JP2012244154A - 半導体発光素子及びウェーハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、バッファ層と、下地層と、第1半導体層と、発光部と、第2半導体層と、を備えた半導体発光素子が提供される。バッファ層は、サファイアまたはシリコンの基板上で形成された、Gax1Al1−x1N(0.1≦x1<0.5)を含む。下地層は、バッファ層の上に形成され、転位密度が5×108cm−2以下であり、窒化物半導体を含む。第1半導体層は、下地層の上に設けられ、窒化物半導体を含み第1導電形である。発光部は、第1半導体層の上に設けられ、交互に積層された複数の障壁層及び複数の井戸層を含む。井戸層のIn組成比は障壁層よりも高い。複数の井戸層のそれぞれの厚さは、複数の障壁層のそれぞれの厚さよりも厚い。第2半導体層は、発光部の上に設けられ、窒化物半導体を含み第2導電形である。
【選択図】図1
Description
このような半導体発光素子において発光効率を向上することが望まれている。
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。
本実施形態は、LED及びLDなどの半導体発光素子に係る。以下では、本実施形態に係る半導体発光素子の1つの例として、LEDについて説明する。
図1は、第1の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に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子110は、下地層60と、第1半導体層10と、第2半導体層20と、発光部30と、を備える。
図2に表したように、発光部30は、複数の井戸層32と、複数の井戸層32どうしの間に設けられた障壁層31と、を含む。すなわち、複数の井戸層32と、複数の障壁層31と、がZ軸に沿って交互に積層される。
図3(a)は、実施形態に係る半導体発光素子110のエネルギーバンドを例示し、図3(b)は、第1参考例の半導体発光素子191のエネルギーバンドを例示している。これらの図には、価電子帯VBと伝導帯CBとが例示されている。横軸はZ軸方向に沿う位置に対応し、縦軸は電子のエネルギーEgに対応する。
すなわち、同図は、本実施形態に係る半導体発光素子110と第1参考例の半導体発光素子191の特性の測定結果を示している。横軸は、供給される電流Idであり、縦軸は発光効率Effである。
本実施形態は、LED及びLDなどの半導体発光素子のためのウェーハに係る。
図6は、第2の実施形態に係るウェーハの構成を例示する模式的断面図である。
図6に表したように、本実施形態に係るウェーハ120は、転位密度が5×108cm−2以下の窒化物半導体を含む下地層60と、下地層60の上に設けられ、窒化物半導体を含み第1導電形の第1半導体層10と、第1半導体層10の上に設けられ、複数の障壁層31と、複数の障壁層31どうしの間に設けられ、複数の障壁層31のバンドギャップエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有し、複数の障壁層31の厚さよりも厚い井戸層32と、を含む発光部30と、発光部30の上に設けられ、窒化物半導体を含み第1導電形とは異なる第2導電形の第2半導体層20と、を備える。
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 (8)
- (MQW、バッファ層)
サファイアまたはシリコンの基板上で形成された、Gax1Al1−x1N(0.1≦x1<0.5)を含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に形成され、転位密度が5×108cm−2以下の窒化物半導体を含む下地層と、
前記下地層の上に設けられ、窒化物半導体を含み第1導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層の上に設けられ、交互に積層された複数の障壁層及び複数の井戸層を含み、前記井戸層は、前記障壁層におけるIn組成比よりも高いIn組成比を有し、前記複数の井戸層のそれぞれの厚さは、前記複数の障壁層のそれぞれの厚さよりも厚い、発光部と、
前記発光部の上に設けられ、窒化物半導体を含み前記第1導電形とは異なる第2導電形の第2半導体層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。 - 前記下地層の前記窒化物半導体は、窒化ガリウムであることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記井戸層の厚さは、前記障壁層の厚さの1.16倍以上である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。
- 前記下地層は、前記第1半導体層とは反対側の下面に設けられた凹凸を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光素子。
- サファイアまたはシリコンの基板と、
前記基板上に形成された、Gax1Al1−x1N(0.1≦x1<0.5)を含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に形成され、転位密度が5×108cm−2以下の窒化物半導体を含む下地層と、
前記下地層の上に設けられ、窒化物半導体を含み第1導電形の第1半導体層と、
前記第1半導体層の上に設けられ、交互に積層された複数の障壁層及び複数の井戸層を含み、前記井戸層は、前記障壁層におけるIn組成比よりも高いIn組成比を有し、前記複数の井戸層のそれぞれの厚さは、前記複数の障壁層のそれぞれの厚さよりも厚い、発光部と、
前記発光部の上に設けられ、窒化物半導体を含み前記第1導電形とは異なる第2導電形の第2半導体層と、
を備えたことを特徴とするウェーハ。 - 前記下地層の前記窒化物半導体は、窒化ガリウムであることを特徴とする請求項5記載のウェーハ。
- 前記井戸層の厚さは、前記障壁層の厚さの1.16倍以上であることを特徴とする請求項5または6に記載のウェーハ。
- 前記下地層は、前記第1半導体層とは反対側の下面に設けられた凹凸を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載のウェーハ。
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