JPH10270756A - 窒化ガリウム系化合物半導体装置 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体装置Info
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- JPH10270756A JPH10270756A JP7509097A JP7509097A JPH10270756A JP H10270756 A JPH10270756 A JP H10270756A JP 7509097 A JP7509097 A JP 7509097A JP 7509097 A JP7509097 A JP 7509097A JP H10270756 A JPH10270756 A JP H10270756A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩｎxＧａ1-xＮを用いる発光デバイスにおい
て、高発光効率で且つ歩留まり良く製造可能な窒化物系
化合物半導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明の窒化ガリウム系化合物半導体
装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層３と、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層５との間に、Ａｌ xＩｎy
Ｇａ1-x-yＮ化合物半導体層からなる発光層４を設けた
ことを特徴とする。
て、高発光効率で且つ歩留まり良く製造可能な窒化物系
化合物半導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明の窒化ガリウム系化合物半導体
装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層３と、ｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体層５との間に、Ａｌ xＩｎy
Ｇａ1-x-yＮ化合物半導体層からなる発光層４を設けた
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、青色発光ダイオ
ード、青色レーザダイオードなどの青色の発光デバイス
に用いて好適な窒化物系化合物半導体装置及びその製造
方法に関する。
ード、青色レーザダイオードなどの青色の発光デバイス
に用いて好適な窒化物系化合物半導体装置及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化インジウムガリウム（ＩｎxＧａ1-x
Ｎ）化合物半導体膜は、そのＩｎ組成（ｘ）を変化させ
ることにより、可視全域の波長の発光を得る材料として
注目されており、この材料を用いた青色及び緑色発光ダ
イオードが実用化されている。
Ｎ）化合物半導体膜は、そのＩｎ組成（ｘ）を変化させ
ることにより、可視全域の波長の発光を得る材料として
注目されており、この材料を用いた青色及び緑色発光ダ
イオードが実用化されている。
【０００３】図６は、上記ＩｎxＧａ1-xＮ化合物半導体
膜を発光層として用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）チッ
プの縦断面側面図である。このＬＥＤチップは、サファ
イア基板３１上に膜厚２μｍ程度のｎ型窒化ガリウム
（ＧａＮ）膜３２と、発光層としての膜厚２．５ｎｍ程
度のＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層３３と、ｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層３４と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導
体としての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層３５とが
この順に積層された構造を有しており、前記ｎ型ＧａＮ
層３２におけるメサエッチングされた表面上にｎ電極３
６が形成され、ｐ型ＧａＮ層３５上にｐ電極３７が形成
されている。
膜を発光層として用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）チッ
プの縦断面側面図である。このＬＥＤチップは、サファ
イア基板３１上に膜厚２μｍ程度のｎ型窒化ガリウム
（ＧａＮ）膜３２と、発光層としての膜厚２．５ｎｍ程
度のＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ層３３と、ｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層３４と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導
体としての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層３５とが
この順に積層された構造を有しており、前記ｎ型ＧａＮ
層３２におけるメサエッチングされた表面上にｎ電極３
６が形成され、ｐ型ＧａＮ層３５上にｐ電極３７が形成
されている。
【０００４】上記したＬＥＤは、発光層としてＩｎ0.35
Ｇａ0.65Ｎ層を用いることにより、青色発光が得られ
る。上記のＬＥＤを構成する窒化物系化合物半導体層の
各層の結晶成長には、有機金属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ
法）が広く用いられている。
Ｇａ0.65Ｎ層を用いることにより、青色発光が得られ
る。上記のＬＥＤを構成する窒化物系化合物半導体層の
各層の結晶成長には、有機金属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ
法）が広く用いられている。
【０００５】また、ＬＥＤ等の発光デバイスにおける発
光強度、発光スペクトル半値幅等の特性は発光層の光学
特性に強く依存する。
光強度、発光スペクトル半値幅等の特性は発光層の光学
特性に強く依存する。
【０００６】ところで、ＭＯＣＶＤ法により成長させた
ＩｎxＧａ1-xＮ層の光学的特性は、例えば、Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２，１９９２の１５７頁ない
し１６３頁の論文「Ｗｉｄｅ−Ｇａｐ Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ ＩｎＧａＮ ａｎｄ ＩｎＧａＡｌＮＧ
ｒｏｗｎ ｂｙ ＭＯＶＰＥ」に記載されているよう
に、成長温度が５００〜８００℃の範囲で高温ほどよ
い。しかし、上記論文には、成長温度５００℃では、Ｉ
ｎxＧａ1-xＮのＩｎ組成（ｘ）は、原料であるトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ：Ｉｎ（ＣＨ3）3）とトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ：Ｇａ（ＣＨ3）3）の供給比に比例
し、ｘが０〜１まで直線的に変化させることが可能であ
るが、高温の８００℃では、前記の比例関係が成立せ
ず、ＴＭＩとＴＭＧの供給比によりＩｎ組成（ｘ）を制
御することが困難であることが報告されている。
ＩｎxＧａ1-xＮ層の光学的特性は、例えば、Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２，１９９２の１５７頁ない
し１６３頁の論文「Ｗｉｄｅ−Ｇａｐ Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ ＩｎＧａＮ ａｎｄ ＩｎＧａＡｌＮＧ
ｒｏｗｎ ｂｙ ＭＯＶＰＥ」に記載されているよう
に、成長温度が５００〜８００℃の範囲で高温ほどよ
い。しかし、上記論文には、成長温度５００℃では、Ｉ
ｎxＧａ1-xＮのＩｎ組成（ｘ）は、原料であるトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ：Ｉｎ（ＣＨ3）3）とトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ：Ｇａ（ＣＨ3）3）の供給比に比例
し、ｘが０〜１まで直線的に変化させることが可能であ
るが、高温の８００℃では、前記の比例関係が成立せ
ず、ＴＭＩとＴＭＧの供給比によりＩｎ組成（ｘ）を制
御することが困難であることが報告されている。
【０００７】そこで、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
６８（２２），２７ Ｍａｙ １９９６の３１４７頁な
いし３１４９頁の論文「Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｌｋ ＩｎＧ
ａＮ ｆｉｌｍｓ ａｎｄｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ
ｓ」に記載されているように、ＴＭＩとＴＭＧの供給比
を変えずに成長温度を変化させることにより、Ｉｎ組成
（ｘ）の制御が行われている。
６８（２２），２７ Ｍａｙ １９９６の３１４７頁な
いし３１４９頁の論文「Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｌｋ ＩｎＧ
ａＮ ｆｉｌｍｓ ａｎｄｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ
ｓ」に記載されているように、ＴＭＩとＴＭＧの供給比
を変えずに成長温度を変化させることにより、Ｉｎ組成
（ｘ）の制御が行われている。
【０００８】一方、窒化ガリウム系化合物半導体発光素
子の発光出力を向上させるために、発光層としてｘ値の
異なるＩｎxＧａ1-xＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１）層を交
互に積層したいわゆる多重量子井戸構造を有する窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子が提案されている（特開
平６−２６８２５７号公報）。
子の発光出力を向上させるために、発光層としてｘ値の
異なるＩｎxＧａ1-xＮ（但し、ｘは０＜ｘ＜１）層を交
互に積層したいわゆる多重量子井戸構造を有する窒化ガ
リウム系化合物半導体発光素子が提案されている（特開
平６−２６８２５７号公報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＯＣ
ＶＤ法では、装置の経時変化の影響により、成長温度が
微妙に変化する場合がある。成長温度の変化はＩｎ組成
（ｘ）の変化をもたらし、さらには、これを発光層とす
る発光デバイスの発光波長を変化させることになる。こ
のため、発光デバイスの波長再現性に問題を引き起こす
ことになる。
ＶＤ法では、装置の経時変化の影響により、成長温度が
微妙に変化する場合がある。成長温度の変化はＩｎ組成
（ｘ）の変化をもたらし、さらには、これを発光層とす
る発光デバイスの発光波長を変化させることになる。こ
のため、発光デバイスの波長再現性に問題を引き起こす
ことになる。
【００１０】また、成長中の温度を急激に変化させるこ
とは困難であるため、Ｉｎ組成を急峻に変化させるには
限界がある。このため、発光層として多重量子井戸構造
を用いた場合には、多重量子井戸の各層の膜厚及びＩｎ
組成を制御することは困難である。このような制御の不
安定性は多重量子井戸を発光層とする発光デバイスの特
性劣化をもたらすことになる。
とは困難であるため、Ｉｎ組成を急峻に変化させるには
限界がある。このため、発光層として多重量子井戸構造
を用いた場合には、多重量子井戸の各層の膜厚及びＩｎ
組成を制御することは困難である。このような制御の不
安定性は多重量子井戸を発光層とする発光デバイスの特
性劣化をもたらすことになる。
【００１１】この発明は上述した従来の問題点を解決す
るためになされたものにして、Ｉｎ xＧａ1-xＮを用いる
発光デバイスにおいて、高発光効率で且つ歩留まり良く
製造可能な窒化物系化合物半導体装置を提供することを
目的とする。
るためになされたものにして、Ｉｎ xＧａ1-xＮを用いる
発光デバイスにおいて、高発光効率で且つ歩留まり良く
製造可能な窒化物系化合物半導体装置を提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の窒化ガリウム
系化合物半導体装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、
ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を設けたことを
特徴とする。
系化合物半導体装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導
体層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、
ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を設けたことを
特徴とする。
【００１３】前記ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体
層を発光層として用いることにより発光デバイスを構成
することができる。
層を発光層として用いることにより発光デバイスを構成
することができる。
【００１４】ＩｎとＮの結合エネルギーは小さく且つＩ
ｎの蒸気圧は高い。従って、ＩｎＧａＮを高温で成長す
る場合、Ｎ原子が成長表面から容易に脱離し、Ｎ原子と
の結合が断たれたＩｎ原子の成長表面からの脱離が容易
となる。
ｎの蒸気圧は高い。従って、ＩｎＧａＮを高温で成長す
る場合、Ｎ原子が成長表面から容易に脱離し、Ｎ原子と
の結合が断たれたＩｎ原子の成長表面からの脱離が容易
となる。
【００１５】一方、ＡｌとＮとの結合エネルギーは大き
いために、ＡｌＩｎＧａＮの成長においては、Ａｌの存
在によってＮの脱離が抑制され、これに伴ってＩｎ脱離
も抑制される。
いために、ＡｌＩｎＧａＮの成長においては、Ａｌの存
在によってＮの脱離が抑制され、これに伴ってＩｎ脱離
も抑制される。
【００１６】この結果、ＩｎＧａＮ中のＩｎ組成の制御
性に比して、ＡｌＩｎＧａＮ中のＩｎ組成の制御性は高
まる。従って、高温で制御性の良好な結晶成長が可能と
なる。この結果、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体
層を発光層として用いると、発光デバイスの性能が高ま
ると共に、歩留まりが向上する。
性に比して、ＡｌＩｎＧａＮ中のＩｎ組成の制御性は高
まる。従って、高温で制御性の良好な結晶成長が可能と
なる。この結果、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体
層を発光層として用いると、発光デバイスの性能が高ま
ると共に、歩留まりが向上する。
【００１７】また、この発明の窒化ガリウム系化合物半
導体装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、多重量子井
戸を設けた窒化ガリウム系化合物半導体装置であって、
前記多重量子井戸は、障壁層としてＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体層を用い、井戸層としてＩｎyＧａ
1- yＮ化合物半導体層又は障壁層よりバンドギャップの
小さいＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用いた
ことを特徴とする。
導体装置は、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、ｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、多重量子井
戸を設けた窒化ガリウム系化合物半導体装置であって、
前記多重量子井戸は、障壁層としてＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体層を用い、井戸層としてＩｎyＧａ
1- yＮ化合物半導体層又は障壁層よりバンドギャップの
小さいＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用いた
ことを特徴とする。
【００１８】また、多重量子井戸より基板側に、多重量
子井戸を構成する井戸層、或いは障壁層のいずれか一方
より格子定数の大きい層からなる半導体層を設け、前記
井戸層或いは障壁層のいずれか一方に引張歪みを設けた
ことを特徴とする。
子井戸を構成する井戸層、或いは障壁層のいずれか一方
より格子定数の大きい層からなる半導体層を設け、前記
井戸層或いは障壁層のいずれか一方に引張歪みを設けた
ことを特徴とする。
【００１９】この発明は、従来のＩｎ組成の異なる極薄
膜からなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）と異なり、Ｉｎ
ＧａＮ化合物半導体膜へのＡｌの添加量の制御、若しく
はＡｌの添加、無添加によってＭＱＷを製造することが
できるので、ＭＱＷを制御良く形成できる。
膜からなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）と異なり、Ｉｎ
ＧａＮ化合物半導体膜へのＡｌの添加量の制御、若しく
はＡｌの添加、無添加によってＭＱＷを製造することが
できるので、ＭＱＷを制御良く形成できる。
【００２０】加えて、ＭＱＷの井戸層或いは障壁層に引
張歪みを導入する構造、さらには、ＭＱＷの井戸層或い
は障壁層には引張歪みを、障壁層或いは井戸層には圧縮
歪みを導入する構造を容易に得ることができるので、発
光効率の高い発光デバイスの製造が可能となる。
張歪みを導入する構造、さらには、ＭＱＷの井戸層或い
は障壁層には引張歪みを、障壁層或いは井戸層には圧縮
歪みを導入する構造を容易に得ることができるので、発
光効率の高い発光デバイスの製造が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。
き図面を参照して説明する。
【００２２】図１は、この発明の窒化ガリウム系化合物
半導体装置の第１の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を発光層として用いた発光ダイ
オード（ＬＥＤ）チップの縦断面側面図である。
半導体装置の第１の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を発光層として用いた発光ダイ
オード（ＬＥＤ）チップの縦断面側面図である。
【００２３】このＬＥＤチップは、サファイア基板１上
に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍ程度のＡｌ
Ｎバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）膜３と、発光層としての膜厚０．１μｍ程度のＡｌ
0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４と、ｐ型の第１窒化物系化
合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ層５と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導体と
しての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層６とがこの順
に積層形成されている。そして、前記ｎ型ＧａＮ層３に
おけるメサエッチングされた表面上にｎ電極７が形成さ
れ、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極８が形成されている。
に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍ程度のＡｌ
Ｎバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）膜３と、発光層としての膜厚０．１μｍ程度のＡｌ
0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４と、ｐ型の第１窒化物系化
合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ｎ層５と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導体と
しての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層６とがこの順
に積層形成されている。そして、前記ｎ型ＧａＮ層３に
おけるメサエッチングされた表面上にｎ電極７が形成さ
れ、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極８が形成されている。
【００２４】前述したように、ＩｎとＮの結合エネルギ
ーは小さく且つＩｎの蒸気圧は高い。従って、ＩｎＧａ
Ｎを高温で成長する場合、Ｎ原子が成長表面から容易に
脱離し、Ｎ原子との結合が断たれたＩｎ原子の成長表面
からの脱離が容易である。
ーは小さく且つＩｎの蒸気圧は高い。従って、ＩｎＧａ
Ｎを高温で成長する場合、Ｎ原子が成長表面から容易に
脱離し、Ｎ原子との結合が断たれたＩｎ原子の成長表面
からの脱離が容易である。
【００２５】一方、ＡｌとＮとの結合エネルギーは大き
いために、ＡｌＩｎＧａＮ膜の成長においては、Ａｌの
存在によってＮの脱離が抑制され、これに伴ってＩｎ脱
離も抑制される。この結果、ＩｎＧａＮ中のＩｎ組成の
制御性に比して、ＡｌＩｎＧａＮ膜中のＩｎ組成の制御
性は高まる。従って、高温で制御性の良好な結晶成長が
可能となる。
いために、ＡｌＩｎＧａＮ膜の成長においては、Ａｌの
存在によってＮの脱離が抑制され、これに伴ってＩｎ脱
離も抑制される。この結果、ＩｎＧａＮ中のＩｎ組成の
制御性に比して、ＡｌＩｎＧａＮ膜中のＩｎ組成の制御
性は高まる。従って、高温で制御性の良好な結晶成長が
可能となる。
【００２６】また、ＡｌをＩｎＧａＮ膜中にドープする
ことで、結晶性が悪くなる懸念があるが、ＩｎとＧａの
組成に比べてＡｌのドープ量は極めて少ないので、結晶
性への影響はほとんどない。
ことで、結晶性が悪くなる懸念があるが、ＩｎとＧａの
組成に比べてＡｌのドープ量は極めて少ないので、結晶
性への影響はほとんどない。
【００２７】上記図１に示すＬＥＤチップの各化合物半
導体膜はＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板１上に形成
される。図２は、上記各化合物半導体膜の成膜に用いら
れる横型ＭＯＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。
導体膜はＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板１上に形成
される。図２は、上記各化合物半導体膜の成膜に用いら
れる横型ＭＯＣＶＤ装置の一例を示す模式図である。
【００２８】この横型ＭＯＣＶＤ装置は、２層流構造に
なっており、２層流ガスが交わる形成室２０内のところ
にサファイア基板１が図示しないサセプタにより傾斜を
有して保持される。この形成室２０は、図示しない真空
ポンプにより所定の真空度に排気される。また、サセプ
タは高周波コイルなどにより所定の成長温度に加熱され
るようになっている。
なっており、２層流ガスが交わる形成室２０内のところ
にサファイア基板１が図示しないサセプタにより傾斜を
有して保持される。この形成室２０は、図示しない真空
ポンプにより所定の真空度に排気される。また、サセプ
タは高周波コイルなどにより所定の成長温度に加熱され
るようになっている。
【００２９】そして、形成室２０内には、原料ガス供給
ライン２１より原料ガスが基板の表面に供給されると共
に、その原料ガス供給ライン２１より上層に配置された
上層流ガスライン２２より水素及び／又は窒素ガスが供
給される。この上層流ガスライン２２は、バルブを介し
て水素（Ｈ2）ガスボンベ、窒素（ Ｎ2）ガスボンベに
接続されている。そして、この上層流ガスライン２２か
ら供給される水素（Ｈ 2）ガス及び／又は窒素（Ｎ2）ガ
スにより、原料ガスが基板１面に押圧され、原料ガスが
基板１に接触される。
ライン２１より原料ガスが基板の表面に供給されると共
に、その原料ガス供給ライン２１より上層に配置された
上層流ガスライン２２より水素及び／又は窒素ガスが供
給される。この上層流ガスライン２２は、バルブを介し
て水素（Ｈ2）ガスボンベ、窒素（ Ｎ2）ガスボンベに
接続されている。そして、この上層流ガスライン２２か
ら供給される水素（Ｈ 2）ガス及び／又は窒素（Ｎ2）ガ
スにより、原料ガスが基板１面に押圧され、原料ガスが
基板１に接触される。
【００３０】原料ガスとしてのトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）の有機金属化合物ソースは、微
量のバブリングガスにより気化され、図示しないバルブ
を介して原料ガス供給ライン２１に与えられる。また、
アンモニア（ＮＨ3）、Ｓｉを含むｎ型ドーパントガス
（例えば、ＳｉＨ4）、Ｍｇを含むｐ型ドーパントガス
（例えば、Ｃｐ2Ｍｇ）も図示しないバルブを介して原
料ガス供給ライン２１に与えられる。
（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩ）の有機金属化合物ソースは、微
量のバブリングガスにより気化され、図示しないバルブ
を介して原料ガス供給ライン２１に与えられる。また、
アンモニア（ＮＨ3）、Ｓｉを含むｎ型ドーパントガス
（例えば、ＳｉＨ4）、Ｍｇを含むｐ型ドーパントガス
（例えば、Ｃｐ2Ｍｇ）も図示しないバルブを介して原
料ガス供給ライン２１に与えられる。
【００３１】上記のように構成された横型ＭＯＣＶＤ装
置を用いて、図１に示すＬＥＤチップを製造する方法に
ついて説明する。
置を用いて、図１に示すＬＥＤチップを製造する方法に
ついて説明する。
【００３２】まず、基板１上に低温ＡｌＮバッファ層２
を形成する。原料ガスとして、ＴＭＡとＮＨ3を形成室
２０内に供給し、基板温度を５００℃に保ち基板１上に
膜厚５ｎｍの低温ＡｌＮバッファ層２を形成する。
を形成する。原料ガスとして、ＴＭＡとＮＨ3を形成室
２０内に供給し、基板温度を５００℃に保ち基板１上に
膜厚５ｎｍの低温ＡｌＮバッファ層２を形成する。
【００３３】続いて、原料ガスをＴＭＧ、ＮＨ3、ドー
パントガスをＳｉＨ4に切り替え形成室２０内にそれぞ
れ供給し、基板温度を１０００℃に保ちＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍのｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）
膜３を形成する。
パントガスをＳｉＨ4に切り替え形成室２０内にそれぞ
れ供給し、基板温度を１０００℃に保ちＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍのｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）
膜３を形成する。
【００３４】そして、原料ガスを、ＴＭＡ、ＴＭＩ、Ｔ
ＭＧとＮＨ3に切り替え形成室２０内にそれぞれ供給
し、基板温度を８００℃に保ち、ｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜３上に発光層としての膜厚０．１μｍのＡｌ
0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４を形成する。
ＭＧとＮＨ3に切り替え形成室２０内にそれぞれ供給
し、基板温度を８００℃に保ち、ｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜３上に発光層としての膜厚０．１μｍのＡｌ
0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４を形成する。
【００３５】次に、原料ガスを、ＴＭＡ、ＴＭＧとＮＨ
3、ドーパントガスをＣｐ2Ｍｇに切り替えて形成室２０
内にそれぞれ供給し、基板温度を１０００℃に保ち、Ａ
ｌ0. 02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４上にｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ層５を形成する。
3、ドーパントガスをＣｐ2Ｍｇに切り替えて形成室２０
内にそれぞれ供給し、基板温度を１０００℃に保ち、Ａ
ｌ0. 02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４上にｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ｎ層５を形成する。
【００３６】そして、原料ガスを、ＴＭＧとＮＨ3、ド
ーパントガスをＣｐ2Ｍｇに切り替えて形成室２０内に
それぞれ供給し、基板温度を１０００℃に保ち、ｐ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層５上にｐ型の第２窒化物系化合物半導
体としての膜厚０．４μｍのｐ型ＧａＮ層６を形成す
る。
ーパントガスをＣｐ2Ｍｇに切り替えて形成室２０内に
それぞれ供給し、基板温度を１０００℃に保ち、ｐ型Ａ
ｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層５上にｐ型の第２窒化物系化合物半導
体としての膜厚０．４μｍのｐ型ＧａＮ層６を形成す
る。
【００３７】上記のように形成することで、発光層のＡ
ｌ0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４を基板温度８００℃の高
温でＩｎ組成の制御性良く形成できる。従って、光学特
性の良好な発光層を歩留まり良く形成することができ
る。
ｌ0.02Ｉｎ0.4Ｇａ0.58Ｎ層４を基板温度８００℃の高
温でＩｎ組成の制御性良く形成できる。従って、光学特
性の良好な発光層を歩留まり良く形成することができ
る。
【００３８】図３は、この発明の窒化ガリウム系化合物
半導体装置の第２の実施の形態を示し、ＩｎyＧａ1-yＮ
化合物半導体膜を井戸層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を発
光層として用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）チップの縦
断面側面図である。
半導体装置の第２の実施の形態を示し、ＩｎyＧａ1-yＮ
化合物半導体膜を井戸層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を発
光層として用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）チップの縦
断面側面図である。
【００３９】このＬＥＤチップは、サファイア基板１上
に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍ程度のＡｌ
Ｎバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）膜３と、膜厚３ｎｍ程度のＡｌ0.05Ｉｎ0.14Ｇａ
0.81Ｎの障壁層４ａと膜厚２．５ｎｍ程度のＩｎ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎの井戸層４ｂを交互に積層した多重量子井戸
（ＭＱＷ）からなる発光層４’と、ｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層５と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導体
としての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層６とがこの
順に積層され形成されている。そして、前記ｎ型ＧａＮ
層３におけるメサエッチングされた表面上にｎ電極７が
形成され、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極８が形成されてい
る。
に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍ程度のＡｌ
Ｎバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッファ
層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）膜３と、膜厚３ｎｍ程度のＡｌ0.05Ｉｎ0.14Ｇａ
0.81Ｎの障壁層４ａと膜厚２．５ｎｍ程度のＩｎ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎの井戸層４ｂを交互に積層した多重量子井戸
（ＭＱＷ）からなる発光層４’と、ｐ型の第１窒化物系
化合物半導体としての膜厚０．１μｍ程度のｐ型Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ｎ層５と、ｐ型の第２窒化物系化合物半導体
としての膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮ層６とがこの
順に積層され形成されている。そして、前記ｎ型ＧａＮ
層３におけるメサエッチングされた表面上にｎ電極７が
形成され、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極８が形成されてい
る。
【００４０】上記図３に示すＬＥＤチップの各化合物半
導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図２に示す横
型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１上に形成さ
れる。図１に示すＬＥＤチップとは、発光層の構造が相
違し、他の各化合物半導体膜は、上記した図１に示すも
のと同様にして形成されるので、ＭＱＷの発光層につい
てその成膜方法を説明する。
導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図２に示す横
型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１上に形成さ
れる。図１に示すＬＥＤチップとは、発光層の構造が相
違し、他の各化合物半導体膜は、上記した図１に示すも
のと同様にして形成されるので、ＭＱＷの発光層につい
てその成膜方法を説明する。
【００４１】上記したＭＱＷ構造の発光層４’は、基板
温度を８００℃に保ち、原料ガスＴＭＩ、ＴＭＧとＮＨ
3の量を一定にして形成室２０内にそれぞれ供給する。
そして、ＴＭＡガスの形成室２０内への供給をオン、オ
フ制御する。このように、ＴＭＡガスの形成室２０内へ
の供給をオン、オフ制御することで、膜厚３ｎｍ程度の
Ａｌ0.05Ｉｎ0.14Ｇａ0.81Ｎの障壁層４ａと膜厚２．５
ｎｍの程度Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎの井戸層４ｂを交互に形
成することができる。
温度を８００℃に保ち、原料ガスＴＭＩ、ＴＭＧとＮＨ
3の量を一定にして形成室２０内にそれぞれ供給する。
そして、ＴＭＡガスの形成室２０内への供給をオン、オ
フ制御する。このように、ＴＭＡガスの形成室２０内へ
の供給をオン、オフ制御することで、膜厚３ｎｍ程度の
Ａｌ0.05Ｉｎ0.14Ｇａ0.81Ｎの障壁層４ａと膜厚２．５
ｎｍの程度Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎの井戸層４ｂを交互に形
成することができる。
【００４２】この実施の形態によれば、発光層を８００
℃の高温で成長させることができると共に、ＭＱＷ構造
の発光層を組成と膜厚の制御性が良好に形成できる。そ
して、〜４００ｎｍの発光波長の再現性が良く、高発光
効率のものが得られる。
℃の高温で成長させることができると共に、ＭＱＷ構造
の発光層を組成と膜厚の制御性が良好に形成できる。そ
して、〜４００ｎｍの発光波長の再現性が良く、高発光
効率のものが得られる。
【００４３】上記した実施の形態においては、ＭＱＷか
らなる発光層４’は、障壁層４ａとしてＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体層を用い、井戸層４ｂとしてＩｎy
Ｇａ 1-yＮ化合物半導体層を用いたが、障壁層４ａとし
て同じくＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用
い、井戸層４ｂとして障壁層４ａよりバンドギャップの
小さいＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用いて
もよい。
らなる発光層４’は、障壁層４ａとしてＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体層を用い、井戸層４ｂとしてＩｎy
Ｇａ 1-yＮ化合物半導体層を用いたが、障壁層４ａとし
て同じくＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用
い、井戸層４ｂとして障壁層４ａよりバンドギャップの
小さいＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用いて
もよい。
【００４４】図４は、この発明の窒化ガリウム系化合物
半導体装置の第３の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を障壁層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-y
Ｎ化合物半導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）を活性層として用いた半導体レーザダイオードチッ
プの縦断面側面図である。
半導体装置の第３の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を障壁層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-y
Ｎ化合物半導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）を活性層として用いた半導体レーザダイオードチッ
プの縦断面側面図である。
【００４５】この半導体レーザチップは、サファイア基
板１上に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍのＡ
ｌＮバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッフ
ァ層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜１１と、膜厚０．３μｍ程度のｎ型Ａｌ0.25Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.40のクラッド層１２と膜厚０．１μｍ程度
のｎ型Ａｌ0.22Ｉｎ0.35Ｇａ0.43Ｎの光ガイド層１３と
膜厚３ｎｍのＡｌ0.20Ｉｎ0.40Ｇａ0.40Ｎの障壁層１４
ａと膜厚２．５ｎｍのＡｌ0.02Ｉｎ0.23Ｇａ0. 75Ｎ井戸
層１４ｂを交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）から
なる光活性層１４’と、膜厚０．１μｍの程度のｐ型Ａ
ｌ0.22Ｉｎ0.35Ｇａ0.43Ｎの光ガイド層１５と、膜厚
０．３μｍ程度のｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎのクラッド層１
６と、膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮのコンタクト層
１７とがこの順に積層されて形成されている。そして、
前記ｎ型ＧａＮ層１１におけるメサエッチングされた表
面上にｎ電極１８が形成され、ｐ型ＧａＮ層のコンタク
ト層１７上にｐ電極１９が形成されている。
板１上に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍのＡ
ｌＮバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッフ
ァ層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜１１と、膜厚０．３μｍ程度のｎ型Ａｌ0.25Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.40のクラッド層１２と膜厚０．１μｍ程度
のｎ型Ａｌ0.22Ｉｎ0.35Ｇａ0.43Ｎの光ガイド層１３と
膜厚３ｎｍのＡｌ0.20Ｉｎ0.40Ｇａ0.40Ｎの障壁層１４
ａと膜厚２．５ｎｍのＡｌ0.02Ｉｎ0.23Ｇａ0. 75Ｎ井戸
層１４ｂを交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）から
なる光活性層１４’と、膜厚０．１μｍの程度のｐ型Ａ
ｌ0.22Ｉｎ0.35Ｇａ0.43Ｎの光ガイド層１５と、膜厚
０．３μｍ程度のｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎのクラッド層１
６と、膜厚０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮのコンタクト層
１７とがこの順に積層されて形成されている。そして、
前記ｎ型ＧａＮ層１１におけるメサエッチングされた表
面上にｎ電極１８が形成され、ｐ型ＧａＮ層のコンタク
ト層１７上にｐ電極１９が形成されている。
【００４６】上記図４に示す半導体レーザダイオードの
各化合物半導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図
２に示す横型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１
上に形成することができる。
各化合物半導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図
２に示す横型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１
上に形成することができる。
【００４７】上記した化合物半導体層においては、格子
定数をＩｎの組成比で制御している。即ち、Ｉｎの組成
比が多くなると格子定数が大きくなる。
定数をＩｎの組成比で制御している。即ち、Ｉｎの組成
比が多くなると格子定数が大きくなる。
【００４８】上記した半導体レーザダイオードによれ
ば、井戸層の格子定数が小さいために、引張歪みが導入
され、光学利得を生じるためのキャリア密度が低減でき
る。
ば、井戸層の格子定数が小さいために、引張歪みが導入
され、光学利得を生じるためのキャリア密度が低減でき
る。
【００４９】特に、格子定数が障壁層＞クラッド層＞井
戸層となっているため、障壁層には圧縮歪みが井戸層に
は引張歪みが生じ、ＭＱＷは歪み補償型となり、結晶性
が良好になる。この結果、半導体レーザダイオードの閾
値電流密度を低減できる。
戸層となっているため、障壁層には圧縮歪みが井戸層に
は引張歪みが生じ、ＭＱＷは歪み補償型となり、結晶性
が良好になる。この結果、半導体レーザダイオードの閾
値電流密度を低減できる。
【００５０】図５は、この発明の窒化ガリウム系化合物
半導体装置の第４の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を障壁層、ＩｎyＧａ1-yＮ化合
物半導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活
性層として用いた半導体レーザダイオードチップの縦断
面側面図である。
半導体装置の第４の実施の形態を示し、ＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体膜を障壁層、ＩｎyＧａ1-yＮ化合
物半導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活
性層として用いた半導体レーザダイオードチップの縦断
面側面図である。
【００５１】この半導体レーザチップは、サファイア基
板１上に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍのＡ
ｌＮバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッフ
ァ層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜２１と、膜厚０．３μｍ程度のｎ型Ａｌ0.25Ｉ
ｎ0.3Ｇａ0.45のクラッド層２２と膜厚０．１μｍ程度
のｎ型Ａｌ0.22Ｉｎ0.3Ｇａ0.48Ｎの光ガイド層２３と
膜厚３ｎｍのＡｌ0.1Ｉｎ0.18Ｇａ0.72Ｎの障壁層２４
ａと膜厚２．５ｎｍのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ井戸層２４ｂ
を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる光活
性層２４と、膜厚０．１μｍの程度のｐ型Ａｌ0.22Ｉｎ
0.3Ｇａ0.48Ｎの光ガイド層２５と、膜厚０．３μｍ程
度のｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎのクラッド層２６と、膜厚
０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮのコンタクト層２７とがこ
の順に積層されて形成されている。そして、前記ｎ型Ｇ
ａＮ層２１におけるメサエッチングされた表面上にｎ電
極２８が形成され、ｐ型ＧａＮ層のコンタクト層２７上
にｐ電極２９が形成されている。
板１上に窒化物系化合物半導体としての膜厚５ｎｍのＡ
ｌＮバッファ層２が形成されている。このＡｌＮバッフ
ァ層２上に膜厚０．４μｍ程度のｎ型窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）膜２１と、膜厚０．３μｍ程度のｎ型Ａｌ0.25Ｉ
ｎ0.3Ｇａ0.45のクラッド層２２と膜厚０．１μｍ程度
のｎ型Ａｌ0.22Ｉｎ0.3Ｇａ0.48Ｎの光ガイド層２３と
膜厚３ｎｍのＡｌ0.1Ｉｎ0.18Ｇａ0.72Ｎの障壁層２４
ａと膜厚２．５ｎｍのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ｎ井戸層２４ｂ
を交互に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる光活
性層２４と、膜厚０．１μｍの程度のｐ型Ａｌ0.22Ｉｎ
0.3Ｇａ0.48Ｎの光ガイド層２５と、膜厚０．３μｍ程
度のｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎのクラッド層２６と、膜厚
０．４μｍ程度のｐ型ＧａＮのコンタクト層２７とがこ
の順に積層されて形成されている。そして、前記ｎ型Ｇ
ａＮ層２１におけるメサエッチングされた表面上にｎ電
極２８が形成され、ｐ型ＧａＮ層のコンタクト層２７上
にｐ電極２９が形成されている。
【００５２】上記図５に示す半導体レーザダイオードの
各化合物半導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図
２に示す横型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１
上に形成することができる。
各化合物半導体膜は図１に示すＬＥＤチップと同様に図
２に示す横型ＭＯＣＶＤ装置を用いてサファイア基板１
上に形成することができる。
【００５３】上記した各化合物半導体層においても、図
４の半導体レーザダイオードと同様に、格子定数をＩｎ
の組成比で制御している。
４の半導体レーザダイオードと同様に、格子定数をＩｎ
の組成比で制御している。
【００５４】上記した半導体レーザダイオードによれ
ば、障壁層の格子定数が小さいために、引張歪みが導入
され、光学利得を生じるためのキャリア密度が低減でき
る。
ば、障壁層の格子定数が小さいために、引張歪みが導入
され、光学利得を生じるためのキャリア密度が低減でき
る。
【００５５】特に、格子定数が井戸層＞クラッド層＞障
壁層となっているため、障壁層には引張歪みが井戸層に
は圧縮歪みが生じ、ＭＱＷは歪み補償型となり、結晶性
が良好になる。この結果、半導体レーザダイオードの閾
値電流密度を低減できる。
壁層となっているため、障壁層には引張歪みが井戸層に
は圧縮歪みが生じ、ＭＱＷは歪み補償型となり、結晶性
が良好になる。この結果、半導体レーザダイオードの閾
値電流密度を低減できる。
【００５６】尚、上記した第３及び第４の実施の形態に
おいては歪み補償型のＭＱＷ構造を説明したが、少なく
とも井戸層又は障壁層に引張歪みを設ければ、光学利得
を生じるキャリア密度が低減でき、半導体レーザダイオ
ードとして良好な機能を有する。
おいては歪み補償型のＭＱＷ構造を説明したが、少なく
とも井戸層又は障壁層に引張歪みを設ければ、光学利得
を生じるキャリア密度が低減でき、半導体レーザダイオ
ードとして良好な機能を有する。
【００５７】上記した実施の形態においては、発光ダイ
オード又は半導体レーザダイオードについて説明した
が、この発明は、ヘテロ接合界面を有する他のデバイス
にも適用できる。例えば、ＨＥＭＴ（高電子移動度トラ
ンジスタ）、ＨＢＴ（ヘテロバイポーラトランジスタ）
等の電子デバイスや、光変調素子、光電変換素子に適用
することができる。
オード又は半導体レーザダイオードについて説明した
が、この発明は、ヘテロ接合界面を有する他のデバイス
にも適用できる。例えば、ＨＥＭＴ（高電子移動度トラ
ンジスタ）、ＨＢＴ（ヘテロバイポーラトランジスタ）
等の電子デバイスや、光変調素子、光電変換素子に適用
することができる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、Ａｌの存在によってＮの脱離が抑制され、これに伴
ってＩｎ脱離も抑制することができ、ＡｌＩｎＧａＮ膜
中のＩｎ組成の制御性がよくなり、高温でＩｎ組成の制
御性の良好な結晶成長が可能となるので、高発光効率で
且つ歩留まりの良好な窒化ガリウム系化合物半導体装置
を提供することができる。
ば、Ａｌの存在によってＮの脱離が抑制され、これに伴
ってＩｎ脱離も抑制することができ、ＡｌＩｎＧａＮ膜
中のＩｎ組成の制御性がよくなり、高温でＩｎ組成の制
御性の良好な結晶成長が可能となるので、高発光効率で
且つ歩留まりの良好な窒化ガリウム系化合物半導体装置
を提供することができる。
【図１】この発明の窒化ガリウム系化合物半導体装置の
第１の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を発光層として用いた発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）チップの縦断面側面図である。
第１の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を発光層として用いた発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）チップの縦断面側面図である。
【図２】この発明の窒化ガリウム系化合物半導体膜の成
膜に用いられる横型ＭＯＣＶＤ装置の一例を示す模式図
である。
膜に用いられる横型ＭＯＣＶＤ装置の一例を示す模式図
である。
【図３】この発明の窒化ガリウム系化合物半導体装置の
第２の実施の形態を示し、Ｉｎ yＧａ1-yＮ化合物半導体
膜を井戸層ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体膜を障
壁層としたＭＱＷを発光層として用いた発光ダイオード
（ＬＥＤ）チップの縦断面側面図である。
第２の実施の形態を示し、Ｉｎ yＧａ1-yＮ化合物半導体
膜を井戸層ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体膜を障
壁層としたＭＱＷを発光層として用いた発光ダイオード
（ＬＥＤ）チップの縦断面側面図である。
【図４】この発明の窒化ガリウム系化合物半導体装置の
第３の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半
導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層
として用いた半導体レーザダイオードチップの縦断面側
面図である。
第３の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半
導体膜を井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層
として用いた半導体レーザダイオードチップの縦断面側
面図である。
【図５】この発明の窒化ガリウム系化合物半導体装置の
第３の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層、ＩｎyＧａ1-yＮ化合物半導体膜を
井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層として用
いた半導体レーザダイオードチップの縦断面側面図であ
る。
第３の実施の形態を示し、Ａｌ xＩｎyＧａ1-x-yＮ化合
物半導体膜を障壁層、ＩｎyＧａ1-yＮ化合物半導体膜を
井戸層とした多重量子井戸（ＭＱＷ）を活性層として用
いた半導体レーザダイオードチップの縦断面側面図であ
る。
【図６】従来のＩｎxＧａ1-xＮ化合物半導体膜を発光層
として用いた発光ダイオードチップを示す縦断面側面図
である。
として用いた発光ダイオードチップを示す縦断面側面図
である。
１ サファイア基板 ２ ＡｌＮバッファ層 ３ ｎ型ＧａＮ層 ４ 発光層（ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ） ４ａ 障壁層（ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ） ４ｂ 井戸層 （ＩｎyＧａ1-yＮ） ４’ ＭＱＷ発光層 ５ ｐ型ＡｌＧａＮ層 ６ ｐ型ＧａＮ層
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、ＡｌxＩ
ｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を設けたことを特徴とす
る窒化ガリウム系化合物半導体装置。 - 【請求項２】 前記ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導
体層を発光層として用いることを特徴とする窒化ガリウ
ム系化合物半導体装置。 - 【請求項３】 ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と、
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層との間に、多重量子
井戸を設けた窒化ガリウム系化合物半導体装置であっ
て、前記多重量子井戸は、障壁層としてＡｌxＩｎyＧａ
1-x-yＮ化合物半導体層を用い、井戸層としてＩｎyＧａ
1-yＮ化合物半導体層又は障壁層よりバンドギャップの
小さいＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ化合物半導体層を用いた
ことを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体装置。 - 【請求項４】 多重量子井戸より基板側に、多重量子井
戸を構成する井戸層或いは障壁層のいずれか一方材料よ
りも格子定数の大きい層からなる半導体層を設け、前記
井戸層或いは障壁層のいずれか一方に引張歪みを設けた
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
物半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7509097A JPH10270756A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7509097A JPH10270756A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270756A true JPH10270756A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13566129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7509097A Pending JPH10270756A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270756A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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