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JP2003046128A - Light-emitting element and manufacturing method therefor - Google Patents

Light-emitting element and manufacturing method therefor

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Publication number
JP2003046128A
JP2003046128A JP2001232608A JP2001232608A JP2003046128A JP 2003046128 A JP2003046128 A JP 2003046128A JP 2001232608 A JP2001232608 A JP 2001232608A JP 2001232608 A JP2001232608 A JP 2001232608A JP 2003046128 A JP2003046128 A JP 2003046128A
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JP
Japan
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layer
light emitting
substrate
type
metal
Prior art date
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Application number
JP2001232608A
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Japanese (ja)
Other versions
JP4431933B2 (en
Inventor
Junya Ishizaki
順也 石崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Priority to TW091108306A priority patent/TW541723B/en
Priority to EP07019355A priority patent/EP1901358A1/en
Priority to PCT/JP2002/004127 priority patent/WO2002089223A1/en
Priority to KR1020087001144A priority patent/KR20080011730A/en
Priority to DE60230607T priority patent/DE60230607D1/en
Priority to CNB028110838A priority patent/CN100438088C/en
Priority to KR10-2003-7013499A priority patent/KR20040015100A/en
Priority to EP02720596A priority patent/EP1391941B1/en
Priority to EP07019356A priority patent/EP1890344A1/en
Priority to US10/475,489 priority patent/US6939731B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting element and a manufacturing method therefor capable of providing a high-quality light-emitting layer part comprising Mga Zn1-a O type oxide. SOLUTION: A manufacturing method is provided for a light-emitting element 1 in which a light-emitting layer part comprises an Mga Zn1-a O (where 0<=a<=1) type oxide. A buffer layer 11, where the contacting side to the light-emitting layer part is, at least, an Mga Zn1-a O type oxide layer, is grown on a substrate 10 on which the light-emitting layer part is grown. The Mga Zn1-a O type oxide has a wurtzite type crystal structure comprising a metal atom layer and an oxygen atom layer laminated alternately in the c-axis direction. The buffer layer 11 is grown as the one in which the c-axis of wurtzite type crystal structure is oriented in the layer thickness direction. When the buffer layer 11 is grown, the metal atom layer is formed on the substrate as a metal single atom layer using an atom layer epitaxial method, and then a remaining oxygen atom layer and the metal atom layer are grown.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体を用いた発
光素子、特に青色光あるいは紫外線の発光に適した発光
素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device using a semiconductor, particularly a light emitting device suitable for emitting blue light or ultraviolet light.

【0002】[0002]

【従来の技術】青色光領域の短波長発光を行なう高輝度
発光素子が永らく要望されていたが、最近になってAl
GaInN系材料を用いることにより、このような発光
素子が実現している。また、赤色ないし緑色の高輝度発
光素子と組み合わせることにより、フルカラー発光装置
や表示装置などへの応用を図ることも急速に進みつつあ
る。しかしながら、AlGaInN系材料は比較的希少
な金属であるGaとInとが主成分となるため、コスト
アップが避けがたい。また、成長温度が700〜100
0℃と高く、製造時に相当のエネルギーが消費されるの
も大きな問題の一つである。これはコスト低減の観点に
おいてはもちろん、省エネルギーや地球温暖化抑制に関
する議論が喧しい昨今では、時流に逆行するという意味
においても望ましくない。そこで、特開2001−44
500号公報には、サファイア基板上に、より安価なZ
nO系化合物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させ
た発光素子が提案されている。
2. Description of the Related Art There has been a long-felt demand for a high-intensity light-emitting device that emits light with a short wavelength in the blue light region.
Such a light emitting element is realized by using a GaInN-based material. In addition, application to a full-color light emitting device, a display device and the like is rapidly progressing by combining with a red or green high brightness light emitting element. However, since the AlGaInN-based material contains Ga and In, which are relatively rare metals, as main components, it is inevitable that the cost will increase. Moreover, the growth temperature is 700 to 100.
One of the big problems is that the temperature is as high as 0 ° C. and considerable energy is consumed during manufacturing. This is not desirable not only from the viewpoint of cost reduction, but also in the sense that it goes against the current trend in recent years when discussions on energy saving and global warming suppression are hot. Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-44
In Japanese Patent Publication No. 500, a cheaper Z is formed on a sapphire substrate.
A light emitting device in which an nO-based compound semiconductor layer is heteroepitaxially grown has been proposed.

【0003】ところで、ZnO系酸化物は真空雰囲気中
での気相成長により得られるが、バルク単結晶成長が困
難であるため、サファイア等の異材質基板を用いたヘテ
ロエピタキシャル成長を採用することになる。前述した
結晶性の良好な発光層部を形成するために、基板と発光
層部との間には適当なバッファ層を挿入する必要があ
る。前記特開2001−44500号公報では、このバ
ッファ層(コンタクト層)を、後続の発光層とともにM
BE(Molecular Beam Epitaxy)法もしくはMOVPE
(Metalorganic Vapour Phase Epitaxy)法により形成
する内容が開示されている。
Incidentally, ZnO-based oxides are obtained by vapor phase growth in a vacuum atmosphere, but since bulk single crystal growth is difficult, heteroepitaxial growth using a different material substrate such as sapphire is adopted. . In order to form the above-described light emitting layer portion having good crystallinity, it is necessary to insert an appropriate buffer layer between the substrate and the light emitting layer portion. In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-44500, this buffer layer (contact layer) together with the subsequent light emitting layer is M
BE (Molecular Beam Epitaxy) method or MOVPE
(Metalorganic Vapor Phase Epitaxy) method is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MBE
法は成長雰囲気の圧力が低いため、酸素欠損の発生を抑
制することが容易でなく、発光素子を構成する上で不可
欠なZnO系酸化物層の形成が非常に困難である。他
方、MOVPE法を用いた気相成長法では、成長中の酸
素分圧を自由に変化させることができるため、雰囲気圧
力をある程度上昇させることで酸素離脱ひいては酸素欠
損の発生を抑制できる。しかしながら、通常の連続成長
型のMOVPE法では、原子の欠損や変位などの乱れが
生じた場合、その乱れが修復されないまま次層以降の層
成長が継続されてしまうので、発光層部の結晶品質を決
めるバッファ層として必ずしも良質のものが得られず、
結果的には発光効率のよい素子が得にくい問題があっ
た。
However, MBE
According to the method, since the pressure of the growth atmosphere is low, it is not easy to suppress the generation of oxygen vacancies, and it is very difficult to form a ZnO-based oxide layer which is indispensable for forming a light emitting device. On the other hand, in the vapor phase growth method using the MOVPE method, since the oxygen partial pressure during growth can be freely changed, it is possible to suppress the release of oxygen and the occurrence of oxygen deficiency by raising the atmospheric pressure to some extent. However, in the normal continuous growth type MOVPE method, when a disorder such as a defect or displacement of atoms occurs, the disorder is not repaired and the layer growth of the next and subsequent layers is continued. It is not always possible to obtain a good quality buffer layer that determines
As a result, there is a problem in that it is difficult to obtain an element having good luminous efficiency.

【0005】本発明の課題は、MgZn1−aO型酸
化物からなる高品質の発光層部が実現可能な発光素子の
製造方法と、それにより製造可能な発光素子とを提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a light emitting device capable of realizing a high quality light emitting layer portion made of Mg a Zn 1-a O type oxide, and a light emitting device which can be manufactured by the method. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の発光素子の製造方法は、
発光層部がMgZn1−aO(ただし、0≦a≦1)
型酸化物からなる発光素子の製造方法において、発光層
部との接触側が少なくともMgZn1−aO型酸化物
層とされたバッファ層を基板上に成長し、該バッファ層
上に発光層部を成長させるようにし、前記MgZn
1−aO型酸化物は、c軸方向に交互に積層される金属
原子層と酸素原子層とからなるウルツ鉱型結晶構造を有
するものであり、前記バッファ層を、前記ウルツ鉱型結
晶構造のc軸を層厚方向に配向させたものとして成長す
るとともに、該バッファ層を成長する際に、原子層エピ
タキシ法を用いて前記基板上に前記金属原子層を金属単
原子層として形成した後、残余の酸素原子層と金属原子
層とを成長させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a light emitting device of the present invention comprises:
The light emitting layer portion is Mg a Zn 1-a O (where 0 ≦ a ≦ 1)
In a method of manufacturing a light emitting device made of a type oxide, a buffer layer having at least a Mg a Zn 1-a O type oxide layer on a side in contact with a light emitting layer is grown on a substrate, and the light emitting layer is formed on the buffer layer. Part of the Mg a Zn
The 1-a O-type oxide has a wurtzite crystal structure composed of metal atomic layers and oxygen atomic layers that are alternately stacked in the c-axis direction, and the buffer layer has the wurtzite crystalline structure. C) with the c-axis oriented in the layer thickness direction, and at the time of growing the buffer layer, after forming the metal atomic layer as a metal monoatomic layer on the substrate using the atomic layer epitaxy method. The remaining oxygen atomic layer and the metal atomic layer are grown.

【0007】また、本発明の発光素子は、基板上に、M
Zn1−aO(ただし、0≦a≦1)型酸化物から
なる発光層部が形成された発光素子であって、前記基板
と前記発光層部との間に、前記発光層部との接触側が少
なくともMgZn1−aO型酸化物層とされたバッフ
ァ層を配置するとともに、前記MgZn1−aO型酸
化物は、c軸方向に交互に積層される金属原子層と酸素
原子層とからなるウルツ鉱型結晶構造を有し、前記バッ
ファ層は、前記ウルツ鉱型結晶構造のc軸が層厚方向に
配向されてなり、前記基板と接する1原子層部分が金属
単原子層として形成され、さらに該単原子層に引き続く
形で残余の酸素原子層と金属原子層とが交互に成長され
たものであることを特徴とする。
Further, the light emitting device of the present invention has a structure in which M
A light emitting device having a light emitting layer portion formed of an oxide of g a Zn 1-a O (where 0 ≦ a ≦ 1) type oxide, wherein the light emitting layer portion is provided between the substrate and the light emitting layer portion. A buffer layer having a contact side with at least a Mg a Zn 1-a O type oxide layer is arranged, and the Mg a Zn 1-a O type oxide is a metal atom alternately stacked in the c-axis direction. A wurtzite crystal structure composed of a layer and an oxygen atom layer, and the buffer layer is formed by orienting the c-axis of the wurtzite crystal structure in the layer thickness direction, and one atomic layer portion in contact with the substrate is formed. It is characterized in that it is formed as a metal monoatomic layer, and the remaining oxygen atomic layer and the metal atomic layer are alternately grown in a form following the monoatomic layer.

【0008】上記本発明によると、基板上に形成するバ
ッファ層の、全体もしくは少なくとも発光層部との接触
側を、発光層部と同様の成分系を有するMgZn
1−aO型酸化物(ただし、混晶比aは発光層部と同じ
とは限らない:以下、混晶比aを省略して単にMgZn
O型酸化物あるいはMgZnOと記載する場合がある)
にて構成する。バッファ層の接合界面側の部分と発光層
部とが、基本的に同一の結晶構造(ウルツ鉱型)を有
し、かつ成分系も同一となるため、接合界面を挟んだ成
分間の相互作用による結晶構造の局所的な乱れが生じに
くくなり、ひいては結晶性の良好な発光層部を実現する
うえで有利となる。なお、バッファ層は、例えばその全
体をMgZnO型酸化物にて構成することができる。こ
のようにすると、バッファ層と発光層部との気相成長を
同一設備内にて極めて簡便に行なうことが可能となる。
According to the present invention described above, the buffer layer formed on the substrate is entirely or at least on the contact side with the light emitting layer portion, Mg a Zn having the same component system as that of the light emitting layer portion.
1-a O-type oxide (however, the mixed crystal ratio a is not necessarily the same as that of the light emitting layer portion;
It may be described as O-type oxide or MgZnO)
It consists of. Since the part of the buffer layer on the bonding interface side and the light emitting layer part have basically the same crystal structure (wurtzite type) and have the same component system, the interaction between the components sandwiching the bonding interface. The local disorder of the crystal structure due to is less likely to occur, which is advantageous in realizing a light emitting layer portion having good crystallinity. The buffer layer may be entirely composed of MgZnO type oxide, for example. With this configuration, vapor phase growth of the buffer layer and the light emitting layer section can be extremely easily performed in the same equipment.

【0009】そして、本発明の製造方法においては、バ
ッファ層を成長する際には、特に、原子層エピタキシ
(ALE:Atomic Layer Epitaxy)法により基板上に金
属原子層を金属単原子層として形成した後、残余の酸素
原子層と金属原子層とを成長させるようにする。ALE
法を採用すると、最初の金属単原子層が完成すれば、金
属原子層の形成を1原子層分で飽和させることができ
(いわゆる自己停止機能)、層内に配列した原子にも欠
損や変位などの乱れを生じ難い。このように乱れの少な
い金属原子層を、1原子層分完成させた後、後続の金属
原子層と酸素原子層とを成長させることで、結晶性の極
めて良好なバッファ層が得られ、当然、その上に成長さ
せる発光層部も結晶性の良好なものとなるので、高性能
の発光素子を実現する上で好都合となる。また、本発明
の発光素子においては、上記製法の採用によりバッファ
層が、ウルツ鉱型結晶構造のc軸が層厚方向に配向され
てなり、基板と接する1原子層部分が金属単原子層とし
て形成され、さらに該単原子層に引き続く形で残余の酸
素原子層と金属原子層とが交互に成長されたものとな
る。このような構造のバッファ層は結晶性がきわめて良
好であり、結果的にその上に成長される発光層部も低欠
陥で乱れが少なく、ひいては発光効率の良好なものが実
現される。
In the manufacturing method of the present invention, when the buffer layer is grown, the metal atomic layer is formed as a metal monoatomic layer on the substrate by the atomic layer epitaxy (ALE) method. After that, the remaining oxygen atomic layer and metal atomic layer are grown. ALE
When the method is adopted, if the first metal monolayer is completed, the formation of the metal atomic layer can be saturated by one atomic layer (so-called self-stopping function), and the atoms arranged in the layer will be deficient or displaced. Disturbance such as is hard to occur. By completing one atomic layer of such a disordered metal atomic layer and then growing the subsequent metal atomic layer and oxygen atomic layer, a buffer layer having extremely good crystallinity can be obtained, and naturally, The light emitting layer portion grown thereon also has good crystallinity, which is convenient for realizing a high performance light emitting device. Further, in the light emitting device of the present invention, by adopting the above-mentioned manufacturing method, the buffer layer is formed by aligning the c-axis of the wurtzite crystal structure in the layer thickness direction, and the one atomic layer portion in contact with the substrate is a metal monoatomic layer. The remaining oxygen atom layers and metal atom layers are alternately grown in the form of being formed and following the monoatomic layer. The buffer layer having such a structure has extremely good crystallinity, and as a result, the light emitting layer portion grown on the buffer layer has low defects and little disorder, and thus, the light emitting efficiency is excellent.

【0010】上記ALE法は、基板を配置した反応容器
内に有機金属ガス及び酸素成分源ガスを供給する、有機
金属気相成長法(MOVPE(Metal Organic Vapour P
haseEpitaxy)法)の形で実施することができる。具体
的には、金属原子層の原料となる有機金属ガスのみを反
応容器内に流通して、バッファ層を構成する最初の金属
原子層を1原子層分で飽和するように形成し、金属単原
子層とする。図8(a)に示すように、有機金属(M
O)分子は、結合している有機基を分解・離脱させつ
つ、金属原子を基板上に化学吸着させる。このとき、A
LE法を採用すると、金属原子は、結合している有機基
の一部を残留させた形で吸着し、図8(b)に示すよう
に、残留有機基を表面側に配向した形で金属原子層を形
成する。この配向した残留有機基が新たな金属原子の吸
着を阻害するため、1原子層が完成すれば、この配向し
た残留有機基が新たな金属原子の吸着を阻害するため、
自己停止機能の発現が顕著となり、層内に配列した原子
に欠損や変位などの乱れが極めて生じ難にくくなる。
The ALE method is a metal organic vapor phase epitaxy method (MOVPE (Metal Organic Vapor Pour Method) in which a metal-organic gas and an oxygen component source gas are supplied into a reaction vessel in which a substrate is placed.
haseEpitaxy) method). Specifically, only the organometallic gas that is the raw material of the metal atomic layer is circulated in the reaction vessel to form the first metal atomic layer forming the buffer layer so as to be saturated by one atomic layer. The atomic layer. As shown in FIG. 8A, an organic metal (M
The O) molecule causes the metal atom to be chemically adsorbed on the substrate while decomposing and releasing the bonded organic group. At this time, A
When the LE method is adopted, the metal atom is adsorbed in a form in which a part of the bonded organic group remains, and the residual organic group is oriented in the surface side as shown in FIG. Form an atomic layer. Since the oriented residual organic group inhibits the adsorption of new metal atoms, when the one atomic layer is completed, the oriented residual organic group inhibits the adsorption of new metal atoms.
The manifestation of the self-terminating function becomes remarkable, and it becomes extremely difficult for disorder such as defects and displacement to occur in the atoms arranged in the layer.

【0011】また、MOVPE法では、成長中の酸素分
圧を自由に変化させることができるため、雰囲気圧力を
ある程度上昇させることで酸素離脱ひいては酸素欠損の
発生を効果的に抑制できる。その結果、発光素子には不
可欠のp型MgZn1−aO層、特に、酸素欠損濃度
を10個/cm以下としたp型MgZn1−aO層
を実現できるようになる。酸素欠損濃度は低ければ低い
ほどよい(つまり、0個/cmとなることを妨げな
い)。
Further, in the MOVPE method, since the oxygen partial pressure during growth can be freely changed, it is possible to effectively suppress the generation of oxygen desorption and eventually oxygen deficiency by raising the atmospheric pressure to some extent. As a result, it becomes possible to realize a p-type Mg a Zn 1-a O layer which is indispensable for a light emitting element, and in particular, a p-type Mg a Zn 1-a O layer having an oxygen deficiency concentration of 10 / cm 3 or less. . The lower the oxygen deficiency concentration is, the better (that is, it does not prevent the number of oxygen vacancies from reaching 0 / cm 3 ).

【0012】該MOVPE法を用いる場合、前記したバ
ッファ層の全体をMgZnO型酸化物で構成しておけ
ば、バッファ層と発光層部との成長を、同じ反応容器内
にて、有機金属ガスと酸素成分源ガスとの比率調整を行
なうのみで、一貫して行なうことができる。また、バッ
ファ層の成長から発光層部の成長に切り替える際の容器
内のパージも、バッファ層をGaN等の別材質とする場
合と比較して、時間短縮ないし省略することが可能とな
る。
When the MOVPE method is used, if the entire buffer layer is made of MgZnO type oxide, the growth of the buffer layer and the light emitting layer portion can be performed in the same reaction vessel with an organic metal gas. Only by adjusting the ratio with the oxygen component source gas, it is possible to carry out consistently. Further, purging in the container when switching from the growth of the buffer layer to the growth of the light emitting layer section can be shortened or omitted as compared with the case where the buffer layer is made of another material such as GaN.

【0013】なお、高輝度の発光素子を得るには、発光
層部を、以下のようなダブルへテロ構造を有するものと
して成長することが有効である。すなわち、バッファ層
上に発光層部として、それぞれMgZn1−aO型酸
化物からなる第一導電型クラッド層(p型又はn型であ
る)、活性層、及び第一導電型クラッド層とは異なる導
電型を有する第二導電型クラッド層(n型又はp型であ
る)がこの順序にて積層されたダブルへテロ構造を有す
るものを成長させる。
In order to obtain a high-luminance light emitting element, it is effective to grow the light emitting layer portion as having the following double hetero structure. That is, as a light emitting layer portion on the buffer layer, a first conductivity type clad layer (p-type or n-type) made of Mg a Zn 1-a O type oxide, an active layer, and a first conductivity type clad layer, respectively. A clad layer of a second conductivity type (n-type or p-type) having a conductivity type different from that of is laminated in this order to have a double hetero structure.

【0014】この場合、MOVPE法によるp型MgZ
nO層あるいはMgZnO活性層の成長は、10tor
r(9.8×10Pa)以上の圧力を有した雰囲気中
で行なうことにより、成膜中の酸素欠損発生をより効果
的に抑制でき、良好な特性のp型MgZnO層あるいは
MgZnO活性層を得ることができる。この場合、より
望ましくは、酸素分圧(O以外の酸素含有分子も、含
有される酸素をOに換算して組み入れるものとする)
が10torr(9.8×10Pa)以上とするのが
よい。また、バッファ層の上に、n型MgZnO層を形
成し、その上にMgZnO活性層及びp型MgZnO層
を成長する場合は、n型MgZnO層に酸素欠損が生ず
ると、以降に成長するMgZnO活性層及びp型MgZ
nO層にも乱れ等の影響を与えるので、n型MgZnO
層も酸素欠損がなるべく生じないように成長することが
望ましい。この場合、n型MgZnO層はn型ドーパン
トの添加により導電型をn型とする。他方、バッファ層
の上にp型MgZnO層を形成し、その上にMgZnO
活性層及びn型MgZnO層を形成する場合は、発光に
寄与する層がn型MgZnO層上に形成されないことか
ら、該n型MgZnO層は、酸素欠損の積極形成により
導電型をn型とする方法も採用可能である。
In this case, p-type MgZ by MOVPE method
The growth of the nO layer or the MgZnO active layer is 10 torr.
By carrying out in an atmosphere having a pressure of r (9.8 × 10 4 Pa) or more, the generation of oxygen vacancies during film formation can be suppressed more effectively, and a p-type MgZnO layer or MgZnO active layer having good characteristics can be obtained. Can be obtained. In this case, more preferably, the oxygen partial pressure (oxygen-containing molecules other than O 2 are also incorporated by converting the contained oxygen into O 2 ).
Is preferably 10 torr (9.8 × 10 4 Pa) or more. When an n-type MgZnO layer is formed on the buffer layer and an MgZnO active layer and a p-type MgZnO layer are grown on the buffer layer, when an oxygen deficiency occurs in the n-type MgZnO layer, the MgZnO activity that grows thereafter is reduced. Layer and p-type MgZ
Since it also affects the nO layer such as turbulence, n-type MgZnO
The layer is also preferably grown so that oxygen deficiency is not generated as much as possible. In this case, the n-type MgZnO layer has an n-type conductivity by adding an n-type dopant. On the other hand, a p-type MgZnO layer is formed on the buffer layer, and MgZnO is formed thereon.
When the active layer and the n-type MgZnO layer are formed, since the layer contributing to light emission is not formed on the n-type MgZnO layer, the n-type MgZnO layer has the conductivity type of n-type due to positive formation of oxygen vacancies. The method can also be adopted.

【0015】MgZn1−aOがp型となるために
は、前述の通り、適当なp型ドーパントを添加する必要
がある。このようなp型ドーパントとしては、N、G
a、Al、In、Li、Si、C、Seの一種又は2種
以上を用いることができる。これらのうち、特にNを使
用することが、良好なp型特性を得る上で有効である。
また、金属元素ドーパントとしてはGa、Al、In及
びLiの1種又は2種以上、特にGaを使用することが
有効である。これらは、Nと共添加することにより、良
好なp型特性をより確実に得ることができる。
In order for Mg a Zn 1-a O to become p-type, it is necessary to add an appropriate p-type dopant as described above. Such p-type dopants include N and G
One or more of a, Al, In, Li, Si, C and Se can be used. Of these, the use of N is particularly effective in obtaining good p-type characteristics.
As the metal element dopant, it is effective to use one or more of Ga, Al, In and Li, particularly Ga. By co-adding these with N, good p-type characteristics can be more reliably obtained.

【0016】なお、十分な発光特性を確保するには、p
型MgZn1−aO層中のp型キャリア濃度が1×1
16個/cm以上8×1018個/cm以下とな
っているのがよい。p型キャリア濃度が1×1016
/cm未満になると十分な発光輝度を得ることが困難
となる場合がある。他方、p型キャリア濃度が8×10
18個/cmを超えると、活性層に注入されるp型キ
ャリアの量が過剰となり、p型MgZn1−aO層へ
の逆拡散や、あるいは障壁を乗り越えてn型クラッド層
へ流入したりして発光に寄与しなくなるp型キャリアが
増え、発光効率の低下につながる場合がある。また、n
型MgZn1−aO層についても、同様の理由によ
り、n型キャリア濃度が1×1016個/cm以上8
×1018個/cm以下となっているのがよい。
In order to secure sufficient light emission characteristics, p
-Type Mg a Zn 1-a O layer has a p-type carrier concentration of 1 × 1
It is preferable that it is not less than 0 16 pieces / cm 3 and not more than 8 × 10 18 pieces / cm 3 . If the p-type carrier concentration is less than 1 × 10 16 carriers / cm 3 , it may be difficult to obtain sufficient emission brightness. On the other hand, the p-type carrier concentration is 8 × 10
When the number exceeds 18 / cm 3 , the amount of p-type carriers injected into the active layer becomes excessive, and it is back-diffused into the p-type Mg a Zn 1-a O layer or overcomes the barrier to reach the n-type cladding layer. The p-type carriers that do not contribute to light emission due to inflow may increase, which may lead to a decrease in light emission efficiency. Also, n
For even type Mg a Zn 1-a O layer, for the same reason, n-type carrier concentration of 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more 8
It is preferably × 10 18 pieces / cm 3 or less.

【0017】次に、基板の材質としては、例えば、酸化
アルミニウム、酸化ガリウム、酸化マグネシウム、窒化
ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化シリコ
ン、砒化ガリウム、インジウム・スズ複合酸化物あるい
はガラス等を使用できる。また、本発明に特に好適な基
板の態様としては、以下のようなものがある。すなわ
ち、MgZn1−aO型酸化物は、図2に示すよう
に、c軸方向に交互に積層される金属原子層と酸素原子
層とからなるウルツ鉱型結晶構造を有し、その酸素原子
が六方晶系原子配列をなす。従って、基板は、酸素原子
が六方晶系原子配列をなすとともに、該六方晶系原子配
列のC面((0001)面)を主表面とする酸化物単結
晶基板とすることが、バッファ層との結晶整合性を良好
なものとし、ひいては結晶性の良好な発光層部を得る上
で有効である。この場合、バッファ層の全体をMg
1−aO型酸化物層として、そのウルツ鉱型結晶構造
のc軸を層厚方向に配向させる形で、酸化物単結晶基板
の主表面に形成するようにする。このような酸化物単結
晶基板として例えばコランダム型構造を有する酸化物が
あり、そのさらに具体的な例としてサファイア基板を例
示できる。
Next, as the material of the substrate, for example, aluminum oxide, gallium oxide, magnesium oxide, gallium nitride, aluminum nitride, silicon, silicon carbide, gallium arsenide, indium-tin composite oxide or glass can be used. In addition, as the aspect of the substrate particularly suitable for the present invention, there are the following aspects. That is, the Mg a Zn 1-a O-type oxide has a wurtzite-type crystal structure composed of metal atomic layers and oxygen atomic layers alternately stacked in the c-axis direction, as shown in FIG. Oxygen atoms form a hexagonal atomic arrangement. Therefore, the substrate is an oxide single crystal substrate having oxygen atoms forming a hexagonal atomic arrangement and having the C plane ((0001) plane) of the hexagonal atomic arrangement as the main surface. It is effective in improving the crystal matching property of (3) and thus obtaining a light emitting layer portion having good crystallinity. In this case, the entire buffer layer is Mg a Z
The n1 - aO type oxide layer is formed on the main surface of the oxide single crystal substrate with the c-axis of the wurtzite type crystal structure oriented in the layer thickness direction. As such an oxide single crystal substrate, there is an oxide having a corundum type structure, and a sapphire substrate can be given as a more specific example thereof.

【0018】図7に示すように、コランダム型構造を有
する酸化物は、酸素(O)原子の格子が六方晶系の原子
配列を有し、そのc軸方向にO原子(イオン)層と金属
原子(イオン:図ではAl)層とが交互に積層された構
造を有する。この結晶構造においては、c軸方向の両端
に現われる原子層は必ず一方がO原子層面となり、他方
が金属原子層面となる。このうちO原子層面は、格子定
数の相違を除いて、ウルツ鉱型結晶構造のO原子層と同
じO原子配列を有する。そこで、このような結晶構造の
酸化物単結晶基板の主表面に、ウルツ鉱型結晶構造を有
するMgZn 1−aO型酸化物のバッファ層を成長さ
せる場合、バッファ層側の金属原子層を、基板側のO原
子層面をなす主表面に積層させる形とすることで、より
整合性の高い接合構造を得ることができるようになる。
As shown in FIG. 7, it has a corundum type structure.
The oxide is a hexagonal atomic lattice of oxygen (O) atoms.
O atom (ion) layer and metal having an array in the c-axis direction
A structure in which atomic (ion: Al in the figure) layers are alternately stacked.
Have structure. In this crystal structure, both ends in the c-axis direction
One of the atomic layers that appears in
Is the metal atomic layer surface. Of these, the O atomic layer plane is the lattice constant
Except for the difference in the number, it is the same as the O atomic layer of wurtzite crystal structure.
It has the same O atom arrangement. Therefore, such a crystal structure
The main surface of the oxide single crystal substrate has a wurtzite crystal structure.
MgaZn 1-aO-type oxide buffer layer is grown
In the case of using a metal atom layer on the buffer layer side,
By stacking it on the main surface that forms the child layer surface,
It becomes possible to obtain a joint structure with high consistency.

【0019】なお、特開2001−44500号公報に
開示されているように、サファイア基板のA面にバッフ
ァ層及び発光層部を成長することも可能であり、結晶成
長面の平坦化に一定の効果がある。この場合、サファイ
ア基板のA面には金属原子と酸素原子とが混在している
ため、特開2001−44500号公報に開示されてい
るような通常の連続成長型MOVPE法を用いると、A
面((11-20)面)上に酸素原子の吸着と亜鉛原子
の吸着とが同時に生ずる確率が高くなる。その結果、c
軸配向にて成長させるバッファ層の積層に乱れが生じや
すくなり、必ずしも良質のバッファ層ひいては発光層部
が得られない場合がある。しかし、本発明のようにAL
E法を用いれば、このようなA面上にも強制的に金属単
原子層が形成されるので、良好な品質のバッファ層ひい
ては発光層部を再現性よく得ることが可能となる。
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-44500, it is possible to grow the buffer layer and the light emitting layer portion on the A surface of the sapphire substrate, and to flatten the crystal growth surface. effective. In this case, since metal atoms and oxygen atoms coexist on the A surface of the sapphire substrate, if the normal continuous growth MOVPE method as disclosed in JP 2001-44500 A is used, A
The probability that oxygen atom adsorption and zinc atom adsorption simultaneously occur on the plane ((11-20) plane) increases. As a result, c
Disturbances tend to occur in the stacking of the buffer layers grown in the axial orientation, and it may not always be possible to obtain a good quality buffer layer and thus a light emitting layer portion. However, as in the present invention, AL
When the E method is used, a metal monoatomic layer is forcibly formed on such an A surface, so that it is possible to obtain a buffer layer with good quality and thus a light emitting layer section with good reproducibility.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を用いて説明する。図1は、本発明に係る発光素子の
要部の積層構造を模式的に示すものであり、n型クラッ
ド層34、活性層33及びp型クラッド層32がこの順
序にて積層された発光層部を有している。そして、各層
32〜34はいずれもMgZn1− O層(0≦a≦
1:以下、MgZnOとも記す:ただし、混晶比aの範
囲からも明らかなように、MgZnOと記していても、
これはMgO及びZnOの各単体酸化物の概念を含むも
のである)として形成されている。該p型MgZnO層
32には、p型ドーパントとして、例えばN、Ga、A
l、In、Liの一種又は2種以上が微量含有されてい
る。また、p型キャリア濃度は前述の通り1×1016
個/cm以上8×1018個/cm以下、例えば1
17個/cm〜1018/cm程度の範囲で調整
される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows a laminated structure of a main part of a light emitting device according to the present invention, in which an n-type clad layer 34, an active layer 33 and a p-type clad layer 32 are laminated in this order. Have a section. Each of the layers 32-34 is a Mg a Zn 1- a O layer (0 ≦ a ≦.
1: Hereinafter, also referred to as MgZnO: However, as is clear from the range of the mixed crystal ratio a, even if described as MgZnO,
This includes the concept of each oxide of MgO and ZnO). The p-type MgZnO layer 32 contains, for example, N, Ga, A as a p-type dopant.
A small amount of one or more of l, In and Li is contained. The p-type carrier concentration is 1 × 10 16 as described above.
Pieces / cm 3 or more and 8 × 10 18 pieces / cm 3 or less, for example, 1
It is adjusted in the range of about 0 17 pieces / cm 3 to 10 18 / cm 3 .

【0021】図2は、MgZnOの結晶構造を示すもの
で、いわゆるウルツ鉱型構造を有する。該構造では、酸
素原子層と金属原子(ZnイオンまたはMgイオン)層
とがc軸方向に交互に積層される形となっており、図3
に示すように、c軸が層厚方向に沿うように形成され
る。酸素イオンが欠落して空孔を生ずると酸素欠損とな
り、n型キャリアである電子を生ずる。このような酸素
欠損が多く形成されすぎると、n型キャリアが増加して
p型導電性を示さなくなる。従って、p型MgZnO層
32やMgZnO活性層33を形成する場合には、この
酸素欠損の発生抑制を図ることが重要である。
FIG. 2 shows the crystal structure of MgZnO, which has a so-called wurtzite structure. In this structure, oxygen atom layers and metal atom layers (Zn ions or Mg ions) are alternately stacked in the c-axis direction, as shown in FIG.
As shown in, the c-axis is formed along the layer thickness direction. When oxygen ions are lost to generate vacancies, oxygen vacancies are generated, and electrons that are n-type carriers are generated. If too many such oxygen vacancies are formed, the number of n-type carriers increases and p-type conductivity is not exhibited. Therefore, when forming the p-type MgZnO layer 32 and the MgZnO active layer 33, it is important to suppress the generation of this oxygen deficiency.

【0022】活性層33は、要求される発光波長に応じ
て適宜のバンドギャップを有するものが使用される。例
えば、可視光発光に使用するものは、波長400nm〜
570nmにて発光可能なバンドギャップエネルギーE
g(3.10eV〜2.18eV程度)を有するものを
選択する。これは、紫から緑色までをカバーする発光波
長帯であるが、特に青色発光に使用する場合は、波長4
50nm〜500nmにて発光可能なバンドギャップエ
ネルギーEg(2.76eV〜2.48eV程度)を有
するものを選択する。また、紫外線発光に使用するもの
は、波長280nm〜400nmにて発光可能なバンド
ギャップエネルギーEg(4.43eV〜3.10eV
程度)を有するものを選択する。
As the active layer 33, one having an appropriate band gap according to the required emission wavelength is used. For example, the one used for visible light emission has a wavelength of 400 nm to
Bandgap energy E capable of emitting light at 570 nm
The one having g (about 3.10 eV to 2.18 eV) is selected. This is the emission wavelength band covering from purple to green, but especially when used for blue emission, wavelength 4
A material having a band gap energy Eg (about 2.76 eV to 2.48 eV) capable of emitting light at 50 nm to 500 nm is selected. Further, the one used for ultraviolet light emission is a band gap energy Eg (4.43 eV to 3.10 eV) capable of emitting light at a wavelength of 280 nm to 400 nm.
Select the one that has

【0023】例えば活性層33は、p型MgZn
1−xO層との間にタイプIのバンドラインナップを形
成する半導体により形成することができる。このような
活性層33は、例えばMgZn1−yO層(ただし、
0≦y<1、x>y:以下、MgZnO活性層ともい
う)として形成することができる。「活性層とp型Mg
ZnO層との間にタイプIのバンドラインナップが形成
される」とは、図4に示すように、p型クラッド層(p
型MgZnO層32)の伝導帯底及び価電子帯上端の各
エネルギーレベルEcp,Evpと、活性層の伝導帯底
及び価電子帯上端の各エネルギーレベルEci,Evi
との間に次のような大小関係が成立している接合構造を
いう: Eci<Ecp ‥‥(1) Evi>Evp ‥‥(2)
For example, the active layer 33 is made of p-type Mg x Zn
It can be formed of a semiconductor that forms a type I band lineup with the 1-xO layer. Such an active layer 33 is, for example, a Mg y Zn 1-y O layer (however,
0 ≦ y <1, x> y: hereinafter, also referred to as MgZnO active layer). "Active layer and p-type Mg
As shown in FIG. 4, a type I band lineup is formed between the ZnO layer and the ZnO layer.
Type MgZnO layer 32) with energy levels Ecp and Evp at the bottom of the conduction band and the top of the valence band, and energy levels Eci and Evi at the bottom of the conduction band and the top of the valence band of the active layer.
A junction structure in which the following magnitude relationship is established between and: Eci <Ecp (1) Evi> Evp (2)

【0024】該構造では、活性層33からn型クラッド
層34への正孔の順拡散と、p型クラッド層32への電
子(n型キャリア)の順拡散のいずれに関してもポテン
シャル障壁が生ずる。そして、活性層33とn型クラッ
ド層34との間に図4と同様のタイプI型バンドライン
ナップが形成されるようn型クラッド層34の材質選択
を行なえば、活性層の位置には、伝導帯底及び価電子帯
上端の両方に井戸状のポテンシャル障壁が形成され、電
子と正孔との双方に対して閉じ込め効果が高められる。
その結果、キャリア再結合促進ひいては発光効率向上が
一層顕著となる。
In this structure, a potential barrier is generated both for the forward diffusion of holes from the active layer 33 to the n-type cladding layer 34 and the forward diffusion of electrons (n-type carriers) to the p-type cladding layer 32. Then, if the material selection of the n-type cladding layer 34 is performed so that the type I type band lineup similar to that shown in FIG. 4 is formed between the active layer 33 and the n-type cladding layer 34, the conduction layer is located at the position of the active layer. Well-shaped potential barriers are formed at both the bottom and the top of the valence band to enhance the confinement effect for both electrons and holes.
As a result, the promotion of carrier recombination, and thus the improvement in luminous efficiency, becomes more remarkable.

【0025】MgZnO活性層33において、混晶比y
の値は、バンドギャップエネルギーEgを決める因子と
もなる。例えば、波長280nm〜400nmの紫外線
発光を行なわせる場合は0≦y≦0.5の範囲にて選択
する。また、形成されるポテンシャル障壁の高さは、発
光ダイオードでは0.1eV〜0.3eV程度、半導体
レーザー光源では0.25eV〜0.5eV程度とする
のがよい。この値は、p型MgZn1−xO層2、M
Zn1−yO活性層33及びn型MgZn1−z
O層34の各混晶比x、y、zの数値の選択により決定
できる。
In the MgZnO active layer 33, the mixed crystal ratio y
The value of is also a factor that determines the band gap energy Eg. For example, when ultraviolet light emission with a wavelength of 280 nm to 400 nm is performed, the range of 0 ≦ y ≦ 0.5 is selected. Further, the height of the potential barrier formed is preferably about 0.1 eV to 0.3 eV for the light emitting diode and about 0.25 eV to 0.5 eV for the semiconductor laser light source. This value is the p-type Mg x Zn 1-x O layer 2, M
g y Zn 1-y O active layer 33 and n-type Mg z Zn 1-z
It can be determined by selecting the values of the mixed crystal ratios x, y, z of the O layer 34.

【0026】以下、上記発光素子の製造工程の一例を説
明する。まず、図5に示すように、サファイア基板10
上にMgZnOからなるバッファ層11をエピタキシャ
ル成長する。次いで、n型MgZnO層34(層厚例え
ば50nm)、MgZnO活性層33(層厚例えば30
nm)及びp型MgZnO層32(層厚例えば50n
m)をこの順序にてエピタキシャル成長する(32〜3
5は成長順序を逆転させてもよい)。これら各層のエピ
タキシャル成長は、前述の通りMOVPE法にて成長で
きる。
An example of the manufacturing process of the light emitting device will be described below. First, as shown in FIG.
A buffer layer 11 made of MgZnO is epitaxially grown thereon. Next, the n-type MgZnO layer 34 (layer thickness, for example, 50 nm) and the MgZnO active layer 33 (layer thickness, for example, 30 nm).
nm) and the p-type MgZnO layer 32 (layer thickness, for example, 50 n
m) is epitaxially grown in this order (32-3)
5 may reverse the growth order). The epitaxial growth of each of these layers can be performed by the MOVPE method as described above.

【0027】MOVPE法により、図6(a)〜(c)
に示すように、バッファ層11、n型MgZnO層3
4、MgZnO活性層33及びp型MgZnO層32を
全て同じ原料を用いて同一の反応容器内にて連続的に成
長できる。なお、反応容器内の温度は、層形成のための
化学反応を促進するため、加熱源(本実施形態では赤外
線ランプ)により調整される。各層の主原料としては次
のようなものを用いることができる。 ・酸素成分源ガス:酸素ガスを用いることもできるが、
酸化性化合物ガスの形で供給することが、後述する有機
金属との過度の反応を抑制する観点において望ましい。
具体的には、NO、NO、NO、COなど。本実施
形態では、NO(亜酸化窒素)を用いている。 ・Zn源(金属成分源)ガス:ジメチル亜鉛(DMZ
n)、ジエチル亜鉛(DEZn)など。 ・Mg源(金属成分源)ガス:ビスシクロペンタジエニ
ルマグネシウム(CpMg)など。
By the MOVPE method, as shown in FIGS.
, The buffer layer 11 and the n-type MgZnO layer 3
4, the MgZnO active layer 33 and the p-type MgZnO layer 32 can all be continuously grown in the same reaction vessel using the same raw material. The temperature in the reaction container is adjusted by a heating source (infrared lamp in this embodiment) in order to promote a chemical reaction for forming a layer. The following materials can be used as the main raw material for each layer.・ Oxygen source gas: Oxygen gas can be used,
Supplying in the form of an oxidizing compound gas is desirable from the viewpoint of suppressing an excessive reaction with an organic metal described later.
Specifically, N 2 O, NO, NO 2 , CO and the like. In this embodiment, N 2 O (nitrous oxide) is used.・ Zn source (metal component source) gas: dimethyl zinc (DMZ)
n), diethyl zinc (DEZn) and the like. -Mg source (metal component source) gas: Biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) and the like.

【0028】また、p型ドーパントガスとしては次のよ
うなものを用いることもできる; ・Li源ガス:ノルマルブチルリチウムなど; ・Si源ガス:モノシランなどのシリコン水素化物な
ど; ・C源ガス:炭化水素(例えばCを1つ以上含むアルキ
ルなど); ・Se源ガス:セレン化水素など。
The following can be used as the p-type dopant gas: Li source gas: normal butyl lithium; Si source gas: silicon hydride such as monosilane; C source gas: Hydrocarbons (eg, alkyl containing one or more C); Se source gas: hydrogen selenide, etc.

【0029】また、Al、Ga及びIn等のIII族元
素の1種又は2種以上は、V族元素であるNとの共添加
により良好なp型ドーパントとして機能させることがで
きる。ドーパントガスとしては以下のようなものを使用
できる; ・Al源ガス;トリメチルアルミニウム(TMAl)、
トリエチルアルミニウム(TEAl)など; ・Ga源ガス;トリメチルガリウム(TMGa)、トリ
エチルガリウム(TEGa)など; ・In源ガス;トリメチルインジウム(TMIn)、ト
リエチルインジウム(TEIn)など。 p型ドーパントとして金属元素(Ga)とともにNが使
用される場合、p型MgZnO層の気相成長を行なう際
に、N源となる気体を、Ga源となる有機金属ガスととも
に供給するようにする。例えば、本実施形態では、酸素
成分源として使用するNOがN源としても機能する形
となる。
Further, one or more kinds of group III elements such as Al, Ga and In can be made to function as a good p-type dopant by co-addition with N which is a group V element. The following may be used as the dopant gas: Al source gas; trimethylaluminum (TMAl),
Triethylaluminum (TEAl) and the like; Ga source gas; trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) and the like; In source gas; trimethylindium (TMIn), triethylindium (TEIn) and the like. When N is used together with a metal element (Ga) as a p-type dopant, a gas serving as an N source is supplied together with an organometallic gas serving as a Ga source during vapor phase growth of a p-type MgZnO layer. . For example, in this embodiment, N 2 O used as the oxygen component source also functions as the N source.

【0030】他方、B、Al、Ga及びIn等のIII
族元素は、単独で用いることによりn型ドーパントとし
て機能させることができる。ドーパントガスとしては、
Al、Ga及びInについては、p型ドーパントの項で
説明したものが同様に使用できる。また、Bに関して
は、例えばジボラン(B)を用いることができ
る。
On the other hand, III such as B, Al, Ga and In
A group element can function as an n-type dopant when used alone. As the dopant gas,
Regarding Al, Ga and In, those described in the section of p-type dopant can be similarly used. As for B, for example, diborane (B 2 H 6 ) can be used.

【0031】上記の各原料ガスをキャリアガス(例えば
窒素ガス)により適度に希釈し、反応容器内に供給す
る。なお、各層の混晶比の違いにより、層毎にMg源及
びZn源となる有機金属ガスMOの流量比をマスフロー
コントローラMFC等により制御する。また、酸素成分
源ガスであるNO及びp型ドーパント源ガスの流量も
マスフローコントローラMFCにより制御する。
Each of the above raw material gases is appropriately diluted with a carrier gas (for example, nitrogen gas) and supplied into the reaction vessel. The flow rate ratio of the organometallic gas MO serving as the Mg source and the Zn source for each layer is controlled by the mass flow controller MFC or the like depending on the difference in the mixed crystal ratio of each layer. The mass flow controller MFC also controls the flow rates of N 2 O as the oxygen component source gas and the p-type dopant source gas.

【0032】バッファ層11の成長は以下のようにして
行なう。本実施形態における反応容器内の温度制御及び
各ガス導入のシーケンスを図9に示している。まず、層
を成長させる基板10は、結晶主軸がc軸のサファイア
(つまりアルミナ単結晶)基板であり、図7に示す酸素
原子面側の主表面が層成長面として使用される。層成長
に先立って、基板10を酸化性ガス雰囲気下にて十分に
アニール処理する。酸化性ガスは、O、CO、NOの
いずれかから選択できるが、後述する層成長時の酸素成
分源ガスと共用するため、本実施形態ではNOを使用
している。アニール処理温度は、MOVPEの反応容器
内にて行なう場合は、750℃以上(基板の融点よりも
低温)にて30分以上の保持時間で行なうことが望まし
い。ただし、湿式洗浄等により基板表面の清浄化が十分
可能である場合には、アニール処理時間をこれよりも短
縮して差し支えない。
The growth of the buffer layer 11 is performed as follows. The sequence of temperature control in the reaction container and the introduction of each gas in this embodiment is shown in FIG. First, the substrate 10 on which the layers are grown is a sapphire (that is, alumina single crystal) substrate whose crystal main axis is the c-axis, and the main surface on the oxygen atom plane side shown in FIG. 7 is used as the layer growth surface. Prior to the layer growth, the substrate 10 is sufficiently annealed in an oxidizing gas atmosphere. The oxidizing gas can be selected from O, CO, and N 2 O, but N 2 O is used in this embodiment because it is also used as an oxygen component source gas during layer growth described later. The annealing temperature is preferably 750 ° C. or higher (lower than the melting point of the substrate) and a holding time of 30 minutes or longer when the temperature is set in the MOVPE reaction vessel. However, if the substrate surface can be sufficiently cleaned by wet cleaning or the like, the annealing time may be shortened further than this.

【0033】上記アニール処理が終了すれば、図9に示
すように、酸化性ガス雰囲気を保持した状態にて基板温
度を、欠損等の発生を抑制するために250〜350℃
(本実施形態では350℃)に設定される第一温度に低
下させる。そして、温度が設定値に安定すれば酸化性ガ
スの供給を止め、窒素ガスで反応容器内を置換して酸化
性ガスを十分にパージアウトする。パージ時間は、反応
容器の形状や容積によっても異なるが、5秒以上確保す
ることが有効である。
When the above-mentioned annealing process is completed, as shown in FIG. 9, the substrate temperature is kept at 250 to 350 ° C. in order to suppress the occurrence of defects and the like while keeping the oxidizing gas atmosphere.
The temperature is lowered to the first temperature set to (350 ° C. in this embodiment). When the temperature stabilizes at the set value, the supply of the oxidizing gas is stopped, the inside of the reaction vessel is replaced with nitrogen gas, and the oxidizing gas is sufficiently purged out. The purge time varies depending on the shape and volume of the reaction container, but it is effective to secure it for 5 seconds or more.

【0034】次いで、図6(a)及び図8(a)に示す
ように、有機金属ガスMOを反応容器内に供給し、バッ
ファ層11の一部をなす最初の金属原子層をALE法に
より単原子金属層として形成する。既に説明した通り、
ALE法では自己停止機能により金属原子層の成長は1
原子層分で飽和し、有機金属ガスMOの供給を継続して
も、それ以上の金属原子層の成長は起こらない。
Next, as shown in FIGS. 6 (a) and 8 (a), the organometallic gas MO is supplied into the reaction vessel, and the first metal atomic layer forming a part of the buffer layer 11 is formed by the ALE method. It is formed as a monatomic metal layer. As I already explained,
In the ALE method, the growth of the metal atomic layer is 1 due to the self-stop function.
Even if the metal layer MO is saturated and the supply of the organometallic gas MO is continued, further growth of the metal atomic layer does not occur.

【0035】その後、有機金属ガスMOの供給を停止
し、窒素ガスで反応容器内を置換して有機金属ガスMO
を十分にパージアウトした後、図8(c)に示すよう
に、酸素成分源ガス(酸化性ガス雰囲気でもある)とし
てNOを導入し、ALE法により酸素原子層を1原子
層分形成する。これにより、基板10上にはMgZnO
層が1分子層分だけ形成されたことになる。
After that, the supply of the organometallic gas MO is stopped and the inside of the reaction vessel is replaced with nitrogen gas to replace the organometallic gas MO.
8 is sufficiently purged out, N 2 O is introduced as an oxygen component source gas (which is also an oxidizing gas atmosphere) as shown in FIG. 8C, and one atomic layer of oxygen is formed by the ALE method. To do. As a result, MgZnO is formed on the substrate 10.
This means that only one molecular layer has been formed.

【0036】その後、図9に示すように、酸化性ガス雰
囲気を保持したまま、反応容器内の温度を400〜80
0℃に設定される第二温度(本実施形態では750℃)
に昇温し、さらに有機金属ガスを連続的に流すことで、
図6(b)及び図8(d)に示すように、バッファ層の
残余の部分を通常のMOVPE法により成長させる。そ
の際、層厚が10nm程度までは0.1nm/sec程
度の速度で成長を行い、以降は1nm/sec以上の速
度で成長を行なうことが良好な平坦度を有するバッファ
層11を得ることができる。なお、より結晶性及び平坦
性の高いバッファ層を得る観点から、最初の複数分子層
をALE法により成長させてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 9, the temperature in the reaction vessel is kept at 400 to 80 while maintaining the oxidizing gas atmosphere.
Second temperature set to 0 ° C (750 ° C in this embodiment)
By raising the temperature to, and then continuously flowing an organometallic gas,
As shown in FIGS. 6B and 8D, the remaining portion of the buffer layer is grown by the usual MOVPE method. At that time, it is preferable to grow at a rate of about 0.1 nm / sec up to a layer thickness of about 10 nm and thereafter to grow at a rate of 1 nm / sec or more to obtain a buffer layer 11 having good flatness. it can. From the viewpoint of obtaining a buffer layer having higher crystallinity and flatness, the first plural molecular layers may be grown by the ALE method.

【0037】なお、本実施形態では、バッファ層11は
ZnO単体酸化物の層として形成しているが、これと接
する発光層部側の層の混晶比に合わせて適当な混晶比を
持つMgZnO複合酸化物層とすることもできる。ま
た、サファイア基板の最表層のO原子層直下に位置する
Al原子層は、図7に示すコランダム型結晶構造特有の
事情により、該O原子層との距離が相違する2つのAl
原子サイトAl−1とAl−2とから成り立っている。
この場合、該O原子層上に積層される金属単原子層をZ
n原子層とした場合、O原子層を介したZn原子とAl
原子とのクーロン反発斥力が両サイトAl−1とAl−
2との間で相違する。従って、これが原因となってZn
原子層には、両サイトに対応するZn原子間で、O原子
層に対する面直交方向の変位に差が生じ、以降の層の積
層乱れ等につながる可能性がある。この影響を軽減する
には、図10(b)あるいは(c)に示すように、最初
の1分子層(ないし複数分子層)を、Znよりもイオン
半径の小さいII族原子(例えばMgなど)、あるいは
イオン半径の大きいII族原子(例えばCa、Sr、B
aなど)を適度な比率で混在させた複合酸化物層として
形成することが、最終的に形成される発光層部の結晶性
をより高める上で有効である。この場合、図11(a)
に示すように、このような複合酸化物層(金属カチオン
組成をAとする)と、バッファ層11直上に形成される
クラッド層(金属カチオン組成をBとする:図ではn型
MgZnO層54)との間に、両カチオン組成A及びB
を接続するために、金属カチオン組成を層厚方向に傾斜
させた組成傾斜層として形成することも上記効果を高め
る上で有効である。例えば、複合酸化物層とクラッド層
との双方が、MgZnOにて構成される場合、Mgイオ
ンのmol含有量をNMg、Znイオンのmol含有量を
NZnとして、金属カチオン組成を組成パラメータν≡N
Mg/(NMg+NZn)にて表し、複合酸化物層のνをAに
て表し、同じくクラッド層のνをBにて表せば、組成傾
斜層は、例えば図11(b)のように、νがAとBとの
間で層厚方向に連続的に変化する層として形成できる。
In this embodiment, the buffer layer 11 is formed as a layer of ZnO simple oxide, but has an appropriate mixed crystal ratio in accordance with the mixed crystal ratio of the layer on the side of the light emitting layer which is in contact with the buffer layer 11. It can also be a MgZnO composite oxide layer. Further, the Al atomic layer located immediately below the outermost O atomic layer of the sapphire substrate is formed of two Al atoms having different distances from the O atomic layer due to the peculiar circumstances of the corundum crystal structure shown in FIG.
It is composed of atomic sites Al-1 and Al-2.
In this case, the metal monoatomic layer laminated on the O atomic layer is Z
In the case of an n atomic layer, Zn atoms and Al through the O atomic layer
Coulombic repulsive force with the atoms causes both sites Al-1 and Al-
It is different from 2. Therefore, this causes Zn
In the atomic layer, a difference in displacement in the plane orthogonal direction with respect to the O atomic layer may occur between Zn atoms corresponding to both sites, which may lead to disordered stacking of subsequent layers. In order to reduce this effect, as shown in FIG. 10 (b) or (c), the first monomolecular layer (or plural molecular layers) is formed into a group II atom (eg Mg) having an ionic radius smaller than Zn. , Or group II atoms with a large ionic radius (eg Ca, Sr, B
It is effective to increase the crystallinity of the finally formed light emitting layer portion by forming a composite oxide layer in which a) and the like are mixed in an appropriate ratio. In this case, FIG. 11 (a)
As shown in FIG. 3, such a complex oxide layer (metal cation composition is A) and a clad layer formed on the buffer layer 11 (metal cation composition is B: n-type MgZnO layer 54 in the figure). Between both cation compositions A and B
It is also effective to form a composition gradient layer in which the metal cation composition is inclined in the layer thickness direction in order to enhance the above effect. For example, when both the complex oxide layer and the clad layer are made of MgZnO, the metal cation composition is the composition parameter ν≡N, where Mg ion mol content is NMg, and Zn ion mol content is NZn.
If Mg / (NMg + NZn) is represented, ν of the complex oxide layer is represented by A, and ν of the cladding layer is represented by B, the compositionally graded layer will have ν as shown in FIG. 11B, for example. It can be formed as a layer that continuously changes in the layer thickness direction between A and B.

【0038】さて、バッファ層11の形成が終了すれ
ば、図6(c)に示すように、n型MgZnO層34、
MgZnO活性層33及びp型MgZnO層32をこの
順序にてMOVPE法により形成する。本実施形態のよ
うにn型MgZnO層32をp型MgZnO層32より
も下(基板10側)に形成する場合は、n型ドーパント
を導入し、後述のp型MgZnO層32と同様に、酸素
欠損等のなるべく生じない条件下で層成長を行なうこと
が望ましい。他方、n型MgZnO層34をp型MgZ
nO層32よりも上に形成する場合は、酸素欠損を積極
的に生じさせてn型とする方法も採用でき、例えばMg
ZnO活性層53及びp型MgZnO層52を成長する
場合よりも雰囲気圧力を下げる(例えば10torr未
満とする)ことが有効である。また、供給原料のII族
とVI族との比(供給II/VI比)を大きくしても良
い。
Now, when the formation of the buffer layer 11 is completed, as shown in FIG. 6C, the n-type MgZnO layer 34,
The MgZnO active layer 33 and the p-type MgZnO layer 32 are formed in this order by MOVPE. In the case where the n-type MgZnO layer 32 is formed below the p-type MgZnO layer 32 (on the side of the substrate 10) as in the present embodiment, an n-type dopant is introduced and oxygen is introduced in the same manner as the p-type MgZnO layer 32 described later. It is desirable to carry out layer growth under conditions where defects such as defects do not occur as much as possible. On the other hand, the n-type MgZnO layer 34 is replaced with p-type MgZn.
In the case where it is formed above the nO layer 32, a method of positively causing oxygen vacancies to make it n-type can also be adopted.
It is effective to lower the atmospheric pressure (for example, less than 10 torr) as compared with the case of growing the ZnO active layer 53 and the p-type MgZnO layer 52. Further, the ratio of the group II and the group VI of the feed material (supply II / VI ratio) may be increased.

【0039】また、MgZnO活性層33及びp型Mg
ZnO層32を成長する際は、酸素欠損発生を抑制する
ために、反応容器内の圧力を10torr以上に保持す
ることが有効である。これにより酸素の離脱が一層抑制
され、酸素欠損の少ないMgZnO層を成長することが
できる。特に酸素成分源としてNOを使用する場合、
上記の圧力設定によりNOの解離が急激に進行するこ
とが防止され、酸素欠損の発生をより効果的に抑制する
ことが可能となる。雰囲気圧力は高ければ高いほど酸素
離脱抑制効果は高められるが、760torr(1.0
1×10Pa又は1気圧)程度までの圧力でも効果は
十分顕著である。例えば、760torr以下であれ
ば、反応容器内が常圧又は減圧となるので容器シール構
造が比較的簡略なもので済む利点がある。他方、760
torrを超える圧力を採用する場合は、容器内が加圧
となるので内部の気体が漏れ出さないようにやや強固な
シール構造を、また、圧力が相当高い場合には耐圧構造
等を考慮する必要があるが、酸素離脱抑制効果は一層顕
著となる。この場合、圧力の上限は、装置コストと達成
できる酸素離脱抑制効果との兼ね合いにより適当な値に
定めるべきである(例えば、7600torr((1.
01×10Pa又は10気圧)程度)。
In addition, the MgZnO active layer 33 and the p-type Mg
When the ZnO layer 32 is grown, it is effective to maintain the pressure in the reaction vessel at 10 torr or more in order to suppress the generation of oxygen vacancies. As a result, the release of oxygen is further suppressed, and the MgZnO layer with few oxygen defects can be grown. Especially when N 2 O is used as the oxygen component source,
The above pressure setting prevents the dissociation of N 2 O from rapidly progressing, and it becomes possible to more effectively suppress the generation of oxygen deficiency. The higher the atmospheric pressure, the higher the oxygen desorption suppression effect, but 760 torr (1.0
Even at pressures up to about 1 × 10 5 Pa or 1 atm), the effect is sufficiently remarkable. For example, when the pressure is 760 torr or less, the inside of the reaction container is at normal pressure or reduced pressure, which is advantageous in that the container sealing structure can be relatively simple. On the other hand, 760
When a pressure exceeding torr is adopted, the inside of the container is pressurized, so it is necessary to consider a rather strong seal structure so that the gas inside does not leak out, and if the pressure is considerably high, a pressure resistant structure etc. However, the oxygen desorption suppressing effect becomes more remarkable. In this case, the upper limit of the pressure should be set to an appropriate value in consideration of the device cost and the achievable oxygen desorption suppressing effect (for example, 7600 torr ((1.
01 × 10 6 Pa or 10 atm))).

【0040】このようにして発光層部の成長が終了すれ
ば、図5に示すように活性層33及びp型MgZnO層
32の一部をフォトリソグラフィー等により一部除去し
て、インジウム・スズ酸化物(ITO)等からなる透明
電極125を形成する一方、残余のp型MgZnO層3
2上には金属電極122を形成し、その後、基板10と
ともにダイシングすれば発光素子1が得られる。この発
光素子1は、基板10上にMgZnOからなるバッファ
層11が形成され、さらにMgZnOからなる発光層部
が形成されたものであることは明らかである。光取出
は、主として透明なサファイア基板10側から行なうこ
とになる。
When the growth of the light emitting layer portion is completed in this manner, the active layer 33 and a part of the p-type MgZnO layer 32 are partially removed by photolithography or the like, as shown in FIG. While forming the transparent electrode 125 made of a material (ITO) or the like, the remaining p-type MgZnO layer 3
The light emitting element 1 is obtained by forming the metal electrode 122 on the substrate 2 and then dicing it together with the substrate 10. It is obvious that the light emitting device 1 is such that the buffer layer 11 made of MgZnO is formed on the substrate 10 and the light emitting layer portion made of MgZnO is further formed. Light is extracted mainly from the transparent sapphire substrate 10 side.

【0041】なお、図12は本発明に係る発光素子の製
造方法の変形例を示すものである。ここでは、図12
(a)に示すように、バッファ層11上には図5と逆
順、つまりp型MgZnO層32、MgZnO活性層3
3及びn型MgZnO層34の順序で層形成し、(b)
に示すようにn型MgZnO層34上に電極を兼ねた金
属反射層22を形成する。その後、サファイア基板10
を剥離し、p型MgZnO層32側にITO等からなる
透明電極25を形成した後、(d)に示すようにダイシ
ングすれば発光素子104が得られる。該発光素子10
4の光取出は透明電極25側から行なう。この構成によ
ると、基板10を剥離した側に発光層部をなすMgZn
Oの金属層が露出する形となるので、より耐候性に優れ
た素子を得ることができる。
FIG. 12 shows a modification of the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention. Here, FIG.
As shown in (a), on the buffer layer 11, the p-type MgZnO layer 32 and the MgZnO active layer 3 are arranged in the reverse order of FIG.
3 and the n-type MgZnO layer 34 in this order, (b)
As shown in, the metal reflective layer 22 which also serves as an electrode is formed on the n-type MgZnO layer 34. Then, the sapphire substrate 10
Is removed, the transparent electrode 25 made of ITO or the like is formed on the p-type MgZnO layer 32 side, and then dicing is performed as shown in (d) to obtain the light emitting element 104. The light emitting element 10
The light extraction of No. 4 is performed from the transparent electrode 25 side. According to this structure, MgZn forming the light emitting layer portion on the side where the substrate 10 is peeled off
Since the metal layer of O is exposed, an element having more excellent weather resistance can be obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の製造方法においては、バッファ
層を成長する際には、特に、原子層エピタキシ(AL
E:Atomic Layer Epitaxy)法により基板上に金属原子
層を金属単原子層として形成した後、残余の酸素原子層
と金属原子層とを成長させるようにする。ALE法を採
用すると、最初の金属単原子層が完成すれば、金属原子
層の形成を1原子層分で飽和させることができ(自己停
止機能)、層内に配列した原子にも欠損や変位などの乱
れを生じ難い。このように乱れの少ない金属原子層を、
1原子層分完成させた後、後続の金属原子層と酸素原子
層とを成長させることで、結晶性の極めて良好なバッフ
ァ層が得られ、当然、その上に成長させる発光層部も結
晶性の良好なものとなるので、高性能の発光素子を再現
性よく実現する上で好都合となる。また、本発明の発光
素子においては、上記製法の採用によりバッファ層が、
ウルツ鉱型結晶構造のc軸が層厚方向に配向されてな
り、基板と接する1原子層部分が金属単原子層として形
成され、さらに該層に引き続く形で残余の酸素原子層と
金属原子層とが交互に成長されたものとなる。このよう
な構造のバッファ層は結晶性がきわめて良好であり、結
果的にその上に成長される発光層部も低欠陥で乱れが少
なく、ひいては発光効率の良好なものが実現される。
In the manufacturing method of the present invention, when the buffer layer is grown, the atomic layer epitaxy (AL
E: Atomic Layer Epitaxy) is used to form a metal atomic layer on the substrate as a metal monoatomic layer, and then the remaining oxygen atomic layer and metal atomic layer are grown. When the ALE method is adopted, if the first metal monoatomic layer is completed, the formation of the metal atomic layer can be saturated by one atomic layer (self-stop function), and the atoms arranged in the layer will also have defects or displacement. Disturbance such as is hard to occur. Such a metal atomic layer with less disorder,
After the completion of one atomic layer, the subsequent metal atomic layer and oxygen atomic layer are grown to obtain a buffer layer having extremely excellent crystallinity, and naturally, the light emitting layer portion grown thereon is also crystalline. Therefore, it is convenient to realize a high-performance light emitting device with good reproducibility. Further, in the light emitting device of the present invention, the buffer layer is formed by adopting the above production method.
The c-axis of the wurtzite crystal structure is oriented in the layer thickness direction, the one atomic layer portion in contact with the substrate is formed as a metal monoatomic layer, and the remaining oxygen atomic layer and metal atomic layer are formed in a continuous form of the layer. And are grown alternately. The buffer layer having such a structure has extremely good crystallinity, and as a result, the light emitting layer portion grown on the buffer layer has low defects and little disorder, and thus, the light emitting efficiency is excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】MgZnOにて構成したダブルへテロ構造の発
光層部を概念的に示す図。
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a light emitting layer portion having a double hetero structure composed of MgZnO.

【図2】MgZnOの結晶構造を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a crystal structure of MgZnO.

【図3】MgZnO層の金属イオンと酸素イオンとの配
列形態を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement form of metal ions and oxygen ions in the MgZnO layer.

【図4】タイプI型バンドラインナップの接合構造を用
いた発光素子のバンド模式図。
FIG. 4 is a schematic band diagram of a light emitting device using a junction structure of a type I band lineup.

【図5】本発明の発光素子の具体例を示す模式図。FIG. 5 is a schematic view showing a specific example of a light emitting device of the present invention.

【図6】図5の発光素子の、製造工程の一例を示す説明
図。
6 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the light emitting device of FIG.

【図7】コランダム型結晶構造の模式図。FIG. 7 is a schematic view of a corundum crystal structure.

【図8】本発明の発光素子の製造方法の、作用説明図。FIG. 8 is an operation explanatory view of the method for manufacturing a light emitting device of the present invention.

【図9】図6の工程における温度制御シーケンス及びガ
ス供給シーケンスを例示する図。
9 is a diagram illustrating a temperature control sequence and a gas supply sequence in the process of FIG.

【図10】ALE成長する金属単原子層を混合金属原子
層とすることによる効果説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an effect obtained by using a mixed metal atomic layer as a metal atomic layer for ALE growth.

【図11】バッファ層を金属組成傾斜層とする例を示す
模式図。
FIG. 11 is a schematic view showing an example in which the buffer layer is a metal composition gradient layer.

【図12】本発明の別の発光素子の製造工程の一例を示
す説明図。
FIG. 12 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of another light emitting element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,104 発光素子 10 サファイア基板 11 Nバッファ層 32 p型MgZnOクラッド層 33 MgZnO活性層 34 n型MgZnOクラッド層 1,104 Light emitting element 10 sapphire substrate 11 N buffer layer 32 p-type MgZnO clad layer 33 MgZnO active layer 34 n-type MgZnO cladding layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F041 AA03 AA40 CA04 CA41 CA46 CA65 CA67 CA82 CA88 CB15 5F045 AA04 AA15 AB22 AC08 AC09 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AE21 AE23 AE30 AF06 AF09 CA11 CB01 CB02 DA53 DA63   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F041 AA03 AA40 CA04 CA41 CA46                       CA65 CA67 CA82 CA88 CB15                 5F045 AA04 AA15 AB22 AC08 AC09                       AD08 AD09 AD10 AD11 AD12                       AE21 AE23 AE30 AF06 AF09                       CA11 CB01 CB02 DA53 DA63

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光層部がMgZn1−aO(ただ
し、0≦a≦1)型酸化物からなる発光素子の製造方法
において、前記発光層部との接触側が少なくともMg
Zn1−aO型酸化物層とされたバッファ層を基板上に
成長し、該バッファ層上に前記発光層部を成長させるよ
うにし、 前記MgZn1−aO型酸化物は、c軸方向に交互に
積層される金属原子層と酸素原子層とからなるウルツ鉱
型結晶構造を有するものであり、前記バッファ層を、前
記ウルツ鉱型結晶構造のc軸を層厚方向に配向させたも
のとして成長するとともに、該バッファ層を成長する際
に、原子層エピタキシ法を用いて前記基板上に前記金属
原子層を金属単原子層として形成した後、残余の酸素原
子層と金属原子層とを成長させることを特徴とする発光
素子の製造方法。
1. A method for manufacturing a light-emitting device, wherein the light-emitting layer portion is made of Mg a Zn 1-a O (where 0 ≦ a ≦ 1) type oxide, wherein at least the contact side of the light-emitting layer portion is Mg a.
A buffer layer formed of a Zn 1-a O type oxide layer is grown on a substrate, and the light emitting layer portion is grown on the buffer layer. The Mg a Zn 1-a O type oxide is c It has a wurtzite crystal structure composed of metal atomic layers and oxygen atomic layers that are alternately laminated in the axial direction, and the buffer layer has the c-axis of the wurtzite crystalline structure oriented in the layer thickness direction. The atomic layer epitaxy method to form the metal atomic layer on the substrate as a metal monoatomic layer, and then the remaining oxygen atomic layer and the metal atomic layer. And a method for manufacturing a light emitting device, which comprises growing
【請求項2】 前記原子層エピタキシ法を、前記基板を
配置した反応容器内に有機金属ガス及び酸素成分源ガス
を供給する有機金属気相成長法の形で実施する請求項1
記載の発光素子の製造方法。
2. The atomic layer epitaxy method is carried out in the form of a metal organic chemical vapor deposition method in which a metal organic gas and an oxygen component source gas are supplied into a reaction vessel in which the substrate is arranged.
A method for manufacturing a light-emitting device as described above.
【請求項3】 前記基板は、酸素原子が六方晶系原子配
列をなすとともに、該六方晶系原子配列のC面を主表面
とする酸化物単結晶基板であり、 前記バッファ層の全体を、前記ウルツ鉱型結晶構造のc
軸を層厚方向に配向させる形で、前記酸化物単結晶基板
の前記主表面に形成することを特徴とする請求項1又は
2に記載の発光素子の製造方法。
3. The substrate is an oxide single crystal substrate having oxygen atoms forming a hexagonal atomic arrangement and having a C-plane of the hexagonal atomic arrangement as a main surface, wherein the entire buffer layer is C of the wurtzite crystal structure
The method for manufacturing a light-emitting element according to claim 1, wherein the axis is oriented in the layer thickness direction on the main surface of the oxide single crystal substrate.
【請求項4】 前記酸化物単結晶基板はコランダム型構
造を有する酸化物からなるものであり、その酸素面とな
る主表面上に、前記バッファ層を形成することを特徴と
する請求項3記載の発光素子の製造方法。
4. The oxide single crystal substrate is made of an oxide having a corundum type structure, and the buffer layer is formed on the main surface serving as an oxygen surface. Manufacturing method of the light emitting device.
【請求項5】 前記酸化物単結晶基板はサファイア基板
であることを特徴とする請求項3又は4に記載の発光素
子の製造方法。
5. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 3, wherein the oxide single crystal substrate is a sapphire substrate.
【請求項6】 基板上に、MgZn1−aO(ただ
し、0≦a≦1)型酸化物からなる発光層部が形成され
た発光素子であって、前記基板と前記発光層部との間
に、前記発光層部との接触側が少なくともMgZn
1−aO型酸化物層とされたバッファ層を配置するとと
もに、 前記MgZn1−aO型酸化物は、c軸方向に交互に
積層される金属原子層と酸素原子層とからなるウルツ鉱
型結晶構造を有し、 前記バッファ層は、前記ウルツ鉱型結晶構造のc軸が層
厚方向に配向されてなり、前記基板と接する1原子層部
分が金属単原子層として形成され、さらに該単原子層に
引き続く形で残余の酸素原子層と金属原子層とが交互に
成長されたものであることを特徴とする発光素子。
6. A light emitting device having a light emitting layer portion formed of a Mg a Zn 1-a O (where 0 ≦ a ≦ 1) type oxide is formed on a substrate, wherein the substrate and the light emitting layer portion. And at least the side of contact with the light emitting layer portion is Mg a Zn.
With arranging the buffer layer and 1-a O-type oxide layer, the Mg a Zn 1-a O-type oxide is formed of a metal atom layer and an oxygen atom layers alternately stacked in the c-axis direction A wurtzite crystal structure, the buffer layer is formed by aligning the c-axis of the wurtzite crystal structure in the layer thickness direction, and the one atomic layer portion in contact with the substrate is formed as a metal monoatomic layer, Further, the light emitting element is characterized in that the remaining oxygen atomic layer and the metal atomic layer are alternately grown in a form subsequent to the monoatomic layer.
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