特許 5692596 β−Ｇａ２Ｏ３単結晶の導電率制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5692596

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月1日

(54)【発明の名称】β−Ｇａ２Ｏ３単結晶の導電率制御方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/16 20060101AFI20150312BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20150312BHJP

   H01L 21/363 20060101ALI20150312BHJP

   H01L 33/26 20100101ALI20150312BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/16

   H01L21/205

   H01L21/363

   H01L33/00 180

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-139763(P2011-139763)

(22)【出願日】2011年6月23日

(62)【分割の表示】特願2004-42170(P2004-42170)の分割

【原出願日】2004年2月18日

(65)【公開番号】特開2011-236125(P2011-236125A)

(43)【公開日】2011年11月24日

【審査請求日】2011年7月14日

【審判番号】不服2013-23230(P2013-23230/J1)

【審判請求日】2013年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】899000068

【氏名又は名称】学校法人早稲田大学

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】一ノ瀬 昇

(72)【発明者】

【氏名】島村 清史

(72)【発明者】

【氏名】青木 和夫

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア ビジョラ エンカルナシオン アントニア

【合議体】

【審判長】 真々田 忠博

【審判官】 中澤 登

【審判官】 河原 英雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−９３２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−５６０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C30B 1/00-35/00

H01L 21/205, 33/00

H01S 5/00-5/50

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ型ドーパントとしてＳｉをドープしたβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の抵抗率をＳｉ濃度に応じて制御するβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の導電率制御方法であって、
前記Ｓｉ濃度と前記抵抗率の関係は、直交する２つの軸が対数軸である直交座標において、前記Ｓｉ濃度の増減に基づいて前記抵抗率が減増する略直線の関係にあることに基づき、
ｎ型ドーパントとしてのＳｉ濃度を制御することにより、β−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の抵抗率を２．０×１０^−３〜８．０×１０^２Ωｃｍの範囲の所定の値に制御することからなるβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の導電率制御方法。

【請求項2】

ドーパントとしてのＳｉの濃度が１×１０^−５〜１ｍｏｌ％の場合、抵抗率が２．０×１０^−３〜８×１０^２Ωｃｍであり、キャリア濃度が５．５×１０^１５〜２．０×１０^１９／ｃｍ^３である、請求項１に記載のβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の導電率制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の抵抗率及びキャリア濃度を有するβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外領域での発光素子は、水銀フリーの蛍光灯の実現、クリーンな環境を提供する光触媒、より高密度記録を実現する新世代ＤＶＤ等で特に大きな期待がもたれている。このような背景から、ＧａＮ系青色発光素子が実現されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１には、サファイア基板と、サファイア基板上に形成されたバッファ層と、バッファ層上に形成されたｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｎ型クラッド層と、ノンドープ活性層と、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層のｐ型クラッド層と、高キャリア濃度のｐ型コンタクト層とを備える発光素子が記載されている。この従来のＧａＮ系青色発光素子は、発光波長３７０ｎｍで発光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２７７８４０５号公報（図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来のＧａＮ系青色発光素子では、バンドギャップの関係でさらに短波長の紫外領域で発光する発光素子を得るのが困難である。

【0006】

そこで、近年、バンドギャップがより大きく、紫外領域で発光する可能性がある物質としてβ−Ｇａ_２Ｏ_３が期待されている。β−Ｇａ_２Ｏ_３バルク単結晶は、ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ）法により得られており、ウエーハ加工することにより、半導体として利用することができる。ＦＺ法により得られたβ−Ｇａ_２Ｏ_３バルク単結晶はｎ型導電性を示す。

【0007】

ところで、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶を基板あるいは薄膜として使用する場合、導電性を必要とする場合には抵抗率を制御する必要があるが、従来は意図的に不純物をドーピングしなくてもＧａ_２Ｏ_３系単結晶の基板あるいは薄膜は、ｎ型導電性を示すので、広範に渡る抵抗率の制御が困難であった。

【0008】

一方、高絶縁性を必要とする場合もあるが、従来は高絶縁性のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の基板あるいは薄膜を作ることは困難であった。酸素欠陥濃度を減少させ、絶縁性を上げるために、例えば、空気中で温度９００℃で６日間のアニ−ルを必要とした。

【0009】

従って、本発明の目的は、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶の導電性制御を効率よく行うことができるＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。

【0010】

さらに、本発明の目的は、高絶縁性のＧａ_２Ｏ_３系単結晶を作製することができるＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は上記目的を達成するため、ｎ型ドーパントとしてＳｉをドープしたβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の抵抗率をＳｉ濃度に応じて制御するβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の導電率制御方法であって、前記Ｓｉ濃度と前記抵抗率の関係は、直交する２つの軸が対数軸である直交座標において、前記Ｓｉ濃度の増減に基づいて前記抵抗率が減増する略直線の関係にあることに基づき、ｎ型ドーパントとしてのＳｉ濃度を制御することにより、β−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の抵抗率を２．０×１０^−３〜８．０×１０^２Ωｃｍの範囲の所定の値に制御することからなるβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶の導電率制御方法を提供する。

【発明の効果】

【0015】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶からなる基板あるいは薄膜を成長させる過程において不純物として含まれているＳｉによってｎ型導電性が付与されていることを見出したので、Ｓｉを除去することによって、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶を高純度化し、ドーパントの添加濃度に応じて抵抗率を可変することが可能となった。

【0016】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてＩＶ族元素であるＳｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉまたはＺｒを用いることとしたため、Ｇａと置換することによりｎ型導電性を示す基板または薄膜を形成することができる。

【0017】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、所望の抵抗率として２．０×１０^−３〜８．０×１０^２Ωｃｍである低抵抗の基板または薄膜を製作することができるため、種々の発光素子の基板または薄膜として使用することができる。

【0018】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶のキャリア濃度を５．５×１０^１５〜２．０×１０^１９／ｃｍ^３に制御することができるため、所望のキャリア濃度に設定することができるので、発光素子の電気的特性を均一化することができる。

【0019】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、ドーパントとしてII族元素であるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを使用することとしたため、容易に絶縁性とすることができ、絶縁性が要求される用途に用いることができる。

【0020】

本発明のＧａ_２Ｏ_３系単結晶の導電率制御方法によれば、II族元素を添加することにより、所望の抵抗率として１．０×１０^３Ωｃｍ以上の高抵抗率のＧａ_２Ｏ_３系単結晶基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の断面図である。

【図2】ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す図である。

【図3】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５０に、ｎ型導電性を示すｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１、β−Ｇａ_２Ｏ_３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４を順次積層したものである。

【0023】

また、この発光素子１は、このｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４の上面に形成される透明電極４と、透明電極４の上面の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５０の下面の全面に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えばＰｔから形成され、パッド電極６にワイヤ８が接合部９を介して接合されており、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成される。

【0024】

この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載されて図示しないプリン配線に接続される。

【0025】

ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成する。また、同様に、ｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５０のキャリア濃度を高く形成する。

【0026】

β−Ｇａ_２Ｏ_３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、活性層５２は、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ_２Ｏ_３により形成する。

【0027】

以下、この実施の形態について説明する。
（１）ｎ型導電性を示すβ−Ｇａ_２Ｏ_３基板の製作および導電率制御
基板がｎ型導電性を示すためには、基板中のＧａがｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。

【0028】

ｎ型導電性を示す基板は、以下のように製作する。まず、ＦＺ法によりβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶を形成する。すなわち、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉ等を含むβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材をβ−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶上にｎ型ドーパントであるＨｆやＳｉを含むβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶に切断等の加工を施すことにより、導電率が制御されたｎ型導電性を示す基板が得られる。ここで、β−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材は、不純物としてのＳｉ濃度の低いもの、例えば、６Ｎのものを用いる。

【0029】

β−Ｇａ_２Ｏ_３からなるｎ型導電性を示す基板の導電率を制御する方法には、ＦＺ法によりＨｆ、Ｓｉ等を含むｎ型ドーパント濃度を制御する方法が挙げられる。

【0030】

（２）ｎ型導電性を示す薄膜の製作および導電率制御
ｎ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により形成することができる。

【0031】

ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｎ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａが少なくともｎ型ドーパントと置換される必要がある。Ｇａがｎ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒが挙げられる。

【0032】

ＰＬＤ法において、ガリウム置換型ｎ型ドーパントをドープする方法には、β−Ｇａ_２Ｏ_３とｎ型ドーパントの酸化物との焼結体よりなるターゲット、β−Ｇａ_２Ｏ_３とｎ型ドーパントの酸化物の固溶体単結晶よりなるターゲットを用いる方法がある。

【0033】

β−Ｇａ_２Ｏ_３からなるｎ型導電性を示す薄膜の導電率をＰＬＤ法において制御する方法では、β−Ｇａ_２Ｏ_３とｎ型ドーパント酸化物の成分比を変える方法がある。

【0034】

図２は、ｎ型ドーパントとしてＳｉを使用したときのドーパント濃度とキャリア濃度および抵抗率との関係を示す。Ｓｉ濃度を例えば、１×１０^−５〜１ｍｏｌ％に変化させることにより、抵抗率が２．０×１０^−３〜８×１０^２Ωｃｍ、キャリア濃度が５．５×１０^１５〜２．０×１０^１９／ｃｍ^３の範囲の値となる。このことから、ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができる。なお、５．５×１０^１５という低キャリア濃度が得られたのは、６Ｎという高純度のβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材を使用したこと、およびいわゆるクリーンルーム内にＦＺ法またはＰＬＤ法を行う装置を設置し、また、必要なガス、器具等も清浄なものを使用したこと等によるものである。

【0035】

上述したｎ型ドーパントの中で、Ｈｆ、ＳｉおよびＳｎが特に良好な制御性を示すことを確認した。

【0036】

（３）ｐ型導電性を示す薄膜の製造方法
ｐ型導電性を示す薄膜は、ＰＬＤ法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の化学的気相成長法等により成膜することができる。

【0037】

ＰＬＤ法による成膜を説明する。ｐ型導電性を示すためには、薄膜中のＧａがｐ型ドーパントと置換されるか、薄膜中の酸素がｐ型ドーパントと置換されるか、Ｇａ欠陥によらなければならない。
Ｇａがｐ型ドーパントと置換されるガリウム置換型ｐ型ドーパントとして、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ等が挙げられる。酸素がｐ型ドーパントと置換される酸素置換型ｐ型ドーパントとして、Ｐ等が挙げられる。

【0038】

ＰＬＤ法によりガリウム置換型ｐ型ドーパントをドープする方法および酸素置換型ｐ型ドーパントをドープする方法は、薄膜成長工程でｐ型ドーパントをドープする方法である。ｐ型ドーパントをドープする方法には、下記の方法がある。すなわち、Ｇａとｐ型ドーパントの合金からなるターゲット、β−Ｇａ_２Ｏ_３とｐ型ドーパントの酸化物との焼結体からなるターゲット、β−Ｇａ_２Ｏ_３とｐ型ドーパントの酸化物との固溶体単結晶からなるターゲット、またはＧａ金属からなるターゲットおよびｐ型ドーパントからなるターゲットを用いる方法等がある。

【0039】

また、Ｇａ欠陥によりＰ型導電性を示す薄膜は、ターゲットとしてＧａ金属、β−Ｇａ_２Ｏ_３焼結体、あるいはβ−Ｇａ_２Ｏ_３結晶（単結晶、多結晶）を用い、プラズマガンによりラジカルにされたＮ_２Ｏの雰囲気中で成膜することにより作製できる。

【0040】

（５）電極
電極は、オーミック接触が得られる材料で形成される。例えば、ｎ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｇｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの（例えば、Ａｌ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｃｏ）、あるいはＩＴＯを用いる。ｐ型導電性を示す薄膜あるいは基板には、Ａｕ、Ａｌ、Ｂｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属単体、これらのうち少なくとも２種の合金（例えば、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ａｕ−Ｂｅ合金）、これらを２層構造に形成するもの （例えば、Ｎｉ／Ａｕ）あるいはＩＴＯを用いる。

【0041】

本発明の第１の実施の形態に係る発光素子によれば、下記の効果を奏する。
（イ）ドーパント濃度を制御することにより、抵抗率およびキャリア濃度を変えることができるため、所望のキャリア濃度を有する薄膜や基板を製作することができる。
（ロ）発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５０は、導電性を有するため、基板の上下から電極を取り出す垂直型の構造をとることができるので、層構成、製造工程の簡素化を図ることができる。
（ニ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５０の下面の方に向う発光光７１は、例えば、ｎ側電極３７あるいは接着剤８１により反射させられて上方に出射するため、出射光７０のみを出射するものと比べて、発光強度が増大する。

【0042】

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子を示す。この発光素子１は、β−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶からなる絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５５に、β−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶からなるｎ型導電性を示すｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５６、ｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１、β−Ｇａ_２Ｏ_３からなる活性層５２、ｐ型導電性を示すｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３、およびβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶からなるｐ型導電性を示すｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４を順次積層したものである。

【0043】

また、この発光素子１は、ｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４に形成される透明電極４と、透明電極４の一部に形成されるパッド電極６と、ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５６の上に形成されるｎ側電極３７とを備える。パッド電極６は、例えば、Ｐｔから形成され、ワイヤ８が接合部９によって接続され、ｎ側電極３７は、例えば、Ａｕから形成され、ワイヤ５８が接合部５９によって接続される。

【0044】

この発光素子１は、接着剤８１あるいは金属ペーストを介してプリント基板８０に搭載され、プリント基板８０法のプリント配線に接続される。

【0045】

ここで、ｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３のキャリア濃度よりｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５４のキャリア濃度を高く形成し、ｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１のキャリア濃度よりｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層５６のキャリア濃度を高く形成する。

【0046】

β−Ｇａ_２Ｏ_３活性層５２は、ｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１およびｐ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５３によりサンドイッチ状に挟まれたダブルへテロ接合とされており、各クラッド層５１、５３のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有するβ−Ｇａ_２Ｏ_３で形成される。

【0047】

（６）絶縁型基板の製造方法
絶縁型基板は、以下のように製作する。まず、ｎ型導電性を示す基板の製造方法と同様に、ＦＺ法による。すなわち、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶と不純物としてのＳｉ濃度の低い高純度のβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材とを別個に準備し、石英管中でβ−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とｐ型ドーパントであるＭｇ、ＢｅまたはＺｎを含むβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材とを接触させてその部位を加熱し、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材との接触部分で両者を溶融する。溶解したβ−Ｇａ_２Ｏ_３多結晶素材をβ−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶とともに結晶化させると、β−Ｇａ_２Ｏ_３種結晶上にＭｇを含むβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶が生成される。次に、このβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶に切断等の加工を施すことにより、絶縁性を示す基板が得られる。ここで、Ｍｇの添加量が、０．０１ｍｏｌ％および０．０５ｍｏｌ％のとき、得られた基板の抵抗値は、１０００ＭΩ以上であり、絶縁性を示した。ＢｅおよびＺｎを添加したときもβ−Ｇａ_２Ｏ_３単結晶は、絶縁性を示した。

【0048】

この第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）ｐ型ドーパントを添加することにより絶縁性を有する薄膜や基板を製作することができるため、β−Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶でＭＩＳ構造の発光素子を製作することがで得きる。
（ロ）この発光素子１は、発光素子１の基板抵抗が小さくなり、順方向電圧Ｖｆが小さくなる。
（ハ）活性層５２を形成するβ−Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶が有する広いバンドギャップにより短波長、例えば、２６０ｎｍの発光が可能となる。
（ニ）絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５５およびｎ型β−ＡｌＧａＯ_３クラッド層５１は、β−Ｇａ_２Ｏ_３を主体に構成されているので、バッファ層を不要にすることが可能となり、結晶性の高いｎ型層を形成することができる。
（ホ）絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５５が、発光領域で透過性が高いので、光の取り出し効率を高くすることができる。
（ヘ）発光光は、透明電極４を透過して上方に出射する出射光７０として外部に射出する他、絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５５の下面の方に向う発光光７１は、例えば、接着剤８１により反射させられて上方に出射する。従って、発光光７１が直接外部に出射するのと比べて、発光強度が増大する。
（ト）絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板５５や各層５１、５２、５４、５６に酸化物系β−Ｇａ_２Ｏ_３系単結晶を用いているため、高温の大気中でも安定に動作する発光素子を形成することができる。
（チ）プリント基板やリードフレームとの接続方法が、フリップチップ・ボンディングが可能となるので、発光領域からの発熱を効率よくプリント基板や、リードフレームに逃がすことができる。

【0049】

第１および第２の実施の形態において、β−Ｇａ_２Ｏ_３を使用する場合について説明したが、他のタイプのＧａ_２Ｏ_３であってもよい。

【0050】

また、第１および第２の実施の形態において、発光素子について説明したが、入射光を電気信号に変換するフォトセンサにも適用することができる。

【0051】

また、活性層５２は、β−ＧａＩｎＯ_３により形成してもよい。この時クラッド層としてβ−Ｇａ_２Ｏ_３で形成しても良い。また活性層５２として、発光効率を高めることができる量子井戸構造のものであってもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ 発光素子
２ ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板
４ 透明電極
５ 電極
６ パッド電極
８ ワイヤ
９ 接合層
３７ ｎ側電極
５０ ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板
５１ ｎ型ＡｌＧａＯ_３クラッド層
５２ β−Ｇａ_２Ｏ_３活性層
５３ ｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３クラッド層
５４ ｐ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層
５５ 絶縁型β−Ｇａ_２Ｏ_３基板
５６ ｎ型β−Ｇａ_２Ｏ_３コンタクト層
５８ ワイヤ
５９ 説合部
７０ 出射光
７１ 発光光
８０ プリント基板
８１ 接着剤

【図1】

【図2】

【図3】