JP2002094113A - Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体発光素子の製造方法Info
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- JP2002094113A JP2002094113A JP2000284430A JP2000284430A JP2002094113A JP 2002094113 A JP2002094113 A JP 2002094113A JP 2000284430 A JP2000284430 A JP 2000284430A JP 2000284430 A JP2000284430 A JP 2000284430A JP 2002094113 A JP2002094113 A JP 2002094113A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 III族元素の再蒸発を抑制して、発光効率が
高いIII-V族窒化物系半導体発光素子を得る。 【解決手段】 III-V族窒化物系半導体発光素子を気相
成長により製造する際に、量子井戸発光層４を成長後、
窒化物系半導体層５を成長させる前に、少なくとも１つ
のIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給量を量子井戸
発光層の成長時よりも少なくして供給すると共に、V族
原料ガスまたは活性化窒素を供給しながら成長中断工程
または低速成長工程を行う。
高いIII-V族窒化物系半導体発光素子を得る。 【解決手段】 III-V族窒化物系半導体発光素子を気相
成長により製造する際に、量子井戸発光層４を成長後、
窒化物系半導体層５を成長させる前に、少なくとも１つ
のIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給量を量子井戸
発光層の成長時よりも少なくして供給すると共に、V族
原料ガスまたは活性化窒素を供給しながら成長中断工程
または低速成長工程を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光効率の高い発
光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子を製造
することができるIII-V族窒化物系半導体発光素子の製
造方法に関する。
光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子を製造
することができるIII-V族窒化物系半導体発光素子の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮまたはこ
れらの混晶に代表される窒化物系半導体材料により、青
色および緑色の発光ダイオードが実用化され、さらに、
青色レーザの室温での連続発振が報告されている（参
照：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４，Ｌ１３３
２（１９９５）およびＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．３５，Ｌ７４（１９９６））。
れらの混晶に代表される窒化物系半導体材料により、青
色および緑色の発光ダイオードが実用化され、さらに、
青色レーザの室温での連続発振が報告されている（参
照：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３４，Ｌ１３３
２（１９９５）およびＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．３５，Ｌ７４（１９９６））。
【０００３】これらの窒化物系半導体からなる半導体発
光素子は、活性層に歪量子井戸構造を有している。一般
に、量子井戸構造の活性層を有する半導体発光素子の特
性は、量子井戸層の結晶性と量子井戸界面とに影響され
る。このため、例えば特開平９−３６４２９号公報で
は、量子井戸界面においてIII族原料ガスを供給せずに
成長中断を行うことにより、高品質で均一な歩留まりの
高い半導体発光素子を得る方法が提案されている。
光素子は、活性層に歪量子井戸構造を有している。一般
に、量子井戸構造の活性層を有する半導体発光素子の特
性は、量子井戸層の結晶性と量子井戸界面とに影響され
る。このため、例えば特開平９−３６４２９号公報で
は、量子井戸界面においてIII族原料ガスを供給せずに
成長中断を行うことにより、高品質で均一な歩留まりの
高い半導体発光素子を得る方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平９−３
６４２９号公報の技術は、ＩｎＧａＡｌＮからなる量子
井戸発光層の成長後、III族原料ガスを供給せずに、キ
ャリヤガスを供給するか、またはキャリヤガスとＶ族原
料ガスとを供給して成長中断を行うものである。この製
造方法によれば、量子井戸界面平坦化により発光強度が
改善される。
６４２９号公報の技術は、ＩｎＧａＡｌＮからなる量子
井戸発光層の成長後、III族原料ガスを供給せずに、キ
ャリヤガスを供給するか、またはキャリヤガスとＶ族原
料ガスとを供給して成長中断を行うものである。この製
造方法によれば、量子井戸界面平坦化により発光強度が
改善される。
【０００５】しかしながら、この製造方法では、成長中
断時にＩｎ元素がＩｎＮとして多量に再蒸発するという
現象が生じる。このようにＩｎＮの再蒸発量が多い場
合、ＩｎＧａＡｌＮに窒素空孔等による格子欠陥が生じ
て発光効率が低下する。また、この再蒸発によりＩｎＧ
ａＡｌＮ中のＩｎ組成が低下するため、所望の発光波長
を得るためには、成長中断中のＩｎ組成の減少を見越し
て過剰のＩｎＮを結晶中に成長させておく必要がある。
しかし、ＩｎＮは窒素および格子間元素等のよる欠陥が
非常に多い結晶であり、この欠陥が非発光再結合として
働くため、素子の発光効率の低下が生じる。従って、上
記公報の技術では、量子井戸界面の平坦化による発光強
度の改善は得られるものの、同時に再蒸発および過剰の
III族元素成長に伴う発光効率の低下が生じるという問
題があった。
断時にＩｎ元素がＩｎＮとして多量に再蒸発するという
現象が生じる。このようにＩｎＮの再蒸発量が多い場
合、ＩｎＧａＡｌＮに窒素空孔等による格子欠陥が生じ
て発光効率が低下する。また、この再蒸発によりＩｎＧ
ａＡｌＮ中のＩｎ組成が低下するため、所望の発光波長
を得るためには、成長中断中のＩｎ組成の減少を見越し
て過剰のＩｎＮを結晶中に成長させておく必要がある。
しかし、ＩｎＮは窒素および格子間元素等のよる欠陥が
非常に多い結晶であり、この欠陥が非発光再結合として
働くため、素子の発光効率の低下が生じる。従って、上
記公報の技術では、量子井戸界面の平坦化による発光強
度の改善は得られるものの、同時に再蒸発および過剰の
III族元素成長に伴う発光効率の低下が生じるという問
題があった。
【０００６】同様に、ＡｌＧａＮからなる量子井戸発光
層についても、成長中断を行うことによりＧａ元素がＧ
ａＮとして再蒸発し、発光効率が低下するという問題が
あった。
層についても、成長中断を行うことによりＧａ元素がＧ
ａＮとして再蒸発し、発光効率が低下するという問題が
あった。
【０００７】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、III族元素の再蒸発を抑制
して発光効率が高い半導体発光素子が得られるIII-V族
窒化物系半導体発光素子の製造方法を提供することを目
的とする。
すべくなされたものであり、III族元素の再蒸発を抑制
して発光効率が高い半導体発光素子が得られるIII-V族
窒化物系半導体発光素子の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のIII-V族窒化物
系半導体発光素子の製造方法は、III-V族窒化物系半導
体からなる量子井戸発光層を有する半導体発光素子を気
相成長により製造する方法において、該量子井戸発光層
を成長後、他の窒化物系半導体層を成長させる前に、少
なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給
量を該量子井戸発光層の成長時よりも少なくして供給す
ると共に、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給しなが
ら成長中断工程または低速成長工程を行うことを特徴と
する。
系半導体発光素子の製造方法は、III-V族窒化物系半導
体からなる量子井戸発光層を有する半導体発光素子を気
相成長により製造する方法において、該量子井戸発光層
を成長後、他の窒化物系半導体層を成長させる前に、少
なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給
量を該量子井戸発光層の成長時よりも少なくして供給す
ると共に、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給しなが
ら成長中断工程または低速成長工程を行うことを特徴と
する。
【０００９】このとき、III族原料ガスまたはIII族分子
線の供給量、V族原料ガスまたは活性化窒素の供給量、
基板温度や成長中断時間によって、成長速度が遅いなが
らも窒化物系半導体層が成長する低速成長工程と、窒化
物系半導体層が成長しない成長中断工程とに分かれる
が、いずれの場合でも、III族元素の再蒸発を抑制して
量子井戸発光層の界面を平坦化し、発光効率の高い素子
を製造することが可能である。すなわち、従来技術のよ
うにIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給を止め、V
族原料ガスを供給して成長中断を行うのではなく、III
族原料ガスまたはIII族分子線の供給量を少なくするこ
とにより、窒化物系半導体からなる量子井戸発光層から
のIII族元素の再蒸発量を抑制し、成長中断時の再蒸発
による格子欠陥を低減することができる。さらに、III
族元素の供給量を少なくすることにより、III族元素の
表面マイグレーションを促進し、量子井戸発光層と隣接
する窒化物系半導体層との界面を平坦化することがで
き、発光効率の高い素子を製造することができる。な
お、再蒸発量はＩｎＮ＞ＧａＮ＞ＡｌＮとなり、通常の
ＩｎＧａＮ発光層ではＩｎＮが再蒸発しやすく、ＧａＮ
が再蒸発するまで温度を上げると、ＩｎＮは再蒸発して
なくなってしまう。よって、通常はＩｎの供給を行えば
よいが、Ｇａを供給してもよい。また、この材料系では
ＡｌＮは最も再蒸発しにくいため、Ａｌの供給は行わな
くても充分な特性が得られる。さらに、ＡｌＧａＮ発光
層やＧａＮ発光層では、ＩｎとＧａを同時に供給するこ
とも可能である。
線の供給量、V族原料ガスまたは活性化窒素の供給量、
基板温度や成長中断時間によって、成長速度が遅いなが
らも窒化物系半導体層が成長する低速成長工程と、窒化
物系半導体層が成長しない成長中断工程とに分かれる
が、いずれの場合でも、III族元素の再蒸発を抑制して
量子井戸発光層の界面を平坦化し、発光効率の高い素子
を製造することが可能である。すなわち、従来技術のよ
うにIII族原料ガスまたはIII族分子線の供給を止め、V
族原料ガスを供給して成長中断を行うのではなく、III
族原料ガスまたはIII族分子線の供給量を少なくするこ
とにより、窒化物系半導体からなる量子井戸発光層から
のIII族元素の再蒸発量を抑制し、成長中断時の再蒸発
による格子欠陥を低減することができる。さらに、III
族元素の供給量を少なくすることにより、III族元素の
表面マイグレーションを促進し、量子井戸発光層と隣接
する窒化物系半導体層との界面を平坦化することがで
き、発光効率の高い素子を製造することができる。な
お、再蒸発量はＩｎＮ＞ＧａＮ＞ＡｌＮとなり、通常の
ＩｎＧａＮ発光層ではＩｎＮが再蒸発しやすく、ＧａＮ
が再蒸発するまで温度を上げると、ＩｎＮは再蒸発して
なくなってしまう。よって、通常はＩｎの供給を行えば
よいが、Ｇａを供給してもよい。また、この材料系では
ＡｌＮは最も再蒸発しにくいため、Ａｌの供給は行わな
くても充分な特性が得られる。さらに、ＡｌＧａＮ発光
層やＧａＮ発光層では、ＩｎとＧａを同時に供給するこ
とも可能である。
【００１０】前記成長中断工程または前記低速成長工程
において、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII族
分子線の供給量を、前記量子井戸発光層の成長時の半分
以下とし、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給
するのが好ましい。
において、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII族
分子線の供給量を、前記量子井戸発光層の成長時の半分
以下とし、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給
するのが好ましい。
【００１１】このようにIII族原料ガスまたはIII族分子
線の供給量を、量子井戸発光層の成長時の半分以下とし
た場合、発光強度の改善が著しくなる。図７にIII族元
素供給比と発光強度との関係を示す。図７の横軸は量子
井戸発光層成長時のIII族原料ガスまたはIII族分子線の
供給量を１とした場合の成長中断時または低速成長時の
III族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を示し、図７
の縦軸は成長中断工程においてIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給を止めてV族原料ガスを供給し、半導体
層が成長しないようにして作製した従来の半導体発光素
子の発光強度を１とした場合の発光強度比を示す。この
図７から、成長中断工程または低速成長工程においてII
I族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を０より大き
く、１より小さくした場合、供給しない場合に比べて発
光強度比が大きくなっていることが分かる。また、III
族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を０より大き
く、０．５以下にした場合、発光強度比が大きく改善さ
れていることが分かる。このように発光強度が改善され
る理由としては、成長中断工程または低速成長工程に供
給されるIII族元素が少ないほど、元素の表面マイグレ
ーションが促進されるためと考えられる。しかし、III
族元素の供給量が０の場合には、成長中断時のIII族元
素の再蒸発量が多くなって非発光再結合が多くなり、発
光強度が低下する。
線の供給量を、量子井戸発光層の成長時の半分以下とし
た場合、発光強度の改善が著しくなる。図７にIII族元
素供給比と発光強度との関係を示す。図７の横軸は量子
井戸発光層成長時のIII族原料ガスまたはIII族分子線の
供給量を１とした場合の成長中断時または低速成長時の
III族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を示し、図７
の縦軸は成長中断工程においてIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給を止めてV族原料ガスを供給し、半導体
層が成長しないようにして作製した従来の半導体発光素
子の発光強度を１とした場合の発光強度比を示す。この
図７から、成長中断工程または低速成長工程においてII
I族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を０より大き
く、１より小さくした場合、供給しない場合に比べて発
光強度比が大きくなっていることが分かる。また、III
族原料ガスまたはIII族分子線の供給比を０より大き
く、０．５以下にした場合、発光強度比が大きく改善さ
れていることが分かる。このように発光強度が改善され
る理由としては、成長中断工程または低速成長工程に供
給されるIII族元素が少ないほど、元素の表面マイグレ
ーションが促進されるためと考えられる。しかし、III
族元素の供給量が０の場合には、成長中断時のIII族元
素の再蒸発量が多くなって非発光再結合が多くなり、発
光強度が低下する。
【００１２】前記成長中断工程または前記低速成長工程
の時間を１秒以上２０００秒以下とするのが好ましい。
の時間を１秒以上２０００秒以下とするのが好ましい。
【００１３】図８に、成長中断または低速成長時間と発
光強度との関係を示す。図８の横軸は成長中断または低
速成長時間を示し、図８の縦軸は成長中断工程において
III族原料ガスまたはIII族分子線の供給を止めてV族原
料ガスを供給し、半導体層が成長しないようにして作製
した従来の半導体発光素子の発光強度を１とした場合の
発光強度比を示す。この図８から、成長中断工程または
低速成長工程の時間が１秒以上２０００秒以下の場合に
発光強度向上の効果が得られることが分かる。特に、窒
化物系半導体層を成長させない成長中断工程において
は、５０秒以上１０００秒以下で発光強度が２倍に改善
され、III族供給比を１／２にした低速成長工程におい
ては１０秒以上１０００秒以下で発光強度が１．３倍に
改善されている。低速成長時間または成長中断時間が２
０００秒を超える場合には、界面平坦効果よりも熱劣化
または窒素空孔による非発光再結合の影響が優勢とな
り、発光強度が低下する。
光強度との関係を示す。図８の横軸は成長中断または低
速成長時間を示し、図８の縦軸は成長中断工程において
III族原料ガスまたはIII族分子線の供給を止めてV族原
料ガスを供給し、半導体層が成長しないようにして作製
した従来の半導体発光素子の発光強度を１とした場合の
発光強度比を示す。この図８から、成長中断工程または
低速成長工程の時間が１秒以上２０００秒以下の場合に
発光強度向上の効果が得られることが分かる。特に、窒
化物系半導体層を成長させない成長中断工程において
は、５０秒以上１０００秒以下で発光強度が２倍に改善
され、III族供給比を１／２にした低速成長工程におい
ては１０秒以上１０００秒以下で発光強度が１．３倍に
改善されている。低速成長時間または成長中断時間が２
０００秒を超える場合には、界面平坦効果よりも熱劣化
または窒素空孔による非発光再結合の影響が優勢とな
り、発光強度が低下する。
【００１４】前記成長中断工程または前記低速成長工程
において、基板温度を前記量子井戸発光層の成長温度以
上、該成長温度＋３００℃以下とするのが好ましい。
において、基板温度を前記量子井戸発光層の成長温度以
上、該成長温度＋３００℃以下とするのが好ましい。
【００１５】図９に、基板温度差と発光強度との関係を
示す。図９の横軸は成長中断工程または低速成長工程に
おける基板温度と量子井戸発光層の成長時の基板温度と
の温度差（成長中断工程または低速成長工程の方が高
い）を示し、図９の縦軸は成長中断工程においてIII族
原料ガスまたはIII族分子線の供給を止めてV族原料ガス
を供給し、半導体層が成長しないようにして作製した従
来の半導体発光素子の発光強度を１とした場合の発光強
度比を示す。この図９から、基板温度差が０℃以上３０
０℃以下の場合に発光強度向上の効果が大きいことが分
かる。この理由としては、成長温度が上昇することによ
って元素の表面マイグレーションが促進され、発光強度
が改善されることが考えられる。しかし、成長中断また
は低速成長時の基板温度が量子井戸発光層の成長時の基
板温度＋３００℃を超える場合には、熱劣化による非発
光再結合の影響が優勢となり、発光強度が低下する。
示す。図９の横軸は成長中断工程または低速成長工程に
おける基板温度と量子井戸発光層の成長時の基板温度と
の温度差（成長中断工程または低速成長工程の方が高
い）を示し、図９の縦軸は成長中断工程においてIII族
原料ガスまたはIII族分子線の供給を止めてV族原料ガス
を供給し、半導体層が成長しないようにして作製した従
来の半導体発光素子の発光強度を１とした場合の発光強
度比を示す。この図９から、基板温度差が０℃以上３０
０℃以下の場合に発光強度向上の効果が大きいことが分
かる。この理由としては、成長温度が上昇することによ
って元素の表面マイグレーションが促進され、発光強度
が改善されることが考えられる。しかし、成長中断また
は低速成長時の基板温度が量子井戸発光層の成長時の基
板温度＋３００℃を超える場合には、熱劣化による非発
光再結合の影響が優勢となり、発光強度が低下する。
【００１６】前記成長中断工程において、窒化物系半導
体が成長しないように、少なくとも１つのIII族原料ガ
スまたはIII族分子線の供給量を前記量子井戸発光層の
成長時よりも少なくし、かつ、V族原料ガスまたは活性
化窒素を供給してもよい。
体が成長しないように、少なくとも１つのIII族原料ガ
スまたはIII族分子線の供給量を前記量子井戸発光層の
成長時よりも少なくし、かつ、V族原料ガスまたは活性
化窒素を供給してもよい。
【００１７】この場合に成長した成長速度の遅い窒化物
系半導体層は半導体発光素子の構成層として利用するこ
とができる。
系半導体層は半導体発光素子の構成層として利用するこ
とができる。
【００１８】または、前記低速成長工程において、窒化
物系半導体が前記量子井戸発光層の成長速度以下で成長
するように、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給量を該量子井戸発光層の成長時よりも少
なくし、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給し
てもよい。
物系半導体が前記量子井戸発光層の成長速度以下で成長
するように、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給量を該量子井戸発光層の成長時よりも少
なくし、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給し
てもよい。
【００１９】いずれの場合でも、III族元素の再蒸発を
抑制して量子井戸発光層の界面を平坦化し、発光効率の
高い素子を製造することができる。
抑制して量子井戸発光層の界面を平坦化し、発光効率の
高い素子を製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００２１】（実施形態１）図１は本実施形態１にて作
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＣ面基板１上に、Ａｌ
Ｎバッファ層２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３、ノンドー
プＩｎＧａＮ量子井戸発光層４、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧ
ａＮ蒸発防止層５およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層６が積
層形成されている。ｎ型ＧａＮ層３からｐ型ＧａＮ層６
まではｎ型ＧａＮ層３の一部が露出するように除去さ
れ、その上にｎ型電極７が設けられている。また、ｐ型
ＧａＮ層６の上にはｐ型電極８が設けられている。
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＣ面基板１上に、Ａｌ
Ｎバッファ層２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３、ノンドー
プＩｎＧａＮ量子井戸発光層４、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧ
ａＮ蒸発防止層５およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層６が積
層形成されている。ｎ型ＧａＮ層３からｐ型ＧａＮ層６
まではｎ型ＧａＮ層３の一部が露出するように除去さ
れ、その上にｎ型電極７が設けられている。また、ｐ型
ＧａＮ層６の上にはｐ型電極８が設けられている。
【００２２】この素子の製造において、各半導体層の成
長はＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により行う。
III族元素の原料ガスとしてはＴＭＧ（トリメチルガリ
ュウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリュウム）、ＴＭＩ
（トリメチルインジュウム）およびＴＭＡ（トリメチル
アルミニュウム）を使用し、V族元素の原料ガスとして
はＮＨ3（アンモニア）を使用する。ｎ型ドーパントの
輸送ガスとしてはＳｉＨ4を使用し、ｐ型ドーパントの
輸送ガスとしてはＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエチルマ
グネシュウム）またはエチルＣｐ2Ｍｇを使用する。
長はＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により行う。
III族元素の原料ガスとしてはＴＭＧ（トリメチルガリ
ュウム）、ＴＥＧ（トリエチルガリュウム）、ＴＭＩ
（トリメチルインジュウム）およびＴＭＡ（トリメチル
アルミニュウム）を使用し、V族元素の原料ガスとして
はＮＨ3（アンモニア）を使用する。ｎ型ドーパントの
輸送ガスとしてはＳｉＨ4を使用し、ｐ型ドーパントの
輸送ガスとしてはＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエチルマ
グネシュウム）またはエチルＣｐ2Ｍｇを使用する。
【００２３】半導体発光素子の基板としてはサファイ
ア、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＮＧＯ、スピネ
ル等が使用可能であるが、この実施形態では透明で大面
積の基板が用意に得られることから、サファイア基板を
用いている。まず、サファイアＣ面基板１を水素雰囲気
において１１００℃で熱クリーニングした後、基板温度
を５５０℃に下げて、ＴＭＡガスとＮＨ3ガスを供給し
て層厚３０ｎｍのＡｌＮバッファ層２を成長させる。次
に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガスとＮ
Ｈ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳｉドー
プｎ型ＧａＮ層３を成長させる。
ア、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＮＧＯ、スピネ
ル等が使用可能であるが、この実施形態では透明で大面
積の基板が用意に得られることから、サファイア基板を
用いている。まず、サファイアＣ面基板１を水素雰囲気
において１１００℃で熱クリーニングした後、基板温度
を５５０℃に下げて、ＴＭＡガスとＮＨ3ガスを供給し
て層厚３０ｎｍのＡｌＮバッファ層２を成長させる。次
に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガスとＮ
Ｈ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳｉドー
プｎ型ＧａＮ層３を成長させる。
【００２４】次に、基板温度を７５０℃まで下げて、Ｔ
ＭＩガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガスを供給して層厚２．
５ｎｍのノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光層
４を成長させる。その後、基板温度を８５０℃に上げ
て、ＴＭＩガスの供給量を量子井戸発光層４の成長時の
２５％に減少させると共にＮＨ3ガスの供給量を量子井
戸発光層４の成長時と同量にして供給しながら３分間成
長を中断する。この成長中断工程では、ＴＭＩガスの供
給により、ノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光
層４のＩｎがＩｎＮとなって再蒸発せず、量子井戸発光
層４からのＩｎＮ組成の減少を抑制することができる。
従って、ＮＨ3のみを供給して成長中断を行う従来の製
造方法では、量子井戸発光層のＩｎＮ組成の減少を考慮
してＩｎＮ組成を過剰にするためにノンドープＩｎ0.45
Ｇａ0.55Ｎ量子井戸発光層を成長させていたが、本実施
形態ではそのような必要はない。
ＭＩガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガスを供給して層厚２．
５ｎｍのノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光層
４を成長させる。その後、基板温度を８５０℃に上げ
て、ＴＭＩガスの供給量を量子井戸発光層４の成長時の
２５％に減少させると共にＮＨ3ガスの供給量を量子井
戸発光層４の成長時と同量にして供給しながら３分間成
長を中断する。この成長中断工程では、ＴＭＩガスの供
給により、ノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光
層４のＩｎがＩｎＮとなって再蒸発せず、量子井戸発光
層４からのＩｎＮ組成の減少を抑制することができる。
従って、ＮＨ3のみを供給して成長中断を行う従来の製
造方法では、量子井戸発光層のＩｎＮ組成の減少を考慮
してＩｎＮ組成を過剰にするためにノンドープＩｎ0.45
Ｇａ0.55Ｎ量子井戸発光層を成長させていたが、本実施
形態ではそのような必要はない。
【００２５】次に、Ｃｐ2ＭｇガスとＴＭＧガスとＴＭ
ＡガスとＮＨ3ガスを供給して層厚３０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防止層５を成長させる。次
に、基板温度を１０５０℃まで上げて、Ｃｐ2Ｍｇガス
とＴＭＧガスとＴＭＡガス層厚０．５μｍのＭｇドープ
ｐ型ＧａＮ層６を成長させる。続いて、成長層の一部を
ｎ型ＧａＮ層３の一部が露出するまでエッチングにより
除去し、その表面にｎ型電極７を蒸着する。また、ｐ型
ＧａＮ層６の上にはｐ型電極８を蒸着する。その後、ウ
ェハーをチップに分割して樹脂モールドを行い、ＬＥＤ
素子とする。
ＡガスとＮＨ3ガスを供給して層厚３０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防止層５を成長させる。次
に、基板温度を１０５０℃まで上げて、Ｃｐ2Ｍｇガス
とＴＭＧガスとＴＭＡガス層厚０．５μｍのＭｇドープ
ｐ型ＧａＮ層６を成長させる。続いて、成長層の一部を
ｎ型ＧａＮ層３の一部が露出するまでエッチングにより
除去し、その表面にｎ型電極７を蒸着する。また、ｐ型
ＧａＮ層６の上にはｐ型電極８を蒸着する。その後、ウ
ェハーをチップに分割して樹脂モールドを行い、ＬＥＤ
素子とする。
【００２６】このようにして得られるＬＥＤ素子は、順
方向電流２０ｍＡで電圧３．５Ｖ、発光ピーク波長は４
７０ｎｍの青色で発光出力は３ｍＷであった。III族原
料ガスを供給せずにV族原料ガス（ＮＨ3）のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法では発光強度は２ｍＷ
であり、本実施形態によれば発光強度を１．５倍に向上
させることができた。
方向電流２０ｍＡで電圧３．５Ｖ、発光ピーク波長は４
７０ｎｍの青色で発光出力は３ｍＷであった。III族原
料ガスを供給せずにV族原料ガス（ＮＨ3）のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法では発光強度は２ｍＷ
であり、本実施形態によれば発光強度を１．５倍に向上
させることができた。
【００２７】さらに、量子井戸発光層４とＡｌＧａＮ蒸
発防止層５間の成長中断条件を下記表１に示すように変
化させたところ、いずれの条件でもＮＨ3のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法と比較して、発光強度
の高い素子が得られた。
発防止層５間の成長中断条件を下記表１に示すように変
化させたところ、いずれの条件でもＮＨ3のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法と比較して、発光強度
の高い素子が得られた。
【００２８】
【表１】 （実施形態２）図２は本実施形態２にて作製されたIII-
V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図である。この
素子は、サファイアＣ面基板１１上に、ＡｌＮバッファ
層１２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１３、ノンドープＩｎ
ＧａＮ量子井戸発光層１４を４層とノンドープＧａＮバ
リア層１５を３層交互に積層した多層構造、Ｍｇドープ
ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層１６およびＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮ層１７が積層形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３か
らｐ型ＧａＮ層１７まではｎ型ＧａＮ層１３の一部が露
出するように除去され、その上にｎ型電極１８が設けら
れている。また、ｐ型ＧａＮ層１７の上にはｐ型電極１
９が設けられている。
V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図である。この
素子は、サファイアＣ面基板１１上に、ＡｌＮバッファ
層１２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１３、ノンドープＩｎ
ＧａＮ量子井戸発光層１４を４層とノンドープＧａＮバ
リア層１５を３層交互に積層した多層構造、Ｍｇドープ
ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層１６およびＭｇドープｐ型Ｇ
ａＮ層１７が積層形成されている。ｎ型ＧａＮ層１３か
らｐ型ＧａＮ層１７まではｎ型ＧａＮ層１３の一部が露
出するように除去され、その上にｎ型電極１８が設けら
れている。また、ｐ型ＧａＮ層１７の上にはｐ型電極１
９が設けられている。
【００２９】この素子の製造において、各半導体層の成
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
【００３０】実施形態１と同様に、サファイアＣ面基板
１１上に層厚３０ｎｍのＡｌＮバッファ層１２、層厚４
μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層１３および層厚２．５ｎ
ｍのノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光層１４
を成長させる。次に、基板温度を８５０℃に上げて、Ｔ
ＭＧガスの供給量を量子井戸発光層１４の成長時の２０
％に減少させると共にＮＨ3ガスの供給量を量子井戸発
光層４の成長時と同量にして１０分間供給する。このと
き、ＴＭＧガスの供給比は量子井戸発光層１４の成長時
の半分以下であり、この条件では例えば１０ｎｍのＧａ
Ｎバリア層１５が成長する。このＧａＮバリア層１５が
再蒸発防止層として働くので、量子井戸発光層４からの
ＩｎＮ組成の減少を抑制することができる。また、Ｇａ
Ｎバリア層１５の成長速度は遅いため、表面マイグレー
ションが促進されて、発光層１４とバリア層との界面が
平坦化される。このように、発光層１４とバリア層１５
とを交互に成長させて周期数４（発光層×４、バリア層
×３）の多層構造を形成する。
１１上に層厚３０ｎｍのＡｌＮバッファ層１２、層厚４
μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層１３および層厚２．５ｎ
ｍのノンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ量子井戸発光層１４
を成長させる。次に、基板温度を８５０℃に上げて、Ｔ
ＭＧガスの供給量を量子井戸発光層１４の成長時の２０
％に減少させると共にＮＨ3ガスの供給量を量子井戸発
光層４の成長時と同量にして１０分間供給する。このと
き、ＴＭＧガスの供給比は量子井戸発光層１４の成長時
の半分以下であり、この条件では例えば１０ｎｍのＧａ
Ｎバリア層１５が成長する。このＧａＮバリア層１５が
再蒸発防止層として働くので、量子井戸発光層４からの
ＩｎＮ組成の減少を抑制することができる。また、Ｇａ
Ｎバリア層１５の成長速度は遅いため、表面マイグレー
ションが促進されて、発光層１４とバリア層との界面が
平坦化される。このように、発光層１４とバリア層１５
とを交互に成長させて周期数４（発光層×４、バリア層
×３）の多層構造を形成する。
【００３１】その上に、実施形態１と同様に、層厚３０
ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0 .8Ｎ蒸発防止層１６
および層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層１７を
成長させる。そして、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層１３
の一部が露出するまでエッチングにより除去し、その表
面にｎ型電極１８を蒸着する。また、ｐ型ＧａＮ層１７
の表面にはｐ型電極１９を蒸着する。その後、ウェハー
をチップに分割して樹脂モールドを行い、ＬＥＤ素子と
する。
ｎｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0 .8Ｎ蒸発防止層１６
および層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層１７を
成長させる。そして、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層１３
の一部が露出するまでエッチングにより除去し、その表
面にｎ型電極１８を蒸着する。また、ｐ型ＧａＮ層１７
の表面にはｐ型電極１９を蒸着する。その後、ウェハー
をチップに分割して樹脂モールドを行い、ＬＥＤ素子と
する。
【００３２】このようにして得られるＬＥＤ素子は、順
方向電流２０ｍＡで電圧３．５Ｖ、発光ピーク波長は４
７０ｎｍの青色で発光出力は５ｍＷであった。III族原
料ガスを供給せずにV族原料ガス（ＮＨ3）のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法では発光強度は２．５
ｍＷであり、本実施形態によれば発光強度を２倍に向上
させることができた。
方向電流２０ｍＡで電圧３．５Ｖ、発光ピーク波長は４
７０ｎｍの青色で発光出力は５ｍＷであった。III族原
料ガスを供給せずにV族原料ガス（ＮＨ3）のみを供給し
て成長中断を行う従来の製造方法では発光強度は２．５
ｍＷであり、本実施形態によれば発光強度を２倍に向上
させることができた。
【００３３】（実施形態３）図３は本実施形態３にて作
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＡ面基板２１上に、Ｇ
ａＮバッファ層２２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層２３、ノ
ンドープＩｎＧａＮ量子井戸発光層２４を４層とＳｉド
ープＧａＮバリア層２５を３層交互に積層した多層構
造、およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層２６が積層形成され
ている。ｎ型ＧａＮ層２３からｐ型ＧａＮ層２６までは
ｎ型ＧａＮ層２３の一部が露出するように除去され、そ
の上にｎ型電極２８が設けられている。また、ｐ型Ｇａ
Ｎ層２６の上にはｐ型電極２７が設けられている。
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＡ面基板２１上に、Ｇ
ａＮバッファ層２２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層２３、ノ
ンドープＩｎＧａＮ量子井戸発光層２４を４層とＳｉド
ープＧａＮバリア層２５を３層交互に積層した多層構
造、およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層２６が積層形成され
ている。ｎ型ＧａＮ層２３からｐ型ＧａＮ層２６までは
ｎ型ＧａＮ層２３の一部が露出するように除去され、そ
の上にｎ型電極２８が設けられている。また、ｐ型Ｇａ
Ｎ層２６の上にはｐ型電極２７が設けられている。
【００３４】この素子の製造において、各半導体層の成
長はガスソースＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）によ
り行う。III族分子線源としてはＧａ金属、Ｉｎ金属お
よびＡｌ金属を使用し、V族分子線源としてはアンモニ
アガスを使用する。ｎ型ドーパントとしてはＳｉを、ｐ
型ドーパントとしてはＭｇを使用する。
長はガスソースＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）によ
り行う。III族分子線源としてはＧａ金属、Ｉｎ金属お
よびＡｌ金属を使用し、V族分子線源としてはアンモニ
アガスを使用する。ｎ型ドーパントとしてはＳｉを、ｐ
型ドーパントとしてはＭｇを使用する。
【００３５】まず、サファイアＡ面基板２１を窒素ラジ
カル雰囲気において８５０℃で熱クリーニングした後、
基板温度を５００℃に下げて、Ｇａ分子線と活性化窒素
を供給して層厚５０ｎｍのＧａＮバッファ層２２を成長
させる。次に、基板温度を７００℃まで上げて、Ｓｉ、
Ｇａ分子線と活性化窒素を供給して層厚２μｍのＳｉド
ープｎ型ＧａＮ層２３を成長させ、続いて、Ｉｎ分子線
とＧａ分子線と活性化窒素を供給して層厚２ｎｍのノン
ドープＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ量子井戸発光層２４を成長させ
る。次に、ＩｎＮが成長しない程度の量のＩｎ分子線と
アンモニアガスを供給しながら、１分間成長中断を行
う。ここでは、Ｉｎ分子線の供給量を量子井戸発光層２
４の成長時の２０％に減少させると共にＮＨ3ガスの供
給量を量子井戸発光層２４の成長時と同量にした。この
成長中断によって量子井戸発光層２４のＩｎが再蒸発し
てその混晶比は０．５５程度に減少する。なお、III族
元素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法では、
Ｉｎ混晶比は０．６程度である。
カル雰囲気において８５０℃で熱クリーニングした後、
基板温度を５００℃に下げて、Ｇａ分子線と活性化窒素
を供給して層厚５０ｎｍのＧａＮバッファ層２２を成長
させる。次に、基板温度を７００℃まで上げて、Ｓｉ、
Ｇａ分子線と活性化窒素を供給して層厚２μｍのＳｉド
ープｎ型ＧａＮ層２３を成長させ、続いて、Ｉｎ分子線
とＧａ分子線と活性化窒素を供給して層厚２ｎｍのノン
ドープＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ量子井戸発光層２４を成長させ
る。次に、ＩｎＮが成長しない程度の量のＩｎ分子線と
アンモニアガスを供給しながら、１分間成長中断を行
う。ここでは、Ｉｎ分子線の供給量を量子井戸発光層２
４の成長時の２０％に減少させると共にＮＨ3ガスの供
給量を量子井戸発光層２４の成長時と同量にした。この
成長中断によって量子井戸発光層２４のＩｎが再蒸発し
てその混晶比は０．５５程度に減少する。なお、III族
元素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法では、
Ｉｎ混晶比は０．６程度である。
【００３６】次に、ＳｉとＧａ分子線と活性化窒素を供
給して層厚５０ｎｍのＳｉドープＧａＮバリア層２５を
成長させる。このようにして、ＧａＮバリア層２５と量
子井戸発光層２４を交互に成長させて周期数４（発光層
×４、バリア層×３）の多層構造を形成する。
給して層厚５０ｎｍのＳｉドープＧａＮバリア層２５を
成長させる。このようにして、ＧａＮバリア層２５と量
子井戸発光層２４を交互に成長させて周期数４（発光層
×４、バリア層×３）の多層構造を形成する。
【００３７】次に、ＭｇとＧａ分子線と活性化窒素を供
給して、層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層２６
を成長させる。続いて、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層２
３の一部が露出するまでエッチングにより除去し、その
表面にｎ型電極２８を蒸着する。また、ｐ型ＧａＮ層２
６の表面にはｐ型電極２７を蒸着する。その後、ウェハ
ーをチップに分割し、樹脂モールドしてＬＥＤ素子とす
る。
給して、層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層２６
を成長させる。続いて、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層２
３の一部が露出するまでエッチングにより除去し、その
表面にｎ型電極２８を蒸着する。また、ｐ型ＧａＮ層２
６の表面にはｐ型電極２７を蒸着する。その後、ウェハ
ーをチップに分割し、樹脂モールドしてＬＥＤ素子とす
る。
【００３８】このようにして得られるＬＥＤ素子は、順
方向電流２０ｍＡで電圧４．０Ｖ、発光ピーク波長は５
５０ｎｍの緑色で発光出力は４ｍＷであった。III族元
素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法では、発
光出力は３ｍＷであり、本実施形態によれば発光出力を
１．３倍に向上させることができた。
方向電流２０ｍＡで電圧４．０Ｖ、発光ピーク波長は５
５０ｎｍの緑色で発光出力は４ｍＷであった。III族元
素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法では、発
光出力は３ｍＷであり、本実施形態によれば発光出力を
１．３倍に向上させることができた。
【００３９】（実施形態４）図４は本実施形態４にて作
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、ｎ型ＳｉＣ基板３１上に、ＡｌＮ
バッファ層３２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３３、Ｓｉド
ープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３４、Ｓｉドープｎ型Ａ
ｌＧａＮ量子井戸発光層３５、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３６およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層３７が
積層形成されている。ｎ型基板３１からｐ型ＧａＮ層３
７まではｎ型基板３１およびｎ型ＧａＮ層３３の一部が
露出するように除去され、ｎ型基板３１およびｎ型Ｇａ
Ｎ層３を接続するようにｎ型電極３８が設けられてい
る。ｎ型電極３８はｎ型基板３１の裏面にも設けられて
いる。また、ｐ型ＧａＮ層３７の上にはｐ型電極３９が
設けられている。
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、ｎ型ＳｉＣ基板３１上に、ＡｌＮ
バッファ層３２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３３、Ｓｉド
ープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３４、Ｓｉドープｎ型Ａ
ｌＧａＮ量子井戸発光層３５、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３６およびＭｇドープｐ型ＧａＮ層３７が
積層形成されている。ｎ型基板３１からｐ型ＧａＮ層３
７まではｎ型基板３１およびｎ型ＧａＮ層３３の一部が
露出するように除去され、ｎ型基板３１およびｎ型Ｇａ
Ｎ層３を接続するようにｎ型電極３８が設けられてい
る。ｎ型電極３８はｎ型基板３１の裏面にも設けられて
いる。また、ｐ型ＧａＮ層３７の上にはｐ型電極３９が
設けられている。
【００４０】この素子の製造において、各半導体層の成
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
【００４１】まず、ｎ型ＳｉＣ基板３１を水素雰囲気に
おいて１１５０℃で熱クリーニングした後、基板温度を
６００℃に下げて、ＴＭＡガスとＮＨ3ガスを供給して
層厚４０ｎｍのＡｌＮバッファ層３２を成長させる。次
に、基板温度を１１００℃まで上げて、ＴＭＧガスとＮ
Ｈ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳｉドー
プｎ型ＧａＮ層３３を形成し、その上にＴＭＡガスとＴ
ＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚５０
ｎｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３４
を形成する。
おいて１１５０℃で熱クリーニングした後、基板温度を
６００℃に下げて、ＴＭＡガスとＮＨ3ガスを供給して
層厚４０ｎｍのＡｌＮバッファ層３２を成長させる。次
に、基板温度を１１００℃まで上げて、ＴＭＧガスとＮ
Ｈ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳｉドー
プｎ型ＧａＮ層３３を形成し、その上にＴＭＡガスとＴ
ＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚５０
ｎｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層３４
を形成する。
【００４２】続いて、ＴＭＡガスとＴＭＧガスとＮＨ3
ガスとＳｉＨ4ガスの供給量を調整して供給し、層厚３
ｎｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎ量子井戸発光
層３５を成長させる。次に、基板温度を１１００゜にし
て、窒化物系半導体が成長しない量のＴＭＧガスおよび
ＮＨ3ガスを供給しながら３０秒間成長を中断する。こ
こでは、ＴＭＧガスの供給量を量子井戸発光層３４の成
長時の１／１０とし、ＮＨ3ガスの供給量は量子井戸発
光層３４の成長時と同量にした。この成長中断によっ
て、量子井戸発光層３４のＧａが再蒸発するため、量子
井戸発光層３４のＡｌ混晶比は０．０５程度に増加す
る。なお、III族元素を供給せずに成長中断を行う従来
の製造方法では、Ａｌ混晶比は０．０４程度である。
ガスとＳｉＨ4ガスの供給量を調整して供給し、層厚３
ｎｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎ量子井戸発光
層３５を成長させる。次に、基板温度を１１００゜にし
て、窒化物系半導体が成長しない量のＴＭＧガスおよび
ＮＨ3ガスを供給しながら３０秒間成長を中断する。こ
こでは、ＴＭＧガスの供給量を量子井戸発光層３４の成
長時の１／１０とし、ＮＨ3ガスの供給量は量子井戸発
光層３４の成長時と同量にした。この成長中断によっ
て、量子井戸発光層３４のＧａが再蒸発するため、量子
井戸発光層３４のＡｌ混晶比は０．０５程度に増加す
る。なお、III族元素を供給せずに成長中断を行う従来
の製造方法では、Ａｌ混晶比は０．０４程度である。
【００４３】次に、ＴＭＡガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガ
スとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚５０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9クラッド層３６を成長させ、ＴＭ
ＧガスとＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．
２５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層３７を成長させる。
続いて、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層３３の一部が露出
するまでエッチングにより除去し、さらに、その一部を
ｎ型基板３１が露出するまでエッチングにより除去す
る。そして、ｎ型基板３１の裏面、およびエッチングで
露出したｎ型基板３１とｎ型ＧａＮ層３３とを電気的に
接続するようにｎ型電極３８を蒸着する。また、ｐ型Ｇ
ａＮ層３７の表面にはｐ型電極３９を蒸着する。その
後、ウェハーをチップに分割し、樹脂モールドしてＬＥ
Ｄ素子とする。
スとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚５０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9クラッド層３６を成長させ、ＴＭ
ＧガスとＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．
２５μｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層３７を成長させる。
続いて、成長層の一部をｎ型ＧａＮ層３３の一部が露出
するまでエッチングにより除去し、さらに、その一部を
ｎ型基板３１が露出するまでエッチングにより除去す
る。そして、ｎ型基板３１の裏面、およびエッチングで
露出したｎ型基板３１とｎ型ＧａＮ層３３とを電気的に
接続するようにｎ型電極３８を蒸着する。また、ｐ型Ｇ
ａＮ層３７の表面にはｐ型電極３９を蒸着する。その
後、ウェハーをチップに分割し、樹脂モールドしてＬＥ
Ｄ素子とする。
【００４４】このようにして得られるＬＥＤ素子は、順
方向電流２０ｍＡで電圧４．０Ｖ、発光ピーク波長は３
５０ｎｍの紫外領域で発光出力は１ｍＷであった。III
族元素を供給せずにＮＨ3のみを供給して成長中断を行
う従来の製造方法では、発光強度は０．５ｍＷであり、
本実施形態によれば発光強度を２倍に向上させることが
できた。
方向電流２０ｍＡで電圧４．０Ｖ、発光ピーク波長は３
５０ｎｍの紫外領域で発光出力は１ｍＷであった。III
族元素を供給せずにＮＨ3のみを供給して成長中断を行
う従来の製造方法では、発光強度は０．５ｍＷであり、
本実施形態によれば発光強度を２倍に向上させることが
できた。
【００４５】（実施形態５）図５は本実施形態５にて作
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＣ面基板４１上に、Ｇ
ａＮバッファ層４２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層４３、Ｓ
ｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４４、ＳｉドープＧ
ａＮ光ガイド層４５、ＳｉドープＩｎＧａＮ量子井戸発
光層４６を３層とＳｉドープＩｎＧａＮバリア層４７を
２層交互に積層した多層構造、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａ
Ｎ蒸発防止層４８、ＭｇドープＧａＮ光ガイド層４９、
Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５０およびＭｇド
ープｐ型ＧａＮ層５１が積層形成されている。ｎ型Ｇａ
Ｎ層４３からｐ型ＧａＮ層５１まではｎ型ＧａＮ層４３
の一部が露出するように除去され、その上にｎ型電極５
２が設けられている。また、ｐ型ＧａＮ層５１の上には
ｐ型電極５３が設けられている。
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、サファイアＣ面基板４１上に、Ｇ
ａＮバッファ層４２、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層４３、Ｓ
ｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４４、ＳｉドープＧ
ａＮ光ガイド層４５、ＳｉドープＩｎＧａＮ量子井戸発
光層４６を３層とＳｉドープＩｎＧａＮバリア層４７を
２層交互に積層した多層構造、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａ
Ｎ蒸発防止層４８、ＭｇドープＧａＮ光ガイド層４９、
Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層５０およびＭｇド
ープｐ型ＧａＮ層５１が積層形成されている。ｎ型Ｇａ
Ｎ層４３からｐ型ＧａＮ層５１まではｎ型ＧａＮ層４３
の一部が露出するように除去され、その上にｎ型電極５
２が設けられている。また、ｐ型ＧａＮ層５１の上には
ｐ型電極５３が設けられている。
【００４６】この素子の製造において、各半導体層の成
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
長はＭＯＣＶＤ法により行い、実施形態１と同様のガス
を使用する。
【００４７】まず、サファイアＣ面基板４１を水素雰囲
気において１１００℃で熱クリーニングした後、基板温
度を５５０℃に下げて、ＴＭＧガスとＮＨ3ガスを供給
して層厚３０ｎｍのＧａＮバッファ層４２を成長させ
る。次に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガ
スとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳ
ｉドープｎ型ＧａＮ層４３を成長させ、ＴＭＡガスとＴ
ＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚０．
５μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４
４を成長させる。そして、ＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＳ
ｉＨ4ガスを供給して層厚０．１μｍのＳｉドープＧａ
Ｎ光ガイド層４５を成長させる。
気において１１００℃で熱クリーニングした後、基板温
度を５５０℃に下げて、ＴＭＧガスとＮＨ3ガスを供給
して層厚３０ｎｍのＧａＮバッファ層４２を成長させ
る。次に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガ
スとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚４μｍのＳ
ｉドープｎ型ＧａＮ層４３を成長させ、ＴＭＡガスとＴ
ＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給して層厚０．
５μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層４
４を成長させる。そして、ＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＳ
ｉＨ4ガスを供給して層厚０．１μｍのＳｉドープＧａ
Ｎ光ガイド層４５を成長させる。
【００４８】次に、基板温度を８００℃に下げて、ＴＭ
ＩガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給し
て層厚３μｍのＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸発
光層４６を成長させる。次に、基板温度を９００゜にし
て、ＩｎＮが成長しない量のＴＭＩガスおよびＮＨ3ガ
スを供給しながら３０秒間成長を中断する。ここでは、
ＴＭＩガスの供給量を量子井戸発光層４６の成長時の１
０％とし、ＮＨ3ガスの供給量は量子井戸発光層３４の
成長時と同量にした。この成長中断によって、量子井戸
発光層４６のＩｎＮが再蒸発するため、量子井戸発光層
４６のＡｌ混晶比は０．１５程度に減少する。なお、II
I族元素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法で
は、Ｉｎ混晶比は０．２程度である。
ＩガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＳｉＨ4ガスを供給し
て層厚３μｍのＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸発
光層４６を成長させる。次に、基板温度を９００゜にし
て、ＩｎＮが成長しない量のＴＭＩガスおよびＮＨ3ガ
スを供給しながら３０秒間成長を中断する。ここでは、
ＴＭＩガスの供給量を量子井戸発光層４６の成長時の１
０％とし、ＮＨ3ガスの供給量は量子井戸発光層３４の
成長時と同量にした。この成長中断によって、量子井戸
発光層４６のＩｎＮが再蒸発するため、量子井戸発光層
４６のＡｌ混晶比は０．１５程度に減少する。なお、II
I族元素を供給せずに成長中断を行う従来の製造方法で
は、Ｉｎ混晶比は０．２程度である。
【００４９】次に、ＴＭＩガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガ
スとＳｉＨ4ガスを供給して層厚６ｎｍのＳｉドープＩ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバリア層４７を形成する。このＧａＮ
バリア層４７と量子井戸発光層４６を交互に成長させて
周期数３（発光層×３、中断×３、バリア層×２）の多
層構造を形成する。
スとＳｉＨ4ガスを供給して層厚６ｎｍのＳｉドープＩ
ｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバリア層４７を形成する。このＧａＮ
バリア層４７と量子井戸発光層４６を交互に成長させて
周期数３（発光層×３、中断×３、バリア層×２）の多
層構造を形成する。
【００５０】次に、ＴＭＡガスとＴＭＧガスとＮＨ3ガ
スとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚２０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防止層４８を成長させる。
次に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガスと
ＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．１μｍの
ＭｇドープＧａＮ光ガイド層４９を成長させ、ＴＭＡガ
スとＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して
層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラ
ッド層５０を成長させる。そして、ＴＭＧガスとＮＨ3
ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．５μｍのＭｇ
ドープｐ型ＧａＮ層５１を成長させる。続いて、成長層
の一部をｎ型ＧａＮ層４３の一部が露出するまでエッチ
ングにより除去し、その表面にｎ型電極５２を蒸着す
る。また、ｐ型ＧａＮ層５１の表面にはｐ型電極５３を
蒸着する。次に、劈開にて長さ１ｍｍの共振器を作製
し、チップに分割して半導体レーザ素子とする。
スとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚２０ｎｍのＭｇドー
プｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防止層４８を成長させる。
次に、基板温度を１０５０℃まで上げて、ＴＭＧガスと
ＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．１μｍの
ＭｇドープＧａＮ光ガイド層４９を成長させ、ＴＭＡガ
スとＴＭＧガスとＮＨ3ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して
層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラ
ッド層５０を成長させる。そして、ＴＭＧガスとＮＨ3
ガスとＣｐ2Ｍｇガスを供給して層厚０．５μｍのＭｇ
ドープｐ型ＧａＮ層５１を成長させる。続いて、成長層
の一部をｎ型ＧａＮ層４３の一部が露出するまでエッチ
ングにより除去し、その表面にｎ型電極５２を蒸着す
る。また、ｐ型ＧａＮ層５１の表面にはｐ型電極５３を
蒸着する。次に、劈開にて長さ１ｍｍの共振器を作製
し、チップに分割して半導体レーザ素子とする。
【００５１】このようにして得られる半導体レーザ素子
は、閾値電流５０ｍＡで室温発振し、発振波長は４１０
ｎｍの紫色であった。III族元素を供給せずにＮＨ3のみ
を供給して成長中断を行う従来の製造方法では、閾値電
流１００ｍＡであり、本実施形態によれば駆動電流を半
分に低減させることができた。
は、閾値電流５０ｍＡで室温発振し、発振波長は４１０
ｎｍの紫色であった。III族元素を供給せずにＮＨ3のみ
を供給して成長中断を行う従来の製造方法では、閾値電
流１００ｍＡであり、本実施形態によれば駆動電流を半
分に低減させることができた。
【００５２】（実施形態６）図６は本実施形態６にて作
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、ｎ型ＧａＮ基板６１上に、Ｓｉド
ープｎ型ＧａＮ層６２、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層６３、ＳｉドープＧａＮ光ガイド層６４、ノンド
ープＩｎＧａＮ発光層６５、ＭｇドープＧａＮ光ガイド
層６６、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７およ
びＭｇドープｐ型ＧａＮ層６８が積層形成されている。
ｐ型クラッド層６７の一部およびｐ型ＧａＮ層６８はリ
ッヂストライプ形状に形成され、リッヂストライプ部の
両側の平坦部およびリッヂストライプ部の側面には、絶
縁膜６９が形成されている。リッヂストライプ部上は絶
縁膜６９が除去されており、ｐ型電極７１が形成されて
いる。また、ｎ型基板６１の裏面にはｎ型電極７０が設
けられている。
製されたIII-V族窒化物系半導体発光素子を示す断面図
である。この素子は、ｎ型ＧａＮ基板６１上に、Ｓｉド
ープｎ型ＧａＮ層６２、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層６３、ＳｉドープＧａＮ光ガイド層６４、ノンド
ープＩｎＧａＮ発光層６５、ＭｇドープＧａＮ光ガイド
層６６、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６７およ
びＭｇドープｐ型ＧａＮ層６８が積層形成されている。
ｐ型クラッド層６７の一部およびｐ型ＧａＮ層６８はリ
ッヂストライプ形状に形成され、リッヂストライプ部の
両側の平坦部およびリッヂストライプ部の側面には、絶
縁膜６９が形成されている。リッヂストライプ部上は絶
縁膜６９が除去されており、ｐ型電極７１が形成されて
いる。また、ｎ型基板６１の裏面にはｎ型電極７０が設
けられている。
【００５３】この素子の製造において、各半導体層の成
長はガスソースＭＢＥ法により行う。III族分子線源と
してはＧａ金属、Ｉｎ金属およびＡｌ金属を使用し、V
族分子線源としては窒素ガスの分解により生成した窒素
ラジカルを使用する。分解にはＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ）プラズマ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマまた
は熱クラッキングの手法を使用する。ｎ型ドーパントと
してはＳｉを、ｐ型ドーパントとしてはＭｇを使用す
る。
長はガスソースＭＢＥ法により行う。III族分子線源と
してはＧａ金属、Ｉｎ金属およびＡｌ金属を使用し、V
族分子線源としては窒素ガスの分解により生成した窒素
ラジカルを使用する。分解にはＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ）プラズマ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｃｙｃｌｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマまた
は熱クラッキングの手法を使用する。ｎ型ドーパントと
してはＳｉを、ｐ型ドーパントとしてはＭｇを使用す
る。
【００５４】まず、ｎ型ＧａＮ基板６１を窒素ラジカル
雰囲気において９００℃で熱クリーニングした後、基板
温度を７００℃まで下げて、Ｇａ分子線と窒素ラジカル
とＳｉを供給して層厚２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層
６２を成長させ、Ａｌ分子線とＧａ分子線と窒素ラジカ
ルとＳｉを供給して層厚０．５μｍのＳｉドープｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６３を成長させる。そして、
Ｇａ分子線と窒素ラジカルとＳｉを供給して層厚５０ｎ
ｍのＳｉドープＧａＮ光ガイド層６４を成長させる。
雰囲気において９００℃で熱クリーニングした後、基板
温度を７００℃まで下げて、Ｇａ分子線と窒素ラジカル
とＳｉを供給して層厚２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＮ層
６２を成長させ、Ａｌ分子線とＧａ分子線と窒素ラジカ
ルとＳｉを供給して層厚０．５μｍのＳｉドープｎ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６３を成長させる。そして、
Ｇａ分子線と窒素ラジカルとＳｉを供給して層厚５０ｎ
ｍのＳｉドープＧａＮ光ガイド層６４を成長させる。
【００５５】次に、Ｉｎ分子線とＧａ分子線と窒素ラジ
カルとＳｉを供給して層厚３μｍのノンドープＩｎ0.15
Ｇａ0.85Ｎ量子井戸発光層６５を成長させる。次に、基
板温度７００゜にて、ＩｎＮが成長しない量のＩｎ分子
線と窒素ラジカルを供給しながら２分間成長を中断す
る。ここでは、Ｉｎ分子線の供給量を量子井戸発光層６
５の成長時の５％とし、窒素ラジカルの供給量は量子井
戸発光層３４の成長時と同量にした。この成長中断によ
って量子井戸発光層６５のＩｎ混晶比は０．１０に減少
する。なお、III族元素を供給せずに成長中断を行う従
来の製造方法では、Ｉｎ混晶比は０．１５程度である。
カルとＳｉを供給して層厚３μｍのノンドープＩｎ0.15
Ｇａ0.85Ｎ量子井戸発光層６５を成長させる。次に、基
板温度７００゜にて、ＩｎＮが成長しない量のＩｎ分子
線と窒素ラジカルを供給しながら２分間成長を中断す
る。ここでは、Ｉｎ分子線の供給量を量子井戸発光層６
５の成長時の５％とし、窒素ラジカルの供給量は量子井
戸発光層３４の成長時と同量にした。この成長中断によ
って量子井戸発光層６５のＩｎ混晶比は０．１０に減少
する。なお、III族元素を供給せずに成長中断を行う従
来の製造方法では、Ｉｎ混晶比は０．１５程度である。
【００５６】次に、Ｇａ分子線と窒素ラジカルとＭｇを
供給して層厚５０ｎｍのＭｇドープＧａＮ光ガイド層６
６を成長させ、Ａｌ分子線とＧａ分子線と窒素ラジカル
とＭｇを供給して層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６７を成長させる。そして、Ｇ
ａ分子線と窒素ラジカルとＭｇを供給して層厚０．５μ
ｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層６８を成長させる。続い
て、ｐ型クラッド層６７およびｐ型ＧａＮ層６８の一部
をエッチングしてリッヂ導波路を形成する。次に、Ｓｉ
3Ｎ4等の窒化物やＳｉＯ2等の酸化物からなる絶縁膜６
９を形成し、リッヂストライプ部上を除去する。そし
て、ｎ型基板６１の裏面の研磨を行ってｎ型電極７０を
蒸着する。また、リッヂストライプ部のｐ型ＧａＮ層６
８の表面にｐ型電極７１を蒸着する。次に、劈開にて長
さ１ｍｍの共振器を作製し、チップに分割して半導体レ
ーザ素子とする。
供給して層厚５０ｎｍのＭｇドープＧａＮ光ガイド層６
６を成長させ、Ａｌ分子線とＧａ分子線と窒素ラジカル
とＭｇを供給して層厚０．５μｍのＭｇドープｐ型Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ｎクラッド層６７を成長させる。そして、Ｇ
ａ分子線と窒素ラジカルとＭｇを供給して層厚０．５μ
ｍのＭｇドープｐ型ＧａＮ層６８を成長させる。続い
て、ｐ型クラッド層６７およびｐ型ＧａＮ層６８の一部
をエッチングしてリッヂ導波路を形成する。次に、Ｓｉ
3Ｎ4等の窒化物やＳｉＯ2等の酸化物からなる絶縁膜６
９を形成し、リッヂストライプ部上を除去する。そし
て、ｎ型基板６１の裏面の研磨を行ってｎ型電極７０を
蒸着する。また、リッヂストライプ部のｐ型ＧａＮ層６
８の表面にｐ型電極７１を蒸着する。次に、劈開にて長
さ１ｍｍの共振器を作製し、チップに分割して半導体レ
ーザ素子とする。
【００５７】このようにして得られる半導体レーザ素子
は、閾値電流４０ｍＡで室温発振し、発振波長は３９５
ｎｍの紫色であった。III族元素を供給せずにＮＨ3のみ
を供給して成長中断を行う従来の製造方法では、閾値電
流６０ｍＡであり、本実施形態によれば駆動電流を２／
３に低減させることができた。
は、閾値電流４０ｍＡで室温発振し、発振波長は３９５
ｎｍの紫色であった。III族元素を供給せずにＮＨ3のみ
を供給して成長中断を行う従来の製造方法では、閾値電
流６０ｍＡであり、本実施形態によれば駆動電流を２／
３に低減させることができた。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
量子井戸発光層を成長後、他の窒化物系半導体層を成長
させる前に、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給量を量子井戸発光層の成長時よりも少な
くして供給すると共に、V族原料ガスまたは活性化窒素
を供給しながら成長中断工程または低速成長工程を行う
ことにより、III族元素の再蒸発を抑制することがで
き、しかも、発光層界面の平坦化によって発光効率が高
い素子を製造することができる。
量子井戸発光層を成長後、他の窒化物系半導体層を成長
させる前に、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給量を量子井戸発光層の成長時よりも少な
くして供給すると共に、V族原料ガスまたは活性化窒素
を供給しながら成長中断工程または低速成長工程を行う
ことにより、III族元素の再蒸発を抑制することがで
き、しかも、発光層界面の平坦化によって発光効率が高
い素子を製造することができる。
【図１】実施形態１にて作製された発光素子（ＬＥＤ）
の断面図である。
の断面図である。
【図２】実施形態２にて作製された発光素子（ＬＥＤ）
の断面図である。
の断面図である。
【図３】実施形態３にて作製された発光素子（ＬＥＤ）
の断面図である。
の断面図である。
【図４】実施形態４にて作製された発光素子（ＬＥＤ）
の断面図である。
の断面図である。
【図５】実施形態５にて作製された発光素子（半導体レ
ーザ素子）の断面図である。
ーザ素子）の断面図である。
【図６】実施形態６にて作製された発光素子（半導体レ
ーザ素子）の断面図である。
ーザ素子）の断面図である。
【図７】III族供給比と発光強度の関係を説明するため
の図である。
の図である。
【図８】成長中断または低速成長時間と発光強度の関係
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図９】成長時の基板温度と発光強度の関係を説明する
ための図である。
ための図である。
１、１１、４１ サファイアＣ面基板 ２、１２、３２ ＡｌＮバッファ層 ３、１３、２３、３３、４３、６２ Ｓｉドープｎ型Ｇ
ａＮ層 ４、１４、２４、６５ ノンドープＩｎＧａＮ量子井戸
発光層 ５、１６、４８ Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層 ６、１７、２６、３７、５１、６８ Ｍｇドープｐ型Ｇ
ａＮ層 ７、１８、２８、３８、５２、７０ ｎ型電極 ８、１９、２７、３９、５３、７１ ｐ型電極 １５ ノンドープＧａＮバリア層 ２１ サファイアＡ面基板 ２２、４２ ＧａＮバッファ層 ２５ ＳｉドープＧａＮバリア層 ３１ ｎ型ＳｉＣ基板 ３４、４４、６３ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層 ３５ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ量子井戸発光層 ３６、５０、６７ Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層 ４５、６４ ＳｉドープＧａＮ光ガイド層 ４６ ＳｉドープＩｎＧａＮ量子井戸発光層 ４７ ＳｉドープＩｎＧａＮバリア層 ４９、６６ ＭｇドープＧａＮ光ガイド層 ６１ ｎ型ＧａＮ基板 ６９ 絶縁膜
ａＮ層 ４、１４、２４、６５ ノンドープＩｎＧａＮ量子井戸
発光層 ５、１６、４８ Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層 ６、１７、２６、３７、５１、６８ Ｍｇドープｐ型Ｇ
ａＮ層 ７、１８、２８、３８、５２、７０ ｎ型電極 ８、１９、２７、３９、５３、７１ ｐ型電極 １５ ノンドープＧａＮバリア層 ２１ サファイアＡ面基板 ２２、４２ ＧａＮバッファ層 ２５ ＳｉドープＧａＮバリア層 ３１ ｎ型ＳｉＣ基板 ３４、４４、６３ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層 ３５ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ量子井戸発光層 ３６、５０、６７ Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層 ４５、６４ ＳｉドープＧａＮ光ガイド層 ４６ ＳｉドープＩｎＧａＮ量子井戸発光層 ４７ ＳｉドープＩｎＧａＮバリア層 ４９、６６ ＭｇドープＧａＮ光ガイド層 ６１ ｎ型ＧａＮ基板 ６９ 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 英司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 高平 宜幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 小泊 広信 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA05 CA34 CA40 CA65 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB18 AC08 AC09 AC12 AC19 AD09 AD11 AD12 AD13 AD14 AF04 AF05 AF09 BB16 CA12 CB01 CB02 DA55 DA63 DA64 EE17 5F073 AA74 CB05 DA05 DA35 EA23
Claims (6)
- 【請求項１】 III-V族窒化物系半導体からなる量子井
戸発光層を有する半導体発光素子を気相成長により製造
する方法において、 該量子井戸発光層を成長後、他の窒化物系半導体層を成
長させる前に、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはI
II族分子線の供給量を該量子井戸発光層の成長時よりも
少なくして供給すると共に、V族原料ガスまたは活性化
窒素を供給しながら成長中断工程または低速成長工程を
行うことを特徴とするIII-V族窒化物系半導体発光素子
の製造方法。 - 【請求項２】 前記成長中断工程または前記低速成長工
程において、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII
族分子線の供給量を、前記量子井戸発光層の成長時の半
分以下とし、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供
給する請求項１に記載のIII-V族窒化物系半導体発光素
子の製造方法。 - 【請求項３】 前記成長中断工程または前記低速成長工
程の時間を１秒以上２０００秒以下とする請求項１また
は請求項２に記載のIII-V族窒化物系半導体発光素子の
製造方法。 - 【請求項４】 前記成長中断工程または前記低速成長工
程において、基板温度を前記量子井戸発光層の成長温度
以上、該成長温度＋３００℃以下とする請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載のIII-V族窒化物系半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記成長中断工程において、窒化物系半
導体が成長しないように、少なくとも１つのIII族原料
ガスまたはIII族分子線の供給量を前記量子井戸発光層
の成長時よりも少なくし、かつ、V族原料ガスまたは活
性化窒素を供給する請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載のIII-V族窒化物系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記低速成長工程において、窒化物系半
導体が前記量子井戸発光層の成長速度以下で成長するよ
うに、少なくとも１つのIII族原料ガスまたはIII族分子
線の供給量を該量子井戸発光層の成長時よりも少なく
し、かつ、V族原料ガスまたは活性化窒素を供給する請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載のIII-V族窒化物
系半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284430A JP2002094113A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284430A JP2002094113A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002094113A true JP2002094113A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=18768640
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000284430A Withdrawn JP2002094113A (ja) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002094113A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004022970A (ja) * | 2002-06-19 | 2004-01-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
| JP2007515791A (ja) * | 2004-08-13 | 2007-06-14 | ソウル ナショナル ユニヴァーシティー インダストリー ファンデーション | 窒化物半導体層を成長させる方法及びこれを利用する窒化物半導体発光素子 |
| JP2007149779A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Showa Denko Kk | 窒化ガリウム系化合物半導体積層物の製造方法 |
| JP2009267124A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化物半導体レーザを作製する方法、エピタキシャルウエハを作製する方法及び窒化物半導体レーザ |
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