JP2010062460A - Nitride semiconductor light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒化物半導体発光素子に関し、特に、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device capable of reducing a driving voltage by allowing a tunnel current to flow satisfactorily.
たとえば非特許文献1等には、窒化物半導体を用いた窒化物半導体発光素子の一例としてトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子が開示されている。 For example, Non-Patent Document 1 and the like disclose a nitride semiconductor light emitting diode element using a tunnel junction as an example of a nitride semiconductor light emitting element using a nitride semiconductor.
図11に、非特許文献1に記載されている従来のトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図を示す。この窒化物半導体発光ダイオード素子においては、サファイア基板1101上に、GaNバッファ層1102、Siドープn型GaN層1103(層厚:3μm)、InGaN層(層厚:2nm)とGaN層(層厚:8nm)とが交互に6周期積層されてなる積層体からなるMQWを有する活性層1104、Mgドープp型GaN層1105(層厚:50nm)、Mgハイドープp+型GaN層1106(層厚:10nm)、Siハイドープn+型GaN層1107(層厚:10nm)およびSiドープn型GaN層1108(層厚:200nm)が順次積層された構造を有しており、Siドープn型GaN層1103上に第1のn電極1109が形成されており、Siドープn型GaN層1108上に第2のn電極1110が形成されている。そして、Mgハイドープp+型GaN層1106とSiハイドープn+型GaN層1107とのpn接合によりトンネル接合が形成されている。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light-emitting diode element using a conventional tunnel junction described in Non-Patent Document 1. In this nitride semiconductor light emitting diode element, on a
このようなトンネル接合を用いた窒化物半導体発光ダイオード素子においては、Siドープn型GaN層1108において電流を面内に広げ、Mgハイドープp+型GaN層1106とSiハイドープn+型GaN層1107とのトンネル接合を用いてMgドープp型GaN層1105とSiドープn型GaN層1108との間に電流を流すものである。
図11に示す構成の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、Siドープn型GaN層1108については3×1019cm-3程度のキャリア密度までn型不純物をドーピングできるため比較的容易に作製することができる。
In the nitride semiconductor light-emitting diode device having the configuration shown in FIG. 11, the Si-doped n-
しかしながら、トンネル接合を形成するMgハイドープp+型GaN層1106については高いMgドーピング濃度を実現することが難しく、Mgドーピング量が増大するにつれてMgハイドープp+型GaN層1106の結晶性が悪化して表面荒れを起こしたり、逆に高抵抗化するなどの問題があった。 However, it is difficult to achieve a high Mg doping concentration for the Mg highly doped p + -type GaN layer 1106 forming the tunnel junction, and as the Mg doping amount increases, the crystallinity of the Mg highly doped p + -type GaN layer 1106 deteriorates. There were problems such as surface roughening and conversely high resistance.
したがって、図11に示す従来の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、結晶性の良好なMgハイドープp+型GaN層1106を形成することができないため、Mgハイドープp+型GaN層1106とSiハイドープn+型GaN層1107との界面において空乏層が40nm弱程度に広がり、良好にトンネル電流が流れず、高抵抗化するという問題があった。
Therefore, in the conventional nitride semiconductor light emitting diode device shown in FIG. 11, the Mg highly doped p + -type GaN layer 1106 with good crystallinity cannot be formed, so the Mg highly doped p + -type GaN layer 1106 and the Si highly doped n There is a problem that the depletion layer spreads to about 40 nm at the interface with the + -
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device capable of reducing a driving voltage by allowing a tunnel current to flow satisfactorily.
本発明は、n型窒化物半導体層上に、窒化物半導体層、p型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。 The present invention is a nitride semiconductor light emitting device in which a nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer, and an active layer are sequentially stacked on an n-type nitride semiconductor layer.
また、本発明は、n型窒化物半導体層上に、少なくとも一部に極性面を有する窒化物半導体層、p型窒化物半導体層および活性層が順に積層されている窒化物半導体発光素子である。 In addition, the present invention is a nitride semiconductor light emitting device in which a nitride semiconductor layer having a polar surface at least partially, a p-type nitride semiconductor layer, and an active layer are sequentially stacked on an n-type nitride semiconductor layer. .
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層はアルミニウムを含むことが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the nitride semiconductor layer preferably contains aluminum.
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層はAlxGa1-xN(0<x≦1)であることが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the nitride semiconductor layer is preferably Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1).
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層上に第2のn型窒化物半導体層が積層されており、n型窒化物半導体層に接する第1の電極はアノード電極であり、第2のn型窒化物半導体層に接する第2の電極はカソード電極であることが好ましい。
In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the second n-type nitride semiconductor layer is stacked on the active layer, the first electrode in contact with the n-type nitride semiconductor layer is an anode electrode, The second electrode in contact with the n-type
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、窒化物半導体層の厚さが0.5nm以上30nm以下であることが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the thickness of the nitride semiconductor layer is preferably 0.5 nm or more and 30 nm or less.
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層はInを含むIII族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、井戸層中におけるIn組成比が0.15以上0.4以下であることが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer has a well layer made of a group III nitride semiconductor containing In, and the In composition ratio in the well layer is 0.15 or more and 0.4 or less. Preferably there is.
また、本発明の窒化物半導体発光素子において、活性層はInを含むIII族窒化物半導体からなる井戸層を有しており、井戸層中におけるIn組成比が0.2以上0.4以下であることが好ましい。 In the nitride semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer has a well layer made of a group III nitride semiconductor containing In, and the In composition ratio in the well layer is 0.2 or more and 0.4 or less. Preferably there is.
なお、本発明において、In組成比は、III族窒化物半導体を構成するIII族元素の原子数の総数に対するIn原子数の比((In原子数)/(III族元素の原子数の総数))を意味する。 In the present invention, the In composition ratio is the ratio of the number of In atoms to the total number of group III element atoms constituting the group III nitride semiconductor ((In atom number) / (total number of group III element atoms)). ).
本発明によれば、良好にトンネル電流を流すことによって駆動電圧を低減することができる窒化物半導体発光素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nitride semiconductor light-emitting device which can reduce a drive voltage by sending a tunnel current favorably can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, when expressing the crystal plane and direction, it should be expressed by adding a bar on the required number. However, because there are restrictions on the expression means, the required number is used in this specification. Instead of the expression with a bar on top, the symbol “-” is added in front of the required number.
図1に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図1に示す構成の窒化物半導体発光素子は、基板101と、基板101上に形成された第1のn型窒化物半導体層102と、第1のn型窒化物半導体層102上に形成されたAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103と、窒化物半導体層103上に形成されたp型窒化物半導体層104と、p型窒化物半導体層104上に形成された活性層105とを含んでいる。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example of the nitride semiconductor light emitting device of the present invention. Here, the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 1 includes a
また、第1のn型窒化物半導体層102の表面上には第1のn電極107が形成されている。また、活性層105上には第2のn型窒化物半導体層106が形成されており、第2のn型窒化物半導体層106上には第2のn電極108が形成されている。
A
ここで、第1のn電極107はアノード電極であって正のバイアス電圧が外部から印加される。さらに、第2の電極108はカソード電極であって負のバイアス電圧が外部から印加される。このように窒化物半導体発光素子にバイアス電圧を印加することによって活性層105の両側のp型窒化物半導体層104と第2のn型窒化物半導体層106とを含むpn接合には順バイアス電圧が印加されて発光する。しかしながら、この際に、第1のn型窒化物半導体層102とp型窒化物半導体層104とを直接接合してpn接合を形成している場合にはこのpn接合に逆バイアス電圧が印加されるために電流が流れにくくなるが、第1のn型窒化物半導体層102とp型窒化物半導体層104との間に下記に詳述される窒化物半導体層103を設置することによって効率良くこのpn接合に電流を流すことができる。
Here, the first n-
ここで、基板101として、たとえばサファイア基板、窒化物半導体基板または炭化ケイ素基板などの六方晶の結晶基板を用いて、たとえばその基板101のC面({0001}面)上に第1のn型窒化物半導体層102、窒化物半導体層103およびp型窒化物半導体層104をたとえばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等により順次エピタキシャル成長させた場合には、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103の表面はC面になる。
Here, a hexagonal crystal substrate such as a sapphire substrate, a nitride semiconductor substrate, or a silicon carbide substrate is used as the
そして、このようなC面を有するAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、窒化物半導体層103にピエゾ電界による自発分極が発生し、その自発分極方向がC軸方向に沿うため、窒化物半導体層103のC面が+C軸側と−C軸側とで異なる性質を示すことから、窒化物半導体層103は他の層との界面にそれぞれ極性面を有することになる。なお、図1に示す構成において、他の層との界面とは、第1のn型窒化物半導体層102と窒化物半導体層103との界面、および窒化物半導体層103とp型窒化物半導体層104との界面である。
Further, the
このように窒化物半導体層103が極性面を有する場合には、窒化物半導体層103のエネルギバンドが曲がり、第1のn型窒化物半導体層102とp型窒化物半導体層104との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなり、図11に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
As described above, when the
また、基板101として、たとえば六方晶の結晶基板を用い、たとえばその基板101のR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面上に第1のn型窒化物半導体層102、窒化物半導体層103およびp型窒化物半導体層104をたとえばMOCVD法等により順次エピタキシャル成長させることもできる。この場合には、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103の表面はR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面になる。
Further, for example, a hexagonal crystal substrate is used as the
このようにR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面を表面に有するAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合にも、窒化物半導体層103にピエゾ電界による自発分極が発生し、窒化物半導体層103の両側の表面の半極性面がそれぞれ異なる性質を示すことから、この場合にも窒化物半導体層103は極性面を有することになる。
Thus, a nitride represented by the formula Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) having a semipolar plane such as an R plane ({1-102} plane) or {11-22} plane on the surface. Even when a lattice strain is generated in the
したがって、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103の表面が半極性面である場合にも、窒化物半導体層103のエネルギバンドの曲がりが生じ、第1のn型窒化物半導体層102とp型窒化物半導体層104との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなり、図11に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
Therefore, even when the surface of the
また、窒化物半導体層103は、C面から所定のオフ角度を有する極性面またはR面から所定のオフ角度を有する極性面を有していてもよい。なお、上記のC面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、C面に対して0°以上45°未満の傾きを有する表面が挙げられる。また、上記のR面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、R面に対して0°以上45°未満の傾きを有する表面が挙げられる。
In addition, the
また、窒化物半導体層103は、無極性面であるm面から所定のオフ角度を有する極性面または無極性面であるA面から所定のオフ角度を有する極性面を有していてもよい。なお、上記のm面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、m面に対して0°よりも大きく45°未満の傾きを有する表面が挙げられる。また、上記のA面から所定のオフ角度を有する極性面としては、たとえば、A面に対して0°よりも大きく45°未満の傾きを有する表面が挙げられる。
The
図2に、本発明の窒化物半導体発光素子の他の一例の模式的な断面図を示す。ここで、図2に示す構成の窒化物半導体発光素子は、導電性の六方晶のn型窒化物半導体基板201を用い、n型窒化物半導体基板201の裏面に第1のn電極107を形成することによって、上下電極構造の窒化物半導体発光素子とされている点に特徴がある。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of another example of the nitride semiconductor light emitting device of the present invention. Here, the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 2 uses a conductive hexagonal n-type
すなわち、図2に示す構成の窒化物半導体発光素子は、n型窒化物半導体基板201と、n型窒化物半導体基板201上に形成されたAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103と、窒化物半導体層103上に形成されたp型窒化物半導体層104と、p型窒化物半導体層104上に形成された活性層105と、活性層105上に形成された第2のn型窒化物半導体層106とを有しており、n型窒化物半導体基板201の裏面には第1のn電極107が形成され、第2のn型窒化物半導体層106上には第2のn電極108が形成されている。
That is, the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 2 includes an n-type
図2に示す構成の窒化物半導体発光素子においても、たとえばn型窒化物半導体基板201のC面({0001}面)上に窒化物半導体層103およびp型窒化物半導体層104をたとえばMOCVD法等により順次エピタキシャル成長させて形成した場合には、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103の表面はC面になる。
Also in the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 2, for example, the
したがって、このようなC面を有するAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、上記と同様の理由により、窒化物半導体層103は極性面を有することになる。
Therefore, the
そして、極性面を有する窒化物半導体層103においては、エネルギバンドが曲がり、n型窒化物半導体基板201とp型窒化物半導体層104との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなる。したがって、図2に示す構成の窒化物半導体発光素子においても、図11に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
In the
また、n型窒化物半導体基板201のR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面上に、窒化物半導体層103およびp型窒化物半導体層104をたとえばMOCVD法等により順次エピタキシャル成長させることもでき、この場合には、上記と同様に、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103の表面はR面({1−102}面)または{11−22}面などの半極性面になる。
Further, the
このように半極性面を表面に有するAlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされる窒化物半導体結晶からなる窒化物半導体層103にたとえば格子不整合などに起因して格子歪が生じた場合には、窒化物半導体層103にピエゾ電界による自発分極が発生することから、窒化物半導体層103の両側の表面の半極性面がそれぞれ異なる性質を示し、窒化物半導体層103は極性面を有する。そして、窒化物半導体層103が極性面を有する場合には、窒化物半導体層103にエネルギバンドの曲がりが生じ、n型窒化物半導体基板201とp型窒化物半導体層104との間の空乏層の幅を狭くすることができるため、トンネル電流が流れやすくなる。したがって、この場合も、図11に示すような構成を有する従来のトンネル接合を用いた素子と比べて、窒化物半導体発光素子の駆動電圧を低減することができる。
As described above, the
なお、本発明において、基板101としては、上述したように、たとえばサファイア基板、窒化物半導体基板、炭化ケイ素基板などの六方晶の半導体結晶からなる基板を用いることができる。なかでも、基板101として窒化物半導体基板を用いた場合には、基板101上に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなるため、良好な結晶性の窒化物半導体層が得られるためである。なお、窒化物半導体基板としては、たとえば、Alx0Gay0Inz0N(0≦x0≦1、0≦y0≦1、0≦z0≦1、x0+y0+z0=1)の式で表わされるIII族窒化物半導体結晶からなる基板を用いることができる。
In the present invention, as the
また、本発明において、n型窒化物半導体基板201としては、たとえば、上記のAlx0Iny0Gaz0N(0≦x0≦1、0≦y0≦1、0≦z0≦1、x0+y0+z0=1)の式で表わされるIII族窒化物半導体結晶にn型不純物をドーピングして形成された基板などを用いることができる。
In the present invention, as the n-type
なお、上記の式において、Alはアルミニウムを示し、Inはインジウムを示し、Gaはガリウムを示し、x0はAl組成比を示し、y0はIn組成比を示し、z0はGa組成比を示す。また、n型不純物としては、たとえばシリコンおよび/またはゲルマニウムなどを用いることができる。 In the above formula, Al represents aluminum, In represents indium, Ga represents gallium, x0 represents the Al composition ratio, y0 represents the In composition ratio, and z0 represents the Ga composition ratio. As the n-type impurity, for example, silicon and / or germanium can be used.
また、上記の窒化物半導体基板からなる基板101およびn型窒化物半導体基板201にはそれぞれ六方晶が維持される範囲内で窒素原子の約10原子%以下がAs(砒素)、P(リン)またはSb(アンチモン)などの原子で置換されていてもよい。
Further, the
また、第1のn型窒化物半導体層102としては、たとえば従来から公知のn型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Alx1Iny1Gaz1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦z1≦1、x1+y1+z1=1)の式で表わされるIII族窒化物半導体結晶にn型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Alはアルミニウムを示し、Inはインジウムを示し、Gaはガリウムを示し、x1はAl組成比を示し、y1はIn組成比を示し、z1はGa組成比を示す。また、n型不純物としては、たとえばシリコンおよび/またはゲルマニウムなどを用いることができる。なお、窒化物半導体層103に極性面を付与する観点からは、第1のn型窒化物半導体層102としては、窒化物半導体層103とは異なる材料を用いることが好ましい。
As the first n-type
また、第1のn型窒化物半導体層102と基板101との間および第1のn型窒化物半導体層102とn型窒化物半導体基板201との間には、それぞれバッファ層や薄いアンドープ層(たとえば0.5μm以下の厚さのアンドープ層)などの他の層が1層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
In addition, a buffer layer and a thin undoped layer are provided between the first n-type
また、窒化物半導体層103としては、上述したように、AlxGa1-xN(0<x≦1)の式で表わされ、極性面を有するIII族窒化物半導体結晶が用いられる。ここで、Alはアルミニウムを示し、Gaはガリウムを示し、xはAl組成比を示し、(1−x)はGa組成比を示す。なお、窒化物半導体層103は、n型、p型またはアンドープのいずれであってもよい。
As described above, the
また、窒化物半導体層103の厚さtは0.5nm以上30nm以下であることが好ましい。窒化物半導体層103の厚さtが0.5nm以上である場合には窒化物半導体層103が面内で均一な厚さの層にすることができる傾向が大きくなり、30nm以下である場合には窒化物半導体層103に格子歪に起因するクラックの発生等による窒化物半導体層103の結晶性が悪化しない傾向が大きくなる。
The thickness t of the
また、窒化物半導体層103と第1のn型窒化物半導体層102との間には、他の層が1層以上含まれていてもよいが、空乏層の幅を狭める観点からは、窒化物半導体層103と第1のn型窒化物半導体層102とは接触していることが好ましい。
Further, one or more other layers may be included between the
また、p型窒化物半導体層104としては、たとえば従来から公知のp型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Alx2Iny2Gaz2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2=1)の式で表わされるIII族窒化物半導体結晶にp型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Alはアルミニウムを示し、Inはインジウムを示し、Gaはガリウムを示し、x2はAl組成比を示し、y2はIn組成比を示し、z2はGa組成比を示す。また、p型不純物としては、たとえばマグネシウムおよび/または亜鉛などを用いることができる。なお、窒化物半導体層103に極性面を付与する観点からは、p型窒化物半導体層104としては、窒化物半導体層103とは異なる材料を用いることが好ましい。
As the p-type
また、p型窒化物半導体層104と窒化物半導体層103との間には、他の層が1層以上含まれていてもよいが、空乏層の幅を狭める観点からは、p型窒化物半導体層104と窒化物半導体層103とは接触していることが好ましい。
One or more other layers may be included between the p-type
また、活性層105としては、たとえば従来から公知の窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Alx3Iny3Gaz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3=1)の式で表わされるアンドープのIII族窒化物半導体結晶またはこの式で表わされるIII族窒化物半導体結晶にp型不純物およびn型不純物の少なくとも一方をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Alはアルミニウムを示し、Inはインジウムを示し、Gaはガリウムを示し、x3はAl組成比を示し、y3はIn組成比を示し、z3はGa組成比を示す。また、活性層105は、従来から公知の単一量子井戸(SQW)構造または多重量子井戸(MQW)構造を有する構成であってもよい。
As the
また、活性層105とp型窒化物半導体層104との間には、他の層が1層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
One or more other layers may or may not be included between the
また、第2のn型窒化物半導体層106としては、たとえば従来から公知のn型窒化物半導体を用いることができ、たとえば、Alx4Iny4Gaz4N(0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1、x4+y4+z4=1)の式で表わされるIII族窒化物半導体結晶にn型不純物をドーピングして形成された層の単層または複数層などを用いることができる。なお、上記の式において、Alはアルミニウムを示し、Inはインジウムを示し、Gaはガリウムを示し、x4はAl組成比を示し、y4はIn組成比を示し、z4はGa組成比を示す。また、n型不純物としては、たとえばシリコンおよび/またはゲルマニウムなどを用いることができる。
As the second n-type
また、第2のn型窒化物半導体層106と活性層105との間には、他の層が1層以上含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
In addition, one or more other layers may or may not be included between the second n-type
また、第1のn電極107としては、たとえば、第1のn型窒化物半導体層102とオーミック接触をとることが可能な従来から公知の金属などを用いることができる。また、第2のn電極108としては、たとえば、第2のn型窒化物半導体層106とオーミック接触をとることが可能な従来から公知の金属などを用いることができる。なお、第1のn電極107と第2のn電極108とはそれぞれ同一の金属から構成されていてもよく、異なる金属から構成されていてもよい。
Further, as the first n-
図1および図2に示す構成の窒化物半導体発光素子においては、活性層105を形成した後に第2のn型窒化物半導体層106を形成することになるが、低温で第2のn型窒化物半導体層106を形成した場合でも、第2のn型窒化物半導体層106はn型窒化物半導体層であるため、第2のn型窒化物半導体層106の高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、低温で第2のn型窒化物半導体層106を形成することができるため、活性層105が受ける熱ダメージも低減することができる。
In the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 1 and FIG. 2, the second n-type
なお、Inを含むIII族窒化物半導体結晶は、Inを含まないIII族窒化物半導体結晶に比べて分解温度がかなり低いことが知られている。たとえば、GaN、AlNおよびその混晶のようなInを含まない窒化物半導体結晶は1000℃程度の高温において比較的安定である一方で、InNは600〜700℃程度の低温でも分解する。そのため、たとえばInyGa1-yNの式で表わされるInを含むIII族窒化物半導体結晶はIn組成比yにもよるが、一般的に1000℃を超える温度では結晶性が悪化してしまう。また、緑色光や赤色光といった長波長域の光を発光させる場合には、InyGa1-yNの式で表わされるInを含むIII族窒化物半導体結晶のIn組成比yを0.15〜0.4程度の高い組成とする必要があるが、このような場合には、Inを含む窒化物半導体結晶の温度に対する結晶性の悪化の傾向がさらに大きくなる。 It is known that a group III nitride semiconductor crystal containing In has a considerably lower decomposition temperature than a group III nitride semiconductor crystal containing no In. For example, In-free nitride semiconductor crystals such as GaN, AlN and mixed crystals thereof are relatively stable at a high temperature of about 1000 ° C., while InN decomposes even at a low temperature of about 600 to 700 ° C. Therefore, for example, a group III nitride semiconductor crystal containing In represented by the formula In y Ga 1-y N depends on the In composition ratio y, but generally the crystallinity deteriorates at temperatures exceeding 1000 ° C. . Further, when light in a long wavelength region such as green light or red light is emitted, the In composition ratio y of the group III nitride semiconductor crystal containing In represented by the formula In y Ga 1-y N is set to 0.15. Although it is necessary to make the composition as high as about 0.4, in such a case, the tendency of the crystallinity to deteriorate with respect to the temperature of the nitride semiconductor crystal containing In is further increased.
図11に示す構成の従来の窒化物半導体発光素子においては、InGaNを含む活性層1104をたとえば600℃〜800℃程度の低温で形成した後に、Mgドープp型GaN層1105等のp型窒化物半導体層を1000℃を超える高温で形成する必要がある。
In the conventional nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 11, after forming an
図11に示す構成の従来の窒化物半導体発光素子においては、Mgドープp型GaN層1105等のp型窒化物半導体層を高温で形成する際の昇温時および形成時の温度による熱ダメージを活性層1104が受けてしまうため、活性層1104の結晶性が著しく悪化する。一方、活性層1104を構成するInGaNのIn組成比を0.15以上、特に0.2以上とする場合には、Mgドープp型GaN層1105等のp型窒化物半導体層を低温で形成する必要があるが、p型窒化物半導体層の高抵抗化および結晶性の悪化を引き起こし、駆動電圧が上昇する。
In the conventional nitride semiconductor light emitting device having the structure shown in FIG. 11, the thermal damage due to the temperature rise during the formation of the p-type nitride semiconductor layer such as the Mg-doped p-type GaN layer 1105 at a high temperature and the temperature at the time of the formation. Since the
しかしながら、図1および図2に示す構成の窒化物半導体発光素子においては、活性層105を形成した後に第2のn型窒化物半導体層106が形成され、p型窒化物半導体層を形成する必要がないため、たとえば、活性層105がInを含むIII族窒化物半導体層を有する場合に、In組成比を0.15以上とした構成、特にIn組成比を0.2以上とする構成において、図1および図2に示すような、活性層105を形成した後に第2のn型窒化物半導体層106を形成し、p型窒化物半導体層を形成しない構成が有効であると考えられる。なお、本発明において、活性層105のIn組成比の上限については特に限定されないが、活性層105のIn組成比が0.4を超えると発光効率が低下することがあるため、活性層105のIn組成比は0.4以下であることが好ましい。
However, in the nitride semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the second n-type
また、上記においては、本発明の窒化物半導体発光素子として、窒化物半導体発光ダイオード素子の構成について主に説明したが、上記の構成を窒化物半導体レーザ素子などにも適用できることは言うまでもない。 In the above description, the structure of the nitride semiconductor light emitting diode element has been mainly described as the nitride semiconductor light emitting element of the present invention. However, it goes without saying that the above structure can be applied to a nitride semiconductor laser element or the like.
<実施例1>
図3に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子は、厚さ400μmのサファイア基板301上に、厚さ5μmの第1のn型GaN層302、厚さ2.5nmのAlN中間層303、厚さ0.3μmのp型GaN層304、厚さ10nmのp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層309、厚さ0.168μmの多重量子井戸活性層305および厚さ0.3μmの第2のn型GaN層306の順に積層された構成を有しており、第1のn型GaN層302上には第1のn電極307が形成され、第2のn型GaN層306上には第2のn電極308が形成されている。
<Example 1>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1 which is an example of the nitride semiconductor light-emitting element of the present invention. Here, the nitride semiconductor light-emitting diode device of Example 1 has a first n-
ここで、多重量子井戸活性層305は、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層309側から、厚さ60nmのノンドープGaN層、厚さ8nmのノンドープIn0.02Ga0.98Nバリア層と厚さ4nmのノンドープIn0.2Ga0.8N井戸層とが交互に4周期積層された積層体および厚さ60nmのノンドープGaN層がこの順に積層された構成を有している。
Here, the multiple quantum well
また、第1のn電極307は、第1のn型GaN層302に接するようにして形成されており、第1のn型GaN層302側から、ハフニウム膜(厚さ30nm)、アルミニウム膜(厚さ200nm)、モリブデン膜(厚さ30nm)、白金膜(厚さ50nm)および金膜(厚さ200nm)がこの順に積層された構成となっている。
The first n-
また、第2のn電極308は、第1のn電極307と同じ構造となっている。
上記の構成を有する実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子は以下のようにして製造される。
The second n-
The nitride semiconductor light emitting diode element of Example 1 having the above-described configuration is manufactured as follows.
まず、直径が2インチの表面を有する厚さ400μmのサファイア基板301のC面である(0001)面上に、MOCVD成膜装置を用いて、第1のn型GaN層302、AlN中間層303、p型GaN層304、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層309、多重量子井戸活性層305および第2のn型GaN層306をこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。ここで、窒素源としてはアンモニアを用い、ガリウム源としてはTMG(トリメチルガリウム)を用い、インジウム源としてはTMI(トリメチルインジウム)を用い、アルミニウム源としてはTMA(トリメチルアルミニウム)を用い、p型不純物のマグネシウム源としてはCp2Mg(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、n型不純物のシリコン源としてシランを用いている。
First, the first n-
なお、第1のn型GaN層302および第2のn型GaN層306のキャリア密度はそれぞれ1×1018cm-3程度である。また、p型GaN層304のキャリア密度は4×1017cm-3程度である。AlN中間層303については、p型不純物およびn型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
The carrier density of the first n-
また、第1のn型GaN層302はサファイア基板301の温度を1125℃として形成され、AlN中間層303、p型GaN層304およびp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層309も引き続いてサファイア基板301の温度を1125℃として形成される。
The first n-
そして、サファイア基板301の温度を750℃まで低下させて多重量子井戸活性層305を形成し、サファイア基板301の温度を850℃まで上昇させて第2のn型GaN層306を形成する。その後、サファイア基板301の温度を室温まで降温する。
Then, the temperature of the
このように、多重量子井戸活性層305を形成した後に、サファイア基板301の温度を850℃程度の低温として第2のn型GaN層306を形成した場合でも、第2のn型GaN層306はn型窒化物半導体層であるため、第2のn型GaN層306の高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、多重量子井戸活性層305上にp型窒化物半導体層を形成する図11に示すような従来の構成と比べて低温で第2のn型GaN層306を形成することができるため、多重量子井戸活性層305が受ける熱ダメージを低減することができる。
As described above, even when the second n-
その後、第2のn型GaN層306上に第2のn電極308をEB(Electron Beam)蒸着法により形成する。ここで、第2のn電極308のパターンニングは、以下のようにして行なわれる。まず、第2のn型GaN層306の表面全面にフォトレジストを形成した後に、一般的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてそのフォトレジストに第2のn電極308の形状に開口部を設ける。そして、フォトレジストの全面を覆うようにして第2のn電極308をEB蒸着法により形成し、その後リフトオフによりフォトレジストを除去することによって、所定の形状にパターンニングされた第2のn電極308が第2のn型GaN層306上に形成される。
Thereafter, a second n-
次に、第2のn型GaN層306上に気相エッチング用のマスクを形成し、ICP(Inductively Coupled Plasma)エッチング法を用いて、第1のn型GaN層302の厚さ方向の途中までエッチングを行なう。
Next, a gas phase etching mask is formed on the second n-
次に、EB蒸着法およびスパッタ法を用いて、第1のn型GaN層302の露出した表面上に第1のn電極307を形成する。ここで、第1のn電極307のパターンニングは、第2のn電極308のパターンニングと同様にして行なわれる。
Next, the first n-
次に、上記の第1のn電極307の形成後のサファイア基板301の厚さを一般的な研削および研磨により100μm程度に薄くした後に、ダイヤモンド針でスクライブすることにより一辺が350μmの正方形状の表面を有するチップ状に分割して実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子を得る。
Next, the thickness of the
なお、マグネシウムがドープされたp型窒化物半導体層は1000℃以上の高温で形成しないとp型の電気伝導を示さないが、シリコンがドープされたn型窒化物半導体層は1000℃未満の低温であってもn型の電気伝導を示す。したがって、800℃程度の低温であっても、形成条件を最適化することにより、第2のn型GaN層306を形成することができる。
Note that the p-type nitride semiconductor layer doped with magnesium does not exhibit p-type conductivity unless it is formed at a high temperature of 1000 ° C. or higher, but the n-type nitride semiconductor layer doped with silicon has a low temperature of less than 1000 ° C. Even so, it exhibits n-type electrical conduction. Therefore, the second n-
また、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、第1のn電極307に正電圧を印加し、第2のn電極308に負電圧を印加するため、第1のn電極307が正電極(アノード電極)となり、第2のn電極308が負電極(カソード電極)となる。このように、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子に電圧を印加することにより、多重量子井戸活性層305から光が発光する。
In the nitride semiconductor light emitting diode device of Example 1, a positive voltage is applied to the first n-
一方、比較例として、図7の模式的断面図に示す構成の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製する。ここで、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子は、AlN中間層303の代わりに、図9の模式的断面図に示すように、第1のn型GaN層302の上部を10nmの厚さでキャリア密度を3.4×1019cm-3としたシリコン高ドープ層701とし、p型GaN層304の下部を10nmの厚さでキャリア密度を3×1018cm-3としたマグネシウム高ドープ層702として、これらが接合したトンネル接合を有するトンネル接合層703を形成したこと以外は実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子と同様の構成となっている。
On the other hand, as a comparative example, a nitride semiconductor light-emitting diode element having the configuration shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7 is manufactured. Here, in the nitride semiconductor light emitting diode device of the comparative example, instead of the AlN
実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は4.6Vである。一方、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子に20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は7.5V程度である。したがって、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子は、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子と比べて、20mAの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を3V程度低減することができる。 In the nitride semiconductor light emitting diode element of Example 1, the driving voltage when driven by injecting a current of 20 mA is 4.6V. On the other hand, the drive voltage when driving by injecting a current of 20 mA into the nitride semiconductor light emitting diode element of the comparative example is about 7.5V. Therefore, the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1 can reduce the driving voltage when driven by injecting a current of 20 mA, by about 3 V, compared with the nitride semiconductor light-emitting diode element of the comparative example.
また、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子と比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の発光パターンを光学顕微鏡にて観察したところ、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、図8に示すように、発光強度が大きい領域801と発光強度が小さい領域802とが混在しており、発光強度ムラが大きく、電流の注入が不均一であることがわかる。
Moreover, when the light emission pattern of the nitride semiconductor light emitting diode element of Example 1 and the nitride semiconductor light emitting diode element of the comparative example was observed with an optical microscope, the nitride semiconductor light emitting diode element of the comparative example is shown in FIG. Thus, it can be seen that the
一方、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のような発光強度ムラはほとんど見られない。 On the other hand, in the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1, there is almost no uneven emission intensity unlike the nitride semiconductor light-emitting diode element of the comparative example.
また、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、発光強度が大きい領域801と発光強度が小さい領域802との発光強度は8倍程度違っていたが、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、発光強度が大きい領域と小さい領域とで発光強度は3倍程度に抑えられている。
Further, in the nitride semiconductor light emitting diode element of the comparative example, the light emission intensity of the
また、図4に実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子のAlN中間層303近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示し、図10に比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子のトンネル接合層703近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示す。
FIG. 4 shows a theoretical calculation result of a band energy diagram in the vicinity of the AlN
図4および図10において、横軸が厚さ方向における位置(nm)を示しており、縦軸がバンドエネルギ(eV)およびキャリア密度(cm-3)を示している。なお、図4の横軸の50(nm)の位置は、AlN中間層303とp型GaN層304との界面の位置を示しており、図4の横軸の数値が大きくなるほど第1のn型GaN層302側に進行し、図4の横軸の数値が小さくなるほどp型GaN層304側に進行する。また、図10の横軸の50(nm)の位置は、第1のn型GaN層302とシリコン高ドープ層701との界面の位置を示しており、図10の横軸の数値が大きくなるほど第1のn型GaN層302側に進行し、図10の横軸の数値が小さくなるほどp型GaN層304側に進行する。
4 and 10, the horizontal axis indicates the position (nm) in the thickness direction, and the vertical axis indicates the band energy (eV) and the carrier density (cm −3 ). Note that the position of 50 (nm) on the horizontal axis in FIG. 4 indicates the position of the interface between the AlN
図4および図10において、伝導帯のバンドエネルギ401と価電子帯のバンドエネルギ405とは互いのフェルミエネルギ402が一致するように接合されており、p型不純物のキャリア密度403が示されている領域とn型不純物のキャリア密度404が示されている領域との間のキャリア密度が示されていない領域がキャリアの存在しない空乏層となり、空乏層の幅がzで示されている。この空乏層の幅zが小さい方がトンネル電流が流れやすくなる。
4 and 10, the
図4と図10の空乏層の幅zを比較すればわかるように、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては空乏層の幅zが2.5nm程度であるのに対して、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子では空乏層の幅zが30nm程度となっている。したがって、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子の空乏層の幅は、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の1/10程度となっており、これにより実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては良好なトンネル電流が流れ、駆動電圧の低減につながっているものと考えられる。 As can be seen by comparing the width z of the depletion layer in FIGS. 4 and 10, in the nitride semiconductor light emitting diode device of Example 1, the width z of the depletion layer is approximately 2.5 nm, whereas the comparative example In the nitride semiconductor light emitting diode device, the width z of the depletion layer is about 30 nm. Therefore, the width of the depletion layer of the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1 is about 1/10 of that of the nitride semiconductor light-emitting diode element of Comparative Example, thereby the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1 In this case, it is considered that a good tunnel current flows and the driving voltage is reduced.
すなわち、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子においては、AlN中間層303を構成するAlNの格子定数が、第1のn型GaN層302およびp型GaN層304を構成するGaNの格子定数よりも小さくなっている。したがって、AlN中間層303には、この格子定数差に起因して格子不整合による格子歪が生じ、ピエゾ電界による自発分極がC軸方向に沿って発生して、AlN中間層303のC面が+C軸側と−C軸側とで異なる性質を示すことから、AlN中間層303は極性面を有する。そして、極性面を有するAlN中間層303においては、バンドの曲がりが生じるために、空乏層の幅を狭くすることができたものと考えられる。
That is, in the nitride semiconductor light emitting diode element of Example 1, the lattice constant of AlN constituting the AlN
また、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子において発光強度ムラがほとんど見られなかったのは、AlN中間層303の挿入により、第1のn型GaN層302とp型GaN層304との間の電圧が低減して、これらの層間の抵抗が小さくなったため、均一に電流が注入できたことによるものと考えられる。
Further, in the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1, almost no uneven emission intensity was observed between the first n-
図5に、実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子のAlN中間層303の厚さを4nmに変更したときのAlN中間層303近傍のバンドエネルギダイヤグラムの理論計算結果を示す。この場合には、空乏層の幅zが4nm程度となり、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子の空乏層の幅の1/7程度となっている。したがって、AlN中間層303の厚さを4nmに変更した場合にも、良好なトンネル電流が流れ、駆動電圧が低減するという本発明の効果が得られることがわかる。図5におけるその他の説明は、図4における説明と同様である。
FIG. 5 shows a theoretical calculation result of a band energy diagram in the vicinity of the AlN
なお、本実施例と同様の効果は、中間層303がAlNからなる場合に限られず、中間層303がAlxGa1-xN(0<x<1)からなる場合にも得られる。
Note that the same effects as in the present embodiment are not limited to the case where the
また、サファイア基板301の温度を500℃程度にして、サファイア基板301のC面である(0001)面上にGaNバッファ層を形成してから第1のn型GaN層302を形成しても本実施例と同様の効果が得られる。
Further, even if the first n-
また、サファイア基板301の代わりにn型窒化物半導体基板を用い、n型窒化物半導体基板の極性面または半極性面上に中間層303を直接形成し、その中間層303上にp型GaN層304を形成して図2に示すような上下電極構造の構成に変更した場合にも、本実施例と同様の効果が得られる。
In addition, an n-type nitride semiconductor substrate is used instead of the
また、多重量子井戸活性層305にAlを含む混晶を用いた場合でも上記と同様の効果が得られ、さらには多重量子井戸活性層305を構成する井戸層のIn組成比を適宜変更して発光波長を変更した場合でも本実施例と同様の効果が得られる。
Further, even when a mixed crystal containing Al is used for the multiple quantum well
本発明においては、従来の一般的な構造とは異なり、活性層はp型窒化物半導体層上に形成される。多重量子井戸活性層305は、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層309側から、厚さ60nmのノンドープGaN層、厚さ8nmのノンドープIn0.02Ga0.98Nバリア層と厚さ4nmのノンドープIn0.2Ga0.8N井戸層の順に形成されている。p型窒化物半導体層上に活性層の井戸層を直接形成した場合には、p型ドーパントであるMgの活性層への拡散により発光強度が低下することがあることから、p型窒化物半導体層と活性層の井戸層との間には5nm以上の間隔をあけることが好ましい。なお、当該間隔には、本実施例のように、ノンドープの窒化物半導体層を形成することが好ましい。
In the present invention, unlike the conventional general structure, the active layer is formed on the p-type nitride semiconductor layer. The multi-quantum well
<実施例2>
実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子の中間層303の組成をAl0.3Ga0.7Nに変更するとともに、中間層303の厚さを20nmに変更したこと以外は実施例1と同様にして窒化物半導体発光ダイオード素子を作製する。
<Example 2>
The nitride is the same as in Example 1 except that the composition of the
このようにして作製した実施例2の窒化物半導体発光ダイオード素子も、上記の実施例1の窒化物半導体発光ダイオード素子と同様に、比較例の窒化物半導体発光ダイオード素子と比較して、発光強度ムラを抑制することができるとともに、動作電圧も低減することができる。 The nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 2 manufactured in this way is also light-emitting intensity as compared with the nitride semiconductor light-emitting diode element of Comparative Example, similarly to the nitride semiconductor light-emitting diode element of Example 1 described above. Unevenness can be suppressed and the operating voltage can also be reduced.
<実施例3>
図6に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例3の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、厚さ400μmのn型GaN基板601上に、厚さ2.5μmの第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層602a、厚さ0.1μmの第1のn型GaNガイド層602b、厚さ2.5nmのAl0.8Ga0.2N中間層603、厚さ0.2μmのp型GaNガイド層604、厚さ0.01μmのp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層609、厚さ0.144μmの多重量子井戸活性層605、厚さ0.2μmの第2のn型GaNガイド層606bおよび厚さ0.6μmの第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aの順に積層された構成を有している。
<Example 3>
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor laser device of Example 3 which is an example of the nitride semiconductor light emitting device of the present invention. Here, in the nitride semiconductor laser device of Example 3, a first n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad
また、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aの一部および第2のn型GaNガイド層606bの一部がそれぞれ除去されることによって、共振器長方向に伸びるリッジストライプ部(リッジストライプ部のストライプ幅:1.2〜2.4μm)が形成されており、そのリッジストライプ部の側面および第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aの表面が絶縁膜611で覆われている。
Further, a part of the second n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad
また、n型GaN基板601の裏面には第1のn電極607が形成され、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606a上には第2のn電極608が形成されている。
A first n-
ここで、多重量子井戸活性層605は、実施例3の窒化物半導体レーザ素子から発振するレーザ光の波長が500nmになるように混晶比を調節して形成されており、具体的には、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層609側から、厚さ60nmのノンドープGaN層、厚さ8nmのノンドープIn0.02Ga0.98Nバリア層と厚さ4nmのノンドープIn0.2Ga0.8N井戸層とが交互に2周期積層された積層体および厚さ60nmのノンドープGaN層がこの順に積層された構成を有している。
Here, the multiple quantum well
また、第1のn電極607は、n型GaN基板601に接するようにして形成されており、n型GaN基板601側から、ハフニウム膜(厚さ30nm)、アルミニウム膜(厚さ200nm)、モリブデン膜(厚さ30nm)、白金膜(厚さ50nm)および金膜(厚さ200nm)がこの順に積層された構成となっている。
The first n-
また、第2のn電極608は、第1のn電極607と同じ構造となっている。また、絶縁膜611は、厚さ200nmの酸化シリコン層および厚さ50nmの酸化チタン層がこの順序で積層された構成となっている。
The
また、第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層602a、第1のn型GaNガイド層602b、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aおよび第2のn型GaNガイド層606bのキャリア密度はそれぞれ1×1018cm-3程度である。また、p型GaNガイド層604のキャリア密度は4×1017cm-3程度である。Al0.8Ga0.2N中間層603については、p型不純物およびn型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
The first n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad
上記の構成を有する実施例3の窒化物半導体レーザ素子は以下のようにして製造される。 The nitride semiconductor laser element of Example 3 having the above configuration is manufactured as follows.
まず、直径が2インチの表面を有する厚さ400μmのn型GaN基板601のC面である(0001)面上に、MOCVD成膜装置を用いて、第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層602a、第1のn型GaNガイド層602b、Al0.8Ga0.2N中間層603、p型GaNガイド層604、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層609、多重量子井戸活性層605、第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aをこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。ここで、窒素源としてはアンモニアを用い、ガリウム源としてはTMGを用い、インジウム源としてはTMIを用い、アルミニウム源としてはTMAを用い、p型不純物のマグネシウム源としてはCp2Mgを用い、n型不純物のシリコン源としてシランを用いている。
First, the first n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad is formed on the (0001) plane, which is the C plane of the 400 μm-thick n-
ここで、第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層602aから多重量子井戸活性層605のn型GaN基板601に近い側のノンドープGaN層まではn型GaN基板601の温度を1125℃として形成され、その後、n型GaN基板601の温度を750℃まで低下させて多重量子井戸活性層605の残りの部分を形成する。そして、n型GaN基板601の温度を850℃まで上昇させて第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aを形成する。その後、n型GaN基板601の温度を室温まで降温する。
Here, the temperature of the n-
このように、多重量子井戸活性層605を形成した後に、n型GaN基板601の温度を850℃程度の低温として第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aを形成した場合でも、第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aはそれぞれn型窒化物半導体層であるため、第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aの高抵抗化および結晶性の著しい悪化を抑制することができる。また、多重量子井戸活性層605上にp型窒化物半導体層を形成する図11に示すような従来の構成と比べて低温で第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aを形成することができるため、多重量子井戸活性層605が受ける熱ダメージを低減することができる。
Thus, after the multiple quantum well
その後、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606a上に第2のn電極608をEB(Electron Beam)蒸着法により形成する。そして、第2のn電極608の表面全面にフォトレジストを形成した後に、一般的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてそのフォトレジストのリッジストライプ部を形成しない領域に開口部を設ける。その後、ICPエッチング法を用いて、第2のn型GaNガイド層606bの厚さ方向の途中までエッチングを行なう。そして、フォトレジストの表面全面に、EB蒸着法およびスパッタ法を用いて、酸化シリコン層および酸化チタン層をこの順序に積層して、絶縁膜611を形成する。その後リフトオフによりフォトレジストを除去することによって、第2のn電極608が第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606a上に形成されるとともに、所定の形状にパターンニングされた絶縁膜611が形成される。
Thereafter, a second n-
次に、EB蒸着法を用いて、n型GaN基板601の裏面上に第1のn電極607を形成する。
Next, a first n-
次に、上記の第1のn電極607の形成後のn型GaN基板601の厚さを一般的な研削および研磨により100μm程度に薄くした後に、ダイヤモンド針でスクライブし、バー状に劈開する。そして、この劈開により露出した共振器端面にAlOaN1-a(0≦a)の式で表わされる誘電体膜からなる端面コート膜を30nm程度の厚さに形成する。ここで、光出射側の共振器端面における反射率は10%とされ、光反射側の共振器端面における反射率は90%に設定される。これにより、実施例3の窒化物半導体レーザ素子を得る。
Next, after the thickness of the n-
また、比較例として、Al0.8Ga0.2N中間層603の代わりに、第1のn型GaNガイド層602bの上部を50nmの厚さでキャリア密度を3.4×1019cm-3としたシリコン高ドープ層とし、p型GaNガイド層604の下部を50nmの厚さでキャリア密度を3×1018cm-3としたマグネシウム高ドープ層として、これらが接合したトンネル接合を有するトンネル接合層を形成したこと以外は実施例3の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成とした比較例の窒化物半導体レーザ素子を作製する。
Further, as a comparative example, instead of the Al 0.8 Ga 0.2 N
実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は6.2Vである。一方、比較例の窒化物半導体レーザ素子に20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は9.0V程度である。したがって、実施例3の窒化物半導体レーザ素子は、比較例の窒化物半導体レーザ素子と比べて、20mAの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を3V程度低減することができる。 In the nitride semiconductor laser device of Example 3, the driving voltage when driven by injecting a current of 20 mA is 6.2V. On the other hand, the drive voltage when driving by injecting a current of 20 mA into the nitride semiconductor laser element of the comparative example is about 9.0V. Therefore, the nitride semiconductor laser element of Example 3 can reduce the driving voltage when driven by injecting a current of 20 mA, compared with the nitride semiconductor laser element of the comparative example, by about 3V.
実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、多重量子井戸活性層605を形成した後に第2のn型GaNガイド層606bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層606aといったn型窒化物半導体層しか形成されず、p型窒化物半導体層については形成されないため、実施例3の窒化物半導体レーザ素子の構成は、多重量子井戸活性層605中の井戸層のIn組成比を0.15以上、特に0.2以上とするときに優れた構成であると言える。
In the nitride semiconductor laser device of Example 3, the n-type nitride such as the second n-type
また、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、リッジストライプ部が抵抗の大きいp型窒化物半導体層により形成されていたため、駆動電圧が高くなる。しかしながら、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、p型窒化物半導体層に比べて抵抗の小さいn型窒化物半導体層によりリッジストライプ部が形成されるため、従来の窒化物半導体レーザ素子と比較して駆動電圧を低く抑えることができる点で好ましい。 Further, in the conventional nitride semiconductor laser element, the ridge stripe portion is formed of the p-type nitride semiconductor layer having a high resistance, so that the drive voltage becomes high. However, in the nitride semiconductor laser device of Example 3, the ridge stripe portion is formed by the n-type nitride semiconductor layer having a lower resistance than the p-type nitride semiconductor layer. This is preferable in that the drive voltage can be kept low.
さらに、従来の窒化物半導体レーザ素子においては、p型窒化物半導体層に接触するp電極とn型窒化物半導体層に接触するn電極をそれぞれ形成する必要がある。しかしながら、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、n電極のみを用いることができるため、従来の窒化物半導体レーザ素子と比べて、電極と窒化物半導体間の接触抵抗を低減することができる。 Furthermore, in the conventional nitride semiconductor laser device, it is necessary to form a p-electrode that contacts the p-type nitride semiconductor layer and an n-electrode that contacts the n-type nitride semiconductor layer. However, in the nitride semiconductor laser element of Example 3, since only the n electrode can be used, the contact resistance between the electrode and the nitride semiconductor can be reduced as compared with the conventional nitride semiconductor laser element. .
また、実施例3の窒化物半導体レーザ素子において、第1のn電極607および第2のn電極608は同一のものを用いてもよく、異なるものを用いてもよいが、同一のものを用いた場合には、形成条件の変更等が不要となることから生産性が向上し、同一の材料を用いることができることから製造コストの低減を図ることができる。なお、第1のn電極607および第2のn電極608としては、チタン層とアルミニウム層との積層体等の構成も用いることができる。
In the nitride semiconductor laser device of Example 3, the first n-
なお、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、AlOaN1-a(0≦a)の式で表わされる誘電体膜からなる端面コート膜上に、酸化物膜(たとえば、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜および酸化ニオブ膜等の少なくとも1種)、窒化物膜(たとえば、窒化シリコン膜および窒化アルミニウム膜等の少なくとも1種)、酸窒化物膜(たとえば、酸窒化シリコン膜および酸窒化アルミニウム膜等の少なくとも1種)などを形成してもよい。 In the nitride semiconductor laser device of Example 3, an oxide film (for example, a silicon oxide film) is formed on the end face coat film made of a dielectric film represented by the formula of AlO a N 1-a (0 ≦ a). , Aluminum oxide film, zirconium oxide film, tantalum oxide film, titanium oxide film, niobium oxide film, etc.), nitride film (for example, silicon nitride film, aluminum nitride film, etc.), oxynitride A film (for example, at least one of a silicon oxynitride film and an aluminum oxynitride film) may be formed.
また、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、多重量子井戸活性層605の構成を適宜変更することによって、たとえば波長380nm〜550nmのレーザ光を発振する構成としてもよい。
In the nitride semiconductor laser device of Example 3, the configuration of the multiple quantum well
また、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、n型GaN基板601に代えて、n型AlGaN基板、n型AlN基板またはn型InGaN基板などを用いてもよい。
In the nitride semiconductor laser device of Example 3, instead of the n-
また、実施例3の窒化物半導体レーザ素子においては、リッジストライプ部の幅をたとえば2μm〜100μm程度の幅として、照明用途などで使用されるブロードエリア型の窒化物半導体レーザ素子としてもよい。 In the nitride semiconductor laser element of Example 3, the width of the ridge stripe portion may be set to a width of about 2 μm to 100 μm, for example, and may be a broad area type nitride semiconductor laser element used for illumination purposes.
<実施例4>
図12に、本発明の窒化物半導体発光素子の一例である実施例4の窒化物半導体レーザ素子の模式的な断面図を示す。ここで、実施例4の窒化物半導体レーザ素子は、無極性面を有する基板を用いて極性面を有する中間層を形成して窒化物半導体レーザ素子を作製している点で実施例3の窒化物半導体レーザ素子とは異なっている。
<Example 4>
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser device of Example 4, which is an example of the nitride semiconductor light emitting device of the present invention. Here, the nitride semiconductor laser device of Example 4 is a nitride semiconductor laser device of Example 3 in that a nitride semiconductor laser device is manufactured by forming an intermediate layer having a polar surface using a substrate having a nonpolar surface. This is different from a semiconductor laser device.
実施例4の窒化物半導体レーザ素子は、厚さ400μmのn型GaN基板1201のm面上に、厚さ2.5μmの第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1202a、厚さ0.1μmの第1のn型GaNガイド層1202b、厚さ2.5nmのAlN中間層1203、厚さ0.2μmのp型GaNガイド層1204、厚さ0.01μmのp型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層1209、厚さ0.144μmの多重量子井戸活性層1205、厚さ0.2μmの第2のn型GaNガイド層1206bおよび厚さ0.6μmの第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206aの順に積層された構成を有している。
The nitride semiconductor laser device of Example 4 has a first n-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad
また、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206aの一部および第2のn型GaNガイド層1206bの一部がそれぞれ除去されることによって、共振器長方向に伸びるリッジストライプ部(リッジストライプ部のストライプ幅:1.2〜2.4μm)が形成されており、そのリッジストライプ部の側面および第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206aの表面が絶縁膜1211で覆われている。
Further, by removing a part of the second n-type Al 0.05 Ga 0.95
また、n型GaN基板1201の裏面には第1のn電極1207が形成され、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206a上には第2のn電極1208が形成されている。ここで、第1のn電極1207はアノード電極で正のバイアス電圧が印加され、第2のn電極1208はカソード電極で負のバイアス電圧が印加される。
A first n-
ここで、多重量子井戸活性層1205は、実施例3の窒化物半導体レーザ素子から発振するレーザ光の波長が520nmになるように混晶比を調節して形成されており、具体的には、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層1209側から、厚さ60nmのノンドープGaN層、厚さ8nmのノンドープIn0.02Ga0.98Nバリア層と厚さ4nmのノンドープIn0.2Ga0.8N井戸層とが交互に2周期積層された積層体および厚さ60nmのノンドープGaN層がこの順に積層された構成を有している。
Here, the multiple quantum well
また、第1のn電極1207は、n型GaN基板1201に接するようにして形成されており、n型GaN基板1201側から、ハフニウム膜(厚さ30nm)、アルミニウム膜(厚さ200nm)、モリブデン膜(厚さ30nm)、白金膜(厚さ50nm)および金膜(厚さ200nm)がこの順に積層された構成となっている。
The first n-
また、第2のn電極1208は、第1のn電極1207と同じ構造となっている。また、絶縁膜1211は、厚さ200nmの酸化シリコン層および厚さ50nmの酸化チタン層がこの順序で積層された構成となっている。
The second n-
また、第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1202a、第1のn型GaNガイド層1202b、第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206aおよび第2のn型GaNガイド層1206bのキャリア密度はそれぞれ1×1018cm-3程度である。また、p型GaNガイド層1204のキャリア密度は4×1017cm-3程度である。Al0.8Ga0.2N中間層1203については、p型不純物およびn型不純物のドーピングを意図的に行なっていない。
The first n-type Al 0.05 Ga 0.95
上記の構成を有する実施例4の窒化物半導体レーザ素子は以下のようにして製造される。 The nitride semiconductor laser element of Example 4 having the above configuration is manufactured as follows.
まず、直径が2インチの表面を有する厚さ400μmのn型GaN基板1201の無極性のm面である(1−100)面上に、MOCVD成膜装置を用いて、第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1202aおよび第1のn型GaNガイド層1202bを成長させる。
First, a first n-type Al is formed on a (1-100) plane which is a nonpolar m-plane of a 400 μm-thick n-
次に、第1のn型GaNガイド層1202bの成長後のn型GaN基板1201をMOCVD成膜装置から一度取り出して、一般的なフォトリソグラフィ工程により、第1のn型GaNガイド層1202bの表面上に、たとえば、図13(a)の模式的平面図に示すような円形状の開口部1302を有するレジストパターン1301または図13(b)の模式的平面図に示すような矩形状の開口部1303を有するレジストパターン1301を形成する。その後、図13(a)に示すレジストパターン1301の開口部1302または図13(b)に示すレジストパターン1301の開口部1303の形状に第1のn型GaNガイド層1202bの表面に対して垂直方向に第1のn型GaNガイド層1202bの一部を除去することによって、第1のn型GaNガイド層1202bの表面に凹凸を形成する。なお、第1のn型GaNガイド層1202bの除去部分の形状は、上記の円形状および矩形状に限定されず、三角形状等の他の形状であってもよい。また、第1のn型GaNガイド層1202bの除去部分の深さは、たとえば0.01μm〜0.3μm程度として第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1202aの一部まで除去してもよい。また、除去部分の表面の大きさは、たとえば0.1μm〜5μm程度とすることができる。なお、除去部分の表面の大きさとは、円形の場合には直径であり、矩形等の多角形の場合には最も大きい辺の長さのことを意味する。
Next, the n-
上記の凹凸の形成後のn型GaN基板1201をMOCVD成膜装置に再度戻して、AlN中間層1203、p型GaNガイド層1204、p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層1209、多重量子井戸活性層1205、第2のn型GaNガイド層1206bおよび第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層1206aをこの順にMOCVD法によりエピタキシャル成長させる。その後は、実施例3と同様の工程を経ることにより、実施例4の窒化物半導体レーザ素子を得る。
The n-
実施例4の窒化物半導体レーザ素子においては、20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は6.8Vである。一方、上記の比較例の窒化物半導体レーザ素子に20mAの電流を注入して駆動させるときの駆動電圧は9.0V程度である。したがって、実施例4の窒化物半導体レーザ素子は、比較例の窒化物半導体レーザ素子と比べて、20mAの電流を注入して駆動させたときの駆動電圧を2V以上低減することができる。 In the nitride semiconductor laser device of Example 4, the driving voltage when driven by injecting a current of 20 mA is 6.8V. On the other hand, the drive voltage when driving the nitride semiconductor laser element of the above comparative example by injecting a current of 20 mA is about 9.0V. Therefore, the nitride semiconductor laser element of Example 4 can reduce the drive voltage by 2 V or more when driven by injecting a current of 20 mA, compared to the nitride semiconductor laser element of the comparative example.
たとえば、図13(a)および図13(b)に示すレジストパターン1301を用いて図12に示す構成の窒化物半導体レーザ素子を作製した場合には、第1のn型GaNガイド層1202bの側面Xには、m面以外の極性面が形成されることになる。このように、AlN中間層1203が第1のn型GaNガイド層1202bとの界面およびp型GaNガイド層1204との界面にそれぞれ極性面を有している場合には、図12の矢印に示すように、極性面(側面)を利用してトンネル電流が効果的に流れることになる。
For example, when the nitride semiconductor laser device having the configuration shown in FIG. 12 is manufactured using the resist
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の窒化物半導体発光素子は、たとえば照明用途やディスプレイ用途に好適に用いることができる。 The nitride semiconductor light-emitting device of the present invention can be suitably used for lighting applications and display applications, for example.
101 基板、102 第1のn型窒化物半導体層、103 中間層、104 p型窒化物半導体層、105 活性層、106 第2のn型窒化物半導体層、107 第1のn電極、108 第2のn電極、201 n型窒化物半導体基板、301 サファイア基板、302 第1のn型GaN層、303 AlN中間層、304 p型GaN層、305 多重量子井戸活性層、306 第2のn型GaN層、307 第1のn電極、308 第2のn電極、309 p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層、401 伝導帯のバンドエネルギ、402 フェルミエネルギ、403 p型不純物のキャリア密度、404 n型不純物のキャリア密度、405 価電子帯のバンドエネルギ、601 n型GaN基板、602a 第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層、602b 第1のn型GaNガイド層、603 Al0.8Ga0.2N中間層、604 p型GaNガイド層、605 多重量子井戸活性層、606a 第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層、606b 第2のn型GaNガイド層、607 第1のn電極、608 第2のn電極、609 p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層、611 絶縁膜、701 シリコン高ドープ層、702 マグネシウム高ドープ層、703 トンネル接合層、801 発光強度が大きい領域、802 発光強度が小さい領域、1101 サファイア基板、1102 GaNバッファ層、1103 Siドープn型GaN層、1104 活性層、1105 Mgドープp型GaN層、1106 Mgハイドープp+型GaN層、1107 Siハイドープn+型GaN層、1108 Siドープn型GaN層、1109 第1のn電極、1110 第2のn電極、1201 n型GaN基板、1202a 第1のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層、1202b 第1のn型GaNガイド層、1203 AlN中間層、1204 p型GaNガイド層、1205 多重量子井戸活性層、1206a 第2のn型Al0.05Ga0.95Nクラッド層、1206b 第2のn型GaNガイド層、1207 第1のn電極、1208 第2のn電極、1209 p型Al0.1Ga0.9Nキャリアブロック層、1211 絶縁膜、1301 レジストパターン、1302,1303 開口部。 101 substrate 102 first n-type nitride semiconductor layer 103 intermediate layer 104 p-type nitride semiconductor layer 105 active layer 106 second n-type nitride semiconductor layer 107 first n-electrode 108 second 2 n-electrodes, 201 n-type nitride semiconductor substrate, 301 sapphire substrate, 302 first n-type GaN layer, 303 AlN intermediate layer, 304 p-type GaN layer, 305 multiple quantum well active layer, 306 second n-type GaN layer, 307 first n-electrode, 308 second n-electrode, 309 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N carrier blocking layer, 401 conduction band energy, 402 Fermi energy, 403 p-type impurity carrier density, 404 n the carrier density of the impurity, the band energy of 405 valence band, 601 n-type GaN substrate, 602a first n-type Al 0.05 Ga 0.95 n cladding layer, 60 b The first n-type GaN guide layer, 603 Al 0.8 Ga 0.2 N intermediate layer, 604 p-type GaN guide layer, 605 a multiple quantum well active layer, 606a second n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer, 606b a second N-type GaN guide layer, 607 first n-electrode, 608 second n-electrode, 609 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N carrier block layer, 611 insulating film, 701 silicon highly doped layer, 702 magnesium highly doped layer, 703 Tunnel junction layer, 801 region with high emission intensity, 802 region with low emission intensity, 1101 sapphire substrate, 1102 GaN buffer layer, 1103 Si-doped n-type GaN layer, 1104 active layer, 1105 Mg-doped p-type GaN layer, 1106 Mg highly doped p + type GaN layer, 1107 Si highly doped n + type GaN layer, 1108 Si doped n Type GaN layer, 1109 first n electrode, 1110 second n electrode, 1201 n type GaN substrate, 1202a first n type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer, 1202b first n type GaN guide layer, 1203 AlN Intermediate layer, 1204 p-type GaN guide layer, 1205 multiple quantum well active layer, 1206a second n-type Al 0.05 Ga 0.95 N cladding layer, 1206b second n-type GaN guide layer, 1207 first n-electrode, 1208 first 2 n electrodes, 1209 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N carrier blocking layer, 1211 insulating film, 1301 resist pattern, 1302, 1303 openings.
Claims (8)
前記n型窒化物半導体層に接する第1の電極はアノード電極であり、
前記第2のn型窒化物半導体層に接する第2の電極はカソード電極であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 A second n-type nitride semiconductor layer is stacked on the active layer;
The first electrode in contact with the n-type nitride semiconductor layer is an anode electrode;
5. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the second electrode in contact with the second n-type nitride semiconductor layer is a cathode electrode.
前記井戸層中におけるIn組成比が0.15以上0.4以下であることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 The active layer has a well layer made of a group III nitride semiconductor containing In,
The nitride semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein an In composition ratio in the well layer is 0.15 or more and 0.4 or less.
前記井戸層中におけるIn組成比が0.2以上0.4以下であることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 The active layer has a well layer made of a group III nitride semiconductor containing In,
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein an In composition ratio in the well layer is 0.2 or more and 0.4 or less.
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