JP7448832B2

JP7448832B2 - light emitting element

Info

Publication number: JP7448832B2
Application number: JP2022020101A
Authority: JP
Inventors: 衛司村本; 匠大塚; 勇也山上; 治彦西影; 将太神元; 明徳岸
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2042-02-14
Also published as: JP2023111790A

Description

本発明は、発光素子に関する。 The present invention relates to a light emitting device.

特許文献１には、複数の窒化物半導体からなる層を有し、深紫外光を発する発光素子が開示されている。このような発光素子において、発光効率を向上することが望まれる。 Patent Document 1 discloses a light emitting element that has a plurality of layers made of nitride semiconductors and emits deep ultraviolet light. In such a light emitting element, it is desired to improve the luminous efficiency.

特開２０１７－２２０５３５号公報JP 2017-220535 Publication

本発明の一実施形態は、発光効率が高い発光素子を提供することを目的とする。 One embodiment of the present invention aims to provide a light emitting element with high luminous efficiency.

本発明の一実施形態に係る発光素子は、それぞれが窒化物半導体からなる、ｎ側層と、ｐ側層と、ｎ側層とｐ側層との間に位置し紫外線を発する活性層と、を含む半導体構造体と、ｎ側層に電気的に接続されるｎ電極と、ｐ側層に接する第１金属層を有し、ｐ側層に電気的に接続されるｐ電極と、を含み、ｐ側層は、それぞれがｐ型不純物を含む、第１層と、第１層上に配置される第２層と、第２層上に配置される第３層と、を有し、第２層の表面は、第３層から露出する露出領域を有し、第１層及び第２層は、Ａｌを含み、第３層は、第２層のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比である層、又は、Ａｌを含まない層であり、第２層の厚さ及び第３層の厚さのそれぞれは、第１層の厚さよりも薄く、第３層のｐ型不純物濃度は、第２層のｐ型不純物濃度よりも高く、第１金属層は、第２層の露出領域と、第３層の表面と、に接して配置される。 A light emitting device according to an embodiment of the present invention includes an n-side layer, a p-side layer, and an active layer that emits ultraviolet light and is located between the n-side layer and the p-side layer, each of which is made of a nitride semiconductor. an n-electrode electrically connected to the n-side layer; and a p-electrode having a first metal layer in contact with the p-side layer and electrically connected to the p-side layer. , the p-side layer includes a first layer, a second layer disposed on the first layer, and a third layer disposed on the second layer, each of which contains a p-type impurity. The surfaces of the two layers have exposed regions exposed from the third layer, the first layer and the second layer contain Al, and the third layer has an Al composition ratio lower than that of the second layer. a certain layer or a layer that does not contain Al, the thickness of the second layer and the thickness of the third layer are each thinner than the thickness of the first layer, and the p-type impurity concentration of the third layer is The first metal layer has a higher p-type impurity concentration than the second layer and is placed in contact with the exposed region of the second layer and the surface of the third layer.

本発明の一実施形態によれば、発光効率が高い発光素子を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a light emitting element with high luminous efficiency can be provided.

本発明の一実施形態に係る発光素子の構成を示す模式上面図である。1 is a schematic top view showing the configuration of a light emitting element according to an embodiment of the present invention. 図１のＩＩ－ＩＩ線における発光素子の構成を示す模式断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light emitting element taken along line II-II in FIG. 1. FIG. 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a part of the configuration of a light emitting element according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式上面図である。FIG. 1 is a schematic top view showing a part of the configuration of a light emitting element according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る発光素子の構成の一部を示す模式上面図である。FIG. 1 is a schematic top view showing a part of the configuration of a light emitting element according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明に係る発光素子の実施形態について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係等が誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。 Embodiments of the light emitting device according to the present invention will be described below. Note that the drawings referred to in the following description schematically illustrate the present invention, so the scale, spacing, positional relationships, etc. of each member may be exaggerated, or illustrations of some members may be omitted. There are cases. In addition, in the following description, the same names and symbols basically indicate the same or homogeneous members, and detailed descriptions will be omitted as appropriate.

図１は、発光素子１の模式上面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における発光素子１の模式断面図である。図３は、発光素子１の一部を示す模式断面図である。図４は、発光素子１の構成の一部を示す模式上面図である。図５は、発光素子１の構成の一部を示す模式上面図である。なお、図４、５において、ハッチングで示す領域は、上面視において各部材が配置されている領域を示すものであり、断面を示すものではない。以下、図面を参照しながら各部材の詳細について説明する。 FIG. 1 is a schematic top view of the light emitting element 1. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the light emitting element 1 taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the light emitting element 1. FIG. 4 is a schematic top view showing a part of the configuration of the light emitting element 1. FIG. 5 is a schematic top view showing a part of the configuration of the light emitting element 1. Note that in FIGS. 4 and 5, hatched areas indicate areas where each member is arranged in a top view, and do not indicate a cross section. Hereinafter, details of each member will be explained with reference to the drawings.

図１～３に示すように、発光素子１は、基板１０と、基板１０上に配置された半導体構造体１００を有する。半導体構造体１００は、それぞれが窒化物半導体からなる、ｎ側層２０と、ｐ側層４０と、ｎ側層２０とｐ側層４０との間に位置し紫外線を発する活性層３０と、を含む。発光素子１は、ｎ側層２０に電気的に接続されたｎ電極５０と、ｐ側層４０に電気的に接続されたｐ電極６０と、を有する。ｐ電極６０は、ｐ側層４０に接する第１金属層６１を有する。発光素子１は、さらに、ｎ電極５０に電気的に接続されたｎ側端子８０と、ｐ電極６０に電気的に接続されたｐ側端子９０と、を有する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the light emitting device 1 includes a substrate 10 and a semiconductor structure 100 disposed on the substrate 10. As shown in FIGS. The semiconductor structure 100 includes an n-side layer 20, a p-side layer 40, and an active layer 30 located between the n-side layer 20 and the p-side layer 40 and emitting ultraviolet rays, each of which is made of a nitride semiconductor. include. The light-emitting element 1 has an n-electrode 50 electrically connected to the n-side layer 20 and a p-electrode 60 electrically connected to the p-side layer 40. The p-electrode 60 has a first metal layer 61 in contact with the p-side layer 40. The light emitting element 1 further includes an n-side terminal 80 electrically connected to the n-electrode 50 and a p-side terminal 90 electrically connected to the p-electrode 60.

基板１０の材料は、例えば、サファイア、シリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。サファイアからなる基板１０は、活性層３０からの紫外線に対して高い透光性を有するため好ましい。半導体構造体１００は、例えば、サファイア基板のｃ面に配置することができ、サファイア基板のｃ面からサファイア基板のａ軸方向又はｍ軸方向に０．２°以上２°以下の範囲で傾斜した面に配置することが好ましい。基板１０の厚さは、例えば、１５０μｍ以上８００μｍ以下とすることができる。発光素子１は、基板１０を有していなくてよい。 As the material of the substrate 10, for example, sapphire, silicon (Si), gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), etc. can be used. The substrate 10 made of sapphire is preferable because it has high transparency to ultraviolet rays from the active layer 30. The semiconductor structure 100 can be arranged, for example, on the c-plane of the sapphire substrate, and is inclined from the c-plane of the sapphire substrate to the a-axis direction or the m-axis direction of the sapphire substrate in a range of 0.2° or more and 2° or less. It is preferable to arrange it on a surface. The thickness of the substrate 10 can be, for example, 150 μm or more and 800 μm or less. The light emitting element 1 does not need to have the substrate 10.

基板１０の上面視形状は、例えば、矩形状である。基板１０の上面視形状を矩形状とする場合、一辺の長さを５００μｍ以上２０００μｍ以下程度とすることができる。基板１０の上面は、半導体構造体１００が配置されている第１領域１０ａと、半導体構造体１００が配置されていない第２領域１０ｂと、を有する。上面視において、第１領域１０ａは、第２領域１０ｂに囲まれている。第１領域１０ａと第２領域１０ｂの境界は、例えば、基板１０の外縁から１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に位置している。ここで、図１に示すように、基板１０の一辺に平行な方向を第１方向Ｘとし、第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙとする。 The top view shape of the substrate 10 is, for example, a rectangular shape. When the top view of the substrate 10 is rectangular, the length of one side can be about 500 μm or more and 2000 μm or less. The upper surface of the substrate 10 has a first region 10a where the semiconductor structure 100 is arranged and a second region 10b where the semiconductor structure 100 is not arranged. In a top view, the first region 10a is surrounded by the second region 10b. The boundary between the first region 10a and the second region 10b is located, for example, within a range of 10 μm or more and 30 μm or less from the outer edge of the substrate 10. Here, as shown in FIG. 1, a direction parallel to one side of the substrate 10 is defined as a first direction X, and a direction orthogonal to the first direction X is defined as a second direction Y.

半導体構造体１００は、窒化物半導体からなる複数の半導体層が積層された積層体である。窒化物半導体は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）からなる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。 The semiconductor structure 100 is a stacked body in which a plurality of semiconductor layers made of nitride semiconductor are stacked. Nitride semiconductors have a chemical formula of In _x Al _y Ga _1-x-y N (0≦x≦1, 0≦y≦1, x+y≦1), and the composition ratios x and y are varied within their respective ranges. This includes semiconductors of all compositions.

基板１０と半導体構造体１００との間にバッファ層を配置してよい。バッファ層には、例えば、ＡｌＮからなる層を用いることができる。バッファ層は、基板１０と、バッファ層上に配置される窒化物半導体層との格子不整合を緩和する機能を有する。バッファ層の厚さは、例えば、１．５μｍ以上４μｍ以下とすることができる。なお、本明細書において各半導体層の厚さとは、半導体構造体１００の積層方向における厚さである。 A buffer layer may be disposed between substrate 10 and semiconductor structure 100. For example, a layer made of AlN can be used as the buffer layer. The buffer layer has a function of alleviating lattice mismatch between the substrate 10 and the nitride semiconductor layer disposed on the buffer layer. The thickness of the buffer layer can be, for example, 1.5 μm or more and 4 μm or less. Note that in this specification, the thickness of each semiconductor layer is the thickness in the stacking direction of the semiconductor structure 100.

ｎ側層２０は、１以上のｎ型半導体層を含む。ｎ型半導体層としては、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等のｎ型不純物を含有する半導体層が挙げられる。ｎ型半導体層は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及び窒素（Ｎ）を含むＡｌＧａＮ層であり、インジウム（Ｉｎ）を含んでいてもよい。例えば、Ｓｉをｎ型不純物として含むｎ型半導体層のｎ型不純物濃度は、５×１０^１８／ｃｍ^３以上１×１０^２０／ｃｍ^３以下である。ｎ側層２０は、電子を供給する機能を有していればよく、アンドープの層を含んでいてもよい。ここで、アンドープの層とは、ｎ型不純物やｐ型不純物を意図的にドープしていない層である。アンドープの層がｎ型不純物及び／又はｐ型不純物を意図的にドープした層と隣接している場合は、その隣接した層からの拡散等によって、アンドープの層にｎ型不純物及び／又はｐ型不純物が含まれる場合がある。 N-side layer 20 includes one or more n-type semiconductor layers. Examples of the n-type semiconductor layer include semiconductor layers containing n-type impurities such as silicon (Si) and germanium (Ge). The n-type semiconductor layer is, for example, an AlGaN layer containing aluminum (Al), gallium (Ga), and nitrogen (N), and may also contain indium (In). For example, the n-type impurity concentration of an n-type semiconductor layer containing Si as an n-type impurity is 5×10 ¹⁸ /cm ³ or more and 1×10 ²⁰ /cm ³ or less. The n-side layer 20 only needs to have a function of supplying electrons, and may include an undoped layer. Here, the undoped layer is a layer that is not intentionally doped with n-type impurities or p-type impurities. If an undoped layer is adjacent to a layer intentionally doped with n-type impurities and/or p-type impurities, the undoped layer is doped with n-type impurities and/or p-type impurities due to diffusion from the adjacent layer. May contain impurities.

ｎ側層２０は、例えば、基板１０側から順に、超格子層と、下地層と、ｎコンタクト層とを含む。 The n-side layer 20 includes, for example, a superlattice layer, a base layer, and an n-contact layer in this order from the substrate 10 side.

超格子層は、第１半導体層と、第１半導体層と格子定数が異なる第２半導体層とが交互に積層された多層構造を有する。超格子層は、超格子層よりも上に配置される半導体層に生じる応力を緩和する機能を有する。超格子層は、例えば、ＡｌＮ層と窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層とが交互に積層された多層構造とすることができる。超格子層において、第１半導体層と第２半導体層とのペア数は、２０ペア以上５０ペア以下とすることができる。 The superlattice layer has a multilayer structure in which first semiconductor layers and second semiconductor layers having different lattice constants from the first semiconductor layers are alternately stacked. The superlattice layer has a function of alleviating stress generated in the semiconductor layer disposed above the superlattice layer. The superlattice layer can have, for example, a multilayer structure in which AlN layers and aluminum gallium nitride (AlGaN) layers are alternately stacked. In the superlattice layer, the number of pairs of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer can be 20 or more and 50 or less.

下地層は、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ層を用いることができる。下地層をＡｌＧａＮ層とする場合、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、例えば、５０％以上とすることができる。 For example, an undoped AlGaN layer can be used as the base layer. When the base layer is an AlGaN layer, the Al composition ratio of the AlGaN layer can be, for example, 50% or more.

ｎコンタクト層は、例えば、ｎ型不純物が含有されたＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。ｎコンタクト層をＡｌＧａＮ層とする場合、ＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、例えば、５０％以上とすることができる。なお、本明細書において、例えば、Ａｌ組成比が５０％であるＡｌＧａＮ層とは、Ａｌ_ＸＧａ_１－ＸＮからなる化学式において、組成比ｘが０．５であるＡｌＧａＮ層のことを意味する。ｎコンタクト層のｎ型不純物濃度は、例えば、５×１０^１８／ｃｍ^３以上１×１０^２０／ｃｍ^３以下とすることができる。ｎコンタクト層は、他の半導体層が配置されていない上面を有する。ｎ電極５０は、他の半導体層が配置されていないｎコンタクト層の上面の一部に配置される。 As the n-contact layer, for example, a layer made of AlGaN containing n-type impurities can be used. When the n-contact layer is an AlGaN layer, the Al composition ratio of the AlGaN layer can be, for example, 50% or more. In this specification, for example, an AlGaN layer with an Al composition ratio of 50% means an AlGaN layer with a composition ratio x of 0.5 in the chemical formula consisting of Al _x Ga _1-X N. . The n-type impurity concentration of the n-contact layer can be, for example, 5×10 ¹⁸ /cm ³ or more and 1×10 ²⁰ /cm ^{3 or} less. The n-contact layer has an upper surface on which no other semiconductor layer is disposed. The n-electrode 50 is placed on a part of the upper surface of the n-contact layer where no other semiconductor layer is placed.

活性層３０は、ｎ側層２０とｐ側層４０との間に配置されている。活性層３０は、紫外線を発する。活性層３０が発する紫外線の発光ピーク波長は、例えば、２２０ｎｍ以上３５０ｎｍである。 The active layer 30 is arranged between the n-side layer 20 and the p-side layer 40. The active layer 30 emits ultraviolet light. The peak wavelength of ultraviolet light emitted by the active layer 30 is, for example, 220 nm or more and 350 nm.

活性層３０は、Ａｌを含む井戸層と、Ａｌを含む障壁層と、を有する。活性層３０は、例えば、複数の井戸層と、複数の障壁層とを含む多重量子井戸構造を有する。障壁層のＡｌ組成比は、井戸層のＡｌ組成比よりも大きい。つまり、障壁層のバンドギャップエネルギーは、井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。Ａｌを含む井戸層から、その井戸層のバンドギャップエネルギーに応じた発光波長の光が出射される。なお、活性層３０は、複数の井戸層を含む多重量子井戸構造に限定されず、単一量子井戸構造としてもよい。井戸層及び障壁層の少なくとも一部に、ｎ型不純物及び／又はｐ型不純物を含有してもよい。 The active layer 30 has a well layer containing Al and a barrier layer containing Al. The active layer 30 has, for example, a multiple quantum well structure including a plurality of well layers and a plurality of barrier layers. The Al composition ratio of the barrier layer is larger than the Al composition ratio of the well layer. In other words, the bandgap energy of the barrier layer is larger than that of the well layer. A well layer containing Al emits light with an emission wavelength corresponding to the bandgap energy of the well layer. Note that the active layer 30 is not limited to a multiple quantum well structure including a plurality of well layers, but may be a single quantum well structure. At least a portion of the well layer and the barrier layer may contain an n-type impurity and/or a p-type impurity.

井戸層には、例えば、ＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。障壁層には、例えば、ＡｌＧａＮからなる層を用いることができる。井戸層のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上５０％以下とすることができることができる。例えば、井戸層からの光の発光ピーク波長を２８０ｎｍ程度とする場合、井戸層にはＡｌ組成比が４２％程度のＡｌＧａＮ層を用いることができる。障壁層のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上６０％以下とすることができる。 For example, a layer made of AlGaN can be used as the well layer. For example, a layer made of AlGaN can be used as the barrier layer. The Al composition ratio of the well layer can be, for example, 30% or more and 50% or less. For example, when the peak wavelength of light emitted from the well layer is about 280 nm, an AlGaN layer with an Al composition ratio of about 42% can be used for the well layer. The Al composition ratio of the barrier layer can be, for example, 30% or more and 60% or less.

井戸層の厚さは、例えば、３ｎｍ以上６ｎｍ以下とすることができる。障壁層の厚さは、例えば、２ｎｍ以上４ｎｍ以下である。 The thickness of the well layer can be, for example, 3 nm or more and 6 nm or less. The thickness of the barrier layer is, for example, 2 nm or more and 4 nm or less.

また、活性層３０とｐ側層４０との間に電子ブロック層を配置してよい。電子ブロック層は、ｎ側層２０から供給される電子のオーバーフローを低減するために配置する。電子ブロック層は、Ａｌを含む複数の半導体層を有する多層構造とすることができる。電子ブロック層には、例えば、活性層３０側から順に、ＡｌＮ層、第１のＡｌＧａＮ層、及び第２のＡｌＧａＮ層を有する多層構造とすることができる。第１のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は、第２のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比よりも低く、井戸層のＡｌ組成比よりも高い。電子ブロック層には、障壁層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組成比を有する半導体層を用いることが好ましい。これにより、電子のオーバーフローを低減することができる。また、井戸層からの光が電子ブロック層により吸収されることを低減し、光取り出し効率を向上することができる。電子ブロック層には、例えば、アンドープのＡｌＧａＮ層、アンドープのＡｌＮ層等を用いることができる。電子ブロック層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることができる。 Further, an electron blocking layer may be disposed between the active layer 30 and the p-side layer 40. The electron blocking layer is arranged to reduce overflow of electrons supplied from the n-side layer 20. The electron block layer can have a multilayer structure including a plurality of semiconductor layers containing Al. The electron block layer can have, for example, a multilayer structure including, in order from the active layer 30 side, an AlN layer, a first AlGaN layer, and a second AlGaN layer. The Al composition ratio of the first AlGaN layer is lower than that of the second AlGaN layer and higher than the Al composition ratio of the well layer. It is preferable to use a semiconductor layer having an Al composition ratio higher than that of the barrier layer for the electron block layer. This makes it possible to reduce electron overflow. Further, absorption of light from the well layer by the electron blocking layer can be reduced, and light extraction efficiency can be improved. For example, an undoped AlGaN layer, an undoped AlN layer, or the like can be used as the electron block layer. The thickness of the electron block layer can be, for example, 5 nm or more and 15 nm or less.

一般的に、活性層３０からの光が半導体層により吸収されることを低減し光取り出し効率を向上させるためには、ｐ側層４０に活性層３０からの光に対して高い透光性を有する半導体層を用いることが好ましい。例えば、活性層３０に用いる井戸層のＡｌ組成比よりも高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層をｐ側層４０に用いることで、活性層３０からの光がｐ側層４０により吸収されにくくすることができる。しかしながら、高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層は、ＧａＮ層等に比べてバンドギャップエネルギーが大きい。そのため、高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮ層をｐ側層４０に用いると、ｐ側層４０のｐ型化が不十分となる、あるいはｐ電極６０とｐ側層４０との間の接触抵抗が大きくなる、といったことが生じやすい。これらのことから、比較的高いＡｌ組成比を有するＡｌＧａＮからなる井戸層を含む活性層を用いる発光素子においては、高い光取り出し効率と低い順方向電圧とを両立することが難しい。本実施形態では、以下のようなｐ側層４０にｐ電極６０を配置することにより、ｐ側層４０とｐ電極６０との間の接触抵抗を小さくしつつ、光取り出し効率を向上させることができるので、高い発光効率を備える発光素子１とすることができる。 Generally, in order to reduce absorption of light from the active layer 30 by the semiconductor layer and improve light extraction efficiency, the p-side layer 40 is made to have high transparency for the light from the active layer 30. It is preferable to use a semiconductor layer having For example, by using an AlGaN layer having an Al composition ratio higher than that of the well layer used for the active layer 30 as the p-side layer 40, light from the active layer 30 can be made difficult to be absorbed by the p-side layer 40. Can be done. However, an AlGaN layer having a high Al composition ratio has a larger band gap energy than a GaN layer or the like. Therefore, if an AlGaN layer with a high Al composition ratio is used for the p-side layer 40, the p-type conversion of the p-side layer 40 will be insufficient, or the contact resistance between the p-electrode 60 and the p-side layer 40 will increase. Things like this are likely to happen. For these reasons, it is difficult to achieve both high light extraction efficiency and low forward voltage in a light emitting device using an active layer including a well layer made of AlGaN having a relatively high Al composition ratio. In this embodiment, by arranging the p-electrode 60 on the p-side layer 40 as described below, it is possible to reduce the contact resistance between the p-side layer 40 and the p-electrode 60 and improve light extraction efficiency. Therefore, the light emitting element 1 can have high luminous efficiency.

ｐ側層４０は、１以上のｐ型半導体層を含む。ｐ型半導体層としては、マグネシウム（Ｍｇ）等のｐ型不純物を含有する半導体層が挙げられる。図３に示すように、ｐ側層４０は、活性層３０側から順に、それぞれがｐ型不純物を含む、第１層４１と、第１層４１上に配置される第２層４２と、第２層４２上に配置される第３層４３と、を有する。ｐ側層４０は、さらに、活性層３０と第１層４１との間に配置される第４層４４を有する。また、第２層４２の表面は、第３層４３から露出する露出領域４２ａを有する。 P-side layer 40 includes one or more p-type semiconductor layers. Examples of the p-type semiconductor layer include a semiconductor layer containing p-type impurities such as magnesium (Mg). As shown in FIG. 3, the p-side layer 40 includes, in order from the active layer 30 side, a first layer 41, a second layer 42 disposed on the first layer 41, and a second layer 42, each of which contains a p-type impurity. and a third layer 43 disposed on the second layer 42. The p-side layer 40 further includes a fourth layer 44 disposed between the active layer 30 and the first layer 41. Further, the surface of the second layer 42 has an exposed region 42a exposed from the third layer 43.

第１層４１及び第２層４２は、Ａｌを含み、第３層４３は、第２層のＡｌ組成比よりも低いＡｌ組成比である層、又は、Ａｌを含まない層である。第３層４３のｐ型不純物濃度は、第２層４２のｐ型不純物濃度よりも高い。第１金属層６１を、第２層４２よりもｐ型不純物濃度が高い第３層４３に接して配置することで、第１金属層６１とｐ側層４０との間の接触抵抗を小さくしやすい。しかしながら、第３層４３のＡｌ組成比は、第２層４２のＡｌ組成比よりも低く、第３層４３は第２層４２よりも活性層３０からの光を吸収しやすく光取り出し効率を悪化させてしまう。 The first layer 41 and the second layer 42 contain Al, and the third layer 43 is a layer having an Al composition ratio lower than that of the second layer, or a layer not containing Al. The p-type impurity concentration of the third layer 43 is higher than the p-type impurity concentration of the second layer 42. By arranging the first metal layer 61 in contact with the third layer 43, which has a higher p-type impurity concentration than the second layer 42, the contact resistance between the first metal layer 61 and the p-side layer 40 can be reduced. Cheap. However, the Al composition ratio of the third layer 43 is lower than that of the second layer 42, and the third layer 43 absorbs light from the active layer 30 more easily than the second layer 42, which deteriorates the light extraction efficiency. I'll let you.

本実施形態では、ｐ電極６０の第１金属層６１を、第２層４２の露出領域４２ａと、第３層４３の表面と、に接して配置している。第１金属層６１を露出領域４２ａに接して配置することで、第３層４３による活性層３０からの光の吸収を低減しつつ、第１金属層６１と第２層４２との界面において活性層３０からの光を効率よく反射することができる。また、第１金属層６１を第２層４２だけでなく第３層４３に接して配置することで、第１金属層６１が第２層４２のみと接して配置されている場合に比べて、ｐ電極６０とｐ側層４０との間の接触抵抗を小さくすることできる。さらに、第１金属層６１が第２層４２の表面及び第３層４３の表面に接していることで、第１金属層６１が第３層４３の表面のみに接している場合に比べて、ｐ電極６０とｐ側層４０との密着性を向上させることができる。 In this embodiment, the first metal layer 61 of the p-electrode 60 is placed in contact with the exposed region 42a of the second layer 42 and the surface of the third layer 43. By arranging the first metal layer 61 in contact with the exposed region 42a, absorption of light from the active layer 30 by the third layer 43 can be reduced, while active at the interface between the first metal layer 61 and the second layer 42. Light from layer 30 can be reflected efficiently. Furthermore, by disposing the first metal layer 61 in contact with not only the second layer 42 but also the third layer 43, compared to the case where the first metal layer 61 is disposed in contact with only the second layer 42, Contact resistance between the p-electrode 60 and the p-side layer 40 can be reduced. Furthermore, since the first metal layer 61 is in contact with the surface of the second layer 42 and the surface of the third layer 43, compared to the case where the first metal layer 61 is in contact only with the surface of the third layer 43, Adhesion between the p-electrode 60 and the p-side layer 40 can be improved.

また、第２層４２の厚さ及び第３層４３の厚さのそれぞれは、第１層４１の厚さよりも薄い。これにより、第２層４２及び第３層４３による活性層３０からの光の吸収を低減できるので、光取り出し効率を向上することができる。 Moreover, each of the thickness of the second layer 42 and the thickness of the third layer 43 is thinner than the thickness of the first layer 41. Thereby, absorption of light from the active layer 30 by the second layer 42 and the third layer 43 can be reduced, so that light extraction efficiency can be improved.

本実施形態によれば、ｐ側層４０とｐ電極６０との間の接触抵抗を小さくしつつ、光取り出し効率を向上させることができるので、高い発光効率を備える発光素子１とすることができる。 According to the present embodiment, the light extraction efficiency can be improved while reducing the contact resistance between the p-side layer 40 and the p-electrode 60, so that the light emitting element 1 can have high luminous efficiency. .

第２層４２は、複数の露出領域４２ａを有し、第１金属層６１は、複数の露出領域４２ａに接して配置されている。第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する領域を増加させることで光取り出し効率をより向上させることができる。上面視において、露出領域４２ａは、例えば、ドット状に配置されている。露出領域４２ａは、第２層４２上に第３層４３を形成する際、第２層４２の表面が第３層４３により部分的に覆われないことで形成される。例えば、第３層４３を形成する際の温度、雰囲気等の成長条件を適宜変更し、第３層４３を第２層４２の表面の一部が露出するように形成することで露出領域４２ａを形成してよい。また、露出領域４２ａは、第３層４３を形成する第２層４２の表面にＶピット等による凹みが形成されており、第３層４３を形成する際に凹みが存在する第２層４２の表面の一部が覆われないことで形成されてもよい。この場合、Ｖピットが形成されている領域に対応する第２層４２の表面に露出領域４２ａが形成される。また、第２層４２上に第３層４３を形成した後、第２層４２の表面の一部が露出するように第３層４３の一部をエッチングすることで露出領域４２ａを形成してもよい。 The second layer 42 has a plurality of exposed regions 42a, and the first metal layer 61 is arranged in contact with the plurality of exposed regions 42a. By increasing the area where the first metal layer 61 and the exposed region 42a are in contact, the light extraction efficiency can be further improved. In a top view, the exposed regions 42a are arranged, for example, in a dot shape. The exposed region 42a is formed by partially not covering the surface of the second layer 42 with the third layer 43 when forming the third layer 43 on the second layer 42. For example, by appropriately changing the growth conditions such as temperature and atmosphere when forming the third layer 43, and forming the third layer 43 so that a part of the surface of the second layer 42 is exposed, the exposed region 42a can be reduced. May be formed. In addition, in the exposed region 42a, a recess due to a V pit or the like is formed on the surface of the second layer 42 forming the third layer 43, and when forming the third layer 43, the second layer 42 where the recess is present is formed. It may also be formed by leaving a portion of the surface uncovered. In this case, an exposed region 42a is formed on the surface of the second layer 42 corresponding to the region where the V pit is formed. Further, after forming the third layer 43 on the second layer 42, a part of the third layer 43 is etched so that a part of the surface of the second layer 42 is exposed, thereby forming an exposed region 42a. Good too.

第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積は、第１金属層６１と第３層４３とが接する面積よりも小さいことが好ましい。これにより、第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積が大きくなることによる順方向電圧Ｖｆの悪化を低減することができる。単位面積当たりにおいて、第１金属層６１と露出領域４２ａとが接する面積は、例えば、第１金属層６１と第３層４３とが接する面積の３％以上３０％以下とすることが好ましく、５％以上２０％以下であることが好ましい。 The area where the first metal layer 61 and the exposed region 42a are in contact is preferably smaller than the area where the first metal layer 61 and the third layer 43 are in contact. Thereby, it is possible to reduce the deterioration of the forward voltage Vf due to an increase in the contact area between the first metal layer 61 and the exposed region 42a. Per unit area, the area where the first metal layer 61 and the exposed region 42a are in contact is preferably 3% or more and 30% or less of the area where the first metal layer 61 and the third layer 43 are in contact, for example. % or more and 20% or less.

第３層４３の厚さは、第２層４２の厚さ以下であることが好ましい。これにより、第３層４３による光吸収を低減することができる。第３層４３の厚さは、例えば、第２層４２の厚さの６０％以上８０％以下とすることができる。 The thickness of the third layer 43 is preferably equal to or less than the thickness of the second layer 42. Thereby, light absorption by the third layer 43 can be reduced. The thickness of the third layer 43 can be, for example, 60% or more and 80% or less of the thickness of the second layer 42.

第１層４１の厚さは、例えば、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることができる。第２層４２の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。第２層４２の厚さを３ｎｍ以上とすることで、第２層４２を配置する前の半導体層の上面に形成された凹みであるＶピットを埋め込みやすくできる。第２層４２の厚さを２０ｎｍ以下とすることで、第２層４２による光吸収を低減することができる。第３層４３の厚さは、例えば、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましく、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。第３層４３の厚さを３ｎｍ以上とすることで、ｐ電極６０と第３層４３との間の接触抵抗を低減する効果を得やすくできる。第３層４３の厚さを２０ｎｍ以下とすることで、第３層４３による光吸収を低減することができる。第４層４４の厚さは、第３層４３の厚さよりも厚い。第４層４４の厚さは、例えば、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることできる。 The thickness of the first layer 41 can be, for example, 20 nm or more and 40 nm or less. The thickness of the second layer 42 is preferably, for example, 3 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 15 nm or less. By setting the thickness of the second layer 42 to 3 nm or more, it is possible to easily fill the V pit, which is a recess formed in the upper surface of the semiconductor layer before the second layer 42 is disposed. By setting the thickness of the second layer 42 to 20 nm or less, light absorption by the second layer 42 can be reduced. The thickness of the third layer 43 is, for example, preferably 3 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 15 nm or less. By setting the thickness of the third layer 43 to 3 nm or more, the effect of reducing the contact resistance between the p-electrode 60 and the third layer 43 can be easily obtained. By setting the thickness of the third layer 43 to 20 nm or less, light absorption by the third layer 43 can be reduced. The thickness of the fourth layer 44 is thicker than the thickness of the third layer 43. The thickness of the fourth layer 44 can be, for example, 60 nm or more and 100 nm or less.

第２層４２のｐ型不純物濃度及び第３層４３のｐ型不純物濃度のそれぞれは、第１層４１のｐ型不純物濃度よりも高いことが好ましい。これにより、第２層４２及び第３層４３のうち第３層４３のｐ型不純物濃度を第１層４１のｐ型不純物濃度よりも高くする場合に比べて、ｐ側層４０から活性層３０にホールをより供給しやすくなるため、発光素子１の発光効率を向上させることができる。 It is preferable that each of the p-type impurity concentration of the second layer 42 and the p-type impurity concentration of the third layer 43 is higher than the p-type impurity concentration of the first layer 41. As a result, compared to the case where the p-type impurity concentration of the third layer 43 of the second layer 42 and the third layer 43 is made higher than the p-type impurity concentration of the first layer 41, the p-type impurity concentration from the p-side layer 40 to the active layer 3 Since it becomes easier to supply holes to the light emitting element 1, the light emitting efficiency of the light emitting element 1 can be improved.

第２層４２のｐ型不純物濃度及び第３層４３のｐ型不純物濃度のそれぞれは、第４層４４のｐ型不純物濃度よりも高い。第１層４１、第２層４２、第３層４３、及び第４層４４のｐ型不純物濃度は、例えば、１×１０^１９／ｃｍ^３以上１×１０^２１／ｃｍ^３以下である。 The p-type impurity concentration of the second layer 42 and the p-type impurity concentration of the third layer 43 are each higher than the p-type impurity concentration of the fourth layer 44. The p-type impurity concentration of the first layer 41, the second layer 42, the third layer 43, and the fourth layer 44 is, for example, 1×10 ¹⁹ /cm ³ or more and 1×10 ²¹ /cm ³ or less.

第１層４１のＡｌ組成比は、第２層４２のＡｌ組成比よりも高いことが好ましい。第２層４２よりも活性層３０の近くに位置する第１層４１のＡｌ組成比を第２層４２のＡｌ組成比よりも高くし第１層４１による光吸収を低減することで、光取り出し効率を向上させることができる。 The Al composition ratio of the first layer 41 is preferably higher than the Al composition ratio of the second layer 42 . By making the Al composition ratio of the first layer 41, which is located closer to the active layer 30 than the second layer 42, higher than that of the second layer 42 to reduce light absorption by the first layer 41, light can be extracted. Efficiency can be improved.

第２層４２のＡｌ組成比は、井戸層のＡｌ組成比よりも高いことが好ましい。これにより、第２層４２による光吸収をさらに低減し、第２層４２と第１金属層６１との界面において光を効率よく反射することができるため、光取り出し効率を向上させることができる。 The Al composition ratio of the second layer 42 is preferably higher than the Al composition ratio of the well layer. Thereby, light absorption by the second layer 42 can be further reduced and light can be efficiently reflected at the interface between the second layer 42 and the first metal layer 61, so that light extraction efficiency can be improved.

第１層４１のＡｌ組成比は、例えば、６０％以上７０％以下とすることができる。第２層４２のＡｌ組成比は、例えば、３０％以上６０％以下とすることが好ましく、４０％以上５５％以下とすることがさらに好ましい。第２層４２のＡｌ組成比を３０％以上とすることで、第２層４２による光吸収を低減することができる。第２層４２のＡｌ組成比を６０％以下とすることで、第２層４２と第１金属層６１との間の接触抵抗の悪化を低減することができる。第３層４３のＡｌ組成比は、例えば、３％以下とすることが好ましい。これにより、第３層４３におけるｐ型化を促進させ、発光効率をさらに向上させることができる。第４層４４のＡｌ組成比は、第１層４１のＡｌ組成比も高く、第４層４４と接する電子ブロック層の半導体層（第２のＡｌＧａＮ層）のＡｌ組成比よりも低い。これにより、ｐ電極６０側からのホールを活性層３０に供給しやすくできる。 The Al composition ratio of the first layer 41 can be, for example, 60% or more and 70% or less. The Al composition ratio of the second layer 42 is, for example, preferably 30% or more and 60% or less, and more preferably 40% or more and 55% or less. By setting the Al composition ratio of the second layer 42 to 30% or more, light absorption by the second layer 42 can be reduced. By setting the Al composition ratio of the second layer 42 to 60% or less, deterioration in contact resistance between the second layer 42 and the first metal layer 61 can be reduced. The Al composition ratio of the third layer 43 is preferably 3% or less, for example. This can promote p-type conversion in the third layer 43 and further improve luminous efficiency. The Al composition ratio of the fourth layer 44 is also higher than that of the first layer 41 and lower than the Al composition ratio of the semiconductor layer (second AlGaN layer) of the electron block layer in contact with the fourth layer 44 . Thereby, holes from the p-electrode 60 side can be easily supplied to the active layer 30.

第１層４１は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第２層４２は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第３層４３は、例えば、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムガリウムからなる。第４層４４は、例えば、窒化アルミニウムガリウムからなる。第１層４１、第２層４２、第３層４３、及び第４層４４は、Ｉｎを含んでもよい。 The first layer 41 is made of aluminum gallium nitride, for example. The second layer 42 is made of aluminum gallium nitride, for example. The third layer 43 is made of, for example, gallium nitride or aluminum gallium nitride. The fourth layer 44 is made of aluminum gallium nitride, for example. The first layer 41, the second layer 42, the third layer 43, and the fourth layer 44 may contain In.

図４は、発光素子１の構成のうち、基板１０、ｎ側層２０、及びｐ側層４０のみを示す図である。図４に示すように、上面視において、ｐ側層４０は、第２方向Ｙに沿って延びる基部４０ａと、基部４０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数の延伸部４０ｂと、を有する。第２方向Ｙにおいて、ｐ側層４０の複数の延伸部４０ｂ間には、ｎ側層２０が位置している。 FIG. 4 is a diagram showing only the substrate 10, the n-side layer 20, and the p-side layer 40 in the configuration of the light emitting element 1. As shown in FIG. 4, the p-side layer 40 has a base portion 40a extending along the second direction Y, and a plurality of extending portions 40b extending along the first direction X from the base portion 40a. In the second direction Y, the n-side layer 20 is located between the plurality of extension parts 40b of the p-side layer 40.

ｎ電極５０は、ｎ側層２０のｎ側層２０のｎコンタクト層上に配置され、ｎ側層２０と電気的に接続される。ｐ電極６０は、ｐ側層４０の第２層４２上及び第３層４３上に配置され、ｐ側層４０と電気的に接続される。 The n-electrode 50 is placed on the n-contact layer of the n-side layer 20 and is electrically connected to the n-side layer 20 . The p-electrode 60 is arranged on the second layer 42 and the third layer 43 of the p-side layer 40 and is electrically connected to the p-side layer 40 .

図５は、発光素子１の構成のうち、基板１０、ｎ側層２０、ｐ側層４０、ｎ電極５０、及びｐ電極６０のみを示す図である。図５に示すように、ｎ電極５０は、第２方向Ｙに沿って延びるｎ側基部５０ａと、ｎ側基部５０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数のｎ側延伸部５０ｂと、を有する。 FIG. 5 is a diagram showing only the substrate 10, the n-side layer 20, the p-side layer 40, the n-electrode 50, and the p-electrode 60 in the configuration of the light emitting element 1. As shown in FIG. 5, the n-electrode 50 has an n-side base 50a extending along the second direction Y, and a plurality of n-side extensions 50b extending along the first direction X from the n-side base 50a. .

ｎ電極５０には、例えば、銀（Ａｇ）、Ａｌ、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属、又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。ｎ側電極５０は、例えば、複数の金属層を含む多層構造とすることができる。ｎ電極５０は、例えば、ｎ側層２０側から順に、Ｔｉ層と、Ａｌ合金層と、Ｔａ層と、Ｒｕ層と、含む多層構造とすることができる。 The n-electrode 50 includes, for example, silver (Ag), Al, nickel (Ni), gold (Au), rhodium (Rh), titanium (Ti), platinum (Pt), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), Metals such as tungsten (W) and ruthenium (Ru), or alloys containing these metals as main components can be used. For example, the n-side electrode 50 can have a multilayer structure including a plurality of metal layers. For example, the n-electrode 50 can have a multilayer structure including, in order from the n-side layer 20 side, a Ti layer, an Al alloy layer, a Ta layer, and a Ru layer.

図５に示すように、上面視において、ｐ電極６０は、第２方向Ｙに沿って延びるｐ側基部６０ａと、ｐ側基部６０ａから第１方向Ｘに沿って延びる複数のｐ側延伸部６０ｂと、を有する。第２方向Ｙにおいて、ｎ側延伸部５０ｂと、ｐ側延伸部６０ｂとは交互に並んで配置されている。複数のｐ側延伸部６０ｂのうち、第２方向Ｙにおいて両端に位置するｐ側延伸部６０ｂの第１方向Ｘにおける長さは、他のｐ側延伸部６０ｂの第１方向Ｘにおける長さよりも長い。また、複数のｐ側延伸部６０ｂのうち、第２方向Ｙにおいて両端に位置するｐ側延伸部６０ｂの第２方向Ｙにおける長さは、他のｐ側延伸部６０ｂの第２方向Ｙにおける長さよりも狭い。ｐ電極６０の外縁は、ｐ側層４０の外縁よりも内側に位置している。 As shown in FIG. 5, in a top view, the p-electrode 60 includes a p-side base 60a extending along the second direction Y, and a plurality of p-side extensions 60b extending along the first direction X from the p-side base 60a. and has. In the second direction Y, the n-side extending portions 50b and the p-side extending portions 60b are arranged alternately. Among the plurality of p-side extending portions 60b, the length in the first direction X of the p-side extending portions 60b located at both ends in the second direction Y is longer than the length in the first direction X of the other p-side extending portions 60b. long. Further, among the plurality of p-side extending portions 60b, the length in the second direction Y of the p-side extending portions 60b located at both ends in the second direction Y is the same as the length in the second direction Y of the other p-side extending portions 60b. Narrower than Sa. The outer edge of the p-electrode 60 is located inside the outer edge of the p-side layer 40.

ｐ電極６０は、活性層３０からｐ電極６０側に向かう光を、ｎ側層２０側に反射させるために配置する。ｐ電極６０は、第２層４２の露出領域４２ａと、第３層４３の表面と、に接して配置される第１金属層６１を有する。ｐ電極６０には、例えば、上述したｎ電極５０と同様の金属を用いることができる。 The p-electrode 60 is arranged to reflect light traveling from the active layer 30 toward the p-electrode 60 toward the n-side layer 20. The p-electrode 60 has a first metal layer 61 disposed in contact with the exposed region 42a of the second layer 42 and the surface of the third layer 43. For the p-electrode 60, for example, the same metal as the above-described n-electrode 50 can be used.

第１金属層６１は、活性層３０からの光に対して高い反射率を有する金属層である。第１金属層６１は、例えば、活性層３０からの光に対して、６０％以上の反射率を有する金属を含むことが好ましい。このような金属として、第１金属層６１は、例えば、Ｒｈ又はＲｕを含むことが好ましい。 The first metal layer 61 is a metal layer that has a high reflectance to light from the active layer 30. The first metal layer 61 preferably includes a metal that has a reflectance of 60% or more with respect to the light from the active layer 30, for example. As such a metal, the first metal layer 61 preferably contains Rh or Ru, for example.

第１金属層６１は、Ａｕをさらに含むことが好ましい。これにより、第１金属層６１が例えばＲｈ又はＲｕのみからなる場合に比べて、高い反射率を維持しつつ、第１金属層６１とｐ側層４０との間の密着性を向上させることができる。第１金属層６１は、例えば、Ｒｈ層、Ａｕ層、及びＮｉ層を含む多層構造、Ｒｕ層、Ａｕ層、及びＮｉ層を含む多層構造とすることができる。また、第１金属層６１は、Ｒｈ又はＲｕと、Ａｕ及び／又はＮｉとを含む合金層を含む多層構造とすることができる。 Preferably, the first metal layer 61 further contains Au. As a result, it is possible to improve the adhesion between the first metal layer 61 and the p-side layer 40 while maintaining a high reflectance compared to a case where the first metal layer 61 is made of only Rh or Ru, for example. can. The first metal layer 61 can have, for example, a multilayer structure including an Rh layer, an Au layer, and a Ni layer, or a multilayer structure including a Ru layer, an Au layer, and a Ni layer. Further, the first metal layer 61 can have a multilayer structure including an alloy layer containing Rh or Ru, and Au and/or Ni.

第１金属層６１の厚さは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。第１金属層６１の厚さを１００ｎｍ以上とすることで、活性層３０からの光を反射する効果を得やすい。第１金属層６１の厚さを２００ｎｍ以下とすることで、発光素子１のコストを低減できる。なお、第１金属層６１の厚さとは、第３層４３の表面からの厚さである。 The thickness of the first metal layer 61 is preferably 100 nm or more and 200 nm or less. By setting the thickness of the first metal layer 61 to 100 nm or more, it is easy to obtain the effect of reflecting light from the active layer 30. By setting the thickness of the first metal layer 61 to 200 nm or less, the cost of the light emitting element 1 can be reduced. Note that the thickness of the first metal layer 61 is the thickness from the surface of the third layer 43.

図２、３に示すように、ｐ電極６０は、第１金属層６１の表面を被覆する第２金属層６２と、第１金属層６１の上方に配置された第３金属層６３と、を有する。第３金属層６３は、第２金属層６２を介して第１金属層６１と電気的に接続されている。図１に示すように、第２方向Ｙにおいて、第３金属層６３の幅は、第１金属層６１の幅よりも狭い。第２方向Ｙにおいて、第３金属層６３の幅は、例えば、第１金属層６１の幅の６０％以上８０％以下とすることができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the p-electrode 60 includes a second metal layer 62 covering the surface of the first metal layer 61 and a third metal layer 63 disposed above the first metal layer 61. have The third metal layer 63 is electrically connected to the first metal layer 61 via the second metal layer 62. As shown in FIG. 1, the width of the third metal layer 63 is narrower than the width of the first metal layer 61 in the second direction Y. In the second direction Y, the width of the third metal layer 63 can be, for example, 60% or more and 80% or less of the width of the first metal layer 61.

第２金属層６２は、Ｎｉを含むことが好ましい。第２金属層６２の一部は、後述する絶縁層７０に被覆されている。第１金属層６１の表面をＮｉを含む第２金属層６２により被覆することで、第１金属層６１の表面に絶縁層７０が接する場合に比べて、ｐ電極６０と絶縁層７０との密着性を向上させることができる。また、第２金属層６２は、第１金属層６１と第３金属層６３との間に配置されており、第１金属層６１と第３金属層６３との密着性を向上させることができる。第２金属層６２には、ＮｉとＡｕとを含む合金を用いてもよい。第２金属層６２の厚さは、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。 The second metal layer 62 preferably contains Ni. A portion of the second metal layer 62 is covered with an insulating layer 70, which will be described later. By covering the surface of the first metal layer 61 with the second metal layer 62 containing Ni, the p-electrode 60 and the insulating layer 70 are in closer contact than when the insulating layer 70 is in contact with the surface of the first metal layer 61. can improve sex. Further, the second metal layer 62 is arranged between the first metal layer 61 and the third metal layer 63, and can improve the adhesion between the first metal layer 61 and the third metal layer 63. . The second metal layer 62 may be made of an alloy containing Ni and Au. The thickness of the second metal layer 62 can be, for example, 5 nm or more and 20 nm or less.

第３金属層６３は、Ｒｈ、Ｒｕ等の金属、又はこれらの金属を主成分とする合金を含む。第３金属層６３は、複数の金属層を含む多層構造としてよい。第３金属層６３は、第２金属層６２側から順に、Ｔｉ層、Ｒｈ層、及びＴｉ層を含む多層構造、Ｔｉ層、Ｒｕ層、及びＴｉ層を含む多層構造とすることができる。第３金属層６３の厚さは、１００ｎｍ以上７００ｎｍ以下とすることができる。第３金属層６３を上述した２つのＴｉ層を含む多層構造とする場合、２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層は、第２金属層６２と第３金属層６３との密着性を向上させるために配置する。２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層の厚さは、２つのＴｉ層のうちｐ側端子９０側に位置するＴｉ層の厚さよりも厚くすることができる。Ｔｉ層は、Ｒｈ層やＲｕ層に比べて活性層３０からの紫外線を吸収しやすく、光取り出し効率を低減させる金属であるが、本実施形態では活性層３０からの光のうち第３金属層６３に向かう光を第１金属層６１により反射させる構造としている。そのため、２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層を比較的厚く配置しても光取り出し効率の悪化を低減しつつ、第２金属層６２と第３金属層６３との密着性を向上させることができる。２つのＴｉ層のうち第２金属層６２側に位置するＴｉ層の厚さは、例えば、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下とすることができる。２つのＴｉ層のうちｐ側端子９０側に位置するＴｉ層の厚さは、例えば、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることができる。 The third metal layer 63 includes metals such as Rh and Ru, or alloys containing these metals as main components. The third metal layer 63 may have a multilayer structure including a plurality of metal layers. The third metal layer 63 can have a multilayer structure including, in order from the second metal layer 62 side, a Ti layer, a Rh layer, and a Ti layer, or a multilayer structure including a Ti layer, a Ru layer, and a Ti layer. The thickness of the third metal layer 63 can be 100 nm or more and 700 nm or less. When the third metal layer 63 has a multilayer structure including the two Ti layers described above, the Ti layer located on the second metal layer 62 side of the two Ti layers is Placed to improve adhesion with. Of the two Ti layers, the thickness of the Ti layer located on the second metal layer 62 side can be made thicker than the thickness of the Ti layer located on the p-side terminal 90 side of the two Ti layers. The Ti layer is a metal that absorbs ultraviolet rays from the active layer 30 more easily than the Rh layer or the Ru layer, reducing the light extraction efficiency. In this embodiment, the third metal layer absorbs the light from the active layer 30. The first metal layer 61 reflects light directed toward the first metal layer 63 . Therefore, even if the Ti layer located on the second metal layer 62 side is relatively thick among the two Ti layers, deterioration in light extraction efficiency can be reduced, and the thickness of the second metal layer 62 and the third metal layer 63 can be reduced. Adhesion can be improved. Of the two Ti layers, the thickness of the Ti layer located on the second metal layer 62 side can be, for example, 30 nm or more and 70 nm or less. The thickness of the Ti layer located on the p-side terminal 90 side of the two Ti layers can be, for example, 5 nm or more and 20 nm or less.

図１～３に示すように、絶縁層７０は、半導体構造体１００、ｎ電極５０、ｐ電極６０、ｎ側端子８０、ｐ側端子９０を覆っている。また、絶縁層７０は、基板１０の第２領域１０ｂを覆っている。絶縁層７０は、ｎ電極５０の表面の一部を露出させる第１開口部７１と、ｐ電極６０の表面の一部を露出させる第２開口部７２と、を有する。絶縁層７０は、第２金属層６２と、第３金属層６３と、第３層４３と、を被覆している。絶縁層７０には、絶縁性を有する材料を用いる。絶縁層７０には、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等を用いることができる。絶縁層７０の厚さは、例えば、１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the insulating layer 70 covers the semiconductor structure 100, the n-electrode 50, the p-electrode 60, the n-side terminal 80, and the p-side terminal 90. Furthermore, the insulating layer 70 covers the second region 10b of the substrate 10. The insulating layer 70 has a first opening 71 that exposes a portion of the surface of the n-electrode 50 and a second opening 72 that exposes a portion of the surface of the p-electrode 60. The insulating layer 70 covers the second metal layer 62, the third metal layer 63, and the third layer 43. The insulating layer 70 is made of an insulating material. For example, SiO ₂ , SiON, etc. can be used for the insulating layer 70 . The thickness of the insulating layer 70 can be, for example, 1 μm or more and 2 μm or less.

ｎ側端子８０は、ｎ電極５０上に配置され、第１開口部７１にてｎ電極５０と電気的に接続されている。ｎ側端子８０の一部は、絶縁層７０上に配置されている。上面視において、ｎ側端子８０は、第１開口部７１の形状に対応する形状を有し、ｎ側端子８０の外縁は、第１開口部７１の縁よりも外側に位置する。 The n-side terminal 80 is placed on the n-electrode 50 and is electrically connected to the n-electrode 50 through the first opening 71 . A portion of the n-side terminal 80 is placed on the insulating layer 70. In a top view, the n-side terminal 80 has a shape corresponding to the shape of the first opening 71, and the outer edge of the n-side terminal 80 is located outside the edge of the first opening 71.

ｎ側端子８０は、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｗ等の金属、又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。ｎ側端子８０は、ｎ電極５０側から順に、Ｔｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層と、含む多層構造とすることができる。ｎ側端子８０の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とすることができる。 For the n-side terminal 80, for example, metals such as Ni, Au, Ti, Pt, and W, or alloys containing these metals as main components can be used. The n-side terminal 80 can have a multilayer structure including, in order from the n-electrode 50 side, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer. The thickness of the n-side terminal 80 can be, for example, 500 nm or more and 1500 nm or less.

ｐ側端子９０は、ｐ電極６０上に配置され、第２開口部７２にてｐ電極６０と電気的に接続されている。ｐ側端子９０の一部は、絶縁層７０上に配置されている。上面視において、ｐ側端子９０は、第２開口部７２の形状に対応する形状を有し、ｐ側端子９０の外縁は、第２開口部７２の縁よりも外側に位置する。 The p-side terminal 90 is placed on the p-electrode 60 and electrically connected to the p-electrode 60 through the second opening 72 . A portion of the p-side terminal 90 is placed on the insulating layer 70. In a top view, the p-side terminal 90 has a shape corresponding to the shape of the second opening 72, and the outer edge of the p-side terminal 90 is located outside the edge of the second opening 72.

ｐ側端子９０は、例えば、上述したｎ側端子８０と同様の金属を用いることができる。ｐ側端子９０は、例えば、ｐ電極６０側から順に、Ｔｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層と、含む多層構造とすることができる。ｐ側端子９０の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下とすることができる。 For the p-side terminal 90, the same metal as the above-described n-side terminal 80 can be used, for example. The p-side terminal 90 can have, for example, a multilayer structure including, in order from the p-electrode 60 side, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer. The thickness of the p-side terminal 90 can be, for example, 500 nm or more and 1500 nm or less.

ｎ側端子８０とｐ側端子９０との間に、順方向電圧を印加すると、ｐ側層４０とｎ側層２０との間に順方向電圧が印加され、活性層３０にホール及び電子が供給されることで活性層３０が発光する。 When a forward voltage is applied between the n-side terminal 80 and the p-side terminal 90, the forward voltage is applied between the p-side layer 40 and the n-side layer 20, and holes and electrons are supplied to the active layer 30. As a result, the active layer 30 emits light.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. All forms that can be implemented by appropriately modifying the design based on the above-described embodiments of the present invention by those skilled in the art also belong to the scope of the present invention as long as they encompass the gist of the present invention. In addition, those skilled in the art will be able to come up with various changes and modifications within the scope of the present invention, and these changes and modifications also fall within the scope of the present invention.

１発光素子
１０基板
１０ａ第１領域
１０ｂ第２領域
２０ｎ側層
３０活性層
４０ｐ側層
４１第１層
４２第２層
４２ａ露出領域
４３第３層
４４第４層
４０ａ基部
４０ｂ延伸部
５０ｎ電極
５０ａｎ側基部
５０ｂｎ側延伸部
６０ｐ電極
６０ａｐ側基部
６０ｂｐ側延伸部
６１第１金属層
６２第２金属層
６３第３金属層
７０絶縁層
７１第１開口部
７２第２開口部
８０ｎ側端子
９０ｐ側端子
１００半導体構造体 1 Light emitting element 10 Substrate 10a First region 10b Second region 20 N-side layer 30 Active layer 40 P-side layer 41 First layer 42 Second layer 42a Exposed region 43 Third layer 44 Fourth layer 40a Base 40b Extension portion 50 n Electrode 50a n-side base 50b n-side extension 60 p-electrode 60a p-side base 60b p-side extension 61 first metal layer 62 second metal layer 63 third metal layer 70 insulating layer 71 first opening 72 second opening 80 n-side terminal 90 p-side terminal 100 semiconductor structure

Claims

A semiconductor structure including an n-side layer, a p-side layer, and an active layer located between the n-side layer and the p-side layer and emitting ultraviolet light, each of which is made of a nitride semiconductor;
an n-electrode electrically connected to the n-side layer;
a p-electrode having a first metal layer in contact with the p-side layer and electrically connected to the p-side layer;
The p-side layer includes a first layer, a second layer disposed on the first layer, and a third layer disposed on the second layer, each containing a p-type impurity. ,
The surface of the second layer has an exposed region exposed from the third layer,
The first layer and the second layer contain Al,
The third layer is a layer having an Al composition ratio lower than that of the second layer, or a layer containing no Al,
Each of the thickness of the second layer and the thickness of the third layer is thinner than the thickness of the first layer,
The p-type impurity concentration of the third layer is higher than the p-type impurity concentration of the second layer,
The first metal layer is disposed in contact with the exposed region of the second layer and the surface of the third layer , and the area where the first metal layer and the exposed region are in contact is A light emitting element having a smaller area than the contact area between the layer and the third layer .

The light emitting device according to claim 1, wherein the first metal layer contains Rh or Ru.

The light emitting device according to claim 2, wherein the first metal layer further includes Au.

The p-electrode further includes a second metal layer covering the surface of the first metal layer and containing Ni,
The light emitting device according to claim 2 or 3, further comprising an insulating layer covering the second metal layer and the third layer.

The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first metal layer has a thickness of 100 nm or more and 200 nm or less.

The light emitting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the third layer has a thickness less than or equal to the second layer.

7. The light emitting device according to claim 1, wherein the third layer has a p-type impurity concentration of 1×10 ¹⁹ /cm ³ or more and 1×10 ²¹ /cm ³ or less.

8. The light emitting device according to claim 1, wherein the Al composition ratio of the first layer is higher than the Al composition ratio of the second layer.

The active layer has a well layer containing Al,
9. The light emitting device according to claim 1, wherein the well layer has an Al composition ratio of 30% or more and 50% or less.

The thickness of the second layer is 3 nm or more and 20 nm or less,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the third layer has a thickness of 3 nm or more and 20 nm or less.

The first layer and the second layer are made of aluminum gallium nitride,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein the third layer is made of gallium nitride.

The area in which the first metal layer and the exposed region are in contact is 3% or more and 30% or less of the area in which the first metal layer and the third layer are in contact, according to any one of claims 1 to 11. light emitting element.

The semiconductor structure has an electron blocking layer between the active layer and the p-side layer,
The electron block layer includes, from the active layer side, an AlN layer, a first AlGaN layer, and a second AlGaN layer,
10. The light emitting device according to claim 9, wherein the Al composition ratio of the first AlGaN layer is lower than the Al composition ratio of the second AlGaN layer and higher than the Al composition ratio of the well layer.

The p-side layer has a fourth layer disposed between the active layer and the first layer,
The fourth layer contains Al,
14. The light emitting device according to claim 13, wherein the Al composition ratio of the fourth layer is higher than the Al composition ratio of the first layer and lower than the Al composition ratio of the second AlGaN layer.