JP2012038903A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1導電形の第1半導体層10と、第2導電形の第2半導体層20と、第1半導体層と第2半導体層との間に設けられた発光部30と、第1透明導電層51と、第2透明導電膜52と、を備えた半導体発光素子が提供される。第1透明電極層51は、第2半導体層の発光部30とは反対の側に設けられ、発光部から放出される発光光に対して透過性を有し、酸素を含む。第2透明導電層52は、第2半導体層と第1透明導電層との間に設けられ、発光光に対して透過性を有し、発光光に対する屈折率が第1透明導電層の発光光に対する屈折率よりも高く、第1透明導電層に含まれる酸素の濃度よりも高い濃度で酸素を含む。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)及び図1(b)は、実施形態に係る半導体発光素子の構成を例示する模式的断面図である。
図1(a)に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子110は、第1導電形の第1半導体層10と、第2導電形の第2半導体層20と、発光部30と、第1透明導電層51と、第2透明導電層52と、を備える。
絶縁層60は必要に応じて設けられ省略しても良い。
すなわち、これらの図は、発光部30の構成の例を示す模式図である。
図1(a)に表したように、半導体発光素子110においては、第2半導体層20の上に設けられる透明電極50が、第1透明導電層51と、第1透明導電層51と積層された第2透明導電層52と、を含む。なお、第1透明導電層51と第2透明導電層52との間に他の透明導電層が設けられても良い。以下では、第2透明導電層52が、第1透明導電層51と接する場合として説明する。
図3(a)及び図3(b)は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
すなわち、これらの図は、製造方法の異なる例を示している。
図4(a)及び図4(b)は、実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
これにより、下層透明導電膜52fに酸素を導入しつつ、多結晶化する。これにより、酸素濃度が高く、酸素空孔の密度が低く、高屈折率を有する第2透明導電層52が形成される。
これにより、酸素濃度が低く、酸素空孔の密度が高く、低屈折率を有する第1透明導電層51が形成される。
すなわち、これらの図は、異なる処理を行ったときの第1透明導電層51及び第2透明導電層52のシート抵抗Rsの測定結果を例示している。
これにより、下層透明導電膜52fに導入された過剰な酸素が除去され、下層透明導電膜52fの特性が安定する。すなわち、安定した特性を有する第2透明導電層52が得られる。ただし、このときの熱処理は、比較的弱い条件が採用される。これにより下層透明導電膜52fから酸素が過度に離脱することが抑制できる。
すなわち、図6(a)〜図6(c)は、半導体発光素子121の特性を例示し、図6(d)〜図6(f)は、半導体発光素子122の特性を例示し、図6(g)〜図6(i)は、半導体発光素子123の特性を例示し、図6(j)〜図6(l)は、半導体発光素子124の特性を例示している。図6(a)、図6(d)、図6(g)及び図6(j)は、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における屈折率nを例示している。図6(b)、図6(e)、図6(h)及び図6(k)は、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における酸素濃度Ocを例示している。図6(c)、図6(f)、図6(i)及び図6(l)は、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における酸素空孔密度Ovを例示している。これらの図において、横軸は、Z軸方向に沿った位置であり、位置Zaは、第2半導体層20と第2透明導電層52との間の界面に相当する位置である、位置Zbは、第1透明導電層51と第2電極80との間の界面に相当する位置である。
図6(b)に表したように、第1透明導電層51における酸素濃度Ocは第1酸素濃度C1であり、第2透明導電層52における酸素濃度Ocは、第1酸素濃度C1よりも高い第2酸素濃度C2である。
図6(c)に表したように、第1透明導電層51における酸素空孔密度Ovは第1酸素空孔密度V1であり、第2透明導電層52における酸素空孔密度Ovは、第1酸素空孔密度V1よりも低い第2酸素空孔密度V2である。
図6(f)に表したように、第1透明導電層51における酸素空孔密度Ovは変化しており、第2透明導電層52における酸素空孔密度Ovも変化している。
このように、半導体発光素子122においては、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における屈折率n、酸素濃度Oc及び酸素空孔密度Ovは変化している。
図6(h)に表したように、第3透明導電層53における酸素濃度Ocは、第1酸素濃度C1と第2酸素濃度C2との間の値である。
図6(i)に表したように、第3透明導電層53における酸素空孔密度Ovは、第1酸素空孔密度V1と第2酸素空孔密度V2との間の値である。
図6(k)に表したように、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における酸素濃度Ocは実質的に一定であり、第3透明導電層53における酸素濃度Ocは変化している。
図6(l)に表したように、第1透明導電層51及び第2透明導電層52における酸素空孔密度Ovは実質的に一定であり、第3透明導電層53における酸素空孔密度Ovは変化している。
このように、第1透明導電層51及び第2透明導電層52を含む透明電極50の構成は種々の変形が可能である。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (11)
- 第1導電形の第1半導体層と、
第2導電形の第2半導体層と、
前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光部と、
前記第2半導体層の前記発光部とは反対の側に設けられ、前記発光部から放出される発光光に対して透過性を有し、酸素を含む第1透明導電層と、
前記第2半導体層と前記第1透明導電層との間に設けられ、前記発光光に対して透過性を有し、前記発光光に対する屈折率が前記第1透明導電層の前記発光光に対する屈折率よりも高く、前記第1透明導電層に含まれる酸素の濃度よりも高い濃度で酸素を含む第2透明導電膜と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。 - 前記第2透明導電層の前記屈折率は、前記第2半導体層の前記発光光に対する屈折率よりも低いことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記第1透明導電層の前記第2透明導電層とは反対の側に設けられ、前記発光光に対して透過性を有する絶縁層をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光素子。
- 前記第1透明導電層の前記屈折率は、前記絶縁層の前記発光光に対する屈折率よりも高いことを特徴とする請求項3記載の半導体発光素子。
- 前記第1透明導電層及び前記第2透明導電層は、粒径が100ナノメートル以上500ナノメートル以下の粒子を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 前記第1透明導電層及び前記第2透明導電層は、In、Sn、Zn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも1つの元素を含む酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- 発光部の上に設けられた半導体層の上に気相成長法により下層透明導電膜を形成し、
前記下層透明導電膜を、酸素を含む雰囲気中で熱処理し、
前記下層透明導電膜の上に酸素を含む雰囲気での気相成長法により上層透明導電膜を形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記下層透明導電膜の形成は希ガスを含む雰囲気でのスパッタ法による成膜を含み、前記上層透明導電膜の形成は、希ガスをさらに含む雰囲気でのスパッタ法による成膜を含むことを特徴とする請求項7記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記上層透明導電膜の形成の後に、還元雰囲気中で熱処理をさらに施すことを特徴とする請求項7または8に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記還元雰囲気中での前記熱処理は、窒素及び希ガスの少なくともいずれかの雰囲気中での熱処理を含むことを特徴とする請求項9記載の半導体発光素子の製造方法。
- 前記酸素を含む雰囲気中での前記熱処理よりも後で、前記上層透明導電膜の形成よりも前に、還元雰囲気中で熱処理をさらに施すことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1つに記載の半導体発光素子の製造方法。
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