【手続補正書】
【提出日】平成17年5月23日(2005.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の量子井戸構造を含む活性領域を有するＩＩＩ族窒化物系半導体デバイスであって、
前記複数の量子井戸構造は、
ＩＩＩ族窒化物を含む第１の井戸支持層と、
前記第１の井戸支持層上のＩＩＩ族窒化物を含む第１の量子井戸層と、
前記量子井戸層上のＩＩＩ族窒化物を含む第１のキャップ層と、
前記第１のキャップ層上のＩＩＩ族窒化物を含む第２の井戸支持層と、
前記第２の井戸支持層上のＩＩＩ族窒化物を含む第２の量子井戸層と、
前記第２の量子井戸層上のＩＩＩ族窒化物を含む第２のキャップ層と、
を備え、前記第１のキャップ層は、前記第２の井戸支持層よりも結晶品質が低いことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２】
前記井戸支持層は窒化ガリウム系の層を含み、前記量子井戸層は窒化インジウムガリウム層を含み、前記バリア層は窒化ガリウム系の層を含むことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３】
前記井戸支持層と前記キャップ層とは、ＩｎXＧａ1-XＮ（ここで０≦Ｘ＜１）の層を含むことを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項４】
前記井戸支持層と前記キャップ層とのインジウム組成は、前記量子井戸層のインジウム組成よりも低いことを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項５】
前記井戸支持層と前記キャップ層とは、ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（ここで０＜Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）を含むことを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項６】
Ｘ≦Ｙ＋０．０５であることを特徴とする請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項７】
前記井戸支持層と前記キャップ層とはアンドープであることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項８】
前記井戸支持層と前記キャップ層とは、ドーピングレベルが約５×１０19ｃｍ-3未満であることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項９】
前記キャップ層と前記井戸支持層とは、前記量子井戸層よりもバンドギャップが大きいことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１０】
前記第２の井戸支持層と前記キャップ層とを組み合わせた厚みは、約５０から約４００Åであることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１１】
前記第２の井戸支持層と前記キャップ層とを組み合わせた厚みは、約９０Åよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１２】
前記第２の井戸支持層と前記キャップ層とを組み合わせた厚みは、約２２５Åであることを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１３】
前記第２の井戸支持層の厚みは、前記キャップ層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１４】
前記量子井戸層は、厚みが約１０から約５０Åであることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１５】
前記量子井戸層は厚みが約２５Åであることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１６】
前記量子井戸層中のインジウムの割合は、約５％から約５０％であることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１７】
超格子をさらに含み、前記井戸支持層は前記超格子上にあることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１８】
前記超格子のバンドギャップは、約２．９５ｅＶから約３．２ｅＶであることを特徴とする請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項１９】
前記超格子のバンドギャップは約３．１５ｅＶであることを特徴とする請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２０】
前記井戸支持層と前記超格子との間にＩＩＩ族窒化物系スペーサ層をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２１】
前記スペーサ層はアンドープＧａＮを含むことを特徴とする請求項２０に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの量子井戸のバンドギャップは、前記超格子のバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項１７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２３】
少なくとも１つの量子井戸構造の約２から約１０の繰り返しを含むことを特徴とする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２４】
少なくとも２つの周期のＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層（ここで０≦Ｘ＜１および０≦Ｙ＜１、ＸはＹに等しくなく、ならびに第１の前記交互層の厚みが、第２の前記交互層の厚みよりも薄い）を有する窒化ガリウム系超格子を含むことを特徴とするＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２５】
前記第１の前記交互層は、前記交互層の前記第２の交互層の厚みのおよそ半分の厚さを有することを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２６】
前記窒化ガリウム系超格子は約５から約５０の周期を含むことを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２７】
前記窒化ガリウム系超格子は２５の周期を含むことを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２８】
ＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層のＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮの層は、組み合わせた厚みが約７０Å未満であることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項２９】
Ｘ＝０であることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３０】
ＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層のＩｎＧａＮ層は厚みが約５から約４０Åであり、ＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層のＧａＮ層は厚みが約５から約１００Åであることを特徴とする請求項２９に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３１】
ＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層のＩｎＧａＮ層は厚みが約１５Åであり、ＩｎXＧａ1-XＮとＩｎYＧａ1-YＮとの交互層のＧａＮ層は厚みが約３０Åであることを特徴とする請求項３０に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３２】
前記窒化ガリウム系超格子には、ｎ型不純物が約１×１０17ｃｍ-3から約５×１０19ｃｍ-3のレベルまでドープされていることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３３】
前記窒化ガリウム系超格子の前記ドーピングレベルは、前記交互層の層の実際のドーピングレベルであることを特徴とする請求項３２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３４】
前記ドーピングレベルは、前記交互層の層の平均のドーピングレベルであることを特徴とする請求項３２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３５】
前記超格子に隣接するドープされたＩＩＩ族窒化物層をさらに含み、前記ドープされたＩＩＩ族窒化物層にはｎ型不純物がドープされて、前記ドープされたＩＩＩ族窒化物層と前記超格子との平均のドーピングとして約１×１０17ｃｍ-3から約５×１０19ｃｍ-3が与えられていることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３６】
前記超格子のバンドギャップは、約３．１５ｅＶであることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３７】
前記超格子のバンドギャップは、約２．９５ｅＶから約３．１５ｅＶであることを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３８】
前記半導体デバイスは発光ダイオードを含み、前記発光ダイオードは、前記超格子上にＩＩＩ族窒化物系活性領域をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項３９】
前記活性領域と前記超格子との間にＩＩＩ族窒化物系スペーサ層をさらに含むことを特徴とする請求項３８に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項４０】
前記スペーサ層はアンドープＧａＮを含むことを特徴とする請求項３９に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項４１】
前記活性領域は少なくとも１つの量子井戸を含むことを特徴とする請求項３９に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの量子井戸のバンドギャップは、前記超格子のバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項４１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項４３】
少なくとも１つの量子井戸構造を含む活性領域を有するＩＩＩ族窒化物系半導体デバイスの製造方法であって、
第１の温度においてＩＩＩ族窒化物を含む井戸支持層を形成することと、
前記第１の温度よりも低い第２の温度において前記量子井戸層上にＩＩＩ族窒化物を含む量子井戸層を形成することと、
前記第１の温度よりも低い第３の温度において前記量子井戸層上にＩＩＩ族窒化物を含むキャップ層を形成することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記第３の温度は前記第２の温度と実質的に同じであることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記井戸支持層は窒化ガリウム系の層を含み、前記量子井戸層は窒化インジウムガリウム層を含み、前記キャップ層は窒化ガリウム系の層を含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の温度は約７００から約９００℃であることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２の温度は前記第１の温度より約０から約２００℃低いことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記第２の温度は前記第１の温度よりも低いことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記窒化インジウムガリウム層を窒素雰囲気中で形成することを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
井戸支持層を形成する前記ステップとキャップ層を形成する前記ステップとは、ＩｎXＧａ1-XＮ（ここで０≦Ｘ＜１）のキャップ層を形成することとＩｎXＧａ1-XＮ（ここで０≦Ｘ＜１）の井戸支持層を形成することと含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記井戸支持層と前記キャップ層とのインジウム組成は、前記量子井戸層のインジウム組成よりも低いことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
井戸支持層を形成する前記ステップとキャップ層を形成する前記ステップとは、ＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（ここで０＜Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）のキャップ層を形成することとＡｌXＩｎYＧａ1-X-YＮ（ここで０＜Ｘ＜１、０≦Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）の井戸支持層を形成することと含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５３】
Ｘ≦Ｙ＋０．０５であることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記井戸支持層と前記キャップ層とはアンドープであることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５５】
前記井戸支持層と前記キャップ層とは、ドーピングレベルが約５×１０19ｃｍ-3未満であることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項５６】
前記キャップ層と前記井戸支持層とは、前記量子井戸層よりもバンドギャップが大きいことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５７】
前記井戸支持層と前記キャップ層とを組み合わせた厚みは、約５０から約４００Åであることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５８】
前記井戸支持層の厚みは、前記キャップ層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５９】
前記量子井戸層は、厚みが約１０から約５０Åであることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６０】
前記量子井戸層中のインジウムの割合は、約５％から約５０％であることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
超格子を形成するステップをさらに含み、前記井戸支持層は前記超格子上にあることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６２】
前記井戸支持層と前記超格子との間にＩＩＩ族窒化物系スペーサ層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記スペーサ層はアンドープＧａＮを含むことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記量子井戸のバンドギャップは前記超格子のバンドギャップよりも小さいことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記キャップ層上にＩＩＩ族窒化物を含む第２の井戸支持層を形成することと、
前記第２の井戸支持層上にＩＩＩ族窒化物を含む第２の量子井戸層を形成することと、
前記第２の量子井戸層上にＩＩＩ族窒化物を含む第２のキャップ層を形成することとをさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項６６】
ＩＩＩ族窒化物を含む第２の井戸支持層を形成する前記ステップは、実質的に第１の温度で前記第２の井戸支持層を形成することを含み、
第２の量子井戸層を形成する前記ステップは実質的に、前記第１の温度よりも低い第２の温度で、前記第２の量子井戸層を形成することを含み、
第２のキャップ層を形成する前記ステップは実質的に、前記第１の温度よりも低い第３の温度で、前記第２のキャップ層を形成することを含むことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記第３の温度は実質的に前記第２の温度と同じであることを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記少なくとも１つの量子井戸構造の約２から約１０の繰り返しを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記超格子のバンドギャップは、約３．１５ｅＶであることを特徴とする請求項５７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項７０】
前記超格子のバンドギャップは、約２．９５ｅＶから約３．１５ｅＶであることを特徴とする請求項５７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項７１】
前記半導体デバイスは発光ダイオードを含み、前記発光ダイオードは、前記超格子上にＩＩＩ族窒化物系活性領域をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項７２】
前記活性領域と前記超格子との間にＩＩＩ族窒化物系スペーサ層をさらに含むことを特徴とする請求項７１に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。
【請求項７３】
前記スペーサ層はアンドープＧａＮを含むことを特徴とする請求項７２に記載のＩＩＩ族窒化物系半導体デバイス。