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JP2024121935A - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents

Nitride semiconductor light emitting device Download PDF

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JP2024121935A
JP2024121935A JP2023029186A JP2023029186A JP2024121935A JP 2024121935 A JP2024121935 A JP 2024121935A JP 2023029186 A JP2023029186 A JP 2023029186A JP 2023029186 A JP2023029186 A JP 2023029186A JP 2024121935 A JP2024121935 A JP 2024121935A
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active layer
light
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勇介 松倉
シリル ペルノ
一史 ▲高▼尾
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Nikkiso Co Ltd
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Nikkiso Co Ltd
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Abstract

Figure 2024121935000001

【課題】活性層内にシリコンが含まれる場合において、発光出力の向上を図ることができる窒化物半導体発光素子を提供する。
【解決手段】窒化物半導体発光素子は、Al、Ga及びNを含有するn型半導体層と、n型半導体層の一方側に形成され、Al、Ga及びNを含有する複数の井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層と、活性層のn型半導体層側と反対側に形成されたp型半導体層と、を備える。活性層内には、シリコンが含まれる。n型半導体層の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅は、812arcsec以下である。
【選択図】図2

Figure 2024121935000001

The present invention provides a nitride semiconductor light emitting device capable of improving the light emission output when silicon is contained in an active layer.
[Solution] The nitride semiconductor light emitting element includes an n-type semiconductor layer containing Al, Ga, and N, an active layer formed on one side of the n-type semiconductor layer and having a multiple quantum well structure with a plurality of well layers containing Al, Ga, and N, and a p-type semiconductor layer formed on the active layer opposite to the n-type semiconductor layer side. Silicon is contained in the active layer. The half width of the X-ray rocking curve for the (10-12) plane of the n-type semiconductor layer is 812 arcsec or less.
[Selected figure] Figure 2

Description

本発明は、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.

特許文献1には、n型AlGaNにて形成されたn型クラッド層と、AlGaNにて形成された活性層とを有する窒化物半導体素子が開示されている。特許文献1には、n型クラッド層の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅であるn-AlGaNミックス値を500arcsec以下とすることで、窒化物半導体素子の発光出力が向上する旨が開示されている。 Patent Document 1 discloses a nitride semiconductor device having an n-type cladding layer formed of n-type AlGaN and an active layer formed of AlGaN. Patent Document 1 discloses that the light emission output of the nitride semiconductor device is improved by setting the n-AlGaN mix value, which is the half-width of the X-ray rocking curve for the (10-12) plane of the n-type cladding layer, to 500 arcsec or less.

特開2019-121655号公報JP 2019-121655 A

活性層内にシリコンが含まれる前提構成を有する場合においては、活性層内にシリコンが含まれない場合と比べ、n-AlGaNミックス値と発光出力との関係が異なることが新たに見出された。 It has been newly discovered that when the active layer has a prerequisite configuration in which silicon is included, the relationship between the n-AlGaN mix value and the light emission output is different compared to when the active layer does not contain silicon.

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、活性層内にシリコンが含まれる場合において、発光出力の向上を図ることができる窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a nitride semiconductor light-emitting element that can improve the light emission output when silicon is contained in the active layer.

本発明は、前記の目的を達成するため、Al、Ga及びNを含有するn型半導体層と、前記n型半導体層の一方側に形成され、Al、Ga及びNを含有する複数の井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層と、前記活性層の前記n型半導体層側と反対側に形成されたp型半導体層と、を備え、前記n型半導体層の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅は、812arcsec以下であり、前記活性層内には、シリコンが含まれる、窒化物半導体発光素子を提供する。 To achieve the above object, the present invention provides a nitride semiconductor light-emitting device comprising an n-type semiconductor layer containing Al, Ga, and N, an active layer having a multiple quantum well structure formed on one side of the n-type semiconductor layer and having multiple well layers containing Al, Ga, and N, and a p-type semiconductor layer formed on the active layer opposite to the n-type semiconductor layer side, in which the half-width of the X-ray rocking curve for the (10-12) plane of the n-type semiconductor layer is 812 arcsec or less, and the active layer contains silicon.

本発明によれば、活性層内にシリコンが含まれる場合において、発光出力の向上を図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可能となる。 The present invention makes it possible to provide a nitride semiconductor light-emitting element that can improve the light emission output when silicon is contained in the active layer.

実施の形態における、窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment. 実験例における、n-AlGaNミックス値と発光出力との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the n-AlGaN mix value and the light emission output in an experimental example.

[実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
[Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Note that the embodiment described below is shown as a preferred specific example for carrying out the present invention, and while there are some parts that specifically exemplify various technical matters that are technically preferable, the technical scope of the present invention is not limited to this specific embodiment.

(窒化物半導体発光素子1)
図1は、窒化物半導体発光素子1の構成を概略的に示す模式図である。なお、図1において、窒化物半導体発光素子1(以下、単に「発光素子1」ともいう。)の各層の積層方向の寸法比は、必ずしも実際のものと一致するものではない。以後、発光素子1の各層の積層方向を上下方向という。また、上下方向の一方側であって、基板2における各半導体層が成長される側(例えば図1の上側)を上側とし、その反対側(例えば図1の下側)を下側とする。なお、上下の表現は便宜的なものであり、例えば発光素子1の使用時における、鉛直方向に対する発光素子1の姿勢を限定するものではない。
(Nitride Semiconductor Light Emitting Device 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a nitride semiconductor light-emitting element 1. In FIG. 1, the dimensional ratio of each layer in the stacking direction of the nitride semiconductor light-emitting element 1 (hereinafter, also simply referred to as "light-emitting element 1") does not necessarily match the actual one. Hereinafter, the stacking direction of each layer of the light-emitting element 1 is referred to as the up-down direction. Also, one side in the up-down direction, on which each semiconductor layer of the substrate 2 is grown (e.g., the upper side in FIG. 1), is referred to as the upper side, and the opposite side (e.g., the lower side in FIG. 1) is referred to as the lower side. Note that the expressions up and down are for convenience and do not limit the attitude of the light-emitting element 1 with respect to the vertical direction, for example, when the light-emitting element 1 is used.

発光素子1は、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)又は半導体レーザ(LD:Laser Diode)である。本形態において、発光素子1は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオードである。特に、本形態の発光素子1は、中心波長が250nm以上365nm以下の紫外光を発する。発光素子1は、例えば殺菌(例えば空気浄化、浄水等)、医療(例えば光線治療、計測・分析等)、UVキュアリング等の分野において用いることができる。 The light-emitting element 1 is, for example, a light-emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD). In this embodiment, the light-emitting element 1 is a light-emitting diode that emits light with a wavelength in the ultraviolet region. In particular, the light-emitting element 1 in this embodiment emits ultraviolet light with a central wavelength of 250 nm or more and 365 nm or less. The light-emitting element 1 can be used in fields such as sterilization (e.g., air purification, water purification, etc.), medical care (e.g., phototherapy, measurement/analysis, etc.), UV curing, etc.

発光素子1は、基板2上に、バッファ層3、n型クラッド層4、組成傾斜層5、活性層6、電子ブロック層7及びp型半導体層8を順次備える。また、発光素子1は、n型クラッド層4上に設けられたn側電極11と、p型半導体層8上に設けられたp側電極12とを備える。 The light-emitting element 1 includes a buffer layer 3, an n-type cladding layer 4, a composition-graded layer 5, an active layer 6, an electron blocking layer 7, and a p-type semiconductor layer 8, which are arranged in this order on a substrate 2. The light-emitting element 1 also includes an n-side electrode 11 provided on the n-type cladding layer 4, and a p-side electrode 12 provided on the p-type semiconductor layer 8.

発光素子1を構成する半導体としては、例えば、AlGaIn1-a-bN(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦a+b≦1)にて表される2~4元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。本形態においては、発光素子1を構成する半導体として、AlGa1-cN(0≦c≦1)にて表される2元系又は3元系のIII族窒化物半導体を用いている。これらのIII族元素の一部は、ホウ素(B)、タリウム(Tl)等に置き換えてもよい。また、窒素の一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置き換えてもよい。 As the semiconductor constituting the light-emitting element 1, for example, a binary to quaternary group III nitride semiconductor represented by Al a Ga b In 1-a-b N (0≦a≦1, 0≦b≦1, 0≦a+b≦1) can be used. In this embodiment, as the semiconductor constituting the light-emitting element 1, a binary or ternary group III nitride semiconductor represented by Al c Ga 1-c N (0≦c≦1) is used. Some of these group III elements may be replaced with boron (B), thallium (Tl), or the like. In addition, some of the nitrogen may be replaced with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi), or the like.

基板2は、活性層6が発する光を透過する材料からなる。基板2は、例えばサファイア(Al)基板である。基板2の上面(すなわち発光素子1の各半導体層が積層される側の面)は、c面である。このc面は、オフ角を有するものであってもよい。また、基板2として、例えば窒化アルミニウム(AlN)基板又は窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)基板等を用いてもよい。 The substrate 2 is made of a material that transmits the light emitted by the active layer 6. The substrate 2 is, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate. The upper surface of the substrate 2 (i.e., the surface on which the semiconductor layers of the light-emitting element 1 are stacked) is a c-plane. This c-plane may have an off-angle. Alternatively, for example, an aluminum nitride (AlN) substrate or an aluminum gallium nitride (AlGaN) substrate may be used as the substrate 2.

バッファ層3は、基板2上に形成されている。本形態において、バッファ層3は、窒化アルミニウムにより形成されている。なお、基板2が窒化アルミニウム基板又は窒化アルミニウムガリウム基板である場合、バッファ層3は必ずしも設けなくてもよい。また、バッファ層3は、窒化アルミニウムからなる半導体層の上に形成された、アンドープのAlGa1-pN(0≦p≦1)からなる半導体層を含んでいてもよい。 The buffer layer 3 is formed on the substrate 2. In this embodiment, the buffer layer 3 is made of aluminum nitride. When the substrate 2 is an aluminum nitride substrate or an aluminum gallium nitride substrate, the buffer layer 3 does not necessarily have to be provided. The buffer layer 3 may also include a semiconductor layer made of undoped Al p Ga 1-p N (0≦p≦1) formed on a semiconductor layer made of aluminum nitride.

n型クラッド層4は、バッファ層3上に形成されたn型半導体層である。n型クラッド層4は、例えば、n型不純物がドープされたAlGa1-qN(0≦q≦1)により形成されている。本形態において、n型不純物としては、シリコン(Si)を用いた。なお、n型不純物としては、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)又はテルル(Te)等を用いてもよい。n型クラッド層4のAl組成比qは、例えば20%以上とすることが好ましく、25%以上70%以下とすることが更に好ましい。なお、Al組成比は、AlNモル分率とも称される。n型クラッド層4の膜厚は、例えば1μm以上4μm以下とすることができる。 The n-type cladding layer 4 is an n-type semiconductor layer formed on the buffer layer 3. The n-type cladding layer 4 is formed of, for example, Al q Ga 1-q N (0≦q≦1) doped with n-type impurities. In this embodiment, silicon (Si) is used as the n-type impurity. Note that germanium (Ge), selenium (Se), tellurium (Te), or the like may also be used as the n-type impurity. The Al composition ratio q of the n-type cladding layer 4 is preferably, for example, 20% or more, and more preferably, 25% or more and 70% or less. Note that the Al composition ratio is also referred to as the AlN mole fraction. The thickness of the n-type cladding layer 4 can be, for example, 1 μm or more and 4 μm or less.

n型クラッド層4を構成するn型AlGaN結晶の(10-12)面に対するX線回折のωスキャンにより得られるX線ロッキングカーブの半値幅(以後、「n-AlGaNミックス値」ともいう。)は、812arcsec以下である。n-AlGaNミックス値は、n型クラッド層4の結晶品質を示す指標であり、その値が低いほどn型クラッド層4の結晶品質が良いことを意味する。後述の実験例にて示すように、活性層6にシリコンが含まれる発光素子1においては、n-AlGaNミックス値を812arcsec以下とすることで発光出力が向上する。発光出力をより向上させる観点から、n-AlGaNミックス値は、760arcsec以下が好ましい。 The half-width of the X-ray rocking curve obtained by ω-scanning of X-ray diffraction for the (10-12) plane of the n-type AlGaN crystal constituting the n-type cladding layer 4 (hereinafter also referred to as the "n-AlGaN mix value") is 812 arcsec or less. The n-AlGaN mix value is an index showing the crystal quality of the n-type cladding layer 4, and the lower the value, the better the crystal quality of the n-type cladding layer 4. As shown in the experimental example described later, in a light-emitting device 1 containing silicon in the active layer 6, the light emission output is improved by setting the n-AlGaN mix value to 812 arcsec or less. From the viewpoint of further improving the light emission output, the n-AlGaN mix value is preferably 760 arcsec or less.

本形態において、n型クラッド層4は、単層構造であるが、複数層構造としてもよい。n型クラッド層4が複数層構造の場合、n型クラッド層4を構成する各半導体層のうち、最も活性層6に近い側の半導体層について、n-AlGaNミックス値が812arcsec以下(好ましくは760arcsec以下)とされる。活性層6の発光強度は、活性層6の結晶性に依存し、活性層6の結晶性は、n型クラッド層4の複数の半導体層のうち最も活性層6に近い半導体層の結晶性に依存すると考えられるためである。 In this embodiment, the n-type cladding layer 4 has a single-layer structure, but may have a multi-layer structure. When the n-type cladding layer 4 has a multi-layer structure, the n-AlGaN mix value of the semiconductor layer that is closest to the active layer 6 among the semiconductor layers that make up the n-type cladding layer 4 is set to 812 arcsec or less (preferably 760 arcsec or less). This is because it is considered that the emission intensity of the active layer 6 depends on the crystallinity of the active layer 6, and that the crystallinity of the active layer 6 depends on the crystallinity of the semiconductor layer that is closest to the active layer 6 among the multiple semiconductor layers of the n-type cladding layer 4.

組成傾斜層5は、n型クラッド層4上に形成されている。組成傾斜層5は、シリコンがドープされたAlGa1-rN(0≦r≦1)からなる。組成傾斜層5の上下方向の各位置におけるAl組成比は、活性層6側の位置ほど大きくなっている。なお、組成傾斜層5は、例えば上下方向の極一部の領域(例えば組成傾斜層5の上下方向の全体の5%以下の領域)に、活性層6側に向かうにつれてAl組成比が大きくならない領域を含んでいてもよい。 The composition gradient layer 5 is formed on the n-type cladding layer 4. The composition gradient layer 5 is made of silicon-doped Al r Ga 1-r N (0≦r≦1). The Al composition ratio at each position in the vertical direction of the composition gradient layer 5 increases toward the active layer 6. Note that the composition gradient layer 5 may include a region in which the Al composition ratio does not increase toward the active layer 6, for example, in a very small region in the vertical direction (for example, a region of 5% or less of the entire vertical direction of the composition gradient layer 5).

組成傾斜層5は、そのn型クラッド層4側の端部のAl組成比が、n型クラッド層4における組成傾斜層5側の端部のAl組成比と略同一(例えば差が5%以内)であることが好ましい。また、組成傾斜層5は、その活性層6側の端部のAl組成比が、活性層6における組成傾斜層5側の端部のAl組成比と略同一(例えば差が5%以内)であることが好ましい。組成傾斜層5の膜厚は、例えば5nm以上50nm以下とすることができる。 It is preferable that the Al composition ratio of the end of the composition gradient layer 5 on the n-type cladding layer 4 side is approximately the same (e.g., within 5% difference) as the Al composition ratio of the end of the composition gradient layer 5 side in the n-type cladding layer 4. It is also preferable that the Al composition ratio of the end of the composition gradient layer 5 on the active layer 6 side is approximately the same (e.g., within 5% difference) as the Al composition ratio of the end of the composition gradient layer 5 side in the active layer 6. The film thickness of the composition gradient layer 5 can be, for example, 5 nm or more and 50 nm or less.

活性層6は、組成傾斜層5上に形成されている。活性層6は、複数の井戸層621~623を有する多重量子井戸構造である。活性層6は、中心波長が250nm以上365nm以下の紫外光を発することができるよう、バンドギャップが調整されている。 The active layer 6 is formed on the compositionally graded layer 5. The active layer 6 has a multiple quantum well structure having multiple well layers 621-623. The band gap of the active layer 6 is adjusted so that it can emit ultraviolet light with a central wavelength of 250 nm or more and 365 nm or less.

本形態において、活性層6は、障壁層61と井戸層621~623とを3つずつ有し、障壁層61と井戸層621~623とが交互に積層されている。活性層6においては、組成傾斜層5側の端部に障壁層61が位置しており、電子ブロック層7側の端部に井戸層623が位置している。なお、活性層6の障壁層61の数及び井戸層621~623の数は、井戸層が2つ以上存在してれば特に限定されない。 In this embodiment, the active layer 6 has three barrier layers 61 and three well layers 621 to 623, and the barrier layers 61 and the well layers 621 to 623 are alternately stacked. In the active layer 6, the barrier layer 61 is located at the end on the composition gradient layer 5 side, and the well layer 623 is located at the end on the electron blocking layer 7 side. The number of barrier layers 61 and the number of well layers 621 to 623 in the active layer 6 are not particularly limited as long as there are two or more well layers.

各障壁層61は、AlGa1-sN(0<s<1)により形成されている。各障壁層61のAl組成比sは、例えば75%以上95%以下である。また、各障壁層61の膜厚は、例えば2nm以上50nm以下である。 Each barrier layer 61 is made of Al s Ga 1-s N (0<s<1). The Al composition ratio s of each barrier layer 61 is, for example, 75% to 95%. The thickness of each barrier layer 61 is, for example, 2 nm to 50 nm.

井戸層621~623は、AlGa1-tN(0<t<1)により形成されている。各井戸層621~623のAl組成比tは、障壁層61のAl組成比sよりも小さい(すなわちt<s)。 The well layers 621 to 623 are made of Al t Ga 1-t N (0<t<1). The Al composition ratio t of each of the well layers 621 to 623 is smaller than the Al composition ratio s of the barrier layer 61 (that is, t<s).

3つの井戸層621~623を、組成傾斜層5側から順に第1井戸層621、第2井戸層622、第3井戸層623と呼ぶこととする。第1井戸層621の膜厚は、第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれの膜厚よりも1nm以上大きい。これにより、活性層6の各層が平坦化され、出力光の単色性が向上する。第1井戸層621の膜厚と第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれの膜厚との差は、2nm以上4nm以下とすることが好ましい。本形態において、第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれは、2nm以上4nm以下の膜厚を有し、第1井戸層621は、4nm以上6nm以下の膜厚を有する。 The three well layers 621 to 623 are referred to as the first well layer 621, the second well layer 622, and the third well layer 623, in that order from the composition gradient layer 5 side. The film thickness of the first well layer 621 is 1 nm or more larger than the film thicknesses of the second well layer 622 and the third well layer 623. This flattens each layer of the active layer 6, improving the monochromaticity of the output light. It is preferable that the difference between the film thickness of the first well layer 621 and the film thicknesses of the second well layer 622 and the third well layer 623 is 2 nm or more and 4 nm or less. In this embodiment, each of the second well layer 622 and the third well layer 623 has a film thickness of 2 nm or more and 4 nm or less, and the first well layer 621 has a film thickness of 4 nm or more and 6 nm or less.

また、第1井戸層621のAl組成比は、第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれのAl組成比よりも2%以上大きい。第1井戸層621のAl組成比を、第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれのAl組成比よりも大きくすることにより、第1井戸層621の結晶性が向上する。これは、第1井戸層621とn型クラッド層4とのAl組成比の差が小さくなるためである。第1井戸層621の結晶性が向上することにより、活性層6のうちの第1井戸層621上に形成される各半導体層の結晶性も向上する。これにより、活性層6におけるキャリアの移動度が向上し、発光出力が向上する。かかる効果は、第1井戸層621の膜厚が大きくなるほど顕著であるが、発光素子1全体の電気抵抗値が増加することを抑制する観点から第1井戸層621の膜厚は所定値以下となるよう設計される。 The Al composition ratio of the first well layer 621 is 2% or more greater than the Al composition ratios of the second well layer 622 and the third well layer 623. By making the Al composition ratio of the first well layer 621 greater than the Al composition ratios of the second well layer 622 and the third well layer 623, the crystallinity of the first well layer 621 is improved. This is because the difference in the Al composition ratio between the first well layer 621 and the n-type cladding layer 4 is reduced. By improving the crystallinity of the first well layer 621, the crystallinity of each semiconductor layer formed on the first well layer 621 of the active layer 6 is also improved. This improves the mobility of carriers in the active layer 6 and improves the light emission output. This effect is more pronounced as the film thickness of the first well layer 621 increases, but the film thickness of the first well layer 621 is designed to be equal to or less than a predetermined value in order to suppress an increase in the electrical resistance value of the entire light-emitting element 1.

本形態において、第2井戸層622及び第3井戸層623のそれぞれは、25%以上45%以下のAl組成比を有し、第1井戸層621は、35%以上55%以下のAl組成比を有する。複数の井戸層621~623は、例えば組成傾斜層5側のものほどAl組成比が大きくなるよう構成されていてもよい。 In this embodiment, the second well layer 622 and the third well layer 623 each have an Al composition ratio of 25% to 45%, and the first well layer 621 has an Al composition ratio of 35% to 55%. The multiple well layers 621 to 623 may be configured such that the Al composition ratio is greater on the composition gradient layer 5 side, for example.

活性層6には、シリコンが含まれている。後述するように、本形態においては活性層6の成膜中にシリコン源は供給されず、活性層6の各層に存在するシリコンは、発光素子1の活性層6よりも基板2側から拡散されたものである。活性層6中のシリコンは、活性層6の上下方向の各位置のうちのAl組成比が小さい位置に特に取り込まれやすく、また、活性層6の各層のうちの組成傾斜層5に近い層に取り込まれやすい傾向がある。 The active layer 6 contains silicon. As described below, in this embodiment, no silicon source is supplied during the formation of the active layer 6, and the silicon present in each layer of the active layer 6 is diffused from the substrate 2 side of the active layer 6 of the light-emitting element 1. Silicon in the active layer 6 is particularly likely to be incorporated into positions in the active layer 6 in the vertical direction where the Al composition ratio is small, and also tends to be incorporated into layers of the active layer 6 that are close to the composition gradient layer 5.

各障壁層61のシリコン濃度は、組成傾斜層5に近い側の層ほど大きくなり、同様に、各井戸層621~623のシリコン濃度は、組成傾斜層5に近い側の層ほど大きくなる。本形態において、活性層6の各層のシリコン濃度のうち、複数の井戸層621~623の最もn型半導体層側の井戸層である第1井戸層621のシリコン濃度が最も高い。上下方向における活性層6のシリコン濃度分布の最大値は、8.0×1018atoms/cm以上が好ましく、1.0×1019atoms/cm以上6.0×1019atoms/cm以下が好ましい。上下方向における活性層6のシリコン濃度分布の最大値が前述の数値範囲の場合に、発光素子1の発光出力が向上しやすいことを確認している。 The silicon concentration of each barrier layer 61 is greater in the layer closer to the composition gradient layer 5, and similarly, the silicon concentration of each well layer 621-623 is greater in the layer closer to the composition gradient layer 5. In this embodiment, among the silicon concentrations of each layer of the active layer 6, the first well layer 621, which is the well layer closest to the n-type semiconductor layer among the multiple well layers 621-623, has the highest silicon concentration. The maximum value of the silicon concentration distribution of the active layer 6 in the vertical direction is preferably 8.0×10 18 atoms/cm 3 or more, and preferably 1.0×10 19 atoms/cm 3 or more and 6.0×10 19 atoms/cm 3 or less. It has been confirmed that when the maximum value of the silicon concentration distribution of the active layer 6 in the vertical direction is in the above-mentioned numerical range, the light emission output of the light emitting element 1 is likely to be improved.

活性層6には、図示しない複数のピット(例えばいわゆるVピット)が形成されている。後述するように、発光素子1の製造時、活性層6の成膜前(具体的には組成傾斜層5の成膜後、活性層6の成膜前)にチャンバ内にシリコン源が供給されることで、半導体層の母相の成長モードが変わり、活性層6にピットが形成される。活性層6中にピットが形成されることで、ピットを介してp型半導体層8から活性層6へ正孔が供給されやすくなる結果、発光素子1の発光出力が向上するものと考えられる。また、活性層6にシリコンが含まれることで、活性層6においてピットの形成が誘発されやすくなるものと考えられる。 In the active layer 6, a plurality of pits (for example, so-called V pits) (not shown) are formed. As described later, when manufacturing the light-emitting element 1, a silicon source is supplied into the chamber before the active layer 6 is formed (specifically, after the composition gradient layer 5 is formed and before the active layer 6 is formed), which changes the growth mode of the parent phase of the semiconductor layer and forms pits in the active layer 6. The formation of pits in the active layer 6 makes it easier for holes to be supplied from the p-type semiconductor layer 8 to the active layer 6 through the pits, which is thought to improve the light emission output of the light-emitting element 1. In addition, the inclusion of silicon in the active layer 6 is thought to make it easier to induce the formation of pits in the active layer 6.

電子ブロック層7は、活性層6上に形成されている。電子ブロック層7は、活性層6からp型半導体層8側へ電子がリークするオーバーフロー現象の発生を抑制すること(以後、電子ブロック効果ともいう)によって活性層6への電子注入効率を向上させる役割を有する。本形態において、電子ブロック層7は、アンドープのAlGa1-uN(0.7≦u≦1)により形成されている。すなわち、電子ブロック層7は、Al組成比uが70%以上の半導体層にて構成されている。電子ブロック層7は、活性層6側から順に、第1電子ブロック層71と第2電子ブロック層72とを積層した積層構造を有する。なお、電子ブロック層7は、3層以上にて形成されていてもよい。 The electron blocking layer 7 is formed on the active layer 6. The electron blocking layer 7 has a role of improving the efficiency of electron injection into the active layer 6 by suppressing the occurrence of an overflow phenomenon in which electrons leak from the active layer 6 to the p-type semiconductor layer 8 side (hereinafter, also referred to as the electron blocking effect). In this embodiment, the electron blocking layer 7 is formed of undoped Al u Ga 1-u N (0.7≦u≦1). That is, the electron blocking layer 7 is composed of a semiconductor layer with an Al composition ratio u of 70% or more. The electron blocking layer 7 has a layered structure in which a first electron blocking layer 71 and a second electron blocking layer 72 are layered in this order from the active layer 6 side. The electron blocking layer 7 may be formed of three or more layers.

第1電子ブロック層71は、活性層6に接するよう設けられている。電子ブロック層7を構成する複数の半導体層(本形態においては第1電子ブロック層71及び第2電子ブロック層72)のうち、第1電子ブロック層71は、電子ブロック層7を構成する他の半導体層(すなわち第2電子ブロック層72)及び障壁層61よりも、Al組成比が大きい。第1電子ブロック層71のAl組成比は、例えば90%以上であり、100%としてもよい(すなわち第1電子ブロック層71をAlNにて構成してもよい)。第1電子ブロック層71の膜厚は、例えば0.5nm以上5.0nm以下である。 The first electron block layer 71 is provided so as to be in contact with the active layer 6. Of the multiple semiconductor layers (in this embodiment, the first electron block layer 71 and the second electron block layer 72) constituting the electron block layer 7, the first electron block layer 71 has a higher Al composition ratio than the other semiconductor layers (i.e., the second electron block layer 72) constituting the electron block layer 7 and the barrier layer 61. The Al composition ratio of the first electron block layer 71 is, for example, 90% or more, and may be 100% (i.e., the first electron block layer 71 may be composed of AlN). The film thickness of the first electron block layer 71 is, for example, 0.5 nm or more and 5.0 nm or less.

第2電子ブロック層72のAl組成比は、第1電子ブロック層71のAl組成比よりも小さく、例えば70%以上90%以下である。第2電子ブロック層72の膜厚は、第1電子ブロック層71の膜厚よりも大きく、例えば15nm以上100nm以下である。 The Al composition ratio of the second electron blocking layer 72 is smaller than that of the first electron blocking layer 71, for example, 70% to 90%. The film thickness of the second electron blocking layer 72 is larger than that of the first electron blocking layer 71, for example, 15 nm to 100 nm.

Al組成比が大きい半導体層ほど電気抵抗値が大きくなるため、Al組成比が比較的高い第1電子ブロック層71の膜厚を大きくし過ぎると発光素子1の全体の電気抵抗値の過度な上昇を招く。そのため、第1電子ブロック層71の膜厚はある程度小さくすることが好ましい。一方、第1電子ブロック層71の膜厚を小さくすると、トンネル効果によって電子が第1電子ブロック層71を活性層6側からp型半導体層8側にすり抜ける確率が増大し得る。そこで、本形態の発光素子1においては、第1電子ブロック層71上に第2電子ブロック層72を形成することで、電子ブロック層7の全体を電子がすり抜けることを抑制している。 Since the electrical resistance value increases with the Al composition ratio of the semiconductor layer, if the thickness of the first electron blocking layer 71, which has a relatively high Al composition ratio, is made too thick, the overall electrical resistance value of the light-emitting element 1 will increase excessively. Therefore, it is preferable to make the thickness of the first electron blocking layer 71 small to a certain extent. On the other hand, if the thickness of the first electron blocking layer 71 is made small, the probability that electrons will pass through the first electron blocking layer 71 from the active layer 6 side to the p-type semiconductor layer 8 side due to the tunnel effect may increase. Therefore, in the light-emitting element 1 of this embodiment, the second electron blocking layer 72 is formed on the first electron blocking layer 71 to prevent electrons from passing through the entire electron blocking layer 7.

第1電子ブロック層71及び第2電子ブロック層72のそれぞれは、アンドープの層、n型不純物を含有する層、p型不純物を含有する層、又はn型不純物及びp型不純物の双方を含有する層とすることができる。p型不純物としては、マグネシウム(Mg)を用いることができるが、マグネシウム以外にも、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)又は炭素(C)等を用いてもよい。他のp型不純物を含む半導体層においても同様である。各電子ブロック層7が不純物を含有する場合において、各電子ブロック層7が含有する不純物は、各電子ブロック層7の全体に含まれていてもよいし、各電子ブロック層7の一部に含まれていてもよい。また、電子ブロック層7は、単層にて形成されていてもよいし、3層以上にて形成されていてもよいし、省略されてもよい。 Each of the first electron block layer 71 and the second electron block layer 72 can be an undoped layer, a layer containing n-type impurities, a layer containing p-type impurities, or a layer containing both n-type impurities and p-type impurities. Magnesium (Mg) can be used as the p-type impurity, but zinc (Zn), beryllium (Be), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), carbon (C), etc. can also be used. The same applies to other semiconductor layers containing p-type impurities. When each electron block layer 7 contains an impurity, the impurity contained in each electron block layer 7 may be contained in the entirety of each electron block layer 7, or may be contained in a part of each electron block layer 7. In addition, the electron block layer 7 may be formed as a single layer, may be formed as three or more layers, or may be omitted.

電子ブロック層7とp型半導体層8との間には、シリコンが含まれていてもよい。マグネシウムはシリコンに引き付けられやすく、かつ、水素はマグネシウムと結びつきやすいところ、電子ブロック層7とp型半導体層8との間にシリコンが存在することで、p型半導体層8から活性層6へのマグネシウム及び水素の拡散が抑制され、発光素子1の長寿命化が図られる。更に、電子ブロック層7とp型半導体層8との間にシリコンが含まれることで、電子ブロック層7とp型半導体層8との間に、ピットが存在する層が形成され得る。ピットは、転位が存在する箇所にシリコン源が供給されることにより形成されるため、ピットが形成されることで、転位がピットよりも上側に進展することが抑制され、発光素子1の長寿命化が図られる。 Silicon may be included between the electron blocking layer 7 and the p-type semiconductor layer 8. Magnesium is easily attracted to silicon, and hydrogen is easily bonded to magnesium. The presence of silicon between the electron blocking layer 7 and the p-type semiconductor layer 8 suppresses the diffusion of magnesium and hydrogen from the p-type semiconductor layer 8 to the active layer 6, thereby extending the life of the light-emitting element 1. Furthermore, the presence of silicon between the electron blocking layer 7 and the p-type semiconductor layer 8 may form a layer in which pits exist between the electron blocking layer 7 and the p-type semiconductor layer 8. The pits are formed by supplying a silicon source to a location where dislocations exist, and the formation of the pits suppresses the progression of dislocations above the pits, thereby extending the life of the light-emitting element 1.

p型半導体層8は、電子ブロック層7上に形成されている。p型半導体層8は、p型のAlGa1-vN(0≦v<0.7)により形成されている。すなわち、p型半導体層8は、Al組成比が70%未満の半導体層にて構成されている。 The p-type semiconductor layer 8 is formed on the electron blocking layer 7. The p-type semiconductor layer 8 is made of p-type Al v Ga 1-v N (0≦v<0.7). That is, the p-type semiconductor layer 8 is composed of a semiconductor layer with an Al composition ratio of less than 70%.

p型半導体層8は、p型コンタクト層を有する。p型コンタクト層は、p側電極12が接続された層であり、p型不純物が高濃度にドープされたAlGa1-vN(0≦v<0.7)により形成されている。p型コンタクト層は、p側電極12とのオーミックコンタクトを実現すべくAl組成比が低くなるよう構成されており、かかる観点からp型の窒化ガリウム(GaN)により形成することが好ましい。p型の窒化ガリウムからなる半導体層は、紫外光を吸収しやすいため、紫外光の吸収を防止して発光素子1の発光出力を向上させる観点から、p型コンタクト層の膜厚は30nm以下が好ましい。また、ショートの発生を抑制する観点から、p型コンタクト層の膜厚は5nm以上が好ましい。 The p-type semiconductor layer 8 has a p-type contact layer. The p-type contact layer is a layer to which the p-side electrode 12 is connected, and is formed of Al v Ga 1-v N (0≦v<0.7) doped with a high concentration of p-type impurities. The p-type contact layer is configured to have a low Al composition ratio in order to realize ohmic contact with the p-side electrode 12, and from this viewpoint, it is preferable to form the p-type contact layer from p-type gallium nitride (GaN). Since a semiconductor layer made of p-type gallium nitride is prone to absorbing ultraviolet light, from the viewpoint of preventing the absorption of ultraviolet light and improving the light emission output of the light-emitting element 1, the thickness of the p-type contact layer is preferably 30 nm or less. Moreover, from the viewpoint of suppressing the occurrence of a short circuit, the thickness of the p-type contact layer is preferably 5 nm or more.

p型半導体層8は、p型コンタクト層の電子ブロック層7側に、更にp型クラッド層を備えていてもよい。p型クラッド層は、Al組成比が70%未満のp型AlGaNから構成される。p型クラッド層は、例えば単層で構成されてもよいし、複数層にて構成されてもよい。p型クラッド層が複数層で構成される場合、例えば、p型クラッド層は、第2電子ブロック層72側に形成された第1p型クラッド層と、第1p型クラッド層とp型コンタクト層との間に形成された第2p型クラッド層とを有してもよい。第2p型クラッド層の上下方向の各位置におけるAl組成比は、p型コンタクト層側の位置ほど小さくしてもよい。なお、第2p型クラッド層は、例えば上下方向の極一部の領域(例えば第2p型クラッド層の上下方向の全体の5%以下の領域)に、p型コンタクト層に向かうにつれてAl組成比が大きくならない領域を含んでいてもよい。第2p型クラッド層は、その第1p型クラッド層側の端部のAl組成比が、第1p型クラッド層における第2p型クラッド層側の端部のAl組成比と略同一(例えば差が5%以内)であることが好ましい。また、第2p型クラッド層は、そのp型コンタクト層側の端部のAl組成比が、p型コンタクト層における第2p型クラッド層側の端部のAl組成比と略同一(例えば差が5%以内)であることが好ましい。 The p-type semiconductor layer 8 may further include a p-type cladding layer on the electron block layer 7 side of the p-type contact layer. The p-type cladding layer is composed of p-type AlGaN with an Al composition ratio of less than 70%. The p-type cladding layer may be composed of, for example, a single layer, or may be composed of multiple layers. When the p-type cladding layer is composed of multiple layers, for example, the p-type cladding layer may have a first p-type cladding layer formed on the second electron block layer 72 side, and a second p-type cladding layer formed between the first p-type cladding layer and the p-type contact layer. The Al composition ratio at each position in the vertical direction of the second p-type cladding layer may be smaller toward the p-type contact layer side. In addition, the second p-type cladding layer may include a region in which the Al composition ratio does not increase toward the p-type contact layer, for example, in a very small region in the vertical direction (for example, a region of 5% or less of the entire vertical direction of the second p-type cladding layer). It is preferable that the Al composition ratio of the end of the second p-type cladding layer on the first p-type cladding layer side is approximately the same (e.g., within 5% difference) as the Al composition ratio of the end of the first p-type cladding layer on the second p-type cladding layer side. It is also preferable that the Al composition ratio of the end of the second p-type cladding layer on the p-type contact layer side is approximately the same (e.g., within 5% difference) as the Al composition ratio of the end of the p-type contact layer on the second p-type cladding layer side.

発光素子1のうちの、活性層6より上側に存在する半導体層(すなわち電子ブロック層7及びp型半導体層8)の合計の光学膜厚は、活性層6から上側に発されてp側電極12にて反射されて下側に向かう光と、活性層6から直接下側に発された光とが互いに強め合う光学膜厚となるよう設計することが好ましい。活性層6から発される光の中心波長を波長λ[nm]としたとき、例えば、活性層6より上側に存在する半導体層の合計の光学膜厚は、0.5λ以上1.4λ以下が好ましく、0.5λ以上0.8λ以下又は1.0λ以上1.3λ以下がより好ましく、0.5λ以上0.8λ以下がより一層好ましい。 It is preferable to design the total optical thickness of the semiconductor layers (i.e., the electron blocking layer 7 and the p-type semiconductor layer 8) present above the active layer 6 in the light-emitting element 1 so that the light emitted from the active layer 6 to the upper side and reflected by the p-side electrode 12 to the lower side and the light emitted directly from the active layer 6 to the lower side are mutually intensified. When the central wavelength of the light emitted from the active layer 6 is the wavelength λ [nm], for example, the total optical thickness of the semiconductor layers present above the active layer 6 is preferably 0.5λ or more and 1.4λ or less, more preferably 0.5λ or more and 0.8λ or less, or more preferably 1.0λ or more and 1.3λ or less, and even more preferably 0.5λ or more and 0.8λ or less.

n側電極11は、n型クラッド層4の上側に形成された、活性層6から露出する露出面41の面上に形成されている。n側電極11は、例えば、n型クラッド層4の上にチタン(Ti)、アルミニウム、チタン、金(Au)が順に積層された多層膜とすることができる。また、後述するように発光素子1がフリップチップ実装される場合、n側電極11は、活性層6が発する紫外光を反射可能な材料にて構成されていてもよい。 The n-side electrode 11 is formed on the surface of the exposed surface 41 that is formed on the upper side of the n-type cladding layer 4 and is exposed from the active layer 6. The n-side electrode 11 can be, for example, a multilayer film in which titanium (Ti), aluminum, titanium, and gold (Au) are laminated in this order on the n-type cladding layer 4. In addition, when the light-emitting element 1 is flip-chip mounted as described below, the n-side electrode 11 may be made of a material that can reflect ultraviolet light emitted by the active layer 6.

p側電極12は、p型半導体層8の上面に形成されている。p側電極12は、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)等にて構成することができる。また、後述するように発光素子1がフリップチップ実装される場合、p側電極12は、活性層6が発する紫外光を反射可能な材料にて構成されていてもよい。 The p-side electrode 12 is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 8. The p-side electrode 12 can be made of, for example, indium tin oxide (ITO). In addition, when the light-emitting element 1 is flip-chip mounted as described below, the p-side electrode 12 may be made of a material capable of reflecting ultraviolet light emitted by the active layer 6.

発光素子1は、図示しないパッケージ基板にフリップチップ実装されて使用され得る。すなわち、発光素子1は、上下方向におけるn側電極11及びp側電極12が設けられた側をパッケージ基板側に向け、n側電極11及びp側電極12のそれぞれが、金バンプ等を介してパッケージ基板に実装される。フリップチップ実装された発光素子1は、基板2側から光が取り出される。なお、これに限られず、発光素子1は、ワイヤボンディング等によりパッケージ基板に実装されてもよい。また、本形態において、発光素子1は、n側電極11及びp側電極12の双方が発光素子1の上側に設けられた、いわゆる横型の発光素子1としたが、これに限られず、縦型の発光素子1であってもよい。縦型の発光素子1は、n側電極11とp側電極12とによって活性層6がサンドイッチされた発光素子1である。なお、発光素子1を縦型とする場合、基板2及びバッファ層3は、レーザーリフトオフ等により除去することが好ましい。 The light-emitting element 1 can be used by being flip-chip mounted on a package substrate (not shown). That is, the side of the light-emitting element 1 on which the n-side electrode 11 and the p-side electrode 12 are provided in the vertical direction faces the package substrate, and each of the n-side electrode 11 and the p-side electrode 12 is mounted on the package substrate via a gold bump or the like. In the flip-chip mounted light-emitting element 1, light is extracted from the substrate 2 side. However, this is not limited to this, and the light-emitting element 1 may be mounted on the package substrate by wire bonding or the like. In this embodiment, the light-emitting element 1 is a so-called horizontal light-emitting element 1 in which both the n-side electrode 11 and the p-side electrode 12 are provided on the upper side of the light-emitting element 1, but this is not limited to this, and the light-emitting element 1 may be a vertical light-emitting element 1. The vertical light-emitting element 1 is a light-emitting element 1 in which the active layer 6 is sandwiched between the n-side electrode 11 and the p-side electrode 12. When the light-emitting element 1 is a vertical type, it is preferable to remove the substrate 2 and the buffer layer 3 by laser lift-off or the like.

(発光素子1の製造方法)
次に、本形態の発光素子1の製造方法の一例につき説明する。
本形態においては、有機金属化学気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)により、円板状の基板2上に、バッファ層3、n型クラッド層4、組成傾斜層5、活性層6、電子ブロック層7及びp型半導体層8を順次エピタキシャル成長させる。すなわち、本形態においては、チャンバ内に配されたサセプタのポケットに円板状の基板2を設置し、基板2上に形成される各半導体層の原料ガスをチャンバ内に導入することによって基板2上に各半導体層が形成される。なお、MOCVD法は、有機金属化学気相エピタキシ法(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)と呼ばれることもある。
(Method of manufacturing light-emitting element 1)
Next, an example of a method for manufacturing the light-emitting element 1 of this embodiment will be described.
In this embodiment, a buffer layer 3, an n-type cladding layer 4, a composition gradient layer 5, an active layer 6, an electron blocking layer 7, and a p-type semiconductor layer 8 are epitaxially grown in sequence on a disk-shaped substrate 2 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). That is, in this embodiment, the disk-shaped substrate 2 is placed in a pocket of a susceptor disposed in a chamber, and the source gases of each semiconductor layer formed on the substrate 2 are introduced into the chamber to form each semiconductor layer on the substrate 2. The MOCVD method is sometimes called metal organic chemical vapor phase epitaxy (MOVPE).

各層をエピタキシャル成長させるための原料ガスとしては、アルミニウム源としてトリメチルアルミニウム(TMA)、ガリウム源としてトリメチルガリウム(TMG)、窒素源としてアンモニア(NH)、シリコン源としてテトラメチルシラン(TMSi)、マグネシウム源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)を用いることができる。 The source gases for epitaxially growing each layer can be trimethylaluminum (TMA) as an aluminum source, trimethylgallium (TMG) as a gallium source, ammonia ( NH3 ) as a nitrogen source, tetramethylsilane (TMSi) as a silicon source, and biscyclopentadienylmagnesium ( Cp2Mg ) as a magnesium source.

本形態の発光素子1の製造方法においては、活性層6の成膜時にチャンバ内にシリコン源は供給されず、活性層6の成膜前に供給されたシリコンが活性層6に拡散される。本形態においては、例えば、n型クラッド層4の成膜時、組成傾斜層5の成膜時及び活性層6の成膜直前(すなわち組成傾斜層5の成膜後かつ活性層6の成膜前)において、チャンバ内にシリコン源が供給される。活性層6の成膜直前においては、チャンバ内に原料ガスとしてシリコン源のみが供給され、この工程を以下「シリコン源供給工程」という。シリコン源供給工程においては、原料ガスとしてシリコン源のみがチャンバ内に供給されていればよく、チャンバ内に原料ガス以外のガス(例えば水素等のキャリアガス)が導入されてもよい。例えばシリコン源供給工程において供給されるシリコン源の量を調整することで、活性層6の各層に含まれるシリコンの量が調整される。また、シリコン源供給工程において、転位が存在する箇所にシリコン源が供給されることによって、半導体層の母相の成長モードが変わり、活性層6の成膜時においてピットが形成される。 In the manufacturing method of the light-emitting element 1 of this embodiment, the silicon source is not supplied into the chamber when the active layer 6 is formed, and silicon supplied before the active layer 6 is diffused into the active layer 6. In this embodiment, for example, the silicon source is supplied into the chamber when the n-type cladding layer 4 is formed, when the composition gradient layer 5 is formed, and immediately before the active layer 6 is formed (i.e., after the composition gradient layer 5 is formed and before the active layer 6 is formed). Just before the active layer 6 is formed, only the silicon source is supplied into the chamber as a raw material gas, and this process is hereinafter referred to as the "silicon source supply process". In the silicon source supply process, it is sufficient that only the silicon source is supplied into the chamber as a raw material gas, and gases other than the raw material gas (e.g., carrier gas such as hydrogen) may be introduced into the chamber. For example, the amount of silicon source supplied in the silicon source supply process is adjusted to adjust the amount of silicon contained in each layer of the active layer 6. In addition, in the silicon source supply process, the silicon source is supplied to a location where dislocations exist, changing the growth mode of the mother phase of the semiconductor layer, and pits are formed when the active layer 6 is formed.

その他、ウエハの各半導体層をエピタキシャル成長させるための成長温度、成長圧力及び成長時間等の製造条件については、各半導体層の構成に応じた条件を適宜採用することができる。 Other manufacturing conditions, such as growth temperature, growth pressure, and growth time for epitaxially growing each semiconductor layer of the wafer, can be appropriately selected according to the configuration of each semiconductor layer.

なお、基板2上に各半導体層をエピタキシャル成長させるに際しては、分子線エピタキシ法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)、ハイドライド気相エピタキシ法(HVPE:Hydride Vapor Phase Epitaxy)等の他のエピタキシャル成長法を用いることも可能である。 When epitaxially growing each semiconductor layer on the substrate 2, other epitaxial growth methods such as molecular beam epitaxy (MBE) and hydride vapor phase epitaxy (HVPE) can also be used.

円板状の基板2上に各半導体層を形成した後、p型半導体層8上の一部、すなわちn型クラッド層4の露出面41になる部分以外の部位にマスクを形成する。そして、マスクを形成していない領域を、p型半導体層8の上面から上下方向のn型クラッド層4の途中までエッチングにより除去する。これにより、上側に向かって露出する露出面41がn型クラッド層4に形成される。露出面41の形成後、マスクを除去する。 After each semiconductor layer is formed on the disk-shaped substrate 2, a mask is formed on a portion of the p-type semiconductor layer 8, i.e., on the portion other than the portion that will become the exposed surface 41 of the n-type cladding layer 4. The area where the mask is not formed is then removed by etching from the top surface of the p-type semiconductor layer 8 to the middle of the n-type cladding layer 4 in the vertical direction. As a result, an exposed surface 41 that is exposed toward the upper side is formed on the n-type cladding layer 4. After the exposed surface 41 is formed, the mask is removed.

次いで、n型クラッド層4の露出面41上にn側電極11を形成し、p型半導体層8上にp側電極12を形成する。n側電極11及びp側電極12は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成してよい。以上により完成したものを、所望の寸法に切り分けることにより、1つのウエハから図1に示すような発光素子1が複数製造される。 Next, an n-side electrode 11 is formed on the exposed surface 41 of the n-type cladding layer 4, and a p-side electrode 12 is formed on the p-type semiconductor layer 8. The n-side electrode 11 and the p-side electrode 12 may be formed by a well-known method such as an electron beam deposition method or a sputtering method. The above completed product is cut into desired dimensions, and multiple light-emitting elements 1 as shown in FIG. 1 are manufactured from one wafer.

(実施の形態の作用及び効果)
本形態の発光素子1は、n型クラッド層4の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅(すなわちn-AlGaNミックス値)が812arcsec以下であり、活性層6内には、シリコンが含まれる。これにより、後述の実験例にて示すように、発光素子1の発光出力が向上する。このように、活性層6内にシリコンが含まれる発光素子1において、n-AlGaNミックス値を812arcsec以下とすることによって発光出力が向上することは、新たな知見である。
(Functions and Effects of the Embodiments)
In the light-emitting device 1 of this embodiment, the half-width of the X-ray rocking curve for the (10-12) plane of the n-type cladding layer 4 (i.e., the n-AlGaN mix value) is 812 arcsec or less, and silicon is contained in the active layer 6. This improves the light emission output of the light-emitting device 1, as shown in the experimental example described later. In this way, it is a new finding that the light emission output is improved by setting the n-AlGaN mix value to 812 arcsec or less in the light-emitting device 1 containing silicon in the active layer 6.

また、n-AlGaNミックス値は、760arcsec以下を満たすことが好ましい。この場合には、後述の実験例にて示すように、より発光出力の向上を図りやすい。 In addition, it is preferable that the n-AlGaN mix value is 760 arcsec or less. In this case, it is easier to improve the light emission output, as shown in the experimental example described later.

また、活性層6の複数の井戸層621~623は、n型クラッド層4に近い井戸層621~623ほど、シリコン濃度が高い。かかる構成により、発光素子1の発光出力が向上しやすいことを確認している。かかる構成は、n型クラッド層4と活性層6との間に、シリコンが含まれる組成傾斜層5が形成されることで、容易に実現されやすい。すなわち、組成傾斜層5から活性層6側にシリコンが拡散されるため、n型クラッド層4に近い井戸層621~623ほどシリコン濃度が高い構成が実現されやすい。 In addition, among the multiple well layers 621-623 of the active layer 6, the closer the well layers 621-623 are to the n-type cladding layer 4, the higher the silicon concentration. It has been confirmed that this configuration makes it easier to improve the light output of the light-emitting element 1. This configuration can be easily realized by forming a compositionally graded layer 5 containing silicon between the n-type cladding layer 4 and the active layer 6. In other words, because silicon is diffused from the compositionally graded layer 5 to the active layer 6 side, it is easier to realize a configuration in which the well layers 621-623 closer to the n-type cladding layer 4 have a higher silicon concentration.

また、上下方向における活性層6のシリコン濃度分布の最大値は、8.0×1018atoms/cm以上である。これにより、発光素子1の発光出力がより向上しやすいことを確認している。 Moreover, the maximum value of the silicon concentration distribution in the active layer 6 in the vertical direction is 8.0×10 18 atoms/cm 3 or more. It has been confirmed that this makes it easier to improve the light emission output of the light emitting element 1 .

また、p型半導体層8は、p型のGaNによって形成されるp型コンタクト層を有し、p型コンタクト層の膜厚は、30nm以下である。p型のGaNからなるp型コンタクト層は、紫外光を吸収しやすいところ、p型コンタクト層の膜厚を30nm以下と薄くすることで、紫外光の吸収を抑制し、発光素子1の発光出力の向上が図られる。 The p-type semiconductor layer 8 also has a p-type contact layer made of p-type GaN, and the thickness of the p-type contact layer is 30 nm or less. A p-type contact layer made of p-type GaN is prone to absorbing ultraviolet light, so by making the thickness of the p-type contact layer thin, to 30 nm or less, the absorption of ultraviolet light is suppressed, and the light output of the light-emitting element 1 is improved.

以上のごとく、本形態によれば、活性層内にシリコンが含まれる場合において、発光出力の向上を図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。 As described above, according to this embodiment, when silicon is contained in the active layer, it is possible to provide a nitride semiconductor light-emitting element that can improve the light emission output.

[実験例]
本実験例は、活性層にシリコンが含まれないウエハに係る比較例1~14と、活性層にシリコンが含まれたウエハに係る実施例1~461とにおいて、n-AlGaNミックス値と発光出力との関係を評価した例である。なお、本実験例以降において用いた用語のうち、既出の形態において用いた用語と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の内容を表す。
[Experimental Example]
This experimental example is an example in which the relationship between the n-AlGaN mix value and the light emission output is evaluated in Comparative Examples 1 to 14 relating to wafers not containing silicon in the active layer and Examples 1 to 461 relating to wafers containing silicon in the active layer. Note that, among the terms used in this experimental example and the following, those that are the same as those used in the above-mentioned embodiments have the same meanings as those in the above-mentioned embodiments, unless otherwise specified.

比較例1~14は、組成傾斜層を有さない点及び活性層にシリコンが含まれない点を除き実施の形態で示した発光素子と同様の基本構成を有するウエハである。比較例1~14は、互いにn-AlGaNミックス値が異なる点を除き、互いに同様の基本構成を有する。 Comparative examples 1 to 14 are wafers that have the same basic configuration as the light-emitting device shown in the embodiment, except that they do not have a composition gradient layer and the active layer does not contain silicon. Comparative examples 1 to 14 have the same basic configuration, except that they have different n-AlGaN mix values.

実施例1~461のうちの実施例1~344は、活性層にシリコンが含まれていることを除いて比較例1~14と基本構成を同様としたウエハである。実施例1~344は、互いにn-AlGaNミックス値が異なる点を除き、互いに同様の構成を有する。 Of Examples 1 to 461, Examples 1 to 344 are wafers with the same basic configuration as Comparative Examples 1 to 14, except that the active layer contains silicon. Examples 1 to 344 have the same configuration, except that the n-AlGaN mix values are different.

実施例1~461のうちの実施例345~461は、実施例1~344と比べ、電子ブロック層とp型半導体層との間にシリコンが含まれているとともにp型半導体層の構成が異なるウエハである。実施例345~461は、互いにn-AlGaNミックス値が異なる点を除き、互いに同様の構成を有する。 Among Examples 1 to 461, Examples 345 to 461 are wafers in which silicon is included between the electron blocking layer and the p-type semiconductor layer and the configuration of the p-type semiconductor layer is different from Examples 1 to 344. Examples 345 to 461 have similar configurations to each other, except that the n-AlGaN mix values are different.

比較例1~14の構造、各層の膜厚、各層のAl組成比及び各層のシリコン濃度を下記表1に示す。また、実施例1~344の構造、各層の膜厚、各層のAl組成比及び各層のシリコン濃度を下記表2に示す。また、実施例345~461の構造、各層の膜厚、各層のAl組成比及び各層のシリコン濃度を下記表3に示す。 The structures, thicknesses of each layer, Al composition ratios of each layer, and silicon concentrations of each layer for Comparative Examples 1 to 14 are shown in Table 1 below. The structures, thicknesses of each layer, Al composition ratios of each layer, and silicon concentrations of each layer for Examples 1 to 344 are shown in Table 2 below. The structures, thicknesses of each layer, Al composition ratios of each layer, and silicon concentrations of each layer for Examples 345 to 461 are shown in Table 3 below.

Figure 2024121935000002
Figure 2024121935000002

Figure 2024121935000003
Figure 2024121935000003

Figure 2024121935000004
Figure 2024121935000004

表1~表3に記載の各層の膜厚は、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)によって測定したものである。また、表1~表3に記載の各層のAl組成比は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により測定したAlの二次イオン強度から推定した値である。表2及び表3における組成傾斜層のAl組成比の欄は、組成傾斜層の上下方向の各位置のAl組成比が、n型クラッド層側から活性層側にかけて、55%から85%まで変動していることを表している。同様に、表3における第2p型クラッド層のAl組成比の欄は、第2p型クラッド層の上下方向の各位置のAl組成比が、第1p型クラッド層側からp型コンタクト層側にかけて、55%から0%まで変動していることを表している。また、表1~表3に記載の各層のシリコン濃度は、二次イオン質量分析法を用いて得られたものである。表1~表3のそれぞれにおいて、Si濃度の欄の「※」印を付けた箇所は、半導体層の膜厚が薄く正確なシリコン濃度の測定が困難であることを意味している。また、表1~表3のSi濃度の欄について、「BG」との表記は、バックグラウンドレベルを意味している。バックグラウンドレベルのシリコン濃度は、シリコンをドープしない場合に検出されるシリコン濃度である。 The thickness of each layer listed in Tables 1 to 3 was measured by a transmission electron microscope (TEM). The Al composition ratio of each layer listed in Tables 1 to 3 is a value estimated from the secondary ion intensity of Al measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). The column of Al composition ratio of the composition gradient layer in Tables 2 and 3 indicates that the Al composition ratio at each position in the vertical direction of the composition gradient layer varies from 55% to 85% from the n-type cladding layer side to the active layer side. Similarly, the column of Al composition ratio of the second p-type cladding layer in Table 3 indicates that the Al composition ratio at each position in the vertical direction of the second p-type cladding layer varies from 55% to 0% from the first p-type cladding layer side to the p-type contact layer side. The silicon concentration of each layer listed in Tables 1 to 3 was obtained using secondary ion mass spectrometry. In each of Tables 1 to 3, the "*" mark in the Si concentration column indicates that the semiconductor layer is thin and accurate measurement of the silicon concentration is difficult. In addition, in the Si concentration columns of Tables 1 to 3, the notation "BG" means background level. The background level silicon concentration is the silicon concentration detected when silicon is not doped.

そして、本実験例においては、比較例1~14及び実施例1~461のそれぞれについて、オンウエハの状態で20mAの電流を流したときの発光出力を測定した。発光出力の測定は、比較例1~14及び実施例1~461のそれぞれのウエハの基板側に設置した光検出器によって測定した。比較例1~14及び実施例1~461のそれぞれのn-AlGaNミックス値と発光出力との関係を図2に示す。図2において、比較例1~14の結果を三角記号にてプロットしており、実施例1~344の結果を四角記号にてプロットしており、実施例345~461の結果を丸記号にてプロットしている。なお、図2においては、四角記号のプロット同士が重なっており、丸記号のプロット同士が重なっているが、実施例1~344の結果(すなわち四角記号のプロット)は、発光出力1.00[a.u.]~1.50[a.u.]の範囲に収まっており、実施例345~461の結果(すなわち丸記号のプロット)は、発光出力1.50[a.u.]以上を満たしている。 In this experimental example, the light output was measured for each of Comparative Examples 1 to 14 and Examples 1 to 461 when a current of 20 mA was applied in an on-wafer state. The light output was measured using a photodetector installed on the substrate side of each of the wafers of Comparative Examples 1 to 14 and Examples 1 to 461. The relationship between the n-AlGaN mix value and the light output for each of Comparative Examples 1 to 14 and Examples 1 to 461 is shown in FIG. 2. In FIG. 2, the results of Comparative Examples 1 to 14 are plotted with triangular symbols, the results of Examples 1 to 344 are plotted with square symbols, and the results of Examples 345 to 461 are plotted with circle symbols. Note that in FIG. 2, the plots of square symbols overlap each other, and the plots of circle symbols overlap each other, but the results of Examples 1 to 344 (i.e., the plots of square symbols) show a light output of 1.00 [a.u.] to 1.50 [a.u.]. ] range, and the results of Examples 345 to 461 (i.e., the plots with circles) meet the light output of 1.50 [a.u.] or more.

図2から分かるように、活性層にシリコンが含まれない比較例1~14の結果を見ると、n-AlGaNミックス値を500arcsec以下とすることが、発光出力向上の観点から好ましいことが分かる。この結果は、特開2019-121655号公報の図3に示されている結果と同様である。つまり、特開2019-121655号公報の図3に関する実験例は、活性層にシリコンが含まれない発光素子を用いた結果であることが分かる。 As can be seen from Figure 2, the results of Comparative Examples 1 to 14, in which the active layer does not contain silicon, show that setting the n-AlGaN mix value to 500 arcsec or less is preferable from the perspective of improving light emission output. This result is similar to the result shown in Figure 3 of JP 2019-121655 A. In other words, it can be seen that the experimental example related to Figure 3 of JP 2019-121655 A is the result of using a light-emitting device that does not contain silicon in the active layer.

一方、図2から分かるように、活性層にシリコンが含まれた実施例1~461の結果を見ると、n-AlGaNミックス値が812arcsec以下の領域において、高い発光出力が得られていることが分かる。つまり、活性層のシリコンが含まれている発光素子においては、比較例1~14とは異なり、n-AlGaNミックス値が500arcsecを超えている場合であっても、n-AlGaNミックス値が812arcsec以下を満たしていれば高い発光出力が得られることが分かる。 On the other hand, as can be seen from Figure 2, looking at the results of Examples 1 to 461 in which silicon was included in the active layer, it can be seen that high light emission output was obtained in the region in which the n-AlGaN mix value was 812 arcsec or less. In other words, unlike Comparative Examples 1 to 14, it can be seen that in light-emitting devices that contain silicon in the active layer, even if the n-AlGaN mix value exceeds 500 arcsec, high light emission output can be obtained as long as the n-AlGaN mix value is 812 arcsec or less.

ここで、図2の丸記号のプロット(すなわち実施例345~461の結果)のうち、最もn-AlGaNミックス値が高いプロットP1は、n-AlGaNミックス値が812.1arcsecであり、この結果については発光出力が比較的低くなっていることが分かる。そのため、活性層にシリコンが含まれる構成(すなわち実施例1~461)においては、n-AlGaNミックス値を812arcsec以下とすることが発光出力の向上に必要であることが分かる。 Here, among the plots marked with circles in Figure 2 (i.e., the results of Examples 345 to 461), plot P1, which has the highest n-AlGaN mix value, has an n-AlGaN mix value of 812.1 arcsec, and it can be seen that this result results in a relatively low light output. Therefore, in configurations in which silicon is included in the active layer (i.e., Examples 1 to 461), it can be seen that in order to improve the light output, it is necessary to set the n-AlGaN mix value to 812 arcsec or less.

また、四角記号のプロット(すなわち実施例1~344の結果)のうちのプロットP2は、四角記号のプロットのうちの発光出力が高い結果のうち、n-AlGaNミックス値が最も高い結果である。プロットP2のn-AlGaN値は、760.0arcsecであったため、活性層にシリコンが含まれる構成においては、n-AlGaNミックス値を760arcsec以下とすることがより好ましいことが分かる。 Furthermore, among the plots marked with square symbols (i.e., the results of Examples 1 to 344), plot P2 is the result with the highest n-AlGaN mix value among the plots marked with square symbols that have high light output. Since the n-AlGaN value of plot P2 was 760.0 arcsec, it can be seen that in configurations in which silicon is included in the active layer, it is more preferable to set the n-AlGaN mix value to 760 arcsec or less.

また、実施例1~344の結果と実施例345~461の結果とを比較すると、実施例345~461の方が高い発光出力が得られていることが分かる。これについては、実施例345~461は、実施例1~344と比べ、p型コンタクト層の膜厚が薄く、p型コンタクト層による紫外光の吸収が抑えられたことが大きな要因であると考えられる。 In addition, when comparing the results of Examples 1 to 344 with the results of Examples 345 to 461, it can be seen that Examples 345 to 461 achieved higher light emission output. This is thought to be largely due to the fact that, compared to Examples 1 to 344, Examples 345 to 461 had a thinner p-type contact layer, which reduced the absorption of ultraviolet light by the p-type contact layer.

なお、実施例1~344のうち、n-AlGaNミックス値が最小のものは394.2arcsecであり、実施例345~461のうち、n-AlGaNミックス値が最小のものは406.5arcsecであった。n-AlGaNミックス値が小さいほど(すなわちn型クラッド層の結晶品質が高いほど)発光出力が向上する傾向があるため、実施例1~461よりもn-AlGaNミックス値が小さいものは、実施例1~461と比べ、発光出力が同等又は向上するものと想定される。 Among Examples 1 to 344, the smallest n-AlGaN mix value was 394.2 arcsec, and among Examples 345 to 461, the smallest n-AlGaN mix value was 406.5 arcsec. Since there is a tendency for the light emission output to improve as the n-AlGaN mix value decreases (i.e., the crystal quality of the n-type cladding layer increases), it is expected that those with a smaller n-AlGaN mix value than Examples 1 to 461 will have the same or improved light emission output compared to Examples 1 to 461.

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of the embodiment)
Next, the technical ideas grasped from the above-described embodiment will be described by using the reference numerals and the like in the embodiment. However, the reference numerals and the like in the following description do not limit the components in the claims to the members and the like specifically shown in the embodiment.

[1]本発明の第1の実施態様は、Al、Ga及びNを含有するn型半導体層4と、前記n型半導体層4の一方側に形成され、Al、Ga及びNを含有する複数の井戸層621~623を有する多重量子井戸構造の活性層6と、前記活性層6の前記n型半導体層4側と反対側に形成されたp型半導体層8と、を備え、前記n型半導体層4の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅は、812arcsec以下であり、前記活性層6内には、シリコンが含まれる、窒化物半導体発光素子1である。
これにより、活性層6内にシリコンが含まれる窒化物半導体発光素子1において、発光出力を向上させることができる。
[1] A first embodiment of the present invention is a nitride semiconductor light-emitting element 1 comprising an n-type semiconductor layer 4 containing Al, Ga, and N, an active layer 6 of a multiple quantum well structure formed on one side of the n-type semiconductor layer 4 and having a plurality of well layers 621-623 containing Al, Ga, and N, and a p-type semiconductor layer 8 formed on the active layer 6 opposite to the n-type semiconductor layer 4 side, wherein a half-width of an X-ray rocking curve for a (10-12) plane of the n-type semiconductor layer 4 is 812 arcsec or less, and silicon is contained within the active layer 6.
This makes it possible to improve the light emission output in the nitride semiconductor light emitting device 1 in which silicon is contained in the active layer 6 .

[2]本発明の第2の実施態様は、第1の実施態様において、前記半値幅が、760arcsec以下であることである。
これにより、活性層6内にシリコンが含まれる窒化物半導体発光素子1において、発光出力がより向上する。
[2] A second embodiment of the present invention is the first embodiment, in which the half width is 760 arcsec or less.
This further improves the light emission output in the nitride semiconductor light emitting device 1 in which silicon is contained in the active layer 6 .

[3]本発明の第3の実施態様は、第1又は第2の実施態様において、前記活性層6の前記複数の井戸層621~623が、前記n型半導体層4に近い井戸層621~623ほど、シリコン濃度が高いことである。
これにより、窒化物半導体発光素子1の発光出力がより向上する。
[3] A third embodiment of the present invention is the first or second embodiment, wherein the multiple well layers 621-623 of the active layer 6 have a higher silicon concentration as the well layers 621-623 are closer to the n-type semiconductor layer 4.
This further improves the light emission output of the nitride semiconductor light emitting element 1 .

[4]本発明の第4の実施態様は、第3の実施態様において、前記n型半導体層4、前記活性層6及び前記p型半導体層8の積層方向における前記活性層6のシリコン濃度分布の最大値が、8.0×1018atoms/cm以上であることである。
これにより、窒化物半導体発光素子1の発光出力がより向上する。
[4] A fourth embodiment of the present invention is the third embodiment, wherein a maximum value of the silicon concentration distribution in the active layer 6 in the stacking direction of the n-type semiconductor layer 4, the active layer 6, and the p-type semiconductor layer 8 is 8.0× 10 atoms/ cm3 or more.
This further improves the light emission output of the nitride semiconductor light emitting element 1 .

[5]本発明の第5の実施態様は、第3又は第4の実施態様において、前記n型半導体層4と前記活性層6との間に、前記活性層6側の位置ほど、Al組成比が高くなるとともに、シリコンが含まれる組成傾斜層5が形成されていることである。
これにより、第3の実施態様の構成が容易に実現される。
[5] A fifth embodiment of the present invention is the third or fourth embodiment, in which a composition gradient layer 5 is formed between the n-type semiconductor layer 4 and the active layer 6, the composition gradient layer 5 having an Al composition ratio that increases toward the active layer 6 and that contains silicon.
This makes it possible to easily realize the configuration of the third embodiment.

[6]本発明の第6の実施態様は、第1乃至第5のいずれか1つの実施態様において、前記p型半導体層8が、p型のGaNによって形成されるp型コンタクト層を有し、前記p型コンタクト層の膜厚が、30nm以下であることである。
これにより、窒化物半導体発光素子1の発光出力がより向上する。
[6] A sixth embodiment of the present invention is any one of the first to fifth embodiments, in which the p-type semiconductor layer 8 has a p-type contact layer formed of p-type GaN, and the thickness of the p-type contact layer is 30 nm or less.
This further improves the light emission output of the nitride semiconductor light emitting element 1 .

(付記)
以上、本発明の実施の形態を説明したが、前述した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
(Additional Note)
Although the embodiment of the present invention has been described above, the invention according to the claims is not limited to the above embodiment. It should be noted that not all of the combinations of features described in the embodiment are essential to the means for solving the problems of the invention. The present invention can be modified and implemented as appropriate without departing from the spirit of the invention.

1…窒化物半導体発光素子
4…n型クラッド層(n型半導体層)
5…組成傾斜層
6…活性層
621…第1井戸層
622…第2井戸層
623…第3井戸層
8…p型半導体層
1...Nitride semiconductor light emitting element 4...n-type cladding layer (n-type semiconductor layer)
5... composition gradient layer 6... active layer 621... first well layer 622... second well layer 623... third well layer 8... p-type semiconductor layer

本発明は、前記の目的を達成するため、Al、Ga及びNを含有するn型半導体層と、前記n型半導体層の一方側に形成され、Al、Ga及びNを含有する複数の井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層と、前記活性層の前記n型半導体層側と反対側に形成されたp型半導体層と、を備え、前記活性層内には、シリコンが含まれ、前記n型半導体層の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅は、812arcsec以下であり、前記活性層の前記複数の井戸層は、前記n型半導体層に近い井戸層ほど、シリコン濃度が高い、窒化物半導体発光素子を提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a nitride semiconductor light-emitting device comprising: an n-type semiconductor layer containing Al, Ga, and N; an active layer of a multiple quantum well structure formed on one side of the n-type semiconductor layer and having a plurality of well layers containing Al, Ga, and N; and a p-type semiconductor layer formed on the active layer on the side opposite to the n-type semiconductor layer, wherein the active layer contains silicon, a half-width of an X-ray rocking curve for a (10-12) plane of the n-type semiconductor layer is 812 arcsec or less, and the plurality of well layers of the active layer have a higher silicon concentration the closer they are to the n-type semiconductor layer .

Claims (6)

Al、Ga及びNを含有するn型半導体層と、
前記n型半導体層の一方側に形成され、Al、Ga及びNを含有する複数の井戸層を有する多重量子井戸構造の活性層と、
前記活性層の前記n型半導体層側と反対側に形成されたp型半導体層と、を備え、
前記活性層内には、シリコンが含まれ、
前記n型半導体層の(10-12)面についてのX線ロッキングカーブの半値幅は、812arcsec以下である、
窒化物半導体発光素子。
an n-type semiconductor layer containing Al, Ga, and N;
an active layer having a multiple quantum well structure formed on one side of the n-type semiconductor layer and having a plurality of well layers containing Al, Ga, and N;
a p-type semiconductor layer formed on the active layer on the opposite side to the n-type semiconductor layer side,
Silicon is included in the active layer,
The half-width of the X-ray rocking curve for the (10-12) plane of the n-type semiconductor layer is 812 arcsec or less.
Nitride semiconductor light emitting element.
前記半値幅は、760arcsec以下である、
請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
The half width is 760 arcsec or less.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 .
前記活性層の前記複数の井戸層は、前記n型半導体層に近い井戸層ほど、シリコン濃度が高い、
請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。
the plurality of well layers of the active layer have a higher silicon concentration as the well layer is closer to the n-type semiconductor layer;
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 .
前記n型半導体層、前記活性層及び前記p型半導体層の積層方向における前記活性層のシリコン濃度分布の最大値は、8.0×1018atoms/cm以上である、
請求項3に記載の窒化物半導体発光素子。
a maximum value of the silicon concentration distribution in the active layer in a stacking direction of the n-type semiconductor layer, the active layer, and the p-type semiconductor layer is 8.0×10 18 atoms/cm 3 or more;
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 3 .
前記n型半導体層と前記活性層との間には、前記活性層側の位置ほど、Al組成比が高くなるとともに、シリコンが含まれる組成傾斜層が形成されている、
請求項3に記載の窒化物半導体発光素子。
Between the n-type semiconductor layer and the active layer, a composition gradient layer is formed in which the Al composition ratio increases toward the active layer side and silicon is also included.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 3 .
前記p型半導体層は、p型のGaNによって形成されるp型コンタクト層を有し、
前記p型コンタクト層の膜厚は、30nm以下である、
請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。
the p-type semiconductor layer has a p-type contact layer formed of p-type GaN,
The thickness of the p-type contact layer is 30 nm or less.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 .
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