JP2023141196A - Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element - Google Patents

Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element Download PDF

Info

Publication number
JP2023141196A
JP2023141196A JP2022047397A JP2022047397A JP2023141196A JP 2023141196 A JP2023141196 A JP 2023141196A JP 2022047397 A JP2022047397 A JP 2022047397A JP 2022047397 A JP2022047397 A JP 2022047397A JP 2023141196 A JP2023141196 A JP 2023141196A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
nitride semiconductor
conductivity type
light emitting
type cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022047397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
陽 吉川
Akira Yoshikawa
梓懿 張
Ziyi Zhang
真希 久志本
Maki Kushimoto
千秋 笹岡
Chiaki Sasaoka
浩 天野
Hiroshi Amano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp, Tokai National Higher Education and Research System NUC filed Critical Asahi Kasei Corp
Priority to JP2022047397A priority Critical patent/JP2023141196A/en
Publication of JP2023141196A publication Critical patent/JP2023141196A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a method of manufacturing a light-emitting element, and the light-emitting element, capable of achieving a high luminous efficiency and a low threshold voltage.SOLUTION: A light emitting element includes, on an Al-containing nitride semiconductor substrate, a semiconductor lamination part in which a first conductivity-type cladding layer including a nitride semiconductor layer of a first conductivity type, a light-emitting layer formed of a nitride semiconductor including one or more quantum wells, and a second conductivity-type cladding layer including a nitride semiconductor layer of a second conductivity type are laminated in this order. The light emitting element also includes, between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity-type cladding layer, an altered nitride semiconductor layer in which a stoichiometric ratio between group III atoms and group V atoms is not 1:1, and 1×1018 cm-3 or more and 5×1019 cm-3 or less of hydrogen is contained. Such an altered nitride semiconductor layer is formed by subjecting a nitride buffer layer formed on the Al-containing nitride semiconductor substrate to heat treatment alternately in hydrogen and NH3 in an environment with a reactor pressure of 10 mbar or more and 50 mbar or less and a temperature of 1,200°C or above and 1,400°C or below.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、発光素子の製造方法および発光素子に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a light emitting device and a light emitting device.

窒化物半導体は、直接遷移の再結合形態を有することから、高い再結合効率および高い光学利得を得ることができる点で、ライトエミッティングダイオード(LED)およびレーザダイオード(LD)のための材料として適している。窒化物半導体を用いたレーザダイオードまたはライトエミッティングダイオードとして、例えば、紫外領域でレーザを発振させる電流注入型のレーザダイオード(例えば非特許文献1)や、紫外光を発光するライトエミッティングダイオード(例えば非特許文献2)が開示されている。 Since nitride semiconductors have a direct transition recombination mode, they can obtain high recombination efficiency and high optical gain, and are therefore suitable as materials for light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). Are suitable. Examples of laser diodes or light emitting diodes using nitride semiconductors include current injection laser diodes that emit laser light in the ultraviolet region (e.g., Non-Patent Document 1), and light emitting diodes that emit ultraviolet light (e.g. Non-patent document 2) is disclosed.

Zhang et at., Applied Physics Express 12、124003(2019)Zhang et at. , Applied Physics Express 12, 124003 (2019) J.R.Grandusky., Applied Physics Express 6、032101(2013)J. R. Grandusky. , Applied Physics Express 6, 032101 (2013)

上述したようなレーザダイオードはパルス駆動であるが、実際のアプリケーションへの応用には連続発振が必要とされる。この連続発振には発振閾値電流の低減、すなわち発光層の高効率化と閾値電圧の低減が必要とされる。また、上述したようなライトエミッティングダイオードは、短時間での殺菌を可能とする観点からより高い発光強度、すなわち発光層の高効率化と閾値電圧の低減が必要とされる。
本開示の目的は、発光層の高効率化と閾値電圧の低減とを実現する発光素子の製造方法および発光素子を提供することにある。
Although the laser diode described above is driven by pulses, continuous oscillation is required for practical applications. This continuous oscillation requires a reduction in the oscillation threshold current, that is, an increase in the efficiency of the light emitting layer and a reduction in the threshold voltage. In addition, the above-mentioned light emitting diode is required to have higher emission intensity, that is, higher efficiency of the light emitting layer and lower threshold voltage, from the viewpoint of enabling sterilization in a short time.
An object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing a light emitting element and a light emitting element that achieve high efficiency of a light emitting layer and a reduction in threshold voltage.

上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光素子の製造方法は、Alを含む窒化物半導体基板上に、Alを含む窒化物バッファ層を形成し、窒化物バッファ層をリアクタ圧力が10mbar以上50mbar以下かつ1200℃以上1400℃以下の環境下において、水素中およびNH中で交互に熱処理を行い、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない質窒化物半導体層を形成し、変質窒化物半導体層上に、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッドを形成し、第1導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層を形成し、発光層上に、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層を形成して、半導体積層部を形成する。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a light emitting element according to one embodiment of the present disclosure includes forming a nitride buffer layer containing Al on a nitride semiconductor substrate containing Al, and forming the nitride buffer layer in a reactor. Heat treatment is performed alternately in hydrogen and NH3 in an environment where the pressure is 10 mbar or more and 50 mbar or less and 1200 °C or more and 1400 °C or less, and the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1. a first conductivity type cladding including a first conductivity type nitride semiconductor layer is formed on the modified nitride semiconductor layer; and one or more conductivity type cladding layers are formed on the first conductivity type cladding layer. A light emitting layer made of a nitride semiconductor including a quantum well is formed, and a second conductivity type cladding layer including a second conductivity type nitride semiconductor layer is formed on the light emitting layer to form a semiconductor stacked section. .

また、上述した課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光素子は、Alを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、半導体積層部は、基板上に配置され、基板と、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、を有し、基板と第1導電型クラッド層との間にはIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層を備えることを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, a light-emitting element according to one embodiment of the present disclosure includes a nitride semiconductor substrate containing Al, a semiconductor stacked portion disposed on the nitride semiconductor substrate, and a semiconductor stacked portion that includes: a first conductivity type cladding layer disposed on a substrate and including the substrate and a first conductivity type nitride semiconductor layer; and a nitride semiconductor disposed on the first conductivity type cladding layer and including one or more quantum wells. and a second conductivity type cladding layer disposed on the luminescence layer and including a second conductivity type nitride semiconductor layer, between the substrate and the first conductivity type cladding layer. is characterized by comprising a modified nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms to group V atoms is not 1:1.

また、本開示の他の態様に係る発光素子は、Alを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、半導体積層部は、窒化物半導体基板上に配置され、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、を有し、窒化物半導体基板と第1導電型クラッド層との間には、水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む変質窒化物半導体層を備えている。
なお、上述した発明の概要は、本開示の特徴の全てを列挙したものではない。
Further, a light emitting element according to another aspect of the present disclosure includes a nitride semiconductor substrate containing Al and a semiconductor stacked section disposed on the nitride semiconductor substrate, and the semiconductor stacked section is arranged on the nitride semiconductor substrate. a first conductivity type cladding layer disposed on the substrate and including a first conductivity type nitride semiconductor layer; and a light emitting device formed of a nitride semiconductor disposed on the first conductivity type cladding layer and including one or more quantum wells. and a second conductivity type cladding layer disposed on the light emitting layer and including a second conductivity type nitride semiconductor layer, and between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity type cladding layer, The modified nitride semiconductor layer includes hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less.
Note that the above-mentioned summary of the invention does not list all the features of the present disclosure.

本開示によれば、発光層の高効率化と閾値電圧の低減とを実現する発光素子の製造方法および発光素子を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for manufacturing a light-emitting element and a light-emitting element that achieve high efficiency of a light-emitting layer and a reduction in threshold voltage.

本開示の第1の実施形態に係る発光素子の一構成例を示す断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第2の実施形態に係る発光素子の一構成例を示す断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting element according to a second embodiment of the present disclosure.

以下、実施形態を通じて本開示に係る発光素子を説
明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
また、以下の説明では、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。「上」及び「下」は、面、膜及び基板等における相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、紙面を180度回転すれば「上」が「下」に、「下」が「上」になることは勿論である。
Hereinafter, a light emitting device according to the present disclosure will be described through embodiments, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
Furthermore, in the following description, "above" and "below" do not necessarily mean a direction perpendicular to the ground. That is, the "up" and "down" directions are not limited to the direction of gravity. The terms "upper" and "lower" are merely convenient expressions for specifying the relative positional relationship among surfaces, films, substrates, etc., and do not limit the technical idea of the present invention. For example, if the page is rotated 180 degrees, "top" becomes "bottom" and "bottom" becomes "top".

1.実施形態
本開示の実施形態に係る発光素子について説明する。
(1.1)発光素子の構成
本実施形態に係る発光素子は、Alを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、半導体積層部は、窒化物半導体基板上に配置され、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、を有し、基板と第1導電型クラッド層との間には、変質窒化物半導体層を備えている。変質窒化物半導体層は、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない、または水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む層である。
以下、発光素子の各層について詳細に説明する。
1. Embodiment A light emitting element according to an embodiment of the present disclosure will be described.
(1.1) Structure of light emitting device The light emitting device according to the present embodiment includes a nitride semiconductor substrate containing Al and a semiconductor laminated portion disposed on the nitride semiconductor substrate, and the semiconductor laminated portion has a nitride semiconductor substrate. a first conductivity type cladding layer disposed on a semiconductor substrate and including a first conductivity type nitride semiconductor layer; and a nitride semiconductor disposed on the first conductivity type cladding layer and including one or more quantum wells. a second conductive type cladding layer disposed on the light emitting layer and including a second conductive type nitride semiconductor layer, and between the substrate and the first conductive type cladding layer. , comprising a modified nitride semiconductor layer. The altered nitride semiconductor layer is a layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1, or contains hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less .
Each layer of the light emitting device will be described in detail below.

<窒化物半導体基板>
窒化物半導体基板(以下、基板と記載することがある)は、Alを含む窒化物半導体を含んでいる。Alを含む窒化物半導体は、例えばAlNである。すなわち、基板はAlN単結晶基板であることが好ましい。 また、Alを含む窒化物半導体は、AlNに限定されず、例えばAlGaNであってよい。例えば、基板がAlN、AlGaN等の窒化物半導体単結晶基板である場合、基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくできる。
基板の貫通転位密度は、5×10cm-2以下であることが好ましい。特に、発光強度の向上および発振閾値電流の低減の観点から、貫通転位密度は1×10以上1×10cm-2以下であることがより好ましい。
<Nitride semiconductor substrate>
A nitride semiconductor substrate (hereinafter sometimes referred to as a substrate) includes a nitride semiconductor containing Al. The nitride semiconductor containing Al is, for example, AlN. That is, the substrate is preferably an AlN single crystal substrate. Further, the nitride semiconductor containing Al is not limited to AlN, and may be, for example, AlGaN. For example, when the substrate is a nitride semiconductor single crystal substrate such as AlN or AlGaN, the difference in lattice constant from the nitride semiconductor layer formed on the upper side of the substrate becomes small, allowing the nitride semiconductor layer to grow in a lattice-matched system. This can reduce threading dislocations.
The threading dislocation density of the substrate is preferably 5×10 4 cm −2 or less. In particular, from the viewpoint of improving the emission intensity and reducing the oscillation threshold current, it is more preferable that the threading dislocation density is 1×10 3 or more and 1×10 4 cm −2 or less.

ここで、「窒化物半導体を含む」という表現における「含む」とは、窒化物半導体を主に層内に含むことを意味するが、その他の元素を含む場合もこの表現に含まれる。具体的には、窒化物半導体以外の元素を少量(例えばGa(Gaが主元素でない場合)、In、As、P、またはSb等の元素を数%以下)加える等してこの層の組成に軽微な変更を加える場合についてもこの表現に含まれる。その他の層の組成の表現においても、「含む」という文言は、同様の意味を有する。また、含まれる少量元素については前述の限りではない。 Here, "contains" in the expression "contains a nitride semiconductor" means that the layer mainly contains a nitride semiconductor, but this expression also includes cases where other elements are included. Specifically, the composition of this layer is changed by adding a small amount of an element other than the nitride semiconductor (for example, Ga (if Ga is not the main element), In, As, P, or Sb, etc., in a few percent or less). This expression also includes cases where minor changes are made. In expressing the composition of other layers, the word "contains" has the same meaning. Moreover, the small amount of elements contained is not limited to the above.

また、基板は、ドナー不純物またはアクセプタ不純物によって、n型またはp型にドーピングされてよい。また、基板は、AlN等の窒化物半導体と、サファイア(Al)、Si、SiC、MgO、Ga、ZnO、GaNまたはInNとの混晶であってもよい。
基板は、一例として100μm以上600μm以下の層厚を有することが好ましい。また、面方位はc面(0001)、a面(11-20)、m面(10-10)などが挙げられるが、c面(0001)基板がより好ましい。さらに、c面(0001)法線方向からいくらかの角度(例えば-4°~4°、好ましくは-0.4°~0.4°)に傾いた面上に形成することができるが、これに限らない。
The substrate may also be doped n-type or p-type with donor or acceptor impurities. Further, the substrate may be a mixed crystal of a nitride semiconductor such as AlN and sapphire (Al 2 O 3 ), Si, SiC, MgO, Ga 2 O 3 , ZnO, GaN, or InN.
As an example, the substrate preferably has a layer thickness of 100 μm or more and 600 μm or less. Further, the plane orientation may be c-plane (0001), a-plane (11-20), m-plane (10-10), etc., but a c-plane (0001) substrate is more preferable. Furthermore, it can be formed on a surface inclined at some angle (for example, -4° to 4°, preferably -0.4° to 0.4°) from the normal direction of the c-plane (0001); Not limited to.

<ホモエピタキシャル層>
ホモエピタキシャル層は、基板と、変質窒化物半導体層との間に形成されており、基板の全面に形成されていることが好ましい。ホモエピタキシャル層を備えることにより、ホモエピタキシャル層上には格子定数差及び熱膨張係数差が小さく欠陥の少ない窒化物半導体層が形成される。
ホモエピタキシャル層は、例えば基板と同種の窒化物半導体層で構成される。基板がAlN基板であれば、ホモエピタキシャル層もAlNで構成される。
<Homoepitaxial layer>
The homoepitaxial layer is formed between the substrate and the modified nitride semiconductor layer, and is preferably formed over the entire surface of the substrate. By providing the homoepitaxial layer, a nitride semiconductor layer with a small difference in lattice constant and a small difference in thermal expansion coefficient and few defects is formed on the homoepitaxial layer.
The homoepitaxial layer is composed of, for example, a nitride semiconductor layer of the same type as the substrate. If the substrate is an AlN substrate, the homoepitaxial layer is also made of AlN.

ホモエピタキシャル層は、例えば数μmの厚さを有している。具体的には、ホモエピタキシャル層の厚さは、10nmより厚く10μmより薄いことが好ましい。ホモエピタキシャル層の厚さが10nmより厚い場合、AlN等の窒化物半導体の結晶性が高くなる。また、ホモエピタキシャル層の厚さが10μmより薄い場合、ウエハ全面に結晶成長により形成されたホモエピタキシャル層にクラックが発生しにくくなる。 The homoepitaxial layer has a thickness of, for example, several μm. Specifically, the thickness of the homoepitaxial layer is preferably thicker than 10 nm and thinner than 10 μm. When the thickness of the homoepitaxial layer is thicker than 10 nm, the crystallinity of the nitride semiconductor such as AlN becomes high. Furthermore, when the thickness of the homoepitaxial layer is thinner than 10 μm, cracks are less likely to occur in the homoepitaxial layer formed by crystal growth over the entire surface of the wafer.

(変質窒化物半導体層)
変質窒化物半導体層は、基板上のホモエピタキシャル層と、第1導電型クラッド層との間に形成されており、基板の全面に形成されていることが好ましい。変質窒化物半導体層は、AlおよびGaを含む窒化物半導体の層である。変質窒化物半導体層は、例えばAlGa(1-x)N(0<x<1)により形成される。変質窒化物半導体層は、歪緩和の観点から3nm以上40nm以下の厚みであることが好ましい。変質窒化物半導体層は、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない、すなわち、変質窒化物半導体層における窒素の含有量がIII族原子に対して過少であるか、または、変質窒化物半導体層が水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含んでいる。これらにより変質窒化物半導体層に歪を集中させて変質窒化物半導体層よりも上方に形成された層全体に印加される歪を緩和させることができる。つまり変質窒化物半導体層はバッファ層としての機能も有する。これにより、第1導電型クラッド層の厚みを厚くすることができる。その結果、抵抗を下げることができ、閾値電圧を低減することが可能となる。また、歪の緩和により発光層でのキャリアの発光効率が向上し、発光強度および発振閾値電流密度の向上が可能となる。
このとき、後述する製造方法によりIII族原子(例えばAlおよびGa)とV族原子(例えばN)との化学量論比を1:1から遷移させたり、水素の含有量を変化させたりすることができる。
(altered nitride semiconductor layer)
The modified nitride semiconductor layer is formed between the homoepitaxial layer on the substrate and the first conductivity type cladding layer, and is preferably formed over the entire surface of the substrate. The altered nitride semiconductor layer is a nitride semiconductor layer containing Al and Ga. The altered nitride semiconductor layer is formed of, for example, Al x Ga (1-x) N (0<x<1). The modified nitride semiconductor layer preferably has a thickness of 3 nm or more and 40 nm or less from the viewpoint of strain relaxation. In the altered nitride semiconductor layer, the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1, that is, the content of nitrogen in the altered nitride semiconductor layer is too small relative to group III atoms, or Alternatively, the altered nitride semiconductor layer contains hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less. With these, strain can be concentrated on the altered nitride semiconductor layer and the strain applied to the entire layer formed above the altered nitride semiconductor layer can be alleviated. In other words, the modified nitride semiconductor layer also functions as a buffer layer. Thereby, the thickness of the first conductivity type cladding layer can be increased. As a result, resistance can be lowered and threshold voltage can be reduced. In addition, the relaxation of strain improves the luminous efficiency of carriers in the light emitting layer, making it possible to improve the luminous intensity and the oscillation threshold current density.
At this time, the stoichiometric ratio of group III atoms (e.g., Al and Ga) and group V atoms (e.g., N) may be changed from 1:1 or the hydrogen content may be changed by the production method described later. Can be done.

<第1導電型クラッド層>
第1導電型クラッド層は、基板上に形成される。ここで、例えば「第1導電型クラッド層は基板上に形成される」という表現における「上に」という文言は、基板の一方の面上に第1導電型クラッド層が形成されることを意味する。また、基板と第1導電型クラッド層との間に別の層がさらに存在する場合も上述の表現に含まれる。その他の層同士の関係においても、「上の」という文言は、同様の意味を有する。例えば、後述する第1導波路層上に電子ブロック層を介して第2導電型クラッド層が形成される場合も、「第2導電型クラッド層は第1導波路層上に形成される」という表現に含まれる。また、本実施形態の説明において、「第1導電型」および「第2導電型」は、それぞれ異なる導電型を示す半導体であることを意味し、例えば、一方がn型導電性である場合は、他方がp型導電性となる。
<First conductivity type cladding layer>
A first conductivity type cladding layer is formed on the substrate. Here, for example, the word "on" in the expression "the first conductivity type cladding layer is formed on the substrate" means that the first conductivity type cladding layer is formed on one surface of the substrate. do. Furthermore, the above expression also includes the case where another layer is further present between the substrate and the first conductivity type cladding layer. Regarding the relationships between other layers, the word "above" has the same meaning. For example, even when a second conductivity type cladding layer is formed on a first waveguide layer, which will be described later, via an electron block layer, it is said that "the second conductivity type cladding layer is formed on the first waveguide layer". included in the expression. In addition, in the description of this embodiment, "first conductivity type" and "second conductivity type" mean semiconductors exhibiting different conductivity types. For example, if one is n-type conductivity, , the other becomes p-type conductive.

第1導電型クラッド層は、AlおよびGaを含む窒化物半導体の層である。第1導電型クラッド層は、例えばAlGa(1-a)N(0<a<1)により形成される。これにより、深紫外領域のバンドギャップエネルギーに対応する材料を発光層として形成する場合に、発光層の結晶性を高め、発光効率を向上させることが可能となる。高い発光効率を実現する観点から、第1導電型クラッド層を構成する窒化物半導体は、AlNおよびGaNの混晶であることが好ましい。また、基板に対して 完全歪で成長させる観点から、第1導電型クラッド層は、AlGa(1-a)N(0.65<a≦0.9)により形成されることがより好ましい。 The first conductivity type cladding layer is a nitride semiconductor layer containing Al and Ga. The first conductivity type cladding layer is formed of, for example, Al a Ga (1-a) N (0<a<1). This makes it possible to increase the crystallinity of the light emitting layer and improve the luminous efficiency when the light emitting layer is formed of a material that corresponds to the bandgap energy in the deep ultraviolet region. From the viewpoint of achieving high luminous efficiency, the nitride semiconductor constituting the first conductivity type cladding layer is preferably a mixed crystal of AlN and GaN. Furthermore, from the viewpoint of growing with complete strain on the substrate, the first conductivity type cladding layer is more preferably formed of Al a Ga (1-a) N (0.65<a≦0.9). .

第1導電型クラッド層は、縦伝導率を制御する目的などから、Al組成が基板から遠ざかるほど増加するような傾斜層であって良い。この場合、上述したAl組成に対する限定は、第1導電型クラッド層内の膜厚方向の位置におけるAl組成を第1導電型クラッド層の膜厚で平均したAl組成とすることができる。 The first conductivity type cladding layer may be a graded layer in which the Al composition increases as the distance from the substrate increases for the purpose of controlling longitudinal conductivity. In this case, the above-mentioned limitation on the Al composition can be set to an Al composition that is the average of the Al composition at a position in the film thickness direction within the first conductivity type cladding layer by the film thickness of the first conductivity type cladding layer.

第1導電型クラッド層がn型導電性半導体層の場合は、P、As、Sb等のN以外のV族元素、C、H、F、O、Mg、Si等の不純物を含んでいてもよいが、不純物の元素の種類としてはこの限りではない。電気抵抗を低減する観点および原料の入手難易度の観点から、第1導電型クラッド層に含まれる不純物はSiであることが好ましく、不純物濃度は5×1018cm-3以上5×1019cm-3であることが好ましい。
第1導電型クラッド層は、第1導電型クラッド層内での格子緩和の観点と膜抵抗の観点から、250nm以上850nm以下の層厚を有することが好ましく、300nm以上750nm以下の層厚を有することがより好ましく、300nm以上600nm以下の層厚を有することが更に好ましい。
When the first conductivity type cladding layer is an n-type conductivity semiconductor layer, it may contain impurities such as group V elements other than N such as P, As, and Sb, and C, H, F, O, Mg, and Si. However, the types of impurity elements are not limited to this. From the viewpoint of reducing electrical resistance and the difficulty of obtaining raw materials, the impurity contained in the first conductivity type cladding layer is preferably Si, and the impurity concentration is 5 × 10 18 cm -3 or more and 5 × 10 19 cm. -3 is preferred.
The first conductivity type cladding layer preferably has a layer thickness of 250 nm or more and 850 nm or less, from the viewpoint of lattice relaxation within the first conductivity type cladding layer and film resistance, and preferably has a layer thickness of 300 nm or more and 750 nm or less. It is more preferable that the layer thickness is 300 nm or more and 600 nm or less.

<発光層>
発光層は、AlおよびGaを含む窒化物半導体の層である。発光層が含む窒化物半導体は、高い発光効率を実現する観点から例えばAlN、GaNの混晶であることが好ましく、たとえばAlGa(1-b)N(0<b<1)により形成される。発光層には、Nの他に、P、As、Sb等のN以外のV族元素、C、H、F、O、Mg、Si等の不純物が混入していてよいが、この限りではない。
また、発光層は、多重量子井戸構造も単層量子井戸構造も取り得る。第1導電型クラッド層および第2導電型クラッド層(詳細は後述する)の縦伝導率によって異なるが、量子井戸構造の数は好ましくは1から5のいずれかであることが好ましい。
また、発光層の結晶欠陥の影響を低減する目的などから、発光層の一部または全てにSi,Sb,Pなどの元素が1×1015cm-3以上含まれていても良い。
<Light-emitting layer>
The light emitting layer is a nitride semiconductor layer containing Al and Ga. The nitride semiconductor included in the light-emitting layer is preferably a mixed crystal of AlN or GaN, for example, from the viewpoint of achieving high luminous efficiency, and is formed of, for example, Al b Ga (1-b) N (0<b<1). Ru. In addition to N, the light-emitting layer may contain impurities such as group V elements other than N such as P, As, and Sb, and impurities such as C, H, F, O, Mg, and Si, but are not limited to this. .
Further, the light emitting layer can have a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. The number of quantum well structures is preferably one to five, although it varies depending on the longitudinal conductivity of the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer (details will be described later).
Further, for the purpose of reducing the influence of crystal defects in the light emitting layer, a portion or all of the light emitting layer may contain elements such as Si, Sb, P, etc. in an amount of 1×10 15 cm −3 or more.

<導波路層>
本実施形態の発光素子がレーザダイオードの場合、レーザダイオードとしての光閉じ込めの観点から、発光層を挟み込むように発光層の上下に形成され、発光層から放出された光を発光層内に閉じ込める効果を有する導波路層を備えていても良い。導波路層は、発光層に対して第1導電型クラッド層側に配置された第1導波路層と、発光層に対して第2導電型クラッド層側に配置された第2導波路層の2層から構成されることが好ましい。
すなわち、本実施形態の発光素子は、例えば、第1導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第1導波路層と、第2導電型クラッド層と発光層との間に配置されて、発光層へ光を閉じ込める第2導波路層 と、を備えていても良い。
<Waveguide layer>
When the light emitting element of this embodiment is a laser diode, from the viewpoint of light confinement as a laser diode, it is formed above and below the light emitting layer so as to sandwich the light emitting layer, and has the effect of confining the light emitted from the light emitting layer within the light emitting layer. The waveguide layer may include a waveguide layer having the following. The waveguide layer includes a first waveguide layer disposed on the first conductivity type cladding layer side with respect to the light emitting layer, and a second waveguide layer disposed on the second conductivity type cladding layer side with respect to the light emission layer. Preferably, it is composed of two layers.
That is, the light emitting device of this embodiment includes, for example, a first waveguide layer that is disposed between a first conductivity type cladding layer and a light emitting layer to confine light to the light emitting layer, a second conductivity type cladding layer, and a light emitting layer. The second waveguide layer may be disposed between the light emitting layer and the light emitting layer to confine light to the light emitting layer.

導波路層は、光閉じ込めの観点から、発光層よりエネルギーの高いバンドギャップを持つAl、Gaを含む窒化物半導体であることが好ましい。導波路層は、デバイス内で定在する光の電界強度分布と発光層の重なりを増大させるAl組成と膜厚とを有することが好ましい。発光層へのキャリア閉じ込めの観点から、発光層をAlGa(1-b)N(0<b<1)とし、導波路層をAlGa(1-c)N(0<c<1)としたとき、b<cであり、c≧b+0.05であることがより好ましい。たとえば発光波長が265nmの発光層を例とした場合、b=0.52であり、cは0.57以上であることが好ましい。また、光閉じ込めおよび層抵抗の観点から、導波路層の総膜厚は70nm以上150nm以下であることが好ましい。 From the viewpoint of optical confinement, the waveguide layer is preferably a nitride semiconductor containing Al and Ga that has a higher energy band gap than the light emitting layer. The waveguide layer preferably has an Al composition and film thickness that increase the electric field intensity distribution of light existing within the device and the overlap between the light emitting layers. From the viewpoint of carrier confinement in the light emitting layer, the light emitting layer is made of Al b Ga (1-b) N (0<b<1), and the waveguide layer is made of Al c Ga (1-c) N (0<c<1). ), it is more preferable that b<c and c≧b+0.05. For example, in the case of a light-emitting layer with an emission wavelength of 265 nm, b=0.52 and c is preferably 0.57 or more. Further, from the viewpoint of optical confinement and layer resistance, the total thickness of the waveguide layer is preferably 70 nm or more and 150 nm or less.

第1導波路層および第2導波路層のAl組成のそれぞれは、膜厚方向において均一であることが好ましいが、この限りではない。後述する第2導電型クラッド層の上方に存在する金属(例えば第2電極)への光吸収を回避するために、第2導波路層のAl組成が第1導波路層のAl組成より高くなっていてもよい。同様の目的で、第2導波路層の膜厚が第1導波路の膜厚より厚くなっていてもよい。
第1導波路層がn型導電性半導体層の場合は、第1導電型クラッド層と同じ伝導型を得る目的などからNの他にP、As、Sb等のN以外のV族元素,H、C、O、F、Mg、Si等の不純物が混入していて良いが、この限りではない。
Although it is preferable that the Al compositions of the first waveguide layer and the second waveguide layer are uniform in the film thickness direction, the invention is not limited to this. In order to avoid light absorption by the metal (for example, the second electrode) existing above the second conductivity type cladding layer, which will be described later, the Al composition of the second waveguide layer is higher than the Al composition of the first waveguide layer. You can leave it there. For the same purpose, the second waveguide layer may be thicker than the first waveguide.
When the first waveguide layer is an n-type conductive semiconductor layer, in addition to N, group V elements other than N such as P, As, and Sb, H , C, O, F, Mg, Si, and other impurities may be mixed, but the present invention is not limited to this.

<第2導電型クラッド層>
第2導電型クラッド層は、発光層上に形成され、第2導電型の導電性を有するAlおよびGaを含む窒化物半導体層である。第2導電型クラッド層は、例えばAlGa(1-d)N(0<d<1)により形成される。また、発光層上に導波路層(第2導波路層)が設けられている場合には、第2導電型クラッド層は、導波路層(第2導波路層)上に形成される。これにより、第2導電型クラッド層は、発光層または導波路層に対して格子整合が容易であり、貫通転位密度の抑制が可能となる。
<Second conductivity type cladding layer>
The second conductivity type cladding layer is formed on the light emitting layer and is a nitride semiconductor layer containing Al and Ga and having second conductivity type conductivity. The second conductivity type cladding layer is formed of, for example, Al d Ga (1-d) N (0<d<1). Furthermore, when a waveguide layer (second waveguide layer) is provided on the light emitting layer, the second conductivity type cladding layer is formed on the waveguide layer (second waveguide layer). Thereby, the second conductivity type cladding layer can easily lattice match with the light emitting layer or the waveguide layer, and the threading dislocation density can be suppressed.

第2導電型クラッド層は、キャリア(電子または正孔)を発光層へ注入するに足りる導電性を有しており、デバイス内で定在する光モードの電界強度分布と発光層の重なりを増大させる(すなわち光閉じ込めを増大させる)ことが可能であれば、導電型は特に限定されない。第2導電型クラッド層は、たとえばMgをドーピングしたp型AlGaNであってよい。 The second conductivity type cladding layer has sufficient conductivity to inject carriers (electrons or holes) into the light-emitting layer, and increases the overlap between the light-emitting layer and the electric field intensity distribution of the optical mode existing within the device. The conductivity type is not particularly limited as long as it is possible to increase the optical confinement (that is, increase optical confinement). The second conductivity type cladding layer may be, for example, Mg-doped p-type AlGaN.

また、第2導電型クラッド層がp型導電性半導体層の場合は、P、As、Sb等のN以外のV族元素、C、H、F、O、Mg、Si等の不純物が混入していてよいが、不純物の元素の種類としてはこの限りではない。
キャリアをより効率よく発光層へ注入する観点から、第2導電型クラッド層は 、基板から遠ざかるにつれてAl組成eが小さくなる、すなわちAl組成eが基板の上面から遠ざかる方向へ減少する様に傾斜したAlGa(1-e)N(0.1≦e≦1)で形成された組成傾斜層(第2導電型縦伝導層)と、AlGa(1-f)N(0<f≦1)を含む第2導電型横伝導層とを備えることが好ましい。
以下、第2導電型縦伝導層および第2導電型横伝導層について説明する。
In addition, when the second conductivity type cladding layer is a p-type conductivity semiconductor layer, impurities such as V group elements other than N such as P, As, and Sb, C, H, F, O, Mg, and Si are mixed. However, the types of impurity elements are not limited to this.
From the viewpoint of more efficiently injecting carriers into the light emitting layer, the second conductivity type cladding layer is sloped so that the Al composition e decreases as it moves away from the substrate, that is, the Al composition e decreases in the direction away from the upper surface of the substrate. A composition gradient layer (second conductivity type vertical conduction layer) formed of Al e Ga (1-e) N (0.1≦e≦1) and Al f Ga (1-f) N (0<f≦ 1) and a second conductivity type lateral conduction layer.
The second conductivity type vertical conduction layer and the second conductivity type horizontal conduction layer will be explained below.

(第2導電型縦伝導層)
第2導電型縦伝導層は、第2導電型クラッド層のうちの発光層側の領域を構成する層である。
第2導電型縦伝導層は、AlGa(1-e)Nを含む層である。第2導電型縦伝導層におけるAl組成eのプロファイル(傾斜)は、連続的に減少してもよいし、断続的に減少してもよい。ここで、「断続的に減少する」とは、第2導電型縦伝導層の膜中の一部にAl組成eが同じ(膜厚方向に一定)になっている部分を含むことを意味する。つまり、第2導電型縦伝導層には、基板から遠ざかる方向にAl組成eが減少しない部分が含まれていてもよいが、増加する部分は含まれていない。
(Second conductivity type vertical conduction layer)
The second conductivity type vertical conduction layer is a layer that constitutes a region of the second conductivity type cladding layer on the light emitting layer side.
The second conductivity type vertical conduction layer is a layer containing Al e Ga (1-e) N. The profile (gradient) of the Al composition e in the second conductivity type vertically conductive layer may decrease continuously or intermittently. Here, "intermittently decreasing" means that a part of the film of the second conductivity type vertical conduction layer includes a part where the Al composition e is the same (constant in the film thickness direction). . That is, the second conductivity type vertically conductive layer may include a portion where the Al composition e does not decrease in the direction away from the substrate, but does not include a portion where the Al composition e increases.

第2導電型縦伝導層の膜厚は、格子整合の観点から500nm以下であることが好ましく、20nm以上400nm以下であることがより好ましく、30nm以上350nm以下であることがさらに好ましい。
第2導電型縦伝導層は、不純物の拡散を抑制する目的などから、第2導電型縦伝導層のうちの発光層に近い領域においてH、Mg、Be、Zn、Si、B等の不純物がドープされていない(意図的に混入されていない)、すなわちアンドープの状態であることが好ましい。ここで、「アンドープ」とは、対象の層を形成する過程で元素として上述した不純物が意図的に供給されないことを意味するが、原料、製造装置由来の元素が例えば1×1016cm-3以下の範囲で混入される場合は、この限りではない。また、第2導電型縦伝導層のアンドープ状態の領域は、少なくとも発光層(第2導波路層を備える場合には第2導波路層)との境界を含むが、その大きさは限定されない。例えば、第2導電型縦伝導層の全ての領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、第2導電型縦伝導層のうち、発光層に近い50%の領域がアンドープの状態であってよい。また、別の例として、第2導電型縦伝導層のうち、発光層に近い約10%の領域がアンドープの状態であってもよい。
The thickness of the second conductivity type vertical conduction layer is preferably 500 nm or less from the viewpoint of lattice matching, more preferably 20 nm or more and 400 nm or less, and even more preferably 30 nm or more and 350 nm or less.
The second conductivity type vertical conduction layer contains impurities such as H, Mg, Be, Zn, Si, B, etc. in a region of the second conductivity type vertical conduction layer near the light emitting layer for the purpose of suppressing impurity diffusion. It is preferable that it is not doped (not intentionally mixed), that is, in an undoped state. Here, "undoped" means that the impurities mentioned above as elements are not intentionally supplied in the process of forming the target layer, but the element derived from the raw materials and manufacturing equipment is, for example, 1 × 10 16 cm -3 This does not apply if it is mixed within the following range. Further, the undoped region of the second conductivity type vertical conduction layer includes at least the boundary with the light emitting layer (or the second waveguide layer when the second waveguide layer is provided), but the size thereof is not limited. For example, all regions of the second conductivity type vertical conduction layer may be in an undoped state. Further, as another example, 50% of the second conductivity type vertically conductive layer near the light emitting layer may be in an undoped state. Further, as another example, about 10% of the second conductivity type vertically conductive layer near the light emitting layer may be in an undoped state.

(第2導電型横伝導層)
第2導電型横伝導層は、第2導電型クラッド層のうちの発光層と反対側の領域を構成する層であり、第2導電型縦伝導層上に形成される。
第2導電型横伝導層は、AlGa(1-f)N(0<f≦1)を含む層である。ここで、第2導電型横伝導層の第2導電型縦伝導層と対向する面におけるAl組成fは、第2導電型縦伝導層のAl組成eの最小値よりも大きいことが好ましい。
第2導電型横伝導層は、第2導電型横伝導層の縦抵抗率を制御する目的などから、H、Mg、Be、Zn、Si、B等の不純物を意図的に混入させていてもよい。混入される不純物の量は、第2導電型横伝導層の表面および内部に誘積される正味の電界量に応じて、一例として、1×1019cm-3以上5×1021cm-3であってよい。
第2導電型横伝導層の膜厚は、第2導電型横伝導層を貫通するキャリアの量子透過を容易とする観点から20nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましく、5nm以下であることがさらに好ましい。
(Second conductivity type lateral conduction layer)
The second conductivity type horizontal conduction layer is a layer that constitutes a region of the second conductivity type cladding layer opposite to the light emitting layer, and is formed on the second conductivity type vertical conduction layer.
The second conductivity type lateral conduction layer is a layer containing Al f Ga (1-f) N (0<f≦1). Here, the Al composition f of the second conductivity type horizontal conduction layer on the surface facing the second conductivity type vertical conduction layer is preferably larger than the minimum value of the Al composition e of the second conductivity type vertical conduction layer.
The second conductivity type horizontal conduction layer may be intentionally mixed with impurities such as H, Mg, Be, Zn, Si, B, etc. for the purpose of controlling the vertical resistivity of the second conductivity type horizontal conduction layer. good. The amount of the impurity mixed is, for example, 1×10 19 cm −3 or more and 5×10 21 cm −3 depending on the amount of net electric field induced on the surface and inside of the second conductivity type lateral conduction layer. It may be.
The thickness of the second conductivity type horizontal conduction layer is preferably 20 nm or less, more preferably 10 nm or less, from the viewpoint of facilitating quantum transmission of carriers penetrating the second conductivity type horizontal conduction layer, and 5 nm or less. It is more preferable that it is the following.

第2導電型横伝導層の上に後述する第2導電型コンタクト層が設けられる場合、第2導電型横伝導層の第2導電型コンタクト層との界面におけるAl組成は、第2導電型コンタクト層におけるAl組成よりも小さく、かつ基板に対して完全歪であることが好ましい。このような第2導電型横伝導層は、第2導電型横伝導層の表面および表面付近の内部に蓄積される正味内部電界が負となって、界面にキャリアが誘積されることで横伝導率を向上させることができる。 When a second conductivity type contact layer, which will be described later, is provided on the second conductivity type lateral conduction layer, the Al composition at the interface of the second conductivity type lateral conduction layer with the second conductivity type contact layer is It is preferably smaller than the Al composition in the layer and completely strained with respect to the substrate. Such a second conductivity type lateral conduction layer has a negative net internal electric field accumulated on the surface and inside of the second conductivity type lateral conduction layer, and carriers are induced at the interface. Conductivity can be improved.

このように、第2導電型縦伝導層は、分極ドーピング効果によりキャリア(例えば第2導電型縦伝導層がp型半導体により形成されている場合には正孔)を生成させて、キャリアを効率良く発光層内の活性層に注入する作用を有する。このため、第2導電型縦伝導層が発光層上に設けられることで、発光素子のキャリア注入効率を高めることができる。 In this way, the second conductivity type vertical conduction layer generates carriers (for example, holes when the second conductivity type vertical conduction layer is formed of a p-type semiconductor) due to the polarization doping effect, and efficiently transfers carriers. It has a good effect of injecting into the active layer in the light emitting layer. Therefore, by providing the second conductivity type vertical conduction layer on the light emitting layer, the carrier injection efficiency of the light emitting element can be improved.

また、第2導電型横伝導層は、電極下部に集中する電界によって狭められるキャリア分布を横方向(第2導電型横伝導層の面内)に広げる効果を有する。この効果により、第2導電型横伝導層は、第2導電型縦伝導層と同様に発光層へのキャリア注入効率を高めることができる。 Furthermore, the second conductivity type lateral conduction layer has the effect of widening the carrier distribution, which is narrowed by the electric field concentrated below the electrode, in the lateral direction (within the plane of the second conductivity type lateral conduction layer). Due to this effect, the second conductivity type horizontal conduction layer can improve carrier injection efficiency into the light emitting layer similarly to the second conductivity type vertical conduction layer.

<第2導電型コンタクト層>
本実施形態の発光素子の半導体積層部は、第2導電型クラッド層上に配置された第2導電型コンタクト層を更に備えていても良い。第2導電型コンタクト層を構成する窒化物半導体は、例えばGaN、AlNまたはInNおよび、それらを含む混晶で形成されることが好ましく、GaNを含む窒化物半導体であることがより好ましい。
<Second conductivity type contact layer>
The semiconductor laminated portion of the light emitting device of this embodiment may further include a second conductivity type contact layer disposed on the second conductivity type cladding layer. The nitride semiconductor constituting the second conductivity type contact layer is preferably formed of, for example, GaN, AlN, or InN, or a mixed crystal containing them, and is more preferably a nitride semiconductor containing GaN.

第2導電型コンタクト層は、P、As、Sb等のN以外のV族元素、C、H、F、O、Mg、Si、Be等の不純物が混入していてよい。原料ガスの汎用性から、第2導電型コンタクト層に含まれる不純物はMgであることが好ましい。コンタクト抵抗低減の観点から、Mgの濃度が8×1019cm-3以上5×1021cm-3以下であることが好ましく、5×1020cm-3以上5×1021cm-3以下であることがより好ましい。 The second conductivity type contact layer may contain impurities such as V group elements other than N such as P, As, and Sb, C, H, F, O, Mg, Si, and Be. In view of the versatility of the raw material gas, it is preferable that the impurity contained in the second conductivity type contact layer is Mg. From the viewpoint of reducing contact resistance, the Mg concentration is preferably 8×10 19 cm −3 or more and 5×10 21 cm −3 or less, and 5×10 20 cm −3 or more and 5×10 21 cm −3 or less. It is more preferable that there be.

また、第2導電型コンタクト層の層厚は、1nm以上20nm以下であることが好ましい。第2導電型コンタクト層の層厚が薄いほど発光層のキャリア注入効率が向上し、層厚が厚いほどキャリア注入効率が低下する。 Further, the layer thickness of the second conductivity type contact layer is preferably 1 nm or more and 20 nm or less. The thinner the second conductivity type contact layer is, the more the carrier injection efficiency of the light emitting layer is improved, and the thicker the second conductivity type contact layer is, the lower the carrier injection efficiency is.

<電子ブロック層>
本実施形態の発光層の半導体積層部は、発光層よりも上方に、バンドギャップが発光層より大きい電子ブロック層を更に有していても良い。電子ブロック層は、例えば発光層の上に設けてもよく、第2導波路層の内部、第2導波路層と発光層との間または第2導波路層と第2導電型縦伝導層との間に設けることもできる。
電子ブロック層の層厚は、電子ブロック層をキャリア(正孔)が量子貫通しやすいように、30nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。
<Electronic block layer>
The semiconductor laminated portion of the light emitting layer of this embodiment may further include an electron blocking layer above the light emitting layer and having a larger band gap than the light emitting layer. The electron block layer may be provided, for example, on the light emitting layer, inside the second waveguide layer, between the second waveguide layer and the light emitting layer, or between the second waveguide layer and the second conductivity type vertical conduction layer. It can also be provided between.
The thickness of the electron block layer is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less so that carriers (holes) can easily quantum penetrate the electron block layer.

<電極>
発光素子は、第2導電型クラッド層上に配置された第2電極と、第1導電型クラッド層上に配置された第1電極によって電流を注入することにより発光または発振を行うことができる。このとき、第1電極は、第1導電型クラッド層と電気に接触するように形成されており、第2電極は、第2導電型コンタクト層と電気に接触するように形成されている。
第1電極は、例えば、基板の裏側に電極を配置することができる。また、第1電極は、半導体積層部の第1導電型クラッド層よりも上部の層を例えば化学エッチングまたはドライエッチングによって除去することにより露出した第1導電型クラッド層上に配置される。つまり、第1電極は、第1導電型クラッド層においてメサ構造を形成しない領域上に配置 される。
<Electrode>
The light emitting element can emit light or oscillate by injecting current through a second electrode placed on the second conductivity type cladding layer and a first electrode placed on the first conductivity type cladding layer. At this time, the first electrode is formed so as to be in electrical contact with the cladding layer of the first conductivity type, and the second electrode is formed so as to be in electrical contact with the contact layer of the second conductivity type.
For example, the first electrode can be placed on the back side of the substrate. Further, the first electrode is disposed on the first conductivity type cladding layer exposed by removing a layer above the first conductivity type cladding layer of the semiconductor laminated portion by, for example, chemical etching or dry etching. That is, the first electrode is arranged on a region of the first conductivity type cladding layer where no mesa structure is formed.

第1導電型クラッド層がn型クラッド層の場合、第1電極は、Al、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zr等の金属、これらの混晶、または、ITOもしくはGa等の導電性酸化物等により形成される。
第1導電型クラッド層がp型クラッド層の場合、第1電極は、Ni、Au、Pt、Ag、Rh、Pd、Pt、Cu、Al、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Co、Ir、Zr等の金属、これらの混晶、または、ITOもしくはGa等の導電性酸化物等により形成される。
When the first conductivity type cladding layer is an n-type cladding layer, the first electrode is made of Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt. , a metal such as Cu, Ag, Au, or Zr, a mixed crystal thereof, or a conductive oxide such as ITO or Ga 2 O 3 .
When the first conductivity type cladding layer is a p-type cladding layer, the first electrode is made of Ni, Au, Pt, Ag, Rh, Pd, Pt, Cu, Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr. , a metal such as Mo, W, Co, Ir, and Zr, a mixed crystal thereof, or a conductive oxide such as ITO or Ga 2 O 3 .

第2導電型クラッド層がn型クラッド層の場合、第2電極は、Al、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zr等の金属、これらの混晶、または、ITOもしくはGa等の導電性酸化物等により形成される。
第2導電型クラッド層がp型クラッド層の場合、第2電極は、Ni、Au、Pt、Ag、Rh、Pd、Pt、Cu、Al、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Co、Ir、Zr等の金属、これらの混晶、または、ITOもしくはGa等の導電性酸化物等により形成される。
When the second conductivity type cladding layer is an n-type cladding layer, the second electrode is made of Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt. , a metal such as Cu, Ag, Au, or Zr, a mixed crystal thereof, or a conductive oxide such as ITO or Ga 2 O 3 .
When the second conductivity type cladding layer is a p-type cladding layer, the second electrode is made of Ni, Au, Pt, Ag, Rh, Pd, Pt, Cu, Al, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr. , a metal such as Mo, W, Co, Ir, and Zr, a mixed crystal thereof, or a conductive oxide such as ITO or Ga 2 O 3 .

第1電極および第2電極の配置領域および形状は、第1導電型クラッド層と第2導電型クラッド層(第2導電型コンタクト層を備える場合には第2導電型コンタクト層)とのそれぞれと電気的接触が得られていれば限定はされない。 The arrangement area and shape of the first electrode and the second electrode are different from each other in the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer (or the second conductivity type contact layer when the second conductivity type contact layer is provided). There is no limitation as long as electrical contact is obtained.

(1.2)発光素子の製造方法
本実施形態の発光素子は、基板上に各層を形成する工程を経て製造される。
(1.2) Method for manufacturing light emitting device The light emitting device of this embodiment is manufactured through a process of forming each layer on a substrate.

(基板の形成)
基板は、昇華法、ハイドライド気相成長(HVPE:Hydride Vapor Phase Epitaxy)法等の気相成長法および液相成長法等の一般的な基板成長法により形成される。
(Formation of substrate)
The substrate is formed by a general substrate growth method such as a sublimation method, a vapor phase epitaxy method such as a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method, and a liquid phase epitaxy method.

(半導体積層部の形成)
基板上に形成される半導体積層部の各層は、例えば、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、ハイドライド気相成長(HVPE)法または有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等により形成することができる。
ここで、基板上に形成された各層のうち窒化物半導体の層は、例えばトリメチルアルミニウム(TMAl)を含むAl原料、トリメチルガリウム(TMGa)またはトリエチルガリウム(TEGa)等を含むGa原料、もしくはアンモニア(NH)を含むN原料を用いて形成することができる。
(Formation of semiconductor stack)
Each layer of the semiconductor stack formed on the substrate is formed using, for example, molecular beam epitaxy (MBE), hydride vapor phase epitaxy (HVPE), or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). It can be formed by a method or the like.
Here, among the layers formed on the substrate, the nitride semiconductor layer is made of, for example, an Al raw material containing trimethylaluminum (TMAl), a Ga raw material containing trimethylgallium (TMGa) or triethylgallium (TEGa), or ammonia ( It can be formed using an N raw material containing NH 3 ).

変質窒化物半導体層は、基板上に形成されたAlを含む窒化物バッファ層を熱処理することによって形成される。具体的には、まず基板上にバッファ層としてAlGaN層を形成する。バッファ層を水素中およびNH中で交互に熱処理をする。この工程において、バッファ層中の窒素が脱離することによって窒素不足の状態となり、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない、化学量論組成の異なる窒化物半導体層が形成される。
これにより、窒化物半導体層の上に第1導電型クラッド層や発光層などを形成する際に、化学両論組成の異なる変質窒化物半導体層に歪が強くかかる。その結果、発光層にかかる歪が低減し、キャリアの発光効率が向上し、発光強度が向上する。
The altered nitride semiconductor layer is formed by heat treating a nitride buffer layer containing Al formed on a substrate. Specifically, first, an AlGaN layer is formed as a buffer layer on a substrate. The buffer layer is heat treated alternately in hydrogen and NH3 . In this process, nitrogen in the buffer layer is desorbed, resulting in a nitrogen-deficient state, and the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1, resulting in a nitride semiconductor with a different stoichiometric composition. A layer is formed.
As a result, when forming a first conductivity type cladding layer, a light emitting layer, etc. on a nitride semiconductor layer, a strong strain is applied to the modified nitride semiconductor layer having a different stoichiometric composition. As a result, the strain applied to the light emitting layer is reduced, the light emission efficiency of carriers is improved, and the light emission intensity is improved.

窒素抜けの観点から、熱処理時のリアクタ圧力は10mbar以上50mbar以下であることが好ましく、10mbar以上40mbar以下であることがより好ましい。また、熱処理の温度は1200℃以上1400℃以下であることが好ましく、1200℃以上1350℃以下であることがより好ましい。処理時間は50分以上15分以下であることが好ましい。 From the viewpoint of nitrogen removal, the reactor pressure during heat treatment is preferably 10 mbar or more and 50 mbar or less, more preferably 10 mbar or more and 40 mbar or less. Further, the temperature of the heat treatment is preferably 1200°C or more and 1400°C or less, more preferably 1200°C or more and 1350°C or less. The treatment time is preferably 50 minutes or more and 15 minutes or less.

熱処理により形成された窒化物半導体層の上に、第1導電型の窒化物半導体を含む第1導電型クラッド層を形成する。次いで、第1導電型クラッド層上に、1つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体(AlGaN等)により発光層を形成し、発光層上に、第2導電型クラッド層を形成する。
必要に応じて、発光層の上下にAlGaN等の窒化物半導体による導波路層を形成してもよい。また、第2導電型クラッド層および導波路の間にAlGaN等の窒化物半導体による中間層を形成してもよいし、第2導電型クラッド層上にGaN等を含む窒化物半導体第2導電型コンタクト層を設けてもよいし、発光層よりも上方に電子ブロック層を形成してもよい。
A first conductivity type cladding layer containing a first conductivity type nitride semiconductor is formed on the nitride semiconductor layer formed by heat treatment. Next, a light emitting layer made of a nitride semiconductor (AlGaN or the like) including one or more quantum wells is formed on the first conductivity type cladding layer, and a second conductivity type cladding layer is formed on the light emitting layer.
If necessary, waveguide layers made of a nitride semiconductor such as AlGaN may be formed above and below the light emitting layer. Further, an intermediate layer made of a nitride semiconductor such as AlGaN may be formed between the second conductivity type cladding layer and the waveguide, or a second conductivity type nitride semiconductor layer containing GaN or the like may be formed on the second conductivity type cladding layer. A contact layer may be provided, or an electron blocking layer may be formed above the light emitting layer.

発光素子は、基板上に形成された半導体積層部の各層の不要部分をエッチングによって除去する工程(メサ構造形成工程)を経て製造される。半導体積層部の各層の不要部分の除去は、例えば誘導結合型プラズマ(ICP)エッチング等で行うことができる。
メサ構造形成工程では、エッチングによって導体積層部の各層の不要部分が除去されることで、第1導電型クラッド層の一部が露出される。
A light emitting element is manufactured through a step (mesa structure forming step) of removing unnecessary portions of each layer of a semiconductor stack formed on a substrate by etching. The unnecessary portions of each layer of the semiconductor stack can be removed by, for example, inductively coupled plasma (ICP) etching.
In the mesa structure forming step, unnecessary portions of each layer of the conductive layered portion are removed by etching, thereby exposing a portion of the first conductivity type cladding layer.

(電極の形成)
また、発光素子は、電極を形成する工程を経て製造され得る。第1電極および第2電極等の電極は、例えば抵抗加熱蒸着、電子銃蒸着またはスパッタ等のように電子線蒸着(EB)法によって金属を蒸着させる種々の方法により形成されるが、これら方法には限定されない。各電極は、単層で形成してもよく、複数層積層して形成してもよい。また、各電極は、層の形成後に酸素、窒素または空気雰囲気等で熱処理が行われてもよい。
最後に、上述した工程を経て各層が形成された基板を、ダイシングにより個片へと分割して発光素子が製造される。
(Formation of electrode)
Further, the light emitting element can be manufactured through a process of forming electrodes. Electrodes such as the first electrode and the second electrode can be formed by various methods of depositing metal by electron beam evaporation (EB), such as resistance heating evaporation, electron gun evaporation, or sputtering. is not limited. Each electrode may be formed of a single layer or may be formed of a plurality of laminated layers. Further, each electrode may be subjected to heat treatment in an oxygen, nitrogen, or air atmosphere after forming the layer.
Finally, the substrate on which each layer has been formed through the steps described above is divided into individual pieces by dicing to manufacture light emitting elements.

具体的には、第1導電型クラッド層上において、表面上に第1電極を形成する。また、第2電極は、半導体積層部の一部形成されるメサ構造の最上層(例えば、第2導電型クラッド層)に形成される。
このように、本実施形態による発光素子の製造方法によれば、キャリア注入効率を高めることができ、発光強度を高めることができる。
Specifically, a first electrode is formed on the surface of the first conductivity type cladding layer. Further, the second electrode is formed on the uppermost layer (for example, a second conductivity type cladding layer) of a mesa structure that is partially formed in the semiconductor stack.
In this way, according to the method for manufacturing a light emitting device according to the present embodiment, carrier injection efficiency can be increased and emission intensity can be increased.

2.発光素子の物性等の測定方法
上述した発光素子の物性等は、以下のようにして測定することができる。
2. Method for Measuring Physical Properties, etc. of Light-Emitting Element The physical properties, etc. of the above-mentioned light-emitting element can be measured as follows.

(層厚の測定方法)
発光素子を構成する各層の層厚は、基板に垂直な所定断面を切り出して、この断面を透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)により観察し、TEMの測長機能を使用することで測定できる。測定方法としては、先ず、TEMを用いて、発光素子の基板の主面に対して垂直な断面を観察する。具体的には、例えば、発光素子の基板の主面に対して垂直な断面を示すTEM画像内の、基板の主面に対して平行な方向において2μm以上の範囲を観察幅とする。この観察幅の範囲において、組成の異なる2層の界面にはコントラストが観察されるので、この界面までの厚さを、幅200nmの連続する観察領域で観察する。この200nm幅の観察領域内に含まれる各層の厚さの平均値を、上述した2μm以上の観察幅から任意に抽出した5箇所から算出することで、各層の層厚を得ることができる。
(Method for measuring layer thickness)
The layer thickness of each layer that makes up the light emitting element is measured by cutting out a predetermined cross section perpendicular to the substrate, observing this cross section with a transmission electron microscope (TEM), and using the length measurement function of the TEM. can. As a measurement method, first, a cross section perpendicular to the main surface of the substrate of the light emitting element is observed using a TEM. Specifically, for example, the observation width is a range of 2 μm or more in a direction parallel to the main surface of the substrate in a TEM image showing a cross section perpendicular to the main surface of the substrate of the light emitting element. In this observation width range, a contrast is observed at the interface between two layers with different compositions, so the thickness up to this interface is observed in a continuous observation area with a width of 200 nm. The layer thickness of each layer can be obtained by calculating the average value of the thickness of each layer included in this 200 nm wide observation region from five points arbitrarily extracted from the above-mentioned observation width of 2 μm or more.

(不純物濃度およびドーピング濃度の測定)
発光素子を構成する各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により測定することができる。
各層に含まれるドーパントや不純物の濃度を、デバイスに加工された後にSIMSで測定する場合は、化学的なエッチングや物理研磨により電極を除去した状態で行うことができる。また、各層に含まれるドーパントや不純物の濃度は、電極が形成されていない基板側からスパッタして測定することもできる。
具体的には、エバンス・アナリティカル・グループ(EAG)社が提供する測定条件によりSIMS測定を実施する。測定時の試料のスパッタには、14.5keVのエネルギーを有したセシウム(Cs)イオンビームを用いる。
(Measurement of impurity concentration and doping concentration)
The concentration of dopants and impurities contained in each layer constituting a light emitting element can be measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
When measuring the concentration of dopants and impurities contained in each layer by SIMS after processing into a device, the measurement can be performed with the electrodes removed by chemical etching or physical polishing. Furthermore, the concentration of dopants and impurities contained in each layer can also be measured by sputtering from the substrate side on which no electrodes are formed.
Specifically, SIMS measurement is performed under measurement conditions provided by Evans Analytical Group (EAG). A cesium (Cs) ion beam with an energy of 14.5 keV is used to sputter the sample during measurement.

(各層の原子濃度の測定方法)
発光素子を構成する各層に含まれる原子濃度を測定する方法としては、X線回折(XRD:X-Ray Diffraction)法による逆格子マッピング測定(RSM:Reciprocal Space Mapping)が挙げられる。具体的には、非対称面を回折面として得られる回折ピーク近傍の逆格子マッピングデータを解析することにより、下地に対する格子緩和率とAl組成が得られる。回折面としては、例えば(10-15)面や(20-24)面が挙げられる。
また、発光層や傾斜層、各層に形成されたヒロックなどのXRDで十分な反射強度が得られない層や領域は、X線光電分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)、及び電子エネルギー損失分光法(EELS:Electron Energy-Loss Spectroscopy)によって測定することができる。
(Method for measuring atomic concentration in each layer)
A method for measuring the atomic concentration contained in each layer constituting a light emitting element includes reciprocal space mapping (RSM) using X-ray diffraction (XRD). Specifically, by analyzing reciprocal lattice mapping data near the diffraction peak obtained using the asymmetric surface as the diffraction surface, the lattice relaxation rate and Al composition with respect to the base can be obtained. Examples of the diffraction plane include the (10-15) plane and the (20-24) plane.
In addition, for layers and regions where sufficient reflection intensity cannot be obtained by XRD, such as light-emitting layers, gradient layers, and hillocks formed in each layer, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), energy-dispersive It can be measured by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and electron energy-loss spectroscopy (EELS).

EELSでは、電子線が試料を透過する際に失うエネルギーを測定することで、試料の組成を分析する。具体的には、例えば、TEM観察等で使用する薄片化試料において、透過電子線の強度のエネルギー損失スペクトルを測定・解析する。そして、エネルギー損失量20eV付近に現れるピーク位置が、各層の組成に応じて変化することを利用し、ピーク位置から組成を求めることができる。
上述のTEM観察による層厚算出方法と同様にして、観察幅200nmにおけるAl組成の平均値を、2μm以上の観察領域から任意に抽出した5箇所から算出することで、各層のAl組成を得る。
In EELS, the composition of a sample is analyzed by measuring the energy lost when an electron beam passes through the sample. Specifically, for example, the energy loss spectrum of the intensity of the transmitted electron beam is measured and analyzed in a thin sectioned sample used in TEM observation or the like. Then, by utilizing the fact that the peak position that appears near the energy loss amount of 20 eV changes depending on the composition of each layer, the composition can be determined from the peak position.
In the same manner as the layer thickness calculation method using TEM observation described above, the average value of the Al composition in the observation width of 200 nm is calculated from five points arbitrarily extracted from the observation area of 2 μm or more to obtain the Al composition of each layer.

EDXでは、上述のTEM観察等で使用する薄片化試料において電子線によって発生する特性X線を測定・解析する。上述のTEM観察による層厚算出方法と同様にして、観察幅200nmにおけるAl組成の平均値を、2μm以上の観察領域から任意に抽出した5箇所から算出することで、各層のAl組成を得る。 In EDX, characteristic X-rays generated by an electron beam are measured and analyzed in a thin sectioned sample used in the above-mentioned TEM observation and the like. In the same manner as the layer thickness calculation method using TEM observation described above, the average value of the Al composition in the observation width of 200 nm is calculated from five points arbitrarily extracted from the observation area of 2 μm or more to obtain the Al composition of each layer.

XPSでは、イオンビームを用いたスパッタエッチングを行いながらXPS測定を行うことで、深さ方向の評価が可能である。イオンビームには一般的にAr+が用いられるが、XPS装置に搭載されたエッチング用イオン銃で照射できるイオンであれば、例えばArクラスターイオンなどの他のイオン種でもよい。Al、Ga、NのXPSピーク強度を測定・解析して各層のAl組成の深さ方向分布を得る。スパッタエッチングの代わりに、基板の主面に対して垂直な断面が拡大されて露出されるように発光素子を斜め研磨して、露出断面をXPSで測ってもよい。 In XPS, evaluation in the depth direction is possible by performing XPS measurement while performing sputter etching using an ion beam. Although Ar+ is generally used as the ion beam, other ion species such as Ar cluster ions may be used as long as they can be irradiated with an etching ion gun mounted on the XPS apparatus. The XPS peak intensities of Al, Ga, and N are measured and analyzed to obtain the depth distribution of Al composition in each layer. Instead of sputter etching, the light emitting element may be obliquely polished so that a cross section perpendicular to the main surface of the substrate is enlarged and exposed, and the exposed cross section may be measured by XPS.

特に、変質窒化物半導体層の化学量論比を測定する際はXPS測定によって行うことが好ましい。
XPSだけでなくオージェ電子分光法(AES:Auger Electron Spectroscopy)を用いても各層の組成を測定できる。この場合、スパッタエッチングあるいは斜め研磨により露出させた断面においてオージェ電子分光法による測定を行うことで、組成を測定できる。また、斜め研磨により露出させた断面に対するSEM-EDX測定によっても、各層の組成を測定できる。
In particular, when measuring the stoichiometric ratio of the altered nitride semiconductor layer, it is preferable to use XPS measurement.
The composition of each layer can be measured not only by XPS but also by Auger Electron Spectroscopy (AES). In this case, the composition can be measured by performing measurement using Auger electron spectroscopy on a cross section exposed by sputter etching or oblique polishing. The composition of each layer can also be measured by SEM-EDX measurement on a cross section exposed by oblique polishing.

(発光素子の適用分野)
本開示に係る発光素子は、例えば、医療・ライフサイエンス分野、環境分野、産業・工業分野、生活・家電分野、農業分野、その他分野の装置に適用可能である。発光素子は、薬品または化学物質の合成・分解装置、液体・気体・固体(容器、食品、医療機器等)殺菌装置、半導体等の洗浄装置、フィルム・ガラス・金属等の表面改質装置、半導体・FPD(Flat Panel Display)・PCB(Printed Wiring Board)・その他電子品製造用の露光装置、印刷・コーティング装置、接着・シール装置、フィルム・パターン・モックアップ等の転写・成形装置、紙幣・傷・血液・化学物質等の測定・検査装置に適用可能である。
(Application field of light emitting device)
The light emitting device according to the present disclosure is applicable to, for example, devices in the medical/life science field, the environment field, the industry/industrial field, the lifestyle/home appliance field, the agricultural field, and other fields. Light-emitting elements are used in synthesis and decomposition equipment for drugs or chemical substances, sterilization equipment for liquids, gases, and solids (containers, foods, medical equipment, etc.), cleaning equipment for semiconductors, etc., surface modification equipment for films, glass, metals, etc., and semiconductors.・FPD (Flat Panel Display), PCB (Printed Wiring Board), exposure equipment for manufacturing other electronic products, printing/coating equipment, adhesion/sealing equipment, transfer/forming equipment for films, patterns, mockups, etc., banknotes/scratches - Applicable to measurement and inspection equipment for blood, chemical substances, etc.

液体殺菌装置の例としては、冷蔵庫内の自動製氷装置・製氷皿および貯氷容器・製氷機用の給水タンク、冷凍庫、製氷機、加湿器、除湿器、ウォーターサーバの冷水タンク・温水タンク・流路配管、据置型浄水器、携帯型浄水器、給水器、給湯器、排水処理装置、ディスポーザ、便器の排水トラップ、洗濯機、透析用水殺菌モジュール、腹膜透析のコネクタ殺菌器、災害用貯水システム等が挙げられるが、この限りではない。 Examples of liquid sterilizers include automatic ice makers, ice trays and ice storage containers in refrigerators, water supply tanks for ice makers, cold water tanks, hot water tanks, and flow channels for freezers, ice makers, humidifiers, dehumidifiers, and water servers. Piping, stationary water purifiers, portable water purifiers, water heaters, water heaters, wastewater treatment equipment, disposers, toilet drain traps, washing machines, dialysis water sterilization modules, peritoneal dialysis connector sterilizers, disaster water storage systems, etc. It can be mentioned, but it is not limited to this.

気体殺菌装置の例としては、空気清浄器、エアコン、天井扇、床面用または寝具用の掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機、室内殺菌灯、保管庫の換気システム、靴箱、タンス等が挙げられるが、この限りではない。
固体殺菌装置(表面殺菌装置を含む)の例としては、真空パック器、ベルトコンベヤ、医科用・歯科用・床屋用・美容院用のハンドツール殺菌装置、歯ブラシ、歯ブラシ入れ、箸箱、化粧ポーチ、排水溝のふた、便器の局部洗浄器、便器フタ等が挙げられるが、この限りではない。
Examples of gas sterilizers include air purifiers, air conditioners, ceiling fans, floor or bedding vacuum cleaners, futon dryers, shoe dryers, washing machines, clothes dryers, indoor germicidal lights, and storage ventilation. Examples include, but are not limited to, systems, shoe boxes, chests of drawers, etc.
Examples of solid sterilizers (including surface sterilizers) include vacuum packers, belt conveyors, hand tool sterilizers for medical, dental, barber and beauty salons, toothbrushes, toothbrush holders, chopstick cases, cosmetic pouches, Examples include, but are not limited to, drain covers, toilet bowl washers, toilet bowl lids, etc.

3.発光素子の具体例
以下、図1及び図2を参照して、本実施形態の発光素子をより具体的に説明する。なお、以下の各実施形態の各層の詳細な構成は、上述した通りである。
3. Specific Example of Light-Emitting Element Hereinafter, the light-emitting element of this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the detailed configuration of each layer in each embodiment below is as described above.

(3.1)第1の実施形態
図1は、本実施形態にかかる発光素子の一例であるレーザダイオード1の一構成例を示す断面模式図である。図1に示すように、レーザダイオード1は、基板11と、基板11上に配置される半導体積層部10と、第1電極12と、第2電極13とを備えている。半導体積層部10は、変質窒化物半導体層101と、n型の導電型を有する第1導電型クラッド層102と、第1導波路層103、発光層104と、第2導波路層105、p型の導電型を有する第2導電型クラッド層106と、コンタクト層107とを備えている。
(3.1) First Embodiment FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a laser diode 1, which is an example of a light emitting element according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the laser diode 1 includes a substrate 11, a semiconductor stack 10 disposed on the substrate 11, a first electrode 12, and a second electrode 13. The semiconductor stack 10 includes a modified nitride semiconductor layer 101, a first conductivity type cladding layer 102 having an n-type conductivity, a first waveguide layer 103, a light emitting layer 104, a second waveguide layer 105, and a p-type cladding layer 102. The contact layer 107 includes a second conductivity type cladding layer 106 and a contact layer 107 having the same conductivity type.

(3.2)第2の実施形態
図2は、本実施形態にかかる発光素子の一例であるライトエミッティングダイオード2の一構成例を示す断面模式図である。図2に示すように、ライトエミッティングダイオード2は、基板11と、基板上に配置される半導体積層部20と、第1電極12と、第2電極13とを備えている。半導体積層部20は、変質窒化物半導体層201と、n型の導電型を有する第1導電型クラッド層202と、発光層203と、電子ブロック層204と、p型の導電型を有する第2導電型クラッド層205と、コンタクト層206とを備えている。
(3.2) Second Embodiment FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a light emitting diode 2, which is an example of a light emitting element according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the light emitting diode 2 includes a substrate 11, a semiconductor stack 20 disposed on the substrate, a first electrode 12, and a second electrode 13. The semiconductor stack 20 includes a modified nitride semiconductor layer 201, a first conductivity type cladding layer 202 having an n-type conductivity type, a light emitting layer 203, an electron block layer 204, and a second conductivity type cladding layer 202 having a p-type conductivity type. It includes a conductive cladding layer 205 and a contact layer 206.

4.効果
上述した発光素子および発光素子の製造方法は、以下の効果を有する。
4. Effects The above-described light-emitting element and method for manufacturing a light-emitting element have the following effects.

(1)本開示の発光素子の製造方法において、基板上にバッファ層を形成し、水素中およびNHで交互に熱処理をすることにより、変質窒化物半導体層を形成する。この工程において、バッファ層中の窒素が脱離することによって窒素不足の状態となり、変質窒化物半導体層におけるIII族原子とV族原子との化学量論組成が1:1ではなくなる。化学量論組成の異なる窒化物半導体層が形成されることにより、その上に形成される第1導電型クラッド層や発光層などを形成される際に生じる歪は、化学両論組成の異なる変質窒化物半導体層に強く印加される。また、この工程において、変質窒化物半導体層含まれる水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下とすることができ、変質窒化物半導体層全体に印加される歪を緩和させることができる。
これにより、発光層にかかる歪が低減し、キャリアの発光効率が向上するため、レーザダイオードの連続発振や、ライトエミッティングダイオードの発光強度向上による短時間での殺菌機能を実現できる。
(1) In the method for manufacturing a light emitting device of the present disclosure, a buffer layer is formed on a substrate, and a modified nitride semiconductor layer is formed by alternately performing heat treatment in hydrogen and NH 3 . In this step, nitrogen in the buffer layer is desorbed, resulting in a nitrogen-deficient state, and the stoichiometric composition of group III atoms and group V atoms in the altered nitride semiconductor layer is no longer 1:1. Due to the formation of nitride semiconductor layers with different stoichiometric compositions, the strain that occurs when forming the first conductivity type cladding layer, light-emitting layer, etc., formed thereon is caused by altered nitride semiconductor layers with different stoichiometric compositions. A strong voltage is applied to the physical semiconductor layer. In addition, in this step, the amount of hydrogen contained in the altered nitride semiconductor layer can be reduced to 1×10 18 cm -3 or more and 5×10 19 cm -3 or less, which alleviates the strain applied to the entire altered nitride semiconductor layer. can be done.
This reduces the strain applied to the light-emitting layer and improves the light-emitting efficiency of carriers, making it possible to realize continuous oscillation of the laser diode and a sterilization function in a short time by increasing the light-emission intensity of the light-emitting diode.

(2)本開示の発光素子は、Alを含む窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、を備え、半導体積層部は、基板上に配置され、基板と、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、を有し、基板と第1導電型クラッド層との間にはIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層又は水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む変質窒化物半導体層を備えることが好ましい。
これにより、変質窒化物半導体層よりも上方に形成された層全体に印加される歪を緩和させることができるため、第1導電型クラッド層の厚みを厚くすることができる。その結果、抵抗を下げることができ、閾値電圧を低減することが可能となる。また、歪の緩和により発光層でのキャリアの発光効率が向上し、発光強度および発振閾値電流密度の向上が可能となる。
(2) A light emitting device of the present disclosure includes a nitride semiconductor substrate containing Al, a semiconductor stacked section placed on the nitride semiconductor substrate, the semiconductor stacked section placed on the substrate, and a substrate; a first conductivity type cladding layer including a first conductivity type nitride semiconductor layer; a light emitting layer disposed on the first conductivity type cladding layer and formed of a nitride semiconductor including one or more quantum wells; a second conductivity type cladding layer disposed on the substrate and including a second conductivity type nitride semiconductor layer, and between the substrate and the first conductivity type cladding layer, group III atoms and group V atoms are arranged. It is preferable to provide an altered nitride semiconductor layer whose stoichiometric ratio is not 1:1 or an altered nitride semiconductor layer containing hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less.
As a result, the strain applied to the entire layer formed above the altered nitride semiconductor layer can be relaxed, so the thickness of the first conductivity type cladding layer can be increased. As a result, resistance can be lowered and threshold voltage can be reduced. In addition, the relaxation of strain improves the luminous efficiency of carriers in the light emitting layer, making it possible to improve the luminous intensity and the oscillation threshold current density.

(3)本開示の発光素子において、化学量論比の異なる変質窒化物半導体層は窒素の含有量がIII族原子に対して過少であることが好ましい。
これにより変質窒化物半導体層よりも上方に形成された層全体に印加される歪を緩和させることができる。それにより、第1導電型クラッド層の厚みを厚くすることができる。その結果、抵抗を下げることができ、閾値電圧を低減することが可能となる。また、歪の緩和により発光層でのキャリアの発光効率が向上し、発光強度および発振閾値電流密度の向上が可能となる。
(3) In the light emitting device of the present disclosure, it is preferable that the modified nitride semiconductor layers having different stoichiometric ratios contain too little nitrogen relative to Group III atoms.
This makes it possible to alleviate the strain applied to the entire layer formed above the altered nitride semiconductor layer. Thereby, the thickness of the first conductivity type cladding layer can be increased. As a result, resistance can be lowered and threshold voltage can be reduced. In addition, the relaxation of strain improves the luminous efficiency of carriers in the light emitting layer, making it possible to improve the luminous intensity and the oscillation threshold current density.

(4)本開示の発光素子において、化学量論比の異なる変質窒化物半導体層は3nm以上40nm以下の厚みであることが好ましい。
これにより変質窒化物半導体層よりも上方に形成された層全体に印加される歪を緩和させることができる。それにより、第1導電型クラッド層の厚みを厚くすることができる。その結果、抵抗を下げることができ、閾値電圧を低減することが可能となる。また、歪の緩和により発光層でのキャリアの発光効率が向上し、発光強度および発振閾値電流密度の向上が可能となる。
(4) In the light emitting device of the present disclosure, the modified nitride semiconductor layers having different stoichiometric ratios preferably have a thickness of 3 nm or more and 40 nm or less.
This makes it possible to alleviate the strain applied to the entire layer formed above the altered nitride semiconductor layer. Thereby, the thickness of the first conductivity type cladding layer can be increased. As a result, resistance can be lowered and threshold voltage can be reduced. In addition, the relaxation of strain improves the luminous efficiency of carriers in the light emitting layer, making it possible to improve the luminous intensity and the oscillation threshold current density.

(5)本開示の発光素子において、化学量論比の異なる変質窒化物半導体層はAlGaNであることが好ましい。
これにより、変質窒化物半導体層よりも上方に形成された層全体に印加される歪を緩和させることができる。それにより、第1導電型クラッド層の厚みを厚くすることができる。その結果、抵抗を下げることができ、閾値電圧を低減することが可能となる。また、歪の緩和により発光層でのキャリアの発光効率が向上し、発光強度および発振閾値電流密度の向上が可能となる。
(5) In the light emitting device of the present disclosure, the modified nitride semiconductor layers having different stoichiometric ratios are preferably AlGaN.
Thereby, strain applied to the entire layer formed above the altered nitride semiconductor layer can be alleviated. Thereby, the thickness of the first conductivity type cladding layer can be increased. As a result, resistance can be lowered and threshold voltage can be reduced. In addition, the relaxation of strain improves the luminous efficiency of carriers in the light emitting layer, making it possible to improve the luminous intensity and the oscillation threshold current density.

(6)本開示の発光素子において、窒化物半導体基板がAlN単結晶基板であることが好ましい。
これにより、基板と基板の上側に形成される窒化物半導体層との格子定数差が小さくなり、窒化物半導体層を格子整合系で成長させることで貫通転位を少なくすることができ、安定性の高い窒化物半導体層を形成することができる。
(6) In the light emitting device of the present disclosure, the nitride semiconductor substrate is preferably an AlN single crystal substrate.
This reduces the difference in lattice constant between the substrate and the nitride semiconductor layer formed on the upper side of the substrate, and by growing the nitride semiconductor layer in a lattice-matched system, it is possible to reduce threading dislocations and improve stability. A high nitride semiconductor layer can be formed.

(7)本開示の発光素子において、第1導電型クラッド層はAlGa1-aN(0.65<a≦0.90)で形成されていることが好ましい。
これにより、完全歪での成長が可能となり、高い発光効率を実現することができる。
(7) In the light emitting device of the present disclosure, the first conductivity type cladding layer is preferably formed of Al a Ga 1-a N (0.65<a≦0.90).
This makes it possible to grow with complete strain and achieve high luminous efficiency.

(8)本開示の発光素子において、第1導電型クラッド層は、250nm以上800nm以下であることが好ましい。
これにより、緩和しない窒化物半導体積層体が得られ、発光効率の向上が得られる。また、膜抵抗が低減され、閾値電圧の低減ができる。
(8) In the light emitting device of the present disclosure, the first conductivity type cladding layer preferably has a thickness of 250 nm or more and 800 nm or less.
As a result, a nitride semiconductor laminate that does not relax can be obtained, and the luminous efficiency can be improved. Furthermore, membrane resistance is reduced, and threshold voltage can be reduced.

(9)本開示の発光素子は、第1導電型クラッド層と発光層との間に配置された第1導波路層と、第2導電型クラッド層と発光層との間に配置された第2導波路層と、を備えていることが好ましい。
これにより、発光層へ光を閉じ込める効果が向上し、発光効率が向上する。
(9) The light emitting device of the present disclosure includes a first waveguide layer disposed between the first conductivity type cladding layer and the light emitting layer, and a first waveguide layer disposed between the second conductivity type cladding layer and the light emitting layer. 2 waveguide layers.
This improves the effect of confining light in the light emitting layer and improves the light emitting efficiency.

(10)本開示の発光素子において、第2導電型クラッド層上に配置され、GaNを含む窒化物半導体で形成された第2導電型コンタクト層を備え、前記第2導電型クラッド層は、AlGa1-bN(0.1≦b≦1)を含み、前記窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてAl組成bが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が0.5μm未満である第2導電型縦伝導層と、AlGa1-cN(0<c≦1)を含む第2導電型横伝導層を有することが好ましい。
これにより、キャリアをより効率よく発光層へ注入することが可能となり、発光効率の向上が得られる。
(10) The light emitting device of the present disclosure includes a second conductivity type contact layer disposed on the second conductivity type cladding layer and formed of a nitride semiconductor containing GaN, the second conductivity type cladding layer comprising Al a second conductive film containing b Ga 1-b N (0.1≦b≦1), having a composition gradient in which the Al composition b decreases as it moves away from the nitride semiconductor substrate, and having a film thickness of less than 0.5 μm; It is preferable to have a vertical conductive layer of type 2 and a horizontal conductive layer of second conductivity type containing Al c Ga 1-c N (0<c≦1).
This makes it possible to more efficiently inject carriers into the light-emitting layer, resulting in improved light-emitting efficiency.

以下、本開示の実施例及び比較例について説明する。 Examples and comparative examples of the present disclosure will be described below.

<実施例1>
以下に示す製造方法により、レーザダイオードを作製した。
基板として厚さ550μmの(0001)面AlN単結晶基板を用いた。
次に、基板上に、ホモエピタキシャル層であるAlN層を形成した。AlN層は、1200℃の環境下において500nmの厚さで形成した。このとき、III族元素原料ガスの供給レートと窒素原料ガスの供給レートとの比率(V/III比)は50とした。このときのAlN層の成長レートは0.5μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。
<Example 1>
A laser diode was manufactured by the manufacturing method shown below.
A (0001) plane AlN single crystal substrate with a thickness of 550 μm was used as the substrate.
Next, an AlN layer, which is a homoepitaxial layer, was formed on the substrate. The AlN layer was formed to a thickness of 500 nm in an environment of 1200°C. At this time, the ratio (V/III ratio) between the supply rate of the group III element raw material gas and the supply rate of the nitrogen raw material gas was set to 50. The growth rate of the AlN layer at this time was 0.5 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material.

この基板上に、バッファ層としてAlGaN層(Al:95%、すなわちAl0.95Ga0.05N層)を形成した。AlGaN層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で20nmの厚さで形成した。このときのAlGaN層の成長レートは0.4μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。このAlGaN層に対してMOCVD装置を用いてアニール処理を行った。アニール処理は、1250℃の環境下において、NH雰囲気中での5分間のアニールおよびH雰囲気中での5分間のアニールを1セットとして、2セットの処理を行った。また、アニールを行ったチャンバーの真空度を25mbarとした。このアニール処理によってIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層を形成した。 On this substrate, an AlGaN layer (Al: 95%, ie, an Al 0.95 Ga 0.05 N layer) was formed as a buffer layer. The AlGaN layer was formed to a thickness of 20 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the AlGaN layer at this time was 0.4 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material. This AlGaN layer was annealed using a MOCVD apparatus. Two sets of annealing treatments were performed in an environment of 1250° C., one set being annealing for 5 minutes in an NH 3 atmosphere and another for 5 minutes in an H 2 atmosphere. Further, the vacuum degree of the chamber in which the annealing was performed was set to 25 mbar. This annealing treatment formed a modified nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of Group III atoms to Group V atoms was not 1:1.

上述したように形成したIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層上に、第1導電型クラッド層を形成した。第1導電型クラッド層は、Siをドーパント不純物として用いたn型AlGaN層(Al:75%、すなわちAl0.75Ga0.25N層)とした。第1導電型クラッド層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で400nmの厚さで形成した。このときの第1導電型クラッド層の成長レートは0.4μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。また、Si原料としてモノシラン(SiH)を用いた。 A first conductivity type cladding layer was formed on the altered nitride semiconductor layer formed as described above in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1. The first conductivity type cladding layer was an n-type AlGaN layer (Al: 75%, that is, an Al 0.75 Ga 0.25 N layer) using Si as a dopant impurity. The first conductivity type cladding layer was formed to have a thickness of 400 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the first conductivity type cladding layer at this time was 0.4 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material. Moreover, monosilane (SiH 4 ) was used as a Si raw material.

続いて、第1導電型クラッド層上に第1導波路層であるn型導波路層を形成した。n型導波路層は、Siをドーパント不純物として用いたn型AlGaN層(Al:63%、すなわちAl0.63Ga0.37N層)とした。n型導波路層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で60nmの厚さで形成した。このときのn型導波路層の成長レートは0.35μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。 Subsequently, an n-type waveguide layer, which is a first waveguide layer, was formed on the first conductivity type cladding layer. The n-type waveguide layer was an n-type AlGaN layer (Al: 63%, that is, an Al 0.63 Ga 0.37 N layer) using Si as a dopant impurity. The n-type waveguide layer was formed to have a thickness of 60 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the n-type waveguide layer at this time was 0.35 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material.

続いて、n型導波路層上に発光層を形成した。発光層は、量子井戸層とバリア層とを3周期積層させた多重量子井戸構造を有するように成膜して形成した。ここで、量子井戸層は、3.0nmの厚さを有するAlGaN層(Al:52%、すなわちAl0.52Ga0.48N層)とした。また、6.0nmの厚さを有するバリア層は、AlGaN層(Al:63%、すなわちAl0.63Ga0.37N層)とした。
発光層は、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で形成した。このときの量子井戸層の成長レートは0.18μm/hrであった。また、バリア層の成長レートは0.15μm/hrであった。
Subsequently, a light emitting layer was formed on the n-type waveguide layer. The light-emitting layer was formed by forming a film to have a multi-quantum well structure in which quantum well layers and barrier layers were laminated three times. Here, the quantum well layer was an AlGaN layer (Al: 52%, ie, an Al 0.52 Ga 0.48 N layer) having a thickness of 3.0 nm. Further, the barrier layer having a thickness of 6.0 nm was an AlGaN layer (Al: 63%, that is, an Al 0.63 Ga 0.37 N layer).
The light emitting layer was formed under the conditions that the degree of vacuum was set at 50 mbar and the V/III ratio was set at 4000. The growth rate of the quantum well layer at this time was 0.18 μm/hr. Further, the growth rate of the barrier layer was 0.15 μm/hr.

続いて、発光層上に第2導波路層であるp型導波路層を形成した。p型導波路層は、ドーパントを含まないAlGaN層(Al:63%、すなわちAl0.63Ga0.37N層)とした。p型導波路層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で60nmの厚さで形成した。このときのp型導波路層の成長レートは0.35μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。 Subsequently, a p-type waveguide layer, which is a second waveguide layer, was formed on the light emitting layer. The p-type waveguide layer was an AlGaN layer (Al: 63%, ie, an Al 0.63 Ga 0.37 N layer) containing no dopant. The p-type waveguide layer was formed to have a thickness of 60 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the p-type waveguide layer at this time was 0.35 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material.

続いて、p型導波路層上に第2導電型クラッド層を形成した。第2導電型クラッド層は、第2導電型縦伝導層と、第2導電型横伝導層とを備える積層構造であり、Al組成比が傾斜するグレーデッド層である。第2導電型縦伝導層は、基板から遠ざかる方向にAl組成が分布をもち、Al=0.63から1.0まで変化する、層厚20nmのAlGaN層とした。また、第2導電型横伝導層は、基板から遠ざかる方向にAl組成が分布をもち、Al=1.0から0.7まで変化する、層厚320nmのp型AlGaN層とした。第2導電型クラッド層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で形成した。このときの第2導電型クラッド層の成長レートは0.3~0.5μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。 Subsequently, a second conductivity type cladding layer was formed on the p-type waveguide layer. The second conductivity type cladding layer has a laminated structure including a second conductivity type vertical conduction layer and a second conductivity type horizontal conduction layer, and is a graded layer having a gradient Al composition ratio. The second conductivity type vertical conduction layer was an AlGaN layer having a thickness of 20 nm and having an Al composition distribution in the direction away from the substrate, varying from Al=0.63 to 1.0. Further, the second conductivity type lateral conduction layer was a p-type AlGaN layer having a layer thickness of 320 nm and having an Al composition distribution in the direction away from the substrate and varying from Al=1.0 to 0.7. The second conductivity type cladding layer was formed at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the second conductivity type cladding layer at this time was 0.3 to 0.5 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material.

続いて、第2導電型クラッド層上に第2導電型コンタクト層であるp型コンタクト層を形成した。ここで、p型コンタクト層は、AlGaN層とGaN層とにより形成した。AlGaN層は、Mgをドーパント不純物として用い、基板から遠ざかる方向にAl組成が分布をもち、Al=0.7から0.4まで変化する、層厚30nmのp型窒化物半導体層とした。また、GaN層は、10nmの厚さを有するGaN(すなわちAl:0%)で形成した。
第2導電型コンタクト層は、950℃の温度で、真空度を150mbarに設定し、V/III比を3650とした条件で形成した。このときの第2導電型コンタクト層の成長レートは0.2μm/hrであった。
Subsequently, a p-type contact layer, which is a second conductivity type contact layer, was formed on the second conductivity type cladding layer. Here, the p-type contact layer was formed of an AlGaN layer and a GaN layer. The AlGaN layer was a p-type nitride semiconductor layer with a thickness of 30 nm, using Mg as a dopant impurity, and having an Al composition distribution in the direction away from the substrate, varying from Al=0.7 to 0.4. Further, the GaN layer was formed of GaN (ie, Al: 0%) having a thickness of 10 nm.
The second conductivity type contact layer was formed at a temperature of 950° C., a vacuum degree of 150 mbar, and a V/III ratio of 3650. The growth rate of the second conductivity type contact layer at this time was 0.2 μm/hr.

以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定からは、この層の化学量論比が窒素よりIII族原子が多い結果を得た。また膜厚に関しても断面TEM測定と一致する結果であった。SIMS測定からはこの層に水素が5.0×1018cm-3検出された。
以上のようにして、AlN基板上に、半導体積層部を形成した。この半導体積層部に対してXRDによる逆格子マッピング測定を実施したところ、半導体積層部は第2導電型コンタクト層まで緩和のないシュードモルフィック成長をしていることが分かった。
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. XPS measurements showed that the stoichiometric ratio of this layer was more group III atoms than nitrogen. Furthermore, the film thickness was also consistent with the cross-sectional TEM measurement. From the SIMS measurement, 5.0×10 18 cm −3 of hydrogen was detected in this layer.
In the manner described above, a semiconductor laminated portion was formed on the AlN substrate. When a reciprocal lattice mapping measurement was performed using XRD on this semiconductor stack, it was found that the semiconductor stack had undergone pseudomorphic growth without relaxation up to the second conductivity type contact layer.

上述したように形成された半導体積層部に対して、N雰囲気中、700℃で10分以上アニーリングを行うことによって、第2導電型コンタクト層を更に低抵抗化した。ICPを用いてClを含むガスによりドライエッチングを行うことによって、第1導電型クラッド層を露出させたメサ構造を形成した。
形成されたメサ構造は<1-100>方向の長さが700μmであり、<11-20>方向の長さが40μmであった。ここで、メサ構造の<1-100>方向の長さは平面視における共振器ミラー端面同士の間の距離であり、<11-20>方向の長さはメサ構造の側面同士の間の距離である。
The semiconductor stack formed as described above was annealed at 700° C. for 10 minutes or more in an N 2 atmosphere to further reduce the resistance of the second conductivity type contact layer. By performing dry etching with a gas containing Cl 2 using ICP, a mesa structure in which the first conductivity type cladding layer was exposed was formed.
The mesa structure formed had a length of 700 μm in the <1-100> direction and a length of 40 μm in the <11-20> direction. Here, the length of the mesa structure in the <1-100> direction is the distance between the end faces of the resonator mirrors in plan view, and the length in the <11-20> direction is the distance between the side surfaces of the mesa structure. It is.

メサ構造における第2導電型コンタクト層上に、<1-100>方向に長い矩形状にNiおよびAuを順に成膜して電極金属領域を複数形成してp型の第2電極とした。このとき、第2電極の幅は5μmであり、長さは600μm以上であった。また、メサ構造のn型クラッド層が露出した領域において、<1-100>方向に長い矩形状にV、Al、Ni、Ti及びAuを順に成膜して電極金属領域を複数形成してn型の第1電極とした。RTA装置によって、第1電極及び第2電極に対して窒素雰囲気下で550℃のアニールを60秒間実施した。 On the second conductivity type contact layer in the mesa structure, a plurality of electrode metal regions were formed by sequentially forming Ni and Au films in a rectangular shape elongated in the <1-100> direction to form a p-type second electrode. At this time, the width of the second electrode was 5 μm, and the length was 600 μm or more. In addition, in the region where the n-type cladding layer of the mesa structure is exposed, a plurality of electrode metal regions are formed by sequentially forming V, Al, Ni, Ti, and Au in a long rectangular shape in the <1-100> direction. This was used as the first electrode of the mold. The first electrode and the second electrode were annealed at 550° C. for 60 seconds in a nitrogen atmosphere using an RTA apparatus.

さらに、電極金属領域内において、<11-20>方向に平行に複数回劈開させることによって、基板をストライプ状に分割し、個片化されたレーザダイオードを形成した。分割後のメサ構造の<1-100>方向の長さは600μmであった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は7.5kA/cmであった。
Furthermore, the substrate was divided into stripes by multiple cleavages parallel to the <11-20> direction within the electrode metal region, thereby forming individual laser diodes. The length of the mesa structure after division in the <1-100> direction was 600 μm.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 7.5 kA/cm 2 .

<実施例2>
AlGaNのアニール処理を、1220℃の環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が5nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が2.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例2のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
<Example 2>
The AlGaN annealing process was performed in an environment of 1220°C, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 5 nm, which was detected by SIMS measurement. A laser diode of Example 2 was formed in the same manner as Example 1 except that the hydrogen content of the modified nitride semiconductor layer was 2.0×10 18 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

<実施例3>
AlGaNのアニール処理を、1300℃の環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が35nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が7.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例3のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
<Example 3>
The AlGaN annealing process was performed in an environment of 1300°C, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 35 nm, which was detected by SIMS measurement. A laser diode of Example 3 was formed in the same manner as Example 1 except that the hydrogen content of the modified nitride semiconductor layer was 7.0×10 18 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

<実施例4>
AlGaNのアニール処理を、1330℃の環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が40nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が1.0×1019cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例4のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は9.0kA/cmであった。
<Example 4>
AlGaN was annealed in an environment of 1330°C, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 40 nm, which was detected by SIMS measurement. A laser diode of Example 4 was formed in the same manner as Example 1 except that the hydrogen content of the modified nitride semiconductor layer was 1.0×10 19 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 9.0 kA/cm 2 .

<実施例5>
AlGaNのアニール処理を、1380℃の環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が50nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が3.0×1019cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例5のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は10.5kA/cmであった。
<Example 5>
The AlGaN annealing process was performed in an environment of 1380°C, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 50 nm, which was detected by SIMS measurement. A laser diode of Example 5 was formed in the same manner as Example 1 except that the hydrogen content of the modified nitride semiconductor layer was 3.0×10 19 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 10.5 kA/cm 2 .

<実施例6>
AlGaNのアニール処理の真空度を15mbarの環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が25nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が5.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例6のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.0kA/cmであった。
<Example 6>
The AlGaN annealing process was carried out in a vacuum environment of 15 mbar, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 25 nm, and SIMS measurement revealed that the thickness of the altered nitride semiconductor layer was 25 nm. A laser diode of Example 6 was formed in the same manner as Example 1 except that the detected hydrogen content of the altered nitride semiconductor layer was 5.0×10 18 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.0 kA/cm 2 .

<実施例7>
AlGaNのアニール処理の真空度を40mbarの環境下において実施し、III族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層の膜厚が10nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が5.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例7のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.0kA/cmであった。
<Example 7>
The AlGaN annealing process was performed in a vacuum environment of 40 mbar, and the thickness of the altered nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1 was 10 nm, and SIMS measurement revealed that the thickness of the altered nitride semiconductor layer was 10 nm. A laser diode of Example 7 was formed in the same manner as Example 1 except that the detected hydrogen content of the altered nitride semiconductor layer was 5.0×10 18 cm −3 . When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.0 kA/cm 2 .

<実施例8>
第1導電型クラッド層の膜厚が450nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が5.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例8のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は11.5V、発振閾値電流は7.5kA/cmであった。
<Example 8>
The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that the film thickness of the first conductivity type cladding layer was 450 nm, and the hydrogen content of the altered nitride semiconductor layer detected by SIMS measurement was 5.0 × 10 18 cm -3 . A laser diode of Example 8 was formed. When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 11.5 V and the oscillation threshold current was 7.5 kA/cm 2 .

<実施例9>
第1導電型クラッド層の膜厚が350nmであり、SIMS測定で検出された変質窒化物半導体層の水素含有量が5.0×1018cm-3であった以外は実施例1と同様にして実施例9のレーザダイオードを形成した。このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12.5V、発振閾値電流は7.5kA/cmであった。
<Example 9>
The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that the film thickness of the first conductivity type cladding layer was 350 nm, and the hydrogen content of the altered nitride semiconductor layer detected by SIMS measurement was 5.0 × 10 18 cm -3 . A laser diode of Example 9 was formed. When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12.5 V and the oscillation threshold current was 7.5 kA/cm 2 .

<実施例10>
以下に示す製造方法により、ライトエミッティングダイオードを作製した。
基板として厚さ550μmの(0001)面AlN単結晶基板を用いた。
次に、基板上に、ホモエピタキシャル層であるAlN層を形成した。AlN層は、1200℃の環境下において500nmの厚さで形成した。このとき、III族元素原料ガスの供給レートと窒素原料ガスの供給レートとの比率(V/III比)は50とした。このときのAlN層の成長レートは0.5μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。
<Example 10>
A light emitting diode was manufactured by the manufacturing method shown below.
A (0001) plane AlN single crystal substrate with a thickness of 550 μm was used as the substrate.
Next, an AlN layer, which is a homoepitaxial layer, was formed on the substrate. The AlN layer was formed to a thickness of 500 nm in an environment of 1200°C. At this time, the ratio (V/III ratio) between the supply rate of the group III element raw material gas and the supply rate of the nitrogen raw material gas was set to 50. The growth rate of the AlN layer at this time was 0.5 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material.

この基板上にAlGaN層(Al:95%、すなわちAl0.95Ga0.05N層)を形成した。AlGaN層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で20nmの厚さで形成した。このときのAlGaN層の成長レートは0.4μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。このAlGaN層に対してMOCVD装置を用いてアニール処理を行った。アニール処理は、1250℃の環境下において、NH雰囲気中での5分間のアニールおよびH雰囲気中での5分間のアニールを1セットとして、2セットの処理を行った。また、アニールを行ったチャンバーの真空度を25mbarとした。このアニール処理によってIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層を形成した。 An AlGaN layer (Al: 95%, ie, an Al 0.95 Ga 0.05 N layer) was formed on this substrate. The AlGaN layer was formed to a thickness of 20 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the AlGaN layer at this time was 0.4 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material. This AlGaN layer was annealed using a MOCVD apparatus. Two sets of annealing treatments were performed in an environment of 1250° C., one set being annealing for 5 minutes in an NH 3 atmosphere and another for 5 minutes in an H 2 atmosphere. Further, the vacuum degree of the chamber in which the annealing was performed was set to 25 mbar. This annealing treatment formed a modified nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of Group III atoms to Group V atoms was not 1:1.

上述したように形成したIII族原子とV族原子の化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層上に、第1導電型クラッド層を形成した。第1導電型クラッド層は、Siをドーパント不純物として用いたn型AlGaN層(Al:75%、すなわちAl0.75Ga0.25N層)とした。第1導電型クラッド層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で600nmの厚さで形成した。このときの第1導電型クラッド層の成長レートは0.4μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。また、Si原料としてモノシラン(SiH)を用いた。 A first conductivity type cladding layer was formed on the altered nitride semiconductor layer formed as described above in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms was not 1:1. The first conductivity type cladding layer was an n-type AlGaN layer (Al: 75%, that is, an Al 0.75 Ga 0.25 N layer) using Si as a dopant impurity. The first conductivity type cladding layer was formed to have a thickness of 600 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the first conductivity type cladding layer at this time was 0.4 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material. Moreover, monosilane (SiH 4 ) was used as a Si raw material.

続いて、第1導電型クラッド層上に発光層を形成した。発光層は、量子井戸層とバリア層とを3周期積層させた多重量子井戸構造を有するように成膜して形成した。ここで、量子井戸層は、3.0nmの厚さを有するAlGaN層(Al:52%、すなわちAl0.52Ga0.48N層)とした。また、6.0nmの厚さを有するバリア層は、AlGaN層(Al:63%、すなわちAl0.63Ga0.37N層)とした。
発光層は、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で形成した。このときの量子井戸層の成長レートは0.18μm/hrであった。また、バリア層の成長レートは0.15μm/hrであった。
Subsequently, a light emitting layer was formed on the first conductivity type cladding layer. The light-emitting layer was formed by forming a film to have a multi-quantum well structure in which quantum well layers and barrier layers were laminated three times. Here, the quantum well layer was an AlGaN layer (Al: 52%, ie, an Al 0.52 Ga 0.48 N layer) having a thickness of 3.0 nm. Further, the barrier layer having a thickness of 6.0 nm was an AlGaN layer (Al: 63%, that is, an Al 0.63 Ga 0.37 N layer).
The light emitting layer was formed under the conditions that the degree of vacuum was set at 50 mbar and the V/III ratio was set at 4000. The growth rate of the quantum well layer at this time was 0.18 μm/hr. Further, the growth rate of the barrier layer was 0.15 μm/hr.

続いて、発光層上に電子ブロック層を形成した。電子ブロック層は、ドーパントを含まないAlGaN層(Al:85%、すなわちAl0.85Ga0.15N層)とした。電子ブロック層は、1080℃の温度で、真空度を50mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で20nmの厚さで形成した。このときの電子ブロック層の成長レートは0.35μm/hrであった。また、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)を用いた。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。 Subsequently, an electron blocking layer was formed on the light emitting layer. The electron blocking layer was an AlGaN layer (Al: 85%, that is, an Al 0.85 Ga 0.15 N layer) containing no dopant. The electron block layer was formed to a thickness of 20 nm at a temperature of 1080° C., a vacuum degree of 50 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the electron block layer at this time was 0.35 μm/hr. Further, trimethylaluminum (TMAl) was used as an Al raw material. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material.

続いて、電子ブロック層上に第2導電型コンタクト層であるp型コンタクト層を形成した。ここで、p型コンタクト層は、AlGaN層とGaN層とにより形成した。AlGaN層は、Mgをドーパント不純物として用い、基板から遠ざかる方向にAl組成が分布をもち、Al=0.7から0.4まで変化する、層厚30nmのp型窒化物半導体層とした。また、GaN層は、10nmの厚さを有するGaN(すなわちAl:0%)で形成した。
第2導電型コンタクト層は、950℃の温度で、真空度を150mbarに設定し、V/III比を3650とした条件で形成した。このときの第2導電型コンタクト層の成長レートは0.2μm/hrであった。
Subsequently, a p-type contact layer, which is a second conductivity type contact layer, was formed on the electron block layer. Here, the p-type contact layer was formed of an AlGaN layer and a GaN layer. The AlGaN layer was a p-type nitride semiconductor layer with a thickness of 30 nm, using Mg as a dopant impurity, and having an Al composition distribution in the direction away from the substrate, varying from Al=0.7 to 0.4. Further, the GaN layer was formed of GaN (ie, Al: 0%) having a thickness of 10 nm.
The second conductivity type contact layer was formed at a temperature of 950° C., a vacuum degree of 150 mbar, and a V/III ratio of 3650. The growth rate of the second conductivity type contact layer at this time was 0.2 μm/hr.

以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定からは、この層の化学量論比が窒素よりIII族原子が多い結果を得た。また膜厚に関しても断面TEM測定と一致する結果であった。SIMS測定からはこの層に水素が5.0×1018cm-3検出された。 Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. XPS measurements showed that the stoichiometric ratio of this layer was more group III atoms than nitrogen. Furthermore, the film thickness was also consistent with the cross-sectional TEM measurement. From the SIMS measurement, 5.0×10 18 cm −3 of hydrogen was detected in this layer.

以上のようにして、AlN基板上に、半導体積層部を形成した。この半導体積層部に対してXRDによる逆格子マッピング測定を実施したところ、半導体積層部は第2導電型コンタクト層まで緩和のないシュードモルフィック成長をしていることが分かった。
上述したように形成された半導体積層部に対して、N雰囲気中、700℃で10分以上アニーリングを行うことによって、第2導電型コンタクト層を更に低抵抗化した。ICPを用いてClを含むガスによりドライエッチングを行うことによって、第1導電型クラッド層を露出させたメサ構造を形成した。
In the manner described above, a semiconductor laminated portion was formed on the AlN substrate. When a reciprocal lattice mapping measurement was performed using XRD on this semiconductor stack, it was found that the semiconductor stack had undergone pseudomorphic growth without relaxation up to the second conductivity type contact layer.
The semiconductor stack formed as described above was annealed at 700° C. for 10 minutes or more in an N 2 atmosphere to further reduce the resistance of the second conductivity type contact layer. By performing dry etching with a gas containing Cl 2 using ICP, a mesa structure in which the first conductivity type cladding layer was exposed was formed.

形成されたメサ構造は直径700μmの円形であった。メサ構造における第2導電型コンタクト層上に、円形のNiおよびAuを順に成膜してp型の第2電極とした。このとき、第2電極は直径500μmであった。また、メサ構造のn型クラッド層が露出した領域において、V、Al、Ni、Ti及びAuを順に成膜して電極金属領域を形成してn型の第1電極とした。RTA装置によって、第1電極及び第2電極に対して窒素雰囲気下で550℃のアニールを60秒間実施した。
このようにして得られたライトエミッティングダイオードに対して電流注入による発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は6.5V、発光強度は80mWであった。
The mesa structure formed was circular with a diameter of 700 μm. Circular Ni and Au films were sequentially formed on the second conductivity type contact layer in the mesa structure to form a p-type second electrode. At this time, the second electrode had a diameter of 500 μm. Further, in the region where the n-type cladding layer of the mesa structure was exposed, V, Al, Ni, Ti, and Au were deposited in order to form an electrode metal region, thereby forming an n-type first electrode. The first electrode and the second electrode were annealed at 550° C. for 60 seconds in a nitrogen atmosphere using an RTA apparatus.
When the light emitting diode obtained in this way was measured for emission intensity by current injection, the threshold voltage was 6.5 V and the emission intensity was 80 mW.

<比較例1>
AlGaNのアニール処理を、1180℃の環境下において実施し、変質窒化物半導体層上に第1導電型クラッド層を300nmの厚さで形成した以外は実施例1と同様にして実施例2のレーザダイオードを形成した。
以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定によると、この層の化学量論比は1:1であり、変質窒化物半導体層ではなかった。また、SIMS測定からは、この層および界面に水素は検出されなかった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は15V、発振閾値電流は12.5kA/cmであった。
<Comparative example 1>
The laser of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1, except that the AlGaN annealing treatment was performed in an environment of 1180° C. and the first conductivity type cladding layer was formed with a thickness of 300 nm on the altered nitride semiconductor layer. formed a diode.
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. According to XPS measurements, the stoichiometric ratio of this layer was 1:1, and it was not a modified nitride semiconductor layer. Furthermore, no hydrogen was detected in this layer or interface from SIMS measurements.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 15 V and the oscillation threshold current was 12.5 kA/cm 2 .

<比較例2>
AlGaNのアニール処理を、水素のみの環境下において実施した以外は実施例1と同様にして比較例2のレーザダイオードを形成した。
以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定によると、この層の化学量論比は1:1であり、変質窒化物半導体層ではなかった。また、SIMS測定からは、この層および界面に水素は検出されなかった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
<Comparative example 2>
A laser diode of Comparative Example 2 was formed in the same manner as in Example 1 except that the AlGaN annealing treatment was performed in an environment containing only hydrogen.
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. According to XPS measurements, the stoichiometric ratio of this layer was 1:1, and it was not a modified nitride semiconductor layer. Furthermore, no hydrogen was detected in this layer or interface from SIMS measurements.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

<比較例3>
AlGaNのアニール処理を、窒素とNHの環境下において実施した以外は実施例1と同様にして比較例3のレーザダイオードを形成した。
以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定によると、この層の化学量論比は1:1であり、変質窒化物半導体層ではなかった。また、SIMS測定からは、この層および界面に水素は検出されなかった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
<Comparative example 3>
A laser diode of Comparative Example 3 was formed in the same manner as in Example 1 except that the AlGaN annealing treatment was performed in an environment of nitrogen and NH 3 .
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. According to XPS measurements, the stoichiometric ratio of this layer was 1:1, and it was not a modified nitride semiconductor layer. Furthermore, no hydrogen was detected in this layer or interface from SIMS measurements.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

<比較例4>
AlGaNのアニール処理を、100mbarの環境下において実施した以外は実施例1と同様にして比較例4のレーザダイオードを形成した。
以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定によると、この層の化学量論比は1:1であり、変質窒化物半導体層ではなかった。また、SIMS測定からは、この層および界面に水素は検出されなかった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
<Comparative example 4>
A laser diode of Comparative Example 4 was formed in the same manner as in Example 1 except that the AlGaN annealing treatment was performed in an environment of 100 mbar.
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. According to XPS measurements, the stoichiometric ratio of this layer was 1:1, and it was not a modified nitride semiconductor layer. Furthermore, no hydrogen was detected in this layer or interface from SIMS measurements.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

<比較例5>
基板上にバッファ層としてGaN層を形成した。GaN層は、1000℃の温度で、真空度を150mbarに設定し、V/III比を4000とした条件で20nmの厚さで形成した。このときのGaN層の成長レートは0.4μm/hrであった。また、Ga原料としてトリエチルガリウム(TEGa)を用いた。また、N原料としてアンモニア(NH)を用いた。それ以外は実施例1と同様にして比較例5のレーザダイオードを形成した。
<Comparative example 5>
A GaN layer was formed as a buffer layer on the substrate. The GaN layer was formed to a thickness of 20 nm at a temperature of 1000° C., a vacuum degree of 150 mbar, and a V/III ratio of 4000. The growth rate of the GaN layer at this time was 0.4 μm/hr. Further, triethyl gallium (TEGa) was used as a Ga raw material. Furthermore, ammonia (NH 3 ) was used as the N raw material. A laser diode of Comparative Example 5 was formed in the same manner as in Example 1 except for the above.

以上のようにして得られた窒化物半導体積層体に対して、断面TEM観察およびXPS測定を実施した。その結果、断面TEM測定からは基板と第1導電型クラッド層上との境界に20nmのコントラストの異なる層が観察された。XPS測定によると、この層の化学量論比は1:1であり、変質窒化物半導体層ではなかった。また、SIMS測定からは、この層および界面に水素は検出されなかった。
このようにして得られたレーザダイオードに対して電流注入による電流-端面発光強度測定を実施したところ、閾値電圧は12V、発振閾値電流は8.5kA/cmであった。
Cross-sectional TEM observation and XPS measurement were performed on the nitride semiconductor laminate obtained as described above. As a result, a layer with a different contrast of 20 nm was observed at the boundary between the substrate and the first conductivity type cladding layer from the cross-sectional TEM measurement. According to XPS measurements, the stoichiometric ratio of this layer was 1:1, and it was not a modified nitride semiconductor layer. Furthermore, no hydrogen was detected in this layer or interface from SIMS measurements.
When the laser diode thus obtained was subjected to current-edge emission intensity measurement by current injection, the threshold voltage was 12 V and the oscillation threshold current was 8.5 kA/cm 2 .

以下の表1に、各実施例及び各比較例の評価結果を示す。 Table 1 below shows the evaluation results of each Example and each Comparative Example.

Figure 2023141196000002
Figure 2023141196000002

表1に示すように、窒化物半導体基板と第1導電型クラッド層との間に、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない、または水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む変質窒化物半導体層を備える各実施例のレーザダイオード(発光素子)は、当該変質窒化物半導体層を備えない各比較例のレーザダイオード(発光素子)と比較して閾値電圧及び発振閾値が顕著に低くなった。また、窒化物半導体基板と第1導電型クラッド層との間に、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない、または水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む変質窒化物半導体層を備える実施例10のライトエミッティングダイオード(発光素子)についても同様に、低い閾値電圧及び高い発光強度となった。
このような発光素子は、各実施例及び各比較例から、バッファ層をAlを含む窒化物バッファ層とし、変質窒化物半導体層形成時におけるアニール温度は1200℃以上1400℃未満、真空度は10mbar以上50mbar以下であり、熱処理中に水素中およびNH中に交互に晒して変質窒化物半導体層を製造することで得られる事がわかった。
As shown in Table 1, the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1 between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity type cladding layer, or hydrogen is present at 1×10 18 The laser diode (light-emitting element) of each example including a modified nitride semiconductor layer containing 5×10 cm -3 or more and 5×10 19 cm -3 or less is different from the laser diode (light-emitting element) of each comparative example that does not include the modified nitride semiconductor layer. ), the threshold voltage and oscillation threshold were significantly lower. In addition, the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity type cladding layer is not 1:1, or hydrogen is present at 1×10 18 cm −3 or more 5 Similarly, the light emitting diode (light emitting element) of Example 10 including the modified nitride semiconductor layer containing 10 19 cm -3 or less had a low threshold voltage and high emission intensity.
In such a light-emitting element, the buffer layer is a nitride buffer layer containing Al, the annealing temperature is 1200°C or more and less than 1400°C, and the degree of vacuum is 10 mbar when forming the modified nitride semiconductor layer. 50 mbar or less, and it was found that this can be obtained by manufacturing a modified nitride semiconductor layer by exposing the layer alternately to hydrogen and NH 3 during heat treatment.

また、実施例1~5から、変質窒化物半導体層製造時のアニール温度を1200℃以上1350℃以下とすることにより、変質窒化物半導体層の膜厚が3nm以上40nm以下となり、発振閾値がより低減し好ましいことがわかった。 Further, from Examples 1 to 5, by setting the annealing temperature at the time of manufacturing the modified nitride semiconductor layer to 1200°C or more and 1350°C or less, the thickness of the modified nitride semiconductor layer becomes 3 nm or more and 40 nm or less, and the oscillation threshold is further improved. It was found that this reduction was favorable.

以上、本開示の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本開示の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本開示の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本開示の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The embodiments of the present disclosure have been described above, but the embodiments described above illustrate devices and methods for embodying the technical idea of the present disclosure, and the technical idea of the present disclosure It does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. The technical idea of the present disclosure can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.

1 レーザダイオード
2 ライトエミッティングダイオード
10 半導体積層部
11 基板
12 第1電極
13 第2電極
20 半導体積層部
101 変質窒化物半導体層
102 第1導電型クラッド層
103 第1導波路層
104 発光層
105 第2導波路層
106 第2導電型クラッド層
107 コンタクト層
201 変質窒化物半導体層
202 第1導電型クラッド層
203 発光層
204 電子ブロック層
205 第2導電型クラッド層
206 コンタクト層
1 Laser diode 2 Light emitting diode 10 Semiconductor stack 11 Substrate 12 First electrode 13 Second electrode 20 Semiconductor stack 101 Altered nitride semiconductor layer 102 First conductivity type cladding layer 103 First waveguide layer 104 Light emitting layer 105 2 waveguide layer 106 second conductivity type cladding layer 107 contact layer 201 altered nitride semiconductor layer 202 first conductivity type cladding layer 203 light emitting layer 204 electron block layer 205 second conductivity type cladding layer 206 contact layer

Claims (14)

Alを含む窒化物半導体基板上に、Alを含む窒化物バッファ層を形成し、前記窒化物バッファ層をリアクタ圧力が10mbar以上50mbar以下かつ1200℃以上1400℃以下の環境下において水素中およびNH中で交互に熱処理を行うことにより変質窒化物半導体層を形成し、前記変質窒化物半導体層上に、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層を形成し、前記第1導電型クラッド層上に、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層を形成し、前記発光層上に、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層を形成して、半導体積層部を形成する
発光素子の製造方法。
A nitride buffer layer containing Al is formed on a nitride semiconductor substrate containing Al, and the nitride buffer layer is heated in hydrogen and NH 3 in an environment where the reactor pressure is 10 mbar or more and 50 mbar or less and 1200° C. or more and 1400° C. or less. forming a modified nitride semiconductor layer by alternately performing heat treatment in the modified nitride semiconductor layer; forming a first conductivity type cladding layer including a first conductivity type nitride semiconductor layer on the modified nitride semiconductor layer; A light emitting layer made of a nitride semiconductor including one or more quantum wells is formed on the first conductivity type cladding layer, and a second conductivity type cladding layer including a second conductivity type nitride semiconductor layer is formed on the light emitting layer. A method for manufacturing a light emitting device, which comprises forming a cladding layer to form a semiconductor laminated portion.
III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない前記変質窒化物半導体層を形成する
請求項1に記載の発光素子の製造方法。
2. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the modified nitride semiconductor layer is formed in which the stoichiometric ratio of group III atoms to group V atoms is not 1:1.
水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む前記変質窒化物半導体層を形成する
請求項1または2に記載の発光素子の製造方法。
3. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 1, wherein the modified nitride semiconductor layer containing hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less is formed.
Alを含む窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
前記窒化物半導体基板上に配置され、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、
前記発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、
を有し、
前記窒化物半導体基板と前記第1導電型クラッド層との間には、III族原子とV族原子との化学量論比が1:1ではない変質窒化物半導体層を備える
発光素子。
a nitride semiconductor substrate containing Al;
a semiconductor stacked section disposed on the nitride semiconductor substrate;
Equipped with
The semiconductor laminated portion includes:
a first conductivity type cladding layer disposed on the nitride semiconductor substrate and including a first conductivity type nitride semiconductor layer;
a light-emitting layer disposed on the first conductivity type cladding layer and formed of a nitride semiconductor including one or more quantum wells;
a second conductivity type cladding layer disposed on the light emitting layer and including a second conductivity type nitride semiconductor layer;
has
The light emitting device includes a modified nitride semiconductor layer in which the stoichiometric ratio of group III atoms and group V atoms is not 1:1 between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity type cladding layer.
前記変質窒化物半導体層は、水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む
請求項4に記載の発光素子。
5. The light emitting device according to claim 4, wherein the altered nitride semiconductor layer contains hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less.
Alを含む窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に配置される半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
前記窒化物半導体基板上に配置され、第1導電型の窒化物半導体層を含む第1導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層上に配置され、一つ以上の量子井戸を含む窒化物半導体で形成された発光層と、
前記発光層上に配置され、第2導電型の窒化物半導体層を含む第2導電型クラッド層と、
を有し、
前記窒化物半導体基板と前記第1導電型クラッド層との間には、水素を1×1018cm-3以上5×1019cm-3以下含む変質窒化物半導体層を備える
発光素子。
a nitride semiconductor substrate containing Al;
a semiconductor stacked section disposed on the nitride semiconductor substrate;
Equipped with
The semiconductor laminated portion includes:
a first conductivity type cladding layer disposed on the nitride semiconductor substrate and including a first conductivity type nitride semiconductor layer;
a light-emitting layer disposed on the first conductivity type cladding layer and formed of a nitride semiconductor including one or more quantum wells;
a second conductivity type cladding layer disposed on the light emitting layer and including a second conductivity type nitride semiconductor layer;
has
A light emitting device comprising a modified nitride semiconductor layer containing hydrogen in an amount of 1×10 18 cm −3 or more and 5×10 19 cm −3 or less between the nitride semiconductor substrate and the first conductivity type cladding layer.
前記変質窒化物半導体層に含まれる窒素の原子数が、前記III族原子の合計原子数よりも少ない
請求項4または5に記載の発光素子。
6. The light emitting device according to claim 4, wherein the number of nitrogen atoms contained in the modified nitride semiconductor layer is smaller than the total number of group III atoms.
前記変質窒化物半導体層の厚さは、3nm以上40nm以下である
請求項4から7のいずれか一項に記載の発光素子。
The light emitting device according to any one of claims 4 to 7, wherein the modified nitride semiconductor layer has a thickness of 3 nm or more and 40 nm or less.
前記変質窒化物半導体層は、AlGaNで形成されている
請求項4から8のいずれか一項に記載の発光素子。
9. The light emitting device according to claim 4, wherein the modified nitride semiconductor layer is made of AlGaN.
前記窒化物半導体基板は、AlN単結晶基板である
請求項4から9のいずれか一項に記載の発光素子。
The light emitting device according to any one of claims 4 to 9, wherein the nitride semiconductor substrate is an AlN single crystal substrate.
前記第1導電型クラッド層は、AlGa1-aN(0.65<a≦0.90)で形成されている、
請求項4から10のいずれか一項に記載の発光素子。
The first conductivity type cladding layer is formed of Al a Ga 1-a N (0.65<a≦0.90).
The light emitting device according to any one of claims 4 to 10.
前記第1導電型クラッド層の厚さは、250nm以上800nm以下である、
請求項4から11のいずれか一項に記載の発光素子。
The thickness of the first conductivity type cladding layer is 250 nm or more and 800 nm or less,
The light emitting device according to any one of claims 4 to 11.
前記第1導電型クラッド層と前記発光層との間に配置されて、前記発光層へ光を閉じ込める第1導波路層と、
前記第2導電型クラッド層と前記発光層との間に配置されて、前記発光層へ光を閉じ込める第2導波路層と、を備える、
請求項4から12のいずれか一項に記載の発光素子。
a first waveguide layer disposed between the first conductivity type cladding layer and the light emitting layer to confine light to the light emitting layer;
a second waveguide layer disposed between the second conductivity type cladding layer and the light emitting layer to confine light to the light emitting layer;
The light emitting device according to any one of claims 4 to 12.
前記第2導電型クラッド層上に配置され、GaNを含む窒化物半導体で形成された第2導電型コンタクト層を備え、
前記第2導電型クラッド層は、AlGa1-bN(0.1≦b≦1)を含み、前記窒化物半導体基板から遠ざかるにつれてAl組成bが小さくなる組成傾斜を有し、膜厚が0.5μm未満である第2導電型縦伝導層と、AlGa1-cN(0<c≦1)を含む第2導電型横伝導層と、を有する、
請求項4から13のいずれか一項に記載の発光素子。
a second conductivity type contact layer disposed on the second conductivity type cladding layer and formed of a nitride semiconductor containing GaN;
The second conductivity type cladding layer includes Al b Ga 1-b N (0.1≦b≦1), has a composition gradient in which the Al composition b decreases as it moves away from the nitride semiconductor substrate, and has a film thickness. is less than 0.5 μm, and a second conductivity type horizontal conduction layer containing Al c Ga 1-c N (0<c≦1),
The light emitting device according to any one of claims 4 to 13.
JP2022047397A 2022-03-23 2022-03-23 Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element Pending JP2023141196A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022047397A JP2023141196A (en) 2022-03-23 2022-03-23 Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022047397A JP2023141196A (en) 2022-03-23 2022-03-23 Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023141196A true JP2023141196A (en) 2023-10-05

Family

ID=88205991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022047397A Pending JP2023141196A (en) 2022-03-23 2022-03-23 Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023141196A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101580033B1 (en) 3 method for producing group nitride semiconductor
US9184344B2 (en) Lighting-emitting device with nanostructured layer and method for fabricating the same
US20060261353A1 (en) Group III nitride semiconductor stacked structure
US20180190875A1 (en) Multistep deposition of zinc oxide on gallium nitride
JP2023141196A (en) Method of manufacturing light-emitting element and light-emitting element
WO2023163230A1 (en) Laser diode
JP2021034509A (en) Ultraviolet light-emitting element
WO2024047917A1 (en) Laser diode
JP7388859B2 (en) nitride semiconductor device
JP2020167321A (en) Nitride semiconductor light-emitting device
JP7405554B2 (en) UV light emitting element
JP7195815B2 (en) UV light emitting element
JP2023125769A (en) laser diode
JP7049823B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
CN109768140B (en) Nitride semiconductor element, nitride semiconductor light-emitting element, and ultraviolet light-emitting element
JP2022149980A (en) Method for manufacturing laser diode, laser diode
JP2022149612A (en) Manufacturing method of laser diode, and laser diode
JP2022041738A (en) Ultraviolet light emission element
JP6998146B2 (en) Ultraviolet light emitting element and ultraviolet irradiation module
JP2023127193A (en) Ultraviolet light emitting element
JP2022139216A (en) laser diode
JP2022041739A (en) Ultraviolet light emission element
JP2022041740A (en) Ultraviolet light emission element
US10731274B2 (en) Group III nitride laminate and vertical semiconductor device having the laminate
JP6813308B2 (en) Ultraviolet light emitting element and ultraviolet irradiation module