(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型コンタクト層と、ｐ型コンタクト層と、前記ｎ型コンタクト層と前記ｐ型コンタクト層との間に配置され、ＩｎＧａＮ井戸層を含む多重量子井戸構造の活性領域と、を含む発光ダイオードであって、
前記ｎ型コンタクト層は、ｎ型不純物ドーピングされた第１ＩｎＧａＮ層と前記第１ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第２ＩｎＧａＮ層とが交互に積層された第１変調ドーピング層と、ｎ型不純物ドーピングされた第３ＩｎＧａＮ層と前記第３ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第４ＩｎＧａＮ層とが交互に積層された第２変調ドーピング層と、を含み、
前記第１変調ドーピング層の前記第１ＩｎＧａＮ層及び前記第２ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一であり、前記第２変調ドーピング層の前記第３ＩｎＧａＮ層及び前記第４ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一であり、
前記第２変調ドーピング層は前記第１変調ドーピング層と前記活性領域との間に位置し、
前記第１変調ドーピング層にｎ電極が接触し、
前記第１変調ドーピング層のＩｎ組成比は前記第２変調ドーピング層のＩｎ組成比より小さく、前記第２変調ドーピング層は前記ＩｎＧａＮ井戸層よりＩｎ組成比が小さいことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記第２変調ドーピング層のｎ型不純物ドーピングされた前記第３ＩｎＧａＮ層が前記活性領域に隣接することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記第１ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い前記第２ＩｎＧａＮ層はアンドープ層であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記第３ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第４ＩｎＧａＮ層はアンドープ層であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
サファイア基板と、前記サファイア基板と前記ｎ型コンタクト層との間に配置されたＧａＮバッファ層とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ｐ型コンタクト層は、第１ｐ型ＧａＮ層と、第２ｐ型ＧａＮ層と、前記第１及び第２ｐ型ＧａＮ層の間に配置された第３変調ドーピング層と、を含み、
前記第３変調ドーピング層は、ｐ型不純物がドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層と前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第６ＩｎＧａＮ層とが交互に積層され、
前記第５ＩｎＧａＮ層及び前記第６ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記第２ｐ型ＧａＮ層は前記第１ｐ型ＧａＮ層と同一のドーピング濃度を有することを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記第３変調ドーピング層内の前記ｐ型不純物ドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層は、
前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層と相違するドーピング濃度を有することを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記第３変調ドーピング層内の前記ｐ型不純物ドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層は、前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層より低い濃度を有することを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第６ＩｎＧａＮ層はアンドープ層であることを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記活性領域と前記ｐ型コンタクト層との間にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記活性領域と前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層との間に、ｐ型不純物ドーピングされたＩｎＧａＮ層とｐ型不純物ドーピングされたＡｌＧａＮ層とが交互に積層された超格子層をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
ｎ型コンタクト層と、
前記ｎ型コンタクト層の上部に形成されたｐ型コンタクト層と、
前記ｎ型コンタクト層と前記ｐ型コンタクト層との間に配置され、ＩｎＧａＮ井戸層を含む多重量子井戸構造の活性領域と、を含み、
前記ｐ型コンタクト層は、第１ｐ型ＧａＮ層と、第２ｐ型ＧａＮ層と、前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層の間に配置された変調ドーピング層と、を含み、
前記変調ドーピング層は、ｐ型不純物がドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層と前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第６ＩｎＧａＮ層とが交互に積層され、
前記第５ＩｎＧａＮ層及び前記第６ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１４】
前記第２ｐ型ＧａＮ層は前記第１ｐ型ＧａＮ層と同一のドーピング濃度を有することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記変調ドーピング層内の前記ｐ型不純物がドーピングされた前記第５ＩｎＧａＮ層は、前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層と相違する濃度を有することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記変調ドーピング層内の前記ｐ型不純物がドーピングされた前記第５ＩｎＧａＮ層は、前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層より低い濃度を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い前記第６ＩｎＧａＮ層はアンドープ層であることを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記活性領域と前記ｐ型コンタクト層との間にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
前記活性領域と前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層との間に、ｐ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＮ層とｐ型不純物がドーピングされたＡｌＧａＮ層とが交互に積層された超格子層をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオードに関し、より詳細には、変調ドーピング層を有する発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、窒化物系半導体はフルカラーディスプレイ、交通信号灯、一般照明及び光通信器機の光源として紫外線、青／緑色の発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）またはレーザーダイオード（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）に広く利用されている。このような窒化物系発光素子は、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層の間に位置したＩｎＧａＮ系列の多重量子井戸構造の活性領域を含み、前記活性領域内の量子井戸層で電子と正孔が再結合する原理で光を生成させて放出する。
【０００３】
図１は従来の一般的な発光ダイオードを説明するための断面図である。
【０００４】
図１を参照すると、前記発光ダイオードは、基板１１と、バッファ層１３と、アンドープＧａＮ層１５と、ｎ型ＧａＮコンタクト層１７と、活性領域１９と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１と、ｐ型ＧａＮコンタクト層２５と、透明電極２７と、ｐ電極２９と、ｎ電極３１と、を含む。
【０００５】
このような従来の発光ダイオードは、ｎ型コンタクト層１７とｐ型コンタクト層２５との間にＩｎＧａＮ井戸層を有する多重量子井戸構造の活性領域１９を含んで発光効率を改善しており、多重量子井戸構造内のＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ含量を調節することにより、所望の波長の光を放出することができる。
【０００６】
しかし、従来の発光ダイオードに用いられる窒化物系化合物半導体は一般的にサファイアなどの異種基板上に成長されるが、サファイアとＧａＮ結晶は格子定数の差が大きいため、サファイア基板上に成長されたＧａＮ層内に強い引張応力が発生する。このような引張応力はＧａＮ層内に高密度の結晶欠陥、例えば転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ）を発生させ、このような転位が多重量子井戸構造の活性領域１９に伝達されて発光効率を低下させる。
【０００７】
一方、ＧａＮとＩｎＮとの間に１１％の格子不整合が存在するため、ＩｎＧａＮ系列の多重量子井戸構造では量子井戸と量子障壁の界面に強い歪が発生する。このような歪は量子井戸内のピエゾ電界（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を誘発し、内部量子効率（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）の低下をもたらす。特に、緑色の発光ダイオードの場合、量子井戸に含まれるＩｎの量が増加するため、ピエゾ電界によって内部量子効率がさらに減少する。また、多重量子井戸構造内に生成される歪は、活性層に隣接したｎ型窒化物半導体層によって影響を受ける。ｎ型窒化物半導体層、例えば、ｎ型コンタクト層と量子井戸層の格子定数の不一致が大きいほど、活性領域内にさらに大きい歪が誘発される。
【０００８】
活性領域内に生成される歪を減少させるために、ｎ型ＧａＮコンタクト層と活性層の間に組成が相違する第１窒化物半導体層と第２窒化物半導体層とを交互に積層した超格子構造を形成する技術が用いられる。しかし、ｎ型コンタクト層と活性層との間に組成が相違する窒化物半導体層からなる超格子構造を形成する場合、各層の成長条件、例えば、温度及びガス流量が相違するため、工程が複雑であり、工程時間が長くなるという問題点がある。
【０００９】
一方、従来の発光ダイオードは、ｐ型コンタクト層２５上にＩＴＯのような透明電極２７を形成して、電流がｐ型コンタクト層２５内に均一に分散されるようにしている。
【００１０】
しかし、透明電極２７を利用した電流分散は、透明電極の光透過率及び抵抗により一定の限界を有する。すなわち、透明電極２７は厚いほど光透過率が急激に減少する。また透明電極の抵抗が低すぎる場合、電流が透明電極の側面に流れ、さらに発光ダイオードの側面を介して流れてしまうため、発光効率が減少する可能性がある。一方、透明電極２７が薄い場合、ｐ型コンタクト層２５上に電流を均一に分散させることが困難である。これにより、透明電極２７の厚さを最適化して電流分散性能を確保しているが、透明電極の厚さの不均一性、ｐ型コンタクト層２５内の結晶欠陥などにより、電流分散を最適化するには限界がある。
【００１１】
発光ダイオードにおいて電流分散性能は静電放電（ＥＳＤ）特性、ターンオン電圧などと密接に関係している。電流分散性能がよくない場合、静電放電特性が悪く、ターンオン電圧が減少する。
【００１２】
一方、ＥＳＤ特性を改善するためにｐ側領域に超格子層を形成することができる。しかし、組成が相違する窒化物半導体層からなる超格子層を採用することにより、発光ダイオードの製造工程時間が急激に増加してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、工程時間が長くなることを防止し、転位が活性領域内に伝達されることを防止することができる発光ダイオードを提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、多重量子井戸構造に誘発される歪を緩和させることができる発光ダイオードを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、 工程時間が長くなることを防止し、静電放電特性を向上させてターンオン電圧を増加させることができる発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施形態は変調ドーピング層を有する発光ダイオードを提供する。前記発光ダイオードは、ｎ型コンタクト層と、ｐ型コンタクト層と、前記ｎ型コンタクト層と前記ｐ型コンタクト層との間に配置され、ＩｎＧａＮ井戸層を含む多重量子井戸構造の活性領域と、を含む。前記ｎ型コンタクト層は、ｎ型不純物ドーピングされた第１ＩｎＧａＮ層と前記第１ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第２ＩｎＧａＮ層とが交互に積層された第１変調ドーピング層と、ｎ型不純物ドーピングされた第３ＩｎＧａＮ層と前記第３ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第４ＩｎＧａＮ層とが交互に積層された第２変調ドーピング層と、を含む。また、前記第１変調ドーピング層の前記第１ＩｎＧａＮ層及び前記第２ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一であり、前記第２変調ドーピング層の前記第３ＩｎＧａＮ層及び前記第４ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一である。さらに、前記第２変調ドーピング層は前記第１変調ドーピング層と前記活性領域との間に位置し、ｎ電極は前記第１変調ドーピング層に接触し、前記第１変調ドーピング層のＩｎ組成比は前記第２変調ドーピング層のＩｎ組成比より小さく、前記第２変調ドーピング層は前記ＩｎＧａＮ井戸層よりＩｎ組成比が小さい。
【００１７】
組成が同一であるＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ変調ドーピング層をｎ型コンタクト層として用いることにより、発光ダイオードの製造工程時間が長くなることを防止し、転位が変調ドーピング層を介して多重量子井戸構造内に伝達されることを防止することができる。また、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ変調ドーピング層を用いることにより、ＧａＮ層をコンタクト層として用いた場合に比べて活性領域に発生する歪を緩和させることができ、量子井戸層の結晶性を改善してキャリアの再結合率を高めることができる。
【００１８】
前記第１ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第２ＩｎＧａＮ層はアンドープ層を含み、前記第３ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第４ＩｎＧａＮ層もアンドープ層を含む。
【００１９】
一方、前記第１変調ドーピング層は前記第２変調ドーピング層よりＩｎ組成比が小さくてもよい。Ｉｎ組成比が小さい第１変調ドーピング層上に、Ｉｎ組成比が大きい第２変調ドーピング層を位置させることにより、Ｉｎの組成比を段階的に増加させることができ、これにより、ｎ型コンタクト層と活性領域との間の格子定数差による歪をさらに緩和させることができる。
【００２０】
一方、前記第２変調ドーピング層のｎ型不純物ドーピングされた第３ＩｎＧａＮ層が前記活性領域に隣接してもよい。これにより、前記変調ドーピング層から前記活性領域内に電子を円滑に注入することができる。
【００２１】
前記第２変調ドーピング層は前記ＩｎＧａＮ井戸層よりＩｎ組成比が小さいことが好ましい。これにより、前記活性領域内に電荷を閉じ込めることができるため、電子と正孔の再結合率を向上させることができる。
【００２２】
また、前記発光ダイオードは、基板と、前記基板と前記ｎ型コンタクト層との間に位置するバッファ層をさらに含んでもよい。前記基板はサファイア基板であってもよく、前記バッファ層はＧａＮバッファ層であってもよい。
【００２３】
一方、前記ｐ型コンタクト層は、第１ｐ型ＧａＮ層と、第２ｐ型ＧａＮ層と、前記第１及び第２ｐ型ＧａＮ層の間に配置された第３変調ドーピング層と、を含んでもよい。前記第３変調ドーピング層は、ｐ型不純物ドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層と前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第６ＩｎＧａＮ層とが交互に積層され、前記第５及び第６ＩｎＧａＮ層は互いに組成が同一である。これにより、ｐ型コンタクト層内で電流分散を図ることができるため、発光ダイオードのＥＳＤ特性及びターンオン電圧特性を向上させることができる。
【００２４】
前記第５ＩｎＧａＮ層よりドーピング濃度が低い第６ＩｎＧａＮ層はアンドープ層であってもよい。
【００２５】
前記第２ｐ型ＧａＮ層は前記第１ｐ型ＧａＮ層と同一のドーピング濃度を有してもよい。また、前記第３変調ドーピング層内のｐ型不純物ドーピングされた第５ＩｎＧａＮ層は、前記第１ｐ型ＧａＮ層及び前記第２ｐ型ＧａＮ層と相違する濃度を有してもよく、特に、これらより低いドーピング濃度を有してもよい。
【００２６】
一方、前記発光ダイオードは、前記活性領域と前記ｐ型コンタクト層との間にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層をさらに含んでもよい。前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層は電子のオーバーフローを防止し、電子と正孔の再結合率を増加させる。
【００２７】
さらに、前記発光ダイオードは、前記活性領域と前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層との間に、ｐ型不純物ドーピングされたＩｎＧａＮ層とｐ型不純物ドーピングされたＡｌＧａＮ層とが交互に積層された超格子層をさらに含んでもよい。前記超格子層は、量子井戸構造と前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の間の格子不一致を緩和させるために用いられる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の実施形態によると、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ変調ドーピング層を用いることにより、量子井戸構造内の歪を緩和させることができ、転位がｎ型コンタクト層を介して多重量子井戸構造内に伝達されることを防止することができる。また、不純物を除き同一の組成を有するＩｎＧａＮ層を利用して変調ドーピング層を形成するため、変調ドーピング層内のＩｎＧａＮ層を同一の温度で成長させることができ、製造工程時間が増加することを防止することができる。さらに、第１変調ドーピング層と第２変調ドーピング層との組成を相違するようにすることにより、ｎ型コンタクト層内でのＩｎ組成比を段階的に増加させることができるため、ｎ型コンタクト層と量子井戸層との間の格子不一致をさらに緩和させることができる。加えて、ｐ型コンタクト層内にＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ変調ドーピング層を形成することにより、ｐ型コンタクト層で電流分散を図ることができ、その結果、発光ダイオードのＥＳＤ特性及びターンオン電圧特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の発光ダイオードを説明するための断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による発光ダイオードを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下で紹介される実施形態は、当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするための例として提供されるものである。従って、本発明は以下説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。そして、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは便宜のために誇張されて表現されることがある。明細書全体にわたって同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【００３１】
図２は本発明の一実施形態による発光ダイオードを説明するための断面図である。
【００３２】
図２を参照すると、前記発光ダイオードは、ｎ型コンタクト層５７と、多重量子井戸構造の活性領域５９と、ｐ型コンタクト層６５と、を含む。また、前記発光ダイオードは、基板５１と、前記基板５１とｎ型コンタクト層５７との間に位置するバッファ層５５と、をさらに含み、前記基板５１とバッファ層５５との間には核層５３が位置してもよい。また、活性領域５９とｐ型コンタクト層６５との間にｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６１が位置し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６１と活性領域５９との間にＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子層６０が位置してもよい。さらに、前記ｐ型コンタクト層６５上に透明電極６７及びｐ電極６９が位置し、ｎ型コンタクト層５７上にｎ電極７１が位置してもよい。
【００３３】
前記基板５１は窒化ガリウム系半導体層を成長させるための基板であり、サファイア、ＳｉＣ、スピネルなどが用いられ、特に制限されないが、好ましくは、図示したようにパターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）であってもよい。
【００３４】
前記核層５３は、基板５１上にＧａＮバッファ層５５を成長させるために４００〜６００℃の低温で（Ａｌ、Ｇａ）Ｎで形成され、好ましくはＧａＮで形成されてもよい。前記核層は約２５ｎｍの厚さに形成されてもよい。ＧａＮバッファ層５５は基板５１とｎ型コンタクト層５７との間に格子不一致を緩和するために形成され、相対的に高温で成長される。前記ＧａＮバッファ層は、アンドープＧａＮまたはＳｉやＧｅのようなｎ型不純物がドーピングされたＧａＮで形成されてもよい。
【００３５】
前記ｎ型コンタクト層５７は、ｎ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＮ層５６ａと前記ＩｎＧａＮ層５６ａよりドーピング濃度が低いＩｎＧａＮ層５６ｂ、例えばアンドープＩｎＧａＮ層５６ｂとが交互に積層された第１変調ドーピング層５６と、ｎ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＮ層５８ａと前記ＩｎＧａＮ層５８ａより低いドーピング濃度を有するＩｎＧａＮ層５８ｂ、例えばアンドープＩｎＧａＮ層５８ｂとが交互に積層された第２変調ドーピング層５８と、を含む。ここで、前記第１変調ドーピング層５６のＩｎＧａＮ層５６ａ、５６ｂは互いに組成が同一であり、前記第２変調ドーピング層５８のＩｎＧａＮ層５８ａ、５８ｂは互いに組成が同一である。すなわち、第１及び第２変調ドーピング層５６、５８は、それぞれ不純物のドーピング濃度を除き同一組成のＩｎＧａＮ層で形成されるため、不純物ソースの供給量を調節することにより、例えば不純物ソースの供給及び遮断を繰り返すことにより形成されてもよい。
【００３６】
一方、前記第２変調ドーピング層５８は前記第１変調ドーピング層５６と前記活性領域５９との間に位置する。また、前記第１変調ドーピング層５６のＩｎ組成比は前記第２変調ドーピング層５８のＩｎ組成比と相違し、前記第１変調ドーピング層５６のＩｎ組成比が前記第２変調ドーピング層５８のＩｎ組成比より小さいことが好ましい。これにより、ｎ型コンタクト層５７内でのＩｎ組成比を段階的に増加させることができるため、ｎ型コンタクト層５７と活性領域５９との格子不一致をさらに緩和させることができる。
【００３７】
第１及び第２変調ドーピング層５６、５８内のＩｎＧａＮ層にドーピングされる不純物は、Ｓｉ、Ｇｅなどが多様に用いられ、好ましくはＳｉが用いられることができる。第１及び第２変調ドーピング層５６、５８にドーピングされるＳｉは、下層で誘発された転位が上層に伝達されることを防止し、活性領域５９の結晶性を向上させる。
【００３８】
前記第１及び第２変調ドーピング層５６、５８は、それぞれ７〜１５周期で形成されるてもよい。７周期未満の場合は変調ドーピング層を用いた効果が微小であり、１５周期を超過する場合は工程時間が増加するため好ましくない。
【００３９】
前記第１及び第２変調ドーピング層５６、５８は、図示されたように互いに接してもよいが、これに限定されず、第１及び第２変調ドーピング層の間に組成が相違する窒化ガリウム系半導体層が配置されてもよい。
【００４０】
活性領域５９は、量子障壁層とＩｎＧａＮ量子井戸層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する。前記量子障壁層は、量子井戸層よりバンドギャップが大きい窒化ガリウム系半導体層、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＩｎＧａＮで形成されてもよい。ＩｎＧａＮ量子井戸層内のＩｎ組成比は、所望の光波長に応じて決められる。一方、前記第２変調ドーピング層５８内のＩｎＧａＮ層のＩｎ組成比は、ＩｎＧａＮ量子井戸層内に電子と正孔を閉じ込めることができるように、ＩｎＧａＮ量子井戸層のＩｎ組成比より小さいことが好ましい。
【００４１】
ｐ型クラッド層６１はＡｌＧａＮで形成されてもよく、電子のオーバーフローを防止して活性領域内での電子と正孔の再結合率を向上させる。前記ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６１は相対的に格子定数が小さいため、多重量子井戸構造の活性領域５９とクラッド層６１との間に格子不一致が大きく、ＡｌＧａＮクラッド層６１の結晶性が悪くなる可能性がある。従って、前記ＡｌＧａＮクラッド層６１が形成される前に、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子層６０が形成されてもよい。前記超格子層６０は、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層６１に対するバッファ層として機能する。
【００４２】
一方、ｐ型コンタクト層６５は、第１ｐ型ＧａＮ層６２と、第３変調ドーピング層６３と、第２ｐ型ＧａＮ層６４と、を含む。第１及び第２ｐ型ＧａＮ層６２、６４はＭＯＣＶＤ技術を利用して約９５０℃で成長してもよく、ｐ型不純物として、例えば、約５×１０１８ｃｍ−３濃度のＭｇがドーピングされてもよい。安定して工程を行うために、前記第１及び第２ｐ型ＧａＮ層６２、６４は同一のドーピング濃度を有することが好ましい。
【００４３】
前記第３変調ドーピング層６３は、ｐ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＮ層６３ａと前記ＩｎＧａＮ層６３ａよりドーピング濃度が低いＩｎＧａＮ層６３ｂ、例えばアンドープＩｎＧａＮ層６３ｂとが交互に積層され、例えば７〜１５周期で成長してもよい。前記ＩｎＧａＮ層６３ａには第１及び第２ｐ型ＧａＮ層６２、６４より低い濃度、例えば約１×１０１７〜１×１０１８ｃｍ−３程度のＭｇがドーピングされてもよい。これらＩｎＧａＮ層６３ａ、６３ｂは不純物ドーピングの有無を除き同一組成で形成される。従って、前記第３変調ドーピング層６３は、ｐ型不純物のソースガス、例えばＣｐ２Ｍｇの供給及び遮断を繰り返しながら同一温度で連続的に成長されることができる。
【００４４】
前記第３変調ドーピング層６３はドーピングされたＩｎＧａＮ層６３ａとアンドープＩｎＧａＮ層６３ｂとが繰り返し積層されるため、ドーピングされたＩｎＧａＮ層６３ａ内で電流が容易に分散され、その結果、ｐ型コンタクト層６５内で電流が均一に分散される。さらに、前記第３変調ドーピング層６３によって第２ｐ型ＧａＮ層６４の結晶性が向上される。
【００４５】
一方、前記ｐ型コンタクト層６５上にＮｉ／Ａｕまたはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明電極６７が形成され、その上には、ｐ電極６９が例えばリフトオフ工程で形成されてもよい。また、前記ｎ型コンタクト層５７上に、Ｎｉ／ＡｕまたはＴｉ／Ａｌなどのｎ電極７１がリフトオフ工程で形成されてもよい。前記ｎ電極７１は図示したように、電流分散のために第１変調ドーピング層５６上に形成されることが好ましい。
【００４６】
本実施形態において、ｐ電極６９及びｎ電極７１が基板５１の上部に位置する発光ダイオードについて説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、本発明の発光ダイオードは、レーザーリフトオフ工程によって基板５１を分離する工程により、電極が発光ダイオードの上面及び下面にそれぞれ位置する垂直型発光ダイオードであってもよい。
【実施例】
【００４７】
第３変調ドーピング層６３の影響について調べるために、他の構造は同様にし、変調ドーピング層６３の適用有無のみを異にして実施例及び比較例の発光ダイオードを製作した。すなわち、５×１０１８ｃｍ−３の濃度でＭｇがドーピングされた第１ｐ型ＧａＮ層６２を５０ｎｍ、ＭｇドーピングされたＩｎＧａＮ層及びアンドープＩｎＧａＮ層をそれぞれ２．２ｎｍずつ１０周期にして、総厚さ２２ｎｍ、及び５×１０１８ｃｍ−３の濃度でＭｇがドーピングされた第２ｐ型ＧａＮ層６４を１２８ｎｍ成長させ、一般的なＩＴＯ透明電極６７を形成して発光ダイオード（実施例）を製作した。また、これに対する比較例として、変調ドーピング層６３を省略し、単一のｐ型ＧａＮコンタクト層を２００ｎｍ成長させ、ＩＴＯ透明電極６７を形成した発光ダイオード（比較例）を製作した。
【００４８】
前記実施例と比較例による発光ダイオードの特性を表１に示した。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１から分かるように、ｐ型コンタクト層６５内にＭｇ−ＩｎＧａＮ／ｕ−ＩｎＧａＮ変調ドーピング層６３を形成することにより、１μＡでの電圧、すなわち、ターンオン電圧が増加し、順方向電圧は減少し、光出力が向上された。これは、変調ドーピング層６３によって電流分散性能が改善されたためであるといえる。
【図１】
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【図２】
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