JP6124740B2 - Nitride semiconductor light emitting device manufacturing method, nitride semiconductor light emitting device, and base substrate for nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、窒化物半導体発光素子の製造方法、窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子用下地基板に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, a nitride semiconductor light emitting device, and a base substrate for the nitride semiconductor light emitting device.
窒素を含むIII−V族化合物半導体(III族窒化物半導体)は、赤外領域から紫外領域の波長を有する光のエネルギに相当するバンドギャップエネルギーを有する。そのため、III族窒化物半導体は、赤外領域から紫外領域の波長を有する光を発する発光素子の材料として、または、赤外領域から紫外領域の波長を有する光を受ける受光素子の材料として、有用である。 A group III-V compound semiconductor (group III nitride semiconductor) containing nitrogen has a band gap energy corresponding to the energy of light having a wavelength in the infrared region to the ultraviolet region. Therefore, Group III nitride semiconductors are useful as materials for light-emitting elements that emit light having wavelengths from the infrared region to the ultraviolet region, or as materials for light-receiving devices that receive light having wavelengths from the infrared region to the ultraviolet region. It is.
また、III族窒化物半導体を構成する原子間の結合が強く、III族窒化物半導体の絶縁破壊電圧が高く、その飽和電子速度が大きい。よって、III族窒化物半導体は、耐高温・高出力・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 group III nitride semiconductor are strong, the breakdown voltage of the group III nitride semiconductor is high, and the saturation electron velocity is high. Therefore, the group III nitride semiconductor is also useful as a material for electronic devices such as high temperature resistance, high output, and high frequency transistors.
さらに、III族窒化物半導体は、環境を害することがほとんどないので、取り扱いやすい材料としても注目されている。 Further, group III nitride semiconductors are attracting attention as easy-to-handle materials because they hardly harm the environment.
上述したような優れた材料であるIII族窒化物半導体を用いて実用的な窒化物半導体素子を製造するためには、所定の基板上にIII族窒化物半導体からなる薄膜(III族窒化物半導体層)を形成して、所定の素子構造を形成する必要がある。 In order to manufacture a practical nitride semiconductor device using a group III nitride semiconductor, which is an excellent material as described above, a thin film (group III nitride semiconductor) made of a group III nitride semiconductor on a predetermined substrate is used. Layer) to form a predetermined element structure.
ここで、基板としては、基板上にIII族窒化物半導体を直接成長させることが可能な格子定数または熱膨張係数などを有するIII族窒化物半導体からなる基板を用いることが最も好適である。III族窒化物半導体からなる基板としては、たとえば窒化ガリウム(GaN)基板などを挙げることができる。しかし、GaN基板は、現状ではその寸法が直径2インチ以下と小さく、また非常に高価であるため、実用的ではない。そのため、現状では、窒化物半導体素子の製造用基板としては、III族窒化物半導体とは格子定数差および熱膨張係数差が大きいサファイア基板または炭化珪素(SiC)基板などが用いられている。 Here, as the substrate, it is most preferable to use a substrate made of a group III nitride semiconductor having a lattice constant, a thermal expansion coefficient, or the like capable of directly growing the group III nitride semiconductor on the substrate. Examples of the substrate made of a group III nitride semiconductor include a gallium nitride (GaN) substrate. However, the GaN substrate is not practical because its size is currently as small as 2 inches or less in diameter and is very expensive. Therefore, at present, as a substrate for manufacturing a nitride semiconductor element, a sapphire substrate or a silicon carbide (SiC) substrate having a large lattice constant difference and a large thermal expansion coefficient difference from a group III nitride semiconductor is used.
サファイアとGaN(III族窒化物半導体の代表例)との間には約16%程度の格子定数差が存在する。SiCとGaNとの間には約6%程度の格子定数差が存在する。このような大きな格子定数差が基板材料と当該基板上に成長されるIII族窒化物半導体との間に存在する場合には、基板上にIII族窒化物半導体からなる結晶をエピタキシャル成長させることは一般的に困難である。たとえば、サファイア基板上にGaN結晶を直接エピタキシャル成長させた場合には、GaN結晶の3次元的な成長が避けられず、平坦な表面を有するGaN結晶が得られないという問題がある。 There is a lattice constant difference of about 16% between sapphire and GaN (a typical example of a group III nitride semiconductor). There is a lattice constant difference of about 6% between SiC and GaN. When such a large lattice constant difference exists between a substrate material and a group III nitride semiconductor grown on the substrate, it is common to epitaxially grow a crystal made of a group III nitride semiconductor on the substrate. Is difficult. For example, when a GaN crystal is directly epitaxially grown on a sapphire substrate, there is a problem that a three-dimensional growth of the GaN crystal is inevitable and a GaN crystal having a flat surface cannot be obtained.
そこで、基板とIII族窒化物半導体層との間には、基板材料とIII族窒化物半導体との間の格子定数差を解消させるための所謂バッファ層と呼ばれる層を形成することが一般的に行なわれている。 Therefore, a so-called buffer layer is generally formed between the substrate and the group III nitride semiconductor layer so as to eliminate the lattice constant difference between the substrate material and the group III nitride semiconductor. It is done.
たとえば、特許文献1には、サファイア基板上にAlNからなるバッファ層を有機金属気相成長法(MOVPE法)によって形成した後に、AlxGa1-xNからなるIII族窒化物半導体層を成長させる方法が記載されている。 For example, in Patent Document 1, a buffer layer made of AlN is formed on a sapphire substrate by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE method), and then a group III nitride semiconductor layer made of Al x Ga 1-x N is grown. Is described.
また、特許文献2には、III族窒化物半導体層の成長方法として次に示す方法が記載されている。まず、凹凸加工が施されたサファイア基板を用意する。次に、サファイア基板の凹部の底面からGaNのエピタキシャル成長を開始させ、この底面を底辺とし、サファイア基板の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形の断面形状となるようにGaN層を成長させる。続いて、横方向成長が支配的となる条件に成長条件を設定して成長を続けると、GaN層はその厚さを増しながらサファイア基板の凸部上に広がって行き、遂には隣接するサファイア基板の凹部から成長したGaN層同士がサファイア基板の凸部上で接触する。 Patent Document 2 describes the following method as a method for growing a group III nitride semiconductor layer. First, a sapphire substrate having a concavo-convex process is prepared. Next, epitaxial growth of GaN is started from the bottom surface of the concave portion of the sapphire substrate, and the GaN layer is formed to have an isosceles triangular cross-sectional shape with the bottom surface as a base and a facet inclined with respect to the main surface of the sapphire substrate. Grow. Subsequently, when the growth condition is set to a condition in which the lateral growth becomes dominant and the growth is continued, the GaN layer spreads on the convex portion of the sapphire substrate while increasing its thickness, and finally the adjacent sapphire substrate. The GaN layers grown from the recesses are in contact with each other on the protrusions of the sapphire substrate.
III族窒化物半導体層を成長させる際には、一般的に、同一の有機金属気相成長装置内においてn型窒化物半導体層、発光層およびp型窒化物半導体層を順に形成する。しかし、導電型が異なるドーパントを同一の有機金属気相成長装置内に供給すると、意図しない不純物がドープされるという問題が生じることがある。 When growing a group III nitride semiconductor layer, in general, an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially formed in the same metal organic vapor phase growth apparatus. However, when dopants having different conductivity types are supplied into the same metal organic vapor phase growth apparatus, there may be a problem that unintended impurities are doped.
そこで、特許文献3には、第1有機金属化学気相成長装置内において、基板上に下地層、第1n型半導体層および第2n型半導体層を順次積層し、第2有機金属化学気相成長装置内において、第2n型半導体層上に第2n型半導体層の再成長層を形成した後に、発光層およびp型半導体層を順次積層することが記載されている。しかし、成長室を変える度に基板の冷却と基板の加熱とが繰り返されるため、性能に優れた半導体発光素子を得ることができないことがある。特許文献4では、再成長層を形成する前に熱処理を行うことが提案されている。特許文献5では、再成長層を形成する際の基板の温度を600℃〜900℃の範囲とすることが提案されている。
Therefore, in Patent Document 3, in the first organometallic chemical vapor deposition apparatus, an underlayer, a first n-type semiconductor layer, and a second n-type semiconductor layer are sequentially stacked on a substrate, and second organometallic chemical vapor deposition is performed. In the device, a light emitting layer and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked after a regrowth layer of the second n-type semiconductor layer is formed on the second n-type semiconductor layer. However, since the cooling of the substrate and the heating of the substrate are repeated each time the growth chamber is changed, it may not be possible to obtain a semiconductor light emitting device with excellent performance. In Patent Document 4, it is proposed to perform heat treatment before forming the regrowth layer.
特許文献4で提案のように再成長層を形成する前に熱処理を行うと、窒化物半導体発光素子の製造に余分な時間がかかるので、製造コストが上昇する。また、熱処理により基板が割れることがある。 If heat treatment is performed before forming the regrowth layer as proposed in Patent Document 4, it takes extra time to manufacture the nitride semiconductor light emitting device, which increases the manufacturing cost. Further, the substrate may be broken by the heat treatment.
特許文献5で提案のように再成長層を形成する際の基板の温度を下げると、窒化物半導体層の結晶品質の低下を招く。そのため、特許文献5に記載の方法にしたがって特許文献6に記載のn型窒化物半導体層(n型コンタクト層とアンドープ半導体層とn型多層膜層とが順に積層されてなる)を構成しても、順方向電圧の低下を図りながら逆バイアス印加時の漏洩電流を防止できるという特許文献6に記載の効果を得ることは難しい。
If the temperature of the substrate when forming the regrowth layer as proposed in
基板を第1有機金属化学気相成長装置から第2有機金属化学気相成長装置へ搬送するときに、基板の表面が大気中の水分または酸素などによって酸化されるので、再成長面に異常をもたらすことがある。この不具合を解消する方法として、特許文献7には、熱処理により除去できる層を基板の最表面に形成することが記載されている。しかし、特許文献7に記載の方法では、基板に余分な層を形成する。また、基板の最表面に形成された層を除去するための余分な熱処理が必要となる。このように窒化物半導体発光素子の製造に余分な時間がかかるので、製造コストの上昇を招く。また、熱処理による基板の割れを招く。
When the substrate is transported from the first metal organic chemical vapor deposition apparatus to the second metal organic chemical vapor deposition apparatus, the surface of the substrate is oxidized by moisture or oxygen in the atmosphere, so that the regrowth surface is abnormal. May bring. As a method for solving this problem,
特許文献8には、第1有機金属化学気相成長装置内において、基板上に、第1n型半導体層を形成し、第2有機金属化学気相成長装置内において、第1n型半導体層上に、n型半導体からなる再成長層と、当該第1n型半導体層を超える高濃度のSiがドープされた第2n型半導体層とを順に形成することが記載されている。しかし、特許文献8に記載の方法では、急峻なSiドープ量の増加(パイルアップ)によって、再成長層と第2n型半導体層との界面において異常が発生することがある。また、順方向電圧の上昇または逆バイアス印加時の漏洩電流の発生などの問題が起きることがある。
In
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、成長条件に制限されることなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子を製造する方法の提供である。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device having a high light emission output without being limited by growth conditions.
本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、成長面を有する下地基板を準備する工程を備える。下地基板を準備する工程は、基板上に、第1n型窒化物半導体層を形成する工程と、第1n型窒化物半導体層上に、n型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層よりも低いn-層を含む第2n型窒化物半導体層を形成する工程とを有する。 The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes a step of preparing a base substrate having a growth surface. The step of preparing the base substrate includes a step of forming a first n-type nitride semiconductor layer on the substrate, and an n-type dopant concentration on the first n-type nitride semiconductor layer as compared with the first n-type nitride semiconductor layer. Forming a second n-type nitride semiconductor layer including a low n − layer.
成長面を構成する半導体層は、アンドープ層であっても良いし、ドープ層であっても良い。 The semiconductor layer constituting the growth surface may be an undoped layer or a doped layer.
第2n型窒化物半導体層を形成する工程は、第1n型窒化物半導体層側から、n-層と、n型ドーパント濃度がn-層よりも高いn+層とを交互に積層する工程を含むことが好ましい。n+層の厚さは、n-層の厚さ以下であることが好ましい。第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn+層の厚さは、50nm以上100nm以下であることが好ましい。第1n型窒化物半導体層側から数えて3つ目のn+層の厚さは、第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn+層の厚さ以下であることが好ましい。 Forming a second 2n-type nitride semiconductor layer, the second 1n-type nitride semiconductor layer side, n - and layer, n-type dopant concentration the n - a step of alternately laminating high n + layer than the layer It is preferable to include. The thickness of the n + layer is preferably less than or equal to the thickness of the n − layer. The thickness of the second n + layer counting from the first n-type nitride semiconductor layer side is preferably 50 nm or more and 100 nm or less. The thickness of the third n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is preferably equal to or less than the thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side. .
第1n型窒化物半導体層および第2n型窒化物半導体層は、有機金属化学気相成長法、ハイドライド気相成長法または液相成長法により形成されることが好ましい。 The first n-type nitride semiconductor layer and the second n-type nitride semiconductor layer are preferably formed by metal organic chemical vapor deposition, hydride vapor deposition, or liquid phase growth.
本発明に係る窒化物半導体発光素子は、上記本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法にしたがって製造されたものである。 The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention is manufactured according to the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.
本発明に係る窒化物半導体発光素子用下地基板は、第1n型窒化物半導体層と、第1n型窒化物半導体層上に、n型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層よりも低いn-層を含む第2n型窒化物半導体層とを備える。 The base substrate for a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first n-type nitride semiconductor layer and an n-type dopant concentration lower than that of the first n-type nitride semiconductor layer on the first n-type nitride semiconductor layer. - and a second 2n-type nitride semiconductor layer including layers.
本発明によれば、成長条件に制限されることなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。 According to the present invention, a nitride semiconductor light emitting device having a high light emission output can be manufactured without being limited by growth conditions.
以下、本発明の窒化物半導体発光素子について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深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。 Hereinafter, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
以下では、位置関係を表すために、図1の下側に記載した部分を「下」と表現し、図1の上側に記載した部分を「上」と表現することがある。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」および「下」とは異なる。 In the following, in order to express the positional relationship, the portion described on the lower side of FIG. 1 may be expressed as “lower”, and the portion described on the upper side of FIG. 1 may be expressed as “upper”. This is an expression for convenience and is different from “upper” and “lower” defined for the direction of gravity.
「バリア層」は井戸層に挟まれた層を表わす。井戸層に挟まれていないバリア層は「最初のバリア層」または「最後のバリア層」と表わし、井戸層に挟まれたバリア層とは表記を変えている。 A “barrier layer” represents a layer sandwiched between well layers. The barrier layer not sandwiched between the well layers is referred to as “first barrier layer” or “last barrier layer”, and the description is changed from the barrier layer sandwiched between the well layers.
「ドーパント濃度」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またはホールの濃度である「キャリア濃度」とを用いている。これらの関係については後述する。 “Dopant concentration” and “carrier concentration” which is the concentration of electrons or holes generated by doping with an n-type dopant or a p-type dopant are used. These relationships will be described later.
「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.
「n型窒化物半導体層」は、電子の流れを実用上妨げない程度の厚さの低キャリア濃度のn型層またはアンドープ層を含んでいても良い。「p型窒化物半導体層」は、ホールの流れを実用上妨げない程度の厚さの低キャリア濃度のp型層またはアンドープ層を含んでいても良い。「実用上妨げない」とは窒化物半導体発光素子の動作電圧が実用的なレベルであることを言う。 The “n-type nitride semiconductor layer” may include a low carrier concentration n-type layer or an undoped layer with a thickness that does not impede practically the flow of electrons. The “p-type nitride semiconductor layer” may include a low carrier concentration p-type layer or an undoped layer having a thickness that does not impede the flow of holes in practice. “Not practically hindered” means that the operating voltage of the nitride semiconductor light emitting device is at a practical level.
<窒化物半導体発光素子の構造>
図1および図2は、それぞれ、本発明の一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1は、図2に示すI−I線における断面図に相当する。図3は、図1に示す窒化物半導体発光素子1の第1n型窒化物半導体層8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の上下方向を表わし、図3の横軸のEgは各層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わす。図3にはn型ドーパントがドープされている層の右側にはドットを付して「n」と記している。図4は、図1に示す窒化物半導体発光素子1の基板3の拡大平面図である。
<Structure of nitride semiconductor light emitting device>
1 and 2 are a schematic cross-sectional view and a schematic plan view, respectively, of a nitride semiconductor light emitting device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. FIG. 3 is an energy diagram schematically showing the magnitude of the band gap energy Eg from the first n-type
図1に示す窒化物半導体発光素子1は、窒化物半導体発光素子用下地基板(以下では単に「下地基板」と記す)6を備える。下地基板6は、基板3と、バッファ層5と、下地層7と、第1n型窒化物半導体層(n型コンタクト層)8と、第2n型窒化物半導体層(変調ドープ層)9とを備える。下地基板6の成長面61上には、第3n型窒化物半導体層11、発光層14および第1p型窒化物半導体層19が順に設けられている。第3n型窒化物半導体層11は、Vピット発生層10と多層構造体121と超格子層122とを備える。第1p型窒化物半導体層19は、p型窒化物半導体層16,17,18を備える。
A nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1 includes a base substrate for nitride semiconductor light emitting devices (hereinafter simply referred to as “base substrate”) 6. The base substrate 6 includes a substrate 3, a
下地基板6の一部と第3n型窒化物半導体層11と発光層14と第1p型窒化物半導体層19とは、エッチングされてメサ部30を構成している。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。メサ部30の外側(図1における右側)では、第1n型窒化物半導体層8の上面の一部分が第2n型窒化物半導体層9などから露出しており、第1n型窒化物半導体層8の露出面の上にはn側電極21が設けられている。透明保護膜27は、透明電極23とエッチングにより露出した各層の側面とを覆っており、n側電極21とp側電極25とを露出している。
Part of the base substrate 6, the third n-type nitride semiconductor layer 11, the
窒化物半導体発光素子1の断面を超高倍率STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)観察すると、Vピット15が発生していることが確認される。本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、Vピット発生層10を設けることによりVピット15の発生をコントロールしている。
When the cross section of the nitride semiconductor light emitting device 1 is observed with ultra high magnification STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy), it is confirmed that the
<下地基板>
下地基板6は、本実施形態では基板3とバッファ層5と下地層7と第1n型窒化物半導体層8と第2n型窒化物半導体層9とを備えるが、第1n型窒化物半導体層8と第2n型窒化物半導体層9とを備えていれば良い。本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1は基板3を備えていなくても良く、その場合には、下地基板6は下地層7と第1n型窒化物半導体層8と第2n型窒化物半導体層9とを備える。
<Base substrate>
In this embodiment, the base substrate 6 includes the substrate 3, the
本実施形態における第2n型窒化物半導体層9は、n型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8よりも低いn-層9Aを含む。これにより、第2n型窒化物半導体層9がn-層9Aを全く備えていない場合に比べて第3n型窒化物半導体層11の結晶品質を高く維持することができる。よって、第3n型窒化物半導体層11上に設けられる発光層14の結晶品質を高く維持することができるので、窒化物半導体発光素子1の発光出力を高めることができる。「n型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8よりも低いn-層9A」とは、n-層9Aのn型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度の1/1000倍以上1倍未満であることを意味する。n-層9Aのn型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度の1/1000倍であるとき、そのn-層9Aはアンドープ層である。つまり、「n型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8よりも低いn-層9A」には、アンドープ層も含まれる。このように、本明細書では、「アンドープ層」は、導電型ドーパントが全くドープされていない層だけでなく導電型ドーパントが結晶成長中に意図せずドープされた層も含む。「アンドープ層」は、0cm-3以上1×1016cm-3以下の導電型ドーパントを含む層と言うこともできる。
The 2n-type
下地基板6は、成長面61を有する。成長面61は、下地基板6の表面であって第3n型窒化物半導体層11が結晶成長される面を意味する。本実施形態における下地基板6はバッファ層5と下地層7と第1n型窒化物半導体層8と第2n型窒化物半導体層9とが基板3側から順に積層されて構成されているので、成長面61は第2n型窒化物半導体層9の上面(第1n型窒化物半導体層8と第2n型窒化物半導体層9との界面とは反対側に位置する第2n型窒化物半導体層9の面)に相当する。
The base substrate 6 has a
成長面61を構成する半導体層は、アンドープ層であることが好ましい。これにより、成長面61が大気中に曝された場合であっても、成長面61が大気中の水分または酸素などにより酸化されることを防止できる。よって、成長面61上の層(たとえば第3n型窒化物半導体層11)の結晶品質をさらに高めることができる。また、成長面61上にn型窒化物半導体層を成長させるときには、成長面61と当該n型窒化物半導体層との界面でのn型ドーパントのドープ量の増加(パイルアップ)を防止することができる。これらのことから、発光層14の結晶品質をさらに高めることができるので、窒化物半導体発光素子1の発光出力をさらに高めることができる。「成長面61を構成する半導体層」は、第2n型窒化物半導体層9が1層からなる場合には第2n型窒化物半導体層9に相当し、第2n型窒化物半導体層9が2以上の層を有する場合には第2n型窒化物半導体層9を構成する2以上の層のうち第1n型窒化物半導体層8から最も離れて位置する層に相当する。
The semiconductor layer constituting the
成長面61を構成する半導体層は、ドープ層であっても良い。この場合には、第2n型窒化物半導体層9は、第1n型窒化物半導体層8側から、n-層9Aと、n型ドーパント濃度がn-層9Aよりも高いn+層9Bとが交互に積層されてなることが好ましい。これにより、順方向電圧を低下させることができ、逆バイアス印加時の漏洩電流の発生を防止することができる。「ドープ層」は、導電型ドーパントが結晶成長中に意図してドープされた層を意味する。ドープ層は、たとえば、1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下の導電型ドーパントを含むことが好ましい。n+層9Bのn型ドーパント濃度は、第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度の1倍より大きく100倍以下であることが好ましい。以下、下地基板6の構成要素をそれぞれ示す。
The semiconductor layer constituting the
<基板>
基板3は、たとえば、サファイア基板などの絶縁性基板であっても良いし、GaN、SiCまたはZnOなどからなる導電性基板であっても良い。基板3の厚さは、窒化物半導体層の成長時には900μm以上1200μm以下であることが好ましく、製造された窒化物半導体発光素子1においては50μm以上300μm以下であることが好ましい。つまり、窒化物半導体発光素子1の製造方法は基板3を研磨する工程を備えても良い。また、窒化物半導体発光素子1の製造方法は基板3を除去する工程を備えても良い。
<Board>
The substrate 3 may be, for example, an insulating substrate such as a sapphire substrate or a conductive substrate made of GaN, SiC, ZnO, or the like. The thickness of the substrate 3 is preferably 900 μm or more and 1200 μm or less when the nitride semiconductor layer is grown, and in the manufactured nitride semiconductor light emitting device 1, it is preferably 50 μm or more and 300 μm or less. That is, the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1 may include a step of polishing the substrate 3. In addition, the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1 may include a step of removing the substrate 3.
バッファ層5などが設けられる基板3の面(基板3の上面)は、図1に示すように凸部3aと凹部3bとが交互に形成されてなる凹凸形状を有することが好ましい。凸部3aは、図4に示すように基板3の上面において略円形形状を有することが好ましく、図4に示す仮想三角形3tの頂点に配置されていることが好ましい。隣り合う凸部3aの頂点の間隔(図4に示す仮想三角形3tの1辺)は、1μm以上5μm以下であることが好ましい。凸部3aは側面視において台形形状を有していても良いが、凸部3aの頂点は図1に示すように丸みを帯びていることが好ましい。
The surface of the substrate 3 on which the
<バッファ層>
バッファ層5は、基板3の凸部3aとその凹部3b上とに設けられている。バッファ層5は、たとえば、AlsoGatoOuoN1-uo(0≦s0≦1、0≦t0≦1、0≦u0≦1、s0+t0≠0)層であることが好ましく、AlN層またはAlON層であることがより好ましい。バッファ層5がAlON層である場合には、AlON層中のNのごく一部(0.5〜2%)が酸素に置き換えられていることが好ましい。これにより、基板3の成長表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。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。バッファ層5がスパッタ法により形成されたAlON層であれば、X線スペクトルに現れるピークの半値幅(下地層7の結晶品質の指標)が狭くなる。よって、バッファ層5はスパッタ法により形成されたAlON層であることが好ましい。
<Buffer layer>
The
<下地層>
下地層7は、第1下地層71と第2下地層75とを有することが好ましい。これにより、X線スペクトルに現れるピークの半値幅(下地層7の結晶品質の指標)が狭くなる、つまり下地層7の結晶品質が高くなる。第1下地層71は、バッファ層5を挟んで基板3の凹部3b上に設けられ、好ましくは斜めファセット面71aを含む側面視略三角形の形状を有し、上面71bを有しても良い。「斜めファセット面」とは、基板3の凹部3bに対して10度以上の角度で傾斜した方向に延びる面であり、窒化物半導体の結晶面であることが好ましい。第2下地層75は、第1下地層71を覆っているとともにバッファ層5を挟んで基板3の凸部3aを覆っており、バッファ層5と第1下地層71とに接している。第1n型窒化物半導体層8に接する下地層7の面(下地層7の上面75b)は平坦である。本明細書では、特に限定する場合を除いて、第1下地層71と第2下地層75とを総じて下地層7と表わすことがある。
<Underlayer>
The
第1下地層71は、たとえば、Alx2Gay2Inz2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2≠0)からなることが好ましい。第2下地層75は、たとえば、Alx3Gay3Inz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0)からなることが好ましい。
The
第1下地層71および第2下地層75は、それぞれ、III族元素としてGaを含む窒化物半導体層であることが好ましい。これにより、柱状結晶の集合体からなるバッファ層5中の転位などの結晶欠陥を引き継ぐことなく第1下地層71および第2下地層75を形成することができる。詳細には、バッファ層5中の結晶欠陥を引き継ぐことなく第1下地層71および第2下地層75を設けるためにはバッファ層5との界面(バッファ層5の上面)付近で転位をループさせる必要がある。第1下地層71および第2下地層75がGaを含むIII族窒化物半導体層であれば、バッファ層5との界面付近で転位のループが生じやすい。つまり、第1下地層71および第2下地層75がIII族元素としてGaを含む窒化物半導体層であれば、バッファ層5中の結晶欠陥はバッファ層5との界面付近でループ化されて閉じ込められる。よって、バッファ層5中の結晶欠陥が第1下地層71および第2下地層75に引き継がれることを防止することができる。たとえば第1下地層71がAlx2Gay2N(0≦x2<1、0<y2<1)からなり、第2下地層75がAlx3Gay3N(0≦x3<1、0<y3<1)からなる場合、特に第1下地層71および第2下地層75がそれぞれGaNからなる場合、バッファ層5中の結晶欠陥はバッファ層5との界面付近でループ化されて閉じ込められ易くなる。これにより、転位密度が小さく良好な結晶品質を有する第1下地層71および第2下地層75が得られる。
The
第1下地層71および第2下地層75は、たとえば、1×1017cm-3以上1.5×1019cm-3以下のn型ドーパントを含んでいても良い。下地層7に含まれるn型ドーパントは、たとえば、Si、GeおよびSnの少なくとも1つであることが好ましく、Siであることがより好ましい。n型ドーパントがSiである場合には、n型ドーパントの原料ガスは、たとえば、シランまたはジシランであることが好ましい。しかし、良好な結晶品質を維持するという観点では、第1下地層71および第2下地層75は、それぞれ、アンドープ層であることが好ましい。
The
下地層7の厚さ(基板3の凹部3bに接する下地層7の面と下地層7の上面75bとの間の距離)は特に限定されない。下地層7の厚さが大きければ大きいほど、下地層7中の結晶欠陥は減少する。しかし、下地層7の厚さをある程度以上大きくすると、下地層7における結晶欠陥の減少という効果が飽和することがある。これらのことから、下地層7の厚さは、1μm以上8μm以下であることが好ましく、3μm以上5μm以下であることがより好ましい。
The thickness of the foundation layer 7 (the distance between the surface of the
第1下地層71および第2下地層75の形成方法は、それぞれ、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法であることが好ましい。第1下地層71は、斜めファセット面71aが形成されるファセット成長モードで成長されることが好ましい。これにより、結晶欠陥が少なく、結晶品質が高い第1下地層71が形成される。第2下地層75は、斜めファセット面71aを埋め込んで平坦な上面75bを形成可能な埋込成長モードで成長されることが好ましい。これにより、平坦な上面75bを有し、結晶欠陥が少なく、結晶品質が高い第2下地層75が形成される。
The formation method of the
第1下地層71および第2下地層75の成長温度は、800℃以上1250℃以下であることが好ましく、900℃以上1150℃以下であることがより好ましい。これにより、結晶欠陥が少なく且つ結晶品質に優れた第1下地層71および第2下地層75を形成することができる。本明細書では、「成長温度」は、その層を結晶成長させるときの基板3の温度を意味する。
The growth temperature of the
<第1n型窒化物半導体層>
第1n型窒化物半導体層8は、第2下地層75の上面75b上に設けられ、n型コンタクト層として機能する。第1n型窒化物半導体層8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、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ことがより好ましい。第1n型窒化物半導体層8は、アンドープ層または低キャリア濃度層などをさらに含んでも良い。
<First n-type nitride semiconductor layer>
The first n-type
第1n型窒化物半導体層8に含まれるn型ドーパントは、特に限定されないが、Si、P、AsまたはSbなどであることが好ましく、Siであることがより好ましい。第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度は、特に限定されないが、1.5×1019cm-3以下であることが好ましい。
The n-type dopant contained in the first n-type
第1n型窒化物半導体層8の厚さが厚ければ厚いほど、第1n型窒化物半導体層8の抵抗は低くなる。しかし、第1n型窒化物半導体層8の厚さを大きくすると、窒化物半導体発光素子1の製造コストの上昇を招くことがある。両者の兼ね合いから、第1n型窒化物半導体層8の最大厚さは1μm以上10μm以下であることが好ましい。
The thicker the first n-type
第1n型窒化物半導体層8の構成は特に限定されない。第1n型窒化物半導体層8は、n型ドーパントが均一にドープされた1層のn型窒化物半導体層のみからなっても良いし、n型ドーパント濃度が互いに異なるn型窒化物半導体層8A,8Bを含んでいても良いし、3層以上のn型窒化物半導体層を含んでいても良い。第1n型窒化物半導体層8が2以上のn型窒化物半導体層を含む場合、2以上のn型窒化物半導体層は、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、2以上のn型窒化物半導体層は、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。
The configuration of the first n-type
<第2n型窒化物半導体層>
第2n型窒化物半導体層9は、第1n型窒化物半導体層8上に設けられている。第2n型窒化物半導体層9は、n-層9Aのみからなっても良いが、変調ドープ層であることが好ましい。第2n型窒化物半導体層9が変調ドープ層であれば、順方向電圧を十分に低下させることができ、逆バイアス印加時の漏洩電流の発生を十分に防止することができる。「変調ドープ層」は、ドーパントの種類またはドーパントの量が異なる2種以上の層が交互に積層されてなる層を意味する。たとえば、第2n型窒化物半導体層9は、第1n型窒化物半導体層8側からn-層9Aとn+層9Bとが交互に積層されてなることが好ましい。
<Second n-type nitride semiconductor layer>
The second n-type
n-層9Aは、第1n型窒化物半導体層8よりもn型ドーパント濃度が低い窒化物半導体層であり、好ましくはn+層9Bよりもn型ドーパント濃度が低い窒化物半導体層であり、より好ましくはアンドープ層である。n-層9Aは、たとえば、n型ドーパント濃度が3×1018cm-3以下であるAls3Gat3Inu3N(0≦s3≦1、0≦t3≦1、0≦u3≦1、s3+t3+u3≒1)層であることが好ましく、アンドープAls3Gat3Inu3N(0≦s3≦1、0≦t3≦1、0≦u3≦1、s3+t3+u3≒1)層であることがより好ましい。
The n − layer 9A is a nitride semiconductor layer having an n-type dopant concentration lower than that of the first n-type
n+層9Bは、n-層9Aよりもn型ドーパント濃度が高い窒化物半導体層であることが好ましく、たとえば、n型ドーパント濃度が1.0×1019cm-3以上であるAls4Gat4Inu4N(0≦s4≦1、0≦t4≦1、0≦u4≦1、s4+t4+u4≒1)層であることが好ましく、n型ドーパント濃度が1.0×1019cm-3以上3×1019cm-3以下であるGaN層であることがより好ましい。n型ドーパントは、特に限定されないが、Si、P、AsまたはSbなどであることが好ましく、Siであることがより好ましい。 N + layer 9B is preferably a nitride semiconductor layer having an n-type dopant concentration higher than that of n − layer 9A. For example, Al s4 Ga having an n-type dopant concentration of 1.0 × 10 19 cm −3 or more. t4 In u4 N (0 ≦ s4 ≦ 1, 0 ≦ t4 ≦ 1, 0 ≦ u4 ≦ 1, s4 + t4 + u4≈1) layer is preferable, and the n-type dopant concentration is 1.0 × 10 19 cm −3 or more 3 It is more preferable that the GaN layer be × 10 19 cm −3 or less. The n-type dopant is not particularly limited, but is preferably Si, P, As, or Sb, and more preferably Si.
n-層9Aおよびn+層9Bのそれぞれの積層数は特に限定されない。第2n型窒化物半導体層9は、n-層9Aとn+層9Bとの組み合わせを2組以上有していることが好ましいが、上述のように1層のn-層9Aのみからなっても良い。
The number of stacked layers of n − layer 9A and n + layer 9B is not particularly limited. The second n-type
n-層9Aのそれぞれの厚さは、たとえば、5nm以上500nm以下であることが好ましく、50nm以上100nm以下であることがより好ましい。n-層9Aのそれぞれの厚さが50nm以上であれば、結晶品質に優れたn+層9Bを形成することができるので、変調ドープ層を設けたことにより得られる効果を十分に得ることができる。具体的には、順方向電圧を十分に低くすることができ、逆バイアス印加時の漏洩電流の発生を十分に防止することができる。n-層9Aのそれぞれの厚さが100nm以下であれば、駆動電圧を低く抑えることができる。 Each thickness of n − layer 9A is preferably, for example, 5 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 100 nm or less. If the thickness of each of the n − layers 9A is 50 nm or more, the n + layer 9B having excellent crystal quality can be formed, so that the effect obtained by providing the modulation doped layer can be sufficiently obtained. it can. Specifically, the forward voltage can be sufficiently reduced, and the occurrence of leakage current when a reverse bias is applied can be sufficiently prevented. If the thickness of each of the n − layers 9A is 100 nm or less, the driving voltage can be suppressed low.
n+層9Bのそれぞれの厚さは、たとえば、5nm以上500nm以下であることが好ましく、10nm以上100nm以下であることがより好ましい。n+層9Bのそれぞれの厚さが10nm以上であれば、第2n型窒化物半導体層9をn型層として十分に機能させることができる。n+層9Bのそれぞれの厚さが100nm以下であれば、駆動電圧を低く抑えることができる。n+層9Bの厚さは、n-層9Aの厚さ以下であることが好ましい。これにより、ESD(Electrostatic Discharge)耐圧を向上させることができる。
Each thickness of n + layer 9B is, for example, preferably 5 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 100 nm or less. If each thickness of n + layer 9B is 10 nm or more, second n-type
第2n型窒化物半導体層9がn-層9Aとn+層9Bとの組み合わせを2組有している場合、第3n型窒化物半導体層11側のn+層9Bの厚さは第1n型窒化物半導体層8側のn+層9Bの厚さよりも薄いことが好ましい。たとえば、第1n型窒化物半導体層8側のn+層9Bの厚さが50nmである場合、第3n型窒化物半導体層11側のn+層9Bが25nm以上50nm以下であれば、順方向電圧の低下と逆バイアス印加時の漏洩電流の発生の防止とESD耐圧の向上とを図りつつ第2n型窒化物半導体層9の厚さを薄くすることができる。
The 2n-type
<第3n型窒化物半導体層>
第3n型窒化物半導体層11は、Vピット発生層10と多層構造体121と超格子層122とを備える。以下、第3n型窒化物半導体層11の構成要素をそれぞれ示す。
<Third n-type nitride semiconductor layer>
The third n-type nitride semiconductor layer 11 includes a V
<Vピット発生層>
Vピット発生層10は、下地基板6の成長面61上に設けられ、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(本実施形態では発光層14)よりも下地基板6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。「Vピット15の始点」とは、Vピット15の底部(図1におけるVピット15の最下端部)を意味する。「Vピット15の始点の平均的な位置」とは、発光層14に形成されたVピット15の始点の位置を窒化物半導体発光素子1の厚さ方向(図1における上下方向)で平均化して得られた位置を意味する。
<V pit generation layer>
The V
Vピット発生層10は、たとえば、厚さが25nmであるハイドープn型GaN層であることが好ましい。「ハイドープ」とは、Vピット発生層10の下に位置する第1n型窒化物半導体層8または第2n型窒化物半導体層9よりも有意に(たとえば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の膜質が第2n型窒化物半導体層9の膜質よりも低下するので、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。
V
なお、下地基板6の成長面61を構成する半導体層がn+層9Bである場合、Vピット発生層10は、アンドープ層であっても良く、たとえば、厚さが10nmのアンドープ窒化物半導体層であることが好ましい。
When the semiconductor layer constituting the
<多層構造体>
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、Vピット15の始点は発光層14よりも下地基板6側に位置する。Vピット発生層10と超格子層122との間に多層構造体121が設けられていれば、Vピット発生層10で形成されたVピット15が多層構造体121に達する前に当該Vピット15を大きくすることができる。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を高く維持でき、ESDに起因する不良率が低下する。
<Multilayer structure>
In the nitride semiconductor light emitting device 1 according to the present embodiment, the starting point of the
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種の窒化物半導体層が積層されて構成されたものであり、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構成されたもの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の大きさが大きくなる。よって、ESDに起因する不良率が低下する。
The
多層構造体121の一例は、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層が順に積層されたものである。
An example of the
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それぞれの層数は特に限定されない。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の厚さを大きくすることができる。よって、Vピット15の始点の平均的な位置は、その多くが超格子層122の厚さ方向中央付近よりも下地基板6側となる。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を高く維持することができる。
In the
<超格子層>
Vピット発生層10と発光層14との間であって多層構造体121上には、超格子層122が設けられている。超格子層122の主たる働きは、発光層14からVピット発生層10をさらに離間して設け、Vピット15の始点の位置を発光層14内の下側または超格子層122内とすることである。超格子層122は、単層からなっても良いし、2〜3層が積層されて構成されていても良い。
<Superlattice layer>
A
「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。超格子層122は、複数種の窒化物半導体層が積層されて超格子構造を構成しており、図3に示すようにバンドギャップエネルギーが相対的に大きなワイドバンドギャップ層122Aとバンドギャップエネルギーが相対的に小さな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いる。
The “superlattice layer” means a layer made of a crystal lattice whose periodic structure is longer than the basic unit cell by alternately laminating very thin crystal layers. The
<発光層>
発光層14は、第3n型窒化物半導体層11上に設けられている。発光層14には、部分的にVピット15が形成されている。「部分的にVピット15が形成されている」とは、発光層14の上面をAFM(Atomic Force Microscope:原子間力顕微鏡)で観察したときにVピット15が発光層14の上面において点状に観察されることを意味する。発光層14の上面におけるVピット数の密度は1×108cm-2以上1×1010cm-2以下であることが好ましい。従来においても発光層にはVピットが形成されていたが、従来の発光層の上面におけるVピット数の密度は1×108cm-2未満であった。
<Light emitting layer>
The
発光層14は、図3に示すように、バリア層14Aと井戸層14Wとが交互に積層されてなる積層構造を有することが好ましい。超格子層122のすぐ上には、最初のバリア層14Azが設けられることが好ましい。井戸層14Wのうち最も第1p型窒化物半導体層19側に位置する井戸層14W1の上には、最後のバリア層14A0が設けられることが好ましい。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、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へ向かって番号を付して井戸層14W1、バリア層14A1、井戸層14W2、バリア層14A2、・・・などと表記している。なお、各バリア層14Aおよび各井戸層14Wのそれぞれを特定する場合を除いては、「バリア層14A」および「井戸層14W」と表記する。
In the present embodiment, in order to identify each barrier layer 14A and each well layer 14W, the p-type
各井戸層14Wの組成は、窒化物半導体発光素子1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)であることが好ましく、Alを含まないIneGa(1-e)N(0<e≦1)であることがより好ましい。たとえば波長が375nm以下の紫外光を窒化物半導体発光素子1に発光させる場合には、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るので、各井戸層14Wの組成はAlを含むことが好ましい。
The composition of each
<第1p型窒化物半導体層>
第1p型窒化物半導体層19は、発光層14上に設けられている。第1p型窒化物半導体層19は、図1に示すように3層のp型窒化物半導体層16,17,18が積層されて構成されていても良いし、2層以下のp型窒化物半導体層を有していても良いし、4層以上のp型窒化物半導体層を有していても良い。p型窒化物半導体層16,17,18は、たとえば、Als6Gat6Inu6N(0≦s6≦1、0≦t6≦1、0≦u6≦1、s6+t6+u6≠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、Als6Ga(1-s6)N(0<s6≦0.4、好ましくは0.1≦s6≦0.3)層にp型ドーパントがドープされた層であることがより好ましい。たとえば、p型窒化物半導体層16は、p型AlGaN層である。p型窒化物半導体層17は、p型GaN層である。p型窒化物半導体層18は、p型ドーパント濃度がp型窒化物半導体層17よりも高いp型GaN層である。
<First p-type nitride semiconductor layer>
The first p-type
p型ドーパントは特に限定されず、たとえばMgであることが好ましい。p型窒化物半導体層16,17,18のキャリア濃度は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の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のうち発光層14側に位置する部分のp型ドーパント濃度は1×1019cm-3未満であっても良い。
A p-type dopant is not specifically limited, For example, it is preferable that it is Mg. The carrier concentration of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, 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) of 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
p型窒化物半導体層16,17,18の合計の厚さ(第1p型窒化物半導体層19の厚さ)は特に限定されず、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の厚さを薄くすれば、その成長時における加熱時間が短くなるので、p型ドーパントが発光層14へ拡散することを防止できる。
The total thickness of p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 18 (thickness of first p-type nitride semiconductor layer 19) is not particularly limited, and is preferably 50 nm or more and 300 nm or less. If the thickness of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, 18 is reduced, the heating time during the growth is shortened, so that the p-type dopant can be prevented from diffusing into the
<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。図2には、n側電極21およびp側電極25がパッド電極部分のみで構成されていることを図示している。しかし、電流拡散を目的とする細長い突出部(枝電極)が、図2に示すn側電極21およびp側電極25に接続されていても良い。また、p側電極25よりも下には、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、発光層14が発した光がp側電極25に遮蔽される量を減少させることができる。
<N-side electrode, transparent electrode, p-side electrode>
The n-
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なる積層構造を有することが好ましい。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-
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なる積層構造を有することが好ましいが、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-
透明電極23は、たとえばITO(Indium Tin Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料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
<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において、Vピット15の始点の大部分は発光層14内に存在しておらず、その過半数は超格子層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ので、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。よって、発光層14に注入された電子およびホールがVピット15の内側の貫通転位に達することを抑制することができる。したがって、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が発生することを抑制できると考えられる。これにより、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 the present embodiment, most of the starting points of the V pits 15 are not present in the
詳細には、高温下では発光層14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ので、注入キャリアが貫通転位へ到達する確率が増大する。しかしながら、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、発光層14内における貫通転位の多くがVピット15で覆われるので(貫通転位の多くがVピット15の内側に存在するので)、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を高く維持できる。
Specifically, since the movement of injected carriers (holes or electrons) to the
また、Vピット15の始点が発光層14よりも下に位置するため、バリア層(特にアンドープバリア層)の層数を増やして発光層14の体積を増やすことができる。これにより、大電流駆動時での発光効率を高く維持することができる。
In addition, since the starting point of the
<キャリア濃度とドーパント濃度とについて>
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定されない。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、電流が注入されていない状態のキャリア濃度のことを意味し、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 a carrier concentration is calculated based on the result of the voltage-capacitance characteristics of the nitride semiconductor light emitting device 1, and means a carrier concentration in a state where no current is injected. The total number of carriers generated from defects and acceptor crystal defects.
n型ドーパントであるSiなどの活性化率は高い。よって、n型キャリア濃度は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(二次イオン質量分析計))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めることができる。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。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。 The activation rate of Si, which is an n-type dopant, is high. Therefore, it can be considered that the n-type carrier concentration is almost the same as the n-type dopant concentration. The n-type dopant concentration can be easily obtained by measuring the concentration distribution in the depth direction with SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy). Furthermore, the relative relationship (ratio) of the dopant concentration is substantially the same as the relative relationship (ratio) of the carrier concentration. 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.
<第2n型窒化物半導体層と超格子層との別の作用・効果について>
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1では、第1n型窒化物半導体層8と発光層14との間には、第1n型窒化物半導体層8側から順に、第2n型窒化物半導体層9(好ましくはn型変調ドープ層)、Vピット発生層10、多層構造体121および超格子層122が積層されている。これにより、ESD破壊の原因となる逆バイアス方向の高電圧がn側電極21とp側電極25との間に印加された場合には、空乏層が第2n型窒化物半導体層9および超格子層122側に伸長する。よって、発光層14に印加される逆バイアス電圧(電界)を低減することができる。したがって、ESD破壊が生じる閾値電圧(すなわちESD耐圧)が高くなる。
<Other functions and effects of the second n-type nitride semiconductor layer and the superlattice layer>
In the nitride semiconductor light emitting device 1 according to this embodiment, the second n-type nitride semiconductor layer is disposed between the first n-type
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1がVピット15を意図的に導入しないように構成されている場合であっても、バイアス電圧が順方向に印加されたときのリーク電流の増大を抑えることができ、Vピット15の形成による発光面積の低下を抑えることもできる。よって、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1がVピット15を意図的に導入しないように構成されている場合であっても、窒化物半導体発光素子1の発光特性の低下を有効に防止することができる。
Even when the nitride semiconductor light emitting device 1 according to the present embodiment is configured not to intentionally introduce the
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1が第2n型窒化物半導体層9または超格子層122のいずれか一方のみを備えている場合であっても、上記作用および効果を得ることができる。しかし、本実施形態に係る窒化物半導体発光素子1は、第2n型窒化物半導体層9および超格子層122の両方を備えていることが好ましい。これにより、ESD耐圧がより高くなる。バイアス電圧が順方向に印加されたときのリーク電流の増大をより効果的に低減させることができる。また、Vピット15の形成による発光面積の低下をより効果的に抑えることができる。
Even when the nitride semiconductor light emitting device 1 according to the present embodiment includes only one of the second n-type
<窒化物半導体発光素子の製造>
図5は、図1に示す窒化物半導体発光素子1の製造方法の一部を工程順に示すフロー図である。図6は、図5に示す下地基板の準備工程を工程順に示すフロー図である。図7は、図1に示す窒化物半導体発光素子1の別の製造方法の一部を工程順に示すフロー図である。なお、窒化物半導体発光素子1の各構成要素の組成または厚みなどについては上記<窒化物半導体発光素子の構成>で示したとおりである。
<Manufacture of nitride semiconductor light emitting device>
FIG. 5 is a flowchart showing a part of the manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the preparation steps of the base substrate shown in FIG. 5 in the order of steps. FIG. 7 is a flowchart showing a part of another method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. The composition or thickness of each component of nitride semiconductor light emitting device 1 is as described above in <Configuration of nitride semiconductor light emitting device>.
図5に示すステップS501において下地基板6を準備する。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。バッファ層5が形成された基板3を第1結晶成長装置内に入れ、たとえばMOCVD法などによりバッファ層5の上に下地層7を形成する。次に、図6に示すステップS511において第1n型窒化物半導体層8を形成してから、図6に示すステップS512において第2n型窒化物半導体層9を形成する。
In step S501 shown in FIG. 5, the base substrate 6 is prepared. For example, the
下地層71、第1n型窒化物半導体層8および第2n型窒化物半導体層9の成長温度は、800℃以上であることが好ましく、900℃以上であることがより好ましく、1000℃以上であることがさらに好ましい。これらの成長温度は高ければ高いほど、形成される窒化物半導体層の結晶品質は良好となる。しかし、これらの成長温度が高すぎると、形成された窒化物半導体層が窒素抜けなどの影響を受け、その結果、形成された窒化物半導体層の結晶品質の悪化を招くことがある。そのため、これらの成長温度は、1250℃以下であることが好ましく、1200℃以下であることがより好ましい。
The growth temperature of the
第1下地層71は、斜めファセット面71aが形成されるファセット成長モードで成長されることが好ましい。第2下地層75は、斜めファセット面71aを埋め込んで平坦な上面75bを形成可能な埋込成長モードで成長されることが好ましい。具体的には、第1下地層71は、第2下地層75よりも3次元成長しやすい雰囲気下で形成されることが好ましく、第2下地層75よりも高圧且つ低温下で形成されることがより好ましい。たとえば、第1下地層71は、500Torrの圧力下且つ990℃の温度下で形成されることが好ましく、第2下地層75は、200Torrの圧力下且つ1080℃の温度下で形成されることが好ましい。
The
第1n型窒化物半導体層8および第2n型窒化物半導体層9は、それぞれ、MOCVD法、ハイドライド気相成長法または液相成長法により形成されることが好ましく、MOCVD法により形成されることがより好ましい。MOCVD法により第1n型窒化物半導体層8を形成すると、結晶品質に優れた第1n型窒化物半導体層8を得ることができる。MOCVD法により第2n型窒化物半導体層9を形成した場合にも同様の効果が得られる。ハイドライド気相成長法または液相成長法により第1n型窒化物半導体層8を形成すると、第1n型窒化物半導体層8を安価に形成することができる。ハイドライド気相成長法または液相成長法により第2n型窒化物半導体層9を形成した場合にも同様の効果が得られる。液相成長法は、たとえば液相エピタキシャル成長(liquid phase epitaxy)法であることが好ましい。
The first n-type
第2n型窒化物半導体層9のn-層9Aのn型ドーパント濃度が第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度よりも低くなるように、第1n型窒化物半導体層8および第2n型窒化物半導体層9を形成する。これにより、n-層9Aを全く形成することなく第2n型窒化物半導体層9を形成する場合に比べて、結晶品質に優れた第3n型窒化物半導体層11を形成することができる。よって、結晶品質に優れた発光層14を形成することができるので、発光出力の高い窒化物半導体発光素子1が得られる。このように本実施形態では、発光出力の高い窒化物半導体発光素子1を得るための熱処理または膜形成などを行うことなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子1を得ることができる。したがって、第3n型窒化物半導体層11などの成長条件に制限されることなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子1を製造することができる。
The first n-type
第2n型窒化物半導体層9を形成するとき、成長面61を構成する半導体層をアンドープ層とすることが好ましい。これにより、たとえば第1結晶成長装置内からの下地基板6の取り出しなどにより下地基板6の成長面61が大気中に曝されても、成長面61が大気中の水分または酸素などにより酸化されることを防止できる。また、成長面61と第3n型窒化物半導体層11(具体的にはVピット発生層10)との界面でのn型ドーパントのドープ量の増加(パイルアップ)を防止することができる。これらのことから、結晶品質がさらに優れた第3n型窒化物半導体層11を成長させることができるので、結晶品質がさらに優れた発光層14を得ることができる。よって、発光出力がさらに高い窒化物半導体発光素子1を得ることができる。
When forming the second n-type
第2n型窒化物半導体層9を形成するとき、成長面61を構成する半導体層をドープ層としても良い。この場合には、第1n型窒化物半導体層8側からn-層9Aとn+層9Bとを交互に積層して第2n型窒化物半導体層9を形成することが好ましい。つまり、第2n型窒化物半導体層9を変調ドープ層とすることが好ましい。第2n型窒化物半導体層9が変調ドープ層である場合に第2n型窒化物半導体層9を800℃以上1250℃以下の温度で成長させると、次に示す効果が得られる。
When forming the second n-type
窒化物半導体発光素子1の発光出力を高めるためには、発光層14の結晶品質を高く維持することが好ましく、よって、発光層14よりも下地基板6側に位置する層(具体的には第3n型窒化物半導体層11)の結晶品質を高く維持することが好ましい。一般に、成長温度が高ければ、成長される層の結晶品質は高くなると考えられている。そのため、高温下で第3n型窒化物半導体層11を成長させて結晶品質に優れた第3n型窒化物半導体層11を得るということが考えられる。
In order to increase the light emission output of the nitride semiconductor light emitting device 1, it is preferable to maintain the crystal quality of the
しかし、高温下で第3n型窒化物半導体層11を結晶成長させると、パーティクルに因る結晶欠陥が結晶成長中に発生することがある。たとえば、第3n型窒化物半導体層11を1000℃で成長させ、発光層14と第1p型窒化物半導体層19とを800℃で成長させ、その後、異なる窒化物半導体発光素子1を製造するために第3n型窒化物半導体層11を1000℃で成長させる場合を考える。このとき、発光層14または第1p型窒化物半導体層19の成長時に、未反応物などがチャンバーの内壁面上に付着することがある。ここで、第3n型窒化物半導体層11の成長温度は、発光層14および第1p型窒化物半導体層19の成長温度よりも高い。そのため、第3n型窒化物半導体層11の2度目の成長時には、上記未反応物がチャンバーの内壁面上から剥がれ落ちることがあり、剥がれ落ちた未反応物がパーティクルまたは不純物となって成長中の第3n型窒化物半導体層11内に取り込まれることがある。その結果、成長中の第3n型窒化物半導体層11内では、取り込まれたパーティクルまたは不純物による結晶欠陥が発生する。
However, when the third n-type nitride semiconductor layer 11 is grown at a high temperature, crystal defects caused by particles may occur during the crystal growth. For example, the third n-type nitride semiconductor layer 11 is grown at 1000 ° C., the light-emitting
一方、第2n型窒化物半導体層9を800℃以上1250℃以下の温度で成長させると、第2n型窒化物半導体層9の結晶品質を高めることができる。特に、下地基板6の成長面61を構成する半導体層(n-層9Aまたはn+層9B)の結晶品質を高めることができる。よって、比較的低温下で第3n型窒化物半導体層11を成長させても、結晶品質が高く維持された第3n型窒化物半導体層11を形成することができる。したがって、第3n型窒化物半導体層11の成長温度を下地基板6の成長温度よりも低くすることができ、たとえば850℃以下とすることができる。その結果、第3n型窒化物半導体層11の成長時には、未反応物がチャンバーの内壁面上から剥がれ落ちることを防止できるので、未反応物がパーティクルまたは不純物となって成長中の第3n型窒化物半導体層11内に取り込まれることを防止できる。このように、第2n型窒化物半導体層9を800℃以上1250℃以下の温度で成長させれば、パーティクルに因る結晶欠陥を発生させることなく第3n型窒化物半導体層11を成長させることができるので、発光層14の結晶品質をさらに高めることができる。また、結晶品質に優れた第2n型窒化物半導体層9を得ることができるので、第3n型窒化物半導体層11または発光層14などの成長条件は制限されない。以上のことから、成長条件に制限されることなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子を製造することができる。
On the other hand, when the second n-type
また、第3n型窒化物半導体層11の成長温度を下地基板6の成長温度よりも低くすることができるので、第3n型窒化物半導体層11の成長時における昇温に要する時間を短縮することができる。よって、窒化物半導体発光素子1の製造時間の短縮化を図ることができるので、窒化物半導体発光素子1の製造コストを低く抑えることができる。また、第3n型窒化物半導体層11の成長時に基板3または下地基板6の割れを抑制できるので、製造歩留まりを高く維持することができる。 In addition, since the growth temperature of the third n-type nitride semiconductor layer 11 can be made lower than the growth temperature of the base substrate 6, the time required for raising the temperature during the growth of the third n-type nitride semiconductor layer 11 can be shortened. Can do. Therefore, since the manufacturing time of the nitride semiconductor light emitting device 1 can be shortened, the manufacturing cost of the nitride semiconductor light emitting device 1 can be kept low. Moreover, since the crack of the board | substrate 3 or the base substrate 6 can be suppressed at the time of the growth of the 3rd n-type nitride semiconductor layer 11, a manufacturing yield can be maintained high.
下地基板6の準備工程が終了したら、下地基板6を第1結晶成長装置内から取り出して第2結晶成長装置内へ入れる。その後、図5に示すステップS502において、下地基板6の成長面61上に第3n型窒化物半導体層11を形成する。下地基板6の成長面61上に、Vピット発生層10、多層構造体121および超格子層122を順に形成する。
When the preparation process of the base substrate 6 is completed, the base substrate 6 is taken out from the first crystal growth apparatus and placed in the second crystal growth apparatus. Thereafter, in step S502 shown in FIG. 5, the third n-type nitride semiconductor layer 11 is formed on the
Vピット発生層10の形成方法は特に限定されないが、その成長温度は下地基板6の成長温度(たとえば、第1n型窒化物半導体層8または第2n型窒化物半導体層9の成長温度)よりも低いことが好ましく、たとえば850℃以下であることが好ましい。しかし、Vピット発生層10の成長温度が低すぎると、発光層14の発光効率の低下を招くことがある。よって、Vピット発生層10の成長温度は、700℃以上であることがより好ましく、750℃以上であることがさらに好ましい。第2n型窒化物半導体層9のn+層9Bよりもn型ドーパント濃度が高くなるようにVピット発生層10を形成しても良い。これにより、Vピット発生層10によるVピット15の形成効果を増大させることができる。
The method for forming V
多層構造体121の形成方法は特に限定されないが、その成長温度は下地基板6の成長温度(たとえば、第1n型窒化物半導体層8または第2n型窒化物半導体層9の成長温度)よりも低いことが好ましく、Vピット発生層10の成長温度以下の温度であることがより好ましく、Vピット発生層10の成長温度と同一(±10℃)であることがさらに好ましい。多層構造体121の成長温度がVピット発生層10の成長温度以下の温度であれば、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさが大きくなるので、ESDに起因する不良率が低下する。この効果を有効に得るためには、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、600℃以上900℃以下であることがより好ましい。
The method for forming
超格子層122の形成方法は特に限定されないが、その成長温度は下地基板6の成長温度(たとえば、第1n型窒化物半導体層8または第2n型窒化物半導体層9の成長温度)よりも低いことが好ましく、Vピット発生層10の成長温度以下の温度であることがより好ましく、Vピット発生層10の成長温度と同一(±10℃)であることがさらに好ましい。超格子層122の成長温度がVピット発生層10の成長温度以下の温度であれば、Vピット発生層10で発生したVピット15の大きさが大きくなるので、ESDに起因する不良率が低下する。この効果を有効に得るためには、超格子層122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 formation method of
続いて、図5に示すステップS503において、発光層14を形成する。発光層14の形成方法は特に限定されず、MQW構造の形成方法として公知な方法を特に限定されることなく用いることができる。
Subsequently, in step S503 illustrated in FIG. 5, the
続いて、図5に示すステップS504において、第1p型窒化物半導体層19を形成する。第1p型窒化物半導体層19の形成方法は特に限定されず、p型窒化物半導体層の形成方法として公知な方法を特に限定されることなく用いることができる。
Subsequently, in step S504 shown in FIG. 5, the first p-type
続いて、第1n型窒化物半導体層8の一部分が露出するように、第1p型窒化物半導体層19、発光層14、第3n型窒化物半導体層11、第2n型窒化物半導体層9および第1n型窒化物半導体層8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第1n型窒化物半導体層8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と上記エッチングによって露出した各層の側面とを覆うように、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1が得られる。
Subsequently, the first p-type
本実施形態に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、図7に示すように、基板3を除去するステップS505を備えていても良い。基板3を除去するタイミングは図7に示すタイミングに限定されず、たとえば下地基板6を準備するステップS501の後であれば良い。 The method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to this embodiment may include step S505 of removing the substrate 3 as shown in FIG. The timing for removing the substrate 3 is not limited to the timing shown in FIG. 7 and may be after step S501 for preparing the base substrate 6, for example.
以上説明したように、図5、図6などに示す窒化物半導体発光素子1の製造方法は、成長面61を有する下地基板6を準備する工程S501を備える。下地基板6を準備する工程S501は、基板3上に第1n型窒化物半導体層8を形成する工程S511と、第1n型窒化物半導体層8上にn型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層8よりも低いn-層9Aを含む第2n型窒化物半導体層9を形成する工程S512とを有する。これにより、成長条件に制限されることなく発光出力の高い窒化物半導体発光素子1を得ることができる。
As described above, the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1 shown in FIGS. 5 and 6 includes the step S501 of preparing the base substrate 6 having the
成長面61を構成する半導体層はアンドープ層であることが好ましい。これにより、発光出力がさらに高い窒化物半導体発光素子1を得ることができる。成長面61を構成する半導体層はドープ層であっても良い。
The semiconductor layer constituting the
第2n型窒化物半導体層9を形成する工程S512は、第1n型窒化物半導体層8側から、n-層9Aと、n型ドーパント濃度がn-層9Aよりも高いn+層9Bとを交互に積層する工程を含むことが好ましい。これにより、順方向電圧が低く逆バイアス印加時の漏洩電流が防止された窒化物半導体発光素子1を得ることができる。
In step S512 of forming the second n-type
n+層9Bの厚さは、n-層9Aの厚さ以下であることが好ましい。これにより、ESD耐圧を向上させることができる。 The thickness of n + layer 9B is preferably equal to or less than the thickness of n − layer 9A. Thereby, the ESD withstand voltage can be improved.
第1n型窒化物半導体層8側から数えて2つ目のn+層9Bの厚さは、50nm以上100nm以下であることが好ましい。第1n型窒化物半導体層8側から数えて3つ目のn+層9Bの厚さは、第1n型窒化物半導体層8側から数えて2つ目のn+層9Bの厚さ以下であることが好ましい。これにより、順方向電圧の低下と逆バイアス印加時の漏洩電流の発生の防止とESD耐圧の向上とを図りつつ第2n型窒化物半導体層9の厚さを薄くすることができる。
The thickness of the second n + layer 9B counted from the first n-type
第1n型窒化物半導体層8および第2n型窒化物半導体層9は、有機金属化学気相成長法、ハイドライド気相成長法または液相成長法により形成されることが好ましい。これにより、結晶品質に優れた第1n型窒化物半導体層8または第2n型窒化物半導体層9を形成することができる。
The first n-type
本発明に係る窒化物半導体発光素子1は、上記本発明に係る窒化物半導体発光素子1の製造方法にしたがって製造されたものである。 The nitride semiconductor light emitting device 1 according to the present invention is manufactured according to the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device 1 according to the present invention.
本発明に係る窒化物半導体発光素子用下地基板6は、第1n型窒化物半導体層8と、第1n型窒化物半導体層8上に、n型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層8よりも低いn-層9Aを含む第2n型窒化物半導体層9とを備える。
The base substrate 6 for a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention has an n-type dopant concentration on the first n-type
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
<実施例1>
まず、100mm径のサファイア基板からなるウエハを準備した。ウエハの上面には、凸部3aと凹部3bとが交互に形成されてなる凹凸形状が形成されていた。
<Example 1>
First, a wafer made of a 100 mm diameter sapphire substrate was prepared. On the upper surface of the wafer, a concavo-convex shape in which
ウエハに対する凹凸形状の形成方法を示す。まず、図4に示す凸部3aの平面配置が規定されたマスクをウエハ上に設けた。次に、このマスクを用いてウエハの上面をドライエッチングした。ドライエッチングされた部分が凹部3bとなり、よって、図4に示す平面配置を有する凹部3bがウエハの上面に形成された。これにより、凸部3aは、ウエアの上面のa(sub)軸方向(<11−20>方向)に配列されるとともに、ウエアの上面のa(sub)軸方向に対して+60°の傾きをなす方向とウエハの上面のa(sub)軸方向に対して−60°の傾きをなす方向(いずれもu方向)とにそれぞれ配置された。凸部3aは、ウエハの上面において、図4に破線で示した仮想三角形3tの頂点にそれぞれ配置され、仮想三角形3tの3辺のそれぞれの辺の方向に周期的に配置されていた。
The formation method of the uneven | corrugated shape with respect to a wafer is shown. First, a mask in which the planar arrangement of the
ウエハの上面における凸部3aの形状は円形であり、その円の直径は1.2μm程度であった。隣り合う凸部3aの頂点の間隔(図4に示す仮想三角形3tの1辺)は2μmであり、凸部3aの高さは0.6μm程度であった。凸部3aは図1に示す側面視形状を有し、その先端は丸みを帯びていた。凹部3bは図1に示す側面視形状を有していた。
The shape of the
凸部3aおよび凹部3bの形成後、ウエハの上面をRCA洗浄した。RCA洗浄後のウエハをチャンバー内に入れ、そのチャンバ内にN2とO2とArとを導入し、チャンバ内のウエハを650℃に加熱した。N2とO2とArとの混合雰囲気下においてAlターゲットをスパッタリングするという反応性スパッタ法により、凸部3aおよび凹部3bが形成されたウエハの上面上にAlON結晶からなるバッファ層5(厚さ25nm)を形成した。形成されたバッファ層5は、ウエハの上面の法線方向に伸長する柱状結晶の集合体であって結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなっていた。
After forming the
バッファ層5が形成されたウエハを第1MOCVD装置内に入れた。500Torrの圧力下、990℃の温度下で、アンドープGaNからなる第1下地層71をMOCVD法により結晶成長させた。また、200Torrの圧力下、1080℃の温度下で、アンドープGaNからなる第2下地層75をMOCVD法により結晶成長させた。下地層7の厚さは4μmであった。その後、1110℃の温度下で、Siドープn型GaNからなる第1n型窒化物半導体層8をMOCVD法により結晶成長させた。第1n型窒化物半導体層8の厚さは4.5μmであり、第1n型窒化物半導体層8のn型ドーパント濃度は1×1019cm-3であった。
The wafer on which the
ウエハの温度を1110℃に保持した状態で、第2n型窒化物半導体層9を結晶成長させた。第1n型窒化物半導体層8上に、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、厚さ50nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、および、厚さ25nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))をこの順でMOCVD法により結晶成長させた。
The second n-type
ウエハを第1MOCVD装置内から取り出して第2MOCVD装置内へ入れた。ウエハの温度を801℃としてから、厚さ25nmのSiドープGaN層(Vピット発生層10)をMOCVD法により結晶成長させた。結晶成長されたSiドープGaN層は第2n型窒化物半導体層9の最上層に接しており、そのn型ドーパント濃度は1×1019cm-3であった。
The wafer was taken out from the first MOCVD apparatus and placed in the second MOCVD apparatus. After the temperature of the wafer was set to 801 ° C., a Si-doped GaN layer (V pit generation layer 10) having a thickness of 25 nm was grown by MOCVD. The crystal-grown Si-doped GaN layer was in contact with the uppermost layer of the second n-type
ウエハの温度を801℃に保持した状態で、多層構造体121を結晶成長させた。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2層ずつ交互に積層した。多層構造体121を構成する層のいずれにおいてもn型ドーパント濃度を7×1017cm-3とした。InGaN層のIn組成比を、次に成長させる超格子層122のナローバンドギャップ層122BのIn組成比と同じとした。
The
ウエハの温度を801℃に保持した状態で、超格子層122を結晶成長させた。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周期成長させた。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のn型ドーパント濃度は、ワイドバンドギャップ層122Aのうち発光層14側に位置する5層においては1×1019cm-3であり、その5層よりも下地基板6側に位置する層においては0cm-3(アンドープ)であった。各ナローバンドギャップ層122Bのn型ドーパント濃度は、ナローバンドギャップ層122Bのうち発光層14側に位置する5層においては1×1019cm-3であり、その5層よりも下地基板6側に位置する層においては0cm-3(アンドープ)であった。発光層14の井戸層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(トリメチルインジウム)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
ウエハの温度を672℃に下げて、発光層14を結晶成長させた。バリア層14AとInGaNからなる井戸層14Wとを交互に結晶成長させて、井戸層14Wを8層結晶成長させた。各バリア層14Aの厚さは4.2nmであった。最初のバリア層14Azおよびバリア層14A7の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はアンドープであった。
The temperature of the wafer was lowered to 672 ° C., and the
ここで、最初のバリア層14Azの厚さは、バリア層14A7の厚さよりも厚くても良く、たとえば5.05nmであっても良い。これにより、超格子層122のうち最も発光層14側にナローバンドギャップ層122Bを形成することができ、超格子層122の組数に含まれないワイドバンドギャップ層122Aの作用を持たせることができる。最初のバリア層14Azのn型ドーパント濃度を、最初のバリア層14Azの上部(最初のバリア層14Azと井戸層14W8との界面から1.55nm離れた領域)において1×1019cm-3とし、最初のバリア層14Azの下部(最初のバリア層14Azの上部以外の部分)において4.3×1018cm-3としても良い。
Here, the thickness of the first barrier layer 14Az may be larger than the thickness of the barrier layer 14A7, and may be, for example, 5.05 nm. As a result, the narrow
バリア層14A7の下部(井戸層14W8とバリア層14A7との界面から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14A7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。 The n-type dopant is doped only in the lower part of the barrier layer 14A7 (region 3.5 nm away from the interface between the well layer 14W8 and the barrier layer 14A7), and the upper part of the barrier layer 14A7 (the part other than the lower part of the barrier layer 14A7) is undoped. It is good. 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は、キャリアガスとして窒素ガスを用いて結晶成長され、アンドープInxGa1-xN層(x=0.20)であった。各井戸層14Wの厚さは2.7nmであった。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。 The well layer 14W was crystal-grown using nitrogen gas as a carrier gas, and was an undoped In x Ga 1-x N layer (x = 0.20). The thickness of each well layer 14W was 2.7 nm. The flow rate of TMI was adjusted so that the wavelength of light emitted from the well layer 14W by photoluminescence was 448 nm, and the In composition x in the well layer 14W was set.
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10nm)を結晶成長させた。
The last barrier layer 14A0 (
ウエハ温度を1000℃に上げて、最後のバリア層14A0の上面上に、p型Al0.18Ga0.82N層(p型窒化物半導体層16)、p型GaN層(p型窒化物半導体層17)およびp型コンタクト層(p型窒化物半導体層18)を順に結晶成長させた。 The wafer temperature is raised to 1000 ° C., and a p-type Al 0.18 Ga 0.82 N layer (p-type nitride semiconductor layer 16) and a p-type GaN layer (p-type nitride semiconductor layer 17) are formed on the upper surface of the last barrier layer 14A0. And a p-type contact layer (p-type nitride semiconductor layer 18) were grown in order.
上述の各層の結晶成長では、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。たとえば、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Si2H6または有機Siなどを用いることができる。 In the crystal 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. 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. For example, TEG (triethylgallium) can be used as a Ga source gas, TEA (triethylaluminum) can be used as an Al source gas, and TEI (triethylindium) can be used as an 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.
ウエハを第2MOCVD装置内から取り出した。その後、第1n型窒化物半導体層8の一部分が露出するように、p型コンタクト層(p型窒化物半導体層18)、p型GaN層(p型窒化物半導体層17)、p型Al0.18Ga0.82N層(p型窒化物半導体層16)、発光層14、超格子層122、多層構造体121、SiドープGaN層(Vピット発生層10)、第2n型窒化物半導体層9および第1n型窒化物半導体層8をエッチングした。このエッチングにより露出した第1n型窒化物半導体層8の上面上に、Auからなるn側電極21を形成した。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。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主に覆うように、SiO2からなる透明保護膜27を形成した。その後、ウエハを620×680μmサイズのチップに分割した。これにより、実施例1に係る窒化物半導体発光素子を得た。
The wafer was taken out from the second MOCVD apparatus. Thereafter, a p-type contact layer (p-type nitride semiconductor layer 18), a p-type GaN layer (p-type nitride semiconductor layer 17), and p-type Al 0.18 so that a part of the first n-type
得られた窒化物半導体発光素子では、順方向電流120mAにおいて、発光波長が448nmであり、発光出力が170mWであり、順方向電圧が3.1Vであった。また、逆方向電圧5Vを印加したとき、漏洩電流は0.0mAであった。 In the obtained nitride semiconductor light emitting device, at a forward current of 120 mA, the emission wavelength was 448 nm, the emission output was 170 mW, and the forward voltage was 3.1V. Further, when a reverse voltage of 5 V was applied, the leakage current was 0.0 mA.
<実施例2>
以下に示す第2n型窒化物半導体層9を結晶成長させたことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、本実施例の窒化物半導体発光素子を得た。第1n型窒化物半導体層8上に、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、厚さ50nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))、および、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)をこの順でMOCVD法により結晶成長させた。
<Example 2>
A nitride semiconductor light emitting device of this example was obtained according to the method described in Example 1 except that the second n-type
<実施例3>
以下に示す第2n型窒化物半導体層9を結晶成長させたことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、本実施例の窒化物半導体発光素子を得た。第1n型窒化物半導体層8上に、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、および、厚さ50nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))をこの順でMOCVD法により結晶成長させた。
<Example 3>
A nitride semiconductor light emitting device of this example was obtained according to the method described in Example 1 except that the second n-type
<実施例4>
以下に示す第2n型窒化物半導体層9を結晶成長させたことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、本実施例の窒化物半導体発光素子を得た。第1n型窒化物半導体層8上に、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)をMOCVD法により結晶成長させた。
<Example 4>
A nitride semiconductor light emitting device of this example was obtained according to the method described in Example 1 except that the second n-type
<比較例1>
比較例1では、第1n型窒化物半導体層8からなる下地基板上に、第2MOCVD装置内において第2n型窒化物半導体層9以降の窒化物半導体層を結晶成長させた。具体的には、凹凸形状が形成されたサファイア基板上に、バッファ層5、厚さ4.0μmの下地層、および、厚さ3.0μmのSiドープn型GaN層(第1n型窒化物半導体層8)をMOCVD法により結晶成長させた。これにより、下地基板を得た。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the nitride semiconductor layers after the second n-type
次に、第2MOCVD装置内において、サファイア基板の温度を1110℃にした状態で、厚さ1.5μmのSiドープGaN層、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、厚さ50nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))、厚さ87nmのアンドープGaN層(n-層9A)、および、厚さ25nmのSiドープn型GaN層(n+層9B(n型ドーパント濃度:1×1019cm-3))をこの順でMOCVD法により結晶成長させた。その後、第2MOCVD装置内において、サファイア基板の温度を801℃にしてから、上記実施例1と同様の方法にしたがって窒化物半導体発光素子を製造した。 Next, in the second MOCVD apparatus, in a state where the temperature of the sapphire substrate is 1110 ° C., a Si-doped GaN layer having a thickness of 1.5 μm, an undoped GaN layer (n − layer 9A) having a thickness of 87 nm, and a thickness of 50 nm. Si-doped n-type GaN layer (n + layer 9B (n-type dopant concentration: 1 × 10 19 cm −3 )), undoped GaN layer (n − layer 9A) having a thickness of 87 nm, and Si-doped n having a thickness of 25 nm A type GaN layer (n + layer 9B (n-type dopant concentration: 1 × 10 19 cm −3 )) was grown in this order by MOCVD. Thereafter, in the second MOCVD apparatus, the temperature of the sapphire substrate was set to 801 ° C., and then a nitride semiconductor light emitting device was manufactured according to the same method as in Example 1.
実施例1〜4では、比較例1に比べて、ESD不良、VF不良およびIR不良を合わせたリーク系の不良が10%程度、低減した。 In Examples 1 to 4, as compared with Comparative Example 1, the leakage-related defects including ESD defects, VF defects, and IR defects were reduced by about 10%.
順方向電圧は、実施例1〜4のうち実施例4において最も高く、実施例3、実施例2および実施例1の順に低くなった。逆バイアス印加時の漏洩電流は、実施例1〜4のうち実施例4において最も多く、実施例3、実施例2および実施例1の順に少なくなった。これらの理由として次に示すことが考えられる。実施例4では第2n型窒化物半導体層9がn-層9Aのみからなるのに対し、実施例3では第2n型窒化物半導体層がn-層9Aとn+層9Bとで構成され、実施例2では第2n型窒化物半導体層9がn-層9Aとn+層9Bとn-層9Aとで構成され、実施例1では第2n型窒化物半導体層9がn-層9Aとn+層9Bとn-層9Aとn+層9Bとで構成されている。
The forward voltage was highest in Example 4 among Examples 1 to 4, and decreased in the order of Example 3, Example 2, and Example 1. The leakage current during reverse bias application was highest in Example 4 among Examples 1 to 4, and decreased in the order of Example 3, Example 2, and Example 1. The following can be considered as these reasons. In Example 4, the second n-type
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、3t 仮想三角形、5 バッファ層、6 下地基板(窒化物半導体発光素子用下地基板)、7 下地層、8 第1n型窒化物半導体層、9 第2n型窒化物半導体層、9A n-層、9B n+層、10 Vピット発生層、11 第3n型窒化物半導体層、14 発光層、15 Vピット、16,17,18 p型窒化物半導体層、19 第1p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、61 成長面、71 第1下地層、71a 斜めファセット面、71b 上面、75 第2下地層、75b 上面、121 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, 3t virtual triangle, 5 buffer layer, 6 ground substrate (ground substrate for nitride semiconductor light-emitting devices), 7 ground layer, 8 1st n-type nitride semiconductor Layer, 9 second n-type nitride semiconductor layer, 9A n − layer, 9B n + layer, 10 V pit generation layer, 11 third n type nitride semiconductor layer, 14 light emitting layer, 15 V pit, 16, 17, 18 p Type nitride semiconductor layer, 19 first p-type nitride semiconductor layer, 21 n-side electrode, 23 transparent electrode, 25 p-side electrode, 27 transparent protective film, 30 mesa portion, 61 growth surface, 71 first underlayer, 71a diagonally Facet surface, 71b upper surface, 75 second underlayer, 75b upper surface, 121 multilayer structure, 122 superlattice layer, 122A wide band gap layer, 122B narrow band gap layer.
Claims (3)
前記下地基板を準備する工程は、
基板上に、第1n型窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第1n型窒化物半導体層上に、n型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層よりも低いn-層を含む第2n型窒化物半導体層を形成する工程とを有し、
前記第2n型窒化物半導体層を形成する工程は、前記第1n型窒化物半導体層側から、前記n - 層と、n型ドーパント濃度が前記n - 層よりも高いn + 層とを交互に積層する工程を含み、
前記n - 層のそれぞれの厚さは、50nm以上100nm以下であり、前記n + 層のそれぞれの厚さは、10nm以上100nm以下であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さは、前記第1n型窒化物半導体層側から数えて1つ目のn + 層の厚さ未満であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さは、50nm以上100nm以下であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて3つ目のn + 層の厚さは、前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さ以下である、窒化物半導体発光素子の製造方法。 Preparing a base substrate having a growth surface;
The step of preparing the base substrate includes
Forming a first n-type nitride semiconductor layer on the substrate;
The second 1n-type nitride semiconductor layer, n-type dopant concentration is lower n than the first 1n-type nitride semiconductor layer - have a forming a second 2n-type nitride semiconductor layer including layers,
In the step of forming the second n-type nitride semiconductor layer, the n − layer and the n + layer having an n-type dopant concentration higher than the n − layer are alternately formed from the first n-type nitride semiconductor layer side. Including the step of laminating,
Each of the n − layers has a thickness of 50 nm to 100 nm, and each of the n + layers has a thickness of 10 nm to 100 nm,
The thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is less than the thickness of the first n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side ,
The thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is 50 nm or more and 100 nm or less,
The thickness of the third n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is equal to or less than the thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side . A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device.
前記第1n型窒化物半導体層上に、n型ドーパント濃度が当該第1n型窒化物半導体層よりも低いn-層を含む第2n型窒化物半導体層とを備え、
前記第2n型窒化物半導体層は、前記第1n型窒化物半導体層側から、前記n - 層と、n型ドーパント濃度が前記n - 層よりも高いn + 層とが交互に積層されており、
前記n - 層のそれぞれの厚さは、50nm以上100nm以下であり、前記n + 層のそれぞれの厚さは、10nm以上100nm以下であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さは、前記第1n型窒化物半導体層側から数えて1つ目のn + 層の厚さ未満であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さは、50nm以上100nm以下であり、
前記第1n型窒化物半導体層側から数えて3つ目のn + 層の厚さは、前記第1n型窒化物半導体層側から数えて2つ目のn + 層の厚さ以下である、窒化物半導体発光素子用下地基板。 A first n-type nitride semiconductor layer;
A second n-type nitride semiconductor layer including an n − layer having an n-type dopant concentration lower than that of the first n-type nitride semiconductor layer on the first n-type nitride semiconductor layer;
In the second n-type nitride semiconductor layer, the n − layer and the n + layer having an n-type dopant concentration higher than the n − layer are alternately stacked from the first n-type nitride semiconductor layer side. ,
Each of the n − layers has a thickness of 50 nm to 100 nm, and each of the n + layers has a thickness of 10 nm to 100 nm,
The thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is less than the thickness of the first n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side ,
The thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is 50 nm or more and 100 nm or less,
The thickness of the third n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side is equal to or less than the thickness of the second n + layer counted from the first n-type nitride semiconductor layer side . A base substrate for a nitride semiconductor light emitting device.
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