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JP2009224666A - Group iii nitride semiconductor light emitting element, method of manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting element, and lamp - Google Patents

Group iii nitride semiconductor light emitting element, method of manufacturing group iii nitride semiconductor light emitting element, and lamp Download PDF

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JP2009224666A JP2008069296A JP2008069296A JP2009224666A JP 2009224666 A JP2009224666 A JP 2009224666A JP 2008069296 A JP2008069296 A JP 2008069296A JP 2008069296 A JP2008069296 A JP 2008069296A JP 2009224666 A JP2009224666 A JP 2009224666A
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light emitting
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nitride semiconductor
iii nitride
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group III nitride semiconductor light emitting element with high luminance which is manufactured without employing conventional precise machining technique for substrate which is troublesome and complicated, and efficiently extracts light emitted by a light emitting layer to outside the element. <P>SOLUTION: The group III nitride semiconductor light emitting element includes a substrate, a first barrier layer 14c provided on the substrate, the light emitting layer provided on the first barrier layer 14c, and a second barrier layer provided on the light emitting layer, wherein the first barrier layer 14c comprises an assembly of columnar crystals 114, and the height direction of the columnar crystals 114 is inclined to the vertical direction of a light extraction interface. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、III族窒化物半導体材料からなる2つの障壁層の間に、発光層が配置されてなる二重異種接合(英略称:DH)構造のIII族窒化物半導体発光素子に関し、特に、発光層からの発光が効率的に素子の外部に取り出される高輝度のIII族窒化物半導体発光素子、III族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びランプに関する。   The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device having a double heterojunction (English abbreviation: DH) structure in which a light emitting layer is disposed between two barrier layers made of a group III nitride semiconductor material. The present invention relates to a high-intensity group III nitride semiconductor light-emitting device in which light emitted from a light-emitting layer is efficiently extracted outside the device, a method for manufacturing a group III nitride semiconductor light-emitting device, and a lamp.

従来から、青色又は緑色等の短波長光を出射する発光ダイオード(英略称:LED)やレーザダイオード(英略称:LD)は、窒化アルミニウム・ガリウム(組成式AlGa1−XN:0≦X≦1)や窒化ガリウム・インジウム(組成式GaIn1−XN:0≦X≦1)等のIII族窒化物半導体材料からなるIII族窒化物半導体層を使用して構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a light-emitting diode (abbreviation: LED) or a laser diode (abbreviation: LD) that emits short-wavelength light such as blue or green is aluminum nitride / gallium (compositional formula Al X Ga 1-X N: 0 ≦ X ≦ 1) and a group III nitride semiconductor layer made of a group III nitride semiconductor material such as gallium nitride / indium (compositional formula Ga X In 1-X N: 0 ≦ X ≦ 1). (For example, refer to Patent Document 1).

また、高輝度のLEDを構成するために、発光素子としてGaIn1−XN(0≦X≦1)からなる発光層の上下両側にn形又はp形クラッド(clad)層を配置してなるダブルヘテロ(DH)接合構造のものが一般的に用いられている。 In order to construct a high-brightness LED, an n-type or p-type clad layer is arranged on both upper and lower sides of a light emitting layer made of Ga X In 1-X N (0 ≦ X ≦ 1) as a light emitting element. A double hetero (DH) junction structure is generally used.

このような発光素子用のIII族窒化物半導体層は、従来から、もっぱら、サファイア(α−Al単結晶)などからなる基板上に堆積されて形成されている。最近では、LEDを構成する技術として、従来からのc面((0001)面)とは別のr面)等を表面とするサファイア基板上に堆積された、より高強度の発光をもたらすとされる無極性(non−polar)のIII族窒化物半導体層を利用したLEDが公知となっている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, such a group III nitride semiconductor layer for a light emitting device is formed by being deposited exclusively on a substrate made of sapphire (α-Al 2 O 3 single crystal) or the like. Recently, as a technology for constructing an LED, it is said that it produces higher intensity light emission deposited on a sapphire substrate whose surface is a conventional c-plane (r-plane different from (0001) plane). LED using a non-polar group III nitride semiconductor layer is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、GaInNを発光層として用いるIII族窒化物半導体層を用いたLEDにあって、素子の外部への発光の取り出し効率を向上させてLEDの高輝度化を図る目的で、サファイア基板のIII族窒化物半導体層を堆積する面と反対側の面に、凹凸を有する光取り出し膜を形成し、発光層からの発光を素子の外部に反射させる技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, in an LED using a group III nitride semiconductor layer using GaInN as a light emitting layer, the group III of the sapphire substrate is used for the purpose of improving the extraction efficiency of light emitted to the outside of the device and increasing the brightness of the LED. A technique is known in which a light extraction film having irregularities is formed on the surface opposite to the surface on which the nitride semiconductor layer is deposited, and light emitted from the light emitting layer is reflected to the outside of the element (see, for example, Patent Document 2). ).

また、上記の無極性のIII族窒化物半導体層を用いる技術と、III族窒化物半導体層の堆積されるサファイア基板に発光層からの発光を素子の外部へ反射する加工を施す技術との2つの従来技術を寄せ集めることに依って、高発光強度のIII族窒化物半導体発光素子の得られる可能性があるものと推考される。
特公昭55−3834号公報 特開2006−222288号公報 第66回応用物理学会学術講演会講演予稿集(2005年)、281頁、講演番号10p−X−8
In addition, there are two techniques: a technique using the nonpolar group III nitride semiconductor layer and a technique in which the sapphire substrate on which the group III nitride semiconductor layer is deposited is processed to reflect light emitted from the light emitting layer to the outside of the device. It is estimated that there is a possibility of obtaining a group III nitride semiconductor light-emitting device having a high light emission intensity by gathering three conventional techniques together.
Japanese Patent Publication No.55-3834 JP 2006-222288 A Proceedings of the 66th Japan Society of Applied Physics (2005), 281 pages, lecture number 10p-X-8

しかしながら、上述した2つの従来技術を寄せ集めた場合、硬度が高く、しかも、化学的な耐性の高いサファイア基板の表面に、外部への発光の取り出し効率を向上させるための微細な形状加工を及ぼすのは容易ではなく、また、その煩瑣な形状加工のために発光素子の作製工程が複雑で冗長となるため、外部への発光の取り出し効率に優れる高輝度のIII族窒化物半導体LEDを簡易に得ることはできなかった。   However, when the above-mentioned two conventional technologies are gathered together, the surface of the sapphire substrate having high hardness and high chemical resistance is subjected to fine shape processing for improving the efficiency of extracting light emitted to the outside. It is not easy, and because of its cumbersome shape processing, the manufacturing process of the light-emitting element is complicated and redundant, so that a high-intensity group III nitride semiconductor LED excellent in the efficiency of extracting light emitted to the outside can be easily obtained. Couldn't get.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、煩瑣で複雑な従来の基板の精密加工技術などを用いることなく製造でき、発光層からの発光が効率的に素子の外部に取り出される高輝度のIII族窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子を容易に得ることができるIII族窒化物半導体発光素子の製造方法、及び本発明のIII族窒化物半導体発光素子が用いられてなる高輝度のランプを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and can be manufactured without using cumbersome and complicated conventional precision processing techniques for substrates, and the light emitted from the light emitting layer can be efficiently extracted outside the device. An object of the present invention is to provide a group III nitride semiconductor light-emitting device having brightness.
Further, a method for producing a group III nitride semiconductor light emitting device capable of easily obtaining the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, and a high-intensity lamp using the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention The purpose is to provide.

本発明者等は、上記問題を解決するために、III族窒化物半導体材料からなる2つの障壁層の間に発光層が配置されたDH構造のIII族窒化物半導体発光素子において、発光層の基板側に配置された障壁層を構成する柱状結晶の高さ方向と、発光層からの光の取り出し効率との関係について検討し、本発明を完成した。
即ち、本発明は以下に関する。
In order to solve the above problems, the present inventors have developed a DH structure group III nitride semiconductor light emitting device in which a light emitting layer is disposed between two barrier layers made of a group III nitride semiconductor material. The present invention was completed by examining the relationship between the height direction of the columnar crystals constituting the barrier layer disposed on the substrate side and the light extraction efficiency from the light emitting layer.
That is, the present invention relates to the following.

[1]基板と、前記基板上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる第1伝導形の第1障壁層と、前記第1障壁層上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる発光層と、前記発光層上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる第2伝導形の第2障壁層とを備えてなるIII族窒化物半導体発光素子において、前記第1障壁層が、柱状結晶の集合体からなり、前記柱状結晶の高さ方向が、光取り出し界面の垂直方向に対して傾いていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子。   [1] A substrate, a first conductivity type first barrier layer made of a group III nitride semiconductor material provided on the substrate, and a group III nitride semiconductor material provided on the first barrier layer. In a group III nitride semiconductor light emitting device comprising a light emitting layer and a second barrier layer of a second conductivity type made of a group III nitride semiconductor material provided on the light emitting layer, the first barrier layer comprises: A group III nitride semiconductor light-emitting device comprising an assembly of columnar crystals, wherein a height direction of the columnar crystals is inclined with respect to a direction perpendicular to a light extraction interface.

[2]前記第1障壁層は、(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が200arcsec以上2000arcsec以下であることを特徴とする[1]に記載のIII族窒化物半導体発光素子。   [2] The group III nitride semiconductor light-emitting device according to [1], wherein the first barrier layer has a full width at half maximum in an X-ray rocking curve measurement of (10-10) plane of 200 arcsec to 2000 arcsec .

[3]前記第1障壁層は、隣接する柱状結晶の間に間隙が形成されているものであることを特徴とする[1]または[2]に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
[4]前記間隙が、前記基板の表面から略垂直方向に延在する垂直間隙と、前記基板の表面から略水平方向に延在する水平間隙とを含むことを特徴とする[3]に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
[5]前記間隙の密度が1×10/cm−2以上1×1010/cm−2以下であることを特徴とする[3]または[4]に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
[6]前記間隙が、周期的に配列されたものであることを特徴とする[3]〜[5]のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子。
[3] The group III nitride semiconductor light-emitting device according to [1] or [2], wherein the first barrier layer has a gap formed between adjacent columnar crystals.
[4] The [3], wherein the gap includes a vertical gap extending in a substantially vertical direction from the surface of the substrate and a horizontal gap extending in a substantially horizontal direction from the surface of the substrate. Group III nitride semiconductor light-emitting device.
[5] The group III nitride semiconductor light-emitting device according to [3] or [4], wherein the gap has a density of 1 × 10 9 / cm −2 or more and 1 × 10 10 / cm −2 or less. .
[6] The group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of [3] to [5], wherein the gaps are periodically arranged.

[7]前記第1障壁層は、前記光取り出し界面の垂直方向に対する前記柱状結晶の高さ方向の傾きが0.05°から10°の範囲のものであることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子。   [7] The first barrier layer has an inclination in a height direction of the columnar crystal with respect to a vertical direction of the light extraction interface in a range of 0.05 ° to 10 °. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of [6].

[8][1]〜[7]のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、前記第1障壁層をスパッタ法で形成することを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子の製造方法。
[9]前記発光層をMOCVD法で形成することを特徴とする[8]に記載のIII族窒化物半導体発光素子の製造方法。
[10][1]〜[7]のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子が用いられてなることを特徴とするランプ。
[8] The group III nitride semiconductor light-emitting device manufacturing method according to any one of [1] to [7], wherein the first barrier layer is formed by a sputtering method. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
[9] The method for producing a Group III nitride semiconductor light-emitting device according to [8], wherein the light-emitting layer is formed by MOCVD.
[10] A lamp comprising the group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of [1] to [7].

本発明のIII族窒化物半導体発光素子(以下、「発光素子」と略記する場合がある。)は、前記第1障壁層が、柱状結晶の集合体からなり、前記柱状結晶の高さ方向が、前記基板の表面の垂直方向に対して傾いているので、以下に示すように、発光層からの発光が効率的に素子の外部に取り出される高輝度のIII族窒化物半導体発光素子となる。
屈折率の異なる材料が接触してなる界面に一方の材料側から光が侵入した場合、界面に対する光の角度によって、一方の材料側から侵入した光が一方の材料側に反射されるか、他方の材料の側に取り出されるかが決定される。III族窒化物半導体発光素子の発光層で発生した光が、モールド樹脂などの発光素子の外部と発光素子との界面に入射した場合においては、光と界面との角度が小さい(言い換えると、光の入射方向が界面と平行に近い)ほど、光が発光素子側に反射されやすく、光と界面との角度が大きい(言い換えると、光の入射方向が界面と垂直に近い)ほど、光が外部側に取り出されやすい。
In the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “light emitting device”), the first barrier layer is composed of an aggregate of columnar crystals, and the height direction of the columnar crystals is Since it is inclined with respect to the vertical direction of the surface of the substrate, as shown below, a high-intensity group III nitride semiconductor light-emitting device in which light emitted from the light-emitting layer is efficiently extracted outside the device is obtained.
When light enters from one material side into the interface where materials having different refractive indexes are in contact, the light entering from one material side is reflected to one material side or the other depending on the angle of light with respect to the interface. It is determined whether it is taken out to the material side. When the light generated in the light emitting layer of the group III nitride semiconductor light emitting element is incident on the interface between the light emitting element, such as a mold resin, and the light emitting element, the angle between the light and the interface is small (in other words, the light Light is more likely to be reflected to the light-emitting element side, and the angle between the light and the interface is larger (in other words, the light incident direction is closer to the interface), the light is more external. Easy to be taken out to the side.

本発明のIII族窒化物半導体発光素子では、第1障壁層が、柱状結晶の集合体からなり、前記柱状結晶の高さ方向が、光取り出し界面の垂直方向に対して傾いているので、発光層において発生したランダムな方向の光が、第1障壁層の柱状結晶で反射されることによって、光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光の割合が増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光は、発光素子と発光素子の外部との界面である光取り出し界面から取り出されやすい光であるため、本発明のIII族窒化物半導体発光素子では、発光層で発生した光が、光取り出し界面から外部側に効率よく取り出されるものとなる。   In the group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention, the first barrier layer is composed of an aggregate of columnar crystals, and the height direction of the columnar crystals is inclined with respect to the vertical direction of the light extraction interface. The light in the random direction generated in the layer is reflected by the columnar crystal of the first barrier layer, whereby the ratio of the light in the direction near the light extraction interface is increased and is incident on the light extraction interface. It will be a thing. The light in a direction near the light extraction interface is light that is easily extracted from the light extraction interface that is an interface between the light emitting element and the outside of the light emitting element. Therefore, in the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, The light generated in the light emitting layer is efficiently extracted from the light extraction interface to the outside.

さらに、本発明のIII族窒化物半導体発光素子では、第1障壁層が、柱状結晶の集合体からなり、前記柱状結晶の高さ方向が光取り出し界面の垂直方向に対して傾いているので、前記柱状結晶の高さ方向が光取り出し界面の垂直方向である場合と比較して、発光層で発生した光が発光素子内で反射する反射面の表面積が広いものとなり、発光層で発生した光が、発光素子から効率よく取り出されるものとなる。   Furthermore, in the group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention, the first barrier layer is composed of an aggregate of columnar crystals, and the height direction of the columnar crystals is inclined with respect to the vertical direction of the light extraction interface. Compared with the case where the height direction of the columnar crystal is the direction perpendicular to the light extraction interface, the light generated in the light emitting layer has a larger surface area on the reflecting surface where the light reflected in the light emitting element is reflected. However, it is efficiently extracted from the light emitting element.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子において、第1障壁層を(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が200arcsec以上2000arcsec以下であるものとすることで、発光層において発生したランダムな方向の光が、第1障壁層の柱状結晶で反射されることによって、光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光の割合が効果的に増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。したがって、発光層で発生した光が、発光素子からより一層効率よく取り出されるものとなる。   In the group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention, the first barrier layer has a half-value width of 200 arcsec or more and 2000 arcsec or less in the X-ray rocking curve measurement of the (10-10) plane. The generated light in the random direction is reflected by the columnar crystals of the first barrier layer, thereby effectively increasing the proportion of light in the direction near the light extraction interface and entering the light extraction interface. To be. Therefore, the light generated in the light emitting layer is extracted more efficiently from the light emitting element.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子において、第1障壁層を、隣接する柱状結晶の間に間隙(キャビティ(cavity))が形成されているものとすることで、第一障壁層を屈折率の異なる材料が並んだフォトニック結晶状の構造とすることができる。このことにより、発光層において発生したランダムな方向の光が、第1障壁層に形成されている間隙で効率よく反射されることによって、光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光の割合が効果的に増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。したがって、発光層で発生した光が、発光素子からより一層効率よく取り出されるものとなる。   Further, in the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the first barrier layer is formed such that a gap (cavity) is formed between adjacent columnar crystals. A photonic crystal-like structure in which materials having different refractive indexes are arranged can be used. As a result, the light in the random direction generated in the light emitting layer is efficiently reflected by the gap formed in the first barrier layer, so that the ratio of the light in the direction near the light extraction interface is approximately It is effectively increased and becomes incident on the light extraction interface. Therefore, the light generated in the light emitting layer is extracted more efficiently from the light emitting element.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子において、第1障壁層に形成されている間隙が、前記基板の表面から略垂直方向に延在する垂直間隙と、前記基板の表面から略水平方向に延在する水平間隙とを含むものである場合、光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光の割合がより一層効果的に増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。   In the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the gap formed in the first barrier layer includes a vertical gap extending in a substantially vertical direction from the surface of the substrate, and a substantially horizontal direction from the surface of the substrate. In other words, the ratio of the light in the direction near the vertical to the light extraction interface is more effectively increased and incident on the light extraction interface.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子において、第1障壁層が、前記光取り出し界面の垂直方向に対する前記柱状結晶の高さ方向の傾きが0.05°から10°の範囲のものである場合、発光層において発生したランダムな方向の光が、第1障壁層の柱状結晶で反射されることによって、光取り出し界面に対して垂直に近い方向の光の割合が効果的に増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。したがって、高輝度のIII族窒化物半導体発光素子となる。   In the group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention, the first barrier layer has an inclination in the height direction of the columnar crystal with respect to a direction perpendicular to the light extraction interface in the range of 0.05 ° to 10 °. In some cases, light in a random direction generated in the light emitting layer is reflected by the columnar crystals of the first barrier layer, so that the ratio of light in a direction near the light extraction interface is effectively increased. In this case, the light enters the light extraction interface. Therefore, a high-intensity group III nitride semiconductor light-emitting device is obtained.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子の製造方法によれば、第1障壁層をスパッタ法で形成するので、本発明のIII族窒化物半導体発光素子を容易に得ることができる。
また、本発明のランプは、本発明のIII族窒化物半導体発光素子が用いられてなるものであるので、高輝度のものとなる。
In addition, according to the method for producing a group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the first barrier layer is formed by sputtering, so that the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention can be easily obtained.
In addition, the lamp of the present invention uses the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention, and therefore has a high luminance.

以下、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子、III族窒化物半導体発光素子の製造方法及びランプの一実施形態について、図面を参照して説明する。
[III族窒化物半導体発光素子]
図1は、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子の一例を模式的に示した概略断面図である。また、図2は、図1に示すIII族窒化物半導体発光素子の平面構造を示す概略図である。
Hereinafter, a group III nitride semiconductor light emitting device, a method for manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device, and a lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Group III nitride semiconductor light emitting device]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a planar structure of the group III nitride semiconductor light-emitting device shown in FIG.

本実施形態の発光素子1は、図1における上方向に光を取り出すものであって、発光素子1の上面全面が、発光素子1と発光素子1の外部との主たる光取り出し界面とされており、光取り出し界面が基板11の表面に対して水平とされたものである。
また、図1に示す発光素子1は、一面電極型のものであり、基板11上に、III族窒化物半導体からなるバッファ層12と、III族元素としてGaを含有するIII族窒化物半導体からなる半導体層20が形成されているものである。半導体層20は、図1に示すように、n型半導体層14、発光層15及びp型半導体層16の各層がこの順で積層されてなるものである。
The light emitting element 1 of the present embodiment extracts light upward in FIG. 1, and the entire upper surface of the light emitting element 1 is a main light extraction interface between the light emitting element 1 and the outside of the light emitting element 1. The light extraction interface is horizontal with respect to the surface of the substrate 11.
The light-emitting element 1 shown in FIG. 1 is a single-sided electrode type, and includes a buffer layer 12 made of a group III nitride semiconductor and a group III nitride semiconductor containing Ga as a group III element on a substrate 11. The semiconductor layer 20 to be formed is formed. As shown in FIG. 1, the semiconductor layer 20 is formed by laminating an n-type semiconductor layer 14, a light emitting layer 15, and a p-type semiconductor layer 16 in this order.

[発光素子の積層構造]
<基板>
本実施形態の発光素子1において、基板11に用いることができる材料としては、III族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長される基板材料であれば、特に限定されず、各種材料を選択して用いることができる。例えば、サファイアや酸化亜鉛(ZnO)等の酸化物結晶、シリコン(Si)やリン化ガリウム(GaP)等の元素半導体結晶又は化合物半導体結晶、4H又は6H積層型の炭化珪素(SiC)や六方晶の炭化物結晶等の炭化物結晶、六方晶の窒化ガリウム(GaN)や窒化アルミニウム(AlN)等の窒化物半導体結晶などが挙げられる。
また、基板11は、バッファ層12によって反射されずに基板11側へ洩れてくる光を、基板11を透過させて発光素子の外部へ取り出せるように、発光層15から出射される光を透過する禁止帯幅の大きな材料であることが好ましい。
[Laminated structure of light-emitting elements]
<Board>
In the light emitting device 1 of the present embodiment, the material that can be used for the substrate 11 is not particularly limited as long as it is a substrate material on which a group III nitride semiconductor crystal is epitaxially grown, and various materials are selected and used. be able to. For example, oxide crystals such as sapphire and zinc oxide (ZnO), elemental semiconductor crystals or compound semiconductor crystals such as silicon (Si) and gallium phosphide (GaP), 4H or 6H stacked silicon carbide (SiC) and hexagonal crystals And carbide crystals such as hexagonal gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN).
Further, the substrate 11 transmits the light emitted from the light emitting layer 15 so that the light leaked to the substrate 11 side without being reflected by the buffer layer 12 can be transmitted to the outside of the light emitting element through the substrate 11. A material having a large forbidden band width is preferable.

また、基板11として、例えば、サファイアからなるものを用いる場合、基板11の表面は、無極性の表面を有するIII族窒化物半導体層を堆積できる、(0001)面(c面)、(11−20)面(a面)、(1−102)面(r面)、(10−10)面(m面)のいずれかであることが好ましい。なお、本明細書においては、ミラー指数の数字の上に付す(−)を数字の前に付して表記する。   When the substrate 11 is made of, for example, sapphire, a surface of the substrate 11 can be deposited with a group III nitride semiconductor layer having a nonpolar surface. (0001) plane (c plane), (11− 20) It is preferably any one of a plane (a plane), a (1-102) plane (r plane), and a (10-10) plane (m plane). In addition, in this specification, (-) attached | subjected on the number of a Miller index is attached | subjected and described before a number.

<バッファ層>
本実施形態の発光素子1においては、基板11上に、六方晶系の結晶構造を持つバッファ層12が成膜されている。
バッファ層12をなすIII族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものであることが好ましい。III族窒化物半導体の結晶は、成長条件を制御することにより、上方向だけでなく、面内方向にも成長して単結晶構造を形成する。このため、バッファ層12の成膜条件を制御することにより、単結晶構造のIII族窒化物半導体の結晶からなるバッファ層12とすることができる。
このような単結晶構造を有するバッファ層12を基板11上に成膜した場合、バッファ層12のバッファ機能が有効に作用するため、その上に成膜されたIII族窒化物半導体は良好な配向性及び結晶性を有する結晶膜となる。
<Buffer layer>
In the light emitting device 1 of this embodiment, a buffer layer 12 having a hexagonal crystal structure is formed on a substrate 11.
The group III nitride semiconductor crystal forming the buffer layer 12 preferably has a single crystal structure. By controlling the growth conditions, the group III nitride semiconductor crystal grows not only in the upward direction but also in the in-plane direction to form a single crystal structure. Therefore, by controlling the film forming conditions of the buffer layer 12, the buffer layer 12 made of a crystal of a group III nitride semiconductor having a single crystal structure can be obtained.
When the buffer layer 12 having such a single crystal structure is formed on the substrate 11, the buffer function of the buffer layer 12 works effectively, so that the group III nitride semiconductor formed thereon has a good orientation. It becomes a crystal film having the property and crystallinity.

また、バッファ層12をなすIII族窒化物半導体の結晶は、成膜条件をコントロールすることにより、六角柱を基本とした集合組織からなる柱状結晶(多結晶)とすることも可能である。なお、ここでの集合組織からなる柱状結晶とは、隣接する結晶粒との間に結晶粒界を形成して隔てられており、それ自体は縦断面形状として柱状になっている結晶のことをいう。   Further, the group III nitride semiconductor crystal forming the buffer layer 12 can be formed into a columnar crystal (polycrystal) having a texture based on hexagonal columns by controlling the film forming conditions. In addition, the columnar crystal consisting of the texture here is a crystal that is separated by forming a crystal grain boundary between adjacent crystal grains, and is itself a columnar shape as a longitudinal sectional shape. Say.

また、バッファ層12を構成する材料としては、一般式AlGaInNで表されるIII族窒化物半導体であれば、どのような材料でも用いることができる。さらに、V族として、AsやPが含有される構成としても良い。また、バッファ層12を、Alを含んだ組成とした場合、GaAlNとすることが好ましく、この際、Alの組成が50%以上とされていることが好ましい。また、バッファ層12を、Alを含んだ組成とした場合、AlNからなる構成とすることがより好ましい。   In addition, as a material constituting the buffer layer 12, any material can be used as long as it is a group III nitride semiconductor represented by a general formula AlGaInN. Furthermore, as V group, it is good also as a structure containing As and P. Further, when the buffer layer 12 has a composition containing Al, it is preferable to use GaAlN. At this time, the composition of Al is preferably 50% or more. Further, when the buffer layer 12 has a composition containing Al, it is more preferable that the buffer layer 12 be made of AlN.

また、バッファ層12の膜厚は、10〜500nmの範囲とされていることが好ましく、20〜100nmの範囲とされていることがより好ましい。
バッファ層12の膜厚が10nm未満だと、上述したようなバッファ機能が充分でなくなる。また、500nmを超える膜厚でバッファ層12を形成し場合、コート層としての機能には変化が無いのにも関わらず、成膜処理時間が長くなり、生産性が低下する虞がある。なお、バッファ層12の膜厚は、断面TEM写真により、容易に測定することが可能である。
Further, the thickness of the buffer layer 12 is preferably in the range of 10 to 500 nm, and more preferably in the range of 20 to 100 nm.
When the thickness of the buffer layer 12 is less than 10 nm, the buffer function as described above is not sufficient. In addition, when the buffer layer 12 is formed with a film thickness exceeding 500 nm, there is a possibility that the film forming process time becomes long and the productivity is lowered although the function as the coat layer is not changed. The film thickness of the buffer layer 12 can be easily measured by a cross-sectional TEM photograph.

<半導体層>
図1に示すように、半導体層20は、n型半導体層14、発光層15及びp型半導体層16を備えている。
「n型半導体層」
n型半導体層14は、バッファ層12上に積層され、下地層14a、n型コンタクト層14b及びn型クラッド層14cから構成されている。なお、n型コンタクト層は、下地層、及び/又は、n型クラッド層を兼ねることが可能である。
<Semiconductor layer>
As shown in FIG. 1, the semiconductor layer 20 includes an n-type semiconductor layer 14, a light emitting layer 15, and a p-type semiconductor layer 16.
"N-type semiconductor layer"
The n-type semiconductor layer 14 is stacked on the buffer layer 12 and includes an underlayer 14a, an n-type contact layer 14b, and an n-type cladding layer 14c. Note that the n-type contact layer can also serve as a base layer and / or an n-type cladding layer.

(下地層)
本実施形態のn型半導体層14の下地層14aは、III族窒化物半導体からなる。下地層14aの材料は、バッファ層12と同じであっても異なっていても構わないが、Gaを含むIII族窒化物半導体、即ちGaN系化合物半導体が好ましく、AlGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることがより好ましい。
例えば、バッファ層12をAlNからなる柱状結晶の集合体とした場合、下地層14aがバッファ層12の結晶性をそのまま引き継がないように、マイグレーションによって転位をループ化させることが望ましい。GaN系化合物半導体は、転位のループ化を生じやすく、特に、AlGaN、又はGaNが好適である。
(Underlayer)
The underlayer 14a of the n-type semiconductor layer 14 of the present embodiment is made of a group III nitride semiconductor. The material of the underlayer 14a may be the same as or different from that of the buffer layer 12, but a group III nitride semiconductor containing Ga, that is, a GaN-based compound semiconductor is preferable, and an Al X Ga 1-X N layer ( It is more preferable that 0 ≦ x ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, and more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1.
For example, when the buffer layer 12 is an aggregate of columnar crystals made of AlN, it is desirable to loop dislocations by migration so that the underlying layer 14a does not inherit the crystallinity of the buffer layer 12 as it is. A GaN-based compound semiconductor tends to cause dislocation looping, and AlGaN or GaN is particularly preferable.

また、下地層14aの膜厚は0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、1μm以上が最も好ましい。この膜厚以上にした方が結晶性の良好なAlGa1―XN層が得られやすい。 Moreover, the film thickness of the underlayer 14a is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and most preferably 1 μm or more. An Al X Ga 1-X N layer with good crystallinity is more easily obtained when the thickness is increased.

下地層14aには、必要に応じて、n型不純物を1×1017〜1×1019/cmの範囲内であればドープしても良いが、アンドープ(<1×1017/cm)とすることもでき、アンドープの方が良好な結晶性の維持という点で好ましい。
例えば、基板11が導電性を有する場合には、下地層14aにドーパントをドープして導電性とすることにより、発光素子1の上下に電極を形成することができる。一方、基板11として絶縁性の材料を用いる場合には、発光素子1の同じ面に正極及び負極の各電極が設けられたチップ構造をとることになるので、基板11直上の層はドープしない結晶とした方が、結晶性が良好となることから好ましい。
n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeが挙げられる。
If necessary, the underlayer 14a may be doped with n-type impurities within the range of 1 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 , but undoped (<1 × 10 17 / cm 3). ) And undoped is preferable in terms of maintaining good crystallinity.
For example, when the substrate 11 has conductivity, electrodes can be formed above and below the light emitting element 1 by doping the base layer 14a with a dopant to make it conductive. On the other hand, when an insulating material is used as the substrate 11, a chip structure in which the positive electrode and the negative electrode are provided on the same surface of the light emitting element 1 is employed. It is more preferable that the crystallinity is improved.
Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably Si and Ge are mentioned.

(n型コンタクト層)
n型コンタクト層14bは、III族窒化物半導体からなる。n型コンタクト層14bは、下地層14aと同様にAlGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。
また、n型コンタクト層14bには、n型不純物がドープされていることが好ましく、n型不純物を1×1017〜1×1019/cm、好ましくは1×1018〜1×1019/cmの濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。n型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Si、GeおよびSn等が挙げられ、好ましくはSiおよびGeである。
(N-type contact layer)
The n-type contact layer 14b is made of a group III nitride semiconductor. The n-type contact layer 14b is made of an Al X Ga 1-X N layer (0 ≦ x ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ x ≦ 0.1), similarly to the base layer 14a. Preferably, it is configured.
The n-type contact layer 14b is preferably doped with an n-type impurity, and the n-type impurity is preferably 1 × 10 17 to 1 × 10 19 / cm 3 , preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 19. When it is contained at a concentration of / cm 3 , it is preferable in terms of maintaining good ohmic contact with the negative electrode, suppressing the occurrence of cracks, and maintaining good crystallinity. Although it does not specifically limit as an n-type impurity, For example, Si, Ge, Sn, etc. are mentioned, Preferably it is Si and Ge.

なお、下地層14a及びn型コンタクト層14bを構成する窒化ガリウム系化合物半導体は同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を0.1〜20μm、好ましくは0.5〜15μm、さらに好ましくは1〜12μmの範囲に設定することが好ましい。膜厚がこの範囲であると、半導体の結晶性が良好に維持される。   The gallium nitride compound semiconductor constituting the base layer 14a and the n-type contact layer 14b preferably has the same composition, and the total film thickness thereof is 0.1 to 20 μm, preferably 0.5 to 15 μm, It is preferable to set in the range of 1 to 12 μm. When the film thickness is within this range, the crystallinity of the semiconductor is maintained satisfactorily.

(n型クラッド層(第1障壁層))
n型コンタクト層14bと発光層15との間には、n型クラッド層14cが設けられている。図3は、本実施形態のn型クラッド層14cを構成する結晶構造を模式的に示した概略図であり、図3(a)は断面図であり、図3(b)は平面図である。図3(a)および図3(b)に示すように、n型クラッド層14cは、柱状結晶114が積み重なってなる柱状結晶114の集合体である。柱状結晶114は、{11−20}面(a面)を側面とする略六角柱状のものであり、図3(a)に示すように、柱状結晶114の高さ方向hは、光取り出し界面の垂直方向d(本実施形態においては基板11の表面の垂直方向d)に対して所定の範囲の乱雑さで傾いている。したがって、隣接する柱状結晶114同士は、不完全に合着しており、隣接する柱状結晶114間に間隙114aが形成されている。
また、本実施形態においては、柱状結晶114の高さ方向hが、C軸方向とされている。
(N-type cladding layer (first barrier layer))
An n-type cladding layer 14 c is provided between the n-type contact layer 14 b and the light emitting layer 15. FIG. 3 is a schematic view schematically showing a crystal structure constituting the n-type cladding layer 14c of the present embodiment, FIG. 3 (a) is a cross-sectional view, and FIG. 3 (b) is a plan view. . As shown in FIGS. 3A and 3B, the n-type cladding layer 14c is an aggregate of columnar crystals 114 in which the columnar crystals 114 are stacked. The columnar crystal 114 has a substantially hexagonal columnar shape with the {11-20} plane (a-plane) as the side surface. As shown in FIG. 3A, the height direction h of the columnar crystal 114 is the light extraction interface. The vertical direction d (in the present embodiment, the vertical direction d of the surface of the substrate 11) is inclined with a predetermined range of randomness. Therefore, the adjacent columnar crystals 114 are incompletely joined together, and a gap 114 a is formed between the adjacent columnar crystals 114.
In the present embodiment, the height direction h of the columnar crystal 114 is the C-axis direction.

また、本実施形態においては、n型クラッド層14cに間隙114aが形成されていることによって、n型クラッド層14cが屈折率の異なる材料が並んだフォトニック結晶状の構造とされている。間隙114aは、例えば、透過型電子顕微鏡(英略称:TEM)を用いた平面TEM分析などにより観察できる。   In the present embodiment, the gap 114a is formed in the n-type cladding layer 14c, so that the n-type cladding layer 14c has a photonic crystal structure in which materials having different refractive indexes are arranged. The gap 114a can be observed by, for example, planar TEM analysis using a transmission electron microscope (abbreviation: TEM).

間隙114aの密度は、1×10/cm−2以上1×1010/cm−2以下であることが好ましい。間隙114aの数が多いほど、発光層15において発生した光を効率よく反射させることができ好ましい。間隙114aの密度が、上記範囲未満であると、発光層15において発生した光を間隙114aによって十分に反射させることができない場合がある。しかし、間隙114aの数が多いと、発光素子1を動作させるための素子動作電流を通流できる領域が減少するため、例えば、発光素子1を用いたLEDにおいて順方向電圧を増加させるなどの不都合が生じる場合がある。したがって、間隙114aの密度は、1×1010/cm−2以下であることが好ましい。 The density of the gap 114a is preferably 1 × 10 9 / cm −2 or more and 1 × 10 10 / cm −2 or less. The larger the number of the gaps 114a, the more efficiently the light generated in the light emitting layer 15 can be reflected. If the density of the gap 114a is less than the above range, the light generated in the light emitting layer 15 may not be sufficiently reflected by the gap 114a. However, if the number of the gaps 114a is large, the region through which the element operating current for operating the light emitting element 1 can be reduced. For example, in the LED using the light emitting element 1, the forward voltage is increased. May occur. Therefore, the density of the gap 114a is preferably 1 × 10 10 / cm −2 or less.

また、間隙114aは、図3(a)および図3(b)に示すように、基板11の表面から略垂直方向に延在する垂直間隙114bと、基板11の表面と略水平方向に延在する水平間隙114cとを有している。垂直間隙114bは、n型クラッド層14cを形成している途中で柱状結晶114の成長が分断されたことにより形成されたものであり、主に柱状結晶114の成長方向と平行な面である柱状結晶114の側面a(a面)によって区画されたものである。また、水平間隙114cは、主に柱状結晶114の端面c(c面)によって区画されたものである。間隙114aとしては、垂直間隙114bが少なく、水平間隙114cが多いほど、発光層15において発生した光を効率よく反射させることができ、好ましい。
また、間隙114aは、n型クラッド層14c中に周期的に配列されていることが好ましい。ここで、間隙114aが周期的に配列されているとは、柱状結晶114の幅および垂直間隙114bの横幅Wがほぼ均一であることにより、間隙114aが、基板11の表面に水平方向に、周期的に配列された状態とされていることを意味する。
このようにn型クラッド層14c中に間隙114aが周期的に配列されていることにより、屈折率の異なる領域が周期的に配列されることになり、フォトニック結晶としての光学的な特性を効果的に発現させることができる。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the gap 114a extends in a substantially horizontal direction from the surface of the substrate 11 and in a substantially horizontal direction from the surface of the substrate 11. And a horizontal gap 114c. The vertical gap 114b is formed by dividing the growth of the columnar crystal 114 during the formation of the n-type cladding layer 14c, and is a columnar shape that is mainly a plane parallel to the growth direction of the columnar crystal 114. The crystal 114 is partitioned by the side surface a (a surface). Further, the horizontal gap 114c is partitioned mainly by the end face c (c-plane) of the columnar crystal 114. As the gap 114a, the smaller the vertical gap 114b and the larger the horizontal gap 114c, the more efficiently the light generated in the light emitting layer 15 can be reflected.
The gaps 114a are preferably arranged periodically in the n-type cladding layer 14c. Here, the gaps 114 a are periodically arranged because the widths of the columnar crystals 114 and the horizontal widths W of the vertical gaps 114 b are substantially uniform, so that the gaps 114 a are arranged periodically in the horizontal direction on the surface of the substrate 11. It means that it is in an arranged state.
As described above, since the gaps 114a are periodically arranged in the n-type cladding layer 14c, regions having different refractive indexes are periodically arranged, and the optical characteristics as a photonic crystal are effectively obtained. It can be expressed in an experimental manner.

また、基板11の表面の垂直方向d(光取り出し界面の垂直方向)に対する柱状結晶114の高さ方向hの傾きθは、0.05°から10°の範囲とされていることが好ましい。傾きθが0.05°未満であると、n型クラッド層14cに含まれる間隙114aの数が少なくなり、発光層15において発生した光を間隙114aによって十分に反射させることができない場合がある。また、傾きθが10°を超えると、n型クラッド層14cに含まれる間隙114aの数が多くなりすぎて、発光素子1を動作させるための素子動作電流を通流できる領域が減少するため好ましくない。   In addition, the inclination θ of the columnar crystal 114 in the height direction h with respect to the vertical direction d (vertical direction of the light extraction interface) of the surface of the substrate 11 is preferably in the range of 0.05 ° to 10 °. When the inclination θ is less than 0.05 °, the number of the gaps 114a included in the n-type cladding layer 14c decreases, and the light generated in the light emitting layer 15 may not be sufficiently reflected by the gaps 114a. Further, when the inclination θ exceeds 10 °, the number of the gaps 114a included in the n-type cladding layer 14c increases so that the region through which the element operating current for operating the light emitting element 1 can be reduced is preferable. Absent.

一般的に、III族窒化物化合物半導体の場合、(10−10)面のX線ロッキングカーブ(XRC)測定における半値幅は、転位密度(ツイスト)の指標となり、(0002)面のX線ロッキングカーブ(XRC)測定における半値幅は、結晶の平坦性(モザイシティ)の指標となる。   In general, in the case of a group III nitride compound semiconductor, the full width at half maximum in the (10-10) plane X-ray rocking curve (XRC) measurement is an index of dislocation density (twist), and the (0002) plane X-ray rocking The half width in the curve (XRC) measurement is an index of crystal flatness (mosaicity).

本実施形態のn型クラッド層14cは、(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が200arcsec以上2000arcsec以下であることが好ましい。(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が上記範囲未満であると、基板11の表面の垂直方向dに対する柱状結晶111の高さ方向hの傾きθが小さすぎるものとなり、発光層15において発生した光を間隙114aによって十分に反射させることができない場合がある。また、(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が上記範囲を超えると、基板11の表面の垂直方向dに対する柱状結晶111の高さ方向hの傾きθが大きすぎるものとなり、発光素子1を動作させるための素子動作電流を通流できる領域が減少するため好ましくない。
また、(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅は、n型クラッド層14cの間隙114aの密度と相関関係を有しており、半値幅が大きいほど密度が大きく、半値幅が小さいほど密度が小さくなっている。
The n-type cladding layer 14c of the present embodiment preferably has a half width of 200 arcsec or more and 2000 arcsec or less in the measurement of the X-ray rocking curve of the (10-10) plane. When the half width in the X-ray rocking curve measurement of the (10-10) plane is less than the above range, the inclination θ in the height direction h of the columnar crystal 111 with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11 becomes too small, and light emission occurs. In some cases, the light generated in the layer 15 cannot be sufficiently reflected by the gap 114a. If the half width in the X-ray rocking curve measurement of the (10-10) plane exceeds the above range, the inclination θ of the columnar crystal 111 in the height direction h with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11 becomes too large. This is not preferable because a region in which an element operating current for operating the light emitting element 1 can flow decreases.
Further, the half width in the X-ray rocking curve measurement of the (10-10) plane has a correlation with the density of the gap 114a of the n-type cladding layer 14c. The larger the half width, the larger the density and the half width. The smaller the density, the smaller the density.

また、本実施形態のn型クラッド層14cは、(0002)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が200arcsec以上2000arcsec以下であることが好ましい。(0002)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が上記範囲未満である場合、n型クラッド層14cが柱状結晶の集合体となっておらず、n型クラッド層14cとして単結晶層に近い層が形成されていることがある。また、(0002)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が上記範囲を超える場合、n型クラッド層14cが非常に幅の小さい柱状結晶の集合体とされており、n型クラッド層14cを全体としてみた場合の結晶性が不十分であることがある。n型クラッド層14cの結晶性が不十分であると、n型クラッド層14cの上に積層される発光層15の発光強度が弱くなってしまうため好ましくない。   Further, the n-type cladding layer 14c of the present embodiment preferably has a full width at half maximum in the X-ray rocking curve measurement on the (0002) plane of 200 arcsec to 2000 arcsec. When the half width in the X-ray rocking curve measurement of the (0002) plane is less than the above range, the n-type cladding layer 14c is not an aggregate of columnar crystals, and the n-type cladding layer 14c is a layer close to a single crystal layer. May be formed. Further, when the half width in the X-ray rocking curve measurement of the (0002) plane exceeds the above range, the n-type cladding layer 14c is an aggregate of columnar crystals having a very small width, and the n-type cladding layer 14c In some cases, the crystallinity may be insufficient. Insufficient crystallinity of the n-type cladding layer 14c is not preferable because the light emission intensity of the light-emitting layer 15 laminated on the n-type cladding layer 14c becomes weak.

また、本実施形態において、間隙114aの横幅Wとは、垂直間隙114bの平均値のことを意味している。間隙114aの横幅Wは、発光層15から出射される波長などに応じて、適宜決定することができ、特に限定されない。発光層15からの出射される発の波長が長波長となる程、好適となる間隙114aの横幅Wは大きくなる。間隙114aの横幅Wが狭すぎると、発光層15において発生した光を反射させる面の密度が十分に得られない場合があり、発光層15において発生した光を効率よく反射させることができない場合がある。また、間隙114aの横幅Wが広すぎると、発光素子1を動作させるための素子動作電流を通流できる領域が減少するため好ましくない。
例えば、発光層15が、GaIn1−XN(0≦X≦1)からなる場合、発光層15から出射される光の波長は、360nm〜450nmとなる。この場合、間隙114aの横幅W(水平幅)は90nm〜110nm程度とされることが好ましい。また、例えば、発光層15が、V族元素として窒素との別の砒素(元素記号:As)やリン(元素記号:P)を含むGaIn1−X1−Y(0≦X≦1,0<Y<1)からなる場合、発光層15から出射される光の波長は、500nm〜600nmとなる。この場合、間隙114aの横幅W(水平幅)は125nm〜150nm程度とされることが好ましい。
In the present embodiment, the lateral width W of the gap 114a means an average value of the vertical gap 114b. The lateral width W of the gap 114a can be determined as appropriate according to the wavelength emitted from the light emitting layer 15, and is not particularly limited. As the emission wavelength emitted from the light emitting layer 15 becomes longer, the preferred width W of the gap 114a becomes larger. If the width W of the gap 114a is too narrow, the density of the surface that reflects the light generated in the light emitting layer 15 may not be sufficiently obtained, and the light generated in the light emitting layer 15 may not be efficiently reflected. is there. In addition, if the lateral width W of the gap 114a is too wide, it is not preferable because a region through which an element operating current for operating the light emitting element 1 can be reduced.
For example, when the light emitting layer 15 is made of Ga X In 1-X N (0 ≦ X ≦ 1), the wavelength of light emitted from the light emitting layer 15 is 360 nm to 450 nm. In this case, the lateral width W (horizontal width) of the gap 114a is preferably about 90 nm to 110 nm. In addition, for example, the light-emitting layer 15 includes Ga X In 1-X N 1-Y M Y (0 ≦≦ V) containing another arsenic (element symbol: As) or phosphorus (element symbol: P) as a group V element. When X ≦ 1, 0 <Y <1), the wavelength of light emitted from the light emitting layer 15 is 500 nm to 600 nm. In this case, the lateral width W (horizontal width) of the gap 114a is preferably about 125 nm to 150 nm.

また、柱状結晶114の天面114dは、(3×1)又は(6×2)再配列構造を有するものであることが好ましい。n型クラッド層14cの柱状結晶114の天面114dの再配列構造は、高速反射電子回析(RHEED)法などの分析方法を用いて確認できる。なお、RHEED法は、一般に真空環境を使用して分析するので、スパッタ法や分子線エピタキシャル(MBE)法などの真空環境下で結晶を形成する方法により柱状結晶を成長させた場合には、得られた柱状結晶の天面の再配列構造を簡便に確認できる。   Moreover, it is preferable that the top surface 114d of the columnar crystal 114 has a (3 × 1) or (6 × 2) rearrangement structure. The rearrangement structure of the top surface 114d of the columnar crystal 114 of the n-type cladding layer 14c can be confirmed using an analysis method such as a high-speed reflection electron diffraction (RHEED) method. Since the RHEED method is generally analyzed using a vacuum environment, when a columnar crystal is grown by a method of forming a crystal under a vacuum environment such as a sputtering method or a molecular beam epitaxial (MBE) method, it is obtained. The rearranged structure of the top surface of the columnar crystals thus obtained can be easily confirmed.

n型クラッド層14cは、AlGaN、GaN、GaInN等により成膜することが可能である。また、n型クラッド層14cをGaInNとする場合には、発光層15のGaInNのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。   The n-type cladding layer 14c can be formed of AlGaN, GaN, GaInN, or the like. In addition, when the n-type cladding layer 14c is made of GaInN, it is desirable to make it larger than the GaInN band gap of the light emitting layer 15.

n型クラッド層14cの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5〜500nmの範囲であり、より好ましくは10〜50nmの範囲である。n型クラッド層14cに含まれる間隙114aの数は、n型クラッド層14cの層厚が増加するにともなって増える。したがって、n型クラッド層14cの層厚が上記範囲未満であると、n型クラッド層14cに含まれる間隙114aの数が十分に得られない場合がある。また、n型クラッド層14cの層厚が上記範囲を超えると、n型クラッド層14cに含まれる間隙114aの数が多くなりすぎて、発光素子1を動作させるための素子動作電流を通流できる領域が減少するため好ましくない。   The thickness of the n-type cladding layer 14c is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 500 nm, more preferably in the range of 10 to 50 nm. The number of gaps 114a included in the n-type cladding layer 14c increases as the thickness of the n-type cladding layer 14c increases. Therefore, if the thickness of the n-type cladding layer 14c is less than the above range, the number of the gaps 114a included in the n-type cladding layer 14c may not be sufficiently obtained. Further, when the thickness of the n-type cladding layer 14c exceeds the above range, the number of gaps 114a included in the n-type cladding layer 14c increases so that an element operating current for operating the light emitting element 1 can be passed. This is not preferable because the area decreases.

また、n型クラッド層14cのn型ドープ濃度は1×1017〜1×1020/cmの範囲が好ましく、より好ましくは1×1018〜1×1019/cmの範囲である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および発光素子1の動作電圧低減の点で好ましい。 Further, the n-type doping concentration of the n-type cladding layer 14c is preferably in the range of 1 × 10 17 to 1 × 10 20 / cm 3 , more preferably in the range of 1 × 10 18 to 1 × 10 19 / cm 3 . A doping concentration within this range is preferable in terms of maintaining good crystallinity and reducing the operating voltage of the light-emitting element 1.

<発光層>
本実施形態において、発光層15は、基板11の表面方向に発達した連続性のあるIII族窒化物半導体の結晶からなる。発光層15は、n型クラッド層14cの表面に露出している間隙114aを天蓋の如く覆うように形成されることにより、n型クラッド層14cと比較して大きな平面積を有している。
発光層15は、例えば、インジウム(In)組成を相違する複数の相(phase)を従属的に含む窒化ガリウム・インジウム(GaIn1−XN:0<X<1)などから構成できる。また、発光層15は、窒素とは別のV族元素であるリン(元素記号:P)や砒素(元素記号:As)を含む窒化リン化ガリウム・インジウム(GaIn1−X1−Y:0<X<1,0<Y<1)などから構成されていてもよい。
<Light emitting layer>
In the present embodiment, the light emitting layer 15 is made of a continuous group III nitride semiconductor crystal developed in the surface direction of the substrate 11. The light emitting layer 15 is formed so as to cover the gap 114a exposed on the surface of the n-type cladding layer 14c like a canopy, and thus has a larger plane area than the n-type cladding layer 14c.
The light emitting layer 15 can be composed of, for example, gallium nitride indium (Ga X In 1-X N: 0 <X <1) that includes a plurality of phases having different indium (In) compositions. The light-emitting layer 15 includes gallium phosphide nitride indium (Ga X In 1-X N Y P) containing phosphorus (element symbol: P) or arsenic (element symbol: As), which is a group V element different from nitrogen. 1-Y : 0 <X <1, 0 <Y <1), etc.

また、発光層15は、数量的に単一な第1又は第2の伝導形の単一の層から構成しても構わない。さらに、発光層15は、井戸(well)層を含む単一量子井戸構造(英略称:SQW)又は多重量子井戸構造(英略称:MQW)から構成しても構わない。発光層15が多重量子井戸構造である場合、井戸層の数量は、高強度の発光を安定して得る観点から5以上20以下が適する。   Further, the light emitting layer 15 may be composed of a single layer of the first or second conductivity type that is quantitatively single. Further, the light emitting layer 15 may be formed of a single quantum well structure (abbreviation: SQW) or a multiple quantum well structure (abbreviation: MQW) including a well layer. When the light emitting layer 15 has a multiple quantum well structure, the number of well layers is preferably 5 or more and 20 or less from the viewpoint of stably obtaining high intensity light emission.

本実施形態において、発光層15は、図1に示すように、窒化ガリウム系化合物半導体からなる障壁(barrier)層15aと、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体からなる井戸層15bとが交互に繰り返して積層され、且つ、n型クラッド層14c側及びp型半導体層16側に障壁層15aが配されている。図1に示す例では、発光層15は、6層の障壁層15aと5層の井戸層15bとが交互に繰り返して積層され、発光層15の最上層及び最下層に障壁層15aが配され、各障壁層15a間に井戸層15bが配される構成とされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light emitting layer 15 includes a barrier layer 15a made of a gallium nitride compound semiconductor and a well layer 15b made of a gallium nitride compound semiconductor containing indium alternately. The barrier layer 15a is disposed repeatedly on the n-type cladding layer 14c side and the p-type semiconductor layer 16 side. In the example shown in FIG. 1, the light emitting layer 15 includes six barrier layers 15 a and five well layers 15 b that are alternately and repeatedly stacked, and the barrier layer 15 a is disposed on the uppermost layer and the lowermost layer of the light emitting layer 15. The well layer 15b is arranged between the barrier layers 15a.

障壁層15aは、井戸層15bよりも大きな禁止幅(バンドギャップエネルギー)を有するIII族窒化物半導体材料から構成することが好ましい。具体的には、例えば、障壁層15aとして、井戸層15bよりもバンドギャップエネルギーが大きいAlGa1−cN(0≦c<0.3)等の窒化ガリウム系化合物半導体を、好適に用いることができる。
また、井戸層15bには、インジウムを含有する窒化ガリウム系化合物半導体として、例えば、Ga1−sInN(0<s<0.4)等の窒化ガリウムインジウムを用いることができる。
The barrier layer 15a is preferably made of a group III nitride semiconductor material having a larger forbidden width (bandgap energy) than the well layer 15b. Specifically, for example, a gallium nitride compound semiconductor such as Al c Ga 1-c N (0 ≦ c <0.3) having a larger band gap energy than the well layer 15b is preferably used as the barrier layer 15a. be able to.
Furthermore, the well layer 15b can be formed using indium as the semiconductor gallium nitride-based compound containing, for example, can be used Ga 1-s In s N ( 0 <s <0.4) GaN such as indium.

発光層15全体の膜厚としては、特に限定されないが、量子効果の得られる程度の膜厚、即ち臨界膜厚が好ましい。例えば、発光層15の膜厚は、1〜500nmの範囲であることが好ましく、100nm前後の膜厚であればより好ましい。膜厚が上記範囲であると、発光出力の向上に寄与する。   The film thickness of the entire light emitting layer 15 is not particularly limited, but is preferably a film thickness that can obtain a quantum effect, that is, a critical film thickness. For example, the thickness of the light emitting layer 15 is preferably in the range of 1 to 500 nm, and more preferably about 100 nm. When the film thickness is in the above range, it contributes to the improvement of the light emission output.

また、n型クラッド層14cに接合される多重量子井戸構造の障壁層15aの層厚は、多重量子井戸構造をなす他の障壁層15aよりも5〜50nm厚くすることが好ましい。図1に示すように、n型クラッド層14cに多重量子井戸構造の障壁層15aが接合されている場合、n型クラッド層14cに接合される多重量子井戸構造の障壁層15aの層厚を、多重量子井戸構造をなす他の障壁層15aの層厚よりも5nm以上、より好ましくは10nm以上厚くすることで、基板11の表面方向に発達した連続性のあるIII族窒化物半導体の結晶からなり、n型クラッド層14cの表面に露出している間隙を天蓋の如く覆う発光層15を容易に形成できる。すなわち、n型クラッド層14cに接合される多重量子井戸構造の障壁層15aの層厚を、多重量子井戸構造をなす他の障壁層15aの層厚よりも厚くすることで、間隙114aを有する柱状結晶114からなるnクラッド層14c上に成膜した発光層15の歪を制御することができるので、発光層15の内部量子効率が下がることを回避できる。   The thickness of the barrier layer 15a having a multiple quantum well structure joined to the n-type cladding layer 14c is preferably 5 to 50 nm thicker than the other barrier layers 15a having the multiple quantum well structure. As shown in FIG. 1, when the barrier layer 15a having a multiple quantum well structure is bonded to the n-type cladding layer 14c, the thickness of the barrier layer 15a having a multiple quantum well structure bonded to the n-type cladding layer 14c is It consists of a continuous group III nitride semiconductor crystal developed in the surface direction of the substrate 11 by making it 5 nm or more, more preferably 10 nm or more thicker than the thickness of the other barrier layer 15a having a multiple quantum well structure. The light emitting layer 15 that covers the gap exposed on the surface of the n-type cladding layer 14c like a canopy can be easily formed. That is, by making the layer thickness of the barrier layer 15a of the multiple quantum well structure joined to the n-type cladding layer 14c larger than the layer thickness of the other barrier layer 15a forming the multiple quantum well structure, the columnar shape having the gap 114a is formed. Since the strain of the light emitting layer 15 formed on the n-cladding layer 14c made of the crystal 114 can be controlled, it is possible to avoid a decrease in the internal quantum efficiency of the light emitting layer 15.

<p型半導体層(第2障壁層)>
p型半導体層16は、p型クラッド層16a及びp型コンタクト層16bから構成されている。なお、p型コンタクト層がp型クラッド層を兼ねる構成であってもよい。
<P-type semiconductor layer (second barrier layer)>
The p-type semiconductor layer 16 includes a p-type cladding layer 16a and a p-type contact layer 16b. The p-type contact layer may also serve as the p-type cladding layer.

(p型クラッド層)
p型クラッド層16aとしては、発光層15のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層15へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、AlGa1−dN(0<d≦0.4、好ましくは0.1≦d≦0.3)のものが挙げられる。p型クラッド層16aが、このようなAlGaNからなると、発光層15へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。
p型クラッド層16aの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは5〜100nmである。
(P-type cladding layer)
The p-type cladding layer 16a is not particularly limited as long as it has a composition larger than the band gap energy of the light emitting layer 15 and can confine carriers in the light emitting layer 15. Preferably, the Al d Ga 1-d is used. N (0 <d ≦ 0.4, preferably 0.1 ≦ d ≦ 0.3). When the p-type cladding layer 16a is made of such AlGaN, it is preferable in terms of confining carriers in the light emitting layer 15.
The thickness of the p-type cladding layer 16a is not particularly limited, but is preferably 1 to 400 nm, and more preferably 5 to 100 nm.

p型クラッド層16aのp型ドープ濃度は、1×1018〜1×1021/cmが好ましく、より好ましくは1×1019〜1×1020/cmである。p型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なp型結晶が得られる。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば、好ましくはMgが挙げられる。 The p-type doping concentration of the p-type cladding layer 16a is preferably 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , more preferably 1 × 10 19 to 1 × 10 20 / cm 3 . When the p-type dope concentration is in the above range, a good p-type crystal can be obtained without reducing the crystallinity. Although it does not specifically limit as a p-type impurity, For example, Preferably Mg is mentioned.

(p型コンタクト層)
p型コンタクト層16bは、少なくともAlGa1−eN(0≦e<0.5、好ましくは0≦e≦0.2、より好ましくは0≦e≦0.1)を含んでなる窒化ガリウム系化合物半導体層である。Al組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびpオーミック電極(後述の透光性電極17を参照)との良好なオーミック接触の点で好ましい。
p型コンタクト層16bの膜厚は、特に限定されないが、10〜500nmが好ましく、より好ましくは50〜200nmである。膜厚がこの範囲であると、発光出力を高く維持できる点で好ましい。
(P-type contact layer)
The p-type contact layer 16b is a nitride containing at least Al e Ga 1-e N (0 ≦ e <0.5, preferably 0 ≦ e ≦ 0.2, more preferably 0 ≦ e ≦ 0.1). This is a gallium compound semiconductor layer. When the Al composition is in the above range, it is preferable in terms of maintaining good crystallinity and good ohmic contact with a p-ohmic electrode (see translucent electrode 17 described later).
Although the film thickness of the p-type contact layer 16b is not specifically limited, 10-500 nm is preferable, More preferably, it is 50-200 nm. When the film thickness is within this range, it is preferable in that the light emission output can be kept high.

また、p型コンタクト層16bは、p型ドーパントを1×1018〜1×1021/cmの範囲の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましく、より好ましくは5×1019〜5×1020/cmの範囲である。p型不純物としては、特に限定されないが、例えば、好ましくはMgが挙げられる。 Further, when the p-type contact layer 16b contains a p-type dopant at a concentration in the range of 1 × 10 18 to 1 × 10 21 / cm 3 , good ohmic contact can be maintained, cracking can be prevented, and good It is preferable at the point of crystalline maintenance, More preferably, it is the range of 5 * 10 < 19 > -5 * 10 < 20 > / cm < 3 >. Although it does not specifically limit as a p-type impurity, For example, Preferably Mg is mentioned.

なお、本発明の発光素子1を構成する半導体層20は、上述した実施形態のものに限定されるものではない。
例えば、本発明を構成する半導体層の材料としては、上記のものの他、例えば一般式AlGaIn1−A(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦1で且つ、X+Y+Z=1。記号Mは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦A<1である。)で表わされる窒化ガリウム系化合物半導体が知られており、本発明においても、それら周知の窒化ガリウム系化合物半導体を何ら制限なく用いることができる。
また、III族元素としてGaを含有するIII族窒化物半導体は、Al、GaおよびIn以外に他のIII族元素を含有することができ、必要に応じてGe、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P及びAs等の元素を含有することもできる。さらに、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
In addition, the semiconductor layer 20 which comprises the light emitting element 1 of this invention is not limited to the thing of embodiment mentioned above.
For example, as the material of the semiconductor layer constituting the present invention, addition to the foregoing, for example, the general formula Al X Ga Y In Z N 1 -A M A (0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0 ≦ Z ≦ 1 and X + Y + Z = 1, the symbol M represents a group V element different from nitrogen (N), and 0 ≦ A <1)) is known. Also in the present invention, these known gallium nitride compound semiconductors can be used without any limitation.
In addition, a group III nitride semiconductor containing Ga as a group III element can contain other group III elements in addition to Al, Ga, and In. If necessary, Ge, Si, Mg, Ca, Zn, Elements such as Be, P and As can also be contained. Furthermore, it is not limited to the element added intentionally, but may include impurities that are inevitably included depending on the film forming conditions and the like, as well as trace impurities that are included in the raw materials and reaction tube materials.

<透光性正極>
透光性正極17は、p型半導体層16上に形成された透光性を有する電極である。
透光性正極17の材質としては、特に限定されず、ITO(In−SnO)、AZnO(ZnO−Al)、IZO(In−ZnO)、GZO(ZnO−Ga)等の材料を用いることができる。また、透光性正極17としては、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。
また、透光性正極17は、p型半導体層16上の全面を覆うように形成しても構わないし、隙間を開けて格子状や樹形状に形成しても良い。
<Translucent positive electrode>
The translucent positive electrode 17 is an electrode having translucency formed on the p-type semiconductor layer 16.
The material of the translucent positive electrode 17 is not particularly limited, but ITO (In 2 O 3 —SnO 2 ), AZnO (ZnO—Al 2 O 3 ), IZO (In 2 O 3 —ZnO), GZO (ZnO— A material such as Ga 2 O 3 ) can be used. Further, as the translucent positive electrode 17, any structure including a conventionally known structure can be used without any limitation.
The translucent positive electrode 17 may be formed so as to cover the entire surface on the p-type semiconductor layer 16, or may be formed in a lattice shape or a tree shape with a gap.

<正極ボンディングパッド>
正極ボンディングパッド18は、図2に示すように透光性正極17上に形成された略円形の電極である。
正極ボンディングパッド18の材料としては、Au、Al、NiおよびCu等を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造のものを何ら制限無く用いることができる。
<Positive electrode bonding pad>
The positive electrode bonding pad 18 is a substantially circular electrode formed on the translucent positive electrode 17 as shown in FIG.
As the material of the positive electrode bonding pad 18, various structures using Au, Al, Ni, Cu and the like are well known, and those known materials and structures can be used without any limitation.

正極ボンディングパッド18の厚さは、100〜1000nmの範囲内であることが好ましい。また、ボンディングパッドの特性上、厚さが大きい方が、ボンダビリティーが高くなるため、正極ボンディングパッド18の厚さは300nm以上とすることがより好ましい。さらに、製造コストの観点から500nm以下とすることが好ましい。   The thickness of the positive electrode bonding pad 18 is preferably in the range of 100 to 1000 nm. Further, in view of the characteristics of the bonding pad, the larger the thickness, the higher the bondability. Therefore, the thickness of the positive electrode bonding pad 18 is more preferably 300 nm or more. Furthermore, it is preferable to set it as 500 nm or less from a viewpoint of manufacturing cost.

<負極>
負極19は、半導体層20を構成するn型半導体層14のn型コンタクト層14bに接するものである。このため、負極19は、図1および図2に示すように、p型半導体層16、発光層15及びn型半導体層14の一部を除去してn型コンタクト層14bを露出させてなる露出領域14dの上に略円形状に形成されている。
負極19の材料としては、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができる。
<Negative electrode>
The negative electrode 19 is in contact with the n-type contact layer 14 b of the n-type semiconductor layer 14 constituting the semiconductor layer 20. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, the negative electrode 19 is exposed by removing a part of the p-type semiconductor layer 16, the light emitting layer 15, and the n-type semiconductor layer 14 to expose the n-type contact layer 14 b. It is formed in a substantially circular shape on the region 14d.
As materials for the negative electrode 19, negative electrodes having various compositions and structures are well known, and these known negative electrodes can be used without any limitation.

[発光素子の製造方法]
図1に示す発光素子1を製造するには、まず、基板11上に半導体層20の形成された図4に示す積層半導体10を形成する。
[Method for Manufacturing Light-Emitting Element]
In order to manufacture the light emitting element 1 shown in FIG. 1, first, the laminated semiconductor 10 shown in FIG. 4 in which the semiconductor layer 20 is formed is formed on the substrate 11.

本実施形態においては、基板11上にバッファ層12を成膜する前に、基板11に前処理を施すことが好ましい。基板11に前処理を施すことにより、成膜プロセスが安定する。基板11の前処理は、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板11を配置し、バッファ層12を形成する前にスパッタする方法によって行うことができる。具体的には、チャンバ内において、基板11をArガスやNガスのプラズマ中に曝す事によって基板11の表面を洗浄することができる。ArガスやNガスなどのプラズマを基板11の表面に作用させることで、基板11表面に付着した有機物や酸化物を除去することができる。この場合、ターゲットにパワーを印加せずに、基板11とチャンバとの間に電圧を印加すれば、プラズマ粒子が効率的に基板11の洗浄に作用する。 In the present embodiment, it is preferable to pre-process the substrate 11 before forming the buffer layer 12 on the substrate 11. By performing pretreatment on the substrate 11, the film forming process is stabilized. The pretreatment of the substrate 11 can be performed, for example, by a method in which the substrate 11 is placed in a chamber of a sputtering apparatus and sputtering is performed before the buffer layer 12 is formed. Specifically, the surface of the substrate 11 can be cleaned by exposing the substrate 11 to plasma of Ar gas or N 2 gas in the chamber. By causing plasma such as Ar gas or N 2 gas to act on the surface of the substrate 11, organic substances and oxides attached to the surface of the substrate 11 can be removed. In this case, if a voltage is applied between the substrate 11 and the chamber without applying power to the target, the plasma particles efficiently act on the cleaning of the substrate 11.

なお、基板11の前処理は、上述した方法に限定されるものでなく、湿式の方法を用いることもできる。   The pretreatment of the substrate 11 is not limited to the method described above, and a wet method can also be used.

基板11に前処理を行なった後、基板11上に、バッファ層12、下地層14a、n型コンタクト層14bの各層を成膜する。
本実施形態のバッファ層12、下地層14a、n型コンタクト層14bの各層は、スパッタ法やレーザーアブレーション法やイオンビーム蒸着法などの物理的堆積手段、ハライド(halyde)気相堆積法やハイドライド(hydride)気相堆積法や有機金属化学的気相堆積(英略称:MOCVD)法などの化学的堆積手段、分子線エピタキシャル(英略称:MBE)法などによって形成できる。
After pre-processing the substrate 11, the buffer layer 12, the base layer 14 a, and the n-type contact layer 14 b are formed on the substrate 11.
Each layer of the buffer layer 12, the base layer 14a, and the n-type contact layer 14b of this embodiment is formed by physical deposition means such as sputtering, laser ablation, or ion beam evaporation, halide vapor deposition, or hydride ( It can be formed by chemical vapor deposition (hydride) or metal organic chemical vapor deposition (abbreviation: MOCVD), molecular beam epitaxy (abbreviation: MBE), or the like.

その後、n型コンタクト層14bまで形成された基板11上に、n型半導体層14のn型クラッド層14cを形成する。n型クラッド層14cは、バッファ層12や下地層14a、n型コンタクト層14bと同様に、スパッタ法やレーザーアブレーション法やイオンビーム蒸着法などの物理的堆積手段、ハライド気相堆積法やハイドライド気相堆積法や有機金属化学的気相堆積法などの化学的堆積手段、分子線エピタキシャル法などによって形成できる。
これらのn型クラッド層14cの形成方法の中でもスパッタ法は、n型クラッド層14cの形成される表面上に、高さ方向hが基板11の表面の垂直方向dに対して傾いている柱状結晶114の集合体を容易に形成できるため好ましい。
Thereafter, an n-type cladding layer 14c of the n-type semiconductor layer 14 is formed on the substrate 11 formed up to the n-type contact layer 14b. The n-type cladding layer 14c, like the buffer layer 12, the underlayer 14a, and the n-type contact layer 14b, is a physical deposition means such as a sputtering method, a laser ablation method, or an ion beam evaporation method, a halide vapor deposition method, or a hydride gas. It can be formed by chemical deposition means such as phase deposition or metalorganic chemical vapor deposition, molecular beam epitaxy, or the like.
Among these methods of forming the n-type cladding layer 14 c, sputtering is a columnar crystal in which the height direction h is inclined with respect to the direction d perpendicular to the surface of the substrate 11 on the surface where the n-type cladding layer 14 c is formed. It is preferable because 114 aggregates can be easily formed.

スパッタ法としては、例えば、高周波マグネトロンスパッタリング法、電子サイクロトロン(ECR)共鳴型スパッタリング法、リアクティブイオンスパッタリング法などを用いることができる。また、スパッタ装置としては、RHEED分析装置を備えたスパッタ装置を用いることが好ましい。RHEED分析装置を備えたスパッタ装置を用いてn型クラッド層14cを形成することで、n型クラッド層14cを構成する柱状結晶114の再配列構造を確認しつつ、n型クラッド層14cを簡便に形成できる。   As the sputtering method, for example, a high frequency magnetron sputtering method, an electron cyclotron (ECR) resonance type sputtering method, a reactive ion sputtering method, or the like can be used. Further, as the sputtering apparatus, it is preferable to use a sputtering apparatus equipped with an RHEED analyzer. By forming the n-type cladding layer 14c using a sputtering apparatus equipped with an RHEED analyzer, the n-type cladding layer 14c can be easily formed while confirming the rearrangement structure of the columnar crystals 114 constituting the n-type cladding layer 14c. Can be formed.

本実施形態において、n型コンタクト層14bまで形成された基板11上に、III族窒化物半導体層からなるn型半導体層14のn型クラッド層14cを形成するには、高周波リアクティブイオンスパッタリング法を用いて行なう。
スパッタリング法によりn型クラッド層14cを形成する場合、プラズマ化させた窒素ガス(N)やアンモニア(NH)などの窒素原料を使用する。本実施形態においては、窒素原料の供給量をIII族元素の原料の供給量と比較して多くして行う。例えば、GaNからなるn型クラッド層14cの柱状結晶114を形成する場合、窒素原料から供給される窒素イオンや原子状窒素や窒素ラジカルの量を、金属Gaターゲットから放出されるGa原子の供給量よりも多くなるようにして行う。窒素原料とGa原子の量の比率は、プラズマを発生させているスパッタガスの成分比によって制御できる。例えば、GaターゲットのスパッタをArガスで行い、窒素原料としてNガスを用いる場合、ArとNの流量比が重要なパラメータとなる。Nガスの供給量とArガスの供給量との流量比を制御することで、高さ方向hが基板11の表面の垂直方向dに対して傾いている柱状結晶114の集合体を容易に形成できる。
In the present embodiment, in order to form the n-type cladding layer 14c of the n-type semiconductor layer 14 made of a group III nitride semiconductor layer on the substrate 11 formed up to the n-type contact layer 14b, a high-frequency reactive ion sputtering method is used. To do.
When the n-type cladding layer 14c is formed by the sputtering method, a nitrogen material such as nitrogen gas (N 2 ) or ammonia (NH 3 ) that has been made into plasma is used. In this embodiment, the supply amount of the nitrogen raw material is increased as compared with the supply amount of the group III element raw material. For example, when the columnar crystal 114 of the n-type cladding layer 14c made of GaN is formed, the amount of nitrogen ions, atomic nitrogen, or nitrogen radicals supplied from the nitrogen source is set to the supply amount of Ga atoms released from the metal Ga target. Do as much as possible. The ratio of the amount of nitrogen source and Ga atoms can be controlled by the component ratio of the sputtering gas generating plasma. For example, when the Ga target is sputtered with Ar gas and N 2 gas is used as the nitrogen source, the flow ratio of Ar and N 2 is an important parameter. By controlling the flow rate ratio between the supply amount of N 2 gas and the supply amount of Ar gas, an assembly of columnar crystals 114 whose height direction h is inclined with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11 can be easily obtained. Can be formed.

本実施形態において、n型クラッド層14cの柱状結晶114を形成する場合には、プラズマ中のガス全体に対するNの体積比率を50%以下となるようにすることが望ましい。 In the present embodiment, when the columnar crystal 114 of the n-type cladding layer 14c is formed, it is desirable that the volume ratio of N 2 to the whole gas in the plasma is 50% or less.

窒素原料の供給量がIII族元素の原料の供給量未満であると、柱状結晶114が安定して形成されにくくなり、柱状結晶114の不完全な合着に依って生じる間隙114aの少ない層状の膜が形成されてしまう場合がある。
一方、III族元素の原料の供給量が少なく、窒素原料の供給量とIII族元素の原料の供給量との比が上記範囲外であると、n型コンタクト層14bの表面上に発生する柱状結晶114の量が減少し、隣接する柱状結晶114間の間隔が広くなり、その結果、間隙114aの横幅Wが広くなりすぎてしまう場合がある。
If the supply amount of the nitrogen raw material is less than the supply amount of the group III element raw material, the columnar crystal 114 is difficult to be stably formed, and the layered structure having a small gap 114a generated due to incomplete coalescence of the columnar crystals 114 is formed. A film may be formed.
On the other hand, when the supply amount of the Group III element material is small and the ratio of the supply amount of the nitrogen material and the supply amount of the Group III element is outside the above range, a columnar shape generated on the surface of the n-type contact layer 14b. The amount of the crystal 114 is reduced, and the interval between the adjacent columnar crystals 114 is widened. As a result, the lateral width W of the gap 114a may be too wide.

窒素原料の供給量とIII族元素の原料の供給量との比は、窒素ガス(N)やアンモニア(NH)などの窒素原料ガスをプラズマ化させるために印加する電力と、III族元素を含むターゲットに掛ける電力とを制御することによって、調整できる。
また、n型コンタクト層14bの表面上へのn型クラッド層14cとなるIII族元素の原料の供給量は、III族窒化物半導体層の成膜速度として反映される。
例えば、90nm〜110nmの間隙114aの横幅Wを有するIII族窒化物半導体層を効率的に形成するには、成膜速度が毎秒0.2nm以上毎秒2nm以下となるようにIII族元素の原料の供給量を制御することが望ましい。
また、例えば、125nm〜150nmの間隙114aの横幅Wを有するIII族窒化物半導体層を効率的に形成するには、成膜速度が毎秒0.1nm以上毎秒1nm以下となるようにIII族元素の原料の供給量を制御することが望ましい。
The ratio between the supply amount of the nitrogen raw material and the supply amount of the group III element raw material is that the power applied to turn the nitrogen source gas such as nitrogen gas (N 2 ) or ammonia (NH 3 ) into plasma and the group III element Can be adjusted by controlling the electric power applied to the target including.
Further, the supply amount of the group III element raw material to be the n-type cladding layer 14c on the surface of the n-type contact layer 14b is reflected as the deposition rate of the group III nitride semiconductor layer.
For example, in order to efficiently form a group III nitride semiconductor layer having a lateral width W of the gap 114a of 90 nm to 110 nm, the raw material of the group III element is set so that the film formation rate is 0.2 nm / second or more and 2 nm / second or less. It is desirable to control the supply amount.
Further, for example, in order to efficiently form a group III nitride semiconductor layer having a lateral width W of the gap 114a of 125 nm to 150 nm, the film forming rate of the group III element is set to 0.1 nm / second or more and 1 nm / second or less. It is desirable to control the amount of raw material supplied.

また、基板11の表面の垂直方向dに対する柱状結晶111の高さ方向hの傾きθや間隙114aの密度は、n型クラッド層14cをスパッタ法により形成する際における基板11の温度を変化させることによって制御できる。上記の柱状結晶111の傾きθや間隙114aの密度を好ましい範囲とするために、基板11の温度は400〜900℃とするのが好ましい。基板11の温度を上記範囲よりも高くすると、上記の柱状結晶111の傾きθが小さくなり、間隙114aの密度も小さくなるため、発光層15において発生した光を間隙114aによって十分に反射させることができないn型クラッド層14cが形成される場合がある。また、基板11の温度を上記範囲よりも低くすると、上記の柱状結晶111の傾きθが大きくなり、間隙114aの密度が大きくなりすぎて、発光素子1を動作させるための素子動作電流に支障を来たすn型クラッド層14cが形成されてしまう場合がある。   The inclination θ of the columnar crystal 111 in the height direction h with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11 and the density of the gap 114a change the temperature of the substrate 11 when the n-type cladding layer 14c is formed by sputtering. Can be controlled by. In order to make the inclination θ of the columnar crystals 111 and the density of the gaps 114a within a preferable range, the temperature of the substrate 11 is preferably 400 to 900 ° C. When the temperature of the substrate 11 is higher than the above range, the inclination θ of the columnar crystal 111 is reduced and the density of the gap 114a is also reduced, so that the light generated in the light emitting layer 15 can be sufficiently reflected by the gap 114a. An n-type cladding layer 14c that cannot be formed may be formed. Further, when the temperature of the substrate 11 is lower than the above range, the inclination θ of the columnar crystal 111 is increased, and the density of the gap 114a is excessively increased, which hinders an element operating current for operating the light emitting element 1. The coming n-type cladding layer 14c may be formed.

また、例えば、n型コンタクト層14b上にSiドープのInGaNからなるn型クラッド層14cを形成する場合、以下の条件でスパッタすることが好ましい。
(1)基板の温度=400℃〜900℃(1)圧力=0.05〜10Pa、(2)プラズマ化のための印加電力(金属Gaのターゲットに印加する電力)=0.1〜10(kw)、(3)プラズマ化のための印加電力(金属Inのターゲットに印加する電力)=0.1〜10(kw)、(4)ガス雰囲気=アルゴン(Ar)と窒素(N)との混合ガスであって、ガスの合計の流量に占める窒素の体積分率が50%以下である混合ガス雰囲気。なお、ガス雰囲気は、比較的大きな成膜速度が得られるアンモニアを含むものであってもよい。
Further, for example, when the n-type cladding layer 14c made of Si-doped InGaN is formed on the n-type contact layer 14b, it is preferable to perform sputtering under the following conditions.
(1) Substrate temperature = 400 ° C. to 900 ° C. (1) Pressure = 0.05 to 10 Pa, (2) Applied power for plasma (power applied to metal Ga target) = 0.1 to 10 ( kw), (3) applied power for plasma (power applied to the metal In target) = 0.1 to 10 (kw), (4) gas atmosphere = argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) A mixed gas atmosphere in which the volume fraction of nitrogen in the total flow rate of the gas is 50% or less. Note that the gas atmosphere may contain ammonia that can provide a relatively high film formation rate.

次に、n型半導体層14のn型クラッド層14c上に、障壁層15aと井戸層15bとからなる発光層15を成膜する。
発光層15は、スパッタ法等の物理的成長法ではなく、化学的気相成長法を用いて形成する。化学的気相成長法としては、例えば、MOCVD法などが挙げられる。発光層15をMOCVD法で形成することで、基板11の表面方向に発達した連続性のあるIII族窒化物半導体の結晶からなり、n型クラッド層14cの表面に露出している間隙114aを天蓋の如く覆うように形成され、n型クラッド層14cと比較して大きな平面積を有する発光層15を容易に形成できる。
Next, a light emitting layer 15 including a barrier layer 15a and a well layer 15b is formed on the n-type cladding layer 14c of the n-type semiconductor layer 14.
The light emitting layer 15 is formed using a chemical vapor deposition method instead of a physical growth method such as sputtering. Examples of chemical vapor deposition include MOCVD. By forming the light emitting layer 15 by the MOCVD method, a gap 114a made of a continuous group III nitride semiconductor crystal developed in the surface direction of the substrate 11 and exposed on the surface of the n-type cladding layer 14c is formed as a canopy. Thus, it is possible to easily form the light emitting layer 15 which is formed so as to cover and has a larger plane area than the n-type cladding layer 14c.

次に、n型半導体層14のn型クラッド層14c上に、障壁層15aと井戸層15bとからなる発光層15、p型半導体層16のp型クラッド層16aおよびp型コンタクト層16bを、膜厚制御性の観点で好ましいMOCVD法で成膜する。   Next, on the n-type cladding layer 14c of the n-type semiconductor layer 14, the light-emitting layer 15 composed of the barrier layer 15a and the well layer 15b, the p-type cladding layer 16a and the p-type contact layer 16b of the p-type semiconductor layer 16, The film is formed by the MOCVD method which is preferable from the viewpoint of film thickness controllability.

MOCVD法では、キャリアガスとして水素(H)または窒素(N)、III族原料であるGa源としてトリメチルガリウム(TMG)またはトリエチルガリウム(TEG)、Al源としてトリメチルアルミニウム(TMA)またはトリエチルアルミニウム(TEA)、In源としてトリメチルインジウム(TMI)またはトリエチルインジウム(TEI)、V族原料であるN源としてアンモニア(NH)、ヒドラジン(N)などが用いられる。 In the MOCVD method, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) as a carrier gas, trimethyl gallium (TMG) or triethyl gallium (TEG) as a Ga source which is a group III source, trimethyl aluminum (TMA) or triethyl aluminum as an Al source (TEA), trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) as an In source, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), or the like as an N source as a group V source.

また、ドーパント元素のn型不純物には、Si原料としてモノシラン(SiH)またはジシラン(Si)を、Ge原料としてゲルマンガス(GeH)や、テトラメチルゲルマニウム((CHGe)やテトラエチルゲルマニウム((CGe)等の有機ゲルマニウム化合物を利用できる。
ドーパント元素のn型不純物には、Mg原料として例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム(EtCpMg)を用いることができる。
In addition, as the n-type impurity of the dopant element, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as a Si raw material, germane gas (GeH 4 ) is used as a Ge raw material, and tetramethyl germanium ((CH 3 ) 4 Ge ) And tetraethylgermanium ((C 2 H 5 ) 4 Ge) can be used.
For the n-type impurity of the dopant element, for example, biscyclopentadienylmagnesium (Cp 2 Mg) or bisethylcyclopentadienylmagnesium (EtCp 2 Mg) can be used as the Mg raw material.

このようにして得られた図4に示す積層半導体10のp型コンタクト層16b上に、フォトリソグラフィー法を用いて透光性正極17および正極ボンディングパッド18を順次形成する。
次いで、透光性正極17および正極ボンディングパッド18の形成された積層半導体10をドライエッチングすることにより、n型コンタクト層14b上の露出領域14dを露出させる。
その後、露出領域14d上に、フォトリソグラフィー法を用いて負極19を形成することにより、図1および図2に示す発光素子1が得られる。
The translucent positive electrode 17 and the positive electrode bonding pad 18 are sequentially formed on the p-type contact layer 16b of the laminated semiconductor 10 shown in FIG. 4 thus obtained by using a photolithography method.
Next, the exposed region 14d on the n-type contact layer 14b is exposed by dry etching the laminated semiconductor 10 on which the translucent positive electrode 17 and the positive electrode bonding pad 18 are formed.
Thereafter, the negative electrode 19 is formed on the exposed region 14d using a photolithography method, whereby the light emitting device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is obtained.

本実施形態の発光素子1は、図3(a)および図3(b)に示すように、n型半導体層14のn型クラッド層14cが、柱状結晶114の集合体からなり、柱状結晶114の高さ方向hが、基板11の表面の垂直方向d(光取り出し界面の垂直方向)に対して傾いているので、発光層15において発生したランダムな方向の光が、n型クラッド層14cの柱状結晶114で反射されることによって、基板11の表面に対して垂直に近い方向の光の割合が増加されて、光取り出し界面に入射するものとなる。基板11の表面に対して垂直に近い方向の光は、光取り出し界面から取り出されやすい光であるため、本実施形態の発光素子1では、発光層15で発生した光が、発光素子1外部側に効率よく取り出されるものとなる。   In the light emitting device 1 of this embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the n-type cladding layer 14 c of the n-type semiconductor layer 14 is composed of an aggregate of columnar crystals 114, and the columnar crystals 114 are formed. Is inclined with respect to the vertical direction d (perpendicular direction of the light extraction interface) of the surface of the substrate 11, so that light in a random direction generated in the light emitting layer 15 is generated in the n-type cladding layer 14 c. By being reflected by the columnar crystal 114, the proportion of light in a direction near the perpendicular to the surface of the substrate 11 is increased and enters the light extraction interface. Since the light in the direction near the surface perpendicular to the surface of the substrate 11 is easily extracted from the light extraction interface, in the light-emitting element 1 of the present embodiment, the light generated in the light-emitting layer 15 is outside the light-emitting element 1. Can be efficiently removed.

また、本実施形態の発光素子1では、n型クラッド層14cを構成する柱状結晶114の天面114dが(3×1)又は(6×2)再配列構造を有するものであるので、柱状結晶114の天面114dが窒素リッチな表面である良好な結晶からなるn型クラッド層14cとなる。したがって、良好な結晶性を有するn型クラッド層14c上に高輝度の発光を呈する発光層15が形成できる。   In the light emitting device 1 of the present embodiment, since the top surface 114d of the columnar crystal 114 constituting the n-type cladding layer 14c has a (3 × 1) or (6 × 2) rearrangement structure, the columnar crystal The top surface 114d of 114 becomes an n-type cladding layer 14c made of a good crystal having a nitrogen-rich surface. Accordingly, the light emitting layer 15 that emits light with high luminance can be formed on the n-type cladding layer 14c having good crystallinity.

また、本実施形態の発光素子1では、発光層15が、基板11の表面方向に発達した連続性のあるIII族窒化物半導体の結晶からなり、n型クラッド層14cの表面に露出している間隙114aを天蓋の如く覆うように形成され、n型クラッド層14cと比較して大きな平面積を有するものであるので、電流を注入した際に発光する面積を大きくすることができ、本実施形態の発光素子1を用いて得られた発光ダイオードの発光出力を向上できる。また、n型クラッド層14cの間隙114aを天蓋のごとく覆う発光層15上に、p型半導体層16を形成することで、発光層15と連続した膜としてp型半導体層16を形成できるので、電流を平面方向に効率的に広げることが可能となる。   Further, in the light emitting device 1 of the present embodiment, the light emitting layer 15 is made of a continuous group III nitride semiconductor crystal developed in the surface direction of the substrate 11 and is exposed on the surface of the n-type cladding layer 14c. Since the gap 114a is formed so as to cover the canopy and has a larger plane area than the n-type cladding layer 14c, the area of light emission when current is injected can be increased. The light emission output of the light emitting diode obtained using the light emitting element 1 can be improved. In addition, by forming the p-type semiconductor layer 16 on the light-emitting layer 15 that covers the gap 114a of the n-type cladding layer 14c like a canopy, the p-type semiconductor layer 16 can be formed as a film continuous with the light-emitting layer 15. It is possible to efficiently spread the current in the planar direction.

また、本実施形態の発光素子1の製造方法によれば、n型クラッド層14cをスパッタ法で形成するので、柱状結晶114の集合体からなり、柱状結晶114の高さ方向hが、基板11の表面の垂直方向dに対して傾いているn型クラッド層14cを有する本実施形態の発光素子1を容易に得ることができる。   In addition, according to the method for manufacturing the light emitting device 1 of the present embodiment, the n-type cladding layer 14c is formed by the sputtering method, so that the columnar crystal 114 is composed of aggregates, and the height direction h of the columnar crystal 114 is the substrate 11. The light emitting device 1 of this embodiment having the n-type cladding layer 14c inclined with respect to the vertical direction d of the surface can be easily obtained.

なお、本実施形態の製造方法では、発光素子1の半導体層20のうち、n型クラッド層14cのみをスパッタ法によって形成する方法を例に挙げて説明したが、本発明の製造方法は上述した例に限定されるものではなく、少なくともn型クラッド層14cがスパッタ法によって形成されていればよい。具体的には、例えば、バッファ層12、n型半導体層14、p型半導体層16をスパッタ法によって形成してもよい。   In the manufacturing method of the present embodiment, the method of forming only the n-type cladding layer 14c of the semiconductor layer 20 of the light emitting element 1 by the sputtering method has been described as an example, but the manufacturing method of the present invention has been described above. It is not limited to an example, and at least the n-type cladding layer 14c only needs to be formed by sputtering. Specifically, for example, the buffer layer 12, the n-type semiconductor layer 14, and the p-type semiconductor layer 16 may be formed by sputtering.

また、本発明のIII族窒化物半導体発光素子は、上述の発光素子の他、レーザ素子や受光素子等の光電気変換素子、又は、HBTやHEMT等の電子デバイスなどに用いることができる。これらの半導体素子は、各種構造のものが多数知られており、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子の構造は、これら周知の素子構造を含めて何ら制限されない。   The group III nitride semiconductor light-emitting device of the present invention can be used for photoelectric conversion devices such as laser devices and light-receiving devices, electronic devices such as HBT and HEMT, in addition to the light-emitting devices described above. Many of these semiconductor elements have various structures, and the structure of the group III nitride semiconductor light-emitting element according to the present invention is not limited at all including these well-known element structures.

[ランプ]
本発明のランプは、本発明の発光素子が用いられてなるものである。
本発明のランプとしては、例えば、本発明の発光素子と蛍光体とを組み合わせてなるものを挙げることができる。発光素子と蛍光体とを組み合わせたランプは、当業者周知の手段によって当業者周知の構成とすることができる。また、従来より、発光素子と蛍光体と組み合わせることによって発光色を変える技術が知られており、本発明のランプにおいてもこのような技術を何ら制限されることなく採用することが可能である。
[lamp]
The lamp of the present invention uses the light emitting device of the present invention.
As a lamp | ramp of this invention, the thing formed by combining the light emitting element of this invention and fluorescent substance can be mentioned, for example. A lamp in which a light emitting element and a phosphor are combined can have a configuration well known to those skilled in the art by means well known to those skilled in the art. Conventionally, a technique for changing the emission color by combining a light emitting element and a phosphor is known, and such a technique can be adopted in the lamp of the present invention without any limitation.

例えば、ランプに用いる蛍光体を適正に選定することにより、発光素子より長波長の発光を得ることも可能となり、また、発光素子自体の発光波長と蛍光体によって変換された波長とを混ぜることにより、白色発光を呈するランプとすることもできる。   For example, by appropriately selecting the phosphor used for the lamp, it becomes possible to obtain light emission having a longer wavelength than the light emitting element, and by mixing the emission wavelength of the light emitting element itself with the wavelength converted by the phosphor. A lamp that emits white light can also be used.

図5は、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。図5に示すランプ3は、砲弾型のものであり、図1に示す発光素子1が用いられている。図5に示すように、発光素子1の正極ボンディングパッド(図2に示す符号18参照)がワイヤー33で2本のフレーム31、32の内の一方(図4ではフレーム31)に接着され、発光素子1の負極(図2に示す符号19参照)がワイヤー34で他方のフレーム32に接合されることにより、発光素子1が実装されている。また、発光素子1の周辺は、透明な樹脂からなるモールド35で封止されている。   FIG. 5 is a schematic view schematically showing an example of a lamp configured using the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. The lamp 3 shown in FIG. 5 is a cannonball type, and the light emitting element 1 shown in FIG. 1 is used. As shown in FIG. 5, the positive electrode bonding pad (see reference numeral 18 shown in FIG. 2) of the light emitting element 1 is bonded to one of the two frames 31 and 32 (the frame 31 in FIG. 4) with a wire 33 to emit light. The light emitting element 1 is mounted by joining the negative electrode of the element 1 (see reference numeral 19 shown in FIG. 2) to the other frame 32 with a wire 34. The periphery of the light emitting element 1 is sealed with a mold 35 made of a transparent resin.

本発明のランプは、本発明の発光素子が用いられてなるものであるので、優れた発光特性を備えた高輝度のものとなる。
また、本発明のランプは、一般用途の砲弾型、携帯のバックライト用途のサイドビュー型、表示器に用いられるトップビュー型等いかなる用途にも用いることができる。
Since the lamp of the present invention uses the light emitting element of the present invention, the lamp has high luminance with excellent light emission characteristics.
Further, the lamp of the present invention can be used for any purpose such as a bullet type for general use, a side view type for portable backlight use, and a top view type used for a display.

以下、本発明を、実施例を示してより詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
(実施例1)
図1および図2に示す発光素子1を以下に示すように製造した。
まず、スパッタ法を用いて、サファイアからなる基板11のc面上に、AlN層からなるバッファ層12を形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited only to these examples.
Example 1
The light emitting device 1 shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured as follows.
First, the buffer layer 12 made of an AlN layer was formed on the c-plane of the substrate 11 made of sapphire by sputtering.

より詳細には、片面のみをエピタキシャル成長に使用できる程度に鏡面研磨したサファイアからなる基板11を用意し、湿式の前処理を行わずにバッファ層12の成膜に使用するスパッタチャンバ内へ導入した。バッファ層12の成膜に使用するスパッタ装置としては、高周波式の電源を持ち、ターゲット内でマグネットを回転させることにより、磁場の掛かる位置を動かすことができる機構を持つものを用いた。
そして、スパッタチャンバ内で基板11を500℃まで加熱し、窒素ガスを15sccmの流量で導入した後、チャンバ内の圧力を1Paに保持して、基板11側に50Wの高周波バイアスを印加し、窒素プラズマに晒すことで、基板表面を洗浄した。
More specifically, a substrate 11 made of sapphire that is mirror-polished to such an extent that only one side can be used for epitaxial growth was prepared and introduced into a sputtering chamber used for forming the buffer layer 12 without performing wet pretreatment. As a sputtering apparatus used for forming the buffer layer 12, an apparatus having a high-frequency power source and a mechanism capable of moving the position where the magnetic field is applied by rotating a magnet in the target was used.
Then, after heating the substrate 11 to 500 ° C. in the sputtering chamber and introducing nitrogen gas at a flow rate of 15 sccm, the pressure in the chamber is maintained at 1 Pa, and a high frequency bias of 50 W is applied to the substrate 11 side, The substrate surface was cleaned by exposure to plasma.

続いて、アルゴンおよび窒素ガスを導入し、基板11の温度を500℃としたまま、2000Wの高周波バイアスを金属Alターゲット側に印加し、炉内の圧力を0.5Paに保ち、Arガスを5sccm、窒素ガスを15sccm流通させた条件(ガス全体に対する窒素の比は75%)で、基板11上にAlN層からなるバッファ層12を成膜した。成長速度は0.12nm/sであった。なお、ターゲット内のマグネットは、基板11の洗浄の際もバッファ層12の成膜の際も回転させておいた。そして、50nmのAlN層を成膜後、プラズマを立てるのを止めた。   Subsequently, argon and nitrogen gas were introduced, a high frequency bias of 2000 W was applied to the metal Al target side with the temperature of the substrate 11 being 500 ° C., the pressure in the furnace was maintained at 0.5 Pa, and Ar gas was 5 sccm. Then, a buffer layer 12 made of an AlN layer was formed on the substrate 11 under the condition that nitrogen gas was circulated at 15 sccm (the ratio of nitrogen to the whole gas was 75%). The growth rate was 0.12 nm / s. The magnet in the target was rotated both when the substrate 11 was cleaned and when the buffer layer 12 was formed. Then, after the 50 nm AlN layer was formed, the generation of plasma was stopped.

続いて、バッファ層12の成膜された基板11上に、MOCVD法を用いて、アンドープのGaN層からなる下地層14aと、SiドープのGaN層からなるnコンタクト層14bとを形成した。まず、バッファ層12の成膜された基板11をMOCVD装置に搬送した。その後、チャンバ内を窒素で置換した状態で、基板11の温度を1000℃まで上昇させて、AlNからなるバッファ層12の最表面に付着した汚れを昇華させて除去した。基板温度が830℃以上からは、アンモニアを炉内に流通させ、炉内の圧力を400mbarに調節した。   Subsequently, an underlayer 14a made of an undoped GaN layer and an n-contact layer 14b made of a Si-doped GaN layer were formed on the substrate 11 on which the buffer layer 12 was formed, using MOCVD. First, the substrate 11 on which the buffer layer 12 was formed was transported to the MOCVD apparatus. Thereafter, in a state where the inside of the chamber was replaced with nitrogen, the temperature of the substrate 11 was raised to 1000 ° C., and the dirt adhering to the outermost surface of the buffer layer 12 made of AlN was sublimated and removed. From the substrate temperature of 830 ° C. or higher, ammonia was circulated in the furnace, and the pressure in the furnace was adjusted to 400 mbar.

続いて、基板11の温度を1100℃で保持し、アンモニアをそのまま流通させながら、バブリングによって発生したTMGの蒸気をチャンバ内へ流通し、そのまま3時間をかけて6μmのアンドープGaN層からなる下地層14aを形成した。その後、窒素で希釈したSiHガスを炉内へ流通し、2μm膜厚を成すSiドープGaN層からなるnコンタクト層14bを形成した。その後、TMGおよびSiのバルブを切り替え、これらの原料の供給を停止した。
その後、基板11の加熱を停止して、サセプタごと基板11の温度を室温まで低下させ、nコンタクト層14bまでの各層の形成された基板11をチャンバ内から取り出した。
Subsequently, while maintaining the temperature of the substrate 11 at 1100 ° C., ammonia was circulated as it was, and TMG vapor generated by bubbling was circulated into the chamber, and an underlayer composed of a 6 μm undoped GaN layer was taken as it was over 3 hours. 14a was formed. Thereafter, SiH 4 gas diluted with nitrogen was passed through the furnace to form an n-contact layer 14b made of a Si-doped GaN layer having a thickness of 2 μm. Thereafter, the TMG and Si 2 H 6 valves were switched to stop the supply of these raw materials.
Thereafter, heating of the substrate 11 was stopped, the temperature of the substrate 11 together with the susceptor was lowered to room temperature, and the substrate 11 on which each layer up to the n-contact layer 14b was formed was taken out from the chamber.

次に、スパッタ法を用いて、SiドープのInGaN層からなるn型クラッド層14cを成膜した。まず、MOCVD装置のチャンバ内から取り出した基板11を、n型クラッド層14cを成膜するためのスパッタチャンバに搬送した。n型クラッド層14cの成膜に使用するスパッタ装置としては、高周波式の電源を持ち、円形のGaターゲットとInターゲットとSiターゲットとを1つのスパッタ内に有するもので、各円形ターゲット内でマグネットを回転させることにより、磁場の掛かる位置を動かすことができる機構を持つものを用いた。また、Gaターゲット内に冷媒を流通させるための配管を設置し、配管内に20℃に冷却した冷媒を流通させて、熱によるGaの融解を防いだ。   Next, an n-type cladding layer 14c made of a Si-doped InGaN layer was formed by sputtering. First, the substrate 11 taken out from the chamber of the MOCVD apparatus was transferred to a sputtering chamber for forming the n-type cladding layer 14c. As a sputtering apparatus used for forming the n-type cladding layer 14c, a high-frequency power source is provided, and a circular Ga target, In target, and Si target are included in one sputter. A device having a mechanism capable of moving the position where the magnetic field is applied by rotating the slab is used. In addition, a pipe for circulating the refrigerant in the Ga target was installed, and the refrigerant cooled to 20 ° C. was circulated in the pipe to prevent melting of Ga due to heat.

その後、nコンタクト層14bの成膜された基板11の設置されたスパッタチャンバ内に、アルゴンおよび窒素ガスを導入し、基板11の温度を700℃まで上昇させた。そして、高周波バイアスを金属Gaターゲットと金属Inターゲットに印加し、炉内の圧力を0.5Paに保ち、Arガスを15sccm、窒素ガスを5sccm流通させた条件(ガス全体に対する窒素の比は25%)で、0.2μmのSiドープしたInGaN層からなるn型クラッド層14cを成膜した。また、成長速度は、おおよそ0.1nm/sであり、各ターゲットに掛ける高周波電力を制御することにより、Inの組成を1%、Siのドープ量を1×1018cm−3に制御した。 Thereafter, argon and nitrogen gas were introduced into the sputtering chamber in which the substrate 11 on which the n-contact layer 14b was formed was installed, and the temperature of the substrate 11 was raised to 700 ° C. Then, a high frequency bias was applied to the metal Ga target and the metal In target, the pressure in the furnace was maintained at 0.5 Pa, Ar gas was flowed at 15 sccm, and nitrogen gas was flowed at 5 sccm (the ratio of nitrogen to the total gas was 25%. ) To form an n-type cladding layer 14c made of a 0.2 μm Si-doped InGaN layer. The growth rate was approximately 0.1 nm / s, and the In composition was controlled to 1% and the Si doping amount to 1 × 10 18 cm −3 by controlling the high frequency power applied to each target.

以上の工程により、下から順に、バッファ層12、下地層14a、nコンタクト層14b、n型クラッド層14cの形成された基板11を得た。ここで得られたn型クラッド層14cまでの各層が形成された基板11は無色透明のミラー状を呈した。   Through the above steps, the substrate 11 on which the buffer layer 12, the base layer 14a, the n contact layer 14b, and the n-type clad layer 14c were formed in order from the bottom was obtained. The substrate 11 on which the layers up to the n-type cladding layer 14c obtained here were formed had a colorless and transparent mirror shape.

また、上記の成長方法で作製した下地層14aを構成するアンドープのGaN層のX線ロッキングカーブ(XRC)測定を行った。この測定は、Cuβ線X線発生源を光源として用い、対称面である(0002)面と非対称面である(10−10)面で行った。
X線ロッキングカーブ(XRC)測定の結果、実施例1の方法で作製した下地層14aの(10−10)面では半値幅は250arcsecを示した。また、nクラッド層14cの(10−10)面の半値幅は1500arcsecであった。下地層14aおよびnクラッド層14cの(0002)面の半値幅については、下地層14aを構成するGaN層とnクラッド層14cとでピークが重なってしまい、測定できなかった。
Moreover, the X-ray rocking curve (XRC) measurement of the undoped GaN layer which comprises the base layer 14a produced with said growth method was performed. This measurement was performed on a (0002) plane which is a symmetric plane and a (10-10) plane which is an asymmetric plane, using a Cuβ ray X-ray generation source as a light source.
As a result of X-ray rocking curve (XRC) measurement, the half-value width was 250 arcsec on the (10-10) plane of the underlayer 14a produced by the method of Example 1. The half width of the (10-10) plane of the n-clad layer 14c was 1500 arcsec. The half-value widths of the (0002) planes of the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c could not be measured because the GaN layer constituting the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c overlapped with each other.

また、上記の成長方法で作製したSiドープしたInGaN層からなるn型クラッド層14cを一般的な断面透過型電子顕微鏡(英略号:TEM)にて観察した。
断面からTEMにて観察した結果、n型クラッド層14cは、一様な結晶膜とはなっておらず、図3(a)および図3(b)に示すように、六角柱状の柱状結晶114の集合体からなり、柱状結晶114の高さ方向hが、基板11の表面の垂直方向dに対して傾いており、各柱状結晶114が0.1°から5°の角度を持って交わっていることが確認できた。また、柱状結晶114の間には微細な間隙114aが形成されていた。また、柱状結晶の密度は5×10/cm−2程度、間隙114aの横幅Wは1nm程度、柱状結晶114の幅は100nm程度であった。また、柱状結晶114の幅および間隙114aの横幅Wは、ほぼ均一であり、間隙114aが周期的に配列されていた。
Further, the n-type cladding layer 14c made of the Si-doped InGaN layer produced by the above growth method was observed with a general cross-sectional transmission electron microscope (abbreviation: TEM).
As a result of TEM observation from the cross section, the n-type cladding layer 14c is not a uniform crystal film, and as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a hexagonal columnar columnar crystal 114 is formed. The height direction h of the columnar crystals 114 is inclined with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11, and the columnar crystals 114 intersect with each other at an angle of 0.1 ° to 5 °. It was confirmed that In addition, fine gaps 114 a are formed between the columnar crystals 114. The density of the columnar crystals was about 5 × 10 9 / cm −2 , the lateral width W of the gap 114a was about 1 nm, and the width of the columnar crystals 114 was about 100 nm. Further, the width of the columnar crystal 114 and the lateral width W of the gap 114a were substantially uniform, and the gaps 114a were periodically arranged.

その後、n型クラッド層14cまでの各層が形成された基板11の上に、発光層15、p型クラッド層16a、p型コンタクト層16bをMOCVD法にて形成した。   Thereafter, the light emitting layer 15, the p-type cladding layer 16a, and the p-type contact layer 16b were formed on the substrate 11 on which the layers up to the n-type cladding layer 14c were formed by the MOCVD method.

より詳細には、まず、n型クラッド層14cまでの各層が形成された基板11を、MOCVDチャンバ内へ搬送した。その後、チャンバ内を窒素で置換した状態で基板11の温度を1000℃まで上昇させ、n型クラッド層14cの最表面に付着した汚れを昇華させて除去した。なお、基板11の温度が830℃以上となってからは、アンモニアを炉内に流通させた。   More specifically, first, the substrate 11 on which the layers up to the n-type cladding layer 14c were formed was transferred into the MOCVD chamber. Thereafter, the temperature of the substrate 11 was raised to 1000 ° C. while the chamber was replaced with nitrogen, and the dirt adhering to the outermost surface of the n-type cladding layer 14c was sublimated and removed. In addition, after the temperature of the board | substrate 11 became 830 degreeC or more, ammonia was distribute | circulated in the furnace.

次に、GaN層からなる障壁層15aとInGaN層からなる井戸層15bとからなる多重量子井戸構造の発光層15を作製した。多重量子井戸構造の作製にあたっては、SiドープしたInGaN層からなるn型クラッド層14c上に、始めにGaNからなる障壁層15aを形成し、その障壁層15a上にInGaN層からなる井戸層15bを形成した。この構造を5回繰り返し積層したのち、5番目の井戸層15b上に、6番目の障壁層15aを形成し、多重量子井戸構造20の両側が障壁層15aからなる構造とした。   Next, a light emitting layer 15 having a multiple quantum well structure composed of a barrier layer 15a made of a GaN layer and a well layer 15b made of an InGaN layer was produced. In producing the multiple quantum well structure, a barrier layer 15a made of GaN is first formed on an n-type cladding layer 14c made of a Si-doped InGaN layer, and a well layer 15b made of an InGaN layer is formed on the barrier layer 15a. Formed. After repeating this structure five times, a sixth barrier layer 15a is formed on the fifth well layer 15b, and both sides of the multiple quantum well structure 20 are made of barrier layers 15a.

すなわち、n型クラッド層14cの最表面に付着した汚れを除去した後、基板11の温度や炉内の圧力、キャリアガスの流量や種類はそのままで、TEGのバルブを切り替えてTEGのチャンバ内への供給を行い、GaN層からなる障壁層15aを成長した。これにより、16nmの膜厚を成す障壁層15aを形成した。
その後、基板11の温度や炉内の圧力、キャリアガスの流量や種類はそのままで、TEGaとTMInのバルブを切り替えてTEGとTMIの炉内への供給を行い、In0.2Ga0.8N層からなる井戸層15bを成長した。これにより3nmの膜厚を成すIn0.2Ga0.8N層からなる井戸層15bを形成した。
That is, after removing the dirt adhering to the outermost surface of the n-type cladding layer 14c, the temperature of the substrate 11, the pressure in the furnace, the flow rate and type of the carrier gas are maintained, and the TEG valve is switched to enter the TEG chamber. The barrier layer 15a made of a GaN layer was grown. Thereby, the barrier layer 15a having a film thickness of 16 nm was formed.
Thereafter, the temperature of the substrate 11, the pressure in the furnace, the flow rate and type of the carrier gas are kept as they are, and the TEG and TMI valves are switched to supply TEG and TMI into the furnace. In 0.2 Ga 0.8 A well layer 15b made of an N layer was grown. As a result, a well layer 15b composed of an In 0.2 Ga 0.8 N layer having a thickness of 3 nm was formed.

そして、井戸層15bの成長終了後、再び障壁層15aの成長を行った。このような手順を5回繰り返し、5層の障壁層15aと5層の井戸層15bを作製した。更に、最後の井戸層15b上に障壁層15aを形成して、発光層15とした。   Then, after the growth of the well layer 15b, the barrier layer 15a was grown again. Such a procedure was repeated five times to produce five barrier layers 15a and five well layers 15b. Further, a barrier layer 15a was formed on the last well layer 15b to form the light emitting layer 15.

このようにして得られた発光層15上に、引き続きMOCVD法を用いて、MgをドープしたAl0.07Ga0.93N層からなるp型クラッド層16aを作製した。
まず、炉内の圧力を200mbar、基板11の温度を1020℃とし、キャリアガスを窒素から水素に変更した。そして、炉内の圧力と温度が安定するのを待って、TEGとTMAとCpMgのバルブを切り替え、これらの原料の炉内への供給を開始し、MgドープのAl0.07Ga0.93N層からなるp型クラッド層16aの成長を行った。これにより、5nmのMgをドープしたAl0.07Ga0.93N層からなるp型クラッド層16aを形成した。
A p-type cladding layer 16a composed of an Al 0.07 Ga 0.93 N layer doped with Mg was formed on the light emitting layer 15 thus obtained by using the MOCVD method.
First, the pressure in the furnace was 200 mbar, the temperature of the substrate 11 was 1020 ° C., and the carrier gas was changed from nitrogen to hydrogen. Then, waiting for the pressure and temperature in the furnace to stabilize, the valves of TEG, TMA, and Cp 2 Mg are switched, supply of these raw materials into the furnace is started, and Mg-doped Al 0.07 Ga 0 .93 A p-type cladding layer 16a made of an N layer was grown. As a result, a p-type cladding layer 16a composed of an Al 0.07 Ga 0.93 N layer doped with 5 nm of Mg was formed.

このようにして得られたp型クラッド層16a上に、MgドープのAl0.02Ga0.98N層からなるp型コンタクト層16bを作製した。
すなわち、温度、圧力、キャリアガスをp型クラッド層16aの成長時と同じに保ったまま、TMAとTMGとCpMgの炉内への供給を開始し、p型コンタクト層16bの成長を行った。CpMgを流通させる量は事前に検討してあり、MgドープAl0.02Ga0.98N層からなるp型コンタクト層16bの正孔濃度が8×1017cm−3となるように調整した。これにより、膜厚0.2μmの膜厚を成すMgドープAl0.02Ga0.98N層からなるp型コンタクト層16bを形成した。
On the p-type cladding layer 16a thus obtained, a p-type contact layer 16b made of an Mg-doped Al 0.02 Ga 0.98 N layer was produced.
That is, the supply of TMA, TMG, and Cp 2 Mg into the furnace is started while the temperature, pressure, and carrier gas are kept the same as when the p-type cladding layer 16a is grown, and the p-type contact layer 16b is grown. It was. The amount of Cp 2 Mg to be circulated has been examined in advance, so that the hole concentration of the p-type contact layer 16b made of the Mg-doped Al 0.02 Ga 0.98 N layer is 8 × 10 17 cm −3. It was adjusted. As a result, a p-type contact layer 16b made of an Mg-doped Al 0.02 Ga 0.98 N layer having a thickness of 0.2 μm was formed.

p型コンタクト層16bの成長を終了した後、ヒータを停止して、基板11の温度を室温まで20分をかけて降温した。また、p型コンタクト層16bの成長を終了した直後、NHの流量を1/50に減量してキャリアを水素から窒素に切り替えた。その後950℃にてNHを完全に停止した。そして、基板11の温度が300℃近くまで降温したのを確認して、ロードロックを通じてウェーハをウエーハトレイごと大気中に取り出した。 After completing the growth of the p-type contact layer 16b, the heater was stopped and the temperature of the substrate 11 was lowered to room temperature over 20 minutes. Immediately after the growth of the p-type contact layer 16b was completed, the NH 3 flow rate was reduced to 1/50 to switch the carrier from hydrogen to nitrogen. Thereafter, NH 3 was completely stopped at 950 ° C. Then, it was confirmed that the temperature of the substrate 11 was lowered to about 300 ° C., and the wafer was taken out together with the wafer tray into the atmosphere through a load lock.

以上の工程により、図4に示す積層半導体10を得た。得られた積層半導体10は、c面を有するサファイアからなる基板11上に、基板11側から順に、50nmのAlN層からなるバッファ層12、6μmのアンドープGaN層からなる下地層14a、1×1019cm−3の電子濃度を持つ2μmのSiドープGaN層からなるnコンタクト層14b、1×1018cm−3の電子濃度を持つ20nmのIn0.01Ga0.99N層からなるnクラッド層14c、GaN障壁層に始まりGaN障壁層に終わる、層厚を16nmとしたGaNからなる6層の障壁層15aと、層厚を3nmとした5層のノンドープのIn0.2Ga0.8Nからなる井戸層15bとからなる多重量子井戸構造の発光層15、5nmのMgをドープしたAl0.07Ga0.93N層からなるp型クラッド層16a、膜厚0.2μmのMgドープAl0.02Ga0.98N層からなるp型コンタクト層16bを積層した構造を有するものであった。 Through the above steps, the laminated semiconductor 10 shown in FIG. 4 was obtained. The obtained laminated semiconductor 10 is formed on a substrate 11 made of sapphire having a c-plane, in order from the substrate 11 side, a buffer layer 12 made of an AlN layer of 50 nm, an underlayer 14a made of an undoped GaN layer of 6 μm, 1 × 10 An n-contact layer 14b made of a 2 μm Si-doped GaN layer having an electron concentration of 19 cm −3 and an n-cladding made of a 20 nm In 0.01 Ga 0.99 N layer having an electron concentration of 1 × 10 18 cm −3 Layer 14c, 6 layers of barrier layer 15a made of GaN with a layer thickness of 16 nm, starting with the GaN barrier layer and ending with the GaN barrier layer, and 5 layers of non-doped In 0.2 Ga 0.8 with a layer thickness of 3 nm p-type click made of Al 0.07 Ga 0.93 N layer with Mg luminescent layer 15,5nm doped multiple quantum well structure comprising a well layer 15b composed of N Head layer 16a, had a Mg-doped Al 0.02 Ga 0.98 N was stacked p-type contact layer 16b made of layer structure having a thickness of 0.2 [mu] m.

得られた積層半導体10を構成するp型クラッド層16aおよびp型コンタクト層16bは、p型キャリアを活性化するためのアニール処理を行わなくてもp型を示した。   The p-type cladding layer 16a and the p-type contact layer 16b constituting the obtained laminated semiconductor 10 showed p-type even without performing annealing treatment for activating p-type carriers.

次に、積層半導体10を用いて図1および図2に示す発光素子1を作製した。
まず、積層半導体10のp型コンタクト層16bの表面上に、公知のフォトリソグラフィーによって、ITOからなる透光性正極17と、その上に透光性正極17の表面側から順にTi、Al、Auを積層した構造を有する正極ボンディングパッド18とを形成し、p側電極とした。
その後、透光性正極17および正極ボンディングパッド18の形成された積層半導体10をドライエッチングすることにより、n型コンタクト層14b上の露出領域14dを露出させた。その後、露出領域14d上に、フォトリソグラフィー法を用いてNi、Al、Ti、及びAuの4層よりなる負極19を形成し、n側電極とすることにより、図1および図2に示す発光素子1を得た。
Next, the light emitting element 1 shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured using the laminated semiconductor 10.
First, on the surface of the p-type contact layer 16b of the laminated semiconductor 10, a light-transmitting positive electrode 17 made of ITO is formed on the surface of the p-type contact layer 16b, and Ti, Al, Au are sequentially formed on the surface of the light-transmitting positive electrode 17 thereon. And a positive electrode bonding pad 18 having a laminated structure was formed as a p-side electrode.
Then, the exposed region 14d on the n-type contact layer 14b was exposed by dry-etching the laminated semiconductor 10 on which the translucent positive electrode 17 and the positive electrode bonding pad 18 were formed. Thereafter, a negative electrode 19 composed of four layers of Ni, Al, Ti, and Au is formed on the exposed region 14d by using a photolithography method to form an n-side electrode, whereby the light emitting device shown in FIGS. 1 was obtained.

このようにして得られた発光素子1の基板11の裏側を、研削及び研磨してミラー状の面とし、350μm角の正方形のチップに切断した。その後、得られたチップを各電極が上になるようにリードフレーム上に載置し、金線でリードフレームに結線することにより、発光ダイオードとした。
この発光ダイオードの正極ボンディングパッド18及び負極19の電極間に順方向電流を流したところ、電流20mAにおける順方向電圧は3.0Vであった。また、p側の透光性正極17を通して発光状態を観察したところ、発光波長は470nmであり、発光出力は15mWを示した。このような発光ダイオードの発光特性は、作製したウェーハのほぼ全面から作製された発光ダイオードについて、ばらつきなく得られた。
The back side of the substrate 11 of the light-emitting element 1 obtained in this way was ground and polished to form a mirror-like surface, which was cut into 350 μm square chips. Thereafter, the obtained chip was placed on a lead frame so that each electrode was on top, and connected to the lead frame with a gold wire to obtain a light emitting diode.
When a forward current was passed between the positive electrode bonding pad 18 and the negative electrode 19 of this light emitting diode, the forward voltage at a current of 20 mA was 3.0V. Moreover, when the light emission state was observed through the p side translucent positive electrode 17, the light emission wavelength was 470 nm and the light emission output showed 15 mW. The light emission characteristics of such a light emitting diode were obtained without variation for light emitting diodes fabricated from almost the entire surface of the fabricated wafer.

(実施例2)
n型クラッド層14cをスパッタ法により形成する際における基板11の温度を900℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、積層半導体10を作成した。
(Example 2)
A laminated semiconductor 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the substrate 11 when the n-type cladding layer 14c was formed by sputtering was 900 ° C.

そして、実施例1と同様にして、下地層14aを構成するアンドープのGaN層のX線ロッキングカーブ(XRC)測定を行った。この測定は、Cuβ線X線発生源を光源として用い、対称面である(0002)面と非対称面である(10−10)面で行った。
X線ロッキングカーブ(XRC)測定の結果、実施例2の方法で作製した下地層14aの(10−10)面では半値幅は250arcsecを示した。また、nクラッド層14cの(10−10)面の半値幅は850arcsecであった。下地層14aおよびnクラッド層14cの(0002)面の半値幅については、下地層14aを構成するGaN層とnクラッド層14cとでピークが重なってしまい、測定できなかった。
よって、実施例2の方法で作製したnクラッド層14cは、(10−10)面では実施例1よりも小さい値を示した。
Then, in the same manner as in Example 1, the X-ray rocking curve (XRC) measurement of the undoped GaN layer constituting the base layer 14a was performed. This measurement was performed on a (0002) plane which is a symmetric plane and a (10-10) plane which is an asymmetric plane, using a Cuβ ray X-ray generation source as a light source.
As a result of X-ray rocking curve (XRC) measurement, the half-value width was 250 arcsec on the (10-10) plane of the underlayer 14a produced by the method of Example 2. The half width of the (10-10) plane of the n-clad layer 14c was 850 arcsec. The half-value widths of the (0002) planes of the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c could not be measured because the GaN layer constituting the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c overlapped with each other.
Therefore, the n-clad layer 14c produced by the method of Example 2 showed a smaller value than Example 1 in the (10-10) plane.

また、実施例2の方法で作製したSiドープInGaN層からなるn型クラッド層14cを一般的な断面透過型電子顕微鏡(英略号:TEM)にて観察した。
断面からTEMにて観察した結果、n型クラッド層14cは、実施例1と同様に、一様な結晶膜とはなっておらず、図3(a)および図3(b)に示すように、六角柱状の柱状結晶114の集合体からなり、柱状結晶114の高さ方向hが、基板11の表面の垂直方向dに対して傾いていた。また、各柱状結晶114は0.1°から2°の角度を持って交わっていることが確認できた。また、柱状結晶114の間には微細な間隙114aが形成されていた。また、柱状結晶の密度は1×10/cm−2程度、間隙114aの横幅Wは1nm程度、柱状結晶114の幅は300nm程度であった。また、柱状結晶114の幅および間隙114aの横幅Wは、ほぼ均一であり、間隙114aが周期的に配列されていた。
Further, the n-type cladding layer 14c made of the Si-doped InGaN layer produced by the method of Example 2 was observed with a general cross-sectional transmission electron microscope (abbreviation: TEM).
As a result of TEM observation from the cross section, the n-type cladding layer 14c is not a uniform crystal film as in Example 1, and as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The columnar crystal 114 is composed of an aggregate of hexagonal columnar crystals 114, and the height direction h of the columnar crystals 114 is inclined with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11. Further, it was confirmed that the columnar crystals 114 intersect with each other at an angle of 0.1 ° to 2 °. In addition, fine gaps 114 a are formed between the columnar crystals 114. The density of the columnar crystals was about 1 × 10 9 / cm −2 , the lateral width W of the gap 114a was about 1 nm, and the width of the columnar crystals 114 was about 300 nm. Further, the width of the columnar crystal 114 and the lateral width W of the gap 114a were substantially uniform, and the gaps 114a were periodically arranged.

また、実施例2の積層半導体10を用い、実施例1と同様にして、発光ダイオードを作製した。
この発光ダイオードの正極ボンディングパッド18及び負極19の電極間に順方向電流を流したところ、電流20mAにおける順方向電圧は3.0Vであった。また、p側の透光性正極17を通して発光状態を観察したところ、発光波長は470nmであり、発光出力は12mWを示した。このような発光ダイオードの発光特性は、作製したウェーハのほぼ全面から作製された発光ダイオードについて、ばらつきなく得られた。なお、実施例2の発光出力は実施例1よりも小さかったが、充分に使用に耐えられる値を示した。
Further, a light emitting diode was manufactured in the same manner as in Example 1 using the laminated semiconductor 10 of Example 2.
When a forward current was passed between the positive electrode bonding pad 18 and the negative electrode 19 of this light emitting diode, the forward voltage at a current of 20 mA was 3.0V. Moreover, when the light emission state was observed through the p side translucent positive electrode 17, the light emission wavelength was 470 nm and the light emission output showed 12 mW. The light emission characteristics of such a light emitting diode were obtained without variation for light emitting diodes fabricated from almost the entire surface of the fabricated wafer. In addition, although the light emission output of Example 2 was smaller than Example 1, the value which can fully be used was shown.

(実施例3)
下地層14aとnコンタクト層14bとをスパッタ法により形成したこと以外は、実施例1と同様にして、積層半導体10を作成した。
(Example 3)
A laminated semiconductor 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the base layer 14a and the n contact layer 14b were formed by sputtering.

すなわち、バッファ層12の成膜された基板11を、バッファ層12の成膜に使用したスパッタチャンバとは異なる第二のスパッタチャンバ内に搬送した。下地層14aおよびnコンタクト層14bの成膜に使用するスパッタ装置としては、高周波式の電源を持ち、四角形のGaターゲット内をマグネットがスイープすることで磁場の掛かる位置を動かすことができる機構を持つものを用いた。また、Gaターゲット内に冷媒を流通させるための配管を設置し、配管内に20℃に冷却した冷媒を流通させて、熱によるGaの融解を防いだ。   That is, the substrate 11 on which the buffer layer 12 was formed was transferred into a second sputtering chamber different from the sputtering chamber used for forming the buffer layer 12. The sputtering apparatus used for forming the underlayer 14a and the n-contact layer 14b has a mechanism that has a high-frequency power source and can move the position where the magnetic field is applied by sweeping the magnet inside the square Ga target. A thing was used. In addition, a pipe for circulating the refrigerant in the Ga target was installed, and the refrigerant cooled to 20 ° C. was circulated in the pipe to prevent melting of Ga due to heat.

その後、バッファ層12の成膜された基板11の設置された第二のスパッタチャンバ内に、アルゴンおよび窒素ガスを導入し、基板11の温度を1000℃まで上昇させた。そして、2000Wの高周波バイアスを金属Gaターゲット側に印加し、炉内の圧力を0.5Paに保ち、Arガスを5sccm、窒素ガスを15sccm流通させた条件(ガス全体に対する窒素の比は75%)で、バッファ層12上にアンドープのGaN層からなる下地層14aを成膜した。成長速度は、おおよそ1nm/sであった。そして、6μmのアンドープのGaN層を成膜後、プラズマを立てるのを止めた。   Thereafter, argon and nitrogen gas were introduced into the second sputtering chamber in which the substrate 11 having the buffer layer 12 formed thereon was installed, and the temperature of the substrate 11 was raised to 1000 ° C. Then, a high frequency bias of 2000 W was applied to the metal Ga target side, the pressure in the furnace was maintained at 0.5 Pa, Ar gas was flowed at 5 sccm, and nitrogen gas was flowed at 15 sccm (the ratio of nitrogen to the whole gas was 75%) Thus, the base layer 14 a made of an undoped GaN layer was formed on the buffer layer 12. The growth rate was approximately 1 nm / s. Then, after the 6 μm undoped GaN layer was formed, the plasma generation was stopped.

続いて、同じ第二のスパッタチャンバ内で、基板11の温度、金属Gaターゲットに印加するパワー、炉内の圧力、ガス雰囲気の各条件を下地層14aの成膜時と同じとしたまま、第二のスパッタチャンバ内に設置したSiターゲットへパワーを導入して、金属Gaターゲットと同時にSiターゲットをスパッタすることによってSiを気相中に取り出し、GaN結晶中にSiをドープした。これにより、1×1019cm−3の電子濃度を持つ2μmのSiドープGaN層からなるnコンタクト層14bを成膜した。成長速度は1nm/sであった。 Subsequently, in the same second sputtering chamber, the conditions of the temperature of the substrate 11, the power applied to the metal Ga target, the pressure in the furnace, and the gas atmosphere were kept the same as when the base layer 14 a was formed. Power was introduced into the Si target installed in the second sputtering chamber, and the Si target was sputtered simultaneously with the metal Ga target to extract Si into the gas phase, and the GaN crystal was doped with Si. Thus, an n-contact layer 14b made of a 2 μm Si-doped GaN layer having an electron concentration of 1 × 10 19 cm −3 was formed. The growth rate was 1 nm / s.

その後、nコンタクト層14bの成膜された基板11をn型クラッド層14cを形成するためのスパッタチャンバ内に搬送し、実施例と同様にしてn型クラッド層14cを形成した。
以上の工程により、下から順に、バッファ層12、下地層14a、nコンタクト層14b、n型クラッド層14cの形成された基板11を得た。ここで得られたn型クラッド層14cまでの各層が形成された基板11は無色透明のミラー状を呈した。
Thereafter, the substrate 11 on which the n-contact layer 14b was formed was transferred into a sputtering chamber for forming the n-type cladding layer 14c, and the n-type cladding layer 14c was formed in the same manner as in the example.
Through the above steps, the substrate 11 on which the buffer layer 12, the base layer 14a, the n contact layer 14b, and the n-type cladding layer 14c were formed was obtained in order from the bottom. The substrate 11 on which the layers up to the n-type cladding layer 14c obtained here were formed had a colorless and transparent mirror shape.

また、実施例1と同様にして、下地層14aを構成するアンドープのGaN層のX線ロッキングカーブ(XRC)測定を行った。この測定は、Cuβ線X線発生源を光源として用い、対称面である(0002)面と非対称面である(10−10)面で行った。
X線ロッキングカーブ(XRC)測定の結果、実施例3の方法で作製した下地層14aの(10−10)面では半値幅は250arcsecを示した。また、nクラッド層14cの(10−10)面の半値幅は1500arcsecであった。下地層14aおよびnクラッド層14cの(0002)面の半値幅については、下地層14aを構成するGaN層とnクラッド層14cとでピークが重なってしまい、測定できなかった。
Further, in the same manner as in Example 1, the X-ray rocking curve (XRC) measurement of the undoped GaN layer constituting the base layer 14a was performed. This measurement was performed on a (0002) plane which is a symmetric plane and a (10-10) plane which is an asymmetric plane, using a Cuβ ray X-ray generation source as a light source.
As a result of X-ray rocking curve (XRC) measurement, the half-value width was 250 arcsec on the (10-10) plane of the underlayer 14a produced by the method of Example 3. The half width of the (10-10) plane of the n-clad layer 14c was 1500 arcsec. The half-value widths of the (0002) planes of the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c could not be measured because the GaN layer constituting the underlayer 14a and the n-cladding layer 14c overlapped with each other.

また、実施例3の方法で作製したSiドープしたInGaN層からなるn型クラッド層14cを一般的な断面透過型電子顕微鏡(英略号:TEM)にて観察した。
断面からTEMにて観察した結果、n型クラッド層14cは、実施例1と同様に、一様な結晶膜とはなっておらず、図3(a)および図3(b)に示すように、六角柱状の柱状結晶114の集合体からなり、柱状結晶114の高さ方向hが、基板11の表面の垂直方向dに対して傾いていた。また、各柱状結晶114は1°から3°の角度を持って交わっていることが確認できた。また、柱状結晶114の間には微細な間隙114aが形成されていた。また、柱状結晶の密度は3×10/cm−2程度、間隙114aの横幅Wは90nm程度、柱状結晶114の幅は90nm程度であった。また、柱状結晶114の幅および間隙114aの横幅Wは、ほぼ均一であり、間隙114aが周期的に配列されていた。
Further, the n-type clad layer 14c made of the Si-doped InGaN layer produced by the method of Example 3 was observed with a general cross-sectional transmission electron microscope (abbreviation: TEM).
As a result of TEM observation from the cross section, the n-type cladding layer 14c is not a uniform crystal film as in Example 1, and as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The columnar crystal 114 is composed of an aggregate of hexagonal columnar crystals 114, and the height direction h of the columnar crystals 114 is inclined with respect to the vertical direction d of the surface of the substrate 11. Further, it was confirmed that the columnar crystals 114 intersect with each other at an angle of 1 ° to 3 °. In addition, fine gaps 114 a are formed between the columnar crystals 114. The density of the columnar crystals was about 3 × 10 9 / cm −2 , the lateral width W of the gap 114a was about 90 nm, and the width of the columnar crystals 114 was about 90 nm. Further, the width of the columnar crystal 114 and the lateral width W of the gap 114a were substantially uniform, and the gaps 114a were periodically arranged.

更に、上記の成長方法でn型クラッド層14cまでの各層が形成された基板11を真空中に導入し、反射式高エネルギー電子線回折(英略号:RHEED)と呼ばれる方法にてn型クラッド層14cを構成する結晶の配列を調査した。その結果、柱状結晶の天面が(3×1)又は(6×2)再配列構造を有することが確認できた。   Further, the substrate 11 on which the layers up to the n-type cladding layer 14c are formed by the above growth method is introduced into a vacuum, and the n-type cladding layer is formed by a method called reflective high energy electron diffraction (English abbreviation: RHEED). The arrangement of crystals constituting 14c was investigated. As a result, it was confirmed that the top surface of the columnar crystal had a (3 × 1) or (6 × 2) rearrangement structure.

また、実施例3の積層半導体10を用い、実施例1と同様にして、発光ダイオードを作製した。
この発光ダイオードの正極ボンディングパッド18及び負極19の電極間に順方向電流を流したところ、電流20mAにおける順方向電圧は3.0Vであった。また、p側の透光性正極17を通して発光状態を観察したところ、発光波長は470nmであり、発光出力は16mWを示した。このような発光ダイオードの発光特性は、作製したウェーハのほぼ全面から作製された発光ダイオードについて、ばらつきなく得られた。
Further, using the laminated semiconductor 10 of Example 3, a light emitting diode was produced in the same manner as in Example 1.
When a forward current was passed between the positive electrode bonding pad 18 and the negative electrode 19 of this light emitting diode, the forward voltage at a current of 20 mA was 3.0V. Moreover, when the light emission state was observed through the p side translucent positive electrode 17, the light emission wavelength was 470 nm and the light emission output showed 16 mW. The light emission characteristics of such a light emitting diode were obtained without variation for light emitting diodes fabricated from almost the entire surface of the fabricated wafer.

図1は、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子の一例を模式的に示した概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. 図2は、図1に示すIII族窒化物半導体発光素子の平面構造を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a planar structure of the group III nitride semiconductor light emitting device shown in FIG. 図3は、本実施形態のn型クラッド層14cを構成する結晶構造を模式的に示した概略図であり、図3(a)は断面図であり、図3(b)は平面図である。FIG. 3 is a schematic view schematically showing a crystal structure constituting the n-type cladding layer 14c of the present embodiment, FIG. 3 (a) is a cross-sectional view, and FIG. 3 (b) is a plan view. . 図4は、図1に示すIII族窒化物半導体発光素子の製造方法を説明するための図であり、積層半導体を模式的に示した概略断面図である。FIG. 4 is a view for explaining the method of manufacturing the group III nitride semiconductor light-emitting device shown in FIG. 1, and is a schematic cross-sectional view schematically showing a laminated semiconductor. 図5は、本発明に係るIII族窒化物半導体発光素子を用いて構成したランプの一例を模式的に示した概略図である。FIG. 5 is a schematic view schematically showing an example of a lamp configured using the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…III族窒化物半導体発光素子(発光素子)、3…ランプ、10…積層半導体、11…基板、12…バッファ層、14…n型半導体層、14a…下地層、14b…n型コンタクト層、14c…n型クラッド層(第1障壁層)、15…発光層、16…p型半導体層(第2障壁層)、16a…p型クラッド層、16b…p型コンタクト層、17…透光性正極、18…正極ボンディングパッド、19…負極、114…柱状結晶、114a…間隙、114b…垂直間隙、114c…水平間隙、W…横幅。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Group III nitride semiconductor light emitting element (light emitting element), 3 ... Lamp, 10 ... Multilayer semiconductor, 11 ... Substrate, 12 ... Buffer layer, 14 ... N-type semiconductor layer, 14a ... Underlayer, 14b ... N-type contact layer , 14c ... n-type cladding layer (first barrier layer), 15 ... light emitting layer, 16 ... p-type semiconductor layer (second barrier layer), 16a ... p-type cladding layer, 16b ... p-type contact layer, 17 ... translucent Positive electrode, 18 ... positive electrode bonding pad, 19 ... negative electrode, 114 ... columnar crystal, 114a ... gap, 114b ... vertical gap, 114c ... horizontal gap, W ... lateral width.

Claims (10)

基板と、
前記基板上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる第1伝導形の第1障壁層と、
前記第1障壁層上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる発光層と、
前記発光層上に設けられたIII族窒化物半導体材料からなる第2伝導形の第2障壁層とを備えてなるIII族窒化物半導体発光素子において、
前記第1障壁層が、柱状結晶の集合体からなり、
前記柱状結晶の高さ方向が、光取り出し界面の垂直方向に対して傾いていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子。
A substrate,
A first barrier layer of a first conductivity type made of a group III nitride semiconductor material provided on the substrate;
A light emitting layer made of a group III nitride semiconductor material provided on the first barrier layer;
In a group III nitride semiconductor light emitting device comprising a second barrier layer of a second conductivity type made of a group III nitride semiconductor material provided on the light emitting layer,
The first barrier layer is composed of an aggregate of columnar crystals;
A group III nitride semiconductor light-emitting device, wherein a height direction of the columnar crystal is inclined with respect to a vertical direction of a light extraction interface.
前記第1障壁層は、(10−10)面のX線ロッキングカーブ測定における半値幅が200arcsec以上2000arcsec以下であることを特徴とする請求項1に記載のIII族窒化物半導体発光素子。   2. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the first barrier layer has a half width of 200 arcsec or more and 2000 arcsec or less in measurement of an X-ray rocking curve of a (10-10) plane. 前記第1障壁層は、隣接する柱状結晶の間に間隙が形成されているものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のIII族窒化物半導体発光素子。   3. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the first barrier layer has a gap formed between adjacent columnar crystals. 4. 前記間隙が、前記基板の表面から略垂直方向に延在する垂直間隙と、前記基板の表面から略水平方向に延在する水平間隙とを含むことを特徴とする請求項3に記載のIII族窒化物半導体発光素子。   The group III according to claim 3, wherein the gap includes a vertical gap extending in a substantially vertical direction from the surface of the substrate and a horizontal gap extending in a substantially horizontal direction from the surface of the substrate. Nitride semiconductor light emitting device. 前記間隙の密度が1×10/cm−2以上1×1010/cm−2以下であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のIII族窒化物半導体発光素子。 5. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein a density of the gap is 1 × 10 9 / cm −2 or more and 1 × 10 10 / cm −2 or less. 前記間隙が、周期的に配列されたものであることを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子。   6. The group III nitride semiconductor light-emitting device according to claim 3, wherein the gaps are periodically arranged. 前記第1障壁層は、前記光取り出し界面の垂直方向に対する前記柱状結晶の高さ方向の傾きが0.05°から10°の範囲のものであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子。   7. The first barrier layer has an inclination in a height direction of the columnar crystal with respect to a vertical direction of the light extraction interface in a range of 0.05 ° to 10 °. A group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of the above. 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記第1障壁層をスパッタ法で形成することを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子の製造方法。
A method for producing a group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 7,
A method of manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the first barrier layer is formed by sputtering.
前記発光層をMOCVD法で形成することを特徴とする請求項8に記載のIII族窒化物半導体発光素子の製造方法。   9. The method for manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein the light emitting layer is formed by MOCVD. 請求項1〜請求項7のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子が用いられてなることを特徴とするランプ。   A lamp comprising the group III nitride semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012119390A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Showa Denko Kk Method of manufacturing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, lamp, electronic apparatus, and mechanical device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354846A (en) * 1996-01-19 1999-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gallium nitride type compound semiconductor light emitting element and manufacture of gallium nitride type compound semiconductor
JP2001035805A (en) * 1999-07-19 2001-02-09 Sony Corp Iii group nitride compound semiconductor thin film, method of forming same, semiconductor device and manufacture thereof
JP2008047763A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Showa Denko Kk Group iii nitride compound semiconductor light emitting element, process for fabricating the same, and lamp

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11354846A (en) * 1996-01-19 1999-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gallium nitride type compound semiconductor light emitting element and manufacture of gallium nitride type compound semiconductor
JP2001035805A (en) * 1999-07-19 2001-02-09 Sony Corp Iii group nitride compound semiconductor thin film, method of forming same, semiconductor device and manufacture thereof
JP2008047763A (en) * 2006-08-18 2008-02-28 Showa Denko Kk Group iii nitride compound semiconductor light emitting element, process for fabricating the same, and lamp

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012119390A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Showa Denko Kk Method of manufacturing semiconductor light-emitting element, semiconductor light-emitting element, lamp, electronic apparatus, and mechanical device

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