JP6026116B2 - Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6026116B2
JP6026116B2 JP2012053375A JP2012053375A JP6026116B2 JP 6026116 B2 JP6026116 B2 JP 6026116B2 JP 2012053375 A JP2012053375 A JP 2012053375A JP 2012053375 A JP2012053375 A JP 2012053375A JP 6026116 B2 JP6026116 B2 JP 6026116B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
nitride semiconductor
band gap
light emitting
pit
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012053375A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013187484A (en
Inventor
忠士 竹岡
忠士 竹岡
谷 善彦
善彦 谷
知也 井上
知也 井上
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2012053375A priority Critical patent/JP6026116B2/en
Publication of JP2013187484A publication Critical patent/JP2013187484A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6026116B2 publication Critical patent/JP6026116B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

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

窒素を含むIII−V族化合物半導体材料(以下「窒化物半導体材料」と呼ぶ)は、赤外領域から紫外領域の波長を有する光のエネルギーに相当するバンドギャップを有しているため、赤外領域から紫外領域の波長を有する光を発光する発光素子の材料、またはその領域の波長を有する光を受光する受光素子の材料などとして有用である。   A group III-V compound semiconductor material containing nitrogen (hereinafter referred to as a “nitride semiconductor material”) has a band gap corresponding to the energy of light having a wavelength from the infrared region to the ultraviolet region, and therefore has an infrared It is useful as a material for a light emitting element that emits light having a wavelength from the region to the ultraviolet region, or as a material for a light receiving element that receives light having a wavelength in the region.

また、窒化物半導体を構成する原子間の結合が強く、窒化物半導体材料の絶縁破壊電圧が高く、窒化物半導体材料の飽和電子速度が大きい。これらのことから、窒化物半導体材料は、耐高温且つ高出力な高周波トランジスタなどの電子デバイスの材料としても有用である。   Further, the bonds between the atoms constituting the nitride semiconductor are strong, the dielectric breakdown voltage of the nitride semiconductor material is high, and the saturation electron velocity of the nitride semiconductor material is high. For these reasons, nitride semiconductor materials are also useful as materials for electronic devices such as high-temperature transistors with high temperature resistance and high output.

さらに、窒化物半導体材料は、環境を害することがほとんどなく、よって取り扱いやすい材料としても注目されている。   Furthermore, the nitride semiconductor material has attracted attention as an easy-to-handle material because it hardly harms the environment.

このような窒化物半導体材料を用いた窒化物半導体発光素子では、発光層として量子井戸構造を採用することが一般的である。電圧が窒化物半導体発光素子に印加されると、発光層を構成する井戸層において電子とホールとが再結合され、これにより、光が発生する。発光層は、単一量子井戸構造からなっても良いし、井戸層とバリア層とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造からなっても良い。   In a nitride semiconductor light emitting device using such a nitride semiconductor material, a quantum well structure is generally adopted as a light emitting layer. When a voltage is applied to the nitride semiconductor light emitting device, electrons and holes are recombined in the well layer constituting the light emitting layer, thereby generating light. The light emitting layer may have a single quantum well structure or may have a multiple quantum well (MQW) structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked.

ところで、窒化物半導体材料を用いた窒化物半導体発光素子には、Vピット(V pit,V-shaped pit、断面V字状の凹部)、Vディフェクト(V defect)、またはinverted hexagonal pyramid defectなどと呼ばれる形状の欠陥があることが知られている。   By the way, a nitride semiconductor light emitting device using a nitride semiconductor material includes a V pit (V-pit, V-shaped pit, V-shaped recess), a V defect, or an inverted hexagonal pyramid defect. It is known that there is a defect of the shape called.

Vピットは欠陥であるため、一般にはその発生を抑制することにより、発光素子の特性が向上するのではないかと考えられる。しかし、特許文献1には、発光素子を構成する窒化物半導体層の表面上に複数の「六方ピラミッドキャビティ」を形成すれば、高効率の発光素子を提供できることが開示されている。   Since the V pit is a defect, it is generally considered that the characteristics of the light emitting element can be improved by suppressing the generation thereof. However, Patent Document 1 discloses that a high-efficiency light-emitting element can be provided by forming a plurality of “hexagonal pyramid cavities” on the surface of a nitride semiconductor layer constituting the light-emitting element.

また、非特許文献1には、MQW発光層におけるVピット(V-shaped pit)の作用が報告されている。これによれば、MQW発光層内にVピットがあると、Vピットの斜面における量子井戸幅が狭くなるため、量子井戸に注入された電子およびホールがVピット内部の結晶欠陥である貫通転位に到達することが妨げられ、結果としてMQW発光層内における非発光再結合が抑制されるとされている。   Non-Patent Document 1 reports the effect of V-shaped pits in the MQW light-emitting layer. According to this, when there is a V pit in the MQW light emitting layer, the quantum well width on the slope of the V pit is narrowed, so that electrons and holes injected into the quantum well become threading dislocations that are crystal defects inside the V pit. It is said that the non-radiative recombination in the MQW light emitting layer is suppressed as a result.

さらに、非特許文献2には、Vピットの頂点の角度(apical angle)が56°であれば理想的であると報告されている。   Further, Non-Patent Document 2 reports that it is ideal if the apical angle of the V pit is 56 °.

ところで、MQW発光層の構成として、たとえば特許文献2には、アンドープGaNバリア層とn型不純物(本願におけるn型ドーパントに相当)がドープされたInGaN量子井戸層とが順次積層されてなる活性層(本願における発光層に相当)が記載されている。また、特許文献2には、アンドープGaNバリア層が上記InGaN量子井戸層と接する界面に拡散防止膜が設けられていることが記載されており、また、この拡散防止膜がInGaN量子井戸層よりも低濃度のn型不純物を含むことも記載されている。   Incidentally, as a configuration of the MQW light emitting layer, for example, Patent Document 2 discloses an active layer in which an undoped GaN barrier layer and an InGaN quantum well layer doped with an n-type impurity (corresponding to an n-type dopant in the present application) are sequentially stacked. (Corresponding to the light emitting layer in the present application). Patent Document 2 describes that a diffusion prevention film is provided at the interface where the undoped GaN barrier layer is in contact with the InGaN quantum well layer, and this diffusion prevention film is more than the InGaN quantum well layer. It also describes containing low concentrations of n-type impurities.

また、特許文献3には、活性層がn型不純物を含んでいることが記載されており、n層側に位置する活性層におけるn型不純物濃度がp層側に位置する活性層におけるn型不純物濃度よりも高ければ、n層側から活性層へのドナーの供給を補うことができ、発光出力の高い窒化物半導体素子が得られるということも記載されている。   Patent Document 3 describes that the active layer contains an n-type impurity, and the n-type impurity concentration in the active layer located on the n-layer side is n-type in the active layer located on the p-layer side. It is also described that when the concentration is higher than the impurity concentration, the supply of donors from the n-layer side to the active layer can be supplemented, and a nitride semiconductor device having a high light emission output can be obtained.

特開2005−277423号公報JP 2005-277423 A 特開2005−109425号公報JP 2005-109425 A 特開2005−057308号公報JP 2005-057308 A

A. Hangleiter, F. Hitzel, C. Netzel, D. Fuhrmann, U. Rossow, G. Ade, and P. Hinze, “Suppression of Nonradiative Recombination by V-Shaped Pits in GaInN/GaN Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency”, Physical Review Letters 95, 127402 (2005)A. Hangleiter, F. Hitzel, C. Netzel, D. Fuhrmann, U. Rossow, G. Ade, and P. Hinze, “Suppression of Nonradiative Recombination by V-Shaped Pits in GaInN / GaN Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency ”, Physical Review Letters 95, 127402 (2005) M. Shiojiri, C. C. Chuo, J. T. Hsu, J. R. Yang and H. Saijo, “Structure and formation mechanism of V defects in multiple InGaN/GaN quantum well layers”, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99, 073505 (2006)M. Shiojiri, C. C. Chuo, J. T. Hsu, J. R. Yang and H. Saijo, “Structure and formation mechanism of V defects in multiple InGaN / GaN quantum well layers”, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99, 073505 (2006)

従来の技術にしたがって窒化物半導体発光素子を製造し、製造された窒化物半導体発光素子を高温または大電流で駆動すると、発光効率の低下を招くことがある。そのため、単位電力当たりの発光効率(電力効率)の低下を招くことがある。   If a nitride semiconductor light emitting device is manufactured according to the conventional technique and the manufactured nitride semiconductor light emitting device is driven at a high temperature or a large current, the light emission efficiency may be reduced. Therefore, the light emission efficiency per unit power (power efficiency) may be reduced.

また、高温駆動時または大電流駆動時における発光効率の低下を防止するために発光層の体積を増加させると、ESD(Electrostatic Discharge)に起因する不良率が増加することがある。   Further, when the volume of the light emitting layer is increased in order to prevent a decrease in light emission efficiency during high temperature driving or large current driving, the defect rate due to ESD (Electrostatic Discharge) may increase.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温駆動時または大電流駆動時における発光効率の低下が防止されるとともにESDに起因する不良率の増加が防止された窒化物半導体発光素子を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent a decrease in light emission efficiency at the time of high temperature driving or high current driving and to prevent an increase in defect rate due to ESD. An improved nitride semiconductor light emitting device is provided.

本発明の窒化物半導体発光素子は、n型窒化物半導体層とVピット発生層と中間層と多重量子井戸発光層とp型窒化物半導体層とがこの順で設けられてなる。多重量子井戸発光層は、バリア層と該バリア層よりもバンドギャップエネルギーの小さい井戸層とを交互に積層して構成された層である。多重量子井戸発光層には、部分的にVピットが形成されている。Vピット発生層と中間層との間には、バンドギャップエネルギーが異なる複数の窒化物半導体層が積層されてなる多層構造体が設けられている。Vピットの始点の平均的な位置は、中間層内であって、その多くが中間層の厚さ方向中央付近よりもVピット発生層側に位置する。なお、多層構造体は、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層とバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とが積層されてなることが好ましい。   The nitride semiconductor light-emitting device of the present invention includes an n-type nitride semiconductor layer, a V pit generation layer, an intermediate layer, a multiple quantum well light-emitting layer, and a p-type nitride semiconductor layer in this order. The multiple quantum well light emitting layer is a layer formed by alternately laminating barrier layers and well layers having band gap energy smaller than that of the barrier layers. V pits are partially formed in the multiple quantum well light emitting layer. A multilayer structure in which a plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies are stacked is provided between the V pit generation layer and the intermediate layer. The average position of the starting point of the V pit is in the intermediate layer, and many of them are located closer to the V pit generation layer than near the center in the thickness direction of the intermediate layer. The multilayer structure is preferably formed by stacking a nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy.

多層構造体は、Ali1Gaj1In(1-i1-j1)N(0≦i1<1、0<j1≦1)層とAli2Gaj2In(1-i2-j2)N(0≦i2<1、0≦j2<1、j1<j2)層とを交互に積層してなることが好ましい。 The multilayer structure includes an Al i1 Ga j1 In (1-i1-j1) N (0 ≦ i1 <1, 0 <j1 ≦ 1) layer and an Al i2 Ga j2 In (1-i2-j2) N (0 ≦ i2 ). <1, 0 ≦ j2 <1, j1 <j2) layers are preferably laminated alternately.

多層構造体は、Gaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層とGaN層とを交互に積層してなることが好ましい。 The multilayer structure is preferably formed by alternately laminating Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layers and GaN layers.

多層構造体を構成する窒化物半導体層は、いずれも、n型不純物を含むことが好ましい。多層構造体を構成する窒化物半導体層におけるn型ドーパント濃度は、いずれも、Vピット発生層におけるn型ドーパント濃度よりも低いことが好ましく、より好ましくは7×1017cm-3以下である。 All of the nitride semiconductor layers constituting the multilayer structure preferably include an n-type impurity. The n-type dopant concentration in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure is preferably lower than the n-type dopant concentration in the V pit generation layer, more preferably 7 × 10 17 cm −3 or less.

バンドギャップエネルギーの異なる複数の窒化物半導体層はアンドープ層であることが好ましい。   The plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies are preferably undoped layers.

n型窒化物半導体層とVピット発生層との間に、更に第2の多層構造体が設けられていることが好ましい。第2の多層構造体はドーパント濃度がVピット発生層におけるドーパント濃度と同一であるドープ層とアンドープ層とを交互に積層してなることが好ましい。   It is preferable that a second multilayer structure is further provided between the n-type nitride semiconductor layer and the V pit generation layer. The second multilayer structure is preferably formed by alternately laminating doped layers and undoped layers whose dopant concentration is the same as the dopant concentration in the V pit generation layer.

多層構造体においてバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を1組としたとき、多層構造体は2組以上のバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を有することが好ましい。   In a multilayer structure, when a nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy are taken as one set, the multilayer structure has two or more sets of band gap energy relative to each other. It is preferable to have a small nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy.

多層構造体において、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層の厚さは、バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の厚さの1/5倍以上1/2倍以下であることが好ましい。   In the multilayer structure, the thickness of the nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy is not less than 1/5 times and not more than 1/2 times the thickness of the nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy. It is preferable.

中間層は、ワイドバンドギャップ層と該ワイドバンドギャップ層よりもバンドギャップエネルギーの小さいナローバンドギャップ層とを交互に積層して構成された超格子層であることが好ましい。   The intermediate layer is preferably a superlattice layer formed by alternately laminating a wide band gap layer and a narrow band gap layer having a smaller band gap energy than the wide band gap layer.

超格子層を構成するナローバンドギャップ層は、その組成にInを含むことが好ましい。ナローバンドギャップ層におけるIn組成比は、多層構造体を構成するGaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層におけるIn組成比と同じであることが好ましい。 The narrow band gap layer constituting the superlattice layer preferably contains In in its composition. The In composition ratio in the narrow band gap layer is preferably the same as the In composition ratio in the Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layer constituting the multilayer structure.

超格子層を構成するワイドバンドギャップ層およびナローバンドギャップ層のうち、多重量子井戸発光層側に位置する少なくとも2層はn型ドーパントを含むことが好ましく、Vピット発生層側に位置する少なくとも2層はアンドープであることが好ましい。   Of the wide band gap layer and the narrow band gap layer constituting the superlattice layer, at least two layers located on the multiple quantum well light emitting layer side preferably contain an n-type dopant, and at least two layers located on the V pit generation layer side Is preferably undoped.

ワイドバンドギャップ層およびナローバンドギャップ層を1組としたとき、超格子層は20組以上のワイドバンドギャップ層およびナローバンドギャップ層を有することが好ましく、多重量子井戸発光層側に位置する5組のワイドバンドギャップ層およびナローバンドギャップ層はn型ドーパントを含むことが好ましい。   When the wide band gap layer and the narrow band gap layer are taken as one set, the superlattice layer preferably has 20 or more wide band gap layers and narrow band gap layers, and 5 sets of wide band gap layers located on the multiple quantum well light emitting layer side. The band gap layer and the narrow band gap layer preferably contain an n-type dopant.

本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、第1の成長温度でn型窒化物半導体層を形成する工程と、n型窒化物半導体層の上に第1の成長温度よりも低い第2の成長温度でVピット発生層を形成する工程と、Vピット発生層の上に第2の成長温度以下の第3の成長温度でバンドギャップエネルギーが異なる複数の窒化物半導体層が積層されてなる多層構造体を形成する工程と、多層構造体の上に第3の成長温度以下の第4の成長温度で中間層を形成する工程と、中間層の上に多重量子井戸発光層およびp型窒化物半導体層を順に形成する工程とを備える。   The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes a step of forming an n-type nitride semiconductor layer at a first growth temperature, and a second step lower than the first growth temperature on the n-type nitride semiconductor layer. A step of forming a V pit generation layer at a growth temperature, and a plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies at a third growth temperature lower than the second growth temperature on the V pit generation layer. Forming a multilayer structure, forming an intermediate layer on the multilayer structure at a fourth growth temperature lower than the third growth temperature, a multiple quantum well light emitting layer and p-type nitriding on the intermediate layer Forming a physical semiconductor layer in order.

第2の成長温度は、第1の成長温度よりも50℃以上低いことが好ましい。第3の成長温度は、600℃以上900℃以下であることが好ましい。第2、第3および第4の成長温度は同じであることが好ましい。   The second growth temperature is preferably lower by 50 ° C. or more than the first growth temperature. The third growth temperature is preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The second, third and fourth growth temperatures are preferably the same.

本発明に係る窒化物半導体発光素子によれば、高温駆動時または大電流駆動時であっても発光効率の低下が防止されるとともに、ESDに起因する不良率の増加を防止することができる。   According to the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in light emission efficiency even at a high temperature drive or a high current drive, and to prevent an increase in defect rate due to ESD.

本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る窒化物半導体発光素子を構成する窒化物半導体層におけるバンドギャップエネルギーEgの大きさを模式的に示すエネルギー図である。It is an energy diagram which shows typically the magnitude | size of the band gap energy Eg in the nitride semiconductor layer which comprises the nitride semiconductor light-emitting device concerning one Embodiment of this invention. (a)は多層構造体を備えていないVピット評価構造体の上面のAFM(Atomic Force Microscopy)の観察結果であり、(b)は多層構造体を備えるVピット評価構造体の上面のAFMの観察結果である。(A) is an AFM (Atomic Force Microscopy) observation result of the upper surface of the V pit evaluation structure without the multilayer structure, and (b) is an AFM of the upper surface of the V pit evaluation structure with the multilayer structure. It is an observation result. (a)はVピット径WvとVピットの累積発生率との関係を示すグラフであり、(b)は図5(a)に示す結果に基づいてVピット径WvとVピット深さdvとの関係を示すグラフであり、(c)は図5(a)に示す結果に基づいてVピット発生層とVピットの始点との位置関係を示す断面図である。(A) is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv and the cumulative incidence of V pits, and (b) is a graph showing the V pit diameter Wv and the V pit depth dv based on the results shown in FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view showing the positional relationship between the V pit generation layer and the starting point of the V pit based on the result shown in FIG. MQW発光層におけるバリア層の層数と発光効率ηとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the number of layers of the barrier layer in a MQW light emitting layer, and luminous efficiency (eta). 発光波長とESDに起因する不良率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light emission wavelength and the defect rate resulting from ESD. 本発明の別の実施形態に係る窒化物半導体発光素子を構成する窒化物半導体層におけるバンドギャップエネルギーEgの大きさを模式的に示すエネルギー図である。It is an energy diagram which shows typically the magnitude | size of the band gap energy Eg in the nitride semiconductor layer which comprises the nitride semiconductor light-emitting device concerning another embodiment of this invention. (a)は多層構造体を備えていないVピット評価構造体の上面のAFMの観察結果であり、(b)は多層構造体を備えるVピット評価構造体の上面のAFMの観察結果である。(A) is an AFM observation result of the upper surface of the V pit evaluation structure that does not include the multilayer structure, and (b) is an AFM observation result of the upper surface of the V pit evaluation structure that includes the multilayer structure. (a)はVピット径WvとVピットの累積発生率との関係を示すグラフであり、(b)は図10(a)に示す結果に基づいてVピット径WvとVピット深さdvとの関係を示すグラフであり、(c)は図10(a)に示す結果に基づいてVピット発生層とVピットの始点との位置関係を示す断面図である。(A) is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv and the cumulative incidence of V pits, and (b) is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv and the V pit depth dv based on the results shown in FIG. FIG. 10C is a cross-sectional view showing the positional relationship between the V pit generation layer and the start point of the V pit based on the result shown in FIG.

以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
なお、以下では、「バリア層」は、井戸層に挟まれた層を指す。井戸層に挟まれていない層は、「最初のバリア層」または「最後のバリア層」と記し、井戸層に挟まれた層とは表記を変えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following, “barrier layer” refers to a layer sandwiched between well layers. The layer not sandwiched between the well layers is referred to as “first barrier layer” or “last barrier layer”, and the description is different from the layer sandwiched between the well layers.

また、以下の実施の形態では、位置関係を表すため、図1の下側に記載した部分を下、図1の上側に記載した部分を上と表現することがあるが、これは便宜上の表現であり、重力方向に対して定められる上下とは異なる。   Further, in the following embodiments, in order to represent the positional relationship, the portion described on the lower side of FIG. 1 may be expressed as the lower side, and the portion described on the upper side of FIG. 1 may be expressed as the upper side. It is different from the upper and lower determined with respect to the direction of gravity.

また、以下では「ドーパント濃度」という言葉と、n型ドーパントまたはp型ドーパントのドープに伴い発生する電子およびホールの濃度である「キャリア濃度」という言葉とを用いているが、その関係については後述する。   In the following, the term “dopant concentration” and the term “carrier concentration”, which is the concentration of electrons and holes generated by doping with an n-type dopant or a p-type dopant, are used. To do.

また、「キャリアガス」とは、III族原料ガス、V族原料ガスおよびドーパント原料ガス以外のガスである。キャリアガスを構成する原子は、膜中などに取り込まれない。   The “carrier gas” is a gas other than the group III source gas, the group V source gas, and the dopant source gas. The atoms constituting the carrier gas are not taken into the film or the like.

また、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。さらに、本発明の図面において、長さ、幅、および厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。   Further, the present invention is not limited to the embodiment shown below. Further, in the drawings of the present invention, dimensional relationships such as length, width, and thickness are appropriately changed for the sake of clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.

<第1の実施形態>
図1および図2は、それぞれ、本発明の第1の実施形態に係る窒化物半導体発光素子1の概略断面図および概略平面図である。図2に示すI−I線における断面図が図1に相当する。また、図3は、図1に示された窒化物半導体発光素子1のn型窒化物半導体層9からp型窒化物半導体層16までにおけるバンドギャップエネルギーEgの大きさを模式的に示すエネルギー図である。図3の縦軸方向は図1に示す窒化物半導体発光素子1の上下方向であり、図3の横軸のEgは各組成におけるバンドギャップエネルギーの大きさを模式的に表している。また、図3では、n型ドーパントがドープされている層には斜線を付している。
<First Embodiment>
FIG. 1 and FIG. 2 are a schematic cross-sectional view and a schematic plan view, respectively, of a nitride semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention. A sectional view taken along line I-I shown in FIG. 2 corresponds to FIG. FIG. 3 is an energy diagram schematically showing the magnitude of the band gap energy Eg from the n-type nitride semiconductor layer 9 to the p-type nitride semiconductor layer 16 of the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. It is. The vertical axis direction in FIG. 3 is the vertical direction of the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1, and Eg on the horizontal axis in FIG. 3 schematically represents the magnitude of the band gap energy in each composition. In FIG. 3, the layer doped with the n-type dopant is hatched.

[窒化物半導体発光素子の構成]
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、基板3の上面上に、バッファ層5と、下地層7と、n型窒化物半導体層8,9と、Vピット発生層10と、多層構造体121と、中間層である超格子層122と、MQW発光層14と、p型窒化物半導体層16,17,18とがこの順に積層されている。n型窒化物半導体層9の一部と、Vピット発生層10と、多層構造体121と、中間層である超格子層122と、MQW発光層14と、p型窒化物半導体層16,17,18とはエッチングされてメサ部30を構成している。メサ部30の外側においては、n型窒化物半導体層9の上面の一部分がVピット発生層10および超格子層122などに覆われずに露出しており、その露出部分の上にn側電極21が設けられている。p型窒化物半導体層18の上には、透明電極23を介してp側電極25が設けられている。窒化物半導体発光素子1のほぼ上面全体には、p側電極25およびn側電極21が露出するように、透明保護膜27が設けられている。なお、窒化物半導体発光素子においては、断面の超高倍率STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)観察においてVピットが必然的に発生することが認められるが、本実施形態においては後述するようにVピット発生層10を設けることによりVピット15をコントロールしている。
[Configuration of nitride semiconductor light emitting device]
In the nitride semiconductor light emitting device 1 according to this embodiment, on the upper surface of the substrate 3, the buffer layer 5, the base layer 7, the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9, the V pit generation layer 10, and the multilayer structure. The body 121, the superlattice layer 122 as an intermediate layer, the MQW light emitting layer 14, and the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 18 are laminated in this order. A part of the n-type nitride semiconductor layer 9, the V pit generation layer 10, the multilayer structure 121, the superlattice layer 122 as an intermediate layer, the MQW light emitting layer 14, and the p-type nitride semiconductor layers 16 and 17 , 18 are etched to form a mesa portion 30. Outside the mesa portion 30, a part of the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer 9 is exposed without being covered with the V pit generation layer 10 and the superlattice layer 122, and the n-side electrode is formed on the exposed portion. 21 is provided. A p-side electrode 25 is provided on the p-type nitride semiconductor layer 18 via a transparent electrode 23. A transparent protective film 27 is provided on almost the entire top surface of the nitride semiconductor light emitting device 1 so that the p-side electrode 25 and the n-side electrode 21 are exposed. In the nitride semiconductor light emitting device, it is recognized that V pits are inevitably generated in ultra high magnification STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy) observation of the cross section, but in this embodiment, V pits are generated as described later. The V pit 15 is controlled by providing the layer 10.

[基板]
基板3は、たとえば、サファイアのような絶縁性基板であっても良いし、GaN、SiC、またはZnOなどのような導電性基板であっても良い。成長時の基板3の厚さはたとえば900μm〜1200μmであることが好ましく、窒化物半導体発光素子1における基板3の厚さはたとえば50μm以上300μm以下であることが好ましい。基板3の上面は、平坦であっても良いし、図1に示すように凸部3Aおよび凹部3Bからなる凹凸形状を有していても良い。
[substrate]
The substrate 3 may be an insulating substrate such as sapphire, or may be a conductive substrate such as GaN, SiC, or ZnO. The thickness of the substrate 3 at the time of growth is preferably 900 μm to 1200 μm, for example, and the thickness of the substrate 3 in the nitride semiconductor light emitting device 1 is preferably 50 μm to 300 μm, for example. The upper surface of the substrate 3 may be flat, or may have a concavo-convex shape including a convex portion 3A and a concave portion 3B as shown in FIG.

[バッファ層]
バッファ層5は、たとえばAlsoGatoN(0≦s0≦1、0≦t0≦1、s0+t0≠0)層であることが好ましく、より好ましくはAlN層またはGaN層である。ただし、Nのごく一部(0.5〜2%)が酸素に置き換えられても良い。これにより、基板3の成長面の法線方向に伸長するようにバッファ層5が形成されるので、結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなるバッファ層5が得られる。
[Buffer layer]
The buffer layer 5 is preferably, for example, an Al so Ga to N (0 ≦ s0 ≦ 1, 0 ≦ t0 ≦ 1, s0 + t0 ≠ 0) layer, and more preferably an AlN layer or a GaN layer. However, a small part (0.5 to 2%) of N may be replaced with oxygen. Thereby, since the buffer layer 5 is formed so as to extend in the normal direction of the growth surface of the substrate 3, the buffer layer 5 made of an aggregate of columnar crystals with uniform crystal grains is obtained.

バッファ層5の厚さは、特に限定されないが、3nm以上100nm以下であることが好ましく、より好ましくは5nm以上50nm以下である。   Although the thickness of the buffer layer 5 is not specifically limited, It is preferable that they are 3 nm or more and 100 nm or less, More preferably, they are 5 nm or more and 50 nm or less.

[下地層]
下地層7は、たとえばAls1Gat1Inu1N(0≦s1≦1、0≦t1≦1、0≦u1≦1、s1+t1+u1≠0)層であることが好ましく、より好ましくはAls1Gat1N(0≦s1≦1、0≦t1≦1、s1+t1≠0)層であり、さらに好ましくはGaN層である。これにより、バッファ層5中に存在する結晶欠陥(たとえば転位など)がバッファ層5と下地層7との界面付近でループされ易くなり、よって、その結晶欠陥がバッファ層5から下地層7へ引き継がれることを防止できる。
[Underlayer]
Underlayer 7 is preferably for example, Al s1 Ga t1 In u1 N ( 0 ≦ s1 ≦ 1,0 ≦ t1 ≦ 1,0 ≦ u1 ≦ 1, s1 + t1 + u1 ≠ 0) layer, more preferably Al s1 Ga t1 N (0 ≦ s1 ≦ 1, 0 ≦ t1 ≦ 1, s1 + t1 ≠ 0) layer, more preferably a GaN layer. As a result, crystal defects (for example, dislocations) existing in the buffer layer 5 are likely to be looped near the interface between the buffer layer 5 and the base layer 7, so that the crystal defects are transferred from the buffer layer 5 to the base layer 7. Can be prevented.

下地層7は、n型ドーパントを含んでいても良い。しかし、下地層7がn型ドーパントを含んでいなければ、下地層7の良好な結晶性を維持することができる。よって、下地層7はn型ドーパントを含んでいないことが好ましい。   The underlayer 7 may contain an n-type dopant. However, if the underlayer 7 does not contain an n-type dopant, good crystallinity of the underlayer 7 can be maintained. Therefore, it is preferable that the underlayer 7 does not contain an n-type dopant.

下地層7の厚さを厚くすることにより下地層7中の欠陥は減少するが、下地層7の厚さをある程度以上厚くしても下地層7における欠陥減少効果が飽和する。このことより、下地層7の厚さは、1μm以上8μm以下であることが好ましい。   Increasing the thickness of the underlayer 7 reduces defects in the underlayer 7, but the effect of reducing defects in the underlayer 7 is saturated even if the thickness of the underlayer 7 is increased to some extent. From this, the thickness of the foundation layer 7 is preferably 1 μm or more and 8 μm or less.

[n型窒化物半導体層]
n型窒化物半導体層8,9は、たとえばAls2Gat2Inu2N(0≦s2≦1、0≦t2≦1、0≦u2≦1、s2+t2+u2≒1)層にn型ドーパントがドープされた層であることが好ましく、より好ましくはAls2Ga1-s2N(0≦s2≦1、好ましくは0≦s2≦0.5、より好ましくは0≦s2≦0.1)層にn型ドーパントがドープされた層である。
[N-type nitride semiconductor layer]
In the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9, for example, an Al s2 Gat2 In u2 N (0 ≦ s2 ≦ 1, 0 ≦ t2 ≦ 1, 0 ≦ u2 ≦ 1, s2 + t2 + u2≈1) layer is doped with an n-type dopant. More preferably, Al s2 Ga 1 -s2 N (0 ≦ s2 ≦ 1, preferably 0 ≦ s2 ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ s2 ≦ 0.1) layer is n-type A layer doped with a dopant.

n型ドーパントは、特に限定されないが、Si、P、AsまたはSbなどであれば良く、好ましくはSiである。このことは、後述の各層においても言える。   The n-type dopant is not particularly limited, and may be Si, P, As, Sb, or the like, and is preferably Si. This can be said also in each layer mentioned later.

n型窒化物半導体層8及び9におけるn型ドーパント濃度は、特に限定されないが、1×1019cm-3以下であることが好ましい。 The n-type dopant concentration in n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 is not particularly limited, but is preferably 1 × 10 19 cm −3 or less.

n型窒化物半導体層8,9の厚さが厚い方が、n型窒化物半導体層8,9の抵抗は減少する。しかし、n型窒化物半導体層8,9の厚さを厚くすると、窒化物半導体発光素子の製造コストの上昇を招く。両者の兼ね合いから、n型窒化物半導体層8,9の厚さは、実用上1μm以上10μm以下であることが好ましいが、特に限定されない。   The resistance of the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 decreases as the thickness of the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 increases. However, if the thickness of the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 is increased, the manufacturing cost of the nitride semiconductor light emitting device is increased. From the balance of both, the thickness of the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 is practically preferably 1 μm or more and 10 μm or less, but is not particularly limited.

なお、後述する実施例では、n型GaN層の成長を一旦中断させてから同一のn型GaN層を再び成長させるという2つの成長工程によって、n型窒化物半導体層8,9を形成している。しかし、n型窒化物半導体層の構成は特に限定されない。たとえば、n型窒化物半導体層8とn型窒化物半導体層9とを連続して形成することによりn型窒化物半導体層を単層としても良いし、n型窒化物半導体層が3層以上の積層構造を有していても良い。n型窒化物半導体層8,9は、同一の組成からなっても良いし、異なる組成からなっても良い。また、n型窒化物半導体層8,9は、同一の厚さを有していても良いし、異なる厚さを有していても良い。   In the examples described later, the n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 are formed by two growth processes in which the growth of the n-type GaN layer is temporarily interrupted and then the same n-type GaN layer is grown again. Yes. However, the configuration of the n-type nitride semiconductor layer is not particularly limited. For example, the n-type nitride semiconductor layer may be a single layer by continuously forming the n-type nitride semiconductor layer 8 and the n-type nitride semiconductor layer 9, or the n-type nitride semiconductor layer may be three or more layers. You may have the laminated structure of. N-type nitride semiconductor layers 8 and 9 may have the same composition or different compositions. In addition, n-type nitride semiconductor layers 8 and 9 may have the same thickness or different thicknesses.

[Vピット発生層]
Vピット発生層10は、Vピット15の始点の平均的な位置が発光層として実効的に機能する層(本実施形態ではMQW発光層14)よりもn型窒化物半導体層9側に位置する層(本実施形態では超格子層122)内に位置するようにVピット15を形成するための層である。ここで、Vピット15の始点とは、Vピット15の底部を意味し、後述の図5(c)に示す「VS」である。また、Vピット15の始点の平均的な位置とは、MQW発光層14に形成されたVピット15の始点を窒化物半導体発光素子の厚さ方向で平均化して得られた位置を意味している。
[V pit generation layer]
The V pit generation layer 10 is located closer to the n-type nitride semiconductor layer 9 than the layer (the MQW light emitting layer 14 in the present embodiment) in which the average position of the starting point of the V pit 15 effectively functions as the light emitting layer. This is a layer for forming the V pit 15 so as to be located in the layer (the superlattice layer 122 in the present embodiment). Here, the starting point of the V pit 15 means the bottom of the V pit 15 and is “VS” shown in FIG. In addition, the average position of the start point of the V pit 15 means a position obtained by averaging the start point of the V pit 15 formed in the MQW light emitting layer 14 in the thickness direction of the nitride semiconductor light emitting element. Yes.

Vピット発生層10は、たとえば、厚さ25nmのハイドープn型GaN層であることが好ましい。ここで、ハイドープとは、Vピット発生層10の下に位置するn型窒化物半導体層9よりも有意に(例えば1.1倍以上、好ましくは1.4倍以上、より好ましくは1.8倍以上)n型ドーパント濃度が高いことを意味する。具体的には、Vピット発生層10のn型ドーパント濃度は、5×1018cm-3以上であることが好ましく、7×1018cm-3以上であることがより好ましく、1×1019cm-3以上であることがさらに好ましい。これにより、Vピット発生層10の膜質がn型窒化物半導体層9の膜質よりも低下するため、Vピット発生層10によるVピット発生効果が有効に発揮されることとなる。 V pit generation layer 10 is preferably a highly doped n-type GaN layer having a thickness of 25 nm, for example. Here, the high doping is significantly (for example, 1.1 times or more, preferably 1.4 times or more, more preferably 1.8 times or more) than the n-type nitride semiconductor layer 9 located under the V pit generation layer 10. It means that the n-type dopant concentration is high. Specifically, the n-type dopant concentration of the V pit generation layer 10 is preferably 5 × 10 18 cm −3 or more, more preferably 7 × 10 18 cm −3 or more, and 1 × 10 19. More preferably, it is cm −3 or more. As a result, the film quality of the V pit generation layer 10 is lower than the film quality of the n-type nitride semiconductor layer 9, so that the V pit generation effect by the V pit generation layer 10 is effectively exhibited.

一方、Vピット発生層10におけるn型ドーパント濃度を高くし過ぎると、Vピット発生層10の上に形成されるMQW発光層14での発光効率の低下を招くことがある。そのため、Vピット発生層10におけるn型ドーパント濃度はn型窒化物半導体層9におけるn型ドーパント濃度の10倍以下であることが好ましく、3倍以下であることがさらに好ましい。   On the other hand, if the n-type dopant concentration in the V pit generation layer 10 is too high, the light emission efficiency of the MQW light emission layer 14 formed on the V pit generation layer 10 may be reduced. Therefore, the n-type dopant concentration in the V pit generation layer 10 is preferably 10 times or less, more preferably 3 times or less than the n-type dopant concentration in the n-type nitride semiconductor layer 9.

Vピット発生層10は、n型窒化物半導体層9の最上面よりも有意に(例えば1.1倍以上、好ましくは1.4倍以上、より好ましくは1.8倍以上)n型ドーパント濃度が高ければ良い。これにより、Vピット発生層10によるVピット発生効果がさらに有効に発揮されることとなる。   V pit generation layer 10 is significantly (for example, 1.1 times or more, preferably 1.4 times or more, more preferably 1.8 times or more) n-type dopant concentration than the uppermost surface of n-type nitride semiconductor layer 9. Is good. Thereby, the V pit generation effect by the V pit generation layer 10 is more effectively exhibited.

Vピット発生層10は、Als3Gat3Inu3N(0≦s3≦1、0≦t3≦1、0≦u3≦1、s3+t3+u3≒1)層にn型ドーパントがドープされた層であっても良いし、Inu3Ga1-u3N(0≦u3≦1、好ましくは0≦u3≦0.5、より好ましくは0≦u3≦0.15)層にn型ドーパントがドープされた層であることが好ましい。このようにVピット発生層10がInを含んでいる場合には、Vピット発生層10におけるIn組成比はn型窒化物半導体層9におけるIn組成比よりも高いことが好ましい。これによっても、Vピット発生層10の膜質がn型窒化物半導体層9の膜質よりも低下するため、Vピット発生層10によるVピット発生効果が有効に発揮される。 The V pit generation layer 10 is a layer in which an Al s3 Gat3 In u3 N (0 ≦ s3 ≦ 1, 0 ≦ t3 ≦ 1, 0 ≦ u3 ≦ 1, s3 + t3 + u3≈1) layer is doped with an n-type dopant. Alternatively , In u3 Ga 1-u3 N (0 ≦ u3 ≦ 1, preferably 0 ≦ u3 ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ u3 ≦ 0.15) is a layer doped with an n-type dopant. Preferably there is. Thus, when the V pit generation layer 10 contains In, the In composition ratio in the V pit generation layer 10 is preferably higher than the In composition ratio in the n-type nitride semiconductor layer 9. Also by this, since the film quality of the V pit generation layer 10 is lower than that of the n-type nitride semiconductor layer 9, the V pit generation effect by the V pit generation layer 10 is effectively exhibited.

このようなVピット発生層10は、5nm以上の厚さを有していることが好ましく、10nm以上の厚さを有していることがより好ましい。これにより、貫通転位の単位個数あたりのVピット数が多くなるという効果が得られる。   Such a V pit generation layer 10 preferably has a thickness of 5 nm or more, and more preferably has a thickness of 10 nm or more. Thereby, the effect that the number of V pits per unit number of threading dislocations increases can be obtained.

[多層構造体]
図1に示す窒化物半導体発光素子では、Vピット15の始点VSはMQW発光層14よりも下に位置する。よって、後述するように、MQW発光層14を構成するアンドープバリア層の層数を増やすことにより、発光に寄与するMQW発光層14の体積を増やすことができる。したがって、大電流駆動時での発光効率の低下を防止でき、また高温下における発光効率の低下も防止できる。しかし、MQW発光層14を構成するアンドープバリア層の層数を増やすことにより発光に寄与するMQW発光層14の体積を増やすと、ESDに起因する不良率が増加することがわかった。
[Multilayer structure]
In the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG. 1, the starting point VS of the V pit 15 is located below the MQW light emitting layer 14. Therefore, as will be described later, by increasing the number of undoped barrier layers constituting the MQW light emitting layer 14, the volume of the MQW light emitting layer 14 contributing to light emission can be increased. Therefore, it is possible to prevent a decrease in light emission efficiency during driving with a large current, and it is also possible to prevent a decrease in light emission efficiency at high temperatures. However, it has been found that increasing the volume of the MQW light-emitting layer 14 that contributes to light emission by increasing the number of undoped barrier layers constituting the MQW light-emitting layer 14 increases the defect rate due to ESD.

一方、MQW発光層14を構成するアンドープバリア層の層数を増やすと、Vピット発生層10と発光に寄与するMQW発光層14との間隔が狭くなり、結果的にVピット15の始点が発光に寄与するMQW発光層14に近い位置に存在することになり好ましくない。そのため、Vピット15の始点の平均的な位置がMQW発光層14(少なくともMQW発光層14の上部)内に存在しないようにするためには、Vピット発生層10をMQW発光層14からできるだけ離間することが好ましい。しかし、この目的でMQW発光層14とVピット発生層10との間にある中間層(超格子層)122の厚さを厚くすると、MQW発光層14の品質の劣化を招くおそれがある。また、窒化物半導体発光素子の生産性の低下を招くこともある。   On the other hand, when the number of undoped barrier layers constituting the MQW light-emitting layer 14 is increased, the interval between the V pit generation layer 10 and the MQW light-emitting layer 14 contributing to light emission becomes narrow, and as a result, the start point of the V pit 15 emits light. It is not preferable because it exists at a position close to the MQW light emitting layer 14 that contributes to the above. Therefore, in order to prevent the average position of the starting point of the V pit 15 from being present in the MQW light emitting layer 14 (at least above the MQW light emitting layer 14), the V pit generating layer 10 is separated from the MQW light emitting layer 14 as much as possible. It is preferable to do. However, if the thickness of the intermediate layer (superlattice layer) 122 between the MQW light emitting layer 14 and the V pit generation layer 10 is increased for this purpose, the quality of the MQW light emitting layer 14 may be deteriorated. In addition, the productivity of the nitride semiconductor light emitting device may be reduced.

また、Vピット発生層10をMQW発光層14からできるだけ離間することを目的として、Vピット発生層10と中間層(超格子層)122との間にn型GaN層のみをVピット発生層10の成長温度以下の温度で厚く形成すると、高温駆動時および大電流駆動時での発光効率の低下を防止できず、またESDに起因する不良率は増加した。その理由としては、次に示すことが考えられる。Vピット発生層10の成長温度以下の温度でn型GaN層を厚く(例えば、200nm以上)形成すると、n型GaN層の成長表面が凹凸形状となり(n型GaN層の成長表面が白濁し)、n型GaN層の上に形成される層に悪影響を与えるためである。   For the purpose of separating the V pit generation layer 10 from the MQW light emitting layer 14 as much as possible, only the n-type GaN layer is provided between the V pit generation layer 10 and the intermediate layer (superlattice layer) 122. When the film is formed thick at a temperature lower than the growth temperature, it is impossible to prevent a decrease in light emission efficiency during high temperature driving and large current driving, and the defect rate due to ESD increases. The reason is considered as follows. When the n-type GaN layer is formed thick (for example, 200 nm or more) at a temperature lower than the growth temperature of the V pit generation layer 10, the growth surface of the n-type GaN layer becomes uneven (the growth surface of the n-type GaN layer becomes cloudy). This is because the layer formed on the n-type GaN layer is adversely affected.

これらの課題に対して鋭意検討した結果、Vピット発生層10と中間層(超格子層)122との間に多層構造体121を形成すれば、高温下および大電流駆動下における発光効率の低下が防止され、さらにはESDに起因する不良率を低減できることを見出した。以下では、多層構造体121の構成を説明する。   As a result of intensive studies on these issues, if the multilayer structure 121 is formed between the V pit generation layer 10 and the intermediate layer (superlattice layer) 122, the light emission efficiency is reduced under high temperature and high current drive. It was found that the defect rate due to ESD can be further reduced. Hereinafter, the configuration of the multilayer structure 121 will be described.

多層構造体121は、バンドギャップエネルギーが異なる複数の窒化物半導体層が積層されてなり、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層とバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とが交互に積層されてなることが好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができ、結果的に中間層122およびその上のMQW発光層14の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができる。よって、ESDに起因する不良率の増加を防止することができる。   The multilayer structure 121 is formed by stacking a plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies, and includes a nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy. It is preferable that they are laminated alternately. As a result, the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased, and as a result, the size of the intermediate layer 122 and the MQW light emitting layer 14 thereon can be increased. Can be obtained. Therefore, an increase in the defect rate due to ESD can be prevented.

多層構造体121を構成する窒化物半導体層におけるn型ドーパント濃度は、いずれも、Vピット発生層10におけるn型ドーパント濃度よりも低く設定されることが好ましく、たとえば7×1017cm-3以下であることが好ましい。このように多層構造体121におけるn型ドーパント濃度が低ければ、逆バイアス時に空乏層が広がり、よって、多層構造体121を中間層(超格子層)122と共に電界緩和層としても機能させることができる。なお、窒化物半導体発光素子の駆動電圧が許容範囲を超えないのであれば、多層構造体121を構成する窒化物半導体層をアンドープ層とすることができる。 The n-type dopant concentration in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 is preferably set lower than the n-type dopant concentration in the V pit generation layer 10, for example, 7 × 10 17 cm −3 or less. It is preferable that Thus, when the n-type dopant concentration in the multilayer structure 121 is low, the depletion layer expands at the time of reverse bias, and thus the multilayer structure 121 can function as an electric field relaxation layer together with the intermediate layer (superlattice layer) 122. . If the driving voltage of the nitride semiconductor light emitting device does not exceed the allowable range, the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 can be an undoped layer.

多層構造体121は、Vピット発生層10の成長温度以下の温度で形成されることが好ましく、900℃以下の温度で形成されることがより好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができる。一方、多層構造体121の成長温度が低すぎると、多層構造体121の膜質の低下を招くことがある。そのため、多層構造体121の成長温度は600℃以上であることが好ましく、700℃以上であることがさらに好ましい。   The multilayer structure 121 is preferably formed at a temperature not higher than the growth temperature of the V pit generation layer 10, and more preferably at a temperature not higher than 900 ° C. Thereby, the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained. On the other hand, if the growth temperature of the multilayer structure 121 is too low, the film quality of the multilayer structure 121 may be deteriorated. Therefore, the growth temperature of the multilayer structure 121 is preferably 600 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher.

多層構造体121においてバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層(たとえばInGaN層またはn型InGaN層)が必要な理由は明らかではないが、次に示す理由が考えられる。Vピット発生層10の成長温度以下の温度で、バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層(たとえばGaN層またはn型GaN層など)の成長途中に、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層を成長すると、バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体材料の2次元成長が促進される。その結果、多層構造体121のトータル厚さが厚くても、多層構造体121のトータル厚さが厚いことに因る悪影響が多層構造体121の上に成長する層に与えられることを防止できる。このような効果を有効に得るためには、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層の厚さは、多層構造体121を構成するバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の厚さよりも薄いことが好ましく、多層構造体121を構成するバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の厚さの1/5倍以上1/2倍以下であることが好ましい。なお、バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の厚さは、好ましくは5nm以上100nm以下であり、より好ましくは10nm以上40nm以下である。   The reason why a nitride semiconductor layer (for example, an InGaN layer or an n-type InGaN layer) having a relatively small band gap energy is necessary in the multilayer structure 121 is not clear, but the following reasons are conceivable. Nitridation with a relatively small band gap energy during the growth of a nitride semiconductor layer (for example, a GaN layer or an n-type GaN layer) having a relatively large band gap energy at a temperature lower than the growth temperature of the V pit generation layer 10 Growing a semiconductor layer promotes two-dimensional growth of a nitride semiconductor material having a relatively large band gap energy. As a result, even if the total thickness of the multilayer structure 121 is thick, it is possible to prevent an adverse effect caused by the thick total thickness of the multilayer structure 121 from being given to the layer growing on the multilayer structure 121. In order to effectively obtain such an effect, the thickness of the nitride semiconductor layer with a relatively small band gap energy is set to be the thickness of the nitride semiconductor layer with a relatively large band gap energy constituting the multilayer structure 121. The band gap energy constituting the multilayer structure 121 is preferably 1/5 times or more and 1/2 times or less the thickness of the relatively large nitride semiconductor layer. Note that the thickness of the nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy is preferably 5 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 40 nm or less.

多層構造体121の一例としては、Vピット発生層10の上に、厚さが7nmであるn型InGaN層、厚さが30nmであるn型GaN層、厚さが7nmであるn型InGaN層、および厚さが20nmであるn型GaN層を順に積層して得られたものを挙げることができる。   As an example of the multilayer structure 121, an n-type InGaN layer having a thickness of 7 nm, an n-type GaN layer having a thickness of 30 nm, and an n-type InGaN layer having a thickness of 7 nm are formed on the V pit generation layer 10. And an n-type GaN layer having a thickness of 20 nm are sequentially stacked.

多層構造体121を構成する窒化物半導体層の具体的な組成は、上記組成に限定されない。たとえば、多層構造体121を構成するバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層としては、Ali1Gaj1In(1-i1-j1)N(0≦i1<1、0<j1≦1)層を挙げることができ、GaN層であることが好ましい。また、多層構造体121を構成するバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層としては、Ali2Gaj2In(1-i2-j2)N(0≦i2<1、0≦j2<1、j1<j2)層を挙げることができ、Gaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層であることが好ましい。 The specific composition of the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 is not limited to the above composition. For example, as a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy constituting the multilayer structure 121, Al i1 Ga j1 In (1-i1-j1) N (0 ≦ i1 <1, 0 <j1 ≦ 1) A GaN layer is preferable. Further, as a nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy constituting the multilayer structure 121, Al i2 Ga j2 In (1-i2-j2) N (0 ≦ i2 <1, 0 ≦ j2 <1, j1 <j2) layer, and Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layer is preferable.

さらに具体的には、多層構造体121は、Ali1Gaj1In(1-i1-j1)N(0≦i1<1、0<j1≦1)層とAli2Gaj2In(1-i2-j2)N(0≦i2<1、0≦j2<1、j1<j2)層とが交互に積層されて構成されていても良いし、GaN層とGaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層とが交互に積層されて構成されていても良い。 More specifically, the multilayer structure 121 includes an Al i1 Ga j1 In (1-i1-j1) N (0 ≦ i1 <1, 0 <j1 ≦ 1) layer and an Al i2 Ga j2 In (1-i2- j2) N (0 ≦ i2 <1, 0 ≦ j2 <1, j1 <j2) layers may be alternately stacked, or a GaN layer and Ga j3 In (1-j3) N (0 <J3 <1) layers may be alternately stacked.

多層構造体121を構成する窒化物半導体層がInを含む場合、多層構造体121を構成する窒化物半導体層におけるIn組成比は、中間層(超格子層)122におけるIn組成比と同程度(±5%)であることが好ましい。これにより、多層構造体121の後で中間層(超格子層)122を形成するときに、Inの原料ガスの供給量を変更する手間を省くことが出来る。よって、窒化物半導体発光素子の生産性が向上する。より好ましくは、多層構造体121を構成する窒化物半導体層がGaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層であるときに、Gaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層におけるIn組成比(1−j3)が中間層(超格子層)122を構成するナローバンドギャップ層122BにおけるIn組成比と同じであることである。 When the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 includes In, the In composition ratio in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 is approximately the same as the In composition ratio in the intermediate layer (superlattice layer) 122 ( ± 5%) is preferable. Thereby, when forming the intermediate | middle layer (superlattice layer) 122 after the multilayer structure 121, the effort which changes supply_amount | feed_rate of In source gas can be saved. Therefore, the productivity of the nitride semiconductor light emitting device is improved. More preferably, when the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure 121 is a Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layer, Ga j3 In (1-j3) N (0 < The In composition ratio (1-j3) in the j3 <1) layer is the same as the In composition ratio in the narrow band gap layer 122B constituting the intermediate layer (superlattice layer) 122.

多層構造体121では、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の層数は、特に限定されない。バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を1組としたとき、多層構造体121は、2組以上のバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を有することが好ましい。これにより、多層構造体121の厚さを稼ぐことができるので、Vピット15の始点の平均的な位置はその多くが中間層(超格子層)122の厚さ方向中央付近よりも基板3側となる。よって、高温駆動時または大電流駆動時における発光効率の低下をさらに防止できる。   In the multilayer structure 121, the number of nitride semiconductor layers having a relatively small band gap energy and the number of nitride semiconductor layers having a relatively large band gap energy are not particularly limited. When the nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and the nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy are taken as one set, the multilayer structure 121 has a relatively small band gap energy of two or more sets. It is preferable to have a nitride semiconductor layer and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy. Thereby, since the thickness of the multilayer structure 121 can be gained, the average position of the starting point of the V pit 15 is mostly on the side of the substrate 3 than near the center of the intermediate layer (superlattice layer) 122 in the thickness direction. It becomes. Therefore, it is possible to further prevent a decrease in light emission efficiency during high temperature driving or large current driving.

以上説明したようにVピット発生層10と中間層(超格子層)122との間に多層構造体121を導入すれば、Vピット発生層10をMQW発光層14からさらに離間して形成することができる。よって、Vピット15の始点の平均的な位置は、中間層(超格子層)122内となり、その多くが中間層(超格子層)122の厚さ方向中央付近よりも基板3側となることもある。したがって、高温駆動時または大電流駆動時における発光効率の低下をさらに防止できる。それだけでなく、多層構造体121は、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層とバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とが交互に積層されて構成されている。そのため、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができる。よって、ESDに起因する不良率の増加を防止することができる。   As described above, when the multilayer structure 121 is introduced between the V pit generation layer 10 and the intermediate layer (superlattice layer) 122, the V pit generation layer 10 is formed further away from the MQW light emitting layer 14. Can do. Therefore, the average position of the starting point of the V pit 15 is in the intermediate layer (superlattice layer) 122, and most of it is closer to the substrate 3 side than the vicinity of the center in the thickness direction of the intermediate layer (superlattice layer) 122. There is also. Accordingly, it is possible to further prevent a decrease in light emission efficiency during high temperature driving or large current driving. In addition, the multilayer structure 121 is configured by alternately stacking nitride semiconductor layers having a relatively small band gap energy and nitride semiconductor layers having a relatively large band gap energy. Therefore, the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained. Therefore, an increase in the defect rate due to ESD can be prevented.

なお、n型窒化物半導体層9とVピット発生層10との間に、更に第2の多層構造体が設けられていることが好ましい。n型窒化物半導体層9とVピット発生層10との間に設けられる第2の多層構造体の構成としては、ドープ層とアンドープ層とが交互に積層されたものを挙げることができる。ここで、ドープ層およびアンドープ層は、n型窒化物半導体層9と同じ温度で形成されることが好ましい。また、ドープ層におけるn型ドーパント濃度はVピット発生層10におけるn型ドーパント濃度と同一であることが好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができるので、ESDに起因する不良率の増加をさらに防止することができる。   It is preferable that a second multilayer structure is further provided between n-type nitride semiconductor layer 9 and V pit generation layer 10. An example of the configuration of the second multilayer structure provided between the n-type nitride semiconductor layer 9 and the V pit generation layer 10 is a structure in which doped layers and undoped layers are alternately stacked. Here, the doped layer and the undoped layer are preferably formed at the same temperature as the n-type nitride semiconductor layer 9. The n-type dopant concentration in the doped layer is preferably the same as the n-type dopant concentration in the V pit generation layer 10. Thereby, since the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained, an increase in the defect rate due to ESD can be further prevented.

[中間層(超格子層)]
Vピット発生層10とMQW発光層14の間には中間層が設けられており、本実施形態における中間層は超格子層122である。
[Intermediate layer (superlattice layer)]
An intermediate layer is provided between the V pit generation layer 10 and the MQW light emitting layer 14, and the intermediate layer in this embodiment is a superlattice layer 122.

本明細書における超格子層とは、非常に薄い結晶層を交互に積層することにより、その周期構造が基本単位格子よりも長い結晶格子からなる層を意味する。図3に示すように、超格子層122では、ワイドバンドギャップ層122Aとナローバンドギャップ層122Bとが交互に積層されて超格子構造を構成しており、その周期構造がワイドバンドギャップ層122Aを構成する半導体材料の基本単位格子およびナローバンドギャップ層122Bを構成する半導体材料の基本単位格子よりも長くなっている。なお、超格子層122は、ワイドバンドギャップ層122Aおよびナローバンドギャップ層122Bとは異なる1層以上の半導体層と、ワイドバンドギャップ層122Aと、ナローバンドギャップ層122Bとが順に積層されて超格子構造を構成していても良い。また、超格子層122の一周期の長さ(ワイドバンドギャップ層122Aの厚さとナローバンドギャップ層122Bの厚さとの合計)は、後述のMQW発光層14の一周期の長さよりも短く、具体的には1nm以上10nm以下であることが好ましい。   The superlattice layer in this specification means a layer composed of crystal lattices whose periodic structure is longer than the basic unit cell by alternately laminating very thin crystal layers. As shown in FIG. 3, in the superlattice layer 122, a wide band gap layer 122A and a narrow band gap layer 122B are alternately stacked to form a super lattice structure, and the periodic structure forms the wide band gap layer 122A. It is longer than the basic unit cell of the semiconductor material and the basic unit cell of the semiconductor material constituting the narrow band gap layer 122B. Note that the superlattice layer 122 has a superlattice structure in which one or more semiconductor layers different from the wide band gap layer 122A and the narrow band gap layer 122B, a wide band gap layer 122A, and a narrow band gap layer 122B are sequentially stacked. It may be configured. Further, the length of one cycle of the superlattice layer 122 (the sum of the thickness of the wide band gap layer 122A and the thickness of the narrow band gap layer 122B) is shorter than the length of one cycle of the MQW light-emitting layer 14 described later. Is preferably 1 nm or more and 10 nm or less.

各ワイドバンドギャップ層122Aは、たとえばAla1Gab1In(1-a1-b1)N(0≦a1≦1、0<b1≦1)層であることが好ましく、より好ましくはGaN層である。 Each wide band gap layer 122A is preferably an Al a1 Ga b1 In (1-a1-b1) N (0 ≦ a1 ≦ 1, 0 <b1 ≦ 1) layer, and more preferably a GaN layer.

各ナローバンドギャップ層122Bは、たとえばワイドバンドギャップ層122Aよりもバンドギャップが小さく且つ後述する各井戸層14Wよりもバンドギャップが大きいことが好ましい。ナローバンドギャップ層122Bは、Ala2Gab2In(1-a2-b2)N(0≦a2<1、0<b2<1、(1−a1−b1)<(1−a2−b2))層であることが好ましく、より好ましくはGab2In(1-b2)N(0<b2<1)層である。 Each narrow band gap layer 122B preferably has a smaller band gap than, for example, the wide band gap layer 122A and a larger band gap than each well layer 14W described later. The narrow band gap layer 122B is an Al a2 Ga b2 In (1-a2-b2) N (0 ≦ a2 <1, 0 <b2 <1, (1-a1-b1) <(1-a2-b2)) layer. It is preferable that there is a Ga b2 In (1-b2) N (0 <b2 <1) layer.

各ワイドバンドギャップ層122Aおよび各ナローバンドギャップ層122Bの少なくとも一方は、n型ドーパントを含んでいることが好ましい。ワイドバンドギャップ層122Aとナローバンドギャップ層122Bとの両方がアンドープであると、駆動電圧が上昇するためである。   At least one of each wide band gap layer 122A and each narrow band gap layer 122B preferably includes an n-type dopant. This is because if both the wide band gap layer 122A and the narrow band gap layer 122B are undoped, the drive voltage increases.

超格子層122を構成する窒化物半導体層すべてがn型ドーパントを含んでいると、逆バイアス時に空乏層が広がらず(超格子層122を電子が突き抜けない)、そのため、電界緩和の効果の低下を招く。しかし、超格子層122は、MQW発光層14に電子を注入するために設けられている層でもある。そのため、MQW発光層14側に位置する少なくとも2層の窒化物半導体層をn型半導体層とし、そのn型半導体層よりも基板3側に位置する窒化物半導体層をアンドープ層とすれば、MQW発光層14に注入される電子数を増やすことができるので、光出力が向上し、また電圧低減効果が発揮される。なお、アンドープ層の厚さが厚くなると、電子の移動の為の電圧印加が必要となり、駆動電圧が増大することがある。駆動電圧の増大を防止するためには、基板3側に位置する少なくとも2層の窒化物半導体層をアンドープ層とすることが好ましい。   If all of the nitride semiconductor layers constituting the superlattice layer 122 contain an n-type dopant, the depletion layer does not spread during reverse bias (electrons do not penetrate the superlattice layer 122), and therefore the effect of electric field relaxation is reduced. Invite. However, the superlattice layer 122 is also a layer provided for injecting electrons into the MQW light emitting layer 14. Therefore, if at least two nitride semiconductor layers located on the MQW light-emitting layer 14 side are n-type semiconductor layers and the nitride semiconductor layer located closer to the substrate 3 than the n-type semiconductor layer is an undoped layer, MQW Since the number of electrons injected into the light emitting layer 14 can be increased, the light output is improved and the voltage reduction effect is exhibited. In addition, when the thickness of the undoped layer is increased, it is necessary to apply a voltage for moving electrons, and the drive voltage may increase. In order to prevent an increase in driving voltage, it is preferable that at least two nitride semiconductor layers located on the substrate 3 side be undoped layers.

ワイドバンドギャップ層122Aおよびナローバンドギャップ層122Bを1組としたとき、超格子層122は、20組以上のワイドバンドギャップ層122Aおよびナローバンドギャップ層122Bを有することが好ましい。これにより、Vピット発生層10をMQW発光層14からさらに離間して形成することができるので、Vピット15の始点の平均的な位置を中間層(超格子層)122内とすることができる。   When the wide band gap layer 122A and the narrow band gap layer 122B are taken as one set, the superlattice layer 122 preferably includes 20 sets or more of the wide band gap layer 122A and the narrow band gap layer 122B. As a result, the V pit generation layer 10 can be formed further away from the MQW light emitting layer 14, so that the average position of the starting point of the V pit 15 can be within the intermediate layer (superlattice layer) 122. .

また、超格子層122が20組以上のワイドバンドギャップ層122Aおよびナローバンドギャップ層122Bを有する場合、MQW発光層14側に位置する5組のワイドバンドギャップ層122Aおよびナローバンドギャップ層122Bはn型ドーパントを含むことが好ましい。これにより、MQW発光層14に注入される電子数を増やすことができるので、光出力が向上し、また電圧低減効果が発揮される。   Further, when the superlattice layer 122 has 20 or more wide band gap layers 122A and narrow band gap layers 122B, the five sets of wide band gap layers 122A and narrow band gap layers 122B located on the MQW light emitting layer 14 side are n-type dopants. It is preferable to contain. Thereby, the number of electrons injected into the MQW light-emitting layer 14 can be increased, so that the light output is improved and the voltage reduction effect is exhibited.

超格子層122は、MQW発光層14の特性向上のために設けられた層であって、窒化物半導体発光素子1にとっては必須の構成要件ではない。しかし、超格子層122をVピット発生層10とMQW発光層14との間に設けると、Vピット発生層10をMQW発光層14から離隔することができるため、Vピット15の始点の平均的な位置がMQW発光層14(少なくともMQW発光層14の上部)内に存在しないようにすることができる。よって、本発明では、Vピット発生層10とMQW発光層14との間に超格子層122を設けることが好ましい。好ましくは超格子層122の厚さが40nm以上であり、より好ましくは超格子層122の厚さが50nm以上であり、さらに好ましくは超格子層122の厚さが60nm以上である。一方、超格子層122の厚さが厚すぎるとMQW発光層14の品質の劣化を招くおそれがあるため、超格子層122の厚さは、好ましくは100nm以下であり、より好ましくは80nm以下である。   The superlattice layer 122 is a layer provided for improving the characteristics of the MQW light emitting layer 14, and is not an essential component for the nitride semiconductor light emitting device 1. However, if the superlattice layer 122 is provided between the V pit generation layer 10 and the MQW light emitting layer 14, the V pit generation layer 10 can be separated from the MQW light emitting layer 14. It is possible to prevent such a position from being present in the MQW light emitting layer 14 (at least above the MQW light emitting layer 14). Therefore, in the present invention, it is preferable to provide the superlattice layer 122 between the V pit generation layer 10 and the MQW light emitting layer 14. The thickness of the superlattice layer 122 is preferably 40 nm or more, more preferably the thickness of the superlattice layer 122 is 50 nm or more, and further preferably the thickness of the superlattice layer 122 is 60 nm or more. On the other hand, if the thickness of the superlattice layer 122 is too thick, the quality of the MQW light emitting layer 14 may be deteriorated. Therefore, the thickness of the superlattice layer 122 is preferably 100 nm or less, more preferably 80 nm or less. is there.

[MQW発光層(多重量子井戸発光層)]
MQW発光層14には、部分的にVピット15が形成されている。ここで、部分的にVピット15が形成されているとは、MQW発光層14の上面をAFMで観察したときにVピット15がMQW発光層14の上面において点状に観察されることを意味し、MQW発光層14の上面におけるVピット15の数密度は、1×108cm-2以上1×1010cm-2以下であることが好ましい。従来においてもMQW発光層にはVピットが形成されるが、この場合には、MQW発光層の上面におけるVピット数の密度は1×108cm-2未満である。
[MQW light emitting layer (multiple quantum well light emitting layer)]
The MQW light emitting layer 14 is partially formed with V pits 15. Here, the partial formation of the V pits 15 means that the V pits 15 are observed as dots on the upper surface of the MQW light emitting layer 14 when the upper surface of the MQW light emitting layer 14 is observed by AFM. The number density of the V pits 15 on the upper surface of the MQW light emitting layer 14 is preferably 1 × 10 8 cm −2 or more and 1 × 10 10 cm −2 or less. Conventionally, V pits are formed in the MQW light emitting layer. In this case, the density of the number of V pits on the upper surface of the MQW light emitting layer is less than 1 × 10 8 cm −2 .

MQW発光層14は、図3に示すように、井戸層14Wとバリア層14Aとが交互に積層されることによりバリア層14A(14A1,14A2,・・・,14A7)が井戸層14W(14W1,14W2,・・・,14W8)に挟まれて構成されたものであり、超格子層122の上に最初のバリア層14A’を介して設けられている。井戸層14Wのうち最もp型窒化物半導体層16側に位置する井戸層14W1の上には、最後のバリア層14A0が設けられている。なお、各バリア層14Aおよび各井戸層14Wを識別するために、p型窒化物半導体層16から超格子層122へ向かって番号を振って井戸層14W1、バリア層14A1、井戸層14W2、バリア層14A2、・・・などと表記することとする。   As shown in FIG. 3, the MQW light emitting layer 14 includes the well layers 14 </ b> W and the barrier layers 14 </ b> A that are alternately stacked, whereby the barrier layers 14 </ b> A (14 </ b> A <b> 1, 14 </ b> A <b> 2,. 14W2,..., 14W8), and is provided on the superlattice layer 122 via the first barrier layer 14A ′. The last barrier layer 14A0 is provided on the well layer 14W1 located closest to the p-type nitride semiconductor layer 16 in the well layer 14W. In order to identify each barrier layer 14A and each well layer 14W, a number is assigned from the p-type nitride semiconductor layer 16 toward the superlattice layer 122, and the well layer 14W1, the barrier layer 14A1, the well layer 14W2, and the barrier layer 14A2,...

MQW発光層14は、バリア層14Aおよび井戸層14Wとは異なる1層以上の半導体層と、バリア層14Aと、井戸層14Wとが順に積層されていても良い。また、MQW発光層14の一周期(バリア層14Aの厚さと井戸層14Wの厚さとの和)の長さは、例えば5nm以上100nm以下である。   In the MQW light emitting layer 14, one or more semiconductor layers different from the barrier layer 14A and the well layer 14W, a barrier layer 14A, and a well layer 14W may be stacked in this order. The length of one cycle of the MQW light emitting layer 14 (the sum of the thickness of the barrier layer 14A and the thickness of the well layer 14W) is, for example, not less than 5 nm and not more than 100 nm.

各井戸層14Wの組成は、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子に求められる発光波長に合わせて調整されることが好ましく、たとえばAlcGadIn(1-c-d)N(0≦c<1、0<d≦1)であれば良く、好ましくはAlを含まないIneGa(1-e)N(0<e≦1)層である。たとえば波長が375nm以下の紫外光を発光させる場合には、MQW発光層14のバンドギャップエネルギーを大きくする必要があり、よって、各井戸層14Wの組成はAlを含むこととなる。各井戸層14Wの組成は同じであることが好ましい。これにより、各井戸層14Wにおいて電子とホールとの再結合により発光する波長を同じにすることができ、よって、窒化物半導体発光素子1の発光スペクトル幅を狭くすることができる。また、p型窒化物半導体層16側に位置する井戸層14Wはドーパントを極力含まないことが好ましく、別の言い方をすると、ドーパント原料を導入することなくp型窒化物半導体層16側に位置する井戸層14Wを成長させることが好ましい。これにより、各井戸層14Wにおける非発光再結合が起こりにくくなるため、発光効率が良好となる。一方、基板3側に位置する井戸層14Wは、n型ドーパントを含んでいても良い。これにより、窒化物半導体発光素子の駆動電圧が低下する傾向にある。 The composition of each well layer 14W is preferably adjusted according to the emission wavelength required for the nitride semiconductor light emitting device according to this embodiment. For example, Al c Ga d In (1-cd) N (0 ≦ c < 1, 0 <d ≦ 1), and an In e Ga (1-e) N (0 <e ≦ 1) layer not containing Al is preferable. For example, when emitting ultraviolet light having a wavelength of 375 nm or less, it is necessary to increase the band gap energy of the MQW light emitting layer 14, and therefore the composition of each well layer 14W includes Al. The composition of each well layer 14W is preferably the same. Thereby, the wavelength of light emitted by recombination of electrons and holes in each well layer 14W can be made the same, and thus the emission spectrum width of the nitride semiconductor light emitting device 1 can be narrowed. Further, the well layer 14W located on the p-type nitride semiconductor layer 16 side preferably contains as little dopant as possible. In other words, the well layer 14W is located on the p-type nitride semiconductor layer 16 side without introducing a dopant raw material. It is preferable to grow the well layer 14W. As a result, non-radiative recombination hardly occurs in each well layer 14W, so that the light emission efficiency is improved. On the other hand, the well layer 14W located on the substrate 3 side may contain an n-type dopant. As a result, the driving voltage of the nitride semiconductor light emitting device tends to decrease.

各井戸層14Wの厚さは特に限定されないが、それぞれ同じであることが好ましい。各井戸層14Wの厚さが同じであれば、各井戸層14Wの量子準位も同じになり、各井戸層14Wにおける電子とホールとの再結合により各井戸層14Wにおいて同じ波長の光が生じる。よって、窒化物半導体発光素子1の発光スペクトル幅が狭くなるため好都合である。一方、井戸層14Wの組成または厚さを意図的に異ならせれば、窒化物半導体発光素子1の発光スペクトル幅をブロードにすることができる。図1に示す窒化物半導体発光素子を照明用などの用途に使用するときには、井戸層14Wの組成または厚さを意図的に異ならせることが好ましい。たとえば、各井戸層14Wの厚さは、1nm以上7nm以下であることが好ましい。各井戸層14Wの厚さがこの範囲外であれば、発光効率が低下することがある。   The thickness of each well layer 14W is not particularly limited, but is preferably the same. If the thickness of each well layer 14W is the same, the quantum level of each well layer 14W is also the same, and light of the same wavelength is generated in each well layer 14W due to recombination of electrons and holes in each well layer 14W. . Therefore, it is convenient because the emission spectrum width of the nitride semiconductor light emitting device 1 becomes narrow. On the other hand, if the composition or thickness of the well layer 14W is intentionally varied, the emission spectrum width of the nitride semiconductor light emitting device 1 can be broadened. When the nitride semiconductor light-emitting element shown in FIG. 1 is used for illumination or the like, it is preferable to intentionally vary the composition or thickness of the well layer 14W. For example, the thickness of each well layer 14W is preferably 1 nm or more and 7 nm or less. If the thickness of each well layer 14W is outside this range, the light emission efficiency may decrease.

各バリア層14A(図3に示す14A1〜14A7)、最初のバリア層14A’、および最後のバリア層14A0を構成する材料は、それぞれ、各井戸層14Wを構成する材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい方が好ましい。具体的には、各バリア層14A(図3に示す14A1〜14A7)、最初のバリア層14A’、および最後のバリア層14A0は、AlfGagIn(1-f-g)N(0≦f<1、0<g≦1)からなることが好ましく、Alを含まないInhGa(1-h)N(0<h≦1、e>h)からなることがより好ましく、井戸層14Wを構成する材料と格子定数がほぼ同一であるAlfGagIn(1-f-g)N(0≦f<1、0<g≦1)からなることがさらに好ましい。 The materials constituting each barrier layer 14A (14A1 to 14A7 shown in FIG. 3), the first barrier layer 14A ′, and the last barrier layer 14A0 each have a larger band gap energy than the material constituting each well layer 14W. Is preferred. Specifically, each barrier layer 14A (14A1 to 14A7 shown in FIG. 3), the first barrier layer 14A ′, and the last barrier layer 14A0 are made of Al f Ga g In (1-fg) N (0 ≦ f < 1, 0 <g ≦ 1), more preferably In h Ga (1-h) N (0 <h ≦ 1, e> h) not containing Al, and the well layer 14W is formed. More preferably, it is made of Al f Ga g In (1-fg) N (0 ≦ f <1, 0 <g ≦ 1) having substantially the same lattice constant as the material to be formed.

各バリア層14Aの厚さは特に限定されないが、1nm以上10nm以下であることが好ましく、3nm以上7nm以下であることがより好ましい。各バリア層14Aの厚さが薄いほど駆動電圧が低下するが、各バリア層14Aの厚さを極端に薄くすると発光効率が低下する傾向にある。最初のバリア層14A’の厚さは特に限定されず、1nm以上10nm以下であることが好ましい。最後のバリア層14A0の厚さは特に限定されないが、1nm以上40nm以下であることが好ましい。   The thickness of each barrier layer 14A is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 7 nm or less. The driving voltage decreases as the thickness of each barrier layer 14A decreases. However, if the thickness of each barrier layer 14A is extremely reduced, the light emission efficiency tends to decrease. The thickness of the first barrier layer 14A 'is not particularly limited and is preferably 1 nm or more and 10 nm or less. The thickness of the last barrier layer 14A0 is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and 40 nm or less.

各バリア層14A(図3に示す14A1〜14A7)および最初のバリア層14A’におけるn型ドーパント濃度は特に限定されず、必要に応じて適宜設定されることが好ましい。また、複数のバリア層14Aのうち、基板3側に位置するバリア層14Aにはn型ドーパントをドープさせ、p型窒化物半導体層16側に位置するバリア層14Aには基板3側に位置するバリア層14Aよりも低い濃度のn型ドーパントをドープさせるまたはn型ドーパントをドープさせないことが好ましい。各バリア層14A(図3に示す14A1〜14A7)、最初のバリア層14A’、および最後のバリア層14A0には、n型ドーパントを意図的にドープさせることがある。また、各バリア層14A(図3に示す14A1〜14A7)、最初のバリア層14A’、および最後のバリア層14A0には、p型窒化物半導体層16、p型窒化物半導体層17、およびp型窒化物半導体層18の成長時の熱拡散によりp型ドーパントがドープすることがある。   The n-type dopant concentration in each barrier layer 14A (14A1 to 14A7 shown in FIG. 3) and the first barrier layer 14A ′ is not particularly limited, and is preferably set as appropriate. Among the plurality of barrier layers 14A, the barrier layer 14A located on the substrate 3 side is doped with n-type dopant, and the barrier layer 14A located on the p-type nitride semiconductor layer 16 side is located on the substrate 3 side. It is preferable that an n-type dopant having a lower concentration than the barrier layer 14A is doped or not doped. Each barrier layer 14A (14A1 to 14A7 shown in FIG. 3), the first barrier layer 14A ', and the last barrier layer 14A0 may be intentionally doped with an n-type dopant. Further, each barrier layer 14A (14A1 to 14A7 shown in FIG. 3), the first barrier layer 14A ′, and the last barrier layer 14A0 include a p-type nitride semiconductor layer 16, a p-type nitride semiconductor layer 17, and p The p-type dopant may be doped by thermal diffusion during the growth of the type nitride semiconductor layer 18.

井戸層14Wの層数としては、特に限定されないが、例えば2以上20以下であることが好ましく、3以上15以下であることがより好ましく、4以上12以下であることがさらに好ましい。   The number of well layers 14W is not particularly limited, but is preferably 2 or more, 20 or less, more preferably 3 or more and 15 or less, and still more preferably 4 or more and 12 or less.

[p型窒化物半導体層]
図1に示した構成では、p型窒化物半導体層をp型AlGaN層16、p型GaN層17、および高濃度p型GaN層18の3層構造としているが、この構成は、p型窒化物半導体層の一例に過ぎない。p型窒化物半導体層16,17,18は、たとえばAls4Gat4Inu4N(0≦s4≦1、0≦t4≦1、0≦u4≦1、s4+t4+u4≠0)層にp型ドーパントがドープされた層であることが好ましく、より好ましくはAls4Ga(1-s4)N(0<s4≦0.4、好ましくは0.1≦s4≦0.3)層にp型ドーパントがドープされた層である。
[P-type nitride semiconductor layer]
In the configuration shown in FIG. 1, the p-type nitride semiconductor layer has a three-layer structure of a p-type AlGaN layer 16, a p-type GaN layer 17, and a high-concentration p-type GaN layer 18. It is only an example of a physical semiconductor layer. p-type nitride semiconductor layer 16, 17 and 18, for example Al s4 Ga t4 In u4 N ( 0 ≦ s4 ≦ 1,0 ≦ t4 ≦ 1,0 ≦ u4 ≦ 1, s4 + t4 + u4 ≠ 0) layer on the p-type dopant Preferably it is a doped layer, more preferably Al s4 Ga (1-s4) N (0 <s4 ≦ 0.4, preferably 0.1 ≦ s4 ≦ 0.3) layer is doped with p-type dopant Layer.

p型ドーパントは特に限定されないが、たとえばマグネシウムであることが好ましい。p型窒化物半導体層16,17,18におけるキャリア濃度は、1×1017cm-3以上であることが好ましい。ここで、p型ドーパントの活性率は0.01程度であることから、p型窒化物半導体層16,17,18におけるp型ドーパント濃度(キャリア濃度とは異なる)は1×1019cm-3以上であることが好ましい。ただし、p型窒化物半導体層16のうちMQW発光層14側に位置する部分におけるp型ドーパント濃度は1×1019cm-3未満であっても良い。 Although a p-type dopant is not specifically limited, For example, it is preferable that it is magnesium. The carrier concentration in the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 18 is preferably 1 × 10 17 cm −3 or more. Here, since the activation rate of the p-type dopant is about 0.01, the p-type dopant concentration (different from the carrier concentration) in the p-type nitride semiconductor layers 16, 17 and 18 is 1 × 10 19 cm −3. The above is preferable. However, the p-type dopant concentration in the portion located on the MQW light emitting layer 14 side of the p-type nitride semiconductor layer 16 may be less than 1 × 10 19 cm −3 .

p型窒化物半導体層16,17,18の合計の厚さは、特に限定されないが、50nm以上300nm以下であることが好ましい。p型窒化物半導体層16,17,18の厚さを薄くすることにより、その成長時における加熱時間を短くすることができるので、p型ドーパントのMQW発光層14への拡散を抑制することができる。   The total thickness of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 18 is not particularly limited, but is preferably 50 nm or more and 300 nm or less. By reducing the thickness of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 18, the heating time during the growth can be shortened, so that the diffusion of the p-type dopant into the MQW light emitting layer 14 can be suppressed. it can.

[n側電極、透明電極、p側電極]
n側電極21およびp側電極25は、窒化物半導体発光素子1に駆動電力を供給するための電極である。n側電極21およびp側電極25は図2ではパッド電極部分のみで構成されているが、電流拡散を目的とする細長い突出部(枝電極)がn側電極21またはp側電極25に接続されていても良い。また、p側電極25よりも下に、電流がp側電極25へ注入されることを防止するための絶縁層が設けられていることが好ましい。これにより、p側電極25に遮蔽される発光の量が減少する。
[N-side electrode, transparent electrode, p-side electrode]
The n-side electrode 21 and the p-side electrode 25 are electrodes for supplying driving power to the nitride semiconductor light emitting device 1. Although the n-side electrode 21 and the p-side electrode 25 are composed of only the pad electrode portion in FIG. 2, an elongated protrusion (branch electrode) for current diffusion is connected to the n-side electrode 21 or the p-side electrode 25. May be. In addition, it is preferable that an insulating layer for preventing current from being injected into the p-side electrode 25 is provided below the p-side electrode 25. Thereby, the amount of emitted light shielded by the p-side electrode 25 is reduced.

n側電極21は、たとえば、チタン層、アルミニウム層および金層がこの順序で積層されて構成されていることが好ましい。n側電極21にワイヤボンディングを行う場合を想定して、n側電極21の厚さは1μm以上であることが好ましい。   The n-side electrode 21 is preferably configured, for example, by laminating a titanium layer, an aluminum layer, and a gold layer in this order. Assuming the case where wire bonding is performed on the n-side electrode 21, the thickness of the n-side electrode 21 is preferably 1 μm or more.

p側電極25は、たとえば、ニッケル層、アルミニウム層、チタン層および金層がこの順序で積層されて構成されていることが好ましく、n側電極21と同一の材料からなっても良い。p側電極25にワイヤボンディングを行う場合を想定して、p側電極25の厚さは1μm以上であることが好ましい。   The p-side electrode 25 is preferably configured by, for example, a nickel layer, an aluminum layer, a titanium layer, and a gold layer laminated in this order, and may be made of the same material as the n-side electrode 21. Assuming the case where wire bonding is performed on the p-side electrode 25, the thickness of the p-side electrode 25 is preferably 1 μm or more.

透明電極23は、たとえばITO(indium tin oxide)またはIZO(indium zinc oxide)などの透明導電膜からなることが好ましく、20nm以上200nm以下の厚さを有していることが好ましい。   The transparent electrode 23 is preferably made of a transparent conductive film such as ITO (indium tin oxide) or IZO (indium zinc oxide), and preferably has a thickness of 20 nm to 200 nm.

[Vピットの始点]
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、大部分のVピットの始点VSは、後述の図5(c)に示すVピットP1のようにMQW発光層14内に存在していない。つまり、図5(a)に示すVピット径の分布から推定されるVピットの始点位置は図5(b)に示す分布P1を有しており、これにより過半数のVピット15の始点が超格子層122内に存在していると考えられる。Vピット15は貫通転位に起因して発生すると考えられるため、貫通転位の多くはVピット15の内側にあると考えられる。これにより、MQW発光層14に注入された電子およびホールがVピット15の内側に達することを抑制することができる。よって、電子およびホールが貫通転位に捕獲されたために非発光再結合を起こすということが抑制されると推定される。したがって、発光効率の低下を防止できる。このことは、高温下または大電流駆動時において顕著となる。
[V pit start point]
In the nitride semiconductor light emitting device 1 according to this embodiment, most of the V pit start points VS are not present in the MQW light emitting layer 14 like the V pit P1 shown in FIG. That is, the starting point position of the V pit estimated from the distribution of the V pit diameter shown in FIG. 5 (a) has the distribution P1 shown in FIG. 5 (b). It is considered to exist in the lattice layer 122. Since the V pit 15 is considered to be generated due to threading dislocations, most of the threading dislocations are considered to be inside the V pit 15. Thereby, it is possible to suppress the electrons and holes injected into the MQW light emitting layer 14 from reaching the inside of the V pit 15. Therefore, it is presumed that the occurrence of non-radiative recombination due to the trapping of electrons and holes by threading dislocations is suppressed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency. This becomes conspicuous at a high temperature or during a large current drive.

詳細には、高温下では、MQW発光層への注入キャリア(ホールまたは電子)の移動が活発になるため、注入キャリアが貫通転位へ到達する確率が増大する。しかし、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、MQW発光層14内における貫通転位の多くがVピット15で覆われるため(貫通転位の多くはVピット15の内側に存在するため)、貫通転位での非発光再結合が抑制される。よって、高温下での発光効率の低下を防止できる。   Specifically, at a high temperature, the movement of injected carriers (holes or electrons) into the MQW light-emitting layer becomes active, so that the probability that the injected carriers reach threading dislocations increases. However, in the nitride semiconductor light emitting device 1 according to this embodiment, many threading dislocations in the MQW light emitting layer 14 are covered with the V pit 15 (since many threading dislocations exist inside the V pit 15). Non-radiative recombination at threading dislocations is suppressed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in light emission efficiency at a high temperature.

また、Vピット15の始点がMQW発光層14の下側に位置するため、アンドープバリア層の層数を増やして発光に寄与するMQW発光層14の体積を増やすことができる。よって、大電流駆動時での発光効率の低下を防止できる。   Further, since the start point of the V pit 15 is located below the MQW light emitting layer 14, the volume of the MQW light emitting layer 14 contributing to light emission can be increased by increasing the number of undoped barrier layers. Therefore, it is possible to prevent a decrease in light emission efficiency when driving with a large current.

[キャリア濃度とドーパント濃度について]
キャリア濃度は、電子またはホールの濃度を意味し、n型ドーパントの量またはp型ドーパントの量だけで決まらない。このようなキャリア濃度は、窒化物半導体発光素子1の電圧対容量特性の結果に基づいて算出されるものであり、電流が注入されていない状態のキャリア濃度のことを指しており、イオン化した不純物、ドナー化した結晶欠陥、およびアクセプター化した結晶欠陥から発生したキャリアの合計である。
[About carrier concentration and dopant concentration]
The carrier concentration means the concentration of electrons or holes, and is not determined only by the amount of n-type dopant or the amount of p-type dopant. Such carrier concentration is calculated based on the result of the voltage-capacitance characteristics of the nitride semiconductor light-emitting element 1, and indicates the carrier concentration in a state where no current is injected. , The total of carriers generated from donor-generated crystal defects and acceptor-formed crystal defects.

しかしながら、n型キャリア濃度は、n型ドーパントであるSi等の活性化率が高いことから、n型ドーパント濃度とほぼ同じと考えることができる。また、n型ドーパント濃度は、SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy)にて深さ方向の濃度分布を測定することにより、容易に求まる。さらに、ドーパント濃度の相対関係(比率)は、キャリア濃度の相対関係(比率)とほぼ同じである。これらのことから、本発明の特許請求の範囲では、実際に測定の容易なドーパント濃度で定義している。そして、測定により得られたn型ドーパント濃度を厚さ方向に平均すれば、平均n型ドーパント濃度を得ることができる。   However, it can be considered that the n-type carrier concentration is almost the same as the n-type dopant concentration because the activation rate of Si, which is an n-type dopant, is high. The n-type dopant concentration can be easily obtained by measuring the concentration distribution in the depth direction by SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy). Furthermore, the relative relationship (ratio) of the dopant concentration is almost the same as the relative relationship (ratio) of the carrier concentration. For these reasons, in the scope of claims of the present invention, the dopant concentration is actually defined as easily measured. And if the n-type dopant concentration obtained by the measurement is averaged in the thickness direction, the average n-type dopant concentration can be obtained.

[窒化物半導体発光素子の製造方法]
以下では、図1に示す窒化物半導体発光素子の製造方法を示す。
[Nitride Semiconductor Light-Emitting Device Manufacturing Method]
Below, the manufacturing method of the nitride semiconductor light-emitting device shown in FIG. 1 is shown.

まず、たとえばスパッタ法などにより、基板3の上にバッファ層5を形成する。次に、たとえばMOCVD法などにより、バッファ層5の上に下地層7、n型窒化物半導体層8、n型窒化物半導体層9、Vピット発生層10、多層構造体121、超格子層122、MQW発光層14、p型窒化物半導体層16、p型窒化物半導体層17、およびp型窒化物半導体層18を順に形成する。それから、n型窒化物半導体層9の一部分が露出するように、p型窒化物半導体層18、p型窒化物半導体層17、p型窒化物半導体層16、MQW発光層14、超格子層122、多層構造体121、Vピット発生層10、およびn型窒化物半導体層9の一部をエッチングする。このエッチングにより露出したn型窒化物半導体層9の上面上にn側電極21を形成する。また、p型窒化物半導体層18の上面上に、透明電極23とp側電極25とを順に積層する。その後、透明電極23および上記エッチングによって露出した各層の側面を覆うように、透明保護膜27を形成する。これにより、図1に示す窒化物半導体発光素子が得られる。なお、各層の組成および厚さなどは、上記[窒化物半導体発光素子の構成]で示した通りである。   First, the buffer layer 5 is formed on the substrate 3 by, for example, sputtering. Next, the base layer 7, the n-type nitride semiconductor layer 8, the n-type nitride semiconductor layer 9, the V pit generation layer 10, the multilayer structure 121, the superlattice layer 122 are formed on the buffer layer 5 by, for example, MOCVD. The MQW light emitting layer 14, the p-type nitride semiconductor layer 16, the p-type nitride semiconductor layer 17, and the p-type nitride semiconductor layer 18 are formed in this order. Then, the p-type nitride semiconductor layer 18, the p-type nitride semiconductor layer 17, the p-type nitride semiconductor layer 16, the MQW light emitting layer 14, and the superlattice layer 122 so that a part of the n-type nitride semiconductor layer 9 is exposed. The multilayer structure 121, the V pit generation layer 10, and a part of the n-type nitride semiconductor layer 9 are etched. An n-side electrode 21 is formed on the upper surface of n-type nitride semiconductor layer 9 exposed by this etching. Further, the transparent electrode 23 and the p-side electrode 25 are sequentially stacked on the upper surface of the p-type nitride semiconductor layer 18. Thereafter, a transparent protective film 27 is formed so as to cover the transparent electrode 23 and the side surface of each layer exposed by the etching. Thereby, the nitride semiconductor light emitting device shown in FIG. 1 is obtained. The composition, thickness, and the like of each layer are as described above in [Configuration of nitride semiconductor light emitting device].

Vピット発生層10の形成方法は特に限定されないが、n型窒化物半導体層8およびn型窒化物半導体層9の成長温度(第1の成長温度)よりも低い温度(第2の成長温度)ででVピット発生層10を成長することが好ましい。具体的には、(第1の成長温度−第2の成長温度)を50℃以上とすることが好ましく、100℃以上とすることがより好ましい。別の言い方をすると、Vピット発生層10の成長温度を920℃以下とすることが好ましく、860℃以下とすることがより好ましく、820℃以下とすることがさらに好ましい。また、Vピット発生層10の成長温度を600℃以上とすることが好ましく、700℃以上とすることがより好ましい。これにより、Vピット発生層10の膜質はn型窒化物半導体層9の膜質よりも低下するため、Vピット発生層10のVピット形成効果が増大する。よって、MQW発光層14にVピット15が形成されることとなる。   A method for forming V pit generation layer 10 is not particularly limited, but a temperature (second growth temperature) lower than the growth temperature (first growth temperature) of n-type nitride semiconductor layer 8 and n-type nitride semiconductor layer 9. Thus, it is preferable to grow the V pit generation layer 10. Specifically, (first growth temperature−second growth temperature) is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher. In other words, the growth temperature of the V pit generation layer 10 is preferably 920 ° C. or less, more preferably 860 ° C. or less, and further preferably 820 ° C. or less. The growth temperature of the V pit generation layer 10 is preferably 600 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher. As a result, the film quality of the V pit generation layer 10 is lower than that of the n-type nitride semiconductor layer 9, and the V pit formation effect of the V pit generation layer 10 is increased. Therefore, the V pit 15 is formed in the MQW light emitting layer 14.

Vピット発生層10の成長温度が低すぎると、MQW発光層14における発光効率が低下することがある。そのため、(第1の成長温度−第2の成長温度)を400℃以下とすることが好ましく、300℃以下とすることがさらに好ましい。   If the growth temperature of the V pit generation layer 10 is too low, the light emission efficiency in the MQW light emitting layer 14 may decrease. Therefore, (first growth temperature−second growth temperature) is preferably set to 400 ° C. or less, and more preferably 300 ° C. or less.

また、n型窒化物半導体層9よりもn型ドーパント濃度を高くしてVピット発生層10を形成しても良い。この場合であっても、Vピット発生層10のVピット形成効果が増大する。よって、MQW発光層14にVピット15が形成されることとなる。n型ドーパント濃度に関しては、上記[Vピット発生層]で示したとおりである。   Further, the V-pit generation layer 10 may be formed with a higher n-type dopant concentration than the n-type nitride semiconductor layer 9. Even in this case, the V pit formation effect of the V pit generation layer 10 is increased. Therefore, the V pit 15 is formed in the MQW light emitting layer 14. The n-type dopant concentration is as shown in the above [V pit generation layer].

多層構造体121の形成方法は特に限定されないが、Vピット発生層10の成長温度(第2の成長温度)以下の温度(第3の成長温度)で多層構造体121を成長することが好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができるので、ESDに起因する不良率の低減を図ることができる。この効果を有効に得るためには、第3の成長温度を600℃以上とすることが好ましく、第3の成長温度を600℃以上900℃以下とすることがより好ましい。   The method of forming the multilayer structure 121 is not particularly limited, but it is preferable to grow the multilayer structure 121 at a temperature (third growth temperature) that is not higher than the growth temperature (second growth temperature) of the V pit generation layer 10. Thereby, since the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained, the defect rate due to ESD can be reduced. In order to effectively obtain this effect, the third growth temperature is preferably 600 ° C. or higher, and more preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.

中間層(超格子層)122の形成方法は特に限定されないが、多層構造体121の成長温度(第3の成長温度)以下の温度(第4の成長温度)で中間層(超格子層)122を成長することが好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができる。この効果を有効に得るためには、第4の成長温度を600℃以上900℃以下とすることが好ましく、第4の成長温度を600℃以上800℃以下とすることがより好ましい。   The formation method of the intermediate layer (superlattice layer) 122 is not particularly limited, but the intermediate layer (superlattice layer) 122 is not higher than the growth temperature (third growth temperature) of the multilayer structure 121 (fourth growth temperature). It is preferable to grow. Thereby, the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained. In order to effectively obtain this effect, the fourth growth temperature is preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and the fourth growth temperature is more preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

Vピット発生層10の成長温度(第2の成長温度)、多層構造体121の成長温度(第3の成長温度)および中間層(超格子層)122の成長温度(第4の成長温度)は互いに同一であることが好ましい。これにより、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさを大きくすることができるという効果を得ることができる。この効果を有効に得るためには、Vピット発生層10の成長温度(第2の成長温度)、多層構造体121の成長温度(第3の成長温度)および中間層(超格子層)122の成長温度(第4の成長温度)は、600℃以上900℃以下であることが好ましく、600℃以上800℃以下であることがより好ましい。   The growth temperature of the V pit generation layer 10 (second growth temperature), the growth temperature of the multilayer structure 121 (third growth temperature), and the growth temperature of the intermediate layer (superlattice layer) 122 (fourth growth temperature) are It is preferable that they are the same. Thereby, the effect that the size of the V pit 15 generated in the V pit generation layer 10 can be increased can be obtained. In order to effectively obtain this effect, the growth temperature of the V pit generation layer 10 (second growth temperature), the growth temperature of the multilayer structure 121 (third growth temperature), and the intermediate layer (superlattice layer) 122 The growth temperature (fourth growth temperature) is preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

以下では、本実施形態の具体的な実施例を示す。なお、本実施形態は以下に示す実施例に限定されない。   Below, the specific Example of this embodiment is shown. In addition, this embodiment is not limited to the Example shown below.

[第1の実施例における窒化物半導体発光素子およびVピット評価構造体]
以下、第1の実施例における窒化物半導体発光素子1と、その検討用に作成したVピット評価構造体とを製造工程に沿って記載する。Vピット評価構造体と第1の実施例との製造条件は若干異なる点があるが、以下では窒化物半導体発光素子1の製造条件を代表して記している。
[Nitride Semiconductor Light-Emitting Element and V-Pit Evaluation Structure in First Example]
Hereinafter, the nitride semiconductor light emitting device 1 in the first embodiment and the V pit evaluation structure created for the examination will be described along the manufacturing process. Although the manufacturing conditions of the V-pit evaluation structure and the first embodiment are slightly different, the manufacturing conditions of the nitride semiconductor light emitting device 1 are described below as representatives.

まず、凸部3Aおよび凹部3Bからなる凹凸加工が上面に施された100mm径のサファイア基板3からなるウエハを準備した。凸部3Aは正三角形の断面形状を有しており、隣り合う凸部3Aの頂点の間隔は2μmであった。凹凸加工が施されたサファイア基板3の上面の上に、AlNからなるバッファ層5をスパッタ法により形成した。   First, a wafer made of a sapphire substrate 3 having a diameter of 100 mm having an uneven surface made of convex portions 3A and concave portions 3B on the upper surface was prepared. The convex portion 3A has an equilateral triangular cross-sectional shape, and the interval between the apexes of the adjacent convex portions 3A is 2 μm. A buffer layer 5 made of AlN was formed on the upper surface of the sapphire substrate 3 subjected to the uneven processing by a sputtering method.

次に、バッファ層5が形成されたウエハを第1のMOCVD装置内に入れた。MOCVD法により、アンドープGaNからなる下地層7をバッファ層5の上面上に成長し、引き続いてSiドープn型GaNからなるn型窒化物半導体層8を下地層7の上面上に成長した。このとき、下地層7の厚さを4μmとし、n型窒化物半導体層8の厚さを3μmとし、n型窒化物半導体層8におけるn型ドーパント濃度を6×1018cm-3とした。 Next, the wafer on which the buffer layer 5 was formed was placed in the first MOCVD apparatus. An underlayer 7 made of undoped GaN was grown on the upper surface of the buffer layer 5 by MOCVD, and an n-type nitride semiconductor layer 8 made of Si-doped n-type GaN was subsequently grown on the upper surface of the underlayer 7. At this time, the thickness of the base layer 7 was 4 μm, the thickness of the n-type nitride semiconductor layer 8 was 3 μm, and the n-type dopant concentration in the n-type nitride semiconductor layer 8 was 6 × 10 18 cm −3 .

第1のMOCVD装置から取り出したウエハを第2のMOCVD装置内に入れた。ウエハの温度を1081℃(第1の成長温度)に設定して、n型窒化物半導体層9をn型窒化物半導体層8の上面上に成長した。n型窒化物半導体層9はn型ドーパント濃度が6×1018cm-3であるn型GaN層であり、n型窒化物半導体層9の厚さは1.5μmであった。 The wafer taken out from the first MOCVD apparatus was placed in the second MOCVD apparatus. The temperature of the wafer was set to 1081 ° C. (first growth temperature), and the n-type nitride semiconductor layer 9 was grown on the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer 8. The n-type nitride semiconductor layer 9 is an n-type GaN layer having an n-type dopant concentration of 6 × 10 18 cm −3 , and the thickness of the n-type nitride semiconductor layer 9 is 1.5 μm.

引き続き、ウエハの温度を801℃(第2の成長温度)に設定して、Vピット発生層10をn型窒化物半導体層9の上面上に成長した。具体的には、n型ドーパント濃度が1×1019cm-3になるように、厚さ25nmのSiドープGaN層を成長した。 Subsequently, the temperature of the wafer was set to 801 ° C. (second growth temperature), and the V pit generation layer 10 was grown on the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer 9. Specifically, a Si-doped GaN layer having a thickness of 25 nm was grown so that the n-type dopant concentration was 1 × 10 19 cm −3 .

引き続き、ウエハの温度を801℃(第3の成長温度)のままにして、多層構造体121を成長した。具体的には、厚さ7nmのSiドープInGaN層、厚さ30nmのSiドープGaN層、厚さ7nmのSiドープInGaN層、および厚さ20nmのSiドープGaN層を交互に積層して多層構造体121とした。多層構造体121におけるn型ドーパント濃度をいずれの層においても7×1017cm-3とした。InGaN層のIn組成比を、次に成長する中間層(超格子層)122を構成するナローバンドギャップ層のIn組成比と同じとした。 Subsequently, the multilayer structure 121 was grown with the wafer temperature kept at 801 ° C. (third growth temperature). Specifically, a multilayer structure in which a Si-doped InGaN layer having a thickness of 7 nm, a Si-doped GaN layer having a thickness of 30 nm, a Si-doped InGaN layer having a thickness of 7 nm, and a Si-doped GaN layer having a thickness of 20 nm are alternately stacked. 121. The n-type dopant concentration in the multilayer structure 121 was set to 7 × 10 17 cm −3 in any layer. The In composition ratio of the InGaN layer was set to be the same as the In composition ratio of the narrow band gap layer constituting the intermediate layer (superlattice layer) 122 to be grown next.

引き続き、ウエハの温度を801℃(第4の成長温度)のままにして、中間層(超格子層)122を成長した。具体的には、SiドープGaNからなるワイドバンドギャップ層122AとSiドープInGaNからなるナローバンドギャップ層122Bとを交互に20周期成長した。各ワイドバンドギャップ層122Aの厚さは1.55nmであった。各ナローバンドギャップ層122Bの厚さは1.55nmであった。各ワイドバンドギャップ層122Aにおけるn型ドーパント濃度については、MQW発光層14側に位置するワイドバンドギャップ層122Aの5層においては1×1019cm-3であり、それよりも基板3側に位置するワイドバンドギャップ層122Aにおいては0cm-3(アンドープ)であった。 Subsequently, the intermediate layer (superlattice layer) 122 was grown with the wafer temperature kept at 801 ° C. (fourth growth temperature). Specifically, wide band gap layers 122A made of Si-doped GaN and narrow band gap layers 122B made of Si-doped InGaN were alternately grown for 20 periods. The thickness of each wide band gap layer 122A was 1.55 nm. Each narrow band gap layer 122B had a thickness of 1.55 nm. The n-type dopant concentration in each wide band gap layer 122A is 1 × 10 19 cm −3 in five layers of the wide band gap layer 122A located on the MQW light emitting layer 14 side, and is located closer to the substrate 3 than that. In the wide band gap layer 122A, it was 0 cm −3 (undoped).

各ナローバンドギャップ層122Bにおけるn型ドーパント濃度については、MQW発光層14側に位置するナローバンドギャップ層122Bの5層においては1×1019cm-3であり、それよりも基板3側に位置するナローバンドギャップ層122Bにおいては0cm-3(アンドープ)であった。また、井戸層14Wがフォトルミネッセンスにより発する光の波長が375nmとなるようにTMIの流量を調整したため、各ナローバンドギャップ層122Bの組成はInyGa1-yN(y=0.04)であった。 The n-type dopant concentration in each narrow band gap layer 122B is 1 × 10 19 cm −3 in five layers of the narrow band gap layer 122B located on the MQW light emitting layer 14 side, and the narrow band located on the substrate 3 side than that. The gap layer 122B was 0 cm −3 (undoped). Further, since the flow rate of TMI was adjusted so that the wavelength of light emitted from the well layer 14W by photoluminescence was 375 nm, the composition of each narrow band gap layer 122B was In y Ga 1 -y N (y = 0.04). It was.

次に、ウエハの温度を672℃に下げて、MQW発光層14を成長した。具体的には、バリア層14AとInGaNからなる井戸層14Wとを交互に成長し、井戸層14Wを8層成長した。各バリア層14Aの厚さは4.2nmであった。最初のバリア層14A’およびバリア層14A7におけるn型ドーパント濃度は4.3×1018cm-3であり、その他のバリア層14A6、14A5、・・・、14A1はアンドープとした。 Next, the temperature of the wafer was lowered to 672 ° C. to grow the MQW light emitting layer 14. Specifically, barrier layers 14A and well layers 14W made of InGaN were alternately grown, and eight well layers 14W were grown. Each barrier layer 14A had a thickness of 4.2 nm. The n-type dopant concentration in the first barrier layer 14A ′ and the barrier layer 14A7 is 4.3 × 10 18 cm −3 , and the other barrier layers 14A6, 14A5,..., 14A1 are undoped.

なお、最初のバリア層14A’の厚さは、中間層である超格子層122のうち最もMQW発光層14側に位置するナローバンドギャップ層122Bを形成する目的で、また中間層である超格子層122のペア数に含まれないワイドバンドギャップ層122Aの作用を持たせる目的で、バリア層14A7の厚さよりも厚くしても良い(たとえば5.05nm)。また、最初のバリア層14A’におけるn型ドーパント濃度を、最初のバリア層14A’の上部(最初のバリア層14A’の上面から1.55nm離れた領域)においては1×1019cm-3とし、最初のバリア層14A’の下部(最初のバリア層14A’の上部以外の部分)においては4.3×1018cm-3としても良い。 Note that the thickness of the first barrier layer 14A ′ is set for the purpose of forming the narrow band gap layer 122B located closest to the MQW light emitting layer 14 in the superlattice layer 122 that is the intermediate layer, and the superlattice layer that is the intermediate layer. For the purpose of providing the function of the wide band gap layer 122A which is not included in the number of pairs 122, the barrier layer 14A7 may be thicker (for example, 5.05 nm). Further, the n-type dopant concentration in the first barrier layer 14A ′ is set to 1 × 10 19 cm −3 in the upper part of the first barrier layer 14A ′ (a region separated from the upper surface of the first barrier layer 14A ′ by 1.55 nm). The lower portion of the first barrier layer 14A ′ (the portion other than the upper portion of the first barrier layer 14A ′) may be 4.3 × 10 18 cm −3 .

また、バリア層14A7の下部(バリア層14A7の下面から3.5nm離れた領域)にのみn型ドーパントをドープし、バリア層14A7の上部(バリア層14Aの下部以外の部分)をアンドープとしてもよい。このように、バリア層14A7の上部をアンドープとすることにより、井戸層14W7の注入キャリアがn型にドープされたバリア層部分と直接接することを防止することができる。   Alternatively, the n-type dopant may be doped only in the lower portion of the barrier layer 14A7 (region separated from the lower surface of the barrier layer 14A7 by 3.5 nm), and the upper portion of the barrier layer 14A7 (portion other than the lower portion of the barrier layer 14A) may be undoped. . Thus, by making the upper part of the barrier layer 14A7 undoped, it is possible to prevent the injected carriers of the well layer 14W7 from being in direct contact with the n-type doped barrier layer part.

井戸層14Wとしては、キャリアガスとして窒素ガスを用いて、アンドープInxGa1-xN層(x=0.20)を成長した。各井戸層14Wの厚さは2.7nmとした。また、井戸層14Wがフォトルミネッセンスにより発する光の波長が448nmとなるようにTMIの流量を調整して、井戸層14WにおけるInの組成xを設定した。 As the well layer 14W, an undoped In x Ga 1-x N layer (x = 0.20) was grown using nitrogen gas as a carrier gas. The thickness of each well layer 14W was 2.7 nm. Also, the In composition x in the well layer 14W was set by adjusting the flow rate of TMI so that the wavelength of light emitted from the well layer 14W by photoluminescence was 448 nm.

次に、最上層の井戸層14W1の上に、アンドープのGaN層からなる最後のバリア層14A0(厚さが10nm)を成長した。なお、後述するVピット評価構造体では、この時点で成長を止めて、その表面状態を評価している。   Next, the last barrier layer 14A0 (thickness: 10 nm) made of an undoped GaN layer was grown on the uppermost well layer 14W1. In the V pit evaluation structure described later, the growth is stopped at this point and the surface state is evaluated.

次に、ウエハの温度を1000℃に上げて、最後のバリア層14A0の上面上に、p型Al0.18Ga0.82N層16、p型GaN層17およびp型コンタクト層18を成長した。 Next, the temperature of the wafer was raised to 1000 ° C., and a p-type Al 0.18 Ga 0.82 N layer 16, a p-type GaN layer 17 and a p-type contact layer 18 were grown on the upper surface of the last barrier layer 14A0.

なお、上述の各層のMOCVD成長において、Gaの原料ガスとしてはTMG(トリメチルガリウム)を用い、Alの原料ガスとしてはTMA(トリメチルアルミニウム)を用い、Inの原料ガスとしてはTMI(トリメチルインジウム)を用い、Nの原料ガスとしてはNH3を用いた。また、n型ドーパントであるSiの原料ガスとしてはSiH4を用い、p型ドーパントであるMgの原料ガスとしてはCp2Mgを用いた。しかし、原料ガスは上記ガスに限定されず、MOCVD用原料ガスとして用いられるガスであれば限定されることなく用いることができる。具体的には、Gaの原料ガスとしてTEG(トリエチルガリウム)を用いることができ、Alの原料ガスとしてTEA(トリエチルアルミニウム)を用いることができ、Inの原料ガスとしてTEI(トリエチルインジウム)を用いることができ、Nの原料ガスとしてDMHy(ジメチルヒドラジン)などの有機窒素化合物を用いることができ、Siの原料ガスとしてSi26または有機Siなどを用いることができる。 In the MOCVD growth of each layer described above, TMG (trimethylgallium) is used as the Ga source gas, TMA (trimethylaluminum) is used as the Al source gas, and TMI (trimethylindium) is used as the In source gas. Used, NH 3 was used as the N source gas. Further, SiH 4 was used as a source gas for Si as an n-type dopant, and Cp 2 Mg was used as a source gas for Mg as a p-type dopant. However, the source gas is not limited to the above gas, and any gas that can be used as a MOCVD source gas can be used without limitation. Specifically, TEG (triethylgallium) can be used as the Ga source gas, TEA (triethylaluminum) can be used as the Al source gas, and TEI (triethylindium) can be used as the In source gas. An organic nitrogen compound such as DMHy (dimethylhydrazine) can be used as the N source gas, and Si 2 H 6 or organic Si can be used as the Si source gas.

そして、n型窒化物半導体層9の一部分が露出するように、p型コンタクト層18、p型GaN層17、p型AlGaN層16、MQW発光層14、超格子層122、多層構造体121、Vピット発生層10、およびn型窒化物半導体層9の各一部をエッチングした。このエッチングにより露出したn型窒化物半導体層9の上面上にAuからなるn側電極21を形成した。また、p型コンタクト層18の上面上に、ITOからなる透明電極23とAuからなるp側電極25とを順に形成した。また、主として透明電極23及び上記エッチングによって露出した各層の側面を覆うように、SiO2からなる透明保護膜27を形成した。 The p-type contact layer 18, the p-type GaN layer 17, the p-type AlGaN layer 16, the MQW light emitting layer 14, the superlattice layer 122, the multilayer structure 121, so that a part of the n-type nitride semiconductor layer 9 is exposed. Each part of V pit generation layer 10 and n-type nitride semiconductor layer 9 was etched. An n-side electrode 21 made of Au was formed on the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer 9 exposed by this etching. A transparent electrode 23 made of ITO and a p-side electrode 25 made of Au were sequentially formed on the upper surface of the p-type contact layer 18. Further, a transparent protective film 27 made of SiO 2 was formed so as to mainly cover the transparent electrode 23 and the side surfaces of each layer exposed by the etching.

得られたウエハを380×420μmサイズのチップに分割した。これにより、第1の実施例に係る窒化物半導体発光素子が得られた。   The obtained wafer was divided into chips of 380 × 420 μm size. Thereby, the nitride semiconductor light emitting device according to the first example was obtained.

得られた窒化物半導体発光素子をTO−18型ステムにマウントし、樹脂封止を行なわずに窒化物半導体発光素子の光出力を測定した。25℃の環境下において85mAで窒化物半導体発光素子を駆動したところ、駆動電圧3.20Vで光出力P(25)=101.5mW(ドミナント波長449nm)が得られた。また、この窒化物半導体発光素子を80℃の環境下において85mAで駆動したところ、光出力P(80)=98.9mWが得られた。これにより、P(80)/P(25)=97.4%となった。   The obtained nitride semiconductor light emitting device was mounted on a TO-18 type stem, and the light output of the nitride semiconductor light emitting device was measured without resin sealing. When the nitride semiconductor light emitting device was driven at 85 mA in an environment of 25 ° C., an optical output P (25) = 101.5 mW (dominant wavelength 449 nm) was obtained at a driving voltage of 3.20 V. Further, when this nitride semiconductor light emitting device was driven at 85 mA in an environment of 80 ° C., an optical output P (80) = 98.9 mW was obtained. As a result, P (80) / P (25) = 97.4%.

比較のため、多層構造体121を形成しないことを除いては上記第1の実施例に係る窒化物半導体発光素子と同一の方法にしたがって窒化物半導体発光素子(以下では第1の比較例における窒化物半導体素子と記す)を作製した。第1の比較例における窒化物半導体素子を25℃の環境下において85mAで駆動したところ、駆動電圧3.22Vで光出力P(25)=99.0mW(ドミナント波長449nm)が得られた。また、第1の比較例における窒化物半導体素子を80℃の環境下において85mAで駆動したところ、光出力P(80)=95.5mWが得られた。これにより、P(80)/P(25)=96.5%となった。このように、第1の実施例では、第1の比較例に比べて、25℃での光出力および80℃での光出力ともに上昇した。   For comparison, a nitride semiconductor light emitting device (hereinafter referred to as nitridation in the first comparative example) is performed according to the same method as the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment except that the multilayer structure 121 is not formed. (Referred to as a physical semiconductor device). When the nitride semiconductor device of the first comparative example was driven at 85 mA in an environment of 25 ° C., an optical output P (25) = 99.0 mW (dominant wavelength 449 nm) was obtained at a driving voltage of 3.22 V. Further, when the nitride semiconductor device in the first comparative example was driven at 85 mA in an environment of 80 ° C., an optical output P (80) = 95.5 mW was obtained. As a result, P (80) / P (25) = 96.5%. Thus, in the first example, both the light output at 25 ° C. and the light output at 80 ° C. increased compared to the first comparative example.

本発明者らは、この発明に至るための基礎実験として、Vピット15の状態を観察するため、MQW発光層14で成長を止めてp型AlGaN層16、p型GaN層17およびp型コンタクト層18を成長しないVピット評価構造体(第1の実施例のVピット評価構造体)を作製し、このVピット評価構造体を用いてVピット15の状態を検討した。   In order to observe the state of the V pit 15, the inventors stopped the growth in the MQW light emitting layer 14 and stopped the p-type AlGaN layer 16, the p-type GaN layer 17, and the p-type contact as a basic experiment for reaching the present invention. A V pit evaluation structure (the V pit evaluation structure of the first embodiment) in which the layer 18 is not grown was produced, and the state of the V pit 15 was examined using this V pit evaluation structure.

比較のため、多層構造体121を形成しないことを除いては上記第1の実施例のVピット評価構造体と同一の方法にしたがってVピット評価構造体(第1の比較例におけるVピット評価構造体)を作製した。そして、第1の実施例のVピット評価構造体および第1の比較例のVピット評価構造体の各最上面をAFMで観察した。図4(a)は、第1の比較例のVピット評価構造体の最上面に対するAFM観察結果であり、図4(b)は、第1の実施例のVピット評価構造体の最上面に対するAFM観察結果である。なお、観察範囲は、どちらの場合も、縦および横とも1μmの正方形で規定される範囲であった。   For comparison, a V pit evaluation structure (the V pit evaluation structure in the first comparative example) is performed according to the same method as the V pit evaluation structure of the first embodiment except that the multilayer structure 121 is not formed. Body). Then, the uppermost surfaces of the V pit evaluation structure of the first example and the V pit evaluation structure of the first comparative example were observed by AFM. FIG. 4A shows the AFM observation result for the top surface of the V pit evaluation structure of the first comparative example, and FIG. 4B shows the top surface of the V pit evaluation structure of the first embodiment. It is an AFM observation result. In both cases, the observation range was a range defined by a square of 1 μm in both length and width.

図4(a)および図4(b)に示すように、第1の比較例のVピット評価構造体の最上面においても第1の実施例のVピット評価構造体の最上面においてもVピット(図4(a)および図4(b)における黒い点)が観察された。また、図4(a)におけるVピットのメディアン径は61.3mmであったのに対して、図4(b)におけるVピットのメディアン径は93.9mmであった。このことから、多層構造体121を設けることによりVピット径が有意に増大したことが分かる。なお、AFM観察結果からVピット径をそれぞれ求め、求められたVピット径を用いてVピットのメディアン径を求めた。   As shown in FIGS. 4A and 4B, V pits are formed on both the uppermost surface of the V pit evaluation structure of the first comparative example and the uppermost surface of the V pit evaluation structure of the first embodiment. (Black dots in FIGS. 4 (a) and 4 (b)) were observed. The median diameter of the V pit in FIG. 4A was 61.3 mm, whereas the median diameter of the V pit in FIG. 4B was 93.9 mm. From this, it can be seen that the V pit diameter was significantly increased by providing the multilayer structure 121. The V pit diameter was obtained from the AFM observation result, and the median diameter of the V pit was obtained using the obtained V pit diameter.

本発明者らは、上記第1の実施形態では、Vピット発生層10の形成条件として、下記(i)および(ii)を提示している。しかし、本発明者らは、下記(i)および下記(ii)のうちの一方の施策だけであっても、Vピット発生層10を形成可能であることを確認している。具体的には、下記(i)に関しては、上記第1の実施形態における[Vピット発生層]で記した通りである。また、下記(ii)に関しては、上記第1の実施形態における[窒化物半導体発光素子の製造方法]で記した通りである
(i):n型窒化物半導体層9よりもn型ドーパント濃度を高くする。たとえば、n型窒化物半導体層9におけるn型ドーパント濃度を6×1018cm-3とし、Vピット発生層10におけるn型ドーパント濃度を1×1019cm-3とする
(ii):n型窒化物半導体層9よりも成長温度を低くする。たとえば、n型窒化物半導体層9の成長温度を1081℃とし、Vピット発生層10の成長温度を801℃とする。
In the first embodiment, the present inventors present the following (i) and (ii) as the formation conditions of the V pit generation layer 10. However, the present inventors have confirmed that the V pit generation layer 10 can be formed by only one of the following measures (i) and (ii). Specifically, the following (i) is as described in [V pit generation layer] in the first embodiment. The following (ii) is as described in [Nitride semiconductor light emitting device manufacturing method] in the first embodiment. (I): The n-type dopant concentration is higher than that of the n-type nitride semiconductor layer 9. Make it high. For example, the n-type dopant concentration in the n-type nitride semiconductor layer 9 is 6 × 10 18 cm −3, and the n-type dopant concentration in the V pit generation layer 10 is 1 × 10 19 cm −3 (ii): n-type The growth temperature is set lower than that of the nitride semiconductor layer 9. For example, the growth temperature of n-type nitride semiconductor layer 9 is set to 1081 ° C., and the growth temperature of V pit generation layer 10 is set to 801 ° C.

また、本発明者らは、上記Vピット評価構造体の上面におけるVピット径を測定し、その測定結果に基づきVピット発生層10とVピット15の始点との位置関係を検討した。その結果、Vピット発生層10内にVピット15の始点が存在しないことを確認した。この点について、図5を用いて説明する。   In addition, the inventors measured the V pit diameter on the upper surface of the V pit evaluation structure, and examined the positional relationship between the V pit generation layer 10 and the start point of the V pit 15 based on the measurement result. As a result, it was confirmed that the starting point of the V pit 15 does not exist in the V pit generation layer 10. This point will be described with reference to FIG.

図5(a)はVピット径Wv(nm)とVピットの累積発生率(%)との関係を示すグラフであり、構造P1(Vピット発生層10と多層構造体121とを備えた構造(第1の実施例))および構造N(多層構造体121を備えていない構造(第1の比較例))のそれぞれにおけるVピット径WvとVピットの累積発生率とをプロットしたものである。また、図5(a)には、Vピットの累積発生率が10%である点を通る縦線とこの発生率が90%である点を通る縦線とを引いている。図5(a)に示すように、構造NにおいてVピットの累積発生率が10%〜90%であるときのVピット径Wvは53nm以上67nm以下であるのに対し、構造P1においてVピットの累積発生率が10%〜90%であるときのVピット径Wvは81nm以上102nm以下であった。これらのことから、構造P1では、構造Nに比べて、Vピット径Wvが有意に大きいことがわかる。   FIG. 5A is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the cumulative occurrence rate (%) of V pits. The structure P1 (the structure including the V pit generation layer 10 and the multilayer structure 121). (First Example)) and N (structure without the multilayer structure 121 (first comparative example)) are plotted with the V pit diameter Wv and the cumulative incidence of V pits. . In FIG. 5A, a vertical line passing through a point where the cumulative occurrence rate of V pits is 10% and a vertical line passing through a point where the occurrence rate is 90% are drawn. As shown in FIG. 5A, the V pit diameter Wv is 53 nm or more and 67 nm or less when the cumulative occurrence rate of V pits is 10% to 90% in the structure N, whereas the V pits in the structure P1. The V pit diameter Wv when the cumulative incidence was 10% to 90% was 81 nm or more and 102 nm or less. From these facts, it is understood that the V pit diameter Wv is significantly larger in the structure P1 than in the structure N.

図5(b)は図5(a)に示す結果に基づいてVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示すグラフであり、図5(b)に示すP1は上記構造P1におけるVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示し、図5(b)におけるNは上記構造NにおけるVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示す。図5(b)を用いて、Vピット径WvからVピット深さdvを求めた。具体的には、Vピット15の始点VSにおける頂点の角度(図5(c)に示すθ)を56゜とすればVピット径(Wv)とVピット深さ(dv)とがWv/2=dv×Tan(56゜/2)の関係を満たすということ(非特許文献2に記載)を用いて、Vピット深さdvを求めた。なお、この関係はSTEMによる実測値と一致している。   FIG. 5B is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth dv (nm) based on the result shown in FIG. 5A. P1 shown in FIG. Indicates the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth dv (nm) in the structure P1, and N in FIG. 5B indicates the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth in the structure N. The relationship with dv (nm) is shown. Using FIG. 5B, the V pit depth dv was obtained from the V pit diameter Wv. Specifically, if the vertex angle (θ shown in FIG. 5C) at the start point VS of the V pit 15 is 56 °, the V pit diameter (Wv) and the V pit depth (dv) are Wv / 2. The V pit depth dv was determined using the fact that the relationship = dv × Tan (56 ° / 2) is satisfied (described in Non-Patent Document 2). This relationship is consistent with the actual measurement values obtained by STEM.

図5(c)は図5(a)に示す結果に基づいてVピット発生層10とVピット15の始点VSとの位置関係を示す断面図であり、図5(c)に示すP1は上記構造P1に形成されたVピットであり、図5(c)に示すNは上記構造Nに形成されたVピットである。なお、図5(c)にはVピットP1とVピットNとが同一のサンプルに形成されているように図示されているが、実際にはVピットP1とVピットNとは同一のサンプルに形成されることはなく、別々のサンプルに形成されている。また、図5(c)において、TDは貫通転位(Threading Dislocation)であり、θはVピットの始点VSにおける頂点の角度(56゜)であり、VSはVピットの始点である。   FIG. 5C is a sectional view showing the positional relationship between the V pit generation layer 10 and the start point VS of the V pit 15 based on the result shown in FIG. 5A, and P1 shown in FIG. V pits formed in the structure P1, and N shown in FIG. 5C is a V pit formed in the structure N. In FIG. 5C, the V pit P1 and the V pit N are illustrated as being formed on the same sample, but in reality, the V pit P1 and the V pit N are formed on the same sample. It is not formed, it is formed in separate samples. In FIG. 5C, TD is threading dislocation, θ is the vertex angle (56 °) at the V pit start point VS, and VS is the V pit start point.

多層構造体121が設けられている場合には、VピットP1の始点VSの大多数はP110-90で表される範囲内に存在し、つまりVピット発生層10の上面から80〜101nm程度上方に存在し、さらに別の言い方をすると超格子層122の厚さ方向中央よりも基板3側に存在する。一方、多層構造体121が設けられていない場合には、VピットNの始点VSの大多数はN10-90で表される範囲内に存在し、つまりVピット発生層10の上面から116〜130nm程度上方に存在する。このように多層構造体121が設けられている場合には、多層構造体121が設けられていない場合に比べてより深いVピット15を形成することができる。これらのことから、Vピット発生層10と多層構造体121とを設けるとともに中間層としての超格子層122の厚さが40nm以上であれば、Vピット15の始点VSの大多数は超格子層122厚さ方向中央付近よりも基板3側に存在する。超格子層122の厚さについては、上記第1の実施形態における[中間層(超格子層)]で示した通りである。 In the case where the multilayer structure 121 is provided, the majority of the start points VS of the V pits P1 exist within the range represented by P1 10-90 , that is, about 80 to 101 nm from the upper surface of the V pit generation layer 10. In other words, it exists on the substrate 3 side of the center of the superlattice layer 122 in the thickness direction. On the other hand, when the multilayer structure 121 is not provided, the majority of the start points VS of the V pits N are within the range represented by N 10-90 , that is, from 116 to from the upper surface of the V pit generation layer 10. It exists about 130 nm above. As described above, when the multilayer structure 121 is provided, the deeper V pits 15 can be formed as compared with the case where the multilayer structure 121 is not provided. Therefore, when the V pit generation layer 10 and the multilayer structure 121 are provided and the thickness of the superlattice layer 122 as an intermediate layer is 40 nm or more, the majority of the starting points VS of the V pits 15 are superlattice layers. 122 exists on the substrate 3 side from the vicinity of the center in the thickness direction. The thickness of the superlattice layer 122 is as shown in [Intermediate layer (superlattice layer)] in the first embodiment.

本発明者らは、多層構造体121を設けた場合に窒化物半導体発光素子の特性が向上するメカニズムを以下のように推定している。Vピット発生層10を設けると、Vピット15の始点VSの大多数が超格子層122の厚さ方向中央よりも基板3側となる。基板3側からMQW発光層14の上面へ向かってMQW発光層14を貫く貫通転位TDは、発光層14においてまたはバリア層14Aのうちアンドープ部分においてVピット15で覆われる。高温になると、MQW発光層14へ注入されるキャリア(ホールまたは電子)の移動が活発になるため、注入キャリアが貫通転位TDへ到達する確率が増大する。しかし、Vピット発生層10を備える窒化物半導体発光素子では、上述のようにMQW発光層14内における貫通転位TDの多くがVピット15で覆われるため、貫通転位TDでの非発光再結合が抑制される。よって、窒化物半導体発光素子の高温特性が向上する(高温下における発光効率の低下が防止される)。これらの特性は、Vピット発生層10がMQW発光層14から離間すればするほど、向上する。   The inventors presume the mechanism by which the characteristics of the nitride semiconductor light emitting device are improved when the multilayer structure 121 is provided as follows. When the V pit generation layer 10 is provided, the majority of the start points VS of the V pits 15 are closer to the substrate 3 than the center of the superlattice layer 122 in the thickness direction. The threading dislocation TD penetrating the MQW light emitting layer 14 from the substrate 3 side toward the upper surface of the MQW light emitting layer 14 is covered with V pits 15 in the light emitting layer 14 or in the undoped portion of the barrier layer 14A. When the temperature becomes high, the movement of carriers (holes or electrons) injected into the MQW light emitting layer 14 becomes active, so that the probability that the injected carriers reach the threading dislocation TD increases. However, in the nitride semiconductor light emitting device including the V pit generation layer 10, since most of the threading dislocations TD in the MQW light emitting layer 14 are covered with the V pits 15 as described above, non-radiative recombination at the threading dislocations TD occurs. It is suppressed. Therefore, the high temperature characteristics of the nitride semiconductor light emitting device are improved (a reduction in light emission efficiency at high temperatures is prevented). These characteristics are improved as the V pit generation layer 10 is separated from the MQW light emitting layer 14.

また、MQW発光層14のバリア層(Siアンドープバリア層)の層数を変化させ、MQW発光層14のバリア層の層数と窒化物半導体発光素子の高温特性との関係を調べた。その結果を図6に示す。図6では、横軸にMQW発光層14のバリア層の層数をとり、左の縦軸には80℃環境下での駆動電流80mAにおける発光効率ηをとり、右の縦軸には25℃における光出力P(25)と80℃における光出力P(80)との比(P(80)/P(25))をとっている。なお、図6中において、(Vpit)はVピット発生層10が設けられていることを意味し、(ref)はVピット発生層10が設けられていないことを意味する。   Further, the number of barrier layers (Si undoped barrier layers) of the MQW light emitting layer 14 was changed, and the relationship between the number of barrier layers of the MQW light emitting layer 14 and the high temperature characteristics of the nitride semiconductor light emitting device was examined. The result is shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the number of barrier layers of the MQW light-emitting layer 14, the left vertical axis represents the luminous efficiency η at a drive current of 80 mA in an 80 ° C. environment, and the right vertical axis represents 25 ° C. The ratio (P (80) / P (25)) of the light output P (25) at 80 ° C. and the light output P (80) at 80 ° C. is taken. In FIG. 6, (Vpit) means that the V pit generation layer 10 is provided, and (ref) means that the V pit generation layer 10 is not provided.

図6に示すように、Vピット発生層10が設けられている構造では、Vピット発生層10が設けられていない構造に比べて、MQW発光層114のバリア層(Siアンドープバリア層)の層数が4以上6以下において、温度特性P(80)/P(25)が特に向上することがわかった。また、予想温度ライン(図6の上側の破線)を外挿することにより、MQW発光層14のバリア層(Siアンドープバリア層)の層数が7以上9以下であっても良好な温度特性が得られると推定される。   As shown in FIG. 6, in the structure in which the V pit generation layer 10 is provided, the barrier layer (Si undoped barrier layer) of the MQW light emitting layer 114 is compared with the structure in which the V pit generation layer 10 is not provided. It was found that the temperature characteristic P (80) / P (25) is particularly improved when the number is 4 or more and 6 or less. Further, by extrapolating the expected temperature line (the upper broken line in FIG. 6), good temperature characteristics can be obtained even when the number of barrier layers (Si undoped barrier layers) of the MQW light emitting layer 14 is 7 or more and 9 or less. Presumed to be obtained.

[ESDに起因する不良率の評価]
上記第1の比較例の構造、つまり多層構造体121を形成しないことを除いては上記第1の実施例と同様の方法にしたがって作製されたVピット評価構造体に対して、MQW発光層におけるアンドープバリア層の層数を変化させてESDに起因する不良率の低減効果を検証した。図7には、発光波長とESDに起因する不良率との関係を示す。
[Evaluation of defect rate due to ESD]
The structure of the first comparative example, that is, the Vpit evaluation structure manufactured according to the same method as that of the first example except that the multilayer structure 121 is not formed, The effect of reducing the defect rate due to ESD was verified by changing the number of undoped barrier layers. FIG. 7 shows the relationship between the emission wavelength and the defect rate due to ESD.

図7に示すように、多層構造体121を形成しない(図7中に記載の「121未形成」)場合は、アンドープバリア層の層数を3層、4層および6層と増やすにつれて、ESDに起因する不良率は増加した。しかし、多層構造体121を形成すると(図7中に記載の「121形成」)、アンドープバリア層の層数が6層であっても、ESDに起因する不良率は大幅に減少した。この理由としては、ESD時の逆バイアスが印加されるが、そのときに空乏層が広がる部分にVピットが形成されており、したがって、Vピットの中心にある貫通転位とMQW発光層とが電気的に分離されているためと考えられる。なお、多層構造体121を形成すると、多層構造体121を形成しない場合に比べて、光出力は同等または少し向上し、駆動電圧は同等または少し低下した。   As shown in FIG. 7, when the multilayer structure 121 is not formed (“121 not formed” described in FIG. 7), the ESD increases as the number of undoped barrier layers increases to 3, 4, and 6. The defect rate due to increased. However, when the multilayer structure 121 was formed (“121 formation” described in FIG. 7), even when the number of undoped barrier layers was six, the defect rate due to ESD was greatly reduced. The reason for this is that a reverse bias during ESD is applied, and at that time, a V pit is formed in a portion where the depletion layer spreads. Therefore, the threading dislocation at the center of the V pit is electrically connected to the MQW light emitting layer. This is thought to be due to separation. When the multilayer structure 121 was formed, the light output was equivalent or slightly improved, and the drive voltage was equivalent or slightly reduced compared to the case where the multilayer structure 121 was not formed.

<第2の実施形態>
図8は、第2の実施形態の窒化物半導体発光素子におけるn型窒化物半導体層9からp型窒化物半導体層16までにおけるバンドギャップエネルギーEgの大きさを模式的に示すエネルギー図である。図8の縦軸方向は本実施形態における窒化物半導体発光素子の上下方向であり、図8の横軸のEgは各組成におけるバンドギャップエネルギーの大きさを模式的に表している。また、図8では、n型ドーパントがドープされている層には斜線を付している。
<Second Embodiment>
FIG. 8 is an energy diagram schematically showing the magnitude of the band gap energy Eg from the n-type nitride semiconductor layer 9 to the p-type nitride semiconductor layer 16 in the nitride semiconductor light emitting device of the second embodiment. The vertical axis direction in FIG. 8 is the vertical direction of the nitride semiconductor light emitting device in this embodiment, and Eg on the horizontal axis in FIG. 8 schematically represents the magnitude of the band gap energy in each composition. In FIG. 8, the layer doped with the n-type dopant is hatched.

本実施形態に係る窒化物半導体発光素子では、多層構造体221は、Vピット発生層10の成長温度以下の温度で形成されたn型GaN層およびn型InGaN層を1組としたときに、3組のn型GaN層およびn型InGaN層を備えている。本実施形態に係る窒化物半導体発光素子は、これ以外の点に関しては、上記第1の実施形態に係る窒化物半導体素子と同一の構成を有する。この場合であっても、上記第1の実施形態に係る窒化物半導体素子が奏する効果と同一の効果が得られる。   In the nitride semiconductor light emitting device according to the present embodiment, the multilayer structure 221 includes a pair of an n-type GaN layer and an n-type InGaN layer formed at a temperature lower than the growth temperature of the V pit generation layer 10. Three sets of n-type GaN layers and n-type InGaN layers are provided. The nitride semiconductor light emitting device according to the present embodiment has the same configuration as the nitride semiconductor device according to the first embodiment with respect to other points. Even in this case, the same effect as that obtained by the nitride semiconductor device according to the first embodiment can be obtained.

以下では、本実施形態の具体的な実施例を示す。なお、本実施形態は以下に示す実施例に限定されない。   Below, the specific Example of this embodiment is shown. In addition, this embodiment is not limited to the Example shown below.

[第2の実施例におけるVピット評価構造体]
上記第1の実施例に示す方法にしたがってVピット発生層10を形成後、引き続き、ウエハの温度を801℃で、厚さ7nmのSiドープInGaN、厚さ30nmのSiドープGaN、厚さ7nmのSiドープInGaN、厚さ30nmのSiドープGaN、厚さ7nmのSiドープInGaN、および厚さ20nmのSiドープGaNを交互に積層して多層構造体221とした。多層構造体221におけるn型ドーパント濃度をいずれの層においても7×1017cm-3とした。InGaN層のIn組成比は、次に成長する中間層(超格子層)122を構成するナローバンドギャップ層のIn組成比と同じとした。
[V-pit evaluation structure in the second embodiment]
After forming the V pit generation layer 10 according to the method shown in the first embodiment, the wafer temperature is 801 ° C., the Si-doped InGaN having a thickness of 7 nm, the Si-doped GaN having a thickness of 30 nm, and the 7-nm thickness. Si-doped InGaN, Si-doped GaN with a thickness of 30 nm, Si-doped InGaN with a thickness of 7 nm, and Si-doped GaN with a thickness of 20 nm were alternately stacked to form a multilayer structure 221. The n-type dopant concentration in the multilayer structure 221 was set to 7 × 10 17 cm −3 in any layer. The In composition ratio of the InGaN layer was set to be the same as the In composition ratio of the narrow band gap layer constituting the intermediate layer (superlattice layer) 122 to be grown next.

それから、上記第1の実施例に記載の方法にしたがって、中間層(超格子層)122およびMQW発光層14を作製した。このようにして第2の実施例のVピット評価構造体が得られた。   Then, the intermediate layer (superlattice layer) 122 and the MQW light emitting layer 14 were produced according to the method described in the first example. In this way, the V-pit evaluation structure of the second example was obtained.

比較のため、多層構造体221を作製することなくVピット評価構造体を作製した(このVピット評価構造体は上記第1の比較例のVピット評価構造体と同じである)。そして、第2の実施例のVピット評価構造体および第1の比較例のVピット評価構造体の各最上面をAFMで観察した。図9(a)は、第1の比較例のVピット評価構造体の最上面に対するAFM観察結果であり、図9(b)は、第2の実施例のVピット評価構造体の最上面に対するAFM観察結果である。なお、観察範囲は、どちらの場合も、縦および横とも1μmの正方形で規定される範囲であった。   For comparison, a V pit evaluation structure was manufactured without preparing the multilayer structure 221 (this V pit evaluation structure is the same as the V pit evaluation structure of the first comparative example). And each uppermost surface of the V pit evaluation structure of the 2nd example and the V pit evaluation structure of the 1st comparative example was observed with AFM. FIG. 9A shows the AFM observation result for the top surface of the V pit evaluation structure of the first comparative example, and FIG. 9B shows the top surface of the V pit evaluation structure of the second embodiment. It is an AFM observation result. In both cases, the observation range was a range defined by a square of 1 μm in both length and width.

図9(a)および図9(b)に示すように、第1の比較例のVピット評価構造体の最上面においても第2の実施例のVピット評価構造体の最上面においてもVピット(図9(a)および図9(b)における黒い点)が観察された。また、図9(a)におけるVピットのメディアン径は61.3mmであったのに対して、図9(b)におけるVピットのメディアン径は112.1mmであった。このことから、多層構造体121を設けることによりVピット径が有意に増大したことが分かる。なお、AFM観察結果からVピット径をそれぞれ求め、求められたVピット径を用いてVピットのメディアン径を求めた。   As shown in FIGS. 9A and 9B, V pits are formed on both the top surface of the V pit evaluation structure of the first comparative example and the top surface of the V pit evaluation structure of the second embodiment. (Black dots in FIGS. 9A and 9B) were observed. The median diameter of the V pit in FIG. 9A was 61.3 mm, whereas the median diameter of the V pit in FIG. 9B was 112.1 mm. From this, it can be seen that the V pit diameter was significantly increased by providing the multilayer structure 121. The V pit diameter was obtained from the AFM observation result, and the median diameter of the V pit was obtained using the obtained V pit diameter.

図10(a)はVピット径Wv(nm)とVピットの累積発生率(%)との関係を示すグラフであり、構造P2(Vピット発生層10と多層構造体221とを備えた構造(第2の実施例))および構造N(多層構造体121を備えていない構造(第1の比較例))のそれぞれにおけるVピット径WvとVピットの累積発生率とをプロットしたものである。また、図10(a)には、Vピットの累積発生率が10%である点を通る縦線とこの発生率が90%である点を通る縦線とを引いている。図10(a)に示すように、構造NにおいてVピットの累積発生率が10%〜90%であるときのVピット径Wvは53nm以上67nm以下であるのに対し、構造P2においてVピットの累積発生率が10%〜90%であるときのVピット径Wvは97nm以上120nm以下であった。これらのことから、構造P2では、構造Nに比べて、Vピット径Wvが有意に大きいことがわかる。   FIG. 10A is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the cumulative occurrence rate (%) of V pits. The structure P2 (the structure including the V pit generation layer 10 and the multilayer structure 221). (Second Example)) and V-pit diameter Wv and the cumulative occurrence rate of V-pits in structure N (structure not provided with multilayer structure 121 (first comparative example)) are plotted. . Further, in FIG. 10A, a vertical line passing through a point where the cumulative occurrence rate of V pits is 10% and a vertical line passing through a point where this occurrence rate is 90% are drawn. As shown in FIG. 10A, the V pit diameter Wv is 53 nm to 67 nm in the structure N when the cumulative occurrence rate of V pits is 10% to 90% in the structure N, whereas the V pits in the structure P2 When the cumulative occurrence rate was 10% to 90%, the V pit diameter Wv was 97 nm to 120 nm. From these, it can be seen that the V pit diameter Wv is significantly larger in the structure P2 than in the structure N.

図10(b)は図10(a)に示す結果に基づいてVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示すグラフであり、図10(b)に示すP2は上記構造P2におけるVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示し、図10(b)におけるNは上記構造NにおけるVピット径Wv(nm)とVピット深さdv(nm)との関係を示す。上記第1の実施例で記載した方法にしたがって、図10(b)を用いてVピット径WvからVピット深さdvを求めた。   FIG. 10B is a graph showing the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth dv (nm) based on the result shown in FIG. 10A, and P2 shown in FIG. Represents the relationship between the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth dv (nm) in the structure P2, and N in FIG. 10B represents the V pit diameter Wv (nm) and the V pit depth in the structure N. The relationship with dv (nm) is shown. In accordance with the method described in the first embodiment, the V pit depth dv was obtained from the V pit diameter Wv using FIG. 10B.

図10(c)は図10(a)に示す結果に基づいてVピット発生層10とVピット15の始点VSとの位置関係を示す断面図であり、図10(c)に示すP2は上記構造P2に形成されたVピットであり、図10(c)に示すNは上記構造Nに形成されたVピットである。なお、図10(c)にはVピットP2とVピットNとが同一のサンプルに形成されているように図示されているが、実際にはVピットP2とVピットNとは同一のサンプルに形成されることはなく、別々のサンプルに形成されている。また、図10(c)におけるTD、θおよびVSは上記第1の実施例で示したとおりである。   FIG. 10C is a sectional view showing the positional relationship between the V pit generation layer 10 and the starting point VS of the V pit 15 based on the result shown in FIG. 10A, and P2 shown in FIG. V pits formed in the structure P2, and N shown in FIG. 10C is a V pit formed in the structure N. In FIG. 10C, the V pit P2 and the V pit N are illustrated as being formed on the same sample, but in reality, the V pit P2 and the V pit N are formed on the same sample. It is not formed, it is formed in separate samples. Further, TD, θ and VS in FIG. 10C are as shown in the first embodiment.

多層構造体221が設けられている場合には、VピットP2の始点VSの大多数はP210-90で表される範囲内に存在し、つまりVピット発生層10の上面から63〜85nm程度上方に存在し、さらに別の言い方をすると超格子層122の厚さ方向中央よりも基板3側に存在する。一方、多層構造体221が設けられていない場合には、VピットNの始点VSの大多数はN10-90で表される範囲内に存在し、つまりVピット発生層10の上面から116〜130nm程度上方に存在する。このように多層構造体221が設けられている場合には、多層構造体221が設けられていない場合に比べてより深いVピット15を形成することができる。これらのことから、Vピット発生層10と多層構造体221とを設けるとともに中間層としての超格子層122の厚さが40nm以上であれば、Vピット15の始点VSの大多数は超格子層122厚さ方向中央付近よりも基板3側に存在する。さらに、多層構造体221の厚さは上記第1の実施例の多層構造体121の厚さよりも厚いため、VピットP2の始点VSの大多数は上記第1の実施例よりも基板3側に存在することとなる。なお、超格子層122の厚さについては、上記第1の実施形態における[中間層(超格子層)]で示した通りである。 In the case where the multilayer structure 221 is provided, the majority of the start points VS of the V pits P2 exist within the range represented by P2 10-90 , that is, about 63 to 85 nm from the upper surface of the V pit generation layer 10. In other words, it exists on the substrate 3 side of the center of the superlattice layer 122 in the thickness direction. On the other hand, when the multilayer structure 221 is not provided, the majority of the starting points VS of the V pits N are within the range represented by N 10-90 , that is, 116 to 116 from the upper surface of the V pit generation layer 10. It exists about 130 nm above. Thus, when the multilayer structure 221 is provided, the deeper V pit 15 can be formed compared with the case where the multilayer structure 221 is not provided. Therefore, when the V pit generation layer 10 and the multilayer structure 221 are provided and the thickness of the superlattice layer 122 as an intermediate layer is 40 nm or more, the majority of the starting points VS of the V pits 15 are superlattice layers. 122 exists on the substrate 3 side from the vicinity of the center in the thickness direction. Further, since the thickness of the multilayer structure 221 is thicker than the thickness of the multilayer structure 121 of the first embodiment, the majority of the starting points VS of the V pits P2 are closer to the substrate 3 than the first embodiment. Will exist. The thickness of the superlattice layer 122 is as shown in [Intermediate layer (superlattice layer)] in the first embodiment.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 窒化物半導体発光素子、3 基板、3A 凸部、3B 凹部、5 バッファ層、7 下地層、8 n型窒化物半導体層、9 n型窒化物半導体層、10 Vピット発生層、14 MQW発光層、14A バリア層、14W 井戸層、15 Vピット、16 p型窒化物半導体層、17 p型窒化物半導体層、18 p型窒化物半導体層、21 n側電極、23 透明電極、25 p側電極、27 透明保護膜、30 メサ部、121,221 多層構造体、122 超格子層、122A ワイドバンドギャップ層、122B ナローバンドギャップ層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nitride semiconductor light-emitting device, 3 board | substrate, 3A convex part, 3B recessed part, 5 buffer layer, 7 Underlayer, 8 n-type nitride semiconductor layer, 9 n-type nitride semiconductor layer, 10 V pit generating layer, 14 MQW light emission Layer, 14A barrier layer, 14W well layer, 15 V pit, 16 p-type nitride semiconductor layer, 17 p-type nitride semiconductor layer, 18 p-type nitride semiconductor layer, 21 n-side electrode, 23 transparent electrode, 25 p-side Electrode, 27 Transparent protective film, 30 mesa portion, 121,221 multilayer structure, 122 superlattice layer, 122A wide band gap layer, 122B narrow band gap layer.

Claims (17)

基板と、n型窒化物半導体層と、Vピット発生層と、中間層と、多重量子井戸発光層と、p型窒化物半導体層とがこの順で設けられてなる窒化物半導体発光素子であって、
前記基板は、上面に凹凸形状を有するサファイア基板からなり、
前記多重量子井戸発光層は、バリア層と該バリア層よりもバンドギャップエネルギーの小さい井戸層とを交互に積層して構成された層であり、
前記多重量子井戸発光層には、部分的にVピットが形成されており、
前記Vピット発生層と前記中間層との間には、バンドギャップエネルギーが異なる複数の窒化物半導体層が積層されてなる多層構造体が設けられており、
前記多層構造体は、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層とバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とを交互に積層してなり、
前記Vピット発生層に接して、前記バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層と前記バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とがこの順で設けられており、
前記Vピットの始点の平均的な位置は、前記中間層内であって、前記中間層の厚さ方向中央付近よりも前記Vピット発生層側に位置し、
前記Vピット発生層のn型ドーパント濃度が5×1018cm−3以上である、窒化物半導体発光素子。
A nitride semiconductor light emitting device in which a substrate, an n-type nitride semiconductor layer, a V pit generation layer, an intermediate layer, a multiple quantum well light emitting layer, and a p type nitride semiconductor layer are provided in this order. And
The substrate is composed of a sapphire substrate having an uneven shape on the upper surface,
The multiple quantum well light emitting layer is a layer formed by alternately laminating a barrier layer and a well layer having a smaller band gap energy than the barrier layer,
In the multiple quantum well light emitting layer, V pits are partially formed,
Between the V pit generation layer and the intermediate layer is provided a multilayer structure in which a plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies are laminated,
The multilayer structure is formed by alternately laminating nitride semiconductor layers having relatively small band gap energy and nitride semiconductor layers having relatively large band gap energy,
A nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy are provided in this order in contact with the V pit generation layer,
The average position of the starting point of the V pit is in the intermediate layer, and is located closer to the V pit generation layer than near the center in the thickness direction of the intermediate layer,
The nitride semiconductor light emitting element whose n-type dopant density | concentration of the said V pit generation | occurrence | production layer is 5 * 10 < 18 > cm < -3 > or more.
前記多層構造体は、Ali1Gaj1In(1-i1-j1)N(0≦i1<1、0<j1≦1)層とAli2Gaj2In(1-i2-j2)N(0≦i2<1、0≦j2<1、j1<j2)層とを交互に積層してなる請求項に記載の窒化物半導体発光素子。 The multilayer structure includes an Al i1 Ga j1 In (1-i1-j1) N (0 ≦ i1 <1, 0 <j1 ≦ 1) layer and an Al i2 Ga j2 In (1-i2-j2) N (0 ≦ i2 <1,0 ≦ j2 <1, j1 <j2) nitride according the to claim 1 formed by alternately stacking layers semiconductor light-emitting device. 前記多層構造体は、Gaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層とGaN層とを交互に積層してなる請求項に記載の窒化物半導体発光素子。 2. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 , wherein the multilayer structure is formed by alternately laminating Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layers and GaN layers. 前記多層構造体を構成する窒化物半導体層は、いずれも、n型不純物を含み、
前記多層構造体を構成する窒化物半導体層におけるn型ドーパント濃度は、いずれも、前記Vピット発生層におけるn型ドーパント濃度よりも低い請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
Each of the nitride semiconductor layers constituting the multilayer structure includes an n-type impurity,
The n-type dopant concentration in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure are both nitride semiconductor light-emitting device according to any one of the V pit generation 1 lower claim than the n-type dopant concentration in the layer 3 .
前記多層構造体を構成する窒化物半導体層におけるn型ドーパント濃度は、いずれも、7×1017cm-3以下である請求項に記載の窒化物半導体発光素子。 5. The nitride semiconductor light-emitting element according to claim 4 , wherein the n-type dopant concentration in the nitride semiconductor layer constituting the multilayer structure is 7 × 10 17 cm −3 or less. 前記バンドギャップエネルギーの異なる複数の窒化物半導体層は、アンドープ層である請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 Wherein the plurality of nitride semiconductor layers having different band gap energies, nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 3 which is an undoped layer. 前記n型窒化物半導体層と前記Vピット発生層との間に、更に第2の多層構造体が設けられており、
前記第2の多層構造体は、ドーパント濃度が前記Vピット発生層におけるドーパント濃度と同一であるドープ層とアンドープ層とを交互に積層してなる請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。
A second multilayer structure is further provided between the n-type nitride semiconductor layer and the V pit generation layer,
The nitride according to any one of claims 1 to 6 , wherein the second multilayer structure is formed by alternately laminating doped layers and undoped layers having a dopant concentration equal to the dopant concentration in the V pit generation layer. Semiconductor light emitting device.
前記多層構造体においてバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層およびバンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を1組としたとき、前記多層構造体は2組以上の前記バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層および前記バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層を有する請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 In the multilayer structure, when the nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy and the nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy are taken as one set, the multilayer structure has two or more sets of the band gap energy. the nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 7 but relatively small nitride semiconductor layer and said band gap energy has a relatively large nitride semiconductor layer. 前記多層構造体において、バンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層の厚さは、バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層の厚さの1/5倍以上1/2倍以下である請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 In the multilayer structure, the thickness of the nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy is not less than 1/5 times and not more than 1/2 times the thickness of the nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy. The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 8 . 前記中間層は、ワイドバンドギャップ層と該ワイドバンドギャップ層よりもバンドギャップエネルギーの小さいナローバンドギャップ層とを交互に積層して構成された超格子層である請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子。 The intermediate layer, according to any one of claims 1 to 9 which is a superlattice layer formed by laminating a smaller narrow bandgap layer band gap energy alternately than the wide band gap layer and the wide band gap layer Nitride semiconductor light emitting device. 前記超格子層を構成する前記ナローバンドギャップ層は、その組成にInを含み、
前記ナローバンドギャップ層におけるIn組成比は、前記多層構造体を構成するGaj3In(1-j3)N(0<j3<1)層におけるIn組成比と同じである請求項10に記載の窒化物半導体発光素子。
The narrow band gap layer constituting the superlattice layer includes In in its composition,
11. The nitride according to claim 10 , wherein an In composition ratio in the narrow band gap layer is the same as an In composition ratio in a Ga j3 In (1-j3) N (0 <j3 <1) layer constituting the multilayer structure. Semiconductor light emitting device.
前記超格子層を構成する前記ワイドバンドギャップ層および前記ナローバンドギャップ層のうち、
前記多重量子井戸発光層側に位置する少なくとも2層はn型ドーパントを含み、
前記Vピット発生層側に位置する少なくとも2層はアンドープである請求項10または11に記載の窒化物半導体発光素子。
Among the wide band gap layer and the narrow band gap layer constituting the superlattice layer,
At least two layers located on the multiple quantum well light emitting layer side include an n-type dopant,
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 10 or 11 , wherein at least two layers located on the V pit generation layer side are undoped.
前記ワイドバンドギャップ層および前記ナローバンドギャップ層を1組としたとき、前記超格子層は20組以上の前記ワイドバンドギャップ層および前記ナローバンドギャップ層を有し、
前記多重量子井戸発光層側に位置する5組の前記ワイドバンドギャップ層および前記ナローバンドギャップ層は、n型ドーパントを含む請求項12に記載の窒化物半導体発光素子。
When the wide band gap layer and the narrow band gap layer are set as one set, the superlattice layer has 20 sets or more of the wide band gap layer and the narrow band gap layer,
13. The nitride semiconductor light emitting device according to claim 12 , wherein the five sets of the wide band gap layer and the narrow band gap layer located on the multiple quantum well light emitting layer side include an n-type dopant.
基板と、n型窒化物半導体層と、n型ドーパント濃度が5×1018cm−3以上であるVピット発生層と、中間層と、多重量子井戸発光層と、p型窒化物半導体層とがこの順で設けられてなる窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
上面に凹凸形状を有するサファイア基板上に、第1の成長温度で前記n型窒化物半導体層を形成する工程と、
前記n型窒化物半導体層の上に、前記第1の成長温度よりも低い第2の成長温度で前記Vピット発生層を形成する工程と、
前記Vピット発生層の上に、前記第2の成長温度以下の第3の成長温度でバンドギャップエネルギーが相対的に小さな窒化物半導体層と前記バンドギャップエネルギーが相対的に大きな窒化物半導体層とがこの順で複数設けられてなる多層構造体を形成する工程と、
前記多層構造体の上に、前記第3の成長温度以下の第4の成長温度で前記中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に、前記多重量子井戸発光層および前記p型窒化物半導体層を順に形成する工程とを備える窒化物半導体発光素子の製造方法。
A substrate, an n-type nitride semiconductor layer, a V pit generation layer having an n-type dopant concentration of 5 × 10 18 cm −3 or more, an intermediate layer, a multiple quantum well light emitting layer, a p-type nitride semiconductor layer, Is a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device provided in this order,
Forming the n-type nitride semiconductor layer at a first growth temperature on a sapphire substrate having an uneven shape on an upper surface ;
Forming the V pit generation layer on the n-type nitride semiconductor layer at a second growth temperature lower than the first growth temperature;
On the V pit generation layer, a nitride semiconductor layer having a relatively small band gap energy at a third growth temperature lower than the second growth temperature, and a nitride semiconductor layer having a relatively large band gap energy, A step of forming a multilayer structure in which a plurality is provided in this order ;
Forming the intermediate layer on the multilayer structure at a fourth growth temperature lower than the third growth temperature;
Forming the multi-quantum well light-emitting layer and the p-type nitride semiconductor layer in order on the intermediate layer.
前記第2の成長温度は、前記第1の成長温度よりも50℃以上低い請求項14に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a nitride semiconductor light-emitting element according to claim 14 , wherein the second growth temperature is lower by 50 ° C. or more than the first growth temperature. 前記第3の成長温度は、600℃以上900℃以下である請求項14または15に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 The third growth temperature for fabrication of a nitride semiconductor light emitting device according to claim 14 or 15 is 600 ° C. or higher 900 ° C. or less. 前記第2、前記第3および前記第4の成長温度は同じである請求項1416のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting element according to any one of claims 14 to 16 , wherein the second, third and fourth growth temperatures are the same.
JP2012053375A 2012-03-09 2012-03-09 Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6026116B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012053375A JP6026116B2 (en) 2012-03-09 2012-03-09 Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012053375A JP6026116B2 (en) 2012-03-09 2012-03-09 Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013187484A JP2013187484A (en) 2013-09-19
JP6026116B2 true JP6026116B2 (en) 2016-11-16

Family

ID=49388640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012053375A Expired - Fee Related JP6026116B2 (en) 2012-03-09 2012-03-09 Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6026116B2 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015109383A (en) * 2013-12-05 2015-06-11 シャープ株式会社 Nitride semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same
US20170186912A1 (en) * 2014-06-03 2017-06-29 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting element
US10084111B2 (en) * 2014-09-22 2018-09-25 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting element
WO2016051857A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 シャープ株式会社 Nitride semiconductor light emitting device
JP6482573B2 (en) * 2014-11-06 2019-03-13 シャープ株式会社 Nitride semiconductor light emitting device
KR102335105B1 (en) 2014-11-14 2021-12-06 삼성전자 주식회사 Light emitting device and method of fabricating the same
JP6380172B2 (en) * 2015-03-06 2018-08-29 豊田合成株式会社 Group III nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
JP6500239B2 (en) * 2016-01-26 2019-04-17 豊田合成株式会社 Group III nitride semiconductor light emitting device
DE102016103346A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing a radiation-emitting semiconductor chip and radiation-emitting semiconductor chip
CN105633230B (en) * 2016-03-31 2018-08-14 厦门市三安光电科技有限公司 A kind of iii-nitride light emitting devices and preparation method thereof with AlN quantum dots
CN105742438B (en) * 2016-04-29 2018-03-02 厦门市三安光电科技有限公司 A kind of iii-nitride light emitting devices
CN105845794B (en) * 2016-06-02 2018-04-20 厦门市三安光电科技有限公司 A kind of iii-nitride light emitting devices
WO2018012585A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 シャープ株式会社 Light emitting diode and light emitting device
DE102016120419A1 (en) 2016-10-26 2018-04-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor body
JP6405430B1 (en) * 2017-09-15 2018-10-17 日機装株式会社 Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
JP6905498B2 (en) * 2017-09-15 2021-07-21 日機装株式会社 Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
JP7281976B2 (en) * 2019-06-21 2023-05-26 ローム株式会社 semiconductor light emitting device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4629178B2 (en) * 1998-10-06 2011-02-09 日亜化学工業株式会社 Nitride semiconductor device
US7446345B2 (en) * 2005-04-29 2008-11-04 Cree, Inc. Light emitting devices with active layers that extend into opened pits
JP4895587B2 (en) * 2005-11-29 2012-03-14 ローム株式会社 Nitride semiconductor light emitting device
US9048385B2 (en) * 2009-06-24 2015-06-02 Nichia Corporation Nitride semiconductor light emitting diode
JP5306254B2 (en) * 2010-02-12 2013-10-02 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device
JP2012028476A (en) * 2010-07-22 2012-02-09 Nichia Chem Ind Ltd Method for manufacturing light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013187484A (en) 2013-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6026116B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP6005346B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
TWI529962B (en) Nitride semiconductor light-emitting device and method for producing the same
JP5908979B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US9293647B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same
JP6306200B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
TWI467802B (en) Nitride semiconductor light-emitting device
JP6482573B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
US9318645B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting element
JP6227134B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
TWI567877B (en) Manufacturing method of nitride semiconductor device
TWI545798B (en) Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP6482388B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP6188866B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device
JP2014003121A (en) Nitride semiconductor light-emitting element
US20220093822A1 (en) Optoelectronic semiconductor structure comprising a p-type injection layer based on ingan
JP2014082396A (en) Nitride semiconductor light-emitting element
US20150236198A1 (en) Group III Nitride Semiconductor Light-Emitting Device And Production Method Therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150917

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160415

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20160422

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20160624

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6026116

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees