JP7154266B2 - 窒化物半導体発光素子 - Google Patents
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Description
この窒化物半導体発光素子では、p型コンタクト層の厚さが、例えば10nmと薄くなっており、これによって、発光出力を向上させることができるようになっている。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、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。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。なお、以下、本発明を説明するにあたり、窒化物半導体発光素子の各層の積層方向を単に「積層方向」と呼称し、窒化物半導体発光素子を単に「発光素子」と呼称する。また、以下の説明において「上」とは、一つの対象物と他の対象物との相対的な位置関係を示すものであり、当該一つの対象物が第三対象物を間に挟まずに直接当該他の対象物の上に配置されている状態のみならず、当該一つの対象物が第三対象物を間に挟んで当該他の対象物の上に配置されている状態も含むものとする。
次に図7を参照して、発光素子1の製造工程(製造方法)について説明する。本発光素子1の製造工程は、チャンバー内に、基板10となるウエハをセットした状態から行われる。
次に上記実施形態の具体例である発光素子1の実施例、並びに、転位抑制構造含有層52を有さない比較例である発光素子1の第1比較例及び第2比較例について説明する。実施例及び各比較例の構成は、特筆しない部分については、上記実施形態を準拠するものとする。
上記実施例、第1比較例及び第2比較例において、初期発光出力及び通電後残存発光出力の測定を行ったところ、図8の表に示す結果が得られた。なお、本測定結果における初期発光出力は、未使用状態において350mAの電流を印加したときの発光出力であり、mW(ミリワット)を単位としている。また、本測定結果における通電後残存発光出力は、長時間通電を行った後において350mAの電流を印加したときの発光出力の、初期発光出力を100%としたときのパーセンテージであり、%(パーセント)を単位としている。また、通電後残存発光出力の測定では、長時間の通電として、実施例に対し208時間の通電を行い、第1比較例に対し160時間の通電を行い、第2比較例に対し96時間の通電を行った。
以上、上記実施形態の構成によれば、p型コンタクト層54を薄くし且つp型コンタクト層54と活性層40との間に転位抑制構造含有層52を設けたことで、活性層40中の転位D(貫通転位、転位線)がp型コンタクト層54(主にp型コンタクト層54の表面)に到達するのを抑制し、転位Dに伴う電流集中や金属元素の活性層40への侵入を防止して、通電時間に伴う経時的な発光出力の低下を抑制することができる(信頼性が向上される)と共に、発光出力を向上させることができる。すなわち、転位Dがp型コンタクト層54に到達するのを抑制すべくp型コンタクト層54の厚さを厚くすると、p型コンタクト層54の厚さによる光吸収によって、紫外光が吸収され、発光出力が低下してしまうところ、上記実施形態の構成によれば、p型コンタクト層54を薄くした場合であっても、活性層40からの転位Dがp型コンタクト層54に到達するのを抑制することができ、通電時間に伴う経時的な発光出力の低下を抑制することができる。そのため、経時的な発光出力の低下の抑制と、発光出力の向上と、を両立することができる。
なお、上記実施形態においては、転位抑制構造520(転位抑制部521)が、活性層40からの転位D(転位線)を湾曲させる構成であったが、転位抑制構造520(転位抑制部521)が、活性層40からの転位D(転位線)を止める構成であってもよい。
次に、以上説明した実施形態から把握される技術思想について、実施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形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
[2]前記転位抑制構造(520)は、積層方向に直交する方向の縦横に点在した複数の転位抑制部(521)により構成されていることを特徴とする[1]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[3]前記複数の転位抑制部(521)のそれぞれは、Vピットであることを特徴とする[2]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[4]前記複数の転位抑制部(521)のそれぞれは、前記積層方向に直交する方向から見て、前記活性層(40)側を先側とする断面台形状又は断面三角形状を有していることを特徴とする[2]又は[3]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[5]前記複数の転位抑制部(521)のそれぞれの前記積層方向における高さ(L1)は、5nm以上50nm以下であることを特徴とする[2]乃至[4]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[6]前記複数の転位抑制部(521)のそれぞれの前記積層方向に直交する方向における幅(L2)は、5nm以上200nm以下であることを特徴とする[2]乃至[5]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[7]前記積層方向における前記各転位抑制部(521)と前記活性層(40)との前記積層方向における離間距離(L3)は、0nm以上100nm以下であることを特徴とする[2]乃至[6]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
Claims (6)
- 紫外光を出力する窒化物半導体発光素子であって、
前記紫外光を発生させる量子井戸構造を含んだ活性層と、
前記活性層上に形成され、前記活性層からの転位を止め又は曲げる転位抑制構造を含んだ転位抑制構造含有層と、
前記転位抑制構造含有層上に形成され、10nm以上30nm以下の厚さを有するp型コンタクト層と、を備え、
前記転位抑制構造は、積層方向に直交する方向の縦横に点在した複数の転位抑制部により構成され、
前記転位抑制構造含有層には、前記積層方向におけるSi濃度の濃度分布について、前記転位抑制構造含有層内の他の部分より高い濃度ピークが存在し、
前記Si濃度の濃度ピークにおけるSi濃度は、1×10 18 [atoms/cm 3 ]以上1×10 20 [atoms/cm 3 ]以下であり、
前記転位抑制構造含有層には、前記積層方向におけるMg濃度の濃度分布について、前記転位抑制構造含有層内の他の部分より高い濃度ピークが存在し、
前記Mg濃度の濃度ピークにおけるMg濃度は、5×10 18 [atoms/cm 3 ]以上5×10 20 [atoms/cm 3 ]以下であり、
前記Mg濃度の濃度ピークの位置と前記Si濃度の濃度ピークの位置とは、前記積層方向における同一の位置、又はズレが±5nm以下のほぼ同一の位置であることを特徴とする窒化物半導体発光素子。 - 前記複数の転位抑制部のそれぞれは、Vピットであることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記複数の転位抑制部のそれぞれは、前記積層方向に直交する方向から見て、前記活性層側を先側とする断面台形状又は断面三角形状を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記複数の転位抑制部のそれぞれの前記積層方向における高さは、5nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記複数の転位抑制部のそれぞれの前記積層方向に直交する方向における幅は、5nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
- 前記複数の転位抑制部のそれぞれと前記活性層との前記積層方向における離間距離は、0nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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