JP6793863B2 - 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 - Google Patents
深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6793863B2 JP6793863B2 JP2020006377A JP2020006377A JP6793863B2 JP 6793863 B2 JP6793863 B2 JP 6793863B2 JP 2020006377 A JP2020006377 A JP 2020006377A JP 2020006377 A JP2020006377 A JP 2020006377A JP 6793863 B2 JP6793863 B2 JP 6793863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- forming
- light emitting
- composition ratio
- metal layer
- 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.)
- Active
Links
Images
Description
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第3工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第2工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含み、
前記第4金属層を形成する工程の後に前記第3工程が行われ、
前記第3工程は、前記第3金属層及び前記第4金属層に対して前記加熱処理を行う工程をさらに含む深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。
前記n型半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上にp型電子ブロック層を形成する工程と、
前記p型電子ブロック層上にp型コンタクト層を形成する工程と、
前記p型コンタクト層上に反射電極を形成する工程と、
を具える深紫外発光素子の製造方法であって、
前記p型コンタクト層を形成する工程は、Al組成比xを有するAlxGa1−xNからなる第1層を形成する第1工程と、前記Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAlyGa1−yNからなる第2層を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有する前記p型コンタクト層を形成し、かつ、前記第2層のAl組成比yが0.15以上であり、
前記反射電極を形成する工程は、
前記p型コンタクト層の最表面の前記第2層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300〜600℃の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第3工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする深紫外発光素子の製造方法。
前記n型半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上にp型電子ブロック層を形成する工程と、
前記p型電子ブロック層上にp型コンタクト層を形成する工程と、
前記p型コンタクト層上に反射電極を形成する工程と、
を具える深紫外発光素子の製造方法であって、
前記p型コンタクト層を形成する工程は、Al組成比xを有するAl x Ga 1−x Nからなる第1層を形成する第1工程と、前記Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAl y Ga 1−y Nからなる第2層を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有する前記p型コンタクト層を形成し、かつ、前記第2層のAl組成比yが0.15以上であり、
前記反射電極を形成する工程は、
前記p型コンタクト層の最表面の前記第2層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300〜600℃の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第2工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする深紫外発光素子の製造方法。
前記第4金属層を形成する工程の後に前記第3工程が行われ、
前記第3工程は、前記第3金属層及び前記第4金属層に対して前記加熱処理を行う工程をさらに含む深紫外発光素子の製造方法。
前記発光層において深紫外光を放出する層のAl組成比をw 0 としたときに、
前記第1層の前記Al組成比xは前記Al組成比w 0 よりも高く、
前記第2層の前記Al組成比yは前記Al組成比xよりも低く、
前記Al組成比w 0 、前記Al組成比x、前記Al組成比y、および前記p型コンタクト層の厚さ平均Al組成比zは下記式[1]、[2]:
0.030<z−w 0 <0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
を満足する、上記(4)又は(5)に記載の深紫外発光素子の製造方法。
図1Aに、本発明の一実施形態に関連する深紫外発光素子用の反射電極の製造方法により得られるp側の反射電極80を示す。図2はこの反射電極80を有する深紫外発光素子100の模式断面図である。以下では図1A及び図2の符号を参照する。反射電極80は、p型コンタクト層70の直上に設けることができる。そして、反射電極80は、発光層40から放射される紫外光に対して高い反射率(例えば60%以上)を有する金属を用いた反射電極であり、本発明では、このような反射率を有する金属(以下、「反射金属」と言う。)としてロジウム(Rh)を用いる。ロジウム(Rh)は、例えば市販される金属ロジウム(例えば純度3N)を蒸着源として使用することができる。そして、p型コンタクト層70が超格子構造を有し、かつ、p型コンタクト層70上にニッケル(Ni)を一定の厚さ以上で介して上記反射金属を形成することで得られるp側の反射電極は深紫外光への反射率が高い。さらに、300℃以上600℃以下の加熱処理を行うことで、p型コンタクト層70とp側の反射電極80とで比較的良好なオーミック接触を取ることもでき、さらに高電流にも耐えられる信頼性を有することが分かった。なお、上記の反射電極80の反射率は、深紫外発光素子100の状態で反射電極80の反射率を直接測定することが極めて困難であるため、サファイア基板上に第1金属層81と第2金属層82を成膜し、熱処理工程前と熱処理工程後において透明なサファイア基板側から反射電極80に向けて各波長の光を当て、紫外可視分光光度計を用いて波長に対する反射率(例えば波長300nmに対する反射率)を測定することにより代用するものとする。
第1工程ではp型コンタクト層70上に第1金属層81としてNiを3〜20nmの厚さで形成する。Niは電子ビーム蒸着法及び抵抗加熱蒸着法などの真空蒸着法、並びにスパッタ法などの一般的な手法によりp型コンタクト層70の表面に蒸着することができる。3nm未満では前述の頓死を抑制することが困難となり、20nmを超えると反射電極の反射率の低下が著しいためである。また、第1金属層81の厚さを3〜10nmとすることがさらに好ましい。第1金属層81を10nm以下の厚さで形成することで、加熱処理後の反射電極80による波長300nmに対する反射率を60%以上とすることができる。なお、第1金属層81の厚さは、水晶振動子の膜厚計を用いて測定することができる。
第2工程では第1金属層81上に第2金属層82としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する。20nm未満では第2金属層82の紫外光に対する反射率が十分に高いものとならないことがあるためである。また、2μmを超えるとRhに掛かる費用の問題が生じるためである。後述の熱処理工程による第1金属層81の拡散後の反射電極の反射率を向上させるためには第2金属層82の厚さは30nm以上とすることがより好ましく、費用を抑えるため100nm以下とすることがより好ましい。第2工程も第1工程と同様に真空蒸着法及びスパッタ法などの一般的な手法により第2金属層を形成することができる。第2金属層82の厚さは、水晶振動子の膜厚計を用いて測定することができる。
第3工程では第1金属層81及び第2金属層82に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行い、反射電極80を得る。本工程のように、p側電極を形成した後にオーミック接触を取るための加熱処理を行う際に用いる雰囲気ガスとして窒素などの不活性ガスを用いることが一般的である。本工程においても不活性ガスのみを雰囲気ガスとして用いてもよい。ただし本工程においては、雰囲気ガス中に酸素を含むことがより好ましい。雰囲気ガス中の酸素の割合としては、流量比として0%超50%以下とすることが好ましい。
また、上記の反射電極(熱処理工程後)の反射率測定において、Rh単体の波長300nmに対する反射率が70〜73%であり、NiとAuの合金の反射率が40%未満であるため、本発明のNiとRhからなる反射電極80は、第1金属層81の厚さを3〜20nm、第2金属層82の厚さを20nm〜2μm範囲とすることにより、波長300nmに対する反射率を40%以上67%未満の範囲とすることができ、第1金属層81の厚さを3〜10nm、第2金属層82の厚さを30nm〜100nmの範囲とすることにより、波長300nmに対する反射率を60%以上70%未満とすることができる。なお、NiはRhと合金化してもRh単体による反射率を大きく下げない。また、反射電極80において、Ni及びRh以外に含有され得る反射率を大きく下げない不純物としては、ルテニウム(Ru)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)が考えられ、その不純物含有量は40質量%以下であり、10質量%以下が好ましい。
次に、本発明により得られる反射電極80を有する深紫外発光素子100を説明する。本発明の一実施形態に従う深紫外発光素子100は、図2に示すように、基板10上に、n型半導体層30、発光層40、p型電子ブロック層60およびp型コンタクト層70、そして上記のp側の反射電極80を順次有する深紫外発光素子である。そして、反射電極80はp型コンタクト層の最表面の第2層72上に設けられる。p型コンタクト層70は、Al組成比xを有するAlxGa1-xNからなる第1層71と、Al組成比yを有するAlyGa1-yNからなる第2層72と、を交互に積層してなる超格子構造を有する。また、第2層72のAl組成比yは0.15以上(y≧0.15)である。
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
を満足することが好ましい。
基板10としては、発光層40による発光を透過することのできる基板を用いることが好ましく、例えばサファイア基板または単結晶AlN基板などを用いることができる。また、基板10として、サファイア基板の表面にアンドープのAlN層をエピタキシャル成長させたAlNテンプレート基板を用いてもよい。
n型半導体層30は必要によりバッファ層20を介し、基板10上に設けられる。n型半導体層30を基板10上に直接設けてもよい。n型半導体層30には、n型のドーパントがドープされる。n型ドーパントの具体例として、シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),錫(Sn),硫黄(S),酸素(O),チタン(Ti),ジルコニウム(Zr)等を挙げることができる。n型ドーパントのドーパント濃度は、n型半導体層30がn型として機能することのできるドーパント濃度であれば特に限定されず、例えば1.0×1018atoms/cm3〜1.0×1020atoms/cm3とすることができる。また、n型半導体層30のバンドギャップは、発光層40(量子井戸構造とする場合は井戸層41)のバンドギャップよりも広く、発光する深紫外光に対し透過性を有することが好ましい。また、n型半導体層30を単層構造や複数層からなる構造の他、III族元素の組成比を結晶成長方向に組成傾斜させた組成傾斜層や超格子構造を含む構成することもできる。n型半導体層30は、n側電極とのコンタクト部を形成するだけでなく、基板から発光層に至るまでに結晶性を高める機能を兼ねる。
発光層40はn型半導体層30上に設けられ、深紫外光を放射する。発光層40は、AlGaNよりなることができ、そのAl組成比は、放射光の波長が深紫外光の200〜350nmとなるよう、または、中心発光波長が265nm以上317nm以下となるよう設定することができる。このようなAl組成比は、例えば0.25〜0.60の範囲内とすることができる。
発光層40が上述した量子井戸構造を有する場合、発光層40におけるp型電子ブロック層60に最も近い井戸層41と、後記のp型電子ブロック層60との間に、障壁層42及びp型電子ブロック層60のいずれのAl組成比よりもAl組成比の高いガイド層が設けられることも好ましい。これにより、深紫外発光素子100の発光出力を高めることができる。この場合、ガイド層のAl組成比をbgと表記し、後記するp型電子ブロック層60のAl組成比αを用いれば、各Al組成比の関係は以下のとおりである。
w(井戸層)<b(障壁層)<α(p型電子ブロック層)<bg(ガイド層)
p型電子ブロック層60は、発光層40上に設けられる。p型電子ブロック層60は電子を堰止めし、電子を発光層40(MQW構造の場合には井戸層41)内に注入して、電子の注入効率を高めるための層として用いられる。この目的のため、深紫外光を放出する層のAl組成比w0(量子井戸構造の場合、井戸層41のAl組成比wに相当)にもよるが、p型電子ブロック層60のAl組成比αを、0.35≦α≦0.95とすることが好ましい。なお、Al組成比αが0.35以上であれば、p型電子ブロック層60はIII族元素としてのAlとGaに対して5%以内の量のInを含んでいてもよい。ここで、Al組成比αは上記条件を満足しつつ、p型コンタクト層70の厚さ平均Al組成比zよりも高くすることが好ましい。すなわち、α>zとすることが好ましい。また、p型電子ブロック層60のAl組成比αおよび障壁層42のAl組成比bの両者に関し、0<α−b≦0.55を満足することがより好ましい。こうすることで、p型電子ブロック層60による井戸層41への電子の注入効率を確実に高めることができる。
p型コンタクト層70は、p型電子ブロック層60上に設けられる。p型コンタクト層70は、その直上に設けられるp側の反射電極80と、p型電子ブロック層60との間の接触抵抗を低減するための層である。したがって、p型コンタクト層70およびp側の反射電極80との間に、製造上不可避的な不純物以外の所期の構成は存在しないこととなる。すなわち、超格子構造のp型コンタクト層70上に接してp側の反射電極80がある。
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
を満足することが好ましい。
図2に示すように、基板10と、n型半導体層30との間に、両者の格子不整合を緩和するためのバッファ層20を設けることも好ましい。バッファ層20としてアンドープのIII族窒化物半導体層を用いることができ、バッファ層20を超格子構造とすることも好ましい。
また、n型半導体層30の露出面上に設けられ得るn側電極90は、例えばTi含有膜およびこのTi含有膜上に形成されたAl含有膜を有する金属複合膜とすることができる。n側電極90の厚さ、形状およびサイズは、発光素子の形状およびサイズに応じて適宜選択することができる。n側電極90は、図2に示すような、n型半導体層30の露出面上への形成に限定されず、n型半導体層と電気的に接続していればよい。
なお、図2には図示しないが、発光層40と、p型電子ブロック層60との間に、p型電子ブロック層60のAl組成比αよりもAl組成比の高いAlGaNからなるガイド層を設けてもよい。ガイド層を設けることで、発光層40への正孔の注入を促進することができる。
また、図2には図示しないが、AlGaNよりなるp型クラッド層をp型電子ブロック層60とp型コンタクト層70との間に設けても構わない。p型クラッド層とは、発光層40における深紫外光を放出する層のAl組成比(量子井戸構造の場合はAl組成比w)およびp型コンタクト層70の厚さ平均Al組成比zより高く、一方、p型電子ブロック層60のAl組成比αより低いAl組成比を持つ層である。つまり、p型電子ブロック層60とp型クラッド層は、いずれも深紫外光を放出する層のAl組成比より高いAl組成比を持つ層であり、発光層40から発光された深紫外光を実質的に透過する層である。ただし、p型クラッド層は設けない方が好ましい。この理由は、特開2016-111370号公報に記載されているとおりであり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。なお、p型クラッド層を設ける場合、p型クラッド層のAl組成比をβとすると、α>βであり、かつ、β>yである。
次に、上述した深紫外発光素子100の製造方法を得るための一実施形態を、図3を用いて説明する。本発明に従う深紫外発光素子100の製造方法の一実施形態は、基板10上に(図3ステップ3A参照)、n型半導体層30を形成する工程と、n型半導体層30上に発光層40を形成する工程と、発光層40上にp型電子ブロック層60を形成する工程(図3ステップ3B参照)と、前記p型電子ブロック層上にp型コンタクト層を形成する工程(図3ステップ3C参照)と、前記p型コンタクト層上に反射電極を形成する工程(図3ステップ3D参照)と、を具える。そして、前記p型コンタクト層を形成する工程は、Al組成比xを有するAlxGa1-xNからなる第1層を形成する第1工程と、前記Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAlyGa1-yNからなる第2層を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有する前記p型コンタクト層を形成し、かつ、前記第2層のAl組成比yが0.15以上である。そして、反射電極80の実施形態に述べたように、反射電極を形成する工程は、超格子構造を有するp型コンタクト層70上に、第1金属層81としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、第1金属層81上に第2金属層82としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行う第3工程と、を具える(図1A参照)。また、p型コンタクト層70を形成する工程(ステップ3C参照)は、Al組成比xを有するAlxGa1-xNからなる第1層71を形成する第1工程と、Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAlyGa1-yNからなる第2層72を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有するp型コンタクト層70を形成する工程であり、第2層72のAl組成比yは0.15以上(y≧0.15)である。
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
を満足することが好ましい。
図1A及び図3に示した工程図に従って、発明例1に係る深紫外発光素子を作製した。まず、サファイア基板(直径2インチ、厚さ:430μm、面方位:(0001))を用意した。次いで、MOCVD法により、上記サファイア基板上に中心膜厚0.60μmのAlN層を成長させ、AlNテンプレート基板とした。その際、AlN層の成長温度は1300℃、チャンバ内の成長圧力は10Torrであり、V/III比が163となるようにアンモニアガスとTMAガスの成長ガス流量を設定した。なお、AlN層の膜厚については、光干渉式膜厚測定機(ナノスペックM6100A;ナノメトリックス社製)を用いて、ウェーハ内の中心を含む、等間隔に分散させた計25箇所の膜厚を測定した。
また、露出したn型半導体層上には、Ti/Alからなるn側電極を形成した。Tiの厚さは20nmであり、Alの厚さは150nmである。
最後に、RTA装置(アドバンス理工製;赤外線ランプアニール加熱装置)を用いて最高到達温度550℃に10分間保持して、オーミックコンタクトのための熱処理を行い、NiとRhからなる反射電極を形成した。なお、RTA装置内での熱処理雰囲気は、N2とO2の混合ガスとし、混合ガス中のN2流量を1.0slm,O2流量を0.5slmとした。サファイア基板をレーザースクライブしてチップサイズ1000μm×1000μmに個片化し、参考例1に係る深紫外発光素子を作製した。
参考例1における混合ガス雰囲気に代えて、RTA装置内での熱処理雰囲気をN2ガス(N2流量1.5slm)とした以外は、参考例1と同様にして参考例2に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
第1層のAl組成比xを0.43とし、第2層のAl組成yを0.27とした以外は、参考例1と同様にして参考例3に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例1における反射電極のNiの厚さを2nmに変えた以外は、参考例1と同様にして、比較例1に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例1における反射電極のNiを設けなかった以外は、参考例1と同様にして、比較例2に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例1における超格子構造のp型コンタクト層(合計厚さ52.5nm)を、Al0.42Ga0.58N層の厚さ50nmの単層構造に変えた以外は参考例1と同様として、比較例3に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例1におけるNiとRhからなる反射電極を、厚さ10nmのNi層と、Ni層上の厚さ20nmのAu層とを順に形成したものに変えた以外は、参考例1と同様にして比較例4に係る深紫外発光素子を作製し発光出力を評価した。
参考例1におけるNiとRhからなる反射電極を、厚さ10nmのNi層と、Ni層上の厚さ20nmのAu層とを順に形成したものに変え、第1層のAl組成比xを0.43とし、第2層のAl組成yを0.27とした以外は、参考例1と同様にして比較例5に係る深紫外発光素子の発光出力を評価した。
参考例1における超格子構造のp型コンタクト層を、AlGaN層の単層構造に替え、そのAl組成比および厚さを表3に記載のとおりとし、反射電極にNiを用いなかった。また、チップサイズを560μm×780μmとした以外は、参考例1と同様にして比較例11〜13に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例1〜3および比較例1〜5で得られた発光素子(チップサイズ□1000μm)を、フリップチップ方式で球状Auバンプを用いてAlN製サブマウント(サイズ20mm×15mm、厚さ0.8mm)に実装した。さらにAlN製サブマウントにAl製ヒートシンクを接続した状態で、定電流電源装置を用いて350mAの通電を行い、その際の順方向電圧を測定すると共にサファイア基板側に配置した受光部によりフォトディテクターによる発光出力の測定を行った。結果を表2に示す。なお、スペクトルアナライザによる発光波長の測定を行ったところ、発光中心波長はいずれも310nmであった。値は測定個数10個の平均値である。
実施例および比較例1〜5に対して、上記評価1の測定を行った後、350mAを160時間連続通電した。連続通電後に出力を再測定して初期出力と比較し、不点灯あるいは初期の発光出力から半減以下へ出力の急減が有る場合に頓死があったと判定した。測定個数10個のうち、頓死したチップの比率を表2に示す。
比較例11〜13については、p型コンタクト層の上にマスクを形成してドライエッチングによるメサエッチングを行い、n型半導体層を露出させたあとの、露出したn型半導体層とp型コンタクト層に対し、サイズ560μm×780μmの小型チップをAuバンプを用いてAlN製サブマウント(サイズ:1.5×1.1mm厚さ:0.2mm)に実装し、20mAを通電した際の発光出力と順方向電厚を測定した。値は測定個数10個の平均値である。さらに、ウェーハ内10か所から抜き取ったチップについて、電流20mAで通電して初期の発光出力を確認し、次いで、電流を20mAで250時間連続通電し、通電後に初期の発光出力から半減以下の出力となる(すなわち、頓死した)チップの比率を表3に示す。なお、発光出力の測定にあたっては、サファイア基板面側に配置したフォトディテクターを用いた。
よって、下記[1]と[2]式の条件を同時に満足する。
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
比較例1〜3で頓死が発生したのは、p型コンタクト層とp側の反射電極界面におけるコンタクト不良が発生したためだと考えられる。一方、参考例1〜3では、p型コンタクト層が超格子構造を有し、かつNi層が十分な厚さを有するため、コンタクト不良が発生しなかったと推定される。また、比較例4,5と参考例1〜3との比較により、NiとRhからなる反射電極は、順方向電圧を大きく変えることなく発光出力の増大に効果があることが分かる。
参考例1〜3では発光中心波長310nmであったところ、これに代えて発光中心波長が280nmとなる深紫外発光素子により実験を行った。参考例1における各半導体層のAl組成比を下記表4に記載のとおりに変えた以外は参考例1と同様にして参考例4に係る深紫外発光素子を作製した。なお、AlNテンプレート基板上のアンドープのAlGaN層は、Al組成比0.85から0.65まで結晶成長方向に組成傾斜させることで形成した。
参考例4におけるNiとRhからなる反射電極を、厚さ10nmのNi層と、Ni層上の厚さ20nmのAu層とを順に形成したものに変えた以外は、参考例4と同様にして比較例6に係る深紫外発光素子を作製し発光出力を評価した。
参考例4における超格子構造のp型コンタクト層(合計厚さ52.5nm)を、Al0.59Ga0.41N層の厚さ50nmの単層構造に変えた以外は参考例1と同様として、比較例3に係る深紫外発光素子を作製し評価した。
参考例4および比較例6,7(いずれも参考例1と同様チップサイズ1000μm×1000μm)に対して、上述の評価1と同様にして発光出力Po及び順方向電圧Vfを測定評価した。結果を表5に示す。次いで、この測定を行った後、350mAを20時間連続通電した。連続通電後に出力を再測定して初期出力と比較し、不点灯あるいは初期の発光出力から半減以下へ出力の急減が有る場合に頓死があったと判定した。測定個数10個のうち、頓死したチップの比率を表5に併せて示す。
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
比較例7で頓死が発生したのは、比較例3と同様、p型コンタクト層とp側の反射電極界面におけるコンタクト不良が発生したためだと考えられる。一方、参考例4では、p型コンタクト層が超格子構造を有し、かつNi層が十分な厚さを有するため、コンタクト不良が発生しなかったと推定される。また、参考例4と比較例6とを比較すると、NiとRhからなる反射電極は、順方向電圧を大きく変えることなく発光出力の増大に効果があることが分かる。
参考例4と同様にして各半導体層を形成し、次いで、電子ビーム蒸着法を用いて、厚さ7nmのNi層(第1金属層)と、Ni層上の厚さ50nmのRh層(第2金属層)とを順に形成した。続けて、そのRh層(第2金属層)の上に第3金属層として厚さ3nmのNi層を形成し、次いで第4金属層として厚さ20nmのRh層を順に形成した。その後、参考例4と同様に、オーミックコンタクトのための熱処理を行った。その他の作製条件は参考例4と同様である。こうして、実施例5に係る深紫外発光素子を作製した。なお、p型電子ブロック層およびp型コンタクト層のp型層の合計厚さは92.5nmである。
実施例5ではRh層(第2金属層)の上に第3金属層として厚さ3nmのNi層を形成し、次いで第4金属層として厚さ20nmのRh層を順に形成したところ、Rh層(第2金属層)の上に厚さ20nmのAu層を形成した以外は、実施例5と同様にして比較例8に係る深紫外発光素子を作製した。
実施例5ではRh層(第2金属層)の上に第3金属層として厚さ3nmのNi層を形成し、次いで第4金属層として厚さ20nmのRh層を順に形成したところ、Rh層(第2金属層)の上に第3金属層として厚さ3nmのNi層を、第4金属層として厚さ20nmのAu層を順に形成した以外は、実施例5と同様にして比較例9に係る深紫外発光素子を作製した。
評価4では連続通電時間を20時間としていたところ、これを168時間および1000時間に時間を延ばして連続通電した以外は評価4と同様にして、上記の実施例と比較例の頓死の有無を確認した。評価5による評価結果を表6に示す。
p型電子ブロック層の厚さ40nmから33nmに変更した以外は、実施例5と同様にして実施例6に係る深紫外発光素子を作製し評価した。p型電子ブロック層およびp型コンタクト層のp型層の合計厚さは85.5nmである。
p型コンタクト層の第1層の厚さを5nmから2.5nmへと薄くし、厚さ平均Al組成比zを0.53とした以外は、実施例5と同様にして、実施例7に係る深紫外発光素子を作製し評価した。前記pブロック層および前記p型コンタクト層のp型の合計厚さは75nmである。
20 バッファ層
30 n型半導体層
40 発光層
41 井戸層
42 障壁層
60 p型電子ブロック層
70 p型コンタクト層
71 第1層
72 第2層
80 反射電極
81 第1金属層
82 第2金属層
83 第3金属層
84 第4金属層
90 n側電極
100 深紫外発光素子
Claims (10)
- 超格子構造を有するp型コンタクト層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第3工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。 - 超格子構造を有するp型コンタクト層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300℃以上600℃以下の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第2工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含み、
前記第4金属層を形成する工程の後に前記第3工程が行われ、
前記第3工程は、前記第3金属層及び前記第4金属層に対して前記加熱処理を行う工程をさらに含む深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。 - 前記第3工程における加熱処理を行うときの雰囲気ガスが酸素を含む、請求項1又は2に記載の深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。
- 基板上に、n型半導体層を形成する工程と、
前記n型半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上にp型電子ブロック層を形成する工程と、
前記p型電子ブロック層上にp型コンタクト層を形成する工程と、
前記p型コンタクト層上に反射電極を形成する工程と、
を具える深紫外発光素子の製造方法であって、
前記p型コンタクト層を形成する工程は、Al組成比xを有するAlxGa1−xNからなる第1層を形成する第1工程と、前記Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAlyGa1−yNからなる第2層を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有する前記p型コンタクト層を形成し、かつ、前記第2層のAl組成比yが0.15以上であり、
前記反射電極を形成する工程は、
前記p型コンタクト層の最表面の前記第2層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300〜600℃の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第3工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする深紫外発光素子の製造方法。 - 基板上に、n型半導体層を形成する工程と、
前記n型半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上にp型電子ブロック層を形成する工程と、
前記p型電子ブロック層上にp型コンタクト層を形成する工程と、
前記p型コンタクト層上に反射電極を形成する工程と、
を具える深紫外発光素子の製造方法であって、
前記p型コンタクト層を形成する工程は、Al組成比xを有するAl x Ga 1−x Nからなる第1層を形成する第1工程と、前記Al組成比xよりも低いAl組成比yを有するAl y Ga 1−y Nからなる第2層を形成する第2工程と、を交互に繰り返して超格子構造を有する前記p型コンタクト層を形成し、かつ、前記第2層のAl組成比yが0.15以上であり、
前記反射電極を形成する工程は、
前記p型コンタクト層の最表面の前記第2層上に、
第1金属層としてNiを3〜20nmの厚さで形成する第1工程と、
前記第1金属層上に第2金属層としてRhを20nm以上2μm以下の厚さで形成する第2工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層に対して300〜600℃の加熱処理を行う第3工程と、
を具え、
前記第2工程の後に、前記第2金属層上に、第3金属層としてNi層を形成する工程と、前記第3金属層上に第4金属層としてRh層を形成する工程をさらに含み、
前記第4金属層を形成する工程の後に前記第3工程が行われ、
前記第3工程は、前記第3金属層及び前記第4金属層に対して前記加熱処理を行う工程をさらに含む深紫外発光素子用の反射電極の製造方法。 - 前記p型コンタクト層の超格子構造において、
前記発光層において深紫外光を放出する層のAl組成比をw0としたときに、
前記第1層の前記Al組成比xは前記Al組成比w0よりも高く、
前記第2層の前記Al組成比yは前記Al組成比xよりも低く、
前記Al組成比w0、前記Al組成比x、前記Al組成比y、および前記p型コンタクト層の厚さ平均Al組成比zは下記式[1]、[2]:
0.030<z−w0<0.20 ・・・[1]
0.050≦x−y≦0.47 ・・・[2]
を満足する、請求項4又は5に記載の深紫外発光素子の製造方法。 - 前記発光層における前記p型電子ブロック層に最も近い井戸層と、前記p型電子ブロック層との間に、前記発光層の障壁層及び前記p型電子ブロック層のいずれのAl組成比よりもAl組成比の高いガイド層をさらに有する、請求項6に記載の深紫外発光素子の製造方法。
- 前記ガイド層はAlNからなる、請求項7に記載の深紫外発光素子の製造方法。
- 前記Al組成比w0は、0.25以上0.60以下である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の深紫外発光素子の製造方法。
- 前記p型電子ブロック層と前記p型コンタクト層とのp型層の合計厚さが、65〜100nmである、請求項4〜9のいずれか1項に記載の深紫外発光素子の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/001761 WO2020153308A1 (ja) | 2019-01-22 | 2020-01-20 | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 |
CN202080010391.9A CN113330586A (zh) | 2019-01-22 | 2020-01-20 | 深紫外发光元件用反射电极的制造方法、深紫外发光元件的制造方法及深紫外发光元件 |
US17/424,562 US20220123177A1 (en) | 2019-01-22 | 2020-01-20 | Method of producing reflective electrode for deep ultraviolet light-emitting element, method of producing deep ultraviolet light-emitting element, and deep ultraviolet light-emitting element |
TW109102621A TWI722784B (zh) | 2019-01-22 | 2020-01-22 | 深紫外發光元件用的反射電極的製造方法、深紫外發光元件的製造方法及深紫外發光元件 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019008785 | 2019-01-22 | ||
JP2019008785 | 2019-01-22 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020090012A Division JP2020129697A (ja) | 2019-01-22 | 2020-05-22 | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020120114A JP2020120114A (ja) | 2020-08-06 |
JP6793863B2 true JP6793863B2 (ja) | 2020-12-02 |
Family
ID=71891254
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020006377A Active JP6793863B2 (ja) | 2019-01-22 | 2020-01-17 | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 |
JP2020090012A Pending JP2020129697A (ja) | 2019-01-22 | 2020-05-22 | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020090012A Pending JP2020129697A (ja) | 2019-01-22 | 2020-05-22 | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6793863B2 (ja) |
CN (1) | CN113330586A (ja) |
TW (1) | TWI722784B (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022091173A1 (ja) * | 2020-10-26 | 2022-05-05 | 創光科学株式会社 | 窒化物半導体紫外線発光素子 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3631157B2 (ja) * | 2001-03-21 | 2005-03-23 | 日本電信電話株式会社 | 紫外発光ダイオード |
US7501295B2 (en) * | 2006-05-25 | 2009-03-10 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Method of fabricating a reflective electrode for a semiconductor light emitting device |
KR101055090B1 (ko) * | 2009-03-02 | 2011-08-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
JP4940363B1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-05-30 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
JP5601281B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2014-10-08 | 豊田合成株式会社 | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法 |
TWI467807B (zh) * | 2011-10-28 | 2015-01-01 | Rgb Consulting Co Ltd | 覆晶式之發光二極體 |
JP6092961B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2017-03-08 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | Iii族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
US11107952B2 (en) * | 2017-03-27 | 2021-08-31 | Dowa Electronics Materials Co., Ltd. | Group III nitride semiconductor light emitting element and method of manufacturing the same |
-
2020
- 2020-01-17 JP JP2020006377A patent/JP6793863B2/ja active Active
- 2020-01-20 CN CN202080010391.9A patent/CN113330586A/zh active Pending
- 2020-01-22 TW TW109102621A patent/TWI722784B/zh active
- 2020-05-22 JP JP2020090012A patent/JP2020129697A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113330586A (zh) | 2021-08-31 |
TWI722784B (zh) | 2021-03-21 |
TW202029523A (zh) | 2020-08-01 |
JP2020120114A (ja) | 2020-08-06 |
JP2020129697A (ja) | 2020-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6849641B2 (ja) | 深紫外発光素子およびその製造方法 | |
JP6793815B2 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
JP3920315B2 (ja) | 窒化物系半導体発光素子 | |
US20110017976A1 (en) | Ultraviolet light emitting diode/laser diode with nested superlattice | |
US8357607B2 (en) | Method for fabricating nitride-based semiconductor device having electrode on m-plane | |
JP6753995B2 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP2007157853A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
WO2006054673A1 (en) | Group iii nitride semiconductor light-emitting device | |
JP2007081368A (ja) | 窒化物系半導体発光素子 | |
WO2020153308A1 (ja) | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 | |
JP6793863B2 (ja) | 深紫外発光素子用の反射電極の製造方法、深紫外発光素子の製造方法および深紫外発光素子 | |
JP2008288532A (ja) | 窒化物系半導体装置 | |
JP2016136594A (ja) | エピタキシャルウエハ、半導体発光素子、発光装置及びエピタキシャルウエハの製造方法 | |
WO2020122137A1 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP2005340789A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子 | |
JP5547279B2 (ja) | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 | |
JP2006019713A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子およびそれを用いたled | |
KR20130078343A (ko) | 높은 자유 정공 농도를 가지는 질화물계 발광소자의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200324 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200827 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201027 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6793863 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |