JP6993843B2 - Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing a 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及び窒化物半導体発光素子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 a nitride semiconductor light emitting device.
近年、紫外光を出力する発光ダイオードやレーザダイオード等の窒化物半導体発光素子が提供されており、発光強度を向上させた窒化物半導体発光素子の開発が進められている(特許文献1参照。)。 In recent years, nitride semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes that output ultraviolet light have been provided, and development of nitride semiconductor light emitting devices with improved light emission intensity is underway (see Patent Document 1). ..
特許文献1に記載の窒化物半導体発光素子は、窒化物半導体基板上に、活性層をp型クラッド層とn型クラッド層とで挟み込む構造を有する窒化物半導体発光素子において、該活性層は、井戸層の全積層数が2以下である、障壁層と井戸層とからなる量子井戸構造であり、n型クラッド層と活性層との間、およびp型クラッド層と活性層との間の両方にはAlcGa1-cN(0≦c<1)からなる第2の窒化物半導体層を有し、さらに前記活性層と第2の窒化物半導体層との間に、Inを含む窒化物半導体からなる第1の窒化物半導体層を有し、該第1の窒化物半導体層は、InzGa1-zN(0<z≦1)を含む多層膜構造であり、前記活性層とp側の第1の窒化物半導体層の間には、AlγGa1-γN(0<γ<1)からなる電子閉じ込め層を有し、前記活性層は2層以上の障壁層を有し、最もp型層側に位置する障壁層は、活性層内で最もp側に形成され、n型不純物を実質的に含まず、p型不純物を含み、他の障壁層はアンドープ若しくはn型不純物を含み、前記p型クラッド層、n型クラッド層が、AlbGa1-bN(0.05<b<1)とGaNの超格子からなることを特徴とする。
The nitride semiconductor light emitting element described in
ところで、窒化物半導体発光素子の表面の平坦性を向上するためには、超格子の積層数を多くすることが好ましい。しかしながら、超格子の積層数が多くなるにつれ、窒化物半導体発光素子の素材であるウエハの反りが大きくなり、発光素子の加工に支障が生じる虞がある。 By the way, in order to improve the flatness of the surface of the nitride semiconductor light emitting device, it is preferable to increase the number of superlattices stacked. However, as the number of superlattices stacked increases, the warpage of the wafer, which is the material of the nitride semiconductor light emitting device, increases, which may hinder the processing of the light emitting device.
そこで、本発明は、窒化物半導体発光素子の素材であるウエハの反りを抑制し発光素子の加工に支障を生じにくくさせることができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, which can suppress the warp of a wafer, which is a material of the nitride semiconductor light emitting device, and make it difficult for the processing of the light emitting device to be hindered. The purpose is to do.
本発明は、上記課題を解決することを目的として、基板を含む下地構造部上に位置するn型AlGaNにより形成されたn型クラッド層と、前記n型クラッド層上に位置する、複数の障壁層と複数の井戸層とをこの順に交互に積層してなる多重量子井戸層とを含む窒化物半導体発光素子であって、前記n型クラッド層は、前記下地構造部側に位置して、第1のAl組成比を有するn型AlGaNにより形成された第1のAlGaN層と、前記第1のAlGaN層及び前記多重量子井戸層の間に位置して、前記第1のAl組成比以下のAl組成比を有するAlGaNにより形成された複数の層が交互に積層された緩衝層とを備え、前記緩衝層は、互いに相違するAl組成比を有するAlGaNにより形成された2種類の層が交互に積層されたものであり、前記2種類の層は、前記第1のAl組成比以下の第2のAl組成比を有するAlGaNを含む第2のAlGaN層と、前記第2のAl組成比よりも小さい第3のAl組成比を有するAlGaNを含む第3のAlGaN層とを含み、前記第3のAlGaN層は、前記第2のAlGaN層の厚さよりも大きい厚さを有する、窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, an n-type clad layer formed of an n-type AlGaN located on a base structure including a substrate, and a plurality of barriers located on the n-type clad layer. A nitride semiconductor light emitting device including a multiplex quantum well layer in which layers and a plurality of well layers are alternately laminated in this order, wherein the n-type clad layer is located on the base structure side and is a second device. An Al that is located between the first AlGaN layer formed of n-type AlGaN having an Al composition ratio of 1 and the first AlGaN layer and the multiple quantum well layer, and is equal to or less than the first Al composition ratio. A buffer layer in which a plurality of layers formed of AlGaN having a composition ratio are alternately laminated is provided , and the buffer layer is formed by alternately stacking two types of layers formed of AlGaN having different Al composition ratios. The two types of layers are smaller than the second AlGaN layer containing AlGaN having a second Al composition ratio equal to or lower than the first Al composition ratio and the second Al composition ratio. A nitride semiconductor light emitting device and a nitride semiconductor light emitting device including a third AlGaN layer containing AlGaN having a third Al composition ratio, wherein the third AlGaN layer has a thickness larger than the thickness of the second AlGaN layer. Provided is a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device.
本発明によれば、ウエハの反りを抑制して発光素子の加工に支障を生じにくくさせることができる窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, which can suppress the warp of a wafer and make it difficult for the processing of the light emitting device to be hindered.
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態について、図1及び図2を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の窒化物半導体発光素子の寸法比と一致するものではない。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. It should be noted that the embodiments described below are shown as suitable specific examples for carrying out the present invention, and there are some parts that specifically exemplify various technically preferable technical matters. , The technical scope of the present invention is not limited to this specific aspect. Further, the dimensional ratio of each component in each drawing does not necessarily match the dimensional ratio of the actual nitride semiconductor light emitting device.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る窒化物半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。窒化物半導体発光素子1(以下、単に「発光素子1」ともいう。)は、紫外領域の波長の光を発する発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)である。本実施の形態では、特に、中心波長が280nm~360nmの深紫外光を発する発光素子1を例に挙げて説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention. The nitride semiconductor light emitting device 1 (hereinafter, also simply referred to as “
図1に示すように、発光素子1は、基板10と、バッファ層22と、n型クラッド層30と、多重量子井戸層を含む活性層50と、電子ブロック層60と、p型クラッド層70と、p型コンタクト層80と、n側電極90と、p側電極92とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
発光素子1を構成する半導体には、例えば、AlxGayIn1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)にて表される2元系、3元系若しくは4元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、これらのIII族元素の一部は、ホウ素(B)、タリウム(Tl)等で置き換えても良く、また、Nの一部をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置き換えても良い。
The semiconductor constituting the
基板10は、発光素子1が発する深紫外光に対して透光性を有している。基板10は、例えば、サファイア(Al2O3)を含むサファイア基板である。基板10には、サファイア(Al2O3)基板の他に、例えば、窒化アルミニウム(AlN)基板や、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)基板を用いてもよい。
The
バッファ層22は、基板10上に形成されている。バッファ層22は、AlN層を含んで構成されている。基板10及びバッファ層22は、下地構造部2を構成する。なお、基板10がAlN基板またはAlGaN基板である場合、バッファ層22は必ずしも設けなくてもよい。
The
n型クラッド層30は、下地構造部2上に形成されている。n型クラッド層30は、n型のAlGaN(以下、単に「n型AlGaN」ともいう。)により形成された層であり、例えば、n型の不純物としてシリコン(Si)がドープされたAlGaNを含む層である。なお、n型の不純物としては、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)、テルル(Te)、炭素(C)等を用いてもよい。
The n-
n型クラッド層30は、下地構造部2上に形成された第1のAlGaN層32と、この第1のAlGaN層32上に形成された緩衝層34とを備えている。換言すれば、n型クラッド層30は、n型クラッド層30内において、下地構造部2側に位置する第1のAlGaN層と、第1のAlGaN層32と後述する多重量子井戸層との間に位置する緩衝層34とを備えている。
The n-
次に、図2を参照して、第1のAlGaN層32及び緩衝層34の詳細について説明する。図2は、図1に示す発光素子1のn型クラッド層30のAl組成比の一例を模式的に示すグラフである。なお、Al組成比には、別の表現として、「AlNモル分率」(%)を用いてもよい。図2の縦軸は、n型クラッド層30のAl組成比(%)を示し、横軸は、n型クラッド層30を構成する第1のAlGaN層32及び緩衝層34の位置を模式的に示している。図2内の符号「t1」、「t2」、「t3」は、それぞれ、第1のAlGaN層32、第2のAlGaN層342(後述)、第3のAlGaN層344(後述)の厚さを示している。
Next, the details of the first AlGaN
図2に示すように、第1のAlGaN層32は、第1のAl組成比qを有するAlqGa1-qN(0<q≦1)に形成された層である。また、第1のAlGaN層32は、1.5μm(マイクロメートル)以下の厚さt1を有している。
As shown in FIG. 2, the
緩衝層34は、第1のAl組成比以下のAl組成比を有するAlGaNにより形成された複数の層が交互に形成された層である。具体的には、緩衝層34は、第1のAl組成比以下の互いに相違するAl組成比を有するAlGaNによりそれぞれ形成された2種類の層342,344が交互に積層された多重層を含んでいる。より具体的には、緩衝層34は、2種類の層342,344が交互にL(Lは自然数)層ずつ積層してなる多重層を含んでいる。
The
さらにより具体的には、緩衝層34は、2種類の層342,344のうち、相対的に大きいAl組成比(以下、「第2のAl組成比u」)を有するAluGa1-uN(0<u≦q≦1)により形成された第2のAlGaN層342と、相対的に小さいAl組成比(以下、「第3のAl組成比v」)を有するAlvGa1-vN(0<v<u≦q≦1)により形成された第3のAlGaN層344とを含んでいる。
More specifically, the
換言すれば、緩衝層34は、第1のAl組成比以下の第2のAl組成比uを有するAlGaNを含む第2のAlGaN層342と、第2のAl組成比よりも小さい第3のAl組成比vを有するAlGaNを含む第3のAlGaN層344とを含んでいる。
In other words, the
第2のAlGaN層342は、第1のAlGaN層32上に形成されている。また、第2のAlGaN342及び第3のAlGaN層344は、第1のAlGaN層32から後述する多重量子井戸層に向かってこの順に互いに交互にL層ずつ積層されている。Lは、適宜に選択することができ、例えば、15、20、30等である。
The
好ましくは、緩衝層34の厚さ((t2+t3)xL)は、4.0μm以下である。また、好ましくは、第3のAlGaN層344の厚さt3は、第2のAlGaN層342の厚さt2よりも大きい。すなわち、t2及びt3は、t2<t3の関係を有する。個々の第2のAlGaN層342及び第3のAlGaN層344それぞれは、厚くても緩衝層34としての厚さが4.0μm以下になる程度に小さい厚さ(例えば、数十nm)を有する。第2のAlGaN層342及び第3のAlGaN層344は、超格子層であってもよい。
Preferably, the thickness of the buffer layer 34 ((t 2 + t 3 ) xL) is 4.0 μm or less. Also, preferably, the thickness t 3 of the
多重量子井戸層を含む活性層50は、n型クラッド層30上に形成されている。活性層50は、AlrGa1-rNを含んで構成される多重量子井戸層のn型クラッド層30側の障壁層52a、及び後述する電子ブロック層60側の障壁層52cを含む3層の障壁層52a,52b,52cとAlsGa1-sNを含んで構成される3層の井戸層54a,54b,54c(0≦r≦1、0≦s≦1、r>s)とを交互に積層した多重量子井戸層を含む層である。活性層50は、波長360nm以下の深紫外光を出力するためにバンドギャップが3.4eV以上となるように構成されている。なお、本実施の形態では、活性層50に障壁層52a,52b,52c及び井戸層54a,54b,54cを各3層ずつ設けたが、必ずしも3層に限定されるものではなく、2層以下でもよく、4層以上でもよい。
The
電子ブロック層60は、活性層50上に形成されている。電子ブロック層60は、p型のAlGaN(以下、単に「p型AlGaN」ともいう。)により形成されている。電子ブロック層60は、1nm~10nm程度の厚さを有している。なお、電子ブロック層60は、AlNにより形成された層を含んでもよい。また、電子ブロック層60は、必ずしもp型の半導体層に限られず、アンドープの半導体層でもよい。
The
p型クラッド層70は、電子ブロック層60上に形成されている。p型クラッド層70は、p型AlGaNにより形成される層であり、例えば、p型の不純物としてマグネシウム(Mg)がドープされたAlGaN層である。なお、p型の不純物としては、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等を用いてもよい。p型クラッド層70は、300nm~700nm程度の厚さを有し、例えば、400nm~600nm程度の厚さを有する。
The p-type clad
p型コンタクト層80は、p型クラッド層70上に形成されている。p型コンタクト層80は、例えば、Mg等の不純物が高濃度にドープされたp型のGaN層である。
The p-
n側電極90は、n型クラッド層30の一部の領域上に形成されている。n側電極90は、例えば、n型クラッド層30の上に順にチタン(Ti)/アルミニウム(Al)/Ti/金(Au)が順に積層された多層膜で形成される。
The n-
p側電極92は、p型コンタクト層80の上に形成されている。p側電極92は、例えば、p型コンタクト層80の上に順に積層されるニッケル(Ni)/金(Au)の多層膜で形成される。
The p-
(製造方法)
次に、発光素子1の製造方法について説明する。基板10上にバッファ層22、n型クラッド層30、活性層50、電子ブロック層60、p型クラッド層70を、この順に、例えば、温度を段階的に下げながら連続的に高温成長させてウエハを形成する。ウエハは、一例として、例えば、直径約50mmの円形状の形状を有する。これら層の成長には、有機金属化学気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)、分子線エピタキシ法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)、ハライド気相エピタキシ法(Halide Vapor Phase Epitaxy:NVPE)等の周知のエピタキシャル成長法を用いて形成することができる。
(Production method)
Next, a method of manufacturing the
次に、p型クラッド層70の上にマスクを形成し、マスクが形成されていない露出領域の活性層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70を除去する。活性層50、電子ブロック層60、及びp型クラッド層70の除去は、例えば、プラズマエッチングにより行うことができる。n型クラッド層30の露出面30a(図1参照)上にn側電極90を形成し、マスクを除去したp型コンタクト層80上にp側電極92を形成する。n側電極90及びp側電極92は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などの周知の方法により形成することができる。このウエハを、所定の寸法に切り分けることにより、図1に示す発光素子1が形成される。
Next, a mask is formed on the p-type clad
(実施例)
次に、図4及び図5を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る実施例について説明する。図4は、比較例及び実施例に係る発光素子1の構成と、測定結果とを示す図である。図5は、比較例及び実施例に係る発光素子の素材であるウエハの反り及びウエハの面内発光割合を示すグラフである。なお、図4の「ループ数」は、第2のAlGaN層342及び第3のAlGaN層344の各層の数L(「積層数L」ともいう)を示す。
(Example)
Next, an example according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the
図4に示すように、実施例の発光素子1は、第2のAlGaN層342及び第3のAlGaN層344を交互に複数積層させた緩衝層34を有しているのに対し、比較例の発光素子は、かかる緩衝層34を有していない点で両者は相違している。
As shown in FIG. 4, the
具体的に、図4に示すように、実施例1に係る発光素子1は、第1のAl組成比qとしてAl組成比39.3%を有するAlGaNにより形成された第1のAlGaN層32と、第2のAl組成比uとして第1のAl組成比qと等しいAl組成比39.3%を有するAlGaNにより形成された第2のAlGaN層344と、第3のAl組成比vとして第2のAl組成比uよりも小さいAl組成比25.8%を有するAlGaNにより形成された第3のAlGaN層344とを含む。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
実施例1に係る発光素子1は、第2のAlGaN層342及び第3のAlGaN層344が交互に20層ずつ積層した多重層を含む。また、第1のAlGaN層32の厚さt1は、0.2μmであり、第2のAlGaN層342の厚さt2は、0.035μmであり、第3のAlGaN層344の厚さt3は、0.085μmである。すなわち、緩衝層34の厚さは、略2.4μm((0.035+0.085)x20)である。
The
また、実施例2に係る発光素子1は、上述の実施例1に係る発光素子1と同様のAl組成比を有する第1から第3のAlGaN層32,342,344を含む。実施例2に係る発光素子1の緩衝層34の積層数Lは、15である。また、第1のAlGaN層32の厚さt1は、0.4μmであり、第2のAlGaN層342の厚さt2は、0.035μmであり、第3のAlGaN層344の厚さt3は、0.11μmである。すなわち、緩衝層34の厚さは、略2.18μm((0.035+0.11)x15)である。
Further, the
上記の実施例1及び2に対して、比較例に係る発光素子は、第1のAlGaN層32に相当する層を含んでいない。また、積層数は、1である。また、第2のAlGaN層342の厚さt2は、1μmであり、第3のAlGaN層344の厚さt3は、2μmである。
With respect to Examples 1 and 2 above, the light emitting device according to the comparative example does not include a layer corresponding to the
発光素子の素材であるウエハの反り及びウエハの面内発光割合に関する結果を、図4及び図5を参照して説明する。図5の記号Aは、後述する面内発光割合(左軸参照)を示し、記号Bは、ウエハの反り(右軸参照)を示す。図4及び図5に示すように、ウエハの反りは、比較例では、160km-1であったのに対し、実施例1では、77km-1まで抑制され、実施例2では、89km-1まで抑制された。 The results regarding the warp of the wafer, which is the material of the light emitting element, and the in-plane light emission ratio of the wafer will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The symbol A in FIG. 5 indicates the in-plane emission ratio (see the left axis) described later, and the symbol B indicates the warp of the wafer (see the right axis). As shown in FIGS. 4 and 5, the warpage of the wafer was 160 km -1 in Comparative Example, whereas it was suppressed to 77 km -1 in Example 1 and up to 89 km -1 in Example 2. It was suppressed.
また、ウエハの反りが抑制されたことに伴い、一つのウエハから取得できる発光素子の総数に対して、所定の発光強度以上の強度で発光する発光素子の数の割合(以下、「面内発光割合」ともいう。)は、比較例では、16%であったのに対し、実施例1では、55%に向上し、実施例2では、52%に向上した。なお、本実施例では、所定の発光強度を4.2mWとした。 Further, as the warp of the wafer is suppressed, the ratio of the number of light emitting elements that emit light with an intensity equal to or higher than a predetermined light emission intensity to the total number of light emitting elements that can be obtained from one wafer (hereinafter, "in-plane light emission"). (Also referred to as “ratio”) was 16% in Comparative Example, improved to 55% in Example 1, and improved to 52% in Example 2. In this embodiment, the predetermined emission intensity was set to 4.2 mW.
このように、実施例1の発光素子1の反りは、比較例の発光素子の反りの約48%に抑えられ、実施例2の発光素子1の反りは、比較例の発光素子の反りの約56%に抑えられた。また、実施例1の発光素子1の面内発光割合は、比較例の発光素子の面内発光割合の約3.8倍となり、実施例2の発光素子1の面内発光割合は、比較例の発光素子の面内発光割合の約3.2倍となった。以上のように、本発明により、発光素子1の反りが抑制され、発光強度の面内部分のバラツキが上昇することが明らかになった。これにより、発光素子の加工に支障を生じにくくさせることができるとともに、発光素子の歩留まりの低下を抑制することができる。
As described above, the warp of the
<変形例>
図3は、変形例に係る発光素子のn型クラッド層のAl組成比の一例を模式的に示すグラフである。図3に示すように、第2のAl組成比uは、第1のAl組成比qと等しい値になるようにしてもよい。
<Modification example>
FIG. 3 is a graph schematically showing an example of the Al composition ratio of the n-type clad layer of the light emitting device according to the modified example. As shown in FIG. 3, the second Al composition ratio u may be set to a value equal to the first Al composition ratio q.
[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子1のn型クラッド層のAl組成比の変形例を模式的に示すグラフである。第2の実施の形態に係る発光素子1は、後述する第4のAlGaN層36を備える点で、第1の実施の形態に係る発光素子1と相違する。以下、第1の実施の形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略するとともに、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a graph schematically showing a modification of the Al composition ratio of the n-type clad layer of the
図6に示すように、発光素子1のn型クラッド層30は、緩衝層34上に位置する第4のAlGaN層36をさらに備える。第4のAlGaN層36は、第3のAl組成比v以下の第4のAl組成比wを有するAlwGa1-wN(0<w≦v<u≦q≦1)により形成されている。
As shown in FIG. 6, the n-type clad
第4のAlGaN層36は、2.0μm以下の厚さt4を有している。すなわち、t4は、0≦t4≦2.0μmの範囲の値をとり得る。
The
なお、図示はしないが、第4のAl組成比wは、第3のAl組成比vと等しい値となるようにしてもよい。 Although not shown, the fourth Al composition ratio w may be set to a value equal to the third Al composition ratio v.
以上のようにしても、第1の実施の形態に係る発光素子1と同様に、ウエハの反りを抑制することができる。また、発光強度の面内分布を向上させることができる。この結果、発光素子の加工に支障を生じにくくさせることができるとともに、発光素子の歩留まりの低下を抑制することができる。
Even in the above manner, the warp of the wafer can be suppressed as in the
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態及びその変形例並びに第2の実施の形態に係る発光素子1では、n型クラッド層30が、下地構造部2側に位置して、第1のAl組成比を有するn型AlGaNにより形成された第1のAlGaN層32と、第1のAlGaN層32及び多重量子井戸層の間に位置して、第1のAl組成比以下のAl組成比を有するAlGaNにより形成された複数の層342,344が交互に積層された緩衝層34とを有している。これにより、発光素子1の素材であるウエハの反りが抑制され、発光強度の面内分布を向上させることが可能となる。
(Actions and effects of embodiments)
As described above, in the
(実施形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of embodiments)
Next, the technical idea grasped from the embodiment described above will be described with reference to the reference numerals and the like in the embodiment. However, the respective reference numerals and the like in the following description are not limited to the members and the like in which the components within the scope of the claims are specifically shown in the embodiment.
[1]基板(10)を含む下地構造部(2)上に位置するn型AlGaNにより形成されたn型クラッド層(30)と、前記n型クラッド層(30)上に位置する、複数の障壁層(52a,52b,52c)と複数の井戸層(54a,54b,54c)とをこの順に交互に積層してなる多重量子井戸層とを含む窒化物半導体発光素子(1)であって、前記n型クラッド層(30)は、前記下地構造部(2)側に位置して、第1のAl組成比(q)を有するn型AlGaNにより形成された第1のAlGaN層(32)と、前記第1のAlGaN層(32)及び前記多重量子井戸層の間に位置して、前記第1のAl組成比(q)以下のAl組成比を有するAlGaNにより形成された複数の層が交互に積層された緩衝層(34)とを備える、窒化物半導体発光素子。
[2]前記緩衝層(34)は、互いに相違するAl組成比を有するAlGaNにより形成された2種類の層が交互に積層されたものである、前記[1]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[3]前記2種類の層は、前記第1のAl組成比以下の第2のAl組成比(u)を有するAlGaNを含む第2のAlGaN層(342)と、前記第2のAl組成比よりも小さい第3のAl組成比(v)を有するAlGaNを含む第3のAlGaN層(344)とを含む、前記[2]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[4]前記第2のAlGaN層(342)は、前記第1のAlGaN層(32)上に形成されている、前記[3]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[5]前記緩衝層(34)は、複数の前記第2のAlGaN層(342)と、複数の前記第3のAlGaN層(344)とを、前記第1のAlGaN層(32)側から前記多重量子井戸層側に向かってこの順に交互にL層ずつ積層してなる多重層を含む、前記[4]に記載の窒化物半導体発光素子。
[6]前記第2のAl組成比(u)は、前記第1のAl組成比(q)と略等しい値である、前記[4]又は[5]に記載の窒化物半導体発光素子。
[7]前記第3のAlGaN層(344)は、前記第2のAlGaN層(342)の厚さ(t2)よりも大きい厚さ(t3)を有する、前記[3]から[6]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[8]前記第1のAlGaN層(32)は、1.5マイクロメートル以下の厚さ(t1)を有する、前記[1]から[7]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[9]前記緩衝層(34)は、4.0マイクロメートル以下の厚さを有する、前記[1]から[8]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[10]前記n型クラッド層(30)は、前記緩衝層(34)上に位置して、前記第3のAl組成比(v)以下の第4のAl組成比(w)を有するn型AlGaNにより形成された第4のAlGaN(36)層をさらに含む、前記[1]から[9]のいずれか1つに記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[11]前記第4のAlGaN層(36)は、2.0マイクロメートル以下の厚さ(t4)を有する、前記[10]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[12]前記第4のAl組成比(w)は、前記第3のAl組成比(v)と略等しい値である、前記[1]0又は[11]に記載の窒化物半導体発光素子(1)。
[13]基板(10)を含む下地構造部(2)上に位置するn型AlGaNを有するn型クラッド層(30)を形成する工程と、前記n型クラッド層(30)上に位置する、複数の障壁層(52a,52b,52c)と複数の井戸層(54a,54b,54c)とをこの順に交互に積層してなる多重量子井戸層を形成する工程とを含む窒化物半導体発光素子(1)の製造方法であって、前記n型クラッド層(30)を形成する工程は、前記下地構造部(2)側に位置して、第1のAl組成比(q)を有するn型AlGaNを含む第1のAlGaN層(32)を形成する工程と、前記第1のAlGaN層(32)及び前記多重量子井戸層の間に位置して、前記第1のAl組成比(q)以下のAl組成比を有するAlGaNを含む複数の層が交互に積層された緩衝層(34)を形成する工程とを備える、窒化物半導体発光素子(1)の製造方法。
[1] An n-type clad layer (30) formed of n-type AlGaN located on the base structure portion (2) including the substrate (10), and a plurality of n-type clad layers (30) located on the n-type clad layer (30). A nitride semiconductor light emitting device (1) including a multiple quantum well layer in which a barrier layer (52a, 52b, 52c) and a plurality of well layers (54a, 54b, 54c) are alternately laminated in this order. The n-type clad layer (30) is located on the base structure portion (2) side and has a first AlGaN layer (32) formed of n-type AlGaN having a first Al composition ratio (q). , A plurality of layers formed of AlGaN having an Al composition ratio of the first Al composition ratio (q) or less, which are located between the first AlGaN layer (32) and the multiple quantum well layer, alternate. A nitride semiconductor light emitting device, comprising a buffer layer (34) laminated on the above.
[2] The nitride semiconductor light emitting device according to the above [1], wherein the buffer layer (34) is formed by alternately stacking two types of layers formed of AlGaN having different Al composition ratios. (1).
[3] The two types of layers are a second AlGaN layer (342) containing AlGaN having a second Al composition ratio (u) equal to or lower than the first Al composition ratio, and the second Al composition ratio. The nitride semiconductor light emitting device (1) according to the above [2], which includes a third AlGaN layer (344) containing AlGaN having a third Al composition ratio (v) smaller than that.
[4] The nitride semiconductor light emitting device (1) according to the above [3], wherein the second AlGaN layer (342) is formed on the first AlGaN layer (32).
[5] The buffer layer (34) includes a plurality of the second AlGaN layer (342) and the plurality of the third AlGaN layer (344) from the first AlGaN layer (32) side. The nitride semiconductor light emitting device according to the above [4], which includes multiple layers in which L layers are alternately laminated in this order toward the multiple quantum well layer side.
[6] The nitride semiconductor light emitting device according to the above [4] or [5], wherein the second Al composition ratio (u) is a value substantially equal to the first Al composition ratio (q).
[7] The third AlGaN layer (344) has a thickness (t 3 ) larger than the thickness (t 2 ) of the second AlGaN layer (342), from [3] to [6]. The nitride semiconductor light emitting device (1) according to any one of the above.
[8] The nitride semiconductor light emitting device according to any one of [1] to [7], wherein the first AlGaN layer (32) has a thickness (t 1 ) of 1.5 micrometers or less. Element (1).
[9] The nitride semiconductor light emitting device (1) according to any one of the above [1] to [8], wherein the buffer layer (34) has a thickness of 4.0 micrometers or less.
[10] The n-type clad layer (30) is located on the buffer layer (34) and has an n-type having a fourth Al composition ratio (w) equal to or less than the third Al composition ratio (v). The nitride semiconductor light emitting device (1) according to any one of the above [1] to [9], further including a fourth AlGaN (36) layer formed of AlGaN.
[11] The nitride semiconductor light emitting device (1) according to the above [10], wherein the fourth AlGaN layer (36) has a thickness (t 4 ) of 2.0 micrometers or less.
[12] The nitride semiconductor light emitting device according to [1] 0 or [11], wherein the fourth Al composition ratio (w) is substantially equal to the third Al composition ratio (v). 1).
[13] A step of forming an n-type clad layer (30) having an n-type AlGaN located on the base structure portion (2) including the substrate (10), and a step of forming the n-type clad layer (30) located on the n-type clad layer (30). A nitride semiconductor light emitting device (including a step of forming a multiple quantum well layer in which a plurality of barrier layers (52a, 52b, 52c) and a plurality of well layers (54a, 54b, 54c) are alternately laminated in this order. In the manufacturing method of 1), the step of forming the n-type clad layer (30) is located on the base structure portion (2) side and has the first Al composition ratio (q). Located between the step of forming the first AlGaN layer (32) including the first AlGaN layer (32) and the first AlGaN layer (32) and the multiple quantum well layer, the first Al composition ratio (q) or less. A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device (1), comprising a step of forming a buffer layer (34) in which a plurality of layers containing AlGaN having an Al composition ratio are alternately laminated.
1…窒化物半導体発光素子(発光素子)
2…下地構造部
10…基板
22…バッファ層
30…n型クラッド層
30a…露出面
32…第1のAlGaN層
34…緩衝層
342…第2のAlGaN層
344…第3のAlGaN層
36…第4のAlGaN層
50…活性層
52,52a,52b,52c…障壁層
54,54a,54b,54c…井戸層
60…電子ブロック層
70…p型クラッド層
80…p型コンタクト層
90…n側電極
92…p側電極
L…積層数
t1…第1のAlGaN層の厚さ
t2…第2のAlGaN層の厚さ
t3…第3のAlGaN層の厚さ
t4…第4のAlGaN層の厚さ
q…第1のAl組成比
u…第2のAl組成比
v…第3のAl組成比
w…第4のAl組成比
1 ... Nitride semiconductor light emitting device (light emitting element)
2 ...
Claims (10)
前記n型クラッド層上に位置する、複数の障壁層と複数の井戸層とをこの順に交互に積層してなる多重量子井戸層と
を含む窒化物半導体発光素子であって、
前記n型クラッド層は、
前記下地構造部側に位置して、第1のAl組成比を有するn型AlGaNにより形成された第1のAlGaN層と、
前記第1のAlGaN層及び前記多重量子井戸層の間に位置して、前記第1のAl組成比以下のAl組成比を有するAlGaNにより形成された複数の層が交互に積層された緩衝層と
を備え、
前記緩衝層は、互いに相違するAl組成比を有するAlGaNにより形成された2種類の層が交互に積層されたものであり、
前記2種類の層は、前記第1のAl組成比以下の第2のAl組成比を有するAlGaNを含む第2のAlGaN層と、前記第2のAl組成比よりも小さい第3のAl組成比を有するAlGaNを含む第3のAlGaN層とを含み、
前記第3のAlGaN層は、前記第2のAlGaN層の厚さよりも大きい厚さを有する、
窒化物半導体発光素子。 An n-type clad layer formed of n-type AlGaN located on the underlying structure including the substrate, and an n-type clad layer.
A nitride semiconductor light-emitting device including a multiple quantum well layer in which a plurality of barrier layers and a plurality of well layers are alternately laminated in this order, which are located on the n-type clad layer.
The n-type clad layer is
A first AlGaN layer located on the base structure side and formed of an n-type AlGaN having a first Al composition ratio,
A buffer layer in which a plurality of layers formed of AlGaN having an Al composition ratio equal to or lower than that of the first Al composition ratio are alternately laminated, located between the first AlGaN layer and the multiple quantum well layer. Equipped with
The buffer layer is formed by alternately laminating two types of layers formed of AlGaN having different Al composition ratios.
The two types of layers are a second AlGaN layer containing AlGaN having a second Al composition ratio equal to or lower than the first Al composition ratio, and a third Al composition ratio smaller than the second Al composition ratio. A third AlGaN layer containing AlGaN and
The third AlGaN layer has a thickness larger than the thickness of the second AlGaN layer.
Nitride semiconductor light emitting device.
請求項1に記載の窒化物半導体発光素子。 The second AlGaN layer is formed on the first AlGaN layer.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 1 .
複数の前記第2のAlGaN層と、複数の前記第3のAlGaN層とを、前記第1のAlGaN層側から前記多重量子井戸層側に向かってこの順に交互にL層ずつ積層してなる多重層を含む、
請求項2に記載の窒化物半導体発光素子。 The buffer layer is
A plurality of the second AlGaN layer and the plurality of the third AlGaN layers are alternately laminated in this order from the first AlGaN layer side toward the multiple quantum well layer side. Including multiple layers,
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 2 .
請求項2又は3に記載の窒化物半導体発光素子。 The second Al composition ratio is a value equal to the first Al composition ratio.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 2 or 3 .
請求項1から4のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The first AlGaN layer has a thickness of 1.5 micrometers or less.
The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1から5のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The buffer layer has a thickness of 4.0 micrometers or less.
The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 5 .
請求項1から6のいずれか1項に記載の窒化物半導体発光素子。 The n-type clad layer further includes a fourth AlGaN layer located on the buffer layer and formed of n-type AlGaN having a fourth Al composition ratio equal to or lower than the third Al composition ratio.
The nitride semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 6 .
請求項7に記載の窒化物半導体発光素子。 The fourth AlGaN layer has a thickness of 2.0 micrometers or less.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 7 .
請求項7又は8に記載の窒化物半導体発光素子。 The fourth Al composition ratio is a value equal to the third Al composition ratio.
The nitride semiconductor light emitting device according to claim 7 .
前記n型クラッド層上に位置する、複数の障壁層と複数の井戸層とをこの順に交互に積層してなる多重量子井戸層を形成する工程と
を含む窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
前記n型クラッド層を形成する工程は、
前記下地構造部側に位置して、第1のAl組成比を有するn型AlGaNを含む第1のAlGaN層を形成する工程と、
前記第1のAlGaN層及び前記多重量子井戸層の間に位置して、前記第1のAl組成比以下のAl組成比を有するAlGaNを含む複数の層が交互に積層された緩衝層を形成する工程と
を備え、
前記緩衝層を形成する工程においては、互いに相違するAl組成比を有するAlGaNにより形成された2種類の層が交互に積層され、
前記2種類の層は、前記第1のAl組成比以下の第2のAl組成比を有するAlGaNを含む第2のAlGaN層と、前記第2のAl組成比よりも小さい第3のAl組成比を有するAlGaNを含む第3のAlGaN層とを含み、
前記第3のAlGaN層を形成する工程においては、形成される前記第3のAlGaN層の厚さが、前記第2のAlGaN層の厚さよりも大きくなるよう、前記第3のAlGaN層が形成される、
窒化物半導体発光素子の製造方法。 A step of forming an n-type clad layer having an n-type AlGaN located on a base structure including a substrate, and a step of forming the n-type clad layer.
A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, which comprises a step of forming a multiple quantum well layer in which a plurality of barrier layers and a plurality of well layers are alternately laminated in this order, which are located on the n-type clad layer. hand,
The step of forming the n-type clad layer is
A step of forming a first AlGaN layer containing an n-type AlGaN having a first Al composition ratio, which is located on the base structure side.
A buffer layer is formed between the first AlGaN layer and the multiple quantum well layer, in which a plurality of layers containing AlGaN having an Al composition ratio equal to or lower than the first Al composition ratio are alternately laminated. With the process ,
In the step of forming the buffer layer, two types of layers formed of AlGaN having different Al composition ratios are alternately laminated.
The two types of layers are a second AlGaN layer containing AlGaN having a second Al composition ratio equal to or lower than the first Al composition ratio, and a third Al composition ratio smaller than the second Al composition ratio. A third AlGaN layer containing AlGaN and
In the step of forming the third AlGaN layer, the third AlGaN layer is formed so that the thickness of the formed third AlGaN layer is larger than the thickness of the second AlGaN layer. Ru,
A method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device.
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---|---|---|---|---|
JP2001060719A (en) | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor light emitting diode |
JP2001144378A (en) | 1999-08-31 | 2001-05-25 | Sharp Corp | Compound semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same |
JP2003115642A (en) | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor element |
JP2005197293A (en) | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Toyoda Gosei Co Ltd | Group iii nitride-based compound semiconductor light emitting element and its fabrication process |
US20150083994A1 (en) | 2013-09-23 | 2015-03-26 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Group III Nitride Heterostructure for Optoelectronic Device |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3219231B2 (en) * | 1995-08-14 | 2001-10-15 | シャープ株式会社 | Compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
JPH1168158A (en) * | 1997-08-20 | 1999-03-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Gallium nitride based compound semiconductor device |
JP2013128103A (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Sanken Electric Co Ltd | Nitride semiconductor device and nitride semiconductor device manufacturing method |
JP5514920B2 (en) * | 2012-01-13 | 2014-06-04 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | Group III nitride epitaxial substrate and deep ultraviolet light emitting device using the substrate |
KR20140090801A (en) * | 2013-01-10 | 2014-07-18 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device |
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WO2016002419A1 (en) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | シャープ株式会社 | Nitride-semiconductor light-emitting element |
KR20170015850A (en) * | 2016-07-29 | 2017-02-09 | (주)유니드엘이디 | Ultra-violet nitride semiconductor light emitting device with excellent current injection efficiency |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001060719A (en) | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor light emitting diode |
JP2001144378A (en) | 1999-08-31 | 2001-05-25 | Sharp Corp | Compound semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same |
JP2003115642A (en) | 2001-03-28 | 2003-04-18 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor element |
JP2005197293A (en) | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Toyoda Gosei Co Ltd | Group iii nitride-based compound semiconductor light emitting element and its fabrication process |
US20150083994A1 (en) | 2013-09-23 | 2015-03-26 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Group III Nitride Heterostructure for Optoelectronic Device |
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