JPH11289108A - 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子Info
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- JPH11289108A JPH11289108A JP9117398A JP9117398A JPH11289108A JP H11289108 A JPH11289108 A JP H11289108A JP 9117398 A JP9117398 A JP 9117398A JP 9117398 A JP9117398 A JP 9117398A JP H11289108 A JPH11289108 A JP H11289108A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一の素子で、動作電圧が低く、発光効率の
高い白色発光が可能な発光素子を得ることを目的とす
る。 【解決手段】 少なくともＩｎとＧａとを含む窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる発光層４を含む積層構造を
有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
発光層４は面内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比
率の比較的大きい領域とを有する構成とし、それぞれの
領域で青色と黄色の光を発光させ、これらの混合により
発光層４の全体から白色光を得る。
高い白色発光が可能な発光素子を得ることを目的とす
る。 【解決手段】 少なくともＩｎとＧａとを含む窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる発光層４を含む積層構造を
有する窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、
発光層４は面内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比
率の比較的大きい領域とを有する構成とし、それぞれの
領域で青色と黄色の光を発光させ、これらの混合により
発光層４の全体から白色光を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード等
の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子に係り、特に白色発光が可能な発光素子に関す
る。
の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物半導体
発光素子に係り、特に白色発光が可能な発光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体は、直接遷
移型であることから高い発光効率が期待できる。また、
光の三原色の一つである青色の発光が得られるので、可
視光発光デバイス用の半導体材料として多用されるよう
になり、特に青色発光ダイオード用の発光素子の分野で
の展開が進んでいる。
移型であることから高い発光効率が期待できる。また、
光の三原色の一つである青色の発光が得られるので、可
視光発光デバイス用の半導体材料として多用されるよう
になり、特に青色発光ダイオード用の発光素子の分野で
の展開が進んでいる。
【０００３】青色発光素子の製造においては、有機金属
気相成長法によって窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を
形成するのが近来では主流である。この方法は、基板を
設置した反応管内にＩＩＩ族元素の原料ガスとして有機
金属化合物ガス（トリメチルガリウム（以下、「ＴＭ
Ｇ」と略称する。）、トリメチルアルミニウム（以下、
「ＴＭＡ」と略称する。）、トリメチルインジウム（以
下、「ＴＭＩ」と略称する。）等）と、Ｖ族元素の原料
ガスとしてアンモニアやヒドラジン等を供給し、基板温
度をおよそ９００℃〜１１００℃の高温で保持して、基
板の上に窒化ガリウム系化合物半導体からなるｎ型層と
ｐ型層（またはｉ型層）とを成長させて、これらを積層
形成するというものである。そして、この成長形成の
後、ｐ型層（またはｉ型層）の一部の領域をエッチング
により除去してｎ型層を露出させ、露出した部分のｎ型
層の表面およびｐ型層（またはｉ型層）の表面のそれぞ
れに電極を、例えば蒸着法によって接合形成したものと
して発光素子を得ることができる。
気相成長法によって窒化ガリウム系化合物半導体薄膜を
形成するのが近来では主流である。この方法は、基板を
設置した反応管内にＩＩＩ族元素の原料ガスとして有機
金属化合物ガス（トリメチルガリウム（以下、「ＴＭ
Ｇ」と略称する。）、トリメチルアルミニウム（以下、
「ＴＭＡ」と略称する。）、トリメチルインジウム（以
下、「ＴＭＩ」と略称する。）等）と、Ｖ族元素の原料
ガスとしてアンモニアやヒドラジン等を供給し、基板温
度をおよそ９００℃〜１１００℃の高温で保持して、基
板の上に窒化ガリウム系化合物半導体からなるｎ型層と
ｐ型層（またはｉ型層）とを成長させて、これらを積層
形成するというものである。そして、この成長形成の
後、ｐ型層（またはｉ型層）の一部の領域をエッチング
により除去してｎ型層を露出させ、露出した部分のｎ型
層の表面およびｐ型層（またはｉ型層）の表面のそれぞ
れに電極を、例えば蒸着法によって接合形成したものと
して発光素子を得ることができる。
【０００４】ところで、このような窒化ガリウム系化合
物半導体を用いた青色発光素子と、従来知られている砒
化ガリウム（ＧａＡｓ）系化合物半導体を用いた赤色発
光素子とリン化ガリウム（ＧａＰ）系化合物半導体を用
いた緑色発光素子とを組み合わせ、各素子からの発光を
混合すると、白色の発光が得られることは周知のとおり
である。ここで、単一の白色発光素子が実現できれば、
白色電球や蛍光ランプなどに換えて用いることにより、
小型で消費電力の低い白色光源を作ることができる。し
かしながら、青色、赤色、緑色の発光素子を組み合わせ
て白色発光を得る場合、複数の素子が必要となるため、
製造コストが高くなるという問題があった。
物半導体を用いた青色発光素子と、従来知られている砒
化ガリウム（ＧａＡｓ）系化合物半導体を用いた赤色発
光素子とリン化ガリウム（ＧａＰ）系化合物半導体を用
いた緑色発光素子とを組み合わせ、各素子からの発光を
混合すると、白色の発光が得られることは周知のとおり
である。ここで、単一の白色発光素子が実現できれば、
白色電球や蛍光ランプなどに換えて用いることにより、
小型で消費電力の低い白色光源を作ることができる。し
かしながら、青色、赤色、緑色の発光素子を組み合わせ
て白色発光を得る場合、複数の素子が必要となるため、
製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】一方、青色発光が可能な窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子を用いた白色発光ダイオードが最近
になって開発され、「青色発光デバイスの魅力」（赤崎
勇編著、株式会社工業調査会、１９９７年５月発行、１
５１頁〜１５４頁）で紹介されている。この発光ダイオ
ードは、青色発光素子の素子表面を覆うように蛍光体を
コーティングした構成とすることにより、蛍光体の外部
に放出された青色光と、蛍光体で吸収され励起されて放
出された黄色光とが得られ、これらの青色光と黄色光の
混色により人間の目に白色として見えるというものであ
る。
合物半導体発光素子を用いた白色発光ダイオードが最近
になって開発され、「青色発光デバイスの魅力」（赤崎
勇編著、株式会社工業調査会、１９９７年５月発行、１
５１頁〜１５４頁）で紹介されている。この発光ダイオ
ードは、青色発光素子の素子表面を覆うように蛍光体を
コーティングした構成とすることにより、蛍光体の外部
に放出された青色光と、蛍光体で吸収され励起されて放
出された黄色光とが得られ、これらの青色光と黄色光の
混色により人間の目に白色として見えるというものであ
る。
【０００６】また、従来から、窒化ガリウム系化合物半
導体を用いた白色発光が可能な発光素子として、図４に
示すようなＭＩＳ（金属−絶縁層−ｎ型半導体層接合）
構造を用いた発光素子が知られている。このような発光
素子は、例えば、特開平４−１０６６５号公報や特開平
４−１０６６６号公報及び特開平４−１０６６７号公報
において開示されている。
導体を用いた白色発光が可能な発光素子として、図４に
示すようなＭＩＳ（金属−絶縁層−ｎ型半導体層接合）
構造を用いた発光素子が知られている。このような発光
素子は、例えば、特開平４−１０６６５号公報や特開平
４−１０６６６号公報及び特開平４−１０６６７号公報
において開示されている。
【０００７】図４において、サファイアからなる基板５
１の上にＡｌＮからなるバッファ層５２を介して、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体からなる高キャリア濃度ｎ
型層５３と、低キャリア濃度ｎ型層５４と、ドーピング
元素として亜鉛（Ｚｎ）とシリコン（Ｓｉ）を用いたｉ
型の窒化ガリウム系化合物半導体からなるｉ型層５５と
が形成されている。そして、ｉ型層５５と高キャリア濃
度ｎ型層５３のそれぞれに接続された電極５７と電極５
８が形成されている。
１の上にＡｌＮからなるバッファ層５２を介して、ｎ型
窒化ガリウム系化合物半導体からなる高キャリア濃度ｎ
型層５３と、低キャリア濃度ｎ型層５４と、ドーピング
元素として亜鉛（Ｚｎ）とシリコン（Ｓｉ）を用いたｉ
型の窒化ガリウム系化合物半導体からなるｉ型層５５と
が形成されている。そして、ｉ型層５５と高キャリア濃
度ｎ型層５３のそれぞれに接続された電極５７と電極５
８が形成されている。
【０００８】このような構成によれば、ｉ型層５５にお
いて亜鉛に対してシリコンのドーピングの割合を適切に
変化させることにより、ｉ型層５５から白色の発光が得
られるので、単一の素子で白色の発光が可能となる。
いて亜鉛に対してシリコンのドーピングの割合を適切に
変化させることにより、ｉ型層５５から白色の発光が得
られるので、単一の素子で白色の発光が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】先に例示した青色発光
素子と蛍光体との組み合わせを用いた白色発光ダイオー
ドは、青色発光素子からの青色光と、青色光の一部によ
って蛍光体が励起されて放出された黄色光との混色によ
って白色の発光を得るというものである。このため、青
色発光素子と蛍光体の組み合わせによってのみ、その効
果を有するものである。したがって、コーティングなど
によって発光素子の表面に蛍光体を設ける必要があり、
製造工程が煩雑であり、単一の素子として白色発光を得
ることは困難であるという問題がある。
素子と蛍光体との組み合わせを用いた白色発光ダイオー
ドは、青色発光素子からの青色光と、青色光の一部によ
って蛍光体が励起されて放出された黄色光との混色によ
って白色の発光を得るというものである。このため、青
色発光素子と蛍光体の組み合わせによってのみ、その効
果を有するものである。したがって、コーティングなど
によって発光素子の表面に蛍光体を設ける必要があり、
製造工程が煩雑であり、単一の素子として白色発光を得
ることは困難であるという問題がある。
【００１０】これに対し、上記のＭＩＳ構造を用いた発
光素子は、単一の素子で白色の発光が可能である。しか
しながら、この発光素子はｉ型層にドープされたＺｎと
Ｓｉの作用により白色を得るものであり、かつＭＩＳ構
造を用いたものであるため、白色の発光効率が低く、発
光強度を十分高くすることができないという問題があ
る。また、ＭＩＳ構造を用いた発光素子は動作電圧が１
０数Ｖ程度と非常に高いため、消費電力が高くなるとい
う問題もある。
光素子は、単一の素子で白色の発光が可能である。しか
しながら、この発光素子はｉ型層にドープされたＺｎと
Ｓｉの作用により白色を得るものであり、かつＭＩＳ構
造を用いたものであるため、白色の発光効率が低く、発
光強度を十分高くすることができないという問題があ
る。また、ＭＩＳ構造を用いた発光素子は動作電圧が１
０数Ｖ程度と非常に高いため、消費電力が高くなるとい
う問題もある。
【００１１】本発明において解決すべき課題は、単一の
素子で、消費電力が低く、かつ発光強度の高い白色発光
が可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供す
ることにある。
素子で、消費電力が低く、かつ発光強度の高い白色発光
が可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともＩ
ｎとＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる
発光層を含んだ積層構造を持つ窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子において、前記発光層は、面内でＩｎ比率
の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領域とを
有し、それぞれの領域からの発光の混合により、前記発
光層からの発光が白色となるようにしたことを特徴とす
る。
ｎとＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる
発光層を含んだ積層構造を持つ窒化ガリウム系化合物半
導体発光素子において、前記発光層は、面内でＩｎ比率
の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領域とを
有し、それぞれの領域からの発光の混合により、前記発
光層からの発光が白色となるようにしたことを特徴とす
る。
【００１３】この構成により、単一の素子で、動作電圧
が低く、高効率の白色発光が可能な窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子を提供することが可能となる。
が低く、高効率の白色発光が可能な窒化ガリウム系化合
物半導体発光素子を提供することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、少なく
ともＩｎとＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体か
らなる発光層を含んだ積層構造を持つ窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子において、前記発光層は、面内でＩ
ｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領
域とを有し、それぞれの領域からの発光の混合により、
前記発光層からの発光が白色となるようにしたものであ
り、ほぼ青色の短波長側の発光とほぼ黄緑色の長波長側
の発光とが得られることにより、人間の目で視認される
色を白色とすることができ、かつ単一の発光層から高効
率の発光が得られるという作用を有する。
ともＩｎとＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体か
らなる発光層を含んだ積層構造を持つ窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子において、前記発光層は、面内でＩ
ｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領
域とを有し、それぞれの領域からの発光の混合により、
前記発光層からの発光が白色となるようにしたものであ
り、ほぼ青色の短波長側の発光とほぼ黄緑色の長波長側
の発光とが得られることにより、人間の目で視認される
色を白色とすることができ、かつ単一の発光層から高効
率の発光が得られるという作用を有する。
【００１５】請求項２に記載の発明は、前記積層構造
は、前記発光層がバンドギャップの大きい窒化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド
層とで挟まれたダブルヘテロ構造であることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子であり、動作電圧を低くでき、高効率の白色発光が得
られるという作用を有する。
は、前記発光層がバンドギャップの大きい窒化ガリウム
系化合物半導体からなるｎ型クラッド層とｐ型クラッド
層とで挟まれたダブルヘテロ構造であることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子であり、動作電圧を低くでき、高効率の白色発光が得
られるという作用を有する。
【００１６】請求項３に記載の発明は、前記発光層から
の発光は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に第１の発光
ピークを有し、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲に第２の
発光ピークを有することを特徴とする請求項１に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であり、黄色みが
青色みを帯びることなく良好な白色光が得られるという
作用を有する。
の発光は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲に第１の発光
ピークを有し、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲に第２の
発光ピークを有することを特徴とする請求項１に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子であり、黄色みが
青色みを帯びることなく良好な白色光が得られるという
作用を有する。
【００１７】請求項４に記載の発明は、前記第１の発光
ピークの発光強度Ｉ1に対する前記第２の発光ピークの
発光強度Ｉ2の比Ｉ2／Ｉ1は、０．４≦Ｉ2／Ｉ1≦２．
２の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子であり、発光色が青ま
たは紫の色みを帯びたり、また黄色みを帯びることなく
良好な白色光が得られるという作用を有する。
ピークの発光強度Ｉ1に対する前記第２の発光ピークの
発光強度Ｉ2の比Ｉ2／Ｉ1は、０．４≦Ｉ2／Ｉ1≦２．
２の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の窒化
ガリウム系化合物半導体発光素子であり、発光色が青ま
たは紫の色みを帯びたり、また黄色みを帯びることなく
良好な白色光が得られるという作用を有する。
【００１８】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形
態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を
示す断面図である。
面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形
態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の構造を
示す断面図である。
【００１９】図１において、基板１の上にバッファ層２
が形成されている。基板１にはサファイアやＳｉＣ等を
用いることができ、バッファ層２にはＧａＮやＧａＡｌ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ等を用いることができる。そし
て、バッファ層２の上には、順にｎ型クラッド層３、発
光層４、ｐ型クラッド層５、ｐ型コンタクト層６が順次
積層されている。これらの層は、有機金属気相成長法に
より成長形成されるものである。
が形成されている。基板１にはサファイアやＳｉＣ等を
用いることができ、バッファ層２にはＧａＮやＧａＡｌ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ等を用いることができる。そし
て、バッファ層２の上には、順にｎ型クラッド層３、発
光層４、ｐ型クラッド層５、ｐ型コンタクト層６が順次
積層されている。これらの層は、有機金属気相成長法に
より成長形成されるものである。
【００２０】発光層４は少なくともＩｎとＧａとを含む
窒化ガリウム系化合物半導体からなり、好ましくはＩｎ
ＧａＮである。そして、発光層４は面内でＩｎ比率の比
較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領域とを有す
る。
窒化ガリウム系化合物半導体からなり、好ましくはＩｎ
ＧａＮである。そして、発光層４は面内でＩｎ比率の比
較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大きい領域とを有す
る。
【００２１】ｎ型クラッド層３は発光層４よりも大きい
バンドギャップを有する窒化ガリウム系化合物半導体か
らなり、ＧａＮやＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を用いるこ
とができる。これらはＳｉやＧｅ等のｎ型不純物をドー
プしてｎ型の伝導型とすることが好ましいが、窒化ガリ
ウム系化合物半導体においては、ｎ型不純物をドープせ
ずにアンドープとしてもｎ型の伝導型となる性質がある
ので、ｎ型クラッド層３はアンドープとすることも可能
である。なお、アンドープとは成長形成時にｐ型不純
物、ｎ型不純物がドープされていないということであ
る。
バンドギャップを有する窒化ガリウム系化合物半導体か
らなり、ＧａＮやＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を用いるこ
とができる。これらはＳｉやＧｅ等のｎ型不純物をドー
プしてｎ型の伝導型とすることが好ましいが、窒化ガリ
ウム系化合物半導体においては、ｎ型不純物をドープせ
ずにアンドープとしてもｎ型の伝導型となる性質がある
ので、ｎ型クラッド層３はアンドープとすることも可能
である。なお、アンドープとは成長形成時にｐ型不純
物、ｎ型不純物がドープされていないということであ
る。
【００２２】ｐ型クラッド層５は発光層４よりも大きい
バンドギャップを有する窒化ガリウム系化合物半導体か
らなり、ＡｌＧａＮやＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等を用い
ることができる。ｐ型コンタクト層６にはＧａＮやＩｎ
ＧａＮ等を用いることができる。また、ｐ型クラッド層
５及びｐ型コンタクト層６にドープされるｐ型不純物と
してはマグネシウム（Ｍｇ）が用いられる。
バンドギャップを有する窒化ガリウム系化合物半導体か
らなり、ＡｌＧａＮやＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等を用い
ることができる。ｐ型コンタクト層６にはＧａＮやＩｎ
ＧａＮ等を用いることができる。また、ｐ型クラッド層
５及びｐ型コンタクト層６にドープされるｐ型不純物と
してはマグネシウム（Ｍｇ）が用いられる。
【００２３】さらに、ｐ型コンタクト層６の上にはｐ側
電極７を設け、ｎ型クラッド層３の上にはｎ側電極８を
設けている。ｐ側電極７にはニッケル（Ｎｉ）や金（Ａ
ｕ）等の金属を用いることができ、ｎ側電極８にはアル
ミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の金属を用いるこ
とができる。
電極７を設け、ｎ型クラッド層３の上にはｎ側電極８を
設けている。ｐ側電極７にはニッケル（Ｎｉ）や金（Ａ
ｕ）等の金属を用いることができ、ｎ側電極８にはアル
ミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の金属を用いるこ
とができる。
【００２４】ここで、従来の白色発光が可能な発光素子
は、ＭＩＳ構造を用いた発光素子であり、これは発光層
となるｉ型層にドープされたＺｎとＳｉの作用により白
色を得るものであり、かつＭＩＳ構造を用いているた
め、白色の発光強度を十分高くできないことは既に説明
した。
は、ＭＩＳ構造を用いた発光素子であり、これは発光層
となるｉ型層にドープされたＺｎとＳｉの作用により白
色を得るものであり、かつＭＩＳ構造を用いているた
め、白色の発光強度を十分高くできないことは既に説明
した。
【００２５】これに対して、本発明では、発光層４の面
内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大
きい領域とを有する面内構成とし、それぞれの領域で発
光させるようにしたことにより、高効率な白色発光を得
ることを可能とした。以下、このことを説明する。
内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的大
きい領域とを有する面内構成とし、それぞれの領域で発
光させるようにしたことにより、高効率な白色発光を得
ることを可能とした。以下、このことを説明する。
【００２６】図１に示した本実施の形態の窒化ガリウム
系化合物半導体発光素子は、発光層４が少なくともＩｎ
とＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなり、
面内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的
大きい領域とを有する構成とし、それぞれの領域で発光
させるようにしたものである。
系化合物半導体発光素子は、発光層４が少なくともＩｎ
とＧａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなり、
面内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比率の比較的
大きい領域とを有する構成とし、それぞれの領域で発光
させるようにしたものである。
【００２７】ここで、面内でＩｎ比率の異なる領域を有
する発光層４の形成は、発光層４の気相成長形成時に供
給されるＩＩＩ族元素原料ガスにおけるＩｎ原料ガスの
Ｉｎのモル比を非常に大きくする操作によって実現され
る。より具体的には、例えば、発光層４をＩｎＧａＮか
らなる構成とする場合、気相成長時に供給されるＧａの
有機金属原料ガスとＩｎの有機金属原料ガスとを含むＩ
ＩＩ族元素原料ガス中において、Ｉｎの原料ガスのＩｎ
のモル比を０．６以上とすればよい。さらに好ましく
は、成長形成時の基板温度を７００℃以下とすることが
望ましい。このようにすることで、発光層４の面内では
ＩｎＧａＮのＩｎ比率が均一となりにくく、Ｉｎ比率の
大きい領域とＩｎ比率の小さい領域とが形成されやすく
なる。
する発光層４の形成は、発光層４の気相成長形成時に供
給されるＩＩＩ族元素原料ガスにおけるＩｎ原料ガスの
Ｉｎのモル比を非常に大きくする操作によって実現され
る。より具体的には、例えば、発光層４をＩｎＧａＮか
らなる構成とする場合、気相成長時に供給されるＧａの
有機金属原料ガスとＩｎの有機金属原料ガスとを含むＩ
ＩＩ族元素原料ガス中において、Ｉｎの原料ガスのＩｎ
のモル比を０．６以上とすればよい。さらに好ましく
は、成長形成時の基板温度を７００℃以下とすることが
望ましい。このようにすることで、発光層４の面内では
ＩｎＧａＮのＩｎ比率が均一となりにくく、Ｉｎ比率の
大きい領域とＩｎ比率の小さい領域とが形成されやすく
なる。
【００２８】このようにして発光層４の面内でＩｎ比率
の異なる領域を設け、それぞれの領域で発光させること
により、Ｉｎ比率の比較的小さい領域からは黄緑色や黄
色等の長波長側の発光が得られ、Ｉｎ比率の比較的大き
い領域からは青色や青紫色等の短波長側の発光が得られ
る。これらのＩｎ比率の異なる領域の大きさは、通常、
発光層４の大きさに対して非常に小さく、発光層４の面
内で混在しているので、Ｉｎ比率の異なるそれぞれの領
域からの発光は十分混色されて、人間の目に白色として
認識される。
の異なる領域を設け、それぞれの領域で発光させること
により、Ｉｎ比率の比較的小さい領域からは黄緑色や黄
色等の長波長側の発光が得られ、Ｉｎ比率の比較的大き
い領域からは青色や青紫色等の短波長側の発光が得られ
る。これらのＩｎ比率の異なる領域の大きさは、通常、
発光層４の大きさに対して非常に小さく、発光層４の面
内で混在しているので、Ｉｎ比率の異なるそれぞれの領
域からの発光は十分混色されて、人間の目に白色として
認識される。
【００２９】図２に本発明の一実施の形態の窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光素子の発光スペクトルを示す図で
ある。この図からわかるように、発光層４からは４４０
ｎｍ付近にピークを有する青色の発光と５６０ｎｍ付近
にピークを有する黄緑色の発光とが得られる。ここで、
青色の発光は発光層４のＩｎ比率の比較的大きい領域か
らの発光に、また、黄緑色の発光はＩｎ比率の比較的小
さい領域からの発光に相当する。これらの青色と黄緑色
の光の混色により、人間の目には白色として認識され
る。なお、発光スペクトルのｘ−ｙ色度図座標を用いた
ときの座標は（０．２９，０．２９）である。
ム系化合物半導体発光素子の発光スペクトルを示す図で
ある。この図からわかるように、発光層４からは４４０
ｎｍ付近にピークを有する青色の発光と５６０ｎｍ付近
にピークを有する黄緑色の発光とが得られる。ここで、
青色の発光は発光層４のＩｎ比率の比較的大きい領域か
らの発光に、また、黄緑色の発光はＩｎ比率の比較的小
さい領域からの発光に相当する。これらの青色と黄緑色
の光の混色により、人間の目には白色として認識され
る。なお、発光スペクトルのｘ−ｙ色度図座標を用いた
ときの座標は（０．２９，０．２９）である。
【００３０】本発明の発光素子は、従来のＭＩＳ構造を
用いた発光素子とは異なって、ＺｎやＳｉ等の不純物の
関与による作用を用いるものではなく、発光層４を構成
する窒化ガリウム系化合物半導体のバンド間遷移による
発光を利用したものであるため、高効率の発光が得られ
る。しかも、長波長側の発光と短波長側の発光が共にバ
ンド間遷移によるものであるため、動作電流による発光
色の変化が小さいという利点がある。
用いた発光素子とは異なって、ＺｎやＳｉ等の不純物の
関与による作用を用いるものではなく、発光層４を構成
する窒化ガリウム系化合物半導体のバンド間遷移による
発光を利用したものであるため、高効率の発光が得られ
る。しかも、長波長側の発光と短波長側の発光が共にバ
ンド間遷移によるものであるため、動作電流による発光
色の変化が小さいという利点がある。
【００３１】さらに、発光層４をこれよりもバンドギャ
ップの大きいｎ型クラッド層３とｐ型クラッド層５とで
挟んだダブルヘテロ構造を含む構成とすることにより、
さらに高効率の発光が得られる。また、ｐ型クラッド層
５にはｐ型不純物としてＭｇがドープされてｐ型の伝導
型とされているので、ｐ型クラッド層５の抵抗率を小さ
くすることができ、素子の動作電圧を低減することがで
きる。
ップの大きいｎ型クラッド層３とｐ型クラッド層５とで
挟んだダブルヘテロ構造を含む構成とすることにより、
さらに高効率の発光が得られる。また、ｐ型クラッド層
５にはｐ型不純物としてＭｇがドープされてｐ型の伝導
型とされているので、ｐ型クラッド層５の抵抗率を小さ
くすることができ、素子の動作電圧を低減することがで
きる。
【００３２】発光層４のＩｎ比率の比較的小さい領域か
らの発光の発光ピークは、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範
囲とすることが望ましい。４２０ｎｍよりも短いと人間
の目に見える発光の強度が弱くなるとともに白色が黄み
を強く帯びるようになり、４８０ｎｍよりも長いとＩｎ
比率の比較的大きい領域からの発光とのバランスが悪く
なり白色が青みを帯びるようになるからである。
らの発光の発光ピークは、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範
囲とすることが望ましい。４２０ｎｍよりも短いと人間
の目に見える発光の強度が弱くなるとともに白色が黄み
を強く帯びるようになり、４８０ｎｍよりも長いとＩｎ
比率の比較的大きい領域からの発光とのバランスが悪く
なり白色が青みを帯びるようになるからである。
【００３３】また、発光層４のＩｎ比率の比較的大きい
領域からの発光の発光ピークは、５５０ｎｍ〜５８０ｎ
ｍの範囲とすることが望ましい。５５０ｎｍよりも短い
と白色が緑みを強く帯びるようになり、５８０ｎｍより
も長いと白色が黄みを強く帯びるようになるからであ
る。
領域からの発光の発光ピークは、５５０ｎｍ〜５８０ｎ
ｍの範囲とすることが望ましい。５５０ｎｍよりも短い
と白色が緑みを強く帯びるようになり、５８０ｎｍより
も長いと白色が黄みを強く帯びるようになるからであ
る。
【００３４】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光
素子は、短波長側の発光ピークと長波長側の発光ピーク
を有するため、これらの発光ピークの発光強度の比率や
バランスにより、発光色が変化する。図３に本実施の形
態の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の発光色の色
度図上の色度座標を示す図である。
素子は、短波長側の発光ピークと長波長側の発光ピーク
を有するため、これらの発光ピークの発光強度の比率や
バランスにより、発光色が変化する。図３に本実施の形
態の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の発光色の色
度図上の色度座標を示す図である。
【００３５】図３において、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点及びＤ点
は、短波長側の発光ピークの発光強度Ｉ1に対する長波
長側の発光ピークの発光強度Ｉ2の比Ｉ2／Ｉ1を、それ
ぞれ０．４、０．７５、１．５及び２．２とした発光素
子の色度座標である。また、破線で囲まれる領域は、一
般的に白色とされる色度範囲を示している。
は、短波長側の発光ピークの発光強度Ｉ1に対する長波
長側の発光ピークの発光強度Ｉ2の比Ｉ2／Ｉ1を、それ
ぞれ０．４、０．７５、１．５及び２．２とした発光素
子の色度座標である。また、破線で囲まれる領域は、一
般的に白色とされる色度範囲を示している。
【００３６】この図からわかるように、発光強度の比Ｉ
2／Ｉ1を０．４≦Ｉ2／Ｉ1≦２．２の範囲としたときに
白色の発光が得られる。Ｉ2／Ｉ1が０．４よりも小さく
なると、発光色は青み又は紫みを強く帯びるようにな
り、もはや白色とは言えなくなる。また、Ｉ2／Ｉ1が
２．２よりも大きくなると、発光色は黄みを強く帯びる
ようになり、もはや白色とは言えなくなる。
2／Ｉ1を０．４≦Ｉ2／Ｉ1≦２．２の範囲としたときに
白色の発光が得られる。Ｉ2／Ｉ1が０．４よりも小さく
なると、発光色は青み又は紫みを強く帯びるようにな
り、もはや白色とは言えなくなる。また、Ｉ2／Ｉ1が
２．２よりも大きくなると、発光色は黄みを強く帯びる
ようになり、もはや白色とは言えなくなる。
【００３７】本発明のさらに望ましい態様として、発光
層４にはＺｎ等の不純物をドープせず、アンドープとす
ることが好ましい。例えば、不純物としてＺｎをドープ
すると、Ｚｎは発光層４の中で深い準位を形成しやすい
ので、不純物準位に関与した発光が顕著になる傾向にあ
り、純粋な白色を得ることが困難になるからである。な
お、バンド間遷移による発光が得られ、かつ不純物が関
与した発光が顕著とならない濃度の範囲内であれば、深
い不純物準位を形成しにくいＭｇやＳｉ等の不純物を発
光層４にドープしてもよい。
層４にはＺｎ等の不純物をドープせず、アンドープとす
ることが好ましい。例えば、不純物としてＺｎをドープ
すると、Ｚｎは発光層４の中で深い準位を形成しやすい
ので、不純物準位に関与した発光が顕著になる傾向にあ
り、純粋な白色を得ることが困難になるからである。な
お、バンド間遷移による発光が得られ、かつ不純物が関
与した発光が顕著とならない濃度の範囲内であれば、深
い不純物準位を形成しにくいＭｇやＳｉ等の不純物を発
光層４にドープしてもよい。
【００３８】また、発光層４の層厚は０．５ｎｍ以上で
５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上で２０ｎｍ以下に
調整することが好ましい。層厚を０．５ｎｍよりも薄く
形成すると、発光層４の面内でＩｎ比率の異なる領域を
形成することが困難になる傾向があり、層厚を５０ｎｍ
よりも厚く形成すると、発光層４の結晶性が悪くなり、
白色の発光強度が低下する傾向があるからである。
５０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上で２０ｎｍ以下に
調整することが好ましい。層厚を０．５ｎｍよりも薄く
形成すると、発光層４の面内でＩｎ比率の異なる領域を
形成することが困難になる傾向があり、層厚を５０ｎｍ
よりも厚く形成すると、発光層４の結晶性が悪くなり、
白色の発光強度が低下する傾向があるからである。
【００３９】
【実施例】以下、本発明の半導体発光素子の具体的な製
造方法に基づいて説明する。
造方法に基づいて説明する。
【００４０】以下の実施例は、有機金属気相成長法を用
いた窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法を示すもの
であり、先に示した図１を参照しながら説明する。
いた窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法を示すもの
であり、先に示した図１を参照しながら説明する。
【００４１】まず、表面を鏡面に仕上げられたサファイ
アの基板１を反応管内の基板ホルダーに載置した後、基
板１の表面温度を１１００℃に１０分間保ち、水素ガス
を流しながら基板を加熱することにより、基板１の表面
に付着している有機物等の汚れや水分を取り除くための
クリーニングを行う。
アの基板１を反応管内の基板ホルダーに載置した後、基
板１の表面温度を１１００℃に１０分間保ち、水素ガス
を流しながら基板を加熱することにより、基板１の表面
に付着している有機物等の汚れや水分を取り除くための
クリーニングを行う。
【００４２】次に、基板１の表面温度を６００℃にまで
降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスを１０リッ
トル／分、アンモニアを５リットル／分、ＴＭＡを含む
ＴＭＡ用のキャリアガスを２０ｃｃ／分で流しながら、
ＡｌＮからなるバッファ層２を２５ｎｍの厚さで成長さ
せる。
降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスを１０リッ
トル／分、アンモニアを５リットル／分、ＴＭＡを含む
ＴＭＡ用のキャリアガスを２０ｃｃ／分で流しながら、
ＡｌＮからなるバッファ層２を２５ｎｍの厚さで成長さ
せる。
【００４３】次に、ＴＭＡのキャリアガスのみを止めて
１０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとして、
窒素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９５リット
ル／分で流しながら、新たにＴＭＧ用のキャリアガスを
４ｃｃ／分、Ｓｉ源である１０ｐｐｍのＳｉＨ4（モノ
シラン）ガスを２０ｃｃ／分で流しながら６０分間成長
させて、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型クラッド
層３を２μｍの厚さで成長させる。
１０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとして、
窒素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９５リット
ル／分で流しながら、新たにＴＭＧ用のキャリアガスを
４ｃｃ／分、Ｓｉ源である１０ｐｐｍのＳｉＨ4（モノ
シラン）ガスを２０ｃｃ／分で流しながら６０分間成長
させて、ＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型クラッド
層３を２μｍの厚さで成長させる。
【００４４】ｎ型クラッド層３を成長形成後、ＴＭＧ用
のキャリアガスとＳｉＨ４ガスを止め、基板表面温度を
６００℃まで降下させ、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを１０リットル／分、ＴＭＧ用のキャリアガスを
２ｃｃ／分、ＴＭＩ用のキャリアガスを２００ｃｃ／分
で流しながら５０秒間成長させて、アンドープのＩｎＧ
ａＮからなる発光層４を５０ｎｍの厚さで成長させる。
発光層４の成長形成時のＧａとＩｎとを含むＩＩＩ族元
素原料ガス中におけるＩｎ原料ガスのＩｎのモル比は
０．７であった。
のキャリアガスとＳｉＨ４ガスを止め、基板表面温度を
６００℃まで降下させ、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを１０リットル／分、ＴＭＧ用のキャリアガスを
２ｃｃ／分、ＴＭＩ用のキャリアガスを２００ｃｃ／分
で流しながら５０秒間成長させて、アンドープのＩｎＧ
ａＮからなる発光層４を５０ｎｍの厚さで成長させる。
発光層４の成長形成時のＧａとＩｎとを含むＩＩＩ族元
素原料ガス中におけるＩｎ原料ガスのＩｎのモル比は
０．７であった。
【００４５】発光層４を成膜後、ＴＭＩ用のキャリアガ
スとＴＭＧ用のキャリアガスを止め、基板表面温度を１
０５０℃まで上昇させ、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９０リットル
／分、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／分、ＴＭＡ用
のキャリアガスを６ｃｃ／分、Ｍｇ源であるビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（以下、「Ｃｐ2Ｍｇ」と
記す）用のキャリアガスを５０ｃｃ／分で流しながら４
分間成長させて、ＭｇをドープしたＡｌＧａＮからなる
ｐ型クラッド層５を０．１μｍの厚さで成長させる。
スとＴＭＧ用のキャリアガスを止め、基板表面温度を１
０５０℃まで上昇させ、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９０リットル
／分、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／分、ＴＭＡ用
のキャリアガスを６ｃｃ／分、Ｍｇ源であるビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（以下、「Ｃｐ2Ｍｇ」と
記す）用のキャリアガスを５０ｃｃ／分で流しながら４
分間成長させて、ＭｇをドープしたＡｌＧａＮからなる
ｐ型クラッド層５を０．１μｍの厚さで成長させる。
【００４６】引き続き、ＴＭＡ用のキャリアガスのみを
止め、１０５０℃にて、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９０リットル
／分と、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／分、Ｃｐ2
Ｍｇ用のキャリアガスを１００ｃｃ／分で流しながら３
分間成長させ、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層６を０．１μｍの厚さで成長させる。
止め、１０５０℃にて、新たに主キャリアガスとして窒
素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９０リットル
／分と、ＴＭＧ用のキャリアガスを４ｃｃ／分、Ｃｐ2
Ｍｇ用のキャリアガスを１００ｃｃ／分で流しながら３
分間成長させ、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型コ
ンタクト層６を０．１μｍの厚さで成長させる。
【００４７】成長後、原料ガスであるＴＭＧ用のキャリ
アガスとアンモニアを止め、窒素ガスと水素ガスをその
ままの流量で流しながら室温まで冷却した後、ウェハー
を反応管から取り出す。
アガスとアンモニアを止め、窒素ガスと水素ガスをその
ままの流量で流しながら室温まで冷却した後、ウェハー
を反応管から取り出す。
【００４８】このようにして形成した窒化ガリウム系化
合物半導体からなる量子井戸構造を含む積層構造に対し
て、その表面上にＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を堆積させ
た後、フォトリソグラフィーにより所定の形状にパター
ンニングしてエッチング用のマスクを形成する。そし
て、反応性イオンエッチング法により、ｐ型コンタクト
層６とｐ型クラッド層５と発光層４の一部を約０．２５
μｍの深さで除去して、ｎ型クラッド層３の表面を露出
させる。更に、フォトリソグラフィーと蒸着法により露
出させたｎ型クラッド層３の表面上にＡｌからなるｎ側
電極８を蒸着形成する。そして更に、同様にしてｐ型コ
ンタクト層６の表面上にＮｉとＡｕとからなるｐ側電極
７を蒸着形成する。
合物半導体からなる量子井戸構造を含む積層構造に対し
て、その表面上にＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を堆積させ
た後、フォトリソグラフィーにより所定の形状にパター
ンニングしてエッチング用のマスクを形成する。そし
て、反応性イオンエッチング法により、ｐ型コンタクト
層６とｐ型クラッド層５と発光層４の一部を約０．２５
μｍの深さで除去して、ｎ型クラッド層３の表面を露出
させる。更に、フォトリソグラフィーと蒸着法により露
出させたｎ型クラッド層３の表面上にＡｌからなるｎ側
電極８を蒸着形成する。そして更に、同様にしてｐ型コ
ンタクト層６の表面上にＮｉとＡｕとからなるｐ側電極
７を蒸着形成する。
【００４９】この後、サファイアの基板１の裏面を研磨
して１００μｍ程度にまで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離して、素子化する。この素子を電極形成面
側を上向きにしてステムの接着した後、素子のｎ側電極
８とｐ側電極７をそれぞれステム上の電極にワイヤで結
線し、その後樹脂モールドして発光ダイオードを作製し
た。この発光ダイオードを２０ｍＡの順方向電流で駆動
したところ、白色に発光し、このときの発光強度は１８
０ｍｃｄで、順方向動作電圧は３．６Ｖであった。
して１００μｍ程度にまで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離して、素子化する。この素子を電極形成面
側を上向きにしてステムの接着した後、素子のｎ側電極
８とｐ側電極７をそれぞれステム上の電極にワイヤで結
線し、その後樹脂モールドして発光ダイオードを作製し
た。この発光ダイオードを２０ｍＡの順方向電流で駆動
したところ、白色に発光し、このときの発光強度は１８
０ｍｃｄで、順方向動作電圧は３．６Ｖであった。
【００５０】これに対し、比較例として、図４に示すよ
うな従来構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を
作製した。具体的には、実施例１と同様にして、まず、
サファイアの基板５１を反応管内の基板ホルダーに載置
した後、基板５１の表面温度を１１００℃に１０分間保
ち、水素ガスを流しながら基板を加熱することにより、
基板１の表面に付着している有機物等の汚れや水分を取
り除くためのクリーニングを行う。
うな従来構造の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子を
作製した。具体的には、実施例１と同様にして、まず、
サファイアの基板５１を反応管内の基板ホルダーに載置
した後、基板５１の表面温度を１１００℃に１０分間保
ち、水素ガスを流しながら基板を加熱することにより、
基板１の表面に付着している有機物等の汚れや水分を取
り除くためのクリーニングを行う。
【００５１】次に、基板５１の表面温度を６００℃にま
で降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスを１０リ
ットル／分、アンモニアを５リットル／分、ＴＭＡを含
むＴＭＡ用のキャリアガスを２０ｃｃ／分で流しなが
ら、ＡｌＮからなるバッファ層５２を２５ｎｍの厚さで
成長させる。
で降下させ、主キャリアガスとしての窒素ガスを１０リ
ットル／分、アンモニアを５リットル／分、ＴＭＡを含
むＴＭＡ用のキャリアガスを２０ｃｃ／分で流しなが
ら、ＡｌＮからなるバッファ層５２を２５ｎｍの厚さで
成長させる。
【００５２】次に、ＴＭＡのキャリアガスのみを止めて
１０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとして、
窒素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９５リット
ル／分で流しながら、新たにＴＭＧ用のキャリアガスを
４ｃｃ／分、Ｓｉ源である１０ｐｐｍのＳｉＨ4（モノ
シラン）ガスを２０ｃｃ／分で流しながら６０分間成長
させて、ＳｉをドープしたＧａＮからなる高キャリア濃
度ｎ型層５３を２μｍの厚さで成長させる。
１０５０℃まで昇温させた後、主キャリアガスとして、
窒素ガスを９リットル／分、水素ガスを０．９５リット
ル／分で流しながら、新たにＴＭＧ用のキャリアガスを
４ｃｃ／分、Ｓｉ源である１０ｐｐｍのＳｉＨ4（モノ
シラン）ガスを２０ｃｃ／分で流しながら６０分間成長
させて、ＳｉをドープしたＧａＮからなる高キャリア濃
度ｎ型層５３を２μｍの厚さで成長させる。
【００５３】高キャリア濃度ｎ型層５３を成長形成後、
引き続き主キャリアガスとＴＭＧ用のガスとをそのまま
の流量で流し、ＳｉＨ4ガスを０．１ｃｃ／分で流しな
がら４５分間成長させて、ＳｉをドープしたＧａＮから
なる低キャリア濃度ｎ型層５４を１．５μｍの厚さで成
長させる。
引き続き主キャリアガスとＴＭＧ用のガスとをそのまま
の流量で流し、ＳｉＨ4ガスを０．１ｃｃ／分で流しな
がら４５分間成長させて、ＳｉをドープしたＧａＮから
なる低キャリア濃度ｎ型層５４を１．５μｍの厚さで成
長させる。
【００５４】低キャリア濃度ｎ型層５４を成長形成後、
ＴＭＧ用のキャリアガスとＳｉＨ４ガスを止め、基板表
面温度を９００℃まで降下させ、新たに主キャリアガス
として水素ガスを１０リットル／分、ＴＭＧ用のキャリ
アガスを４ｃｃ／分、ＳｉＨ４ガスを１０ｃｃ／分、Ｄ
ＥＺ（ジメチル亜鉛）用のキャリアガスを５００ｃｃ／
分で流しながら３分間成長させて、Ｓｉと亜鉛をドープ
させたＧａＮからなるｉ型層５５を０．１μｍの厚さで
成長させる。成長後、原料ガスであるＴＭＧ用のキャリ
アガスとＳｉＨ４ガスとＤＥＺガスとアンモニアを止
め、水素ガスをそのままの流量で流しながら室温まで冷
却した後、ウェハーを反応管から取り出す。
ＴＭＧ用のキャリアガスとＳｉＨ４ガスを止め、基板表
面温度を９００℃まで降下させ、新たに主キャリアガス
として水素ガスを１０リットル／分、ＴＭＧ用のキャリ
アガスを４ｃｃ／分、ＳｉＨ４ガスを１０ｃｃ／分、Ｄ
ＥＺ（ジメチル亜鉛）用のキャリアガスを５００ｃｃ／
分で流しながら３分間成長させて、Ｓｉと亜鉛をドープ
させたＧａＮからなるｉ型層５５を０．１μｍの厚さで
成長させる。成長後、原料ガスであるＴＭＧ用のキャリ
アガスとＳｉＨ４ガスとＤＥＺガスとアンモニアを止
め、水素ガスをそのままの流量で流しながら室温まで冷
却した後、ウェハーを反応管から取り出す。
【００５５】このようにして形成した窒化ガリウム系化
合物半導体からなるＭＩＳ構造に対して、その表面上に
ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を堆積させた後、フォトリソ
グラフィーにより所定の形状にパターンニングしてエッ
チング用のマスクを形成する。そして、反応性イオンエ
ッチング法により、ｉ型層５５及び低キャリア濃度ｎ型
層５４の一部を約１．７μｍの深さで除去して、高キャ
リア濃度ｎ型層５４の表面を露出させる。そして、フォ
トリソグラフィーと蒸着法により、ｉ型層５５及び露出
させた高キャリア濃度ｎ型層５４の表面に接続するＡｌ
からなる電極５７及び電極５８を形成する。
合物半導体からなるＭＩＳ構造に対して、その表面上に
ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を堆積させた後、フォトリソ
グラフィーにより所定の形状にパターンニングしてエッ
チング用のマスクを形成する。そして、反応性イオンエ
ッチング法により、ｉ型層５５及び低キャリア濃度ｎ型
層５４の一部を約１．７μｍの深さで除去して、高キャ
リア濃度ｎ型層５４の表面を露出させる。そして、フォ
トリソグラフィーと蒸着法により、ｉ型層５５及び露出
させた高キャリア濃度ｎ型層５４の表面に接続するＡｌ
からなる電極５７及び電極５８を形成する。
【００５６】この後、本発明によるものと同様にして発
光ダイオードを作製した。このようにして作製されたＭ
ＩＳ構造の発光素子を用いた発光ダイオードを順方向電
流２０ｍＡで駆動したところ、発光強度は０．３ｍｃｄ
であり、実施例１の発光ダイオードの約１／６００であ
った。また、順方向動作電圧は１１．８Ｖであり、実施
例の発光ダイオードよりも約８Ｖ高かった。
光ダイオードを作製した。このようにして作製されたＭ
ＩＳ構造の発光素子を用いた発光ダイオードを順方向電
流２０ｍＡで駆動したところ、発光強度は０．３ｍｃｄ
であり、実施例１の発光ダイオードの約１／６００であ
った。また、順方向動作電圧は１１．８Ｖであり、実施
例の発光ダイオードよりも約８Ｖ高かった。
【００５７】なお、本実施例において示した基板温度や
キャリアガス及び原料ガスの流量等は、これらに限定さ
れるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲内で
適宜調整することが望ましい。
キャリアガス及び原料ガスの流量等は、これらに限定さ
れるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲内で
適宜調整することが望ましい。
【００５８】
【発明の効果】請求項１の発明では、少なくともＩｎと
Ｇａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光
層から青色と黄色の発光が得られるので、単一の素子で
発光効率の高い白色発光が得られる。
Ｇａとを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光
層から青色と黄色の発光が得られるので、単一の素子で
発光効率の高い白色発光が得られる。
【００５９】請求項２の発明では、更に一層発光効率が
向上するとともに、動作電圧が低減されるので、消費電
力を削減することが可能となる。
向上するとともに、動作電圧が低減されるので、消費電
力を削減することが可能となる。
【００６０】請求項３及び請求項４の発明では、黄色み
が青色みを帯びることなくより一層良好な白色光が得ら
れる。
が青色みを帯びることなくより一層良好な白色光が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る窒化ガリウム系化
合物半導体発光素子の構造を示す断面図
合物半導体発光素子の構造を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態の窒化ガリウム系化合物
半導体発光素子の発光スペクトルを示す図
半導体発光素子の発光スペクトルを示す図
【図３】本実施の形態の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子の発光色の色度図上の色度座標を示す図
光素子の発光色の色度図上の色度座標を示す図
【図４】従来の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
構造を示す断面図
構造を示す断面図
１ 基板 ２ バッファ層 ３ ｎ型クラッド層 ４ 発光層 ５ ｐ型クラッド層 ６ ｐ型コンタクト層 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】少なくともＩｎとＧａとを含む窒化ガリウ
ム系化合物半導体からなる発光層を含んだ積層構造を持
つ窒化ガリウム系化合物半導体発光素子において、前記
発光層は、面内でＩｎ比率の比較的小さい領域とＩｎ比
率の比較的大きい領域とを有し、それぞれの領域からの
発光の混合により、前記発光層からの発光が白色となる
ようにしたことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子。 - 【請求項２】前記積層構造は、前記発光層がバンドギャ
ップの大きい窒化ガリウム系化合物半導体からなるｎ型
クラッド層とｐ型クラッド層とで挟まれたダブルヘテロ
構造であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】前記発光層からの発光は、４２０ｎｍ〜４
８０ｎｍの範囲に第１の発光ピークを有し、５５０ｎｍ
〜５８０ｎｍの範囲に第２の発光ピークを有することを
特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体発光素子。 - 【請求項４】前記第１の発光ピークの発光強度Ｉ1に対
する前記第２の発光ピークの発光強度Ｉ2の比Ｉ2／Ｉ1
は、０．４≦Ｉ2／Ｉ1≦２．２の範囲であることを特徴
とする請求項３に記載の窒化ガリウム系化合物半導体発
光素子。
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