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JPH10290047A - Nitride semiconductor element - Google Patents

Nitride semiconductor element

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Publication number
JPH10290047A
JPH10290047A JP5123297A JP5123297A JPH10290047A JP H10290047 A JPH10290047 A JP H10290047A JP 5123297 A JP5123297 A JP 5123297A JP 5123297 A JP5123297 A JP 5123297A JP H10290047 A JPH10290047 A JP H10290047A
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JP
Japan
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layer
doped
nitride semiconductor
thickness
grown
Prior art date
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Application number
JP5123297A
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Japanese (ja)
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JP3434162B2 (en
Inventor
Takao Yamada
孝夫 山田
Shinichi Nagahama
慎一 長濱
Kazuyuki Chiyouchiyou
一幸 蝶々
Shuji Nakamura
修二 中村
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.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries 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 Nichia Chemical Industries Ltd filed Critical Nichia Chemical Industries Ltd
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Publication of JPH10290047A publication Critical patent/JPH10290047A/en
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Publication of JP3434162B2 publication Critical patent/JP3434162B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an element whose crystallinity is good, whose output is high and whose efficiency is high by a method wherein a first layer which is not doped with n-type impurities, which is in a specific film thickness or higher and which is composed of a nitride semiconductor is formed on a substrate and a second layer in which a negative electrode is formed, which is doped with n-type impurities and which is composed of a nitride semiconductor is formed on its upper part. SOLUTION: For example, a low-temperature-growth buffer layer 11 which is composed of undoped GaN, a first low-carrier-concentration layer 12 which is composed of Si-doped GaN, a third high-carrier-concentration layer 13 which is composed of Si-doped GaN, an active layer 14, a p-type clad layer 15 and a p-type contact layer 16 are laminated sequentially on a substrate 10 which is composed of sapphire. An n-electrode 19 is formed on the surface of the second layer 13 whose carrier concentration is large. That is to say, the second layer 13 acts as an n-side contact layer as a current injection layer. It is important that the first layer 12 is grown thicker than the second layer 13 and that the second layer 12 is adjusted to be 0.1 μm or higher, preferably 0.5 to 20 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はLED(発光ダイオー
ド)、LD(レーザダイオード)等の発光素子、あるい
は太陽電池、光センサー等の受光素子、あるいはトラン
ジスタ、集積回路等に使用される窒化物半導体(InX
AlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)素子に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device such as an LED (light emitting diode) or an LD (laser diode), a light receiving device such as a solar cell or an optical sensor, or a nitride semiconductor used for a transistor or an integrated circuit. (In X
Al Y Ga 1 -XYN , 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1)

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化物半導体は高輝度青色LED、純緑
色LEDの材料として、フルカラーLEDディスプレ
イ、交通信号等で最近実用化されたばかりである。これ
らの各種デバイスに使用されるLEDは、n型窒化物半
導体層とp型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構
造(SQW:Single-Quantum- Well)のInGaNより
なる活性層を有するダブルへテロ構造を有している。青
色、緑色等の波長はInGaN活性層のIn組成比を増
減することで決定されている。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors have just recently been put to practical use in full-color LED displays, traffic signals and the like as materials for high-brightness blue LEDs and pure green LEDs. LEDs used in these various devices include an active layer made of InGaN having a single quantum well structure (SQW: Single-Quantum-Well) between an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer. It has a double heterostructure. Wavelengths such as blue and green are determined by increasing or decreasing the In composition ratio of the InGaN active layer.

【0003】また、本出願人は、最近この材料を用いて
パルス電流において、室温での410nmのレーザ発振
を発表した(例えば、Jpn.J.Appl.Phys. Vol35 (1996)
L74-76)。このレーザ素子はパルス電流(パルス幅2μ
s、パルス周期2ms)、閾値電流610mA、閾値電
流密度8.7kA/cm2、閾値電圧21Vにおいて41
0nmのレーザ発振を示す。
Further, the present applicant has recently published a laser oscillation of 410 nm at room temperature under pulse current using this material (for example, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 35 (1996)).
L74-76). This laser device uses a pulse current (pulse width 2μ).
s, pulse period 2 ms), threshold current 610 mA, threshold current density 8.7 kA / cm 2 , threshold voltage 21 V, 41
It shows laser oscillation of 0 nm.

【0004】例えば、InGaNを活性層とするダブル
へテロ構造のLED素子では、活性層はAlGaNより
なるn型、p型のクラッド層と、GaNよりなるn型、
p型のコンタクト層とで挟まれている(例えば、特開平
8−83929号参照)。n型コンタクト層、n側クラ
ッド層等のn型層には、Si、Ge等のn型不純物がド
ープされ、p側コンタクト層、p側クラッド層等のp型
層には、Mg、Zn等のp型不純物がドープされてい
る。通常このような構造の場合、n電極が形成されるn
型コンタクト層およびp電極が形成されるp側コンタク
ト層のキャリア濃度は、それぞれのコンタクト層が接す
るクラッド層と同一か、若しくは高キャリア濃度とされ
る。つまり基板から順に、高キャリア濃度のn+層、次
に低キャリア濃度のn−層、活性層、低キャリア濃度の
p−層、高キャリア濃度のp+層の順に積層されるのが
通常であった。(ダブルへテロ構造ではないが、例えば
特開平6−151963号、特開平6−151964号
参照)
For example, in an LED element having a double hetero structure using InGaN as an active layer, the active layer includes an n-type and p-type cladding layer made of AlGaN, an n-type cladding layer made of GaN,
It is sandwiched between p-type contact layers (for example, see JP-A-8-83929). The n-type layers such as the n-type contact layer and the n-side cladding layer are doped with n-type impurities such as Si and Ge. The p-type layers such as the p-side contact layer and the p-side cladding layer include Mg, Zn, and the like. Is doped. Usually, in the case of such a structure, n
The carrier concentration of the p-side contact layer on which the mold contact layer and the p-electrode are formed is the same as or higher than that of the cladding layer in contact with each contact layer. That is, the n + layer having a high carrier concentration, the n- layer having a low carrier concentration, the active layer, the p- layer having a low carrier concentration, and the p + layer having a high carrier concentration are usually stacked in this order from the substrate. . (It does not have a double hetero structure, but refer to, for example, JP-A-6-151963 and JP-A-6-151964)

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】確かに、電極と接触す
るコンタクト層のキャリア濃度が大きくなると、電極材
料との接触抵抗が小さくなって、良好なオーミック性が
得られやすい。電極とコンタクト層とのオーミック性が
良くなると、LEDではVf(順方向電圧)、LDでは
閾値電流が低下しやすくなる。しかしながら、窒化物半
導体は結晶欠陥の多い材料であり、このような材料に高
キャリア濃度を得るために、高濃度にn型不純物、p型
不純物をドープすると、結晶性が悪くなって素子自体の
出力が低下しやすい傾向にある。
Certainly, when the carrier concentration of the contact layer in contact with the electrode increases, the contact resistance with the electrode material decreases, and good ohmic properties can be easily obtained. When the ohmic property between the electrode and the contact layer is improved, Vf (forward voltage) of the LED and threshold current of the LD tend to decrease. However, a nitride semiconductor is a material having many crystal defects, and if such a material is doped with an n-type impurity or a p-type impurity at a high concentration in order to obtain a high carrier concentration, the crystallinity is deteriorated and the element itself is deteriorated. The output tends to decrease.

【0006】従って本発明はこのような事情を鑑みて成
されたものであって、その目的とするところは、さらに
結晶性が良く、高出力、高効率の窒化物半導体よりなる
素子を提供することにあり、具体的には低閾値電流で連
続発振するレーザ素子、及び高効率なLED素子を実現
することにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an element made of a nitride semiconductor having higher crystallinity, higher output, and higher efficiency. Specifically, it is to realize a laser element that continuously oscillates at a low threshold current and a highly efficient LED element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】我々はLD、LED等の
窒化物半導体素子について、まず、基板の上に成長させ
るn型層を改良することにより、前記課題が解決できる
ことを新規に見いだし、本発明を成すに至った。即ち本
発明の窒化物半導体素子は2種類の態様よりなり、その
第1の態様は、基板上部に、n型不純物がドープされて
いない膜厚0.1μm以上の窒化物半導体よりなる第1
の層を有し、その第1の層上部に、n型不純物がドープ
された窒化物半導体よりなる第2の層を有し、その第2
の層に負電極が形成されてなることを特徴とする。
Means for Solving the Problems We have newly found that the above problems can be solved by improving the n-type layer grown on the substrate for nitride semiconductor devices such as LDs and LEDs. Invented the invention. That is, the nitride semiconductor device of the present invention is composed of two types of embodiments, and the first aspect is that the first type is formed of a nitride semiconductor having a thickness of 0.1 μm or more which is not doped with an n-type impurity on the substrate.
And a second layer made of a nitride semiconductor doped with an n-type impurity on the first layer.
Characterized in that a negative electrode is formed in this layer.

【0008】第2の態様は基板上部に、n型不純物濃度
が小さい膜厚0.1μm以上の窒化物半導体よりなる第
1の層を有し、その第1の層上部に、第1の層よりもn
型不純物濃度が大きい第2の層を有し、その第2の層に
負電極が形成されてなることを特徴とする。なお、請求
項1、2において、基板と第1の層と第2の層とは必ず
しも接して形成されていることを示すものではなく、基
板と第1の層、若しくは第1の層と第2の層との間に、
バッファ層等の他の窒化物半導体層が挿入されていて
も、本発明の範囲内である。
In a second aspect, a first layer made of a nitride semiconductor having a small n-type impurity concentration and having a film thickness of 0.1 μm or more is provided above a substrate, and a first layer is provided above the first layer. Than n
A second layer having a high impurity concentration; and a negative electrode formed on the second layer. In claims 1 and 2, it does not mean that the substrate, the first layer and the second layer are not necessarily formed in contact with each other, but the substrate and the first layer, or the first layer and the second layer. Between two layers,
Even if another nitride semiconductor layer such as a buffer layer is inserted, it is within the scope of the present invention.

【0009】さらにまた本発明の窒化物半導体素子は、
前記第1の層、及び前記第2の層の内の少なくとも一方
の層は、膜厚100オングストローム以下の互いに組成
が異なる窒化物半導体層が積層された歪み超格子層(以
下、超格子層という。)よりなることを特徴とする。歪
み超格子層を構成する窒化物半導体層の好ましい膜厚は
70オングストローム以下、さらに好ましくは10オン
グストローム以上、40オングストローム以下に調整す
る。窒化物半導体層の膜厚を薄くすることにより、弾性
歪み限界以下の膜厚となるため、窒化物半導体層の結晶
欠陥、クラックが少なくなって結晶性が飛躍的に向上す
ることにより、素子寿命が長くなり、信頼性の高い素子
を実現できる。
Furthermore, the nitride semiconductor device of the present invention
At least one of the first layer and the second layer is a strained superlattice layer (hereinafter, referred to as a superlattice layer) in which nitride semiconductor layers having a thickness of 100 Å or less and having different compositions are stacked. )). The preferred thickness of the nitride semiconductor layer forming the strained superlattice layer is adjusted to 70 Å or less, more preferably 10 Å to 40 Å. By reducing the thickness of the nitride semiconductor layer, the thickness becomes equal to or less than the elastic strain limit. Therefore, crystal defects and cracks in the nitride semiconductor layer are reduced, and the crystallinity is dramatically improved. , And a highly reliable element can be realized.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明の窒化物半導体素子
の一構造を示す模式的な断面図であり、具体的にはLE
D素子の構造を示している。基本的な構造としては、例
えばサファイアよりなる基板10の上に、例えばノンド
ープGaNよりなる低温成長バッファ層11、例えばノ
ンドープGaNよりなる低キャリア濃度の第1の層1
2、例えばSiドープGaNよりなる高キャリア濃度の
第2の層13、例えば単一量子井戸構造のInGaNよ
りなる活性層14、例えばMgドープAlGaNよりな
るp側クラッド層15、例えばMgドープGaNよりな
るp側コンタクト層16が順に積層された構造を有して
いる。最上層のp側コンタクト層16のほぼ全面には透
光性の正電極17(以下、正電極をp電極という。)が
形成され、そのp電極17の表面にはボンディング用の
パッド電極18が形成されている。本発明の素子におい
てn電極19は、n型不純物濃度が小さいか、あるいは
n型不純物がドープされていない第1の層12の上に成
長された、n型不純物が多くドープされた、キャリア濃
度の大きい第2の層13の表面に形成される。つまり、
第2の層13が電流注入層としてのn側コンタクト層と
して作用する。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a nitride semiconductor device according to the present invention.
3 shows the structure of a D element. As a basic structure, a low-temperature growth buffer layer 11 made of, for example, non-doped GaN, for example, a low carrier concentration first layer 1 made of, for example, non-doped GaN is formed on a substrate 10 made of sapphire.
2, a high carrier concentration second layer 13 made of, for example, Si-doped GaN, for example, an active layer 14 made of InGaN having a single quantum well structure, for example, a p-side cladding layer 15 made of Mg-doped AlGaN, made of, for example, Mg-doped GaN It has a structure in which the p-side contact layers 16 are sequentially stacked. A translucent positive electrode 17 (hereinafter, the positive electrode is referred to as a p-electrode) is formed on almost the entire surface of the uppermost p-side contact layer 16, and a pad electrode 18 for bonding is formed on the surface of the p-electrode 17. Is formed. In the device of the present invention, the n-electrode 19 has a low n-type impurity concentration, or a n-type impurity-doped carrier concentration grown on the first layer 12 not doped with the n-type impurity. Is formed on the surface of the second layer 13 having a large thickness. That is,
The second layer 13 functions as an n-side contact layer as a current injection layer.

【0011】一方、不純物濃度が小さい第1の層12
は、負電極が形成されるコンタクト層としてではなく、
コンタクト層として作用する第2の層を成長させるため
の基礎層として作用している。従来のように電流注入層
となるn側コンタクト層を数μm以上の膜厚で、高キャ
リア濃度の単一の窒化物半導体層で構成しようとする
と、n型不純物濃度の大きい層を成長させる必要があ
る。不純物濃度の大きい厚膜の層は結晶性が悪くなる傾
向にある。このため結晶性の悪い層の上に、活性層等の
他の窒化物半導体を成長させても、結晶欠陥を他の層が
引き継ぐことになって結晶性の向上が望めない。そこで
本発明では、まずコンタクト層とすべき第2の層を成長
させる前に、不純物濃度が小さい、結晶性の良い第1の
層を成長させることにより、キャリア濃度が大きく結晶
性の良い第2の層を成長させるのである。一般にn型不
純物が含まれていないか、あるいはn型不純物濃度が小
さい第1の層のキャリア濃度は、第2の層よりも小さい
傾向にある。
On the other hand, the first layer 12 having a low impurity concentration
Is not a contact layer where the negative electrode is formed,
It acts as a base layer for growing a second layer that acts as a contact layer. If an n-side contact layer serving as a current injection layer is formed of a single nitride semiconductor layer having a thickness of several μm or more and a high carrier concentration as in the conventional case, it is necessary to grow a layer having a high n-type impurity concentration. There is. A thick film layer having a high impurity concentration tends to have poor crystallinity. For this reason, even if another nitride semiconductor such as an active layer is grown on a layer having poor crystallinity, the crystal defect is inherited by another layer, so that improvement in crystallinity cannot be expected. Therefore, in the present invention, before growing the second layer which is to be a contact layer, the first layer having a low impurity concentration and good crystallinity is grown, so that the second layer having a large carrier concentration and good crystallinity is formed. The layers are grown. Generally, the first layer having no n-type impurity or having a low n-type impurity concentration tends to have a lower carrier concentration than the second layer.

【0012】本発明において、第1の層、第2の層にド
ープされるn型不純物としては、例えばSi、Ge、S
n、C、Tiのように周期律表第IV族元素を挙げるこ
とができ、その中でもSi、Geは窒化物半導体にドー
プしてキャリア濃度、抵抗率等を調整するのに常用され
る。また窒化物半導体層の場合は半導体層中にできる窒
素空孔のためにノンドープ(不純物をドープしない状
態)でもn型を示す傾向にあるが、結晶性が良くなると
キャリア濃度の小さい高抵抗な層となる可能性もある。
そのため本発明の第1の層の導電型は規定しない。
In the present invention, the n-type impurities doped into the first layer and the second layer include, for example, Si, Ge, S
Elements of Group IV of the periodic table, such as n, C and Ti, can be mentioned. Among them, Si and Ge are commonly used for doping a nitride semiconductor to adjust the carrier concentration, the resistivity and the like. In the case of a nitride semiconductor layer, it tends to show n-type even in a non-doped state (in a state where impurities are not doped) due to nitrogen vacancies formed in the semiconductor layer. It is possible that
Therefore, the conductivity type of the first layer of the present invention is not specified.

【0013】第1の層のn型不純物濃度は、第2の層よ
りも小さければ良いが、最も好ましくはn型不純物をド
ープしない状態(以下ノンドープという。)が望まし
い。ノンドープのものが最も結晶性が良い窒化物半導体
が得られるからである。本発明の場合、むしろ第2の層
の不純物濃度の方が重要であり、その範囲は1×1017
/cm3〜1×1021/cm3の範囲、さらに好ましくは、1
×1018/cm3〜1×1019/cm3に調整することが望ま
しい。1×1017/cm3よりも小さいとn電極の材料と
好ましいオーミックが得られにくくなるので、レーザ素
子では閾値電流、電圧の低下が望めず、1×1021/cm
3よりも大きいと、素子自体のリーク電流が多くなった
り、また結晶性も悪くなるため、素子の寿命が短くなる
傾向にある。
The n-type impurity concentration of the first layer may be lower than that of the second layer, but is most preferably not doped with an n-type impurity (hereinafter referred to as non-doped). This is because a non-doped nitride semiconductor having the best crystallinity can be obtained. In the case of the present invention, the impurity concentration of the second layer is more important, and its range is 1 × 10 17
/ Cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1
It is desirable to adjust it to × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 19 / cm 3 . Because ohmic preferably less than 1 × 10 17 / cm 3 and the material of the n-electrode is difficult to obtain a threshold current, not be expected decrease in the voltage at the laser element, 1 × 10 21 / cm
When it is larger than 3 , the leak current of the element itself increases and the crystallinity deteriorates, so that the life of the element tends to be shortened.

【0014】第1の層にn型不純物をドープする場合に
は第2の層よりも不純物量を少なくすることによりキャ
リア濃度の小さい層を形成できる。また、活性化率の小
さい(つまり不純物をドープしてもキャリア濃度があま
り大きくならない)n型不純物をドープしても良い。し
かし、本発明では不純物をドープしないで第1の層を形
成する方が結晶性の良いものが得られるため、好ましく
はノンドープの状態で第1の層を形成することが望まし
い。
In the case where the first layer is doped with an n-type impurity, a layer having a lower carrier concentration can be formed by reducing the amount of impurities compared to the second layer. Further, an n-type impurity having a small activation rate (that is, the carrier concentration does not increase so much even if the impurity is doped) may be doped. However, in the present invention, it is preferable that the first layer is formed in a non-doped state, since it is preferable to form the first layer without doping an impurity, since a crystal having better crystallinity can be obtained.

【0015】ここで、バッファ層11について説明す
る。バッファ層11は、通常0.1μm未満の膜厚で第
1の層を成長させる前に、第1の層の成長温度よりも低
温で成長される窒化物半導体層である。具体的にはノン
ドープのGaN、AlN、AlGaN層が挙げられる。
この層は第1の層の結晶性を良くするために成長される
層であり、また基板の上にバッファ層を成長させると、
基板と窒化物半導体との格子不整合を緩和する作用があ
る。このバッファ層は通常、多結晶を含む層であるた
め、キャリア濃度を測定することはほとんど不可能であ
るか、仮に測定できたとしても、例えば1×1021/cm
3以上と非常に大きく、移動度が非常に小さい層であ
る。従って、本発明では基板の上、若しくは第1の層を
成長させる前に単一の組成で成長される膜厚0.1μm
未満の低温成長バッファ層は、本発明の第1の層には含
まれない。
Here, the buffer layer 11 will be described. The buffer layer 11 is a nitride semiconductor layer that is grown at a lower temperature than the growth temperature of the first layer before growing the first layer with a thickness of usually less than 0.1 μm. Specifically, non-doped GaN, AlN, and AlGaN layers can be used.
This layer is grown to improve the crystallinity of the first layer, and when a buffer layer is grown on the substrate,
It has an effect of alleviating lattice mismatch between the substrate and the nitride semiconductor. Since this buffer layer is usually a layer containing polycrystal, it is almost impossible to measure the carrier concentration, or even if it can be measured, for example, 1 × 10 21 / cm 2
This layer is very large, 3 or more, and has very low mobility. Therefore, in the present invention, a film having a thickness of 0.1 μm grown on the substrate or with a single composition before the first layer is grown.
Low temperature growth buffer layers less than are not included in the first layer of the present invention.

【0016】さらに、第1の層、及び第2の層の内の少
なくとも一方の層を、膜厚100オングストローム以下
の互いに組成が異なる窒化物半導体層が積層された歪み
超格子層とすることもできる。超格子層とすると、この
層が超格子構造となって窒化物半導体層の結晶性が飛躍
的に良くなり、閾値電流が低下する。つまり、超格子層
を構成する各窒化物半導体層の膜厚を100オングスト
ローム以下として、弾性歪み限界以下の膜厚としてい
る。このように超格子層を構成する窒化物半導体層の膜
厚を弾性歪み限界以下の膜厚とすると、結晶中に微細な
クラック、結晶欠陥が入りにくくなり、結晶性の良い窒
化物半導体を成長できる。そのため、この超格子層の上
に他の窒化物半導体層を成長させても、超格子層が結晶
性が良いために他の窒化物半導体層の結晶性も良くな
る。従って全体の窒化物半導体に結晶欠陥が少なくなっ
て結晶性が向上するので、閾値電流が低下して、レーザ
素子の寿命が向上する。
Further, at least one of the first layer and the second layer may be a strained superlattice layer in which nitride semiconductor layers having a thickness of 100 Å or less and having different compositions are stacked. it can. When a superlattice layer is formed, the layer has a superlattice structure, and the crystallinity of the nitride semiconductor layer is significantly improved, and the threshold current is reduced. That is, the thickness of each nitride semiconductor layer constituting the superlattice layer is set to 100 angstrom or less, and is set to a thickness equal to or less than the elastic strain limit. When the thickness of the nitride semiconductor layer constituting the superlattice layer is less than the elastic strain limit, fine cracks and crystal defects are less likely to be formed in the crystal, and a nitride semiconductor with good crystallinity is grown. it can. Therefore, even if another nitride semiconductor layer is grown on the superlattice layer, the crystallinity of the superlattice layer is good, so that the crystallinity of the other nitride semiconductor layer is also good. Therefore, crystal defects are reduced and crystallinity is improved in the entire nitride semiconductor, so that the threshold current is reduced and the life of the laser element is improved.

【0017】超格子層を構成する窒化物半導体層は互い
に組成が異なる窒化物半導体で構成されていれば良く、
バンドギャップエネルギーが異なっていても、同一でも
かまわない。例えば超格子層を構成する最初の層(A
層)をInXGa1-XN(0≦X≦1)で構成し、次の層
(B層)をAlYGa1-YN(0<Y≦1)で構成する
と、B層のバンドギャップエネルギーが必ずA層よりも
大きくなるが、A層をIn XGa1-XN(0≦X≦1)で
構成し、B層をInZAl1-ZN(0<Z≦1)で構成す
れば、A層とB層とは組成が異なるが、バンドギャップ
エネルギーが同一の場合もあり得る。またA層をAlY
Ga1-YN(0≦Y≦1)で構成し、B層をInZAl1-Z
N(0<Z≦1)で構成すれば、同様に第1の層と第2
の層とは組成が異なるがバンドギャップエネルギーが同
一の場合もあり得る。本発明の超格子層はこのような組
成が異なってバンドギャップエネルギーが同じ構成でも
良い。
The nitride semiconductor layers constituting the superlattice layer are mutually
What is necessary is just to be composed of nitride semiconductors having different compositions.
Even if the band gap energy is different or the same
I don't care. For example, the first layer (A
Layer) is InXGa1-XN (0 ≦ X ≦ 1), next layer
(B layer) is AlYGa1-YN (0 <Y ≦ 1)
And the band gap energy of the B layer must be higher than that of the A layer.
Although it is large, the A layer is XGa1-XN (0 ≦ X ≦ 1)
And B layer is InZAl1-ZN (0 <Z ≦ 1)
If the composition is different between the layer A and the layer B, the band gap
The energy may be the same. A layer is made of AlY
Ga1-YN (0 ≦ Y ≦ 1), and the B layer is InZAl1-Z
If N (0 <Z ≦ 1), the first layer and the second layer
Layer has a different composition but the same band gap energy.
It could be one. The superlattice layer of the present invention
Even if the composition is different and the band gap energy is the same
good.

【0018】好ましくは超格子層を構成するA層、B層
の窒化物半導体はバンドギャップエネルギーが異なるも
のを積層することが望ましく、超格子層を構成する窒化
物半導体の平均バンドギャップエネルギーを活性層より
も大きくするように調整することが望ましい。好ましく
は一方の層をInXGa1-XN(0≦X≦1)とし、もう
一方の層をAlYGa1-YN(0≦Y≦1、X≠Y=0)で
構成することにより、結晶性のよい超格子層を形成する
ことができる。また、AlGaNは結晶成長中にクラッ
クが入りやすい性質を有している。そこで、超格子層を
構成するA層を膜厚100オングストローム以下のAl
を含まない窒化物半導体層とすると、Alを含む窒化物
半導体よりなるもう一方のB層を成長させる際のバッフ
ァ層として作用し、B層にクラックが入りにくくなる。
そのため超格子層を積層してもクラックのない超格子を
形成できるので、結晶性が良くなり、素子の寿命が向上
する。これもまた一方の層をInXGa1-XN(0≦X≦
1)とし、もう一方の層をAlYGa1-YN(0≦Y≦
1、X≠Y=0)とした場合の利点である。
Preferably, the nitride semiconductors of the A layer and the B layer constituting the superlattice layer are laminated with different band gap energies, and the average band gap energy of the nitride semiconductor constituting the superlattice layer is activated. It is desirable to adjust so as to be larger than the layer. Preferably one of the layers as In X Ga 1-X N ( 0 ≦ X ≦ 1), constituting the other layers in the Al Y Ga 1-Y N ( 0 ≦ Y ≦ 1, X ≠ Y = 0) Thereby, a superlattice layer having good crystallinity can be formed. In addition, AlGaN has a property of easily cracking during crystal growth. Therefore, the A layer constituting the superlattice layer is formed of Al having a thickness of 100 Å or less.
When the nitride semiconductor layer does not contain Al, it acts as a buffer layer when growing another B layer made of a nitride semiconductor containing Al, and the B layer is less likely to crack.
Therefore, even if the superlattice layers are stacked, a superlattice without cracks can be formed, so that the crystallinity is improved and the life of the element is improved. Again, one of the layers is In x Ga 1 -x N (0 ≦ X ≦
1) and the other layer is Al Y Ga 1 -Y N (0 ≦ Y ≦
1, X ≠ Y = 0).

【0019】超格子層を構成する各窒化物半導体層の膜
厚は100オングストローム以下、さらに好ましくは7
0オングストローム以下、最も好ましくは10オングス
トローム以上、40オングストローム以下の範囲に調整
する。100オングストロームよりも厚いと弾性歪み限
界以上の膜厚となり、膜中に微少なクラック、あるいは
結晶欠陥が入りやすい傾向にある。井戸層、障壁層の膜
厚の下限は特に限定せず1原子層以上であればよいが1
0オングストローム以上に調整することが望ましい。但
し、膜厚の厚い第1の層を超格子層で構成する場合には
70オングストローム以下、膜厚が薄く、n型不純物が
含まれる第2の層を超格子層とする場合には40オング
ストローム以下にすることが望ましい。
The thickness of each nitride semiconductor layer constituting the superlattice layer is 100 Å or less, more preferably 7 Å or less.
The adjustment is made in a range of 0 angstrom or less, most preferably 10 angstrom or more and 40 angstrom or less. If the thickness is larger than 100 Å, the film thickness becomes larger than the elastic strain limit, and a minute crack or a crystal defect tends to easily enter the film. The lower limits of the thicknesses of the well layer and the barrier layer are not particularly limited, and may be at least one atomic layer.
It is desirable to adjust it to 0 angstrom or more. However, when the first layer having a large thickness is formed of a superlattice layer, the thickness is 70 Å or less. When the second layer having a small thickness and containing an n-type impurity is formed as a superlattice layer, the thickness is 40 Å. It is desirable to make the following.

【0020】超格子層を構成する窒化物半導体層のバン
ドギャップエネルギーが互いに異なる場合、n型不純物
はバンドギャップエネルギーの大きな方の層に多くドー
プするか、またはバンドギャップエネルギーの小さな方
をノンドープとして、バンドギャップエネルギーの大き
な方にn型不純物をドープする方が、閾値電圧、閾値電
流が低下しやすい傾向にある。
When the bandgap energies of the nitride semiconductor layers forming the superlattice layer are different from each other, the n-type impurity is doped more into the layer having the larger bandgap energy, or the n-type impurity is made non-doped with the smaller bandgap energy. The threshold voltage and the threshold current tend to decrease more easily when the bandgap energy is doped with an n-type impurity.

【0021】重要なことに、第2の層よりも第1の層を
厚く成長させ、第1の層は0.1μm以上、さらに好ま
しくは0.5μm以上、最も好ましくは1μm以上、2
0μm以下に調整することが望ましい。第1の層が0.
1μmよりも薄いと、不純物濃度の大きい第2の層を厚
く成長させなければならず、コンタクト層としての第2
の層の結晶性の向上があまり望めない傾向にある。また
20μmよりも厚いと、第1の層自体に結晶欠陥が多く
なりやすい傾向にある。また第1の層を厚く成長させる
利点として、放熱性の向上が挙げられる。つまりレーザ
素子を作製した場合に、第1の層で熱が広がりやすくレ
ーザ素子の寿命が向上する。さらにレーザ光の漏れ光が
第1の層内で広がって、楕円形に近いレーザ光が得やす
くなる。
Importantly, the first layer is grown thicker than the second layer, the first layer being at least 0.1 μm, more preferably at least 0.5 μm, most preferably at least 1 μm,
It is desirable to adjust it to 0 μm or less. If the first layer is 0.
If the thickness is smaller than 1 μm, the second layer having a high impurity concentration must be grown thick, and the second layer as a contact layer must be grown.
Tends to be less likely to improve the crystallinity of the layer. If the thickness is more than 20 μm, the first layer itself tends to have many crystal defects. An advantage of growing the first layer thickly is an improvement in heat dissipation. That is, when a laser element is manufactured, heat easily spreads in the first layer, and the life of the laser element is improved. Further, the leakage light of the laser light spreads in the first layer, so that a laser light having a nearly elliptical shape is easily obtained.

【0022】一方、第2の層は0.2μm以上、4μm
以下に調整することが望ましい。0.2よりも薄いと、
後で負電極を形成する際に、第2の層を露出させるよう
にエッチングレートを制御するのが難しく、一方、4μ
m以上にすると不純物の影響で結晶性が悪くなる傾向に
ある。これは、第1の層、第2の層を超格子層で構成す
る場合も同様である。超格子層で第1の層、第2の層を
構成する場合には、それぞれの超格子層全体の層の膜厚
を指すことは言うまでもない。第1の層を超格子で20
μm以上積むことは、非常に手間がかかり製造工程上不
向きである。但し、第2の層を超格子層で形成する場合
では4μm以上の膜厚で形成しても良いが、第1の層と
同様に厚膜で成長させると非常に手間が係る。
On the other hand, the second layer has a thickness of 0.2 μm or more and 4 μm
It is desirable to adjust as follows. If it is thinner than 0.2,
When forming the negative electrode later, it is difficult to control the etching rate so as to expose the second layer.
If it is more than m, the crystallinity tends to deteriorate due to the influence of impurities. This also applies to the case where the first layer and the second layer are composed of superlattice layers. When the first layer and the second layer are composed of the superlattice layer, it is needless to say that the superlattice layer indicates the film thickness of the entire superlattice layer. The first layer is superlattice 20
Stacking more than μm is very time-consuming and unsuitable for the manufacturing process. However, when the second layer is formed of a superlattice layer, it may be formed with a thickness of 4 μm or more, but when it is grown as a thick film like the first layer, it takes much time and effort.

【0023】[0023]

【実施例】以下実施例において本発明を詳説する。図2
は本発明の一実施例のレーザ素子の構造を示す模式的な
断面図であり、レーザ光の共振方向に垂直な方向で素子
を切断した際の構造を示すものである。以下この図面を
元に本発明の素子を説明する。なお、本明細書において
示す一般式InXAlYGa1-X-YNは単に窒化物半導体
の組成比を示すものであって、例えば異なる層が同一の
一般式で示されていても、それらの層のX値、Y値等が一
致しているものではない。
The present invention will be described in detail in the following examples. FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention, showing a structure when the device is cut in a direction perpendicular to a resonance direction of laser light. Hereinafter, the device of the present invention will be described based on this drawing. Note that the general formula In x Al Y Ga 1 -XYN shown in the present specification simply indicates the composition ratio of a nitride semiconductor. For example, even if different layers are represented by the same general formula, the The X and Y values of the layers do not match.

【0024】[実施例1]サファイア(C面)よりなる
基板20を反応容器内にセットし、容器内を水素で十分
置換した後、水素を流しながら、基板の温度を1050
℃まで上昇させ、基板のクリーニングを行う。基板20
にはサファイアC面の他、R面、A面を主面とするサフ
ァイア、その他、スピネル(MgA124)のような絶
縁性の基板の他、SiC(6H、4H、3Cを含む)、
ZnS、ZnO、GaAs、GaN等の半導体基板を用
いることができる。
[Example 1] A substrate 20 made of sapphire (C-plane) was set in a reaction vessel, and the inside of the vessel was sufficiently replaced with hydrogen.
The temperature is raised to ° C., and the substrate is cleaned. Substrate 20
In addition to sapphire C surface, sapphire having R surface and A surface as main surfaces, other insulating substrates such as spinel (MgAl 2 O 4 ), SiC (including 6H, 4H, 3C),
A semiconductor substrate of ZnS, ZnO, GaAs, GaN, or the like can be used.

【0025】(バッファ層21)続いて、温度を510
℃まで下げ、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニ
アとTMG(トリメチルガリウム)とを用い、基板1上
にGaNよりなるバッファ層2を約200オングストロ
ームの膜厚で成長させる。バッファ層20、AlN、G
aN、AlGaN等が、900℃以下の温度で、0.1
μm未満、好ましくは数十オングストローム〜数百オン
グストロームで形成できる。このバッファ層は基板と窒
化物半導体との格子定数不正を緩和するために形成され
るが、窒化物半導体の成長方法、基板の種類等によって
は省略することも可能である。
(Buffer Layer 21) Subsequently, the temperature is set to 510
The temperature is lowered to ℃, and a buffer layer 2 made of GaN is grown to a thickness of about 200 Å on the substrate 1 using hydrogen as a carrier gas and ammonia and TMG (trimethylgallium) as a source gas. Buffer layer 20, AlN, G
aN, AlGaN, etc. at a temperature of 900 ° C. or less, 0.1
It can be formed with a thickness of less than μm, preferably several tens of angstroms to several hundreds of angstroms. This buffer layer is formed in order to alleviate the lattice constant mismatch between the substrate and the nitride semiconductor, but may be omitted depending on the growth method of the nitride semiconductor, the type of the substrate, and the like.

【0026】(第1の層22)バッファ層20成長後、
TMGのみ止めて、温度を1050℃まで上昇させる。
1050℃になったら、同じく原料ガスにTMG、アン
モニアガスを用い、キャリア濃度1×1018/cm3のノ
ンドープGaNよりなる第1の層22を5μmの膜厚で
成長させる。第1の層はInXAlYGa1-X-YN(0≦
X、0≦Y、X+Y≦1)で構成でき、その組成は特に問う
ものではない。
(First Layer 22) After growing the buffer layer 20,
Turn off only TMG and raise the temperature to 1050 ° C.
When the temperature reaches 1050 ° C., a first layer 22 of non-doped GaN having a carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 is grown to a thickness of 5 μm using TMG and ammonia gas as the source gas. The first layer is made of In x Al Y Ga 1 -XYN (0 ≦
X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), and the composition is not particularly limited.

【0027】(第2の層23)続いて、1050℃でT
MG、アンモニア、不純物ガスにシランガスを用い、S
iを1×1019/cm3ドープしたn型GaNよりなる第
2の層23を1μmの膜厚で成長させる。この第2の層
23のキャリア濃度はドープ量と同じ1×10 19/cm3
であった。特にSiのような活性化率の高いn型不純物
はドープした不純物量とほぼ同じだけのキャリア濃度が
得られるため、以下の説明においてSiがドープされた
n型窒化物半導体はSiのドープ量でもって、キャリア
濃度が示されているものとする。第2の層の組成もIn
XAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)で構成
でき、その組成は特に問うものではなく、第1の層2
2、第2の層23を異なる組成の窒化物半導体で構成し
ても良い。
(Second Layer 23) Subsequently, at 1050 ° C., T
Using silane gas for MG, ammonia and impurity gas, S
i is 1 × 1019/cmThreeThe first layer of doped n-type GaN
The second layer 23 is grown to a thickness of 1 μm. This second layer
23 has a carrier concentration of 1 × 10 19/cmThree
Met. N-type impurities with high activation rate, especially Si
Has a carrier concentration almost equal to the amount of doped impurities.
In the following description, Si was doped
The n-type nitride semiconductor has a doping amount of Si,
It is assumed that the concentration is indicated. The composition of the second layer is also In.
XAlYGa1-XYConsists of N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1)
The composition of the first layer 2 does not matter.
2. The second layer 23 is composed of nitride semiconductors having different compositions.
May be.

【0028】(クラック防止層24)次に、温度を80
0℃にして、原料ガスにTMG、TMI(トリメチルイ
ンジウム)、アンモニア、シランガスを用い、Siを1
×1019/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなるク
ラック防止層24を500オングストロームの膜厚で成
長させる。このクラック防止層10はInを含むn型の
窒化物半導体、好ましくはInGaNで成長させること
により、Alを含む窒化物半導体層中にクラックが入る
のを防止することができる。なおこのクラック防止層は
100オングストローム以上、0.5μm以下の膜厚で
成長させることが好ましい。100オングストロームよ
りも薄いと前記のようにクラック防止として作用しにく
く、0.5μmよりも厚いと、結晶自体が黒変する傾向
にある。なお、このクラック防止層24は成長方法、成
長装置等の条件によっては省略することもでき、特に第
2の層23を超格子構造とした場合には省略できる。
(Crack prevention layer 24)
0 ° C., and using TMG, TMI (trimethylindium), ammonia and silane gas as source gases,
The × 10 19 / cm 3 doped crack preventing layer 24 consisting of In0.1Ga0.9N was grown to a film thickness of 500 angstroms. The crack prevention layer 10 is made of an n-type nitride semiconductor containing In, preferably InGaN, so that cracks can be prevented from entering the nitride semiconductor layer containing Al. The crack preventing layer is preferably grown to a thickness of 100 Å or more and 0.5 μm or less. When the thickness is less than 100 Å, it is difficult to function as a crack prevention as described above, and when the thickness is more than 0.5 μm, the crystal itself tends to turn black. The crack prevention layer 24 can be omitted depending on the conditions of the growth method, the growth apparatus, and the like, and can be omitted particularly when the second layer 23 has a super lattice structure.

【0029】(n側クラッド層25)次に温度を105
0℃にして、原料ガスにTMA(トリメチルアルミニウ
ム)、TMG、NH3、SiH4を用い、Siを1×10
19/cm3ドープしたn型Al0.25Ga0.75Nよりなるn
側クラッド層25を0.5μmの膜厚で成長させる。こ
のn側クラッド層25はキャリア閉じ込め層、及び光閉
じ込め層として作用し、Alを含む窒化物半導体、好ま
しくはAlGaNを成長させることが望ましく、100
オングストローム以上、2μm以下、さらに好ましくは
500オングストローム以上、1μm以下で成長させる
ことにより、結晶性の良いクラッド層が形成できる。
(N-side cladding layer 25)
0 ° C., and using TMA (trimethylaluminum), TMG, NH 3 , and SiH 4 as raw material gases,
19 / cm 3 doped n-type Al0.25Ga0.75N
The side cladding layer 25 is grown to a thickness of 0.5 μm. The n-side cladding layer 25 functions as a carrier confinement layer and a light confinement layer, and it is desirable to grow a nitride semiconductor containing Al, preferably AlGaN.
By growing the layer at a thickness of angstrom or more and 2 μm or less, more preferably 500 angstrom or more and 1 μm or less, a cladding layer having good crystallinity can be formed.

【0030】(n側光ガイド層26)続いて、1050
℃でSiを1×1019/cm3ドープしたn型GaNより
なるn側光ガイド層26を0.2μmの膜厚で成長させ
る。このn側光ガイド層26は、活性層の光ガイド層と
して作用し、GaN、InGaNを成長させることが望
ましく、通常100オングストローム〜5μm、さらに
好ましくは200オングストローム〜1μmの膜厚で成
長させることが望ましい。このn側の光ガイド層はノン
ドープでも良い。
(N-side light guide layer 26)
An n-side optical guide layer 26 of n-type GaN doped with Si at 1 × 10 19 / cm 3 is grown at a temperature of 0.2 ° C. to a thickness of 0.2 μm. The n-side light guide layer 26 functions as a light guide layer of an active layer, and is preferably used to grow GaN or InGaN. desirable. The n-side light guide layer may be non-doped.

【0031】(活性層27)次に、原料ガスにTMG、
TMI、アンモニア、シランガスを用いて活性層27を
成長させる。活性層27は温度を800℃に保持して、
まずSiを8×10 18/cm3でドープしたIn0.2Ga0.
8Nよりなる井戸層を25オングストロームの膜厚で成
長させる。次にTMIのモル比を変化させるのみで同一
温度で、Siを8×1018/cm3ドープしたIn0.01G
a0.95Nよりなる障壁層を50オングストロームの膜厚
で成長させる。この操作を2回繰り返し、最後に井戸層
を積層した多重量子井戸構造とする。活性層にドープす
る不純物は本実施例のように井戸層、障壁層両方にドー
プしても良く、いずれか一方にドープしてもよい。なお
n型不純物をドープすると閾値が低下する傾向にある。
(Active Layer 27) Next, TMG is used as a source gas.
The active layer 27 is formed using TMI, ammonia and silane gas.
Let it grow. The active layer 27 maintains the temperature at 800 ° C.
First, Si is 8 × 10 18/cmThreeIn0.2Ga0 doped with
A well layer of 8N is formed with a thickness of 25 Å.
Lengthen. Next, it is the same except for changing the molar ratio of TMI.
At temperature, 8 × 10 Si18/cmThreeDoped In0.01G
a. A barrier layer made of 0.95N is formed to a thickness of 50 Å.
Grow with. This operation is repeated twice, and finally the well layer
Are stacked to form a multiple quantum well structure. Doping the active layer
Impurities are doped into both the well layer and the barrier layer as in this embodiment.
Or one of them may be doped. Note that
When an n-type impurity is doped, the threshold value tends to decrease.

【0032】(p側キャップ層28)次に、温度を10
50℃に上げ、TMG、TMA、アンモニア、Cp2M
g(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、活性
層よりもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1
×1020/cm3ドープしたAl0.1Ga0.9Nよりなるp
側キャップ層28を300オングストロームの膜厚で成
長させる。このp側キャップ層28は好ましくはp型と
するが、膜厚が薄いため、n型不純物をドープしてキャ
リアが補償されたi型としても良い。p側キャップ層2
8の膜厚は0.1μm以下、さらに好ましくは500オ
ングストローム以下、最も好ましくは300オングスト
ローム以下に調整する。0.1μmより厚い膜厚で成長
させると、p側キャップ層28中にクラックが入りやす
くなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長しにくいか
らである。またキャリアがこのエネルギーバリアをトン
ネル効果により通過できなくなる。Alの組成比が大き
いAlGaN程薄く形成するとLD素子は発振しやすく
なる。例えば、Y値が0.2以上のAlYGa1-YNであ
れば500オングストローム以下に調整することが望ま
しい。p側キャップ層28の膜厚の下限は特に限定しな
いが、10オングストローム以上の膜厚で形成すること
が望ましい。
(P-side cap layer 28)
Raise to 50 ° C, TMG, TMA, ammonia, Cp2M
g (cyclopentadienylmagnesium), the bandgap energy of which is larger than that of the active layer.
X10 20 / cm 3 doped Al0.1Ga0.9N p
The side cap layer 28 is grown to a thickness of 300 Å. The p-side cap layer 28 is preferably of a p-type, but may be of an i-type in which the carrier is compensated by doping an n-type impurity due to its small thickness. p-side cap layer 2
The film thickness of No. 8 is adjusted to 0.1 μm or less, more preferably 500 Å or less, and most preferably 300 Å or less. This is because if the layer is grown with a thickness greater than 0.1 μm, cracks are easily formed in the p-side cap layer 28, and it is difficult to grow a nitride semiconductor layer having good crystallinity. In addition, carriers cannot pass through the energy barrier due to the tunnel effect. When the composition ratio of Al is larger and the thickness of AlGaN is smaller, the LD element is more likely to oscillate. For example, in the case of Al Y Ga 1 -YN having a Y value of 0.2 or more, it is desirable to adjust the value to 500 Å or less. Although the lower limit of the film thickness of the p-side cap layer 28 is not particularly limited, it is preferable that the film be formed with a film thickness of 10 Å or more.

【0033】(p側光ガイド層29)続いて、1050
℃で、Mgを1×1020/cm3ドープしたGaNよりな
るp側光ガイド層26を0.2μmの膜厚で成長させ
る。このp側光ガイド層29は、n側光ガイド層26と
同じく、活性層の光ガイド層として作用し、GaN、I
nGaNを成長させることが望ましく、通常100オン
グストローム〜5μm、さらに好ましくは200オング
ストローム〜1μmの膜厚で成長させることが望まし
い。なおこのp側光ガイド層は、p型不純物をドープし
たが、ノンドープの窒化物半導体で構成することもでき
る。
(P-side light guide layer 29)
A p-side light guide layer 26 made of GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown at a temperature of 0.2 ° C. to a thickness of 0.2 μm. The p-side light guide layer 29 acts as a light guide layer of an active layer, like the n-side light guide layer 26, and serves as a GaN, I
It is desirable to grow nGaN, preferably to a thickness of 100 Å to 5 μm, more preferably 200 Å to 1 μm. The p-side light guide layer is doped with a p-type impurity, but may be made of a non-doped nitride semiconductor.

【0034】(p側クラッド層30)続いて1050℃
で、Mgを1×1020/cm3ドープしたAl0.25Ga0.7
5Nよりなるp側クラッド層30を0.5μmの膜厚で
成長させる。この層はn側クラッド層25と同じく、キ
ャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用し、A
lを含む窒化物半導体、好ましくはAlGaNを成長さ
せることが望ましく、100オングストローム以上、2
μm以下、さらに好ましくは500オングストローム以
上、1μm以下で成長させると結晶性の良いクラッド層
が成長できる。
(P-side cladding layer 30) Subsequently, at 1050 ° C.
Al.25 Ga0.7 doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3
A 5N p-side cladding layer 30 is grown to a thickness of 0.5 μm. This layer acts as a carrier confinement layer and a light confinement layer as in the case of the n-side cladding layer 25.
It is desirable to grow a nitride semiconductor containing l, preferably AlGaN, at least 100 Å.
If the growth is made at most μm, more preferably at least 500 Å and at most 1 μm, a cladding layer with good crystallinity can be grown.

【0035】本実施例のように量子構造の井戸層を有す
る活性層を有するダブルへテロ構造の半導体素子の場
合、その活性層27に接して、活性層よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きい膜厚0.1μm以下の窒化物半
導体よりなるキャップ層、好ましくはAlを含む窒化物
半導体よりなるp側キャップ層28を設け、そのp側キ
ャップ層28よりも活性層から離れた位置に、p側キャ
ップ層28よりもバンドギャップエネルギーが小さいp
側光ガイド層29を設け、そのp側光ガイド層29より
も活性層から離れた位置に、p側光ガイド層29よりも
バンドギャップが大きい窒化物半導体、好ましくはAl
を含む窒化物半導体よりなるp側クラッド層30を設け
ることは非常に好ましい。しかもp側キャップ層28の
膜厚を0.1μm以下と薄く設定してあるため、キャリ
アのバリアとして作用することはなく、p層から注入さ
れた正孔が、トンネル効果によりキャップ層28を通り
抜けることができて、活性層で効率よく再結合し、LD
の出力が向上する。つまり、注入されたキャリアは、キ
ャップ層28のバンドギャップエネルギーが大きいた
め、半導体素子の温度が上昇しても、あるいは注入電流
密度が増えても、キャリアは活性層をオーバーフローせ
ず、キャップ層28で阻止されるため、キャリアが活性
層に貯まり、効率よく発光することが可能となる。
In the case of a semiconductor device having a double hetero structure having an active layer having a quantum well layer as in this embodiment, a film thickness 0 having a band gap energy larger than that of the active layer is provided in contact with the active layer 27. A cap layer made of a nitride semiconductor having a thickness of 0.1 μm or less, preferably a p-side cap layer made of a nitride semiconductor containing Al, is provided at a position farther from the active layer than the p-side cap layer. P whose band gap energy is smaller than 28
A light guide layer 29 is provided, and a nitride semiconductor having a larger band gap than the p-side light guide layer 29, preferably Al, is provided at a position farther from the active layer than the p-side light guide layer 29.
It is very preferable to provide the p-side cladding layer 30 made of a nitride semiconductor containing In addition, since the thickness of the p-side cap layer 28 is set to a small value of 0.1 μm or less, it does not act as a carrier barrier, and holes injected from the p-layer pass through the cap layer 28 by a tunnel effect. And efficiently recombine in the active layer,
Output is improved. That is, since the injected carriers have a large band gap energy of the cap layer 28, the carriers do not overflow the active layer even if the temperature of the semiconductor element rises or the injected current density increases. , Carriers are accumulated in the active layer, and light can be emitted efficiently.

【0036】(p側コンタクト層31)最後に、p側ク
ラッド層30の上に、1050℃でMgを2×1020
cm3ドープしたGaNよりなるp側コンタクト層31を
150オングストロームの膜厚で成長させる。p側コン
タクト層31はp型のInXAlYGa1-X-YN(0≦X、
0≦Y、X+Y≦1)で構成することができ、好ましくは
MgをドープしたGaNとすれば、p電極32と最も好
ましいオーミック接触が得られる。なお、p側コンタク
ト層と好ましいオーミックが得られるp電極32の材料
としては、例えばNi、Pd、Ag、Ni/Au等を挙
げることができる。さらに、p側コンタクト層31の膜
厚は500オングストローム以下、さらに好ましくは3
00オングストローム以下、最も好ましくは200オン
グストローム以下に調整することが望ましい。なぜな
ら、抵抗率が高いp型窒化物半導体層の膜厚を500オ
ングストローム以下に調整することにより、さらに抵抗
率が低下するため、閾値での電流、電圧が低下する。ま
たp型層から除去される水素が多くなって抵抗率が低下
しやすい傾向にある。さらに、このコンタクト層31を
薄くする効果には、次のようなことがある。例えば、p
型AlGaNよりなるp側クラッド層に、膜厚が500
オングストロームより厚いp型GaNよりなるp側コン
タクト層が接して形成されており、仮にクラッド層とコ
ンタクト層の不純物濃度が同じで、キャリア濃度が同じ
である場合、p側コンタクト層の膜厚を500オングス
トロームよりも薄くすると、クラッド層側のキャリアが
コンタクト層側に移動しやすくなって、p側コンタクト
層のキャリア濃度が高くなる傾向にある。そのためキャ
リア濃度の高いコンタクト層に電極を形成すると良好な
オーミックが得られる。
(P-side contact layer 31) Finally, on the p-side cladding layer 30, Mg was added at 2 × 10 20 /
A p-side contact layer 31 made of GaN doped with cm 3 is grown to a thickness of 150 Å. The p-side contact layer 31 is a p-type In x Al Y Ga 1 -XYN (0 ≦ X,
0 ≦ Y, X + Y ≦ 1), and preferably Mg-doped GaN provides the most preferable ohmic contact with the p-electrode 32. In addition, as a material of the p-side contact layer and the p-electrode 32 from which a preferable ohmic is obtained, for example, Ni, Pd, Ag, Ni / Au and the like can be cited. Further, the thickness of the p-side contact layer 31 is 500 angstrom or less, and more preferably 3 angstrom.
It is desirable to adjust the thickness to not more than 00 Å, most preferably to not more than 200 Å. The reason is that by adjusting the thickness of the p-type nitride semiconductor layer having a high resistivity to 500 Å or less, the resistivity further decreases, so that the threshold current and voltage decrease. In addition, the amount of hydrogen removed from the p-type layer increases, and the resistivity tends to decrease. Further, the effects of reducing the thickness of the contact layer 31 include the following. For example, p
The p-side cladding layer made of p-type AlGaN has a thickness of 500
A p-side contact layer made of p-type GaN, which is thicker than Å, is formed in contact with the substrate. If the impurity concentration of the cladding layer and that of the contact layer are the same and the carrier concentration is the same, the thickness of the p-side contact layer is set to 500. When the thickness is smaller than Å, carriers on the cladding layer side easily move to the contact layer side, and the carrier concentration in the p-side contact layer tends to increase. Therefore, when an electrode is formed on a contact layer having a high carrier concentration, a good ohmic can be obtained.

【0037】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、700
℃でアニーリングを行い、p型不純物がドープされた層
をさらに低抵抗化する。
After the reaction is completed, the temperature is lowered to room temperature, and the wafer is placed in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel.
Annealing is performed at ° C. to further reduce the resistance of the layer doped with the p-type impurity.

【0038】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、図2に示すように、RIE装置で最上層のp
側コンタクト層31と、p側クラッド層30とをエッチ
ングして、4μmのストライプ幅を有するリッジ形状と
する。特に活性層よりも上にあるAlを含む窒化物半導
体層以上の層をリッジ形状とすることにより、活性層の
発光がリッジ下部に集中して、横モードが単一化しやす
く、閾値が低下しやすい。リッジ形成後、リッジ表面に
マスクを形成し、図2に示すように、ストライプ状のリ
ッジに対して左右対称にして、n電極33を形成すべき
第2の層23の表面を露出させる。n電極33の材料と
してはAl、Ti、W、Cu、Zn、Sn、In等の金
属若しくは合金が好ましいオーミックが得られる。
After annealing, the wafer was taken out of the reaction vessel and, as shown in FIG.
The side contact layer 31 and the p-side cladding layer 30 are etched to form a ridge shape having a stripe width of 4 μm. In particular, by forming a layer of a nitride semiconductor layer containing Al or higher which is higher than the active layer into a ridge shape, light emission of the active layer is concentrated on the lower portion of the ridge, the transverse mode is easily united, and the threshold value is lowered. Cheap. After the formation of the ridge, a mask is formed on the surface of the ridge, and as shown in FIG. 2, the surface of the second layer 23 on which the n-electrode 33 is to be formed is exposed symmetrically with respect to the stripe-shaped ridge. As a material for the n-electrode 33, a metal or alloy such as Al, Ti, W, Cu, Zn, Sn, and In can be used to obtain an ohmic.

【0039】次にp側コンタクト層31の表面にNiと
Auよりなるp電極32をストライプ状に形成する。一
方、TiとAlよりなるn電極33をストライプ状の第
2の層23のほぼ全面に形成する。なおほぼ全面とは8
0%以上の面積をいう。このようにp電極32に対して
左右対称に第2の層23を露出させて、その第2の層2
3のほぼ全面にn電極を設けることも、閾値を低下させ
る上で非常に有利である。
Next, on the surface of the p-side contact layer 31, a p-electrode 32 made of Ni and Au is formed in a stripe shape. On the other hand, an n-electrode 33 made of Ti and Al is formed on almost the entire surface of the second layer 23 in a stripe shape. In addition, almost all is 8
It means an area of 0% or more. In this way, the second layer 23 is exposed symmetrically with respect to the p-electrode 32 and the second layer 2 is exposed.
Providing an n-electrode on almost the entire surface of 3 is also very advantageous in lowering the threshold.

【0040】以上のようにして、n電極とp電極とを形
成したウェーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨
剤を用いて、窒化物半導体を形成していない側のサファ
イア基板20をラッピングし、基板の厚さを50μmと
する。ラッピング後、さらに細かい研磨剤で1μmポリ
シングして基板表面を鏡面状とする。
As described above, the wafer on which the n-electrode and the p-electrode are formed is transferred to a polishing apparatus, and the sapphire substrate 20 on which the nitride semiconductor is not formed is wrapped using a diamond abrasive. The thickness of the substrate is 50 μm. After lapping, the substrate surface is mirror-finished by polishing with a finer abrasive at 1 μm.

【0041】基板研磨後、研磨面側をスクライブして、
ストライプ状の電極に垂直な方向でバー状に劈開し、劈
開面に共振器を作製する。共振器面にSiO2とTiO2
よりなる誘電体超格子を形成し、最後にp電極32に平
行な方向で、バーを切断してレーザチップとした。次に
チップをフェースアップ(基板とヒートシンクとが対向
した状態)でヒートシンクに設置し、それぞれの電極を
ボンディングして、室温でレーザ発振を試みたところ、
室温において、閾値電流密度3.0kA/cm2、閾値電
圧4.5Vで、発振波長405nmの連続発振が確認さ
れ、30時間以上の寿命を示した。
After polishing the substrate, the polished surface side is scribed,
Cleavage is performed in a bar shape in a direction perpendicular to the stripe-shaped electrodes, and a resonator is formed on the cleavage plane. SiO 2 and TiO 2 on the resonator surface
A dielectric superlattice was formed, and finally the bar was cut in a direction parallel to the p-electrode 32 to form a laser chip. Next, the chip was placed on the heat sink face up (in a state where the substrate and the heat sink faced each other), the respective electrodes were bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature.
At room temperature, continuous oscillation at an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed at a threshold current density of 3.0 kA / cm 2 and a threshold voltage of 4.5 V, and a lifetime of 30 hours or more was shown.

【0042】[実施例2]実施例1において、第2の層
23成長時に、Siを1×1019/cm3ドープしたAl
0.1Ga0.9Nよりなる層を20オングストローム成長さ
せ、続いてSiを同量でドープしたn型GaNよりなる
層を20オングストローム成長させる。そして、この操
作をそれぞれ200回繰り返し、キャリア濃度1×10
19/cm3の総膜厚0.8μmの超格子層よりなる第2の
層23を形成する。
Example 2 In Example 1, when growing the second layer 23, Al doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Si was used.
A layer made of 0.1Ga0.9N is grown at 20 Å, and a layer made of n-type GaN doped with the same amount of Si is grown at 20 Å. This operation was repeated 200 times, and the carrier concentration was 1 × 10
A second layer 23 made of a superlattice layer having a total film thickness of 0.8 μm and a thickness of 19 / cm 3 is formed.

【0043】次に、クラック防止層24を成長させず
に、実施例1と同様にして第2の層23の上に直接n側
クラッド層25を成長させ、後は同様にして図2のレー
ザ素子の構造となるように窒化物半導体を積層する。
Next, the n-side cladding layer 25 is grown directly on the second layer 23 in the same manner as in the first embodiment without growing the crack prevention layer 24, and thereafter the laser shown in FIG. A nitride semiconductor is stacked so as to have an element structure.

【0044】成長後、リッジを形成した後、第2の層2
3の表面をエッチングして露出させる。なお第2の層2
3の表面にはSiドープGaNよりなる井戸層が露出し
た。後は実施例1と同様にして電極を形成してレーザ素
子としたところ、室温において、閾値電流密度2.8k
A/cm2、閾値電圧4.3Vで、発振波長405nmの
連続発振が確認され、40時間以上の寿命を示した。
After the growth, after forming the ridge, the second layer 2 is formed.
3 is exposed by etching. The second layer 2
A well layer made of Si-doped GaN was exposed on the surface of Sample No. 3. Thereafter, electrodes were formed in the same manner as in Example 1 to form a laser device. At room temperature, the threshold current density was 2.8 k.
At A / cm 2 and a threshold voltage of 4.3 V, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed, and a lifetime of 40 hours or more was shown.

【0045】[実施例3]実施例2において、第2の層
23成長時に、Siを2×1019/cm3ドープしたAl
0.1Ga0.9Nよりなる層を30オングストローム成長さ
せ、続いてノンドープのGaNよりなる層を30オング
ストローム成長させる。この操作をそれぞれ200回繰
り返し、総膜厚1.2μmの超格子層よりなる第2の層
23を形成する。後は実施例2と同様にレーザ素子を作
製したところ、閾値電流密度2.7kA/cm2、閾値電
圧4.1Vで、発振波長405nmの連続発振が確認さ
れ、50時間以上の寿命を示した。
Example 3 In Example 2, when the second layer 23 was grown, Al doped with 2 × 10 19 / cm 3 of Si was used.
A layer made of 0.1Ga0.9N is grown for 30 Å, and a layer made of non-doped GaN is grown for 30 Å. This operation is repeated 200 times to form a second layer 23 made of a superlattice layer having a total film thickness of 1.2 μm. Thereafter, when a laser device was manufactured in the same manner as in Example 2, continuous oscillation at an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed at a threshold current density of 2.7 kA / cm 2 and a threshold voltage of 4.1 V, and a life of 50 hours or more was shown. .

【0046】このように超格子層を第2の層23とし
て、n電極を形成する層とすると閾値電圧が低下する傾
向にある。これはHEMTに類似した効果が現れたので
はないかと推察される。例えば、n型不純物がドープさ
れたバンドギャップの大きい窒化物半導体層と、バンド
ギャップが小さいノンドープの窒化物半導体層とを積層
した超格子層では、n型不純物を添加した層と、ノンド
ープの層とのヘテロ接合界面で、障壁層側が空乏化し、
バンドギャップの小さい層側の厚さ前後の界面に電子
(二次元電子ガス)が蓄積する。この二次元電子ガスが
バンドギャップの小さい側にできるので、電子が走行す
るときに不純物による散乱を受けないため、超格子の電
子の移動度が高くなり、抵抗率が低下する。従って超格
子を電極形成時のコンタクト層とすると、移動度が大き
くなって素子の電圧が低下すると推察されるが詳しいこ
とは不明である。
As described above, when the superlattice layer is the second layer 23 and the n-electrode is formed, the threshold voltage tends to decrease. This is presumed to have an effect similar to HEMT. For example, in a superlattice layer in which a nitride semiconductor layer with a large band gap doped with an n-type impurity and a non-doped nitride semiconductor layer with a small band gap are stacked, a layer doped with an n-type impurity and a non-doped layer At the heterojunction interface with the barrier layer side is depleted,
Electrons (two-dimensional electron gas) accumulate at the interface near the thickness on the layer side where the band gap is small. Since the two-dimensional electron gas is formed on the side having the smaller band gap, the electrons are not scattered by impurities when traveling, so that the mobility of electrons in the superlattice increases and the resistivity decreases. Therefore, when the superlattice is used as a contact layer when forming an electrode, it is presumed that the mobility increases and the voltage of the element decreases, but the details are unknown.

【0047】[実施例4]実施例1において、第1の層
22成長時に、ノンドープのn型GaNよりなる井戸層
を40オングストローム、次にノンドープのn型Al0.
1Ga0.9Nよりなる障壁層を60オングストローム成長
させる。この操作をそれぞれ200回繰り返し、平均キ
ャリア濃度5×1017/cm3の総膜厚2μmの超格子層
よりなる第1の層22を形成する。
[Embodiment 4] In the first embodiment, when the first layer 22 is grown, the well layer made of non-doped n-type GaN is formed to 40 Å, and then the non-doped n-type Al0.
A barrier layer of 1Ga0.9N is grown at 60 Å. This operation is repeated 200 times to form a first layer 22 composed of a superlattice layer having an average carrier concentration of 5 × 10 17 / cm 3 and a total film thickness of 2 μm.

【0048】次に実施例1と同様にして、Siを1×1
19/cm3ドープしたn型GaNよりなる第2の層23
を1μmの膜厚で成長させ、その上にクラック防止層2
4を成長させ、後は実施例1と同様にしてレーザ素子を
作製したところ、実施例2とほぼ同等の特性を有するレ
ーザ素子が作製できた。
Next, in the same manner as in the first embodiment,
Second layer 23 made of 0 19 / cm 3 doped n-type GaN
Is grown to a thickness of 1 μm, and a crack prevention layer 2
4 was grown, and thereafter a laser device was manufactured in the same manner as in Example 1. As a result, a laser device having substantially the same characteristics as in Example 2 could be manufactured.

【0049】[実施例5]実施例1において、第1の層
成長時に、Siを1×1018/cm3ドープしたn型Ga
Nとする他は実施例1と同様にしてレーザ素子を作製し
たところ、同じく室温において、閾値電流密度3.1k
A/cm2、閾値電圧4.6Vで、発振波長405nmの
連続発振が確認され、25時間以上の寿命を示した。
[0049] In Example 5 Example 1, when the first layer growth, 1 × a Si 10 18 / cm 3 doped with n-type Ga
A laser device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that N was changed to N.
At A / cm 2 and a threshold voltage of 4.6 V, continuous oscillation with an oscillation wavelength of 405 nm was confirmed, and a lifetime of 25 hours or more was shown.

【0050】[実施例6]この実施例は図1のLED素
子を元に説明する。実施例1と同様にしてサファイアよ
りなる基板10の上に、ノンドープGaNよりなるバッ
ファ層11を600℃で成長させた後、バッファ層11
の上にキャリア濃度1×1018/cm3のノンドープn型
GaNよりなる第1の層12を4μm成長させ、次にS
iを1×1019/cm3ドープしたn型GaNよりなる第
2の層13を1μm成長させる。
[Embodiment 6] This embodiment will be described based on the LED element of FIG. A buffer layer 11 made of non-doped GaN is grown at 600 ° C. on a substrate 10 made of sapphire in the same manner as in the first embodiment.
A first layer 12 of non-doped n-type GaN having a carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 is grown to a thickness of 4 μm on
A second layer 13 made of n-type GaN doped with i at 1 × 10 19 / cm 3 is grown to 1 μm.

【0051】次にIn0.4Ga0.6Nよりなる膜厚30オ
ングストロームの単一量子井戸構造よりなる活性層14
を成長させ、さらに、Mgを5×1019/cm3ドープし
たMgドープp型Al0.2Ga0.9Nよりなるp側クラッ
ド層15を0.5μm成長させ、その上に、Mgを5×
1019/cm3ドープしたMgドープp型GaNよりなる
p側コンタクト層16を0.2μm成長させる。
Next, an active layer 14 having a single quantum well structure of In.sub.0.4 Ga.sub.0.6 N and a thickness of 30 .ANG.
Is grown, and a p-side cladding layer 15 made of Mg-doped p-type Al0.2Ga0.9N doped with Mg at 5 × 10 19 / cm 3 is grown to a thickness of 0.5 μm.
A p-side contact layer 16 of Mg doped p-type GaN doped with 10 19 / cm 3 is grown to a thickness of 0.2 μm.

【0052】成長後、ウェーハを反応容器から取り出し
実施例1と同様にして、アニーリングを行った後、p方
コンタクト層16側からエッチングを行いn電極19を
形成すべき第2の層13の表面を露出させる。最上層の
p側コンタクト層16のほぼ全面に膜厚200オングス
トロームのNi−Auよりなる透光性のp電極17を形
成し、そのp電極17の上にAuよりなるパッド電極1
8を形成する。露出した第2の層の表面にもTi−Al
よりなるn電極19を形成する。
After the growth, the wafer is taken out of the reaction vessel, annealed in the same manner as in Example 1, and then etched from the p-side contact layer 16 side to form the surface of the second layer 13 on which the n-electrode 19 is to be formed. To expose. A light-transmissive p-electrode 17 of Ni-Au having a thickness of 200 Å is formed on almost the entire surface of the uppermost p-side contact layer 16, and the pad electrode 1 of Au is formed on the p-electrode 17.
8 is formed. Ti-Al is also applied to the exposed surface of the second layer.
An n-electrode 19 is formed.

【0053】以上のようにして電極を形成したウェーハ
を350μm角のチップに分離してLED素子としたと
ころ、If20mAにおいて520nmの緑色発光を示
し、Vfは3.1Vであった。これに対し、第1の層
と、第2の層を単一のSiドープGaN(Si:1×1
19/cm3)で構成したLED素子のVfは3.4Vで
あった。
When the wafer on which the electrodes were formed as described above was separated into chips of 350 μm square to obtain LED elements, green light emission of 520 nm was obtained at If mA of 20 mA, and Vf was 3.1 V. On the other hand, the first layer and the second layer are formed of a single Si-doped GaN (Si: 1 × 1
0 19 / cm 3 ), the Vf of the LED element was 3.4 V.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ますノンドープの窒化物半導体よりなる第1の層の上
に、n型不純物をドープした第2の層を形成して、その
第2の層に負電極を形成すると、結晶性が良くキャリア
濃度の高い第2の層が形成できるために、閾値電流、電
圧が低下し、非常の効率の良い素子を実現できる。さら
に本発明の素子をレーザ素子に適用することにより、閾
値電流、閾値電圧が低い、室温で連続発振する短波長の
レーザ素子を得ることができる。このようなレーザ素子
が得られたことにより、CVD、光ファイバー等の光通
信用の光源として、非常に有意義である。さらにまた本
発明は窒化物半導体を用いたLED、受光素子等の他の
光デバイスにも適用可能である。例えばLED素子に本
発明を適用すると、Vf(順方向電圧)が低下した非常
に効率の高いLEDを得ることができる。
As described above, according to the present invention,
When a second layer doped with an n-type impurity is formed on a first layer made of an increasingly non-doped nitride semiconductor and a negative electrode is formed on the second layer, crystallinity is improved and carrier density is improved. Since a high second layer can be formed, the threshold current and the voltage are reduced, and a very efficient element can be realized. Further, by applying the device of the present invention to a laser device, a short-wavelength laser device having low threshold current and threshold voltage and continuous oscillation at room temperature can be obtained. Obtaining such a laser device is very significant as a light source for optical communication such as CVD and optical fiber. Furthermore, the present invention is also applicable to other optical devices such as LEDs and light receiving elements using a nitride semiconductor. For example, when the present invention is applied to an LED element, it is possible to obtain a highly efficient LED having a reduced Vf (forward voltage).

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

【図1】 本発明の一実施例に係るLED素子の構造を
示す模式断面図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of an LED element according to one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a structure of a laser device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20・・・・基板 11、21・・・・バッファ層 12、22・・・・第1の層 13、23・・・・第2の層 14、27・・・・活性層 15、30・・・・p側クラッド層 16、31・・・・p側コンタクト層 17、32・・・・p電極 19、33・・・・n電極 10, 20, ..., substrate 11, 21, ..., buffer layer 12, 22, ..., first layer 13, 23, ... second layer 14, 27, ... active layer 15, 30 p-side cladding layer 16, 31 p-side contact layer 17, 32 p-electrode 19, 33 ... n-electrode

フロントページの続き (72)発明者 中村 修二 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Nakamura 100, 491-1 Kaminakamachioka, Anan-shi, Tokushima Prefecture Inside Nichia Chemical Industry Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上部に、n型不純物がドープされて
いない膜厚0.1μm以上の窒化物半導体よりなる第1
の層を有し、その第1の層上部に、n型不純物がドープ
された窒化物半導体よりなる第2の層を有し、その第2
の層に負電極が形成されてなることを特徴とする窒化物
半導体素子。
1. A first semiconductor device comprising a nitride semiconductor having a thickness of 0.1 μm or more, which is not doped with an n-type impurity, is formed on an upper portion of a substrate.
And a second layer made of a nitride semiconductor doped with an n-type impurity on the first layer.
A nitride semiconductor element, wherein a negative electrode is formed in a layer of:
【請求項2】 基板上部に、n型不純物濃度が小さい膜
厚0.1μm以上の窒化物半導体よりなる第1の層を有
し、その第1の層上部に、第1の層よりもn型不純物濃
度が大きい第2の層を有し、その第2の層に負電極が形
成されてなることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. A first layer made of a nitride semiconductor having a small n-type impurity concentration and a thickness of 0.1 μm or more having a lower n-type impurity concentration than the first layer is provided above the substrate. A nitride semiconductor device, comprising: a second layer having a high type impurity concentration; and a negative electrode formed in the second layer.
【請求項3】 前記第1の層、及び前記第2の層の内の
少なくとも一方の層は、膜厚100オングストローム以
下の互いに組成が異なる窒化物半導体層が積層された歪
み超格子層よりなることを特徴とする請求項1または2
に記載の窒化物半導体素子。
3. A strained superlattice layer in which at least one of the first layer and the second layer is formed by stacking nitride semiconductor layers having a thickness of 100 Å or less and having different compositions from each other. 3. The method according to claim 1, wherein
3. The nitride semiconductor device according to item 1.
JP05123297A 1997-02-17 1997-03-06 Nitride semiconductor device Expired - Lifetime JP3434162B2 (en)

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