JP3464890B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置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装置に係
り、特にＧａ等のＩＩＩ族元素を含む窒化物の多層構造
からなる半導体発光装置に関するものである。
り、特にＧａ等のＩＩＩ族元素を含む窒化物の多層構造
からなる半導体発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来ＧａＮ系半導体発光装置は、Ｍｇ添
加によるｐ型層の形成に成功して以来、青色から紫外の
波長領域における半導体レーザとして、各地で開発が進
められてきた。しかし僅かにレーザ発光が得られたもの
の、商品化に至るまでにはまだ多くの解決すべき問題が
残されている。
加によるｐ型層の形成に成功して以来、青色から紫外の
波長領域における半導体レーザとして、各地で開発が進
められてきた。しかし僅かにレーザ発光が得られたもの
の、商品化に至るまでにはまだ多くの解決すべき問題が
残されている。
【０００３】主な問題点の一つは、レーザ発光のしきい
値電流と動作電圧が大きいことである。その理由は、仕
事関数のもっとも大きい金属を電流電極に用いても、な
お良好なオーミックコンタクトが得られないためであ
る。
値電流と動作電圧が大きいことである。その理由は、仕
事関数のもっとも大きい金属を電流電極に用いても、な
お良好なオーミックコンタクトが得られないためであ
る。
【０００４】オーミックコンタクトの特性を改善するた
めには、電流電極の下地となるｎ型及びｐ型ＧａＮから
なるコンタクト層のキャリア密度を高くしなければなら
ないが、ＧａＮ結晶は特にｐ型不純物としてのＭｇイオ
ンの活性化率が低く、添加したＭｇに比べて３桁小さい
正孔密度しか得られないことが大きな問題となってい
る。現在のところ、ＧａＮ系半導体におけるＭｇイオン
の活性化率の低さは、一般にＧａＮ系結晶の固有の限界
と考えられており、これを改善しようとする試みはまだ
成功するに至っていない。
めには、電流電極の下地となるｎ型及びｐ型ＧａＮから
なるコンタクト層のキャリア密度を高くしなければなら
ないが、ＧａＮ結晶は特にｐ型不純物としてのＭｇイオ
ンの活性化率が低く、添加したＭｇに比べて３桁小さい
正孔密度しか得られないことが大きな問題となってい
る。現在のところ、ＧａＮ系半導体におけるＭｇイオン
の活性化率の低さは、一般にＧａＮ系結晶の固有の限界
と考えられており、これを改善しようとする試みはまだ
成功するに至っていない。
【０００５】Ｍｇの添加と同時にキャリアガスから混入
する水素を除去すれば、正孔密度の高いｐ型層が得られ
るという議論もあるが、実際にはキャリアガス中の水素
濃度を減らせば、Ｍｇイオンの活性化率はさらに低下す
ることが知られている。
する水素を除去すれば、正孔密度の高いｐ型層が得られ
るという議論もあるが、実際にはキャリアガス中の水素
濃度を減らせば、Ｍｇイオンの活性化率はさらに低下す
ることが知られている。
【０００６】例えばＳｃＮのような数種の窒化膜をｐ型
ＧａＮ層上に堆積すれば、オーミックコンタクトの特性
が改善されることを示唆する報告がある（寺口信明、特
開平８−３２１１５参照）。しかしまだ実験的には確認
されていない。
ＧａＮ層上に堆積すれば、オーミックコンタクトの特性
が改善されることを示唆する報告がある（寺口信明、特
開平８−３２１１５参照）。しかしまだ実験的には確認
されていない。
【０００７】ＧａＮ系半導体発光装置は青色から紫外の
光源として注目を集めてきたが、一方、窒化物系の材料
を用いて長波長の半導体発光装置を製造することも重要
な課題となっている。これに成功すればＧａＡｓやＧａ
Ｐのような異種材料の発光装置を混在させることなく、
ＧａＮ系材料のみでマルチカラーディスプレイ装置を形
成する利点がある。
光源として注目を集めてきたが、一方、窒化物系の材料
を用いて長波長の半導体発光装置を製造することも重要
な課題となっている。これに成功すればＧａＡｓやＧａ
Ｐのような異種材料の発光装置を混在させることなく、
ＧａＮ系材料のみでマルチカラーディスプレイ装置を形
成する利点がある。
【０００８】しかし、ＧａＮ系発光装置の発光効率は、
長波長側で大幅に低下する傾向がある。その理由の１つ
は、長波長化に役立つ窒化物のＩｎ組成を増加すればＩ
ｎのボールアップ（成長層の表面に水泡状に未反応のＩ
ｎを排出する現象）を生じ、結晶中に金属Ｉｎが析出し
て、高品質の結晶を成長することができないことであ
る。また、Ｉｎ組成の増加に伴い、隣接するＧａＮ系結
晶層との間の格子定数の不整合が増加し、格子歪みを通
じて多くの転位線やクラック等の欠陥が成長層に発生す
るようになる。
長波長側で大幅に低下する傾向がある。その理由の１つ
は、長波長化に役立つ窒化物のＩｎ組成を増加すればＩ
ｎのボールアップ（成長層の表面に水泡状に未反応のＩ
ｎを排出する現象）を生じ、結晶中に金属Ｉｎが析出し
て、高品質の結晶を成長することができないことであ
る。また、Ｉｎ組成の増加に伴い、隣接するＧａＮ系結
晶層との間の格子定数の不整合が増加し、格子歪みを通
じて多くの転位線やクラック等の欠陥が成長層に発生す
るようになる。
【０００９】このような問題は、結晶成長中における温
度制御の方法を改善することによりある程度回避するこ
とが可能であるが、まだＩｎを含む窒化物を用いた良好
な長波長半導体発光装置は得られていないのが現状であ
る。
度制御の方法を改善することによりある程度回避するこ
とが可能であるが、まだＩｎを含む窒化物を用いた良好
な長波長半導体発光装置は得られていないのが現状であ
る。
【００１０】長寿命の半導体レーザ装置を得るために
は、平滑な鏡面からなる光キャビティの反射面を形成す
ることが極めて重要である。しかしＧａＮ系材料はウル
ツ鉱型の結晶構造になり易く、この構造の結晶は非常に
堅い性質があるため、良好なへき開面を得ることが困難
である。ここにへき開面とは、面間隔が大きくて結合力
の弱い結晶面に沿って生じる単結晶の破断面をいう。
は、平滑な鏡面からなる光キャビティの反射面を形成す
ることが極めて重要である。しかしＧａＮ系材料はウル
ツ鉱型の結晶構造になり易く、この構造の結晶は非常に
堅い性質があるため、良好なへき開面を得ることが困難
である。ここにへき開面とは、面間隔が大きくて結合力
の弱い結晶面に沿って生じる単結晶の破断面をいう。
【００１１】また成長基板として用いるサファイアとの
間の格子不整合が大きく、このためサファイア基板と共
にＧａＮ系成長層をへき開する際、良好な鏡面を得るこ
とが困難となる。サファイア基板を用いる場合は、格子
不整合を緩和するために基板表面をその（１１バー０
０）結晶面に対し３度の傾斜角を設けて研磨し、その上
にＧａＮ系の結晶を成長する。このため、サファイア基
板を極めて薄くしてへき開し易くすれば、サファイアの
断面は平坦なへき開面となるが、その上に成長したＧａ
Ｎ系レーザの多層構造の断面は平坦にならない。
間の格子不整合が大きく、このためサファイア基板と共
にＧａＮ系成長層をへき開する際、良好な鏡面を得るこ
とが困難となる。サファイア基板を用いる場合は、格子
不整合を緩和するために基板表面をその（１１バー０
０）結晶面に対し３度の傾斜角を設けて研磨し、その上
にＧａＮ系の結晶を成長する。このため、サファイア基
板を極めて薄くしてへき開し易くすれば、サファイアの
断面は平坦なへき開面となるが、その上に成長したＧａ
Ｎ系レーザの多層構造の断面は平坦にならない。
【００１２】サファイアに比べて格子定数の値がＧａＮ
に近いＳｉＣを基板として用いることも可能であるが、
実際にはＳｉＣがサファイアより堅い材料であるため、
へき開性はさらに低下する。
に近いＳｉＣを基板として用いることも可能であるが、
実際にはＳｉＣがサファイアより堅い材料であるため、
へき開性はさらに低下する。
【００１３】ここで従来のＧａＮ系半導体発光装置と、
長波長領域における本発明の半導体発光装置との構造上
の対応関係を明らかにするため、従来開発されたＧａＮ
系半導体発光装置の構造と、これを長波長化するときの
問題点を図を用いてさらに詳細に説明する。
長波長領域における本発明の半導体発光装置との構造上
の対応関係を明らかにするため、従来開発されたＧａＮ
系半導体発光装置の構造と、これを長波長化するときの
問題点を図を用いてさらに詳細に説明する。
【００１４】ＩｎＧａＮの超格子（以下ＭＱＷ; Multi
Quantum Wellと略称する）活性層を備えた従来のＧａＮ
系半導体発光装置の断面構造を図１４に示す。この半導
体発光装置の主要部はＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層２８
と、ｎ型及びｐ型ＧａＮ（以下ｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮ
と略称する）からなる光ガイド層５、７と、ｎ−ＡｌＧ
ａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４、８から構成され
る。クラッド層４、８は禁制帯幅の大きいＡｌＧａＮか
らなり、レーザ発光の効率を高めるために光とキャリア
の閉じ込めに寄与する。なお以下の説明において、３元
系以上の元素を有する層の組成を示すサフィックスは特
に必要がある場合の他は省略する。
Quantum Wellと略称する）活性層を備えた従来のＧａＮ
系半導体発光装置の断面構造を図１４に示す。この半導
体発光装置の主要部はＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層２８
と、ｎ型及びｐ型ＧａＮ（以下ｎ−ＧａＮ、ｐ−ＧａＮ
と略称する）からなる光ガイド層５、７と、ｎ−ＡｌＧ
ａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４、８から構成され
る。クラッド層４、８は禁制帯幅の大きいＡｌＧａＮか
らなり、レーザ発光の効率を高めるために光とキャリア
の閉じ込めに寄与する。なお以下の説明において、３元
系以上の元素を有する層の組成を示すサフィックスは特
に必要がある場合の他は省略する。
【００１５】この半導体発光装置は下側がｎ型であり、
サファイア基板２７の上に引き続き形成される。ＧａＮ
層２、９はＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、Ｐｔ／Ａｕ電極１
１の下地をなすコンタクト層である。電流狭窄はＳｉＯ
2 膜１０により行われる。
サファイア基板２７の上に引き続き形成される。ＧａＮ
層２、９はＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、Ｐｔ／Ａｕ電極１
１の下地をなすコンタクト層である。電流狭窄はＳｉＯ
2 膜１０により行われる。
【００１６】なお、図１５に示す他の半導体発光装置の
構造では、電流狭窄はｐ−ＧａＮコンタクト層９と反対
導電型の内部ストライプを形成するｎ−ＧａＮ層２９に
よりなされる。
構造では、電流狭窄はｐ−ＧａＮコンタクト層９と反対
導電型の内部ストライプを形成するｎ−ＧａＮ層２９に
よりなされる。
【００１７】また図１５において、内部ストライプを形
成するｎ−ＧａＮ電流狭窄層２９のキャリア密度を大き
くするか、または活性層に比べて禁制帯幅の小さい材料
を用いることができればレーザ光の吸収を生じ、レーザ
光の横モードが制御され、安定な円形断面の光ビームを
得ることができる。しかし、従来ＧａＮ系結晶中におい
ては不純物イオンの活性化率が低いため、図１５に示す
内部ストライプ構造を用いても、十分にその利点が得ら
れないことが問題点の１つであった。ここに横モードと
は、活性層とガイド層を長手方向に伝わる光ビームの横
幅方向の広がりを定めるモードのことをいう。
成するｎ−ＧａＮ電流狭窄層２９のキャリア密度を大き
くするか、または活性層に比べて禁制帯幅の小さい材料
を用いることができればレーザ光の吸収を生じ、レーザ
光の横モードが制御され、安定な円形断面の光ビームを
得ることができる。しかし、従来ＧａＮ系結晶中におい
ては不純物イオンの活性化率が低いため、図１５に示す
内部ストライプ構造を用いても、十分にその利点が得ら
れないことが問題点の１つであった。ここに横モードと
は、活性層とガイド層を長手方向に伝わる光ビームの横
幅方向の広がりを定めるモードのことをいう。
【００１８】図１４、図１５に示す従来のＧａＮ系半導
体発光装置は、共にサファイア基板２７の上に形成さ
れ、レーザを構成するＧａＮ系多層構造の結晶系はウル
ツ鉱型となっている。なお成長基板としてＳｉＣの単結
晶を用いる場合もある。長波長領域の発光を得るために
は、前述のようにＩｎ組成が大きく禁制帯幅の小さい窒
化物を活性層としなければならない。このときＧａＮ系
結晶に生じる問題点が図１６に示されている。
体発光装置は、共にサファイア基板２７の上に形成さ
れ、レーザを構成するＧａＮ系多層構造の結晶系はウル
ツ鉱型となっている。なお成長基板としてＳｉＣの単結
晶を用いる場合もある。長波長領域の発光を得るために
は、前述のようにＩｎ組成が大きく禁制帯幅の小さい窒
化物を活性層としなければならない。このときＧａＮ系
結晶に生じる問題点が図１６に示されている。
【００１９】図１６はＩｎＮ、ＧａＮ、ＡｌＮの禁制帯
幅と格子定数との関係を示す図である。図の上部の実線
と破線は、３元化合物Ｇａx Ａｌ1-x Ｎ、Ｉｎy Ｇａ
1-y Ｎ、Ｉｎz Ａｌ1-z Ｎにおける組成ｘ、ｙ、ｚの値
をそれぞれ０から１まで変化したときの格子定数の変化
と禁制帯幅の変化を示す。図の下部の破線はＧａＮ系結
晶と格子整合するサファイア基板の（０００１）面の実
効的な格子定数である。
幅と格子定数との関係を示す図である。図の上部の実線
と破線は、３元化合物Ｇａx Ａｌ1-x Ｎ、Ｉｎy Ｇａ
1-y Ｎ、Ｉｎz Ａｌ1-z Ｎにおける組成ｘ、ｙ、ｚの値
をそれぞれ０から１まで変化したときの格子定数の変化
と禁制帯幅の変化を示す。図の下部の破線はＧａＮ系結
晶と格子整合するサファイア基板の（０００１）面の実
効的な格子定数である。
【００２０】この図から長波長の発光を得るためには、
組成をＩｎＮ側に近づけることが必須であることがわか
る。またＩｎz Ａｌ1-z Ｎ（０≦ｚ≦１）の破線上では
サファイア基板との格子不整合がｚに比例して大きくな
るので、Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ（０≦ｙ≦１）の実線上にお
いて、サファイア基板と格子整合可能の範囲でｙの最適
値を選択するのがもっとも有利であることがわかる。
組成をＩｎＮ側に近づけることが必須であることがわか
る。またＩｎz Ａｌ1-z Ｎ（０≦ｚ≦１）の破線上では
サファイア基板との格子不整合がｚに比例して大きくな
るので、Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ（０≦ｙ≦１）の実線上にお
いて、サファイア基板と格子整合可能の範囲でｙの最適
値を選択するのがもっとも有利であることがわかる。
【００２１】Ｉｎの組成を増加すれば成長層内の過剰歪
みによりクラックが発生するので、成長層の厚さを極め
て小さくしなければならない。また前述したようにＩｎ
のボールアップ現象を生じるので、これらを回避するた
めにはＧａＮ系半導体レーザの活性層のＩｎ組成の値
は、図１６に矢印で示すようにＩｎ組成２０％以下に制
限しなければならない。
みによりクラックが発生するので、成長層の厚さを極め
て小さくしなければならない。また前述したようにＩｎ
のボールアップ現象を生じるので、これらを回避するた
めにはＧａＮ系半導体レーザの活性層のＩｎ組成の値
は、図１６に矢印で示すようにＩｎ組成２０％以下に制
限しなければならない。
【００２２】なお発光ダイオードの場合は、Ｉｎ組成の
値をさらに大きくすることが可能であり黄色に近い発光
が得られるが、やはり波長と共に発光効率が指数関数的
に低下することが知られている。
値をさらに大きくすることが可能であり黄色に近い発光
が得られるが、やはり波長と共に発光効率が指数関数的
に低下することが知られている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のＧａＮ系半導体発光装置は高濃度のｐ型及びｎ型層を
得ることが困難であるため、オーミック特性の優れた電
流電極を得ることができず、動作電圧が過大になるとい
う欠点があった。また内部ストライプ型の構造において
も、活性層の近傍にキャリア密度の大きい吸収領域を設
けることによりレーザ光の横モードを制御し、安定な円
形断面のレーザビームを得ることが困難となっていた。
のＧａＮ系半導体発光装置は高濃度のｐ型及びｎ型層を
得ることが困難であるため、オーミック特性の優れた電
流電極を得ることができず、動作電圧が過大になるとい
う欠点があった。また内部ストライプ型の構造において
も、活性層の近傍にキャリア密度の大きい吸収領域を設
けることによりレーザ光の横モードを制御し、安定な円
形断面のレーザビームを得ることが困難となっていた。
【００２４】さらに長波長領域のＧａＮ系半導体発光装
置においては本来発光効率が低く、また禁制帯幅の小さ
いＩｎを多量に含む材料を成長することがいちじるしく
困難であるという問題があった。このほかサファイア基
板上にＧａＮ系半導体レーザを形成する際、ＧａＮ系の
材料はウルツ鉱型の結晶構造となるため、へき開が困難
であり、レーザ動作に必要な良好な反射面を得ることが
困難であるという問題があった。
置においては本来発光効率が低く、また禁制帯幅の小さ
いＩｎを多量に含む材料を成長することがいちじるしく
困難であるという問題があった。このほかサファイア基
板上にＧａＮ系半導体レーザを形成する際、ＧａＮ系の
材料はウルツ鉱型の結晶構造となるため、へき開が困難
であり、レーザ動作に必要な良好な反射面を得ることが
困難であるという問題があった。
【００２５】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、高い効率で長波長領域の発光が可能な、新規
な窒化物半導体材料を用いることにより、従来不十分で
あったｐ型不純物イオンの活性化率を向上し、電流電極
における電圧降下を低減して発光効率を向上し、さらに
内部ストライプ構造によるレーザ光の横モード制御を可
能とし、また特殊な基板を用いることにより前記窒化物
半導体材料と基板との格子整合性を高めてへき開性を改
善し、容易に良好な反射面を得ることができる長寿命で
生産性に優れた半導体発光装置を提供することを目的と
する。
たもので、高い効率で長波長領域の発光が可能な、新規
な窒化物半導体材料を用いることにより、従来不十分で
あったｐ型不純物イオンの活性化率を向上し、電流電極
における電圧降下を低減して発光効率を向上し、さらに
内部ストライプ構造によるレーザ光の横モード制御を可
能とし、また特殊な基板を用いることにより前記窒化物
半導体材料と基板との格子整合性を高めてへき開性を改
善し、容易に良好な反射面を得ることができる長寿命で
生産性に優れた半導体発光装置を提供することを目的と
する。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光装置
はＳｃを含む窒化物を材料として用い、ＧａＮ系結晶に
Ｓｃを加えることによりＭｇ等のｐ型不純物イオンの活
性化率を向上することを特徴とする。
はＳｃを含む窒化物を材料として用い、ＧａＮ系結晶に
Ｓｃを加えることによりＭｇ等のｐ型不純物イオンの活
性化率を向上することを特徴とする。
【００２７】また、結晶成長をＮａＣｌ型単結晶基板上
に行うことにより、同じくＮａＣｌ型結晶構造を有する
Ｓｃを含むＧａＮ系結晶の成長を促進し、基板に対する
格子整合性に優れ禁制帯幅が小さく、かつへき開性の良
好な半導体発光装置を形成することに特徴がある。この
ようにして、従来のＧａＮ系の材料では不可能であった
長波長領域において、高い発光効率で動作する長寿命の
半導体発光装置を得ることができる。
に行うことにより、同じくＮａＣｌ型結晶構造を有する
Ｓｃを含むＧａＮ系結晶の成長を促進し、基板に対する
格子整合性に優れ禁制帯幅が小さく、かつへき開性の良
好な半導体発光装置を形成することに特徴がある。この
ようにして、従来のＧａＮ系の材料では不可能であった
長波長領域において、高い発光効率で動作する長寿命の
半導体発光装置を得ることができる。
【００２８】具体的には本発明の半導体発光装置は、少
なくとも前記半導体発光装置の多層構造をなす層の１つ
に、少なくともＳｃ、Ｙ及びランタナイド、アクチナイ
ド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａのいずれか１つ
を含むことを特徴とする。
なくとも前記半導体発光装置の多層構造をなす層の１つ
に、少なくともＳｃ、Ｙ及びランタナイド、アクチナイ
ド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａのいずれか１つ
を含むことを特徴とする。
【００２９】好ましくは前記少なくともＳｃ、Ｙ及びラ
ンタナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ
及びＴａのいずれか１つを含む層は、ｐ型であることを
特徴とする。
ンタナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ
及びＴａのいずれか１つを含む層は、ｐ型であることを
特徴とする。
【００３０】また好ましくは前記少なくともＳｃ、Ｙ及
びランタナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ及びＴａのいずれか１つを含む層に、さらに酸素を
含めたことを特徴とする。
びランタナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ及びＴａのいずれか１つを含む層に、さらに酸素を
含めたことを特徴とする。
【００３１】また好ましくは前記多層構造をなす層の１
つには、Ｉｎx Ｓｃy Ｇａz ＡｌwＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ
＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦
１）の組成を有する層が含まれることを特徴とする。
つには、Ｉｎx Ｓｃy Ｇａz ＡｌwＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ
＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦
１）の組成を有する層が含まれることを特徴とする。
【００３２】また前記多層構造をなす層の１つには、Ｉ
ｎx Ｓｃy Ｇａz Ａｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦
ｘ≦１、０≦ｙ＜０．６、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）の
組成を有する層が含まれ、かつ前記の組成を有する層が
閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する層に隣接して形成される
ことを特徴とする。
ｎx Ｓｃy Ｇａz Ａｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦
ｘ≦１、０≦ｙ＜０．６、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）の
組成を有する層が含まれ、かつ前記の組成を有する層が
閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する層に隣接して形成される
ことを特徴とする。
【００３３】本発明の半導体発光装置は、その多層構造
がＩｎx Ｓｃy Ｇａz Ａｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、
０≦ｘ≦１、０．６≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦
１）の組成範囲のいずれかの値を有する層からなり、そ
の成長基板はＮａＣｌ型の結晶構造を有する単結晶基板
であることを特徴とする。
がＩｎx Ｓｃy Ｇａz Ａｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、
０≦ｘ≦１、０．６≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦
１）の組成範囲のいずれかの値を有する層からなり、そ
の成長基板はＮａＣｌ型の結晶構造を有する単結晶基板
であることを特徴とする。
【００３４】好ましくは前記ＮａＣｌ型の結晶構造を有
する単結晶基板は、ＭｇＯからなることを特徴とする。
また本発明の半導体発光装置は、少なくとも活性層及び
電流狭窄層のいずれかの組成が、Ｉｎx Ｓｃy Ｇａz Ａ
ｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）の範囲内のいずれかの値
であることを特徴とする。
する単結晶基板は、ＭｇＯからなることを特徴とする。
また本発明の半導体発光装置は、少なくとも活性層及び
電流狭窄層のいずれかの組成が、Ｉｎx Ｓｃy Ｇａz Ａ
ｌw Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）の範囲内のいずれかの値
であることを特徴とする。
【００３５】また本発明の半導体発光装置の活性層は超
格子構造を有し、前記超格子構造のバリア層はＩｎx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦０．２）、ウエル層はＳｃy Ｇａ
1-y Ｎ（０．３≦ｙ≦１）からなることを特徴とする。
また好ましくは前記超格子構造のバリア層はＳｃy1Ｇａ
1-y1Ｎ、ウエル層はＳｃy2Ｇａ1-y2Ｎ（ｙ２＞ｙ１）か
らなることを特徴とする。
格子構造を有し、前記超格子構造のバリア層はＩｎx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦０．２）、ウエル層はＳｃy Ｇａ
1-y Ｎ（０．３≦ｙ≦１）からなることを特徴とする。
また好ましくは前記超格子構造のバリア層はＳｃy1Ｇａ
1-y1Ｎ、ウエル層はＳｃy2Ｇａ1-y2Ｎ（ｙ２＞ｙ１）か
らなることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態のＳｃを含む長波長のＧａＮ系半導体発光装置の
断面構造を示す図である。図１に示す本発明の半導体発
光装置は、ｎ−Ｓｉ基板１とＳｃＧａＮ／ＩｎＧａＮ・
ＭＱＷ活性層６とを有する点に特徴がある。ＳｃＧａＮ
はＳｃの組成を増加すれば禁制帯幅が減少する。その他
の多層構造の組成は図１４と同様である。
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態のＳｃを含む長波長のＧａＮ系半導体発光装置の
断面構造を示す図である。図１に示す本発明の半導体発
光装置は、ｎ−Ｓｉ基板１とＳｃＧａＮ／ＩｎＧａＮ・
ＭＱＷ活性層６とを有する点に特徴がある。ＳｃＧａＮ
はＳｃの組成を増加すれば禁制帯幅が減少する。その他
の多層構造の組成は図１４と同様である。
【００３７】図１におけるＳｉ基板１は、不純物を添加
しない伝導度の低いＳｉ単結晶である。したがって図１
４のサファイア基板２７と同様に、下部のＡｌ／Ｐｔ／
Ａｕ電流電極３はｎ−ＧａＮコンタクト層２の上面に形
成される。
しない伝導度の低いＳｉ単結晶である。したがって図１
４のサファイア基板２７と同様に、下部のＡｌ／Ｐｔ／
Ａｕ電流電極３はｎ−ＧａＮコンタクト層２の上面に形
成される。
【００３８】図２、図３は低抵抗のｎ−Ｓｉ基板１ａ及
びｐ−Ｓｉ基板１２をエピタキシャル基板として、それ
ぞれｎ型側及びｐ型側から半導体レーザの多層構造を形
成した第１の実施の形態の変形例である。このように伝
導度の高いＳｉ基板を用いれば、下部電極を直接Ｓｉ基
板の下部から取り出すことができる。このときｎ−Ｓｉ
基板に対してＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、ｐ−Ｓｉに対し
てＰｔ／Ａｕ電極１１を用いれば良好なオーミック電極
が得られる。
びｐ−Ｓｉ基板１２をエピタキシャル基板として、それ
ぞれｎ型側及びｐ型側から半導体レーザの多層構造を形
成した第１の実施の形態の変形例である。このように伝
導度の高いＳｉ基板を用いれば、下部電極を直接Ｓｉ基
板の下部から取り出すことができる。このときｎ−Ｓｉ
基板に対してＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、ｐ−Ｓｉに対し
てＰｔ／Ａｕ電極１１を用いれば良好なオーミック電極
が得られる。
【００３９】図４、図５を用いてＳｃＧａＮ／ＩｎＧａ
Ｎ・ＭＱＷ活性層６の詳細な構造、及びＳｉ基板１、１
ａ及び１２を用いた理由について説明する。図４に示す
ように、前記活性層６はＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦
０．２）のバリア層と、Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．３≦ｙ
≦１）のウエル層とを交互に積層したＭＱＷ構造を有
し、その上下に隣接するする光ガイド層５、７も同様に
Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦０．２）により形成され
る。この組成範囲のＭＱＷ活性層を用いることにより、
青から赤までの広い波長範囲の発光を得ることができ
る。
Ｎ・ＭＱＷ活性層６の詳細な構造、及びＳｉ基板１、１
ａ及び１２を用いた理由について説明する。図４に示す
ように、前記活性層６はＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦
０．２）のバリア層と、Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．３≦ｙ
≦１）のウエル層とを交互に積層したＭＱＷ構造を有
し、その上下に隣接するする光ガイド層５、７も同様に
Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦０．２）により形成され
る。この組成範囲のＭＱＷ活性層を用いることにより、
青から赤までの広い波長範囲の発光を得ることができ
る。
【００４０】Ｓｃの組成がｙ＜０．６の範囲ではＳｃy
Ｇａ1-y Ｎの結晶構造は閃亜鉛鉱型である。もしＳｃの
組成がｙ＞０．６の範囲でもＳｃy Ｇａ1-y Ｎは閃亜鉛
鉱型であるとして、他の閃亜鉛鉱型のＧａＮ系の結晶と
格子整合させたとすれば、その格子整合状態は対応する
波長領域のＩｎ系材料を用いた場合に比べてずっと劣る
ものになる。
Ｇａ1-y Ｎの結晶構造は閃亜鉛鉱型である。もしＳｃの
組成がｙ＞０．６の範囲でもＳｃy Ｇａ1-y Ｎは閃亜鉛
鉱型であるとして、他の閃亜鉛鉱型のＧａＮ系の結晶と
格子整合させたとすれば、その格子整合状態は対応する
波長領域のＩｎ系材料を用いた場合に比べてずっと劣る
ものになる。
【００４１】Ｓｃの組成がｙ＞０．６となれば、Ｓｃy
Ｇａ1-y Ｎ層の結晶構造はＮａＣｌ型に変化する。図５
に示すように、ＮａＣｌ型のＳｃＮと閃亜鉛鉱型のＧａ
Ｎとは完全に格子整合する。したがってｙ＞０．６のＮ
ａＣｌ型Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎの閃亜鉛鉱型結晶との格子整
合状態は、ｙ＜０．６における閃亜鉛鉱型同士の格子整
合状態よりもむしろ安定である。
Ｇａ1-y Ｎ層の結晶構造はＮａＣｌ型に変化する。図５
に示すように、ＮａＣｌ型のＳｃＮと閃亜鉛鉱型のＧａ
Ｎとは完全に格子整合する。したがってｙ＞０．６のＮ
ａＣｌ型Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎの閃亜鉛鉱型結晶との格子整
合状態は、ｙ＜０．６における閃亜鉛鉱型同士の格子整
合状態よりもむしろ安定である。
【００４２】このことから、ＳｃＧａＮはＮａＣｌ型に
おいて格子整合状態がより厳密に成り立ち、歪みが緩和
することがわかる。またＮａＣｌ型結晶はイオン性が強
く、やや不安定な閃亜鉛鉱型のＧａＮ系結晶を安定化す
る作用がある。
おいて格子整合状態がより厳密に成り立ち、歪みが緩和
することがわかる。またＮａＣｌ型結晶はイオン性が強
く、やや不安定な閃亜鉛鉱型のＧａＮ系結晶を安定化す
る作用がある。
【００４３】次に図６乃至図８に基づき本発明の第２の
実施の形態について説明する。図６に本発明の第２の実
施の形態に係るＭＱＷ活性層の構造を示す。図４と異な
り、ＭＱＷ活性層のバリア層とウエル層及び活性層の上
下に隣接する導波層は全てＳｃＧａＮにより形成され
る。Ｓｃの組成はバリア層及び導波層をＳｃy1Ｇａ1-y1
Ｎ、ウエル層をＳｃy2Ｇａ1-y2Ｎとするとき、ｙ２＞ｙ
１が成り立つようにする。
実施の形態について説明する。図６に本発明の第２の実
施の形態に係るＭＱＷ活性層の構造を示す。図４と異な
り、ＭＱＷ活性層のバリア層とウエル層及び活性層の上
下に隣接する導波層は全てＳｃＧａＮにより形成され
る。Ｓｃの組成はバリア層及び導波層をＳｃy1Ｇａ1-y1
Ｎ、ウエル層をＳｃy2Ｇａ1-y2Ｎとするとき、ｙ２＞ｙ
１が成り立つようにする。
【００４４】第１の実施の形態の説明から明らかなよう
に、上記の場合Ｓｃの組成によりＭＱＷ活性層は３つの
異なる型に分けることができる。すなわち、第１にＳｃ
組成が小さい場合、ＭＱＷ活性層は全て閃亜鉛鉱型結晶
で構成される。ウエル層のＳｃ組成を増加すればＮａＣ
ｌ型のウエル層が閃亜鉛鉱型のマトリックスに埋め込ま
れるようになり、さらにＳｃ組成を増加すればＭＱＷ活
性層は全てＮａＣｌ型の結晶から構成される。これらの
形態のうちどれを選択するかは所要の発光波長により定
められる。
に、上記の場合Ｓｃの組成によりＭＱＷ活性層は３つの
異なる型に分けることができる。すなわち、第１にＳｃ
組成が小さい場合、ＭＱＷ活性層は全て閃亜鉛鉱型結晶
で構成される。ウエル層のＳｃ組成を増加すればＮａＣ
ｌ型のウエル層が閃亜鉛鉱型のマトリックスに埋め込ま
れるようになり、さらにＳｃ組成を増加すればＭＱＷ活
性層は全てＮａＣｌ型の結晶から構成される。これらの
形態のうちどれを選択するかは所要の発光波長により定
められる。
【００４５】半導体発光装置を構成する多層構造を全て
Ｓｃ組成の大きいＮａＣｌ型の層からなるようにすれ
ば、これに応じて基板の材料もＮａＣｌ型の単結晶を用
いることができる。このようにＳｃ組成の大きい多層構
造に使用することができる基板材料の結晶構造と格子定
数を表１に示す。なおＳｃＮの格子定数は４．２２Ａで
ある。基板は必ずしもＮａＣｌ型に限らず、格子整合が
成り立てば閃亜鉛鉱型（表１でＺＢと表示）を用いるこ
ともできる。
Ｓｃ組成の大きいＮａＣｌ型の層からなるようにすれ
ば、これに応じて基板の材料もＮａＣｌ型の単結晶を用
いることができる。このようにＳｃ組成の大きい多層構
造に使用することができる基板材料の結晶構造と格子定
数を表１に示す。なおＳｃＮの格子定数は４．２２Ａで
ある。基板は必ずしもＮａＣｌ型に限らず、格子整合が
成り立てば閃亜鉛鉱型（表１でＺＢと表示）を用いるこ
ともできる。
【００４６】
【表１】
【００４７】本発明の第２の実施の形態のＳｃを含むＧ
ａＮ系半導体レーザの断面構造を図７に示す。このＳｃ
を含むＧａＮ系半導体レーザは、ＮａＣｌ型のＭｇＯを
基板として用いた内部ストライプ構造を有し、レーザを
構成する多層構造が全てＳｃy Ｇａ1-y Ｎ（ｙ＞０．
６）のＮａＣｌ型の層からなることに特徴がある。
ａＮ系半導体レーザの断面構造を図７に示す。このＳｃ
を含むＧａＮ系半導体レーザは、ＮａＣｌ型のＭｇＯを
基板として用いた内部ストライプ構造を有し、レーザを
構成する多層構造が全てＳｃy Ｇａ1-y Ｎ（ｙ＞０．
６）のＮａＣｌ型の層からなることに特徴がある。
【００４８】すなわち、本第２の実施の形態のＳｃを含
むＧａＮ系半導体レーザは、Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎ／Ｓｃ
0.85Ｇａ0.15Ｎ・ＭＱＷ活性層１８と、これに隣接する
ｎ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎ及びｐ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎか
らなる光ガイド層１７、１９と、これに隣接するｎ−Ａ
ｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎ及びｐ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6Ｇ
ａ0.2 Ｎからなるクラッド層１６、２０と、さらにこれ
に隣接するｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ及びｐ−Ｓｃ0.6 Ｇ
ａ0.4 Ｎコンタクト層１５、２１と、上部のｐ−Ａｌ
0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎからなるクラッド層２０及びｐ
−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層２１との間に、前記
上部のクラッド層とコンタクト層との接合面を両側から
ストライプ状に狭めるように形成された、ｎ−ＳｃＮか
らなる内部ストライプ型の電流狭窄層２２から構成され
る。
むＧａＮ系半導体レーザは、Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎ／Ｓｃ
0.85Ｇａ0.15Ｎ・ＭＱＷ活性層１８と、これに隣接する
ｎ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎ及びｐ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎか
らなる光ガイド層１７、１９と、これに隣接するｎ−Ａ
ｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎ及びｐ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6Ｇ
ａ0.2 Ｎからなるクラッド層１６、２０と、さらにこれ
に隣接するｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ及びｐ−Ｓｃ0.6 Ｇ
ａ0.4 Ｎコンタクト層１５、２１と、上部のｐ−Ａｌ
0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎからなるクラッド層２０及びｐ
−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層２１との間に、前記
上部のクラッド層とコンタクト層との接合面を両側から
ストライプ状に狭めるように形成された、ｎ−ＳｃＮか
らなる内部ストライプ型の電流狭窄層２２から構成され
る。
【００４９】これらの多層構造は、絶縁性のＮａＣｌ型
ＭｇＯ基板１４の上にエピタキシャル成長により形成さ
れる。上下のコンタクト層１５、２１の上にはそれぞれ
Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ及びＰｔ／Ａｕからなる電流電極３、
１１が形成される。
ＭｇＯ基板１４の上にエピタキシャル成長により形成さ
れる。上下のコンタクト層１５、２１の上にはそれぞれ
Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ及びＰｔ／Ａｕからなる電流電極３、
１１が形成される。
【００５０】この第２の実施の形態の半導体レーザは、
基板を含めて全てＮａＣｌ型の結晶から構成される。Ｎ
ａＣｌ型結晶はイオン結合からなるため、サファイアま
たはＳｉＣのような共有結合からなる堅い基板に比べて
へき開性に優れ、レーザのキャビティーを構成する反射
面を極めて容易に形成することができる。このように完
全な鏡面状のへき開面が得られることから、反射面から
のレーザ光の損失を回避し、レーザの利得を向上するこ
とができる。
基板を含めて全てＮａＣｌ型の結晶から構成される。Ｎ
ａＣｌ型結晶はイオン結合からなるため、サファイアま
たはＳｉＣのような共有結合からなる堅い基板に比べて
へき開性に優れ、レーザのキャビティーを構成する反射
面を極めて容易に形成することができる。このように完
全な鏡面状のへき開面が得られることから、反射面から
のレーザ光の損失を回避し、レーザの利得を向上するこ
とができる。
【００５１】第２の実施の形態の変形例として、絶縁性
のＭｇＯ基板１４の上にｐ型側から成長したＳｃを含む
ＧａＮ系半導体発光装置の断面構造を図８に示す。この
とき埋め込み電流狭窄層はｐ−ＳｃＮ層２４となる。そ
の他の構成は図７と同様であるため説明を省略する。
のＭｇＯ基板１４の上にｐ型側から成長したＳｃを含む
ＧａＮ系半導体発光装置の断面構造を図８に示す。この
とき埋め込み電流狭窄層はｐ−ＳｃＮ層２４となる。そ
の他の構成は図７と同様であるため説明を省略する。
【００５２】先に図１５で説明したように、埋め込み電
流狭窄層はレーザ活性層に集中的にキャリアを供給する
ことによりレーザ発光の効率を高める効果と、前記電流
狭窄層を光の吸収体として用い、横モード制御を行うこ
とにより光ビームの断面形状を円形とし、かつ光ビーム
を安定化する作用とがある。
流狭窄層はレーザ活性層に集中的にキャリアを供給する
ことによりレーザ発光の効率を高める効果と、前記電流
狭窄層を光の吸収体として用い、横モード制御を行うこ
とにより光ビームの断面形状を円形とし、かつ光ビーム
を安定化する作用とがある。
【００５３】前記埋め込み電流狭窄層が光の吸収体とし
て働くためには、その禁制帯幅を小さくするか、または
キャリア濃度を高くしなければならない。Ｓｃを含まな
い図１５に示すような従来のＧａＮ系半導体レーザで
は、ＧａＮ埋め込み電流狭窄層２９の禁制帯幅は活性層
２８の実効的な禁制帯幅より大きく、またこれを高いキ
ャリア濃度とすることが困難であった。このため、従来
のＧａＮ系半導体レーザ装置では実用上重要な円形断面
を有し、低雑音でかつ安定な光ビームを得ることができ
なかった。
て働くためには、その禁制帯幅を小さくするか、または
キャリア濃度を高くしなければならない。Ｓｃを含まな
い図１５に示すような従来のＧａＮ系半導体レーザで
は、ＧａＮ埋め込み電流狭窄層２９の禁制帯幅は活性層
２８の実効的な禁制帯幅より大きく、またこれを高いキ
ャリア濃度とすることが困難であった。このため、従来
のＧａＮ系半導体レーザ装置では実用上重要な円形断面
を有し、低雑音でかつ安定な光ビームを得ることができ
なかった。
【００５４】しかしＧａＮ系の結晶にＳｃを加えること
により、禁制帯幅を活性層の禁制帯幅に比べて十分小さ
くすることができ、また不純物添加量に対するキャリア
の活性化率が大幅に増加して、容易に５×１０18ｃｍ-3
程度のキャリア密度にすることができる。このようにし
て、図７、図８に示すＳｃを含むＧａＮ系の半導体レー
ザでは、ｎ−ＳｃＮ層２２及びｐ−ＳｃＮ層２４からな
る埋め込み電流狭窄層に、レーザ光の横モード制御機能
を付与することができ、円形断面を有する安定で信号対
雑音比の小さい実用性の高い光ビームを得ることができ
た。
により、禁制帯幅を活性層の禁制帯幅に比べて十分小さ
くすることができ、また不純物添加量に対するキャリア
の活性化率が大幅に増加して、容易に５×１０18ｃｍ-3
程度のキャリア密度にすることができる。このようにし
て、図７、図８に示すＳｃを含むＧａＮ系の半導体レー
ザでは、ｎ−ＳｃＮ層２２及びｐ−ＳｃＮ層２４からな
る埋め込み電流狭窄層に、レーザ光の横モード制御機能
を付与することができ、円形断面を有する安定で信号対
雑音比の小さい実用性の高い光ビームを得ることができ
た。
【００５５】図７、図８に示すＳｃを含むＧａＮ系半導
体レーザにおいて、ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ及びｐ−Ｓ
ｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層１５、２１は、Ｓｃを加
えることにより容易にキャリア密度を高めることができ
るので、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、Ｐｔ／Ａｕ電極１３
との間のオーミック特性が大幅に改善し、低い動作電圧
が得られることはいうまでもない。
体レーザにおいて、ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ及びｐ−Ｓ
ｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層１５、２１は、Ｓｃを加
えることにより容易にキャリア密度を高めることができ
るので、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極３、Ｐｔ／Ａｕ電極１３
との間のオーミック特性が大幅に改善し、低い動作電圧
が得られることはいうまでもない。
【００５６】ここでｐ型不純物であるＭｇを例として、
ＳｃをＧａＮ系の結晶に加えることにより不純物イオン
の活性化率が高められる理由について説明する。先にの
べたように、ＧａＮ結晶はＭｇを添加することにより、
ｐ型とすることができるが、Ｍｇイオンの活性化率が低
いため正孔密度の小さいｐ型結晶しか得ることができな
い。その理由は、ＭｇとＨ（水素）とがＧａＮ系の結晶
中で複合体を形成し、Ｍｇイオンの活性化率を低下させ
るためと考えられている。
ＳｃをＧａＮ系の結晶に加えることにより不純物イオン
の活性化率が高められる理由について説明する。先にの
べたように、ＧａＮ結晶はＭｇを添加することにより、
ｐ型とすることができるが、Ｍｇイオンの活性化率が低
いため正孔密度の小さいｐ型結晶しか得ることができな
い。その理由は、ＭｇとＨ（水素）とがＧａＮ系の結晶
中で複合体を形成し、Ｍｇイオンの活性化率を低下させ
るためと考えられている。
【００５７】この現象はＭｇ添加後熱処理を行うこと
や、Ｈ分圧の低いガス雰囲気中でＭｇを添加し、結晶を
成長することによっては解決することができない。本発
明において、ＧａＮ系結晶にＭｇ添加すると同時にＳｃ
を組成として加えれば、Ｍｇイオンの活性化率が大幅に
向上することが始めて見いだされた。
や、Ｈ分圧の低いガス雰囲気中でＭｇを添加し、結晶を
成長することによっては解決することができない。本発
明において、ＧａＮ系結晶にＭｇ添加すると同時にＳｃ
を組成として加えれば、Ｍｇイオンの活性化率が大幅に
向上することが始めて見いだされた。
【００５８】ＧａＮ系結晶にＳｃを組成として加えれ
ば、結晶中に含まれたＭｇとＨとの複合体はＳｃが格子
点を占めることにより分離し、Ｈは格子間に侵入して不
活性化するする一方、分離したＭｇは他の格子点を占め
るようになって、正孔を供給するＭｇイオンになると考
えられる。Ｓｃを組成として加えることにより、従来３
×１０17ｃｍ-3が限界であったＧａＮ系結晶の正孔密度
を５×１０18ｃｍ-3まで高めることができた。なお、上
記のような良好な結果を得るためには、ＳｃとＭｇの添
加を精密に制御して十分に均一性を確保することが必要
であった。
ば、結晶中に含まれたＭｇとＨとの複合体はＳｃが格子
点を占めることにより分離し、Ｈは格子間に侵入して不
活性化するする一方、分離したＭｇは他の格子点を占め
るようになって、正孔を供給するＭｇイオンになると考
えられる。Ｓｃを組成として加えることにより、従来３
×１０17ｃｍ-3が限界であったＧａＮ系結晶の正孔密度
を５×１０18ｃｍ-3まで高めることができた。なお、上
記のような良好な結果を得るためには、ＳｃとＭｇの添
加を精密に制御して十分に均一性を確保することが必要
であった。
【００５９】上記の作用はＳｃに限らず、Ｙ及びランタ
ナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及び
Ｔａまたはこれらを混合したものについてみられた。ま
た上記金属と同時に、少量の酸素を混入させることによ
っても低抵抗のｐ型が得られる。なおこれらの元素を組
成として加えることにより、ｐ型不純物に限らずｎ型不
純物イオンの活性化率を高める効果もみられた。
ナイド、アクチナイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及び
Ｔａまたはこれらを混合したものについてみられた。ま
た上記金属と同時に、少量の酸素を混入させることによ
っても低抵抗のｐ型が得られる。なおこれらの元素を組
成として加えることにより、ｐ型不純物に限らずｎ型不
純物イオンの活性化率を高める効果もみられた。
【００６０】次に図９、図１０に基づき本発明の第３の
実施の形態について説明する。図９は第３の実施の形態
のＳｃを含むＧａＮ系レーザの断面構造を示す図であ
る。このＳｃを含むＧａＮ系半導体レーザは、導電性の
ｐ−ＭｇＯ基板上に形成されていること、下部のＰｔ／
Ａｕ電流電極１１がｐ−ＭｇＯ基板の下部から取り出さ
れていること、及びｐ−ＳｃＮ埋め込み電流狭窄層２４
の下部にｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａを一部残留さ
せ、その上に再度ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層
１５を形成する選択埋め込みリッジ（以下ＳＢＲ; Sele
ctively Buried Ridgeと略称する）構造のｐ−ＳｃＮか
らなる電流狭窄層２４を有することが図８と異なつてい
る。
実施の形態について説明する。図９は第３の実施の形態
のＳｃを含むＧａＮ系レーザの断面構造を示す図であ
る。このＳｃを含むＧａＮ系半導体レーザは、導電性の
ｐ−ＭｇＯ基板上に形成されていること、下部のＰｔ／
Ａｕ電流電極１１がｐ−ＭｇＯ基板の下部から取り出さ
れていること、及びｐ−ＳｃＮ埋め込み電流狭窄層２４
の下部にｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａを一部残留さ
せ、その上に再度ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層
１５を形成する選択埋め込みリッジ（以下ＳＢＲ; Sele
ctively Buried Ridgeと略称する）構造のｐ−ＳｃＮか
らなる電流狭窄層２４を有することが図８と異なつてい
る。
【００６１】ＭｇＯ基板は伝導度が大きいｐ型結晶を得
ることができるので、この上にｐ型側からＳｃを含むＧ
ａＮ系の多層構造を形成することにより、ｐ−ＭｇＯ基
板２３の下部から電流電極を取り出した、生産性の高い
レーザを製造することができる。またｐ−ＳｃＮ埋め込
み電流狭窄層２４の下部にｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１
５ａを一部残留させたＳＢＲ構造とすることにより、両
者の界面特性が改善され正孔の再結合率が低下するた
め、効率の高い半導体レーザが得られる。
ることができるので、この上にｐ型側からＳｃを含むＧ
ａＮ系の多層構造を形成することにより、ｐ−ＭｇＯ基
板２３の下部から電流電極を取り出した、生産性の高い
レーザを製造することができる。またｐ−ＳｃＮ埋め込
み電流狭窄層２４の下部にｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１
５ａを一部残留させたＳＢＲ構造とすることにより、両
者の界面特性が改善され正孔の再結合率が低下するた
め、効率の高い半導体レーザが得られる。
【００６２】図１０は、前記ＳＢＲ構造においてｐ−Ｓ
ｃＮ電流狭窄層２４と最終のｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコ
ンタクト層１５の成長を省略し、ｎ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6
Ｇａ0.2 Ｎクラッド層１６の一部を残すようにｎ−Ｓｃ
0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａと前記ｎ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇ
ａ0.2 Ｎクラッド層１６とをメサ加工したリッジ型のＳ
ｃＧａＮ系半導体レーザである。上部のＡｌ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極３は、ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａをコンタ
クト層としてその上に形成される。
ｃＮ電流狭窄層２４と最終のｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコ
ンタクト層１５の成長を省略し、ｎ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6
Ｇａ0.2 Ｎクラッド層１６の一部を残すようにｎ−Ｓｃ
0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａと前記ｎ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇ
ａ0.2 Ｎクラッド層１６とをメサ加工したリッジ型のＳ
ｃＧａＮ系半導体レーザである。上部のＡｌ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極３は、ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層１５ａをコンタ
クト層としてその上に形成される。
【００６３】図１０に示すメサリッジ型のＳｃを含むＧ
ａＮ系半導体レーザは、図９のＳＢＲ構造を形成するた
めのエピタキシャル工程が大幅に簡略化されるので、図
９に比べてさらに生産性が高い。
ａＮ系半導体レーザは、図９のＳＢＲ構造を形成するた
めのエピタキシャル工程が大幅に簡略化されるので、図
９に比べてさらに生産性が高い。
【００６４】次に図１１に基づき本発明の第４の実施の
形態について説明する。図１１のＳｃを含むＧａＮ系内
部ストライプ半導体レーザは、図１５で説明したＧａＮ
系内部ストライプ半導体レーザに比べて、ＳｃＧａＮ／
ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層を有すること、ｎ−ＳｃＧａ
Ｎ電流狭窄層を有すること、及びＳｉ基板上に多層構造
が形成されていることが異なる。
形態について説明する。図１１のＳｃを含むＧａＮ系内
部ストライプ半導体レーザは、図１５で説明したＧａＮ
系内部ストライプ半導体レーザに比べて、ＳｃＧａＮ／
ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層を有すること、ｎ−ＳｃＧａ
Ｎ電流狭窄層を有すること、及びＳｉ基板上に多層構造
が形成されていることが異なる。
【００６５】ここにＳｉ基板は不純物添加しない伝導度
が低いものを用いているため、下部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ
電極３は下部のｎ−ＧａＮコンタクト層２の上部から取
り出す構造となっている。
が低いものを用いているため、下部のＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ
電極３は下部のｎ−ＧａＮコンタクト層２の上部から取
り出す構造となっている。
【００６６】先にのべたようにＳｉ基板上にＳｃを含ま
ないＧａＮ系半導体層を成長すれば、閃亜鉛鉱型の結晶
が得られる。したがって、図１１に示すようにｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ−
ＩｎＧａＮガイド層５を成長すれば、全て閃亜鉛鉱型の
層が成長する。
ないＧａＮ系半導体層を成長すれば、閃亜鉛鉱型の結晶
が得られる。したがって、図１１に示すようにｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ−
ＩｎＧａＮガイド層５を成長すれば、全て閃亜鉛鉱型の
層が成長する。
【００６７】閃亜鉛鉱型のｎ−ＩｎＧａＮガイド層５の
上にＳｃＧａＮ／ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層６を積層す
る際、もし組成がＳｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．３＜ｙ＜０．
６）の範囲であれば閃亜鉛鉱型のＳｃＧａＮ層が成長
し、Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．６＜ｙ＜１）の範囲であれ
ばＮａＣｌ型のＳｃＧａＮ層が成長する。
上にＳｃＧａＮ／ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層６を積層す
る際、もし組成がＳｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．３＜ｙ＜０．
６）の範囲であれば閃亜鉛鉱型のＳｃＧａＮ層が成長
し、Ｓｃy Ｇａ1-y Ｎ（０．６＜ｙ＜１）の範囲であれ
ばＮａＣｌ型のＳｃＧａＮ層が成長する。
【００６８】このときＭＱＷを構成するＩｎＧａＮ層
は、図５にのべたようにいずれの場合も閃亜鉛鉱型とし
て格子整合することができるので、最終的にはＳｃＧａ
Ｎ／ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層６の上のｐ−ＩｎＧａＮ
ガイド層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層９まで、Ｓｃを含まないＧａＮ系結晶は全
て閃亜鉛鉱型となって成長する。またｎ−ＳｃＧａＮ電
流狭窄層２５はＳｃの組成が０．６以下であれば閃亜鉛
鉱型、０．６以上であればＮａＣｌ型である。
は、図５にのべたようにいずれの場合も閃亜鉛鉱型とし
て格子整合することができるので、最終的にはＳｃＧａ
Ｎ／ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層６の上のｐ−ＩｎＧａＮ
ガイド層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層９まで、Ｓｃを含まないＧａＮ系結晶は全
て閃亜鉛鉱型となって成長する。またｎ−ＳｃＧａＮ電
流狭窄層２５はＳｃの組成が０．６以下であれば閃亜鉛
鉱型、０．６以上であればＮａＣｌ型である。
【００６９】その結果図１１に示す多層構造は、Ｓｃ組
成が０．６以下であれば全て閃亜鉛鉱型であり、Ｏ．６
以上であればＳｃを含む層のみがＮａＣｌ型となり、こ
れがＳｃを含まないＧａＮ系の閃亜鉛鉱型結晶層に埋め
込まれた構造となる。
成が０．６以下であれば全て閃亜鉛鉱型であり、Ｏ．６
以上であればＳｃを含む層のみがＮａＣｌ型となり、こ
れがＳｃを含まないＧａＮ系の閃亜鉛鉱型結晶層に埋め
込まれた構造となる。
【００７０】図１１に示すＳｃを含むＧａＮ系半導体レ
ーザは、ＭＱＷ活性層６と電流狭窄層２５のみにしかＳ
ｃを含んでいないが、この構造により長波長側に波長範
囲が拡大された半導体レーザが可能となり、かつ円形断
面の安定なレーザビームが得られる等、ほぼＳｃを含む
ＧａＮ系レーザが備える全ての利点を実現することがで
きる。
ーザは、ＭＱＷ活性層６と電流狭窄層２５のみにしかＳ
ｃを含んでいないが、この構造により長波長側に波長範
囲が拡大された半導体レーザが可能となり、かつ円形断
面の安定なレーザビームが得られる等、ほぼＳｃを含む
ＧａＮ系レーザが備える全ての利点を実現することがで
きる。
【００７１】第４の実施の形態の変形例として、導電性
のｎ−Ｓｉ基板を用いてＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極をその下
部から取り出し生産性を向上すること、また導電性のｐ
−Ｓｉ基板を用いてｐ型側から成長し、Ｐｔ／Ａｕ電極
を前記ｎーＳｉ基板の下部から取り出すことが可能なこ
とは図１乃至図３の説明と同様である。
のｎ−Ｓｉ基板を用いてＡｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極をその下
部から取り出し生産性を向上すること、また導電性のｐ
−Ｓｉ基板を用いてｐ型側から成長し、Ｐｔ／Ａｕ電極
を前記ｎーＳｉ基板の下部から取り出すことが可能なこ
とは図１乃至図３の説明と同様である。
【００７２】次に図１２、図１３に基づき本発明の第５
の実施の形態について説明する。図１２は前記第４の実
施の形態に比べて導電性のｎ−Ｓｉ基板を用い、その下
部からＡｌ電極２６を取り出すこと、電流狭窄層が図９
で説明したＳＢＲ構造を有すること以外は図１１のＳｃ
を含むＧａＮ系半導体レーザと同様である。また図１３
は電流狭窄に図１０で説明したメサリッジ構造を有する
他は、図１２のＳｃを含むＧａＮ系レーザと同様であ
る。これらの半導体レーザはそれぞれ関連する部分で説
明した利点を有する。
の実施の形態について説明する。図１２は前記第４の実
施の形態に比べて導電性のｎ−Ｓｉ基板を用い、その下
部からＡｌ電極２６を取り出すこと、電流狭窄層が図９
で説明したＳＢＲ構造を有すること以外は図１１のＳｃ
を含むＧａＮ系半導体レーザと同様である。また図１３
は電流狭窄に図１０で説明したメサリッジ構造を有する
他は、図１２のＳｃを含むＧａＮ系レーザと同様であ
る。これらの半導体レーザはそれぞれ関連する部分で説
明した利点を有する。
【００７３】また図１２、図１３において、ｎ−Ｓｉ基
板のかわりに導電性のｐ−Ｓｉ基板を用い、ｐ型側から
成長することにより、基板の下側にＰｔ／Ａｕ電極１１
を有するＳｃを含むＧａＮ系半導体レーザが得られる。
板のかわりに導電性のｐ−Ｓｉ基板を用い、ｐ型側から
成長することにより、基板の下側にＰｔ／Ａｕ電極１１
を有するＳｃを含むＧａＮ系半導体レーザが得られる。
【００７４】なお本発明は上記の実施の形態に限定され
ることはない。上記の実施の形態において、Ｓｃを含む
活性層は全てＭＱＷ構造の場合について説明したが、活
性層はＳｃを含む単一層からなるものであってもよい。
また全て半導体レーザの場合について説明したが、例え
ばガイド層を省略する等の簡略化または多少の変更を行
えば、発光ダイオード、受光ダイオードとして用いるこ
とができる。また、本発明のＳｃを含むＧａＮ系半導体
層の示す特徴は、発光装置に限らずトランジスタ等の製
造にも用いることができる。その他本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。
ることはない。上記の実施の形態において、Ｓｃを含む
活性層は全てＭＱＷ構造の場合について説明したが、活
性層はＳｃを含む単一層からなるものであってもよい。
また全て半導体レーザの場合について説明したが、例え
ばガイド層を省略する等の簡略化または多少の変更を行
えば、発光ダイオード、受光ダイオードとして用いるこ
とができる。また、本発明のＳｃを含むＧａＮ系半導体
層の示す特徴は、発光装置に限らずトランジスタ等の製
造にも用いることができる。その他本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００７５】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、活性層
にＳｃ含むＧａＮからなるＭＱＷ構造を用いることによ
り、従来ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層では不可能であった
長波長領域の半導体発光装置を得ることができる。ま
た、ＧａＮコンタクト層にＳｃを加えることにより、従
来に比べて不純物イオン、とくにＭｇ等のｐ型不純物イ
オンの活性化率が高められ、低抵抗なオーミック電極を
有する動作電圧の低いＧａＮ系半導体レーザを製造する
ことができる。
にＳｃ含むＧａＮからなるＭＱＷ構造を用いることによ
り、従来ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層では不可能であった
長波長領域の半導体発光装置を得ることができる。ま
た、ＧａＮコンタクト層にＳｃを加えることにより、従
来に比べて不純物イオン、とくにＭｇ等のｐ型不純物イ
オンの活性化率が高められ、低抵抗なオーミック電極を
有する動作電圧の低いＧａＮ系半導体レーザを製造する
ことができる。
【００７６】また従来内部ストライプ型のＧａＮ系半導
体レーザにおいて、ＧａＮ電流狭窄層のキャリア密度を
大きくできなかったため横モード制御が困難であった
が、Ｓｃを含むＧａＮを電流狭窄層として用いることに
より、活性層に比べて電流狭窄層の禁制帯幅を小さく
し、かつ、そのキャリア密度を高めることにより、安定
で雑音の少ない円形断面のレーザビームを得ることがで
きる。
体レーザにおいて、ＧａＮ電流狭窄層のキャリア密度を
大きくできなかったため横モード制御が困難であった
が、Ｓｃを含むＧａＮを電流狭窄層として用いることに
より、活性層に比べて電流狭窄層の禁制帯幅を小さく
し、かつ、そのキャリア密度を高めることにより、安定
で雑音の少ない円形断面のレーザビームを得ることがで
きる。
【００７７】このほか、ＮａＣｌ型のＭｇＯまたはＳｉ
を基板として、ＮａＣｌ型または閃亜鉛鉱型のＳｃを含
むＧａＮ系多層構造を形成することにより、従来のサフ
ァイア基板上のウルツ鉱型ＧａＮ系半導体レーザに比べ
て、へき開性に優れた多層構造を形成することができ、
レーザ光の反射損を低減することができる。
を基板として、ＮａＣｌ型または閃亜鉛鉱型のＳｃを含
むＧａＮ系多層構造を形成することにより、従来のサフ
ァイア基板上のウルツ鉱型ＧａＮ系半導体レーザに比べ
て、へき開性に優れた多層構造を形成することができ、
レーザ光の反射損を低減することができる。
【００７８】このようにして、従来ＧａＮ系では不可能
であった長波長領域において、高い発光効率で動作する
長寿命の半導体発光装置を得ることができる。また同様
な効果はＹ及びランタナイド、アクチナイド元素、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａをＧａＮ系の多層構造に加
えること、また上記金属と同時に少量の酸素を混入させ
ることにより達成することができる。
であった長波長領域において、高い発光効率で動作する
長寿命の半導体発光装置を得ることができる。また同様
な効果はＹ及びランタナイド、アクチナイド元素、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａをＧａＮ系の多層構造に加
えること、また上記金属と同時に少量の酸素を混入させ
ることにより達成することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＳｃを含む半
導体発光装置の断面図。
導体発光装置の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す半導
体発光装置の断面図。
体発光装置の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の他の変形例を示す
半導体発光装置の断面図。
半導体発光装置の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態のＳｃを含むＭＱＷ
構造の詳細を示す断面図。
構造の詳細を示す断面図。
【図５】閃亜鉛鉱型ＧａＮとＮａＣｌ型ＳｃＮの整合性
を示す図。
を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＳｃを含むＭＱＷ
構造の詳細を示す断面図。
構造の詳細を示す断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＳｃを含む半
導体発光装置の断面図。
導体発光装置の断面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す半導
体発光装置の断面図。
体発光装置の断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るＳｃを含む半
導体発光装置の断面図。
導体発光装置の断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の変形例を示す半
導体発光装置の断面図。
導体発光装置の断面図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るＳｃを含む
半導体発光装置の断面図。
半導体発光装置の断面図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係るＳｃを含む
半導体発光装置の断面図。
半導体発光装置の断面図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態の変形例を示す半
導体発光装置の断面図。
導体発光装置の断面図。
【図１４】従来のストライプ型ＧａＮ系半導体発光装置
の断面図。
の断面図。
【図１５】従来の内部ストライプ型ＧａＮ系半導体発光
装置の断面図。
装置の断面図。
【図１６】ＩｎＮ、ＧａＮ、ＡｌＮの禁制帯幅と格子定
数との関係を示す図。
数との関係を示す図。
１…Ｓｉ基板
１ａ…ｎ−Ｓｉ基板
２…ｎ−ＧａＮコンタクト層
３…Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極
４…ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
５…ｎ−ＩｎＧａＮガイド層
６…ＳｃＧａＮ／ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層
７…ｐ−ＩｎＧａＮガイド層
８…ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
９…ｐ−ＧａＮコンタクト層
１０…ＳｉＯ2 膜
１１…Ｐｔ／Ａｕ電極
１２…ｐ−Ｓｉ基板
１４…ＭｇＯ基板
１５…ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層
１５ａ…ｎ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎ層
１６…ｎ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎクラッド層
１７…ｎ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎガイド層
１８…Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎ／Ｓｃ0.85Ｇａ0.15Ｎ・ＭＱ
Ｗ活性層 １９…ｐ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎガイド層 ２０…ｐ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎクラッド層 ２１…ｐ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層 ２２…ｎ−ＳｃＮ電流狭窄層 ２４…ｐ−ＳｃＮ電流狭窄層 ２５…ｎ−ＳｃＧａＮ電流狭窄層 ２６…Ａｌ電極 ２７…サファイア基板 ２８…ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層 ２９…ｎ−ＧａＮ電流狭窄層
Ｗ活性層 １９…ｐ−Ｓｃ0.7 Ｇａ0.3 Ｎガイド層 ２０…ｐ−Ａｌ0.2 Ｓｃ0.6 Ｇａ0.2 Ｎクラッド層 ２１…ｐ−Ｓｃ0.6 Ｇａ0.4 Ｎコンタクト層 ２２…ｎ−ＳｃＮ電流狭窄層 ２４…ｐ−ＳｃＮ電流狭窄層 ２５…ｎ−ＳｃＧａＮ電流狭窄層 ２６…Ａｌ電極 ２７…サファイア基板 ２８…ＩｎＧａＮ・ＭＱＷ活性層 ２９…ｎ−ＧａＮ電流狭窄層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−32115（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−293624（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−274370（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−306958（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−148718（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−82447（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−184324（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−256601（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
H01L 33/00
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成された窒化物の多層構造か
らなる半導体発光装置において、 前記多層構造に含まれる活性層は、ウエル層がＳｃ y Ｇ
ａ 1-y Ｎ（０．３≦ｙ≦１）、バリア層がＩｎ x Ｇａ 1-x
Ｎ（０≦ｘ≦０．２）の超格子層からなることを特徴と
する半導体発光装置。 - 【請求項２】 基板上に形成された窒化物の多層構造か
らなる半導体発光装置において、 前記多層構造に含まれる活性層は、ウエル層がＳｃ y Ｇ
ａ 1-y Ｎ（０．３≦ｙ≦１）、バリア層がＳｃ y1 Ｇａ
1-y1 Ｎ（ｙ＞ｙ１）の超格子層からなることを特徴とす
る半導体発光装置。 - 【請求項３】 基板上に形成された窒化物の多層構造か
らなる半導体発光装置において、前記多層構造に含まれる活性層は、Ｉｎ x Ｓｃ y Ｇａ z Ａ
ｌ w Ｎ（ｘ+ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦ｘ≦１、０．３≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）で表される組成を有する
層を含む ことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項４】 前記活性層以外の層として、Ｉｎ x Ｓｃ y
Ｇａ z Ａｌ w Ｎ（ｘ+ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、０≦ｘ≦１、０．
６≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｗ≦１）で表される組成
を有する層を含むことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 前記ウエル層がＳｃ y Ｇａ 1-y Ｎ（０．３
≦ｙ≦１）のＳｃの一部をＹ及びランタノイド、アクチ
ノイド元素、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａのうち少な
くとも１種で置換したことを特徴とする請求項１または
２に記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20440697A JP3464890B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20440697A JP3464890B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154840A JPH1154840A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3464890B2 true JP3464890B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=16490026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20440697A Expired - Fee Related JP3464890B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3464890B2 (ja) |
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| KR100770441B1 (ko) * | 2006-08-21 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 |
| KR100770440B1 (ko) | 2006-08-29 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 |
| JP4812649B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2011-11-09 | 三洋電機株式会社 | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 |
| WO2012176411A1 (ja) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 住友化学株式会社 | トランジスタ用半導体基板、トランジスタ及びトランジスタ用半導体基板の製造方法 |
| US11262604B2 (en) * | 2018-05-11 | 2022-03-01 | Raytheon Bbn Technologies Corp. | Photonic devices |
| US20200303586A1 (en) * | 2020-06-10 | 2020-09-24 | Intel Corporation | Micro-led structures with improved internal quantum efficiency |
-
1997
- 1997-07-30 JP JP20440697A patent/JP3464890B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1154840A (ja) | 1999-02-26 |
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