JPH10154831A - Semiconductor light emitting element and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor light emitting element and manufacture thereofInfo
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- JPH10154831A JPH10154831A JP20494997A JP20494997A JPH10154831A JP H10154831 A JPH10154831 A JP H10154831A JP 20494997 A JP20494997 A JP 20494997A JP 20494997 A JP20494997 A JP 20494997A JP H10154831 A JPH10154831 A JP H10154831A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体装置
に関し、特にカルコゲナイド化合物或いは窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子とその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor device, and more particularly to a chalcogenide compound or gallium nitride compound semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】緑色から青色の波長帯において発光する
半導体発光素子として、近年、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体であるＺｎＳｅ系や、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であ
るＧａＮ系材料を用いた発光素子の研究開発が行われて
いる。近年、研究レベルでは、どちらの材料系について
も発光素子あるいは半導体レーザが試作されつつある。2. Description of the Related Art In recent years, as a semiconductor light emitting device which emits light in a green to blue wavelength band, a light emitting device using a ZnSe-based II-VI compound semiconductor or a GaN-based III-V compound semiconductor has recently been developed. R & D is ongoing. In recent years, at the research level, light-emitting elements or semiconductor lasers are being prototyped for both material systems.
【０００３】すなわち、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体とし
ては、亜鉛化カルコゲナイドであるＺｎＳｅ系の材料開
発が行われており、研究レベルではＭＢＥ法（分子線ビ
ーム堆積法）による結晶成長が実現されている。しか
し、市販品として製品レベル達しているものはない。ま
た、有機金属化学堆積法（ＭＯＣＶＤ法）ではｐ型導電
性の実現が困難であるため、発光素子の実現はその見通
しすらないのが現状である。[0003] That is, as a II-VI compound semiconductor, a ZnSe-based material which is a zincated chalcogenide is being developed, and crystal growth by MBE (Molecular Beam Deposition) has been realized at the research level. . However, none of them has reached the product level as a commercial product. Further, since it is difficult to realize p-type conductivity by the metal organic chemical deposition method (MOCVD method), the realization of a light emitting element is not expected at present.
【０００４】一方、ＧａＮ系半導体については、ＭＯＣ
ＶＤ法による発光ダイオードは実現されているものの、
半導体レーザについては、市販品として製品レベルに達
しているものはない。これは、発光に関与しない抵抗成
分が大きいため、レーザ素子の発熱量が高く、素子寿命
に大きな影響をあたえているためである。またＧａＮ系
発光素子においては、結晶の融点が高いことが結晶成長
を困難にしている。さらに酸やアルカリによるエッチン
グが容易でないために、素子加工も非常に難しい。な
お、本明細書において「窒化ガリウム系半導体」あるい
は「ＧａＮ系半導体」とは、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）なる化学式に
おいて組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた
すべての組成の半導体を含むものとする。例えば、Ｉｎ
ＧａＮ（ｘ＝０．４、ｙ＝０）も「窒化ガリウム系半導
体」に含まれるものとする。On the other hand, for GaN-based semiconductors, MOC
Although the light emitting diode by the VD method has been realized,
No semiconductor laser has reached the product level as a commercial product. This is because a large resistance component that does not contribute to light emission causes a large amount of heat generation of the laser element, which greatly affects the life of the laser element. In a GaN-based light emitting device, the high melting point of the crystal makes crystal growth difficult. Further, device etching is very difficult because etching with acid or alkali is not easy. In this specification, “gallium nitride-based semiconductor” or “GaN-based semiconductor” refers to In x Al y Ga 1-xy N
In the chemical formula (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1), semiconductors of all compositions in which the composition ratios x and y are changed within respective ranges are included. For example, In
GaN (x = 0.4, y = 0) is also included in the “gallium nitride based semiconductor”.
【０００５】従来のＧａＮ系半導体レーザの作成手順の
概略は以下の如くである。すなわち、まず、サファイア
基板上にｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層、ＩｎＧａＮ活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順次積層する。次に、そ
のｐ側表面にｐ側電極を形成する。さらにドライエッチ
ングなどの手法によりｎ型ＧａＮ層の一部を削って、ｎ
側電極を形成する。[0005] An outline of a procedure for manufacturing a conventional GaN-based semiconductor laser is as follows. That is, first, an n-type GaN contact layer, an n-type AlGaN cladding layer, an InGaN active layer, a p-type AlGaN cladding layer, and a p-type GaN contact layer are sequentially stacked on a sapphire substrate. Next, a p-side electrode is formed on the p-side surface. Further, a part of the n-type GaN layer is shaved by a method such as dry etching to obtain n
Form side electrodes.
【０００６】また、これらの工程に加えて、ｐ側電極の
すぐ下に絶縁層を作り電流の通り道を狭めたり、結晶成
長を２回に分けて行い内部狭窄構造を作ることにより、
電子を活性層に高密度に注入してレーザの発振閾値電流
を下げる試みが行われている。[0006] In addition to these steps, an insulating layer is formed immediately below the p-side electrode to narrow the current path, or the crystal growth is divided into two steps to form an internal constriction structure.
Attempts have been made to lower the laser oscillation threshold current by injecting electrons into the active layer at a high density.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ＺｎＳｅ系半導体の発
光素子において、前述のＭＢＥ法で実現できている発光
素子も、その問題点は信頼性が確保できないことにあ
る。この原因は基板として使っているＧａＡｓ基板とｐ
型の電極部分にあるといわれている。すなわち、ＧａＡ
ｓとＺｎＳｅでは格子定数がわずかに異なることにより
通電時に構成元素の相互拡散がより助長され、拡散され
た元素が互いにドーパントとなり、界面で高抵抗層が出
来てしまう。また、前述したＧａＮの場合と同様に、電
極部分では良好なオーミックコンタクトが実現されてい
ないため、通電時に電極部分に大きな電圧がかかり発熱
等が原因で素子が極めて短い時間に劣化するという問題
があった。Among the ZnSe-based semiconductor light-emitting elements, the light-emitting element that can be realized by the MBE method described above has a problem in that reliability cannot be ensured. This is because the GaAs substrate used as the substrate and p
It is said to be on the electrode part of the mold. That is, GaA
Since s and ZnSe have slightly different lattice constants, mutual diffusion of constituent elements is further promoted during energization, and the diffused elements serve as dopants for each other, resulting in a high-resistance layer at the interface. Also, as in the case of GaN described above, since a good ohmic contact is not realized in the electrode portion, a large voltage is applied to the electrode portion during energization, and the element is deteriorated in a very short time due to heat generation and the like. there were.
【０００８】また、ＩＩ−ＶＩ族化合物においては、Ｍ
０ＣＶＤ法ではｐ型不純物添加方法が完全には確立され
ていない。Ｉ族であるリチウム（Ｌｉ）等を用いること
により一部達成されているが、そのキャリア濃度は１０
16ｃｍ-3程度である。基板としてＺｎＳｅを用いること
により界面の問題は解決できるが、現在利用できる基板
で結晶欠陥が最も少ないものはヨウ素法によるものであ
る。しかし、第１層目の添加不純物としてＧａなどのＩ
ｌＩ族元素を用いると添加不純物の拡散により高抵抗化
するという問題があった。また、光励起Ｍ０ＣＶＤ法は
比較的古くから行われているが、エキシマレーザや水銀
ランプ等の２００ｎｍ以下の発光波長をもつ光源では成
長はできるものの成長表面の荒れが顕著で実用に耐える
ものではなかった。In the II-VI group compounds, M
In the 0CVD method, a p-type impurity adding method is not completely established. This is partially achieved by using lithium (Li) which is a group I, but the carrier concentration is 10%.
It is about 16 cm -3 . Although the problem of the interface can be solved by using ZnSe as the substrate, the currently available substrates having the fewest crystal defects are obtained by the iodine method. However, as an additional impurity of the first layer, I such as Ga
There is a problem that the use of the group 11 element increases the resistance due to diffusion of additional impurities. Although the light-excited M0CVD method has been used for a long time, a light source having an emission wavelength of 200 nm or less, such as an excimer laser or a mercury lamp, can grow, but the growth surface is remarkably rough and cannot be put to practical use. .
【０００９】一方、前述したＧａＮ系などのＩｌＩ−Ｖ
族半導体においても、バンドギャップが大きくなるとｐ
型のコンタクト抵抗は大きくなる傾向にある。このため
半導体レーザの信頼性の確保にはｐ型コンタクトの抵抗
をいかに小さくするかが大きな技術的課題となってい
る。すなわち、ｐ型ＧａＮコンタクト層とｐ側電極との
間に大きなコンタクト抵抗が存在するために、このコン
タクト部で大きな電圧降下が生じ、発熱によるレーザ動
作の不安定や発振の阻害の要因となっている。この対策
として、特開平８−３３０６２９号公報に開示されてい
るように、ｐ型コンタクト層の形成に際して、ｐ型コン
タクトの表面近くにマグネシウム（Ｍｇ）等のドーパン
トを大量に導入する試みが行われている。On the other hand, the above-described IlI-V of GaN or the like is used.
Also in group III semiconductors, when the band gap increases, p
Mold contact resistance tends to increase. Therefore, how to reduce the resistance of the p-type contact is a major technical issue in securing the reliability of the semiconductor laser. That is, since a large contact resistance exists between the p-type GaN contact layer and the p-side electrode, a large voltage drop occurs at this contact portion, which causes unstable laser operation due to heat generation and hinders oscillation. I have. As a countermeasure, as disclosed in JP-A-8-330629, attempts have been made to introduce a large amount of a dopant such as magnesium (Mg) near the surface of the p-type contact when forming the p-type contact layer. ing.
【００１０】しかし、Ｍｇを添加した場合でも、得られ
るキャリア濃度は１０18ｃｍ-3程度に過ぎず、活性化
率、すなわち添加した不純物に対する有効なキャリアの
数の割合は１％程度と極めて低かった。さらに、これ以
上の不純物の添加を行っても、キャリア濃度は飽和し、
ある値から急激に低下する。このような事情により、化
学量論的組成を有する化合物半導体に対して不純物を添
加しても、抵抗率が十分に低いオーミックコンタクトを
形成することは困難であるという問題があった。However, even when Mg is added, the obtained carrier concentration is only about 10 18 cm −3 , and the activation rate, that is, the ratio of the number of effective carriers to the added impurities is as low as about 1%. Was. Furthermore, even if more impurities are added, the carrier concentration is saturated,
It drops sharply from a certain value. Under such circumstances, there is a problem that it is difficult to form an ohmic contact having a sufficiently low resistivity even if an impurity is added to a compound semiconductor having a stoichiometric composition.
【００１１】他方、レーザの発振しきい値電流を下げる
ためには、前述したように内部狭窄構造を採用すること
が必要とされる。しかし、ＧａＮ系発光素子において内
部狭窄構造の半導体レーザを作ろうとした場合、特開平
４−２４２９８５号公報に開示されているように電流阻
止層としてＳｉＯ2などを使うと、ＧａＮ系材料との熱
膨張係数の違いなどから、界面にリーク電流などを生
じ、逆に素子性能が低下しやすいという問題があった。
また、特開平８−９７５０７号公報に開示されているよ
うに、電流阻止層として半絶縁性のＧａＮやｎ型ＧａＮ
などを用いる試みもあるが、電流阻止が十分に行われ
ず、低しきい値電流のレーザ素子は得られていない。On the other hand, in order to lower the oscillation threshold current of the laser, it is necessary to employ an internal constriction structure as described above. However, when an attempt is made to produce a semiconductor laser having an internal confinement structure in a GaN-based light emitting device, if SiO 2 or the like is used as a current blocking layer as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-242895, heat with a GaN-based material will be lost. There has been a problem that a leak current or the like is generated at the interface due to a difference in expansion coefficient or the like, and conversely, the element performance tends to be reduced.
Further, as disclosed in JP-A-8-97507, semi-insulating GaN or n-type GaN is used as a current blocking layer.
Although there is an attempt to use such a method, current blocking is not sufficiently performed, and a laser element having a low threshold current has not been obtained.
【００１２】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
ある。すなわち、その目的は、硫黄、亜鉛もしくはセレ
ンを含むカルコゲナイド化合物半導体発光素子におい
て、基板結晶との界面での相互拡散による高抵抗層をな
くし、ＭＯＣＶＤ法で高キャリア濃度のｐ型導電性層の
低抵抗ｐ型コンタクトを実現することにある。また、本
発明のもうひとつの目的は、ＧａＮ系化合物半導体を用
いた発光素子において、ｐ型コンタクト抵抗を低減する
とともに、内部狭窄構造を作る際にリーク電流を低減す
ることにある。The present invention has been made in view of such a point. That is, the purpose is to eliminate a high resistance layer due to interdiffusion at an interface with a substrate crystal in a chalcogenide compound semiconductor light emitting device containing sulfur, zinc or selenium, and to reduce a p-type conductive layer having a high carrier concentration by MOCVD. The object is to realize a resistance p-type contact. Another object of the present invention is to reduce a p-type contact resistance and a leakage current when forming an internal confinement structure in a light emitting device using a GaN-based compound semiconductor.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の半導
体発光素子は、化合量論的組成からずれた組成の化合物
半導体からなる過剰層を備えたことを特徴とするものし
て構成される。すなわち、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
場合には、ＩＩ族元素全体の組成比とＶＩ族元素全体の
組成比とが同一でないような化合物半導体からなる過剰
層であり、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の場合には、ＩＩ
Ｉ族元素全体の組成比とＶ族元素全体の組成比とが同一
でないような化合物半導体からなる過剰層を備えた半導
体発光素子として構成される。That is, the semiconductor light emitting device of the present invention is characterized by having an excess layer made of a compound semiconductor having a composition deviating from the stoichiometric composition. That is, in the case of a II-VI compound semiconductor, it is an excess layer of a compound semiconductor in which the composition ratio of the entire group II element and the composition ratio of the entire VI group element are not the same, and In case II
The semiconductor light emitting device is provided with an excess layer made of a compound semiconductor in which the composition ratio of the entire group I element and the composition ratio of the entire group V element are not the same.
【００１４】また、この過剰層は、電極とのコンタクト
層として設けることにより、コンタクト抵抗を低減する
ことができる。By providing this excess layer as a contact layer with the electrode, the contact resistance can be reduced.
【００１５】あるいは、この過剰層は、電流阻止層とし
て設けることにより、ドーパントとしての不純物の活性
化率を改善し、電流阻止効果を向上させることができ
る。Alternatively, by providing this excess layer as a current blocking layer, the activation rate of impurities as a dopant can be improved, and the current blocking effect can be improved.
【００１６】さらに、前記半導体発光素子は、窒化ガリ
ウム系半導体発光素子であり、前記過剰層は、ガリウム
が化学量論的組成よりも過剰に含有されたものとして構
成される。Further, the semiconductor light-emitting device is a gallium nitride-based semiconductor light-emitting device, and the excess layer is configured such that gallium is contained in excess of a stoichiometric composition.
【００１７】また、前記半導体発光素子は、窒化ガリウ
ム系半導体発光素子であり、前記過剰層は、前記化合物
半導体に対する添加元素をＭとして、Ｉｎx1Ｇａx2Ａｌ
x3ＮyＭz（ｘ1≧０、ｘ2≧０、ｘ3≧０、ｙ＞０、ｚ≧
０）なる組成式で表され前記組成式において（ｘ1＋ｘ2
＋ｘ3）≠ｙなる条件を満たす化合物層であって、（ｘ1
＋ｘ2＋ｘ3−ｙ）の絶対値をｙで除算した商が０．００
０１以上である化合物層あるいは（ｘ1＋ｘ2＋ｘ3−ｙ
−ｚ）の絶対値を（ｙ＋ｚ）で除算した商が０．０００
１以上である化合物層のうちの少なくともいずれかを有
するものとして構成されていることを特徴とするものと
して構成することにより低しきい値且つ高信頼性を有す
る発光素子を提供することができる。Further, the semiconductor light emitting device is a gallium nitride based semiconductor light emitting device, and the excess layer is formed of In x1 Ga x2 Al
x3 N y M z (x 1 ≧ 0, x 2 ≧ 0, x 3 ≧ 0, y> 0, z ≧
0) and represented by the formula (x 1 + x 2)
+ X 3 ) ≠ A compound layer satisfying the condition of y, wherein (x 1
+ X 2 + x 3 −y) is 0.00.
01 or more, or (x 1 + x 2 + x 3 -y
The quotient obtained by dividing the absolute value of −z) by (y + z) is 0.000.
A light-emitting element having a low threshold value and high reliability can be provided by being configured to have at least one of the one or more compound layers.
【００１８】ここで、前記添加元素Ｍとしては、ＶＩ族
元素である酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）お
よびテルル（Ｔｅ）からなる群から選択されたいずれか
の元素を含むものとして構成することにより導電型を効
果的に制御し、あるいはエッチングを容易にすることが
できる。Here, the additional element M includes any element selected from the group consisting of oxygen (O), sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te) which are Group VI elements. With this configuration, the conductivity type can be effectively controlled or the etching can be facilitated.
【００１９】また、前記添加元素Ｍとしては、ＩＶ族元
素であるシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）およびゲルマニ
ウム（Ｇｅ）からなる群から選択されたいずれかの元素
を含むものとして構成することにより導電型を効果的に
制御することができる。Further, the additive element M is configured to include any element selected from the group consisting of silicon (Si), carbon (C), and germanium (Ge), which are Group IV elements. The conductivity type can be effectively controlled.
【００２０】また、前記添加元素Ｍとしては、ＶＩＩ族
元素であるフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）
およびヨウ素（Ｉ）からなる群から選択されたいずれか
の元素を含むものとして構成することにより高抵抗層を
形成することができ、電流阻止効果を向上させることが
できる。The additional element M may be a Group VII element such as fluorine (F), chlorine (Cl), or bromine (Br).
A high-resistance layer can be formed by including the element containing any element selected from the group consisting of iodine (I) and iodine (I), and the current blocking effect can be improved.
【００２１】また、前記添加元素Ｍとしては、Ｉ族元素
であるリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）およびカ
リウム（Ｋ）からなる群から選択されたいずれかの元素
を含むものとして構成することにより高抵抗層を形成す
ることができ、電流阻止効果を向上させることができ
る。Further, the additive element M is configured to include any element selected from the group consisting of lithium (Li), sodium (Na) and potassium (K) which are Group I elements. A high resistance layer can be formed, and the current blocking effect can be improved.
【００２２】また、前記添加元素Ｍとしては、遷移金属
元素である鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐ
ｔ）、金（Ａｕ）および銀（Ａｇ）からなる群から選択
されたいずれかの元素を含むものとして構成することに
より高抵抗層を形成することができ、電流阻止効果を向
上させることができ、あるいは電極金属との合金化を促
進させてコンタクト抵抗を低減することができる。The additional elements M include transition metal elements such as iron (Fe), chromium (Cr), and nickel (N
i), cobalt (Co), titanium (Ti), platinum (P
t), a high-resistance layer can be formed by including any element selected from the group consisting of gold (Au) and silver (Ag), and the current blocking effect can be improved. Alternatively, the contact resistance can be reduced by promoting alloying with the electrode metal.
【００２３】また、本発明による発光素子は、ヨウ素を
含むｎ型導電性ＺｎＳｅ基板と、この基板上に成長され
たＶＩＩ族元素を含む亜鉛化カルコゲナイド層と、この
亜鉛化カルコゲナイド層の上に成長されたＶ族元素を含
むｐ型導電性ＺｎＳｅ層と、この層の上に成長されたＶ
族元素を含み亜鉛またはセレンの過剰層を有するｐ型導
電性ＺｎＳｅ層と、このｐ型導電ＺｎＳｅ層および前記
ｎ型導電性ＺｎＳｅ基板上に形成された電極とを備えた
ことを特徴とするものして構成することもできる。Further, the light emitting device according to the present invention comprises an n-type conductive ZnSe substrate containing iodine, a zincated chalcogenide layer containing a Group VII element grown on the substrate, and a zinc chalcogenide layer grown on the zincated chalcogenide layer. P-type conductive ZnSe layer containing a group V element, and V grown on this layer.
A p-type conductive ZnSe layer having an excess layer of zinc or selenium containing a group III element, and an electrode formed on the p-type conductive ZnSe layer and the n-type conductive ZnSe substrate. It can also be configured.
【００２４】一方、本発明による半導体発光素子の製造
方法は、反応容器内に基板を設置し、前記反応容器内に
ＩＩＩ族元素の原料ガスおよびＶ族元素の原料ガスを供
給することにより前記基板上に窒化ガリウム系半導体層
を成長させる半導体発光素子の製造方法であって、前記
ＩＩＩ族元素の原料ガスと前記Ｖ族元素の原料ガスとを
第１の供給比において供給することにより前記基板上に
化学量論的組成を有する窒化ガリウム系半導体層を成長
する工程と、前記ＩＩＩ族元素の原料ガスと前記Ｖ族元
素の原料ガスとの供給比を前記第１の供給比の１／１０
以下の供給比あるいは前記第１の供給比の１０倍以上の
供給比において供給することにより化学量論的組成から
ずれた組成比を有する窒化ガリウム系半導体からなる過
剰層を成長する工程と、を備えたことを特徴とするもの
して構成される。On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, a substrate is placed in a reaction vessel, and a source gas of a group III element and a source gas of a group V element are supplied into the reaction vessel. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a gallium nitride-based semiconductor layer is grown thereon, wherein a source gas of the group III element and a source gas of the group V element are supplied at a first supply ratio to form a substrate on the substrate. Growing a gallium nitride based semiconductor layer having a stoichiometric composition, and setting the supply ratio of the group III element source gas and the group V element source gas to 1/10 of the first supply ratio.
Growing the gallium nitride-based semiconductor excess layer having a composition ratio deviated from the stoichiometric composition by supplying at a supply ratio of 10 times or more of the following supply ratio or the first supply ratio: It is configured to be characterized by having.
【００２５】あるいは、本発明による半導体発光素子の
製造方法は、反応容器内に配置されたヨウ素を含むｎ型
導電性ＺｎＳｅ基板の主面上に、ＺｎＳｅのバンドギャ
ップに対応する波長よりわずかに波長の短い線スペクト
ルをもつ光を照射しながら、前記容器内に亜鉛およびセ
レンの原料ガスを供給しつつ、有機金属化学堆積法を用
いて４００℃以下で各層を成長させる結晶成長法を用い
る半導体発光素子の製造方法であって、前記結晶成長法
により前記基板上にＶＩＩ族元素を含むｎ型ＺｎＳｅ層
を成長する工程と、この層の上に前記結晶成長法により
亜鉛またはカドミウムを含む亜鉛化カルコゲナイド層を
成長する工程と、この亜鉛化カルコゲナイド層の上に前
記結晶成長法によりＶ族元素を含むｐ型導電性ＺｎＳｅ
層を成長する工程と、この層の上に、前記結晶成長法に
より、亜鉛とセレンの原料ガスの供給比を０から１００
までのあいだで急激に変化させることにより、Ｖ族元素
を含む亜鉛またはセレンの過剰層を有するｐ型導電性Ｚ
ｎＳｅ層を成長する工程と、このｐ型導電性ＺｎＳｅ層
の上および前記ｎ型導電性ＺｎＳｅ基板の裏面上に電極
を形成する工程と、を備えたことを特徴とするものして
構成される。Alternatively, the method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to the present invention is characterized in that a wavelength slightly smaller than the wavelength corresponding to the band gap of ZnSe is formed on the main surface of the n-type conductive ZnSe substrate containing iodine disposed in the reaction vessel. Semiconductor light emission using a crystal growth method in which each layer is grown at a temperature of 400 ° C. or less using an organometallic chemical deposition method while supplying source gases of zinc and selenium into the container while irradiating light having a short line spectrum of A method for manufacturing an element, comprising: growing an n-type ZnSe layer containing a Group VII element on the substrate by the crystal growth method; and a zinc chalcogenide containing zinc or cadmium on the layer by the crystal growth method. Growing a layer, and forming a p-type conductive ZnSe containing a group V element on the zincated chalcogenide layer by the crystal growth method.
A step of growing a layer, and a supply ratio of a source gas of zinc and selenium is set to 0 to 100 on the layer by the crystal growth method.
Up to a p-type conductive Z having an excess layer of zinc or selenium containing a group V element.
a step of growing an nSe layer; and a step of forming electrodes on the p-type conductive ZnSe layer and on the back surface of the n-type conductive ZnSe substrate. .
【００２６】すなわち、上記課題を解決するために本発
明者らが鋭意検討を重ねた結果上記の手法を用いれば、
電極とのコンタクト抵抗を著しく低下できることが判明
した。またＩＩ−ＶＩ系半導体発光素子においては、基
板結晶との界面での添加不純物がＶｌＩ族どうしである
ため相互拡散による高抵抗層をつくらないことがあきら
かとなった。光励起Ｍ０ＣＶＤ法で成長面の荒れをなく
すため成長結晶のバンドギャップよりわずかに高エネル
ギの光を照射する事により、高キャリア濃度のｐ型導電
性を実現できることがわかった。さらに、低抵抗ｐ型コ
ンタクトを実現するため電極と化合物半導体層の間に化
合物半導体構成元素と電極合金の極めて薄い遷移層をも
うけることにより安定で低抵抗な電極層ができることが
明かとなった。That is, as a result of intensive studies by the present inventors to solve the above problems, if the above method is used,
It has been found that the contact resistance with the electrode can be significantly reduced. In addition, in the II-VI based semiconductor light emitting device, it is clear that a high resistance layer is not formed by interdiffusion because the added impurity at the interface with the substrate crystal is between VlI groups. It has been found that p-type conductivity with a high carrier concentration can be realized by irradiating light with energy slightly higher than the band gap of the grown crystal in order to eliminate the roughness of the growth surface by the light excitation M0CVD method. Furthermore, it has become clear that a stable and low-resistance electrode layer can be formed by providing an extremely thin transition layer of a compound semiconductor constituent element and an electrode alloy between the electrode and the compound semiconductor layer to realize a low-resistance p-type contact.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】本発明によれば、組成のずれた化
合物半導体層をコンタクト層として用い、さらに上述し
たような元素を添加することにより、通常のＧａＮ系に
不純物を添加するよりもより大量のドーピングが可能と
なり、より高濃度の導電型が実現され、コンタクト抵抗
を低減することができる。According to the present invention, a compound semiconductor layer having a deviated composition is used as a contact layer, and the above-mentioned elements are added, so that a conventional GaN-based compound is more doped than an impurity. A large amount of doping becomes possible, a higher conductivity type is realized, and the contact resistance can be reduced.
【００２８】さらに、本発明によれば、組成のずれた化
合物半導体層を電流阻止層として用い、さらに上述した
ような元素を添加することによって、ドーパントの活性
化率を改善し、あるいは、容易に高抵抗化することがで
き、その結果として、電流阻止効率を改善して、低しき
い値化を実現することができるようになる。Further, according to the present invention, the activation rate of the dopant is improved by using a compound semiconductor layer having a deviated composition as a current blocking layer and further adding the above-mentioned elements, or The resistance can be increased, and as a result, the current blocking efficiency can be improved and the threshold can be reduced.
【００２９】以下に本発明の実施の形態について具体的
な実施例を例示しつつ説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to specific examples.
【００３０】[0030]
【実施例１】本発明の実施例１を図１に示すＺｎＳｅ結
晶発光素子を例にとって以下に説明する。ヨウ素輸送法
によりＺｎＳｅ結晶を溶融亜鉛中８００℃で２時間処理
した後、（１００）面ウエハを加工研磨した。さらにこ
の基板結晶を硫酸、過酸化水素および水を、１０：１：
１の割合で混合した液により、２５℃で１００秒エッチ
ングして、ヨウ素を１０ｐｐｍ以上含むｎ型ＺｎＳｅ基
板１１とした。その後、表面の過剰セレンを取り除いた
後、基板１１を図２に示す結晶成長装置２１の反応容器
２２内のカーボンサセプタ２３上に載置チャージし、Ｒ
Ｆコイル２４により基板温度を５００℃に加熱し、大気
圧で２０分間、水素雰囲気で空焼きした。その後、反応
容器２２の上部原料ガス供給口２５から亜鉛とセレンの
原料としてのジメチルジンク、ジメチルセレンを、ま
た、添加不純物としてＣｌを反応容器２２内に供給し、
成長圧力１００ｔｏｒｒとした。他方、超高圧水銀ラン
プ２６による光をミラー２７を介して反応容器２２内の
基板上１１に照射し、図１に示すように第１層であるＣ
ｌドープＺｎＳｅ層１２を成長した。亜鉛とセレンの原
料であるジメチルジンク、ジメチルセレンのＶＩ（Ｓ
ｅ）／ＩＩ（Ｚｎ）比は２．０で、これらの原料は図１
の各成長層の成長終了間際まで供給した。図１の第２層
はＺｎＣｄＳｅ層１３で亜鉛とカドミウムの組成比は８
対２である。さらに第３層目としては添加不純物はター
シャリブチルアミンと窒素を用いて窒素添加ＺｎＳｅ層
１４を成長し、成長終了間際に亜鉛原料の供給量を１／
１０として第４層である窒素添加ＺｎＳｅコンタクト層
１５とした。このようにして作成した成長層に対し、基
板１１側にＡｕ−Ｇｅを蒸着してｎ側電極１６とし、第
４層１５上にＡｕを蒸着してｐ側電極１７とした。その
後、基板１１をダイシングして、個別チップに切り分け
た。Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the ZnSe crystal light emitting device shown in FIG. After treating ZnSe crystals in molten zinc at 800 ° C. for 2 hours by the iodine transport method, the (100) plane wafer was processed and polished. Further, the substrate crystal was mixed with sulfuric acid, hydrogen peroxide and water at 10: 1:
Etching was performed at 25 ° C. for 100 seconds with the liquid mixed at a ratio of 1 to obtain an n-type ZnSe substrate 11 containing 10 ppm or more of iodine. Thereafter, after removing excess selenium on the surface, the substrate 11 is placed and charged on the carbon susceptor 23 in the reaction vessel 22 of the crystal growth apparatus 21 shown in FIG.
The substrate temperature was heated to 500 ° C. by the F coil 24 and baked in a hydrogen atmosphere at atmospheric pressure for 20 minutes. Thereafter, dimethyl zinc and dimethyl selenium as raw materials of zinc and selenium, and Cl as an additional impurity are supplied into the reaction container 22 from the upper raw material gas supply port 25 of the reaction container 22,
The growth pressure was 100 torr. On the other hand, light from an ultra-high pressure mercury lamp 26 is irradiated onto the substrate 11 in the reaction vessel 22 via a mirror 27, and as shown in FIG.
An l-doped ZnSe layer 12 was grown. VI (S) of dimethyl zinc and dimethyl selenium which are raw materials of zinc and selenium
e) / II (Zn) ratio is 2.0 and these raw materials are shown in FIG.
Was supplied until just before the end of the growth of each growth layer. The second layer in FIG. 1 is a ZnCdSe layer 13 in which the composition ratio of zinc and cadmium is 8
Two. Further, as a third layer, a nitrogen-added ZnSe layer 14 is grown using tertiary butylamine and nitrogen as an additional impurity, and the supply amount of the zinc raw material is reduced by 1 /
Reference numeral 10 denotes a nitrogen-added ZnSe contact layer 15 which is a fourth layer. Au-Ge was deposited on the substrate 11 side to form an n-side electrode 16 and Au was deposited on the fourth layer 15 to form a p-side electrode 17 on the growth layer thus formed. Thereafter, the substrate 11 was diced and cut into individual chips.
【００３１】なお、図２の結晶成長装置２１は、さら
に、反応容器２２の下部に原料ガス廃棄口２８が設けら
れ、また、カーボンサセプタ２３内には基板温度制御用
の熱電対２９が埋め込まれ、そのリード線３０が反応容
器２２の底部３１から外側に導出されている。The crystal growth apparatus 21 shown in FIG. 2 is further provided with a raw material gas disposal port 28 at the lower part of the reaction vessel 22, and a thermocouple 29 for controlling the substrate temperature is embedded in the carbon susceptor 23. The lead wire 30 is led out from the bottom 31 of the reaction vessel 22.
【００３２】前記切り分けられた発光素子の発光スペク
トルは図３に示すように５１０ｎｍを中心に半値巾１０
ｎｍと非常に純色性の高いものであった。駆動電圧は
２．８Ｖ程度から発光し、３Ｖで２ｃｄに相当する発光
が得られた。また、ｐ側電極１７のＡｕに接触する第４
層１５からなる遷移層は非常に薄いため、肉眼で確認す
ることは必ずしも容易ではないが、やや黒みを帯びて見
えることが特徴的であった。上記の実施例において、光
を用いない場合、まったく成長しなかった。また、発光
スペクトルが２００ｎｍ以下の波長をもつ低圧水銀ラン
プを用いた場合、成長表面の荒れが激しく、リーク電流
が大きく発光しないか、駆動電圧が大きいものばかりで
実用的なものは得られなかった。As shown in FIG. 3, the emission spectrum of the light-emitting element thus divided has a half-value width of 10 around 510 nm.
nm and a very high pure color property. The driving voltage was about 2.8 V, and light emission corresponding to 2 cd was obtained at 3 V. In addition, the fourth electrode contacting Au of the p-side electrode 17
Since the transition layer composed of the layer 15 is very thin, it is not always easy to confirm it with the naked eye, but it is characteristic that it looks slightly dark. In the above example, when no light was used, no growth occurred. In addition, when a low-pressure mercury lamp having an emission spectrum having a wavelength of 200 nm or less was used, the growth surface was so rough that a large leak current did not emit light or a drive voltage was large and a practical one could not be obtained. .
【００３３】また、第１層１２の添加不純物としてＧａ
を用いた場合は、通電初期は３Ｖ程度で動作したがすぐ
に抵抗が上がり、その後発光しなくなった。As an additional impurity of the first layer 12, Ga
When the device was used, the device was operated at about 3 V in the initial stage of energization, but the resistance increased immediately, and light emission stopped thereafter.
【００３４】本発明の実施例に基づく発光素子の電流電
圧特性を図４に示す。同図の曲線４１が本発明による発
光素子の特性であるが、同図の曲線４２は、上記実施例
において、第４層を備えていない発光素子、すなわち、
ＺｎとＳｅの原料供給を同時に止めた場合に形成される
発光素子の電流電圧特性を比較例として示したものであ
る。この特性曲線から明らかなように、この特性は完全
なダイオード特性となっておらず、また電圧の立ち上が
りも５Ｖ程度と非常に高くなっており、発光は確認でき
たが数分で劣化した。FIG. 4 shows the current-voltage characteristics of the light emitting device according to the embodiment of the present invention. The curve 41 in the same figure is the characteristic of the light emitting device according to the present invention, and the curve 42 in the same example is the light emitting device without the fourth layer in the above embodiment, that is,
FIG. 7 shows, as a comparative example, current-voltage characteristics of a light-emitting element formed when the supply of Zn and Se materials is stopped at the same time. As is clear from this characteristic curve, this characteristic is not a complete diode characteristic, and the rise of the voltage is as high as about 5 V. Light emission was confirmed but deteriorated within a few minutes.
【００３５】[0035]
【実施例２】図５に本発明の第２の実施例である半導体
レーザの断面図を示す。Embodiment 2 FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.
【００３６】この実施例の半導体レーザは、サファイア
基板５１を有しており、ＧａＮバッファ層５２、Ｓｉド
ープｎ型ＧａＮ層５３、アンドープＩｎＧａＮ層５４、
Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層５５およびコンタクト層５６を
この順で積層成長した。電極には、ｎ型ＧａＮ層５３お
よびコンタクト層５６に対して、いずれもニッケル（Ｎ
ｉ）と金（Ａｕ）との積層構造を用い、それぞれｎ側電
極５７、ｐ側電極５８とした。また、これらの電極５
７、５８をストライプ構造にするため、ＳｉＯ２膜５９
を用いた。The semiconductor laser of this embodiment has a sapphire substrate 51, and includes a GaN buffer layer 52, a Si-doped n-type GaN layer 53, an undoped InGaN layer 54,
An Mg-doped p-type GaN layer 55 and a contact layer 56 were grown in this order. The electrode is made of nickel (N) for the n-type GaN layer 53 and the contact layer 56.
The n-side electrode 57 and the p-side electrode 58 were formed using a laminated structure of i) and gold (Au), respectively. In addition, these electrodes 5
In order to form the stripes 7 and 58 into a stripe structure, the SiO 2 film 59 is used.
Was used.
【００３７】次に、上記の半導体レーザの製造方法を説
明する。この半導体レーザ素子は、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）を用いて成長した。まず、（０００
１）面を基準面としたサファイア基板５１を有機溶媒お
よび酸によって洗浄した後、図示しないが、ＭＯＣＶＤ
装置の反応室に載置された加熱可能なサセプタ上に装着
し、温度１２００℃で水素を５リットル（Ｌ）／分の流
量で流し、表面を高温水素によって洗浄した。次に、基
板５１の温度を５００℃まで降温し、水素を１５Ｌ／
分、窒素を５Ｌ／分アンモニアを１０Ｌ／分、トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）を２５ｃｃ／分で１０分間流すこ
とにより、ＧａＮバッファ層５２を成長した。次に、サ
ファイア基板５１を１１００℃まで昇温し、水素を１５
Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、Ｔ
ＭＧを２５ｃｃ／分、ＳｉＨ4を１０ｃ ｃ／分の量で
約１時間流すことにより、ｎ型ＧａＮ層５３を成長し
た。Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor laser will be described. This semiconductor laser device was grown by using a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method). First, (000
1) After cleaning the sapphire substrate 51 with the plane as a reference plane using an organic solvent and an acid, although not shown,
The apparatus was mounted on a heatable susceptor placed in a reaction chamber of the apparatus, hydrogen was flowed at a temperature of 1200 ° C. at a flow rate of 5 liter (L) / min, and the surface was cleaned with high-temperature hydrogen. Next, the temperature of the substrate 51 is lowered to 500 ° C., and hydrogen is reduced to 15 L /
The GaN buffer layer 52 was grown by flowing nitrogen at 5 L / min, ammonia at 10 L / min, and trimethylgallium (TMG) at 25 cc / min for 10 minutes. Next, the temperature of the sapphire substrate 51 is raised to 1100 ° C.
L / min, nitrogen 5 L / min, ammonia 10 L / min, T
The n-type GaN layer 53 was grown by flowing MG at a flow rate of 25 cc / min and SiH 4 at a flow rate of 10 cc / min for about 1 hour.
【００３８】次に、サファイア基板５１を８００℃まで
降温し、水素を５Ｌ／分、窒素を１５Ｌ／分、アンモニ
アを１０Ｌ／分、ＴＭＧを３ｃｃ／分、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）を３００ｃｃ／分の量で約１５分間流
すことにより、アンドープのＩｎＧａＮ層５４を成長し
た。Next, the temperature of the sapphire substrate 51 was lowered to 800 ° C., and 5 L / min of hydrogen, 15 L / min of nitrogen, 10 L / min of ammonia, 3 cc / min of TMG, and 300 cc / min of trimethylindium (TMI) were used. By flowing for about 15 minutes, the undoped InGaN layer 54 was grown.
【００３９】次に、サファイア基板５１を再び１１００
℃まで昇温し、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、ア
ンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを２５ｃｃ／分、ジシク
ロペンタマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を３０ｃｃ／分の
量で約３０分間流すことにより、ｐ型ＧａＮ層５５を成
長した。Next, the sapphire substrate 51 is again set to 1100
By flowing hydrogen at 15 L / min, nitrogen at 5 L / min, ammonia at 10 L / min, TMG at 25 cc / min, and dicyclopentamagnesium (Cp2Mg) at 30 cc / min for about 30 minutes. , A p-type GaN layer 55 was grown.
【００４０】次に、サファイア基板５１を１１００℃に
保持したまま、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、ア
ンモニアを１Ｌ／分、ＴＭＧを２５ｃｃ／分、Ｃｐ２Ｍ
ｇを３０ｃｃ／分の量で約３分間流すことにより、コン
タクト層５６を約１０ｎｍ成長させた後、炉内で室温ま
で降温した。このようにアンモニアをｐ型ＧａＮ層５５
を成長する場合より１／１０に減少することにより、コ
ンタクト層５６であるｐ型ＧａＮ層は化学的量論組成か
らＧａ過剰状態となっている。Next, while maintaining the sapphire substrate 51 at 1100 ° C., 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, 1 L / min of ammonia, 25 cc / min of TMG, Cp2M
g was flowed at a rate of 30 cc / min for about 3 minutes to grow the contact layer 56 to about 10 nm, and then the temperature was lowered to room temperature in a furnace. Thus, the ammonia is added to the p-type GaN layer 55.
Is reduced to 1/10 of that in the case where is grown, so that the p-type GaN layer as the contact layer 56 is in a Ga-excess state from the stoichiometric composition.
【００４１】このように窒化物半導体積層構造を成長さ
せたサファイア基板５１をＭ０ＣＶＤ装置から取り出
し、周知の熱ＣＶＤ法によって形成したＳｉ０2膜をマ
スクとし、Ｃｌ2ガスを用いた反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法によってｎ型ＧａＮ層５３が露出するまで
上部層をエッチング除去した。また、このＳｉＯ2膜は
絶縁膜５９として利用する。このようにして作製した段
差付きの積層構造基板に周知のスパッタ法を用いてＮｉ
膜２００ｎｍとＡｕ膜５００ｎｍとの積層構造を形成
し、７００℃、５分間の窒素雰囲気中での加熱処理によ
ってオーミック電極５７、５８とした。[0041] Thus removed the sapphire substrate 51 by growing a nitride semiconductor laminated structure from M0CVD device, known a Si0 2 film formed by a thermal CVD method as a mask, reactive ion etching using Cl 2 gas ( The upper layer was removed by etching (RIE) until the n-type GaN layer 53 was exposed. This SiO 2 film is used as the insulating film 59. Using a well-known sputtering method, Ni
A stacked structure of the film 200 nm and the Au film 500 nm was formed, and the ohmic electrodes 57 and 58 were formed by heat treatment at 700 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere.
【００４２】このようにして作製された素子５００は波
長４２０ｎｍにおいて、しきい値電流３ｋＡ／ｃｍ2で
発振した。The device 500 thus manufactured oscillated at a wavelength of 420 nm with a threshold current of 3 kA / cm 2 .
【００４３】[0043]
【実施例３】図６は、本発明の第３の実施例に係る発光
素子の断面構造を表す概略図である。Embodiment 3 FIG. 6 is a schematic view showing a sectional structure of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
【００４４】すなわち、図６に示されるように、本実施
例による発光素子６００は、サファイアなどの基板６０
１上にバッファ層６０２、ｎ型ＧａＮコンタクト層６０
３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６０４、ＩｎＧａＮ活性
層６０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６０６、ｐ型Ｇａ
Ｎ層６０７が順次積層された多層構造を有する。また、
この多層構造の１部分はエッチング除去されてｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層６０３が表面に露出し、ｎ側電極６２０
が形成されている。また、ｐ側にはｐ側電極６１０が形
成されている。本発明による発光素子は、半導体レーザ
として構成する際には、図示したように、ｐ側電極６１
０の直下にＳｉ０2などにより構成される電流阻止層６
０９を設けて電流を高密度に注入するようにすることが
望ましい。That is, as shown in FIG. 6, the light emitting device 600 according to the present embodiment has a substrate 60 such as sapphire.
1, a buffer layer 602 and an n-type GaN contact layer 60
3, n-type AlGaN cladding layer 604, InGaN active layer 605, p-type AlGaN cladding layer 606, p-type Ga
It has a multilayer structure in which N layers 607 are sequentially stacked. Also,
A portion of this multilayer structure is etched away to form n-type Ga
The N contact layer 603 is exposed on the surface, and the n-side electrode 620 is exposed.
Are formed. A p-side electrode 610 is formed on the p-side. When the light emitting device according to the present invention is configured as a semiconductor laser, as shown in FIG.
Constituted current blocking layer due Si0 2 directly below the 0 6
09 is desirably provided so that current is injected at a high density.
【００４５】結晶成長は、サファイヤ基板６０１上にＧ
ａＮバッファ層６０２、ｎ型ＧａＮコンタクト層６０３
（Ｓｉドープ、キャリア濃度約５×１０18ｃｍ-3、層厚
約２ミクロン）、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層６０４（Ｓ
ｉドープ、５×１０17ｃｍ-3、０．５ミクロン）、Ｇａ
Ｎ活性層６０５（アンドープ、０．１ミクロン）、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層６０６（Ｍｇドープ、５×１０17
ｃｍ-3、０．５ミクロン）、ｐ型ＧａＮ層６０７（Ｍｇ
ドープ、５×１０18ｃｍ-3、２ミクロン）を順次積層す
ることに行われる。The crystal is grown on a sapphire substrate
aN buffer layer 602, n-type GaN contact layer 603
(Si doping, carrier concentration about 5 × 10 18 cm −3 , layer thickness about 2 μm), n-type AlGaN cladding layer 604 (S
i-doped, 5 × 10 17 cm −3 , 0.5 μm), Ga
N active layer 605 (undoped, 0.1 micron), p-type AlGaN cladding layer 606 (Mg doped, 5 × 10 17)
cm -3 , 0.5 micron), p-type GaN layer 607 (Mg
Dope, 5 × 10 18 cm −3 , 2 μm).
【００４６】本実施例においては、ｐ型ＧａＮ層６０７
の上に、さらに、化学量論的組成からずれてＧａが過剰
であるｐ型ＧａＮガリウム過剰コンタクト層６０８が約
０．０５ミクロンの膜厚に形成されている。具体的に
は、ＭＯＣＶＤ法による結晶成長に際して、ガリウム原
料と窒素原料の供給量比をそれまで層の成長条件の約１
０倍とした。この結果、ガリウム過剰コンタクト層６０
８においては、Ｇａ／Ｎの組成比が約１．００１となっ
た。このようなコンタクト層６０８を設けることによっ
て、ｐ側電極６１０のコンタクト部において、良好なオ
ーミックコンタクトが得られた。このようにコンタクト
のオーミック性が向上するのは、ガリウム過剰コンタク
ト層６０８を設けることにより、半導体層と金属層との
間に形成されるショットキー・バリアが低下するためで
あると考えられる。In this embodiment, the p-type GaN layer 607
Further, a p-type GaN gallium excess contact layer 608 having an excess of Ga deviating from the stoichiometric composition is formed to a thickness of about 0.05 μm. Specifically, during the crystal growth by the MOCVD method, the supply ratio of the gallium raw material to the nitrogen raw material is set to about one of the layer growth conditions up to that time.
It was set to 0 times. As a result, the gallium excess contact layer 60
In No. 8, the composition ratio of Ga / N was about 1.001. By providing such a contact layer 608, a favorable ohmic contact was obtained in the contact portion of the p-side electrode 610. It is considered that the ohmic property of the contact is improved as described above because the provision of the gallium-excess contact layer 608 lowers the Schottky barrier formed between the semiconductor layer and the metal layer.
【００４７】このようにして成長した積層構造におい
て、ドライエッチング法によりｎ型コンタクト層６０３
を露出させ、ｐ側電極６１０およびｎ側電極６２０をそ
れぞれ蒸着法により形成する。さらに、これらの電極の
上に金（Ａｕ）を蒸着し、ワイアボンディングのための
電極パッド６１１および６２１を形成する。In the stacked structure thus grown, the n-type contact layer 603 is formed by dry etching.
Are exposed, and a p-side electrode 610 and an n-side electrode 620 are formed by vapor deposition, respectively. Further, gold (Au) is evaporated on these electrodes to form electrode pads 611 and 621 for wire bonding.
【００４８】本発明者の試作の結果、従来の発光素子で
はレーザ発振には約５Ｖ以上の駆動電圧が必要であった
のに対して、本実施例によれば、約３．６Ｖにおいてレ
ーザ発振が得られた。すなわち、本発明によれば、ｐ型
コンタクト層６０７の表面にさらにガリウム過剰コンタ
クト層６０８を設けることにより、電極６１０とのオー
ミックコンタクトを確保し、接触抵抗を低減することが
できる。その結果として、コンタクト部での発熱が抑制
され、レーザ発振に必要とされるしきい値電圧が低下す
る。また、このように、素子の発熱が抑制される結果と
して、素子の寿命も延びて、長時間に渡る安定動作が可
能となる。As a result of the prototype of the present inventor, while the conventional light emitting device required a driving voltage of about 5 V or more for laser oscillation, according to the present embodiment, the laser oscillation at about 3.6 V was performed. was gotten. That is, according to the present invention, by providing the gallium excess contact layer 608 further on the surface of the p-type contact layer 607, an ohmic contact with the electrode 610 can be ensured and the contact resistance can be reduced. As a result, heat generation at the contact portion is suppressed, and the threshold voltage required for laser oscillation decreases. In addition, as a result of suppressing the heat generation of the element as described above, the life of the element is extended, and a stable operation for a long time can be performed.
【００４９】[0049]
【実施例４】図７は、本発明の第４の実施例に係る発光
素子の断面構造を表す概略図である。Embodiment 4 FIG. 7 is a schematic diagram showing a sectional structure of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
【００５０】本実施例に係る発光素子は、内部狭窄構造
を有するＧａＮ系半導体レーザである。すなわち、半導
体レーザ７００は、基板７０１上に、バッファ層７０２
および７０３、ｎ型コンタクト層７０４、ｎ型クラッド
層７０５、ｎ型ガイド層７０６、活性層７０７、ｐ型ガ
イド層７０８、ｐ型クラッド層７０９、ｐ型層７１０ｎ
型電流阻止層７１１、ｐ型層７１２および７１３、さら
にガリウム過剰層７１３が順次積層された多層構造体を
有する。The light emitting device according to the present embodiment is a GaN-based semiconductor laser having an internal confinement structure. That is, the semiconductor laser 700 includes the buffer layer 702 on the substrate 701.
And 703, an n-type contact layer 704, an n-type cladding layer 705, an n-type guide layer 706, an active layer 707, a p-type guide layer 708, a p-type clad layer 709, and a p-type layer 710n.
It has a multilayer structure in which a current blocking layer 711, p-type layers 712 and 713, and a gallium excess layer 713 are sequentially laminated.
【００５１】本実施例によれば、このレーザ７００にお
いて、特に、ｎ型電流阻止層７１１の電流阻止特性と、
ｐ側の電極コンタクトとを改善することができる。その
結果として、発光特性を改善することができる。According to this embodiment, in the laser 700, in particular, the current blocking characteristics of the n-type current blocking layer 711 and
The p-side electrode contact can be improved. As a result, light emission characteristics can be improved.
【００５２】レーザ７００の製造工程について以下に説
明する。まず、有機洗浄、酸洗浄によって処理したサフ
ァイア基板７０１をＭＯＣＶＤ装置の反応室内に導入
し、高周波によって加熱されるサセブタ上に装着する。The manufacturing process of the laser 700 will be described below. First, a sapphire substrate 701 treated by organic cleaning and acid cleaning is introduced into a reaction chamber of a MOCVD apparatus, and is mounted on a sass pig heated by high frequency.
【００５３】次に常圧て水素を１０Ｌ／分の流量で流し
ながら、温度約１１００℃で約１０分間、気相エッチン
グを施し、基板７０１の表面に形成されている自然酸化
膜を除去する。Next, while flowing hydrogen at a flow rate of 10 L / min at normal pressure, gas phase etching is performed at a temperature of about 1100 ° C. for about 10 minutes to remove a natural oxide film formed on the surface of the substrate 701.
【００５４】次に、サファイア基板７０１を約５３０℃
まで降温し、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アン
モニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを２５ｃｃ／分の流量で約
４分間流すことにより、約５０ｎｍのＧａＮバッファ層
７０２を形成する。Next, the sapphire substrate 701 is heated to about 530 ° C.
Then, the GaN buffer layer 702 of about 50 nm is formed by flowing hydrogen at a flow rate of 15 L / min, nitrogen at 5 L / min, ammonia at 10 L / min, and TMG at a flow rate of 25 cc / min for about 4 minutes.
【００５５】次に、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／
分、アンモニアを１０Ｌ／分の流量で流しながら、サフ
ァイア基板７０１を約１１００℃に昇温し、水素を１５
Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、Ｔ
ＭＧを１００ｃｃ／分の流量で約６０分間流すことによ
り、厚さ約２μｍのアンドープＧａＮ層７０３を形成す
る。Next, 15 L / min of hydrogen and 5 L / min of nitrogen were used.
The sapphire substrate 701 is heated to about 1100 ° C. while flowing ammonia at a flow rate of 10 L / min.
L / min, nitrogen 5 L / min, ammonia 10 L / min, T
The undoped GaN layer 703 having a thickness of about 2 μm is formed by flowing MG at a flow rate of 100 cc / min for about 60 minutes.
【００５６】次に、これらの原料ガスに、水素によって
１０ｐｐｍに希釈したＳｉＨ4を３ｃｃ／分の流量で加
え、約１３０分間流すことにより、厚さ約４μｍのｎ型
ＧａＮコンタクト層７０４を形成する。Next, an n-type GaN contact layer 704 having a thickness of about 4 μm is formed by adding SiH 4 diluted to 10 ppm with hydrogen at a flow rate of 3 cc / min to these source gases and flowing them for about 130 minutes. .
【００５７】さらに、これらの原料ガスにＴＭＡ５０ｃ
ｃ／分を追加し、約１０分聞流すことにより厚さ０．２
μｍのｎ型ＡｌＧａＮクラッド層７０５を形成する。こ
こでＡｌの組成比は約０．１５である。Further, TMA50c was added to these source gases.
Add c / min and listen for about 10 minutes to get a thickness of 0.2
A μm n-type AlGaN cladding layer 705 is formed. Here, the composition ratio of Al is about 0.15.
【００５８】次に、サファイア基板７０１を１１００℃
に保持し、原料ガスの供給量をそれぞれ、水素を１５Ｌ
／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭ
Ｇを１００ｃｃ／分の流量に戻して約３分間流すことに
より、厚さ０．１μｍのＧａＮガイド層７０６を形成す
る。ガイド層は光の閉じ込めをよりよくするためのもの
であるので、わずかにインジウム（Ｉｎ）を添加しても
良い。ただし、この場合にはインジウムの添加量に合わ
せて層厚を調節する必要がある。Next, the sapphire substrate 701 is heated to 1100 ° C.
And the supply amount of the raw material gas was 15 L
/ Min, nitrogen 5 L / min, ammonia 10 L / min, TM
By returning G to a flow rate of 100 cc / min and flowing for about 3 minutes, a GaN guide layer 706 having a thickness of 0.1 μm is formed. Since the guide layer is for improving light confinement, indium (In) may be slightly added. However, in this case, it is necessary to adjust the layer thickness in accordance with the amount of indium added.
【００５９】次に、窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを
１０Ｌ／分を流しながら、サファイア基板７０１を約３
分間で８００℃まで降温する。さらに、この温度におい
て、窒素の流量を約２０Ｌ／分、アンモニアの流量を１
０Ｌ／分、ＴＭＧの流量１０ｃｃ／分でそれぞれ固定
し、ＴＭＩの流量を５０ｃｃ／分で約１分、４６０ｃｃ
／分で約３０秒という組み合わせで１５回繰り返して変
化させ、最後に５０ｃｃ／分で約３分間流す。このよう
にして、インジウム組成５％で厚さ４ｎｍの障壁層と、
インジウム組成２０％で厚さ２ｎｍの井戸層とを有する
１５周期の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる活性層
７０７を形成することができる。Next, the sapphire substrate 701 was moved to about 3 L while flowing nitrogen at about 20 L / min and ammonia at 10 L / min.
Cool down to 800 ° C in minutes. Furthermore, at this temperature, the flow rate of nitrogen was about 20 L / min, and the flow rate of ammonia was 1
0 L / min, TMG flow rate is fixed at 10 cc / min, and TMI flow rate is 50 cc / min for about 1 minute, 460 cc.
The change is repeated 15 times with a combination of about 30 seconds at a rate of 50 cc / min. Thus, a barrier layer having a thickness of 4 nm and an indium composition of 5%,
An active layer 707 having a 15-period multiple quantum well (MQW) structure having an indium composition of 20% and a well layer having a thickness of 2 nm can be formed.
【００６０】ここではインジウム組成が５％と２０％の
ＩｎＧａＮをそれぞれ用いたが、障壁層はエネルギ・パ
ンドギャップが井戸層のそれよりも大きいことが必要と
されるので、障壁層にＧａＮあるいはＡｌＧａＮを用い
ても良い。但し、この場合にはガイド層７０６および７
０８には、活性層の平均的な屈折率より値が小さくなる
ような材料系を用いることが必要である。例えば、障壁
層にＧａＮ層、井戸層にインジウム組成比２０％のＩｎ
ＧａＮを同じ厚さで形成した場合には、ガイド層として
はインジウム組成比が１０％未満のＩｎＧａＮ、あるい
はＧａＮ、ＡｌＧａＮを用いることができる。ただし、
この場合のインジウム組成比はクラッド層のそれより小
さくしなければならない。Here, InGaN having an indium composition of 5% and 20% was used. However, since the energy band gap of the barrier layer needs to be larger than that of the well layer, GaN or AlGaN is used as the barrier layer. May be used. However, in this case, the guide layers 706 and 7
For 08, it is necessary to use a material system whose value is smaller than the average refractive index of the active layer. For example, the barrier layer is a GaN layer, and the well layer is In with an indium composition ratio of 20%.
When GaN is formed to have the same thickness, InGaN having an indium composition ratio of less than 10%, GaN, or AlGaN can be used as the guide layer. However,
In this case, the indium composition ratio must be smaller than that of the cladding layer.
【００６１】次に、サファイア基板７０１を、窒素を約
２０Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分の流量で流しなが
ら約３分間で１１００℃まで昇温する。この温度で水素
を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／
分、ＴＭＧを１００ｃｃ／分、Ｃｐ２Ｍｇを５０ｃｃ／
分の流量で約３分間流すことにより、厚さ０．１μｍの
ｐ型ＧａＮガイド層７０８を形成する。Next, the temperature of the sapphire substrate 701 is raised to 1100 ° C. in about 3 minutes while flowing nitrogen at a flow rate of about 20 L / min and ammonia at a flow rate of 10 L / min. At this temperature, 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, and 10 L / min of ammonia
Min, TMG 100 cc / min, Cp2Mg 50 cc / min
A p-type GaN guide layer 708 having a thickness of 0.1 μm is formed by flowing at a flow rate of about 3 minutes for about 3 minutes.
【００６２】さらに、この原料ガスにＴＭＡ５０ｃｃ／
分を加え、約１０分間流すことにより、厚さ０．２μｍ
のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７０９を形成した。Further, TMA 50 cc /
Minutes and flow for about 10 minutes to obtain a thickness of 0.2 μm
The p-type AlGaN cladding layer 709 was formed.
【００６３】これに引き続いてＴＭＡの供給を停止し、
残りの原料ガスを約１５分間流すことにより、厚さ約
０．５μｍのｐ型ＧａＮ層７１０を形成する。Subsequently, the supply of TMA is stopped,
By flowing the remaining source gas for about 15 minutes, a p-type GaN layer 710 having a thickness of about 0.5 μm is formed.
【００６４】次に、Ｃｐ２Ｍｇの供給を停止し、３ｃｃ
／分の流量のＳｉＨ4を添加することにより、厚さ１μ
ｍのｎ型ＧａＮ層７１１を形成する。この際、ＧａとＮ
の比はｎ型ＧａＮ７０２層の成長時と比較して、Ｇａ原
料の流量を１０倍にし、Ｎ原料は１／１０とする。すな
わち、アンモニアを１Ｌ／分の流量で流し、ＴＭＧを２
５０ｃｃ／分の流量で流す。このようにＩＩＩ族元素を
過剰に供給することによって、ガリウムが過剰に含まれ
るｎ型ＧａＮ層７１１を形成することができる。このよ
うにして形成したｎ型ＧａＮ層７１１は優れた電流阻止
特性を有する。Next, the supply of Cp2Mg is stopped, and 3 cc
/ Min by adding SiH 4 at a flow rate of 1 μm / min.
An m-type n-type GaN layer 711 is formed. At this time, Ga and N
Is 10 times the flow rate of the Ga source and 1/10 the N source as compared with the growth of the n-type GaN layer 702. That is, ammonia was flowed at a flow rate of 1 L / min, and TMG was flowed at 2 L / min.
Flow at a flow rate of 50 cc / min. By supplying the Group III element in excess, the n-type GaN layer 711 containing excessive gallium can be formed. The n-type GaN layer 711 thus formed has excellent current blocking characteristics.
【００６５】この後、ＴＭＧおよびＳｉＨ４の供給を停
止した状態で３５０℃まで降温し、さらに３５０℃で水
素およびアンモニアの供給も停止して室温まで冷却し、
反応室から成長ウェーハを取り出す。Thereafter, the temperature is lowered to 350 ° C. with the supply of TMG and SiH 4 stopped, and the supply of hydrogen and ammonia is also stopped at 350 ° C. to cool to room temperature.
Remove the growth wafer from the reaction chamber.
【００６６】次に、熱ＣＶＤ法により成長ウェーハ上に
堆積したＳｉ０2膜とフオトレジスト膜とをマスクとし
て、ｎ型ＧａＮ層７１１の一部をｐ型ＧａＮ層７１０が
露出するまでＣｌ2ガスを用いてエッチングする。この
時、ストライプ幅は、例えば５μｍとすることができ
る。Next, using the SiO 2 film and the photoresist film deposited on the growth wafer by thermal CVD as a mask, a part of the n-type GaN layer 711 is exposed to Cl 2 gas until the p-type GaN layer 710 is exposed. And etching. At this time, the stripe width can be, for example, 5 μm.
【００６７】次に、このプロセスを施したウェーハを再
びＭＯＣＶＤ装置内のサセプタに戻し、水素を１５Ｌ／
分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分の流量で
流しながら１１００℃まで昇温する。この温度で水素を
１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／
分、ＴＭＧを１００ｃｃ／分、Ｃｐ２Ｍｇを５０ｃｃ／
分の流量で約６０分間流すことにより、厚さ約２μｍの
ｐ型ＧａＮ層７１３を形成する。Next, the wafer subjected to this process is returned to the susceptor in the MOCVD apparatus again, and hydrogen is supplied at 15 L /
The temperature is raised to 1100 ° C. while flowing nitrogen at a flow rate of 5 L / min and ammonia at a flow rate of 10 L / min. At this temperature, 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, and 10 L / min of ammonia
Min, TMG 100 cc / min, Cp2Mg 50 cc / min
A p-type GaN layer 713 having a thickness of about 2 μm is formed by flowing at a flow rate of about 60 minutes for about 60 minutes.
【００６８】次に、窒素を約２０Ｌ／分、アンモニアを
１０Ｌ／分の流量で流しながら約３分間かけて５５０℃
まで昇温し、この温度で水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ
／分、アンモニアを１０Ｌ／分、ＴＭＧを５００ｃｃ／
分、Ｃｐ２Ｍｇを５０ｃｃ／分の流量で約４分間流すこ
とにより、厚さ約５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層を形成する。
このようにして形成した直後のＧａＮ層は、ｃ軸に配向
性を有した多結晶体となる。このような多結晶体は、表
面積が大きく、その上に形成される電極との接触抵抗を
低減しやすいという利点を有する。但し、本実施例にお
いては、このような低温成長の多結晶体でなく、１１０
０℃程度の通常の成長温度において単結晶のＧａＮ層を
エピタキシャル成長させても良い。Next, while flowing nitrogen at a flow rate of about 20 L / min and ammonia at a flow rate of 10 L / min.
Temperature, and at this temperature, 15 L / min of hydrogen and 5 L of nitrogen
/ Min, ammonia 10 L / min, TMG 500 cc /
By flowing Cp2Mg at a flow rate of 50 cc / min for about 4 minutes, a p-type GaN layer having a thickness of about 50 nm is formed.
The GaN layer immediately after being formed in this manner becomes a polycrystal having c-axis orientation. Such a polycrystalline body has an advantage that a surface area is large and a contact resistance with an electrode formed thereon is easily reduced. However, in the present embodiment, such a low-temperature-grown polycrystal is not
At a normal growth temperature of about 0 ° C., a single crystal GaN layer may be epitaxially grown.
【００６９】次にｐ型ＧａＮ層７１３上に周知の熱ＣＶ
Ｄ法などを用いて、厚さ０．５μｍのＳｉＯ2膜７２０
を堆積し、フォトエッチングプロセスなどによりＳｉＯ
2膜の一部を除去する。このＳｉＯ2膜７２０およびフォ
トエッチングマスクとして用いたレジスト膜をマスクと
して、塩素ガス等による反応性イオンエッチング法を用
いてｎ型ＧａＮ層７０４が露出するまで各結晶層をエッ
チング除去する。Next, a known thermal CV is applied on the p-type GaN layer 713.
0.5 μm-thick SiO 2 film 720 by D method or the like
Is deposited, and SiO
2 Remove part of the film. Using the SiO 2 film 720 and the resist film used as a photo-etching mask as a mask, each crystal layer is etched and removed using a reactive ion etching method using chlorine gas or the like until the n-type GaN layer 704 is exposed.
【００７０】次に、周知の真空蒸着法やスパッタ法など
を用いて、ｎ型ＧａＮ層７０４上の一部に厚さ５０ｎｍ
のＴｉと厚さ０．５μｍのＡｕとの積層構造を形成し、
窒素雰囲気中、４５０℃、約３０秒間の熱処理を施すこ
とによりｎ型電極７２１を形成する。Next, a 50 nm thick layer is formed on a part of the n-type GaN layer 704 by using a well-known vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
To form a laminated structure of Ti and 0.5 μm thick Au,
An n-type electrode 721 is formed by performing a heat treatment at 450 ° C. for about 30 seconds in a nitrogen atmosphere.
【００７１】次に、ｐ型ＧａＮ層２１２上のほぼ全面
に、周知の真空蒸着法やスパッタ法などを用いて、厚さ
約１０ｎｍのＰｔ、厚さ約５０ｎｍのＴｉ、厚さ約３０
ｎｍのＰｔ、厚さ約１μｍのＡｕをこの順に積層し、窒
素雰囲気中、３００℃、約３０秒間の熱処理を施すこと
によりｐ型電極７２２を形成する。本実施例において
は、電極としてＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を用
いたが、これらの金属の他に、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｓｎ
などを用いて、これらの単層、多層構造、あるいは合金
層を用いることも可能である。このようにして形成した
電極７２１および７２２の上にボンディングの密着性を
高めるために、厚さ約５ｎｍのＣｒと厚さ約１μｍのＡ
ｕとをこの順で積層し、電極パッドとする。このパッド
に図示しないＡｕワイアなどをボンディングすることに
より、素子への電気的な接続が確保される。Next, Pt with a thickness of about 10 nm, Ti with a thickness of about 50 nm, and a thickness of about 30 on almost the entire surface of the p-type GaN layer 212 using a well-known vacuum deposition method or sputtering method.
A P-type electrode 722 is formed by laminating Pt of nm and Au of about 1 μm in this order, and performing a heat treatment at 300 ° C. for about 30 seconds in a nitrogen atmosphere. In the present embodiment, a laminated structure of Pt / Ti / Pt / Au was used as an electrode, but in addition to these metals, Al, Ag, Ni, C
r, Mg, Si, Zn, Be, Ge, In, Pd, Sn
It is also possible to use such a single layer, a multilayer structure, or an alloy layer by using such a method. In order to enhance the adhesion of bonding on the electrodes 721 and 722 thus formed, Cr having a thickness of about 5 nm and A having a thickness of about 1 μm are used.
u are laminated in this order to form an electrode pad. By bonding an Au wire (not shown) or the like to this pad, electrical connection to the element is ensured.
【００７２】電極形成まで終了した素子は、サファイア
基板７０１の裏面、すなわち素子が形成された側と反対
側の面を研磨して、厚さを６０μｍ以下とする。さら
に、基板７０１の裏面側からラインスクライブして、へ
き開することにより約５００μｍＸｌｍｍの大きさに素
子を分離する。この時、レーザの端面はＧａＮ系材料の
Ａ面、すなわち（１１−２０）面となるようにする。こ
の後、レーザの端面となる面にＳｉＯ2とＴｉＯ2とから
なる多層反射膜を形成し、レーザの端面反射率の向上を
図ることが望ましい。The element having been subjected to electrode formation is polished on the back surface of the sapphire substrate 701, that is, on the side opposite to the side on which the element is formed, to have a thickness of 60 μm or less. Further, the element is separated into a size of about 500 μm × 1 mm by performing line scribing from the back side of the substrate 701 and cleaving. At this time, the end face of the laser is set to the A-plane of the GaN-based material, that is, the (11-20) plane. After that, it is desirable to form a multilayer reflective film made of SiO 2 and TiO 2 on the surface which will be the end face of the laser to improve the reflectivity of the end face of the laser.
【００７３】本発明者の試作の結果、半導体レーザ７０
０は、室温において、しきい値電流密度３ｋＡ／ｃｍ2
で連続レーザ発振動作した。従来のレーザのしきい値電
流密度は最低でも３．８ｋＡ／ｃｍ2であったことと比
較すると、本発明によるレーザは、極めて低い電流密度
で発振動作することができる。本発明において、このよ
うに低しきい値電流密度を実現できた理由は、ｎ−Ｇａ
Ｎ電流阻止層７１１をガリウムが過剰な層として構成す
ることにより、ｎ型ドーパントの活性化率を改善し、電
流リークを生ずることなく、効果的な電流狭窄を行うこ
とができたからであると考えられる。また、本発明にお
いては、ｐ型コンタクト層７１３も、ガリウムが過剰な
層として構成することにより、電極７２２との接触抵抗
が低下しコンタクト部における発熱が減少した点も、し
きい値電流密度の低下に寄与している。As a result of the prototype of the present inventor, the semiconductor laser 70
0 is a threshold current density of 3 kA / cm 2 at room temperature.
In this way, continuous laser oscillation was performed. Compared to the conventional laser having a threshold current density of at least 3.8 kA / cm 2 , the laser according to the present invention can oscillate at an extremely low current density. In the present invention, the reason why such a low threshold current density can be realized is that n-Ga
It is considered that by configuring the N current blocking layer 711 as a layer containing excess gallium, the activation rate of the n-type dopant was improved, and current was effectively confined without causing current leakage. Can be In the present invention, the p-type contact layer 713 is also configured as an excessive gallium layer, so that the contact resistance with the electrode 722 is reduced and the heat generation in the contact portion is reduced. It has contributed to the decline.
【００７４】なお、本実施例によるレーザの発振波長は
活性層７０７の平均的なインジウム組成に依存し、３９
０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長で発振させることが可能であ
る。Note that the oscillation wavelength of the laser according to this embodiment depends on the average indium composition of the active layer 707, and
It is possible to oscillate at a wavelength of 0 nm to 450 nm.
【００７５】[0075]
【実施例５】次に、本発明の第５の実施例について、図
７を参照しつつ説明する。なお、以下の実施例の説明に
おいては、前述した実施例４と同一の部分の説明は省略
する。Embodiment 5 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description of the embodiment, the description of the same parts as in the above-described fourth embodiment will be omitted.
【００７６】本実施例においては、図７に示したｎ型Ｇ
ａＮ電流阻止層７１２層にＩ族元素のリチウム（Ｌｉ）
をドーピングする。この方法としては、例えば、前述し
た結晶成長時に、ターシャリブチルリチウムも併せて適
宜混合する方法を挙げることができる。リチウムをドー
ピングすることにより、ガリウムが過剰な層として構成
された電流阻止層７１２は高抵抗となり、良好な電流阻
止効果を示した。本発明者の試作の結果によれば、作成
したレーザ素子は、５Ｖで発振した。また、リチウムの
代わりに、同じＩ族元素であるナトリウム（Ｎａ）やカ
リウム（Ｋ）をドーピングしても電流阻止層７１２を高
抵抗にすることができ、同様な効果を得ることができ
る。In this embodiment, the n-type G shown in FIG.
Group I element lithium (Li) is added to the aN current blocking layer 712 layer.
Doping. As this method, for example, a method of appropriately mixing tertiary butyl lithium together with the above-described crystal growth can be mentioned. By doping with lithium, the current blocking layer 712 formed as a layer containing excess gallium became high in resistance and exhibited a good current blocking effect. According to the result of the prototype of the inventor, the produced laser device oscillated at 5V. Also, even if doping with sodium (Na) or potassium (K), which is the same Group I element, instead of lithium, the current blocking layer 712 can have a high resistance, and a similar effect can be obtained.
【００７７】[0077]
【実施例６】次に、本発明の第６の実施例について、図
７を参照しつつ説明する。本実施例においては、ｎ型Ｇ
ａＮ電流阻止層７１２層に遷移金属であるニッケル（Ｎ
ｉ）をドーピングする。このようにガリウムが過剰な層
として構成された電流阻止層７１２にニッケルをドーピ
ングした場合にも、効果的に高抵抗にすることができ、
良好な電流阻止効果を得ることができる。また、電流阻
止層７１２にドーピングする遷移金属としては、ニッケ
ル以外にも、例えば、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コ
バルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などを挙げることができる。Embodiment 6 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the n-type G
The transition metal nickel (N
doping i). Even when nickel is doped into the current blocking layer 712 formed as an excessive gallium layer, the resistance can be effectively increased, and
A good current blocking effect can be obtained. The transition metal doped into the current blocking layer 712 may be, for example, iron (Fe), chromium (Cr), cobalt (Co), titanium (Ti), platinum (Pt), or gold (Au), in addition to nickel. , Silver (Ag) and the like.
【００７８】また、ｐ型コンタクト層７１３の表面層部
分に、マグネシウム（Ｍｇ）だけではなくニッケルも併
せて添加した層を約１ｎｍの膜厚で設けることにより、
ｐ側電極との間のコンタクト抵抗を約１０％ほど低下さ
せることができた。このようにコンタクト抵抗を低減す
ることができるのは、ニッケルを導入することによって
コンタクト層７１３とｐ側電極７２２との合金化が促進
されるためであると考えられる。このような合金化の促
進は、ニッケル以外にも、ｐ側電極７２２を構成するい
ずれかの金属をｐ型コンタクト層７１３の表面層部分に
導入することによっても同様に得ることができる。Further, by providing a layer to which not only magnesium (Mg) but also nickel is added in a thickness of about 1 nm on the surface layer portion of the p-type contact layer 713,
The contact resistance with the p-side electrode could be reduced by about 10%. It is considered that the reason why the contact resistance can be reduced in this way is that alloying of the contact layer 713 and the p-side electrode 722 is promoted by introducing nickel. Such promotion of alloying can be similarly obtained by introducing any metal constituting the p-side electrode 722 into the surface layer portion of the p-type contact layer 713 in addition to nickel.
【００７９】[0079]
【実施例７】次に、本発明の第７の実施例について、図
７を参照しつつ説明する。本実施例においては、電流阻
止層７１２にＶＩＩ族元素の塩素（Ｃｌ）をドーピング
する。この方法としては、例えば、前述した結晶成長時
に、ブチル塩素も併せて適宜混合する方法を挙げること
ができる。この結果、電流阻止層７１２は高低抗とな
り、電流阻止層として良好な機能を示した。また、本実
施例においては、塩素の代わりに、フッ素（Ｆ）や臭素
（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）をドーピングしても、電流阻止
層７１２を同様に高抵抗化することが出来、同様の電流
阻止効果を得ることができる。Embodiment 7 Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the current blocking layer 712 is doped with a Group VII element chlorine (Cl). As this method, for example, a method of appropriately mixing butyl chloride together with the above-described crystal growth can be mentioned. As a result, the current blocking layer 712 exhibited high and low resistance and exhibited a good function as a current blocking layer. Further, in this embodiment, even if fluorine (F), bromine (Br), or iodine (I) is doped instead of chlorine, the resistance of the current blocking layer 712 can be increased in the same manner. A current blocking effect can be obtained.
【００８０】[0080]
【実施例８】次に、本発明の第８の実施例について、図
７を参照しつつ説明する。本実施例においては、ｎ型コ
ンタクト層７０４に対して本発明を適用した。すなわ
ち、前述した結晶成長工程に際して、水素を１５Ｌ／
分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを１０Ｌ／分の流量で
流しながら、サファイア基板７０１を１１００℃に昇温
し、水素を１５Ｌ／分、窒素を５Ｌ／分、アンモニアを
１０Ｌ／分、ＴＭＧを１００ｃｃ／分の流量で約６０分
間流すことにより、厚さ約２μｍのアンドープＧａＮ層
７０３を形成する。前述した第４の実施例においては、
これらの原料ガスに水素によって１０ｐｐｍに希釈した
ＳｉＨ4を３ｃｃ／分をさらに加えてｎ型コンタクト層
７０４を成長した。しかし、本実施例においては、アン
モニアの流量を１Ｌ／分、ＴＭＧの流量を１０００ｃｃ
／分にそれぞれ変化させ、約１３０分間流すことによ
り、厚さ約４μｍのｎ型ＧａＮ層７０４を形成した。こ
れにより、ｎ側のコンタクト抵抗は従来の約７０％の値
まで低下した。すなわち、ｎ型コンタクト層７０４をガ
リウムが過剰な層として構成することにより、コンタク
ト抵抗を低下させることができる。このようにコンタク
トを改善することができるのは、コンタクト層をガリウ
ムが過剰な層として構成することにより、ｎ側電極７２
１に対するショットキー・バリアの高さを低下すること
ができるからであると考えられる。Embodiment 8 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the present invention is applied to the n-type contact layer 704. That is, at the time of the above-described crystal growth step, hydrogen was supplied at 15 L /
The temperature of the sapphire substrate 701 was increased to 1100 ° C. while flowing nitrogen at a flow rate of 5 L / min and ammonia at a flow rate of 10 L / min, and then 15 L / min of hydrogen, 5 L / min of nitrogen, 10 L / min of ammonia, and TMG By flowing at a flow rate of 100 cc / min for about 60 minutes, an undoped GaN layer 703 having a thickness of about 2 μm is formed. In the fourth embodiment described above,
The n-type contact layer 704 was grown by further adding 3 cc / min of SiH 4 diluted to 10 ppm with hydrogen to these source gases. However, in this embodiment, the flow rate of ammonia was 1 L / min, and the flow rate of TMG was 1000 cc.
/ Min, and flowing for about 130 minutes to form an n-type GaN layer 704 having a thickness of about 4 μm. Thereby, the n-side contact resistance was reduced to about 70% of the conventional value. That is, by forming the n-type contact layer 704 as a layer containing excess gallium, the contact resistance can be reduced. The contact can be improved in this manner by forming the contact layer as a layer containing excess gallium, so that the n-side electrode 72 can be improved.
This is presumably because the height of the Schottky barrier with respect to 1 can be reduced.
【００８１】以上、本発明の実施の形態について具体的
な実施例を例示しつつ説明した。しかし、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。The embodiment of the present invention has been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these examples.
【００８２】例えば、前述した実施例においては、化学
量論的組成からずれている過剰層は、ガリウムが過剰に
含まれている層とした。しかし、ガリウム以外のＩＩＩ
族元素であるインジウム（Ｉｎ）やアルミニウム（Ａ
ｌ）が過剰に含まれているものとして構成しても良い。For example, in the above-described embodiment, the excess layer deviating from the stoichiometric composition is a layer containing excess gallium. However, other than gallium III
Group elements such as indium (In) and aluminum (A
l) may be configured as being excessively contained.
【００８３】また、これらとは逆に、前述した過剰層
を、Ｖ族元素である窒素を過剰に含むものとして構成し
ても良い。On the contrary, the above-mentioned excess layer may be constituted so as to excessively contain nitrogen which is a group V element.
【００８４】さらに、このような化合物半導体層の成長
方法としては、前述した有機金属化学堆積法に限定され
ない。すなわち、結晶成長時の条件が熱平衡状態からず
れている、いわゆる非平衡状態での結晶成長法であれば
良く、この他にも例えば、ハイドライド化学気相成長法
や、化学ビーム・エピタキシャル法（ＣＢＥ）、有機金
属分子線エピタキシャル法（ＭＯＭＢＥ）などを用いて
も良い。すなわち、本発明においては、化学量論的組成
からずれた組成の化合物半導体層を成長することができ
るあらゆる成長方法を採用することができる。Further, the method for growing such a compound semiconductor layer is not limited to the above-mentioned metal organic chemical deposition method. That is, it is sufficient that the crystal growth condition is shifted from the thermal equilibrium state, that is, a crystal growth method in a so-called non-equilibrium state. In addition, for example, a hydride chemical vapor deposition method or a chemical beam epitaxial method (CBE) ), Metalorganic molecular beam epitaxy (MOMBE) or the like. That is, in the present invention, any growth method capable of growing a compound semiconductor layer having a composition deviating from the stoichiometric composition can be adopted.
【００８５】また、本発明によれば、例えば、ＧａＮに
酸素を高濃度にドーピングすることができるようにな
る。すなわち、前述したようにＧａが過剰に含まれ、化
学量論的組成からずれた組成比を有するＧａＮには、従
来よりも多量の酸素を含有させることができる。この結
果として、ＧａＮ層は、酸によって容易にエッチングす
ることができるようになり、素子化プロセスを従来より
もはるかに容易に行うことができるという効果を得るこ
ともできる。Further, according to the present invention, for example, GaN can be doped with oxygen at a high concentration. That is, as described above, GaN having an excessive amount of Ga and having a composition ratio deviated from the stoichiometric composition can contain a larger amount of oxygen than before. As a result, the GaN layer can be easily etched by the acid, and the effect that the device formation process can be performed much easier than before can be obtained.
【００８６】[0086]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.
【００８７】まず、本発明によれば、電極とｐ型導電層
との間の極めて薄い遷移層が低抵抗ｐ型コンタクトを安
定に実現できる。亜鉛カルコゲナイド系では基板結晶と
の界面での添加不純物がともにＶｌＩ族であるため相互
拡散による高低抗層が出来ない。ＭＯＣＶＤ法で成長面
の荒れがなく高キャリア濃度のｐ型導電性を実現するこ
とができる。これにより高機能で安定性の高い半導体発
光素子が初めて実現できる。First, according to the present invention, an extremely thin transition layer between the electrode and the p-type conductive layer can stably realize a low-resistance p-type contact. In the zinc chalcogenide-based material, since the added impurities at the interface with the substrate crystal are both of the VlI group, a high / low resistance layer cannot be formed by mutual diffusion. The MOCVD method can realize p-type conductivity with a high carrier concentration without roughening of the growth surface. As a result, a highly functional and highly stable semiconductor light emitting device can be realized for the first time.
【００８８】また、本発明によれば、ＧａＮ系発光素子
の電流阻止層として、組成のずれたＧａＮに所定の元素
を添加することにより、従来のＧａＮ層に不純物を添加
するよりも、より大量の添加が可能となり、より高濃度
までの導電型の制御が可能となる。さらに、添加元素を
選ぶことにより高抵抗化することができ、より良好な電
流阻止層を提供することができる。Further, according to the present invention, as a current blocking layer of a GaN-based light emitting device, by adding a predetermined element to GaN having a different composition, a larger amount of impurities is added than in a conventional GaN layer. Can be added, and the conductivity can be controlled up to a higher concentration. Furthermore, by selecting an additive element, the resistance can be increased, and a better current blocking layer can be provided.
【００８９】さらに、本発明によれば、低抵抗な電極コ
ンタクトを実現するため電極と化合物半導体層との間に
ＩＩＩ族とＶ族との組成比のずれた遷移層を設けること
によって、低抵抗且つ安定した電極コンタクトを形成す
ることができる。組成比のずれた窒化ガリウム系化合物
は、従来と比較して、ＩＩＩ族あるいはＶ族以外の元素
を、より多く添加できるようになる。従って、このよう
に組成のずれた遷移層にドーパントを積極的に導入する
ことによって、従来よりもコンタクト抵抗を低減するこ
とができるようになる。Further, according to the present invention, in order to realize a low-resistance electrode contact, by providing a transition layer in which the composition ratio of Group III and Group V is shifted between the electrode and the compound semiconductor layer, low resistance is obtained. In addition, a stable electrode contact can be formed. The gallium nitride-based compound having a deviated composition ratio allows more elements other than the group III or V to be added as compared with the related art. Therefore, by positively introducing the dopant into the transition layer having the shifted composition, the contact resistance can be reduced as compared with the related art.
【００９０】また、本発明によれば、このように組成比
のずれたコンタクト層に対して、電極を構成するいずれ
かの金属元素を従来よりも大量に導入することができ
る。この結果として、コンタクト層と電極との合金化を
促進することができ、コンタクト抵抗をさらに低減する
ことができる。Further, according to the present invention, any of the metal elements constituting the electrode can be introduced into the contact layer having such a different composition ratio in a larger amount than before. As a result, alloying between the contact layer and the electrode can be promoted, and the contact resistance can be further reduced.
【００９１】このように、本発明によれば、組成比のず
れた遷移層をコンタクト層や電流阻止層として採用する
ことにより、高性能かつ高信頼性を有する半導体発光素
子を実現することができるようになり、産業上のメリッ
トは多大である。As described above, according to the present invention, a semiconductor light emitting device having high performance and high reliability can be realized by employing the transition layers having different composition ratios as the contact layer and the current blocking layer. As a result, the industrial benefits are enormous.
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体発光素子の
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す半導体発光素子の製造装置の概略構
造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a manufacturing apparatus of the semiconductor light emitting device shown in FIG.
【図３】図１に示す半導体発光素子の発光スペクトルの
一例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of an emission spectrum of the semiconductor light emitting device shown in FIG.
【図４】図１に示す半導体発光素子の電流電圧特性を比
較例とともに示すグラフである。4 is a graph showing current-voltage characteristics of the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 together with a comparative example.
【図５】本発明の第２の実施例を示す半導体発光素子の
断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor light emitting device showing a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３の実施例に係る発光素子の断面構
造を表す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施例に係る発光素子の断面構
造を表す概略図である。FIG. 7 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
１１ 基板 １２ ＣｌドープＺｎＳｅ層 １３ ＺｎＣｄＳｅ層 １４ 窒素添加ＺｎＳｅ層 １５ 窒素添加ＺｎＳｅコンタクト層 １６ｎ 側電極 １７ｐ 側電極 ２１ 結晶成長装置光源 ２２ 反応容器 ２３ カーボンサセプタ ２４ ＲＦコイル ２５ 原料ガス供給ロ ２６ 超高圧水銀ランプ ２７ ミラー原料ガス供給ロ ２８ 原料ガス廃棄口 ２９ 熱電対 ３０ リード線 ３１ 底部 ５１ サブ７イア基板 ５２ ＧａＮバッファ層 ５３ ｎ型ＧａＮ層 ５４ １ｎ−ＧａＮ活性層 ５５ ｐ型ＧａＮ層 ５６ Ｇａ過剰ＧａＮコンタクト層 ５７ Ｐ側電極 ５８ ｎ側電極 ５９ ＳｉＯ２絶縁膜 ６００、７００ 発光素子 ６０１、７０１ 基板 ６０２、７０２、７０３ バッファ層 ６０３、７０４ コンタクト層 ６０４、７０５ ｎ型クラッド層 ６０５、７０７ 活性層 ６０６、７０９ ｐ型クラッド層 ６０７、７１０、７１２ ｐ型層 ６０８、７１３ ｐ型コンタクト層 ６０９、７１１ 電流阻止層 ６１０、７２２ ｐ側電極 ６２０、７２１ ｎ側電極 ７０６ ｎ型ガイド層 ７０８ ｐ型ガイド層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Cl-doped ZnSe layer 13 ZnCdSe layer 14 Nitrogen-added ZnSe layer 15 Nitrogen-added ZnSe contact layer 16n Side electrode 17p Side electrode 21 Crystal growth device light source 22 Reaction vessel 23 Carbon susceptor 24 RF coil 25 Source gas supply source 26 Ultra-high pressure mercury Lamp 27 Mirror source gas supply source 28 Source gas waste port 29 Thermocouple 30 Lead wire 31 Bottom 51 Sub 7 ear substrate 52 GaN buffer layer 53 n-type GaN layer 54 1 n-GaN active layer 55 p-type GaN layer 56 Ga excess GaN contact Layer 57 P-side electrode 58 n-side electrode 59 SiO2 insulating film 600, 700 Light emitting element 601, 701 Substrate 602, 702, 703 Buffer layer 603, 704 Contact layer 604, 705 N-type cladding layer 605, 707 Active layer 606, 09 p-type cladding layer 607,710,712 p-type layer 608,713 p-type contact layer 609,711 current blocking layer 610,722 p-side electrode 620,721 n-side electrode 706 n-type guide layer 708 p-type guide layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国 分 義 弘 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 波多腰 玄 一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiro Kokubu 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba R & D Center (72) Inventor Genichi Hatoshige, Koichi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Muko Toshiba 1 Inside Toshiba R & D Center
Claims (8)
合物半導体からなる過剰層を備えたことを特徴とする半
導体発光素子。1. A semiconductor light emitting device comprising an excess layer made of a compound semiconductor having a composition deviating from the stoichiometric composition.
ンタクト層として設けられていることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光素子。2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said excess layer is provided as a semiconductor contact layer connected to an electrode.
狭窄するための電流阻止層として設けられていることを
特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the excess layer is provided as a current blocking layer for narrowing an injection current with respect to the light emitting layer.
導体発光素子であり、 前記過剰層は、ガリウムが化学量論的組成よりも過剰に
含有されたものとして構成されていることを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素
子。4. The semiconductor light-emitting device is a gallium nitride-based semiconductor light-emitting device, wherein the excess layer is configured to contain gallium in excess of a stoichiometric composition. The semiconductor light emitting device according to claim 1.
導体発光素子であり、 前記過剰層は、前記化合物半導体に対する添加元素をＭ
として、Ｉｎx1Ｇａx2Ａｌx3ＮyＭz（ｘ1≧０、ｘ2≧
０、ｘ3≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）なる組成式で表され、
前記組成式において（ｘ1＋ｘ2＋ｘ3）≠ｙなる条件を
満たす化合物層であって、（ｘ1＋ｘ2＋ｘ3−ｙ）の絶
対値をｙで除算した商が０．０００１以上である化合物
層あるいは（ｘ1＋ｘ2＋ｘ3−ｙ−ｚ）の絶対値を（ｙ
＋ｚ）で除算した商が０．０００１以上である化合物層
のうちの少なくともいずれかを有するものとして構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ
に記載の半導体発光素子。5. The semiconductor light-emitting device is a gallium nitride-based semiconductor light-emitting device, wherein the excess layer is formed by adding M to the compound semiconductor.
In x1 Ga x2 Al x3 N y M z (x 1 ≧ 0, x 2 ≧
0, x 3 ≧ 0, y> 0, z ≧ 0),
The compound layer satisfies the condition of (x 1 + x 2 + x 3 ) ≠ y in the above composition formula, and the quotient obtained by dividing the absolute value of (x 1 + x 2 + x 3 -y) by y is 0.0001 or more. The absolute value of the compound layer or (x 1 + x 2 + x 3 -yz) is represented by (y
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light-emitting device has at least one of compound layers whose quotient divided by + z) is 0.0001 or more. .
この基板上に成長されたＶＩＩ族元素を含む亜鉛化カル
コゲナイド層と、この亜鉛化カルコゲナイド層の上に成
長されたＶ族元素を含むｐ型導電性ＺｎＳｅ層と、この
層の上に成長されたＶ族元素を含み亜鉛またはセレンの
過剰層を有するｐ型導電性ＺｎＳｅ層と、このｐ型導電
ＺｎＳｅ層および前記ｎ型導電性ＺｎＳｅ基板上に形成
された電極とを備えたことを特徴とするカルコゲナイド
化合物半導体発光素子。6. An n-type conductive ZnSe substrate containing iodine,
A zinc chalcogenide layer containing a group VII element grown on the substrate, a p-type conductive ZnSe layer containing a group V element grown on the zinc chalcogenide layer, and a layer grown on this layer A p-type conductive ZnSe layer containing a group V element and having an excess layer of zinc or selenium, and an electrode formed on the p-type conductive ZnSe layer and the n-type conductive ZnSe substrate. Chalcogenide compound semiconductor light emitting device.
内にＩＩＩ族元素の原料ガスおよびＶ族元素の原料ガス
を供給することにより前記基板上に半導体層を成長させ
る半導体発光素子の製造方法であって、 前記ＩＩＩ族元素の原料ガスと前記Ｖ族元素の原料ガス
とを第１の供給比において供給することにより、前記基
板上に化学量論的組成を有する窒化ガリウム系半導体層
を成長する工程と、 前記ＩＩＩ族元素の原料ガスと前記Ｖ族元素の原料ガス
との供給比を前記第１の供給比の１／１０以下の供給比
あるいは前記第１の供給比の１０倍以上の供給比におい
て供給することにより、化学量論的組成からずれた組成
比を有する窒化ガリウム系半導体からなる過剰層を成長
する工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。7. A semiconductor light emitting device in which a substrate is placed in a reaction vessel and a source gas of a group III element and a source gas of a group V element are supplied into the reaction vessel to grow a semiconductor layer on the substrate. A method for producing a gallium nitride-based semiconductor layer having a stoichiometric composition on the substrate by supplying the group III element source gas and the group V element source gas at a first supply ratio. Growing the source gas of the group III element and the source gas of the group V element at a supply ratio of 1/10 or less of the first supply ratio or 10 times the first supply ratio. Growing the excess layer of a gallium nitride-based semiconductor having a composition ratio deviating from the stoichiometric composition by supplying at a supply ratio described above.
導電性ＺｎＳｅ基板の主面上に、ＺｎＳｅのバンドギャ
ップに対応する波長よりわずかに波長の短い線スペクト
ルをもつ光を照射しながら、前記容器内に亜鉛およびセ
レンの原料ガスを供給しつつ、有機金属化学堆積法を用
いて４００℃以下で各層を成長させる結晶成長法を用い
る半導体発光素子の製造方法であって、 前記結晶成長法により前記基板上にＶＩＩ族元素を含む
ｎ型ＺｎＳｅ層を成長する工程と、この層の上に前記結
晶成長法により亜鉛またはカドミウムを含む亜鉛化カル
コゲナイド層を成長する工程と、この亜鉛化カルコゲナ
イド層の上に前記結晶成長法によりＶ族元素を含むｐ型
導電性ＺｎＳｅ層を成長する工程と、この層の上に、前
記結晶成長法により、亜鉛とセレンの原料ガスの供給比
を０から１００までのあいだで急激に変化させることに
より、Ｖ族元素を含む亜鉛またはセレンの過剰層を有す
るｐ型導電性ＺｎＳｅ層を成長する工程と、このｐ型導
電性ＺｎＳｅ層の上および前記ｎ型導電性ＺｎＳｅ基板
の裏面上に電極を形成する工程と、を備えたことを特徴
とするカルコゲナイド化合物半導体発光素子の製造方
法。8. A method for irradiating a main surface of an n-type conductive iodine-containing ZnSe substrate disposed in a reaction vessel with light having a line spectrum slightly shorter in wavelength than the wavelength corresponding to the band gap of ZnSe. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device using a crystal growth method in which each layer is grown at a temperature of 400 ° C. or lower using an organometallic chemical deposition method while supplying a source gas of zinc and selenium into the container. Growing an n-type ZnSe layer containing a Group VII element on the substrate by a method, growing a zincated chalcogenide layer containing zinc or cadmium on the layer by the crystal growth method, A step of growing a p-type conductive ZnSe layer containing a group V element on the layer by the crystal growth method, and a step of growing zinc and silicon on the layer by the crystal growth method. Growing a p-type conductive ZnSe layer having an excess layer of zinc or selenium containing a group V element by abruptly changing the supply ratio of the raw material gas of 0 to 100; Forming an electrode on the conductive ZnSe layer and on the back surface of the n-type conductive ZnSe substrate. A method for manufacturing a chalcogenide compound semiconductor light emitting device, comprising:
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1997
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