JPH04163968A - Light emitting element of gallium nitride compound semiconductor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To vary emitting light color of a GaN compound semiconductor light emitting element by varying ratio of zinc of doping element of an i-type layer to magnesium. CONSTITUTION:A light emitting diode 50 having 1:1 of mixture ratio of zinc of an i-type layer 55 to magnesium is manufactured by using a vapor growth apparatus. Emitting light spectrum of the diode 50 exhibits a peak at a specific value nm of dominant wavelength to be pure blue of color to be sensed by human eyes. In comparison, when the impurity of the layer 55 is only zinc, emitting light color is blue near green. Further, when the impurity of the layer 55 is only magnesium, emitting light color is indigo. Accordingly, if the mixture ratio of the zinc to the magnesium in the layer 55 is varied, emitting light dominant wavelength can be varied in a special range, indigo, blue, blue green can be varied in human eye's sense.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関する
。The present invention relates to a gallium nitride compound semiconductor light emitting device.

【従来技術】[Prior art]

従来、青色の発光ダイオードとしてＧａＮ系の化合物半
導体を用いたものが知られている。そのＧａＮ系の化合
物半導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと
、光の３原色の１つである青色を発光色とすること等か
ら注目されている。 このようなＧａＮ系の化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、サファイア基板上に直接又は窒化アルミニウム
から成るバッファ層を介在させて、ｎ導電型のＧａＮ系
の化合物半導体から成るｎ層を成長させ、そのｎ層の上
に半絶縁性のＧａＮ系の化合物半導体から成るｉ層を成
長させた構造をとって；いる（特開昭６２−１１９１９
６号公報、特開昭６３−１８８９７７号公報）。Conventionally, blue light emitting diodes using GaN-based compound semiconductors are known. The GaN-based compound semiconductor is attracting attention because it has high luminous efficiency due to direct transition, and because it emits blue light, which is one of the three primary colors of light. A light emitting diode using such a GaN-based compound semiconductor is produced by growing an n-layer made of an n-conductivity type GaN-based compound semiconductor on a sapphire substrate directly or with a buffer layer made of aluminum nitride interposed therebetween. It has a structure in which an i-layer made of a semi-insulating GaN-based compound semiconductor is grown on an n-layer (Japanese Patent Laid-Open No. 11919-1989).
No. 6, JP-A-63-188977).

【発明・が解決しようとするＩＩ！１１しかし、上記構
造の発光ダイオードにおけるｊ層のドーピング元素には
、亜鉛が用いられている。 このため、発光のスペクトラムは４８０ｎｍから５００
０ｍにピークを有するものである。したがって、人間が
感じる色は緑がかった青色に固定されていた。 そこで、本発明の目的は、ＧａＮ系の化合物半導体の発
光ダイオードの発光色を変えることである。 【課題を解決するための手段】 本発明は、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｉｘ
Ｇａ　＋−Ｊ　；Ｘ＝０を含む）からなるｎ層と、半絶
縁型の窒化ガリウム系化合物半導体（ＡＩＸＧａ、−、
Ｎ；Ｘ＝０を含む）からなるｉ層とを有する窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子において、 前記ｉ層のドーピング元素は、亜鉛（Ｚｎ）とマグネシ
ウム（Ｍｇ）であることを特徴とする。 ｒ発明の作用及び効果】 本発明は、ｉ層のドーピング元素の亜鉛（Ｚｎ）とマグ
ネシウム（Ｍｇ）との割合を変化させることで、藍色か
ら緑青色の範囲で発光色を可変できた。特２に、亜鉛と
マグネシウムの混合比を１＝１とすることで人間の感じ
る色として純粋に近い青色の発光を得ることができた。[Invention/to solve II! 11 However, zinc is used as the doping element for the j layer in the light emitting diode having the above structure. Therefore, the emission spectrum ranges from 480 nm to 500 nm.
It has a peak at 0 m. Therefore, the color perceived by humans was fixed at greenish blue. Therefore, an object of the present invention is to change the emission color of a GaN-based compound semiconductor light emitting diode. [Means for Solving the Problems] The present invention provides an n-type gallium nitride compound semiconductor (Aix
n-layer consisting of Ga+-J;
A gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having an i-layer consisting of N; rOperations and Effects of the Invention According to the present invention, by changing the ratio of the doping elements of the i-layer, zinc (Zn) and magnesium (Mg), the emission color can be varied in the range from indigo to green-blue. Particularly, by setting the mixing ratio of zinc and magnesium to 1=1, we were able to obtain nearly pure blue light, which is the color that humans perceive.

【実施例】【Example】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。 まず、本実施例に係る発光ダイオードの製造装置につい
て説明する。 第２図は本発明の窒化ガリウム発光ダイオードを製造す
る気相成長装置の断面図である。 石英管１０はその左端でＯＩＪソング５でシールされて
フランジ１４に当接し、緩衝材３８と固定具３９を用い
、ボルト４６．４７とナツト４８゜４９等により数箇所
にてフランジ１４に固定されている。又、石英管１０の
右端はＯリング４０でシールされてフランジ２７に螺子
締固定員４１゜４２により固定されている。 石英管１０で囲われた内室１１には、反応ガスを導くラ
イナー管１２が配設されている。そのライナー管１２の
一端１３はフランジ１４に固設された保持プレート１７
で保持され、その他端１６の底部１８は保持脚１９で石
英管１０に保持されている。 ライナー管１２の平面形状は第７図に示すように、下流
程拡がっており、石英管１０の長軸（Ｘ軸）に垂直なラ
イナー管１２の断面は、第３図〜第６図に示すように、
Ｘ軸方向での位置によって異なる。即ち、反応ガスはＸ
軸方向に流れるが、ガス流の上流側では第２図に示すよ
うに円形であり、下流側（Ｘ軸圧方向）に進むに従って
、Ｙ軸方向を長軸とし、長軸方向に拡大され、短軸方向
に縮小された楕円形状となり、サセプタ２０を載置する
やや上流側のＡ位置では第５図に示すように上下方向（
Ｚ軸）方向に薄くＹ軸方向に長い偏平楕円形状となって
いる。Ａ位置における第５図に示すＴＶ−ＩＶ矢矢視内
向断面図おける開口部のＹ軸方向の長さは７ｃｍ＋であ
り、Ｘ軸方向の長さは１゜２Ｃ１１である。 ライナー管１２の下流側には、サセプタ２０を載置する
Ｘ軸に垂直な断面形状が長方形の試料載置室２１が一体
的に連設されている。その試料載置室２１の底部２２に
サセプタ２０が載置される。 そのサセプタ２０はＸ軸に垂直な断面は長方形であるが
、その上面２３はＸ軸に対して緩やかにＺ軸止方向に傾
斜している。そのサセプタ２０の上面２３に試料、即ち
、長方形のサファイア基板５１が載置されるが、そのサ
ファイア基板５１とそれに面するライナー管１２の上部
管壁２４との間隙は、上流部で１２ｍｍ、下流部４ｍｍ
である。 サセプタ２０には操作棒２６が接続されており、フラン
ジ２７を取り外してその操作棒２６により、サファイア
基板５１を載置したサセプタ２０を試料載置室２１へ設
置したり、結晶成長の終わった時に、試料載置室２１か
らサセプタ２０を取り出せるようになっている。 又、ライナー管１２の上流側には、第１ガス管２８と第
２ガス管２９とが開口している。第１ガス管２８は第２
ガス管２・９の内部にあり、それらの両管２８．２９は
同軸状に２重管構造をしている。第１ガス管２８の第２
ガス管２９から突出した部分の周辺部には多数の穴３０
が開けられており、又第２ガス管２９にも多数の穴３０
が開けられている。そして、第１ガス管２８により導入
された反応ガスはライナー管１２内へ吹出し、その場所
で、第２ガス管２９により導入されたガスと初めて混合
される。 その第１ガス管２８は第１７二ホールド３１に接続され
、第２ガス管２９は第２マニホールド３２に接続されて
いる。そして、第１マニホールド３１にはキャリアガス
の供給系統Ｉとトリメチルガリウム（以下ｒＴＭＧ」と
記す）の供給系統Ｊとトリメチルアルミニウム（以下ｒ
ＴＭＡ」と記す）の供給系統にとジエチル亜鉛（以下ｒ
ＤＥＺ」と記す）の供給系統りとシクロペタンジェニル
マグネシウムＭｇ（ｃｓｔｔｓ）ｓ　（以下、ｒｃＰ２
ＭｇＪと記す）の供給系統Ｎが接続されている。一方、
第２マニホールド３２にはＮＨ，の供給系統Ｈとキャリ
アガスの供給系統Ｉとシラン（ＳｉＨ，）の供給系統Ｍ
とが接続されている。 又、石英管１０の外周部には冷却水を透通させる冷却管
３３が形成され、その外周部には高周波電界を印加する
ための高周波コイル３４が配設されている。 又、ライナー管１２はフランジ１４を介して外部管３５
と接続されており、その外部管３５からはキャリアガス
が導入されるようになっている。 又、試料載置室２１には、側方から導入管３６がフラン
ジ１４を通過して外部から伸びており、その導入管３６
内に試料の温度を測定する熱電対４３とその導線４４．
４５が配設されており、試料温度を外部から測定できる
ように構成されている。 このような装置構成により、第１ガス管２８で導カした
ＴＭＧ、ＴＭＡ、及び（ＤＥＺ及びＣＰ、Ｍｇ）との混
合ガスと、９Ｊ２ガス管２９で導かれたＮＨ，とＨ３と
シランとの混合ガスがそれらの管の出口付近で混合され
、その混合反応ガスはライナー管１２により試料載置室
２１へ導かれ、サファイア基板５１とライナー管１２の
上部管壁２４との間で形成された間隙を通過する。この
時、サファイア基板５１上の反応ガスの流れが均一とな
り、場所依存性の少ない良質な結晶が成長する。 ｎ型のＡｌ、ｌＧａ１−ＸＮ薄膜を形成する場合には、
ＤＥＺとＣＰｘＭｇとシランの供給を停止して第１ガス
管２８と第２ガス管２９とから混合ガスを流出させれば
良い。又、ｎ１型のＡ　１　ｘＧ　ａ　１−ＸＮ薄膜を
形成する場合には、ＤＥＺとＣＰｘＭｇの供給を停止し
た状態でシランと他のガスを第１ガス管２８と第２ガス
管２９とから流出させれば良い。 又、ｉ型のＡｌＸＧａ１−１ｌＮ薄膜を形成する場合に
は、ＤＥＺとＣＰｚＭｇとを供給して第１ガス管２８と
第２ガス管２９とからそれぞれの混合ガスを流出させれ
ば良い。ｉ型のＡ　Ｊ　ｗＧ　ａ　Ｈ−１Ｎ薄膜を形成
する場合には、ＤＥＺとＣＰｘＭｇはサファイア基板５
１に吹き付けられ熱分解し、ドーパント元素　。 は成長するＡ　ＩＩ　ＸＧ　ａ　＋−ｘＮにドーピング
されて、ｉ型のＡ　１．０　ａ　、−ＸＮが得られる。 次に本装置を用いて、第１図に示す構成の発光ダイオー
ド５０を製造する方法について説明する。 まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したａ面を主面と
する単結晶のサファイア基板５１をサセプタ２０に装着
する。次に、Ｈ３を２１２／分で、第１ガス管２８及び
第２ガス管２９及び外部管３５を介してライナー管１２
に流しながら、温度１１００℃でサファイア基板５１を
気相エツチングした。 次に温度を４００℃まで低下させて、第１ガス管２８か
らＨ２を１０１！／分、１５℃のＴＭＡ中をバブリング
したＨ２を５０ｃｃ／分、第２ガス管２９からＨ２をＩ
ＯＡ分、ＮＨ，を１０１／分で１分間供給した。この成
長工程で、ＡｆＮのバッファ層５２が約５００人の厚さ
に形成された。 次に、２分経過した時にＴＭＡの供給を停止して、サフ
ァイア基板５１の温度を１１５０℃に保持し、第１ガス
管２８からＨ２を１０１／分、−１５℃のＴＭＧ中をＨ
２でバブリングして１．７　Ｘｌ０−’モル／分供給し
、第２ガス管２９からＨ３を１０１／分、Ｈ３でｌｐｐ
ｍに希釈したシランを３００ｄ／分の割合で２０分間供
給し、Ｎ　Ｈｓを１０１／分で３０分間供給して、膜厚
的２．２μｍ１キヤリア濃度１．５Ｘ１０”／ｄのＧａ
Ｎから成る高キヤリア濃度１４層５３を形成した。 続いて、サファイア基板５１の温度を１１５０℃に保持
し、同様に、第１ガス管２８、′ｌＩＣ２ガス管２９か
ら、Ｈ２を２０１／分、Ｈ３で一１５℃のＴＭＧをバブ
リングして１．７Ｘ　１０−’モル／分、ＮＨ，を１０
１／分、の割合で２０分間供給し、膜厚的１．５μｍ１
キヤリア濃度ＩＸ　１０”／　ｃｉのＧａＮから成る低
キヤリア濃度ｎ層５４を形成した。 次に、サファイア基板５１を９００℃にして、同様に、
第１ガス管２８、第２ガス管２９から、それぞれ、Ｈ３
を２０１／分、−１５℃のＴＭＧをバブリングしたＨ３
を８０ｄ／分、１７℃のＤＥＺをバブリングしたＨ２を
５００ｃｃ／分、５０℃のｃＰｚＭｇをバブリングした
Ｈ２を１００ｃｃ／分、ＮＨ，を１０１／分の割合で１
分間供給して、膜厚０．０４μｍのＧａＮから成る１層
５５を形成した。この時、１層５５における亜鉛の密度
は１ｘｌＯ”／　ｃｏ！で、マグネシウムの密度はＩＸ
　１０”／　ｃｏ！であった。亜鉛とマグネシウムの混
在割合は１対１である。 このようにして、第８図に示すような多層構造が得られ
た。 次に、第９図に示すように、１層５５の上に、スパッタ
リングにより５ｉｎｓ層６１を２０００人の厚さに形成
した。次に、そのＳｉＯ□層６１上にフォトレジスト６
２を塗布して、フォトリソグラフにより、そのフォトレ
ジスト６２を高キャリア濃度ｎ′″層５３に対する電極
形成部位のフォトレジストを除去したパターンに形成し
た。 次に、第１０図に示すように、フォトレジスト６２によ
って覆われていない５１０２層６１をフッ酸系エツチン
グ液で除去した。 次に、第１１図に示すように、フォトレジスト６２及び
５１０２層６１によって覆われていない部位の１層５５
とその下の低キヤリア濃度ｎ層５４と高キヤリア濃度ｎ
＋層５３の上面一部を、真空度０、０４Ｔｏｒｒ、高周
波電力０．４４Ｗ／ｃｄ、流速１０ｃｃ／分のＣＩ！！
２Ｐ２ガスでエツチングした後、Ａｒでドライエツチン
グした。 次に、第１２図に示すように、１層５５上に残っている
５ｉＯ−層６１をフッ酸で除去した。 次に、第１３図に示すように、試料の上全面に、Ａ’ｂ
層６３を蒸着により形成した。そして、そのＡＡ層６３
の上にフォトレジスト６４を塗布して、フォトリソグラ
フにより、そのフォトレジスト６４が高キヤリア濃度ｎ
４層５３及び１層５５に対する電極部が残るように、所
定形状にパターン形成した。 次に、第１３図に示すようにそのフォトレジスト６４を
マスクとして下層のＡ１層６３の露出部を硝酸系エツチ
ング液でエツチングし、フォトレジスト６４をアセトン
で除去し、高キヤリア濃度ｎ４層５３の電極８．１層５
５の電極７を形成した。 このようにして、第１図に示すＭＩＳ　（Ｍｅｔａｌ−
１ｎｓｕｌａｔｅｒ−Ｓｅａ＋１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
構造の窒化ガリウム系発光素を製造することができる。 このようにして製造された発光ダイオード１０の発光強
度を測定したところ、３０ｍｃｄであった。 又、発光のスペクトラムはドミナント波長（人間の目で
感じる波長）で４６５ｎｍでピークを示すものとなった
。この発光色は人間の目に感じる色では、純粋な青色で
あった。 又、比較のため、１層５５の不純物を、密度２ｘｌＯ”
／　ｃｒｌの亜鉛だけとして発光ダイオードを形成した
。その発光のスペクトラムはドミナント波長で５００ｎ
ｌ＋をピークとするものであった。この発光色は緑に近
い青であった。 又、比較のため、１層５５の不純物を、密度２×１０２
ｒ′／ｃＩＩｒのマグネシウムだけとして発光ダイオー
ドを形成した。その発光のスペクトラムはドミナント波
長で４３０ｎｍをピークとするものであった。 この発光は藍色であった。 これらの結果から、１層５５における亜鉛とマグネシウ
ムとの混合割合に対する発光スペクトラムのピークはド
ミナント波長で、第１４図に示すように変化するものと
思われる。 従って、１層５５における亜鉛とマグネシウムとの混合
割合を変化させれば、発光のドミナントピーク波長を４
３０ｎｍから一５００ｎｍの範囲で変化させることがで
きる。 即ち、発光ダイオードの発光色は、人間の目で感じる色
で、亜鉛の混合割合を高めることにより、藍色、青色、
青緑色と変化する。 尚、マグネシウムのドーピングにはメチルシクロペンタ
ジェニルマグネシウムＭｇ（ＣｓＨｓ）ＣＨｓ　ヲ用い
ることもできる。The present invention will be described below based on specific examples. First, a light emitting diode manufacturing apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a sectional view of a vapor phase growth apparatus for manufacturing a gallium nitride light emitting diode of the present invention. The quartz tube 10 is sealed with an OIJ song 5 at its left end and abuts against the flange 14, and is fixed to the flange 14 at several points using bolts 46, 47, nuts 48°, 49, etc. using a buffer material 38 and a fixture 39. ing. The right end of the quartz tube 10 is sealed with an O-ring 40 and fixed to the flange 27 with screw fixing members 41 and 42. An inner chamber 11 surrounded by a quartz tube 10 is provided with a liner tube 12 for guiding a reaction gas. One end 13 of the liner tube 12 is connected to a retaining plate 17 fixed to the flange 14.
The bottom portion 18 of the other end 16 is held on the quartz tube 10 by a holding leg 19. As shown in FIG. 7, the planar shape of the liner tube 12 widens downstream, and the cross section of the liner tube 12 perpendicular to the long axis (X-axis) of the quartz tube 10 is shown in FIGS. 3 to 6. like,
It varies depending on the position in the X-axis direction. That is, the reaction gas is
It flows in the axial direction, but on the upstream side of the gas flow, it is circular as shown in Figure 2, and as it advances downstream (X-axis pressure direction), it expands in the long axis direction with the Y-axis direction as the long axis. It has an elliptical shape that is reduced in the short axis direction, and at position A on the slightly upstream side where the susceptor 20 is placed, it has an elliptical shape in the vertical direction (
It has an oblate elliptical shape that is thinner in the Z-axis direction and longer in the Y-axis direction. The length of the opening in the Y-axis direction in the inward cross-sectional view of the TV-IV shown in FIG. 5 at the A position is 7 cm+, and the length in the X-axis direction is 1°2C11. On the downstream side of the liner tube 12, a sample mounting chamber 21 having a rectangular cross section perpendicular to the X-axis in which the susceptor 20 is mounted is integrally connected. A susceptor 20 is placed on the bottom 22 of the sample placement chamber 21 . The susceptor 20 has a rectangular cross section perpendicular to the X-axis, but its upper surface 23 is gently inclined in the Z-axis stopping direction with respect to the X-axis. A sample, that is, a rectangular sapphire substrate 51 is placed on the upper surface 23 of the susceptor 20, and the gap between the sapphire substrate 51 and the upper tube wall 24 of the liner tube 12 facing it is 12 mm at the upstream portion and 12 mm at the downstream portion. Part 4mm
It is. An operating rod 26 is connected to the susceptor 20, and by removing the flange 27 and using the operating rod 26, the susceptor 20 on which the sapphire substrate 51 is mounted can be placed in the sample mounting chamber 21, or when crystal growth is finished. , the susceptor 20 can be taken out from the sample placement chamber 21. Furthermore, a first gas pipe 28 and a second gas pipe 29 are open on the upstream side of the liner pipe 12. The first gas pipe 28
It is located inside the gas pipes 2 and 9, and both pipes 28 and 29 are coaxial and have a double pipe structure. The second of the first gas pipe 28
A large number of holes 30 are formed around the part protruding from the gas pipe 29.
The second gas pipe 29 also has many holes 30.
is opened. Then, the reaction gas introduced through the first gas pipe 28 is blown into the liner pipe 12, where it is first mixed with the gas introduced through the second gas pipe 29. The first gas pipe 28 is connected to the seventeenth second hold 31, and the second gas pipe 29 is connected to the second manifold 32. The first manifold 31 includes a carrier gas supply system I, a trimethyl gallium (hereinafter referred to as "rTMG") supply system J, and a trimethyl aluminum (hereinafter referred to as "rTMG") supply system I.
diethylzinc (hereinafter referred to as r) in the supply system of
DEZ) supply system and cyclopetanegenylmagnesium Mg (cstts)s (hereinafter referred to as rcP2
A supply system N of MgJ) is connected. on the other hand,
The second manifold 32 includes an NH, supply system H, a carrier gas supply system I, and a silane (SiH, ) supply system M.
are connected. A cooling pipe 33 through which cooling water passes is formed on the outer periphery of the quartz tube 10, and a high frequency coil 34 for applying a high frequency electric field is disposed on the outer periphery of the cooling pipe 33. Further, the liner pipe 12 is connected to the outer pipe 35 via the flange 14.
The carrier gas is introduced from the external pipe 35. Further, an introduction pipe 36 extends from the outside into the sample holding chamber 21 by passing through the flange 14 from the side.
A thermocouple 43 and its conductive wire 44 are installed to measure the temperature of the sample.
45, and is configured so that the sample temperature can be measured from the outside. With this device configuration, the mixed gas of TMG, TMA, and (DEZ, CP, Mg) introduced through the first gas pipe 28 and the NH, H3, and silane introduced through the 9J2 gas pipe 29 are mixed. A mixed gas is mixed near the exits of these tubes, and the mixed reaction gas is guided by the liner tube 12 to the sample mounting chamber 21 and formed between the sapphire substrate 51 and the upper tube wall 24 of the liner tube 12. pass through the gap. At this time, the flow of the reaction gas on the sapphire substrate 51 becomes uniform, and a high-quality crystal with little location dependence grows. When forming an n-type Al, lGa1-XN thin film,
The supply of DEZ, CPxMg, and silane may be stopped, and the mixed gas may be allowed to flow out from the first gas pipe 28 and the second gas pipe 29. In addition, when forming an n1 type A 1 x Ga 1-XN thin film, silane and other gases are flowed out from the first gas pipe 28 and the second gas pipe 29 while the supply of DEZ and CPxMg is stopped. Just let it happen. Further, when forming an i-type AlXGa1-1IN thin film, it is sufficient to supply DEZ and CPzMg and let the respective mixed gases flow out from the first gas pipe 28 and the second gas pipe 29. When forming an i-type A J wG a H-1N thin film, DEZ and CPxMg are placed on the sapphire substrate 5.
1 and thermally decomposes into dopant elements. is doped into the growing A II XG a +-xN to obtain i-type A 1.0 a ,-XN. Next, a method for manufacturing the light emitting diode 50 having the configuration shown in FIG. 1 using this apparatus will be described. First, a single-crystal sapphire substrate 51 having an a-plane main surface that has been cleaned by organic cleaning and heat treatment is attached to the susceptor 20 . Next, H3 is supplied to the liner pipe 12 at 212/min through the first gas pipe 28, the second gas pipe 29 and the external pipe 35.
The sapphire substrate 51 was subjected to vapor phase etching at a temperature of 1100° C. while flowing with water. Next, the temperature is lowered to 400°C, and 101! of H2 is supplied from the first gas pipe 28! /min, H2 bubbled in TMA at 15°C at 50cc/min, H2 from the second gas pipe 29
OA and NH were supplied at 101/min for 1 minute. During this growth process, an AfN buffer layer 52 was formed to a thickness of approximately 500 nm. Next, when 2 minutes have elapsed, the supply of TMA is stopped, the temperature of the sapphire substrate 51 is maintained at 1150°C, and H2 is supplied from the first gas pipe 28 at 101/min into the TMG at -15°C.
Bubbling with 2 and supplying 1.7
Silane diluted to 300 m was supplied for 20 minutes at a rate of 300 d/min, and NHs was supplied at a rate of 101/min for 30 minutes to form a film with a film thickness of 2.2 μm and a carrier concentration of 1.5×10”/d.
Fourteen high carrier concentration layers 53 made of N were formed. Subsequently, the temperature of the sapphire substrate 51 was maintained at 1150°C, and in the same manner, H2 was bubbled at 201/min and TMG at -15°C was bubbled with H3 from the first gas pipe 28 and IC2 gas pipe 29. 7X 10-'mol/min, NH, 10
1/min for 20 minutes, resulting in a film thickness of 1.5 μm.
A low carrier concentration n-layer 54 made of GaN with a carrier concentration IX of 10"/ci was formed. Next, the sapphire substrate 51 was heated to 900° C., and similarly,
H3 from the first gas pipe 28 and the second gas pipe 29, respectively.
H3 bubbled with TMG at -15℃ at 201/min.
at a rate of 80 d/min, 500 cc/min of H2 bubbled with DEZ at 17°C, 100 cc/min of H2 bubbled with cPzMg at 50°C, and 101/min of NH.
One layer 55 of GaN having a film thickness of 0.04 μm was formed by supplying the material for a minute. At this time, the density of zinc in the first layer 55 is 1xlO"/co!, and the density of magnesium is IX
10"/co! The mixing ratio of zinc and magnesium was 1:1. In this way, a multilayer structure as shown in Fig. 8 was obtained. Next, as shown in Fig. 9, a multilayer structure was obtained. Next, a 5-ins layer 61 with a thickness of 2000 nm was formed on the first layer 55 by sputtering.Next, a photoresist 6 was formed on the SiO□ layer 61.
2 was applied, and the photoresist 62 was formed by photolithography into a pattern in which the photoresist at the electrode formation site for the high carrier concentration n'' layer 53 was removed.Next, as shown in FIG. The 5102 layer 61 not covered by the resist 62 was removed using a hydrofluoric acid etching solution.Next, as shown in FIG.
, a low carrier concentration n layer 54 below it, and a high carrier concentration n layer 54
A part of the upper surface of the + layer 53 is coated with a vacuum degree of 0, 04 Torr, high frequency power of 0.44 W/cd, and a flow rate of 10 cc/min. !
After etching with 2P2 gas, dry etching was performed with Ar. Next, as shown in FIG. 12, the 5iO layer 61 remaining on the first layer 55 was removed using hydrofluoric acid. Next, as shown in FIG. 13, A'b
Layer 63 was formed by vapor deposition. And that AA layer 63
A photoresist 64 is coated on top of the photoresist 64, and the photoresist 64 is coated with a high carrier concentration n by photolithography.
A pattern was formed in a predetermined shape so that electrode portions for the fourth layer 53 and the first layer 55 remained. Next, as shown in FIG. 13, using the photoresist 64 as a mask, the exposed portion of the lower A1 layer 63 is etched with a nitric acid-based etching solution, the photoresist 64 is removed with acetone, and the high carrier concentration N4 layer 53 is etched. Electrode 8.1 layer 5
5 electrodes 7 were formed. In this way, MIS (Metal-
1nsulator-Sea+1conductor)
A gallium nitride-based light-emitting device having this structure can be manufactured. When the light emitting intensity of the light emitting diode 10 manufactured in this way was measured, it was 30 mcd. Furthermore, the emission spectrum showed a peak at 465 nm, which is a dominant wavelength (a wavelength that can be felt by the human eye). This luminescent color was pure blue as seen by the human eye. Also, for comparison, the impurities in one layer 55 have a density of 2xlO"
A light emitting diode was formed using only zinc of /crl. Its emission spectrum has a dominant wavelength of 500n.
The peak was at l+. This luminescent color was a blue close to green. Also, for comparison, the impurities in one layer 55 are
A light emitting diode was formed using only magnesium with r'/cIIr. The emission spectrum had a dominant wavelength with a peak of 430 nm. This luminescence was indigo blue. From these results, it seems that the peak of the emission spectrum for the mixing ratio of zinc and magnesium in the first layer 55 is the dominant wavelength, which changes as shown in FIG. 14. Therefore, by changing the mixing ratio of zinc and magnesium in one layer 55, the dominant peak wavelength of light emission can be changed to 4
It can be varied in the range of 30 nm to -500 nm. In other words, the emitted color of the light emitting diode is the color perceived by the human eye, and by increasing the mixing ratio of zinc, it can be colored indigo, blue,
Changes to blue-green. Note that methylcyclopentadienylmagnesium Mg(CsHs)CHs can also be used for magnesium doping.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図の本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図、第２図はその発光ダイオード
を製造する装置を示した構成図、第３図乃至第６図はそ
の装置で使用されたライナー管の断面図、第７図はその
ライナー管の平面図、第８図乃至第１３図は発光ダイオ
ードの製造工程を示した断面図、第１４図はその発光ダ
イオードの１層におけるマグネシウムと亜鉛との混合比
と発光のドミナントビーク波長との関係を示した特性図
である。 ５０゛発光ダイオード　５１・゛・サファイア基板５２
８７７７層 ５３゛−高キヤリア濃度ｎ＋層 ５４・−低キヤリア濃度ｎ層 ５５　１層　　５７．５８−電極 特許出願人　　　豊田合戊株式会社 同　　　　新技術事業団 代　理　人　　　弁理士　藤谷　修 第１図FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a light emitting diode according to a specific embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an apparatus for manufacturing the light emitting diode, and FIGS. 3 to 6 are 7 is a plan view of the liner tube, FIGS. 8 to 13 are sectional views showing the manufacturing process of the light emitting diode, and FIG. 14 is a cross sectional view of the liner tube used in the device. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the mixing ratio of magnesium and zinc in one layer and the dominant peak wavelength of light emission. 50゛Light emitting diode 51゛・Sapphire substrate 52
8777 layer 53゛ - High carrier concentration n+ layer 54 - Low carrier concentration n layer 55 1 layer 57.58 - Electrode patent applicant Toyota Gosho Co., Ltd. New Technology Corporation Representative Patent attorney Osamu Fujitani Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１
＿−＿ｘＮ；ｘ＝０を含む）からなるｎ層と、ｉ型の窒
化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ
Ｎ；ｘ＝０を含む）からなるｉ層とを有する窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子において、 前記ｉ層のドーピング元素は、亜鉛（Ｚｎ）とマグネシ
ウム（Ｍｇ）であることを特徴とする発光素子。[Claims] An n-type gallium nitride compound semiconductor (Al_xGa_1
____xN;
A gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device having an i-layer consisting of N; .