JP2023034227A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
基板10は、c面を主面とするサファイアからなる基板である。サファイア以外にも、発光波長に対して透過率が高く、III族窒化物半導体を成長させることができる材料であれば任意の材料を用いてよい。実施例1の発光素子では、基板10裏面側から光が取り出される。
バッファ層15は、基板10上に位置している。バッファ層15は、AlNからなる。バッファ層15を設けることにより、半導体層の平坦性、結晶性を改善している。
n層11は、バッファ層15上に位置している。n層11は、Al組成比が70%以上のn―AlGaNからなる。n型不純物はSiである。ここでIII族窒化物半導体のAl組成比は、III族金属に対するAlのモル比(%)である。つまり、III族窒化物半導体を一般式AlxGayInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1)で表したとき、Al組成比はx×100(%)である。n層11は複数の層で構成されていてもよい。その場合、n層11の最上層のAl組成比が70%以上であればよい。より好ましいn層11のAl組成比は75~90%、さらに好ましくは80~85%である。
発光層12は、n層11上に位置している。発光層12は、井戸層と障壁層が交互に繰り返し積層されたMQW構造である。繰り返し数はたとえば2~5である。井戸層はAlGaNからなり、そのAl組成比は所望の発光波長に応じて設定される。障壁層は、井戸層よりもAl組成比の大きなAlGaNである。井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きなAlGaInNでもよい。また、発光層12はSQW構造でもよい。
p層13は、発光層12上に位置している。p層13は、発光層12の側から順に、p-AlGaN、p-GaNが積層された構造である。p型不純物はMgである。透明電極16と接する最上層をp-GaNとすることで、透明電極16とp層13とのコンタクトを低減している。
透明電極16は、p層13上に位置している。透明電極16は、ITOからなる。ITO以外にも、IZOなどの透明導電性材料を用いることができる。また、透明電極でなくともよく、Ni/Auなどの電極材料を用いてもよい。ここで「/」は積層を意味し、A/BはA、Bの順に積層された構造であることを意味する。以下材料の説明において同様である。
p電極18は、透明電極16上に位置している。p電極18は、たとえばNi/Au、Ni/Alなどである。
反射絶縁膜19は、p電極18上、透明電極16上、p層13上、孔22の側面および底面にわたって連続的に膜状に設けられている。反射絶縁膜19は、素子表面を保護し、発光層12から放射される光を反射させて光取り出しを向上させるものである。反射絶縁膜19は、SiO2からなる。SiO2以外にも、SiN、SiO2/Al/SiO2などを用いることができ、DBRとしてもよい。DBRは、高屈折率層と低屈折率層を所定の厚さで交互に積層させた構造であり、厚さを適切に設定することで所望の波長における反射率を高めた構造である。たとえば、高屈折率層はHfO2、低屈折率層はSiO2である。この反射絶縁膜19で発光層12から放射される紫外線を基板10側へ反射させることにより、光取り出しを改善している。
コンタクト層14は、反射絶縁膜19上に孔22の底面、側面、上面(p層13上部の領域であって側面近傍の領域)に沿って設けられている。側面や上面には設けられていなくともよいが、n電極17とコンタクト層14との接触面積を増加させるため設けることが好ましい。また、コンタクト層14は、孔23の底面や側面に沿って、あるいは孔23を埋めるようにして設けられており、コンタクト層14とn層11は、複数の孔23を介して接している。
n電極17は、コンタクト層14上に位置している。n電極17は、たとえば、Ti/Al、V、V/Au、V/Al、V/Ti/Al、V/Ti/Au、Ni/Al、などを用いることができる。n電極17は絶縁膜26に覆われている。また、絶縁膜26の所定領域には孔24、25が設けられている。孔24、25は絶縁膜26を貫通しており、その底面にはp電極18、n電極17がそれぞれ露出している。
n側接合電極20は、絶縁膜26上に設けられており、孔25を介してn電極17と接している。p側接合電極21は、絶縁膜26上に設けられており、孔24を介してp電極18と接している。n側接合電極20、p側接合電極21は、たとえばAuからなる。
実施例1の発光素子は、次のようにして作製してもよい。
11:n層
12:発光層
13:p層
14:コンタクト層
15:バッファ層
16:透明電極
17:n電極
18:p電極
19:反射絶縁膜
20:n側接合電極
21:p側接合電極
22~25:孔
Claims (5)
- 基板と、前記基板上に位置するn層と、前記n層上に位置する発光層と、前記発光層上に位置するp層と、前記p層表面から前記n層に達する孔と、前記孔の底面に露出する前記n層と接続するn電極と、を有したIII族窒化物半導体からなる紫外発光の発光素子において、
前記n層は、Al組成比が70%以上のn-AlGaNからなり、
前記n層と前記n電極との間に、前記n層よりもAl組成比の小さなn-AlGaNからなるコンタクト層をさらに有し、
前記コンタクト層は、前記n層と前記n電極の双方に接触し、
前記n電極と前記コンタクト層との接触面積は、前記コンタクト層と前記n層との接触面積よりも広い、
ことを特徴とする発光素子。 - 前記n電極と前記コンタクト層との接触面積をS1、前記コンタクト層と前記n層との接触面積をS2として、S1/S2は1.02~5である、ことを特徴とする請求項1に記載の発光素子。
- 前記コンタクト層の上面のうち前記孔の上部に当たる領域の上面は、前記p層下面よりも上方に位置している、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子。
- 前記コンタクト層は、前記p層の上部または前記孔の側面から前記孔の底面にわたって形成されている、ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の発光素子。
- 前記コンタクト層は、n-GaNからなる、ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の発光素子。
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