(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ単結晶基板上に、発光部として一般式ＡｌａＧａｂＩｎｃＮｑＭ１−ｑ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素を表し、０＜ｑ≦１）で表記される層を含むＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスにおいて、Ｓｉ単結晶基板と緩衝層との間に、多結晶Ｓｉからなる障壁層と、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶からなる緩衝層を有し、緩衝層が表層部をＢＰ１−ＱＮＱ（０＜Ｑ＜１）としたＢＰからなることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス。
【請求項２】
Ｓｉ単結晶基板上に、発光部として一般式ＡｌａＧａｂＩｎｃＮｑＭ１−ｑ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素を表し、０＜ｑ≦１）で表記される層を含むＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスにおいて、Ｓｉ単結晶基板と緩衝層との間に、多結晶Ｓｉからなる障壁層と、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶からなる緩衝層を有し、緩衝層が窒素組成比を相違する複数のＢＡｓ１−ＲＮＲ（０≦Ｒ＜１）から構成されていることを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス。
【請求項３】
緩衝層の発光部側の表層部が、立方晶のＧａＮの｛１００｝結晶面の面間隔或いは六方晶のａ軸格子定数に合致するＢＡｓ０．２３Ｎ０．７７）から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス。
【請求項４】
ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが正・負の極性のオーミック電極を有し、Ｓｉ単結晶基板の裏面に設ける、そのどちらかの一方の極性のオーミック電極が、Ａｌ、Ａｌ・Ｓｂ、Ａｕからなる群から選ばれた何れか１つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
珪素（Ｓｉ）単結晶基板上に、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る緩衝層を介して、ＩＩＩ族窒化物半導体発光部を備えた、ＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌaＧａbＮ：０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ＝１）等のＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を備えた積層構造体は、同じくＩＩＩ族窒化物半導体結晶層からなる緩衝層を介して絶縁性のサファイア（Ａｌ2Ｏ3単結晶）等の基板上に形成されている。この積層構造体からは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などの光デバイスが製造されている（例えば、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．，Ｖｏｌ．４６８（１９７７）、４８１〜４８６頁参照）。
【０００３】
一方、Ｓｉはダイヤモンド（ｄｉａｍｏｎｄ）結晶型の半導体結晶として周知である。Ｓｉを基板として光デバイス用途の積層構造体を構成すれば、（ａ）［０１１］結晶方向の明瞭な劈開を利用して個別素子（チップ）に裁断できる、（ｂ）半導体レーザー素子において、劈開により簡便に光共振面を形成できる等、ウルツ鉱（ｗｕｒｔｚｉｔｅ）結晶型のサファイアを基板とする場合には得られ難い利点がある。加えて、導電性のＳｉ単結晶を基板とすれば、都合良くオーミック電極が形成できるという利点がある（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，３３（２３）（１９９７）、１９８６〜１９８７頁参照）。
【０００４】
このため、最近では、Ｓｉ単結晶を基板とする積層構造体から短波長発光素子を構成する技術が開示されている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７２（４）（１９９８）、４１５〜４１７頁参照）。活性層（発光層或いは井戸層）は、短波長可視光を出射するに都合の良い禁止帯幅を有する、窒化ガリウム・インジウム（ＧａCＩｎ1-CＮ：０≦Ｃ≦１）からもっぱら構成されている（特公昭５５−３８３４号参照）。上・下クラッド層及び活性層から構成される発光部は、高強度の発光が得られるダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造とするのが一般的である。しかし、Ｓｉ結晶と、発光部の構成要素である、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体結晶では、１０％を越える大きさの格子の不整合性が存在する。このため、Ｓｉを基板としてＩＩＩ族窒化物半導体層からなる積層構造体を構築するにあたって、リン化硼素（ＢＰ）結晶から成る緩衝層を介してＩＩＩ族窒化物半導体結晶層が積層されている（特開平２−２７５６８２号公報参照）。従来よりこのＢＰ緩衝層の成膜に利用される温度は、概して８５０℃から１１５０℃の高温となっている（特開平２−２８８３７１号及び特開平２−２８８３８８号各公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ｓｉ（格子定数（ａ）＝５．４３１オングストローム）とＢＰ（ａ＝４．５３８オングストローム）との格子ミスマッチ度は、そもそも約１６．５％と大きい（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ，１３／１４（１９７２）、３４６〜３４９頁参照）。このため、従来技術に於いては、Ｓｉ単結晶表面に直接、高温でＢＰ結晶層の成長を行っても、四角錐状のＢＰ成長島が散在した不連続なＢＰ結晶層が得られ（渋澤  直哉、寺嶋  一高、「日本結晶成長学会誌」、Ｖｏｌ．２４（Ｎｏ．２）（１９９７）、１５０頁参照）、平坦な連続性のあるＢＰ結晶層が成膜できないのが問題となっている。
【０００６】
基板上にＢＰ結晶層を介してＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を成膜する場合、ＢＰ結晶層の不連続性はそのままＩＩＩ族窒化物半導体結晶層に引き継がれ、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶層は連続性に欠如したものとなる。連続性に欠けるＩＩＩ族窒化物半導体結晶層から成る発光部を備えたＬＥＤでは、その不連続性のために均一なｐｎ接合界面が形成されずに、正常な整流特性が具現出来ない。従って、良品の素子を製造するためには、連続性のあるＩＩＩ族窒化物半導体結晶層を与える連続膜から成る緩衝層を構成することが必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち、本発明は、
［１］Ｓｉ単結晶基板上に、発光部として一般式ＡｌaＧａbＩｎcＮqＭ1-q（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、Ｍは窒素以外の第Ｖ族元素を表し、０＜ｑ≦１）で表記される層を含むＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスにおいて、Ｓｉ単結晶基板と発光部との間に、多結晶Ｓｉから成る障壁層と、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶からなる緩衝層を有することを特徴とするＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス、
［２］障壁層が、非晶質（アモルファス）Ｓｉから成ることを特徴とする［１］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス、
［３］障壁層の層厚が、２ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス、
［４］緩衝層の発光部側の表層部を、ＢＰ1-QＮQ（０＜Ｑ＜１）から構成することを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス、
［５］緩衝層の発光部側の表層部を、ＢＡｓ1-RＮR（０＜Ｒ＜１）から構成することを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス、に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係わる積層構造体は、Ｓｉ基板と含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る緩衝層との間に、多結晶Ｓｉから成る障壁層が配置された構成から成っていることに特徴がある。緩衝層を構成する含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料の例には、単量体のＢＰ、組成式Ｂ6ＰやＢ13Ｐ2で表せる多量体のＢαＰβ（一般にα≧６でβ＝１または２）、単量体或いは多量体の砒化硼素（ＢＡｓ）から構成できる。また砒化リン化硼素（ＢＡｓ1-XＰX：０＜Ｘ＜１）等の多元混晶から構成しても支障はない。これらの含硼素緩衝層は、例えば、トリアルキル（ｔｒｉ−ａｌｋｙｌ）硼素化合物を硼素源とする一般的な有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法や、三塩化硼素（ＢＣｌ3）、三塩化砒素（ＡｓＣｌ3）及び三塩化リン（ＰＣｌ3）のハロゲン化物を利用するハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）ＶＰＥ、若しくはハイドライド（ｈｙｄｒｉｄｅ）ＶＰＥ法等の気相成長法により一般に成膜できる。
【０００９】
Ｓｉ基板表面に多結晶Ｓｉ層を存在させることにより、その上に堆積する緩衝層を構成する元素がＳｉ基板の内部へ浸透するのを抑制して、正常に成膜を進行させる作用が得られる。即ち、多結晶Ｓｉ層は、緩衝層の構成元素のＳｉ基板内部への拡散を抑制するに有効な拡散の障壁層と成り得るものである。この様な障壁作用を有する表面層を介在させずに、その上に緩衝層を直接、積層した場合にあっては、構成元素のＳｉ基板内への拡散、浸透を充分に防止するには至らず、緩衝層の構成元素の基板内への浸透により、成膜時間の増加に略比例して層厚が増加する正常な堆積が進行しない。
【００１０】
多結晶Ｓｉ層は、一般的な化学的気相堆積法（ＣＶＤ）法やスパッタリング法等の物理成膜法を利用すれば、Ｓｉ基板表面上に成膜できる。障壁層を多結晶Ｓｉ層から構成するのに好適な層厚は２ナノメータ（ｎｍ）以上で約１００ｎｍ以下である。形成する多結晶Ｓｉ層の層厚が２ｎｍ未満と極端に薄い場合は、Ｓｉ基板表面の全面を充分に被覆するに至らず、このため、緩衝層とＳｉ基板表面とが直接、接触する余地が与えられ、緩衝層の構成元素がＳｉ基板の内部に拡散する不都合を招く。多結晶Ｓｉから成る障壁層が逆に過度に厚いと良好な導電性が得られ難くなる。発光部とＳｉ基板の間に導電性を欠く結晶層を配置するのは、導電性のＳｉ基板の裏面側にオーミック（Ｏｈｍｉｃ）電極を敷設することによってＬＥＤ等の光デバイスを簡便に形成するには支障を来す。
【００１１】
また本発明では、障壁層を非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）のＳｉ層から構成することもできる。非晶質Ｓｉは多結晶Ｓｉと同様に含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る緩衝層を構成する元素の拡散を防止できるからである。
【００１２】
非晶質から成る障壁層は、上記の化学的或いは物理的堆積手段をもって構成できる。非晶質層の好ましい厚さは概ね、２ｎｍ以上で約１００ｎｍ以下である。
【００１３】
緩衝層上には発光部を積層する。本発明では、短波長の可視光を出射するＬＥＤ等の光デバイスを構成すること意図としていることから、発光部はＩＩＩ族窒化物半導体結晶層から構成する。この際、緩衝層の表層部を硼素並びに窒素を構成元素とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶から構成すると、主要なＩＩＩ族窒化物半導体結晶と良好な格子整合性を有する緩衝層を構成できる。特に、窒化リン化硼素（ＢＰ1-QＮQ：０＜Ｑ＜１）混晶は、窒素組成比（＝Ｑ）如何に依って３．６１５〜４．５３８オングストロームの格子定数（ａ）を取り得るため、立方晶（ｃｕｂｉｃ）の窒化ガリウム（ａ＝４．５１０オングストローム）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（ａ＝４．３８０オングストローム）及びその混晶である窒化アルミニウム・ガリウム（ａ＝４．３８０〜４．５１０オングストローム）と格子整合する緩衝層が構成できる。また、窒化砒化硼素（ＢＡｓ1-RＮR：０＜Ｒ＜１）の取り得る格子定数の範囲は３．６１５〜４．７７７オングストロームであるため、窒化アルミニウム・ガリウム混晶（ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）に加え、インジウム組成比を約０．５７以下とする立方晶の窒化ガリウム・インジウム混晶（ＧａYＩｎ1-YＮ：０≦Ｙ≦０．５７）に格子整合する緩衝層とすることができる。
【００１４】
表面層を窒化リン化硼素（ＢＰ1-QＮQ：０＜Ｑ＜１）或いは窒化砒化硼素（ＢＡｓ1-RＮR：０＜Ｒ＜１）とする緩衝層は、緩衝層の構成材料である含硼素ＩＩＩ族窒化物半導体層の表面に例えば、ＢＰ1-QＮQ或いはＢＡｓ1-RＮR層を重層して構成できる。また、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に窒素イオンを注入するイオン注入法を利用しても、ＢＰ1-QＮQ層或いはＢＡｓ1-RＮR層を形成出来る。特に、緩衝層をＢＰから構成すれば、ＢＰ緩衝層の堆積時に経時的に堆積反応系に供給するリン源と窒素源の供給比率に変化を与える堆積操作により、表面部をＢＰ1-QＮQと成す緩衝層が構成出来る。同様に、ＢＡｓから緩衝層を構成すれば、砒素源と窒素源との供給比率に適宣、経時的な変化を与えれば表面層をＢＡｓ1-RＮRとする緩衝層が簡便に構成できる。表面層をＢＰ1-QＮQ或いはＢＡｓ1-RＮRとするための窒素組成比（ＱまたはＲ）の勾配は、リン源或いは砒素源に対する窒素源の経時的な供給比率を直線的、曲線的、若しくは段階的に変化させれば付与できる。
【００１５】
表面層をＢＰ1-QＮQ或いはＢＡｓ1-RＮRとする緩衝層は例えば、トリメチル硼素（（ＣＨ3）3Ｂ）、ホスフィン（ＰＨ3）、アンモニア（ＮＨ3）或いはジメチルヒドラジン等を原料とするＭＯＣＶＤ法やＶＰＥ法等の気相成長法により形成できる。緩衝層の全体の層厚には特段の規定はないが、窒素組成比に勾配を付して表面層を窒化物層とするに際しては、組成の変化率を精緻かつ安定して制御するのが肝要であることからすれば、表面層の層厚は約５０ｎｍ以上とするのが望ましい。一例として、厚さ２μｍのＢＰ層上に、窒素組成比が０からＱとなるように勾配を付した厚さ０．４μｍの層を形成し、更に窒素組成比がＱである厚さ０．１μｍのＢＰ1-QＮQ層とから成る、合計の層厚を２．５μｍとする緩衝層が挙げられる。
【００１６】
本発明に係わる発光素子は、含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から成る緩衝層上に設けた発光部を備えた積層構造体に電極を形成すれば構成できる。正・負オーミック電極の何れか一方は、導電性のＳｉ単結晶を基板とすれば、その裏面側に電極を敷設できて利便である。Ｓｉについてのオーミック電極材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム・アンチモン（Ａｌ・Ｓｂ）合金、金（Ａｕ）などが知られている。一方のオーミック電極は、発光部を構成する上部クラッド層若しくは積層構造体の最表層を成すコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）層上に形成出来る。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
以下、Ｓｉ単結晶基板上に多結晶Ｓｉ層を形成し、その上に単量体のＢＰを主体とする緩衝層を備えた積層構造体からＬＥＤを構成する場合を例にして本発明を具体的に説明する。
【００１８】
図１は本実施例に係わるＬＥＤ１０の概略の構成を示す断面模式図である。短波長可視ＬＥＤ１０は、Ｓｉ単結晶を基板１０１とする積層構造体２０を母体材料として構成されている。
【００１９】
アンチモン（Ｓｂ）をドーピングしたｎ形の｛００１｝−Ｓｉ基板１０１の表面には、層厚を約０．１μｍとする多結晶Ｓｉ層１０１ａが形成されている。多結晶Ｓｉ層１０１ａは、モノシラン（ＳｉＨ4）を原料とする一般的なプラズマＣＶＤ法により形成した。多結晶Ｓｉ層１０１ａの成膜時には、Ｓｉ基板１０１の温度を約５５０℃に保持した。
【００２０】
温度を１０３０℃に維持しながら、多結晶Ｓｉ層１０１ａ上に、ハロゲンＶＰＥ法を利用して、単量体のＢＰを主体とし、層厚を３μｍとするＢＰ緩衝層１０２を積層した。
【００２１】
ｎ形のアンドープＢＰ緩衝層１０２の成膜を終了した後、Ｓｉ基板１０１の温度を８９０℃に低下させた。緩衝層１０２の表面上にＩＩＩ族窒化物半導体層を積層するに先立ち、同緩衝層１０２の表面をアンモニア（ＮＨ３）−窒素（Ｎ２）混合気流中に５分間さらした。これより、その表面部１０２ａを窒素組成比を３％とするＢＰ0.97Ｎ0.03層１０２ａに変換した。ＢＰ0.97Ｎ0.03層１０２ａの厚さは約０．１μｍとなった。
【００２２】
次に、８９０℃でＢＰ0.97Ｎ0.03層１０２ａの表面上に、ジメチルヒドラジン窒素源として、また、ジシラン（５体積ｐｐｍ）−水素混合ガスを珪素（Ｓｉ）のドーピング源として、Ｓｉドープｎ形窒化ガリウム層を下部クラッド層１０３として積層した。立方晶のＧａＮを主体として成る下部クラッド層１０３の層厚は３μｍとし、キャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3とした。下部クラッド層１０３上には、平均的なインジウム組成比を約０．１２とする、インジウム組成比（濃度）を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）から成る多相構造のｎ形Ｇａ0.88Ｉｎ0.12Ｎ発光層１０４を積層した。発光層１０４上には、アルミニウム組成比を０．２０から表面に向けて０と勾配させたマグネシウム（Ｍｇ）ドープｐ形窒化アルミニウム・ガリウム混晶（ＡｌXＧａ1-XＮ：Ｘ＝０．２０〜０）から成る上部クラッド層１０５を積層させた。以上の、ｎ形並びにｐ形クラッド層１０３，１０４及び発光層１０４からｐｎ接合型のダブルヘテロ（ＤＨ）構造の発光部１０６を構成した。
【００２３】
ｎ形Ｓｉ基板１０１の裏面側には、アルミニウム・アンチモン（Ａｌ・Ｓｂ）合金から成るｎ形オーミック電極１０７を配置し、上部クラッド層１０５上には、金（Ａｕ）から成るｐ形オーミック電極１０８を形成した。スクライブ法を利用して［１１０］結晶方位に沿って劈開して個別のチップとし、ＩＩＩ族窒化物半導体ＬＥＤ１０を構成した。双方のオーミック電極１０７、１０８間の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性は正常なｐｎ接合構成に基づく良好な整流性が得られた。順方向電圧は約３Ｖ（＠２０ｍＡ）で、逆方向電圧は１５Ｖ（＠１０μＡ）を越えるものとなった。順方向に２０ｍＡの動作電流を流して、ＬＥＤ１０を発光させた。ＬＥＤ１０からは、発光中心波長を約４６０ｎｍとし、半値幅を約２１ｎｍとするスペクトルを有する青色光が出射された。一般的な積分球を利用して測定されるチップ状態での発光強度は約１４マイクロワット（μＷ）となり、高強度のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスが提供された。
【００２４】
（実施例２）
ＭＯＣＶＤ法で形成したＢＡｓ緩衝層を備えた積層構造体４０から図２に示すＬＥＤ３０を構成する場合を例にして、本発明の内容を具体的に説明する。
【００２５】
本実施例では、リン（Ｐ）ドープｎ形｛１１１｝−Ｓｉ単結晶を基板２０１とした。基板２０１の表層部２０１ａは、非晶質Ｓｉを主体とする層を形成した。非晶質Ｓｉ層２０１ａは、一般的な高周波アルゴン（Ａｒ）スパッタリング法により二酸化珪素ターゲット材を利用して形成した。形成時には、Ｓｉ基板２０１の温度を約２５０℃に維持した。スパッタリング時の圧力は約１×１０-3トール（Ｔｏｒｒ）とした。アルゴンスパッタリングガスの流量は毎分約１ｃｃとした。非晶質Ｓｉ層２０１ａの厚さは約２０ｎｍとなった。
【００２６】
２０１ａ上には、８５０℃に於いて先ず、Ｓｉドープｎ形ＢＡｓ層２０２ａ、Ｓｉドープｎ形ＢＡｓ0.12Ｎ0.88２０２ｂ、及びＳｉドープｎ形ＢＡｓ0.23Ｎ0.77２０２ｃを順次、積層させて緩衝層２０２を構成した。緩衝層２０２を構成する各結晶層２０２ａ〜２０２ｃは、Ｓｉ単結晶基板表面から剥離することのない連続膜となった。また、断面ＴＥＭ法に依る分析に依れば、表面層をＢＡｓ0.23Ｎ0.77２０２ｃとする緩衝層２０２の成膜を終了した時点で、Ｓｉ基板２０１の表層部２０１ａの非晶質Ｓｉの大部分は多結晶のＳｉに変換されていた。
【００２７】
立方晶のＧａＮの｛１００｝結晶面の面間隔或いは六方晶ＧａＮのａ軸の格子定数に合致する面間隔を有するＢＡｓ0.23Ｎ0.77層２０２ｃ上には、ＳｉドープＧａＮ（層厚＝３μｍ、キャリア濃度＝２×１０18ｃｍ-3）から成る下部クラッド層２０３を積層した。下部クラッド層２０３を構成するＧａＮ層は、格子の整合性に優れるＢＡｓ0.23Ｎ0.77層２０２ｃ上に積層されているため、格子のミスフィット（ｍｉｓｆｉｔ）に起因する転位の少ない良好な結晶性を有することが断面ＴＥＭ法により観察された。下部クラッド層２０３上には、アンドープでｎ形の窒化ガリウム・インジウム（Ｇａ0.9Ｉｎ0.1Ｎ）から成る層厚が約６ｎｍの井戸層２０４ａと、アンドープでｎ形の窒化ガリウムから成る層厚が約２５ｎｍの障壁層２０４ｂとを重層させた積層系を２周期分積層させた後、井戸層２０４ａを重層させて多重量子井戸構造から成る発光層２０４を構成した。
【００２８】
発光層２０４上には、層厚を約３０ｎｍとするアンドープのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を上部クラッド層２０５として積層した。上・下クラッド層２０３、２０５及び発光層２０４からｐｎ接合型のＤＨ構造の発光部２０６を構成した。上部クラッド層２０５上には、アルミニウム組成比（＝Ｘ）を０．１５から０に減じたＭｇドープのｐ形ＡｌXＧａ1-XＮ組成勾配層（Ｘ＝０．１５〜０）２０９を積層して、ＬＥＤ用途の積層構造体４０を形成した。ｐ形ＡｌXＧａ1-XＮ層（Ｘ＝０．１５〜０）２０９の層厚は約０．１μｍとし、表面近傍でのキャリア濃度は約６×１０17ｃｍ-3とした。
【００２９】
Ｓｉ基板２０１の裏面側及び積層構造体４０の表面にオーミック電極２０７、２０８を形成してＬＥＤ３０を構成した。良好なｐｎ接合特性に基づく正常な整流特性が顕現されたのに加え、順方向に２０ｍＡの電流を通流した際に、このＬＥＤからは、中心波長を約４８０ｎｍとする青（青緑）色光が発せられた。発光スペクトルの半値幅は約１５ｎｍと実施例１のＬＥＤに比較し更に狭帯化された。また、一般的な積分球を使用して測定される発光強度は約１６μＷであり、高強度のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスが提供された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｓｉ基板上に連続性のある緩衝層、発光層が形成でき、良好な整流特性で高発光強度のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイスが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に記載の本発明のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス（ＬＥＤ）の一例を示す断面図である。
【図２】実施例２に記載の本発明のＩＩＩ族窒化物半導体光デバイス（ＬＥＤ）の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    光デバイス（ＬＥＤ）
２０    積層構造体
３０    ＬＥＤ
４０    積層構造体
１０１    Ｓｉ単結晶基板
１０１ａ  多結晶Ｓｉ層
１０２    含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体緩衝層
１０２ａ  緩衝層表面部
１０３    下部クラッド層
１０４    発光層
１０５    上部クラッド層
１０６    発光部
１０７    ｎ形オーミック電極
１０８    ｐ形オーミック電極
２０１    Ｓｉ単結晶基板
２０１ａ  非晶質Ｓｉ層
２０２    含硼素ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体緩衝層
２０２ａ  緩衝層構成層
２０２ｂ  緩衝層構成層
２０２ｃ  緩衝層構成層
２０３    下部クラッド層
２０４    発光層
２０４ａ  井戸層
２０４ｂ  障壁層
２０５    上部クラッド層
２０６    発光部
２０７    ｎ形オーミック電極
２０８    ｐ形オーミック電極
２０９    ＡｌＧａＮ組成勾配層
【図１】
0004329166.tif 000002
【図２】
0004329166.tif 000003