[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2018038105A1 - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 - Google Patents

Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2018038105A1
WO2018038105A1 PCT/JP2017/029954 JP2017029954W WO2018038105A1 WO 2018038105 A1 WO2018038105 A1 WO 2018038105A1 JP 2017029954 W JP2017029954 W JP 2017029954W WO 2018038105 A1 WO2018038105 A1 WO 2018038105A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
layer
mesa
type layer
nitride semiconductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/029954
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伴光 佐藤
Original Assignee
スタンレー電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by スタンレー電気株式会社 filed Critical スタンレー電気株式会社
Priority to US16/327,852 priority Critical patent/US10818823B2/en
Priority to JP2018535697A priority patent/JP7060508B2/ja
Publication of WO2018038105A1 publication Critical patent/WO2018038105A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Definitions

  • the present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of ultraviolet rays.
  • the present invention relates to a technique for suppressing current concentration at the end of a mesa structure of a light emitting element.
  • the present invention also relates to a wafer including the light emitting device configuration.
  • FIG. 1 and 2 show a typical schematic structure of the group III nitride semiconductor light-emitting device 1.
  • FIG. FIG. 1 is a top view of the element, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the group III nitride semiconductor light-emitting device 1 includes a stacked body (hereinafter sometimes referred to as “laminated semiconductor layer”) including an n-type layer 3, an active layer 4, and a p-type layer 5 on one surface side of a substrate 2. It is known that a mesa structure 6 is formed on a part of the laminated semiconductor layer.
  • the mesa structure 6 is formed by forming a laminated semiconductor layer including the n-type layer 3, the active layer 4, and the p-type layer 5 on one surface side of the substrate 2, and then removing a part of the laminated structure by etching or the like. 3 is exposed.
  • a mesa structure 6 is formed by leaving a plateau-like portion (also referred to as a mesa) including the active layer 4 and the p-type layer 5 (see Patent Document 1).
  • An n-electrode 7 is formed on the exposed surface of the n-type layer 3, and a p-electrode 8 is formed on the surface of the p-type layer 5.
  • the current is applied to the p-electrode 8 and the n-electrode 7.
  • the current is described as the end of the mesa structure 6 adjacent to the n-electrode 7 and the p-electrode 8 (hereinafter referred to as “mesa end”). There is a concentrated flow in the nearby area.
  • the current does not flow uniformly in the active layer 4 and light emission unevenness occurs. Further, since the current is concentrated on the mesa end, heat is locally generated in the vicinity of the mesa end. As a result, deterioration of the light emitting element is likely to proceed, leading to a decrease in light emission efficiency, an increase in operating voltage, a decrease in reliability, and the like.
  • Patent Document 2 discloses an ultraviolet semiconductor in which a p-type layer or a high-resistance layer having a higher resistance than a p-electrode is formed on the surface of the p-type layer on the side close to the n-electrode along the shape of the p-type layer side. A light emitting device is disclosed.
  • a high resistance layer is formed on a p-type layer near the mesa edge as in Patent Document 2, it is possible to suppress current concentration in a region near the mesa edge.
  • the presence of the high-resistance layer increases the resistance between the p-electrode and the semiconductor layer, which causes a problem that the operating voltage increases.
  • Patent Document 3 discloses a semiconductor light emitting device in which a trench is formed between a p electrode and an n electrode. By forming the trench, the variation in the length of the current path flowing between the p electrode and the n electrode is reduced, and the current is prevented from concentrating on a specific portion.
  • it is necessary to increase the depth of the trench. Increasing the depth of the trench results in a problem that the current path becomes longer as a whole, the resistance increases, and the operating voltage increases.
  • the present invention provides a technique for suppressing deterioration of a light-emitting element caused by a current flowing between a p-electrode and an n-electrode being concentrated in a region near the mesa edge without increasing the number of steps in manufacturing the light-emitting element.
  • the purpose is that.
  • the inventors of the present invention have intensively studied the above problems. First, the location where the current flowing between the p electrode and the n electrode is concentrated was examined. When the group III nitride semiconductor light emitting device was viewed from above, a mesa structure in which at least three of the p type layers were surrounded by the n type layer. It has been found that the current flowing between the p electrode and the n electrode is particularly concentrated in the vicinity of the mesa edge (8 in FIG. 1). In view of this, the inventors have intensively studied that the above problem can be solved by adjusting the structure of the n-electrode around the mesa structure.
  • the n-electrode is not present at least at one end of the mesa end of the mesa structure surrounded by the n-type layer on the three sides, or the n-electrodes are arranged at a certain distance, so that the current at the location is reduced. It has been found that concentration can be suppressed, and the present invention has been completed.
  • the first invention includes an active layer between an n-type layer and a p-type layer, has an n-electrode on the n-type layer, a p-electrode on the p-type layer, and includes a p-type layer
  • a III-type nitride semiconductor light-emitting device having a mesa structure wherein the n-type electrode and the p-type electrode are on the same top view of the group III nitride semiconductor light-emitting device, and in the top view, the p-type And at least three of the layers have a mesa structure surrounded by an n-type layer, and the n-electrode is not substantially present at at least one end of the mesa end of the mesa structure, or at least 50 ⁇ m away from at least one end of the mesa end It is a group III nitride semiconductor light-emitting device characterized by the above.
  • the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention preferably adopts the following modes. 1) The n-electrode does not substantially exist at the shortest mesa end in the mesa structure surrounded by the n-type layer in at least three sides in the top view, or is separated from at least one end of the mesa end by 50 ⁇ m or more. thing. 2) The n electrodes are electrically connected through a region where the n electrodes do not exist in the top view. 3) The emission peak wavelength of the group III nitride semiconductor light emitting device is 200 to 350 nm.
  • n electrode non-forming region a region where no n electrode exists in the vicinity of the mesa end of the protruding portion of the convex portion of the p-type layer.
  • the group III nitride semiconductor light-emitting device having the electrode structure described above has uneven light emission, deterioration of the p-type electrode, and deterioration of the light-emitting layer. Degradation tends to occur.
  • an n-electrode non-formation region is provided on at least one end of the mesa end of the mesa structure portion in which at least three sides of the p-type layer are surrounded by the n-type layer. It is possible to suppress current concentration on the provided p-type electrode and the light emitting layer. As a result, a group III nitride semiconductor light-emitting device in which local deterioration in the mesa structure is less likely to occur and light emission unevenness is less likely to occur due to the current flowing easily through the active layer is obtained.
  • This can reduce the occurrence of quality defects due to current concentration in the vicinity of the mesa edge when energized, and can improve the yield of the light emitting elements.
  • the p-type electrode As a method for suppressing current concentration on the p-type electrode provided on the p-type layer, a method in which the p-type electrode is not provided near the end of the mesa structure is also conceivable. In this case, a p-type electrode is provided at the center of the p-type layer, and the light emitting area tends to decrease. In the present invention, since the n-electrode non-forming region is provided on the n-type layer side of the end portion of the mesa structure, the p-type electrode can be provided up to the vicinity of the p-type layer side of the end portion of the mesa structure. A wide light emitting area can be obtained.
  • n-electrode non-formation region is provided in the direction of the protrusion at the mesa end.
  • the inventors of the present invention provided an n-electrode non-formation region only in the direction of the convex portion at the mesa end, effectively suppressing current concentration and improving the yield of light-emitting elements without excessively increasing the operating voltage.
  • the present inventors have found out what can be done and have completed the present invention.
  • an ultraviolet light-emitting device having an emission peak wavelength in the range of 200 to 350 nm is more difficult to manufacture due to the influence of the composition of each layer and a yield is lower than a light-emitting device having an emission peak wavelength exceeding 350 nm, for example, a light-emitting device in the visible light region.
  • the present invention can suppress a decrease in yield due to local deterioration in the mesa structure, and is therefore suitable for an ultraviolet light emitting element having an emission peak wavelength in the range of 200 to 350 nm.
  • Various mesa edge shape examples An example in which the n-electrode in the top view does not substantially exist at least at one end of the mesa end in the mesa structure or is separated from at least one end of the mesa end by 50 ⁇ m or more.
  • the top surface structure of the light emitting element in Comparative Example 1 is shown (no pad electrode layer).
  • the top surface structure of the light emitting element in Comparative Example 1 is shown (with pad electrode layer)
  • the cross-sectional structure of the light emitting element in Comparative Example 1 is shown.
  • FIG. 6 shows a top structure of a light-emitting element in Example 1 (without a pad electrode layer). 1 shows a top structure of a light-emitting element in Example 1 (with pad electrode layer). 2 shows a cross-sectional structure of a light-emitting element in Example 1. FIG. 6 shows a top structure of a light-emitting element in Example 2 (without a pad electrode layer).
  • FIG. 6 shows a top structure of a light-emitting element in Example 2 (with pad electrode layer). 2 shows a cross-sectional structure of a light-emitting element in Example 2.
  • FIG. 6 shows a top structure of a light-emitting element in Example 3 (without a pad electrode layer).
  • FIG. 6 shows a top structure of a light-emitting element in Example 3 (with pad electrode layer). 2 shows a cross-sectional structure of a light-emitting element in Example 3.
  • the light emitting region of light emitted from the group III nitride semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited. According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in output caused by deterioration due to local current concentration in the mesa structure regardless of the light emitting region, and to improve the yield.
  • the present invention is applied to a group III nitride semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength in the visible light region or the ultraviolet region. More preferably, the present invention is applied to a group III nitride semiconductor light emitting device that emits ultraviolet rays having an emission peak wavelength of 200 to 350 nm.
  • a group III nitride semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 200 to 350 nm will be mainly described.
  • a typical group III nitride semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 2, a mesa structure 6 (laminated semiconductor layer) including an n-type layer 3, an active layer 4, and a p-type layer 5. ) And an n-electrode 7 and a p-electrode 8.
  • a substrate 2 As shown in FIGS. 1 and 2, a typical group III nitride semiconductor light emitting device 1 includes a substrate 2, a mesa structure 6 (laminated semiconductor layer) including an n-type layer 3, an active layer 4, and a p-type layer 5.
  • the refractive index, transmittance, and reflectance were based on light having a wavelength of 265 nm. This is because light of wavelength 265 nm is most suitable for sterilization because DNA has maximum absorption in the vicinity of wavelength 265 nm, and is considered to have high industrial utility value.
  • the refractive index, the transmittance, and the reflectance are simply used, the values are for light with a wavelength of 265 nm.
  • the substrate 2 is not particularly limited as long as it can epitaxially grow a group III nitride semiconductor crystal on the surface and transmits ultraviolet rays.
  • Examples of the material used for the substrate 2 include sapphire, SiC (silicon carbide), AlN (aluminum nitride), and the like. Among them, an AlN single crystal substrate having a C plane as a main surface is preferable.
  • the transmittance of the substrate 2 with respect to light having a wavelength of 265 nm is preferably as high as possible, preferably 50% or more, and more preferably 60% or more.
  • the upper limit of the transmittance of the substrate 2 is preferably 100%, but the upper limit is 80% in consideration of industrial production.
  • the transmittance of the light-transmitting substrate can be adjusted by the material, the thickness of the substrate, the crystallinity, and the impurity content.
  • the thickness of the substrate 2 is not particularly limited, but is preferably 30 to 150 ⁇ m, more preferably 50 to 100 ⁇ m. By setting the thickness of the substrate 2 in the above range, the transmittance is improved and the productivity is improved.
  • the thickness of the substrate 2 only needs to satisfy the above range after the manufacture of the group III nitride semiconductor light-emitting device, and after laminating a laminated semiconductor layer or electrode to be described later on the substrate, the lower surface of the substrate is ground or polished. The thickness may be in the above range.
  • the laminated semiconductor layer (the main part of the element including the mesa structure 6 in FIG. 1) is formed on the substrate 2 as shown in FIG. 2, and the n-type layer 3, the active layer 4, and the p-type layer 5 (p-type cladding layer). And a p-type contact layer) are laminated in this order. Non-limiting examples are described below for each layer.
  • the n-type layer 3 is Al x In y Ga z N (x, y, z are rational numbers satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1.0, 0 ⁇ y ⁇ 0.1, 0 ⁇ z ⁇ 1.0, and x + y + z Is a group III nitride semiconductor, preferably containing impurities.
  • the impurity concentration is 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 5.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less, preferably 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 5.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less.
  • the refractive index of the n-type layer is not particularly limited, but is 1.5 to 3.0.
  • the refractive index may be adjusted by the composition of the n-type layer.
  • the thickness of the n-type layer is 100 nm or more and 10,000 nm or less, preferably 500 nm or more and 3000 nm or less.
  • the group III nitride semiconductor light emitting device 1 is formed of AlN or III having the same or similar composition as that of the n-type layer between the substrate 2 and the n-type layer 3.
  • a buffer layer including a group nitride semiconductor may be included.
  • the Al composition x of the n-type layer is 0.6 to 0.8, and the specific resistance is It is preferably in the range of 0.01 to 0.03 ⁇ ⁇ cm.
  • the active layer may be a multiple quantum well structure or a single quantum well structure.
  • the thickness of the well layer is 1 nm or more, preferably 2 nm or more, and the upper limit is 10 nm.
  • the thickness of the barrier layer is 1 nm or more, preferably 2 nm or more, and the upper limit is 1 ⁇ m.
  • Such an active layer can be manufactured by the MOCVD method.
  • the p-type layer 5 includes a p-type cladding layer and a p-type contact layer.
  • the p-type cladding layer is Al x In y Ga z N (x, y, z are rational numbers satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1.0, 0 ⁇ y ⁇ 0.1, 0 ⁇ z ⁇ 1.0, and x + y + z Is a group III nitride semiconductor, preferably containing impurities.
  • the impurity of the p-type cladding layer is preferably Mg.
  • the impurity concentration in the p-type cladding layer is 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 5.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less, preferably 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 5.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ . 3 or less.
  • the thickness of the p-type cladding layer is 5 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 70 nm.
  • the p-type contact layer is Al x In y Ga z N (x, y, z are rational numbers satisfying 0 ⁇ x ⁇ 1.0, 0 ⁇ y ⁇ 0.1, 0 ⁇ z ⁇ 1.0, and x + y + z Is a group III nitride semiconductor.
  • the p-type contact layer is made of GaN. If the p-type contact layer is made of GaN, that is, a p-GaN layer, the contact characteristics of the p-type contact layer can be improved.
  • the p-type contact layer preferably contains an impurity.
  • the impurity of the p-type contact layer is preferably Mg, like the p-type cladding layer.
  • the impurity concentration in the p-type contact layer is 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 5.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less, preferably 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 2.0 ⁇ 10 20 cm ⁇ . 3 or less.
  • the thickness of the p-type contact layer is 1 nm or more and 400 nm or less, preferably 250 nm or more and 350 nm or less.
  • the n electrode 7 is formed on the exposed surface of the n-type layer 3.
  • the exposed surface of the n-type layer 3 is formed by means such as etching.
  • the laminated semiconductor layer remains in a plateau shape, and the mesa structure 6 is formed.
  • the n-electrode 7 on the n-type layer 3 is formed in the low ground portion of the mesa structure 6 along the lower end of the mesa structure 6.
  • the mesa structure 6, the n-electrode 7, A structure in which the n-type layer 3 is exposed may be used.
  • the formation region of the n-electrode 7 is set based on a predetermined pointer related to the shape of the mesa structure 6. As a result, a current that tends to concentrate near the mesa end is diffused, and current concentration at the mesa end is suppressed.
  • a guideline for setting an n-electrode formation pattern will be described later. First, a typical non-limiting example of a general n-electrode property and formation method will be described.
  • Examples of the etching technique for forming the mesa structure 6 include dry etching such as reactive ion etching and inductively coupled plasma etching.
  • the exposed surface of the n-type layer 3 is formed, the exposed surface is preferably surface-treated with an acid or alkali solution in order to remove etching damage.
  • an n-electrode 7 having ohmic properties is formed on the exposed surface of the n-type layer 3.
  • the patterning of the n electrode 7 can be performed using a lift-off method.
  • a photoresist is applied to the surface on which the electrode is to be formed, irradiated with ultraviolet rays using a UV exposure machine equipped with a photomask, and immersed in a developer to dissolve the exposed photoresist to form a desired pattern.
  • an electrode metal is deposited on the patterned photoresist, and the photoresist is dissolved with a stripping solution to form an electrode metal pattern.
  • an electrode metal film is formed on the electrode formation surface, a photoresist is applied, the photoresist is patterned through an exposure and development process, and dry etching or wet etching is performed using the photoresist as a mask.
  • a method of patterning the electrode metal and dissolving the photoresist with a stripping solution is preferable because the process is relatively simple.
  • Examples of the method for depositing the n-electrode metal include vacuum deposition, sputtering, and chemical vapor deposition. In particular, vacuum deposition is preferable because impurities in the electrode metal can be eliminated.
  • the material used for the n-electrode can be selected from known materials. For example, Ti, Al, Rh, Cr, In, Ni, Pt, Au, etc. are mentioned. Among these, Ti, Al, Rh, Cr, Ni, and Au are preferable. In particular, a combination of Ti, Al, and Au is preferable because it can improve ohmic properties and reflectivity.
  • the n-electrode may be a single layer containing an alloy or oxide of these metals, or a multilayer structure.
  • the layer thickness of the n electrode is not particularly limited, but it is preferably 2 nm or more in consideration of production stability, and the upper limit is 2 ⁇ m.
  • the width of the n electrode is not particularly limited, but is usually about 5 to 100 ⁇ m, preferably 10 to 50 ⁇ m. In this case, the width of the n electrode may not be uniform. For example, a narrow part and a wide part may be mixed. In this case, the average width of the n electrodes may be in the above range.
  • heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. to 1100 ° C. for 30 seconds to 3 minutes.
  • optimal conditions can be selected suitably according to the metal seed
  • ⁇ N electrode formation pattern> when the group III nitride semiconductor light-emitting device is viewed from above, at least three sides of the p-type layer are substantially not present at at least one end of the mesa end in the mesa structure surrounded by the n-type layer, Alternatively, it is characterized by being 50 ⁇ m or more away from at least one end of the mesa end.
  • the conduction between the n electrode 7 and the p electrode 8 is given priority to a path with low resistance.
  • an n-electrode non-formation region is provided at at least one end of the mesa end.
  • the n-electrode non-forming region is provided, it is difficult for current to flow in this portion, and current concentration in the region near the end of the mesa structure 6 can be suppressed.
  • an n-electrode non-formation region is provided at every mesa end, the area of the n-electrode decreases, and the operating voltage of the group III nitride semiconductor light-emitting device may increase. Therefore, in the present invention, an n electrode non-formation region may be provided particularly in a portion where current is likely to concentrate.
  • FIG. 2 shows a non-restrictive example of the outline of the mesa structure 6 in the top view of the element and the formation pattern of the n-electrode 7. displayed. 2, the n-electrode 7 and the mesa structure 6 are in contact with each other. However, as shown in FIG. 2, the mesa structure tapers between the end of the mesa structure 6 and the n-electrode 7 in the cross-section. Or an exposed n-type layer 3 may be present.
  • FIG. 3A shows a rectangular mesa structure 6.
  • the rectangular protrusion protrudes into the n electrode 7 formation region, current tends to concentrate in this portion.
  • the corner of the B projecting end in FIG. 3 may be arcuate, and in this case also, the current tends to concentrate on the broken circle.
  • the mesa structure from C to E in FIG. 3 is an example not corresponding to the “mesa structure in which at least three of the p-type layers are surrounded by the n-type layer” in the present application. That is, since the mesa end of C in FIG. 3 does not protrude into the formation region of the n-electrode 7, the current is less likely to concentrate on this portion. Further, in D and E in FIG. 3, the mesa end is a recess and does not protrude into the formation region of the n electrode 7, so that the current hardly concentrates on this portion.
  • FIG. 4 shows an example in which an n-electrode non-formation region is provided at least at one end of the mesa end convex portion in the example of A in FIG.
  • FIG. 4A shows an example in which, in the rectangular mesa structure 6, an n-electrode non-formation region is formed from the direction of the shortest mesa end of the mesa end convex portion to the end of the substrate.
  • the n electrode does not exist in the shortest mesa end part in the convex part of the mesa end as in the above example B, current concentration at the mesa end end part can be suppressed.
  • the n electrode may be formed on both sides of the shortest mesa end from the longitudinal direction of the convex portion at the mesa end when forming the n electrode.
  • an n-electrode non-formation region is provided at least at 50% or more of the circumference of the shortest mesa end.
  • FIG. 4C shows an example in which an n-electrode non-formation region is formed in the case where the corner of the protruding end in the mesa structure of the structure A is an arc.
  • the examples A to C are examples in which the n electrode is not formed (notched) from the direction of the mesa edge to the edge of the substrate.
  • the n-electrode non-forming region may be formed so that the distance from the n-electrode is at least 50 ⁇ m or more.
  • electrons flow from the n electrode to the p electrode through the n-type layer.
  • the electron diffusion length is affected by the composition and specific resistance of the n-type layer under the n-electrode.
  • the current concentration at the mesa edge is also achieved in the D and E configurations. Can be suppressed.
  • the diffusion length is 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more. Is preferred.
  • the distance is preferably 150 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less. It is.
  • the above example is an example in which an n-electrode non-formation region is provided at the shortest mesa end of the mesa end projection, but an n-electrode non-formation region is provided at one end in the longitudinal direction of the mesa end projection. May be provided.
  • FIG. 4D shows an example in which an n-electrode non-forming region is provided at one end in the longitudinal direction of the convex portion at the mesa end.
  • the electrode pattern is easy to form and the effect of suppressing current concentration on the convex portion at the mesa end is high. It is preferable that it does not substantially exist at the shortest mesa end in the mesa structure surrounded by the layers, or is separated from at least one end of the mesa end by 50 ⁇ m or more.
  • n electrode 4A to 4C are examples in which the n electrode is cut out, and there are a plurality of n electrodes independently.
  • a voltage is applied to such an n-electrode, a part of the n-electrode is energized and no current flows to the other part.
  • the n electrodes are electrically connected through a region where no electrode is present. Examples of the electrical connection method of the n electrode include a method of connecting the n electrode with a wire by a technique such as wire bonding, a pad electrode layer through the n electrode described later, and the like.
  • the patterning of the p-electrode 8 is preferably carried out using a lift-off method, similarly to the patterning of the n-electrode.
  • the metal material used for the p-electrode can be selected from known materials. For example, Ni, Cr, Au, Mg, Zn, Pd, Pt, etc. are mentioned. Among these, a combination of Ni and Au is preferable.
  • the p-electrode may be a single layer or multilayer structure containing an alloy or oxide of these metals.
  • the method for depositing the p-electrode metal includes, for example, vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition, etc., as in the n-electrode formation method.
  • vacuum deposition is preferable because impurities in the electrode metal can be eliminated.
  • a heat treatment is performed at a temperature of 200 ° C. to 800 ° C. for 30 seconds to 3 minutes. About the temperature and time of heat processing, optimal conditions can be selected suitably according to the metal seed
  • the shape of the p electrode is not limited, it is usually formed in a similar shape slightly smaller than the mesa structure 6 as described above. However, it is preferable that the mesa end convex portion where current concentration is likely to occur be formed by separating the distance between the mesa end and the p electrode end in order to suppress current concentration. Further, the width of the p electrode is not particularly limited, and a narrow portion and a wide portion may be mixed.
  • the n-electrode may be separated.
  • the probe is brought into contact with the p electrode and the n electrode and energized to evaluate the electrical characteristics and optical characteristics of the light emitting element.
  • the n electrode is separated by providing the n electrode non-forming region, the current does not flow to the n electrode that is not touched by the probe, so that it does not function as an electrode. Therefore, it is preferable to form a pad electrode layer so as to connect the separated n electrodes. That is, in addition to the n electrode, a pad electrode layer is also formed on the n electrode non-formation region where the n type layer is exposed. As a result, the n-electrode is connected using the pad electrode layer as a conductive layer, and thus the n-electrode not touched by the probe can also function as an electrode.
  • the pad electrode layer is not formed on the n-type layer.
  • the electrode pattern of the light-emitting element and the metal pattern on the surface of the submount are joined by Au—Sn solder or Au bump.
  • Au—Sn solder or Au bump In order to adhere to Au—Sn or Au, the outermost electrode surface of the light-emitting element is used. There must be Au.
  • the electrode is alloyed by heat treatment, and Au does not exist so much in the uppermost layer, so that it cannot be joined to the submount as it is. Therefore, a pad electrode layer having Au as the uppermost layer is usually formed, but this is formed only on the electrode and not on the n-type layer.
  • the pad electrode layer 9 is formed on the p electrode 8, the n electrode 7, and the n electrode non-forming region.
  • the patterning of the pad electrode layer is preferably performed using the lift-off method, as is the patterning of the p and n electrodes.
  • the metal material used for the pad electrode layer can be selected from known materials. For example, Ti, Ni, Cr, Au, Mg, Zn, Pd, Pt, etc. are mentioned. Among these, a combination of Ti, Ni, and Au is preferable.
  • a method for depositing the pad electrode layer metal for example, vacuum deposition, sputtering, chemical vapor deposition, and the like can be cited as in the method for forming the p and n electrodes.
  • the pad electrode layer is not an electrode, unlike the p and n electrodes, no heat treatment is performed.
  • the width of the pad electrode layer is not particularly limited, and a narrow portion and a wide portion may be mixed.
  • the thickness of the light transmissive substrate can be reduced and the transmittance can be improved by grinding or polishing the lower surface of the light transmissive substrate.
  • a light-emitting element is manufactured by appropriately using a known light-emitting element separation method such as scribing, dicing, or laser cutting.
  • a laminated semiconductor layer having the cross-sectional structure shown in FIGS. 4 to 8 was formed.
  • an Al 0.7 Ga 0.3 N layer (1 ⁇ m) doped with 1.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 of Si is formed on an n-type semiconductor on a C-plane AlN substrate (side 7 mm square, thickness 500 ⁇ m). Formed as a layer.
  • An active layer (well layer 2 nm, barrier layer 7 nm) having a quantum well structure was formed on the n-type layer.
  • the composition of the well layer and the barrier layer was Al 0.5 Ga 0.5 N and Al 0.7 Ga 0.3 N, respectively, and the barrier layer was doped with 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 of Si.
  • the active layer has a laminated structure of three well layers and four barrier layers.
  • an AlN layer (15 nm) doped with 5 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 of Mg was formed as an electron blocking layer on the active layer.
  • an Al 0.8 Ga 0.2 N layer (50 nm) doped with 5 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 of Mg was formed as a p-cladding layer on the electron block layer.
  • a GaN layer (300 nm) doped with 2 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 of Mg was formed as a p-contact layer on the p-cladding layer.
  • the obtained semiconductor wafer was heat-treated at 900 ° C. for 20 minutes in N 2 .
  • a predetermined metal mask pattern is formed on the surface of the p contact layer by photolithography and vacuum deposition
  • the mesa structure is formed by dry etching the surface of the p contact layer where the pattern is not formed until the n-type layer is exposed. Formed.
  • the p contact layer is covered by photolithography (Comparative Example 1 and Comparative Example 2), or the p contact layer and the n-electrode non-forming region are covered (Example 1 and Example 2).
  • n electrode is formed at a distance of 50 ⁇ m from the mesa edge
  • Ti (20 nm) / Al (200 nm) is formed by vacuum deposition.
  • / Au (5 nm) layer was formed, followed by heat treatment at 810 ° C. for 1 minute in N 2 to form an n-electrode.
  • a Ni (20 nm) / Au (50 nm) layer was formed on the p-type layer and baked in O 2 at 550 ° C. for 3 minutes to form a p-electrode.
  • a pad electrode layer 9 Ti (20 nm) / Ni (400 nm) / Au (300 nm)
  • a pad electrode layer was also formed on the region).
  • the obtained semiconductor wafer was cut into a 750 ⁇ m square to obtain a nitride semiconductor light emitting device (nitride semiconductor light emitting device having an emission peak wavelength of 265 nm).
  • 5 and 8 show the top surface structure before the pad electrode layer of the light emitting element in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is formed
  • FIG. 6 and FIG. 9 show the top surface structure after the pad electrode layer is formed
  • FIG. 10 show the cross-sectional structure in the AA cross section of FIG. 11 and FIG. 14 show the top structure before forming the pad electrode layer of the light emitting element in Example 1 and Example 2
  • FIG. 12 and FIG. 15 show the top structure after forming the pad electrode layer
  • FIG. FIG. 13 and FIG. 16 show the cross-sectional structure in the AA cross section of FIG.
  • FIG. 17 shows a top surface structure before forming the pad electrode layer of the light-emitting element in Example 3
  • FIGS. 18 and 19 show a top surface structure and a cross-sectional structure after forming the pad electrode layer.
  • the uneven emission of light is suppressed by providing an n-electrode non-formation region or by separating the distance between the mesa end and the n-electrode end by 50 ⁇ m, so that the current concentration at the mesa end protrusion is reduced. I understand. As a result, the load on the convex portion is reduced, and the failure rate is considered to be greatly improved.
  • the light emission peak wavelength of the light emitting element manufactured by the comparative example and the Example was 265 nm.
  • an n-electrode non-forming region where no n-electrode is formed is provided in the vicinity of the protruding end of the mesa end convex portion, whereby the p-electrode and the n-electrode are formed. Is suppressed from concentrating on the area near the edge of the mesa. As a result, a group III nitride semiconductor light-emitting device in which local deterioration in the mesa structure is less likely to occur and light emission unevenness is less likely to occur due to the current flowing easily through the active layer is obtained.
  • Group III nitride semiconductor light emitting device 2 Substrate 3: n-type layer 4: active layer 5: p-type layer 6: mesa structure 7: n electrode 8: p electrode 9: pad electrode layer A: mesa edge flat portion B : Mesa edge protrusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

ｎ型層とｐ型層との間に活性層を含み、前記ｎ型層上にｎ電極、前記ｐ型層上にｐ電極を有し、ｐ型層を含むメサ構造を有するIII族窒化物半導体発光素子であって、前記III族窒化物半導体発光素子の上面視において、前記ｐ電極が、メサ端方向に凸部を有し、且つ、前記凸部の突端部のメサ端近傍にｎ電極不形成領域を有することを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子を提供する。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　ＩＩＩ族窒化物半導体発光素子
　本発明は、紫外線の発光ピーク波長を有するIII族窒化物半導体発光素子に関する。特に、発光素子のメサ構造端部における電流集中を抑制する技術に関する。また、本発明は該発光素子構成を含むウエハに関する。
　図１、図２にIII族窒化物半導体発光素子１の典型的模式構造を示す。図１は、素子の上面図であり、図２は図１のＡ－Ａ線断面図を示す。III族窒化物半導体発光素子１は、基板２の一表面側にｎ型層３、活性層４およびｐ型層５を含む積層体（以下、「積層半導体層」と記載することがある）が形成され、その積層半導体層の一部にメサ構造６を形成したものが知られている。メサ構造６は、基板２の一表面側にｎ型層３、活性層４およびｐ型層５を含む積層半導体層を形成した後に、エッチング等により積層構造の一部を除去し、ｎ型層３の一部を露出させて形成される。活性層４およびｐ型層５を含む台地状の部分（メサとも呼ばれる）を残存させることによりメサ構造６が形成される（特許文献１参照）。露出したｎ型層３の表面にはｎ電極７が形成され、ｐ型層５の表面にはｐ電極８が形成される。
　メサ構造６を有するIII族窒化物半導体発光素子１において、ｐ型層５上のｐ電極８およびｎ型層３上のｎ電極７に動作電圧を印加すると、電流はｐ電極８とｎ電極７との間で抵抗の低い経路（通常は最短経路）を流れようとするため、電流はｎ電極７およびｐ電極８に近接するメサ構造６の端部（以下、「メサ端」と記載することがある）付近の領域に集中して流れる。この結果、電流が活性層４に均一に流れずに発光ムラが生じる。また、電流がメサ端に集中するため、メサ端近傍で局所的に発熱する。この結果、発光素子の劣化が進行しやすくなり、発光効率の低下、動作電圧の増加、信頼性の低下などを招く。
　特許文献２には、ｐ型層もしくはｐ電極よりも高抵抗の高抵抗層が、ｐ型層の表面においてｎ電極に近い側でｐ型層側の形状に沿った形状に形成された紫外半導体発光素子が開示されている。特許文献２のように、メサ端に近いｐ型層上に高抵抗層を形成すると、メサ端付近の領域に電流が集中するのを抑制できる。しかし、高抵抗層の存在により、ｐ電極と半導体層との間の抵抗が大きくなって、動作電圧が増大するという問題が生じる。
　特許文献３には、ｐ電極とｎ電極との間にトレンチが形成された半導体発光素子が開示されている。トレンチを形成することにより、ｐ電極とｎ電極との間に流れる電流経路の長さのバラツキを減少させ、特定の部分に電流が集中するのを抑制する。しかし、電流経路の長さのバラツキを十分に小さくするには、トレンチの深さを大きくする必要がある。トレンチの深さを大きくすると、電流経路が全体的に長くなり、抵抗が大きくなって、動作電圧が増大するという問題を生じる。
　さらに、近年のデバイス設計の多様化により、様々な形状、構成の発光素子が提案され、メサ構造、電極形状のデザインも多様化している。上記のような高抵抗層の形成、トレンチの形成などの技術は、発光素子の製造における工程数の増加を招くため、多様化したメサ構造、電極形状に迅速に対応することが困難になっている。
　そして、特に、発光ピーク波長が２００～３５０ｎｍである深紫外の発光素子は、発光素子自体の製造が難しく、歩留まりが低下しやすい。さらに、通電した際に電流がメサ端付近の領域に集中するため、その部分は発熱等により劣化が進行し品質不良を生じやすい。そのため、電流がメサ端付近の領域に集中することによる劣化を抑制できる発光素子の開発が望まれていた。
特開２０１４－９６５３９号公報 特開２０１４－９６４６０号公報 特開２００７－１３４７００号公報
　本発明は、発光素子の製造における工程数を増加することなく、ｐ電極とｎ電極との間に流れる電流がメサ端付近の領域に集中することによる発光素子の劣化を抑制する技術を提供することを目的としている。
　本発明者等は、上記課題に対し、鋭意検討を行った。まずｐ電極とｎ電極の間を流れる電流が集中する箇所を検討したところ、III族窒化物半導体発光素子を上面視した際に、ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造のメサ端付近（図１における８）において、ｐ電極とｎ電極の間を流れる電流が特に集中することを見出した。そこで、上記メサ構造周辺のｎ電極の構造を調整することにより、上記課題が解決できるのではないかと考え、鋭意検討した。その結果、上記三方がｎ型層に囲まれたメサ構造のメサ端の少なくとも一端においてｎ電極が存在しないか、あるいは、一定の距離をおいてｎ電極を配置することによって、当該箇所における電流の集中を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、第１の発明は、ｎ型層とｐ型層との間に活性層を含み、前記ｎ型層上にｎ電極、前記ｐ型層上にｐ電極を有し、ｐ型層を含むメサ構造を有するIII型窒化物半導体発光素子であって、前記ｎ型電極と前記ｐ型電極が、前記III族窒化物半導体発光素子の同一上面視上にあり、該上面視において、前記ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造を有し、前記ｎ電極が、該メサ構造におけるメサ端の少なくとも一端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子である。
　上記本発明のIII族窒化物半導体発光素子において、以下の態様を採ることが好ましい。
１）前記ｎ電極が、前記上面視において、少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造における一番短いメサ端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れていること。
２）前記上面視におけるｎ電極が存在しない領域を介してｎ電極同士が電気的に接続されていること。
３）III族窒化物半導体発光素子の発光ピーク波長が２００～３５０ｎｍであること。
　本発明では、III族窒化物半導体発光素子を上面視から見た場合に、ｐ型層の凸部の突端部のメサ端近傍にｎ電極が存在しない領域（以下、「ｎ電極不形成領域」とも言う）を設けることが特徴である。III族窒化物半導体発光素子に電圧を印加すると、ｎ型電極からｐ型電極方向に電子が流れる。この時、ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造部分においては、該メサ構造のメサ端の全てにｎ型電極が設けられていると、当該部分には各方から電子が流れ込むことになり、その他のｐ電極部分と比して電子が多く流れてしまう。電子が多くながれる箇所ほど発光が強く、またｐ型電極および発光層の劣化が著しくなるため、上記電極構造を有するIII族窒化物半導体発光素子は、発光ムラやｐ型電極の劣化および発光層の劣化が生じやすい傾向にある。
　そこで、本発明においては、上記ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造部分のメサ端の少なくとの一端にｎ電極不形成領域を設けることによって、当該ｐ型層上に設けられたｐ型電極および発光層への電流の集中を抑制させることが可能となる。その結果、メサ構造における局所的な劣化が生じにくく、また、電流が活性層に均一に流れやすくなることで発光ムラの生じにくい、III族窒化物半導体発光素子が得られる。
　これにより、通電した際にメサ端近傍の電流集中による品質不良の発生を低減することができ、発光素子の歩留まりを向上することができる。
　ｐ型層上に設けられたｐ型電極への電流集中を抑制させる方法としては、上記メサ構造の端部付近にｐ型電極を設けない方法も考えられる。この場合、ｐ型層の中心部にｐ型電極が設けられることになり、発光面積が減少する傾向にある。本発明では、メサ構造の端部のｎ型層側にｎ電極不形成領域を設けているため、メサ構造の端部のｐ型層側近傍までｐ型電極を設けることが可能であり、したがって、広い発光面積を得ることができる。
　なお、従来技術においては、上記メサ端の凸部方向にｎ電極不形成領域を設けることは行われていない。本発明者等は、メサ端の凸部方向においてのみｎ電極の不形成領域を設ければ、動作電圧を過度に増大させることなく、電流集中を効果的に抑制し、発光素子の歩留まりを向上できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
　特に、２００～３５０ｎｍに発光ピーク波長を有する紫外発光素子は、３５０ｎｍを超える発光ピーク波長の発光素子、例えば、可視光領域の発光素子よりも、各層の組成の影響により製造が難しく、歩留まりが低下する傾向にある。上記のとおり、本発明は、メサ構造における局所的な劣化を原因とする歩留まりの低下を抑制できるため、２００～３５０ｎｍに発光ピーク波長を有する紫外発光素子に適している。
上面視から見た典型的III族窒化物半導体発光素子の例 典型的III族窒化物半導体発光素子の断面図 様々なメサ端の形状例 上面視におけるｎ電極が、該メサ構造におけるメサ端の少なくとも一端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れている例 比較例１における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層なし） 比較例１における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層あり） 比較例１における発光素子の断面構造を示す 比較例２における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層なし） 比較例２における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層あり） 比較例２における発光素子の断面構造を示す 実施例１における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層なし） 実施例１における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層あり） 実施例１における発光素子の断面構造を示す 実施例２における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層なし） 実施例２における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層あり） 実施例２における発光素子の断面構造を示す 実施例３における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層なし） 実施例３における発光素子の上面構造を示す（パッド電極層あり） 実施例３における発光素子の断面構造を示す
　以下、本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光素子は、本発明の技術思想を具体化した一例であって、本発明を限定しない。たとえば、以下に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
　本発明のIII族窒化物半導体発光素子が放出する光の発光領域は、特に制限されるものではない。本発明によれば、発光領域に関係なく、メサ構造における局所的な電流集中による劣化を原因とする出力低下を抑制し、歩留まりを向上することができる。好ましくは、本発明は、可視光領域、又は紫外領域に発光ピーク波長を有するIII族窒化物半導体発光素子に適用される。より好ましくは、本発明は、発光ピーク波長が２００～３５０ｎｍの紫外線を放出するIII族窒化物半導体発光素子に適用される。以下、発光ピーク波長が２００～３５０ｎｍのIII族窒化物半導体発光素子を中心に説明する。
　典型的なIII族窒化物半導体発光素子１は、図１および図２に示したように、基板２と、ｎ型層３、活性層４およびｐ型層５を含むメサ構造６（積層半導体層）と、ｎ電極７およびｐ電極８とを含む。以下に、これらについて非限定的な典型例を説明する。
　なお、屈折率、透過率および反射率は、波長２６５ｎｍの光を基準とした。これは、ＤＮＡが波長２６５ｎｍ付近で極大吸収を持つことから波長２６５ｎｍの光は殺菌に最も適しており、産業上の利用価値が高いと考えられるからである。以下、単に、屈折率、透過率、および反射率とした場合には、波長２６５ｎｍの光に対する値である。
　＜基板＞
　基板２は、III族窒化物半導体結晶を表面にエピタキシャル成長でき、紫外線を透過する基板であれば特に限定されるものではない。基板２に用いられる材料としては、例えば、サファイア、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）などが挙げられる。中でもＣ面を主面とするＡｌＮ単結晶基板が好ましい。
　基板２の波長２６５ｎｍの光に対する透過率は、高ければ高いほど良く、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは６０％以上である。基板２の透過率の上限は、好ましくは１００％であるが、工業的な生産を考慮すると上限は８０％である。透光性基板の透過率は、材質、基板の厚み、結晶性、不純物含有量によって調整できる。
　基板２の厚みは、特に制限されるものではないが、好ましくは３０～１５０μｍであり、より好ましくは５０～１００μｍである。基板２の厚みを上記範囲とすることにより、透過率が向上し、かつ生産性が向上する。基板２の厚みは、III族窒化物半導体発光素子の製造後に上記範囲を満たせばよく、基板上に後述する積層半導体層または電極を積層後に該基板の下面を研削または研磨することにより、基板の厚みが上記範囲となるようにしてもよい。
　＜積層半導体層＞
　積層半導体層（図１におけるメサ構造６を含む素子の主要部）は、図２に示すように基板２上に形成され、ｎ型層３、活性層４ならびにｐ型層５（ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層からなる層）がこの順で積層されてなる。各層について以下に非限定的例を説明する。
　＜ｎ型層＞
　ｎ型層３は、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で構成されるIII族窒化物半導体であり、好ましくは不純物を含む。
　不純物としては、特に限定されるものではないが、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどが挙げられる。中でもＳｉが好ましい。不純物の濃度は１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０20ｃｍ-3以下、好ましくは１．０×１０18ｃｍ-3以上５．０×１０19ｃｍ-3以下である。不純物の濃度を上記範囲とすることで、ｎ型層の結晶性およびコンタクト特性が向上する。このようなｎ型層は、ＭＯＣＶＤ法により製造できる。
　ｎ型層の屈折率は、特に制限されるものではないが、１．５～３．０である。屈折率は、ｎ型層の組成等により調整すればよい。
　ｎ型層の厚みは、１００ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、好ましくは５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。ｎ型層の厚みを上記範囲とすることで、ｎ型層の結晶性および導電性が向上する。
　なお、図１には図示していないが、III族窒化物半導体発光素子１は、基板２とｎ型層３との間に、ＡｌＮ、または上記ｎ型層と同じ、または類似した組成のIII族窒化物半導体を含むバッファ層を有していてもよい。
　後述するように、一般的なIII族窒化物半導体発光素子において、ｎ電極からｎ型層を通じてｐ電極へと電子が流れる。この時の電子の拡散長はｎ型層の組成および比抵抗に影響される。従って、後述するメサ端の凸部における電流集中を抑制させるという点から電子の拡散長は長くなりすぎないことが好ましく、ｎ型層のＡｌ組成ｘは０．６～０．８、比抵抗は０．０１～０．０３Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。
　＜活性層＞
　活性層４は、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で構成される井戸層と、前記井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で構成される障壁層との積層構造からなる。活性層は、多重量子井戸構造であっても単一量子井戸構造であってもよい。
　井戸層の厚みは１ｎｍ以上、好ましくは２ｎｍ以上であり、上限は１０ｎｍである。障壁層の厚みは１ｎｍ以上、好ましくは２ｎｍ以上であり、上限は１μｍである。このような活性層は、ＭＯＣＶＤ法により製造できる。
　＜ｐ型層＞
　ｐ型層５は、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層で構成される。ｐ型クラッド層は、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０＜ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．１、０≦ｚ＜１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で構成されるIII族窒化物半導体であり、好ましくは不純物を含む。
　ｐ型クラッド層の不純物は、好ましくはＭｇである。ｐ型クラッド層における不純物の濃度は１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０20ｃｍ-3以下、好ましくは１．０×１０18ｃｍ-3以上５．０×１０20ｃｍ-3以下である。ｐ型クラッド層の厚みは、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。
　ｐ型コンタクト層は、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ＜１．０、０≦ｙ≦０．１、０＜ｚ≦１．０を満たす有理数とし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．０である）で構成されるIII族窒化物半導体である。好ましくは、ｐ型コンタクト層はＧａＮで構成される。ｐ型コンタクト層をＧａＮで構成すると、すなわち、ｐ－ＧａＮ層とすると、ｐ型コンタクト層のコンタクト特性を向上させることができる。また、ｐ型コンタクト層は、好ましくは不純物を含む。
　ｐ型コンタクト層の不純物は、ｐ型クラッド層と同様に、好ましくはＭｇである。ｐ型コンタクト層における不純物の濃度は１．０×１０17ｃｍ-3以上５．０×１０20ｃｍ-3以下、好ましくは１．０×１０18ｃｍ-3以上２．０×１０20ｃｍ-3以下である。ｐ型コンタクト層の厚みは、１ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、好ましくは２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。ｐ型コンタクト層の厚みを上記範囲とすることで、ｐ型層の紫外線透過性およびコンタクト特性が向上する。
　＜ｎ電極＞
　ｎ電極７は、ｎ型層３の露出面に形成される。ｎ型層３の露出面はエッチング等の手段により形成される。ｎ型層３の露出面形成により、積層半導体層は台地状に残り、メサ構造６が形成される。ｎ型層３上のｎ電極７はメサ構造６の低地部に、メサ構造６の下端に沿って形成されるが、メサ構造６の底部からやや距離をあけ、メサ構造６とｎ電極７との間にｎ型層３が露出した構造であってもよい。本発明では、ｎ電極７の形成領域を、メサ構造６の形状と関連する所定の指針に基づいて設定する。これにより、メサ端近傍に集中しやすい電流を拡散し、メサ端への電流集中を抑制する。ｎ電極の形成パターンの設定指針については後述し、まず一般的なｎ電極の性質およびその形成方法について、非限定的な典型例を説明する。
　メサ構造６を形成するためのエッチングの手法としては、例えば反応性イオンエッチング、誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチングが挙げられる。ｎ型層３の露出面形成後、エッチングのダメージを除去するため、好ましくは、露出面を酸またはアルカリの溶液で表面処理する。その後、ｎ型層３の露出面にオーミック性を有するｎ電極７を形成する。
　ｎ電極７のパターンニングは、リフトオフ法を用いて実施することができる。リフトオフ法では、電極を形成する面にフォトレジストを塗布して、フォトマスクを備えたＵＶ露光機で紫外線を照射し、現像液に浸漬させて感光したフォトレジストを溶解させて所望のパターンを形成した後、パターニングされたフォトレジスト上に電極金属を堆積させ、剥離液でフォトレジストを溶解して電極金属のパターンを形成する。また、その他のパターンニング手法として、電極形成面に電極金属膜を形成し、フォトレジストを塗布後、露光、現像工程を経てフォトレジストをパターニングし、フォトレジストをマスクとしてドライエッチング、またはウェットエッチングで電極金属をパターニングし、剥離液でフォトレジストを溶解する方法もある。リフトオフ法は、比較的工程が簡略であるため好ましい。
　ｎ電極金属を堆積する手法としては、例えば、真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられる。特に、電極金属中の不純物を排除できるため真空蒸着が好ましい。ｎ電極に用いられる材料は、公知の材料から選択することができる。例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕなどが挙げられる。中でも、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｒ、ＮｉおよびＡｕが好ましい。特に、Ｔｉ、ＡｌおよびＡｕの組み合わせは、オーミック性および反射率を向上できるため好ましい。ｎ電極は、これらの金属の合金または酸化物を含む単層、または多層構造であってもよい。
　ｎ電極の層厚みは、特に制限されるものではないが、生産の安定性を考えると好ましくは２ｎｍ以上であり、上限は２μｍである。
　ｎ電極の幅は特に限定はされないが、通常は５～１００μｍ程度であり、好ましくは１０～５０μｍである。この場合、ｎ電極の幅は、一様でなくてもよい。たとえば、幅の狭い部分と幅の広い部分とが混在してもよい。この場合、ｎ電極の平均幅が上記の範囲にあればよい。
　ｎ型層とのコンタクト性を向上させるため、好ましくは、ｎ電極金属を堆積後、３００℃～１１００℃の温度で３０秒～３分間熱処理を施す。熱処理の温度、時間については、ｎ電極の金属種、層厚みに応じて適宜最適な条件を選択できる。
　＜ｎ電極の形成パターン＞
　本発明では、III族窒化物半導体発光素子を上面視から見た場合に、ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造におけるメサ端の少なくとも一端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れていることが特徴である。このような上記メサ端近傍にｎ電極不形成領域を設けることによって、当該ｐ型層上に設けられたｐ型電極への電流の集中を抑制させることが可能となる。
　図１に示したように、ｎ電極７が台地状のメサ構造６を取り囲むように形成された場合、ｎ電極７とｐ電極８との導通は、抵抗の低い経路が優先されるため、電流はｎ電極７とｐ電極８との最短距離にある、ｐ型層５の少なくとも三方がｎ型層３に囲まれたメサ構造６の端部付近（図１では右方向に突き出たｐ電極８の突端部、以下、「メサ端の凸部」とも言う）の領域に集中しやすい。
　そこで、本発明では、上記メサ端における電流集中を回避するため、該メサ端の少なくとも一端にｎ電極不形成領域を設ける。このように、ｎ電極の不形成領域を設けると、この部分には電流が流れにくくなり、メサ構造６の端部付近の領域における電流集中を抑制できる。しかし、すべてのメサ端において、ｎ電極の不形成領域を設けると、ｎ電極の面積が減少するために、III族窒化物半導体発光素子の動作電圧が上がることもある。したがって、本発明では、特に電流が集中しやすい部分で、ｎ電極の不形成領域を設ければよい。
　メサ構造６の輪郭は、素子設計における電極パターンに応じて様々である。したがって、「メサ端の凸部」を一義的に定義することは困難である。そこで、図２に素子の上面視におけるメサ構造６の輪郭と、ｎ電極７の形成パターンについての非制限的な例を示し、電流が集中しやすい「メサ端の凸部」を破線の円により表示した。なお、図２の上面視ではｎ電極７とメサ構造６とが接しているが、図２に示すように断面ではメサ構造６の端部とｎ電極７との間には、メサ構造のテーパ部や、露出したｎ型層３が存在していてもよい。
　図３中のＡは、矩形状のメサ構造６を示す。この構造では、矩形状の突端部がｎ電極７の形成領域に突出しているため、この部分では電流が集中しやすい。なお、上記矩形状のメサ構造６の他に、図３中のＢ突端部の角部が円弧状となっていてもよく、この場合においても破線の円部分に電流が集中しやすい。
　一方、図３中のＣからＥのメサ構造は、本願における「ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造」に該当しない例である。すなわち、図３中のＣは、メサ端がｎ電極７の形成領域に突出していないため、この部分に電流は集中しにくい。また、図３中のＤおよびＥは、メサ端が凹部となっておりｎ電極７の形成領域に突出していないため、この部分に電流は集中しにくい。
　本発明は、上記のメサ端の凸部の少なくとも一端にｎ電極不形成領域を設けることが特徴である。図３におけるＡの例におけるメサ端の凸部の少なくとも一端にｎ電極不形成領域を設ける例を図４に示す。
　図４のＡでは、矩形状のメサ構造６において、メサ端の凸部における一番短いメサ端の方向から基板の端部にかけてｎ電極不形成領域が形成されている例である。なお、上記Ｂの例のように、メサ端の凸部における一番短いメサ端部にはｎ電極が存在しないため、メサ端端部における電流の集中を抑制させることができる。
　また上記メサ構造においては、ｎ電極の形成時にメサ端の凸部の長手方向から、上記一番短いメサ端の両側の一部にｎ電極が形成される場合があるが、このような場合においても、一番短いメサ端の周長の少なくとも５０％以上の部分にｎ電極不形成領域が設けられていれば良い。
　図４のＣは、Ａの構造のメサ構造における突端部の角部が円弧状となっている場合のｎ電極不形成領域が形成された例である。
　また、上記Ａ～Ｃの例は、メサ端の方向から基板の端部にかけて、ｎ電極が形成されていない（切り欠いた）例であるが、Ｄ及びＥの例のように、メサ端とｎ電極との距離が少なくとも５０μｍ以上離れるようにｎ電極不形成領域が形成されていても良い。一般的なIII族窒化物半導体発光素子においては、ｎ電極からｎ型層を通じてｐ電極へと電子が流れる。この時電子の拡散長はｎ電極の下層にあるｎ型層の組成および比抵抗に影響されるが、拡散長が５０μｍ未満の場合、Ｄ及びＥの構成においてもメサ端部分への電流の集中を抑制させることができる。
　なお、電子の拡散長は短いほど、ｐ型層端部への電流集中を引き起こしやすく、発光素子の駆動電圧も増加する傾向にあるため、拡散長は１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であることが好ましい。
　また、上記Ｄ及びＥの例のように、メサ端から離してｎ電極を形成した場合、離れるに従って電圧が増加する傾向にあるため、距離は１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好適である。
　上記の例は一方、メサ端の凸部における一番短いメサ端部にｎ電極不形成領域が設けられている例であるが、メサ端の凸部の長手方向の一端にｎ電極不形成領域が設けられていても良い。図４のＤはメサ端の凸部の長手方向の一端にｎ電極不形成領域が設けられている例である。
　上記ｎ電極不形成領域の例の中でも電極パターンの形成が容易である点、メサ端の凸部への電流集中の抑制効果が高い点から、ｎ電極が、上面視において、少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造における一番短いメサ端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れていることが好ましい。
　上記図４のＡ～Ｃの例では、ｎ電極が切り欠いた例であり、ｎ電極が独立して複数存在している。このようなｎ電極において電圧を印加した場合には、ｎ電極の一部が通電し、他の部分には電流が流れないため、全てのｎ電極に電流を流すという観点から、上面視におけるｎ電極が存在しない領域を介してｎ電極同士が電気的に接続されていることが好ましい。ｎ電極の電気的な接続方法としては、ワイヤボンディングなどの技術によって、ｎ電極をワイヤにより接続する方法、後述するｎ電極を介したパッド電極層等が挙げられる。
　＜ｐ電極＞
　ｐ電極８のパターニングは、ｎ電極のパターニング同様、リフトオフ法を用いて実施することが好ましい。ｐ電極に用いられる金属材料は、公知の材料から選択することができる。例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＰｄおよびＰｔなどが挙げられる。中でも、Ｎｉ、Ａｕの組み合せが好ましい。ｐ電極は、これらの金属の合金または酸化物を含む単層、または多層構造であってもよい。
　ｐ電極金属を堆積する方法としては、ｎ電極の形成方法と同様に、例えば真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられる。特に、電極金属中の不純物を排除できるため真空蒸着が好ましい。ｐ型コンタクト層とのコンタクト性向上のため、好ましくは、ｐ電極金属を堆積後、２００℃～８００℃の温度で３０秒～３分間熱処理を施す。熱処理の温度、時間については、ｐ電極の金属種、層厚みに応じて適宜最適な条件を選択できる。
　ｐ電極の形状は限定されないが、通常は前述したようにメサ構造６よりもやや小さな相似形に形成される。ただし、電流集中が起こりやすいメサ端凸部においては、電流集中を抑制するためにメサ端とｐ電極端の距離を離して形成することが好ましい。また、ｐ電極の幅も特に限定されず、幅の狭い部分と幅の広い部分とが混在してもよい。
　＜パッド電極層＞
　電極不形成領域を設けた場合、ｎ電極が分離されてしまうことがある。通常、発光素子を形成した後は、ｐ電極とｎ電極にそれぞれプローブを接触させ通電することで、発光素子の電気的特性および光学的特性を評価する。しかし、ｎ電極不形成領域を設けることでｎ電極が分離されてしまうと、プローブが当たっていない方のｎ電極には電流が流れないため電極としての機能を果たさない。そこで、分離したｎ電極をつなぐようにパッド電極層を形成することが好ましい。すなわち、ｎ電極上に加えて、ｎ型層が露出しているｎ電極不形成領域上にもパッド電極層を形成する。これによって、パッド電極層を導電層としてｎ電極が接続されるため、上述したプローブの当たっていないｎ電極も電極として機能することが可能となる。
　通常はｎ型層上に上記パッド電極層は形成しない。発光素子を組み立てる際、発光素子の電極パターンとサブマウント表面の金属パターン間をＡｕ－ＳｎはんだやＡｕバンプによって接合させるが、Ａｕ－ＳｎやＡｕと接着するためには、発光素子の電極最表面にはＡｕがなくてはならない。しかしながら、電極は熱処理によって合金化しており、最上層にＡｕはあまり存在しておらず、このままではサブマウントとの接合ができない。そこで、通常は最上層にＡｕを持つパッド電極層を形成するわけだが、これは電極上にのみ形成し、ｎ型層上に形成することはない。
　上述のとおり、パッド電極層９は、ｐ電極８、ｎ電極７およびｎ電極不形成領域上に形成される。パッド電極層のパターニングは、ｐおよびｎ電極のパターニング同様、リフトオフ法を用いて実施することが好ましい。パッド電極層に用いられる金属材料は、公知の材料から選択することができる。例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＰｄおよびＰｔなどが挙げられる。中でも、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕの組み合せが好ましい。パッド電極層金属を堆積する方法としては、ｐおよびｎ電極の形成方法と同様に、例えば真空蒸着、スパッタリング、化学気相成長法等が挙げられる。特に、電極金属中の不純物を排除できるため真空蒸着が好ましい。パッド電極層は電極ではないため、ｐおよびｎ電極とは異なり熱処理は行わない。また、パッド電極層の幅は特に限定されず、幅の狭い部分と幅の広い部分とが混在してもよい。
　＜発光素子の製造＞
　上記III族窒化物半導体発光素子の構成を含むウエハを製造した後、透光性基板の下面を研削または研磨することにより、透光性基板の厚みを薄くして透過率を向上させることもできる。その後、スクライビング、ダイシング、レーザ溶断など、公知の発光素子分離方法を適宜用いて、発光素子を製造する。
　次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
　（実施例および比較例）
　図４～８に示した断面構造を有する積層半導体層を形成した。まず、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｃ面ＡｌＮ基板（一辺７ｍｍ角、厚さ５００μｍ）上に、Ｓｉを１．０×１０19ｃｍ-3ドープしたＡｌ0.7Ｇａ0.3Ｎ層（１μｍ）をｎ型半導体層として形成した。このｎ型層上に、量子井戸構造を有する活性層（井戸層２ｎｍ、障壁層７ｎｍ）を形成した。この時、井戸層および障壁層の組成はそれぞれＡｌ0.5Ｇａ0.5ＮおよびＡｌ0.7Ｇａ0.3Ｎとし、障壁層には１．０×１０18ｃｍ-3のＳｉをドープした。活性層は、井戸層３層と障壁層４層の積層構造から成る。
　次に、この活性層上に、電子ブロック層として、Ｍｇを５×１０19ｃｍ-3ドープしたＡｌＮ層（１５ｎｍ）を形成した。その後、電子ブロック層上に、ｐクラッド層として、Ｍｇを５×１０19ｃｍ-3ドープしたＡｌ0.8Ｇａ0.2Ｎ層（５０ｎｍ）を形成した。最後に、ｐクラッド層上に、ｐコンタクト層として、Ｍｇを２×１０19ｃｍ-3ドープしたＧａＮ層（３００ｎｍ）を形成した。
　次に、得られた半導体ウエハをＮ2中において、９００℃で２０分間の熱処理を行った。その後、ｐコンタクト層の表面にフォトリソグラフィーおよび真空蒸着により所定のメタルマスクパターンを形成した後、パターンの形成されていないｐコンタクト層表面をｎ型層が露出するまでドライエッチングする事でメサ構造を形成した。次に、フォトリソグラフィーによりｐコンタクト層を覆うように（比較例１、比較例２）、またはｐコンタクト層およびｎ電極不形成領域を覆うように（実施例１、実施例２）、さらにｐコンタクト層を覆いかつｎ型層を５０μｍ覆うように（実施例３：メサ端から５０μｍ離れてｎ電極が形成される）、レジストパターンを形成した後、真空蒸着によって、Ｔｉ（２０ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）／Ａｕ（５ｎｍ）層を形成した後、Ｎ2中において８１０℃で１分間熱処理することでｎ電極を形成した。同様に、ｐ型層上にＮｉ（２０ｎｍ）／Ａｕ（５０ｎｍ）層を形成し、Ｏ2中において５５０℃で３分間焼成することでｐ電極を形成した。その後、ｎ電極およびｐ電極上にパッド電極層９（Ｔｉ（２０ｎｍ）／Ｎｉ（４００ｎｍ）／Ａｕ（３００ｎｍ））を形成した（実施例１、２については、電極上だけでなくｎ電極不形成領域上にもパッド電極層を形成した）。得られた半導体ウエハを７５０μｍ角に切り出して、窒化物半導体発光素子（発光ピーク波長２６５ｎｍの窒化物半導体発光素子）とした。比較例１および比較例２における発光素子のパッド電極層を形成する前の上面構造を図５および図８に、パッド電極層を形成した後の上面構造を図６および図９に、図６および図９のＡＡ断面における断面構造を図７および図１０に示す。実施例１および実施例２における発光素子のパッド電極層を形成する前の上面構造を図１１および図１４に、パッド電極層を形成した後の上面構造を図１２および図１５に、図１２および図１５のＡＡ断面における断面構造を図１３および図１６に示す。実施例３における発光素子のパッド電極層を形成する前の上面構造を図１７に、パッド電極層を形成した後の上面構造および断面構造を図１８および図１９に示す。
　比較例１、２および実施例１、２、３において、メサ端平坦部の点Ａおよびメサ端凸部の点Ｂの発光強度を評価し、点Ａに対する点Ｂの発光強度比をとることで発光素子の発光ムラを評価した。この評価を、製造した各５０個の発光素子について行った結果の平均値を表１に示す。発光強度比が大きいほど電流集中していることを表すため、本発明の適用により電流集中を大幅に緩和できることが明らかになった。
　次に、比較例１、２および実施例１、２、３で製造した各５０個の素子について５００時間経過時の出力特性の経時変化を故障率にて評価した。結果を表１に示す。測定は、環境温度２５℃、印加電流１５０ｍＡにて行った。なお、故障率は、全素子の中で電流集中を原因としてメサ端凸部のｐ電極の劣化（電極と半導体層との反応が活性層を貫通して進行することでリークパスが形成）が発生した素子の割合を意味する。表１の結果より、ｎ電極不形成領域を設けるか、メサ端とｎ電極端の距離を５０μｍ離すことで発光ムラが抑えられていることから、メサ端凸部の電流集中が緩和されたことが分かる。これにより凸部における負荷が小さくなり、故障率が大幅に改善されたと考えられる。なお、比較例および実施例で製造した発光素子の発光ピーク波長は２６５ｎｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明では、III族窒化物半導体発光素子を上面視から見た場合に、メサ端凸部の突端部近傍にはｎ電極を形成しないｎ電極不形成領域を設けることで、ｐ電極とｎ電極との間に流れる電流がメサ端付近の領域に集中するのを抑制する。その結果、メサ構造における局所的な劣化が生じにくく、また、電流が活性層に均一に流れやすくなることで発光ムラの生じにくい、III族窒化物半導体発光素子が得られる。
１：III族窒化物半導体発光素子
２：基板
３：ｎ型層
４：活性層
５：ｐ型層
６：メサ構造
７：ｎ電極
８：ｐ電極
９：パッド電極層
Ａ：メサ端平坦部
Ｂ：メサ端凸部

Claims (5)

  1. 　ｎ型層とｐ型層との間に活性層を含み、前記ｎ型層上にｎ電極、前記ｐ型層上にｐ電極を有し、ｐ型層を含むメサ構造を有するIII型窒化物半導体発光素子であって、
    　前記ｎ型電極と前記ｐ型電極が、前記III族窒化物半導体発光素子の同一上面視上にあり、
    　該上面視において、前記ｐ型層の少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造を有し、
    　前記ｎ電極が、該メサ構造におけるメサ端の少なくとも一端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れていることを特徴とするIII族窒化物半導体発光素子。
  2. 　前記ｎ電極が、前記上面視において、少なくとも三方がｎ型層に囲まれたメサ構造における一番短いメサ端に実質的に存在しないか、或いはメサ端の少なくとも一端から５０μｍ以上離れている請求項１記載のIII族窒化物半導体発光素子。
  3. 　前記上面視におけるｎ電極が存在しない領域を介してｎ電極同士が電気的に接続されている請求項１又は２のいずれかに記載のIII族窒化物半導体発光素子。
  4. 　前記ｎ電極からｐ電極への、電子の拡散長が５０μｍ未満である請求項１から３のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
  5. 　発光ピーク波長が２００～３５０ｎｍである請求項１から４のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体発光素子。
PCT/JP2017/029954 2016-08-26 2017-08-22 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 WO2018038105A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/327,852 US10818823B2 (en) 2016-08-26 2017-08-22 Group III nitride semiconductor light-emitting element and wafer including such element configuration
JP2018535697A JP7060508B2 (ja) 2016-08-26 2017-08-22 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子および該素子構成を含むウエハ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-166323 2016-08-26
JP2016166323 2016-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018038105A1 true WO2018038105A1 (ja) 2018-03-01

Family

ID=61246107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/029954 WO2018038105A1 (ja) 2016-08-26 2017-08-22 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10818823B2 (ja)
JP (1) JP7060508B2 (ja)
WO (1) WO2018038105A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111509096A (zh) * 2019-01-14 2020-08-07 首尔伟傲世有限公司 深紫外线发光二极管
JP6803595B1 (ja) * 2020-09-16 2020-12-23 アルディーテック株式会社 半導体発光素子チップ集積装置およびその製造方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6912962B2 (ja) * 2017-07-26 2021-08-04 旭化成株式会社 窒化物半導体発光素子、紫外線発光モジュール
JP6942589B2 (ja) * 2017-09-27 2021-09-29 旭化成株式会社 半導体発光装置および紫外線発光モジュール
CN114093996B (zh) * 2021-11-19 2024-06-21 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 半导体发光器件

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07254732A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2004064080A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Lumileds Lighting Us Llc ｐ型活性層を有するＩＩＩ族窒化物発光装置
JP2005109113A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光装置、発光モジュール、照明装置、および半導体発光装置の製造方法
JP2005197473A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
JP2007165725A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Sony Corp 半導体発光ダイオード
JP2009260246A (ja) * 2008-03-26 2009-11-05 Oki Data Corp 半導体発光装置、光プリントヘッド、および画像形成装置
JP2012216866A (ja) * 2012-07-06 2012-11-08 Chiba Univ 結晶軸配向性とファセット（結晶面）を制御した微結晶構造窒化物半導体光・電子素子
JP2014060255A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Asahi Kasei Corp 窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法
JP2014096592A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Seoul Viosys Co Ltd 発光素子及びそれを製造する方法
JP2014096460A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Panasonic Corp 紫外半導体発光素子およびその製造方法
US20140346546A1 (en) * 2011-01-24 2014-11-27 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
JP2015076617A (ja) * 2013-10-08 2015-04-20 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子、それを含む発光素子パッケージ及びパッケージを含む照明装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0738147A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Victor Co Of Japan Ltd 半導体発光装置
JP2851771B2 (ja) * 1993-08-30 1999-01-27 京セラ株式会社 半導体発光素子
JPH07335981A (ja) * 1994-06-07 1995-12-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光素子，レーザアンプ，及び増幅機能を有する波長可変フィルタ
JP2003240861A (ja) * 2002-02-20 2003-08-27 Canon Inc 放射線検出素子、放射線撮像装置及び放射線検出方法
US7675075B2 (en) 2003-08-28 2010-03-09 Panasonic Corporation Semiconductor light emitting device, light emitting module, lighting apparatus, display element and manufacturing method of semiconductor light emitting device
KR100896564B1 (ko) * 2004-08-31 2009-05-07 삼성전기주식회사 반사전극 및 이를 구비하는 화합물 반도체 발광소자
KR101344512B1 (ko) 2004-11-01 2013-12-23 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 매우 낮은 직렬－저항 및 개선된 히트 싱킹을 가진 발광 소자 제조용의 상호 맞물린 멀티－픽셀 어레이
US7566908B2 (en) * 2004-11-29 2009-07-28 Yongsheng Zhao Gan-based and ZnO-based LED
US20060284191A1 (en) 2005-06-16 2006-12-21 Epistar Corporation Light emitting diode
KR100665284B1 (ko) 2005-11-07 2007-01-09 삼성전기주식회사 반도체 발광 소자
KR100682878B1 (ko) 2006-02-09 2007-02-15 삼성전기주식회사 플립칩형 발광소자
JP5139005B2 (ja) * 2007-08-22 2013-02-06 株式会社東芝 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP5169397B2 (ja) * 2008-04-07 2013-03-27 パナソニック株式会社 半導体発光素子およびそれを用いた半導体発光装置
JP5244980B2 (ja) 2009-09-16 2013-07-24 株式会社東芝 半導体発光素子
JP2013008818A (ja) 2011-06-24 2013-01-10 Toshiba Corp 半導体発光素子
KR101568624B1 (ko) * 2011-09-30 2015-11-11 소코 가가쿠 가부시키가이샤 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP5514283B2 (ja) 2012-11-07 2014-06-04 株式会社東芝 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP2014096539A (ja) 2012-11-12 2014-05-22 Tokuyama Corp 紫外発光素子、および発光構造体
JP2016511938A (ja) 2013-01-29 2016-04-21 ヘクサテック，インコーポレイテッド 単結晶窒化アルミニウム基板を組み込む光電子デバイス
US20160111618A1 (en) * 2014-05-07 2016-04-21 Sensor Electronic Technology, Inc. Optoelectronic device including improved thermal management
EP3267498B1 (en) * 2015-03-06 2021-03-24 Stanley Electric Co., Ltd. Group iii nitride semiconductor light emitting element and wafer containing element structure
CN105702816B (zh) * 2016-04-22 2018-03-30 河北工业大学 一种氮化物发光二极管芯片的制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07254732A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2004064080A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Lumileds Lighting Us Llc ｐ型活性層を有するＩＩＩ族窒化物発光装置
JP2005109113A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光装置、発光モジュール、照明装置、および半導体発光装置の製造方法
JP2005197473A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
JP2007165725A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Sony Corp 半導体発光ダイオード
JP2009260246A (ja) * 2008-03-26 2009-11-05 Oki Data Corp 半導体発光装置、光プリントヘッド、および画像形成装置
US20140346546A1 (en) * 2011-01-24 2014-11-27 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
JP2012216866A (ja) * 2012-07-06 2012-11-08 Chiba Univ 結晶軸配向性とファセット（結晶面）を制御した微結晶構造窒化物半導体光・電子素子
JP2014060255A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Asahi Kasei Corp 窒化物半導体の深紫外発光素子の製造方法
JP2014096460A (ja) * 2012-11-08 2014-05-22 Panasonic Corp 紫外半導体発光素子およびその製造方法
JP2014096592A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Seoul Viosys Co Ltd 発光素子及びそれを製造する方法
JP2015076617A (ja) * 2013-10-08 2015-04-20 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 発光素子、それを含む発光素子パッケージ及びパッケージを含む照明装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111509096A (zh) * 2019-01-14 2020-08-07 首尔伟傲世有限公司 深紫外线发光二极管
EP3913693A4 (en) * 2019-01-14 2022-10-26 Seoul Viosys Co., Ltd DEEP ULTRAVIOLET LIGHTING DIODE
US11942573B2 (en) 2019-01-14 2024-03-26 Seoul Viosys Co., Ltd. Deep UV light emitting diode
JP6803595B1 (ja) * 2020-09-16 2020-12-23 アルディーテック株式会社 半導体発光素子チップ集積装置およびその製造方法
WO2022059280A1 (ja) * 2020-09-16 2022-03-24 アルディーテック株式会社 半導体発光素子チップ集積装置およびその製造方法
JP2022049620A (ja) * 2020-09-16 2022-03-29 アルディーテック株式会社 半導体発光素子チップ集積装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7060508B2 (ja) 2022-04-26
US20190198714A1 (en) 2019-06-27
JPWO2018038105A1 (ja) 2019-06-27
US10818823B2 (en) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018038105A1 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP6832842B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子および該素子構成を含むウエハ
JP2010161212A (ja) 半導体発光素子用ウェハの製造方法
JP2008227109A (ja) ＧａＮ系ＬＥＤ素子および発光装置
JPWO2008004437A1 (ja) 半導体発光素子及び製造方法
JP2012038950A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2006128727A (ja) 半導体発光素子
JP6832620B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
TWI721841B (zh) 紅外線ｌｅｄ元件
JP3818297B2 (ja) 半導体発光素子
CN109860349B (zh) 一种led芯片及其制造方法
JP2011071444A (ja) 発光素子
JP2006128726A (ja) 半導体発光素子
US9553238B2 (en) Method of manufacturing light emitting element
CN113497406B (zh) 半导体激光二极管的制造方法和半导体激光二极管
JP6140101B2 (ja) 半導体光装置
JP2006019764A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
WO2022210188A1 (ja) 窒化物半導体発光素子
JP2003197964A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
WO2022109990A1 (zh) 半导体发光器件及其制备方法
JP5826693B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
JP2000058909A (ja) 半導体発光素子
JP2007157778A (ja) 半導体発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17843583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018535697

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17843583

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1