JPH10173227A - ＧａＮ系素子 - Google Patents
ＧａＮ系素子Info
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- JPH10173227A JPH10173227A JP34243696A JP34243696A JPH10173227A JP H10173227 A JPH10173227 A JP H10173227A JP 34243696 A JP34243696 A JP 34243696A JP 34243696 A JP34243696 A JP 34243696A JP H10173227 A JPH10173227 A JP H10173227A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超格子構造の量子井戸層とバリア層との界面
における組成の急峻性が確保されたＧａＮ系素子を提供
する。 【解決手段】 量子井戸層とバリア層とをＭＯＶＰＥ法
によって形成し、その上の半導体層、発光素子ではｐ型
の層、をＭＢＥ法で形成する。ＭＢＥ法によれば、量子
井戸層及びバリア層をＭＯＶＰＥ法で成長させるときの
温度よりも低い温度で半導体層を成長させられる。量子
井戸層及びバリア層の上に形成される半導体層の成長温
度を量子井戸層及びバリア層の成長温度より低くすれ
ば、かかる温度履歴を量子井戸層とバリア層とが受けた
としても、両者の界面における組成の相違の急峻性は維
持される。
における組成の急峻性が確保されたＧａＮ系素子を提供
する。 【解決手段】 量子井戸層とバリア層とをＭＯＶＰＥ法
によって形成し、その上の半導体層、発光素子ではｐ型
の層、をＭＢＥ法で形成する。ＭＢＥ法によれば、量子
井戸層及びバリア層をＭＯＶＰＥ法で成長させるときの
温度よりも低い温度で半導体層を成長させられる。量子
井戸層及びバリア層の上に形成される半導体層の成長温
度を量子井戸層及びバリア層の成長温度より低くすれ
ば、かかる温度履歴を量子井戸層とバリア層とが受けた
としても、両者の界面における組成の相違の急峻性は維
持される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＧａＮ系素子に関
する。この発明は、例えば、超格子構造の発光層を有す
るＧａＮ系発光素子に適用される。
する。この発明は、例えば、超格子構造の発光層を有す
るＧａＮ系発光素子に適用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、超格子構造の発光層を有する発光
素子は、例えばサファイア基板上にバッファ層、ｎ−Ｇ
ａＮ系層（ｎ+コンタクト層、ｎクラッド層）、超格子
構造の発光層、ｐ−ＧａＮ系層（ｐクラッド層、ｐ+コ
ンタクト層）を順次積層した構成であった。各半導体層
は有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ法」
という）により成長されていた。
素子は、例えばサファイア基板上にバッファ層、ｎ−Ｇ
ａＮ系層（ｎ+コンタクト層、ｎクラッド層）、超格子
構造の発光層、ｐ−ＧａＮ系層（ｐクラッド層、ｐ+コ
ンタクト層）を順次積層した構成であった。各半導体層
は有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ法」
という）により成長されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超格子構造の発光層は
量子井戸層とバリア層とを繰り返し積層した構成であ
り、量子井戸層の中に量子化されたキャリアが閉じ込め
られる。キャリアの閉じ込めを確実にするためには量子
井戸層とバリア層との間に急峻性が要求される。即ち、
量子井戸層とバリア層とはその界面において組成の急峻
性が要求される。
量子井戸層とバリア層とを繰り返し積層した構成であ
り、量子井戸層の中に量子化されたキャリアが閉じ込め
られる。キャリアの閉じ込めを確実にするためには量子
井戸層とバリア層との間に急峻性が要求される。即ち、
量子井戸層とバリア層とはその界面において組成の急峻
性が要求される。
【０００４】ＭＯＶＰＥ法によればその界面において組
成の急峻性を確保して量子井戸層とバリア層を成長させ
ることができる。しかしながら、ＭＯＶＰＥ法によりｐ
−ＧａＮ系層を成長させるには、上記量子井戸層とバリ
ア層の成長温度より高い温度が必要である。例えば、発
光層の成長温度が７００〜９００℃であるのに対し、ｐ
−ＧａＮ系層の成長温度は１０００〜１１００℃であ
る。このように後者の成長温度を前者の成長温度より高
くするのは、ｐ−ＧａＮ系層において十分なホール濃度
を得るためである。
成の急峻性を確保して量子井戸層とバリア層を成長させ
ることができる。しかしながら、ＭＯＶＰＥ法によりｐ
−ＧａＮ系層を成長させるには、上記量子井戸層とバリ
ア層の成長温度より高い温度が必要である。例えば、発
光層の成長温度が７００〜９００℃であるのに対し、ｐ
−ＧａＮ系層の成長温度は１０００〜１１００℃であ
る。このように後者の成長温度を前者の成長温度より高
くするのは、ｐ−ＧａＮ系層において十分なホール濃度
を得るためである。
【０００５】当初、量子井戸層とバリア層の界面におい
て組成の相違に急峻性のあった超格子構造の発光層であ
っても、ｐ−ＧａＮ系層を成長させるときにその成長温
度よりも高い温度に曝されると、量子井戸層とバリア層
との界面において原子の拡散が生じ、その界面における
組成の相違の急峻性が損なわれるおそれがある。かかる
急峻性の喪失は発光効率低下の原因となり、好ましくな
い。
て組成の相違に急峻性のあった超格子構造の発光層であ
っても、ｐ−ＧａＮ系層を成長させるときにその成長温
度よりも高い温度に曝されると、量子井戸層とバリア層
との界面において原子の拡散が生じ、その界面における
組成の相違の急峻性が損なわれるおそれがある。かかる
急峻性の喪失は発光効率低下の原因となり、好ましくな
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決すべくなされたものである。即ち、ＧａＮ系の化合
物半導体で形成される素子であって、キャリアが閉じ込
められる第１の層と該第１の層を挟むバリア層を有する
超格子構造層と、該超格子構造層の上に形成される他の
半導体層と、を備えてなるＧａＮ系素子において、前記
超格子構造層をＭＯＶＰＥ法により形成された層とし、
前記他の半導体層は分子線エピタキシー法（以下、「Ｍ
ＢＥ法」という）により形成された層とする。
解決すべくなされたものである。即ち、ＧａＮ系の化合
物半導体で形成される素子であって、キャリアが閉じ込
められる第１の層と該第１の層を挟むバリア層を有する
超格子構造層と、該超格子構造層の上に形成される他の
半導体層と、を備えてなるＧａＮ系素子において、前記
超格子構造層をＭＯＶＰＥ法により形成された層とし、
前記他の半導体層は分子線エピタキシー法（以下、「Ｍ
ＢＥ法」という）により形成された層とする。
【０００７】上記において、キャリアの閉じ込められる
第１の層は１又は２以上の二次元的な広がりを持つ線条
の層及び箱形の層とすることができ、それぞれ量子細
線、量子箱を構成する。
第１の層は１又は２以上の二次元的な広がりを持つ線条
の層及び箱形の層とすることができ、それぞれ量子細
線、量子箱を構成する。
【０００８】このような超格子構造層はこれをｎクラッ
ド層及びｐクラッド層でサンドイッチすることにより発
光素子構造となる。
ド層及びｐクラッド層でサンドイッチすることにより発
光素子構造となる。
【０００９】
【発明の作用・効果】ＭＯＶＰＥ法に比べてＭＢＥ法は
低い温度で成長できる。従って、超格子構造層をＭＯＶ
ＰＥ法により形成した後に、その上へ超格子構造層の成
長温度より低い温度でＭＢＥ法により他の半導体層を形
成できる。量子井戸層及びバリア層の上に形成される半
導体層の成長温度を量子井戸層及びバリア層の成長温度
より低くすれば、かかる温度履歴を量子井戸層とバリア
層とが受けたとしても、両者の界面における組成の相違
の急峻性は維持される。これにより、かかる超格子構造
を発光ダイオードの発光層として利用したときには、発
光効率が向上し、出力光のスペクトルの半値幅が小さく
なってその色純度が向上する。また、かかる超格子構造
をレーザダイオードの発光層として利用したときには、
発振しきい値電流の値が小さくなり、小電流で高出力の
レーザ発振が得られることとなる。
低い温度で成長できる。従って、超格子構造層をＭＯＶ
ＰＥ法により形成した後に、その上へ超格子構造層の成
長温度より低い温度でＭＢＥ法により他の半導体層を形
成できる。量子井戸層及びバリア層の上に形成される半
導体層の成長温度を量子井戸層及びバリア層の成長温度
より低くすれば、かかる温度履歴を量子井戸層とバリア
層とが受けたとしても、両者の界面における組成の相違
の急峻性は維持される。これにより、かかる超格子構造
を発光ダイオードの発光層として利用したときには、発
光効率が向上し、出力光のスペクトルの半値幅が小さく
なってその色純度が向上する。また、かかる超格子構造
をレーザダイオードの発光層として利用したときには、
発振しきい値電流の値が小さくなり、小電流で高出力の
レーザ発振が得られることとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき説明する。この実施例の素子は発光ダイオ
ードである。図１に実施例の発光ダイオード２０の断面
図を示す。
施例に基づき説明する。この実施例の素子は発光ダイオ
ードである。図１に実施例の発光ダイオード２０の断面
図を示す。
【００１１】厚さ１００μm のサファイア基板１のａ面
上に厚さ２０ nmのＡｌＮからなるバッファ層２が形成
されている。このバッファ層２の膜厚は２０〜５０nm
とすることができ、膜の成長温度は４００℃である。
上に厚さ２０ nmのＡｌＮからなるバッファ層２が形成
されている。このバッファ層２の膜厚は２０〜５０nm
とすることができ、膜の成長温度は４００℃である。
【００１２】バッファ層２の上にはｎ−ＧａＮ系層が２
層に形成されている。このｎ−ＧａＮ系層は、下側から
厚さ２．５μm のシリコンが高濃度にドープされたｎ+
−ＧａＮ層３（ｎコンタクト層）と厚さ０．５μm のシ
リコンがドープされたｎ−ＧａＮ層４（ｎクラッド層）
とで構成される。これらｎ−ＧａＮ系層はＡｌXＩｎYＧ
ａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）から
なる化合物半導体で形成することができる。
層に形成されている。このｎ−ＧａＮ系層は、下側から
厚さ２．５μm のシリコンが高濃度にドープされたｎ+
−ＧａＮ層３（ｎコンタクト層）と厚さ０．５μm のシ
リコンがドープされたｎ−ＧａＮ層４（ｎクラッド層）
とで構成される。これらｎ−ＧａＮ系層はＡｌXＩｎYＧ
ａ1-X-YＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）から
なる化合物半導体で形成することができる。
【００１３】ｎクラッド層４の上には超格子構造の発光
層５が形成されている。発光層５は厚さ３．５ nm 意図
的な不純物がドープされていないＧａＮからなるバリア
層５ａと厚さ３．５ nm の意図的な不純物がドープされ
ていないＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる量子井戸層５ｂを
繰り返し積層した構成である。この実施例では繰り返し
数を５とした。そして、最も上に形成されるバリア層５
ｃは厚さが３．５ nmの意図的な不純物がドープされて
いないＧａＮからなる。
層５が形成されている。発光層５は厚さ３．５ nm 意図
的な不純物がドープされていないＧａＮからなるバリア
層５ａと厚さ３．５ nm の意図的な不純物がドープされ
ていないＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎからなる量子井戸層５ｂを
繰り返し積層した構成である。この実施例では繰り返し
数を５とした。そして、最も上に形成されるバリア層５
ｃは厚さが３．５ nmの意図的な不純物がドープされて
いないＧａＮからなる。
【００１４】上記において、バリア層５ａと量子井戸層
５ｂの繰り返し数は特に限定されるものではない。バリ
ア層５ａ、５ｃはＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からな
る化合物半導体、量子井戸層５ｂはＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ
（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる化合物半導体でそ
れぞれ形成される。
５ｂの繰り返し数は特に限定されるものではない。バリ
ア層５ａ、５ｃはＩｎY1Ｇａ1-Y1Ｎ（Ｙ１≧０）からな
る化合物半導体、量子井戸層５ｂはＩｎY2Ｇａ1-Y2Ｎ
（Ｙ２＞Ｙ１かつＹ２＞０）からなる化合物半導体でそ
れぞれ形成される。
【００１５】バリア層５ａ、５ｃ及び量子井戸層５ｂに
はこれへ意図的な不純物をドープすることもできる。
はこれへ意図的な不純物をドープすることもできる。
【００１６】発光層５の上にはバリア層よりも広いバン
ドギャップを持つｐクラッド層（他の半導体層）が２層
に形成されている。このｐクラッド層は、下から、厚さ
１００ nm のマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎ層６と厚さ２００nm のマグネシウムがドー
プされたｐ−ＧａＮ層７とで構成される。このｐクラッ
ド層はＡｌAＩｎBＧａ1-A-BＮ（Ａ＝０、Ｂ＝０、Ａ＝
Ｂ＝０を含む）からなる化合物半導体で形成することが
できる。このｐクラッド層を１層から構成することもで
きる。
ドギャップを持つｐクラッド層（他の半導体層）が２層
に形成されている。このｐクラッド層は、下から、厚さ
１００ nm のマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎ層６と厚さ２００nm のマグネシウムがドー
プされたｐ−ＧａＮ層７とで構成される。このｐクラッ
ド層はＡｌAＩｎBＧａ1-A-BＮ（Ａ＝０、Ｂ＝０、Ａ＝
Ｂ＝０を含む）からなる化合物半導体で形成することが
できる。このｐクラッド層を１層から構成することもで
きる。
【００１７】ｐ−ＧａＮ層７の上には厚さ２５．０ nm
のマグネシウムがｐ−ＧａＮ層７より高濃度にドープさ
れたＧａＮ層８（ｐコンタクト層）が形成されている。
この層は電極に対するコンタクト抵抗を下げるために設
けられる。
のマグネシウムがｐ−ＧａＮ層７より高濃度にドープさ
れたＧａＮ層８（ｐコンタクト層）が形成されている。
この層は電極に対するコンタクト抵抗を下げるために設
けられる。
【００１８】ｎ電極９はＡｌ、Ｔｉ又はこれらを含む合
金からなる。符号１０は透光性電極でありｐコンタクト
層８の上にそのほぼ全面に渡って形成される。透光性電
極１０の上にパッド電極１１が形成される。透光性電極
１０及びパッド電極１１の形成材料として、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｎｉ又はこれらを含む合金が挙げられる。
金からなる。符号１０は透光性電極でありｐコンタクト
層８の上にそのほぼ全面に渡って形成される。透光性電
極１０の上にパッド電極１１が形成される。透光性電極
１０及びパッド電極１１の形成材料として、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｎｉ又はこれらを含む合金が挙げられる。
【００１９】次に、実施例の発光ダイオード２０の製造
方法を説明する。発光ダイオード２０のｎ−ＧａＮ系層
３、４及び発光層５はＭＯＶＰＥ法により定法に従い形
成される。この成長法においては、アンモニアガスと３
族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱さ
れた基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結
晶を基板の上に成長させる。 なお、キャリアガス、ア
ンモニアガス及び３族元素のアルキル化合物ガスの流
量、反応時間は目的とする結晶に応じて適宜調節する。
方法を説明する。発光ダイオード２０のｎ−ＧａＮ系層
３、４及び発光層５はＭＯＶＰＥ法により定法に従い形
成される。この成長法においては、アンモニアガスと３
族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱さ
れた基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結
晶を基板の上に成長させる。 なお、キャリアガス、ア
ンモニアガス及び３族元素のアルキル化合物ガスの流
量、反応時間は目的とする結晶に応じて適宜調節する。
【００２０】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サファイア基板１を図２に示す
ＭＯＶＰＥ装置３１内のサセプタ３２に装着する。次
に、常圧でＨ2を反応装置に流しながら温度１１００℃
でサファイア基板を気相エッチングする。かかるＭＯＶ
ＰＥ装置３１の基本構造は周知である。例えば、特開昭
６３ー１８８９３４号公報を参照されたい。なお、この
実施例のＭＯＶＰＥ装置３１のサセプタ３２はトランス
ファ装置３７に装着されている。また、その反応室はシ
ャッタ４１で開閉される真空通路３５に連通している。
a面を主面とする単結晶サファイア基板１を図２に示す
ＭＯＶＰＥ装置３１内のサセプタ３２に装着する。次
に、常圧でＨ2を反応装置に流しながら温度１１００℃
でサファイア基板を気相エッチングする。かかるＭＯＶ
ＰＥ装置３１の基本構造は周知である。例えば、特開昭
６３ー１８８９３４号公報を参照されたい。なお、この
実施例のＭＯＶＰＥ装置３１のサセプタ３２はトランス
ファ装置３７に装着されている。また、その反応室はシ
ャッタ４１で開閉される真空通路３５に連通している。
【００２１】次に、温度を４００℃まで低下させて、Ｈ
2、ＮＨ3及びＴＭＡを供給して基板上にＡｌＮのバッフ
ァ層２を約２０ｎｍの厚さに形成する。
2、ＮＨ3及びＴＭＡを供給して基板上にＡｌＮのバッフ
ァ層２を約２０ｎｍの厚さに形成する。
【００２２】次に温度１１００℃に上げて、Ｈ2、シラ
ン、ＴＭＧ、ＮＨ3を導入し、ｎコンタクト層３を形成
し、更にシランの流量を下げてｎクラッド層４を形成す
る。
ン、ＴＭＧ、ＮＨ3を導入し、ｎコンタクト層３を形成
し、更にシランの流量を下げてｎクラッド層４を形成す
る。
【００２３】続いて、温度を７５０℃に保持し、Ｎ2、
ＴＭＧ、ＮＨ3を導入して厚さ３．５nm のＧａＮからな
るバリア層５ａを形成する。Ｎ2、ＮＨ3、ＴＭＧ及びＴ
ＭＩを導入して厚さ３．５ nm のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎか
らなる量子井戸層５ｂを形成する。これを繰り返して、
図に示すとおり、それぞれ５層のバリア層５ａと量子井
戸層５ｂを得る。
ＴＭＧ、ＮＨ3を導入して厚さ３．５nm のＧａＮからな
るバリア層５ａを形成する。Ｎ2、ＮＨ3、ＴＭＧ及びＴ
ＭＩを導入して厚さ３．５ nm のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎか
らなる量子井戸層５ｂを形成する。これを繰り返して、
図に示すとおり、それぞれ５層のバリア層５ａと量子井
戸層５ｂを得る。
【００２４】ＧａＮからなる最上バリア層５ｃを５段目
の量子井戸層５ｂの上に形成する。
の量子井戸層５ｂの上に形成する。
【００２５】このようにして超格子構造の発光層５まで
形成したら、製造装置３０（図２参照）のシャッタ４
１、４２を順次開けると共にトランスファ装置３７を稼
働させて、ＭＯＶＰＥ装置３１内にあるサセプタ３２を
ＭＢＥ装置３１内まで移動させる。そして、シャッタ４
１及び４２を順次閉じ、ＭＢＥ法の準備をする。ＭＢＥ
装置３３の基本構造も周知である。例えば、特開平５ー
１７５１２４号公報等を参照されたい。
形成したら、製造装置３０（図２参照）のシャッタ４
１、４２を順次開けると共にトランスファ装置３７を稼
働させて、ＭＯＶＰＥ装置３１内にあるサセプタ３２を
ＭＢＥ装置３１内まで移動させる。そして、シャッタ４
１及び４２を順次閉じ、ＭＢＥ法の準備をする。ＭＢＥ
装置３３の基本構造も周知である。例えば、特開平５ー
１７５１２４号公報等を参照されたい。
【００２６】図２に示す製造装置３０において、真空通
路３５はＭＯＶＰＥ装置３１の反応室とＭＢＥ装置３３
の反応室とを連通するものであり、その内部は所定の真
空度に維持されている。トランスファ装置３７はＭＯＶ
ＰＥ装置３１の反応室、真空通路３５及びＭＢＥ装置３
３の反応室を通して配設され、サセプタ３２をＭＯＶＰ
Ｅ装置３１とＭＢＥ装置３３との間で移送する。サセプ
タ３２に代わりに、サセプタに保持されているワーク自
体を移送することもできる。図中の符号４１、４３はシ
ャッタであり、それぞれＭＯＶＰＥ装置３１及びＭＢＥ
装置３３を所定の真空度に維持する目的で配設されてい
る。即ち、トランスファ装置３７が停止の状態でシャッ
タ４１、４３は閉状態であり、トランスファ装置３７が
オンのときには、その稼働を許容するようにシャッタ４
１、４３は所定のタイミングで開閉する。トランスファ
装置３７及びシャッタ４１、４３は図示しない制御装置
で制御されている。
路３５はＭＯＶＰＥ装置３１の反応室とＭＢＥ装置３３
の反応室とを連通するものであり、その内部は所定の真
空度に維持されている。トランスファ装置３７はＭＯＶ
ＰＥ装置３１の反応室、真空通路３５及びＭＢＥ装置３
３の反応室を通して配設され、サセプタ３２をＭＯＶＰ
Ｅ装置３１とＭＢＥ装置３３との間で移送する。サセプ
タ３２に代わりに、サセプタに保持されているワーク自
体を移送することもできる。図中の符号４１、４３はシ
ャッタであり、それぞれＭＯＶＰＥ装置３１及びＭＢＥ
装置３３を所定の真空度に維持する目的で配設されてい
る。即ち、トランスファ装置３７が停止の状態でシャッ
タ４１、４３は閉状態であり、トランスファ装置３７が
オンのときには、その稼働を許容するようにシャッタ４
１、４３は所定のタイミングで開閉する。トランスファ
装置３７及びシャッタ４１、４３は図示しない制御装置
で制御されている。
【００２７】図３は他の製造装置４０を示す。図３と同
一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この製造装置４０では、トランスファ装置３７０はワー
クを移送する。真空通路３５０にはワークをスタックす
るための部屋５０が設けられる。図中の符号６０はワー
クのスタックである。このようにワークをスタックする
と、ＭＯＶＰＥ装置３１の処理速度とＭＢＥ装置３３の
処理速度との相違が吸収できることとなり、実施例の一
連の工程を連続的に実行できる。図中の符号５１及び５
３は部屋５０の真空度を所定の値に維持するための第２
のシャッタである。即ち、トランスファ装置３７０が停
止の状態で第２のシャッタ５１、５３、更にはシャッタ
４１、４３は閉状態であり、トランスファ装置３７０が
オンのときには、その稼働を許容するように第２のシャ
ッタ５１、５３及びシャッタ４１、４３は所定のタイミ
ングで開閉する。トランスファ装置３７０、シャッタ４
１、４３、５１、５３は図示しない制御装置で制御され
ている。
一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
この製造装置４０では、トランスファ装置３７０はワー
クを移送する。真空通路３５０にはワークをスタックす
るための部屋５０が設けられる。図中の符号６０はワー
クのスタックである。このようにワークをスタックする
と、ＭＯＶＰＥ装置３１の処理速度とＭＢＥ装置３３の
処理速度との相違が吸収できることとなり、実施例の一
連の工程を連続的に実行できる。図中の符号５１及び５
３は部屋５０の真空度を所定の値に維持するための第２
のシャッタである。即ち、トランスファ装置３７０が停
止の状態で第２のシャッタ５１、５３、更にはシャッタ
４１、４３は閉状態であり、トランスファ装置３７０が
オンのときには、その稼働を許容するように第２のシャ
ッタ５１、５３及びシャッタ４１、４３は所定のタイミ
ングで開閉する。トランスファ装置３７０、シャッタ４
１、４３、５１、５３は図示しない制御装置で制御され
ている。
【００２８】上記のＭＢＥ装置３３を用いてＭＢＥ法を
実行し、ｐ−ＧａＮ系層６〜８を形成する。ＭＢＥ装置
３３内において、サセプタ３２の温度を６６０℃に保持
してＭＢＥ法を実行し、成長速度２００ｎｍ／ｈで膜厚
１００ nmのマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる層６を形成する。次いで、温度を６
６０℃に保持し、Ａｌの供給を停止して、成長速度２０
０ｎｍ／ｈで厚さ２００ nm のマグネシウムがドープさ
れたｐ−ＧａＮ層７を形成する。
実行し、ｐ−ＧａＮ系層６〜８を形成する。ＭＢＥ装置
３３内において、サセプタ３２の温度を６６０℃に保持
してＭＢＥ法を実行し、成長速度２００ｎｍ／ｈで膜厚
１００ nmのマグネシウムがドープされたｐ−Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎからなる層６を形成する。次いで、温度を６
６０℃に保持し、Ａｌの供給を停止して、成長速度２０
０ｎｍ／ｈで厚さ２００ nm のマグネシウムがドープさ
れたｐ−ＧａＮ層７を形成する。
【００２９】これらｐクラッド層６、７のホール濃度は
２ X １０18／ｃｍ3であり、このままの状態で素子とし
て十分な導電性を有する。
２ X １０18／ｃｍ3であり、このままの状態で素子とし
て十分な導電性を有する。
【００３０】層７の形成に引き続き、温度を６６０℃に
維持したまま、マグネシウムの供給を増大させて、成長
速度２００ｎｍ／ｈで厚さ２５ nm のマグネシウムが高
濃度に添加されたｐコンタクト層８を形成する。このｐ
コンタクト層８のホール濃度は３ X １０18／ｃｍ3であ
り、このままの状態で素子として十分な導電性を有す
る。
維持したまま、マグネシウムの供給を増大させて、成長
速度２００ｎｍ／ｈで厚さ２５ nm のマグネシウムが高
濃度に添加されたｐコンタクト層８を形成する。このｐ
コンタクト層８のホール濃度は３ X １０18／ｃｍ3であ
り、このままの状態で素子として十分な導電性を有す
る。
【００３１】従来のようにｐ−ＧａＮ系層６、７及び８
をＭＯＶＰＥ法で形成すると、これらの層は層成長をし
たままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）では、高抵抗であっ
た。したがって、これらの層を低抵抗化するための工程
が別途に必要となり、例えば、電子線を照射していた
（特開平３ー２１８６２５号公報等参照）。しかしなが
ら、この実施例のようにＭＢＥ法により形成されたｐ−
ＧａＮ系層は素子として十分な導電性を有するので、低
抵抗化工程を必要としない。
をＭＯＶＰＥ法で形成すると、これらの層は層成長をし
たままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）では、高抵抗であっ
た。したがって、これらの層を低抵抗化するための工程
が別途に必要となり、例えば、電子線を照射していた
（特開平３ー２１８６２５号公報等参照）。しかしなが
ら、この実施例のようにＭＢＥ法により形成されたｐ−
ＧａＮ系層は素子として十分な導電性を有するので、低
抵抗化工程を必要としない。
【００３２】ｐ−ＧａＮ系層の成長温度は、ＭＯＶＰＥ
法における発光層の成長温度と同程度まで上げても、ホ
ール濃度、界面の急峻性は損なわれない。
法における発光層の成長温度と同程度まで上げても、ホ
ール濃度、界面の急峻性は損なわれない。
【００３３】このようにして形成された半導体ウエハを
周知の方法でエッチングして、図１に示した半導体層構
成とする。そして、ｎ電極９をｎコンタクト層３の上へ
蒸着により形成し、続いて金を含む透光性電極１０をｐ
コンタクト層８の上に蒸着し、更に金製のパッド電極１
１を蒸着する。
周知の方法でエッチングして、図１に示した半導体層構
成とする。そして、ｎ電極９をｎコンタクト層３の上へ
蒸着により形成し、続いて金を含む透光性電極１０をｐ
コンタクト層８の上に蒸着し、更に金製のパッド電極１
１を蒸着する。
【００３４】このようにして形成された半導体ウエハを
素子毎に切り分けて、所望の発光ダイオード２０とす
る。
素子毎に切り分けて、所望の発光ダイオード２０とす
る。
【００３５】この発明は上記発明の実施の形態及び実施
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で、当業者が想到し得る種々の変形
態様を包含する。この発明がレーザダイオードにも適用
できることは勿論である。
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で、当業者が想到し得る種々の変形
態様を包含する。この発明がレーザダイオードにも適用
できることは勿論である。
【００３６】以下、次の事項を開示する。 (1) ＧａＮ系の化合物半導体で形成される素子であっ
て、キャリアが閉じ込められる第１の層と該第１の層を
挟むバリア層を有する超格子構造層と、該超格子構造層
の上に形成される他の半導体層と、を備えてなるＧａＮ
系素子において、前記第１の層と前記バリア層との界面
において組成の相違に急峻性がある、ことを特徴とする
ＧａＮ系素子。
て、キャリアが閉じ込められる第１の層と該第１の層を
挟むバリア層を有する超格子構造層と、該超格子構造層
の上に形成される他の半導体層と、を備えてなるＧａＮ
系素子において、前記第１の層と前記バリア層との界面
において組成の相違に急峻性がある、ことを特徴とする
ＧａＮ系素子。
【００３７】(2) キャリヤが閉じ込められる第１の層
と該第１の層を挟むバリア層とを有する超格子構造層を
ＭＯＶＰＥ法により第１の成長温度で形成し、その後、
該超格子構造層の上に、前記第１の成長温度より低温で
ある第２の成長温度でＭＢＥ法により他の半導体層を形
成する、ことを特徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
と該第１の層を挟むバリア層とを有する超格子構造層を
ＭＯＶＰＥ法により第１の成長温度で形成し、その後、
該超格子構造層の上に、前記第１の成長温度より低温で
ある第２の成長温度でＭＢＥ法により他の半導体層を形
成する、ことを特徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
【００３８】(3) 第１の伝導型の第１のクラッド層を
ＭＯＶＰＥ法により形成し、該第１のクラッド層の上に
超格子構造の発光層をＭＯＶＰＥ法により第１の成長温
度で形成し、その後、該発光層の上に、前記第１の成長
温度より低温である第２の成長温度でＭＢＥ法により第
２の伝導型のクラッド層を形成する、ことを特徴とする
ＧａＮ系発光素子の製造方法。
ＭＯＶＰＥ法により形成し、該第１のクラッド層の上に
超格子構造の発光層をＭＯＶＰＥ法により第１の成長温
度で形成し、その後、該発光層の上に、前記第１の成長
温度より低温である第２の成長温度でＭＢＥ法により第
２の伝導型のクラッド層を形成する、ことを特徴とする
ＧａＮ系発光素子の製造方法。
【００３９】(4) ＭＯＶＰＥ法を実行するための第１
の装置と、ＭＢＥ法を実行するための第２の装置と、前
記第１の装置の反応室と前記第２の装置の反応室と連通
し、所定の真空度に維持されている真空通路と、該真空
通路を通じてワーク又はワークを保持する手段を前記第
１の装置の反応室及び第２の装置の反応室との間で移送
させるトランスファ装置、とを備えてなるＧａＮ系素子
の製造装置。
の装置と、ＭＢＥ法を実行するための第２の装置と、前
記第１の装置の反応室と前記第２の装置の反応室と連通
し、所定の真空度に維持されている真空通路と、該真空
通路を通じてワーク又はワークを保持する手段を前記第
１の装置の反応室及び第２の装置の反応室との間で移送
させるトランスファ装置、とを備えてなるＧａＮ系素子
の製造装置。
【００４０】(5) 前記第１の装置の反応室と前記真空
通路との間に配置され両者の連通を開閉する第１のシャ
ッタと、前記第２の装置の反応室と前記真空通路との間
に配置され両者の連通を開閉する第２のシャッタとが更
に備えられている(4)に記載のＧａＮ系素子の製造装
置。
通路との間に配置され両者の連通を開閉する第１のシャ
ッタと、前記第２の装置の反応室と前記真空通路との間
に配置され両者の連通を開閉する第２のシャッタとが更
に備えられている(4)に記載のＧａＮ系素子の製造装
置。
【００４１】(6) 前記ワーク又はワークを保持する手
段をスタックする手段が更に備えられている(4)又は(5)
に記載のＧａＮ系素子の製造装置。
段をスタックする手段が更に備えられている(4)又は(5)
に記載のＧａＮ系素子の製造装置。
【００４２】(7) 前記トランスファ装置は前記スタッ
ク手段と前記ＭＯＶＰＥ装置及び前記スタック手段と前
記ＭＢＥ装置との間で前記ワーク又はワークを保持する
手段を移送させる(6)に記載のＧａＮ系素子の製造装
置。 (8) 前記第スタック手段と前記真空通路との間に配置
され両者の連通を開閉する第３のシャッタが更に備えら
れている(6)又は(7)に記載のＧａＮ系素子の製造装置。
ク手段と前記ＭＯＶＰＥ装置及び前記スタック手段と前
記ＭＢＥ装置との間で前記ワーク又はワークを保持する
手段を移送させる(6)に記載のＧａＮ系素子の製造装
置。 (8) 前記第スタック手段と前記真空通路との間に配置
され両者の連通を開閉する第３のシャッタが更に備えら
れている(6)又は(7)に記載のＧａＮ系素子の製造装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施例の発光ダイオードの断
面図である。
面図である。
【図２】図２はこの発明の実施例の発光ダイオードを製
造する装置の構成を示す。
造する装置の構成を示す。
【図３】図３はこの発明の実施例の発光ダイオードを製
造する他の装置の構成を示す。
造する他の装置の構成を示す。
１ 基板 ２ バッファ層 ４ ｎクラッド層 ５ 超格子構造の発光層 ６、７ ｐクラッド層 ９、１０、１１ 電極 ２０ 発光ダイオード ３１ ＭＯＶＰＥ装置 ３３ ＭＢＥ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 正好 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38− 805 (72)発明者 天野 浩 愛知県名古屋市名東区山の手２丁目104宝 マンション山の手508号
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧａＮ系の化合物半導体で形成される素
子であって、 キャリアが閉じ込められる第１の層と該第１の層を挟む
バリア層を有する超格子構造層と、 該超格子構造層の上に形成される他の半導体層と、を備
えてなるＧａＮ系素子において、 前記超格子構造層は有機金属化合物気相成長（ＭＯＶＰ
Ｅ）法により形成された層であり、 前記他の半導体層は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法に
より形成された層である、ことを特徴とするＧａＮ系素
子。 - 【請求項２】 前記超格子構造層の第１の層は量子井戸
層であり、前記他の半導体層はｐ型のクラッド層であ
り、 前記超格子構造層の下にはｎ型のクラッド層が備えられ
て、発光素子の構造を有する、ことを特徴とする請求項
１に記載のＧａＮ系素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34243696A JPH10173227A (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | ＧａＮ系素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34243696A JPH10173227A (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | ＧａＮ系素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173227A true JPH10173227A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18353729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34243696A Pending JPH10173227A (ja) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | ＧａＮ系素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10173227A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045900A (ja) * | 2001-05-25 | 2003-02-14 | Sharp Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置 |
| WO2012144251A1 (ja) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| JP2013033930A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-02-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法 |
| WO2013103035A1 (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
-
1996
- 1996-12-06 JP JP34243696A patent/JPH10173227A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045900A (ja) * | 2001-05-25 | 2003-02-14 | Sharp Corp | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置 |
| WO2012144251A1 (ja) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| JP2012227492A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| US8718110B2 (en) | 2011-04-22 | 2014-05-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride semiconductor laser and epitaxial substrate |
| JP2013033930A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-02-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法 |
| WO2013103035A1 (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| JP2013140896A (ja) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザ、及びエピタキシャル基板 |
| US8923354B2 (en) | 2012-01-05 | 2014-12-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride semiconductor laser, epitaxial substrate |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040707 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040927 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060328 |