有する半導体発光素子およびその製造方法に関する。(GaAlN)等の窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。attention.【0003】従来提案されている窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子として、図2に示す構造のものがよく知られている。AlNよりなるバッファ層2と、n型GaN層3と、p型GaN層5とが順に積層された構造を有している。通常、基板1には、サファイアが用いられている。1上に設けられたAlNからなるバッファ層2は、特開昭63−188983号公報に記載されているように、その上に積層される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させる。impurityiまたはGeがドープされてn型となっている。GaN層5は、p型不純物としてMgまたはZnがドープされることが多いが、結晶性が悪いためp型とはならず高抵抗のi型となっている。p型層に変換する手段として、特開平2−42770号公報には、表面に電子線照射を行う技術が開示されている。surface.【0004】一般に、図2に示すホモ接合構造の発光素子は発光出力が低く、実用的ではない。好ましくはシングルヘテロ構造、さらに好ましくはダブルヘテロ構造とする必要があることがわかった。窒化ガリウム系化合物半導体については、未だp型層を用いたダブルヘテロ構造の実用的な発光素子は報告されていない。reported.【0005】さらに、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた従来の青色発光素子の発光波長は、430nm以下の紫色領域にある。450nm~490nmの範囲内にある視感度の良い青色発光を示す素子は未だ開発されていない。発光ダイオードによる平面型ディスプレイ、レーザーダイオード等を実現するためには、前記したように視感度の良い発光デバイスが求められている。[0006]【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高発光出力で、視感度の良い新規な構造の窒化ガリウム系化合物半導体を提供するものである。実現することに成功した。有することを特徴とする半導体発光素子が提供される。(here,0≦b<1)で形成することができる。Baからなる群の中から選ぶことができる。N:0<x<1)で形成される。N(ここで、0<x<0.5)で形成されると、視感度のよい450nmないし490nmの範囲内の青色発光が得られる。obtained.【0012】上記第2の半導体層は10オングストロームないし0.5μmの厚さを有することが好ましい。結晶性の良いものとするには、これをバッファ層を介して基板上に設けることが好ましい。n型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第1の半導体層を気相成長させる工程、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物および窒素化合物を包含し、かつp型不純物源を含む第2の原料ガスを用いて、該第1の半導体層上に、該p型不純物がドープされた、インジウム、ガリウムおよび窒素を含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる第2の半導体層を気相成長させる工程、および有機ガリウム化合物と窒素化合物とを包含し、かつp型不純物源を含む第3の原料ガスを用いて、該第2の半導体層上に、p型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第3の半導体層を気相成長させる工程を包含する製造方法によって製造することができる。comprising.【0014】上記第1の原料ガスは、n型不純物源をさらに含むことが好ましい。上記第1の原料ガスは、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。上記第3の原料ガスは、有機アルミニウム化合物をさらに含むことができる。compound.【0015】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。一構造を示すものである。<1),p型窒化ガリウム系化合物半導体からなる第3の半導体層15とが順に積層されてなるダブルヘテロ構造の半導体積層構造を有する。N層14であり、第3の半導体層15はクラッド層となっている。ZnO等の材料で形成できるが、通常はサファイアで形成される。0.002Myuemu~0.5μmの厚さに形成される。GaNはAlNよりもその上に結晶性のよい窒化ガリウム系化合物半導体を積層させることができるので、バッファ層12は、GaNで形成することが好ましい。3-89840号において述べており、サファイア基板を用いた場合、従来のAlNバッファ層よりもGaNよりなるバッファ層の方が結晶性に優れた窒化ガリウム系化合物半導体が得られ、さらに好ましくは成長させようとする窒化ガリウム系化合物半導体と同一組成を有するバッファ層を、まずサファイア基板上に低温で成長させることにより、当該バッファ層の上に積層される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させることができる。AlNにより形成することができる。N(0≦a<1)で形成することができる。窒化ガリウム系化合物半導体は、ノンドープでもn型となる性質があるが、例えばSi、Ge等のn型不純物をドープして好ましいn型としてもよい。GaAlNにより形成することができる。N(0≦b<1)で形成することができる。N層を成長させた後、例えば本出願人が先に出願した特願平3−357046号に記載したように、400°C以上、好ましくは600°C以上の温度でアニーリングを行うことにより低抵抗のp型層とすることができる。.mu.m〜1.5μmの厚さに形成することが好ましい。その厚さが0.05μmよりも薄いとクラッド層として作用しにくく、またその厚さが1.5μmよりも厚いと前記方法でp型層に転化されにくい傾向にある。より、600°Cより高い成長温度で、Ga源、In源、N源からなる原料ガスにp型不純物源のガス添加したものを、キャリアガスとして窒素を用いて、第1の半導体層13の上に成長させることができる。Mg)、ジエチル亜鉛等のp型不純物を含む有機金属化合物ガスを使用することができる。Cd,Zn、Mgが好ましく使用できる。3以下の濃度範囲でドープすることが好ましい。3より多いとInGaNの結晶性が悪くなる傾向にある。<0.5の範囲にすると良好な青色発光が得られる。この場合、x値は、好ましくは0.01<x<0.5の範囲である。N層14が発光層として作用する。x値が0.5以上になると、その発光色は黄色となる。0.01μm〜0.1μmの厚さに形成することが望ましい。0.5μmよりも厚いと十分な発光出力が得られない傾向にある。Nにより形成した場合、その第2の半導体層14の膜厚と、得られる発光素子の相対発光強度との関係を示すグラフ図である。intensity.図5に示されているように、本発明の発光素子において発光層14の膜厚を変化させることにより、発光強度が変化する。その膜厚が0.5μmを超えると発光強度が急激に低下する傾向にある。0.5μmの範囲とすることが好ましい。N層を形成したウエハーとに、それぞれ10mWのHe−Cdレーザーを照射して、そのフォトルミネッセンスのスペクトルを測定した図である。480nm付近に強い青色発光を示している。N層は400nm付近の紫色発光を示す。4は、p型不純物としてCdをドープしまたはドープないし発光層について測定したものであるが、他のp型不純物、例えばZn、Be、Mg、Ca、Sr、Ba等の金属についても同様の傾向があることが確認されたた。このようにInGaNにp型不純物をドープすることにより、その発光波長を長くして、視感度を向上させることができる。visibility.【0026】さらに、InGaNにp型不純物をドープすることにより、ドープしないものに比較して、フォトルミネッセンス強度を飛躍的に増大させることができる。これは、p型不純物によりInGaN中に発光中心ができ、発光強度が増加していることを顕著に示すものである。Nのバンド間発光のピークであり、即ち図4のピークと同一である。これより、図3での発光強度は図4での発光強度の50倍以上であることがわかる。N層を発光層としたダブルヘテロ構造の半導体積層構造を有するため、従来のホモ接合構造のGaN系発光素子に比べて、発光出力が格段に向上する。N層が発光層として作用する。この発光層にp型不純物をドープすることにより視感度が良く、発光出力の高い発光素子が実現される。そのより具体的な例により説明する。より各半導体層が形成されている。used,反応容器内のサセプター上に載置された基板を加熱しながら、その基板に向かってキャリアガスと共に原料ガスを供給して窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる機構を有するものを用いた。洗浄したサファイア基板を反応容器内のサセプターにセットし、反応容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の温度を1050°Cまで上昇させ、20分間保持しサファイア基板のクリーニングを行う。/分、キャリアガスとして水素を2リットル/分の割合で基板表面に流しながら、1分間保持して、サファイア基板上にGaNバッファー層を約200オングストロームの厚に成長させる。substrate.【0031】バッファ層成長後、TMGのみの供給を停止し、温度を1030°Cまで上昇させる。10-9モル/分の割合で追加し、60分間にわたってSiドープn型GaN層を4μmの厚さに成長させる。N層を200オングストロームの厚さに成長させる。-6モル/分、アンモニアを4リットル/分の割合で流しながら、p型GaN層を0.8μmの厚さに成長させる。p型GaN層をさらに低抵抗化する。GaN層を露出させ、p型GaN層、およびn型GaN層にオーミック電極を設け、500μm角のチップにカットした後、常法に従い、発光ダイオードを作製したとしたところ、その発光出力は20mAにおいて120μWであり、ピーク波長は480nmであった。below倍以上であった。例1のバッファ層を成長させる工程において、TMGの代わりにTMAガスを流し、600°Cの温度で、サファイア基板上に、AlNよりなるバッファ層を500オングストロームの膜厚で成長させた以外は例1と同様にして発光ダイオードを得た。この発光ダイオードの出力は20mAで80μWあり、従来のホモ接合発光ダイオード(例5)の出力に比べて約1.6倍であり、またその発光波長は480nmであり、輝度は例5の従来のダイオードの約20倍であった。例1において、バッファ層成長後、TMGのみの供給を停止し、温度を1030°Cまで上昇させる。N層を2μmの厚さに成長させる。N層を200オングストロームの厚さに成長させた後、原料ガスを止め、再び温度を1020°Cまで上昇させる。N層を0.8μmの厚さに成長させる。m.【0038】以上のようにして、基板の上に、各半導体層を積層したウエハーを例1と同様にしてアニーリングして最上層を低抵抗化した後、発光ダイオードを作製した。いずれも例1の発光ダイオードと同じであった。N層を成長させた以外は実施例1と同様にして発光ダイオードを作製した。いずれも例1の発光ダイオードと同じであった。N層を形成しなかった以外は例1と同様にして、従来のホモ接合GaN発光ダイオードを得た。diode,20mAで50μWで、ピーク波長は430nmであった。N層、p型GaN層を順に積層したダブルへテロ構造の青色発光ダイオードを得た。120μWと例1の発光ダイオードとほぼ同等であり、発光のピーク波長は400nmであった。[0042]【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体発光素子は、p型窒化ガリウム系化合物半導体を用いたダブルへテロ構造の半導体積層構造を有するため、発光効率が高い。invention,視感度が非常に良好である。N層をアニーリングによりさらに低抵抗のp型層に変換してダブルへテロ構造を実現したのは本発明が最初である。NのInのモル比を変えることにより、発光色をそれに応じてに変えることもできる。diode,その産業上の利用価値は非常に大きい。DRAWINGS【図1】本発明の半導体発光素子の一構造を示す模式断面図。一構造を示す模式断面図。device.【図3】CdをドープしたInGaNのフォトルミネッセンス測定によるスペクトルを示す図。Cd.【図4】ノンドープのInGaNのフォトルミネッセンス測定によるスペクトルを示す図。InGaN.【図5】本発明の半導体発光素子に係る発光層の膜厚と、発光素子の相対発光強度との関係を示す図。