JPH08213655A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH08213655A JPH08213655A JP7291826A JP29182695A JPH08213655A JP H08213655 A JPH08213655 A JP H08213655A JP 7291826 A JP7291826 A JP 7291826A JP 29182695 A JP29182695 A JP 29182695A JP H08213655 A JPH08213655 A JP H08213655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- compound semiconductor
- based compound
- gallium nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
発光素子の発光効率の改善 【構成】サファイア基板1上に500 ÅのAlN のバッファ
層2が形成され、その上に順に、膜厚約2.2 μm, シリ
コンドープされた電子濃度1.5 ×1018/cm3のGaNの高キ
ャリア濃度N+ 層3、膜厚約1.5 μm, 電子濃度 1×10
15/cm3以下のGaNの低キャリア濃度N層4、膜厚約0.2
μmのGaN から成るI層5が形成されている。I層5と
高キャリア濃度N+ 層3には、それぞれに接続する、ア
ルミニウムで形成された電極7と電極8とが形成されて
いる。
Description
色発光の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子に関す
る。
化合物半導体が用いられている。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。
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型のGa
N 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P型不純物を添加してI型の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
62-119196 号公報、特開昭63-188977 号公報) 。
ードを製造する場合に、I層とN層との接合が用いられ
る。そして、GaN 系の化合物半導体を製造する場合に
は、通常、意図的に不純物をドーピングしなくても、そ
のGaN 系の化合物半導体はN導電型となり、逆に、シリ
コン等の半導体と異なり、I(Insulator)型の半導体を
得るには、亜鉛をドープしていた。又、N型のGaN を得
る場合には、その導電率の制御が困難であった。
光ダイオードを製造する過程において、有機金属化合物
気相成長法によるGaN 半導体の気相成長技術を確立する
至り、高純度のGaN 気相成長膜を得ることができた。こ
の結果、従来、不純物のドーピングをしない場合には、
低抵抗率のN型GaN が得られたが、本発明者等の気相成
長技術の確立により、不純物のドーピングなしに高抵抗
率のGaN が得られた。
特性を向上させるためには、意図的に導電率の制御でき
るGaN 系化合物半導体の気相成長膜を得ることが必要と
なってきた。したがって、本発明の目的は、GaN 系化合
物半導体層を有する発光素子において、シリコンドープ
により抵抗率を制御可能することで、発光素子の発光効
率を向上させることである。
は、窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む) を有する発光素子において、シリコンが添加された
窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) を
有することを特徴とする。
上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) を有する発光素子において、シリコン
が添加された窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X
=0を含む) を有することを特徴とする。
上に形成されたバッファ層上に形成された窒化ガリウム
系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) を有する発光素
子において、シリコンが添加された窒化ガリウム系化合
物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) を有することを特徴と
する。
された窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む) には取出電極が形成されていることを特徴とする。
された窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む) の抵抗率は3×10-1Ωcm−8×10-3Ωcmである
ことを特徴とする。
物半導体層(AlXGa1-XN;X=0を含む) を有する発光素子に
おいて、シリコンドープを可能として、その層の抵抗率
を制御可能とした結果、抵抗率の制御された窒化ガリウ
ム系化合物半導体層(AlXGa1-XN;X=0を含む) を精度良く
得ることができた。この結果、発光素子の発光効率を向
上させることができた。
明する。本発明の製造方法を用いて、図1に示す構造の
発光ダイオード10を製造した。
ァイア基板1を有しており、そのサファイア基板1に50
0 ÅのAlN のバッファ層2が形成されている。そのバッ
ファ層2の上には、順に、膜厚約 2.2μmのGaN から成
る高キャリア濃度N+ 層3と膜厚約 1.5μmのGaN から
成る低キャリア濃度N層4が形成されている。更に、低
キャリア濃度N層4の上に膜厚約 0.2μmのGaN から成
るI層5が形成されている。そして、I層5に接続する
アルミニウムで形成された電極7と高キャリア濃度N+
層3に接続するアルミニウムで形成された電極8とが形
成されている。
造方法について説明する。上記発光ダイオード10は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
(以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)(以下「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とジエ
チル亜鉛(以下「DEZ 」と記す) である。
a面を主面とする単結晶のサファイア基板1をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、H2
を流速 2 l/分で反応室に流しながら温度1200℃でサフ
ァイア基板1を10分間気相エッチングした。次に、温度
を 400℃まで低下させて、H2を流速20 l/分、NH3 を流
速10 l/分、15℃に保持したTMA をバブリングさせたH2
を50cc/ 分で供給してAlN のバッファ層2が約 500Åの
厚さに形成された。
基板1の温度を1150℃に保持し、H2を 20 l/分、他の
原料ガスとしてのNH3 を 10 l/分及び、-15 ℃に保持
したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で流し、シ
リコンを含むガスとしてH2で0.86ppm まで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200ml/ 分で30分流して、膜厚約 2.2μm、
キャリア濃度 1.5×1018/cm3のGaN から成る高キャリア
濃度N+ 層3を形成した。
に保持し、H2を 20 l/分、NH3 を10 l/分、-15 ℃
に保持したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で20
分間流して、膜厚約 1.5μm、キャリア濃度 1×1015/c
m3以下のGaN から成る低キャリア濃度N層4を形成し
た。
H2 を20 l/分、NH3 を10 l/分、TMG を 1.7×10-4モ
ル/分、DEZ を 1.5×10-4モル/分の割合で供給して、
膜厚0.2μmのGaN から成るI層5を形成した。このよ
うにして、図2に示すような多層構造が得られた。次
に、図3に示すように、I層5の上に、スパッタリング
によりSiO2層11を2000Åの厚さに形成した。次に、そ
のSiO2層11上にフォトレジスト12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12を高キャ
リア濃度N+層3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。
12によって覆われていないSiO2層11をフッ酸系エッ
チング液で除去した。次に、図5に示すように、フォト
レジスト12及びSiO2層11によって覆われていない部
位のI層5とその下の低キャリア濃度N層4と高キャリ
ア濃度N+ 層3の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波
電力0.44W/cm2 、CCl2F2ガスを10ml/分で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。次に、
図6に示すように、I層5上に残っているSiO2層11を
フッ酸で除去した。
Al層13を蒸着により形成した。そして、そのAl層13
の上にフォトレジスト14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14が高キャリア濃度N
+ 層3及びI層5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、図7に示すようにそのフ
ォトレジスト14をマスクとして下層のAl層13の露出
部を硝酸系エッチング液でエッチングし、フォトレジス
ト14をアセトンで除去し、高キャリア濃度N+ 層3の
電極8、I層5の電極7を形成した。
ta- l-Insulator-Semiconductor)構造の窒化ガリウム系
発光素を製造することができる。上記の製造過程におい
て、高キャリア濃度N+ 層3を気相成長させるとき、H2
を20 l/分、他の原料ガスとしてのNH3 を10 l/分及
び、-15 ℃に保持した TMGをバブリングさせたH2を100c
c/分で流し、シリコンを含むガスとしてH2で0.86ppm ま
で希釈したシラン(SiH4)を10cc/ 分〜300 cc/ 分の範囲
で制御することにより、高キャリア濃度N+ 層3のの抵
抗率は、図8に示すように、3 ×10-1Ωcmから 8×10-3
Ωcmまで変化させることができる。
したが他の原料ガスの流量を制御しても良く、また、両
者の混合比率を制御して抵抗率を変化させても良い。ま
た、本実施例ではSiドーパント材料としてシランを使用
したが、Siを含む有機化合物例えばテトラエチルシラン
(Si(C2H5)4) などをH2でバブリングしたガスを用いても
良い。このようにして、高キャリア濃度N+ 層3と低キ
ャリ濃度N層4とを抵抗率の制御可能状態で形成するこ
とができた。
イオード10の発光強度は、0.2mcdであり、従来のI層
とN層とから成る発光ダイオードの発光強度の4倍に向
上した。又、発光面を観察した所、発光点の数が増加し
ていることも観察された。
ドの構成を示した構成図。
断面図
断面図
断面図
断面図
断面図
断面図
的特性との関係を示した測定図。
Claims (5)
- 【請求項1】 窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) を有する発光素子において、 シリコンが添加された窒化ガリウム系化合物半導体(AlX
Ga1-XN;X=0を含む) を有することを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項2】 サファイア基板上に形成された窒化ガリ
ウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) を有する発
光素子において、 シリコンが添加された窒化ガリウム系化合物半導体(AlX
Ga1-XN;X=0を含む) を有することを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項3】 サファイア基板上に形成されたバッファ
層上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) を有する発光素子において、 シリコンが添加された窒化ガリウム系化合物半導体(AlX
Ga1-XN;X=0を含む) を有することを特徴とする窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項4】 前記シリコンが添加された窒化ガリウム
系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) には取出電極が
形成されていることを特徴とする請求項3に記載の発光
素子。 - 【請求項5】 前記シリコンが添加された窒化ガリウム
系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) の抵抗率は3×
10-1Ωcm−8×10-3Ωcmであることを特徴とする請
求項1乃至請求項4に記載の発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29182695A JP3312715B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29182695A JP3312715B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5020990A Division JP2623466B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Related Child Applications (9)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11284751A Division JP2000091633A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
JP11284752A Division JP2000091640A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 窒化ガリウム系化合物半導発光素子の製造方法 |
JP2001238061A Division JP2002118285A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2001237826A Division JP2002118283A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2001237927A Division JP2002118284A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2001238119A Division JP3521201B2 (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム化合物半導体の製造方法 |
JP2001238156A Division JP2002118286A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP2001238206A Division JP2002118287A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
JP2001237997A Division JP2002057370A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08213655A true JPH08213655A (ja) | 1996-08-20 |
JP3312715B2 JP3312715B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=17773922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29182695A Expired - Lifetime JP3312715B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3312715B2 (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10261817A (ja) * | 1998-02-12 | 1998-09-29 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP2000091640A (ja) * | 1999-10-05 | 2000-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導発光素子の製造方法 |
JP2000091633A (ja) * | 1999-10-05 | 2000-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
JP2001168048A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-06-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2001168389A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-06-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP2001185499A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-07-06 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
JP2002118286A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP2002118284A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118285A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118283A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118287A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
US9130122B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
JPH03252175A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
-
1995
- 1995-10-13 JP JP29182695A patent/JP3312715B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
JPH03252175A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10261817A (ja) * | 1998-02-12 | 1998-09-29 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP2000091640A (ja) * | 1999-10-05 | 2000-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導発光素子の製造方法 |
JP2000091633A (ja) * | 1999-10-05 | 2000-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
JP2001168048A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-06-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2001168389A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-06-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
JP2001185499A (ja) * | 2000-10-16 | 2001-07-06 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
JP2002118286A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
JP2002118284A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118285A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118283A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
JP2002118287A (ja) * | 2001-08-06 | 2002-04-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
US9130122B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3312715B2 (ja) | 2002-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2623466B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP2698796B2 (ja) | 3族窒化物半導体発光素子 | |
JP2623464B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP3795624B2 (ja) | 窒素−3族元素化合物半導体発光素子 | |
JP2626431B2 (ja) | 窒素−3族元素化合物半導体発光素子 | |
JPH06151968A (ja) | 窒素−3属元素化合物半導体発光素子 | |
JPH08213655A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JPH07131068A (ja) | 窒素−3族元素化合物半導体発光素子 | |
JP3661871B2 (ja) | 窒化ガリウム化合物半導体の製造方法 | |
JPH06151962A (ja) | 窒素−3属元素化合物半導体発光素子及び製造方法 | |
JP3521201B2 (ja) | 窒化ガリウム化合物半導体の製造方法 | |
JP2002118287A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体 | |
JP3026102B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP2681094B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP3184203B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP2001185499A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
JP2001168389A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 | |
JPH10261817A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
JP2002118284A (ja) | 窒化ガリウム半導体の製造方法 | |
JP2002118283A (ja) | 窒化ガリウム半導体の製造方法 | |
JP2002057370A (ja) | 窒化ガリウム半導体の製造方法 | |
JP3498185B2 (ja) | 窒素−3族元素化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP2002118285A (ja) | 窒化ガリウム半導体の製造方法 | |
JP3613190B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP2001168048A (ja) | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080531 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090531 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531 Year of fee payment: 8 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531 Year of fee payment: 8 |