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JPH0992882A - 半導体発光素子，及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光素子，及びその製造方法

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Publication number
JPH0992882A
JPH0992882A JP24561195A JP24561195A JPH0992882A JP H0992882 A JPH0992882 A JP H0992882A JP 24561195 A JP24561195 A JP 24561195A JP 24561195 A JP24561195 A JP 24561195A JP H0992882 A JPH0992882 A JP H0992882A
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JP
Japan
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light emitting
buffer layer
substrate
layer
emitting device
Prior art date
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Pending
Application number
JP24561195A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihei Kawatsu
善平 川津
Akio Hayafuji
紀生 早藤
Deiitoharudo Marukusu
ディートハルド マルクス
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP24561195A priority Critical patent/JPH0992882A/ja
Priority to EP96105896A priority patent/EP0764989A1/en
Priority to CN96109402A priority patent/CN1148734A/zh
Priority to KR1019960039099A priority patent/KR970018759A/ko
Publication of JPH0992882A publication Critical patent/JPH0992882A/ja
Priority to US08/937,152 priority patent/US5764673A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価かつ高結晶品質で、大面積化及び低抵抗
化が容易なＳｉ基板上に、ＧａＮ系化合物半導体を良質
に成長した半導体発光素子，及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にアモルファス又は多結晶
のＳｉ又はＳｉＣからなるバッファ層２を形成し、該バ
ッファ層２上に，発光領域４をその中に形成するよう積
層形成された複数のＧａＮ系化合物半導体層３〜５を形
成してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子，
及びその製造方法に関し、特に青色発光ダイオード、青
色発光レーザダイオード等の発光デバイスに使用される
窒化ガリウム系化合物半導体発光素子，及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化物III −Ｖ族化合物半導体Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
は、バンドギャップが１．９ｅＶから６．４ｅＶの範囲
をカバーし、かつ直接遷移型であるため可視光線から紫
外線に至る発光素子用材料として期待されている。
【０００３】しかし、このような窒化ガリウム系化合物
半導体は窒素の蒸気圧が高いため単結晶ウエハが容易に
得られない。そこで、窒化ガリウム系化合物半導体を格
子定数の近いサファイア基板にＧａＮまたはＡｌＮをバ
ッファ層に用いてエピタキシャル成長させることが行わ
れている（特開平２−８１４８２、特開平−２２９４７
６、特開平４−２９０２３号公報参照）。
【０００４】図６は、Applied Physics Letter vol.64
(1994)p1687〜1689で報告された青色発光ダイオード
（ＬＥＤ) の構造を示す断面図であり、図において、４
１はサファイヤ基板、４２はＧａＮバッファ層、４３は
ｎ−ＧａＮ層、４４はｎ−ＡｌＧａＮ層、４５はＺｎド
ープＩｎＧａＮ層、４６はｐ−ＡｌＧａＮ層、４７はｐ
−ＧａＮ層、４８はｎ型電極、４９はｐ型電極である。
この青色発光ダイオードでは、ｎ型電極４８及びｐ型電
極４９間に電圧を印加し、両電極４８、４９から電子及
び正孔をそれぞれ注入することにより、ＺｎドープＩｎ
ＧａＮ層４５において、上記電子と正孔の対が再結合し
て発光する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記青色発
光ダイオードのように、サファイア基板４１上にＧａＮ
系化合物半導体層（４３〜４７）を成長した場合には、
サファイア基板４１に導電性がないために、サファイヤ
基板４１の下面から電極を取り出すことができず、図６
に示すように、一方の電極４８をＧａＮ層４３に設ける
必要がある。このため、従来の発光素子のように一対の
電極を該発光素子の上面及び下面に設ける構造を実現す
ることができず、例えば、上記青色発光ダイオードの評
価試験を行う際に、プローブカード等のプローブ接触治
具を従来の発光素子と共通に使用することができないと
いう問題があった。また、ＧａＮ層４３に電極４８を設
置するスペース４３ａを形成するには、エピタキシャル
成長した半導体層（４３〜４７）をドライエッチングに
より除去する必要があるという問題があった。
【０００６】一方、レーザダイオード（ＬＤ）において
は、基板がＧａＡｓ，ＩｎＰである場合はその共振器端
面は劈開により形成されるが、サファイア基板は劈開性
がないため、サファイア基板を用いてレーザダイオード
を実現するためには、ドライエッチング等のプロセスに
よらざるを得ないという問題があった。
【０００７】このような問題点を解決するために、導電
性，及び劈開性を備えた基板であるＳｉＣを用いること
があるが、現在のところサファイア基板上にＧａＮ系半
導体を形成したものに匹敵するものは得られておらず、
ＳｉＣ基板を用いた発光素子に関する報告はなされてい
ない。さらに、ＳｉＣ基板は非常に高価であり、大型か
つ良質なものを得るのが困難である。
【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、安価かつ高結晶品質で、大面積化及び低
抵抗化が容易なＳｉ基板上に、ＧａＮ系化合物半導体層
を良質に成長した半導体発光素子，及びその製造方法を
提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）に係
る半導体発光素子は、Ｓｉ基板と、該Ｓｉ基板上に形成
された，アモルファス又は多結晶からなる第１バッファ
層と、該第１バッファ層上に，電子と正孔の再結合によ
り発光する発光領域をその中に形成するよう積層形成さ
れた複数のＧａＮ系化合物半導体層とを備えてなるもの
である。
【００１０】また、本発明（請求項２）に係る半導体発
光素子は、上記の半導体発光素子（請求項１）におい
て、上記第１バッファ層が、Ｓｉ又はＳｉＣからなるも
のである。
【００１１】また、本発明（請求項３）に係る半導体発
光素子は、上記の半導体発光素子（請求項２）におい
て、上記第１バッファ層上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ
≦１）からなる第２バッファ層を形成し、該第２バッフ
ァ層上に上記複数のＧａＮ系化合物半導体層を形成して
なるものである。
【００１２】また、本発明（請求項４）に係る半導体発
光素子は、上記の半導体発光素子（請求項１ないし３）
において、上記電子及び正孔を上記発光領域に供給する
ための一対の電極のうちの、一方を、上記Ｓｉ基板の下
面に、他方を上記複数のＧａＮ系化合物半導体層のうち
の最上層の上面に形成してなるものである。
【００１３】また、本発明（請求項５）に係る半導体発
光素子の製造方法は、半導体発光素子の製造方法におい
て、Ｓｉ基板上にアモルファス又は多結晶からなるバッ
ファ層を形成する工程と、上記バッファ層上に，電子と
正孔の再結合により発光する発光領域をその中に形成す
るよう複数のＧａＮ系化合物半導体層を積層成長する工
程とを含むものである。
【００１４】また、本発明（請求項６）に係る半導体発
光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法
（請求項５）において、上記バッファ層として、Ｓｉ又
はＳｉＣからなるバッフア層を形成するものである。
【００１５】また、本発明（請求項７）に係る半導体発
光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法
（請求項６）において、上記バッファ層を４００〜８０
０°Ｃの温度において形成するものである。
【００１６】また、本発明（請求項８）に係る半導体発
光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法
（請求項５）において、上記バッファ層を形成する工程
が、Ｓｉ又はＳｉＣからなる第１バッフア層を形成する
工程と、該第１バッファ層上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦
ｘ≦１）からなる第２バッファ層を形成する工程とを含
むものである。
【００１７】また、本発明（請求項９）に係る半導体発
光素子の製造方法は、上記の半導体発光素子の製造方法
（請求項５ないし８）において、上記電子及び正孔を上
記発光領域に供給するための一対の電極のうちの、一方
を、上記Ｓｉ基板の下面に、他方を上記複数のＧａＮ系
化合物半導体層の最上層の上面に形成する工程を含むも
のである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１． 構成１．本発明の実施の形態１における半導体発光素子
（請求項１）は、図１，図３〜５に示されるように、Ｓ
ｉ基板１と、該Ｓｉ基板１上に形成された，アモルファ
ス又は多結晶からなる第１バッファ層２と、該第１バッ
ファ層２上に，電子と正孔の再結合により発光する発光
領域４をその中に形成するよう積層形成された複数のＧ
ａＮ系化合物半導体層３〜５（図１，図３），３６，３
７（図４，図５）とを備えてなるものである。本構成１
では、Ｓｉ基板１が劈開性を有するから、劈開による共
振器端面形成が可能であり、また、Ｓｉ基板１が導電性
を有するから、一対の電極８，７を発光素子の上面及び
下面に設ける構造を実現することができ、さらに、Ｓｉ
基板１が安価であるから、低コストで発光素子が得ら
れ、さらにまた、Ｓｉ基板１上にアモルファス又は多結
晶からなる第１バッファ層２を形成しているから、Ｇａ
Ｎ系化合物半導体層３〜５，３６，３７を成長する際の
初期過程において、成長核形成が多く行われ、二次元成
長が促進されて高品質なＧａＮ系化合物半導体結晶３〜
５，３６，３７が得られる。
【００１９】構成２．本発明の実施の形態１における半
導体発光素子（請求項２）は、図１，図３〜５に示され
るように、上記の構成１の半導体発光素子において、上
記第１バッファ層２が、Ｓｉ又はＳｉＣからなるもので
ある。本構成２では、Ｓｉ基板１上に、該Ｓｉ基板１と
同じＳｉ又は同種類の化合物であるＳｉＣからなる第１
バッファ層２を形成するから、成長核形成がうまく行わ
れ、より高品質のＧａＮ系化合物半導体結晶３〜５（図
１，図３），３６，３７（図４，図５）が得られる。
【００２０】構成３．本発明の実施の形態１における半
導体発光素子（請求項３）は、図３，図５に示されるよ
うに、上記の構成２の半導体発光素子において、上記第
１バッファ層２上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）か
らなる第２バッファ層２３を形成し、該第２バッファ層
２３上に上記ＧａＮ系化合物半導体層３〜５（図３），
３６，３７（図３）を形成してなるものである。本構成
３では、第１バッファ層２とＧａＮ系化合物半導体層３
〜５，３６，３７との間に該化合物半導体層３〜５，３
６，３７と同種類の化合物からなる第２バッファ層２３
を形成するから、さらに成長核形成がうまく行われ、さ
らに高品質のＧａＮ系化合物半導体結晶３〜５，３６，
３７が得られる。
【００２１】構成４．本発明の実施の形態１における半
導体発光素子（請求項４）は、図１，図３〜５に示され
るように、上記の構成１〜３の半導体発光素子におい
て、上記電子及び正孔を上記発光領域４に供給するため
の一対の電極７，８のうちの、一方７を、上記Ｓｉ基板
１の下面に、他方８を上記複数のＧａＮ系化合物半導体
層のうちの最上層５（図１，図３），３７（図４，図
５）の上面に形成してなるものである。本構成３では、
一対の電極８，７が発光素子の上面及び下面に形成され
るから、本半導体発光素子の評価試験を行う際に、プロ
ーブ接触治具を従来の発光素子と共通に使用することが
できる。
【００２２】実施の形態２． 構成１．本発明の実施の形態２における半導体発光素子
の製造方法（請求項５）は、図１，図３〜５に示される
ように、半導体発光素子の製造方法において、Ｓｉ基板
１上にアモルファス又は多結晶からなるバッファ層２を
形成する工程と、上記バッファ層２上に，電子と正孔の
再結合により発光する発光領域４をその中に形成するよ
う複数のＧａＮ系化合物半導体層３〜５（図１，図
３），３６，３７（図４，図５）を積層成長する工程と
を含むものである。これにより、ＧａＮ系化合物半導体
層３〜５，３６，３７を成長する際の初期過程におい
て、成長核形成が多く行われ、二次元成長が促進されて
高品質なＧａＮ系化合物半導体結晶３〜５，３６，３７
が得られる。
【００２３】構成２．本発明の実施の形態２における半
導体発光素子の製造方法（請求項６）は、図１，図３〜
５に示されるように、上記の構成１の半導体発光素子の
製造方法において、上記バッファ層２として、Ｓｉ又は
ＳｉＣからなるバッフア層２を形成するものである。こ
れにより、Ｓｉ基板１上に、該Ｓｉ基板１と同じＳｉ又
は同種類の化合物であるＳｉＣからなる第１バッファ層
２が形成され、成長核形成がうまく行われ、より高品質
のＧａＮ系化合物半導体結晶３〜５（図１，図３），３
６，３７（図４，図５）が得られる。
【００２４】構成３．本発明の実施の形態２における半
導体発光素子の製造方法（請求項８）は、図３，図５に
示されるように、上記の構成１の半導体発光素子の製造
方法において、上記バッファ層を形成する工程が、Ｓｉ
又はＳｉＣからなる第１バッフア層２を形成する工程
と、該第１バッファ層２上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ
≦１）からなる第２バッファ層２３を形成する工程とを
含むものである。これにより、第１バッファ層２とＧａ
Ｎ系化合物半導体層３〜５（図３），３６，３７（図
５）との間に該化合物半導体層３〜５，３６，３７と同
種類の化合物からなる第２バッファ層２３が形成され、
さらに成長核形成がうまく行われ、さらに高品質のＧａ
Ｎ系化合物半導体結晶３〜５，３６，３７が得られる。
【００２５】構成４．本発明の実施の形態２における半
導体発光素子の製造方法（請求項９）は、図１，図３〜
５に示されるように、上記の構成１〜３の半導体発光素
子の製造方法において、上記電子及び正孔を上記発光領
域４に供給するための一対の電極７，８のうちの、一方
７を、上記Ｓｉ基板１の下面に、他方８を上記複数のＧ
ａＮ系化合物半導体層のうちの最上層５（図１，図
３），３７（図４，図５）の上面に形成する工程を含む
ものである。これにより、一対の電極８，７が発光素子
の上面及び下面に形成され、本半導体発光素子の評価試
験を行う際に、プローブ接触治具を従来の発光素子と共
通に使用することができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１．本発明の実施の形態１，２の一実施例につい
て説明する。図１は本実施例１による半導体レーザの概
略構成を示す断面図である。図において、１はＳｉ基板
であり、該Ｓｉ基板１上に低温Ｓｉバッファ層２（バッ
ファ層，第１バッファ層）が配置され、該低温Ｓｉバッ
ファ層２上にｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるクラッド層３
が配置され、該ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３上にア
ンドープＡｌＧａＩｎＮからなる活性層４が配置され、
該アンドープＡｌＧａＩｎＮ活性層４上にｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＮからなるクラッド層５が配置されている。ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＮクラッド層５上の所定の領域にはＳｉＯ2
等からなる電流阻止層６が配置され、上記所定の領域以
外の領域のｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層５上，及び上
記電流阻止層６上にｎ型電極８が形成され、Ｓｉ基板１
の下面にｐ型電極７が形成されている。
【００２７】図２は，図１の半導体レーザを製造するた
めに使用したＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図で
ある。図において、反応管９の頂部には原料混合ガス
（矢印）を導入するためのガス導入口１０が設けられ、
下部にはこの導入されたガスを排気するためのガス排気
口１１が設けられ、反応管９の内部には、成長用基板１
３が載置されるカーボン製のサセプタ１２が配置され、
また反応管９の，該サセプタ１２が位置する部分の外周
には、上記サセプタ１２を加熱するための高周波コイル
１４が配設されている。なお、１５は成長用基板１３の
温度を測定するための熱電対である。
【００２８】次に、図１及び図２に従って本実施例１に
よる半導体レーザの製造方法を説明する。まず、Ｓｉ基
板１を成長用基板１３としてサセプタ１２上に載置す
る。次いで、ガス導入口１０から水素を導入しながら成
長用基板１３を１１００°Ｃ程度に加熱し、成長用基板
１３のサーマルクリーニングを行う。この時の反応管９
内の圧力は、後の成長に合わせて常圧とするか、あるい
は、排気口１１にロータリーポンプを接続して減圧する
ようにする。
【００２９】次いで、サーマルクリーニングした後、成
長用基板１３の温度を４００〜８００°Ｃに設定し、そ
の後、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を導入し、アモルファス
又は多結晶の低温Ｓｉバッファ層２を成長する。このよ
うに、低温Ｓｉバッファ層２を成長するには、４００〜
８００°Ｃで行うのが好ましく、低温Ｓｉバッファ層２
は、この設定温度範囲の低温側で成長を行うとアモルフ
ァスとなり、高温側で成長を行うと多結晶となる。
【００３０】次いで、基板１３の温度を９００〜１１０
０°Ｃに設定し、Ｎ原料であるＮＨ3 ガスとともに有機
金属Ａｌ化合物、有機金属Ｇａ化合物、及び有機金属Ｉ
ｎ化合物を導入し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３、
アンドープＡｌＧａＩｎＮ活性層４、及びｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＮ層５の結晶成長を順次行う。有機金属Ａｌ化合物
としては、例えばＡｌ（ＣＨ3 ）3 又はＡｌ（Ｃ2 Ｈ5
）3 、有機金属Ｇａ化合物としては、例えばＧａ（Ｃ
Ｈ3 ）3 又はＧａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 、有機金属Ｉｎ化合物
としては、例えばＩｎ（ＣＨ3 ）3 又はＩｎ（Ｃ2 Ｈ5
）3 、Ｎ原料としては前記ＮＨ3 の他にＮ2 Ｈ4 、
（ＣＨ3 ）2 Ｎ3 、（ＣＨ3 ）2 ＮＨ2 、Ｃ2Ｈ5 Ｎ3
を用いることができる。このとき、ドーピングを行う層
については、ドーピング原料を同時に導入する。ドーピ
ング原料としては、ｎ型用としてＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6
のようなＳｉ水素化物、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 のような有機
金属Ｓｉ化合物、Ｈ2 ＳｅのようなＳｅ化合物、Ｓｅ
（ＣＨ3 ）2 のような有機金属Ｓｅ化合物を用いること
ができる。また、ｐ型用としてはＣｐ2 Ｍｇ（ビスシク
ロペンタジエニルマグネシウム）、ＭＣｐ2 Ｍｇ（ビス
メチルシクロペンタジエニルマグネシウム）、ｉ−Ｐｒ
Ｃｐ2 Ｍｇ（ビスイソプロピルシクロペンタジエニルマ
グネシウム）のような有機金属Ｍｇ化合物、Ｚｎ（ＣＨ
3 ）2 のような有機金属Ｚｎ化合物を用いることができ
る。
【００３１】次いで、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層５
上の所定の領域にＳｉＯ2 等からなる電流阻止層６を形
成する。次いで、このようにして得られたウエハの下面
にｐ型電極７を、上面にｎ型電極８をそれぞれ形成す
る。次いで、上記ウエハを劈開して共振器端面を形成
し、半導体レーザを完成する。
【００３２】本実施例１においては、Ｓｉ基板１が劈開
性を有するから、劈開による共振器端面形成が可能であ
り、また、Ｓｉ基板１が導電性を有するから、一対の電
極８，７を発光素子の上面及び下面に設ける構造を実現
することができ、本半導体レーザをの評価試験の行う際
に、プローブ接触治具を従来の発光素子と共通に使用す
ることができ、さらに、Ｓｉ基板１が安価であるから、
低コストで半導体レーザが得られる。
【００３３】また、Ｓｉ基板１上にＧａＮ系化合物半導
体層３〜５を直接成長すると、３次元成長が発生し、層
状の成長が困難となり、成長層にはこの３次元成長に起
因した転移等の結晶欠陥が発生するが、本実施例１にお
いては、Ｓｉ基板１上にアモルファス又は多結晶からな
る第１バッファ層２を形成しているから、上記ＧａＮ系
化合物半導体層３〜５を成長する際の初期過程におい
て、上記アモルファス又は多結晶のＳｉを核とする成長
核の形成が多く行われ、これにより二次元成長が促進さ
れ、高品質なＧａＮ系化合物半導体結晶３〜５，３６，
３７が得られる。
【００３４】また、本実施例１においては、最上層のＡ
ｌＧａＩｎＮクラッド層５をｎ型としているためにｐ型
クラッド層３への水素の取り込みを阻止することがで
き、低抵抗ｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるクラッド層３の
形成が可能である。
【００３５】実施例２．本発明の実施の形態１，２の他
の実施例について説明する。図３は本実施例２による半
導体レーザの概略構成を示す断面図である。図におい
て、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示してお
り、２３はＧａＮからなるバッファ層（第２バッファ
層）で、このＧａＮバッファ層２３が低温Ｓｉバッファ
層２上に配置され、上記ＧａＮバッファ層２３上に、ｐ
−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３、アンドープＡｌＧａＩ
ｎＮ活性層４、及びｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層５が
順に配置されている。
【００３６】本実施例２による半導体レーザは、図２に
示す成長装置を用いて以下のように作製される。すなわ
ち、低温Ｓｉバッファ層２の形成までを図１の場合と同
様に行った後、成長用基板１３の温度を４００〜７００
°Ｃに設定し、上記低温Ｓｉバッファ層２のアモルファ
ス又は多結晶のＳｉを核とするアモルファス又は多結晶
のＧａＮからなるバッファ層２３を形成する。次いで、
該ＧａＮバッファ層２３上に、図１の場合と同様にＡｌ
ＧａＩｎＮ半導体層３〜５を成長し、電流阻止層６を形
成する。次いで、このようにして得られたウエハの上
面，及び下面に電極８，７をそれぞれ形成し、該ウエハ
を劈開して共振器端面を形成し、半導体レーザを完成す
る。
【００３７】本実施例２においては、低温Ｓｉバッファ
層２の上に、ＡｌＧａＩｎＮ半導体層３〜５と同種類の
化合物からなるＧａＮバッファ層２３を形成し、このＧ
ａＮバッファ層２３上に該ＡｌＧａＩｎＮ半導体層３〜
５を形成するから、成長核の形成がさらに促進され、よ
り高品質なＡｌＧａＩｎＮ結晶３〜５を成長することが
可能である。
【００３８】また、本実施例２においては、Ｓｉ基板１
が劈開性を有するから、劈開による共振器端面形成が可
能であり、また、Ｓｉ基板１が導電性を有するから、一
対の電極８，７を発光素子の上面及び下面に設ける構造
を実現することができ、さらに、Ｓｉ基板１が安価であ
るから、低コストで半導体レーザが得られ、さらにま
た、最上層のＡｌＧａＩｎＮクラッド層５をｎ型として
いるから、低抵抗ｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるクラッド
層３の形成が可能である。
【００３９】実施例３．本発明の実施の形態１，２の他
の実施例について説明する。図４は本実施例２による半
導体レーザの概略構成を示す断面図である。図におい
て、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示してお
り、３６はｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなる電流阻止層３
６、３７はｎ−ＡｌＧａＩｎＮからなるキャップ層であ
り、上記ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層３６が、ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＮクラッド層５上の所定の領域に配置され、
該所定の領域以外の領域のｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド
層５上及び上記ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層３６上に
ｎ−ＡｌＧａＩｎＮキャップ層３７が配置されている。
【００４０】本実施例３による半導体レーザは、図２に
示す成長装置を用いて以下のように作製される。すなわ
ち、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層５のエピタキシャル
成長までの工程を図１の場合と同様に行った後、さらに
ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層３６、ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｎキャップ層３７のエピタキシャル成長を行う。次い
で、このようにして得られたウエハの上面，及び下面に
電極８，７をそれぞれ形成し、該ウエハを劈開して共振
器端面を形成し、半導体レーザを完成する。本実施例３
においては、Ｓｉ基板１上に低温Ｓｉバッファ層２を形
成しているから、高品質のＡｌＧａＩｎＮ結晶を成長す
ることができる。
【００４１】また、本実施例３においては、Ｓｉ基板１
が劈開性を有するから、劈開による共振器端面形成が可
能であり、また、Ｓｉ基板１が導電性を有するから、一
対の電極８，７を発光素子の上面及び下面に設ける構造
を実現することができ、さらに、Ｓｉ基板１が安価であ
るから、低コストで半導体レーザが得られ、さらにま
た、最上層のＡｌＧａＩｎＮクラッド層５をｎ型として
いるから、低抵抗ｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるクラッド
層３の形成が可能である。
【００４２】実施例４．本発明の実施の形態１，２の他
の実施例について説明する。図５は本実施例４による半
導体レーザの概略構成を示す断面図である。図におい
て、図４と同一符号は同一又は相当する部分を示してお
り、図４と異なる点は、ＧａＮバッファ層２３が低温Ｓ
ｉバッファ層２上に配置され、上記ＧａＮバッファ層２
３上に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３、アンドープ
ＡｌＧａＩｎＮ活性層４、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド
層５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層３６、及びｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＮキャップ層３７が順に配置されている点で
ある。
【００４３】本実施例４による半導体レーザは、図２に
示す成長装置を用いて以下のように作製される。すなわ
ち、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層５のエピタキシャル
成長までの工程を図３の場合と同様に行った後、さらに
ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層３６、ｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｎキャップ層３７のエピタキシャル成長を行う。次い
で、このようにして得られたウエハの上面，及び下面に
電極８，７をそれぞれ形成し、該ウエハを劈開して共振
器端面を形成し、半導体レーザを完成する。
【００４４】本実施例４においては、低温Ｓｉバッファ
層２の上に、ＡｌＧａＩｎＮ半導体層３〜５，３６，３
７と同種類の化合物からなるＧａＮバッファ層２３を形
成し、このＧａＮバッファ層２３上に該ＡｌＧａＩｎＮ
半導体層３〜５，３６，３７を形成するから、成長核の
形成がさらに促進され、より高品質なＡｌＧａＩｎＮ結
晶３〜５，３６，３７を成長することが可能である。
【００４５】また、本実施例４においては、Ｓｉ基板１
が劈開性を有するから、劈開による共振器端面形成が可
能であり、また、Ｓｉ基板１が導電性を有するから、一
対の電極８，７を発光素子の上面及び下面に設ける構造
を実現することができ、さらに、Ｓｉ基板１が安価であ
るから、低コストで半導体レーザが得られ、さらにま
た、最上層のＡｌＧａＩｎＮクラッド層５をｎ型として
いるから、低抵抗ｐ−ＡｌＧａＩｎＮからなるクラッド
層３の形成が可能である。
【００４６】なお、上記の実施例１〜４において、低温
バッファ層２の材料としてＳｉを用いたが、ＳｉＣを用
いてもかまわない。また、ｐ型層の上にｎ型層を積層す
る構造としたが、ｎ型層の上にｐ型層を積層する構造と
してもかまわない。また、半導体結晶の成長方法として
ＭＯＣＶＤ法を用いたが、ＭＢＥ法、ＣＢＥ法を用いて
も同様の効果を得ることができる。また、第２バッファ
層の材料として、ＧａＮを用いたが、ＡｌＮあるいはＡ
ｌＧａＮを用いてもかまわない。
【００４７】また、上記の実施例１〜４においては、本
発明を半導体レーザに適用する場合を説明したが、電流
阻止層，共振器の省略等を行うことにより発光ダイオー
ドに対しても上記とほぼ同様に本発明を適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１による半導体レーザの概略
構成を示す断面図である。
【図２】 図１の半導体レーザを製造するための成長装
置の概略構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施例２による半導体レーザの概略
構成を示す断面図である。
【図４】 本発明の実施例３による半導体レーザの概略
構成を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施例４による半導体レーザの概略
構成を示す断面図である。
【図６】 従来の青色発光ダイオードの概略構成を示す
断面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板、２ 低温Ｓｉバッファ層、３ ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＮクラッド層、４ アンドープＡｌＧａＩｎＮ
活性層、５ ｎ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層、６ 電流
阻止層、７ ｐ型電極、８ ｎ型電極、２３ ＧａＮバ
ッファ層、３６ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ電流阻止層、３７
ｎ−ＡｌＧａＩｎＮキャップ層。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｓｉ基板と、該Ｓｉ基板上に形成され
    た，アモルファス又は多結晶からなる第１バッファ層
    と、 該第１バッファ層上に，電子と正孔の再結合により発光
    する発光領域をその中に形成するよう積層形成された複
    数のＧａＮ系化合物半導体層とを備えてなることを特徴
    とする半導体発光素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第１バッファ層は、Ｓｉ又はＳｉＣからなることを
    特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第１バッファ層上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦
    １）からなる第２バッファ層を形成し、該第２バッファ
    層上に上記複数のＧａＮ系化合物半導体層を形成してな
    ることを特徴とする半導体発光素子。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の半
    導体発光素子において、 上記電子及び正孔を上記発光領域に供給するための一対
    の電極のうちの、一方を、上記Ｓｉ基板の下面に、他方
    を上記複数のＧａＮ系化合物半導体層の最上層の上面に
    形成してなることを特徴とする半導体発光素子。
  5. 【請求項５】 半導体発光素子の製造方法において、 Ｓｉ基板上にアモルファス又は多結晶からなるバッファ
    層を形成する工程と、 上記バッファ層上に，電子と正孔の再結合により発光す
    る発光領域をその中に形成するよう複数のＧａＮ系化合
    物半導体層を積層成長する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体発光素子の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体発光素子の製造
    方法において、 上記バッファ層として、Ｓｉ又はＳｉＣからなるバッフ
    ア層を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造
    方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の半導体発光素子の製造
    方法において、 上記バッファ層を４００〜８００°Ｃの温度において形
    成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 請求項５に記載の半導体発光素子におい
    て、 上記バッファ層を形成する工程は、Ｓｉ又はＳｉＣから
    なる第１バッフア層を形成する工程と、該第１バッファ
    層上にＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）からなる第２バ
    ッファ層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
    体発光素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項５ないし８のいずれかに記載の半
    導体発光素子の製造方法において、 上記電子及び正孔を上記発光領域に供給するための一対
    の電極のうちの、一方を、上記Ｓｉ基板の下面に、他方
    を上記複数のＧａＮ系化合物半導体層の最上層の上面に
    形成する工程を含むことを特徴とする半導体発光素子の
    製造方法。
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