JP3780887B2 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体発光素子及びその製造方法に関する。この半導体発光素子は例えば発光ダイオードやレーザダイオードとして利用できる。
【0002】
【従来の技術】
可視光短波長領域の発光素子として化合物半導体を用いたものが知られている。中でもIII族窒化物半導体は直接遷移型であることから発光効率が高くかつ光の3原色の1つである青色を発光することから、昨今特に注目を集めている。
【0003】
このような発光素子のひとつとして、サファイア基板の上に、AlN製のバッファ層、第1のクラッド層、発光層及び第2のクラッド層を順に積層して形成されたものがある。ここに、第1及び第2のクラッド層はAlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる。発光層は例えばInY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、InY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を繰り返し積層して形成した超格子構造である。
これら半導体層は有機金属化合物気相成長法(以下、「MOVPE法」という。)により、定法に従い形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような超格子構造の発光層は、バリア層と量子井戸層との間で組成の違いに急峻性が求められるため、比較的低い成長温度で形成される。また、一般的に、バリア層はそれぞれが同じ厚さになるように形成され、同様に各量子井戸層もそれぞれが同じ厚さになるように形成される。これは、各層の厚さに違いがあると、量子効果により、量子井戸層から発生する光が波長の点で微妙に変化するおそれがあるからである。
一方、発光層の上に形成される第2のクラッド層はその厚さ(バリア層や量子井戸層より厚い)や組成の関係から、発光層よりも高い温度で形成される。
本発明者らはこのようにして半導体発光素子を製造するとき、以下の課題のあることに気が付いた。
【0005】
超格子構造の発光層において、各クラッド層に接する層が量子井戸層であると、以下の課題が生じる。クラッド層がp伝導型の場合これに量子井戸層が連続していると、クラッド層とバリア層とではエネルギ順位が異なるので、当該量子井戸層のいわゆる井戸の深さが他の量子井戸層のそれと比べて異なることとなる。従って、光の波長がシフトするおそれがある。また、クラッド層がn伝導型の場合これに量子井戸層が連続していると、クラッド層のエネルギ順位は量子井戸層のそれより低いため、当該量子井戸層においていわゆる井戸が形成されなくなり、そこでの発光が期待できなくなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、第1の発明によれば、n伝導型のGaNからなる第1の半導体層と、
該第1の半導体層の上に形成され、意図的な不純物がドープされていないInY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、意図的な不純物がドープされていないInY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上に形成され、p伝導型のAlGaNからなる第2の半導体層と、を含む半導体発光素子において、
発光層の各クラッド層に接する層をバリア層とすることとした。即ち、発光層の構成を、バリア層−量子井戸層− … −量子井戸層−バリア層とした。
なお、この明細書において第1の半導体層及び第2の半導体層にはクラッド層若しくは光ガイド層が該当する。また、バリア層及び量子井戸層等の半導体層を成長させるときのバックグラウンドに起因する不純物は意図的な不純物に該当しない。
【0007】
しかしながら、本願発明者が更に検討を重ねたところ、以下の課題が更に見つかった。
即ち、超格子構造の発光層の上に第2のクラッド層を形成すると、発光層の最上層にくるバリア層(以下、「最上バリア層」という。)が薄くなることである。これは、第2のクラッド層の形成温度が最上バリア層の形成温度よりも高いため、第2のクラッド層形成時に最上バリア層の材料がその上面から飛ばされてしまうためと考えられる。
最上バリア層が薄くなると量子効果により光の波長が短波長側にシフトするので好ましくない。
また、バリア層が薄く(例えば厚さ数nm)設計されていた場合、最上バリア層が実質的に存在しなくなるおそれもある。
【0008】
このような課題を解決するため、第2の発明によれば、AlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる第1の半導体層を形成するステップと、
該第1の半導体層の上に、InY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、InY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にAlAInBGa1-A-BN(A=0、B=0、A=B=0を含む)からなる第2の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成する。
【0009】
第3の発明によれば、上記第2の発明において、前記第2の半導体層を形成するとき、前記最上バリア層の上面を消失させ、該最上バリア層の厚さを他のバリア層の厚さと実質的に同一とする。
【0010】
更にこの発明は、印加電流が変化しても発光する光のピーク波長が実質的に変化しない半導体発光素子を提供することを目的とする。
この目的は、請求項1〜7に記載の発明により達成される。
【0011】
この発明の他の目的は、波長の分布が狭い、即ち理想的な単色光に近い光を発光する半導体発光素子を提供することにある。
この目的は請求項2ないし7に記載の発明により達成される。
【0012】
この発明の他の目的は、発光効率が高く、強い発光を示す超格子構造の活性層を有する半導体発光素子を提供することにある。
この目的は、請求項7〜9に記載の発明により達成される。
【0013】
【発明の作用・効果】
第1の発明によれば、発光層において第1の半導体層及び第2の半導体層と接する層がバリア層となるので、各半導体層に最も近い量子井戸層においてもいわゆる量子井戸の形、即ちポテンシャルの窪みが他の量子井戸層と実質的に同じとなる。よって、各量子井戸から放出される光の波長は実質的に等しくなる。
また、第1の発明によれば、n伝導型のGaNからなる第1の半導体層の上に発光層のInY1Ga1-Y1Nからなるバリア層が結晶成長される。バリア層におけるInの組成比は0若しくは量子井戸層に比べて比較的小さいので、その組成はGaNからなる第1の半導体層に近く、もって発光層の結晶に歪みが入り難くなる。
【0014】
第2の発明によれば、最上バリア層が他のバリア層よりも厚く形成されるので、第2の半導体層を形成するとき当該最上バリア層の表面の材料が消失しても、その全体が実質的に存在しなくなることはない。そのためには、勿論、第2の半導体層の形成時に消失する厚さを見越して最上バリア層の厚さが設計される。
【0015】
第3の発明によれば、第2の半導体層形成後、最上バリア層の厚さが他のバリア層の厚さと同じとなるように、第2の半導体層の形成時に消失する厚さを見越して最上バリア層の厚さが設計される。これにより、超格子構造の発光層において各バリア層の厚さが実質的に同一となり、量子効果による波長のシフトを未然に防止できることとなる。
【0016】
請求項1ないし7に記載の発明によれば、印加電流が変化しても半導体発光素子から放出される光のピーク波長が実質的に変化しない。
【0017】
請求項2ないし7に記載の発明によれば、半導体発光素子から放出される光において波長の分布が狭くなる。即ち、理想的な単色光に近い光が半導体発光素子から発光される。
【0018】
請求項7ないし9に記載の発明によれば、超格子構造の発光層における発光効率が高く、発光強度が大きくなる。
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を実施例に基づき更に詳細に説明する。
【0019】
第1実施例
この実施例の半導体発光素子は青色発光ダイオードである。図1に実施例の発光ダイオード20の断面図を示す。
【0020】
厚さ100μm のサファイア基板1のa面上に厚さ20 nmのAlNからなるバッファ層2が形成されている。このバッファ層2の膜厚は20〜50nm とすることができ、膜の成長温度は400℃である。
【0021】
バッファ層2の上にはn伝導型の半導体層3が2層に形成されている。このn層3は、下から、厚さ2.5μm のシリコンが高濃度にドープされたn+−GaN層3a(キャリア密度:2 X 1018/cm3、)と厚さ0.5μm のシリコンがドープされたn−GaN層3b(第1のクラッド層(第1の半導体層)、キャリア密度:2 X 1017/cm3)とで構成される。
【0022】
このn層3はAlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる化合物半導体で形成することができる。このn層3を1層から構成することもできる。
【0023】
n層3の上には超格子構造の発光層5が形成されている。発光層5は厚さ3.5 nm の意図的な不純物がドープされていないGaNからなるバリア層5aと厚さ3.5 nm の意図的な不純物がドープされていないIn0.16Ga0.84Nからなる量子井戸層5bを繰り返し積層した構成である。この実施例では繰り返し数を5とした。そして、最も上に形成されるバリア層5cは厚さが3.5 nm の意図的な不純物がドープされていないGaNからなる。
【0024】
上記において、バリア層5aと量子井戸層5bの繰り返し数は特に限定されるものではない。バリア層5a、5cはInY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなる化合物半導体、量子井戸層5bはInY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる化合物半導体でそれぞれ形成することができる。最上バリア層5cの厚さを他のバリア層5aの厚さと実質的に等しくすることが、量子効果の影響を排除することから、好ましい。
バリア層5a、5c及び量子井戸層5bにはこれへ不純分をドープすることもできる。
【0025】
本発明者らの検討によれば、量子井戸層5bの膜厚を3〜5nmとしたとき、発光層から強い発光の得られることがわかった。該検討を以下に説明する。
実施例の素子において、量子井戸層の膜厚を10nm、7nm、5nm及び3nmと変化させ、それらの発光強度を測定する。なお、バリア層の膜厚も量子井戸層の膜厚と同じになるよう変化させる。発光強度は電解発光(electroluminescence、単位;a.u.)の強度である。本発明者らの検討によれば、量子井戸層の膜厚が10nmのときの発光強度に対して、量子井戸層の膜厚を7nmとすると約10倍の発光強度が得られ、同じく膜厚を5nmとすると約60倍、膜厚を3nmとすると約150倍の発光強度がそれぞれ得られた。
以上の結果から、バリア層をノンドープトGaNとし、量子井戸層をノンドープトInGaNとしたとき、量子井戸層の膜厚を3〜5nmとすることが好ましいことがわかる。バリア層の厚さは3nm以上とすることが好ましい。
【0026】
この実施例では発光層5において第1のクラッド層3bと接する層がバリア層5aであり、p伝導型の第2のクラッド層7と接する層が最上バリア層5cとされる。従って、各クラッド層に最も近い量子井戸層5bにおいてもいわゆる量子井戸の形、即ちポテンシャルの窪みが他の量子井戸層と実質的に同じとなる。よって、各量子井戸層から発生する光の波長は実質的に等しくなる。
【0027】
発光層5の上にはバリア層5aよりも広いバンドギャップを持つ第2のクラッド層(第2の半導体層)7が2層に形成されている。この第2のクラッド層7は、下から、厚さ30.0 nm のマグネシウムがドープされたp−Al0.15Ga0.85N層7a(キャリア密度:1〜2 X 1017/cm3)と厚さ75.5 nm のマグネシウムがドープされたp−GaN層7b(キャリア密度:2 X 1017/cm3)とで構成される。
Alを含むクラッド層7aはその膜厚を20nm以上とすることが好ましい。20nm未満ではヘテロバリアによる電子の閉じ込め効果が弱くなる。このクラッド層7aを100nmを超えて厚くする必要はない。
【0028】
この第2のクラッド層7はAlAInBGa1-A-BN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる化合物半導体で形成することができる。この第2のクラッド層7を1層から構成することもできる。
【0029】
第2のクラッド層7の上には厚さ25.0 nm のマグネシウムがp−GaN層7bより高濃度にドープされたGaN層8(キャリア濃度:1 X 1017/cm3)が形成されている。この層は電極に対するコンタクト抵抗を下げるために設けられる。このGaN層8の膜厚は20〜50nmとすることが好ましい。この膜厚が20nmに満たないとコンタクト層の効果が弱くなり抵抗が高くなる。また、この膜厚を50nmを超えて厚くする必要はない。
【0030】
電極パッド9はAl、Ti又はこれらを含む合金からなる。
符号10は透明電極でありGaN層8の上にそのほぼ全面に渡って形成される。透明電極10の上に電極パッド11が形成される。透明電極10及び電極パッド11の形成材料として、Au、Pt、Pd、Ni又はこれらを含む合金が挙げられる。
【0031】
次に、実施例の発光ダイオード20の製造方法を説明する。
発光ダイオードの各半導体層はMOVPE法により形成される。この成長法においては、アンモニアガスとIII族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)やトリメチルインジウム(TMI)とを適当な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長させる。
なお、キャリアガス、アンモニアガス及びIII族元素のアルキル化合物ガスの流量、反応時間は目的とする結晶に応じて適宜調節する。
【0032】
まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄したa面を主面とする単結晶サファイア基板1を図示しない気相反応装置内のサセプタに装着する。次に、常圧でN2を当該反応装置に流しながら温度1100℃でサファイア基板1を気相エッチングする。
【0033】
次に、温度を400℃まで低下させて、N2、NH3及びTMAを供給して基板上にAlNのバッファ層2を約20nmの厚さに形成する。
【0034】
次に温度を上げて、N2、シラン、TMG、NH3を導入し、n伝導型の半導体層において下側の層3aを形成し、更にシランの流量を下げて上側の層3bを形成する。
【0035】
続いて、温度を900℃に保持し、N2、TMG、NH3を導入して厚さ3.5nm のGaNからなるバリア層5aを形成する。次に温度を750℃に保持し、N2、NH3、TMG及びTMIを導入して厚さ3.5 nm のIn0.16Ga0.84Nからなる量子井戸層5bを形成する。
これを繰り返して、図に示すとおり、それぞれ5層のバリア層5aと量子井戸層5bを得る。
反応時間を調整することによりバリア層5a及び量子井戸層5bの膜厚が調節される。
【0036】
温度を900℃に保持し、N2 TMG、NH3を導入して厚さ14.0 nm のGaNからなる最上バリア層5cを5段目の量子井戸層5bの上に形成する。既述のとおり、第2のクラッド層7を形成するときこの最上バリア層5cはその上面が消失する。この実施例では、当初14.0 nm あった最上バリア層5cが、第2のクラッド層形成後、3.5 nm となった。
最上バリア層5cは、第2のクラッド層形成後、他のバリア層5aと同じ厚さ、即ち3.5 nm となるように形成することが好ましい。
【0037】
次に、温度を1000℃に保持し、N2、NH3、TMG、TMA、CP2Mgを導入し、膜厚30 nmのマグネシウムがドープされたp−Al0.15Ga0.85Nからなる層7aを形成する。次に、温度を1000℃に保持し、N2、NH3、TMG、CP2Mgを導入して厚さ75.0 nm のマグネシウムがドープされたp−GaN層7bを形成し、もって第2のクラッド層7とする。
【0038】
層7bの形成に引き続き、温度を1000℃に維持したまま、CP2Mgの流量を変えて最上層8を形成する。
【0039】
この状態で第2のクラッド層7と最上層8は半絶縁性を示す。そこで、電子線照射装置を用いて、第2のクラッド層7及び最上層8へ一様に電子線を照射する。電子線の照射条件は、例えば、加速電圧約10kV、試料電流1μA、ビーム移動速度0.2mm/sec、ビーム径60μmΦ、真空度5.0 X 10-5Torrである。このような電子線照射によって第2のクラッド層7及び最上層8は所望のp伝導型となる。
【0040】
このようにして形成された半導体ウエハを周知の方法でエッチングして、図1に示した半導体層構成とする。そして、電極パッド9を半導体層3aの上へ蒸着により形成し、続いて金製の透明電極10を最上層8の上に蒸着し、更に金製の電極パッド11を蒸着する。
【0041】
このようにして形成された半導体ウエハを素子毎に切り分けて、所望の青色発光ダイオード20とする。
【0042】
本発明者らの検討によれば、上記構成の実施例の素子には下記の特性が認められた。
図2は素子に印加する順方向電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す。図3は図2の発光スペクトルを解析したものであって、素子に印加する順方向電流を変化させたときのピーク波長及び半値幅の変化を示す。
【0043】
これらの図からわかるように、素子に印加する電流を変化させてもピーク波長は実質的に変化しない。即ち、電流を5〜100mAの範囲で変化させてもピーク波長はほぼ445〜450nmの範囲に収まっている。素子に対する実用的な印加電流を考慮すれば、順方向に印加される電流は5〜50mAの範囲にあり、この範囲で電流を変化させたときのピーク波長の変化は10nm以下、更に詳しくはほぼ5nm以下である。特に、電流が20〜50mAの範囲でピーク波長は殆ど変化しない。
【0044】
一方、一般的な発光素子では、印加される電流が大きくなると、即ち印加される電圧が高くなると、ピーク波長は短波長側にシフトする。その理由は次のように考えられる。
ヘテロ構造の発光層を構成する半導体層には不純物が含まれている。このような半導体素子では印加される電圧が大きくなると、半導体層の最低のエネルギ準位にあったキャリアが発光層に含まれる不純物の形成するエネルギ準位に持ち上がる。この不純物の形成する準位は半導体層の最低のエネルギ準位よりも高いので、このキャリアが再結合することにより放出される光の波長は短波長側へシフトする。
同様に、単一の量子井戸層を持つ発光層では、印加する電圧を高くすると、量子井戸の最低のエネルギ準位にあったキャリアが量子井戸においてより上位のエネルギ準位に持ち上げられる。従って、このキャリアが再結合することによって放出される光の波長は短波長側にシフトする。
【0045】
一方、この実施例の半導体発光素子によれば、発光層に不純物がドープされていない。更には、量子井戸層が複数(実施例では5層)あるので量子井戸の最低準位にあるキャリアは、高い電圧がかけられたとき、量子井戸内でより上位のエネルギ準位へ持ち上げられる代わりに、前後に(図では上下に)連続する他の量子井戸内において空きのある最低エネルギ準位又は比較的低いエネルギ準位へ優先的にトンネルする。これにより短波長側への波長シフトが防止されると推定される。
なお、波長シフトを防止する見地から、量子井戸層の数を3〜7とすることが好ましい。
【0046】
このように電流の大きさを変化させてもピーク波長が実質的に一定であると、発光素子の特性上好ましい。
【0047】
発光スペクトルの半値幅も印加する電流(5〜100mA)に無関係に実質的に一定であり、60nm以下である。実用的な印加電流の範囲(5〜50mA)では半値幅の変化が更に小さく、印加電流の範囲を20〜50mAとすると半値幅の変化はより一段と小さくなる。
半値幅が一定であることからも、各量子井戸層において同じエネルギ準位にあるキャリアの再結合が発光に寄与していると考えられる。
【0048】
このように、印加電流の変化に拘わらず、発光スペクトルの半値幅が60nm以下に維持されることは、発光される光の波長の分布が狭く、発光が理想的な単色光により近づいていることを意味する。これにより色純度の高い発光素子が得られることとなる。
【0049】
第2実施例
この実施例の半導体発光素子は緑色発光ダイオードである。
この実施例の発光ダイオードは、上記第1実施例の発光ダイオードにおいて量子井戸層の組成がIn0.23Ga0.77N とされている。即ち、第1実施例に比べてInの組成が大きくされている。このような量子井戸層はTMIの流量を大きくすること等により、第1実施例と同様にして形成される。
【0050】
本発明者らの検討によれば、上記構成の実施例の素子には下記の特性が認められた。
図4は素子に印加する順方向電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す。図5は図4の発光スペクトルを解析したものであって、素子に印加する順方向電流を変化させたときのピーク波長及び半値幅の変化を示す。
【0051】
これらの図からわかるように、素子に印加する電流を変化させてもピーク波長は実質的に変化しない。即ち、電流を5〜100mAの範囲で変化させてもピーク波長はほぼ515〜520nmの範囲に収まっている。素子に対する実用的な印加電流を考慮すれば、順方向に印加される電流は5〜50mAの範囲にあり、この範囲で電流を変化させたときのピーク波長の変化は10nm以下、更に詳しくはほぼ5nm以下である。電流の範囲が20〜50mA、更には20〜100mAのとき、ピーク波長はほぼ515nmにあって殆ど変化しない。
【0052】
発光スペクトルの半値幅も印加する電流(5〜100mA)に無関係に60nm以下、更に詳しくは35nm以下である。実用的な印加電流の範囲(5〜50mA)では半値幅は殆ど変化せず、印加電流の範囲を20〜50mAとすると半値幅の変化はより一段と小さくなる。
【0053】
この発明は上記発明の実施の形態及び実施例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者が想到し得る種々の変形態様を包含する。
この発明がレーザダイオードにも適用できることは勿論である。
【0054】
以下次の事項を開示する。
(1) AlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる第1の半導体層と、該第1の半導体層の上に、InY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、InY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上にAlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる第2の半導体層と、を含んでいる半導体発光素子おいて、
前記発光層において前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層と接する層が前記バリア層であることを特徴とする半導体発光素子。
【0055】
前記第2の半導体層に接するバリア層はその厚さが他のバリア層より厚いことを特徴とする(1)に記載の半導体発光素子。
【0056】
(11) n伝導型のGaNからなる第1の半導体層と、
該第1の半導体層の上に形成され、意図的な不純物がドープされていないInY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、意図的な不純物がドープされていないInY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を積層してなる超格子構造の発光層と、
該発光層の上に形成され、p伝導型のAlGaNからなる第2の半導体層と、を含み、
前記発光層において前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層と接する層が前記バリア層であることを特徴とする半導体発光素子。
【0057】
(12) AlXInYGa1-X-YN(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる第1の半導体層を形成するステップと、
該第1の半導体層の上に、InY1Ga1-Y1N(Y1≧0)からなるバリア層、InY2Ga1-Y2N(Y2>Y1かつY2>0)からなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にAlAInBGa1-A-BN(A=0、B=0、A=B=0を含む)からなる第2の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
前記発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【0058】
(13) 前記第2の半導体層を形成するとき、前記最上バリア層の上面を消失させ、該最上バリア層の厚さを他のバリア層の厚さと実質的に同一とすることを特徴とする(12)に記載の半導体発光素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施例の発光ダイオードの断面図である。
【図2】図2はこの発明の一の実施例の発光ダイオードにおいて電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す図である。
【図3】図3は同じく電流を変化させたときのピーク波長の変化及び半値幅の変化を示す図である。
【図4】図4はこの発明の他の実施例の発光ダイオードにおいて電流を変化させたときの発光スペクトルの変化を示す図である。
【図5】図5は同じく電流を変化させたときのピーク波長の変化及び半値幅の変化を示す図である。
【符号の説明】
1 サファイア基板
2 バッファ層
3b 第1のクラッド層(第1の半導体層)
5 発光層
7 第2のクラッド層(第2の半導体層)
20 発光ダイオード
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same. This semiconductor light emitting element can be used as, for example, a light emitting diode or a laser diode.
[0002]
[Prior art]
As a light-emitting element in the visible light short wavelength region, one using a compound semiconductor is known. In particular, Group III nitride semiconductors are attracting particular attention recently because they are of direct transition type and have high luminous efficiency and emit blue light, which is one of the three primary colors of light.
[0003]
As one of such light emitting elements, there is one in which an AlN buffer layer, a first cladding layer, a light emitting layer, and a second cladding layer are sequentially stacked on a sapphire substrate. Here, the first and second clad layers are made of Al X In Y Ga 1-XY N ( including X = 0, Y = 0, X = Y = 0). For example, the light emitting layer is formed by repeatedly laminating a barrier layer made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0) and a quantum well layer made of In Y2 Ga 1 -Y2 N (Y2> Y1 and Y2> 0). It is a lattice structure.
These semiconductor layers are formed according to a conventional method by an organic metal compound vapor phase growth method (hereinafter referred to as “MOVPE method”).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The light emitting layer having such a superlattice structure is formed at a relatively low growth temperature because steepness is required for the difference in composition between the barrier layer and the quantum well layer. In general, the barrier layers are formed to have the same thickness, and similarly, the quantum well layers are formed to have the same thickness. This is because if there is a difference in the thickness of each layer, the light generated from the quantum well layer may slightly change in terms of wavelength due to the quantum effect.
On the other hand, the second clad layer formed on the light emitting layer is formed at a temperature higher than that of the light emitting layer because of its thickness (thicker than the barrier layer and quantum well layer) and composition.
The present inventors have noticed the following problems when manufacturing a semiconductor light emitting device in this way.
[0005]
In the superlattice structure light-emitting layer, if the layer in contact with each cladding layer is a quantum well layer, the following problems occur. When the cladding layer is of p-conductivity type, if the quantum well layer is continuous, the energy order is different between the cladding layer and the barrier layer. Therefore, the so-called well depth of the quantum well layer is different from that of the other quantum well layers. It will be different. Therefore, the wavelength of light may shift. In addition, when the cladding layer is of the n-conduction type, if the quantum well layer is continuous therewith, the energy level of the cladding layer is lower than that of the quantum well layer, so that a so-called well is not formed in the quantum well layer. Can no longer be expected.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, according to the first invention, a first semiconductor layer made of n-conducting GaN,
A barrier layer formed on the first semiconductor layer and made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0) not doped with intentional impurities; In Y2 Ga without intentional impurities doped A light-emitting layer having a superlattice structure formed by stacking quantum well layers made of 1-Y2 N (Y2> Y1 and Y2>0);
In the semiconductor light emitting device including the second semiconductor layer formed on the light emitting layer and made of p-conduction type AlGaN,
The layer in contact with each clad layer of the light emitting layer was determined as a barrier layer. That is, the configuration of the light emitting layer was a barrier layer-quantum well layer --- quantum well layer-barrier layer.
In this specification, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer correspond to a clad layer or a light guide layer. Further, impurities caused by the background when growing semiconductor layers such as barrier layers and quantum well layers do not correspond to intentional impurities.
[0007]
However, as the inventors of the present application further studied, the following problems were further found.
In other words, when the second cladding layer is formed on the light emitting layer having a superlattice structure, a barrier layer (hereinafter referred to as “uppermost barrier layer”) that is the uppermost layer of the light emitting layer is thinned. This is presumably because the formation temperature of the second cladding layer is higher than the formation temperature of the uppermost barrier layer, so that the material of the uppermost barrier layer is blown from the upper surface when the second cladding layer is formed.
A thinner uppermost barrier layer is not preferable because the wavelength of light shifts to the short wavelength side due to the quantum effect.
Further, when the barrier layer is designed to be thin (for example, several nm in thickness), the uppermost barrier layer may be substantially absent.
[0008]
In order to solve such a problem, according to the second invention, the first semiconductor layer made of Al X In Y Ga 1-XY N (including X = 0, Y = 0, X = Y = 0) Forming a step;
A barrier layer made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0) and a quantum well layer made of In Y2 Ga 1 -Y2 N (Y2> Y1 and Y2> 0) are stacked on the first semiconductor layer. And forming a superlattice structure light emitting layer,
Semiconductor comprising the steps of forming a second semiconductor layer made of Al A In B Ga 1-AB N on the light emitting layer (including A = 0, B = 0, A = B = 0), the In the method for manufacturing a light emitting device,
The uppermost barrier layer that is the uppermost layer of the light emitting layer is formed thicker than the other barrier layers.
[0009]
According to a third invention, in the second invention, when forming the second semiconductor layer, the upper surface of the uppermost barrier layer is eliminated, and the thickness of the uppermost barrier layer is set to the thickness of another barrier layer. And substantially the same.
[0010]
A further object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device in which the peak wavelength of emitted light does not substantially change even when the applied current changes.
This object is achieved by the inventions described in claims 1-7.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that emits light having a narrow wavelength distribution, that is, close to ideal monochromatic light.
This object is achieved by the inventions described in claims 2 to 7.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having an active layer with a superlattice structure that has high luminous efficiency and exhibits strong light emission.
This object is achieved by the inventions according to claims 7-9.
[0013]
[Operation and effect of the invention]
According to the first invention, since the layer in contact with the first semiconductor layer and the second semiconductor layer in the light emitting layer serves as a barrier layer, the quantum well layer closest to each semiconductor layer also has a so-called quantum well shape, The potential depression is substantially the same as the other quantum well layers. Thus, the wavelengths of light emitted from each quantum well are substantially equal.
According to the first invention, the barrier layer made of In Y1 Ga 1 -Y1 N as the light emitting layer is grown on the first semiconductor layer made of n-conducting GaN. Since the composition ratio of In in the barrier layer is 0 or relatively small as compared with the quantum well layer, the composition is close to that of the first semiconductor layer made of GaN, and thus the crystal of the light emitting layer is hardly strained.
[0014]
According to the second invention, since the uppermost barrier layer is formed thicker than the other barrier layers, even when the material of the surface of the uppermost barrier layer disappears when forming the second semiconductor layer, It does not substantially disappear. For this purpose, of course, the thickness of the uppermost barrier layer is designed in anticipation of the thickness that disappears when the second semiconductor layer is formed.
[0015]
According to the third invention, after the second semiconductor layer is formed, the thickness that disappears during the formation of the second semiconductor layer is anticipated so that the thickness of the uppermost barrier layer is the same as the thickness of the other barrier layers. The thickness of the uppermost barrier layer is designed. Thereby, the thickness of each barrier layer becomes substantially the same in the light emitting layer having a superlattice structure, and wavelength shift due to the quantum effect can be prevented in advance.
[0016]
According to the first to seventh aspects of the present invention, the peak wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting device does not substantially change even when the applied current changes.
[0017]
According to the second to seventh aspects of the invention, the wavelength distribution is narrowed in the light emitted from the semiconductor light emitting device. That is, light close to ideal monochromatic light is emitted from the semiconductor light emitting element.
[0018]
According to the seventh to ninth aspects of the present invention, the light emission efficiency in the light emitting layer having a superlattice structure is high and the light emission intensity is increased.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail based on examples.
[0019]
First Embodiment The semiconductor light emitting device of this embodiment is a blue light emitting diode. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a light emitting diode 20 of the embodiment.
[0020]
A buffer layer 2 made of AlN having a thickness of 20 nm is formed on the surface a of a sapphire substrate 1 having a thickness of 100 μm. The buffer layer 2 can have a thickness of 20 to 50 nm, and the growth temperature of the film is 400.degree.
[0021]
On the buffer layer 2, an n-conductivity type semiconductor layer 3 is formed in two layers. The n layer 3 includes, from below, an n + -GaN layer 3a (carrier density: 2 × 10 18 / cm 3 ) doped with 2.5 μm thick silicon and silicon having a thickness of 0.5 μm. Is doped with an n-GaN layer 3b (first cladding layer (first semiconductor layer), carrier density: 2 × 10 17 / cm 3 ).
[0022]
The n layer 3 may be formed of Al X In Y Ga 1-XY N consisting (X = 0, Y = 0 , X = Y = 0 and including) compound semiconductor. The n layer 3 can be composed of one layer.
[0023]
A light emitting layer 5 having a superlattice structure is formed on the n layer 3. The light emitting layer 5 is composed of a barrier layer 5a made of GaN not doped with an intentional impurity having a thickness of 3.5 nm and In 0.16 Ga 0.84 N not doped with an intentional impurity having a thickness of 3.5 nm. The quantum well layer 5b is repeatedly stacked. In this example, the number of repetitions was 5. The uppermost barrier layer 5c is made of GaN having a thickness of 3.5 nm and not doped with intentional impurities.
[0024]
In the above, the number of repetitions of the barrier layer 5a and the quantum well layer 5b is not particularly limited. The barrier layers 5a and 5c are compound semiconductors made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0), and the quantum well layers 5b are compound semiconductors made of In Y2 Ga 1 -Y2 N (Y2> Y1 and Y2> 0). Can be formed. It is preferable to make the thickness of the uppermost barrier layer 5c substantially equal to the thickness of the other barrier layer 5a because the influence of the quantum effect is eliminated.
The barrier layers 5a and 5c and the quantum well layer 5b can be doped with impurities.
[0025]
According to the study by the present inventors, it was found that when the film thickness of the quantum well layer 5b is 3 to 5 nm, strong light emission can be obtained from the light emitting layer. The examination will be described below.
In the device of the example, the thickness of the quantum well layer is changed to 10 nm, 7 nm, 5 nm, and 3 nm, and the light emission intensity is measured. Note that the thickness of the barrier layer is also changed to be the same as the thickness of the quantum well layer. The emission intensity is the intensity of electroluminescence (unit: au). According to the study by the present inventors, when the film thickness of the quantum well layer is 7 nm, the light emission intensity is about 10 times the light emission intensity when the film thickness of the quantum well layer is 10 nm. When the thickness was 5 nm, the emission intensity was about 60 times, and when the film thickness was 3 nm, the emission intensity was about 150 times.
From the above results, it is understood that when the barrier layer is made of non-doped GaN and the quantum well layer is made of non-doped InGaN, the thickness of the quantum well layer is preferably 3 to 5 nm. The thickness of the barrier layer is preferably 3 nm or more.
[0026]
In this embodiment, the layer in contact with the first cladding layer 3b in the light emitting layer 5 is the barrier layer 5a, and the layer in contact with the second clad layer 7 of p-conduction type is the uppermost barrier layer 5c. Therefore, also in the quantum well layer 5b closest to each cladding layer, a so-called quantum well shape, that is, a potential depression is substantially the same as the other quantum well layers. Therefore, the wavelengths of light generated from each quantum well layer are substantially equal.
[0027]
On the light emitting layer 5, a second cladding layer (second semiconductor layer) 7 having a wider band gap than the barrier layer 5a is formed in two layers. The second cladding layer 7 has a thickness of 30.0 nm of magnesium doped p-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 7a (carrier density: 1 to 2 × 10 17 / cm 3 ) from below. The p-GaN layer 7b doped with 75.5 nm magnesium (carrier density: 2 × 10 17 / cm 3 ) is used.
The thickness of the clad layer 7a containing Al is preferably 20 nm or more. If it is less than 20 nm, the effect of confining electrons by the hetero barrier is weakened. The cladding layer 7a need not be thicker than 100 nm.
[0028]
The second cladding layer 7 may be formed of Al A In B Ga 1-AB N consisting (X = 0, Y = 0 , X = Y = 0 and including) compound semiconductor. The second cladding layer 7 can also be composed of one layer.
[0029]
A GaN layer 8 (carrier concentration: 1 × 10 17 / cm 3 ) in which magnesium having a thickness of 25.0 nm is doped at a higher concentration than the p-GaN layer 7 b is formed on the second cladding layer 7. Yes. This layer is provided to reduce the contact resistance to the electrode. The film thickness of the GaN layer 8 is preferably 20 to 50 nm. If the film thickness is less than 20 nm, the effect of the contact layer is weakened and the resistance is increased. Further, it is not necessary to increase the film thickness beyond 50 nm.
[0030]
The electrode pad 9 is made of Al, Ti, or an alloy containing these.
Reference numeral 10 denotes a transparent electrode, which is formed on the GaN layer 8 over almost the entire surface. An electrode pad 11 is formed on the transparent electrode 10. Examples of the material for forming the transparent electrode 10 and the electrode pad 11 include Au, Pt, Pd, Ni, and alloys containing these.
[0031]
Next, the manufacturing method of the light emitting diode 20 of an Example is demonstrated.
Each semiconductor layer of the light emitting diode is formed by the MOVPE method. In this growth method, ammonia gas and a group III element alkyl compound gas such as trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA) or trimethylindium (TMI) are supplied onto a substrate heated to an appropriate temperature. A desired crystal is grown on the substrate by a thermal decomposition reaction.
Note that the flow rate and reaction time of the carrier gas, ammonia gas, and group III element alkyl compound gas are appropriately adjusted according to the target crystal.
[0032]
First, the single crystal sapphire substrate 1 whose main surface is the surface a cleaned by organic cleaning and heat treatment is mounted on a susceptor in a gas phase reactor (not shown). Next, the sapphire substrate 1 is vapor-phase etched at a temperature of 1100 ° C. while N 2 is allowed to flow through the reactor at normal pressure.
[0033]
Next, the temperature is lowered to 400 ° C., and N 2 , NH 3 and TMA are supplied to form the AlN buffer layer 2 on the substrate to a thickness of about 20 nm.
[0034]
Next, the temperature is raised, N 2 , silane, TMG, and NH 3 are introduced to form the lower layer 3a in the n-conducting semiconductor layer, and the upper layer 3b is formed by further reducing the flow rate of silane. .
[0035]
Subsequently, the temperature is maintained at 900 ° C., and N 2 , TMG, and NH 3 are introduced to form a barrier layer 5a made of GaN having a thickness of 3.5 nm. Next, the temperature is maintained at 750 ° C., and N 2 , NH 3 , TMG and TMI are introduced to form a quantum well layer 5b made of In 0.16 Ga 0.84 N having a thickness of 3.5 nm.
By repeating this, as shown in the figure, five barrier layers 5a and quantum well layers 5b are obtained.
The film thicknesses of the barrier layer 5a and the quantum well layer 5b are adjusted by adjusting the reaction time.
[0036]
The temperature is maintained at 900 ° C., and N 2 , TMG, and NH 3 are introduced to form an uppermost barrier layer 5c made of GaN having a thickness of 14.0 nm on the fifth-stage quantum well layer 5b. As described above, the upper surface of the uppermost barrier layer 5c disappears when the second cladding layer 7 is formed. In this example, the uppermost barrier layer 5c, which was initially 14.0 nm, became 3.5 nm after the formation of the second cladding layer.
The uppermost barrier layer 5c is preferably formed to have the same thickness as the other barrier layers 5a, that is, 3.5 nm after the formation of the second cladding layer.
[0037]
Next, the temperature is maintained at 1000 ° C., N 2 , NH 3 , TMG, TMA, CP 2 Mg are introduced, and a layer 7 a made of p-Al 0.15 Ga 0.85 N doped with magnesium having a thickness of 30 nm is formed. Form. Next, the temperature is maintained at 1000 ° C., and N 2 , NH 3 , TMG, and CP 2 Mg are introduced to form a p-GaN layer 7b doped with magnesium having a thickness of 75.0 nm. The clad layer 7 is formed.
[0038]
Following the formation of the layer 7b, the uppermost layer 8 is formed by changing the flow rate of CP 2 Mg while maintaining the temperature at 1000 ° C.
[0039]
In this state, the second cladding layer 7 and the uppermost layer 8 are semi-insulating. Therefore, an electron beam is uniformly irradiated to the second cladding layer 7 and the uppermost layer 8 using an electron beam irradiation apparatus. The electron beam irradiation conditions are, for example, an acceleration voltage of about 10 kV, a sample current of 1 μA, a beam moving speed of 0.2 mm / sec, a beam diameter of 60 μmΦ, and a degree of vacuum of 5.0 × 10 −5 Torr. By such electron beam irradiation, the second cladding layer 7 and the uppermost layer 8 become a desired p-conductivity type.
[0040]
The semiconductor wafer thus formed is etched by a known method to obtain the semiconductor layer structure shown in FIG. Then, the electrode pad 9 is formed on the semiconductor layer 3a by vapor deposition, then the gold transparent electrode 10 is vapor-deposited on the uppermost layer 8, and further the gold electrode pad 11 is vapor-deposited.
[0041]
The semiconductor wafer thus formed is cut into elements to obtain a desired blue light emitting diode 20.
[0042]
According to the study by the present inventors, the following characteristics were recognized in the device of the above-described embodiment.
FIG. 2 shows the change in the emission spectrum when the forward current applied to the device is changed. FIG. 3 is an analysis of the emission spectrum of FIG. 2 and shows changes in the peak wavelength and the half-value width when the forward current applied to the device is changed.
[0043]
As can be seen from these figures, the peak wavelength does not substantially change even when the current applied to the element is changed. That is, even if the current is changed in the range of 5 to 100 mA, the peak wavelength is approximately in the range of 445 to 450 nm. Considering a practical applied current to the device, the current applied in the forward direction is in the range of 5 to 50 mA, and when the current is changed in this range, the change in peak wavelength is 10 nm or less. 5 nm or less. In particular, the peak wavelength hardly changes in the current range of 20 to 50 mA.
[0044]
On the other hand, in a general light emitting device, when the applied current increases, that is, when the applied voltage increases, the peak wavelength shifts to the short wavelength side. The reason is considered as follows.
The semiconductor layer constituting the heterostructure light-emitting layer contains impurities. In such a semiconductor element, when the applied voltage is increased, carriers at the lowest energy level of the semiconductor layer are raised to the energy level formed by impurities contained in the light emitting layer. Since the level formed by this impurity is higher than the lowest energy level of the semiconductor layer, the wavelength of the light emitted by the recombination of the carriers is shifted to the short wavelength side.
Similarly, in a light-emitting layer having a single quantum well layer, when the applied voltage is increased, carriers that are at the lowest energy level of the quantum well are raised to a higher energy level in the quantum well. Therefore, the wavelength of light emitted by recombination of the carriers is shifted to the short wavelength side.
[0045]
On the other hand, according to the semiconductor light emitting device of this example, the light emitting layer is not doped with impurities. Furthermore, since there are a plurality of quantum well layers (5 layers in the embodiment), carriers at the lowest level of the quantum well are raised to a higher energy level within the quantum well when a high voltage is applied. In addition, tunneling is preferentially tunneled to the lowest energy level or the relatively low energy level that is vacant in other quantum wells that are continuous in the front and back (up and down in the figure). It is estimated that this prevents the wavelength shift to the short wavelength side.
From the viewpoint of preventing wavelength shift, the number of quantum well layers is preferably 3-7.
[0046]
Thus, it is preferable in terms of the characteristics of the light-emitting element that the peak wavelength is substantially constant even when the magnitude of the current is changed.
[0047]
The full width at half maximum of the emission spectrum is substantially constant irrespective of the applied current (5 to 100 mA), and is 60 nm or less. In the range of practical applied current (5 to 50 mA), the change in the full width at half maximum is further smaller. When the applied current is in the range of 20 to 50 mA, the change in the full width at half maximum is further reduced.
Since the half width is constant, it is considered that recombination of carriers at the same energy level contributes to light emission in each quantum well layer.
[0048]
As described above, the fact that the half width of the emission spectrum is maintained at 60 nm or less regardless of the change in the applied current means that the wavelength distribution of the emitted light is narrow and the emission is closer to the ideal monochromatic light. Means. As a result, a light emitting element with high color purity is obtained.
[0049]
Second Embodiment The semiconductor light emitting device of this embodiment is a green light emitting diode.
In the light emitting diode of this embodiment, the composition of the quantum well layer is In 0.23 Ga 0.77 N in the light emitting diode of the first embodiment. That is, the composition of In is made larger than that in the first embodiment. Such a quantum well layer is formed in the same manner as in the first embodiment, for example, by increasing the flow rate of TMI.
[0050]
According to the study by the present inventors, the following characteristics were recognized in the device of the above-described embodiment.
FIG. 4 shows the change in the emission spectrum when the forward current applied to the device is changed. FIG. 5 is an analysis of the emission spectrum of FIG. 4 and shows changes in peak wavelength and half-value width when the forward current applied to the device is changed.
[0051]
As can be seen from these figures, the peak wavelength does not substantially change even when the current applied to the element is changed. That is, even if the current is changed in the range of 5 to 100 mA, the peak wavelength is approximately in the range of 515 to 520 nm. Considering a practical applied current to the device, the current applied in the forward direction is in the range of 5 to 50 mA, and when the current is changed in this range, the change in peak wavelength is 10 nm or less. 5 nm or less. When the current range is 20 to 50 mA, and further 20 to 100 mA, the peak wavelength is almost 515 nm and hardly changes.
[0052]
The full width at half maximum of the emission spectrum is 60 nm or less, more specifically 35 nm or less, regardless of the applied current (5 to 100 mA). In the practical range of applied current (5 to 50 mA), the full width at half maximum hardly changes, and when the applied current range is set to 20 to 50 mA, the change in full width at half maximum becomes even smaller.
[0053]
The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.
Of course, the present invention can also be applied to laser diodes.
[0054]
The following matters are disclosed below.
(1) A first semiconductor layer made of Al X In Y Ga 1-XY N (including X = 0, Y = 0, X = Y = 0), and an In Y1 layer on the first semiconductor layer A light emitting layer having a superlattice structure formed by stacking a barrier layer made of Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0), a quantum well layer made of In Y2 Ga 1 -Y2 N (Y2> Y1 and Y2> 0),
Keep the semiconductor light emitting device that includes a Al X In Y Ga 1-XY N consisting (X = 0, Y = 0 , X = Y = 0 and including) the second semiconductor layer on the light emitting layer ,
In the light emitting layer, the layer in contact with the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is the barrier layer.
[0055]
The semiconductor light emitting element according to (1), wherein the barrier layer in contact with the second semiconductor layer is thicker than other barrier layers.
[0056]
(11) a first semiconductor layer made of n-conducting GaN;
A barrier layer formed on the first semiconductor layer and made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0) not doped with intentional impurities; In Y2 Ga without intentional impurities doped A light-emitting layer having a superlattice structure formed by stacking quantum well layers made of 1-Y2 N (Y2> Y1 and Y2>0);
A second semiconductor layer formed on the light emitting layer and made of p-conductivity type AlGaN,
In the light emitting layer, the layer in contact with the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is the barrier layer.
[0057]
(12) forming a Al X In Y Ga 1-XY N first semiconductor layer made of (X = 0, Y = 0 , including X = Y = 0),
A barrier layer made of In Y1 Ga 1 -Y1 N (Y1 ≧ 0) and a quantum well layer made of In Y2 Ga 1 -Y2 N (Y2> Y1 and Y2> 0) are stacked on the first semiconductor layer. And forming a superlattice structure light emitting layer,
Semiconductor comprising the steps of forming a second semiconductor layer made of Al A In B Ga 1-AB N on the light emitting layer (including A = 0, B = 0, A = B = 0), the In the method for manufacturing a light emitting device,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting element, comprising forming an uppermost barrier layer, which is an uppermost layer of the light emitting layer, to be thicker than other barrier layers.
[0058]
(13) When forming the second semiconductor layer, the upper surface of the uppermost barrier layer is eliminated, and the thickness of the uppermost barrier layer is substantially the same as the thicknesses of the other barrier layers. (12) The method for producing a semiconductor light-emitting device according to (12).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a change in emission spectrum when a current is changed in a light emitting diode according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a change in peak wavelength and a change in half-value width when the current is similarly changed.
FIG. 4 is a diagram showing a change in emission spectrum when a current is changed in a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change in peak wavelength and a change in half-value width when the current is similarly changed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sapphire substrate 2 Buffer layer 3b 1st clad layer (1st semiconductor layer)
5 Light emitting layer 7 Second clad layer (second semiconductor layer)
20 Light emitting diode

Claims (1)

MOVPE法により半導体発光素子を製造する方法であって、
Al X In Y Ga 1-X-Y N(X=0、Y=0、X=Y=0を含む)からなる第1の半導体層を形成するステップと、
該第1の半導体層の上に、GaNからなるバリア層、InGaNからなる量子井戸層を積層して超格子構造の発光層を形成するステップと、
該発光層の上にAlGaNからなる第2の半導体層を形成するステップと、を含んでいる半導体発光素子の製造方法において、
前記発光層の最上層となる最上バリア層を他のバリア層よりも厚く形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device by a MOVPE method,
Forming a first semiconductor layer made of Al X In Y Ga 1-XY N ( including X = 0, Y = 0, X = Y = 0),
A step of laminating a barrier layer made of GaN and a quantum well layer made of InGaN on the first semiconductor layer to form a light emitting layer having a superlattice structure;
Forming a second semiconductor layer made of AlGaN on the light emitting layer, and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device characterized by the uppermost barrier layer serving as the uppermost layer formed thicker than the other barrier layers of the light-emitting layer.
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