JP2006108297A - 窒化ガリウム系発光ダイオードの低電気抵抗n型コンタクト層の構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 このn型コンタクト層は二種類の組成の異なる窒化アルミニウムガリウムで形成された超格子構造が組み合わされてなり、高ドープ濃度(>1×1019cm-3)で低電気抵抗のn型窒化ガリウムコンタクト層とされる。このほか、アルミニウム、インジウム、ガリウムの各成分の調合により各二つの格子定数の相互マッチングのエピタキシャル膜を得ることができ、n型コンタクト層内のヘビードープによる亀裂を形成せず、ヘビードープコンタクト層の品質を改善し、且つn型オームコンタクトの製造の困難を減らし、これにより全体の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードの操作電圧を大幅に下げる。
【選択図】 図2
Description
該基板は、サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs或いはスピネル(MgAl2 O4 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成され、
該バッファ層は、該基板の一側面に位置し特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-a-b Gaa Inb N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成され、
該n型コンタクト層は該バッファ層の上に位置し、
該発光層は、該n型コンタクト層の上に位置し、該n型コンタクト層の一部表面を被覆し、窒化インジウムガリウムで構成され、
該負電極は該発光層と同一側に位置し及び該n型コンタクト層表面の未被覆の部分の上に位置し、
該p型クラッド層は、該発光層の上に位置し、マグネシウムドープ(Mg−doped)され、特定組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-c-d Gac Ind N,0≦c,d<1,c+d≦1)で構成され、
該p型コンタクト層は該p型クラッド層の上に位置し、別の特定組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-e-f Gae Inf N,0≦e,f<1,e+f≦1)で構成され、
該正電極は、該p型コンタクト層の上に位置し、一部のp型コンタクト層の表面を被覆し、
そのうち、該n型コンタクト層は全部で第1層数を具えてn型III 族窒化物で構成された第1ベース層と、全部で第2層数を具えてn型III 族窒化物で構成された第2ベース層とが交互の重畳されてなる超格子構造とされ、該第2ベース層のバンドギャップは第1ベース層のものより高く、最底層は第1ベース層と第2ベース層のいずれかとされ、最上層は第1ベース層と第2ベース層のいずれかとされることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、n型コンタクト層の厚さが2〜5μmの間であることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項3の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1層数と第2層数の和が50〜500の間であり、第1層数と第2層数の差が1より以下であることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項4の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層の各層が20Å〜200Åの間の独立厚さを具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項5の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自の濃度のシリコンドープの窒化ガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自の濃度のシリコンドープを有し且つ各自の成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項6の発明は、請求項5記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のシリコンドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項7の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンの共同ドープの窒化ガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成の窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項8の発明は、請求項5記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のインジウムとシリコンのドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項9の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項10の発明は、請求項9記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のインジウムとシリコンのドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項11の発明は、請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のシリコンがドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のシリコンがドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
請求項12の発明は、請求項11記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のシリコンドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造としている。
20 バッファ層
30 n型コンタクト層
32 n型コンタクト層
34 n型コンタクト層
36 n型コンタクト層
40 負電極
42 発光層
50 p型クラッド層
60 p型コンタクト層
70 正電極
301 シリコンドープの窒化ガリウムベース層
302 シリコンドープの窒化アルミニウムガリウムベース層
321 インジウムとシリコンの共同ドープの窒化ガリウムベース層
322 インジウムとシリコンの共同ドープの窒化アルミニウムガリウムベース層
341 インジウムとシリコンの共同ドープの窒化アルミニウムガリウムベース層
342 インジウムとシリコンの共同ドープの窒化アルミニウムガリウムベース層
361 シリコンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムベース層
362 シリコンドープの窒化アルミニウムインジウムガリウムベース層
Claims (12)
- 窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、該窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードは下から上に、基板、バッファ層、n型コンタクト層、発光層、負電極、p型クラッド層、p型コンタクト層、正電極を具え、
該基板は、サファイヤ、6H−SiC、4H−SiC、Si、ZnO、GaAs或いはスピネル(MgAl2 O4 )、或いは格子定数が窒化物半導体に接近する単結晶酸化物のいずれかで形成され、
該バッファ層は、該基板の一側面に位置し特定組成の窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-a-b Gaa Inb N,0≦a,b<1,a+b≦1)で構成され、
該n型コンタクト層は該バッファ層の上に位置し、
該発光層は、該n型コンタクト層の上に位置し、該n型コンタクト層の一部表面を被覆し、窒化インジウムガリウムで構成され、
該負電極は該発光層と同一側に位置し及び該n型コンタクト層表面の未被覆の部分の上に位置し、
該p型クラッド層は、該発光層の上に位置し、マグネシウムドープ(Mg−doped)され、特定組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-c-d Gac Ind N,0≦c,d<1,c+d≦1)で構成され、
該p型コンタクト層は該p型クラッド層の上に位置し、別の特定組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウム(Al1-e-f Gae Inf N,0≦e,f<1,e+f≦1)で構成され、
該正電極は、該p型コンタクト層の上に位置し、一部のp型コンタクト層の表面を被覆し、
そのうち、該n型コンタクト層は全部で第1層数を具えてn型III 族窒化物で構成された第1ベース層と、全部で第2層数を具えてn型III 族窒化物で構成された第2ベース層とが交互の重畳されてなる超格子構造とされ、該第2ベース層のバンドギャップは第1ベース層のものより高く、最底層は第1ベース層と第2ベース層のいずれかとされ、最上層は第1ベース層と第2ベース層のいずれかとされることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。 - 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、n型コンタクト層の厚さが2〜5μmの間であることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1層数と第2層数の和が50〜500の間であり、第1層数と第2層数の差が1より以下であることを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層の各層が20Å〜200Åの間の独立厚さを具えたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自の濃度のシリコンドープの窒化ガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自の濃度のシリコンドープを有し且つ各自の成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項5記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のシリコンドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンの共同ドープの窒化ガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成の窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項5記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のインジウムとシリコンのドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のインジウムとシリコンが共同ドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項9記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のインジウムとシリコンのドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項1記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層の各層が各自濃度のシリコンがドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウムで構成され、第2ベース層の各層が各自濃度のシリコンがドープされ並びに各自成分組成を有する窒化アルミニウムガリウムインジウムで構成されたことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
- 請求項11記載の窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造において、第1ベース層と第2ベース層のうち、少なくとも一つのベース層のシリコンドープ濃度が1×1019cm-3より大きいことを特徴とする、窒化ガリウム系多重量子井戸発光ダイオードのn型コンタクト層の構造。
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