半導体発光装置
【課題】 ＡｌＧａＮ層とＧａＮ基板の格子不整合を解消して、発光出力が大きく、しかも寿命が長い半導体発光装置を提供することにある。
【解決手段】 ＡｌＧａＮ層を有する半導体発光装置において、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板上にＡｌＧａＮ層を形成した構造とする。そのために、ＧａＮ基板にＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有させる。これにより、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層のなす格子不整合を小さくし、クラックや結晶欠陥が発生しないようにする。
【解決手段】 ＡｌＧａＮ層を有する半導体発光装置において、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板上にＡｌＧａＮ層を形成した構造とする。そのために、ＧａＮ基板にＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有させる。これにより、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層のなす格子不整合を小さくし、クラックや結晶欠陥が発生しないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上に窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置（発光ダイオード、半導体レーザダイオード及びそれら用の基板を含む）に係り、特に発光出力が大きくしかも寿命が長い半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎ系の半導体発光装置は、各種表示用光源や光ディスク装置のピックアップ用光源として広く用いられている。青紫色や紫外領域で発光する発光装置の場合においては、ＧａＮよりもエネルギーバンドギャップが大きいＡｌＧａＮを半導体発光装置の一部に使用することが一般的である。
【０００３】
基板としてはサファイア基板が広く用いられているが、サファイア基板を使用する場合には、光学特性を劣化させる原因となる貫通転位密度を十分に下げることが困難である。サファイア上で貫通転位密度を下げるための施策としては、酸化シリコン膜などで周期構造を作製した上や、サファイア基板に直接溝構造を作製した上に、ＧａＮを横方向成長させる方法などが行われている。しかしながら更なる転位密度低減が困難であること、工程数が多く低コスト化が困難であることから、ＧａＮ自立基板上に半導体発光装置を結晶成長する方が有利であると考えられる。
【０００４】
基板としてＧａＮ自立基板を使用して半導体発光装置を作製する場合においては、ＧａＮの上にＡｌＧａＮ層を結晶成長させる工程が必然的に存在する。しかしながらＡｌＧａＮとＧａＮは格子不整合が大きいという本質的な問題が存在する。
【０００５】
例えばＡｌ0.1Ｇａ0.9ＮとＧａＮの格子不整合は約２４００ｐｐｍに達する。比較対象としてＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザダイオードの場合を挙げてみると、ＧａＡｓ基板とＡｌＧａＩｎＰクラッド層の間の格子不整合は高々３００ｐｐｍ程度であり、高信頼性素子の場合は１００ｐｐｍ以下に制御することが求められる。（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎ系の半導体発光装置であっても、格子不整合が素子の信頼性に与える影響は小さくなく、できる限り格子不整合を小さくしなければならない。
【０００６】
格子不整合に起因する一番の問題はＡｌＧａＮ層におけるクラックの発生である。ＧａＮ系半導体レーザダイオードの場合は、クラッド層で活性層を挟み込んで光を閉じ込める必要があるが、ＡｌＧａＮ層をクラッド層として用いる場合においては、ＡｌＮ組成を大きくすることによってクラックが発生するため、ＡｌＮ組成の上限、クラッド層の厚さが大きく制約され、高出力で寿命の長い半導体レーザダイオード構造を製作する上での障害となっている。クラックの入りやすさはＡｌＧａＮ層中の不純物濃度にも大きく依存するが、最も大きな要因はＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層の間の格子不整合である。
【０００７】
なお、本発明とは別のアプローチからなされるものであるが、ｎ型基板とその不純物の濃度に触れたものとして次のものがある。
【０００８】
すなわち、ＧａＮは、どうしてドーパントを入れないのにｎ型になるか、という観点からアプローチして「ノンドープであるのにｎ型になる」というＧａＮの伝導機構は「酸素がＧａＮ結晶の中で電子を供出するｎ型ドーパントとして機能するためである」として、酸素を原料ガスに含ませてＧａＡｓ基板の上にＧａＮをエピタキシャル成長させ、ＧａＡｓ基板を除去し自立膜を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
またＧａＮ発光素子において、ＧａＮ基板中の不純物の濃度が１×１０17ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3の範囲内であることが好ましいとする技術開示もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−４４４００号公報
【特許文献２】特開２００１−１４８３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように半導体発光装置においてＧａＮ自立基板の上にＡｌＧａＮ層を結晶成長させる場合、ＡｌＧａＮとＧａＮの格子不整合により、ＡｌＧａＮ層にクラックが入りやすいという問題がある。ＧａＮ系半導体レーザダイオードでは、ＡｌＧａＮ層をクラッド層とすることから、クラッド層にクラックが発生しやすいということになる。
【００１１】
ＧａＮ系半導体レーザダイオードでは、クラッド層で活性層を挟み込んで光を閉じ込める必要があり、通常、クラッド層たるＡｌＧａＮ層におけるＡｌＮ組成のみを従来よりも大きくして光閉じ込め率を向上させ、ＡｌＧａＮクラッド層を厚くしてビームパターンを安定化する。しかし、クラッド層にクラックが発生しやすければ、これを考慮に入れる必要があり、ＡｌＮ組成の上限、クラッド層の厚さが大きく制約され、高出力で寿命の長い半導体レーザダイオード構造を製作する上で障害となる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ基板の格子不整合を解消して、発光出力が大きく、しかも寿命が長い半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１の発明に係る半導体発光装置は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置において、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体発光装置において、上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１記載の半導体発光装置において、上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち、少なくとも一つ以上の元素を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置において、上記窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を半導体レーザダイオード又は発光ダイオードのクラッド層として具備することを特徴とする。
【００１７】
＜発明の要点＞
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ基板の格子不整合を極力小さくして、出力が大きく、寿命が長いＧａＮ系半導体発光装置を得ることを目的としている。
【００１８】
このため本発明では、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層を形成した構造とする。より具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上、好ましくは５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有し、ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板上に半導体発光装置を形成する。これにより、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層のなす格子不整合を小さくし、クラックや結晶欠陥が生じ難くなるようにする。
【００１９】
本発明によれば、これによりＡｌＧａＮクラッド層の特にｐ型のドーピング濃度を過度に増加せずに、素子劣化を抑えつつＡｌＮ組成のみを従来よりも大きくし光閉じ込め率を向上させたり、ＡｌＧａＮクラッド層を厚くしてビームパターンを安定化することが出来るようになり、高出力で寿命の長い半導体発光装置が実現できる。
【００２０】
なお、特許文献１でも、本発明で扱うドーパントの一つである酸素をｎ型ＧａＮ基板のドーパントとして採用し、酸素濃度が１×１０16ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3の範囲で高い活性化率を示すことを開示している。しかし特許文献１には、本発明の特色であるところの、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層を形成する、という点については全く開示がない。
【００２１】
＜発明の要点の補足説明＞
ＧａＮ中のアクセプタは例えば水素と結合することによってイオン化しにくいという性質があり、ＧａＮ基板のような厚い構造体全体を低抵抗化するのは著しく困難である。このため基板側に低抵抗な電極を形成するという観点からは基板の導電性はｎ型であることが好ましい。
【００２２】
ＧａＮをｎ型導電型にするためには例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｏ等を添加することによって達せられる。Ｓｉ、Ｇｅ、ＯがＧａＮ結晶中に含まれている場合、原子半径の違いによりＧａＮの格子定数が変化する。これらの不純物原子は、Ｇａサイトに入る場合とＮサイトに入る場合で格子定数へ与える影響が異なると考えられるが、本発明者が気相成長法によって製作したＧａＮ基板における不純物濃度と格子定数ａ軸長の関係は、図２に示す通りとなった。
【００２３】
不純物濃度が十分低いときの格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍであったので、これに対する格子定数の変化は図３のようになった。つまり図３はＧａＮ基板中の不純物濃度と格子定数の減少量の関係を示しているものである。
【００２４】
図２、図３及びＸ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）法による原子結合長の測定結果から推定すると、本発明者が製作したＧａＮ基板においては、Ｓｉ、ＧｅはほぼＧａサイトに、ＯはほぼＮサイトを置き換える形で結晶中に取り込まれていると考えられる。
【００２５】
ＧａＮとＡｌＧａＮの格子不整合を低減するという観点からは、ＧａＮの格子定数ａ軸長を、少なくとも１００ｐｐｍ程度以上の大きさで低減させる必要がある。このためおよそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度のＳｉ、Ｇｅ、Ｏの少なくとも一つの元素がＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与える。
【００２６】
一方、ＢはＧａＮ中に不純物として取り込まれてもドナーとして作用しないが、格子定数へ与える影響を考慮すると、およそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度でＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与える。
【００２７】
このようにして、およそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度のＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂの少なくとも一つの元素がＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与えることが可能となり、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層の格子不整合を小さくすることが可能となる。
【００２８】
もっとも、ＧａＮ基板の製法によっては、不純物原子がＧａＮ中へ取り込まれるサイトが異なり、格子定数へ与える影響が図２、図３と異なる可能性がある。不純物濃度が十分小さく残留歪量の十分小さいＧａＮバルク結晶における格子定数ａ軸長は、およそ０．３１８９ｎｍである。格子定数ａ軸長を１００ｐｐｍ減少させるという観点から考えると、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であれば良い。以上より最適な濃度は、５×１０19ｃｍ-3以上であり、最適な格子定数ａ軸長は０．３１８８ｎｍ以下とすることが好ましいことが分かった。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＧａＮ基板とその上に形成するＡｌＧａＮ層との格子不整合を解消して、発光出力が大きく、寿命の長い半導体発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１はＡｌＧａＮ層を有する半導体レーザ用エピタキシャルウェハの構造を示す模式的断面図である。
【００３１】
この半導体レーザ用エピタキシャルウェハは、ｎ型導電性のＧａＮ基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２、ＳｉドープＡｌＧａＮ層からなるｎ型クラッド層１０３、発光層１０９、ＭｇドープＡｌＧａＮ層からなるｐ型クラッド層１０７およびＭｇドープＧａＮ層からなるｐ型コンタクト層１０８を順に成長させた構造を有する。
【００３２】
なお、発光層１０９は、ｎ型クラッド層１０３上に形成されたＧａＮガイド層（第１光ガイド層）１０４、ＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ系歪量子井戸構造の活性層１０５およびＧａＮ層（第２光ガイド層）１０６を順に積層させた。活性層１０５としては、ＩｎxＧａ1-xＮからなるバリア層とＩｎyＧａ1-yＮからなる井戸層とを交互に積層させた。
上記半導体レーザ用エピタキシャルウェハにおけるＧａＮ基板１０１は、本発明に従い、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下となっており、不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有している。
【００３３】
ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の関係を、図２に示す。不純物濃度が５×１０19ｃｍ-3未満であれば格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍ又はこれを若干上回る程度である。そして、不純物を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合は、格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍ以下となり、特に５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合には、格子定数ａ軸長の減少する程度が大きくなる。なお格子定数ａ軸長はＸ線回折装置でフュースタ（Ｆｅｗｓｔｅｒ）の方法によって測定される。
【００３４】
図３はＧａＮ基板中の不純物濃度と格子定数の減少量の関係を示したものである。不純物濃度が５×１０19ｃｍ-3より高くなると格子定数の減少量が１０ｐｐｍを超えること、また不純物を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合は、格子定数の減少量が１００ｐｐｍ以上となることが分かる。
【００３５】
クラッド層であるＡｌＧａＮ層のクラックや欠陥密度を低減するためには、ＡｌＧａＮ層（クラッド層）とＧａＮ層（ＧａＮ基板）の格子定数差を小さくする必要がある。
【００３６】
ＧａＮ基板の格子定数は、図２、図３で説明したように、ＧａＮ基板中の不純物濃度を制御することによって、１００ｐｐｍ程度以上小さくすることが出来、これにより、ＡｌＧａＮとＧａＮの格子定数差、すなわち格子不整合を有意な程度で小さくすることができる。その結果、従来よりもＡｌＧａＮ層のＡｌＮ混晶比を大きくして半導体レーザ構造における光閉じ込め率を向上させたり、活性層とクラッド層の間のキャリア障壁高を高くしてキャリア注入効率を向上させたりすることができる。またドーピング量を抑えたままでキャリア注入効率を向上させることができるためドーピング元素の異常拡散による素子の劣化も抑えることができる。
【００３７】
このようにＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム基板上にＡｌＧａＮ層を含む半導体発光装置を製作することにより、発光出力が大きく寿命が長い半導体発光装置を製作することができる。
【実施例１】
【００３８】
気相成長法で作製したｎ型導電性のＧａＮ基板１０１上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、ＳｉドープＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層からなるｎ型クラッド層１０３を有する半導体発光装置（図１）を作製した。
【００３９】
本実施例１で使用したＧａＮ基板１０１中にはＳｉとＢを含有させ、そのＳｉ濃度は約９×１０20ｃｍ-3、Ｂ濃度は約５×１０20ｃｍ-3とした。しかし、ＧａＮ基板中の、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂの濃度は本実施例１での数値に限定されるわけではなく、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム基板上に半導体発光装置を形成すればよい。なお格子定数ａ軸長はＸ線回折装置でフュースタ（Ｆｅｗｓｔｅｒ）の方法によって測定した。
【００４０】
まず成長室内にＧａＮ基板１０１を配置し、基板温度１０００℃でｎ型導電性を有しＳｉをドープしたＧａＮバッファ層１０２を形成した。このときのガリウム（Ｇａ）原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素（Ｎ）原料としてはアンモニア（ＮＨ3）を、Ｓｉ原料としては水素（Ｈ2）で希釈したモノシラン（ＳｉＨ4）を使用したが、原料は特にこれらに限定されるものではなく、トリメチルガリウムの代わりに例えばトリエチルガリウムを使用し、アンモニアの代わりに例えばジメチルヒドラジンを使用し、モノシランの代わりにジシランや置換アルキル化シラン等を使用しても良い。Ｓｉの代わりにＧｅやＯをドーピングすることによってｎ型導電性を得るものであっても良い。なおＧａＮ基板１０１の面方位は（０００１）面を使用したが、面方位は特に限定されるものではなく、オフアングル（傾斜）基板を用いても良い。また基板温度は１０００℃に限定されるものではなく良質なＳｉドープＧａＮ膜が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４１】
次に基板温度１１００℃においてＳｉドープＡｌＧａＮ層からなるｎ型クラッド層１０３を形成した。このときのアルミ（原料）としてはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を使用した。Ｇａ、Ｎ、Ｓｉ原料は既に述べた原料を使用した。ＡｌＮ混晶比は０．０９とし、厚さは１０００ｎｍとした。基板温度は１１００℃に限定されるものではなく良質なＳｉドープＡｌＧａＮ膜が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４２】
次に基板温度８００℃においてＧａＮガイド層１０４、ＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ系歪量子井戸構造の活性層１０５、ＧａＮガイド層１０６を順次を形成した。ＩｎＮ混晶比は、ＩｎxＧａ1-xＮからなるバリア層でｘ＝０．０２とし、ＩｎyＧａ1-yＮからなる井戸層でｙ＝０．１０とした。基板温度は８００℃に限定されるものではなく良質なガイド層及び活性層が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４３】
次に基板温度１０００℃でＭｇドープのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層から成るｐ型クラッド層１０７を形成し、次いでＭｇドープＧａＮ層から成るｐ型コンタクト層１０８を形成した。
【００４４】
また比較のため、ｎ型の導電性を示すが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂ濃度が５×１０19ｃｍ-3未満と十分に低く、格子定数ａ軸長がほぼ０．３１８９ｎｍであるＧａＮ基板上にも、上述した方法で半導体発光装置を形成し、比較例とした。
【００４５】
このようにして得られた実施例１と比較例の半導体発光装置（ウェハ）から、半導体レーザダイオード（ＬＤ）チップを作製した。チップの大きさは３００μｍ×６００μｍとした。リッジ部分はリアクティブイオンエッチングにより形成した。ＧａＮ基板側の電極はＴｉ／Ａｌ系電極を、エピタキシャル層の表面側はＮｉ／Ａｕ系電極を用いた。ＬＤチップの端面コートの反射率はＡＲ１０％、ＨＲ９０％とした。
【００４６】
このＬＤチップをステム上に組み、定電流装置から電流を加えてレーザ発振させたところ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板（以下、基板Ａと呼ぶ）を用いた半導体発光装置（実施例１）から得られたＬＤの閾値電流は４０ｍＡであった。一方、ｎ型の導電性を示すが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂ濃度が十分低く、格子定数ａ軸長が０．３１８９ｎｍであるＧａＮ基板（以下、基板Ｂと呼ぶ）を用いた半導体発光装置（比較例）から得られたＬＤの閾値電流は４１ｍＡであった。このように閾値電流は基板Ａ、基板Ｂのどちらを使用してもあまり差は生じなかった。
【００４７】
一方これらのＬＤをパルス駆動にてキンクレベルを測定した結果、基板Ａ上のＬＤでは約１２０ｍＷ、基板Ｂ上のＬＤでは約１００ｍＷであり、キンクレベルを約２０％向上させることができた。
【００４８】
また、これらのＬＤの寿命試験を行った。出力１００ｍＷ固定となるような定電流パルス駆動にて温度８０℃、湿度４０％で各々２０個ずつ試験したところ、基板Ａ上のＬＤは１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤは１個も無かった。一方、基板Ｂ上のＬＤは、１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤの数は４個であった。これより基板Ａ上に作製したＬＤの方が寿命が長いことが分かった。
【実施例２】
【００４９】
実施例１の基板Ａを使用する場合において、ｐ型クラッド層１０７であるＭｇドープのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、Ｍｇ濃度を５％減少させるとともにＡｌＮ組成を３％増加させたＬＤを作製し、実施例１と同様にレーザ発振させたところ、キンクレベルは１３０ｍＷに向上し、寿命試験では１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤは１個も無く、寿命が長く出力の大きいＬＤを実現した。なお基板Ｂ上ではキンクレベルは逆に７０ｍＷに低下してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の半導体発光装置の構造を示した概念図である。
【図２】ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の関係を示した図である。
【図３】ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の減少量の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１ ＧａＮ基板
１０２ ＧａＮバッファ層
１０３ ｎ型クラッド層
１０４ ＧａＮガイド層
１０５ 活性層
１０６ ＧａＮガイド層
１０７ ｐ型クラッド層
１０８ ｐ型コンタクト層
１０９ 発光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上に窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置（発光ダイオード、半導体レーザダイオード及びそれら用の基板を含む）に係り、特に発光出力が大きくしかも寿命が長い半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎ系の半導体発光装置は、各種表示用光源や光ディスク装置のピックアップ用光源として広く用いられている。青紫色や紫外領域で発光する発光装置の場合においては、ＧａＮよりもエネルギーバンドギャップが大きいＡｌＧａＮを半導体発光装置の一部に使用することが一般的である。
【０００３】
基板としてはサファイア基板が広く用いられているが、サファイア基板を使用する場合には、光学特性を劣化させる原因となる貫通転位密度を十分に下げることが困難である。サファイア上で貫通転位密度を下げるための施策としては、酸化シリコン膜などで周期構造を作製した上や、サファイア基板に直接溝構造を作製した上に、ＧａＮを横方向成長させる方法などが行われている。しかしながら更なる転位密度低減が困難であること、工程数が多く低コスト化が困難であることから、ＧａＮ自立基板上に半導体発光装置を結晶成長する方が有利であると考えられる。
【０００４】
基板としてＧａＮ自立基板を使用して半導体発光装置を作製する場合においては、ＧａＮの上にＡｌＧａＮ層を結晶成長させる工程が必然的に存在する。しかしながらＡｌＧａＮとＧａＮは格子不整合が大きいという本質的な問題が存在する。
【０００５】
例えばＡｌ0.1Ｇａ0.9ＮとＧａＮの格子不整合は約２４００ｐｐｍに達する。比較対象としてＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザダイオードの場合を挙げてみると、ＧａＡｓ基板とＡｌＧａＩｎＰクラッド層の間の格子不整合は高々３００ｐｐｍ程度であり、高信頼性素子の場合は１００ｐｐｍ以下に制御することが求められる。（Ａｌ）Ｇａ（Ｉｎ）Ｎ系の半導体発光装置であっても、格子不整合が素子の信頼性に与える影響は小さくなく、できる限り格子不整合を小さくしなければならない。
【０００６】
格子不整合に起因する一番の問題はＡｌＧａＮ層におけるクラックの発生である。ＧａＮ系半導体レーザダイオードの場合は、クラッド層で活性層を挟み込んで光を閉じ込める必要があるが、ＡｌＧａＮ層をクラッド層として用いる場合においては、ＡｌＮ組成を大きくすることによってクラックが発生するため、ＡｌＮ組成の上限、クラッド層の厚さが大きく制約され、高出力で寿命の長い半導体レーザダイオード構造を製作する上での障害となっている。クラックの入りやすさはＡｌＧａＮ層中の不純物濃度にも大きく依存するが、最も大きな要因はＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層の間の格子不整合である。
【０００７】
なお、本発明とは別のアプローチからなされるものであるが、ｎ型基板とその不純物の濃度に触れたものとして次のものがある。
【０００８】
すなわち、ＧａＮは、どうしてドーパントを入れないのにｎ型になるか、という観点からアプローチして「ノンドープであるのにｎ型になる」というＧａＮの伝導機構は「酸素がＧａＮ結晶の中で電子を供出するｎ型ドーパントとして機能するためである」として、酸素を原料ガスに含ませてＧａＡｓ基板の上にＧａＮをエピタキシャル成長させ、ＧａＡｓ基板を除去し自立膜を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
またＧａＮ発光素子において、ＧａＮ基板中の不純物の濃度が１×１０17ｃｍ-3〜１×１０21ｃｍ-3の範囲内であることが好ましいとする技術開示もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−４４４００号公報
【特許文献２】特開２００１−１４８３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように半導体発光装置においてＧａＮ自立基板の上にＡｌＧａＮ層を結晶成長させる場合、ＡｌＧａＮとＧａＮの格子不整合により、ＡｌＧａＮ層にクラックが入りやすいという問題がある。ＧａＮ系半導体レーザダイオードでは、ＡｌＧａＮ層をクラッド層とすることから、クラッド層にクラックが発生しやすいということになる。
【００１１】
ＧａＮ系半導体レーザダイオードでは、クラッド層で活性層を挟み込んで光を閉じ込める必要があり、通常、クラッド層たるＡｌＧａＮ層におけるＡｌＮ組成のみを従来よりも大きくして光閉じ込め率を向上させ、ＡｌＧａＮクラッド層を厚くしてビームパターンを安定化する。しかし、クラッド層にクラックが発生しやすければ、これを考慮に入れる必要があり、ＡｌＮ組成の上限、クラッド層の厚さが大きく制約され、高出力で寿命の長い半導体レーザダイオード構造を製作する上で障害となる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ基板の格子不整合を解消して、発光出力が大きく、しかも寿命が長い半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１の発明に係る半導体発光装置は、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置において、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体発光装置において、上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１記載の半導体発光装置において、上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち、少なくとも一つ以上の元素を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置において、上記窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を半導体レーザダイオード又は発光ダイオードのクラッド層として具備することを特徴とする。
【００１７】
＜発明の要点＞
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ基板の格子不整合を極力小さくして、出力が大きく、寿命が長いＧａＮ系半導体発光装置を得ることを目的としている。
【００１８】
このため本発明では、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層を形成した構造とする。より具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上、好ましくは５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有し、ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板上に半導体発光装置を形成する。これにより、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層のなす格子不整合を小さくし、クラックや結晶欠陥が生じ難くなるようにする。
【００１９】
本発明によれば、これによりＡｌＧａＮクラッド層の特にｐ型のドーピング濃度を過度に増加せずに、素子劣化を抑えつつＡｌＮ組成のみを従来よりも大きくし光閉じ込め率を向上させたり、ＡｌＧａＮクラッド層を厚くしてビームパターンを安定化することが出来るようになり、高出力で寿命の長い半導体発光装置が実現できる。
【００２０】
なお、特許文献１でも、本発明で扱うドーパントの一つである酸素をｎ型ＧａＮ基板のドーパントとして採用し、酸素濃度が１×１０16ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3の範囲で高い活性化率を示すことを開示している。しかし特許文献１には、本発明の特色であるところの、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層を形成する、という点については全く開示がない。
【００２１】
＜発明の要点の補足説明＞
ＧａＮ中のアクセプタは例えば水素と結合することによってイオン化しにくいという性質があり、ＧａＮ基板のような厚い構造体全体を低抵抗化するのは著しく困難である。このため基板側に低抵抗な電極を形成するという観点からは基板の導電性はｎ型であることが好ましい。
【００２２】
ＧａＮをｎ型導電型にするためには例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｏ等を添加することによって達せられる。Ｓｉ、Ｇｅ、ＯがＧａＮ結晶中に含まれている場合、原子半径の違いによりＧａＮの格子定数が変化する。これらの不純物原子は、Ｇａサイトに入る場合とＮサイトに入る場合で格子定数へ与える影響が異なると考えられるが、本発明者が気相成長法によって製作したＧａＮ基板における不純物濃度と格子定数ａ軸長の関係は、図２に示す通りとなった。
【００２３】
不純物濃度が十分低いときの格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍであったので、これに対する格子定数の変化は図３のようになった。つまり図３はＧａＮ基板中の不純物濃度と格子定数の減少量の関係を示しているものである。
【００２４】
図２、図３及びＸ線吸収微細構造（ＸＡＦＳ）法による原子結合長の測定結果から推定すると、本発明者が製作したＧａＮ基板においては、Ｓｉ、ＧｅはほぼＧａサイトに、ＯはほぼＮサイトを置き換える形で結晶中に取り込まれていると考えられる。
【００２５】
ＧａＮとＡｌＧａＮの格子不整合を低減するという観点からは、ＧａＮの格子定数ａ軸長を、少なくとも１００ｐｐｍ程度以上の大きさで低減させる必要がある。このためおよそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度のＳｉ、Ｇｅ、Ｏの少なくとも一つの元素がＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与える。
【００２６】
一方、ＢはＧａＮ中に不純物として取り込まれてもドナーとして作用しないが、格子定数へ与える影響を考慮すると、およそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度でＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与える。
【００２７】
このようにして、およそ５×１０19ｃｍ-3以上の濃度のＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂの少なくとも一つの元素がＧａＮ基板中に存在すれば、ＧａＮの格子定数に有意な減少量を与えることが可能となり、ＧａＮ基板とＡｌＧａＮ層の格子不整合を小さくすることが可能となる。
【００２８】
もっとも、ＧａＮ基板の製法によっては、不純物原子がＧａＮ中へ取り込まれるサイトが異なり、格子定数へ与える影響が図２、図３と異なる可能性がある。不純物濃度が十分小さく残留歪量の十分小さいＧａＮバルク結晶における格子定数ａ軸長は、およそ０．３１８９ｎｍである。格子定数ａ軸長を１００ｐｐｍ減少させるという観点から考えると、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であれば良い。以上より最適な濃度は、５×１０19ｃｍ-3以上であり、最適な格子定数ａ軸長は０．３１８８ｎｍ以下とすることが好ましいことが分かった。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ＧａＮ基板とその上に形成するＡｌＧａＮ層との格子不整合を解消して、発光出力が大きく、寿命の長い半導体発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１はＡｌＧａＮ層を有する半導体レーザ用エピタキシャルウェハの構造を示す模式的断面図である。
【００３１】
この半導体レーザ用エピタキシャルウェハは、ｎ型導電性のＧａＮ基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２、ＳｉドープＡｌＧａＮ層からなるｎ型クラッド層１０３、発光層１０９、ＭｇドープＡｌＧａＮ層からなるｐ型クラッド層１０７およびＭｇドープＧａＮ層からなるｐ型コンタクト層１０８を順に成長させた構造を有する。
【００３２】
なお、発光層１０９は、ｎ型クラッド層１０３上に形成されたＧａＮガイド層（第１光ガイド層）１０４、ＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ系歪量子井戸構造の活性層１０５およびＧａＮ層（第２光ガイド層）１０６を順に積層させた。活性層１０５としては、ＩｎxＧａ1-xＮからなるバリア層とＩｎyＧａ1-yＮからなる井戸層とを交互に積層させた。
上記半導体レーザ用エピタキシャルウェハにおけるＧａＮ基板１０１は、本発明に従い、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下となっており、不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有している。
【００３３】
ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の関係を、図２に示す。不純物濃度が５×１０19ｃｍ-3未満であれば格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍ又はこれを若干上回る程度である。そして、不純物を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合は、格子定数ａ軸長は約０．３１８９ｎｍ以下となり、特に５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合には、格子定数ａ軸長の減少する程度が大きくなる。なお格子定数ａ軸長はＸ線回折装置でフュースタ（Ｆｅｗｓｔｅｒ）の方法によって測定される。
【００３４】
図３はＧａＮ基板中の不純物濃度と格子定数の減少量の関係を示したものである。不純物濃度が５×１０19ｃｍ-3より高くなると格子定数の減少量が１０ｐｐｍを超えること、また不純物を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有している場合は、格子定数の減少量が１００ｐｐｍ以上となることが分かる。
【００３５】
クラッド層であるＡｌＧａＮ層のクラックや欠陥密度を低減するためには、ＡｌＧａＮ層（クラッド層）とＧａＮ層（ＧａＮ基板）の格子定数差を小さくする必要がある。
【００３６】
ＧａＮ基板の格子定数は、図２、図３で説明したように、ＧａＮ基板中の不純物濃度を制御することによって、１００ｐｐｍ程度以上小さくすることが出来、これにより、ＡｌＧａＮとＧａＮの格子定数差、すなわち格子不整合を有意な程度で小さくすることができる。その結果、従来よりもＡｌＧａＮ層のＡｌＮ混晶比を大きくして半導体レーザ構造における光閉じ込め率を向上させたり、活性層とクラッド層の間のキャリア障壁高を高くしてキャリア注入効率を向上させたりすることができる。またドーピング量を抑えたままでキャリア注入効率を向上させることができるためドーピング元素の異常拡散による素子の劣化も抑えることができる。
【００３７】
このようにＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム基板上にＡｌＧａＮ層を含む半導体発光装置を製作することにより、発光出力が大きく寿命が長い半導体発光装置を製作することができる。
【実施例１】
【００３８】
気相成長法で作製したｎ型導電性のＧａＮ基板１０１上に、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、ＳｉドープＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎ層からなるｎ型クラッド層１０３を有する半導体発光装置（図１）を作製した。
【００３９】
本実施例１で使用したＧａＮ基板１０１中にはＳｉとＢを含有させ、そのＳｉ濃度は約９×１０20ｃｍ-3、Ｂ濃度は約５×１０20ｃｍ-3とした。しかし、ＧａＮ基板中の、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂの濃度は本実施例１での数値に限定されるわけではなく、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム基板上に半導体発光装置を形成すればよい。なお格子定数ａ軸長はＸ線回折装置でフュースタ（Ｆｅｗｓｔｅｒ）の方法によって測定した。
【００４０】
まず成長室内にＧａＮ基板１０１を配置し、基板温度１０００℃でｎ型導電性を有しＳｉをドープしたＧａＮバッファ層１０２を形成した。このときのガリウム（Ｇａ）原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素（Ｎ）原料としてはアンモニア（ＮＨ3）を、Ｓｉ原料としては水素（Ｈ2）で希釈したモノシラン（ＳｉＨ4）を使用したが、原料は特にこれらに限定されるものではなく、トリメチルガリウムの代わりに例えばトリエチルガリウムを使用し、アンモニアの代わりに例えばジメチルヒドラジンを使用し、モノシランの代わりにジシランや置換アルキル化シラン等を使用しても良い。Ｓｉの代わりにＧｅやＯをドーピングすることによってｎ型導電性を得るものであっても良い。なおＧａＮ基板１０１の面方位は（０００１）面を使用したが、面方位は特に限定されるものではなく、オフアングル（傾斜）基板を用いても良い。また基板温度は１０００℃に限定されるものではなく良質なＳｉドープＧａＮ膜が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４１】
次に基板温度１１００℃においてＳｉドープＡｌＧａＮ層からなるｎ型クラッド層１０３を形成した。このときのアルミ（原料）としてはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を使用した。Ｇａ、Ｎ、Ｓｉ原料は既に述べた原料を使用した。ＡｌＮ混晶比は０．０９とし、厚さは１０００ｎｍとした。基板温度は１１００℃に限定されるものではなく良質なＳｉドープＡｌＧａＮ膜が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４２】
次に基板温度８００℃においてＧａＮガイド層１０４、ＩｎxＧａ1-xＮ／ＩｎyＧａ1-yＮ系歪量子井戸構造の活性層１０５、ＧａＮガイド層１０６を順次を形成した。ＩｎＮ混晶比は、ＩｎxＧａ1-xＮからなるバリア層でｘ＝０．０２とし、ＩｎyＧａ1-yＮからなる井戸層でｙ＝０．１０とした。基板温度は８００℃に限定されるものではなく良質なガイド層及び活性層が成長可能な温度範囲であれば良い。
【００４３】
次に基板温度１０００℃でＭｇドープのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層から成るｐ型クラッド層１０７を形成し、次いでＭｇドープＧａＮ層から成るｐ型コンタクト層１０８を形成した。
【００４４】
また比較のため、ｎ型の導電性を示すが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂ濃度が５×１０19ｃｍ-3未満と十分に低く、格子定数ａ軸長がほぼ０．３１８９ｎｍであるＧａＮ基板上にも、上述した方法で半導体発光装置を形成し、比較例とした。
【００４５】
このようにして得られた実施例１と比較例の半導体発光装置（ウェハ）から、半導体レーザダイオード（ＬＤ）チップを作製した。チップの大きさは３００μｍ×６００μｍとした。リッジ部分はリアクティブイオンエッチングにより形成した。ＧａＮ基板側の電極はＴｉ／Ａｌ系電極を、エピタキシャル層の表面側はＮｉ／Ａｕ系電極を用いた。ＬＤチップの端面コートの反射率はＡＲ１０％、ＨＲ９０％とした。
【００４６】
このＬＤチップをステム上に組み、定電流装置から電流を加えてレーザ発振させたところ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂのうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有し、格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下であるＧａＮ基板（以下、基板Ａと呼ぶ）を用いた半導体発光装置（実施例１）から得られたＬＤの閾値電流は４０ｍＡであった。一方、ｎ型の導電性を示すが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｂ濃度が十分低く、格子定数ａ軸長が０．３１８９ｎｍであるＧａＮ基板（以下、基板Ｂと呼ぶ）を用いた半導体発光装置（比較例）から得られたＬＤの閾値電流は４１ｍＡであった。このように閾値電流は基板Ａ、基板Ｂのどちらを使用してもあまり差は生じなかった。
【００４７】
一方これらのＬＤをパルス駆動にてキンクレベルを測定した結果、基板Ａ上のＬＤでは約１２０ｍＷ、基板Ｂ上のＬＤでは約１００ｍＷであり、キンクレベルを約２０％向上させることができた。
【００４８】
また、これらのＬＤの寿命試験を行った。出力１００ｍＷ固定となるような定電流パルス駆動にて温度８０℃、湿度４０％で各々２０個ずつ試験したところ、基板Ａ上のＬＤは１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤは１個も無かった。一方、基板Ｂ上のＬＤは、１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤの数は４個であった。これより基板Ａ上に作製したＬＤの方が寿命が長いことが分かった。
【実施例２】
【００４９】
実施例１の基板Ａを使用する場合において、ｐ型クラッド層１０７であるＭｇドープのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長する際、Ｍｇ濃度を５％減少させるとともにＡｌＮ組成を３％増加させたＬＤを作製し、実施例１と同様にレーザ発振させたところ、キンクレベルは１３０ｍＷに向上し、寿命試験では１０００時間通電後で、１０％以上の駆動電流増加を生じたＬＤは１個も無く、寿命が長く出力の大きいＬＤを実現した。なお基板Ｂ上ではキンクレベルは逆に７０ｍＷに低下してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の半導体発光装置の構造を示した概念図である。
【図２】ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の関係を示した図である。
【図３】ＧａＮ基板における不純物濃度と、格子定数ａ軸長の減少量の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１ ＧａＮ基板
１０２ ＧａＮバッファ層
１０３ ｎ型クラッド層
１０４ ＧａＮガイド層
１０５ 活性層
１０６ ＧａＮガイド層
１０７ ｐ型クラッド層
１０８ ｐ型コンタクト層
１０９ 発光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置において、
格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光装置において、
上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体発光装置において、
上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置において、
上記窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を半導体レーザダイオード又は発光ダイオードのクラッド層として具備することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１】
窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を有する半導体発光装置において、
格子定数ａ軸長が０．３１８８ｎｍ以下である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板上にＡｌＧａＮ層が形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光装置において、
上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０19ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体発光装置において、
上記窒化ガリウム（ＧａＮ）基板が、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）のうち少なくとも一つ以上の元素を５×１０20ｃｍ-3以上の濃度で含有していることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置において、
上記窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層を半導体レーザダイオード又は発光ダイオードのクラッド層として具備することを特徴とする半導体発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２９４７０６（Ｐ２００６−２９４７０６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１０２６８（Ｐ２００５−１１０２６８）
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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