙ族氮化物半導體所構成之η型發光層、設置在該 η型發光層上由六方晶且爲ρ型III族氮化物半導體所 構成之Ρ型III族氮化物半導體層、設置在該ρ型III 族氮化物半導體層上由立方晶閃鋅礦結晶型之ρ型磷 化硼系半導體層、以及形成在該Ρ型III族氮化物半導 體層上由非摻雜且爲六方晶之III族氮化物半導體所構 成之薄膜層所構成者，且 該Ρ型磷化硼系半導體層係設置成接合於由該非摻雜 且爲六方晶之ΠΙ族氮化物半導體所構成之薄膜層。 2. 如申請專利範圍第1項之pn接合型化合物半導體發光 元件，其中該ρ型III族氮化物半導體層係由以鋁作爲 必要構成元素所含有之纖維鋅礦結晶型之氮化鋁·鎵 層所構成，其組成係以 組成式 AlxGaYN: 0<XS 1，0$丫<1’乂 + 丫 = 1所代 表。 3. 如申請專利範圍第1項之pn接合型化合物半導體發光 元件，其中在該ρ型III族氮化物半導體層表面所設置 之ρ型磷化硼系半導體層爲非摻雜結晶層。 4. 如申請專利範圍第1項之pn接合型化合物半導體發光 元件，其中該ρ型III族氮化物半導體層之表面爲（ 0 00 1 )結晶面，設置在其表面上之P型磷化硼系半導 -22- .1258183 體層係使〔1 1 ο〕方向平行於（ο ο ο 1 )結晶面a軸之（ 1 1 1 )結晶層。

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