JP2010510655A - Light emitting diode and laser diode using N-plane GaN, InN and AlN and their alloys - Google Patents

Light emitting diode and laser diode using N-plane GaN, InN and AlN and their alloys Download PDF

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ニコラス エー． フィシュテンバーム，
ウメシュ ケー． ミシュラ，
ステーシア ケラー，
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Abstract

本発明は、ＬＥＤおよびＬＤ波長を色のスペクトルの黄色および赤色部分に付勢する、現在従来的に利用可能なものよりもインジウムの組成がより優れた、ＩｎＧａＮの成長を可能にする。より高温でインジウムとともに成長する能力は、より高品質のＡｌＩｎＧａＮにつながる。このことはまた、新規の分極を用いたバンド構造設計を可能にして、より効率的なデバイスを作製する。加えて、それは、デバイス性能を向上させる、伝導度が増加したｐ−ＧａＮ層の製造を可能にする。The present invention allows the growth of InGaN with a better composition of indium than those currently conventionally available that urge the LED and LD wavelengths to the yellow and red portions of the color spectrum. The ability to grow with indium at higher temperatures leads to higher quality AlInGaN. This also allows band structure design using novel polarizations to create more efficient devices. In addition, it enables the manufacture of p-GaN layers with increased conductivity that improve device performance.

Description

（関連出願への引用）
本出願は、以下の同時係属中の同一人に譲渡された米国特許出願の利益を、米国特許法第１１９条（ｅ）の下に主張する。上記出願とは、
Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ａ．Ｆｉｃｈｔｅｎｂａｕｍ，Ｕｍｅｓｈ Ｋ．ＭｉｓｈｒａおよびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによって、２００６年１１月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／８６６，０１９号（名称“ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ ＡＮＤ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥ ＵＳＩＮＧ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ， ＩｎＮ， ａｎｄ ＡｌＮ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＬＬＯＹＳ”、代理人整理番号第３０７９４．２０８−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２０４−１））と、
Ｓｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒ，Ｕｍｅｓｈ Ｋ．ＭｉｓｈｒａおよびＮｉｃｈｏｌａｓ Ａ．Ｆｉｃｈｔｅｎｂａｕｍによって、２００６年１１月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／８６６，０３５号（名称“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＨＥＴＥＲＯＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬＩＴＹ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ， ＩｎＮ， ＡＮＤ ＡｌＮ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＬＬＯＹＳ ＢＹ ＭＥＴＡＬ ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”、代理人整理番号第３０７９４．２０７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１２１−１））と
であり、これらの出願は本明細書において参照により援用される。 (Citation to related application)
This application claims the benefit of the following co-pending and assigned US patent applications under 35 USC 119 (e): With the above application
Nicholas A. Fichtenbaum, Umesh K. US Provisional Patent Application No. 60 / 866,019 filed Nov. 15, 2006 (named “LIGHT MITTING DIODE AND LASER DIODE USING N-FACE GaN, InN, and AlN AND THEYALLO” by Michela and Stasia Keller. , Agent reference number 30794.208-US-P1 (2007-204-1)),
Stacia Keller, Umesh K .; Misra and Nicholas A. US Patent Provisional Application No. 60 / 866,035 filed Nov. 15, 2006 by Fichtenbaum (named “METHOD FOR HETEREOPITIAXIAL GROWTH OF HIGH-QUALITY N-FACE GaN, InN, AND AlN ANDME ALY BALLY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION ", Attorney Docket No. 30794.207-US-P1 (2007-121-1)), which applications are incorporated herein by reference.

本出願は、以下の同時係属中の同一人に譲渡された米国特許出願に関連し、上記出願とは、Ｓｉｄｄｈａｒｔｈ Ｒａｊａｎ，Ｃｈａｎｇ Ｓｏｏ Ｓｕｈ，Ｊａｍｅｓ Ｓ．ＳｐｅｃｋおよびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによって、２００６年９月１８日に出願された米国仮特許出願第１１／５２３，２８６号（名称“Ｎ−ＰＯＬＡＲ ＡＬＵＭＩＮＵＭ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ／ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ−ＭＯＤＥ ＦＩＥＬＤ ＥＦＦＥＣＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ”、代理人整番号第３０７９４．１４８−ＵＳ−Ｕ１（２００６−１０７−２））であって、この仮出願は、Ｓｉｄｄｈａｒｔｈ Ｒａｊａｎ，Ｃｈａｎｇ Ｓｏｏ Ｓｕｈ，Ｊａｍｅｓ Ｓ．ＳｐｅｃｋおよびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによって、２００５年９月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／７１７，９９６号（名称“Ｎ−ＰＯＬＡＲ ＡＬＵＭＩＮＵＭ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ／ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ−ＭＯＤＥ ＦＩＥＬＤ ＥＦＦＥＣＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ”、代理人整理番号第３０７９４．１４８−ＵＳ−Ｐ１（２００６−１０７−１））に対する優先権を主張する、仮出願と、
Ｔａｄａｏ Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｈｉｔｏｓｈｉ ＳａｔｏおよびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによって、２００７年６月２０日に出願された米国特許出願第１１／７６５，６２９号（名称“ＯＰＴＯ−ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ ＵＳＩＮＧ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＰＲＥＰＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＡＭＭＯＮＯＴＨＥＲＭＡＬ ＧＲＯＷＴＨ”、代理人整理番号第３０７９４．１８４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−６６６））であって、この特許出願は、Ｔａｄａｏ Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｈｉｔｏｓｈｉ ＳａｔｏおよびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによって、２００６年６月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／８０５，５０７号（名称“ＯＰＴＯ−ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ ＵＳＩＮＧ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＰＲＥＰＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＡＭＭＯＮＯＴＨＥＲＭＡＬ ＧＲＯＷＴＨ”、代理人整理番号第３０７９４．１８４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−６６６））に対する優先権を米国特許法第１１９条（ｅ）の下に主張する、特許出願と、
Ｍｉｃｈａｅｌ ＧｒｕｎｄｍａｎｎおよびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによって、２００７年６月２５日に出願された米国特許出願第１１／７６８，１０５号（名称“ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮＤＵＣＥＤ ＴＵＮＮＥＬ ＪＵＮＣＴＩＯＮ”、代理人整理番号第３０７９４．１８６−ＵＳ−Ｕ１ （２００７−６６８））であって、この特許出願は、Ｍｉｃｈａｅｌ ＧｒｕｎｄｍａｎｎおよびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによって、２００６年６月２３日に出願された米国特許出願第６０／８１５，９４４号（名称“ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮＤＵＣＥＤ ＴＵＮＮＥＬ ＪＵＮＣＴＩＯＮ”、代理人整理番号第３０７９４．１８６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−６６８））に対する優先権を米国特許法第１１９条（ｅ）の下に主張する、特許出願と、
Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ａ． Ｆｉｃｈｔｅｎｂａｕｍ， Ｕｍｅｓｈ Ｋ． ＭｉｓｈｒａおよびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによって、２００７年９月１４日に出願された米国特許出願第１１／８５５，５９１号（名称“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＨＥＴＥＲＯＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬＩＴＹ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ， ＩｎＮ， ａｎｄ ＡｌＮ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＬＬＯＹＳ ＢＹ ＭＥＴＡＬ ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”、代理人整理番号第３０７９４．２０７−ＵＳ−Ｕ１ （２００７−１２１−１））であって、該特許出願は、Ｎｉｃｈｏｌａｓ Ａ． Ｆｉｃｈｔｅｎｂａｕｍ， Ｕｍｅｓｈ Ｋ． ＭｉｓｈｒａおよびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによって、２００６年１１月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／８６６，０３５号（名称 “ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＨＥＴＥＲＯＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬＩＴＹ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ， ＩｎＮ， ａｎｄ ＡｌＮ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＬＬＯＹＳ ＢＹ ＭＥＴＡＬ ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ”、代理人整理番号第３０７９４．２０７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１２１−１））に対する優先権を特許法第１１９条（ｅ）の下に主張する、特許出願と、
Ｕｍｅｓｈ Ｋ． Ｍｉｓｈｒａ， Ｙｉ Ｐｅｉ， Ｓｉｄｄｈａｒｔｈ ＲａｊａｎおよびＭａｎ Ｈｏｉ Ｗｏｎｇによって、２００７年３月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／９０８，９０４号（名称“Ｎ−ＦＡＣＥ ＨＩＧＨ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＭＯＢＩＬＩＴＹ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲＳ ＷＩＴＨ ＬＯＷ ＢＵＦＦＥＲ ＬＥＡＫＡＧＥ ＡＮＤ ＬＯＷ ＰＡＲＡＳＩＴＩＣ ＣＡＰＡＣＩＴＡＮＣＥ”、代理人整理番号第３０７９４．２１５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２６９−１）と、
Ｕｍｅｓｈ Ｋ． Ｍｉｓｈｒａ， Ｌｅｅ Ｓ． ＭｃＣａｒｔｈｙ， Ｃｈａｎｇ Ｓｏｏ ＳｕｈおよびＳｉｄｄｈａｒｔｈ Ｒａｊａｎによって、２００７年３月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／９０８，９１７号（名称“ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥ ＩＩＩ−Ｎ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ ＯＮ ＴＨＥ Ｎ−ＦＡＣＥ ＯＦ ＬＡＹＥＲＳ ＷＨＩＣＨ ＡＲＥ ＧＲＯＷＮ ＩＮ ＴＨＥ ＩＩＩ−ＦＡＣＥ ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＡＮＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＲＥＭＯＶＡＬ”、代理人整理番号３０７９４．２１６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−３３６−１）と、
Ｕｍｅｓｈ Ｋ． Ｍｉｓｈｒａ， Ｍｉｃｈａｅｌ Ｇｒｕｎｄｍａｎｎ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ． ＤｅｎＢａａｒｓおよびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによって、２００７年３月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／９０８，９１９号（名称“ＤＵＡＬ ＳＵＲＦＡＣＥ−ＲＯＵＧＨＥＮＥＤ Ｎ−ＦＡＣＥ ＨＩＧＨ−ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ ＬＥＤ”、代理人整理番号３０７９４．２１７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７９））と、
Ｕｍｅｓｈ Ｋ． Ｍｉｓｈｒａ， Ｔｏｍａｓ ＰａｌａｃｉｏｓおよびＭａｎ Ｈｏｉ Ｗｏｎｇによって、２００７年５月２４日に出願された米国仮特許出願第６０／９４０，０５２号（名称“ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ−ＩＮＤＵＣＥＤ ＢＡＲＲＩＥＲＳ ＦＯＲ Ｎ−ＦＡＣＥ ＮＩＴＲＩＤＥ−ＢＡＳＥＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ”、代理人整理番号第３０７９４．２２８−ＵＳ−Ｐ１（２００６−６４８））と
であり、これらの出願は本明細書において参照により援用される。 This application is related to the following co-pending U.S. patent application assigned to Siddharth Rajan, Chang So Suh, James S .; Speck and Umesh K. US Provisional Patent Application No. 11 / 523,286 filed September 18, 2006 (named “N-POLAR ALUMINUM GALLIUM NITRIDE / GALLIUM NITRIDE ENHANCEMENT-MODE FIELD EFFECT TRANSISTOR 30” 148-US-U1 (2006-107-2)), this provisional application is Siddharth Rajan, Chang Soo Suh, James S .; Speck and Umesh K. US Provisional Patent Application No. 60 / 717,996, filed September 16, 2005 (named “N-POLAR ALUMINUM GALLIUM NITRIDE / GALLIUM NITREMENT ENHANCEMENT-MODE FIELD EFFECT 30” .148-US-P1 (2006-107-1)), a provisional application claiming priority,
US Patent Application No. 11 / 765,629 filed June 20, 2007 by Tadao Hashimoto, Hitachi Sato and Shuji Nakamura. No. 30794.184-US-U1 (2006-666)), which is a US provisional filed June 21, 2006 by Tadao Hashimoto, Hitachi Sato and Shuji Nakamura. Patent application 60 / 805,507 (named “OPTO-ELECTRONIC AND” ELECTRONIC DEVICES USING N-FACE GaN SUBSTRATE PREPARED WITH AMMONOTHERMAL GLOWTH, Attorney Docket No. 30794.184-US-U1 (2006-666)) is claimed under 119 (e) US Patent Act , Patent applications,
Michael Grundmann and Umesh K.M. US patent application Ser. No. 11 / 768,105 filed June 25, 2007 (named “POLALIZATION INDUCED TUNEL JUNCTION”, Attorney Docket No. 30794.186-US-U1 (2007-668)) And this patent application is Michael Grundmann and Umesh K. et al. US Patent Application No. 60 / 815,944, filed June 23, 2006 (named “POLARIZATION INDUCED TUNNEL JUNCTION”, Attorney Docket No. 30794.186-US-P1 (2007-668)). A patent application claiming priority under 35 USC 119 (e);
Nicholas A. Fichtenbaum, Umesh K. US patent application Ser. No. 11 / 855,591 filed Sep. 14, 2007 (named “METHOD FOR HETEREPOITAXIAL GROWTH OF HIGH-QUALITY N-FACE GaN, InN, and AlN ANDY THEB) by Misra and Stacia Keller. METAL ORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION ", Attorney Docket No. 30794.207-US-U1 (2007-121-1)). Fichtenbaum, Umesh K. US Provisional Patent Application No. 60 / 866,035 filed Nov. 15, 2006 (named “METHOD FOR HETEREPITAXIAL GLOWTH OF HIGH-QUALITY N-FACE GaN, InN, and AlN ANDY THER” by Misra and Stacia Keller. A patent application claiming priority under the Patent Act Article 119 (e), for BY METAL ORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION, "Agent No. 30794.207-US-P1 (2007-121-1));
Umesh K.M. US Provisional Patent Application No. 60 / 908,904 filed March 29, 2007 (named “N-FACE HIGH ELECTRON MOBITY TRANSTORS WITHLOWS LOW WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH WORTH LOW)” by Misra, Yi Pei, Sidharth Rajan and Man Hoi Wong PARASITIC CAPACITANCE ", agent reference number 30794.215-US-P1 (2007-269-1),
Umesh K.M. Misra, Lee S. US Provisional Patent Application No. 60 / 908,917 (named “METHOD TO FABRICATE III-N SEMICONDUCTOR THEH HICHON HEYH HICHONHYH HICHONHY H ICHON HYC HOUSH HICHON HY HIC HEN HY SHI H ARE GROWN IN THE III-FACE DIRECTION USING WAFER BONDING AND SUBSTRATE REMOVAL ", agent reference number 30794.216-US-P1 (2007-336-1),
Umesh K.M. Mishra, Michael Grundmann, Steven P. et al. US Provisional Patent Application No. 60 / 908,919, filed March 29, 2007 by DenBaars and Shuji Nakamura (named “DUAL SURFACE-ROUGHENED N-FACE HIGH-BRIGHTNESS LED”, attorney docket 30794.217 -US-P1 (2007-279)),
Umesh K.M. US Provisional Patent Application No. 60 / 940,052 (named “POLARIZATION-INDUCED BARRIERS FOR N-FACE NITride-BASED ELECTRON,” filed May 24, 2007, by Misra, Thomas Palacios and Man Hoi Wong No. 30794.228-US-P1 (2006-648)), which are hereby incorporated by reference.

（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、ＩＩＩ族窒化物材料の成長に関し、より具体的には、窒素（Ｎ）面窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ならびにそれらの合金から作られる、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）に関する。 (Background of the Invention)
(1. Field of the Invention)
The present invention relates to the growth of III-nitride materials, and more specifically made from nitrogen (N) face gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), and aluminum nitride (AlN), and alloys thereof. , Light emitting diode (LED) and laser diode (LD).

（関連技術の記載）
（注記：本出願は、明細書の全体を通して示されるような、多数の異なる出版物を参照する。これらの異なる出版物のリストは、下記の「参考文献」と題された項で見ることができる。これらの出版物のそれぞれは、参照することにより本明細書に援用される）。 (Description of related technology)
(Note: This application refers to a number of different publications, such as those shown throughout the specification. A list of these different publications can be found in the section entitled “References” below. Each of these publications is hereby incorporated by reference).

消費者アプリケーションおよびデバイスでのＩＩＩ族窒化物材料の使用が広まりつつある。しかしながら、ＩＩＩ族窒化物を用いた発光体に対する主な課題の１つは、高品質ＩｎＧａＮの成長である。デバイスに対するガリウム（Ｇａ）面の使用は、ＩｎＧａＮを成長させることができる温度を限定し、それは作製することができるデバイスの種類を限定する。   The use of III-nitride materials in consumer applications and devices is becoming widespread. However, one of the main challenges for light emitters using group III nitrides is the growth of high quality InGaN. The use of a gallium (Ga) surface for the device limits the temperature at which InGaN can be grown, which limits the types of devices that can be fabricated.

ＩＩＩ族窒化物を使用する付加的なデバイスが当該分野で望まれることが分かる。   It can be seen that additional devices using III-nitrides are desired in the art.

（発明の概要）
本発明は、Ｎ面ＩＩＩ族窒化物材料を使用する、向上した特性を伴う発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザダイオード（ＬＤ）を記載する。 (Summary of Invention)
The present invention describes light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) with improved properties using N-plane III-nitride materials.

本発明による発光デバイスは、ｐ型ＩＩＩ族窒化物と、ｎ型ＩＩＩ族窒化物と、窒素面である上部表面をもたらす、［０００−１］結晶方向に沿ったＩＩＩ族窒化物活性領域成長と、を備え、自発分極がＩＩＩ族窒化物活性領域の成長表面に向かうように、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の第１の成長した層は、ＩＩＩ族原子層であり、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の最後の成長した層は、窒素層であり、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、発光であって、ｎ型窒化物とｐ型窒化物との間である。   The light emitting device according to the present invention comprises a group III nitride active region growth along the [000-1] crystal direction resulting in a p-type group III nitride, an n-type group III nitride, and a top surface that is a nitrogen surface. Wherein the first grown layer of the group III nitride active region growth is a group III atomic layer and the group III nitride active region, such that the spontaneous polarization is directed toward the growth surface of the group III nitride active region. The last grown layer of the growth is a nitrogen layer and the III-nitride active region growth is emission and is between n-type nitride and p-type nitride.

そのようなデバイスは、さらに任意で、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、窒素面からであることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ＩＩＩ族窒化物層からであることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域が、誤配向の窒素化された基板上にあることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ｎ型窒化物からの成長であることと、ｎ型窒化物が、Ｎ面であるｎ型窒化物の上部表面をもたらす、［０００−１］方向に沿った成長であることと、ｐ型窒化物が、ＩＩＩ族窒化物活性領域のＮ面からの成長であることと、ｐ型窒化物が、３×１０２０より大きいマグネシウムドーピングを有することと、活性領域が、インジウムを含有することと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ガリウム面である上部表面をもたらす、［０００１］方向に沿った成長である活性領域よりも、多くのインジウムを含有することと、ＩＩＩ族窒化物活性領域が、窒素（Ｎ）面窒化ガリウム（ＧａＮ）、Ｎ面窒化インジウム（ＩｎＮ）、およびＮ面窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ならびにそれらの合金を備える群より選択される材料から作られることと、を包含する。 Such a device may optionally further include that the group III nitride active region growth is from a nitrogen surface, that the group III nitride active region growth is from a group III nitride layer, and group III nitride. The active material region is on a misoriented nitrogenated substrate, the III-nitride active region growth is from an n-type nitride, and the n-type nitride is an N-face the growth along the [000-1] direction resulting in the upper surface of the n-type nitride, the p-type nitride being a growth from the N-plane of the group III nitride active region, and the p-type The [0001] direction that the nitride has a magnesium doping greater than 3 × 10 20 , the active region contains indium, and group III nitride active region growth results in a top surface that is a gallium surface Life that is growth along Containing more indium than the region, and the group III nitride active region includes nitrogen (N) face gallium nitride (GaN), N face indium nitride (InN), and N face aluminum nitride (AlN), and Made from a material selected from the group comprising those alloys.

本発明による発光デバイスを成長させるための方法は、窒素面（Ｎ面）であるＩＩＩ族窒化物活性領域の上部表面をもたらす、［０００−１］結晶方向に沿って発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップを含む。   The method for growing a light-emitting device according to the present invention results in a light-emitting group III-nitride active region along the [000-1] crystal direction, resulting in a top surface of the group-III nitride active region that is the nitrogen face (N-face). The step of growing.

そのような方法は、さらに任意で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域が、インジウムを含有し、より高温で成長させられ、［０００１］方向に沿って成長させられる活性領域と比較して向上した表面品質を有することと、［０００−１］方向に沿ってｎ型窒化物を成長させ、ｎ型窒化物層のＮ面上で終端するステップと、ｎ型窒化物層のＮ面上で発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域のＮ面上で［０００−１］方向に沿ってｐ型窒化物層を成長させ、ｐ型窒化物層のＮ面上で終端するステップと、誤配向の窒素化された基板上でｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層を成長させるステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層上で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域であって、多重量子井戸領域を備える、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層を成長させるステップと、ｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層に接触するように金属を塗布するステップと、上記のステップで得られる層をエッチングすることによって、１つ以上の発光ダイオードメサを形成するステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層に接触するように第２の金属を塗布するステップと、を含む。   Such a method further optionally provides an improved surface compared to the active region in which the light emitting III-nitride active region contains indium and is grown at a higher temperature and is grown along the [0001] direction. Having quality, growing n-type nitride along the [000-1] direction and terminating on the N-face of the n-type nitride layer, and emitting light on the N-face of the n-type nitride layer III Growing a group nitride active region, growing a p-type nitride layer along the [000-1] direction on the N surface of the light emitting group III nitride active region, and on the N surface of the p type nitride layer Terminating an n-type N-plane GaN buffer layer on a misoriented nitrogenated substrate; and a light-emitting III-nitride active region on the n-type N-plane GaN buffer layer, Luminescent III-nitride activity with multiple quantum well regions Growing a region, growing a p-type N-plane GaN cap layer on the light emitting group III-nitride active region, applying a metal to contact the p-type N-plane GaN cap layer, and Etching the resulting layer to form one or more light emitting diode mesas and applying a second metal to contact the n-type N-plane GaN buffer layer.

方法は、さらに任意で、ｎ型Ｎ面ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層を成長させるステップと、ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層上でｎ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ層上で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域であって、ＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸を備える、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップと、ｐ型Ｎ面ＧａＮ層上でｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を成長させるステップと、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層に接触するように金属を塗布するステップと、レーザダイオードストライプ構造をエッチングし、反射鏡小面を上記のステップから得られる層に形成するステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ層に接触するように第２の金属を塗布するステップと、を含む。   The method further optionally includes growing an n-type N-face AlGaN buffer and confinement layer, growing an n-type N-face GaN layer on the AlGaN buffer and confinement layer, and on the n-type N-face GaN layer, Growing a light emitting group III nitride active region comprising a multiple quantum well of an InGaN active material, and forming a p-type N-plane GaN layer on the light emitting group III nitride active region. A step of growing, a step of growing a p-type AlGaN cladding layer on the p-type N-plane GaN layer, a step of applying metal so as to contact the p-type AlGaN cladding layer, and etching and reflecting the laser diode stripe structure Forming a mirror facet in the layer resulting from the above step, and applying a second metal in contact with the n-type N-face GaN layer. Including the steps of: a.

本発明によるＩＩＩ族窒化膜は、窒素面である上部表面をもたらすＩＩＩ族窒化物の成長を備える。   The III-nitride film according to the present invention comprises III-nitride growth resulting in a top surface that is a nitrogen surface.

そのような膜は、さらに任意で、自発分極がＩＩＩ族窒化膜の成長表面に向かうように、成長の第１の成長した層が、ＩＩＩ族原子層であり、成長の最後の成長した層が、窒素層であることと、成長が、基板の誤配向の窒素化された表面からであることと、ＩＩＩ族窒化膜が、発光することと、を包含する。   Such a film may optionally further be such that the first grown layer of growth is a group III atomic layer and the last grown layer of growth is such that the spontaneous polarization is directed to the growth surface of the group III nitride film. The growth is from a misoriented nitrogenated surface of the substrate and the group III nitride film emits light.

ここで、類似参照番号が全体を通して対応する部分を表す、図面を参照する。
図１は、（ａ）Ｇａ面および（ｂ）Ｎ面Ｐ−Ｉ−Ｎ構造に対する電荷プロファイルを図示する。 図２は、Ｇａ面およびＮ面多重量子井戸ＬＥＤに対するバンド図を図示する。 図３は、典型的なＬＥＤエピタキシャル構造を図示する。 図４は、典型的ＬＤエピタキシャル構造を図示する。 図５は、ＬＥＤ成長構造およびバンド図を図示する。 図６は、図５のＬＥＤを製造する際に使用される工程を図示する、工程図である。 図７は、本発明のある実施形態で使用される工程を図示する、工程図である。 図８は、本発明のある実施形態で使用される工程を図示する、工程図である。 図９は、Ｃ面ＳｉＣ上でＭＢＥによって成長させられたＧａＮ膜のＮ面表面のＡＦＭ像である。 図１０（ａ）は、光学顕微鏡図を示す。 図１０（ｂ）は、ＭＯＣＶＤで成長したＧａＮ Ｎ面膜のＡＦＭ像を示す。 図１１は、従来技術のＮ面ＩＩＩ族窒化物の光学像を示す。 図１２は、本発明のＮ面ＩＩＩ族窒化物に対するＡＦＭ像およびフォトルミネセンスデータである。 Reference is now made to the drawings wherein like reference numerals represent corresponding parts throughout.
FIG. 1 illustrates charge profiles for (a) Ga-plane and (b) N-plane PIN structures. FIG. 2 illustrates band diagrams for Ga-plane and N-plane multiple quantum well LEDs. FIG. 3 illustrates a typical LED epitaxial structure. FIG. 4 illustrates a typical LD epitaxial structure. FIG. 5 illustrates the LED growth structure and band diagram. FIG. 6 is a process diagram illustrating the processes used in manufacturing the LED of FIG. FIG. 7 is a process diagram illustrating the process used in an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a process diagram illustrating the process used in certain embodiments of the invention. FIG. 9 is an AFM image of the N-plane surface of a GaN film grown by MBE on C-plane SiC. Fig.10 (a) shows an optical microscope figure. FIG. 10B shows an AFM image of a GaN N-face film grown by MOCVD. FIG. 11 shows an optical image of a prior art N-plane III-nitride. FIG. 12 is an AFM image and photoluminescence data for the N-plane III-nitride of the present invention.

（発明の詳細な説明）
好適な実施形態の次の説明において、その一部を形成し、本発明を実践することができる、具体的実施形態が例証として示される、添付図面を参照する。他の実施形態を利用してもよく、本発明の範囲を逸脱しない限り、構造的変更を行ってもよいことを理解されたい。 (Detailed description of the invention)
In the following description of preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural changes may be made without departing from the scope of the present invention.

（概観）
本発明は、ＬＥＤおよびＬＤ波長を色のスペクトルの黄色および赤色部分に付勢する、現在従来的に利用可能なものよりもインジウムの組成が優れた、ＩｎＧａＮの成長を可能にする。より高温でインジウムとともに成長する能力は、より高品質のＡｌＩｎＧａＮにつながる。このことはまた、新規の分極を用いたバンド構造設計を可能にして、より効率的なデバイスを作製する。加えて、それは、デバイス性能を向上させる、伝導度が増加したｐ型ＧａＮ層の製造を可能にする。 (Overview)
The present invention enables the growth of InGaN with a better composition of indium than those currently available conventionally that urge the LED and LD wavelengths into the yellow and red portions of the color spectrum. The ability to grow with indium at higher temperatures leads to higher quality AlInGaN. This also allows band structure design using novel polarizations to create more efficient devices. In addition, it enables the production of p-type GaN layers with increased conductivity that improve device performance.

（技術的説明）
本発明は、向上した特性を伴う、高輝度ＬＥＤおよびＬＤの作製を可能にする。Ｎ面を用いたデバイスは、色のスペクトルの緑色、黄色、および赤色部分における高出力デバイスを作製するために現在必要とされている、より良好な品質の高インジウム組成ＩｎＧａＮ合金の成長を可能にする。加えて、従来のＧａ面ＧａＮには、反転という問題がある一方で、Ｎ面は、Ｍｇ（例えば、ｐ型ＧａＮを作製するために必要とされる、約３×１０２０のＭｇ濃度）で高度にドープされると、そのような問題がない。高ｐ型キャリア濃度が、窒化物を用いたデバイスにおける主な制限であるため、Ｎ面の使用は、デバイス性能を劇的に増加させる。 (Technical explanation)
The present invention enables the fabrication of high brightness LEDs and LDs with improved properties. N-plane devices enable the growth of better quality high indium composition InGaN alloys that are currently needed to make high power devices in the green, yellow, and red portions of the color spectrum To do. In addition, while the conventional Ga-plane GaN has the problem of inversion, the N-plane is Mg (eg, the Mg concentration of about 3 × 10 20 required to make p-type GaN). There is no such problem when highly doped. The use of the N-face dramatically increases device performance since high p-type carrier concentration is a major limitation in nitride-based devices.

ＩＩＩ族窒化物のウルツ鉱型構造により、ＩＩＩ族窒化物は、［０００１］軸の周囲に配向される、広く自発的な圧電場を呈する。分極定数の違いにより、大きな固定分極電荷がヘテロ構造接触面において存在し、後に電場が形成される。これらの分極電荷および後の電場の方向は、エピタキシャル膜の成長方向（［０００１］または［０００−１］）に依存する。従来のＧａ面ＬＥＤおよびＬＤにおいて、量子井戸中の電場の大きさは正である一方で、Ｎ面において、電場は負である。Ｇａ面について、この電場が、量子井戸を越えてキャリアを加速し、デバイスの効率を減少させる一方で、Ｎ面における反対の大きさの電場は、キャリアを減速し、量子井戸におけるそれらの捕捉を増加させ、したがって、デバイスの効率を増加させる。加えて、構造中の空乏領域、およびしたがって、ターンオン電圧は、構造の極性によって異なり、それは、単純なＰ−Ｉ−Ｎ構造については図１、またＬＥＤについては図２で図示される。［０００−１］方向に沿ったＮ面成長を達成するために、成長基板は、典型的には、ｈ、ｉ、ｋ、ｌがミラー指数である、基板のミラー指数結晶面［ｈ、ｉ、ｋ、ｌ］に対する任意の方向で０．５〜１０度の誤配向角を伴う成長表面と、成長表面上でＮ面ＩＩＩ族窒化膜を成長させるステップとを有し、Ｎ面を有するＩＩＩ族窒化膜は、誤配向角がない基板上で成長させられるＮ面ＩＩＩ族窒化膜よりも平滑である。誤配向／微斜面の基板は、典型的には、中温（約１０５０℃）で窒素化される。   Due to the wurtzite structure of group III nitrides, group III nitrides exhibit a wide and spontaneous piezoelectric field that is oriented around the [0001] axis. Due to the difference in polarization constants, a large fixed polarization charge exists at the heterostructure contact surface and an electric field is later formed. The direction of these polarization charges and the subsequent electric field depends on the growth direction ([0001] or [000-1]) of the epitaxial film. In conventional Ga-plane LEDs and LDs, the electric field magnitude in the quantum well is positive, while in the N-plane, the electric field is negative. For the Ga plane, this electric field accelerates the carriers beyond the quantum well and reduces the efficiency of the device, while the opposite magnitude of the electric field at the N plane slows down the carriers and traps them in the quantum well. Increase, thus increasing the efficiency of the device. In addition, the depletion region in the structure, and thus the turn-on voltage, depends on the polarity of the structure, which is illustrated in FIG. 1 for a simple PIN structure and in FIG. 2 for an LED. In order to achieve N-plane growth along the [000-1] direction, the growth substrate typically has a Miller index crystal plane [h, i, where h, i, k, l are Miller indices. , K, l], a growth surface with a misorientation angle of 0.5 to 10 degrees in any direction, and growing an N-plane III-nitride film on the growth surface, and having an N-plane III The group nitride film is smoother than the N-plane group III nitride film grown on the substrate having no misorientation angle. A misoriented / slope substrate is typically nitrogenated at medium temperature (about 1050 ° C.).

サファイア基板の場合、窒素化は、成長のＮ面極性を設定する、サファイアの表面上のＡｌＮ核形成層（例えば、１つ以上の単分子層の厚さ）の形成につながる。窒素化は、サファイアの表面層をＡｌＮに分解する。次いで、Ｎ面ＩＩＩ族窒化物緩衝材またはテンプレートの成長は、基板を終端するＡｌＮ核形成層上で開始し得る。   In the case of a sapphire substrate, nitrogenation leads to the formation of an AlN nucleation layer (eg, one or more monolayers thick) on the surface of sapphire that sets the N-face polarity of growth. Nitrogenation decomposes the surface layer of sapphire into AlN. N-face III-nitride buffer or template growth may then begin on the AlN nucleation layer terminating the substrate.

高温での窒素化された誤配向／微斜面の基板上のＩＩＩ族窒化物の成長は、ＩＩＩ族原子層が最初に蒸着され、窒素原子層が最後に蒸着されることを可能にし、ＩＩＩ族窒化物層に対するＮ面を生じさせる。第１の成長したＩＩＩ族窒化物層のＮ面上で成長させられる、以降の層もまた、Ｎ面となる。   Growth of III-nitride on a nitrogenated misorientation / vicinal substrate at high temperature allows the group III atomic layer to be deposited first and the nitrogen atomic layer to be deposited last, Creates an N-face for the nitride layer. Subsequent layers grown on the N-face of the first grown III-nitride layer will also be the N-face.

その上でＩＩＩ族窒化物が成長させられる下層表面は、Ｇａ原子が最初に結合することを可能にするために、Ｎ面である必要はなく、Ｎ原子よりもＧａ原子に（電気的または機械的のいずれかで、または両方）に誘引性があればよいだけである。Ｇａ原子は、以前に成長した層の窒素化された基板／Ｎ面により良好に結合し、それがＮ面であるウルツ鉱結晶成長の最終面をもたらすため、Ｎ面は最後に成長させられる（または最後に形成される）。上記の考察は、Ｇａ原子がＩＩＩ族原子である場合も適用できる。さらに、Ｎ面またはＧａ面の画定は、通常、積層順序（すなわち、Ｇａの次にＮ、またはＮの次にＧａ）よって画定されない。典型的には、Ｎ面は、材料の自発分極の方向に包含されるＧａ−Ｎ結合の原子配列によって、より良好に画定される。Ｎ面については、自発分極が表面に向かう一方で、Ｇａ面における自発分極は、表面から逸れる。本明細書でＮ面が言及される時、それは、表面または上層にあるＮ原子のいずれかの方を指す自発分極を表し得る。   The underlying surface on which the III-nitride is grown need not be N-faced to allow Ga atoms to first bond, but to Ga atoms rather than N atoms (electrical or mechanical). It only needs to be attractive in either or both. The N-face is grown last because Ga atoms bind better to the previously grown layer's nitrided substrate / N-face, which results in the final face of wurtzite crystal growth being the N-face ( Or finally formed). The above consideration is also applicable when the Ga atom is a group III atom. Furthermore, the definition of the N-face or Ga-face is usually not defined by the stacking order (ie, Ga then N, or N then Ga). Typically, the N-face is better defined by the atomic arrangement of Ga-N bonds that are included in the direction of spontaneous polarization of the material. For the N-plane, the spontaneous polarization goes to the surface, while the spontaneous polarization in the Ga-plane deviates from the surface. When the N-plane is referred to herein, it can represent spontaneous polarization, which refers to either the surface or the N atom on the top layer.

ＩＩＩ族窒化物は、リアクタに応じて、中／高成長温度（約１０５０℃、より典型的には、８００〜１１００℃の間）で蒸着される。さらなる詳細は、参照することにより本願に組み込まれる、２００７年９月１４日出願の「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＨＥＴＥＲＯＥＰＩＴＡＸＩＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＨＩＧＨ−ＱＵＡＬＩＴＹ Ｎ−ＦＡＣＥ ＧａＮ， ＩｎＮ， ａｎｄ ＡｌＮ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＡＬＬＯＹＳ ＢＹ ＭＥＴＡＬ ＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題された、米国特許出願第１１／８５５，５９１号で見ることができる。   Group III nitrides are deposited at medium / high growth temperatures (approximately 1050 ° C., more typically between 800-1100 ° C.), depending on the reactor. For further details, reference is made to “METHOD FOR HETEREPOITAXIAL GROWTH OF HIGH-QUALITY N-FACE GaN, InN, and AlN AND THEIR ALIPOLY BY METAL ORGANIC No. 11 / 855,591, entitled US Patent Application No. 11 / 855,591.

図１（ａ）は、ｐ型材料１０２、真性ＩｎＧａＮ材料１０４、およびｎ型材料１０６の積層を備えるＧａ面材料から作られた、ＰＩＮ構造１００を示す概略図である。図１（ａ）はまた、ＰＩＮ１００構造の層１０２、１０４、１０６を横断する位置ｘの関数としての電荷密度ｐのグラフ１０８も示し、ｘ＝０は、ｐ型材料の表面１１０に対応する。グラフ１０８はまた、ｐ型材料１０２と真性ＩｎＧａＮ材料１０４との間の接触面における分極（ＰＴＯＴ）が正であり、ｎ型材料１０６と真性材料１０４との間の接触面におけるＰＴＯＴが負であることも示す。 FIG. 1 (a) is a schematic diagram showing a PIN structure 100 made from a Ga-face material comprising a stack of p-type material 102, intrinsic InGaN material 104, and n-type material 106. FIG. 1 (a) also shows a graph 108 of charge density p as a function of position x across the layers 100, 104, 106 of the PIN100 structure, where x = 0 corresponds to the surface 110 of the p-type material. Graph 108 also is positive polarization (P TOT) is at the interface between the p-type material 102 and intrinsic InGaN material 104, P TOT at the interface between the n-type material 106 and intrinsic material 104 is negative It also shows that.

図１（ｂ）は、ｐ型材料１１４、真性ＩｎＧａＮ材料１１６、およびｎ型材料１１８の積層を備えるＮ面材料から作られた、ＰＩＮ構造１１２を示す概略図である。図１（ａ）はまた、ＰＩＮ１１２構造の層１１４−１１８を横断する位置ｘの関数としての電荷密度ｐのグラフ１２０も示し、ｘ＝０は、ｐ型材料の表面１２２に対応する。グラフ１２０はまた、ｐ型材料１１４と真性材料１１６との間の接触面におけるＰＴＯＴが負であり、ｎ型材料１１８と真性ＩｎＧａＮ材料１１６との間の接触面におけるＰＴＯＴが正であることも示す。 FIG. 1 (b) is a schematic diagram showing a PIN structure 112 made from an N-face material comprising a stack of p-type material 114, intrinsic InGaN material 116, and n-type material 118. FIG. 1 (a) also shows a graph 120 of charge density p as a function of position x across the layers 112-118 of the PIN 112 structure, where x = 0 corresponds to the surface 122 of the p-type material. Graph 120 also, P TOT at the interface between the p-type material 114 and intrinsic material 116 is negative, the P TOT is positive at the interface between the n-type material 118 and intrinsic InGaN material 116 Also shown.

図２（ａ）は、ｐ型材料２０４、活性領域（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸を備える）２０６、およびｎ型材料２０８における伝導バンドエネルギー２００（Ｅｃ）および価電子バンドエネルギー２０２（Ｅｖ）を示す、Ｇａ面材料から作られた不偏（Ｖ＝０）発光ダイオードのバンド図である。活性領域２０６中のバンドエネルギー２００、２０２は、ｐ型材料を伴う接触面２１０からｎ型材料を伴う接触面２１２に向かって増加し（正の傾斜）、活性領域中の電場が正であることを意味する。 FIG. 2 (a) shows the conduction band energy 200 (E c ) and valence band energy 202 (E v ) in the p-type material 204, the active region (with InGaN / GaN multiple quantum wells) 206, and the n-type material 208. FIG. 2 is a band diagram of an unbiased (V = 0) light emitting diode made from a Ga face material. The band energy 200, 202 in the active region 206 increases from the contact surface 210 with p-type material toward the contact surface 212 with n-type material (positive slope), and the electric field in the active region is positive. Means.

図２（ｂ）は、ｐ型材料２１８、活性領域２２０（ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸を備える）、およびｎ型材料２２２における伝導バンドエネルギー２１４（Ｅｃ）および価電子バンドエネルギー２１６（Ｅｖ）を示す、Ｎ面材料から作られた不偏（Ｖ＝０）発光ダイオードのバンド図である。活性領域２２０中のバンドエネルギー２１４、２１６は、接触面２２４（ｐ型材料を伴う）から接触面２２６（ｎ型材料を伴う）に向かって減少し、活性領域２２０中の電場が負であることを意味する。 FIG. 2B shows the conduction band energy 214 (E c ) and valence band energy 216 (E v ) in the p-type material 218, the active region 220 (with InGaN / GaN multiple quantum wells), and the n-type material 222. FIG. 2 is a band diagram of an unbiased (V = 0) light emitting diode made from an N-plane material. The band energies 214, 216 in the active region 220 decrease from the contact surface 224 (with p-type material) toward the contact surface 226 (with n-type material) and the electric field in the active region 220 is negative. Means.

図２（ａ）および２（ｂ）はまた、接触面２２４、２２６における減少した空乏幅（およびその結果として、Ｇａ面で成長したＧａＮと比べて減少した、Ｎ面で成長したＧａＮデバイスに対するターンオン電圧）も示す。減少した空乏幅は、あまり急でない（より低い）バンド傾斜のＧａ面で成長したＧａＮ２３０と比べてより急（垂直）である、Ｎ面で成長したＧａＮに対するバンド２２８の傾斜によって証明される。   FIGS. 2 (a) and 2 (b) also show the reduced depletion width at the contact surfaces 224, 226 (and consequently, turn-on for a GaN device grown at the N-plane compared to GaN grown at the Ga-plane. Voltage). The reduced depletion width is evidenced by the slope of the band 228 for GaN grown on the N-face, which is steeper (vertical) compared to the GaN 230 grown on the less steep (lower) band-tilted Ga face.

ＩＩＩ族窒化物系におけるＧａ面ＬＥＤおよびＬＤの生産は、企業、また大学によって広く報告されているが、Ｎ面ＬＥＤまたはＬＤの成長は、まだ報告されていない。過去に、有機金属化学気相成長法によるＮ面の成長は、結晶品質の面でＧａ面成長に有意に遅れを取り、それは、発光体の報告がないことの考えられる理由である。ＩＩＩ族窒化物のＮ面成長は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）によって成功裏に達成されているが、しかしながら、材料の光学的品質はいまだに不良であり、すなわち、デバイスの効率は、Ｇａ面デバイスの状態よりはるかに低い。現在、スペクトルの黄色および赤色部分におけるＬＥＤの性能が不良である一方で、緑色で発光するレーザダイオードは達成されてない。   The production of Ga-plane LEDs and LDs in III-nitride systems has been widely reported by companies and universities, but the growth of N-plane LEDs or LDs has not yet been reported. In the past, N-face growth by metalorganic chemical vapor deposition has significantly delayed the Ga-face growth in terms of crystal quality, which is a possible reason for the lack of reporting of phosphors. N-plane growth of III-nitrides has been successfully achieved by molecular beam epitaxy (MBE), however, the optical quality of the material is still poor, i.e. the efficiency of the device is Ga surface device Much lower than the state. Currently, the performance of LEDs in the yellow and red parts of the spectrum is poor, while laser diodes emitting in green have not been achieved.

（発光ダイオード）
本発明のＬＥＤ側面は、下記によって実現される。
１）成長（図３に示される典型的構造）：
ａ）基板３０２上のｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層３００の成長。
ｂ）任意のＡｌＧａＮ穴遮断層を追加することができる。
ｃ）次いで、典型的には、活性領域が成長させられ、それはＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸から成る。量子井戸は、ＩｎＧａＮ３０４およびＧａＮ３０５材料を備える。
ｄ）次いで、任意のＡｌＧａＮ電流遮断層を追加することができる。
ｅ）ｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層３０６の成長。 (Light emitting diode)
The LED side surface of the present invention is realized by the following.
1) Growth (typical structure shown in FIG. 3):
a) Growth of n-type N-plane GaN buffer layer 300 on substrate 302.
b) An optional AlGaN hole blocking layer can be added.
c) The active region is then typically grown, which consists of multiple quantum wells of InGaN active material. The quantum well comprises InGaN 304 and GaN 305 materials.
d) An optional AlGaN current blocking layer can then be added.
e) Growth of p-type N-plane GaN cap layer 306.

矢印３０８は、各層３００−３０６の最終成長表面３１０がＮ面であり、各層３００、３０４、および３０６の第１の成長表面３１２がＧａ面またはＩＩＩ族原子面であるような、成長方向［０００−１］を示す。したがって、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長、ｎ型窒化物、およびｐ型窒化物の第１の成長した層は、ＩＩＩ族原子層であり、ＩＩＩ族窒化物活性領域、ｎ型窒化物、またはｐ型窒化物成長の最後の成長した層は、窒素層である。Ｇａ極［０００１］成長（またはＩＩＩ族面成長）において、表面３１０は、Ｇａ面（またはＩＩＩ族材料の面）であり、表面３１２は、Ｎ面である。当該分野で公知のように、ＩＩＩ族窒化物材料の成長は、等しい数のＩＩＩ族層および窒素層を伴う、ＩＩＩ族原子および窒素原子の交互層を備える。したがって、例えば、ＧａＮ層は、同じ数の窒素層と交互になる、等しい数の１つ以上のＧａ層を備えるか、または再度、Ｎ面については表面に向かう自発分極、およびＧａ面については表面から逸れる自発分極を有する。
２）加工：
ａ）ｐ型層３０６に接触するように適切な金属が塗布される。
ｂ）ＬＥＤメサがエッチングによって形成される。
ｃ）ｎ型層３００に接触するように適切な金属が蒸着される。 Arrows 308 indicate the growth direction [000 such that the final growth surface 310 of each layer 300-306 is an N plane and the first growth surface 312 of each layer 300, 304, and 306 is a Ga plane or a group III atomic plane. -1]. Accordingly, the first grown layer of group III nitride active region growth, n-type nitride, and p-type nitride is a group III atomic layer, and group III nitride active region, n-type nitride, or p The last grown layer of type nitride growth is a nitrogen layer. In Ga pole [0001] growth (or group III surface growth), the surface 310 is a Ga surface (or a surface of a group III material), and the surface 312 is an N surface. As is known in the art, the growth of group III nitride materials comprises alternating layers of group III and nitrogen atoms with an equal number of group III and nitrogen layers. Thus, for example, a GaN layer comprises an equal number of one or more Ga layers alternating with the same number of nitrogen layers, or again, spontaneous polarization towards the surface for the N-plane, and surface for the Ga-plane Has spontaneous polarization deviating from
2) Processing:
a) A suitable metal is applied to contact the p-type layer 306.
b) LED mesas are formed by etching.
c) A suitable metal is deposited to contact the n-type layer 300.

（レーザダイオード（ＬＤ））
本発明のＬＤ側面は、下記によって実現される。
１）成長（図４に示される典型的構造）：
ａ）基板４０２上のｎ型Ｎ面ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層４００。
ｂ）Ｎ型Ｎ面ＧａＮ層４０４。
ｃ）ＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸を備える活性領域４０６。
ｄ）Ｐ型Ｎ面ＧａＮ層４０８。
ｅ）Ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４１０。
２）加工：
ａ）ｐ型層４１０に接触するように適切な金属が塗布される。
ｂ）ＬＤストライプ構造および反射鏡小面がエッチングされる。
ｃ）ｎ型層４００に接触するように適切な金属が塗布される。 (Laser diode (LD))
The LD aspect of the present invention is realized by the following.
1) Growth (typical structure shown in FIG. 4):
a) n-type N-face AlGaN buffer and confinement layer 400 on substrate 402.
b) N-type N-plane GaN layer 404.
c) Active region 406 with multiple quantum wells of InGaN active material.
d) P-type N-plane GaN layer 408.
e) P-type AlGaN cladding layer 410.
2) Processing:
a) An appropriate metal is applied so as to contact the p-type layer 410.
b) LD stripe structure and reflector facet are etched.
c) An appropriate metal is applied to contact the n-type layer 400.

現在、使用されている成長方法はＭＯＣＶＤであるが、しかしながら、本発明は、例えば、ＭＢＥ、ＨＶＰＥ、ＣＢＥ等の他の成長方法とともに使用することもできる。   The growth method currently used is MOCVD, however, the present invention can also be used with other growth methods such as MBE, HVPE, CBE, etc.

（トンネル接合を伴うＮ面ＬＥＤ）
図５（ａ）は、トンネル接合を伴うＮ面ＬＥＤの成長構造の概略図を図示する。ＬＥＤは、ＳｉをドープしたＧａＮ層５００、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸活性領域５０２、ＭｇをドープしたＧａＮ層５０４、ＡｌＮ層５０６、およびＳｉをドープしたＧａＮ層５０８を備える。ＡｌＮ層５０６は、ＧａＮ層５０４および５０８の間にトンネル接合を形成する。図５（ａ）中の矢印５１０は、Ｎ面表面の成長方向および配向を示し、したがって、各層５００−５０８の最後の成長表面がＮ面表面５１２であることを示す。したがって、各層の第１の成長表面は、Ｇａ表面（またはＩＩＩ族原子表面）５１４である。従来のＧａ［０００１］成長において、表面５１２は、Ｇａ面であり、表面５１４は、Ｎ面である。 (N-plane LED with tunnel junction)
FIG. 5 (a) illustrates a schematic view of the growth structure of an N-plane LED with a tunnel junction. The LED includes a GaN layer 500 doped with Si, an InGaN / GaN multiple quantum well active region 502, a GaN layer 504 doped with Mg, an AlN layer 506, and a GaN layer 508 doped with Si. The AlN layer 506 forms a tunnel junction between the GaN layers 504 and 508. Arrow 510 in FIG. 5 (a) indicates the growth direction and orientation of the N-plane surface, thus indicating that the last growth surface of each layer 500-508 is the N-plane surface 512. Therefore, the first growth surface of each layer is a Ga surface (or group III atom surface) 514. In conventional Ga [0001] growth, the surface 512 is a Ga plane and the surface 514 is an N plane.

図５（ｂ）は、層５００−５０８を通る深さの関数としての、図５（ａ）に示される構造のバンド図であり、深さ＝０は、ｎ型ＧａＮ層５００の表面５１６である。具体的には、バンド図は、伝導バンドエネルギーＥＣ５１８および価電子バンドエネルギーＥＶ５２０を描画する。バンド図は、ｎ型層５００、５０８における約０のＥＣ５２２を示し、ＬＥＤへの全てのｎ型接触を証明する。全てのｎ型接触は、エネルギーが図５（ｂ）でも示される分極誘導性トンネル接合により、可能である。活性領域５０２とｐ型層５０４との間の接触面におけるバンドプロファイル５２４の大きな傾斜は、狭い空乏領域を証明する。最終的に、薄いｐ型層５０４における約０のＥＶ５２６は、デバイスに対する低減した直列抵抗を証明する。 FIG. 5 (b) is a band diagram of the structure shown in FIG. 5 (a) as a function of depth through layers 500-508, where depth = 0 is at surface 516 of n-type GaN layer 500. is there. Specifically, the band diagram depicts conduction band energy E C 518 and valence band energy E V 520. The band diagram shows about 0 E C 522 in the n-type layers 500, 508, demonstrating all n-type contact to the LED. All n-type contacts are possible due to polarization-induced tunnel junctions whose energy is also shown in FIG. 5 (b). The large slope of the band profile 524 at the interface between the active region 502 and the p-type layer 504 demonstrates a narrow depletion region. Finally, an E V 526 of about 0 in the thin p-type layer 504 demonstrates reduced series resistance to the device.

図６（ａ）−（ｅ）は、トンネル接合を伴うＮ面ＬＥＤを製造する方法を図示する。
図６（ａ）は、サファイア基板の表面を調製するステップ、例えば、パターン化サファイア表面（ＰＳＳ）６００を形成するドライエッチングによって、サファイア基板を事前にパターン化するステップを図示する。
図６（ｂ）は、Ｎ面方向６０２に連続して層５００−５０８を成長させるステップを図示する。
図６（ｃ）は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用してメサをエッチングするステップを図示する。
図６（ｄ）は、Ｓｉ ＧａＮ層５０８の上部表面６０４を粗面化するためにＳｉでドープしたＧａＮ層５０８（ＬＥＤの基部）をウェットエッチングするステップを図示する。粗面化した表面６０４は、ＬＥＤからの光抽出を強化する。
図６（ｅ）は、層５０８および５００上にｎ型オーム接点６０６を形成するステップを図示する。 6 (a)-(e) illustrate a method of manufacturing an N-plane LED with a tunnel junction.
FIG. 6 (a) illustrates the step of pre-patterning the sapphire substrate, eg, by dry etching to form a patterned sapphire surface (PSS) 600, for preparing the surface of the sapphire substrate.
FIG. 6 (b) illustrates the steps of growing layers 500-508 in succession in the N-plane direction 602.
FIG. 6 (c) illustrates the step of etching the mesa using reactive ion etching (RIE).
FIG. 6 (d) illustrates wet etching the Si-doped GaN layer 508 (LED base) to roughen the top surface 604 of the Si GaN layer 508. FIG. The roughened surface 604 enhances light extraction from the LED.
FIG. 6 (e) illustrates forming n-type ohmic contacts 606 on layers 508 and 500.

（可能な修正）
Ｎ面ＧａＮを成長させることができる限り、ＳｉＣ、Ｓｉ、スピネル、バルクＧａＮ、ＺｎＯ等の、任意の適切な基板を使用することができる。 (Possible modifications)
Any suitable substrate can be used, such as SiC, Si, spinel, bulk GaN, ZnO, as long as N-plane GaN can be grown.

活性材料としてＩｎＧａＮを伴って記載されるエピタキシャル構造、また対応する閉じ込めおよび緩衝層は、所望の発光波長に応じて、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、またはＡｌＩｎＧａＮを使用するように変更することができる。   The epitaxial structure described with InGaN as the active material, and the corresponding confinement and buffer layers, can be modified to use GaN, AlGaN, or AlInGaN, depending on the desired emission wavelength.

極性が依然としてＮ面である限り、構造は、最初にｐ型、続いて活性領域およびｎ型で成長させることができる。   As long as the polarity is still N-plane, the structure can be grown first p-type, then active region and n-type.

層の厚さおよび組成は、適切に変えることができる。   The layer thickness and composition can be varied appropriately.

ＬＤは、上側に分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）および下側に活性領域を追加して、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を生成するように、適切に成長させることができる。   The LD can be grown appropriately to produce a surface emitting laser (VCSEL) with a distributed Bragg reflector (DBR) on the top and an active region on the bottom.

ＬＥＤ構造は、光抽出を強化するように、ＤＢＲ上で成長させることができる。   LED structures can be grown on the DBR to enhance light extraction.

ＺｎＯメガコーンまたは表面粗面化等の光抽出方法をＬＥＤに適用することができる。   Light extraction methods such as ZnO megacone or surface roughening can be applied to the LED.

応力および貫通転位管理のために、他の非（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ層を挿入することができる。   Other non- (Al, Ga, In) N layers can be inserted for stress and threading dislocation management.

本開示の全体を通したＧａ面成長の考察は、［０００１］方向に沿ったＩＩＩ族原子成長にも該当する。   Ga surface growth considerations throughout this disclosure also apply to group III atom growth along the [0001] direction.

本発明は、ｐ型窒化物と、ｎ型窒化物と、ｐ型窒化物とｎ型窒化物との間の活性領域とを備える、発光デバイスを記載し、活性領域は、窒素面とともに終端する［０００−１］結晶方向に沿った窒化物の成長である。ｐ型層、ｎ型層、および活性層は、ＩＩＩ族窒化物（または、例えば（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎを備える、ＩＩＩ族窒化物合金）を用いた発光ダイオードまたはレーザダイオードでの使用に適した、当該分野で公知の任意の組成または構造を有してもよい。したがって、活性層は、量子井戸に限定されない。さらに、当該分野で公知のような付加的な層、例えば、電流波及層、接触層等もまた、含まれてもよい。   The present invention describes a light emitting device comprising a p-type nitride, an n-type nitride, and an active region between the p-type nitride and the n-type nitride, the active region terminating with a nitrogen surface. [000-1] Nitride growth along the crystal direction. The p-type layer, the n-type layer, and the active layer are for use in light-emitting diodes or laser diodes using group III nitrides (or group III nitride alloys comprising, for example, (Al, In, Ga) N). It may have any suitable composition or structure known in the art. Therefore, the active layer is not limited to a quantum well. In addition, additional layers as known in the art may also be included, such as current spreading layers, contact layers, and the like.

（工程図）
図７は、本発明のある実施形態で使用される工程を図示する、工程図である。 (Process chart)
FIG. 7 is a process diagram illustrating the process used in an embodiment of the present invention.

ＬＥＤについて、典型的な工程図は次のとおりである。
ボックス７００は、基板上でｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層を成長させるステップを図示する。
ボックス７０２は、活性領域であって、多重量子井戸領域を備える活性領域を成長させるステップを図示する。
ボックス７０４は、ｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層を成長させるステップを図示する。
ボックス７０６は、ｐ型層に接触するように金属を塗布するステップを図示する。
ボックス７０８は、エッチングによってＬＥＤメサを形成するステップを図示する。
ボックス７１０は、ｎ型層に接触するように第２の金属を塗布するステップを図示する。 A typical process diagram for LEDs is as follows.
Box 700 illustrates growing an n-type N-plane GaN buffer layer on the substrate.
Box 702 illustrates the step of growing the active region, which is an active region comprising multiple quantum well regions.
Box 704 illustrates the step of growing a p-type N-plane GaN cap layer.
Box 706 illustrates applying metal to contact the p-type layer.
Box 708 illustrates the step of forming the LED mesa by etching.
Box 710 illustrates applying a second metal in contact with the n-type layer.

レーザダイオードについて、（図８に示されるように）典型的な工程図は次のとおりである。
ボックス８００は、基板上でＮ型Ｎ面ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層を成長させるステップを図示する。
ボックス８０２は、Ｎ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップを図示する。
ボックス８０４は、ＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸を備える活性領域を成長させるステップを図示する。
ボックス８０６は、Ｐ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップを図示する。
ボックス８０８は、Ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を成長させるステップを図示する。
ボックス８１０は、ｐ型層に接触するように金属を塗布するステップを図示する。
ボックス８１２は、ＬＤストライプ構造および反射鏡小面をエッチングするステップを図示する。
ボックス８１４は、ｎ型層に接触するように第２の金属を塗布するステップを図示する。 A typical process diagram for a laser diode (as shown in FIG. 8) is as follows.
Box 800 illustrates growing N-type N-face AlGaN buffer and confinement layers on the substrate.
Box 802 illustrates the step of growing an N-type N-face GaN layer.
Box 804 illustrates growing an active region comprising multiple quantum wells of InGaN active material.
Box 806 illustrates the step of growing a P-type N-face GaN layer.
Box 808 illustrates the step of growing a P-type AlGaN cladding layer.
Box 810 illustrates applying metal to contact the p-type layer.
Box 812 illustrates the step of etching the LD stripe structure and reflector facet.
Box 814 illustrates applying a second metal to contact the n-type layer.

種々の層が、特定の層の所望の合金組成を制御するのに適切な温度で成長させられる。   The various layers are grown at a temperature appropriate to control the desired alloy composition of the particular layer.

本発明はまた、ＩＩＩ族窒化物Ｎ面膜の成長も可能にする。膜は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）および有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むが、それらに限定されない、種々の成長方法を使用して成長させることができる。図９は、Ｃ面ＳｉＣ上でＭＢＥによって成長させられたＧａＮ膜のＮ面表面ＡＦＭ像を示す。成長温度は、７１０〜７２０℃であり、２ステップ緩衝を使用して転位低減を達成し、ステップ１では、低〜中間型のＧａフラックスによりＳｉＣ上でＧａＮ成長を開始し、ステップ２では、Ｇａフラックスを増加させることによって形態を回復した。この方法は、約１０１０ｃｍ−２の貫通転位密度、および５ミクロン×５ミクロンの面積における最大で５ｎｍの表面粗度を達成した。膜は、Ｇａ面ＭＢＥで成長した膜に匹敵する、少なくとも１４０ｃｍ２／Ｖｓの移動度を達成するように、少なくとも３×１０１８ｃｍ−３までＳｉでドープした。しかしながら、Ｎ面ｐ型膜は、高（＞１×１０２０）Ｍｇ濃度でドープされると、増加した表面安定性を有する。これらの膜は、基板、あるいは電子デバイス（トランジスタ）または光電子デバイス等のデバイスとして使用され得る。 The present invention also allows the growth of III-nitride N-face films. The film can be grown using a variety of growth methods including, but not limited to, molecular beam epitaxy (MBE) and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). FIG. 9 shows an N-plane surface AFM image of a GaN film grown by MBE on C-plane SiC. The growth temperature is 710-720 ° C., achieving a reduction in dislocations using a two-step buffer, step 1 starts GaN growth on SiC with low to intermediate Ga flux and step 2 Ga The morphology was restored by increasing the flux. This method achieved threading dislocation densities of about 10 10 cm −2 and surface roughness up to 5 nm in an area of 5 microns × 5 microns. The film was doped with Si to at least 3 × 10 18 cm −3 to achieve a mobility of at least 140 cm 2 / Vs, comparable to films grown with Ga-face MBE. However, N-plane p-type films have increased surface stability when doped with high (> 1 × 10 20 ) Mg concentrations. These films can be used as substrates or devices such as electronic devices (transistors) or optoelectronic devices.

図１０（ａ）は、光学顕微鏡図を示し、図１０（ｂ）は、最大で０．９ｎｍのｒｍｓ粗度を示す、ＭＯＣＶＤで成長したＧａＮ Ｎ面膜のＡＦＭ像を示す。これらの厚さ１〜１．５ミクロンのＧａＮ膜のＸＲＤ測定は、サファイアＡ方向に向かって２度の誤配向については、最大で１１０秒角のＦＷＨＭ（００２反射に沿って）および最大で９００秒角のＦＷＨＭ（２０１反射に沿って）、サファイアＡ方向に向かって４度の誤配向については、最大で３００秒角のＦＷＨＭ（００２反射に沿って）および最大で４５０秒角のＦＷＨＭ（２０１反射に沿って）を測定した。   FIG. 10 (a) shows an optical microscope view, and FIG. 10 (b) shows an AFM image of a GaN N-face film grown by MOCVD, showing an rms roughness of up to 0.9 nm. XRD measurements of these 1-1.5 micron thick GaN films show a maximum of 110 arcsec FWHM (along the 002 reflection) and a maximum of 900 for misalignment of 2 degrees toward the sapphire A direction. Arctic FWHM (along the 201 reflection), up to 300 arcsec FWHM (along the 002 reflection) and 450 arcsec FWHM (201 along the sapphire A direction 4 degrees) Along the reflection).

図１１は、従来技術のＮ面成長の不良な表面形態を示す。例えば、ＭＯＣＶＤによる従来技術の成長は、ＧａＮのヘテロエピタキシャルおよびホモエピタキシャル成長に観察される、六角ヒロック（ミクロンサイズの寸法を有する）の形成により、典型的に粗雑となっている。この不良な表面形態が、デバイスの適用を妨げてきた。   FIG. 11 shows a poor surface morphology of prior art N-plane growth. For example, prior art growth by MOCVD is typically coarse due to the formation of hexagonal hillocks (having micron-sized dimensions) observed in heteroepitaxial and homoepitaxial growth of GaN. This poor surface morphology has hindered device application.

図１２（ａ）は、ＩｎＧａＮ成長温度での平滑な表面を示す、ＲＭＳ粗度が０．８５ｎｍである、本発明を使用して成長させられたＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）のＡＦＭ像を示す。図１２（ｂ）は、本発明に従って、ＭＯＣＶＤによって成長させられた、５×（厚さ３ｎｍのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎ／厚さ８ｎｍのＧａＮ）を備える、ＭＱＷの３００ケルビンフォトルミネセンス（ＰＬ）を示す。フォトルミネセンスは、３８５ｎｍから４７５ｎｍの範囲で強力である。 FIG. 12 (a) shows an AFM image of an InGaN / GaN multiple quantum well (MQW) grown using the present invention with an RMS roughness of 0.85 nm showing a smooth surface at the InGaN growth temperature. Indicates. FIG. 12 (b) shows MQW 300 Kelvin photoluminescence comprising 5 × (3 nm thick In 0.1 Ga 0.9 N / 8 nm thick GaN) grown by MOCVD according to the present invention. Indicates sense (PL). Photoluminescence is strong in the range of 385 nm to 475 nm.

本発明を使用して成長させられるＮ面ＩＩＩ族窒化物は、増加した光学的品質および増加した構造または表面品質を有する。従来技術を使用して成長されるＮ面ＩＩＩ族窒化物と比べて、増加した構造または表面品質（低減した表面粗度、より小さいＸＲＤ回折ＦＷＨＭ、低減した貫通転位によって特徴付けられる）である。増加した光学的品質は、従来技術の方法が十分な発光を達成していないが、本発明は、これらの領域中でより高い発光効率を有するという事実によって証明される。   N-face III-nitrides grown using the present invention have increased optical quality and increased structure or surface quality. Increased structure or surface quality (characterized by reduced surface roughness, smaller XRD diffraction FWHM, reduced threading dislocations) compared to N-plane III-nitrides grown using conventional techniques. The increased optical quality is evidenced by the fact that prior art methods have not achieved sufficient emission, but the present invention has higher emission efficiency in these regions.

（利点および改良点）
ＩＩＩ族窒化物を用いた発光体に対する主な課題の１つは、高品質ＩｎＧａＮの成長である。Ｎ面は、より良好な品質の材料、ならびに実現可能なより高いインジウム含有量の膜の作製を提供する、従来のＧａ面よりも高温でのＩｎＧａＮの成長を可能にし、これで、インジウム含有膜は、ＩｎＧａＮ材料中のインジウムの任意の濃度において、より安定している。例えば、ＭＢＥで成長したＩｎＮに対する成長温度は、Ｎ面成長については、Ｇａ面成長と比べて約１００℃高い。 (Advantages and improvements)
One of the main challenges for light emitters using group III nitrides is the growth of high quality InGaN. The N-face allows for the growth of InGaN at higher temperatures than conventional Ga-faces, providing better quality materials, as well as the creation of higher indium-content films that are feasible, and thus indium-containing films Is more stable at any concentration of indium in the InGaN material. For example, the growth temperature for InN grown by MBE is about 100 ° C. higher for N-face growth than for Ga-face growth.

発光体の成長に対する別の課題は、ｐ型ドーピングである。従来のＧａ面材料において、過剰なｐ型ドーピング（Ｍｇ）は、表面を所々でＮ面に反転させ、質の悪い膜を生じる。しかしながら、Ｎ面は、ｐ型ドーピングと同様の最終結果を受けず、はるかに良好なデバイス性能を生成する、より高いレベルのｐ型ドーピングを可能にする。
ＩＩＩ族窒化物を用いた発光体には、強い分極誘導性電場という問題がある。Ｎ面材料は、より低いターンオン電圧、また増加した量子効率を可能にする、従来のＧａ面とは反対方向の電場を提供する。 Another challenge for phosphor growth is p-type doping. In conventional Ga face materials, excessive p-type doping (Mg) inverts the surface to N faces in some places, resulting in poor quality films. However, the N-face does not receive the same end result as p-type doping, and allows for a higher level of p-type doping that produces much better device performance.
A light emitter using a group III nitride has a problem of a strong polarization-inducing electric field. N-face materials provide an electric field in the opposite direction to a conventional Ga face that allows for lower turn-on voltage and increased quantum efficiency.

Ｎ面のエッチング特性は、Ｇａ面とは明らかに異なり、それは、表面粗度化およびメガコーン等の、ＬＥＤにおけるより良好な光抽出スキームを作製する際に有用となる。   The N-face etch characteristics are distinctly different from the Ga face, which is useful in creating better light extraction schemes in LEDs, such as surface roughening and megacones.

Ｎ面デバイスは、Ｇａ（０００１）方向に窒化物デバイスを成長させ、デバイスのＮ面を露出するように、基板を除去することによって得ることができる。しかしながら、この工程は、基板除去の追加ステップを伴うため、本発明よりも困難である（およびその結果として、より高価で時間がかかる）。   An N-plane device can be obtained by growing a nitride device in the Ga (0001) direction and removing the substrate to expose the N-plane of the device. However, this process is more difficult (and consequently more expensive and time consuming) than the present invention because it involves an additional step of substrate removal.

Ｎ面デバイスが、本発明を使用して成長させられたか、またはＧａ極方向［０００１］に成長させ、それに続いてＮ面を露出する基板除去を行うことによって成長させられたかを、特徴付けることが可能である。
ａ）本発明は、誤配向または誤切断基板上で発光デバイスを成長させる。誤切断は、誤切断基板上で成長させられる以降の層に現れる。誤配向は、緩衝層の上部で成長させられる層に移動され、その全ては、Ｘ線回折によって測定することができる。エピタキシャルに成長した層の平滑性の減少につながるため、［０００１］Ｇａ極方向に沿って成長させられるデバイスが、誤切断基板上で成長させられる可能性は少ない。
ｂ）本発明を使用して成長させられるデバイスの活性領域は、典型的には、Ｇａ極（０００１）方向に成長させられる活性領域と比べて、より高い酸素濃度を有する。
ｃ）ｐ型層がＮ面窒化物層上にあるデバイスを達成するために、本発明は、ｎ型層および活性層の前または後にｐ型層を成長させてもよい。しかしながら、従来の（０００１）Ｇａ極成長を使用して、ｎ型層および活性層の前にｐ型層を成長させなければならないであろう。層が成長させられる順番はまた、種々の層の不純物濃度および構造品質を測定することによって、測定することもできる。ｐ型層を最初に成長させると、欠陥を生成する高Ｍｇドーピング濃度の使用のため、概して、上部の不良な材料につながる。 Characterizing whether an N-plane device has been grown using the present invention or by growing in the Ga-polar direction [0001] followed by substrate removal exposing the N-face. Is possible.
a) The present invention grows light emitting devices on misoriented or miscut substrates. Miscuts appear in subsequent layers grown on miscut substrates. The misorientation is transferred to a layer grown on top of the buffer layer, all of which can be measured by X-ray diffraction. Devices that grow along the [0001] Ga pole direction are less likely to grow on miscut substrates because this leads to a reduction in the smoothness of the epitaxially grown layers.
b) The active region of devices grown using the present invention typically has a higher oxygen concentration compared to the active region grown in the Ga pole (0001) direction.
c) To achieve a device in which the p-type layer is on the N-plane nitride layer, the present invention may grow the p-type layer before or after the n-type layer and the active layer. However, using conventional (0001) Ga pole growth, the p-type layer would have to be grown before the n-type layer and the active layer. The order in which the layers are grown can also be measured by measuring the impurity concentration and structural quality of the various layers. Initial growth of the p-type layer generally leads to poor material on top due to the use of high Mg doping concentrations that create defects.

（参考文献）
以下の参考文献は本明細書において参照により援用される。 (References)
The following references are hereby incorporated by reference:

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（結論）
これは、本発明の好適な実施形態の説明を結論付ける。本発明は、ＩＩＩ族窒化膜、発光デバイス、ならびに発光デバイスおよびＩＩＩ族窒化膜を作製するための方法を記載する。 (Conclusion)
This concludes the description of the preferred embodiment of the present invention. The present invention describes group III nitride films, light emitting devices, and methods for making light emitting devices and group III nitride films.

これらの技術、成長方法、およびデバイス構造は、太陽電池、光検出器、トランジスタ、およびＩＩＩ族窒化物材料系を使用する他の電子デバイスに適用することもできる。
本発明による発光デバイスは、ｐ型ＩＩＩ族窒化物と、ｎ型ＩＩＩ族窒化物と、窒素面である上部表面をもたらす、［０００−１］結晶方向に沿ったＩＩＩ族窒化物活性領域成長とを備え、
自発分極がＩＩＩ族窒化物活性領域の成長表面に向かうように、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の第１の成長した層は、ＩＩＩ族原子層であり、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の最後の成長した層は、窒素層であり、
ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、発光であって、ｎ型窒化物とｐ型窒化物の間である。 These techniques, growth methods, and device structures can also be applied to solar cells, photodetectors, transistors, and other electronic devices that use III-nitride material systems.
The light emitting device according to the present invention comprises a group III nitride active region growth along the [000-1] crystal direction resulting in a p-type group III nitride, an n-type group III nitride, and a top surface that is a nitrogen surface. With
The first grown layer of the group III nitride active region growth is a group III atomic layer and the last of the group III nitride active region growth so that the spontaneous polarization is toward the growth surface of the group III nitride active region. The grown layer is a nitrogen layer,
Group III nitride active region growth is luminescence and is between n-type nitride and p-type nitride.

そのようなデバイスは、さらに任意で、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、窒素面からであることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ＩＩＩ族窒化物層からであることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域が、誤配向の窒素化された基板上にあることと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ｎ型窒化物からの成長であることと、ｎ型窒化物が、Ｎ面であるｎ型窒化物の上部表面をもたらす、［０００−１］方向に沿った成長であることと、ｐ型窒化物が、ＩＩＩ族窒化物活性領域のＮ面からの成長であることと、ｐ型窒化物が、３×１０２０より大きいマグネシウムドーピングを有することと、活性領域が、インジウムを含有することと、ＩＩＩ族窒化物活性領域成長が、ガリウム面である上部表面をもたらす、［０００１］方向に沿った成長である活性領域よりも、多くのインジウムを含有することと、ＩＩＩ族窒化物活性領域が、窒素（Ｎ）面窒化ガリウム（ＧａＮ）、Ｎ面窒化インジウム（ＩｎＮ）、およびＮ面窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ならびにそれらの合金を備える群より選択される材料から作られることと、を含む。 Such a device may optionally further include that the group III nitride active region growth is from a nitrogen surface, that the group III nitride active region growth is from a group III nitride layer, and group III nitride. The active material region is on a misoriented nitrogenated substrate, the III-nitride active region growth is from an n-type nitride, and the n-type nitride is an N-face the growth along the [000-1] direction resulting in the upper surface of the n-type nitride, the p-type nitride being a growth from the N-plane of the group III nitride active region, and the p-type The [0001] direction that the nitride has a magnesium doping greater than 3 × 10 20 , the active region contains indium, and group III nitride active region growth results in a top surface that is a gallium surface Life that is growth along Containing more indium than the region, and the group III nitride active region includes nitrogen (N) face gallium nitride (GaN), N face indium nitride (InN), and N face aluminum nitride (AlN), and Made from a material selected from the group comprising those alloys.

本発明による発光デバイスを成長させるための方法は、窒素面（Ｎ面）であるＩＩＩ族窒化物活性領域の上部表面をもたらす、［０００−１］結晶方向に沿って発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップを含む。   The method for growing a light-emitting device according to the present invention results in a light-emitting group III-nitride active region along the [000-1] crystal direction, resulting in a top surface of the group-III nitride active region that is the nitrogen face (N-face). The step of growing.

そのような方法は、さらに任意で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域が、インジウムを含有し、より高温で成長させられ、［０００１］方向に沿って成長させられる活性領域と比較して向上した表面品質を有することと、［０００−１］方向に沿ってｎ型窒化物を成長させ、ｎ型窒化物層のＮ面上で終端するステップと、ｎ型窒化物層のＮ面上で発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域のＮ面上で［０００−１］方向に沿ってｐ型窒化物層を成長させ、ｐ型窒化物層のＮ面上で終端するステップと、誤配向の窒素化された基板上でｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層を成長させるステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層上で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域であって、多重量子井戸領域を備える、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層を成長させるステップと、ｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層に接触するように金属を塗布するステップと、上記のステップで得られる層をエッチングすることによって、１つ以上の発光ダイオードメサを形成するステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層に接触するように第２の金属を塗布するステップと、を含む。   Such a method further optionally provides an improved surface compared to the active region in which the light emitting III-nitride active region contains indium and is grown at a higher temperature and is grown along the [0001] direction. Having quality, growing n-type nitride along the [000-1] direction and terminating on the N-face of the n-type nitride layer, and emitting light on the N-face of the n-type nitride layer III Growing a group nitride active region, growing a p-type nitride layer along the [000-1] direction on the N surface of the light emitting group III nitride active region, and on the N surface of the p type nitride layer Terminating an n-type N-plane GaN buffer layer on a misoriented nitrogenated substrate; and a light-emitting III-nitride active region on the n-type N-plane GaN buffer layer, Luminescent III-nitride activity with multiple quantum well regions Growing a region, growing a p-type N-plane GaN cap layer on the light emitting group III-nitride active region, applying a metal to contact the p-type N-plane GaN cap layer, and Etching the resulting layer to form one or more light emitting diode mesas and applying a second metal to contact the n-type N-plane GaN buffer layer.

方法は、さらに任意で、ｎ型Ｎ面ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層を成長させるステップと、ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層上でｎ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ層上で、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域であって、ＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸を備える、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させるステップと、発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させるステップと、ｐ型Ｎ面ＧａＮ層上でｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を成長させるステップと、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層に接触するように金属を塗布するステップと、レーザダイオードストライプ構造をエッチングし、反射鏡小面を上記のステップから得られる層に形成するステップと、ｎ型Ｎ面ＧａＮ層に接触するように第２の金属を塗布するステップと、を含む。   The method further optionally includes growing an n-type N-face AlGaN buffer and confinement layer, growing an n-type N-face GaN layer on the AlGaN buffer and confinement layer, and on the n-type N-face GaN layer, Growing a light emitting group III nitride active region comprising a multiple quantum well of an InGaN active material, and forming a p-type N-plane GaN layer on the light emitting group III nitride active region. A step of growing, a step of growing a p-type AlGaN cladding layer on the p-type N-plane GaN layer, a step of applying metal so as to contact the p-type AlGaN cladding layer, and etching and reflecting the laser diode stripe structure Forming a mirror facet in the layer resulting from the above step, and applying a second metal in contact with the n-type N-face GaN layer. Including the steps of: a.

本発明によるＩＩＩ族窒化膜は、窒素面である上部表面をもたらすＩＩＩ族窒化物の成長を備える。   The III-nitride film according to the present invention comprises III-nitride growth resulting in a top surface that is a nitrogen surface.

そのような膜は、さらに任意で、自発分極がＩＩＩ族窒化膜の成長表面に向かうように、成長の第１の成長した層が、ＩＩＩ族原子層であり、成長の最後の成長した層が、窒素層であることと、成長が、基板の誤配向の窒素化された表面からであることと、ＩＩＩ族窒化膜が、発光することと、を含む。   Such a film may optionally further be such that the first grown layer of growth is a group III atomic layer and the last grown layer of growth is such that the spontaneous polarization is directed towards the growth surface of the group III nitride film. The growth is from a misoriented nitrogenated surface of the substrate, and the group III nitride film emits light.

本発明の１つ以上の実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的で提示されている。これは、包括的となること、または本発明を開示される正確な形態に限定することを目的としない。上記の教示を踏まえて、多くの修正および変化が可能である。本発明の範囲は、本発明を実施するための形態によってではなく、むしろ本明細書に添付の例示的請求項および本明細書に添付の例示的請求項の同等物の全範囲によって限定されることが意図される。   The foregoing description of one or more embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. This is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Many modifications and variations are possible in light of the above teaching. The scope of the present invention is not limited by the mode for carrying out the invention, but rather by the full scope of exemplary claims appended hereto and the equivalents of the exemplary claims attached hereto. Is intended.

Claims (20)

（ａ）ｐ型ＩＩＩ族窒化物と、
（ｂ）ｎ型ＩＩＩ族窒化物と、
（ｃ）窒素面である上部表面をもたらす、［０００−１］結晶方向に沿ったＩＩＩ族窒化物活性領域成長と
を備え、
（１）自発分極が該ＩＩＩ族窒化物活性領域の成長表面に向かうように、該ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の第１の成長した層は、ＩＩＩ族原子層であり、該ＩＩＩ族窒化物活性領域成長の最後の成長した層は、窒素層であり、
（２）該ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、発光であって、該ｎ型窒化物と該ｐ型窒化物との間にある、発光デバイス。 (A) p-type group III nitride;
(B) an n-type group III nitride,
(C) III-nitride active region growth along the [000-1] crystal direction, resulting in a top surface that is a nitrogen surface;
(1) The first grown layer of the group III nitride active region growth is a group III atomic layer such that spontaneous polarization is directed to the growth surface of the group III nitride active region, and the group III nitride The last grown layer of the active region growth is a nitrogen layer,
(2) The group III nitride active region growth is light emission, wherein the light emitting device is between the n-type nitride and the p-type nitride. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、窒素面からである、請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 1, wherein the III-nitride active region growth is from a nitrogen surface. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、ＩＩＩ族窒化物層からである、請求項２に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 2, wherein the III-nitride active region growth is from a III-nitride layer. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域は、誤配向の窒素化された基板上にある、請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 1, wherein the III-nitride active region is on a misoriented nitrogenated substrate. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、前記ｎ型窒化物からの成長である、請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 1, wherein the III-nitride active region growth is growth from the n-type nitride. 前記ｎ型窒化物は、Ｎ面である該ｎ型窒化物の上部表面をもたらす［０００−１］方向に沿った成長である、請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 1, wherein the n-type nitride is grown along the [000-1] direction resulting in an upper surface of the n-type nitride that is an N-face. 前記ｐ型窒化物は、前記ＩＩＩ族窒化物活性領域の前記Ｎ面からの成長である、請求項１に記載の発光デバイス。   The light-emitting device according to claim 1, wherein the p-type nitride is a growth of the group III nitride active region from the N-plane. 前記ｐ型窒化物は、３×１０２０より大きいマグネシウムドーピングを有する、請求項７に記載の発光デバイス。 The light emitting device of claim 7, wherein the p-type nitride has a magnesium doping greater than 3 × 10 20 . 前記活性領域は、インジウムを含有する、請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device of claim 1, wherein the active region contains indium. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域成長は、ガリウム面である上部表面をもたらす、［０００１］方向に沿った成長である活性領域よりも多くのインジウムを含有する、請求項９に記載の発光デバイス。   10. The light emitting device of claim 9, wherein the III-nitride active region growth contains more indium than the active region that is grown along the [0001] direction, resulting in a top surface that is a gallium surface. 前記ＩＩＩ族窒化物活性領域は、窒素（Ｎ）面窒化ガリウム（ＧａＮ）、Ｎ面窒化インジウム（ＩｎＮ）およびＮ面窒化アルミニウム（ＡｌＮ）ならびにそれらの合金を備える群より選択される材料から作られる、請求項１に記載の発光デバイス。   The III-nitride active region is made from a material selected from the group comprising nitrogen (N) face gallium nitride (GaN), N face indium nitride (InN) and N face aluminum nitride (AlN) and alloys thereof. The light emitting device according to claim 1. 窒素面（Ｎ面）であるＩＩＩ族窒化物活性領域の上部表面をもたらす［０００−１］結晶方向に沿って発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させることを含む、発光デバイスを成長させるための方法。   For growing a light emitting device comprising growing a light emitting group III nitride active region along the [000-1] crystal direction resulting in a top surface of a group III nitride active region that is a nitrogen face (N face) Method. 前記発光ＩＩＩ族窒化物活性領域はインジウムを含有し、より高温で成長させられ、［０００１］方向に沿って成長させられる活性領域と比較して向上した表面品質を有する、請求項１２に記載の方法。   13. The light-emitting group III-nitride active region contains indium, is grown at a higher temperature, and has improved surface quality compared to an active region grown along the [0001] direction. Method. （ａ）［０００−１］方向に沿ってｎ型窒化物を成長させ、該ｎ型窒化物層のＮ面上で終端することと、
（ｂ）該ｎ型窒化物層の該Ｎ面上で前記発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させることと、
（ｃ）該発光ＩＩＩ族窒化物活性領域の該Ｎ面上で［０００−１］方向に沿ってｐ型窒化物層を成長させ、該ｐ型窒化物層のＮ面上で終端することと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。 (A) growing an n-type nitride along the [000-1] direction and terminating on the N-plane of the n-type nitride layer;
(B) growing the light emitting group III nitride active region on the N-face of the n-type nitride layer;
(C) growing a p-type nitride layer along the [000-1] direction on the N surface of the light-emitting group III nitride active region and terminating on the N surface of the p-type nitride layer; The method of claim 12, further comprising: （ａ）誤配向の窒素化された基板上でｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層を成長させることと、
（ｂ）該ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層上で、前記発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させることであって、該発光ＩＩＩ族窒化物活性領域は、多重量子井戸領域を備える、ことと、
（ｃ）該発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層を成長させることと、
（ｄ）該ｐ型Ｎ面ＧａＮキャップ層に接触するように金属を塗布することと、
（ｅ）ステップ（ａ）−（ｅ）で得られる該層をエッチングすることによって、１つ以上の発光ダイオードメサを形成することと、
（ｆ）該ｎ型Ｎ面ＧａＮ緩衝層に接触するように第２の金属を塗布することと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。 (A) growing an n-type N-plane GaN buffer layer on a misoriented nitrogenated substrate;
(B) growing the light emitting III-nitride active region on the n-type N-plane GaN buffer layer, the light emitting III-nitride active region comprising a multiple quantum well region;
(C) growing a p-type N-plane GaN cap layer on the light-emitting group III-nitride active region;
(D) applying a metal in contact with the p-type N-plane GaN cap layer;
(E) forming one or more light emitting diode mesas by etching the layer obtained in steps (a)-(e);
The method of claim 12, further comprising: (f) applying a second metal to contact the n-type N-plane GaN buffer layer. （ａ）ｎ型Ｎ面ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層を成長させることと、
（ｂ）該ＡｌＧａＮ緩衝および閉じ込め層上でｎ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させることと、
（ｃ）該ｎ型Ｎ面ＧａＮ層上で、前記発光ＩＩＩ族窒化物活性領域を成長させることであって、該発光ＩＩＩ族窒化物活性領域は、ＩｎＧａＮ活性材料の多重量子井戸を備える、ことと、
（ｄ）該発光ＩＩＩ族窒化物活性領域上でｐ型Ｎ面ＧａＮ層を成長させることと、
（ｅ）該ｐ型Ｎ面ＧａＮ層上でｐ型ＡｌＧａＮクラッド層を成長させることと、
（ｆ）該ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層に接触するように金属を塗布することと、
（ｇ）レーザダイオードストライプ構造をエッチングし、反射鏡小面をステップ（ａ）−（ｇ）から得られる該層に形成することと、
（ｈ）該ｎ型Ｎ面ＧａＮ層に接触するように第２の金属を塗布することと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。 (A) growing an n-type N-face AlGaN buffer and confinement layer;
(B) growing an n-type N-plane GaN layer on the AlGaN buffer and confinement layer;
(C) Growing the light emitting group III nitride active region on the n-type N-plane GaN layer, the light emitting group III nitride active region comprising a multiple quantum well of InGaN active material When,
(D) growing a p-type N-plane GaN layer on the light-emitting group III-nitride active region;
(E) growing a p-type AlGaN cladding layer on the p-type N-plane GaN layer;
(F) applying a metal in contact with the p-type AlGaN cladding layer;
(G) etching the laser diode stripe structure to form a reflector facet in the layer obtained from steps (a)-(g);
The method of claim 12, further comprising: (h) applying a second metal in contact with the n-type N-face GaN layer. 窒素面である上部表面をもたらすＩＩＩ族窒化物の成長を備える、ＩＩＩ族窒化膜。   A III-nitride film comprising III-nitride growth resulting in a top surface that is a nitrogen surface. 自発分極がＩＩＩ族窒化膜の成長表面に向かうように、前記成長の第１の成長した層は、ＩＩＩ族原子層であり、該成長の最後の成長した層は、窒素層である、請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化膜。   The first grown layer of the growth is a group III atomic layer and the last grown layer of the growth is a nitrogen layer so that the spontaneous polarization is toward the growth surface of the group III nitride film. Group III nitride film according to Item 17. 前記成長は、基板の誤配向の窒素化された表面からである、請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化膜。   18. The group III nitride film of claim 17, wherein the growth is from a misoriented nitrogenated surface of the substrate. 前記ＩＩＩ族窒化膜は発光する、請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化膜。   The group III nitride film according to claim 17, wherein the group III nitride film emits light.
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