JP2014175512A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting device which suppresses deterioration in luminous efficiency due to a droop phenomenon.SOLUTION: The semiconductor light-emitting device includes: a support substrate; a first electrode disposed on the support substrate; a first semiconductor layer disposed on the first electrode and formed of a p-type semiconductor; a light-emitting layer disposed on the first semiconductor layer; a current diffusion layer disposed on the light-emitting layer and having a structure in which an undoped layer formed of an i-type semiconductor and a doped layer formed of an n-type semiconductor are alternately laminated; a second semiconductor layer disposed on the current diffusion layer and formed of an n-type semiconductor; and a second electrode partially disposed on the second semiconductor layer.

Description

本発明は、半導体発光装置、特に高輝度タイプの半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a high brightness type semiconductor light emitting device.

GaN等の窒化物半導体を用いた半導体発光装置(LED)は、紫外光ないし青色光を発光することができ、さらに蛍光体を利用することにより白色光を発光することができる。このようなLEDは、たとえば、低輝度タイプないし小電流タイプ(たとえば特許文献1)と、高輝度タイプないし大電流タイプ(たとえば特許文献2)と、に分類される。   A semiconductor light emitting device (LED) using a nitride semiconductor such as GaN can emit ultraviolet light or blue light, and can emit white light by using a phosphor. Such LEDs are classified into, for example, a low luminance type or a small current type (for example, Patent Document 1) and a high luminance type or a large current type (for example, Patent Document 2).

小電流タイプの窒化物系LEDは、たとえば、サファイアからなる成長基板上に、n型GaN層、GaNを含む活性層(発光層)およびp型GaN層を順に成長し、p型GaN層および活性層の一部をエッチングしてn型GaN層を露出し、露出したn型GaN層上およびp型GaN層表面に電極を形成して、製造される。小電流タイプLEDの製造方法は、非常にシンプルである。ただし、成長基板に一般に用いられるサファイア基板は、熱伝導率が比較的低いため放熱性に劣る。このため、大電流が投入され、高温に発熱しうる大電流タイプLEDの支持基板としては相応しくない。   A small current type nitride-based LED, for example, grows an n-type GaN layer, an active layer (light emitting layer) containing GaN, and a p-type GaN layer in this order on a growth substrate made of sapphire. A part of the layer is etched to expose the n-type GaN layer, and electrodes are formed on the exposed n-type GaN layer and on the surface of the p-type GaN layer. The manufacturing method of the low current type LED is very simple. However, the sapphire substrate generally used for the growth substrate is inferior in heat dissipation because of its relatively low thermal conductivity. For this reason, it is not suitable as a support substrate for a large current type LED that can generate a high current and generate heat at a high temperature.

大電流タイプの窒化物系LEDは、たとえば、サファイアからなる成長基板上に、n型GaN層、GaNを含む活性層およびp型GaN層を順に成長し、p型GaN層表面にp側電極を形成し、p側電極を放熱性に優れるCuやSiなどからなる支持基板に接着して成長基板をn型GaN層から剥離し、成長基板を剥離して露出したn型GaN層表面にn側電極を形成して、製造される。支持基板に放熱性に優れるCuやSiなどを用いることにより、大電流タイプLEDの発熱による信頼性低下は抑制される。   For example, a high-current type nitride-based LED is formed by sequentially growing an n-type GaN layer, an active layer containing GaN, and a p-type GaN layer on a growth substrate made of sapphire, and forming a p-side electrode on the p-type GaN layer surface. The p-side electrode is bonded to a support substrate made of Cu, Si or the like having excellent heat dissipation, and the growth substrate is peeled off from the n-type GaN layer. An electrode is formed and manufactured. By using Cu, Si, or the like that is excellent in heat dissipation for the support substrate, a decrease in reliability due to heat generation of the large current type LED is suppressed.

特開2000−286509号公報JP 2000-286509 A 特開2012−074501号公報JP 2012-074501 A

半導体発光装置は、大電流を供給すると発光効率が低下してしまう(いわゆるDroop現象)という課題を有する。本発明の目的は、Droop現象による発光効率の低下を抑制する半導体発光装置を提供することにある。   A semiconductor light emitting device has a problem that light emission efficiency is reduced when a large current is supplied (a so-called Drop phenomenon). An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that suppresses a decrease in light emission efficiency due to a Drop phenomenon.

本発明の主な観点によれば、支持基板と、前記支持基板上に配置される第1電極と、前記第1電極上に配置され、p型半導体からなる第1半導体層と、前記第1半導体層上に配置される発光層と、前記発光層上に配置され、i型半導体からなるアンドープ層およびn型半導体からなるドープ層が交互に積層する構造を有する電流拡散層と、前記電流拡散層上に配置され、n型半導体からなる第2半導体層と、前記第2半導体層上に部分的に配置される第2電極と、を含み、前記電流拡散層は、前記第2半導体層から前記発光層に向かって、i型半導体からなる第1アンドープ層、n型半導体からなる第1ドープ層、i型半導体からなる第2アンドープ層、n型半導体からなる第2ドープ層、および、i型半導体からなる第3アンドープ層が積層する5層構造を有する半導体発光装置、が提供される。   According to a main aspect of the present invention, a support substrate, a first electrode disposed on the support substrate, a first semiconductor layer disposed on the first electrode and made of a p-type semiconductor, and the first A light-emitting layer disposed on the semiconductor layer; a current diffusion layer disposed on the light-emitting layer and having a structure in which an undoped layer made of an i-type semiconductor and a doped layer made of an n-type semiconductor are alternately stacked; and the current diffusion A second semiconductor layer made of an n-type semiconductor and a second electrode partially placed on the second semiconductor layer, wherein the current diffusion layer is formed from the second semiconductor layer. To the light emitting layer, a first undoped layer made of an i-type semiconductor, a first doped layer made of an n-type semiconductor, a second undoped layer made of an i-type semiconductor, a second doped layer made of an n-type semiconductor, and i Third undoped layer made of type semiconductor The semiconductor light-emitting device having a five-layer structure, is provided.

電流拡散層を有することにより、Droop現象による発光効率の低下が抑制される。   By having the current diffusion layer, a decrease in light emission efficiency due to the Drop phenomenon is suppressed.

図1A〜図1Cは、実施例による半導体発光装置を示す断面図および平面図である。1A to 1C are a cross-sectional view and a plan view showing a semiconductor light emitting device according to an embodiment. , 、および,and 図2A〜図2Lは、実施例による半導体発光装置を製造する様子を示す断面図である。2A to 2L are cross-sectional views illustrating how the semiconductor light emitting device according to the embodiment is manufactured. 図3Aおよび図3Bは、作製したサンプルおよびレファレンスのDroop特性を示すグラフである。FIG. 3A and FIG. 3B are graphs showing the Drop characteristics of the produced sample and reference. 図4Aおよび図4Bは、参考例および実施例による半導体発光装置におけるn側電極の一部近傍を示す拡大断面図である。4A and 4B are enlarged cross-sectional views showing the vicinity of a part of the n-side electrode in the semiconductor light emitting devices according to the reference examples and the examples.

以下、本発明の実施例による半導体発光装置(LED)の構成について説明する。   Hereinafter, a configuration of a semiconductor light emitting device (LED) according to an embodiment of the present invention will be described.

図1A〜図1Cは、実施例によるLED100を示す断面図および平面図である。図1Aは、図1BにおけるIA−IA断面を示す。なお、図中に示す各構成の相対的なサイズは、実際のものと異なっている。   1A to 1C are a cross-sectional view and a plan view showing an LED 100 according to an embodiment. FIG. 1A shows an IA-IA cross section in FIG. 1B. The relative sizes of the components shown in the figure are different from the actual ones.

実施例によるLED100は、主に、支持基板12上に形成されるp側電極30、p側電極上に形成される光半導体積層20、および、光半導体積層20上に部分的に形成されるn側電極60、を含む構成である。   The LED 100 according to the embodiment mainly includes a p-side electrode 30 formed on the support substrate 12, an optical semiconductor stack 20 formed on the p-side electrode, and an n partially formed on the optical semiconductor stack 20. The side electrode 60 is included.

光半導体積層20は、図1Aに示すように、主に、p型半導体層28、活性層(発光層)26、電流拡散層24およびn型半導体層23を含む構成である。p型半導体層28は、たとえば、p型不純物が添加されたGaN(p型GaN)より構成され、層厚が0.1μm程度である。活性層26は、たとえば、GaNからなる障壁層およびInGaNからなる井戸層を含む多重量子井戸構造を有し、障壁層および井戸層の層厚がそれぞれ3nm程度である。n型半導体層23は、たとえばn型不純物が添加されたGaN(n型GaN)より構成され、層厚が3μm程度である。   As shown in FIG. 1A, the optical semiconductor stack 20 mainly includes a p-type semiconductor layer 28, an active layer (light emitting layer) 26, a current diffusion layer 24, and an n-type semiconductor layer 23. The p-type semiconductor layer 28 is made of, for example, GaN doped with p-type impurities (p-type GaN) and has a layer thickness of about 0.1 μm. The active layer 26 has a multiple quantum well structure including, for example, a barrier layer made of GaN and a well layer made of InGaN, and the thicknesses of the barrier layer and the well layer are each about 3 nm. The n-type semiconductor layer 23 is made of, for example, GaN doped with n-type impurities (n-type GaN) and has a layer thickness of about 3 μm.

電流拡散層24は、不純物が添加されていないGaN(i型GaN)からなるアンドープ層およびn型GaNからなるドープ層が交互積層する半導体多層構造を有する。たとえば、第1アンドープ層24ia、第1ドープ層24na、第2アンドープ層24ib、第2ドープ層24nbおよび第3アンドープ層24icを含む5層構造を有する。第1,第2アンドープ層24ia,24ibの層厚は、それぞれ10nm〜500nm程度である。第1,第2ドープ層24na,24nbの層厚は、それぞれ10nm〜200nm程度である。第3アンドープ層24icの層厚は、1nm〜300nm程度である。   The current diffusion layer 24 has a semiconductor multi-layer structure in which undoped layers made of GaN (i-type GaN) to which impurities are not added and doped layers made of n-type GaN are alternately stacked. For example, it has a five-layer structure including a first undoped layer 24ia, a first doped layer 24na, a second undoped layer 24ib, a second doped layer 24nb, and a third undoped layer 24ic. The thicknesses of the first and second undoped layers 24ia and 24ib are about 10 nm to 500 nm, respectively. The thicknesses of the first and second doped layers 24na and 24nb are about 10 nm to 200 nm, respectively. The layer thickness of the third undoped layer 24ic is about 1 nm to 300 nm.

なお、p型半導体層28と活性層26との間に、クラッド層27を設けてもかまわない。クラッド層27は、たとえばp型AlGaNより構成される。また、活性層26と電流拡散層24との間に、歪緩和層25を設けてもかまわない。歪緩和層25は、たとえば、GaN層とInGaN層とが交互積層する超格子構造を有する。また、n型半導体層23の、n側電極60が形成される表面に、微細凹凸構造層、いわゆるマイクロコーン構造層(MC層)23mcを形成してもかまわない。n型半導体層23表面にマイクロコーン構造層23mcを形成することにより、光取り出し効率(=LEDから出射される光強度/活性層により発光する光強度)が向上する。   A clad layer 27 may be provided between the p-type semiconductor layer 28 and the active layer 26. The clad layer 27 is made of p-type AlGaN, for example. Further, a strain relaxation layer 25 may be provided between the active layer 26 and the current diffusion layer 24. The strain relaxation layer 25 has, for example, a superlattice structure in which GaN layers and InGaN layers are alternately stacked. Further, a fine uneven structure layer, so-called micro cone structure layer (MC layer) 23mc may be formed on the surface of the n-type semiconductor layer 23 where the n-side electrode 60 is formed. By forming the microcone structure layer 23mc on the surface of the n-type semiconductor layer 23, light extraction efficiency (= light intensity emitted from the LED / light intensity emitted from the active layer) is improved.

p側電極30は、図1Aに示すように、支持基板12と光半導体積層20との間に形成される。また、光半導体積層20(p型半導体層28)に密着し、融着層40を介して支持基板12に支持される。p側電極30は、高い光反射率を有する部材を含み、たとえばAgを含む。   The p-side electrode 30 is formed between the support substrate 12 and the optical semiconductor stack 20 as shown in FIG. 1A. Further, it is in close contact with the optical semiconductor stack 20 (p-type semiconductor layer 28) and is supported on the support substrate 12 via the fusion layer 40. The p-side electrode 30 includes a member having a high light reflectance, and includes, for example, Ag.

n側電極60は、図1Aに示すように、光半導体積層20表面(n型半導体層23ないしMC層23mc)に部分的に形成される。たとえば、図1Bに示すように、n側電極60の平面形状は、パッド部60aを含む梯子状である。n側電極60は、たとえばTi層やPt層などが積層する金属多層構造を有する。なお、n側電極60の平面形状は、図1Cに示すように、櫛歯状であってもかまわなし、また、格子状などであってもかまわない。少なくともストライプ状に成形される部分を有していることが好ましいであろう。   As shown in FIG. 1A, the n-side electrode 60 is partially formed on the surface of the optical semiconductor stack 20 (n-type semiconductor layer 23 to MC layer 23mc). For example, as illustrated in FIG. 1B, the planar shape of the n-side electrode 60 is a ladder shape including the pad portion 60a. The n-side electrode 60 has a metal multilayer structure in which, for example, a Ti layer or a Pt layer is laminated. The planar shape of the n-side electrode 60 may be a comb-like shape as shown in FIG. 1C, or a lattice shape. It would be preferable to have at least a portion that is shaped like a stripe.

支持基板12は、窒化物系半導体の成長基板として一般に用いられるサファイア基板(熱伝導率:約42W/m・K)よりも熱伝導率が高い部材(つまり放熱性に優れた部材)、たとえばSi(熱伝導率:約149W/m・K)から構成される。支持基板12は、熱伝導率が高い部材から構成されることが好ましく、たとえば熱伝導率が100W/m・K以上である部材から構成されることが好ましい。なお、支持基板12表面にコンタクト電極70を設けてもかまわない。   The support substrate 12 is a member (that is, a member excellent in heat dissipation) having a higher thermal conductivity than a sapphire substrate (thermal conductivity: about 42 W / m · K) generally used as a growth substrate for nitride-based semiconductors. (Thermal conductivity: about 149 W / m · K). The support substrate 12 is preferably composed of a member having a high thermal conductivity, for example, preferably composed of a member having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more. Note that the contact electrode 70 may be provided on the surface of the support substrate 12.

電源80を、n側電極60のパット部60aおよびコンタクト電極70(ないしp側電極30)に接続し、光半導体積層20に電流を供給する。p側電極30から供給される正孔とn側電極60から供給される電子とが、活性層26において再結合し、その再結合にかかるエネルギが光(および熱)として放出される。活性層26において放出される光の一部は、直接、n型半導体層23表面のn側電極60が配置されていない領域から出射される。その他の一部は、高い光反射率を有するp側電極30に反射されて、n型半導体層23表面のn側電極60が配置されていない領域から出射される。   A power source 80 is connected to the pad portion 60 a of the n-side electrode 60 and the contact electrode 70 (or the p-side electrode 30), and supplies current to the optical semiconductor stack 20. The holes supplied from the p-side electrode 30 and the electrons supplied from the n-side electrode 60 recombine in the active layer 26, and the energy for the recombination is released as light (and heat). A part of the light emitted from the active layer 26 is directly emitted from a region on the surface of the n-type semiconductor layer 23 where the n-side electrode 60 is not disposed. The other part is reflected by the p-side electrode 30 having a high light reflectance, and is emitted from a region where the n-side electrode 60 on the surface of the n-type semiconductor layer 23 is not disposed.

以下、図2A〜図2Lを参照して、実施例によるLED100の製造方法について説明する。最初に、成長基板11上に光半導体積層20が成長する半導体ウエハを製造する。   Hereinafter, with reference to FIG. 2A-FIG. 2L, the manufacturing method of LED100 by an Example is demonstrated. First, a semiconductor wafer on which the optical semiconductor stack 20 is grown on the growth substrate 11 is manufactured.

C面サファイア基板からなる成長基板11を準備し、その成長基板11をサーマルクリーニングする。なお、成長基板11には、サファイア以外に、スピネル、ZnO等を用いることができる。   A growth substrate 11 made of a C-plane sapphire substrate is prepared, and the growth substrate 11 is thermally cleaned. In addition to the sapphire, spinel, ZnO, or the like can be used for the growth substrate 11.

その後、図2Aに示すように、有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、成長基板11上に窒化物系半導体からなる光半導体積層20を成長する。   Thereafter, as shown in FIG. 2A, an optical semiconductor stack 20 made of a nitride semiconductor is grown on the growth substrate 11 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).

まず、成長基板11上に、低温バッファ層21および下地層22を成長する。具体的には、成長基板11の温度を550℃とし、TMG(トリメチルガリウム)ガス(流量:20μmol/min)、および、アンモニア(NH)ガス(流量:2L/min)を供給して、GaNからなるバッファ層21(層厚:20nm)を成長する。続いて、成長基板11の温度を1050℃とし、TMGガス(流量:40μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、GaNからなる下地層22(層厚:1μm)を成長する。 First, the low-temperature buffer layer 21 and the base layer 22 are grown on the growth substrate 11. Specifically, the temperature of the growth substrate 11 is set to 550 ° C., TMG (trimethylgallium) gas (flow rate: 20 μmol / min) and ammonia (NH 3 ) gas (flow rate: 2 L / min) are supplied, and GaN is supplied. A buffer layer 21 (layer thickness: 20 nm) made of is grown. Subsequently, the temperature of the growth substrate 11 is set to 1050 ° C., TMG gas (flow rate: 40 μmol / min) and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) are supplied, and the underlying layer 22 (layer thickness: 1 μm).

その後、n型半導体層23を成長する。具体的には、成長基板11の温度を1050℃に保持したまま、TMGガス(流量:40μmol/min)、NHガス(流量:4L/min)、および、シラン(SiH)ガスを供給して、Siがドープされたn型GaN(不純物濃度1×1018〜1×1021atoms/cm)からなるn型半導体層23(層厚:3μm)を成長する。 Thereafter, the n-type semiconductor layer 23 is grown. Specifically, while maintaining the temperature of the growth substrate 11 at 1050 ° C., TMG gas (flow rate: 40 μmol / min), NH 3 gas (flow rate: 4 L / min), and silane (SiH 4 ) gas are supplied. Te, n-type semiconductor layer 23 with Si of doped n-type GaN (impurity concentration 1 × 10 18 ~1 × 10 21 atoms / cm 3) ( thickness: 3 [mu] m) is grown.

その後、5層構造からなる電流拡散層24を成長する。具体的には、成長基板11の温度を1050℃に保持したまま、TMGガス(流量:40μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、i型GaNからなる第1アンドープ層24iaを成長する。続いて、TMGガス(流量:40μmol/min)、NHガス(流量:4L/min)、および、SiHガスを供給して、Siがドープされたn型GaN(不純物濃度約2×1018atoms/cm)からなる第1ドープ層24naを成長する。同様の工程を交互に繰り返し、第2アンドープ層24ib,第2ドープ層24nbおよび第3アンドープ層24icを順次成長する。 Thereafter, a current diffusion layer 24 having a five-layer structure is grown. Specifically, TMG gas (flow rate: 40 μmol / min) and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) are supplied while the temperature of the growth substrate 11 is maintained at 1050 ° C., and the growth substrate 11 is made of i-type GaN. A first undoped layer 24ia is grown. Subsequently, TMG gas (flow rate: 40 μmol / min), NH 3 gas (flow rate: 4 L / min), and SiH 4 gas are supplied, and Si-doped n-type GaN (impurity concentration of about 2 × 10 18). The first doped layer 24na made of atoms / cm 3 ) is grown. The same process is repeated alternately to sequentially grow the second undoped layer 24ib, the second doped layer 24nb, and the third undoped layer 24ic.

その後、超格子構造を有する歪緩和層25を成長する。具体的には、成長基板11の温度を850℃とし、TEG(トリエチルガリウム)ガス(流量:5.5μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、GaN層(層厚:3nm)を成長する。続いて、TEGガス(流量:5.5μmol/min)、TMI(トリメチルインジウム)ガス(流量:4μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、InGaN層(層厚:3nm)を成長する。同様の工程を交互に繰り返し、たとえば20層構造を有する歪緩和層25を成長する。 Thereafter, a strain relaxation layer 25 having a superlattice structure is grown. Specifically, the temperature of the growth substrate 11 is set to 850 ° C., and TEG (triethylgallium) gas (flow rate: 5.5 μmol / min) and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) are supplied to form a GaN layer. (Layer thickness: 3 nm) is grown. Subsequently, a TEG gas (flow rate: 5.5 μmol / min), TMI (trimethylindium) gas (flow rate: 4 μmol / min), and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) are supplied, and an InGaN layer (layer) (Thickness: 3 nm). Similar steps are repeated alternately to grow, for example, a strain relaxation layer 25 having a 20-layer structure.

その後、多重量子井戸構造を有する活性層(発光層)26を成長する。具体的には、成長基板11の温度を800℃とし、TEGガス(流量:5.5μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、GaN層(障壁層,層厚:6nm)を成長する。続いて、TEGガス(流量:5.5μmol/min)、TMIガス(流量:6.5μmol/min)、および、NHガス(流量:4L/min)を供給して、InGaN層(井戸層,層厚:3nm)を成長する。同様の工程を交互に繰り返し、たとえば6層構造を有する活性層26を成長する。 Thereafter, an active layer (light emitting layer) 26 having a multiple quantum well structure is grown. Specifically, the temperature of the growth substrate 11 is set to 800 ° C., TEG gas (flow rate: 5.5 μmol / min) and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) are supplied, and a GaN layer (barrier layer, (Layer thickness: 6 nm). Subsequently, a TEG gas (flow rate: 5.5 μmol / min), a TMI gas (flow rate: 6.5 μmol / min), and NH 3 gas (flow rate: 4 L / min) were supplied, and an InGaN layer (well layer, Layer thickness: 3 nm). Similar processes are repeated alternately to grow, for example, an active layer 26 having a six-layer structure.

その後、クラッド層27を成長する。具体的には、成長基板11の温度を950℃とし、TMGガス(流量:3.5μmol/min)、TMA(トリメチルアルミニウム)ガス(流量:0.4μmol/min)、NHガス(流量:4L/min)、および、CP2Mg(ビスシクロペンタジエニエルマグネシウム)ガスを供給して、Mgがドープされたp型AlGaN(不純物濃度1×1020atoms/cm)からなるクラッド層27(層厚:20nm)を成長する。 Thereafter, the cladding layer 27 is grown. Specifically, the temperature of the growth substrate 11 is set to 950 ° C., TMG gas (flow rate: 3.5 μmol / min), TMA (trimethylaluminum) gas (flow rate: 0.4 μmol / min), NH 3 gas (flow rate: 4 L). / Min) and CP2Mg (biscyclopentadienylmagnesium) gas to supply a clad layer 27 (layer thickness: p-type AlGaN doped with Mg (impurity concentration: 1 × 10 20 atoms / cm 3 )) 20 nm).

最後に、不純物濃度が異なる2層構造からなるp型半導体層28を成長する。具体的には、成長基板11の温度を950℃に保持したまま、TMGガス(流量:12μmol/min)、NHガス(流量:4L/min)、および、CP2Mgガスを供給して、Mgがドープされた第1p型GaN層(層厚:0.1μm,不純物濃度5×1019atoms/cm)、および、Mgがドープされた第2p型GaN層(層厚:5nm,不純物濃度2×1020atoms/cm)を成長する。 Finally, a p-type semiconductor layer 28 having a two-layer structure with different impurity concentrations is grown. Specifically, while maintaining the temperature of the growth substrate 11 at 950 ° C., TMG gas (flow rate: 12 μmol / min), NH 3 gas (flow rate: 4 L / min), and CP2Mg gas are supplied, and Mg A doped first p-type GaN layer (layer thickness: 0.1 μm, impurity concentration 5 × 10 19 atoms / cm 3 ), and Mg-doped second p-type GaN layer (layer thickness: 5 nm, impurity concentration 2 × 10 20 atoms / cm 3 ).

以上により、成長基板11上に、窒化物系半導体からなる光半導体積層20が成長される。なお、光半導体積層20各層の組成比・不純物濃度や層厚などは、各種原料ガスの流量や供給時間などを調整することにより制御することが可能である。   As described above, the optical semiconductor stack 20 made of a nitride-based semiconductor is grown on the growth substrate 11. Note that the composition ratio, impurity concentration, layer thickness, and the like of each layer of the optical semiconductor stack 20 can be controlled by adjusting the flow rates and supply times of various source gases.

次に、図2Bに示すように、電子ビーム蒸着法により光半導体積層20表面(p型半導体層28表面)に、Ni層およびAg層を積層し、リフトオフ法等によりパターニングして、所望の平面形状を有するp側電極30を形成する。p側電極30は、高い光反射率を有する部材を含み、Ni、Ag、Pt、Al、Pdおよびこれらの合金を含むことが好ましい。なお、p側電極30と光半導体積層20表面との間に、インジウム錫酸化物(ITO)などのオーミック接合層を形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 2B, an Ni layer and an Ag layer are stacked on the surface of the optical semiconductor stack 20 (the surface of the p-type semiconductor layer 28) by electron beam evaporation, and patterned by a lift-off method or the like to obtain a desired plane. A p-side electrode 30 having a shape is formed. The p-side electrode 30 includes a member having a high light reflectance, and preferably includes Ni, Ag, Pt, Al, Pd, and alloys thereof. An ohmic junction layer such as indium tin oxide (ITO) may be formed between the p-side electrode 30 and the surface of the optical semiconductor stack 20.

次に、図2Cに示すように、スパッタ法によりp側電極30を覆うAu層を形成し、リフトオフ法等によりパターニングして、第1接着層41を形成する。なお、p側電極30を覆って拡散防止層等を形成した後に、第1接着層41を形成しても良い。拡散防止層はp側電極30に用いられる部材の拡散を防止する。p側電極30がAgを含む場合には、Ti、W、Pt、Pd、Mo、Ru、Ir、Au及びこれらの合金を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 2C, an Au layer that covers the p-side electrode 30 is formed by sputtering, and patterned by a lift-off method or the like to form a first adhesive layer 41. The first adhesive layer 41 may be formed after the p-side electrode 30 is covered and a diffusion prevention layer or the like is formed. The diffusion preventing layer prevents diffusion of members used for the p-side electrode 30. When the p-side electrode 30 contains Ag, Ti, W, Pt, Pd, Mo, Ru, Ir, Au, and alloys thereof can be used.

次に、図2Dに示すように、第1接着層41を覆うフォトレジストパターン51を形成し、塩素ガスを用いたドライエッチング法により、光半導体積層20を複数の素子(発光積層体29)に分割する。発光積層体29の平面形状は、たとえば1辺が1mmである正方形状である。なお、フォトレジストパターン51は、光半導体積層20を分割した後に除去される。以上により、半導体ウエハが完成する。   Next, as shown in FIG. 2D, a photoresist pattern 51 is formed to cover the first adhesive layer 41, and the optical semiconductor stack 20 is formed into a plurality of elements (light emitting stack 29) by dry etching using chlorine gas. To divide. The planar shape of the light emitting laminate 29 is, for example, a square shape with one side of 1 mm. The photoresist pattern 51 is removed after dividing the optical semiconductor stack 20. Thus, the semiconductor wafer is completed.

次に、図2Eに示すように、所望の平面形状を有する第2接着層42が表面に形成された支持基板12を準備する。支持基板12には、熱膨張係数がサファイア(7.5×10−6/K)やGaN(5.6×10−6/K)に近く、熱伝導率が高い部材を用いることが好ましい。例えば、Si、Cu、Mo、W、CuW、AlN等を用いることができる。第2接着層42は、たとえばTi/Ni/Au/Pt/AuSn(Sn:20wt%)からなる金属積層を含む。なお、第1接着層41(図2C参照)および第2接着層42(金属積層の最上層)に用いられる部材は、融着接合が可能な、Au−Sn、Au−In、Pd−In、Cu−In、Cu−Sn、Ag−Sn、Ag−In、Ni−Sn等を含む金属や、拡散接合が可能なAuを含む金属を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 2E, a support substrate 12 having a second adhesive layer 42 having a desired planar shape formed on the surface thereof is prepared. For the support substrate 12, a member having a thermal expansion coefficient close to that of sapphire (7.5 × 10 −6 / K) or GaN (5.6 × 10 −6 / K) is preferably used. For example, Si, Cu, Mo, W, CuW, AlN, or the like can be used. The second adhesive layer 42 includes a metal laminate made of, for example, Ti / Ni / Au / Pt / AuSn (Sn: 20 wt%). The members used for the first adhesive layer 41 (see FIG. 2C) and the second adhesive layer 42 (the uppermost layer of the metal stack) are Au-Sn, Au-In, Pd-In, which can be fusion bonded. A metal containing Cu—In, Cu—Sn, Ag—Sn, Ag—In, Ni—Sn, or the like, or a metal containing Au capable of diffusion bonding can be used.

次に、図2Fに示すように、先に製造した半導体ウエハと支持基板12とを、第1接着層41と第2接着層42とが接触するように対向配置し、3MPaで加圧しながら300℃に加熱した状態で、10分間保持する。その後、室温まで冷却して、第1,第2接着層41,42を融着接合する。   Next, as shown in FIG. 2F, the previously manufactured semiconductor wafer and the support substrate 12 are arranged to face each other so that the first adhesive layer 41 and the second adhesive layer 42 are in contact with each other, and the pressure is increased at 3 MPa. Hold for 10 minutes while heated to ° C. Then, it cools to room temperature and the 1st, 2nd contact bonding layers 41 and 42 are fusion-bonded.

第1,第2接着層41,42が融着した層を融着層40と呼ぶこととする。成長基板11と支持基板12とが、光半導体積層20を狭持する構造体をサンドウィッチ構造体と呼ぶこととする。   A layer in which the first and second adhesive layers 41 and 42 are fused is referred to as a fused layer 40. A structure in which the growth substrate 11 and the support substrate 12 hold the optical semiconductor stack 20 is referred to as a sandwich structure.

次に、図2Gに示すように、レーザリフトオフ法により、サンドウィッチ構造体から成長基板11を除去する。具体的には、成長基板11側から光半導体積層20に、KrFエキシマレーザ光(波長:248nm,照射エネルギ密度:800〜900mJ/cm)を照射し、成長基板11に接する光半導体積層20の界面(バッファ層21および下地層22の一部,図2A参照)を熱分解する。これにより、成長基板11と光半導体積層20とが分離する。 Next, as shown in FIG. 2G, the growth substrate 11 is removed from the sandwich structure by a laser lift-off method. Specifically, the optical semiconductor stack 20 is irradiated with KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm, irradiation energy density: 800 to 900 mJ / cm 2 ) from the growth substrate 11 side, and the optical semiconductor stack 20 in contact with the growth substrate 11 is irradiated. The interface (a part of the buffer layer 21 and the base layer 22, see FIG. 2A) is pyrolyzed. As a result, the growth substrate 11 and the optical semiconductor stack 20 are separated.

次に、図2Hに示すように、レーザリフトオフ法による光半導体積層20(GaNからなるバッファ層21および下地層22,図2A参照)の熱分解で発生したGaを熱水などで除去し、その後塩酸や水酸化ナトリウムなどで表面エッチングする。これにより、光半導体積層20のn型半導体層23(図2A参照)が露出する。なお、Arプラズマないし塩素系プラズマを用いたドライエッチングや研磨などで、光半導体積層20のn型半導体層23を露出させてもよい。   Next, as shown in FIG. 2H, Ga generated by thermal decomposition of the optical semiconductor stack 20 (buffer layer 21 and base layer 22 made of GaN, see FIG. 2A) by the laser lift-off method is removed with hot water, and then Etch the surface with hydrochloric acid or sodium hydroxide. As a result, the n-type semiconductor layer 23 (see FIG. 2A) of the optical semiconductor stack 20 is exposed. Note that the n-type semiconductor layer 23 of the optical semiconductor stack 20 may be exposed by dry etching or polishing using Ar plasma or chlorine plasma.

次に、図2Iに示すように、露出したn型半導体層表面にMC層23mcを形成する。具体的には、n型半導体層表面を、TMAH(水酸化フェニルトリメチルアンモニウム)水溶液(温度約70℃,濃度約25%)などによりウエットエッチングする。これにより、n型半導体層表面に、六角錐状のマイクロコーンが複数形成される。なお、MC層23mcは、Arプラズマや塩素系プラズマなどによるドライエッチングを用いても形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2I, an MC layer 23mc is formed on the exposed n-type semiconductor layer surface. Specifically, the n-type semiconductor layer surface is wet-etched with a TMAH (phenyltrimethylammonium hydroxide) aqueous solution (temperature of about 70 ° C., concentration of about 25%). Thereby, a plurality of hexagonal pyramid-shaped micro cones are formed on the surface of the n-type semiconductor layer. The MC layer 23mc can also be formed by dry etching using Ar plasma, chlorine plasma, or the like.

次に、図2Jに示すように、光半導体積層20表面(MC層23mc表面)にn側電極60を形成する。具体的には、電子ビーム蒸着法を用いてTi/Al/Ti/Pt/Auからなる金属積層を形成し、リフトオフ法等によりパターニングして、所望の平面形状を有するn側電極60を形成する。n側電極60の平面形状は、たとえば図1Bないし図1Cに示す形状である。   Next, as shown in FIG. 2J, an n-side electrode 60 is formed on the surface of the optical semiconductor laminate 20 (the surface of the MC layer 23mc). Specifically, a metal laminate made of Ti / Al / Ti / Pt / Au is formed by using an electron beam evaporation method, and patterned by a lift-off method or the like to form an n-side electrode 60 having a desired planar shape. . The planar shape of the n-side electrode 60 is, for example, the shape shown in FIGS. 1B to 1C.

次に、図2Kに示すように、支持基板12を研削・研磨処理により、薄片化する。その後、薄片化した支持基板12にコンタクト電極70を形成する。コンタクト電極70は、例えば、電子ビーム真空蒸着法も用いて、Ti/Pt/Auを順次成膜することにより形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2K, the support substrate 12 is thinned by grinding and polishing. Thereafter, the contact electrode 70 is formed on the thinned support substrate 12. The contact electrode 70 can be formed by sequentially depositing Ti / Pt / Au using, for example, an electron beam vacuum deposition method.

次に、図2Lに示すように、支持基板12(およびコンタクト電極70)をレーザスクライブ又は、ダイシングにより分割する。以上により、実施例によるLED100が完成する。なお、GaNを含む青色LEDを白色化する場合には、当該LEDを封止充填する樹脂に黄色蛍光体を添加すればよい。   Next, as shown in FIG. 2L, the support substrate 12 (and the contact electrode 70) is divided by laser scribing or dicing. Thus, the LED 100 according to the embodiment is completed. In addition, when whitening a blue LED containing GaN, a yellow phosphor may be added to a resin for sealing and filling the LED.

本発明者は、上述したLEDの製造方法に基づいて、電流拡散層の構成が異なる複数のサンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2を作製した。そして、サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2のDroop特性を測定した。ここで、Droop特性とは、LED(特にその活性層)に流れる電流の電流密度に対するLEDの外部量子効率(発光効率)の低減特性を言う。また、外部量子効率とは、LEDの活性層に注入される電子数に対するLED外部に出射される光子数の割合を言う。   The inventor produced a plurality of samples S1 to S4 and references R1 and R2 having different current diffusion layer configurations based on the above-described LED manufacturing method. Then, the Drop characteristics of the samples S1 to S4 and the references R1 and R2 were measured. Here, the Drop characteristic refers to a reduction characteristic of the external quantum efficiency (light emission efficiency) of the LED with respect to the current density of the current flowing through the LED (particularly, its active layer). The external quantum efficiency refers to the ratio of the number of photons emitted outside the LED to the number of electrons injected into the active layer of the LED.

第1のレファレンスR1は、電流拡散層が形成されていないLEDである。また、第2のレファレンスR2は、電流拡散層の替わりに、層厚が260nmである単一のアンドープ層を挿入したLEDである。   The first reference R1 is an LED in which a current diffusion layer is not formed. The second reference R2 is an LED in which a single undoped layer having a layer thickness of 260 nm is inserted in place of the current diffusion layer.

第1のサンプルS1は、電流拡散層が、第1アンドープ層、第1ドープ層および第2アンドープ層からなる3層構造を有するLEDである。第1アンドープ層の層厚は130nmであり、第1ドープ層の層厚は25nmであり、第2アンドープ層の層厚は130nmである。   The first sample S1 is an LED in which the current spreading layer has a three-layer structure including a first undoped layer, a first doped layer, and a second undoped layer. The layer thickness of the first undoped layer is 130 nm, the layer thickness of the first doped layer is 25 nm, and the layer thickness of the second undoped layer is 130 nm.

第2のサンプルS2は、電流拡散層が5層構造を有するLEDである。第1アンドープ層の層厚は130nmであり、第1ドープ層の層厚は25nmであり、第2アンドープ層の層厚は130nm、第2ドープ層の層厚は50nmであり、第3アンドープ層の層厚は2nmである。   The second sample S2 is an LED in which the current spreading layer has a five-layer structure. The layer thickness of the first undoped layer is 130 nm, the layer thickness of the first doped layer is 25 nm, the layer thickness of the second undoped layer is 130 nm, the layer thickness of the second doped layer is 50 nm, and the third undoped layer The layer thickness is 2 nm.

第3のサンプルS3は、電流拡散層が5層構造を有し、電流拡散層のうち第3アンドープ層の層厚が最も厚いLEDである。第1アンドープ層の層厚は130nmであり、第1ドープ層の層厚は25nmであり、第2アンドープ層の層厚は130nm、第2ドープ層の層厚は50nmであり、第3アンドープ層の層厚は140nmである。   The third sample S3 is an LED in which the current diffusion layer has a five-layer structure, and the third undoped layer is the thickest among the current diffusion layers. The layer thickness of the first undoped layer is 130 nm, the layer thickness of the first doped layer is 25 nm, the layer thickness of the second undoped layer is 130 nm, the layer thickness of the second doped layer is 50 nm, and the third undoped layer The layer thickness is 140 nm.

第4のサンプルS4は、電流拡散層が5層構造を有し、電流拡散層のうち第1アンドープ層の層厚が最も厚いLEDである。第1アンドープ層の層厚は300nmであり、第1ドープ層の層厚は20nmであり、第2アンドープ層の層厚は100nm、第2ドープ層の層厚は40nmであり、第3アンドープ層の層厚は2nmである。   The fourth sample S4 is an LED in which the current diffusion layer has a five-layer structure, and the first undoped layer has the largest thickness among the current diffusion layers. The layer thickness of the first undoped layer is 300 nm, the layer thickness of the first doped layer is 20 nm, the layer thickness of the second undoped layer is 100 nm, the layer thickness of the second doped layer is 40 nm, and the third undoped layer The layer thickness is 2 nm.

図3Aおよび図3Bは、サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2のDroop特性を示すグラフである。図3Aおよび図3Bに示すグラフの横軸は、サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2に供給した電流の電流密度(A/cm)を示し、縦軸は、サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2の外部量子効率(任意単位)を示す。サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2のDroop特性は、電流密度が20A/cmであるときの外部量子効率値(外部量子効率の最大値)において規格化されている。ここで、電流密度20A/cmの外部量子効率値に対する電流密度35A/cmの外部量子効率値の低減率をDroop率と呼ぶこととする。 3A and 3B are graphs showing the Drop characteristics of samples S1 to S4 and references R1 and R2. 3A and 3B, the horizontal axis indicates the current density (A / cm 2 ) of the current supplied to the samples S1 to S4 and the references R1 and R2, and the vertical axis indicates the samples S1 to S4 and the reference R1, R2. The external quantum efficiency (arbitrary unit) of R2 is shown. The Drop characteristics of the samples S1 to S4 and the references R1 and R2 are standardized in the external quantum efficiency value (the maximum value of the external quantum efficiency) when the current density is 20 A / cm 2 . Here, the reduction rate of the external quantum efficiency value at a current density of 35 A / cm 2 with respect to the external quantum efficiency value at a current density of 20 A / cm 2 is referred to as a “Drop rate”.

図3Aおよび図3Bに示すグラフから、サンプルS1〜S4およびレファレンスR1,R2において、LEDに流れる電流の電流密度が小さい場合(具体的には電流密度が20A/cmより小さい場合)、LEDの外部量子効率(発光効率)はほぼ線形的に増加していることがわかる。一方、LEDに流れる電流の電流密度が大きい場合(具体的には電流密度が20A/cm以上である場合)、LEDの外部量子効率が徐々に低減していることがわかる。 From the graphs shown in FIGS. 3A and 3B, in the samples S1 to S4 and the references R1 and R2, when the current density of the current flowing through the LED is small (specifically, when the current density is smaller than 20 A / cm 2 ), It can be seen that the external quantum efficiency (luminous efficiency) increases almost linearly. On the other hand, when the current density of the current flowing through the LED is large (specifically, when the current density is 20 A / cm 2 or more), it can be seen that the external quantum efficiency of the LED gradually decreases.

レファレンスR1(電流拡散層が設けられていないLED)のDroop率は、約5%程度である。また、レファレンスR2(電流拡散層が単一のアンドープ層に代替されているLED)のDroop率は約2.5%であり、レファレンスR1のDroop率よりも顕著に良好であることがわかった。しかしながら、レファレンスR2の外部量子効率は、電流密度がたとえば50A/cmよりも高くなると、極端に悪化することがわかった。また、レファレンスR2の順方向電圧(駆動電圧)は、レファレンスR1の順方向電圧よりも約2倍程度大きくなることが確認された。順方向電圧の増大は、消費電力増大等の観点からあまり好ましいとは言えない。 The drop rate of the reference R1 (LED not provided with the current diffusion layer) is about 5%. In addition, it was found that the drop rate of the reference R2 (the LED in which the current spreading layer is replaced with a single undoped layer) is about 2.5%, which is significantly better than the drop rate of the reference R1. However, it has been found that the external quantum efficiency of the reference R2 is extremely deteriorated when the current density is higher than 50 A / cm 2, for example. Further, it was confirmed that the forward voltage (drive voltage) of the reference R2 is about twice as large as the forward voltage of the reference R1. An increase in the forward voltage is not very preferable from the viewpoint of an increase in power consumption.

サンプルS1(電流拡散層が3層構造であるLED)のDroop率は約3.7%であり、レファレンスR1のDroop率よりも良好であることがわかった。また、サンプルS2(電流拡散層が5層構造であるLED)のDroop率は約3%であり、サンプルS1のDroop率よりも良好であることがわかった。   The drop rate of sample S1 (LED with a current diffusion layer having a three-layer structure) was about 3.7%, which was found to be better than the drop rate of reference R1. Moreover, it turned out that the drop rate of sample S2 (LED with a current diffusion layer having a five-layer structure) is about 3%, which is better than the drop rate of sample S1.

さらに、サンプルS3(電流拡散層が5層構造であって、第3アンドープ層が最も厚膜であるLED)のDroop率は約2.5%であり、サンプルS2のDroop率よりも良好であることがわかった。しかしながら、サンプルS3の順方向電圧は、サンプルS2の順方向電圧よりも若干大きくなることが確認された。だたし、このサンプルS3における順方向電圧の増大は、許容できる範囲内であった。   Furthermore, the drop rate of sample S3 (the LED in which the current spreading layer is a five-layer structure and the third undoped layer is the thickest film) is about 2.5%, which is better than the drop rate of sample S2. I understood it. However, it was confirmed that the forward voltage of sample S3 was slightly larger than the forward voltage of sample S2. However, the increase in the forward voltage in the sample S3 was within an allowable range.

また、サンプルS4(電流拡散層が5層構造であって、第1アンドープ層が最も厚膜であるLED)のDroop率は約2.5%であり、サンプルS2のDroop率よりも良好であることがわかった。加えて、サンプルS3の順方向電圧は、サンプルS2の順方向電圧とほぼ同等であることがわかった。   In addition, the drop rate of sample S4 (the LED in which the current diffusion layer has a five-layer structure and the first undoped layer is the thickest) is about 2.5%, which is better than the drop rate of sample S2. I understood it. In addition, it was found that the forward voltage of sample S3 was almost equal to the forward voltage of sample S2.

以上のDroop特性の測定結果から、LEDの光半導体積層に電流拡散層を挿入することにより、Droop特性が改善することが確認された。また、5層構造の電流拡散層を有するLEDの方が、3層構造の電流拡散層を有するLEDよりもDroop特性が改善することが確認された。さらに、5層構造の電流拡散層を有するLEDにおいて、最外層(第1アンドープ層ないし第3アンドープ層)の層厚を厚くすることにより、Droop特性がより改善することが確認された。   From the above measurement results of the Drop characteristics, it was confirmed that the Drop characteristics were improved by inserting a current diffusion layer in the optical semiconductor stack of the LED. In addition, it was confirmed that the LED having a five-layer structure current spreading layer has improved Drop characteristics than the LED having a three-layer structure current spreading layer. Further, in the LED having a five-layer structure current spreading layer, it was confirmed that the Drop characteristics were further improved by increasing the thickness of the outermost layer (first undoped layer to third undoped layer).

以下、Droop特性の測定結果に基づいて、電流拡散層が果たす機能について考察する。   Hereinafter, the function performed by the current diffusion layer will be considered based on the measurement result of the Drop characteristic.

図4Aは、電流拡散層が形成されていない参考例によるLED(レファレンスR1)において、n側電極の一部近傍を示す拡大断面図である。また、図4Bは、実施例によるLED(サンプルS1〜S4)において、n側電極の一部近傍を示す拡大断面図である。   FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a part of the n-side electrode in an LED (reference R1) according to a reference example in which a current diffusion layer is not formed. FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a part of the n-side electrode in the LEDs (samples S1 to S4) according to the example.

電流拡散層が形成されていないLED(参考例によるLED)の場合、図4Aに示すように、電子がn側電極60から活性層26まで到達する間に平面方向に拡散する拡散距離Leは、相対的に短くなると考えられる。電子の拡散距離Leが短い場合、活性層26におけるn側電極に対応する領域近傍に、電子が集中する(電流が集中的に流れる)ことになる。活性層26の特定の領域に供給される単位面積当たりの電子量が極端に多い(活性層26の特定の領域に流れる電流の電流密度が非常に大きい)場合、活性層26における電子および正孔の再結合が効率的に行われず、発光効率は飽和ないし低減すると考えられる。   In the case of an LED in which the current diffusion layer is not formed (the LED according to the reference example), as shown in FIG. 4A, the diffusion distance Le in which electrons diffuse in the plane direction while reaching the active layer 26 from the n-side electrode 60 is It is thought to be relatively short. When the electron diffusion distance Le is short, electrons are concentrated (current flows intensively) in the vicinity of the region corresponding to the n-side electrode in the active layer 26. When the amount of electrons per unit area supplied to a specific region of the active layer 26 is extremely large (the current density of the current flowing in the specific region of the active layer 26 is very large), electrons and holes in the active layer 26 Are not efficiently recombined, and the light emission efficiency is considered to be saturated or reduced.

一方、電流拡散層24が形成されているLED(実施例によるLED)の場合、図4Bに示すように、電子がn側電極60から活性層26まで到達する間に平面方向に拡散する拡散距離Leは、相対的に長くなると考えられる。これは、電流拡散層24における第1〜第3アンドープ層の抵抗成分が高いため、電流が厚み方向に相対的に流れにくく、平面方向に相対的に流れやすく(拡散しやすく)なるためだと考えられる。   On the other hand, in the case of the LED in which the current diffusion layer 24 is formed (the LED according to the embodiment), as shown in FIG. 4B, the diffusion distance in which electrons diffuse in the plane direction while reaching the active layer 26 from the n-side electrode 60. Le is considered to be relatively long. This is because the resistance component of the first to third undoped layers in the current diffusion layer 24 is high, so that the current is less likely to flow in the thickness direction and is more likely to flow (easy to diffuse) in the plane direction. Conceivable.

電子の拡散距離Leが長い場合、活性層26の広い領域に、電子が分散する(電流が分散的に流れる)ことになる。このため、活性層26の特定の領域に供給される単位面積当たりの電子量が相対的に少なくなり(活性層26の特定の領域に流れる電流の電流密度が相対的に小さくなり)、活性層26における電子および正孔の再結合が参考例によるLEDよりも効率的に行われると考えられる。したがって、参考例によるLEDよりも発光効率が改善すると考えられる。   When the electron diffusion distance Le is long, electrons are dispersed (current flows dispersively) in a wide area of the active layer 26. Therefore, the amount of electrons per unit area supplied to a specific region of the active layer 26 is relatively small (the current density of the current flowing in the specific region of the active layer 26 is relatively small), and the active layer It is considered that the recombination of electrons and holes at 26 is performed more efficiently than the LED according to the reference example. Therefore, it is thought that luminous efficiency improves rather than LED by a reference example.

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、電流拡散層は、5層構造に限られず、5層以上の多層構造であってもかまわない。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. For example, the current spreading layer is not limited to a five-layer structure, and may be a multilayer structure having five or more layers. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.

11…成長基板、12…支持基板、20…光半導体積層、21…低温バッファ層、22…下地層、23…n型半導体層、24…電流拡散層、25…歪緩和層、26…活性層(発光層)、27…クラッド層、28…p型半導体層、29…発光積層体、30…p側電極、40…融着層、41…第1接着層、42…第2接着層、51…フォトレジストパターン、60…n側電極、70…コンタクト電極、80…電源、100…LED(実施例)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Growth substrate, 12 ... Support substrate, 20 ... Optical semiconductor lamination | stacking, 21 ... Low temperature buffer layer, 22 ... Underlayer, 23 ... N-type semiconductor layer, 24 ... Current diffusion layer, 25 ... Strain relaxation layer, 26 ... Active layer (Light emitting layer), 27 ... clad layer, 28 ... p-type semiconductor layer, 29 ... light emitting laminate, 30 ... p-side electrode, 40 ... fusion layer, 41 ... first adhesive layer, 42 ... second adhesive layer, 51 ... Photoresist pattern, 60 ... n-side electrode, 70 ... contact electrode, 80 ... power source, 100 ... LED (Example).

Claims (3)

支持基板と、
前記支持基板上に配置される第1電極と、
前記第1電極上に配置され、p型半導体からなる第1半導体層と、
前記第1半導体層上に配置される発光層と、
前記発光層上に配置され、i型半導体からなるアンドープ層およびn型半導体からなるドープ層が交互に積層する構造を有する電流拡散層と、
前記電流拡散層上に配置され、n型半導体からなる第2半導体層と、
前記第2半導体層上に部分的に配置される第2電極と、
を含み、
前記電流拡散層は、前記第2半導体層から前記発光層に向かって、i型半導体からなる第1アンドープ層、n型半導体からなる第1ドープ層、i型半導体からなる第2アンドープ層、n型半導体からなる第2ドープ層、および、i型半導体からなる第3アンドープ層が積層する5層構造を有する半導体発光装置。
A support substrate;
A first electrode disposed on the support substrate;
A first semiconductor layer disposed on the first electrode and made of a p-type semiconductor;
A light emitting layer disposed on the first semiconductor layer;
A current spreading layer disposed on the light emitting layer and having a structure in which an undoped layer made of an i-type semiconductor and a doped layer made of an n-type semiconductor are alternately stacked;
A second semiconductor layer disposed on the current spreading layer and made of an n-type semiconductor;
A second electrode partially disposed on the second semiconductor layer;
Including
The current spreading layer includes a first undoped layer made of an i-type semiconductor, a first doped layer made of an n-type semiconductor, a second undoped layer made of an i-type semiconductor from the second semiconductor layer toward the light emitting layer, n Light emitting device having a five-layer structure in which a second doped layer made of a p-type semiconductor and a third undoped layer made of an i-type semiconductor are stacked.
前記電流拡散層において、前記第1アンドープ層の層厚が最も厚い請求項1記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first undoped layer has the largest thickness in the current diffusion layer. 前記電流拡散層において、前記第3アンドープ層の層厚が最も厚い請求項1記載の半導体発光装置。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the third undoped layer has the largest thickness in the current diffusion layer.
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