JP2003115606A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Abstract
の低コスト化が困難であった。 【解決手段】 低抵抗のシリコンから成る基板11の上
にn形不純物としてのSiを含むAlxGa1-xNから成
る第1の層12aとn形不純物としてのSiを含むGa
N又はAlyGa1-yNから成る第2の層12bとを交互
に複数積層した複合層構造のバッファ層12を設ける。
バッファ層12の上に窒化ガリウムから成るn形半導体
領域13、窒化ガリウムインジウムからなる活性層1
4、窒化ガリウムから成るp形半導体領域15を順次に
形成する。p形半導体領域15の上にアノード電極17
を設け、基板11にカソード電極18を設ける。
Description
物半導体を用いた半導体発光素子に関する。
(窒化ガリウム アルミニウム)、InGaN(窒化イ
ンジウム ガリウム)、InGaAlN(窒化インジウ
ム ガリウム アルミニウム)等の窒化ガリウム系化合
物半導体を用いた例えば青色発光ダイオード等の半導体
発光素子は公知である。従来の典型的な発光素子は、サ
ファイアから成る絶縁性基板、この絶縁性基板の一方の
主面(上面)に形成された例えば日本の特開平4‐29
7023号公報に開示されてGaxAl1-xN(但し、x
は0<x≦1の範囲の数値である。)から成るバッファ
層、このバッファ層の上にエピタキシャル成長によって
形成された窒化ガリウム系化合物半導体(例えばGa
N)から成るn形半導体領域、このn形半導体領域の上
にエピタキシャル成長法によって形成された窒化ガリウ
ム系化合物半導体(例えばInGaN)から成る活性
層、及びこの活性層の上にエピタキシャル成長法によっ
て形成されたp形半導体領域を備えている。カソ−ド電
極はn形半導体領域に接続され、アノ−ド電極はp形半
導体領域に接続されている。
は、周知のように多数の素子の作り込まれたウエハをダ
イシング、スクライビング、劈開 (cleavage)等によっ
て切り出して製作される。この時、サファイアから成る
絶縁性基板は硬度が高いため、このダイシングを良好に
且つ生産性良く行うことが困難であった。また、サファ
イアは高価であるため、発光素子のコストが高くなっ
た。また、サファイアから成る基板は絶縁体であるた
め、カソ−ド電極を基板に形成することができなかっ
た。このため、n形半導体領域の一部を露出させ、ここ
にカソ−ド電極を接続することが必要になり、半導体基
体の面積即ちチップ面積が比較的大きくなり、その分発
光素子のコストが高くなった。また、サファイア基板を
使用した従来の発光素子では、n形半導体領域の垂直方
向のみならず、水平方向即ちサファイア基板の主面に沿
う方向にも電流が流れる。このn形半導体領域の水平方
向の電流が流れる部分の厚みは4〜5μm程度と極めて
薄いため、n形半導体領域の水平方向の電流通路の抵抗
はかなり大きなものとなり、消費電力及び動作電圧の増
大を招いた。更に、このn形半導体領域のカソ−ド電極
の接続部分を露出させるために活性層及びp形半導体領
域をエッチングによって削り取ることが必要になり、エ
ッチングの精度を考慮してn形半導体領域は予め若干肉
厚に形成しておく必要があった。このためn形半導体領
域のエピタキシャル成長の時間が長くなり、生産性が低
かった。また、サファイア基板の代りにシリコンカーバ
イド(SiC)から成る導電性基板を用いた発光素子が
知られている。この発光素子においては、カソ−ド電極
を導電性基板の下面に形成できる。このため、サファイ
ア基板を使用した発光素子に比べて、SiC基板を使用
した発光素子は、チップ面積の縮小が図られること、劈
開によりウエハの分離が簡単化する等の利点はある。し
かし、SiCはサファイアよりも一段と高価であるため
発光素子の低コスト化が困難である。また、SiC基板
の上にn形半導体領域を低抵抗接触させることが困難で
あり、この発光素子の消費電力及び動作電圧がサファイ
ア基板を使用した発光素子と同様に比較的高くなった。
の向上及びコストの低減を図ることができる半導体発光
素子を提供することにある。
目的を達成するための本発明は、窒化ガリウム系化合物
半導体を有する半導体発光素子であって、不純物を含む
シリコン又はシリコン化合物から成り且つ低い抵抗率を
有している基板と、前記基板の一方の主面上に配置さ
れ、AlxGa1-xN(但しxは0<x≦1を満足する数
値である。)から成且つ不純物としてシリコンを含む第
1の層とGaN又はAlyGa1-yN(但し、yはy<x
及び0<y<1を満足する数値である。)から成る第2
の層との複合層から成っているバッファ層と、発光機能
を得るために前記バッファ層の上に配置された複数の窒
化ガリウム系化合物層を含んでいる半導体領域と、前記
半導体領域の表面上に配置された第1の電極と、前記基
板の他方の主面に配置された第2の電極とを備えている
半導体発光素子に係るものである。なお、前記半導体領
域の前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体層のそれぞ
れは、例えば、GaN(窒化ガリウム)層、GaAlN
(窒化ガリウム アルミニウム)層、InGaN(窒化
インジウム ガリウム)層、又はInGaAlN(窒化
インジウム ガリウム アルミニウム)層である。な
お、第2の層の材料を化学式AlyGa1-yN(但し、y
はy<x及び0≦y<1を満足する数値である。)で示
すことができる。
層はn形不純物としてシリコンを含むことが望ましい。
また、請求項3に示すように、前記半導体領域は、前記
バッファ層の上に配置された窒化ガリウム系化合物から
成る第1の導電形の第1の半導体領域と、前記第1の半導
体領域上に配置された活性層と、前記活性層の上に配置
された窒化ガリウム系化合物から成り且つ前記第1の導
電形と反対の第2の導電形を有している第2の半導体領域
とを備えていることが望ましい。また、請求項4に示す
ように、前記半導体領域は、前記バッファ層上に配置さ
れたGaInNから成る活性層と、前記活性層に接触し
ている窒化ガリウム系化合物から成り且つp形不純物を
含んでいる第2の半導体領域とで構成することができ
る。また、請求項5に示すように、前記バッファ層は、
複数の第1の層と、複数の第2の層とを有し、前記第1の
層と前記第2の層とが交互に積層されていることが望ま
しい。
物であるので、発光素子のコストを低減させることがで
きる。 (2) Alx Ga1-x Nから成る第1の層とGaN又
はAlyGa1-yNから成る第2の層との複合層から成る
バッファ層は、この上に形成する窒化ガリウム系化合物
の結晶性及び平坦性の改善に寄与する。従って、安価な
基板を使用しているにも拘らず、良好な発光特性即ち発
光効率を有する発光素子を提供することができる。 (3) バッファ層はAlx Ga1-x Nから成る第1の
層とGaN又はAlyGa1-yNから成る第2の層との複
合層であるので、このバッファ層の熱膨張係数はシリコ
ン又はこの化合物から成る基板の熱膨張係数とGaN系
化合物から成る半導体領域の熱膨張係数との中間の値を
有し、基板と半導体領域との熱膨張係数の差に起因する
歪みの発生を抑制することができる。 (4) 第1及び第2の電極は互いに対向するように配
置されており、且つ第1の層に不純物としてシリコンが
含まれているので、電流経路の抵抗値を下げて消費電力
及び動作電圧を小さくすることができる。また、請求項
2の発明によれば、第2の層の抵抗値を下げて消費電力
及び動作電圧を小さくすることができる。また、請求項
3の発明によれば、発光特性の良い素子を提供できる。
また、請求項4の発明によれば、バッファ層の上面にG
aInNから成る活性層を直接形成した構造であるの
で、肉厚のAlGaNクラッド層を介在させて活性層を
形成する場合に比較して活性層に加わる引っ張り応力が
緩和される。このため、活性層の結晶性が良好となり、
発光素子の発光特性が更に良好に得られる。また、請求
項5の発明によれば、シリコンとの格子定数の差が比較
的小さいAlx Ga1-x Nから成る第1の層が基板上に
配置され且つこれがGaN又はAl yGa1-yNから成る
第2の層の相互間にも配置されるので、バッファ層の平
坦性が良くなり、半導体領域の結晶性も良くなる。
1の実施形態に係わる半導体発光素子としての窒化ガリ
ウム系化合物青色発光ダイオードを説明する。
う青色発光ダイオードは、発光機能を得るための複数の
窒化ガリウム系化合物層から成る半導体領域10と、主
面の結晶面方位が(111)のシリコン半導体から成るサ
ブストレート即ち基板11と、バッファ層12とを有し
ている。発光機能を有する半導体領域10は、GaN
(窒化ガリウム)から成る第1の半導体領域としてのn
形半導体領域13、p形のInGaN(窒化インジウム
ガリウム)から成る発光層即ち活性層14、及び第2
の半導体領域としてのGaN(窒化ガリウム)から成る
p形半導体領域15とから成る。基板11とバッファ層
12と発光機能を有する半導体領域10との積層体から
成る基体16の一方の主面(上面)即ちp形半導体領域
15の表面上に第1の電極としてのアノード電極17が
配置され、この基体16の他方の主面(下面)即ち基板
11の他方の主面に第2の電極としてのカソード電極1
8が配置されている。バッファ層12、n形半導体領域
13、活性層14、及びp形半導体領域15は、基板1
1の上に順次にそれぞれの結晶方位を揃えてエピタキシ
ャル成長させたものである。
コン単結晶から成る。この基板11の不純物濃度は、5
×1018cm-3〜5×1019cm-3程度であり、この基
板11の抵抗率は0.0001Ω・cm〜0.01Ω・
cm程度である。この実施形態の基板11はAs(砒素)
が導入されたn形シリコンから成る。抵抗率が比較的低
い基板11はアノ−ド電極17とカソード電極18との
間の電流通路として機能する。また、基板11は、比較
的厚い約350μmの厚みを有し、p形半導体領域1
5、活性層14及びn形半導体領域13から成る発光機
能を有する半導体領域10及びバッファ層12の支持体
として機能する。
に配置されたバッファ層12は、複数の第1の層12a
と複数の第2の層12bとが交互に積層された複合層か
ら成る。図1及び図2では、図示の都合上、バッファ層
12が2つの第1の層12aと2つの第2の層12bと
で示されているが、実際には、バッファ層12は、10
個の第1の層12aと10個の第2の層12bとを有す
る。第1の層12aは、n形導電形決定不純物としての
Si(シリコン)を含み且つ化学式 AlxGa1-xN ここで、xは0<x≦1を満足する任意の数値、 で示すことができる材料で形成される。即ち、第1の層
12aは、AlN(窒化アルミニウム)又はAlGaN
(窒化アルミニウム ガリウム)で形成される。図1及
び図2の実施形態では、前記式のxが1とされた材料に
相当するAlN(窒化アルミニウム)が第1の層12a
に使用されている。第1の層12aのAlNは絶縁性を
有するが、実施形態ではn形導電形決定不純物としての
Si(シリコン)が含まれているので、電気抵抗が比較
的小さい。第2の層12bは、GaN(窒化ガリウ
ム)、又は化学式 AlyGa1-yN ここで、yは、y<x及び0<y<1を満足する任意の
数値、 で示すことができる材料から成るn形半導体の極く薄い
膜である。第2の層12bとしてAlyGa1-yNから成
るn形半導体を使用する場合には、第2の層12bの電
気抵抗の増大を抑えるために、yを0<y<0.8を満
足する値即ち0よりも大きく且つ0.8よりも小さくす
ることが望ましい。なお、この実施形態では電気抵抗が
小さくなるように第2の層12bがGaNからなる。バ
ッファ層12の第1の層12aの厚みは、好ましくは
0.5nm〜10nm即ち5〜100オングストロ−
ム、より好ましくは1nm〜8nmである。第1の層1
2aの厚みが0.5nm未満の場合にはバッファ層12
の上面に形成される半導体領域10の平坦性が良好に保
てなくなる。第1の層12aの厚みが10nmを超える
と、量子力学的トンネル効果を良好に得ることができな
くなり、バッファ層12の電気的抵抗が増大する。第2
の層12bの厚みは、好ましくは0.5nm〜300n
m即ち5〜3000オングストロ−ムであり、より好ま
しくは10nm〜300nmである。第2の層12bの
厚みが0.5nm即ち5オングストロ−ム未満の場合に
は、第2の層12bの上に形成される一方の第1の層1
1aと第2の層12bの下に形成される他方の第1の層
11aとの間の電気的接続が良好に達成されず、バッフ
ァ層12の電気的抵抗が増大する。第2の層12bの厚
みが300nm即ち3000オングストロ−ムを超えた
場合には、n形半導体領域13の平坦性が良好に保てな
くなる。なお、第2の層の厚みが10nm以上であれば、
発光素子の動作時における第1及び第2の電極間の抵抗
及び電圧が比較的小さくなる。即ち、もし、第2の層の
厚みが10nmよりも薄い時には、第2の層の価電子帯と
伝導帯とに離散的なエネルギー準位が発生し、第2の層
においてキャリアの伝導に関与するエネルギー準位が見
かけ上増大する。この結果、基板と第2の層との間のエ
ネルギバンドの不連続性が比較的大きくなり、発光素子
の動作時の第1及び第2の電極間の抵抗及び電圧が比較
的大きくなる。これに対し、第2の層の厚みが10nm以
上になると、第2の層の価電子帯と伝導帯とにおける離
散的なエネルギー準位の発生が抑制され、第2の層にお
けるキャリアの伝導に関与するエネルギー準位の増大が
抑制される。この結果、基板と第2の層との間のエネル
ギバンドの不連続性の悪化が抑制され、発光素子の動作
時の第1及び第2の電極間の抵抗及び電圧が小さくな
る。図1及び図2の実施形態では、第1の層12aの厚
みが5nm即ち50オングストロ−ムであり、第2の層
12bの厚みが30nm即ち300オングストロ−ムで
あり、バッファ層12の全体の厚みが350nm即ち3
500オングストロ−ムである。
がGaNとされた半導体発光素子の製造方法を説明す
る。図1及び図2に示す1実施形態のバッファ層12
は、周知のMOCVD(Metal Organic Chemical Va
por Deposition)即ち有機金属化学気相成長法によっ
てAlNから成る第1の層12aとGaNから成る第2
の層12bとを繰返して積層することによって形成され
る。即ち、シリコン単結晶の基板11をMOCVD装置
の反応室内に配置し、まず、サーマルアニーリングを施
して表面の酸化膜を除去する。次に、反応室内にTMA
(トリメチルアルミニウム)ガスとNH 3 (アンモニ
ア)ガスとSiH4 (シラン)ガスを約24秒間供給し
て、基板11の一方の主面に厚さ約5nm即ち約50オ
ングストロームのAlN層から成る第1の層12aを形
成する。本実施例では基板11の加熱温度を1120℃
とした後に、TMAガスの流量即ちAlの供給量を約6
3μmol/min、NH3ガスの流量即ちNH3 の供
給量を約0.14mol/min、SiH4 ガスの流量
即ちSiの供給量を約21nmol/minとした。こ
こで、SiH4ガスは第1の層12aの中にn形不純物
としてのSiを導入するためのものである。続いて、基
板11の加熱温度を1120℃とし、TMAガスの供給
を止めてから反応室内にTMG(トリメチルガリウム)
ガスとNH3 (アンモニア)ガスとSiH4 (シラン)
ガスを約85秒間供給して、基板11の一方の主面に形
成された上記AlNから成る第1の層12aの上面に、
厚さ約30nm即ち300オングストロームのn形のG
aNから成る第2の層12bを形成する。本実施例で
は、TMGガスの流量即ちGaの供給量を約63μmo
l/min、NH3 ガスの流量即ちNH3 の供給量を約
0.14mol/min、SiH4 ガスの流量即ちSi
の供給量を約21nmol/minとした。ここで、S
iH4ガスは第2の層12bの中にn形不純物としての
Siを導入するためのものである。本実施例では、上述
のAlNから成る第1の層12aとGaNから成る第2
の層12bの形成を10回繰り返してAlNから成る第
1の層12aとGaNから成る第2の層12bとが交互
に20層積層されたバッファ層12を形成する。勿論A
lNから成る第1の層12a、GaNから成る第2の層
12bをそれぞれ50層等の任意の数に変えることもで
きる。
CVD法によってn形半導体領域13、活性層14及び
p形半導体領域15を順次連続して形成する。即ち、上
面にバッファ層12が形成された基板11をMOCVD
装置の反応室内に配置して、反応室内にまずトリメチル
ガリウムガス即ちTMGガス、NH3(アンモニア)ガ
ス、SiH4 (シラン)ガスを供給してバッファ層12
の上面にn形半導体領域13を形成する。ここで、シラ
ンガスはn形半導体領域13中にn形不純物としてのS
iを導入するためのものである。本実施例ではバッファ
層12が形成された基板11の加熱温度を1040℃と
した後、TMGガスの流量即ちGaの供給量を約4.3
μmol /min、NH3 ガスの流量即ちNH3 の供給量
を約53.6mmol /min、シランガスの流量即ちS
iの供給量を約1.5nmol /minとした。また、本
実施例では、n形半導体領域13の厚みを約0.2μm
とした。従来の一般的発光ダイオードの場合には、n形
半導体領域の厚みが約4.0〜5.0μmであるから、
これに比べて図1の本実施例のn形半導体領域13はか
なり肉薄に形成されている。また、n形半導体領域13
の不純物濃度は約3×1018cm-3であり、基板11の
不純物濃度よりは十分に低い。尚、本実施例によればバ
ッファ層12が介在しているので、1040℃のような
比較的高い温度でn形半導体層13を形成することが可
能になる。
し、反応室内にTMGガス、アンモニアガスに加えてト
リメチルインジウムガス(以下、TMIガスという)と
ビスシクロペンタジェニルマグネシウムガス(以下、C
p2 Mgガスという。)を供給してn形半導体領域13
の上面にp形InGaN(窒化インジウム ガリウム)
から成る活性層14を形成する。ここで、Cp2 Mgガ
スは活性層14中にp形導電形の不純物としてのMg
(マグネシウム)を導入するためのものである。本実施
例では、TMGガスの流量を約1.1μmol /min、
NH3ガスの流量を約67mmol /min、TMIガス
の流量即ちInの供給量を約4.5μmol/min、G
p2 Mgガスの流量即ちMgの供給量を約12nmol /
minとした。また、活性層14の厚みは約2nm即ち
20オングストロ−ムとした。なお、活性層14の不純
物濃度は約3×1017cm-3である。
とし、反応室内にTMGガス、アンモニアガス及びCp
2 Mgガスを供給して活性層14の上面にp形GaN
(窒化ガリウム)から成るp形半導体領域15を形成す
る。本実施例では、この時のTMGガスの流量を約4.
3μmol /min、アンモニアガスの流量を約53.6
μmol /min、Cp2 Mgガスの流量を約0.12μ
mol /minとした。また、p形半導体領域15の厚み
は約0.2μmとした。なお、p形半導体領域15の不
純物濃度は約3×1018cm-3である。
コン単結晶から成る基板11の結晶方位を良好に引き継
いでいるバッファ層12を形成することができる。ま
た、バッファ層12の結晶方位に対してn形半導体領域
13、活性層14及びp形半導体領域15の結晶方位を
揃えることができる。
例えばニッケルと金を周知の真空蒸着法等によって半導
体基体16の上面即ちp形半導体領域15の上面に付着
させることによって形成し、p形半導体領域15の表面
に低抵抗接触させる。このアノード電極17は図2に示
すように円形の平面形状を有しており、半導体基体16
の上面のほぼ中央に配置されている。半導体基体16の
上面のうち、アノード電極17の形成されていない領域
19は、光取り出し領域として機能する。
n形半導体領域13に形成せずに、例えばチタンとアル
ミニウムを周知の真空蒸着法等によって基板11の下面
全体に形成する。
付ける時には、例えばカソード電極18を回路基板等の
外部電極に対して半田又は導電性接着剤で固着し、アノ
ード電極17を周知のワイヤボンディング方法によって
外部電極に対してワイヤで電気的に接続する。
次の効果が得られる。 (1) サファイアに比べて著しく低コストであり且つ
加工性も良いシリコンから成る基板11を使用すること
ができるので、材料コスト及び生産コストの削減が可能
である。このため、GaN系発光ダイオードのコスト低
減が可能である。 (2) 基板11の一方の主面に形成された第1の層1
2a及び第2の層12bとの複合層から成るバッファ層
12は、半導体領域10の結晶性及び平坦性の改善に寄
与する。即ち、バッファ層12は、シリコンから成る基
板11の結晶方位を良好に引き継ぐことができる。この
結果、バッファ層12の主面に、n形半導体領域13、
活性層14及びp形半導体領域15からなるGaN系半
導体領域10を結晶方位を揃えて良好に形成することが
できる。このため、GaN系半導体領域10の特性が良
くなり、発光特性も良くなる。 (3) 第1の層12aと第2の層12bが複数積層さ
れて成るバッファ層12を介して半導体領域10を形成
すると、半導体領域10の平坦性が良くなる。即ち、シ
リコンから成る基板11の一方の主面に、もしGaN半
導体層のみによって構成されたバッファ層を形成した場
合、シリコンとGaNとは格子定数の差が大きいため、
このバッファ層の上面に平坦性に優れたGaN系半導体
領域を形成することはできない。また、もし、第1の層
12aのみでバッファ層12を比較的厚く形成すると、
バッファ層の抵抗が大きくなる。また、もし、第1の層
12aのみでバッファ層12を比較的薄く形成すると、
十分なバッファ機能が得られない。これに対し、本実施
例では、基板11とGaN系半導体領域10との間にシ
リコンとの格子定数差が比較的小さいAlNから成る第
1の層12aとGaNから成る第2の層12bとの複合
層からなるバッファ層12が介在しているため、GaN
系半導体領域10の平坦性が良くなる。この結果、Ga
N系半導体領域10の発光特性が良くなる。 (4) アノード電極17とカソード電極18とが対向
配置され、且つ第1の層12aにシリコンがドーピング
されているので、アノード電極17とカソ−ド電極18
と間の抵抗値及び電圧を下げることができ、発光ダイオ
−ドの消費電力を小さくすることが可能になる。 (5) バッファ層12に含まれている複数の第1の層
12aのそれぞれが量子力学的なトンネル効果の生じる
厚さに設定されているので、バッファ層12の抵抗の増
大を抑えることができる。 (6) 基板11とGaN系半導体領域10との熱膨張
係数差に起因する歪みの発生を抑制できる。即ち、シリ
コンの熱膨張係数とGaNの熱膨張係数とは大きく相違
するため、両者を直接に積層すると熱膨張係数差に起因
する歪みが発生し易い。しかし、本実施例の第1の層1
2aと第2の層12bとの複合層から成るバッファ層1
2の熱膨張係数は基板11の熱膨張係数とGaN系半導
体領域10の熱膨張係数との中間値を有する。このた
め、このバッファ層12によって基板11とGaN半導
体領域10との熱膨張係数の差に起因する歪みの発生を
抑制することができる。 (7) 第2の層12bの厚みが比較的厚い30nmで
あるので、基板11のエネルギ−バンドと第2の層12
bのエネルギ−バンドとの不連続性が改善され、動作時
におけるアノ−ド電極19とカソ−ド電極18との間の
抵抗値及び電圧が低くなる。 (8) 従来のサファイア基板を使用した発光素子に比
べてカソ−ド電極18の形成が容易になる。即ち、従来
のサファイア基板を使用した発光素子の場合は、図1及
び図2のp形半導体領域15及び活性層14に相当する
ものの一部を除去してn形半導体領域13の一部を露出
させ、この露出したn形半導体領域13にカソ−ド電極
を接続することが必要になった。このため、従来の発光
素子は、カソ−ド電極が形成しにくいという欠点、及び
カソ−ド電極を形成するためにn形半導体領域の面積が
大きくなるという欠点があった。図1及び図2の発光素
子は上記欠点を有さない。 (9) シリコン基板11の主面11aの結晶方位を
(111)ジャスト面としたので、半導体領域10にお
けるステップが少なくなり、発光効率が高くなる。
態の半導体装置を説明する。但し、図3において図1と
実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を
省略する。
イオ−ドのシリコン基板11に別の半導体素子としての
トランジスタ20を設けたものである。トランジスタ2
0は素子分離用のP形半導体領域21の中に形成された
コレクタ領域Cとベ−ス領域Bとエミッタ領域Eとから
成る。このように、発光ダイオ−ドとトランジスタとを
複合化すると、これ等を含む回路装置の小型化及び低コ
スト化を図ることができる。
なく、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 基板11を単結晶シリコン以外の多結晶シリコ
ン又はSiC等のシリコン化合物とすることができる。 (2) 半導体基体16の各層の導電形を実施例と逆に
することができる。 (3) n形半導体領域13、活性層14及びp形半導
体領15のそれぞれを、複数の半導体領域の組み合せで
構成することができる。また、n形半導体領域13を省
いてバッファ層12の上にGaInNから成る活性層1
4を直接に接触させることができる。これにより、肉厚
のAlGaNクラッド層を介在させて活性層14を形成
する場合に比較して活性層14に加わる引っ張り応力が
緩和される。このため、活性層14の結晶性が良好とな
り、発光素子の発光特性が更に良好に得られる。 (4) アノ−ド電極17の下にオ−ミックコンタクト
のためのP+形半導体領域を設けることができる。 (5) アノ−ド電極17を透明電極とすることができ
る。 (6) バッファ層12の第2の層12bの数を第1の
層12aよりも1層多くして基板11と第1の層12a
との間に第2の層12bを配置することができる。 (7) 第1の層12a及び第2の層12bは、これら
の機能を阻害しない範囲で不純物を含むものであっても
よい。
ドを示す中央縦断面図である。
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 窒化ガリウム系化合物半導体を有する半
導体発光素子であって、 不純物を含むシリコン又はシリコン化合物から成り、且
つ低い抵抗率を有している基板と、 前記基板の一方の主面上に配置され、AlxGa1-xN
(但し、xは0<x≦1を満足する数値である。)から
成り且つ不純物としてシリコンを含む第1の層とGaN
又はAlyGa1-yN(但し、yはy<x及び0<y<1
を満足する数値である。)から成る第2の層との複合層
から成っているバッファ層と、 発光機能を得るために前記バッファ層の上に配置された
複数の窒化ガリウム系化合物層を含んでいる半導体領域
と、 前記半導体領域の表面上に配置された第1の電極と、 前記基板の他方の主面に配置された第2の電極とを備え
ていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項2】 前記第2の層はn形不純物としてシリコ
ンを含むことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素
子。 - 【請求項3】 前記半導体領域は、 前記バッファ層上に配置された窒化ガリウム系化合物か
ら成る第1の導電形の第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域の上に配置された活性層と、 前記活性層の上に配置された窒化ガリウム系化合物から
成り且つ前記第1の導電形と反対の第2の導電形を有して
いる第2の半導体領域とを備えていることを特徴とする
請求項1又は2記載の半導体発光素子。 - 【請求項4】 前記半導体領域は、 前記バッファ層の上に接触しているGaInNから成る
活性層と、 前記活性層の上に配置された窒化ガリウム系化合物から
成り且つp形不純物を含んでいる第2の半導体領域とを
備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の半導
体発光素子。 - 【請求項5】 前記バッファ層は、AlxGa1-xNから
成り且つ不純物としてシリコンを含む複数の第1の層
と、GaN層又はAlyGa1-yNから成る複数の第2の
層とを有し、前記第1の層と前記第2の層)とが交互に
積層されていることを特徴とする請求項1又は2又は3
又4は記載の半導体発光素子。
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