JP3387491B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
する。特に、III−Ｖ族化合物のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、
ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いた半導体発光素子
に関する。 【０００２】 【従来の技術】青色光ないし紫外線を発生する発光ダイ
オード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の半
導体発光素子の材料としては、一般式ＩｎxＧａyＡｌz
Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）で表わされるIII−Ｖ族化合物半導体
が知られている。この化合物半導体は、直接遷移型であ
ることから発光効率が高く、また、Ｉｎ濃度によって発
光波長を制御できることから、発光素子用材料として注
目されている。 【０００３】このＩｎxＧａyＡｌzＮは大型の単結晶を
作製することが困難であるため、その結晶膜の製作にあ
たっては、異なる材料の基板上に成長させる、いわゆる
ヘテロエピタキシャル成長法が用いられており、一般に
はＣ面サファイア基板の上で成長させられる。しかし、
Ｃ面サファイア基板は高価であり、そのうえ大きな格子
不整合があり、成長した結晶中には転移密度１０8／ｃ
ｍ2〜１０11／ｃｍ2という多数の結晶欠陥が生じてしま
い、結晶性に優れた良質の結晶膜を得ることができない
という問題があった。 【０００４】そこで、Ｃ面サファイア基板上にＩｎxＧ
ａyＡｌzＮを成長させる際の格子不整合を小さくし、欠
陥の少ない結晶を得るため、Ｃ面サファイア基板の上に
多結晶又は非晶質のＡｌＮバッファ層や低温成長ＧａＮ
バッファ層を設ける方法が提案されている。例えば、六
方晶系のＧａＮのａ軸方向の格子定数（以下、格子定数
ａという）が３.１８９Åであるのに対し、ＡｌＮの格
子定数ａは３.１１１３ÅであってＧａＮに近い格子定
数を有しているので、この方法によれば、Ｃ面サファイ
ア基板とバッファ層の間の格子不整合を小さくできると
共にバッファ層とＩｎxＧａyＡｌzＮの格子不整合も小
さくできるので、欠陥の少ない結晶膜を得ることができ
る。しかし、この方法では、高価なＣ面サファイア基板
に加え、構造が複雑になることからいっそうコスト高に
なるという問題があった。 【０００５】また、基板としてＳｉＣ基板も検討されて
おり、ＳｉＣ基板では格子不整合が小さい。しかし、Ｓ
ｉＣ基板は、Ｃ面サファイア基板と比較してもより高価
につく（Ｃ面サファイア基板の価格の１０倍程度）とい
う欠点があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の技術的
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、安価な水晶基板を用いてその上に良質
なＩｎxＧａyＡｌzＮ薄膜を形成することにある。 【０００７】 【発明の開示】本発明の半導体発光素子は、ＩｎxＧａy
ＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わされる化合物半導体を用い
た半導体発光素子において、Ｚカット水晶基板の上方に
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成したことを特徴としてい
る。 【０００８】水晶基板の［１０００］方向における格子
定数ａに対するＩｎxＧａyＡｌzＮの［１０００］方向
における格子定数ａの比（すなわち、各［１０００］方
向の格子定数ａの比）と、水晶基板の（１０１*０）の
距離に対するＩｎxＧａyＡｌzＮの（１０１*０）の距離
の比（すなわち、各［１０１*０］方向における（１０
１*０）の距離の比）とは互いにほぼ等しい整数比とな
っているから、Ｚカット水晶基板上にＩｎxＧａyＡｌz
Ｎ層を形成すれば、水晶基板上にＩｎxＧａyＡｌzＮを
ｃ軸配向させることができ、格子不整合の小さな良質の
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を得ることができる。 【０００９】なお、この明細書及び図面の全体を通じ
て、右肩の記号*は、結晶軸の負の方向を示している。
従って、通常の記法によれば、例えば［１０１*０］、
［１１２*０］、（１０１*０）は、次の(1)〜(3)式のよ
うに書くことができる。 【００１０】 【数１】 【００１１】したがって、Ｚカット水晶基板を用いれ
ば、安価な水晶基板の上にＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成
することが可能になり、青色光や紫外線を出射する発光
ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子を
安価に製造することができる。 【００１２】また、本発明の半導体発光素子は、Ｉｎx
ＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わされる化合物半導体を
用いた半導体発光素子において、Ｚカット水晶基板の上
にＺｎＯ薄膜又はＡｌＮ薄膜を形成し、当該薄膜の上に
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成したことを特徴としてい
る。 【００１３】この半導体発光装置にあっては、Ｚカット
水晶基板の上にバッファ層としてＺｎＯ薄膜又はＡｌＮ
薄膜を形成しているので、その上に形成されるＩｎxＧ
ａyＡｌzＮ層の格子不整合をよりいっそう小さくするこ
とができる。よって、青色光や紫外線を出射する、より
いっそう良質な発光ダイオードやレーザーダイオード等
の半導体発光素子を製造することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の一実施形態による半導体発光素子１であって、ＩｎＧ
ａＮ層５を発光層とする発光ダイオードや面発光型レー
ザーダイオード等を表わしている。この半導体発光素子
１は、Ｚカット水晶基板２の上に六方晶系のｎ−ＧａＮ
薄膜３を形成し、ｎ−ＧａＮ層３の上にｎ−ＡｌＧａＮ
層４、ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−Ｇａ
Ｎ層７を順次成長させている。ｎ−ＡｌＧａＮ層４、Ｉ
ｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びＧａＮ層７をエ
ッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露出さ
せ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ−Ｇ
ａＮ層３の上面に下部電極９を形成している。しかし
て、ｐ−ＡｌＧａＮ層６に設けられた上部電極８とｎ−
ＧａＮ層３に設けられた下部電極９との間に直流電圧を
印加すると、上部電極８と下部電極９の間に電流が流
れ、上部電極８からＩｎＧａＮ層５に電流が注入されて
発光し、ＩｎＧａＮ層５から出た光はｐ−ＧａＮ層７の
上面の上部電極８が設けられていない領域から外部へ出
射される。 【００１５】ここで、Ｚカット水晶基板とＧａＮとの格
子定数と面間隔について述べる。図２（ｂ）に示すよう
に、六方晶系のＧａＮ薄膜の［１０００］方向の格子定
数ａと［０１００］方向の格子定数ｂ（ｂ軸方向の格子
定数）は、ａ＝ｂ＝３.１８６０Åで、［１０１*０］方
向の長さｍと［１１２*０］方向の長さｎは、それぞれ
ｍ＝２.７５９２Å、ｎ＝１.５９３０Åである。また、
三方晶系の水晶は、六方晶と同じように六回対称軸をも
ち、図２（ａ）に示すように六方晶系と同じように表わ
されるため、ここでの方位のとり方も六方晶系と同じ表
わし方をする。Ｚカット水晶の［１０００］方向の格子
定数Ａ（ａ軸方向の格子定数）と［０１００］方向の格
子定数Ｂ（ｂ軸方向の格子定数）は、Ａ＝Ｂ＝４.９１
３１Å、［１０１*０］方向の長さＭと［１１２*０］方
向の長さＮはそれぞれＭ＝４.２５４９Å、Ｎ＝２.４５
６６Åである。よって、［１０００］方向及び［０１０
０］方向においては、Ｚカット水晶基板の格子定数Ａと
ＧａＮの格子定数ａの比は、小さな整数比でほぼＡ：ａ
＝３：２で表され、（１０１*０）の距離と（１１２*
０）の距離についても、Ｚカット水晶基板の格子定数Ｂ
とＧａＮの格子定数ｂの比は、同じくほぼＢ：ｂ＝３：
２で表される。言い換えると、六方晶系のＧａＮ薄膜の
（２０００）の距離（矢印の長さ：ａ／２）は１.５９
３０Å、Ｚカット水晶基板２の（３０００）の距離（矢
印の長さ：Ａ／３）における格子定数は１.６３７７Å
と、ほぼ等しくなる。同様に、六方晶系のＧａＮ薄膜の
（２０２*０）の距離（矢印の長さ：ｍ／２）は１.３７
９５Å、Ｚカット水晶基板２の（３０３*０）の距離
（矢印の長さ：Ｍ／３）は１.４１８３Åと、ほぼ等し
くなる。また、ＧａＮの（２２４*０）の距離（矢印の
長さ：ｎ／２）は０.７９６５Å、Ｚカット水晶の（３
３６*０）の距離（矢印の長さ：Ｎ／３）は０.８１８９
Åとほぼ等しくなる。したがって、Ｚカット水晶基板の
（３０００）の距離とＧａＮ薄膜の（２０００）の距離
とは、３％以内で一致する。また、Ｚカット水晶基板の
（３０３*０）の距離とＧａＮ薄膜の（２０２*０）の距
離も、３％以内で一致する。さらに、ＧａＮの（２２４
*０）の距離とＺカット水晶基板の（３３６*０）の距離
も３％以内で一致する。 【００１６】従って、Ｚカット水晶基板２のＺ面上にｃ
軸配向の六方晶系ＧａＮ薄膜を成長させることにより、
図３に示すように良質な結晶性のｎ−ＧａＮ層３を得る
ことができる。そして、このいずれかのｎ−ＧａＮ層３
の上にｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧａＮ層５、ｐ−Ａｌ
ＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７を成長させることにより、
安価な水晶基板２を用いて効率のよい青色ダイオードや
紫外線ダイオード等の半導体発光素子１を製造すること
が可能になる。 【００１７】（第２の実施形態）図４に示すものは本発
明の別な実施形態による半導体発光素子１１を示す断面
図である。この半導体発光素子１１にあっては、Ｚカッ
ト水晶基板２の上にＺｎＯ膜１２を形成し、ＺｎＯ膜１
２の上にｎ−ＧａＮ層３、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧ
ａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７を順次
成長させている。さらに、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧ
ａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びｐ−ＧａＮ層７をエ
ッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露出さ
せ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ−Ｇ
ａＮ層３の上面に下部電極９を形成している（あるい
は、ＺｎＯ膜１２を不純物ドープにより低抵抗化し、Ｚ
ｎＯ膜１２の上に下部電極９を形成してもよい）。 【００１８】六方晶系のＺｎＯ膜１２の格子定数ａは
３.２４２６５ÅでＧａＮの格子定数（ａ定数：３.１８
６Å）に近いので、Ｚカット水晶基板２の上にバッファ
層としてＺｎＯ膜１２を形成することにより、よりいっ
そう良好なｎ−ＧａＮ層３を形成することができ、より
良好な青色ないし紫外線ダイオード等の発光素子１１を
製造することができる。 【００１９】（第３の実施形態）図５に示すものは本発
明のさらに別な実施形態による半導体発光素子１３を示
す断面図である。この半導体発光素子１３にあっては、
Ｚカット水晶基板２の上にＡｌＮ膜１４を形成し、Ａｌ
Ｎ膜１４の上にｎ−ＧａＮ層３、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、
ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７
を順次成長させている。さらに、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、
ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びｐ−ＧａＮ層
７をエッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露
出させ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ
−ＧａＮ層３の上面に下部電極９を形成している（ある
いは、ＡｌＮ膜１４を不純物ドープにより低抵抗化し、
ＡｌＮ膜１４の上に下部電極９を形成してもよい）。 【００２０】ＡｌＮ膜１４の格子定数は３.１１１３Å
でＧａＮの格子定数（ａ定数：３.１８６Å）に近いの
で、Ｚカット水晶基板２の上にバッファ層としてＡｌＮ
膜１４を形成することにより、よりいっそう良好なｎ−
ＧａＮ層３を形成することができ、より良好な青色ない
し紫外線ダイオード等の発光素子１３を製造することが
できる。 【００２１】なお、上記各実施形態では、面発光型の発
光素子を図示したが、レーザーダイオードや端面出射型
の発光ダイオードにも本発明を適用できることはいうま
でもない。
する。特に、III−Ｖ族化合物のＧａＮ、ＩｎＧａＮ、
ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いた半導体発光素子
に関する。 【０００２】 【従来の技術】青色光ないし紫外線を発生する発光ダイ
オード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の半
導体発光素子の材料としては、一般式ＩｎxＧａyＡｌz
Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）で表わされるIII−Ｖ族化合物半導体
が知られている。この化合物半導体は、直接遷移型であ
ることから発光効率が高く、また、Ｉｎ濃度によって発
光波長を制御できることから、発光素子用材料として注
目されている。 【０００３】このＩｎxＧａyＡｌzＮは大型の単結晶を
作製することが困難であるため、その結晶膜の製作にあ
たっては、異なる材料の基板上に成長させる、いわゆる
ヘテロエピタキシャル成長法が用いられており、一般に
はＣ面サファイア基板の上で成長させられる。しかし、
Ｃ面サファイア基板は高価であり、そのうえ大きな格子
不整合があり、成長した結晶中には転移密度１０8／ｃ
ｍ2〜１０11／ｃｍ2という多数の結晶欠陥が生じてしま
い、結晶性に優れた良質の結晶膜を得ることができない
という問題があった。 【０００４】そこで、Ｃ面サファイア基板上にＩｎxＧ
ａyＡｌzＮを成長させる際の格子不整合を小さくし、欠
陥の少ない結晶を得るため、Ｃ面サファイア基板の上に
多結晶又は非晶質のＡｌＮバッファ層や低温成長ＧａＮ
バッファ層を設ける方法が提案されている。例えば、六
方晶系のＧａＮのａ軸方向の格子定数（以下、格子定数
ａという）が３.１８９Åであるのに対し、ＡｌＮの格
子定数ａは３.１１１３ÅであってＧａＮに近い格子定
数を有しているので、この方法によれば、Ｃ面サファイ
ア基板とバッファ層の間の格子不整合を小さくできると
共にバッファ層とＩｎxＧａyＡｌzＮの格子不整合も小
さくできるので、欠陥の少ない結晶膜を得ることができ
る。しかし、この方法では、高価なＣ面サファイア基板
に加え、構造が複雑になることからいっそうコスト高に
なるという問題があった。 【０００５】また、基板としてＳｉＣ基板も検討されて
おり、ＳｉＣ基板では格子不整合が小さい。しかし、Ｓ
ｉＣ基板は、Ｃ面サファイア基板と比較してもより高価
につく（Ｃ面サファイア基板の価格の１０倍程度）とい
う欠点があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の技術的
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、安価な水晶基板を用いてその上に良質
なＩｎxＧａyＡｌzＮ薄膜を形成することにある。 【０００７】 【発明の開示】本発明の半導体発光素子は、ＩｎxＧａy
ＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わされる化合物半導体を用い
た半導体発光素子において、Ｚカット水晶基板の上方に
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成したことを特徴としてい
る。 【０００８】水晶基板の［１０００］方向における格子
定数ａに対するＩｎxＧａyＡｌzＮの［１０００］方向
における格子定数ａの比（すなわち、各［１０００］方
向の格子定数ａの比）と、水晶基板の（１０１*０）の
距離に対するＩｎxＧａyＡｌzＮの（１０１*０）の距離
の比（すなわち、各［１０１*０］方向における（１０
１*０）の距離の比）とは互いにほぼ等しい整数比とな
っているから、Ｚカット水晶基板上にＩｎxＧａyＡｌz
Ｎ層を形成すれば、水晶基板上にＩｎxＧａyＡｌzＮを
ｃ軸配向させることができ、格子不整合の小さな良質の
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を得ることができる。 【０００９】なお、この明細書及び図面の全体を通じ
て、右肩の記号*は、結晶軸の負の方向を示している。
従って、通常の記法によれば、例えば［１０１*０］、
［１１２*０］、（１０１*０）は、次の(1)〜(3)式のよ
うに書くことができる。 【００１０】 【数１】 【００１１】したがって、Ｚカット水晶基板を用いれ
ば、安価な水晶基板の上にＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成
することが可能になり、青色光や紫外線を出射する発光
ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子を
安価に製造することができる。 【００１２】また、本発明の半導体発光素子は、Ｉｎx
ＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わされる化合物半導体を
用いた半導体発光素子において、Ｚカット水晶基板の上
にＺｎＯ薄膜又はＡｌＮ薄膜を形成し、当該薄膜の上に
ＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成したことを特徴としてい
る。 【００１３】この半導体発光装置にあっては、Ｚカット
水晶基板の上にバッファ層としてＺｎＯ薄膜又はＡｌＮ
薄膜を形成しているので、その上に形成されるＩｎxＧ
ａyＡｌzＮ層の格子不整合をよりいっそう小さくするこ
とができる。よって、青色光や紫外線を出射する、より
いっそう良質な発光ダイオードやレーザーダイオード等
の半導体発光素子を製造することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の一実施形態による半導体発光素子１であって、ＩｎＧ
ａＮ層５を発光層とする発光ダイオードや面発光型レー
ザーダイオード等を表わしている。この半導体発光素子
１は、Ｚカット水晶基板２の上に六方晶系のｎ−ＧａＮ
薄膜３を形成し、ｎ−ＧａＮ層３の上にｎ−ＡｌＧａＮ
層４、ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−Ｇａ
Ｎ層７を順次成長させている。ｎ−ＡｌＧａＮ層４、Ｉ
ｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びＧａＮ層７をエ
ッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露出さ
せ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ−Ｇ
ａＮ層３の上面に下部電極９を形成している。しかし
て、ｐ−ＡｌＧａＮ層６に設けられた上部電極８とｎ−
ＧａＮ層３に設けられた下部電極９との間に直流電圧を
印加すると、上部電極８と下部電極９の間に電流が流
れ、上部電極８からＩｎＧａＮ層５に電流が注入されて
発光し、ＩｎＧａＮ層５から出た光はｐ−ＧａＮ層７の
上面の上部電極８が設けられていない領域から外部へ出
射される。 【００１５】ここで、Ｚカット水晶基板とＧａＮとの格
子定数と面間隔について述べる。図２（ｂ）に示すよう
に、六方晶系のＧａＮ薄膜の［１０００］方向の格子定
数ａと［０１００］方向の格子定数ｂ（ｂ軸方向の格子
定数）は、ａ＝ｂ＝３.１８６０Åで、［１０１*０］方
向の長さｍと［１１２*０］方向の長さｎは、それぞれ
ｍ＝２.７５９２Å、ｎ＝１.５９３０Åである。また、
三方晶系の水晶は、六方晶と同じように六回対称軸をも
ち、図２（ａ）に示すように六方晶系と同じように表わ
されるため、ここでの方位のとり方も六方晶系と同じ表
わし方をする。Ｚカット水晶の［１０００］方向の格子
定数Ａ（ａ軸方向の格子定数）と［０１００］方向の格
子定数Ｂ（ｂ軸方向の格子定数）は、Ａ＝Ｂ＝４.９１
３１Å、［１０１*０］方向の長さＭと［１１２*０］方
向の長さＮはそれぞれＭ＝４.２５４９Å、Ｎ＝２.４５
６６Åである。よって、［１０００］方向及び［０１０
０］方向においては、Ｚカット水晶基板の格子定数Ａと
ＧａＮの格子定数ａの比は、小さな整数比でほぼＡ：ａ
＝３：２で表され、（１０１*０）の距離と（１１２*
０）の距離についても、Ｚカット水晶基板の格子定数Ｂ
とＧａＮの格子定数ｂの比は、同じくほぼＢ：ｂ＝３：
２で表される。言い換えると、六方晶系のＧａＮ薄膜の
（２０００）の距離（矢印の長さ：ａ／２）は１.５９
３０Å、Ｚカット水晶基板２の（３０００）の距離（矢
印の長さ：Ａ／３）における格子定数は１.６３７７Å
と、ほぼ等しくなる。同様に、六方晶系のＧａＮ薄膜の
（２０２*０）の距離（矢印の長さ：ｍ／２）は１.３７
９５Å、Ｚカット水晶基板２の（３０３*０）の距離
（矢印の長さ：Ｍ／３）は１.４１８３Åと、ほぼ等し
くなる。また、ＧａＮの（２２４*０）の距離（矢印の
長さ：ｎ／２）は０.７９６５Å、Ｚカット水晶の（３
３６*０）の距離（矢印の長さ：Ｎ／３）は０.８１８９
Åとほぼ等しくなる。したがって、Ｚカット水晶基板の
（３０００）の距離とＧａＮ薄膜の（２０００）の距離
とは、３％以内で一致する。また、Ｚカット水晶基板の
（３０３*０）の距離とＧａＮ薄膜の（２０２*０）の距
離も、３％以内で一致する。さらに、ＧａＮの（２２４
*０）の距離とＺカット水晶基板の（３３６*０）の距離
も３％以内で一致する。 【００１６】従って、Ｚカット水晶基板２のＺ面上にｃ
軸配向の六方晶系ＧａＮ薄膜を成長させることにより、
図３に示すように良質な結晶性のｎ−ＧａＮ層３を得る
ことができる。そして、このいずれかのｎ−ＧａＮ層３
の上にｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧａＮ層５、ｐ−Ａｌ
ＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７を成長させることにより、
安価な水晶基板２を用いて効率のよい青色ダイオードや
紫外線ダイオード等の半導体発光素子１を製造すること
が可能になる。 【００１７】（第２の実施形態）図４に示すものは本発
明の別な実施形態による半導体発光素子１１を示す断面
図である。この半導体発光素子１１にあっては、Ｚカッ
ト水晶基板２の上にＺｎＯ膜１２を形成し、ＺｎＯ膜１
２の上にｎ−ＧａＮ層３、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧ
ａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７を順次
成長させている。さらに、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、ＩｎＧ
ａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びｐ−ＧａＮ層７をエ
ッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露出さ
せ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ−Ｇ
ａＮ層３の上面に下部電極９を形成している（あるい
は、ＺｎＯ膜１２を不純物ドープにより低抵抗化し、Ｚ
ｎＯ膜１２の上に下部電極９を形成してもよい）。 【００１８】六方晶系のＺｎＯ膜１２の格子定数ａは
３.２４２６５ÅでＧａＮの格子定数（ａ定数：３.１８
６Å）に近いので、Ｚカット水晶基板２の上にバッファ
層としてＺｎＯ膜１２を形成することにより、よりいっ
そう良好なｎ−ＧａＮ層３を形成することができ、より
良好な青色ないし紫外線ダイオード等の発光素子１１を
製造することができる。 【００１９】（第３の実施形態）図５に示すものは本発
明のさらに別な実施形態による半導体発光素子１３を示
す断面図である。この半導体発光素子１３にあっては、
Ｚカット水晶基板２の上にＡｌＮ膜１４を形成し、Ａｌ
Ｎ膜１４の上にｎ−ＧａＮ層３、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、
ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６、ｐ−ＧａＮ層７
を順次成長させている。さらに、ｎ−ＡｌＧａＮ層４、
ＩｎＧａＮ層５、ｐ−ＡｌＧａＮ層６及びｐ−ＧａＮ層
７をエッチングすることによりｎ−ＧａＮ層３を一部露
出させ、ｐ−ＧａＮ層７の上面に上部電極８を設け、ｎ
−ＧａＮ層３の上面に下部電極９を形成している（ある
いは、ＡｌＮ膜１４を不純物ドープにより低抵抗化し、
ＡｌＮ膜１４の上に下部電極９を形成してもよい）。 【００２０】ＡｌＮ膜１４の格子定数は３.１１１３Å
でＧａＮの格子定数（ａ定数：３.１８６Å）に近いの
で、Ｚカット水晶基板２の上にバッファ層としてＡｌＮ
膜１４を形成することにより、よりいっそう良好なｎ−
ＧａＮ層３を形成することができ、より良好な青色ない
し紫外線ダイオード等の発光素子１３を製造することが
できる。 【００２１】なお、上記各実施形態では、面発光型の発
光素子を図示したが、レーザーダイオードや端面出射型
の発光ダイオードにも本発明を適用できることはいうま
でもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体発光素子を示
す断面図である。 【図２】（ａ）はＺカット水晶基板の単位格子を示す
図、（ｂ）はＧａＮの単位格子を示す図である。 【図３】Ｚカット水晶基板の上に成長したＧａＮの結晶
構造を示す図である。 【図４】本発明の別な実施形態による半導体発光素子を
示す断面図である。 【図５】本発明のさらに別な実施形態による半導体発光
素子を示す断面図である。 【符号の説明】 ２ Ｚカット水晶基板 ３ ｎ−ＧａＮ層 ５ ＩｎＧａＮ層（発光層） １２ ＺｎＯ膜 １４ ＡｌＮ膜
す断面図である。 【図２】（ａ）はＺカット水晶基板の単位格子を示す
図、（ｂ）はＧａＮの単位格子を示す図である。 【図３】Ｚカット水晶基板の上に成長したＧａＮの結晶
構造を示す図である。 【図４】本発明の別な実施形態による半導体発光素子を
示す断面図である。 【図５】本発明のさらに別な実施形態による半導体発光
素子を示す断面図である。 【符号の説明】 ２ Ｚカット水晶基板 ３ ｎ−ＧａＮ層 ５ ＩｎＧａＮ層（発光層） １２ ＺｎＯ膜 １４ ＡｌＮ膜
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表わ
される化合物半導体を用いた半導体発光素子において、
Ｚカット水晶基板の上にＺｎＯ薄膜又はＡｌＮ薄膜を形
成し、当該薄膜の上にＩｎxＧａyＡｌzＮ層を形成した
ことを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306429A JP3387491B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306429A JP3387491B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23059998A Division JP3289682B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002185042A JP2002185042A (ja) | 2002-06-28 |
| JP3387491B2 true JP3387491B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=19126069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001306429A Expired - Fee Related JP3387491B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3387491B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101011757B1 (ko) | 2010-04-09 | 2011-02-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지 |
-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001306429A patent/JP3387491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002185042A (ja) | 2002-06-28 |
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