JP2005268636A - Gallium nitride system light emitting element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードの発光効率を向上するための窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に係わり、特にメタル・マイクロ構造を有する光取り出し層を備える、発光効率を向上する目的を図れる、窒化ガリウム系発光素子及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a gallium nitride-based light-emitting element for improving the light-emitting efficiency of a gallium nitride-based light-emitting diode and a method for manufacturing the same, and in particular, to provide a light-emitting layer having a metal microstructure and to improve the light-emitting efficiency. The present invention relates to a gallium nitride light emitting device and a method for manufacturing the same.
半導体発光ダイオード(LED)の発展は、既に数十年の歴史を有しており、その発光効率を向上することは、いつもLEDが民生用光源として利用できるかの要因となっており、そのため、ここ数年来、そのLEDの発展の方向は、大体その発光効率を向上する方向へ発展してゆき、その発光効率の向上は、大体選択使用される半導体材料と素子構造の設計と透明さと全反射現象などに深くて密接的な関係を絡んでいる。 The development of semiconductor light emitting diodes (LEDs) has already had a decades of history, and improving their luminous efficiency has always been a factor in whether LEDs can be used as consumer light sources. In recent years, the direction of LED development has evolved in the direction of improving its luminous efficiency, and the improvement of its luminous efficiency is largely due to the design, transparency, and total reflection of the semiconductor materials and device structures that are selected and used. It is deeply and closely related to phenomena.
窒化ガリウム系材料は、半導体発光ダイオードのよく使用される材料であり、その窒化ガリウム系材料に発光させるために、そのダイオードに対し電圧を印加することと電流を流すこととが大切なこととなっており、その中へ電圧を印加するか、電流を流すために、そのダイオード素子にはいつもペアとなる正負電極が配置されている。 Gallium nitride-based materials are commonly used materials for semiconductor light-emitting diodes, and it is important to apply voltage and current to the diodes in order to cause the gallium nitride-based materials to emit light. The diode element is always provided with a pair of positive and negative electrodes in order to apply a voltage or to pass a current therethrough.
正電極は、一般の所謂p型電極であり、そして、負電極は、一般の所謂n型電極であり、p型電極の電気が先にp型半導体層に流れるとともに、n型電極の電気が先にn型半導体層に流れるためであり、また、p型電極は正電流の流れ込む箇所となりつつ、その導電の頼り手段としての移動キャリアが正孔であり、また、n型電極は負電流の流れ込む箇所となりつつ、その導電の頼り手段としての移動キャリアが電子である。周知のように、成功の移動の遷移率が電子より遥かに低くなり、そのため、p型電極の箇所の導電効率がn型電極の箇所より遥かに劣っており、そのようなことに鑑みて、普段では、前記p型電極の下方に電流配布層が加入され、それによってp型電極に入り込む正電荷をp型半導体層に均一的に分布させるように案内し、それによって、p型電極とn型電極との間の電力分布を均一化させ、且つ励起される光線の発光効率をついでに向上させる。 The positive electrode is a general so-called p-type electrode, and the negative electrode is a general so-called n-type electrode. The electricity of the p-type electrode first flows into the p-type semiconductor layer, and the electricity of the n-type electrode is This is because the p-type electrode is a location where a positive current flows, while the p-type electrode is a place where a positive current flows, and mobile carriers as a means of relying on the conduction are holes, and the n-type electrode is a negative current. The moving carrier as a means of relying on the conduction is an electron while becoming a flowing-in place. As is well known, the transition rate of successful migration is much lower than that of electrons, so that the conductivity efficiency of the p-type electrode location is much inferior to that of the n-type electrode. Usually, a current distribution layer is joined below the p-type electrode, thereby guiding the positive charge entering the p-type electrode to be uniformly distributed in the p-type semiconductor layer, thereby the p-type electrode and the n-type electrode. The power distribution with the mold electrode is made uniform, and the luminous efficiency of the excited light is then improved.
前記電流配布層の材料として任意の適用な材料を使用でき、その中、Ni/Au二層構造は最もよく使用されるものであり、その全体のLED構造は図1に開示される発光ダイオード構造10に示すように、その中には、基材11と緩衝層12とn型窒化ガリウム系層13と半導体アクティブ層14とp型窒化ガリウム系層15とp型半導体層16と電流配布層17とp型電極18とを含んでおり、その製造プロセスについては、台湾特許第558848号と第419837号などに開示される通りである。図においては、電流配布層17がp型半導体層16とp型電極18との間に設けられ、そのような設計によって、p型電極18の正電荷を電流配布層17に均一的に分布させ、p型半導体層16の中へ均一的に入り込ませるようにするつもりである。
Any suitable material can be used as the material for the current distribution layer, of which the Ni / Au bilayer structure is the most commonly used, and the overall LED structure is the light emitting diode structure disclosed in FIG. As shown in FIG. 10, the
しかしながら、この種の電流配布層の設計は、その全反射の課題がかなり厳しくなっており、その表面が平たいため、光線がその構成へ全反射されるため、その出力に邪魔することがあり、そのため、その電流配布層の上方に粗末化設計の構造を加える発光ダイオードの発明が提案され、例えば、その発光素子の上方の光線射出箇所に粗末化構造を導入することによって、多数の射出する光線の射出角度を臨界角度より小さくならせる(スネルの法則による)。その種の粗末化構造は大体半円形や角取りされるピラミッド形に形成される。しかしながら、この種の粗末化構造は、その加工の手数がかなり煩雑的であるとともに、その加工コストもかなり高いなどの課題を有している。 However, this type of current distribution layer design has a much more severe problem with its total reflection, and because its surface is flat, the rays are totally reflected back into its configuration, which can interfere with its output, For this reason, an invention of a light emitting diode is proposed in which a roughened design structure is added above the current distribution layer. For example, by introducing a roughened structure at a light emitting portion above the light emitting element, a large number of emitted light beams The angle of injection is made smaller than the critical angle (according to Snell's law). Such a roughened structure is generally formed in a semi-circular shape or a pyramid shape that is rounded. However, this type of roughened structure has problems such that the number of processing steps is considerably complicated and the processing cost is considerably high.
他にも、他の粗末化方式が提案されてきた。例えば、エッチングの方式によって素子構造上の平面部分を破壊することによって、その平面部分に複数のでこぼこの小さいカット・フェースを形成させ、複数の出射する光線の出射角度を臨界角度より小さく形成させることによって、光線を素子構造へ全反射させないようにする。この種の粗末化方法には平面のランダム・エッチングするステップを有し、例えば先にその平面に粒子を沈積し、それからそれらの粒子をランダム・エッチング・マスクとして利用する。しかしながら、このように形成される平面パターンには少なくとも二つの大きな課題を有し、その一つは、p型の電極には、ある部分の島状構造を形成する虞があり、これらの島状の構造の下方の部分がp型電極に接しないため、それらの部分が発光することがしなくなり、その全体の光出力効率を低下させることがあり、また、その二は、その素子の構造における平面がその下方の発光エリアとがかなり近いため、エッチングによる作法は容易にその発光エリアを破壊し、こうすると、他の発光量を減少する要因となっている。 In addition, other coarsening methods have been proposed. For example, by destroying a planar part on the element structure by an etching method, a plurality of small cut faces are formed on the planar part, and an emission angle of a plurality of emitted light beams is made smaller than a critical angle. Thus, the light beam is not totally reflected to the element structure. This type of roughening method has a step of randomly etching a plane, for example, first depositing particles on the plane and then using those particles as a random etch mask. However, the planar pattern formed in this way has at least two major problems, one of which is that the p-type electrode may form a part of an island-like structure. Since the lower part of the structure does not contact the p-type electrode, those parts do not emit light, and the overall light output efficiency may be reduced, and the second is in the structure of the element. Since the plane is quite close to the light emitting area below it, the etching method easily destroys the light emitting area, and this causes other light emission amounts to decrease.
従来の窒化ガリウム系発光ダイオードが前記の構造上の欠点を有することに鑑みて、高い光取り出し率を有する窒化ガリウム系発光ダイオードを提案することが必要なことになっている。 In light of the fact that conventional gallium nitride light-emitting diodes have the above-mentioned structural defects, it is necessary to propose a gallium nitride light-emitting diode having a high light extraction rate.
本発明は、高い光取り出し効率を有する窒化ガリウム系発光ダイオード素子を提供することをその主要な解決しようとする課題とし、且つその窒化ガリウム系発光ダイオード素子を製造する方法を提供することをその次の解決しようとする課題とする。 It is an object of the present invention to provide a gallium nitride based light emitting diode device having high light extraction efficiency, and to provide a method for manufacturing the gallium nitride based light emitting diode device. Let's assume the problem to be solved.
前記の目的を図るために、本発明による窒化ガリウム系発光素子は、その電流配布層にマイクロ構造の表面を形成し、そのマイクロ構造によって前記電流配布層の光全反射現象を減少し、それによって、前記の発光効率を向上する目的を図る。 In order to achieve the above object, the GaN-based light emitting device according to the present invention forms a surface of a microstructure in the current distribution layer, and reduces the total light reflection phenomenon of the current distribution layer by the microstructure. The purpose is to improve the luminous efficiency.
本発明のマイクロ構造の表面を具する発光素子の構造については、主に二つの主要な実施例を含んでおり、本発明の第一の素子構造の実施例においては、前記電流配布層には窒化チタン層が形成され、且つ共同で光取り出し二層構造を形成し、その二層構造がある発光体に形成され、且つ前記窒化チタン層にはマイクロ構造を有し、当該マイクロ構造がナノ・ネット構造であり、そのマイクロ構造を形成することによって、その発光体における半導体アクティブ層に生成される光線が効果的に全反射を生じないように確保できる。 The structure of the light emitting device comprising the surface of the microstructure of the present invention mainly includes two main embodiments. In the first embodiment of the device structure of the present invention, the current distribution layer includes A titanium nitride layer is formed and jointly forms a light extraction two-layer structure, the two-layer structure is formed on a light emitter, and the titanium nitride layer has a microstructure, and the microstructure is nano- By forming the microstructure of the net structure, it is possible to ensure that the light generated in the semiconductor active layer in the light emitter does not effectively cause total reflection.
また、本発明の第二の発光素子の実施例においては、前記電流配布層にはPt層が形成され、且つ共同で光取り出し二層構造を形成し、当該二層構造がある発光体に形成され、且つ当該Pt層にはマイクロ構造を有し、当該マイクロ構造は実にメタル・クラスター構造であり、そのマイクロ構造を形成することによって、前記発光体におけるある半導体アクティブ層に生成される光線が全反射を生成しないように確保できる。 Further, in the second light emitting device embodiment of the present invention, a Pt layer is formed in the current distribution layer, and a light extraction two-layer structure is jointly formed to form a light emitter having the two-layer structure. In addition, the Pt layer has a microstructure, and the microstructure is actually a metal cluster structure. By forming the microstructure, all the light rays generated in a certain semiconductor active layer in the light emitter are formed. It can be ensured that no reflection is generated.
本発明の第一の素子の製造方法においては、まず、窒化ガリウム系発光体構造が形成され、それから、前記発光体に電流配布層が形成され、それから前記電流配布層にチタン層が形成され、それから、前記のチタン層に対し窒化処理を実施し、それによってナノ・ネット構造を有する窒化チタンからなるマイクロ構造を有する表面が形成される。 In the first device manufacturing method of the present invention, first, a gallium nitride-based light emitter structure is formed, then a current distribution layer is formed on the light emitter, and then a titanium layer is formed on the current distribution layer, Then, the titanium layer is subjected to nitriding treatment, thereby forming a surface having a microstructure made of titanium nitride having a nano-net structure.
本発明の第二の発光素子の製造方法の実施例においては、まず、窒化ガリウム系発光体構造を形成し、それから、その発光体に電流配布層を形成し、それから、前記電流配布層にPt層を形成し、それからそのPt層に対し焼き戻し処理をし、それによってメタル・クラスター構造を有するPtからなるマイクロ構造表面を有させる。 In an embodiment of the second light emitting device manufacturing method of the present invention, first, a gallium nitride based light emitting structure is formed, then a current distribution layer is formed on the light emitting body, and then Pt is formed on the current distribution layer. A layer is formed, and then the Pt layer is tempered, thereby having a microstructured surface of Pt having a metal cluster structure.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の優れた実施の形態を詳細的で具体的に説明するが、それらの詳細な説明による具体的な構造は単に本発明の実施可能な実施例に過ぎず、本発明の主張範囲を狭義的に制限するものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the accompanying drawings. However, the specific structures according to the detailed descriptions are merely possible embodiments of the present invention. However, the claimed scope of the present invention is not strictly limited.
本発明は、主にマイクロ構造表面を有する光取り出し層を提案することによって、全反射現象をなくし、射出光線の光取り出し層より取り出すための効率を向上することをその主要な目的とし、その構造について後記のように具体的に説明する。 The main object of the present invention is to eliminate the total reflection phenomenon by proposing a light extraction layer mainly having a microstructure surface, and to improve the efficiency for extracting the emitted light from the light extraction layer. Will be described in detail as will be described later.
本発明の窒化ガリウム発光素子の構造には二つの主要な実施例を含んでおり、図2に示すのは、本発明の第一の素子の構造20を示す実施例であり、図2において、まず基材21が製造用意され、当該基材としてサファイアや窒化ガリウムやSiCなどの適用する材料を使用できる。また、その基材21には、順次にn型窒化ガリウム系層23と、半導体アクティブ層24と、p型窒化ガリウム系層25とが形成され、それらのそれぞれの層の膜23,24,25に対し電圧を印加する際や電量を流す際には、光線を生成し、ここではその三層構造23,24,25を発光体と称する。その中、前記半導体アクティブ層としてAlGaInN層またはInGaN/GaN層などを使用できる。その中、基材21とn型窒化ガリウム層23との間には、緩衝層22を選択的に形成させてもよく、それによってその緩衝層22の側の両層21,23に優れた結晶格子マッチング程度を有させるようにする。それから、p型窒化ガリウム系層25にp型接触層26を設け、また、そのp型接触層26に、光取り出し層27を設け、その中、接触層26としてp−InGaN層またはp−AlInGaN層などを採用できる。また、光取り出し層27として電流配布層28とマイクロ構造層29からなる二層構造を採用し、その中、電流配布層28として透明導電材料からなるものを使用し、従来のNi/Au二層構造やNiやPtやPdやRhやRuやOsやIrやZnやInやSnやMgなどの物質とそれらの物質の酸化物などを適当に採用でき、それらの物質の酸化物には添加物をドーピングしてもよく、それによってその導電性を向上し、例えばアルミニウムをドーピングすることができ、その光線透過波長範囲はその選択使用される発光体の材料によって変化し、普段では、その発光体の射出する光線をその中を大量に透過出来るようにすることをその原則とする。
The structure of the gallium nitride light emitting device of the present invention includes two main embodiments, and FIG. 2 shows an embodiment showing the
また、マイクロ構造層29は、ナノ・ネット構造を有する膜層であり、その材料として窒化チタンを使用し、図の読みやすさを考量するためで、その実際の表面パターンが図に開示されておらず、窒化チタンのナノ・ネット構造は、すごく微細な寸法の粗末構造であるので、半導体アクティブ層24に生成される光子がそのナノ・ネット微細構造層29を通過する際に、大部分が臨界角より小さい角度にて出射し、そのため、多くの数の光子がその素子構造より出力されることができるようになっている。従来の粗末表面を有する発光素子と比べて、本発明の微細寸法の構造は従来の粗末構造より細かく形成されるので、光子が臨界角度よりかなり小さく形成される角度より出射でき、且つ多く出射できるので、その全反射の程度が大幅に減少されるため、その光取り出し効率が大幅に増加されるようになっている。
Further, the
また、図に示すように、あるp型電極30がマイクロ構造層29に設けられ、また、あるn型電極31が前記n型窒化ガリウム系層のある側に設けられ、それらの構造によってその発光素子の発光体に電流を流れ込ませるように設定する。
As shown in the figure, a p-
また、図3に示すのは、本発明の第二の素子の構造40を示す実施例であり、それには、基材41と、緩衝層42と、n型窒化ガリウム系層43と、半導体アクティブ層44と、p型窒化ガリウム系層45と、p型接触層46と、電流配布層48と、マイクロ構造層49と、電極50,51とを含んでおり、それと第一の阻止の実施例の多数層膜の構造とは同じであるが、その光取り出し層47のマイクロ構造層49が異なっている。本実施の形態においては、そのマイクロ構造層49として焼き戻しを実施したPt層を使用し、その中にはメタル・クラスター(Metal Clusters)構造を有し、そのパターンが図面に開示しにくいので、詳しく示していない。同じように、そのメタル・クラスター構造の寸法が従来の粗末構造よりかなり小さく形成されるので、臨界角度よりかなり小さい角度にて光子を出射させることができ、且つ出射量を大幅に向上できるため、光子の全反射の率を大幅に減少できるので、光取り出し率を大幅に向上できるようになっている。
Also shown in FIG. 3 is an embodiment showing a
図4に示すのは、本発明の第一の素子の構造の実施例の製造方法であり、まず、基材を製造用意する(61)。それから、その基材に選択的に緩衝層を形成させ(62)、その形成方法として分子ビーム結晶積み重ね法(MBE)や金属有機化学気相沈積法(MOCVD)などを好適に採用でき、それから、前記緩衝層にn型窒化ガリウム系層を形成し(63)、それから、前記のn型窒化ガリウム系層に半導体アクティブ層を形成し(64)、且つ前記半導体アクティブ層にp型窒化ガリウム系層を形成する(65)。それから、前記p型窒化ガリウム系層に接触層を形成し(66)、それから、前記接触層に電流配布層を形成し(67)、それから、前記電流配布層にチタン層を形成させ(68)、その後で、前記チタン層を窒化処理を実施し、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層を形成させる(69)。他に、前記マイクロ構造層においては、p型電極が形成され、また、n型窒化ガリウム材料層のある側にはn型電極が形成され、そうすると、前記第一の素子の構造の実施例の製造は完成される。 FIG. 4 shows a manufacturing method of an embodiment of the structure of the first element of the present invention. First, a substrate is manufactured and prepared (61). Then, a buffer layer is selectively formed on the substrate (62), and molecular beam crystal stacking method (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or the like can be suitably employed as the forming method, An n-type gallium nitride-based layer is formed on the buffer layer (63), a semiconductor active layer is then formed on the n-type gallium nitride-based layer (64), and a p-type gallium nitride-based layer is formed on the semiconductor active layer (65). Then, a contact layer is formed on the p-type gallium nitride-based layer (66), a current distribution layer is formed on the contact layer (67), and then a titanium layer is formed on the current distribution layer (68). Thereafter, the titanium layer is nitrided to form a titanium nitride layer having a nano-net structure (69). In addition, a p-type electrode is formed in the microstructure layer, and an n-type electrode is formed on one side of the n-type gallium nitride material layer. Manufacturing is completed.
図5に示すのは、本発明の第二の素子の実施例の製造方法であり、その中、ステップ(71)ないし(77)が図4に示すステップ(61)ないし(67)と同じになるが、ステップ(78)(79)が図4に示すステップ(68)(69)と異なっている。本実施例の場合では、電流配布層の形成後に、前記電流配布層にPt層を形成し(78)、且つそのPt層に対し焼き戻し処理をし、それによってメタル・クラスター構造を有するPt層を取得する(79)。他に、そのマイクロ構造層にはp型電極が形成され、また、n型窒化ガリウム材料層のある側にn型電極が形成され、こうすると、第二素子の実施例の構造が製造し終わる。 FIG. 5 shows a method of manufacturing the second device embodiment of the present invention, in which steps (71) to (77) are the same as steps (61) to (67) shown in FIG. However, steps (78) and (79) are different from steps (68) and (69) shown in FIG. In the case of this embodiment, after the current distribution layer is formed, a Pt layer is formed on the current distribution layer (78), and the Pt layer is tempered to thereby form a Pt layer having a metal cluster structure. Is acquired (79). In addition, a p-type electrode is formed on the microstructure layer, and an n-type electrode is formed on the side of the n-type gallium nitride material layer, thereby completing the structure of the second device embodiment. .
図6に示すのは、p型金属電極88が電流配布層86の側に形成され、その上方に形成されるものではない、発光素子構造80であり、基材81と、n型窒化ガリウム系層82と、半導体アクティブ層83と、p型窒化ガリウム系層84と、p型接触層85とを含んでおり、また、p型接触層85には窒化ガリウム系電流配布層86が形成され、また、p型金属電極88が窒化ガリウム系電流配布層86の側と一部のエリアに形成され、また、本発明のマイクロ構造層87が最後に窒化ガリウム系電流配布層86の上方と金属電極88の側に形成される。本実施の形態においては、そのマイクロ構造層87が電流配布の伝導仕事に参与する必要はないため、p型金属電極88と分かれて形成されることができる。
FIG. 6 shows a light-emitting
また、本発明のマイクロ構造層については、トンネル接合面を形成する発光素子の構造を例として説明し、その中、その上に形成されるマイクロ構造層として前記のナノ・ネット構造層またはメタル・クラスター層構造を採用でき、その構造90が図7に示すように、基材91と、n型窒化ガリウム系層92と、半導体アクティブ層93とを含んでおり、その中、p型窒化ガリウム系層94にはp+とn+型の窒化ガリウム系層95,96が形成され、その中では、n+窒化ガリウム系層96がp+型層95の上方に位置し、以下に、p+/n+型窒化ガリウム系層と記載する。また、本発明のマイクロ構造層97が直接にn+窒化ガリウム系層96に形成され、前記の実施例のように電流配布層を配置する必要はなく、そのマイクロ構造層97の下方には直接に接するのは電子を主要な伝導キャリアとする膜層であるためであり、もちろん、電流配布層を選択的に配置してもよい。また、あるp型電極98がマイクロ構造層97に設けられ、且つあるn型電極99がn型窒化ガリウム系層92に設けられる。
As for the microstructure layer of the present invention, a structure of a light emitting element forming a tunnel junction surface will be described as an example. Among them, the above-described nano / net structure layer or metal layer is formed as a microstructure layer formed thereon. A cluster layer structure can be employed, and the
それから、本発明のマイクロ構造層を特殊な発光素子構造に使用される場合の実施例を説明し、その構成は図8に示す垂直型構造の発光素子構造100に示されている。図においては、金属反射層102が基材101に形成され、膜層(p型窒化ガリウム系層103と、半導体アクティブ層104と、n型窒化ガリウム系層105などを含む)の生成する光線をその上方に位置させるように局限する。基材101として金属導電材料を使用し、p型窒化ガリウム系層103に給電することに用いられ、そのn型電極107がその構造100の上面部に位置するためである。このような構造100においては、電極の正孔を入れ込む低い遷移率の課題を有しないため、電流配布層を設ける必要はなく、もちろん、選択的に加入してもよい。この際、本発明のマイクロ構造層106が直接にn型窒化ガリウム系層105の上方に形成させればよい。それから、n型電極107をマイクロ構造層106に形成させる。
Then, an example in which the microstructure layer of the present invention is used in a special light emitting device structure will be described, and the structure thereof is shown in a light emitting
本発明による発光素子の構造は、前記の全反射を減少する効果とその光取り出し率を向上できる優れた点を有するほか、従来のエッチング法による粗末表面構造と比べて、本発明の素子の構造は製造が簡単で、煩雑的ではなく、且つその光取り出し層が各種の発光素子に採用されることに適している。 The structure of the light emitting device according to the present invention has an excellent effect of reducing the total reflection and the light extraction rate, and the structure of the device of the present invention as compared with the rough surface structure by the conventional etching method. Is easy to manufacture and not complicated, and the light extraction layer is suitable for use in various light emitting devices.
本発明の基本的な実施例については、既に前記のように詳しく開示したが、当該分野における技術者は前記の実施例に基づいて各種の異なる実施例を延伸開発でき、例えば、電極を異なる箇所に配置する発光素子に対しても本発明の二層構造の光取り出し層を導入でき、しかしながら、それらの変更設計は本発明と相同の効果を達成できる場合、それらの実施変更も本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもない。 Although the basic embodiments of the present invention have already been disclosed in detail as described above, engineers in the field can develop and develop various different embodiments based on the above embodiments, for example, electrodes at different locations. The light extraction layer having the two-layer structure of the present invention can also be introduced into the light emitting device disposed in the above structure, however, if the modified design can achieve the same effect as the present invention, the implementation change is also claimed in the present invention. Needless to say, it should be delivered within range.
20 第一の素子の構造
21、41、81、91 基材
22、42 緩衝層
23、43、82、92、105 n型窒化ガリウム系層
24、44、83、93、104 半導体アクティブ層
25、45、84、94、103 p型窒化ガリウム系層
26、46、85 p型接触層
27、47 光取り出し層
28、48 電流配布層
29、49、87、97、106 マイクロ構造層
30、50、98、108 p型電極
31、51、99、107 n型電極
40 第二の素子の構造
80 発光素子構造
86 電流配布層
88 p型金属電極
89 n型金属電極
90 トンネル接合面発光素子構造
95 p+型窒化ガリウム系層
96 n+型窒化ガリウム系層
100 垂直型発光素子構造
101 金属基材
102 金属反射層
20
Claims (24)
前記発光体に設けられる電流配布層と、前記電流配布層に設けられ、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層からなるマイクロ構造層と、を少なくとも具備する光取り出し層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。 A light emitter made of a gallium nitride-based material capable of emitting light;
It has at least a light extraction layer comprising at least a current distribution layer provided in the light emitter, and a microstructure layer made of a titanium nitride layer having a nano-net structure provided in the current distribution layer. A gallium nitride based light emitting device.
前記発光体に設けられる電流配布層と、前記電流配布層に設けられ、メタル・クラスター構造を有するPt層からなるマイクロ構造層とを少なくとも具備する光取り出し層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。 A light emitter made of a gallium nitride-based material capable of emitting light;
Nitriding characterized by comprising at least a current distribution layer provided in the luminous body and a light extraction layer provided in the current distribution layer and comprising at least a microstructure layer made of a Pt layer having a metal cluster structure Gallium-based light emitting device.
前記基材にn型窒化ガリウム系層を形成するステップ二と、
前記n型窒化ガリウム系層に半導体アクティブ層を形成するステップ三と、
前記半導体アクティブ層にp型窒化ガリウム系層を形成するステップ四と、
前記p型窒化ガリウム系層に電流配布層を形成するステップ五と、
前記電流配布層にマイクロ構造層を形成するステップ六とを有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子の製造方法。 Step 1 to prepare the substrate for production,
Forming an n-type gallium nitride-based layer on the substrate;
Forming a semiconductor active layer on the n-type gallium nitride-based layer; and
Forming a p-type gallium nitride based layer on the semiconductor active layer; and
Forming a current distribution layer on the p-type gallium nitride based layer; and
And a step 6 of forming a microstructure layer on the current distribution layer.
さらに、前記発光素子にp型電極とn型電極を形成するステップの一を有し、且つ前記p型電極が前記マイクロ構造層の上方に、または前記マイクロ構造層と前記電流配布層の側に形成されることを特徴とする請求項11に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。 In the step of forming a microstructure layer in the current distribution layer,
And a step of forming a p-type electrode and an n-type electrode on the light-emitting element, and the p-type electrode is located above the microstructure layer or on the side of the microstructure layer and the current distribution layer. The method of manufacturing a gallium nitride based light emitting device according to claim 11, wherein the method is formed.
前記p型窒化ガリウム層にチタン層を形成してから、そのチタン層に対し窒化処理を実行するプロセスを有することを特徴とする請求項11に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。 In the step of forming a microstructure layer in the current distribution layer,
12. The method of manufacturing a gallium nitride based light emitting device according to claim 11, further comprising a process of forming a titanium layer on the p-type gallium nitride layer and then performing a nitriding process on the titanium layer.
前記p型窒化ガリウム層にPt層を形成してから、そのPt層に対し焼き戻し処理を実行するプロセスを有することを特徴とする請求項11に記載の窒化ガリウム系発光素子の製造方法。 In the step of forming a microstructure layer in the current distribution layer,
12. The method of manufacturing a gallium nitride light emitting device according to claim 11, further comprising a process of performing a tempering process on the Pt layer after forming a Pt layer on the p-type gallium nitride layer.
前記発光体の上方に位置する窒化ガリウム系p+/n+トンネル接合面層と、
前記p+/n+トンネル接合面層の上方に位置し、且つナノ・ネット構造を有する窒化チタン層またはメタル・クラスター構造を有するPt層からなる光取り出し層とからなることを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。 A light emitter made of a gallium nitride-based material capable of emitting light;
A gallium nitride based p + / n + tunnel junction layer located above the light emitter;
A gallium nitride based light emission comprising a light extraction layer located above the p + / n + tunnel junction surface layer and comprising a titanium nitride layer having a nano-net structure or a Pt layer having a metal cluster structure element.
前記基材の上方に位置する導電金属反射層と、
前記金属反射層の上方に位置するp型窒化ガリウム系層と、
前記p型窒化ガリウム系層の上方に位置する半導体アクティブ層と、
前記半導体アクティブ層の上方に位置するn型窒化ガリウム系層と、
前記n型窒化ガリウム系層の上方に位置し、ナノ・ネット構造を有する窒化チタン層またはメタル・クラスター構造を有するPt層からなるマイクロ構造層とを少なくとも有することを特徴とする窒化ガリウム系発光素子。 A conductive metal substrate;
A conductive metal reflective layer located above the substrate;
A p-type gallium nitride-based layer located above the metal reflective layer;
A semiconductor active layer located above the p-type gallium nitride-based layer;
An n-type gallium nitride-based layer located above the semiconductor active layer;
A gallium nitride-based light emitting device having at least a titanium nitride layer having a nano-net structure or a microstructure layer made of a Pt layer having a metal cluster structure, located above the n-type gallium nitride-based layer .
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