CN1967954A - Iii族氮化物半导体发光装置 - Google Patents

Iii族氮化物半导体发光装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1967954A
CN1967954A CN200610146401.3A CN200610146401A CN1967954A CN 1967954 A CN1967954 A CN 1967954A CN 200610146401 A CN200610146401 A CN 200610146401A CN 1967954 A CN1967954 A CN 1967954A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type
nitride semiconductor
intermediate layer
iii nitride
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN200610146401.3A
Other languages
English (en)
Inventor
杉浦胜己
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1967954A publication Critical patent/CN1967954A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种阈值电流低、且具有高的可靠性的III族氮化物半导体发光装置。本发明的III族氮化物半导体发光装置在活性层(5)和p型包层(9)之间具备：由AlxGa1－x－yInyN(0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1)构成的中间层(7)；和与中间层(7)相接，且由电子亲和力比所述中间层小的p型III族氮化物半导体构成的电子阻挡层(8)。半导体发光装置既可以是激光装置，也可以是LED。

Description

III族氮化物半导体发光装置
技术领域
本发明涉及使用了III族氮化物半导体的半导体发光装置。
背景技术
近年来，作为下一代高密度光盘用光源，对输出蓝紫色光的半导体发光装置的要求提高，且由作为禁带宽度为1.9eV～6.2eV的直接转变型半导体的III族氮化物半导体构成的发光装置的研究开发正在盛行。
在由III族氮化物半导体构成的发光装置中的激光装置中，为了加强光的封闭并且抑制镁(Mg)从p型包层向活性层的扩散，而采用在活性层和p型包层之间设置光导向层及中间层的结构。进而，为抑制电子从活性层向p型包层的溢出，而在p型包层的正下方设置由电子亲和力比中间层及p型包层小的材料构成的电子阻挡层。为了实现可靠性高的蓝紫激光装置而需要降低阈值电流，因此，充分抑制电子从活性层的溢出是重要的。
下面，对现有的III族氮化物半导体发光装置进行说明。图10是表示现有的III族氮化物半导体发光装置的结构的剖面图。
如同图所示，现有的III族氮化物半导体发光装置具备：在蓝宝石衬底101上外延生长的n型接触层102；设于n型接触层102上的n型包层103；设于n型包层103上的未掺杂n侧光导向层104；设于未掺杂n侧光导向层104上的多量子阱(MQW)活性层105；设于MQW活性层105上的未掺杂p侧光导向层106；设于未掺杂p侧光导向层106上的未掺杂第一中间层107a；设于未掺杂第一中间层107a上的未掺杂第二中间层107b；设于未掺杂第二中间层107b上的p型电子阻挡层108；设于p型电子阻挡层108上且具有凸部的p型包层109；设于p型包层109的凸部上的p型接触层110。另外，现有的III族氮化物半导体发光装置具备：将n型接触层102的上面一部分及n型包层103、未掺杂n侧光导向层104、MQW活性层105、未掺杂p侧光导向层106、未掺杂第一中间层107a、未掺杂第二中间层107b、p型电子阻挡层108、p型包层109及p型接触层110的侧面覆盖的绝缘膜111；设于p型接触层110上的p侧电极112；设于n型接触层102上的n侧电极113(例如，参照专利文献1)。
其次，对电子阻挡层的电子溢出抑制效果进行说明。
图11是如图10所示的现有的半导体激光装置的主要部分的传导带带图的示意图。p型电子阻挡层108由电子亲和力比中间层107a、107b小的材料构成，且能够通过传导带端的势垒抑制电子向p型包层109溢出。
专利文献1：日本特开2003-289176号公报
但是，由于在III族氮化物类材料中晶格应变所造成的压电极化的影响大，因此，也需要注意中间层的晶格应变。
图12是表示未掺杂第二中间层107b的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数和p型电子阻挡层108的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数的差Δa0、与通过压电效应而在未掺杂第二中间层107b和p型电子阻挡层108的界面感应的固定电荷σ的关系的计算结果的图。在此，固定电荷σ及Δa0是p型电子包层108由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内包有应变的Al0.18Ga0.82N构成的情况的值。从该结果可知，固定电荷σ随Δa0增大而单调增加。
图13是以固定电荷σ为参数来计算电子阻挡层108周边的传导带带图而得到的结果。可以知道，传导带端的势垒随固定电荷σ的增大而降低，可能容易引起电子的溢出。
此外，这种不良情况也可能在具备包层的类型的LED(Light EmittingDiode)中产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阈值电流低、且具有高的可靠性的III族氮化物半导体发光装置。
为实现上述目的，本发明提供一种III族氮化物半导体发光装置，其具备：衬底；n型氮化物半导体层，其设于所述衬底上，由含有n型杂质的III族氮化物半导体构成，且具有n型包层；活性层，其设于所述n型氮化物半导体层上，带隙能量比所述n型包层小，且生成光；中间层，其设于所述活性层上或上方，且由AlxGa1-x-yInyN(0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1)构成；电子阻挡层，其设于所述中间层上，且由电子亲和力比所述中间层小的p型III族氮化物半导体构成；p型氮化物半导体层，其设于所述电子阻挡层上，由含有p型杂质的III族氮化物半导体构成，且具有带隙能量比所述活性层大的p型包层。
根据该结构，由于中间层由AlxGa1-x-yInyN构成，因此，通过调节各元素的混合率，能够防止电子溢出的产生，且能够降低阈值。
所述电子阻挡层也可以由AlxbGa1-xbN(0≤xb≤1)构成。
特别是，通过将所述中间层的a轴方向的晶格缓和状态的晶格常数、和所述电子阻挡层的a轴方向的晶格缓和状态的晶格常数之差用所述电子阻挡层的晶格缓和状态的晶格常数除而得到的值为0.4％以下，可降低因压电极化而在中间层和电子阻挡层的界面产生的固定电荷。因此，可实现阈值低的III族氮化物半导体发光装置。
另外，由于通过所述中间层的带隙能量Eg满足Eg≥3.2eV，来抑制中间层内的载流子的消耗，因此，能够将阈值电流Ith抑制为较小。
另外，通过所述中间层的电子亲和力x满足x≥3.35eV，能够抑制电子的溢出。
作为III族氮化物半导体装置的例，可列举发出蓝紫色光的半导体激光装置或半导体LED等。
(发明效果)
根据本发明的III族氮化物半导体发光装置，可降低阈值电流，并且可稳定地长时间动作。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的半导体激光装置的结构的剖面图；
图2是表示本发明的实施方式的半导体激光装置的带图的图；
图3是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的电子亲和力x和溢出到p型包层的电子密度n的关系而得到的结果的图；
图4是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算因压电效应而在中间层和电子阻挡层的界面感应的固定电荷σ和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图；
图5是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的禁带宽度Eg和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图；
图6是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的电子亲和力x和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图；
图7是表示在本发明的实施方式的半导体激光装置和现有的半导体激光装置中，注入电流-光输出(I-L)特性的测定结果的图；
图8是表示本发明的实施方式的半导体激光装置的通电试验的结果的图；
图9(a)～(d)是表示本实施方式的半导体激光装置的制造方法的剖面图；
图10是表示现有的III族氮化物半导体激光装置的结构的剖面图；
图11是表示如图10所示的现有的半导体激光装置的主要部分的传导带带图的图；
图12是表示未掺杂第二中间层的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数和p型电子阻挡层的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数的差Δa0、与因压电效应而在未掺杂第二中间层和p型电子阻挡层的界面感应的固定电荷σ的关系的计算结果的图；
图13是在现有的半导体激光装置中以固定电荷σ为参数来计算电子阻挡层周边的传导带带图而得到的结果。
符号说明
1  衬底
2  n型接触层
3  n型包层
4  n侧光导向层
5  MQW活性层
6  p侧光导向层
7  中间层
8  电子阻挡层
9  p型包层
10 p型接触层
11、50、60 绝缘膜
12 p侧电极
13 n侧电极
具体实施方式
(实施方式)
参照图1说明本发明的实施方式的半导体发光装置。
图1是表示本发明的实施方式的半导体激光装置的结构的剖面图。另外，图2是表示本发明的实施方式的半导体激光装置的带图的图。
如图1所示，本实施方式的半导体发光装置例如具备由蓝宝石构成的衬底1、和依次设于衬底1上的：由GaN构成的低温缓冲层(未图示)；由n型III族氮化物半导体构成的n型接触层2；由n型III族氮化物半导体构成的n型包层3；由n型III族氮化物半导体构成的n侧光导向层4；由未掺杂的III族氮化物半导体构成，且带隙能量比n型包层3小的多量子阱(MQW)活性层5；由未掺杂的III族氮化物半导体构成的p侧光导向层6；由AlxGa1-x-yInyN(0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1)构成的中间层7；由电子亲和力比中间层7小的p型III族氮化物半导体构成的电子阻挡层8；由带隙能量比MQW活性层5大的p型III族氮化物半导体构成，且具有凸部的p型包层9；及由p型III族氮化物半导体构成的p型接触层10。另外，本实施方式的半导体激光装置具备：从n型接触层2的上面的一部分、n型包层3、n侧光导向层4、MQW活性层5、p侧光导向层6、及中间层7的侧面覆盖到p型接触层10的侧面的绝缘膜11；形成于n型接触层2上面上的n侧电极13；形成于p型接触层10上的p侧电极12。n侧光导向层4及p侧光导向层6为加强光在MQW活性层5中的封闭而设置。不过，由于p型杂质容易扩散，因此，p侧光导向层6也起到防止p型包层9中含有的p型杂质扩散到MQW活性层5中的作用。
在图2所示的本实施方式的半导体激光装置中，n型接触层2由厚度为4μm、杂质浓度为1×1018cm-3的n型GaN构成，n型包层3由厚度为1.2μm、杂质浓度为5×1017cm-3的Al0.05Ga0.95N构成，n侧光导向层4通过叠层厚度约为90nm、杂质浓度为1×1017cm-3的n型GaN层和厚度约为7.5nm的Ga0.98In0.02N层而构成。MQW活性层5通过交替叠层由厚度约为3nm的Ga0.9In0.1N构成的共计三层应变量子阱和由厚度约为7.5nm的Ga0.98In0.02N构成的共计二层阻挡层而成。p侧光导向层6由厚度约为80nm的Ga0.98In0.02N构成，中间层7由厚度约为20nm的Al0.15Ga0.82In0.03N构成，电子阻挡层8由厚度约为10nm、杂质浓度约为1×1019cm-3的p型Al0.18Ga0.82N构成，p型包层9由厚度约为0.5μm、杂质浓度约为1×1019cm-3的p型Al0.05Ga0.95N构成。另外，p型接触层10由厚度约为50nm、杂质浓度约为1×1020cm-3的p型GaN构成。在本实施方式的半导体激光装置中，若电流从p侧电极12流向n侧电极13，则在MQW活性层5内生成蓝紫色的光，并从MQW活性层5的端面输出蓝紫色的激光。
本实施方式的半导体装置的特征在于，中间层7由III族氮化物半导体的四元混合晶AlGaInN构成。因此，可将电子亲和力或晶格缓和状态的与电子阻挡层8的晶格常数的差等设定为适当的值，降低电子从MQW活性层5的溢出。另外，也可以降低阈值电流。
特别是在本实施方式的半导体激光装置中，若将中间层7的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数和电子阻挡层8的a轴方向的晶格缓和时的晶格常数之差设为Δa0，则Δa0为0.4％以下。由此，由于能够将在中间层7和电子阻挡层8的界面产生的压电极化抑制为较小，因此，可降低固定电荷σ的产生，且可降低装置的阈值电流。其中，Δa0用{(中间层7的晶格缓和状态的晶格常数)-(电子阻挡层8的晶格缓和状态的晶格常数)}×(电子阻挡层8的晶格缓和状态的晶格常数)求出。
另外，在本实施方式的半导体激光装置中，中间层7的带隙能量(禁带宽度)Eg为3.2eV以上。由此，由于抑制中间层7内的载流子的消耗，因此，可将阈值电流Ith抑制为较小。
另外，在本实施方式的半导体激光装置中，中间层7的电子亲和力x为3.35eV以上，中间层7和电子阻挡层8之间的传导带端的能量势垒为0.25eV以上。因此，可抑制电子从MQW活性层5的溢出，且能够以低的阈值电流稳定地动作。
下面对如上所述设定中间层7的组成的理由进行说明。
图3是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的电子亲和力x和溢出到p型包层的电子密度n的关系而得到的结果的图。
从该结果可知，GaN的电子亲和力为3.3eV，通过设为其以上的电子亲和力能够大幅降低电子溢出。若由AlGaInN构成中间层，则能够在抑制了压电极化的状态下实现x＞3.3eV，能够实现具有低的阈值电流且可靠性高的蓝紫激光。与此相对，在由现有的三元混合晶的III族氮化物半导体构成中间层时，不能抑制压电极化的产生，且不能满足x＞3.3eV的条件。
图4是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算因压电效应而在中间层和电子阻挡层的界面感应的固定电荷σ和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图。从该结果可知，若σ＞3×1012cm-2，则Ith大幅增大。图12表示了中间层的a轴方向的晶格常数和电子阻挡层的晶格常数之差Δa0、与固定电荷σ的关系，从同图可知，σ＞3×1012cm-2的条件与Δa0＞0.4％相对应。因此，通过将中间层的组成设定为Δa≤0.4％，可实现低的阈值电流。
图5是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的禁带宽度Eg和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图。从该结果可知，Eg＜3.2eV时Ith增大。这是由于载流子在中间层被消耗。因此，通过将中间层的禁带宽度Eg设为Eg≥3.2eV，可实现低的阈值电流。
图6是表示在半导体激光装置中假定由具有与GaN相同的a轴方向的晶格常数且内含有应变的Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层，并计算中间层的电子亲和力x和阈值电流Ith的关系而得到的结果的图。从该结果可知，随着电子亲和力x从3.3eV增大，Ith减小，在3.35eV以上时，Ith大致成为一定值。因此，通过将中间层的电子亲和力x设为x≥3.35eV，可稳定地实现低的阈值电流。
如上所述，本实施方式的半导体激光装置，阈值电流抑制为较低，并且可靠性提高，从而可用于蓝光盘用光源等各种用途。
图7是表示在本实施方式的半导体激光装置和现有的半导体激光装置中，注入电流-光输出(I-L)特性的测定结果的图。于是确认了如下事实：本实施方式的半导体激光装置的在室温下的阈值电流不足40mA时，阈值电流比现有的半导体激光装置低，发光效率也大幅提高。
另外，图8是表示本实施方式的半导体激光装置的通电试验的结果的图。在此，表示在60℃时使用了100mW的脉冲电流的APC(AutomaticPower Control)通电试验的结果。在该试验中，若半导体激光装置劣化，则脉冲电流Iop上升。从该结果可知，在本实施方式的半导体激光装置中，至少经过1000小时后也未发现脉冲电流Iop的上升，从而本实施方式的半导体激光装置能够在高温下长时间稳定地动作。
此外，在本实施方式的半导体激光装置中，也可以使用GaN衬底等半导体衬底来代替蓝宝石衬底。该情况下，也可以将n侧电极设置在衬底的背面上。另外，若构成中间层的AlGaInN层中的各元素的组成比满足上述条件，则并不特别限定于本实施方式所示的值。
另外，在本实施方式中对半导体激光装置进行了说明，但是，也可以将本实施方式的中间层的构成应用于具备活性层、n型包层、p型包层的LED。由此，可实现能够长时间稳定地动作且消耗电力低的LED。
此外，中间层7的厚度并不限定于上述的值。在本发明的半导体激光装置中，其性能几乎不受中间层7的厚度左右。
另外，电子阻挡层8的构成材料并不限定于Al0.18Ga0.82N，只要是电子亲和力比AlxbGa1-xbN(0≤xb≤1)等的中间层7小的材料即可。
半导体发光装置的制造方法
下面说明本实施方式的半导体激光装置的制造方法。
图9(a)～(d)是表示本实施方式的半导体激光装置的制造方法的剖面图。
首先，如图9(a)所示，准备由直径约为51mm(2英寸)的蓝宝石构成的衬底1，用酸性水溶液清洗其表面。然后，将清洗后的衬底1例如保持在有机金属气相生长(MOVPE)装置的反应炉内的接受器上，并对反应炉内进行排气使其成真空。然后，将反应炉内设定为压力约是300×133.322Pa(300Torr)的氢气气氛，并将温度升温到约1100℃，加热衬底1，对衬底表面进行约10分钟的热清洗。
然后，将反应炉降温到约500℃后，在衬底1上同时供给供给量约是25μmol/min的三甲基镓(TMG)、供给量约是7.5L/min的氨(NH3)气体、和由氢气构成的载流子气体，由此使由厚度约是20nm的氮化镓(GaN)构成的低温缓冲层(未图示)在衬底1上生长。此时，作为V族元素供给源的氨气体和作为III族供给源的TMG的供给量比的值约是6500。
然后，将反应炉内的温度升温到约1000℃，也供给作为n型掺杂剂的硅烷(SiH4)气体，同时在低温缓冲层(未图示)上使由厚度约是4μm且硅(Si)杂质浓度约是1×1018cm-3的n型GaN构成的n型接触层2生长。然后，在n型接触层2上也供给作为III族原料的三甲基铝(TMA)，同时使由厚度约是1.2μm且Si杂质浓度约是5×1017cm-3的n型Al0.05Ga0.95N构成的n型包层3在n型接触层2上生长。
然后，在n型包层3上依次叠层厚度约是90nm、Si杂质浓度约是1×1017cm-3的n型GaN、和厚度约是7.5nm的Ga0.98In0.02N，使n侧光导向层4生长。在此，Ga0.98In0.02N的生长在将反应炉内的温度降温到约800℃，并将载流子气体从氢气变更为氮气后进行。另外，在In0.02Ga0.98N生长时，对III族原料供给三甲基铟(TMI)和TMG。
然后，在n侧光导向层4上交替叠层由厚度约是3nm的Ga0.9In0.1N构成的合计三层应变量子阱和由厚度约是7.5nm的Ga0.98In0.02N构成的合计二层阻挡层，使多量子阱(MQW)活性层5生长。
然后，在MWQ活性层5上使由厚度约是80nm的Ga0.98In0.02N构成的p侧光导向层6生长。
然后，在p侧光导向层6上使由厚度约是20nm的Al0.15Ga0.82In0.03N构成的中间层7生长。
然后，将作为III族元素供给源的TMA及TMG、作为V族元素供给源的氨气体、作为p型掺杂剂的双环戊二烯基镁(Cp2Mg)气体供给到反应炉内，同时，在中间层7上使由厚度约是10nm、Mg杂质浓度约是1×1019cm-3的p型Al0.18Ga0.82N构成的电子阻挡层8生长。然后，在电子阻挡层8上使由厚度约是0.5μm、Mg杂质浓度约是1×1019cm-3的p型Al0.05Ga0.95N构成的p型包层9生长。p型包层9也可以由Al0.10Ga0.90N/GaN超晶格(SL)构成。
然后，在p型包层9上使由厚度约是50nm、Mg杂质浓度约是1×1020cm-3的p型GaN构成的p型接触层10生长。
然后，如图9(b)所示，将生长到p型接触层10的衬底1从反应炉取出，并用有机溶剂清洗p型接触层10的表面，进而通过使用了氟酸类药液的湿式蚀刻来清洗p型接触层10的表面。然后，例如使用等离子体CVD法，在p型接触层10的整个面上堆积由厚度约是0.1μm的二氧化硅(SiO2)构成的绝缘膜50。然后，在绝缘膜50上通过光刻法形成与台面(mesa)部的形状对应的规定形状的抗蚀剂图案(未图示)，并以该抗蚀剂图案为掩模，通过使用了例如氟酸类水溶液的湿式蚀刻在绝缘膜50上形成图案。之后，以该规定形状的绝缘膜50为掩模，进行使用了例如氯(Cl2)气体的干式蚀刻，直至n型接触层2露出。通过该蚀刻，将n型接触层2的上部、n型包层3、n侧光导向层4、MQW活性层5、p侧光导向层6、中间层7、电子阻挡层8、p型包层9及p型接触层10构图为台面形状。
然后，如图9(c)所示，通过使用了例如氟酸类水溶液的湿式蚀刻将作为蚀刻掩模使用的绝缘膜50除去。然后，再次使用例如等离子体CVD法，在衬底整个面上堆积由厚度约是0.2μm的二氧化硅(SiO2)构成的绝缘膜60。然后，在绝缘膜60上通过光刻法形成与隆起部的形状对应的规定形状的抗蚀剂图案(未图示)，并以该抗蚀剂图案为掩模，通过使用了例如氟酸类水溶液的湿式蚀刻在绝缘膜60上形成图案。之后，以该规定形状的绝缘膜60为掩模，进行使用了例如氯(Cl2)气体的干式蚀刻，直至p型包层9的中途，从而形成隆起。p型包层9的残留厚度通过对光放射角或纽结能级(kink level)的设计来决定。
然后，如图9(d)所示，通过使用了例如氟酸类水溶液的湿式蚀刻将作为蚀刻掩模使用的绝缘膜除去。然后，再次使用例如等离子体CVD法，在衬底整个面上堆积由厚度约是0.2μm的二氧化硅(SiO2)构成的绝缘膜11。之后，在该绝缘膜11上利用光刻法形成除去了n侧电极形成区域的规定形状的抗蚀剂图案(未图示)，并以该抗蚀剂图案为掩模，通过使用了例如氟酸类水溶液的湿式蚀刻在绝缘膜11上形成图案。之后，在残留了抗蚀剂图案的状态下在衬底上面的整体上利用例如真空蒸镀法依次形成钛(Ti)膜及铝(Al)膜，然后，将抗蚀剂图案与形成于其上的Ti膜及Al膜一起除去。由此，形成通过绝缘膜11的开口且与n型接触层2接触的n侧电极13。然后，进行用于使n侧电极13欧姆接触的合金处理。
其次，利用同样的方法除去隆起上部的绝缘膜11，使p型接触层10露出，之后，与n侧电极13同样地，形成与p型接触层10电连接的由镍(Ni)和金(Au)的叠层体构成的p侧电极12。
其次，虽未图示，不过通过劈开等形成激光元件的共振器结构，然后，对劈开的共振器的各端面实施端面涂敷。在此，共振器长度例如为60μm，前侧的端面反射率例如为10％，后侧的端面反射率例如为95％。
通过以上的工序，形成由GaN类半导体构成的本实施方式的半导体激光装置。
(产业上的可利用性)
本发明的半导体发光装置可作为蓝光盘用光源或照明用光源等应用于各种用途。

Claims (5)

1.一种III族氮化物半导体发光装置，其中，具备：
衬底；
n型氮化物半导体层，其设于所述衬底上，由含有n型杂质的III族氮化物半导体构成，且具有n型包层；
活性层，其设于所述n型氮化物半导体层上，带隙能量比所述n型包层小，且生成光；
中间层，其设于所述活性层上或上方，且由AlxGa1-x-yInyN(0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1)构成；
电子阻挡层，其设于所述中间层上，且由电子亲和力比所述中间层小的p型III族氮化物半导体构成；
p型氮化物半导体层，其设于所述电子阻挡层上，由含有p型杂质的III族氮化物半导体构成，且具有带隙能量比所述活性层大的p型包层。
2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光装置，其中，所述电子阻挡层由AlxbGa1-xbN(0≤xb≤1)构成。
3.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光装置，其中，将所述中间层的a轴方向的晶格缓和状态的晶格常数、和所述电子阻挡层的a轴方向的晶格缓和状态的晶格常数之差用所述电子阻挡层的晶格缓和状态的晶格常数除而得到的值为0.4％以下。
4.如权利要求1所述的III族氮化物半导体发光装置，其中，所述中间层的带隙能量Eg满足Eg≥3.2eV。
5.如权利要求1～4中任一项所述的III族氮化物半导体发光装置，其中，所述中间层的电子亲和力x满足x≥3.35eV。
CN200610146401.3A 2005-11-16 2006-11-13 Iii族氮化物半导体发光装置 Pending CN1967954A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005331722 2005-11-16
JP2005331722A JP4879563B2 (ja) 2005-11-16 2005-11-16 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1967954A true CN1967954A (zh) 2007-05-23

Family

ID=38040765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200610146401.3A Pending CN1967954A (zh) 2005-11-16 2006-11-13 Iii族氮化物半导体发光装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7709848B2 (zh)
JP (1) JP4879563B2 (zh)
CN (1) CN1967954A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101826698A (zh) * 2009-03-05 2010-09-08 索尼公司 激光二极管装置
CN102832307A (zh) * 2011-06-13 2012-12-19 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装件及包括其的照明系统
CN101964382B (zh) * 2009-07-21 2012-12-26 展晶科技(深圳)有限公司 提高光萃取效率的半导体光电结构及其制造方法

Families Citing this family (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8847249B2 (en) * 2008-06-16 2014-09-30 Soraa, Inc. Solid-state optical device having enhanced indium content in active regions
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
US8259769B1 (en) 2008-07-14 2012-09-04 Soraa, Inc. Integrated total internal reflectors for high-gain laser diodes with high quality cleaved facets on nonpolar/semipolar GaN substrates
US8143148B1 (en) 2008-07-14 2012-03-27 Soraa, Inc. Self-aligned multi-dielectric-layer lift off process for laser diode stripes
JP5307466B2 (ja) * 2008-07-29 2013-10-02 ソニー株式会社 半導体レーザ及びその駆動方法、並びに、半導体レーザ装置
US8284810B1 (en) 2008-08-04 2012-10-09 Soraa, Inc. Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods
CN105762249A (zh) 2008-08-04 2016-07-13 Soraa有限公司 使用非极性或半极性的含镓材料和磷光体的白光器件
TW201007981A (en) * 2008-08-11 2010-02-16 Advanced Optoelectronic Tech Light emitting device and reduced polarization interlayer thereof
KR100997908B1 (ko) * 2008-09-10 2010-12-02 박은현 3족 질화물 반도체 발광소자
US8422525B1 (en) 2009-03-28 2013-04-16 Soraa, Inc. Optical device structure using miscut GaN substrates for laser applications
US8254425B1 (en) 2009-04-17 2012-08-28 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8634442B1 (en) 2009-04-13 2014-01-21 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates for laser applications
CN102396083B (zh) 2009-04-13 2015-12-16 天空激光二极管有限公司 用于激光器应用的使用gan衬底的光学装置结构
US8242522B1 (en) 2009-05-12 2012-08-14 Soraa, Inc. Optical device structure using non-polar GaN substrates and growth structures for laser applications in 481 nm
US8294179B1 (en) * 2009-04-17 2012-10-23 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8837545B2 (en) 2009-04-13 2014-09-16 Soraa Laser Diode, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structures for laser applications
US8416825B1 (en) 2009-04-17 2013-04-09 Soraa, Inc. Optical device structure using GaN substrates and growth structure for laser applications
US8509275B1 (en) 2009-05-29 2013-08-13 Soraa, Inc. Gallium nitride based laser dazzling device and method
US8427590B2 (en) 2009-05-29 2013-04-23 Soraa, Inc. Laser based display method and system
US9800017B1 (en) 2009-05-29 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Laser device and method for a vehicle
US9829780B2 (en) 2009-05-29 2017-11-28 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US10108079B2 (en) 2009-05-29 2018-10-23 Soraa Laser Diode, Inc. Laser light source for a vehicle
US8247887B1 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Soraa, Inc. Method and surface morphology of non-polar gallium nitride containing substrates
US9250044B1 (en) 2009-05-29 2016-02-02 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser diode dazzling devices and methods of use
JP2011023398A (ja) * 2009-07-13 2011-02-03 Sharp Corp 半導体発光素子
TWI487141B (zh) * 2009-07-15 2015-06-01 Advanced Optoelectronic Tech 提高光萃取效率之半導體光電結構及其製造方法
US20110056429A1 (en) * 2009-08-21 2011-03-10 Soraa, Inc. Rapid Growth Method and Structures for Gallium and Nitrogen Containing Ultra-Thin Epitaxial Structures for Devices
US8314429B1 (en) 2009-09-14 2012-11-20 Soraa, Inc. Multi color active regions for white light emitting diode
US8750342B1 (en) 2011-09-09 2014-06-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser diodes with scribe structures
US8355418B2 (en) * 2009-09-17 2013-01-15 Soraa, Inc. Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US9293644B2 (en) 2009-09-18 2016-03-22 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with uniform current density operation
CN107256915A (zh) 2009-09-18 2017-10-17 天空公司 发光二极管器件
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9927611B2 (en) 2010-03-29 2018-03-27 Soraa Laser Diode, Inc. Wearable laser based display method and system
US8451876B1 (en) 2010-05-17 2013-05-28 Soraa, Inc. Method and system for providing bidirectional light sources with broad spectrum
TW201230389A (en) * 2010-10-27 2012-07-16 Univ California Method for reduction of efficiency droop using an (Al,In,Ga)N/Al(x)In(1-x)N superlattice electron blocking layer in nitride based light emitting diodes
US8816319B1 (en) 2010-11-05 2014-08-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of strain engineering and related optical device using a gallium and nitrogen containing active region
US8975615B2 (en) 2010-11-09 2015-03-10 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment of contact regions of gallium and nitrogen containing material
US9048170B2 (en) 2010-11-09 2015-06-02 Soraa Laser Diode, Inc. Method of fabricating optical devices using laser treatment
US9025635B2 (en) 2011-01-24 2015-05-05 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a support member
US9595813B2 (en) 2011-01-24 2017-03-14 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters configured on a substrate member
US9318875B1 (en) 2011-01-24 2016-04-19 Soraa Laser Diode, Inc. Color converting element for laser diode
US9093820B1 (en) 2011-01-25 2015-07-28 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for laser devices using optical blocking regions
US9236530B2 (en) 2011-04-01 2016-01-12 Soraa, Inc. Miscut bulk substrates
US9287684B2 (en) 2011-04-04 2016-03-15 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters with color wheel
EP2718988A2 (en) 2011-06-10 2014-04-16 The Regents of the University of California Low droop light emitting diode structure on gallium nitride semipolar substrates
US9646827B1 (en) 2011-08-23 2017-05-09 Soraa, Inc. Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen
US8971370B1 (en) 2011-10-13 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices using a semipolar plane
US9020003B1 (en) 2012-03-14 2015-04-28 Soraa Laser Diode, Inc. Group III-nitride laser diode grown on a semi-polar orientation of gallium and nitrogen containing substrates
US10559939B1 (en) 2012-04-05 2020-02-11 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9800016B1 (en) 2012-04-05 2017-10-24 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
US9343871B1 (en) 2012-04-05 2016-05-17 Soraa Laser Diode, Inc. Facet on a gallium and nitrogen containing laser diode
KR101952437B1 (ko) * 2012-07-13 2019-04-25 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
US9099843B1 (en) 2012-07-19 2015-08-04 Soraa Laser Diode, Inc. High operating temperature laser diodes
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
US9166372B1 (en) 2013-06-28 2015-10-20 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium nitride containing laser device configured on a patterned substrate
US9520695B2 (en) 2013-10-18 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region
US9362715B2 (en) 2014-02-10 2016-06-07 Soraa Laser Diode, Inc Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material
US9368939B2 (en) 2013-10-18 2016-06-14 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material
US9379525B2 (en) 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode
KR102070092B1 (ko) 2014-01-09 2020-01-29 삼성전자주식회사 반도체 발광소자
US9209596B1 (en) 2014-02-07 2015-12-08 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturing a laser diode device from a plurality of gallium and nitrogen containing substrates
US9871350B2 (en) 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source
US9520697B2 (en) 2014-02-10 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable multi-emitter laser diode
US9564736B1 (en) 2014-06-26 2017-02-07 Soraa Laser Diode, Inc. Epitaxial growth of p-type cladding regions using nitrogen gas for a gallium and nitrogen containing laser diode
US9246311B1 (en) 2014-11-06 2016-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method of manufacture for an ultraviolet laser diode
US9653642B1 (en) 2014-12-23 2017-05-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB display based on thin film gallium and nitrogen containing light emitting diodes
US9666677B1 (en) 2014-12-23 2017-05-30 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable thin film gallium and nitrogen containing devices
US11437774B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. High-luminous flux laser-based white light source
US10938182B2 (en) 2015-08-19 2021-03-02 Soraa Laser Diode, Inc. Specialized integrated light source using a laser diode
US11437775B2 (en) 2015-08-19 2022-09-06 Kyocera Sld Laser, Inc. Integrated light source using a laser diode
US10879673B2 (en) 2015-08-19 2020-12-29 Soraa Laser Diode, Inc. Integrated white light source using a laser diode and a phosphor in a surface mount device package
JP2017069299A (ja) 2015-09-29 2017-04-06 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
US9787963B2 (en) 2015-10-08 2017-10-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser lighting having selective resolution
EP3357096B1 (en) * 2015-12-22 2022-07-27 Apple Inc. Led sidewall processing to mitigate non-radiative recombination
US10771155B2 (en) 2017-09-28 2020-09-08 Soraa Laser Diode, Inc. Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source
US10222474B1 (en) 2017-12-13 2019-03-05 Soraa Laser Diode, Inc. Lidar systems including a gallium and nitrogen containing laser light source
US10551728B1 (en) 2018-04-10 2020-02-04 Soraa Laser Diode, Inc. Structured phosphors for dynamic lighting
US11421843B2 (en) 2018-12-21 2022-08-23 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber-delivered laser-induced dynamic light system
US11239637B2 (en) 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system
US11884202B2 (en) 2019-01-18 2024-01-30 Kyocera Sld Laser, Inc. Laser-based fiber-coupled white light system
US10903623B2 (en) 2019-05-14 2021-01-26 Soraa Laser Diode, Inc. Method and structure for manufacturable large area gallium and nitrogen containing substrate
US11228158B2 (en) 2019-05-14 2022-01-18 Kyocera Sld Laser, Inc. Manufacturable laser diodes on a large area gallium and nitrogen containing substrate

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3237634B2 (ja) * 1998-12-07 2001-12-10 日本電気株式会社 電界効果トランジスタ
JP2000261106A (ja) * 1999-01-07 2000-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子、その製造方法及び光ディスク装置
JP2000208875A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Fujitsu Ltd 多重量子井戸構造半導体発光素子
ATE387736T1 (de) * 2001-11-05 2008-03-15 Nichia Corp Halbleiterelement
JP2003289176A (ja) 2002-01-24 2003-10-10 Sony Corp 半導体発光素子およびその製造方法
US20070290230A1 (en) * 2003-09-25 2007-12-20 Yasutoshi Kawaguchi Nitride Semiconductor Device And Production Method Thereof
JP2005183551A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Nec Corp 半導体装置、電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101826698A (zh) * 2009-03-05 2010-09-08 索尼公司 激光二极管装置
CN101964382B (zh) * 2009-07-21 2012-12-26 展晶科技(深圳)有限公司 提高光萃取效率的半导体光电结构及其制造方法
CN102832307A (zh) * 2011-06-13 2012-12-19 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装件及包括其的照明系统
CN102832307B (zh) * 2011-06-13 2016-12-07 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装件及包括其的照明系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20070110112A1 (en) 2007-05-17
US7709848B2 (en) 2010-05-04
JP4879563B2 (ja) 2012-02-22
JP2007142038A (ja) 2007-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1967954A (zh) Iii族氮化物半导体发光装置
CN1236535C (zh) 氮化物半导体元件
US8470627B2 (en) Method for manufacturing semiconductor light emitting device
CN1203598C (zh) 氮化物半导体激光器
JP4714712B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ
CN1649180A (zh) 半导体发光元件及其制造方法
JP5948698B2 (ja) 紫外発光素子およびその製造方法
JP2010512660A (ja) 無極性および半極性の発光デバイス
JP2006313845A (ja) 窒化物半導体素子およびその製法
CN1581525A (zh) 发光半导体器件及其制造方法
JP2005268581A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2008244307A (ja) 半導体発光素子および窒化物半導体発光素子
CN111293198B (zh) 氮化铝系发光二极管结构及其制作方法
KR20210007797A (ko) 자외선 led 및 그 제조 방법
CN1147010C (zh) 自钝化非平面结三族氮化物半导体器件及其制造方法
CN1534804A (zh) 发光二极管
JP2006210692A (ja) ３族窒化物系化合物半導体発光素子
JP4781028B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体積層体及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
CN1855559A (zh) 发光半导体器件
TWI567877B (zh) Manufacturing method of nitride semiconductor device
JP2005340762A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP3763701B2 (ja) 窒化ガリウム系半導体発光素子
JP7318603B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法
JP5420515B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
JP2007019526A (ja) 窒化物半導体素子の製法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20070523