JP2007201377A - Light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

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Yoshiki Saito
義樹 齋藤
Shuhei Yamada
修平 山田
Tetsuya Taki
瀧  哲也
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device consisting of a group III nitride system compound semiconductor which solves such a problem that there arises a stress distortion in a light emitting layer, according to a difference or the like of a lattice constant of each layer in the light emitting device constituted by pinching the light emitting layer by an n-cladding layer and a p-cladding layer and consequently there occurs a piezoelectric field, there is also some possibility that an internal quantum effect is reduced by this piezoelectric field, and there occurs a wavelength shift (Stark effect); and to provide a method of manufacturing the light emitting device. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the light emitting device comprises the steps of relaxing the stress distortion arising in the light emitting layer by giving a stress relaxing function to the p-cladding layer; and adopting at least one of the following manners in order to give the stress relaxing function to the p-cladding layer, (1) to carry out a thick film of the p-cladding layer, (2) to carry out a low-temperature growth of the p-cladding layer, and (3) to select a carrier gas at the time of growing the p-cladding layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はIII族窒化物系化合物半導体からなる発光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device made of a group III nitride compound semiconductor and a method for manufacturing the same.

InGaN層からなる発光層1をnクラッド層3とpクラッド層5とで挟持する構成の発光素子では、理論的には図1(A)に示すように、発光層を構成するIII族窒化物系化合物半導体の組成に基づくバンドギャップエネルギーに従い発光波長が定まる。
しかしながら、発光素子を形成するにあたり、組成の異なる複数のIII族窒化物系化合物半導体層を積層するので、それらの格子定数の差などに基づき発光層に応力歪みが発生し、これがピエゾ電界を発生させる。当該ピエゾ電界の影響により、図1(B)に示すように、電子と正孔が空間的に分離されて発光効率が小さくなることが知られている(量子閉込めシュタルク効果(Quantum Confined Stark Effect))。
In a light emitting device having a structure in which a light emitting layer 1 composed of an InGaN layer is sandwiched between an n clad layer 3 and a p clad layer 5, a group III nitride constituting the light emitting layer is theoretically shown in FIG. The emission wavelength is determined according to the band gap energy based on the composition of the compound semiconductor.
However, when forming a light-emitting element, multiple Group III nitride compound semiconductor layers with different compositions are stacked, so stress strain occurs in the light-emitting layer based on the difference in their lattice constants, which generates a piezoelectric field. Let As shown in FIG. 1B, it is known that electrons and holes are spatially separated and the light emission efficiency is reduced due to the influence of the piezoelectric field (Quantum Confined Stark Effect). )).

本件に関連する文献として特許文献1〜3を参照されたい。
特開2000−261106号公報 特開2005−57308号公報 特開2005−85932号公報
See Patent Documents 1 to 3 as documents related to the present case.
JP 2000-261106 A JP 2005-57308 A JP 2005-85932 A

かかるシュタルク効果は発光層におけるIn組成が大きな緑色系発光素子においてより顕著に現れ、その内部量子効率を低下させる。
シュタルク効果により電子と正孔とが空間的に分離されると、電流注入によりキャリアが発光層に蓄積されたとき、スクリーニング効果により大きな波長シフトを引き起こし、発光波長が長波長側にシフトするおそれがある。
Such a Stark effect appears more conspicuously in a green light emitting device having a large In composition in the light emitting layer, and lowers its internal quantum efficiency.
When electrons and holes are spatially separated by the Stark effect, when carriers are accumulated in the light emitting layer by current injection, a large wavelength shift is caused by the screening effect, and the emission wavelength may shift to the longer wavelength side. is there.

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、次のように構成される。
即ち、発光層とpコンタクト層との間にpクラッド層を備えるIII族窒化物系化合物半導体からなる発光素子において、前記pクラッド層が応力緩和機能を有する、ことを特徴とする発光素子。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is configured as follows.
That is, a light-emitting element comprising a group III nitride compound semiconductor having a p-cladding layer between the light-emitting layer and the p-contact layer, wherein the p-cladding layer has a stress relaxation function.

このように構成された発光素子によれば、pクラッド層が応力緩和機能を備えるので、発光層にかかる応力が軽減される。その結果、ピエゾ電界が小さくなって、電子と正孔との空間的な分離が小さくなる。
図2は、この発明により発光層にかかる応力が緩和された状態を示している。
このように空間的な分離が抑制され若しくは無くなると、内部量子効率が向上することはもとより、Inの空間分解効果が小さい場合、波長のシフトも小さくなるか若しくは実質的に無くなる。
According to the light emitting device configured as described above, since the p clad layer has a stress relaxation function, the stress applied to the light emitting layer is reduced. As a result, the piezoelectric field is reduced and the spatial separation of electrons and holes is reduced.
FIG. 2 shows a state in which the stress applied to the light emitting layer is relaxed by the present invention.
When spatial separation is suppressed or eliminated in this way, the internal quantum efficiency is improved, and when the In spatial decomposition effect is small, the wavelength shift is also reduced or substantially eliminated.

以下、上記発明の各要素について詳細に説明する。
発光層、pコンタクト層及びクラッド層はIII族窒化物系化合物半導体からなる。ここで、一般に、III族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてAlGaIn1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)の四元系で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2元系、AlGa1−xN、AlIn1−xN及びGaIn1−xN(以上において0<x<1)のいわゆる3元系を包含する。III族元素の一部をボロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、また、窒素(N)の一部も リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置換できる。また、発光層は任意のドーパントを含有するものであってもよい。
この発明の効果が顕著となるのは、発光層がInGaNを含み、pコンタクト層はGaNからなり、pクラッド層はAlGaNの単層又はAlGaNとGaN若しくはInGaNとを積層した超格子構造からなる場合である。
Hereafter, each element of the said invention is demonstrated in detail.
The light emitting layer, the p contact layer, and the cladding layer are made of a group III nitride compound semiconductor. Here, in general, a group III nitride compound semiconductor is a general formula of Al X Ga Y In 1-XY N (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0 ≦ X + Y ≦ 1). A so-called binary system of AlN, GaN and InN, Al x Ga 1-x N, Al x In 1-x N and Ga x In 1-x N (in the above, 0 <x <1) Includes so-called ternary systems. Part of group III elements may be substituted with boron (B), thallium (Tl), etc., and part of nitrogen (N) may also be phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth. It can be replaced with (Bi) or the like. Moreover, the light emitting layer may contain an arbitrary dopant.
The effect of the present invention is remarkable when the light-emitting layer contains InGaN, the p-contact layer is made of GaN, and the p-cladding layer is made of a single layer of AlGaN or a superlattice structure in which AlGaN and GaN or InGaN are stacked. It is.

発光層は量子井戸構造(多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造)を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
pコンタクト層はMg等のp型不純物がドープされており、MOCVD法により形成される場合においては、水素ガスをキャリアとして通常1000℃以上の温度でほぼ100nm程度の膜厚にエピタキシャル成長される。その結果、pコンタクト層には良好な結晶構造が得られている。
The light emitting layer may include a quantum well structure (multiple quantum well structure or single quantum well structure), and the structure of the light emitting element may be a single hetero type, a double hetero type or a homojunction type. Good.
The p-contact layer is doped with a p-type impurity such as Mg, and when formed by MOCVD, it is epitaxially grown to a thickness of about 100 nm at a temperature of usually 1000 ° C. or higher using hydrogen gas as a carrier. As a result, a good crystal structure is obtained in the p contact layer.

pクラッド層についても、従来では、上記pコンタクト層と同様な成長条件を実行していた。その結果、pクラッド層にも良好な結晶構造が得られていた。他方、発光層からみてpクラッド層と反対側のnクラッド層及びnコンタクト層の結晶構造も良好なものであった。つまり、良好な結晶構造で比較的硬質なp型層(pクラッド層とpコンタクト層)とn型層(nクラッド層とnコンタクト層)との間にInGaNを含むため比較的柔らかな発光層が挟持された構造となる。その結果、p型層とn型層との格子定数の違い等に基づく応力歪みが発光層に生じることとなる。
これに対し、この発明によれば、pクラッド層に応力緩和機能を持たせているので、p型層とn型層との格子定数の違い等に基づく応力がpクラッド層で緩和吸収されて、発光層にまで及ばないか、若しくはその影響が小さくなる。よって、シュタルク効果が緩和されて内部量子効率が向上するとともに波長シフトを抑制できる。
For the p-clad layer, conventionally, the same growth conditions as those for the p-contact layer have been executed. As a result, a good crystal structure was obtained also in the p-cladding layer. On the other hand, the crystal structure of the n-clad layer and the n-contact layer opposite to the p-clad layer as viewed from the light emitting layer was also good. That is, a relatively soft light-emitting layer because InGaN is contained between a p-type layer (p-clad layer and p-contact layer) and a n-type layer (n-clad layer and n-contact layer) that have a good crystal structure and is relatively hard. Is sandwiched. As a result, a stress strain based on the difference in lattice constant between the p-type layer and the n-type layer is generated in the light emitting layer.
On the other hand, according to the present invention, since the p-clad layer has a stress relaxation function, stress based on the difference in lattice constant between the p-type layer and the n-type layer is relaxed and absorbed by the p-clad layer. , It does not reach the light emitting layer or its influence becomes small. Therefore, the Stark effect is relaxed, the internal quantum efficiency is improved, and the wavelength shift can be suppressed.

pクラッド層に応力緩和機能を持たせる方策として、次の(1)〜(3)の方策の少なくとも1つを採用することができる。
(1) pクラッド層を厚くする。
pクラッド層を厚くすることにより内部量子効率が向上し、波長シフトも抑制できることが確認された。
図3はpクラッド層の膜厚と発光素子におけるVFとの関係を示している。
なお、図3の結果は下記構成の発光素子においてpクラッド層の膜厚を変更したときのVFの変化を測定したものである。図3の結果より、pクラッド層の膜厚化に従いVFが向上することがわかる。
層 : 組成
pコンタクト層 : p−GaN:Mg 100nm
pクラッド層 : AlGaN:Mg/InGaN:Mg ペア数を調整(25〜52nm)
MQW発光層 : InGaN/GaN
nクラッド層 : n−InGaN/GaN:Si 10ペア(50nm)
nコンタクト層 : n−GaN:Si(4μm)
バッファ層 : AlN
基板 : サファイア
As a measure for imparting a stress relaxation function to the p-cladding layer, at least one of the following measures (1) to (3) can be employed.
(1) Thicken the p-cladding layer.
It was confirmed that by increasing the thickness of the p-cladding layer, the internal quantum efficiency can be improved and the wavelength shift can be suppressed.
FIG. 3 shows the relationship between the thickness of the p-cladding layer and VF in the light-emitting element.
The results in FIG. 3 are obtained by measuring changes in VF when the thickness of the p-cladding layer is changed in a light-emitting element having the following configuration. From the results of FIG. 3, it can be seen that VF improves as the thickness of the p-cladding layer increases.
Layer: Composition p contact layer: p-GaN: Mg 100 nm
p-clad layer: AlGaN: Mg / InGaN: Mg Adjust the number of pairs (25-52 nm)
MQW light emitting layer: InGaN / GaN
n-clad layer: n-InGaN / GaN: Si 10 pairs (50 nm)
n contact layer: n-GaN: Si (4 μm)
Buffer layer: AlN
Substrate: Sapphire

図4は、同じく、pクラッド層の膜厚と発光素子の出力(光度)との関係を示している。図4の結果より、pクラッド層の厚膜化に従い出力が向上することがわかる。なお、本発明者らの検討によれば、pクラッド層が50nmを超えて厚膜化されても光度の上昇が頭打ちになるか、若しくは減少する。これは、成長時間が長くなることにより、発光層へのダメージが大きくなる為と考えられる。   FIG. 4 similarly shows the relationship between the thickness of the p-cladding layer and the output (luminous intensity) of the light-emitting element. From the result of FIG. 4, it can be seen that the output improves as the p-cladding layer becomes thicker. According to the study by the present inventors, even if the p-cladding layer is made thicker than 50 nm, the increase in luminous intensity reaches a peak or decreases. This is presumably because the damage to the light emitting layer increases as the growth time increases.

図5は、同じく、pクラッド層の膜厚と低電流時(1mA)及び定格電流時(20mA)のドミナント波長差との関係を示している。図5の結果より、pクラッド層の厚膜化に従い当該ドミナント波長差が小さくなっている。これは、発光層にかかるピエゾ電界の影響が小さくなっていることを示唆している。
以上より、pクラッド層の膜厚を厚く、但し50nm以下、とすることが好ましいことがわかる。本発明者らの検討によれば、発光素子においてpクラッド層を40〜50nmとすることが好適であった。
FIG. 5 similarly shows the relationship between the thickness of the p-cladding layer and the dominant wavelength difference at low current (1 mA) and at the rated current (20 mA). From the result of FIG. 5, the dominant wavelength difference becomes smaller as the p-cladding layer becomes thicker. This suggests that the influence of the piezoelectric field applied to the light emitting layer is reduced.
From the above, it can be seen that the thickness of the p-cladding layer is preferably thick but not more than 50 nm. According to the study by the present inventors, it was preferable that the p-cladding layer be 40 to 50 nm in the light emitting device.

(2) pクラッド層を低温成長させる。
上記に例示したIII族窒化物系化合物半導体発光素子を形成するにあたり、バッファ層を除く各半導体層はその結晶性が良好になるように成長条件が選択される。一般的に、pクラッド層とpコンタクト層とは、層組成が近似しているので、例えばMOCVD法を実行するときの成長温度は両層とも1000℃以上とすることが多い。これにより、結晶性が良好なpクラッド層及びpコンタクト層が得られていた。
この発明では、pクラッド層の成長温度をpコンタクト層の成長温度より低くする。pクラッド層の成長温度を低くすると、pクラッド層の結晶性が低下する。これにより、pクラッド層の剛性が低下するので当該pクラッド層で応力を緩和し、シュタルク効果を低減することが可能になる。より具体的には、pクラッド層の成長温度を800℃〜950℃としたとき、発光素子に充分な出力を確保しつつ、シュタルク効果を低減することができる。
なお、このときのpクラッド層の膜厚は40〜50nmとすることが好ましい。
(2) The p-clad layer is grown at a low temperature.
In forming the group III nitride compound semiconductor light emitting device exemplified above, the growth conditions are selected so that the semiconductor layers except the buffer layer have good crystallinity. In general, since the p-cladding layer and the p-contact layer have similar layer compositions, for example, the growth temperature when executing the MOCVD method is often 1000 ° C. or more for both layers. As a result, a p-clad layer and a p-contact layer with good crystallinity were obtained.
In the present invention, the growth temperature of the p-clad layer is set lower than the growth temperature of the p-contact layer. When the growth temperature of the p-clad layer is lowered, the crystallinity of the p-clad layer is lowered. Thereby, since the rigidity of the p-cladding layer is lowered, the stress can be relaxed by the p-cladding layer, and the Stark effect can be reduced. More specifically, when the growth temperature of the p-cladding layer is set to 800 ° C. to 950 ° C., the Stark effect can be reduced while ensuring a sufficient output for the light emitting element.
At this time, the thickness of the p-cladding layer is preferably 40 to 50 nm.

(3) キャリアガスとして窒素ガスの選択
AlGaNやGaNをMOCVD法で成長する際のキャリアガスは一般に水素ガスが用いられ、窒素ガスを用いるとその結晶性が低下する。
この発明ではpクラッド層を構成するAlGaN及びGaN層をMOCVD法で成長させる際の主たるキャリアガスに窒素ガスを採用する。ここに主たるキャリアガスとはキャリアガスの全ガス成分において最も多いガス成分をいう。
pクラッド層を形成する際のキャリアガスに窒素を用いると、pクラッド層の結晶性は低下する。これにより、pクラッド層の剛性が低下するので当該pクラッド層で応力を緩和し、シュタルク効果を低減することが可能になる。より具体的には、pクラッド層を成長するときのキャリアガスの50体積%以上を窒素ガスとしたとき、発光素子に充分な出力を確保しつつ、シュタルク効果を低減することができる。
なお、このときのpクラッド層の膜厚は40〜50nmとすることが好ましく、その成長温度も800〜950℃とすることが好ましい。
(3) Selection of nitrogen gas as carrier gas Hydrogen gas is generally used as a carrier gas for growing AlGaN or GaN by MOCVD, and the use of nitrogen gas lowers its crystallinity.
In the present invention, nitrogen gas is employed as a main carrier gas when the AlGaN and GaN layers constituting the p-cladding layer are grown by the MOCVD method. Here, the main carrier gas refers to the gas component that is the largest among all the gas components of the carrier gas.
When nitrogen is used as a carrier gas for forming the p-clad layer, the crystallinity of the p-clad layer is lowered. Thereby, since the rigidity of the p-cladding layer is lowered, the stress can be relaxed by the p-cladding layer, and the Stark effect can be reduced. More specifically, when 50% by volume or more of the carrier gas for growing the p-cladding layer is nitrogen gas, the Stark effect can be reduced while ensuring a sufficient output for the light emitting element.
At this time, the thickness of the p-cladding layer is preferably 40 to 50 nm, and the growth temperature is preferably 800 to 950 ° C.

実施例の発光素子のスペックは次の通りである。

層 : 組成
pコンタクト層 : p−GaN:Mg 100nm
pクラッド層 : p−AlGaN/InGaN:Mg 10ペア(50nm)
MQW発光層 : InGaN/GaN 4〜6ペア(18nm)
第3のnクラッド層 : n−InGaN/GaN:Si 10ペア(50nm)
第2のnクラッド層 : n−GaN:Si (30nm)
第1のnクラッド層 : i−GaN (300nm)
nコンタクト層 : n−GaN:Si(4μm)
バッファ層 : AlN
基板 : サファイア
The specifications of the light emitting device of the example are as follows.

Layer: Composition p contact layer: p-GaN: Mg 100 nm
p-clad layer: p-AlGaN / InGaN: Mg 10 pair (50 nm)
MQW light emitting layer: InGaN / GaN 4-6 pairs (18 nm)
Third n-clad layer: n-InGaN / GaN: Si 10 pair (50 nm)
Second n-clad layer: n-GaN: Si (30 nm)
First n-clad layer: i-GaN (300 nm)
n contact layer: n-GaN: Si (4 μm)
Buffer layer: AlN
Substrate: Sapphire

基板の上にはバッファ層を介してn型層を形成する。ここで、基板にはサファイアを用いたが、これに限定されることはなく、サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はAlNを用いてMOCVD法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはGaN、InN、AlGaN、InGaN及びAlInGaN等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。III族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
An n-type layer is formed on the substrate via a buffer layer. Here, sapphire was used as the substrate, but the substrate is not limited to this, and sapphire, spinel, silicon, silicon carbide, zinc oxide, gallium phosphide, gallium arsenide, magnesium oxide, manganese oxide, and group III nitride A physical compound semiconductor single crystal or the like can be used. Further, the buffer layer is formed by MOCVD using AlN, but the present invention is not limited to this, and GaN, InN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, etc. can be used as the material, and molecular beam crystal growth is used as the manufacturing method. A method (MBE method), a halide vapor phase epitaxy method (HVPE method), a sputtering method, an ion plating method, an electron shower method, or the like can be used. When a group III nitride compound semiconductor is used as the substrate, the buffer layer can be omitted.
Further, the substrate and the buffer layer can be removed as necessary after the semiconductor element is formed.

n型層はnコンタクト層、第1のnクラッド層、第2のnクラッド層、第3のnクラッド層を順次積層してなる。
ここでn型層はGaNが例示されているが、AlGaN、InGaN若しくはAlInGaNを用いることができる。
また、n型層にドープされるn型不純物としてSiが例示されているが、このほかにn型不純物として、Ge、Se、Te、C等を用いることもできる。
The n-type layer is formed by sequentially laminating an n contact layer, a first n clad layer, a second n clad layer, and a third n clad layer.
Here, GaN is exemplified as the n-type layer, but AlGaN, InGaN, or AlInGaN can be used.
Further, Si is exemplified as the n-type impurity doped in the n-type layer, but Ge, Se, Te, C, or the like can also be used as the n-type impurity.

発光層は量子井戸構造(多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造)を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
発光層はp型層の側にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光層中に注入された電子がp型層に拡散するのを効果的に防止するためである。
The light emitting layer may include a quantum well structure (multiple quantum well structure or single quantum well structure), and the structure of the light emitting element may be a single hetero type, a double hetero type or a homojunction type. Good.
The light emitting layer can also include a group III nitride compound semiconductor layer with a wide band gap doped with an acceptor such as magnesium on the p-type layer side. This is for effectively preventing electrons injected into the light emitting layer from diffusing into the p-type layer.

発光層の上にpクラッド層が形成されている。この実施例ではAlGaN(2nm)/GaN(2.5nm)の5〜10ペアからなる超格子構造とした。その結果pクラッド層の膜厚は25〜50nmとなった。
また、このpクラッド層は840℃でMOCVD法により成長され、そのときのキャリアガスには窒素を採用した。
A p-cladding layer is formed on the light emitting layer. In this example, a superlattice structure composed of 5 to 10 pairs of AlGaN (2 nm) / GaN (2.5 nm) was used. As a result, the thickness of the p-clad layer was 25 to 50 nm.
The p-clad layer was grown by MOCVD at 840 ° C., and nitrogen was adopted as the carrier gas at that time.

pクラッド層の上に同じくMOCVD法により形成されるpコンタクト層の成長温度は1000℃であり、キャリアガスは水素である。
p型不純物としてはMgの他に、Zn、Be、Ca、Sr、Baを用いることもできる。
上記構成の発光素子において、各III族窒化物系化合物半導体層はMOCVD法を実行して形成されている。そのほか、分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の方法で形成することもできる。
The growth temperature of the p-contact layer similarly formed by MOCVD on the p-cladding layer is 1000 ° C., and the carrier gas is hydrogen.
As the p-type impurity, Zn, Be, Ca, Sr, and Ba can be used in addition to Mg.
In the light emitting device having the above structure, each group III nitride compound semiconductor layer is formed by performing MOCVD. In addition, it can also be formed by methods such as molecular beam crystal growth (MBE), halide vapor phase epitaxy (HVPE), sputtering, ion plating, and electron shower.

p型層、発光層、nクラッド層及びnコンタクト層の一部がエッチングされて、nコンタクト層にn電極が蒸着により形成される。このn電極はAlとVの2層で構成される。
pコンタクト層の全面に金を含む薄膜の透光性電極が積層される。透光性電極の上に蒸着により金を含むp電極が形成される。
上記の工程により各半導体層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
A part of the p-type layer, the light emitting layer, the n-cladding layer, and the n-contact layer is etched, and an n-electrode is formed on the n-contact layer by vapor deposition. The n electrode is composed of two layers of Al and V.
A thin-film translucent electrode containing gold is laminated on the entire surface of the p-contact layer. A p-electrode containing gold is formed on the translucent electrode by vapor deposition.
After forming each semiconductor layer and each electrode by the above process, a separation process of each chip is performed.

このように構成された実施例の発光素子に電流を印加すると緑色系の発光(波長:520nm)が得られる。当該発光素子へ低電流(1mA)を印加したときのドミナント波長と定格電流(20mA)を印加したときのドミナント波長とにほとんど差がみられない。これは、pクラッド層が応力緩和層として機能し、その結果、ピエゾ電界の影響が小さくなったものと考えられる。   When a current is applied to the light emitting element of the embodiment configured as described above, green light emission (wavelength: 520 nm) is obtained. There is almost no difference between the dominant wavelength when a low current (1 mA) is applied to the light emitting element and the dominant wavelength when a rated current (20 mA) is applied. This is probably because the p-cladding layer functions as a stress relaxation layer, and as a result, the influence of the piezoelectric field is reduced.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。   The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.

従来の発光素子のバンドギャップエネルギーの模式図である。It is a schematic diagram of the band gap energy of a conventional light emitting device. 本発明の発光素子のバンドギャップエネルギーの模式図である。It is a schematic diagram of the band gap energy of the light emitting device of the present invention. この発明の試験例の発光素子におけるpクラッド層の膜厚とVFとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the p clad layer in the light emitting element of the test example of this invention, and VF. 同じくpクラッド層の膜厚と出力との関係を示すグラフである。It is a graph which similarly shows the relationship between the film thickness of a p clad layer, and an output. 同じくpクラッド層の膜厚と低電流時(1mA)及び定格電流時(20mA)のドミナント波長差との関係を示すグラフである。It is a graph which similarly shows the relationship between the film thickness of a p clad layer, and the dominant wavelength difference at the time of a low electric current (1 mA) and a rated current (20 mA).

符号の説明Explanation of symbols

1 発光層
3 nクラッド層
5 pクラッド層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting layer 3 n clad layer 5 p clad layer

Claims (7)

発光層とpコンタクト層との間にpクラッド層を備えるIII族窒化物系化合物半導体からなる発光素子において、前記pクラッド層が応力緩和機能を有する、ことを特徴とする発光素子。 A light emitting device comprising a group III nitride compound semiconductor having a p clad layer between a light emitting layer and a p contact layer, wherein the p clad layer has a stress relaxation function. 前記発光層はInGaN層を含み、前記pコンタクト層はGaNからなり、前記pクラッド層はAlGaNの単層又はAlGaNとGaN若しくはInGaNとを積層した超格子構造からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。 The light emitting layer includes an InGaN layer, the p contact layer is made of GaN, and the p cladding layer is made of a single layer of AlGaN or a superlattice structure in which AlGaN and GaN or InGaN are stacked. 2. The light emitting device according to 1. 前記pクラッド層は40〜50nmの膜厚である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 1, wherein the p-cladding layer has a thickness of 40 to 50 nm. 前記発光層、pコンタクト層及びpクラッド層はMOCVD法により形成され、前記pクラッド層は前記pコンタクト層より低い成長温度で形成されている、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発光素子。 The light emitting layer, the p contact layer, and the p clad layer are formed by MOCVD, and the p clad layer is formed at a lower growth temperature than the p contact layer. The light emitting element as described in. 前記発光層、pコンタクト層及びpクラッド層はMOCVD法により形成され、前記pクラッド層を形成するときの主たるキャリアガスを窒素ガスとする、ことを特徴とする請求項2に記載の発光素子。 3. The light emitting device according to claim 2, wherein the light emitting layer, the p contact layer, and the p clad layer are formed by MOCVD, and a main carrier gas when forming the p clad layer is nitrogen gas. 前記pクラッド層は40〜50nmの膜厚を有するか、及び/又は前記pクラッド層は前記pコンタクト層より低い成長温度で形成されている、ことを特徴とする請求項5に記載の発光素子。 6. The light emitting device according to claim 5, wherein the p-clad layer has a thickness of 40 to 50 nm and / or the p-clad layer is formed at a lower growth temperature than the p-contact layer. . 発光層とpコンタクト層との間にpクラッド層を備えるIII族窒化物系化合物半導体からなる発光素子をMOCVD法により製造する方法において、
前記pクラッド層の主たるキャリアガスを窒素ガスとし、及び/又は前記pクラッド層を前記pコンタクト層より低い成長温度で成長させ、前記pクラッド層に応力緩和機能を持たせる、ことを特徴とする発光素子の製造方法。
In a method for manufacturing a light-emitting element made of a group III nitride compound semiconductor having a p-cladding layer between a light-emitting layer and a p-contact layer by MOCVD,
The main carrier gas of the p-clad layer is nitrogen gas, and / or the p-clad layer is grown at a growth temperature lower than that of the p-contact layer, and the p-clad layer has a stress relaxation function. Manufacturing method of light emitting element.
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