JP2018121028A - Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the warp of a semiconductor light-emitting device.SOLUTION: A semiconductor light-emitting device 10 comprises: a substrate 20 having a first principal face 20a, and a second principal face 20b on a side opposite to the first principal face 20a; a light emission structure 38 provided on the first principal face 20a, including an active layer 26 of an aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material and emitting deep UV light of 360 nm or less in wavelength; and a backside structure 40 including a first backside layer 42 provided on the second principal face 20b and a second backside layer 44 provided on the first backside layer 42. The lattice mismatch rate between the substrate 20 and the second backside layer 44 is larger than the lattice mismatch rate between the substrate 20 and the first backside layer 42.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the semiconductor light emitting device.

近年、深紫外光を出力する半導体発光素子の開発が進められている。深紫外光用の発光素子は、基板上に順に積層される窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系のn型クラッド層、活性層、p型クラッド層を有する。基板上に積層されるAlGaN層は、800〜1100℃程度の高温でエピタキシャル成長されるため、室温に冷却する過程において基板とAlGaN層の熱膨張率差に起因した熱応力が発生し、反りが生じる。反りを防ぐため、活性層が形成される側とは反対側の基板上に熱膨張係数の小さい酸化亜鉛(ZnO)を形成し、熱応力に起因する基板の反りを防ぐ技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, development of semiconductor light emitting devices that output deep ultraviolet light has been underway. A light emitting element for deep ultraviolet light has an aluminum gallium nitride (AlGaN) -based n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer that are sequentially stacked on a substrate. Since the AlGaN layer stacked on the substrate is epitaxially grown at a high temperature of about 800 to 1100 ° C., thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the AlGaN layer is generated in the process of cooling to room temperature, resulting in warping. . In order to prevent warpage, a technique has been proposed in which zinc oxide (ZnO) having a small thermal expansion coefficient is formed on a substrate opposite to the side on which the active layer is formed, thereby preventing warpage of the substrate due to thermal stress. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2000−22283号公報JP 2000-22283 A

波長360nm以下の深紫外光を出力する半導体発光素子では、基板が光取出面として用いられることがある。上述の酸化亜鉛(ZnO)は、波長360nm以下の深紫外光を吸収するため、基板の光取出面に用いることはできない。また、冷却後の基板の反りのみならず、発光素子の製造工程中の基板の反りも低減できることが好ましい。   In a semiconductor light emitting device that outputs deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less, a substrate may be used as a light extraction surface. Since zinc oxide (ZnO) described above absorbs deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less, it cannot be used for the light extraction surface of the substrate. Further, it is preferable that not only the warpage of the substrate after cooling but also the warpage of the substrate during the manufacturing process of the light emitting element can be reduced.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、半導体発光素子の反りを抑制する技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of these problems, and one of exemplary purposes thereof is to provide a technique for suppressing warpage of a semiconductor light emitting element.

本発明のある態様の半導体発光素子は、第1主面と、第1主面とは反対側の第2主面とを有する基板と、第1主面上に設けられ、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料の活性層を含み、波長360nm以下の深紫外光を発する発光構造と、第2主面上に設けられる第1裏面層と、第1裏面層上に設けられる第2裏面層とを含む裏面構造と、を備える。基板と第2裏面層の間の格子不整合率は、基板と第1裏面層の間の格子不整合率より大きい。   A semiconductor light emitting device according to an aspect of the present invention includes a substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, an aluminum gallium nitride (AlGaN) provided on the first main surface. ) A light emitting structure including an active layer of a semiconductor material and emitting deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less; a first back layer provided on the second main surface; and a second back layer provided on the first back layer A back surface structure including: The lattice mismatch rate between the substrate and the second back layer is greater than the lattice mismatch rate between the substrate and the first back layer.

この態様によると、発光構造が設けられる第1主面とは反対側の第2主面に基板とは格子定数の異なる第1裏面層および第2裏面層を設けることで、格子定数差に起因する応力を発生させることができる。これにより、第1主面側と第2主面側の応力差を低減し、基板の反りを小さくできる。また、第1裏面層よりも基板との格子不整合率が大きい第2裏面層を設けることで、応力差を低減する効果を高め、第1裏面層のみを設ける場合と比べて基板の反りの抑制効果を高めることができる。   According to this aspect, the first back surface layer and the second back surface layer having different lattice constants from the substrate are provided on the second main surface opposite to the first main surface on which the light emitting structure is provided. Stress can be generated. Thereby, the stress difference of the 1st main surface side and the 2nd main surface side can be reduced, and the curvature of a board | substrate can be made small. Further, by providing the second back surface layer having a larger lattice mismatch rate with the substrate than the first back surface layer, the effect of reducing the stress difference is enhanced, and the warpage of the substrate is reduced as compared with the case where only the first back surface layer is provided. The suppression effect can be enhanced.

第1主面と発光構造の間に設けられるバッファ層をさらに備えてもよい。第1裏面層の厚さは、バッファ層の厚さの0.2倍以上2倍以下であってもよい。   A buffer layer provided between the first main surface and the light emitting structure may be further provided. The thickness of the first back layer may be not less than 0.2 times and not more than 2 times the thickness of the buffer layer.

発光構造は、基板と活性層の間に設けられるクラッド層を含み、活性層は、クラッド層上の一部領域に設けられてもよい。第2裏面層の厚さは、クラッド層の厚さの0.2倍以上2倍以下であってもよい。   The light emitting structure may include a clad layer provided between the substrate and the active layer, and the active layer may be provided in a partial region on the clad layer. The thickness of the second back surface layer may be not less than 0.2 times and not more than twice the thickness of the cladding layer.

裏面構造は、発光構造が発する波長の深紫外光の透過率が90%以上であってもよい。   The back surface structure may have a transmittance of deep ultraviolet light having a wavelength emitted by the light emitting structure of 90% or more.

基板は、サファイア(Al)基板であり、第1裏面層は、窒化アルミニウム(AlN)層であり、第2裏面層は、活性層よりもAlNのモル分率が高いAlGaN層であってもよい。 The substrate is a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, the first back layer is an aluminum nitride (AlN) layer, and the second back layer is an AlGaN layer having a higher AlN molar fraction than the active layer. May be.

本発明の別の態様は、半導体発光素子の製造方法である。この方法は、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料の活性層を含み、波長360nm以下の深紫外光を発する発光構造を基板の第1主面上に形成する工程と、基板の第1主面とは反対側の第2主面上に第1裏面層を形成する工程と、第1裏面層上に第2裏面層を形成する工程と、を備える。基板と第2裏面層の間の格子不整合率は、基板と第1裏面層の間の格子不整合率より大きい。   Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device. The method includes forming a light emitting structure including an active layer of an aluminum gallium nitride (AlGaN) -based semiconductor material and emitting deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less on a first main surface of a substrate; And a step of forming a first back surface layer on the second main surface opposite to the first surface and a step of forming a second back surface layer on the first back surface layer. The lattice mismatch rate between the substrate and the second back layer is greater than the lattice mismatch rate between the substrate and the first back layer.

この態様によると、発光構造が設けられる第1主面とは反対側の第2主面に基板とは格子定数の異なる第1裏面層および第2裏面層を設けることで、格子定数差に起因する応力を発生させることができる。これにより、第1主面側と第2主面側の応力差を低減し、基板の反りを小さくできる。また、第1裏面層よりも基板との格子不整合率が大きい第2裏面層を設けることで、応力差を低減する効果を高め、第1裏面層のみを設ける場合と比べて基板の反りの抑制効果を高めることができる。   According to this aspect, the first back surface layer and the second back surface layer having different lattice constants from the substrate are provided on the second main surface opposite to the first main surface on which the light emitting structure is provided. Stress can be generated. Thereby, the stress difference of the 1st main surface side and the 2nd main surface side can be reduced, and the curvature of a board | substrate can be made small. Further, by providing the second back surface layer having a larger lattice mismatch rate with the substrate than the first back surface layer, the effect of reducing the stress difference is enhanced, and the warpage of the substrate is reduced as compared with the case where only the first back surface layer is provided. The suppression effect can be enhanced.

第2裏面層を形成する工程の後に発光構造上に電極を形成する工程をさらに備えてもよい。   You may further provide the process of forming an electrode on a light emitting structure after the process of forming a 2nd back surface layer.

本発明によれば、半導体発光素子の反りを抑制できる。   According to the present invention, the warp of the semiconductor light emitting element can be suppressed.

実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting element according to an embodiment. 半導体発光素子の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の発光素子の寸法比と一致しない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. In order to facilitate understanding of the description, the dimensional ratio of each component in each drawing does not necessarily match the dimensional ratio of an actual light emitting element.

図1は、実施の形態に係る半導体発光素子10の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子10は、中心波長λが200nm以上360nm以下となる「深紫外光」を発するように構成されるLED(Light Emitting Diode)チップである。このような波長の深紫外光を出力するため、半導体発光素子10は、バンドギャップが約3.4eV以上となる窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料で構成される。本実施の形態では、特に、中心波長λが約240nm〜350nmの深紫外光を発する場合について示す。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device 10 according to an embodiment. The semiconductor light emitting element 10 is an LED (Light Emitting Diode) chip configured to emit “deep ultraviolet light” having a center wavelength λ of 200 nm to 360 nm. In order to output deep ultraviolet light having such a wavelength, the semiconductor light emitting device 10 is made of an aluminum gallium nitride (AlGaN) -based semiconductor material having a band gap of about 3.4 eV or more. In this embodiment, particularly, a case where deep ultraviolet light having a center wavelength λ of about 240 nm to 350 nm is emitted is shown.

本明細書において、「AlGaN系半導体材料」とは、主に窒化アルミニウム(AlN)と窒化ガリウム(GaN)を含む半導体材料のことをいい、窒化インジウム(InN)などの他の材料を含有する半導体材料を含むものとする。したがって、本明細書にいう「AlGaN系半導体材料」は、例えば、In1−x−yAlGaN(0≦x+y≦1、0≦x≦1、0≦y≦1)の組成で表すことができ、AlN、GaN、AlGaN、窒化インジウムアルミニウム(InAlN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化インジウムアルミニウムガリウム(InAlGaN)を含むものとする。 In this specification, “AlGaN-based semiconductor material” refers to a semiconductor material mainly containing aluminum nitride (AlN) and gallium nitride (GaN), and a semiconductor containing other materials such as indium nitride (InN). Including material. Therefore, the “AlGaN-based semiconductor material” referred to in the present specification has a composition of, for example, In 1-xy Al x Ga y N (0 ≦ x + y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). And include AlN, GaN, AlGaN, indium aluminum nitride (InAlN), indium gallium nitride (InGaN), and indium aluminum gallium nitride (InAlGaN).

また「AlGaN系半導体材料」のうち、AlNを実質的に含まない材料を区別するために「GaN系半導体材料」ということがある。「GaN系半導体材料」には、主にGaNやInGaNが含まれ、これらに微量のAlNを含有する材料も含まれる。同様に、「AlGaN系半導体材料」のうち、GaNを実質的に含まない材料を区別するために「AlN系半導体材料」ということがある。「AlN系半導体材料」には、主にAlNやInAlNが含まれ、これらに微量のGaNが含有される材料も含まれる。   Moreover, in order to distinguish the material which does not contain AlN among "AlGaN type semiconductor material", it may be called "GaN type semiconductor material". The “GaN-based semiconductor material” mainly includes GaN and InGaN, and includes a material containing a small amount of AlN. Similarly, among “AlGaN-based semiconductor materials”, in order to distinguish materials that do not substantially contain GaN, they may be referred to as “AlN-based semiconductor materials”. The “AlN-based semiconductor material” mainly includes AlN and InAlN, and includes a material containing a small amount of GaN.

半導体発光素子10は、基板20と、バッファ層22と、p側電極34と、n側電極36と、発光構造38と、裏面構造40とを備える。発光構造38は、n型クラッド層24と、活性層26と、電子ブロック層28と、p型クラッド層30と、p型コンタクト層32とを有する。裏面構造40は、第1裏面層42と、第2裏面層44とを有する。   The semiconductor light emitting device 10 includes a substrate 20, a buffer layer 22, a p-side electrode 34, an n-side electrode 36, a light emitting structure 38, and a back surface structure 40. The light emitting structure 38 includes an n-type cladding layer 24, an active layer 26, an electron block layer 28, a p-type cladding layer 30, and a p-type contact layer 32. The back surface structure 40 includes a first back surface layer 42 and a second back surface layer 44.

基板20は、半導体発光素子10が発する深紫外光に対して透光性を有する基板であり、例えば、サファイア(Al)基板である。基板20は、第1主面20aと、第1主面20aの反対側の第2主面20bを有する。第1主面20aは、バッファ層22より上の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第2主面20bは、活性層26が発する深紫外光を外部に取り出すための光取出面となる一主面である。基板20の厚さは、100μm〜1000μmであり、例えば、300μm〜600μm程度である。 The substrate 20 is a substrate having translucency with respect to deep ultraviolet light emitted from the semiconductor light emitting element 10, and is, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate. The substrate 20 has a first main surface 20a and a second main surface 20b opposite to the first main surface 20a. The first major surface 20 a is one major surface that serves as a crystal growth surface for growing each layer above the buffer layer 22. The second main surface 20b is one main surface serving as a light extraction surface for extracting deep ultraviolet light emitted from the active layer 26 to the outside. The thickness of the board | substrate 20 is 100 micrometers-1000 micrometers, for example, is about 300 micrometers-600 micrometers.

バッファ層22は、基板20の第1主面20aの上に形成される。バッファ層22は、n型クラッド層24より上の各層を形成するための下地層(テンプレート層)である。バッファ層22は、例えば、アンドープのAlN層であり、具体的には高温成長させたAlN(HT−AlN;High Temparature AlN)層である。バッファ層22は、AlN層上に薄く形成されるアンドープのAlGaN層(u−AlGaN層)を含んでもよい。バッファ層22に含まれるu−AlGaN層は一層であってもよいし、多層であってもよい。例えば、AlN組成の異なる複数のu−AlGaN層を積層させることにより超格子構造が形成されてもよい。   The buffer layer 22 is formed on the first major surface 20a of the substrate 20. The buffer layer 22 is a base layer (template layer) for forming each layer above the n-type cladding layer 24. The buffer layer 22 is, for example, an undoped AlN layer, specifically, an AlN (HT-AlN; High Temparature AlN) layer grown at a high temperature. The buffer layer 22 may include an undoped AlGaN layer (u-AlGaN layer) formed thinly on the AlN layer. The u-AlGaN layer included in the buffer layer 22 may be a single layer or a multilayer. For example, a superlattice structure may be formed by laminating a plurality of u-AlGaN layers having different AlN compositions.

バッファ層22の厚さtは、0.3μm〜10μmであり、好ましくは、1μm〜3μmであり、例えば、2μmである。バッファ層22の厚さtのうち90%以上がAlN層であり、残りの10%未満がAlGaN層である。例えば、バッファ層22のAlN層が2μm程度であるのに対し、バッファ層22のAlGaN層は、10〜200nm程度である。 The thickness t 1 of the buffer layer 22 is 0.3 μm to 10 μm, preferably 1 μm to 3 μm, for example, 2 μm. 90% or more of the thickness t 1 of the buffer layer 22 is an AlN layer, and the remaining less than 10% is an AlGaN layer. For example, the AlN layer of the buffer layer 22 is about 2 μm, whereas the AlGaN layer of the buffer layer 22 is about 10 to 200 nm.

n型クラッド層24は、バッファ層22の上に形成される。n型クラッド層24は、n型のAlGaN系半導体材料層であり、例えば、n型の不純物としてシリコン(Si)がドープされるAlGaN層である。n型クラッド層24は、活性層26が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、AlNのモル分率が30%以上、好ましくは、40%以上または50%以上となるように形成される。n型クラッド層24は、活性層26が発する深紫外光の波長よりも大きいバンドギャップを有し、例えば、バンドギャップが4.3eV以上となるように形成される。n型クラッド層24は、AlNのモル分率が80%以下、つまり、バンドギャップが5.5eV以下となるように形成されることが好ましく、AlNのモル分率が70%以下(つまり、バンドギャップが5.2eV以下)となるように形成されることがより望ましい。n型クラッド層24の厚さtは、0.5μm〜4μmであり、好ましくは、1μm〜3μmであり、例えば、2μmである。 The n-type cladding layer 24 is formed on the buffer layer 22. The n-type cladding layer 24 is an n-type AlGaN-based semiconductor material layer, for example, an AlGaN layer doped with silicon (Si) as an n-type impurity. The composition ratio of the n-type cladding layer 24 is selected so as to transmit the deep ultraviolet light emitted from the active layer 26. For example, the molar fraction of AlN is 30% or more, preferably 40% or more or 50% or more. Formed as follows. The n-type cladding layer 24 has a band gap larger than the wavelength of deep ultraviolet light emitted from the active layer 26, and is formed, for example, so that the band gap is 4.3 eV or more. The n-type cladding layer 24 is preferably formed so that the mole fraction of AlN is 80% or less, that is, the band gap is 5.5 eV or less, and the mole fraction of AlN is 70% or less (that is, the band gap). It is more desirable that the gap be formed to be 5.2 eV or less. The thickness t 2 of the n-type cladding layer 24 is 0.5Myuemu~4myuemu, preferably a 1Myuemu~3myuemu, for example, a 2 [mu] m.

活性層26は、AlGaN系半導体材料で構成され、n型クラッド層24と電子ブロック層28の間に挟まれてダブルへテロ接合構造を形成する。活性層26は、単層または多層の量子井戸構造を有してもよく、例えば、アンドープのAlGaN系半導体材料で形成されるバリア層と、アンドープのAlGaN系半導体材料で形成される井戸層の積層体で構成されてもよい。活性層26は、波長360nm以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが3.4eV以上となるように構成され、例えば、波長310nm以下の深紫外光を出力できるようにAlN組成比が選択される。活性層26は、n型クラッド層24の上に形成されるが、n型クラッド層24の全面に形成されず、n型クラッド層24の一部領域上にのみ形成される。つまり、n型クラッド層24の露出面24aの上には活性層26が設けられない。   The active layer 26 is made of an AlGaN-based semiconductor material and is sandwiched between the n-type cladding layer 24 and the electron block layer 28 to form a double heterojunction structure. The active layer 26 may have a single-layer or multi-layer quantum well structure. For example, a stack of a barrier layer formed of an undoped AlGaN-based semiconductor material and a well layer formed of an undoped AlGaN-based semiconductor material. It may consist of a body. The active layer 26 is configured to have a band gap of 3.4 eV or more in order to output deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less. For example, the AlN composition ratio is selected so that deep ultraviolet light having a wavelength of 310 nm or less can be output. Is done. The active layer 26 is formed on the n-type cladding layer 24, but is not formed on the entire surface of the n-type cladding layer 24, and is formed only on a partial region of the n-type cladding layer 24. That is, the active layer 26 is not provided on the exposed surface 24 a of the n-type cladding layer 24.

電子ブロック層28は、活性層26の上に形成される。電子ブロック層28は、アンドープのAlGaN系半導体材料層であり、例えば、AlNのモル分率が40%以上、好ましくは、50%以上となるように形成される。電子ブロック層28は、AlNのモル分率が80%以上となるように形成されてもよく、実質的にGaNを含まないAlN系半導体材料で形成されてもよい。電子ブロック層28は、1nm〜10nm程度の厚さを有し、例えば、2nm〜5nm程度の厚さを有する。なお、電子ブロック層28は、アンドープ層ではなく、マグネシウム(Mg)がドープされるp型層であってもよい。   The electron block layer 28 is formed on the active layer 26. The electron block layer 28 is an undoped AlGaN-based semiconductor material layer, and is formed, for example, so that the molar fraction of AlN is 40% or more, preferably 50% or more. The electron blocking layer 28 may be formed such that the molar fraction of AlN is 80% or more, or may be formed of an AlN-based semiconductor material that does not substantially contain GaN. The electron blocking layer 28 has a thickness of about 1 nm to 10 nm, for example, a thickness of about 2 nm to 5 nm. Note that the electron blocking layer 28 may be a p-type layer doped with magnesium (Mg) instead of an undoped layer.

p型クラッド層30は、電子ブロック層28の上に形成されるp型半導体層である。p型クラッド層30は、p型のAlGaN系半導体材料層であり、例えば、p型の不純物としてMgがドープされるAlGaN層である。p型クラッド層30は、AlNのモル分率が50%以上となるように形成される。p型クラッド層30は、水素(H)濃度が5×1018/cm以下となるように形成され、好ましくは、1×1018/cm以下となるように形成される。p型クラッド層30は、10nm〜100nm程度の厚さを有し、例えば、20nm〜50nm程度の厚さを有する。 The p-type cladding layer 30 is a p-type semiconductor layer formed on the electron block layer 28. The p-type cladding layer 30 is a p-type AlGaN-based semiconductor material layer, for example, an AlGaN layer doped with Mg as a p-type impurity. The p-type cladding layer 30 is formed so that the molar fraction of AlN is 50% or more. The p-type cladding layer 30 is formed so as to have a hydrogen (H) concentration of 5 × 10 18 / cm 3 or less, and preferably 1 × 10 18 / cm 3 or less. The p-type cladding layer 30 has a thickness of about 10 nm to 100 nm, for example, a thickness of about 20 nm to 50 nm.

p型コンタクト層32は、p型クラッド層30の上に形成されるp型半導体層である。p型コンタクト層32は、p型のGaN系半導体材料層またはp型のAlGaN系半導体材料層であり、p型クラッド層30よりもAlNのモル分率が低くなるように形成される。p型コンタクト層32は、AlNのモル分率が30%以下となるように形成され、好ましくは20%以下または10%以下となるように形成される。p型コンタクト層32は、300nm〜1μm程度の厚さを有し、例えば、400nm〜600nm程度の厚さを有する。   The p-type contact layer 32 is a p-type semiconductor layer formed on the p-type cladding layer 30. The p-type contact layer 32 is a p-type GaN-based semiconductor material layer or a p-type AlGaN-based semiconductor material layer, and is formed so that the molar fraction of AlN is lower than that of the p-type cladding layer 30. The p-type contact layer 32 is formed so that the molar fraction of AlN is 30% or less, and preferably 20% or less or 10% or less. The p-type contact layer 32 has a thickness of about 300 nm to 1 μm, for example, a thickness of about 400 nm to 600 nm.

p側電極34は、p型コンタクト層32の上に形成される。p側電極34は、p型コンタクト層32の上に順に積層されるニッケル(Ni)/金(Au)の多層膜で形成される。n側電極36は、n型クラッド層24の一部領域である露出面24a上に形成される。n側電極36は、n型クラッド層24の上に順にチタン(Ti)/アルミニウム(Al)/Ti/金(Au)が順に積層された多層膜で形成される。   The p-side electrode 34 is formed on the p-type contact layer 32. The p-side electrode 34 is formed of a nickel (Ni) / gold (Au) multilayer film that is sequentially stacked on the p-type contact layer 32. The n-side electrode 36 is formed on the exposed surface 24 a that is a partial region of the n-type cladding layer 24. The n-side electrode 36 is formed of a multilayer film in which titanium (Ti) / aluminum (Al) / Ti / gold (Au) are sequentially laminated on the n-type cladding layer 24.

裏面構造40は、基板20の第2主面20bの上に設けられる。裏面構造40は、半導体発光素子10の光取出面となるため、活性層26が発する深紫外光の透過率が高い材料で構成される。裏面構造40は、活性層26が発する深紫外光に対して透明となるように、活性層26よりもバンドギャップの大きい材料で構成される。裏面構造40は、例えば、活性層26よりもAlNのモル分率が高いAlGaN系半導体材料またはAlN系半導体材料で構成される。裏面構造40は、活性層26が発する深紫外光の透過率が80%以上となるように構成され、好ましくは、90%以上となるように構成される。   The back surface structure 40 is provided on the second main surface 20 b of the substrate 20. Since the back surface structure 40 serves as a light extraction surface of the semiconductor light emitting device 10, the back surface structure 40 is made of a material having a high transmittance of deep ultraviolet light emitted from the active layer 26. The back surface structure 40 is made of a material having a larger band gap than the active layer 26 so as to be transparent to deep ultraviolet light emitted from the active layer 26. The back surface structure 40 is made of, for example, an AlGaN-based semiconductor material or an AlN-based semiconductor material having a higher AlN molar fraction than the active layer 26. The back surface structure 40 is configured such that the transmittance of deep ultraviolet light emitted from the active layer 26 is 80% or more, and preferably 90% or more.

第1裏面層42は、基板20の第2主面20bの上に設けられる。第1裏面層42は、アンドープのAlN層であり、例えば、高温成長させたHT−AlN層である。第1裏面層42は、深紫外光の透過率が90%以上となるように構成される。第1裏面層42の厚さtは、0.3μm〜10μmであり、好ましくは、1μm〜3μmであり、例えば、2μmである。第1裏面層42の厚さtは、バッファ層22の厚さtの0.2倍以上2倍以下であることが好ましく、例えば、バッファ層22の厚さtの0.5倍以上1.5倍以下であってもよい。 The first back layer 42 is provided on the second main surface 20 b of the substrate 20. The first back layer 42 is an undoped AlN layer, for example, an HT-AlN layer grown at a high temperature. The first back layer 42 is configured such that the transmittance of deep ultraviolet light is 90% or more. The thickness t 3 of the first back layer 42 is 0.3 μm to 10 μm, preferably 1 μm to 3 μm, for example, 2 μm. The thickness t 3 of the first backside layer 42 is preferably from 2 times 0.2 times or more the thickness t 1 of the buffer layer 22, for example, 0.5 times the thickness t 1 of the buffer layer 22 It may be 1.5 times or less.

第2裏面層44は、第1裏面層42の上に設けられる。第2裏面層44は、アンドープまたはn型のAlGaN系半導体材料層である。第2裏面層44は、活性層26が発する深紫外光を透過するように組成比が選択され、例えば、AlNのモル分率が30%以上、好ましくは、40%以上または50%以上となるように形成される。第2裏面層44の厚さtは、0.5μm〜4μmであり、好ましくは、1μm〜3μmであり、例えば、2μmである。第2裏面層44の厚さtは、n型クラッド層24の厚さtの0.2倍以上2倍以下であることが好ましく、例えば、n型クラッド層24の厚さtの0.5倍以上1.5倍以下であってもよい。 The second back layer 44 is provided on the first back layer 42. The second back surface layer 44 is an undoped or n-type AlGaN-based semiconductor material layer. The composition ratio of the second back surface layer 44 is selected so as to transmit deep ultraviolet light emitted from the active layer 26. For example, the molar fraction of AlN is 30% or more, preferably 40% or more or 50% or more. Formed as follows. The thickness t 4 of the second back layer 44 is 0.5 μm to 4 μm, preferably 1 μm to 3 μm, for example, 2 μm. The thickness t 4 of the second backside layer 44 is preferably from 2 times 0.2 times or more the thickness t 2 of the n-type cladding layer 24, for example, the n-type cladding layer 24 of thickness t 2 It may be 0.5 times or more and 1.5 times or less.

第1裏面層42のAlN層と、第2裏面層44のAlGaN層とを比較すると、サファイアである基板20に対する格子不整合率は、第1裏面層42よりも第2裏面層44の方が大きい。ここで、基板20に対する格子不整合率とは、基板20の実質的な格子定数と、第1裏面層42または第2裏面層44の格子定数との差に相当する。サファイアの格子定数は約4.76Åであり、AlNの格子定数は約3.11Åである。また、GaNの格子定数は約3.18Åであり、AlGaNの格子定数は約3.11〜3.18Åである。サファイア基板とAlNの間の格子定数差は非常に大きいため、サファイア基板上にAlNを成長させた場合、サファイアの結晶方位に対してAlNの結晶方位が約30°回転してずれるように結晶成長されることが分かっている。サファイア基板上にAlGaNを成長させる場合も同様である。この場合、サファイア基板上で成長するAlNまたはAlGaNは、サファイアに含まれるアルミニウム(Al)原子同士の間隔である約2.75Åを実質的な格子定数であるとみなして成長する。その結果、サファイアである基板20に対するAlN層の格子不整合率は約13%となり、基板20に対するAlGaN層の格子不整合率は13%〜16%となる。この格子不整合率の値は、AlGaN層のAlN組成が低くなるほど大きくなる。したがって、基板20と第2裏面層44の間の格子不整合率は、基板20と第1裏面層42の間の格子不整合率よりも大きい。   Comparing the AlN layer of the first back surface layer 42 and the AlGaN layer of the second back surface layer 44, the lattice mismatch rate with respect to the substrate 20 made of sapphire is higher in the second back surface layer 44 than in the first back surface layer 42. large. Here, the lattice mismatch ratio with respect to the substrate 20 corresponds to the difference between the substantial lattice constant of the substrate 20 and the lattice constant of the first back surface layer 42 or the second back surface layer 44. The lattice constant of sapphire is about 4.76Å, and the lattice constant of AlN is about 3.11Å. The lattice constant of GaN is about 3.183, and the lattice constant of AlGaN is about 3.11 to 3.18Å. Since the lattice constant difference between the sapphire substrate and AlN is very large, when AlN is grown on the sapphire substrate, the crystal growth is such that the crystal orientation of AlN is rotated by about 30 ° with respect to the crystal orientation of sapphire. I know that The same applies when AlGaN is grown on the sapphire substrate. In this case, AlN or AlGaN grown on the sapphire substrate grows considering that the substantial lattice constant is about 2.75Å which is the distance between aluminum (Al) atoms contained in sapphire. As a result, the lattice mismatch rate of the AlN layer with respect to the substrate 20 made of sapphire is about 13%, and the lattice mismatch rate of the AlGaN layer with respect to the substrate 20 is 13% to 16%. The value of the lattice mismatch rate increases as the AlN composition of the AlGaN layer decreases. Therefore, the lattice mismatch rate between the substrate 20 and the second back layer 44 is larger than the lattice mismatch rate between the substrate 20 and the first back layer 42.

本実施の形態では、裏面構造40として、第1裏面層42のみならず第2裏面層44を設けることで、基板20の第2主面20bに加わる応力を大きくしている。これにより、基板20の第1主面20aに加わる第1応力と、基板20の第2主面20bに加わる第2応力との差を低減し、基板20の反りを低減させることができる。また、基板20の第1主面20a側に形成されるバッファ層22および発光構造38の構造と対応させて、基板20の第2主面20b側に第1裏面層42および第2裏面層44を形成することで、第1主面20a側の応力と第2主面20b側の応力をより容易に均一化できる。これにより、半導体発光素子10の反りの制御性を高めて、反りのより少ない素子構造を実現できる。   In the present embodiment, by providing not only the first back surface layer 42 but also the second back surface layer 44 as the back surface structure 40, the stress applied to the second main surface 20b of the substrate 20 is increased. Thereby, the difference of the 1st stress added to the 1st main surface 20a of the board | substrate 20 and the 2nd stress added to the 2nd main surface 20b of the board | substrate 20 can be reduced, and the curvature of the board | substrate 20 can be reduced. Further, in correspondence with the structure of the buffer layer 22 and the light emitting structure 38 formed on the first main surface 20 a side of the substrate 20, the first back layer 42 and the second back layer 44 on the second main surface 20 b side of the substrate 20. By forming, the stress on the first main surface 20a side and the stress on the second main surface 20b side can be more easily equalized. Thereby, the controllability of the warp of the semiconductor light emitting element 10 can be improved, and an element structure with less warp can be realized.

つづいて、半導体発光素子10の製造方法について説明する。図2は、半導体発光素子10の製造方法を示すフローチャートである。まず、基板20の第2主面20bの上に第1裏面層42を形成する(S10)。基板20は、サファイア(Al)基板である。第1裏面層42は、サファイア基板の(0001)面上に形成される。第1裏面層42は、高温成長させたAlN(HT−AlN)層であり、有機金属化学気相成長(MOVPE)法や、分子線エピタキシ(MBE)法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。 Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting element 10 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor light emitting device 10. First, the first back surface layer 42 is formed on the second main surface 20b of the substrate 20 (S10). The substrate 20 is a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate. The first back layer 42 is formed on the (0001) plane of the sapphire substrate. The first back layer 42 is an AlN (HT-AlN) layer grown at a high temperature, and is formed using a known epitaxial growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method. it can.

次に、第1裏面層42の上に第2裏面層44を形成する(S12)。第2裏面層44は、アンドープまたはn型のAlGaN系半導体材料層である。第2裏面層44は、有機金属化学気相成長(MOVPE)法や、分子線エピタキシ(MBE)法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。   Next, the second back surface layer 44 is formed on the first back surface layer 42 (S12). The second back surface layer 44 is an undoped or n-type AlGaN-based semiconductor material layer. The second back layer 44 can be formed using a known epitaxial growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method.

つづいて、基板20の第1主面20aの上にバッファ層22を形成する(S14)。基板20は、サファイア(Al)基板であり、AlGaN系半導体材料を形成するための成長基板である。例えば、サファイア基板の(0001)面上にバッファ層22が形成される。バッファ層22は、例えば、高温成長させたAlN(HT−AlN)層と、アンドープのAlGaN(u−AlGaN)層とを含む。 Subsequently, the buffer layer 22 is formed on the first main surface 20a of the substrate 20 (S14). The substrate 20 is a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate and is a growth substrate for forming an AlGaN-based semiconductor material. For example, the buffer layer 22 is formed on the (0001) plane of the sapphire substrate. The buffer layer 22 includes, for example, an AlN (HT-AlN) layer grown at a high temperature and an undoped AlGaN (u-AlGaN) layer.

つづいて、バッファ層22の上に発光構造38を形成する(S16)。バッファ層22の上に、n型クラッド層24、活性層26、電子ブロック層28、p型クラッド層30、p型コンタクト層32を順に形成する。n型クラッド層24、活性層26、電子ブロック層28、p型クラッド層30およびp型コンタクト層32は、AlGaN系半導体材料またはAlN系半導体材料で形成される層であり、有機金属化学気相成長(MOVPE)法や、分子線エピタキシ(MBE)法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて形成できる。   Subsequently, the light emitting structure 38 is formed on the buffer layer 22 (S16). On the buffer layer 22, an n-type cladding layer 24, an active layer 26, an electron blocking layer 28, a p-type cladding layer 30, and a p-type contact layer 32 are formed in this order. The n-type cladding layer 24, the active layer 26, the electron blocking layer 28, the p-type cladding layer 30 and the p-type contact layer 32 are layers formed of an AlGaN-based semiconductor material or an AlN-based semiconductor material, and a metal organic chemical vapor phase It can be formed using a known epitaxial growth method such as a growth (MOVPE) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method.

つづいて、p型コンタクト層32の上にp側電極34が形成される(S18)。また、n型クラッド層24の一部領域が露出面24aとなるように、活性層26、電子ブロック層28、p型クラッド層30およびp型コンタクト層32の一部が除去され、n型クラッド層24の露出面24aの上にn側電極36が形成される。p側電極34およびn側電極36は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。これにより、図1に示す半導体発光素子10ができあがる。   Subsequently, the p-side electrode 34 is formed on the p-type contact layer 32 (S18). Further, the active layer 26, the electron block layer 28, the p-type cladding layer 30 and the p-type contact layer 32 are partially removed so that a partial region of the n-type cladding layer 24 becomes the exposed surface 24a. An n-side electrode 36 is formed on the exposed surface 24 a of the layer 24. The p-side electrode 34 and the n-side electrode 36 can be formed by a known method such as an electron beam evaporation method or a sputtering method. Thereby, the semiconductor light emitting device 10 shown in FIG. 1 is completed.

本実施の形態によれば、基板20の第2主面20bに裏面構造40を設けることにより、基板20の反りを緩和することができる。比較例において、基板の厚さが400μm、バッファ層の厚さtが2μm、n型クラッド層の厚さtが2μmであり、裏面構造40が設けられない場合、基板の曲率半径が8m程度となる。これは、基板として直径50mmのウェハを用いた場合、基板20の中央部と周縁部の厚み方向の位置ずれが150μm程度となることを意味する。具体的には、基板20の第1主面20aの中央部が凸となるように反りが生じる。 According to the present embodiment, by providing the back surface structure 40 on the second main surface 20b of the substrate 20, warpage of the substrate 20 can be reduced. In the comparative example, when the substrate thickness is 400 μm, the buffer layer thickness t 1 is 2 μm, the n-type cladding layer thickness t 2 is 2 μm, and the back surface structure 40 is not provided, the substrate curvature radius is 8 m. It will be about. This means that when a wafer having a diameter of 50 mm is used as the substrate, the positional deviation in the thickness direction between the central portion and the peripheral portion of the substrate 20 is about 150 μm. Specifically, the warp occurs so that the central portion of the first main surface 20a of the substrate 20 is convex.

一方、ある実施例において、基板20の厚さが400μm、バッファ層22の厚さtが2μm、n型クラッド層24の厚さtが2μmであり、第1裏面層42の厚さtが2μm、第2裏面層44の厚さtが2μmである場合、基板20の曲率半径が60m程度に改善された。これは、基板20として直径50mmのウェハを用いた場合、基板20の中央と周縁部の厚み方向の位置ずれが20μm以下となることを意味する。本実施の形態によれば、半導体発光素子10の基板20の平坦性を向上させることができる。 On the other hand, in the embodiment, has a thickness of 400 [mu] m, the thickness t 1 of the buffer layer 22 is 2 [mu] m, the thickness t 2 of the n-type cladding layer 24 is 2 [mu] m of the substrate 20, the thickness of the first backside layer 42 t When 3 is 2 μm and the thickness t 4 of the second back surface layer 44 is 2 μm, the radius of curvature of the substrate 20 is improved to about 60 m. This means that when a wafer having a diameter of 50 mm is used as the substrate 20, the positional deviation in the thickness direction between the center and the peripheral portion of the substrate 20 is 20 μm or less. According to the present embodiment, the flatness of the substrate 20 of the semiconductor light emitting element 10 can be improved.

本実施の形態に係る半導体発光素子10は、一枚の大きなウェハである基板20上に多数(数十または数百程度)形成される素子をダイシングし、個片化することでできあがる。半導体発光素子10の製造過程において、基板20に反りが発生してしまうと、ウェハの中央部と周縁部とで高さ位置が異なることになり、ウェハ面内でのプロセスの均一性に影響が生じる。また、発光構造38の一部を除去してn型クラッド層24の露出面24aを形成する工程や、p側電極34およびn側電極36を形成する工程では、ウェハ上にマスクを設けてパターニングする必要がある。パターニング時にウェハに大きな反りが生じていると、意図した場所に設計通りのパターンを形成することが困難となり、歩留まりの低下につながる。   The semiconductor light emitting device 10 according to the present embodiment is completed by dicing a large number of elements (several tens or hundreds) formed on the substrate 20 which is a single large wafer. If the substrate 20 is warped in the manufacturing process of the semiconductor light emitting device 10, the height position is different between the central portion and the peripheral portion of the wafer, which affects the uniformity of the process within the wafer surface. Arise. In the process of removing a part of the light emitting structure 38 to form the exposed surface 24a of the n-type cladding layer 24 and the process of forming the p-side electrode 34 and the n-side electrode 36, a mask is provided on the wafer for patterning. There is a need to. If the wafer is greatly warped during patterning, it becomes difficult to form a pattern as designed at the intended location, leading to a decrease in yield.

一方、本実施の形態によれば、パターニングが必要となる電極形成工程よりも前に裏面構造40を設けることで、電極形成工程における基板20の反りを低減することができる。また、発光構造38を構成する各層を形成する前に裏面構造40を設けることで、基板20の両面での応力差が低減された平坦性の高い状態で活性層26を形成することができる。したがって、本実施の形態によれば、プロセスの安定性および均一性を高めることができ、半導体発光素子10の製造歩留まりを向上させることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the warpage of the substrate 20 in the electrode forming process can be reduced by providing the back surface structure 40 before the electrode forming process that requires patterning. Further, by providing the back surface structure 40 before forming each layer constituting the light emitting structure 38, the active layer 26 can be formed in a highly flat state in which the stress difference between both surfaces of the substrate 20 is reduced. Therefore, according to the present embodiment, process stability and uniformity can be improved, and the manufacturing yield of the semiconductor light emitting device 10 can be improved.

本実施の形態によれば、裏面構造40を設けることにより、平坦性の高い基板20の上に発光構造38を設けることができるため、半導体発光素子10の完成後の状態において、活性層26を含む発光構造38に加わる応力を緩和することができる。これにより、半導体発光素子10の通電使用に伴って、発光構造38を構成する各層にクラック等が生じて発光強度が低下するまでの時間を長くすることができる。したがって、本実施の形態によれば、半導体発光素子10の寿命を長くし、半導体発光素子10の信頼性を高めることができる。   According to the present embodiment, since the light emitting structure 38 can be provided on the highly flat substrate 20 by providing the back surface structure 40, the active layer 26 is formed in a state after the semiconductor light emitting device 10 is completed. The stress applied to the included light emitting structure 38 can be relaxed. Thereby, with energization use of the semiconductor light emitting element 10, it is possible to lengthen the time until the light emission intensity is reduced due to the occurrence of cracks or the like in each layer constituting the light emitting structure 38. Therefore, according to the present embodiment, the life of the semiconductor light emitting device 10 can be extended and the reliability of the semiconductor light emitting device 10 can be improved.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, and various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. It is a place.

上述の実施の形態では、第1裏面層42および第2裏面層44の形成後にバッファ層22および発光構造38を形成する製造方法について示した。変形例においては、これらの工程が異なる順序で実行されてもよい。例えば、第1裏面層42を形成し、次にバッファ層22を形成し、次に第2裏面層44を形成し、次に発光構造38を形成してもよい。また、バッファ層22を形成し、次に第1裏面層42を形成し、次に第2裏面層44を形成し、次に発光構造38を形成してもよい。その他、バッファ層22および発光構造38を形成した後に第1裏面層42および第2裏面層44を形成してもよい。   In the above-described embodiment, the manufacturing method for forming the buffer layer 22 and the light emitting structure 38 after the formation of the first back surface layer 42 and the second back surface layer 44 has been described. In a variant, these steps may be performed in a different order. For example, the first back surface layer 42 may be formed, then the buffer layer 22 may be formed, then the second back surface layer 44 may be formed, and then the light emitting structure 38 may be formed. Alternatively, the buffer layer 22 may be formed, the first back layer 42 may be formed next, the second back layer 44 may be formed, and then the light emitting structure 38 may be formed. In addition, the first back layer 42 and the second back layer 44 may be formed after the buffer layer 22 and the light emitting structure 38 are formed.

10…半導体発光素子、20…基板、20a…第1主面、20b…第2主面、22…バッファ層、26…活性層、38…発光構造、40…裏面構造、42…第1裏面層、44…第2裏面層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor light emitting element, 20 ... Board | substrate, 20a ... 1st main surface, 20b ... 2nd main surface, 22 ... Buffer layer, 26 ... Active layer, 38 ... Light emission structure, 40 ... Back surface structure, 42 ... 1st back surface layer 44 Second back layer.

Claims (7)

第1主面と、第1主面とは反対側の第2主面とを有する基板と、
前記第1主面上に設けられ、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料の活性層を含み、波長360nm以下の深紫外光を発する発光構造と、
前記第2主面上に設けられる第1裏面層と、前記第1裏面層上に設けられる第2裏面層と、を含む裏面構造と、を備え、
前記基板と前記第2裏面層の間の格子不整合率は、前記基板と前記第1裏面層の間の格子不整合率より大きいことを特徴とする半導体発光素子。
A substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A light emitting structure provided on the first main surface, including an active layer of an aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material, and emitting deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less;
A back surface structure including a first back surface layer provided on the second main surface and a second back surface layer provided on the first back surface layer,
A semiconductor light emitting device, wherein a lattice mismatch rate between the substrate and the second back layer is larger than a lattice mismatch rate between the substrate and the first back layer.
前記第1主面と前記発光構造の間に設けられるバッファ層をさらに備え、
前記第1裏面層の厚さは、前記バッファ層の厚さの0.2倍以上2倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
A buffer layer provided between the first main surface and the light emitting structure;
2. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a thickness of the first back surface layer is 0.2 to 2 times a thickness of the buffer layer.
前記発光構造は、前記基板と前記活性層の間に設けられるクラッド層を含み、前記活性層は、前記クラッド層上の一部領域に設けられ、
前記第2裏面層の厚さは、前記クラッド層の厚さの0.2倍以上2倍以下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。
The light emitting structure includes a clad layer provided between the substrate and the active layer, and the active layer is provided in a partial region on the clad layer,
3. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein a thickness of the second back surface layer is 0.2 to 2 times a thickness of the cladding layer.
前記裏面構造は、前記発光構造が発する波長の深紫外光の透過率が90%以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体発光素子。   4. The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the back surface structure has a transmittance of 90% or more of deep ultraviolet light having a wavelength emitted by the light emitting structure. 5. 前記基板は、サファイア(Al)基板であり、
前記第1裏面層は、窒化アルミニウム(AlN)層であり、
前記第2裏面層は、前記活性層よりもAlNのモル分率が高いAlGaN層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光素子。
The substrate is a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate,
The first back layer is an aluminum nitride (AlN) layer,
The semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein the second back surface layer is an AlGaN layer having a higher AlN molar fraction than the active layer.
窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)系半導体材料の活性層を含み、波長360nm以下の深紫外光を発する発光構造を基板の第1主面上に形成する工程と、
前記基板の前記第1主面とは反対側の第2主面上に第1裏面層を形成する工程と、
前記第1裏面層上に第2裏面層を形成する工程と、を備え、
前記基板と前記第2裏面層の間の格子不整合率は、前記基板と前記第1裏面層の間の格子不整合率より大きいことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Forming a light emitting structure including an active layer of aluminum gallium nitride (AlGaN) based semiconductor material and emitting deep ultraviolet light having a wavelength of 360 nm or less on a first main surface of the substrate;
Forming a first back surface layer on a second main surface opposite to the first main surface of the substrate;
Forming a second back surface layer on the first back surface layer,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a lattice mismatch rate between the substrate and the second back layer is larger than a lattice mismatch rate between the substrate and the first back layer.
前記第2裏面層を形成する工程の後に前記発光構造上に電極を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の半導体発光素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 6, further comprising a step of forming an electrode on the light emitting structure after the step of forming the second back surface layer.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109411575A (en) * 2018-08-31 2019-03-01 华灿光电(浙江)有限公司 A kind of LED epitaxial slice and preparation method thereof
JP2020068283A (en) * 2018-10-24 2020-04-30 旭化成株式会社 Light receiving/emitting device
JP2020177965A (en) * 2019-04-16 2020-10-29 日機装株式会社 Nitride semiconductor light-emitting element
JP2021097148A (en) * 2019-12-18 2021-06-24 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting element
JP2021174876A (en) * 2020-04-24 2021-11-01 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
US11804567B2 (en) 2018-09-28 2023-10-31 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. III-nitride semiconductor light-emitting device and method of producing the same

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09312418A (en) * 1996-05-21 1997-12-02 Toyoda Gosei Co Ltd Family-3 nitride semiconductor element
JPH11330553A (en) * 1998-05-15 1999-11-30 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor element and its manufacture
JP2003017412A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Toyoda Gosei Co Ltd Method of manufacturing iii nitride compound semiconductor element
US20040124452A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Uwe Wellhausen Reducing stress in integrated circuits
JP2012146847A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp Nitride semiconductor light-emitting element and semiconductor optical device
KR20130029324A (en) * 2011-09-14 2013-03-22 가부시끼가이샤 도시바 Method for fabricating stacked nitride-compound semiconductor structure and method for fabricating nitride-compound semiconductor light emitting device
JP2013513944A (en) * 2009-12-11 2013-04-22 ナショナル セミコンダクター コーポレーション Backside stress compensation of gallium nitride or other nitride-based semiconductor devices
JP2014096539A (en) * 2012-11-12 2014-05-22 Tokuyama Corp Ultraviolet light-emitting element, and light-emitting structure
JP2016039362A (en) * 2014-08-07 2016-03-22 株式会社トクヤマ Ultraviolet light source
JP2016088803A (en) * 2014-11-04 2016-05-23 Dowaエレクトロニクス株式会社 Group iii nitride semiconductor epitaxial substrate, method for manufacturing the same and group iii nitride semiconductor light emitting element

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09312418A (en) * 1996-05-21 1997-12-02 Toyoda Gosei Co Ltd Family-3 nitride semiconductor element
JPH11330553A (en) * 1998-05-15 1999-11-30 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor element and its manufacture
JP2003017412A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Toyoda Gosei Co Ltd Method of manufacturing iii nitride compound semiconductor element
US20040124452A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Uwe Wellhausen Reducing stress in integrated circuits
JP2013513944A (en) * 2009-12-11 2013-04-22 ナショナル セミコンダクター コーポレーション Backside stress compensation of gallium nitride or other nitride-based semiconductor devices
JP2012146847A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sharp Corp Nitride semiconductor light-emitting element and semiconductor optical device
KR20130029324A (en) * 2011-09-14 2013-03-22 가부시끼가이샤 도시바 Method for fabricating stacked nitride-compound semiconductor structure and method for fabricating nitride-compound semiconductor light emitting device
JP2013062409A (en) * 2011-09-14 2013-04-04 Toshiba Corp Method of manufacturing nitride semiconductor stacked structure
JP2014096539A (en) * 2012-11-12 2014-05-22 Tokuyama Corp Ultraviolet light-emitting element, and light-emitting structure
JP2016039362A (en) * 2014-08-07 2016-03-22 株式会社トクヤマ Ultraviolet light source
JP2016088803A (en) * 2014-11-04 2016-05-23 Dowaエレクトロニクス株式会社 Group iii nitride semiconductor epitaxial substrate, method for manufacturing the same and group iii nitride semiconductor light emitting element

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109411575A (en) * 2018-08-31 2019-03-01 华灿光电(浙江)有限公司 A kind of LED epitaxial slice and preparation method thereof
CN109411575B (en) * 2018-08-31 2021-10-08 华灿光电(浙江)有限公司 Light emitting diode epitaxial wafer and preparation method thereof
US11804567B2 (en) 2018-09-28 2023-10-31 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. III-nitride semiconductor light-emitting device and method of producing the same
JP2020068283A (en) * 2018-10-24 2020-04-30 旭化成株式会社 Light receiving/emitting device
JP7335065B2 (en) 2018-10-24 2023-08-29 旭化成株式会社 light receiving and emitting device
JP2020177965A (en) * 2019-04-16 2020-10-29 日機装株式会社 Nitride semiconductor light-emitting element
JP2021097148A (en) * 2019-12-18 2021-06-24 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting element
JP2021174876A (en) * 2020-04-24 2021-11-01 日機装株式会社 Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same

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