TWI568018B - 氮化物半導體發光二極體 - Google Patents

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Description

氮化物半導體發光二極體
本案發明係關於一種形成於包含氮化物半導體(AlxInyGa1-x-yN：0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)之基板上之氮化物半導體發光二極體。
使用氮化物半導體之雷射二極體或發光二極體等氮化物半導體發光元件於自紫外線區域至可見光區域之較廣波長範圍內，可實現高亮度之發光，從而廣泛用於光碟用光源、背光源用光源、照明光源等。
先前，氮化物半導體發光元件由於難以獲得包含氮化物半導體之基板，故而通常係於藍寶石等異質基板上成長氮化物半導體層而製造。然而，於使用藍寶石等異質基板而成長氮化物半導體層之情形時，因基板與氮化物半導體之晶格常數失配而產生大量穿透位錯，故而與使用其他化合物半導體之情形相比較，半導體層中之位錯等缺陷密度變得極高。尤其於雷射二極體之情形時，若獲得雷射振盪之發光區域之半導體層中之位錯密度高，則元件壽命明顯降低，因此於實際應用上造成較大障礙。
因此，提出各種成長位錯等缺陷密度低、結晶性良好之氮化物半導體層而製作半導體發光元件之方法。
例如，於專利文獻1中揭示有如下方法：於成長於藍寶石基板上之氮化鎵系化合物半導體層之表面局部設置保護膜，於其上選擇成長氮化物半導體，大幅度降低氮化物半 導體層中之位錯密度後，使於200~900℃下成長之第2緩衝層成長而使面內之結晶性變得均勻，從而於其上形成包含結晶性良好之氮化物半導體之雷射二極體。
又，於專利文獻2中揭示有如下方法：於藍寶石基板上，藉由鹵化物氣相成長法而厚膜成長氮化物半導體，其後去除藍寶石基板，藉此製作氮化物半導體基板，而於其上形成雷射二極體。
於專利文獻3中揭示有如下方法：於GaAs基板上形成條紋狀或圓形之遮罩，於其上氣相成長GaN層後，去除GaAs基板而製造GaN單晶基板，研磨其表面，於包含NH3氣體之混合氣體環境下進行熱處理，於該GaN單晶基板上成長位錯產生得到抑制之氮化物半導體層，而形成雷射二極體或發光二極體。
進而，於專利文獻4中揭示有如下半導體雷射元件：其如圖11所示，於n型GaN基板10上成長n型氮化物半導體層28、活性層32、p型氮化物半導體層34，且於p型氮化物半導體層34上形成脊部(ridge)34a。於專利文獻4中提出如下方法：藉由使用GaN基板10而降低元件整體之穿透位錯密度，於半導體層中形成與脊狀條紋平行之V溝100，從而有意地產生位錯42，藉此沿著V溝100而設置位錯集中之穿透位錯集中區域102。根據專利文獻4，藉由在活性層32中設置穿透位錯集中區域102，可緩和施加於活性層32之壓縮應變，而防止由該壓縮應變引起之缺陷產生。再者，於該半導體雷射元件中，脊部34a之下方成為發光區域，但發 光區域係遠離穿透位錯集中區域102而形成，故而發光區域之穿透位錯密度可藉由採用GaN基板10而降低。
[專利文獻1]日本專利特開2000-174392號公報
[專利文獻2]日本專利特開2002-261014號公報
[專利文獻3]日本專利特開2003-327497號公報
[專利文獻4]日本專利特開2006-24713號公報
如上所述，先前以來，提出各種使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板來形成氮化物半導體發光元件之方法，但該等方法均係以降低雷射二極體之發光區域之位錯密度，獲得壽命特性優異之雷射二極體為目的。然而，若使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板來形成面發光型發光二極體，則可期待雷射二極體中所不具有之優點，即不僅可利用結晶性良好之氮化物半導體，而且活性層中之發光之掠出效率大幅度提高。
即，如圖10A所示，於成長於藍寶石基板8上之包括氮化物半導體層35之發光二極體中，藍寶石基板8或電極36之折射率小於氮化物半導體層35之折射率，故而形成氮化物半導體層35之上下被折射率較小之層所夾持之如波導之結構，氮化物半導體層35中產生之發光容易於氮化物半導體層35之內部多次反射。於氮化物半導體層35之內部多次反射之光接受由氮化物半導體層35本身或電極36引起之吸收損失。並且，氮化物半導體層35之厚度通常僅為數μm， 與此相對，平面方向之元件尺寸為數100μm，故而氮化物半導體層35內之多次反射之次數變得極多，從而大幅度降低氮化物半導體發光二極體之外部量子效率。
另一方面，如圖10B所示，於使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板10代替藍寶石等異質基板8而形成發光二極體之情形時，基板10之折射率與構成元件之氮化物半導體層35之折射率大致一致。因此，可消除較薄之氮化物半導體層35內部之多次反射，減少氮化物半導體層35或電極36中之吸收損失，而提高外部量子效率。
進而，若使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板，則導熱率高於藍寶石，故而在可提高散熱效率，可使用GaN基板之非極性/半極性面來進行壓電電場之控制等各方面可期待發光二極體之性能提高。
然而，本案發明者等人使用實質上包含氮化物半導體之基板，製作具有與先前之藍寶石基板之發光二極體相同之半導體積層結構之發光二極體，結果發現，與先前之預料相反，存在與形成於藍寶石基板上之情形相比較，發光二極體之光電特性變低之問題。例如，若將形成於GaN基板上之發光二極體與形成於藍寶石基板上之發光二極體相比較，則結果為：儘管形成於GaN基板上之發光二極體之位錯密度小，且半導體層之結晶性良好，但順方向電壓(以下僅稱作「Vf」)高出約20%，輸出相反地降低約30%。若使用GaN基板，則與使用藍寶石基板之情形相比較，光掠出效率應提高5%左右，輸出降低約30%意味著內部量子效 率降低得更多。
因此，本案發明之目的在於提供一種發光二極體，其係使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板的氮化物半導體發光二極體，可一面抑制Vf之增大或內部量子效率之降低，一面享受由於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等各種優點，由此而光電特性優異。
為了達成上述目的，本案發明之第1態樣之氮化物半導體發光二極體之特徵在於：其係包括包含氮化物半導體之基板、形成於上述基板上之第1導電型氮化物半導體層、形成於上述第1導電型氮化物半導體層上之包含氮化物半導體之活性層、以及形成於上述活性層上之第2導電型氮化物半導體層，且自上述基板之下表面側或上述第2導電型氮化物半導體層之上表面側掠出發光者；並且於上述基板與上述活性層之間形成中間層(=位錯產生層)，以上述中間層為起點，產生在上述第1導電型氮化物半導體層內朝上方行進之位錯，上述中間層中產生之位錯之至少一部分到達上述活性層而分佈於上述活性層之發光區域。
根據本案發明，由於使用包含氮化物半導體之基板，故而於基板與氮化物半導體層之間，折射率差或晶格常數差消失，基板界面之光反射得到抑制，並且氮化物半導體層之品質亦提高。又，由於在基板與活性層之間設置成為位錯之起點之中間層，故而可將活性層之發光區域之位錯密 度控制在適當之範圍，從而抑制Vf之增大或內部量子效率之降低。因此，可一面享受由於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等優點，一面防止因使用包含氮化物半導體之基板而引起的Vf之增大或內部量子效率之降低，從而獲得光電特性優異之發光二極體。藉由使中間層中產生之位錯分佈於活性層之發光區域而明顯改善Vf或內部量子效率之原因未必清楚，但一般認為，藉由使位錯以某程度之密度分佈於活性層內，可使載體之注入變得容易。
中間層中產生之位錯較佳為於活性層之發光區域內一樣地分佈。其原因在於，若位錯在平面方向極端偏向而分佈，或者具有分佈於特定方位等較強之各向異性，則有發光區域之面內之Vf或內部量子效率變得不均勻，而於發光面形成不理想之強度分佈之虞。
為了抑制Vf之增大或內部量子效率之降低，活性層之發光區域之平均位錯密度較佳為大於1×108cm-2。另一方面，活性層32之發光區域之位錯密度過高亦會導致發光效率之降低或漏電流之增加，故而位錯密度較理想為小於5×109cm-2。與此相對，基板內之平均位錯密度小於活性層之發光區域之平均位錯密度時，可提高第1導電型氮化物半導體層等發光區域以外之部分之可靠性，或抑制由於在結晶成長方向形成未預想之位錯密度梯度而引起之應力產生等，故而較佳。又，基板之位錯密度較低時可以高良率製造基板本身，故而有利。因此，較佳為於垂直於基板 主面之剖面中，較中間層更下側之平均位錯密度小於1×108cm-2，較中間層更上側之平均位錯密度大於1×108cm-2。根據本案發明，於使用平均位錯密度低之基板10之情形時，亦可藉由形成中間層30，而將活性層30之發光區域之平均位錯密度控制在較佳範圍。
再者，較佳為由於自中間層產生之位錯而於活性層產生V字狀之凹陷。一般認為，藉由在活性層形成V凹陷，則容易向活性層中注入載體，有助於Vf之降低或內部量子效率之提高。
中間層中，若與基板之主面垂直之剖面之形狀為島狀，則容易自該島狀部分產生位錯，另一方面，於島狀部分以外之部分，可自基底繼承良好之結晶性而成長，因此可一面抑制位錯以外之缺陷產生，一面將位錯密度控制在較佳範圍。又，若中間層為島狀，則於第1導電型氮化物半導體層中插入中間層之情形時，亦難以阻礙第1導電型氮化物半導體層之電荷注入等功能，故而較佳。
中間層若成為非晶或多晶，則容易成為位錯之起點，故而較佳。又，若將中間層設為包含Al之氮化物半導體、特別是AlGaN，則容易控制位錯密度，故而較佳。又，若將中間層設為與周圍之氮化物半導體層不同之晶格常數之材料，則容易產生位錯。
又，本案發明之第2態樣之氮化物半導體發光二極體之特徵在於：其係包括包含氮化物半導體之基板、形成於上述基板上之第1導電型氮化物半導體層、形成於上述第1導 電型氮化物半導體層上之包含氮化物半導體之活性層、以及形成於上述活性層上之第2導電型氮化物半導體層，且自上述基板之下表面側或上述第2導電型氮化物半導體層之上表面側掠出發光者；並且於上述基板與上述活性層之間形成包含非晶或多晶之氮化物半導體之中間層，上述中間層中，與上述基板之主面垂直之剖面的形狀為島狀。
即，根據本案發明之第2態樣，於使用GaN基板等包含氮化物半導體之基板之面發光型氮化物半導體發光二極體中，在基板與活性層之間設置包含非晶或多晶之氮化物半導體之中間層，使中間層成長為如其剖面形狀成為島狀之薄膜，藉此抑制Vf之增大或內部量子效率之降低等問題。
中間層之剖面形狀為「島狀」係指中間層之膜厚較大之部分、與膜厚非常小或不存在中間層之部分交替存在，在與基板主面垂直之剖面中，中間層並非膜厚相同之連續層，而看上去如排列之島。各個島之剖面形狀可為任意形狀。又，在與基板主面垂直之剖面中，中間層只要為島狀即可，平面觀察時之形狀可為點狀，亦可為島彼此相連而成之網狀。
根據本案發明，可一面享受由於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等優點，一面防止因使用包含氮化物半導體之基板而引起的Vf之增大或內部量子效率之降低，從而獲得光電特性優異之發光二極體。一般 認為其原因如下。若非晶或多晶之中間層之剖面形狀為島狀，則容易自其島狀部分產生位錯。另一方面，於島狀部分以外，可自結晶性良好之基底層繼承良好之結晶性而成長，故而可抑制位錯以外之缺陷產生，第1導電型氮化物半導體層之結晶性變得良好。一般認為，藉由如上所述中間層中產生之位錯分佈於活性層之發光區域，可容易向活性層中注入載體，Vf之增大或內部量子效率之降低得到抑制。
中間層只要位於基板與活性層之間即可，尤其若形成於第1導電型氮化物半導體層中，則中間層接近活性層，故而中間層中產生之位錯容易到達活性層之發光區域。又，可減少氮化物半導體層整體中所佔之高位錯密度區域之比例，故而可抑制晶圓上產生翹曲。即，氮化物半導體層之熱膨脹係數係依賴於位錯密度，位錯密度越大，則熱膨脹係數亦變得越大。自與基板之主面垂直之剖面觀察，較中間層更上側之區域之位錯密度相對變高，較中間層更下側之區域之位錯密度相對變低。因此，若於包含氮化物半導體之基板上成長氮化物半導體層，則自基板之上至中間層為止，熱膨脹係數與基板相比未產生明顯變化，故而未產生明顯之晶圓翹曲，但於自中間層至以上之區域，熱膨脹係數大，故存在晶圓翹曲成凹狀之傾向。關於該凹狀之翹曲，氮化物半導體層整體中高位錯密度區域之比例變得越高，該翹曲變得越強。若晶圓之翹曲變大，則會產生氮化物半導體層中產生龜裂，或者晶圓面內之波長分佈變大等 各種問題。因此較佳為，較中間層更上側之第1導電型氮化物半導體層、上述活性層及上述第2導電型氮化物半導體層之合計膜厚為上述第1導電型氮化物半導體層、上述活性層及上述第2導電型氮化物半導體層之合計膜厚之2/3以下。
再者，由熱膨脹係數之差異引起之晶圓翹曲亦依賴於氮化物半導體層之成長溫度。尤其於活性層包含含有In之氮化物半導體之情形時，In於高溫下容易脫離，故活性層與其上所形成之第2導電型氮化物半導體層係於較第1導電型氮化物半導體層更低之溫度下成長。因此，於相對高溫下成長之第1導電型氮化物半導體層之成長中，容易更強地產生晶圓翹曲。因此，第1導電型氮化物半導體層中之中間層之位置亦變得重要。因此，中間層較佳為形成於第1導電型氮化物半導體層中較基板更接近活性層之位置。即較佳為，較中間層更位於上側之上述第1導電型氮化物半導體層之膜厚為上述第1導電型氮化物半導體層之總膜厚之1/2以下。
中間層之平均膜厚較佳為5~20nm。若中間層為該範圍之膜厚，則所導入之位錯之量變得適當，可有效地改善Vf與內部量子效率，於插入至第1導電型氮化物半導體層中之情形時，亦難以阻礙第1導電型氮化物半導體層之電荷注入等功能。
於本案發明中，藉由在基板與活性層之間形成中間層，可一面抑制Vf之增大或內部量子效率之降低，一面發揮由 於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等各種優點。即，如圖10B所示，於包含氮化物半導體之基板上成長氮化物半導體層35而形成半導體發光二極體之情形時，將半導體層35中產生之光掠出至發光二極體之外部時成為問題的光之反射損失主要產生於基板10之背面(下表面)10a與外部(空氣等)之界面。因此，藉由對基板10之背面(下表面)10a實施各種加工，亦可減少光之反射損失，而飛躍性提高光掠出效率。例如較佳為於基板之下表面形成用以改變自活性層發出之光之行進方向的週期性凸部或凹部。於其他態樣中，亦可使基板之側面形成為自上側朝向下側傾斜於內側之傾斜面。進而，於其他態樣中，基板之側面及下表面亦可連續而形成半球面。再者，於基板之至少下表面形成保護膜，將保護膜之膜厚設為t，活性層之發光波長設為λ，λ下之保護膜之折射率設為n，且A設為自然數時，若滿足t=Aλ/(4n)之關係，則可進一步降低基板背面之反射損失。
若將本案發明之氮化物半導體發光二極體、與將氮化物半導體發光二極體發出之光之一部分轉換成不同波長之光的波長轉換構件加以組合，則可藉由發光二極體之發光與波長轉換構件之發光之混色，而獲得可發出所需顏色之光之發光裝置。
再者，於本案說明書中，所謂「上」側，係指發光二極體之基板之2個主面中形成有構成元件之半導體層之側，所謂「下」側，係指其相反側。又，於本案說明書中，所 謂活性層中之「發光區域」，係指在與基板主面平行之面內觀察活性層時，產生可自發光二極體掠出之發光之區域。「第1導電型氮化物半導體層」及「第2導電型氮化物半導體層」係指具有n型或p型之任一導電型，且導電型相互相反之氮化物半導體層。即，若第1導電型氮化物半導體層為n型，則第2導電型氮化物半導體層為p型。或者亦可為其相反之組合。「第1導電型氮化物半導體層」及「第2導電型氮化物半導體層」分別可包含複數層，於此情形時，只要複數層係整體作為特定之導電型而發揮功能，則亦可於複數層之一部分中插入其他導電型之層。例如，於導電型為n型之第1導電型氮化物半導體層包含複數層之情形時，若該複數層係整體作為n型而發揮作用，則亦可插入p型或i型之較薄之層。
如上所述，根據本案發明之第1態樣，於使用包含氮化物半導體之基板之氮化物半導體發光二極體中，在基板與活性層之間形成中間層，以該中間層為起點而產生朝上方行進之位錯，藉此使位錯分佈於活性層之發光區域，因此可一面抑制Vf之增大或內部量子效率之降低，一面發揮由於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等各種優點，從而實現光電特性優異之發光二極體。
又，根據本案發明之第2態樣，於使用包含氮化物半導體之基板之氮化物半導體發光二極體中，於基板與活性層之間設置包含非晶或多晶之氮化物半導體之中間層，並使 其剖面形狀成為島狀，藉此可抑制Vf之增大或內部量子效率之降低。因此，可發揮由於使用包含氮化物半導體之基板而帶來之光掠出效率之提高等各種優點，從而獲得光電特性優異之發光二極體。
以下，一面參照圖式，一面對本案發明之較佳實施形態進行說明。各圖式為示意圖，其所示之配置、尺寸、比率、形狀等有與實際不同之情況。又，於各實施形態中，使用與其他實施形態相同之符號的構件表示相同或對應之構件，有時省略說明。
實施形態1
圖1係表示本案發明之實施形態1之氮化物半導體發光二極體1的示意剖面圖。於包含氮化物半導體之基板10上形成包括n型氮化物半導體層28(=第1導電型氮化物半導體層)、活性層32、及p型氮化物半導體層34(=第2導電型氮化物半導體層)的雙異質結構之半導體層。於去除p型氮化物半導體層34與活性層32之一部分而露出之n型氮化物半導體層28之表面形成用以與外部通電之n側電極40。又，為了與p型氮化物半導體層34進行歐姆接觸，而於p型氮化物半導體層34之幾乎整個面上形成透光性之p側電極36，進而，於p側電極36上覆蓋p側電極36之一部分而形成p側焊墊電極38。
本實施形態之氮化物半導體發光二極體1係遍及包含氮化物半導體之基板10之幾乎整個面而與基板10之主面平行 地形成中間層30，以中間層30為起點而產生朝上方行進之位錯42。又，中間層30包含非晶或多晶之氮化物半導體，剖面形狀成為島狀。與藍寶石等異質基板不同，包含氮化物半導體之基板10與n型氮化物半導體層28之間不具有較大之晶格常數差。例如於基板10包含GaN，n型氮化物半導體層28亦包含GaN之情形時，兩者間之晶格常數差消失。因此，先前通常係於包含氮化物半導體之基板10上直接成長n型氮化物半導體層28。於此情形時，於基板10與n型氮化物半導體層28之界面基本不產生新的位錯，故而n型氮化物半導體層28之位錯密度與基板10之位錯密度基本相同，從而獲得低位錯密度之氮化物半導體層。例如，GaN基板10之位錯密度可未達1×108cm-2，於較低之情形時，可降低至106cm-2之級別，n型氮化物半導體層28亦具有與其相同程度之位錯密度。
氮化物半導體發光二極體中之位錯成為非發光再結合中心，故而一般期待氮化物半導體層之位錯密度越降低，發光二極體之光電特性亦越提高。然而，本案發明者等人發現，於在GaN基板上形成與先前之藍寶石基板上相同之積層結構的發光二極體中，隨著自108cm-2級別而降低氮化物半導體層之位錯密度，存在發光二極體之Vf上升，輸出降低之傾向。例如，若將形成於GaN基板上且具有位錯密度為2×106cm-2之氮化物半導體層的發光二極體與形成於藍寶石基板上且具有位錯密度為5×108cm-2之氮化物半導體層的發光二極體相比較，則結果為：形成於GaN基板上 之發光二極體的Vf高出約20%，輸出降低約30%。若使用GaN基板，則與使用藍寶石基板之情形相比較，光掠出效率應提高5%左右，輸出降低約30%意味著內部量子效率降低得更多。
因此，本實施形態之氮化物半導體發光二極體1於包含氮化物半導體之基板10上形成中間層30，且以中間層30為起點，產生朝上方行進之位錯42，藉此使位錯42分佈於活性層32之整個發光區域。藉此，可一面享受由於使用包含氮化物半導體之基板10而帶來之光掠出效率之提高等優點，一面防止因使用包含氮化物半導體之基板10而引起的Vf之增大或內部量子效率之降低，從而獲得光電特性優異之發光二極體。藉由使中間層30中產生之位錯42分佈於活性層32之發光區域而明顯改善Vf或內部量子效率之原因未必清楚，但一般認為係藉由使位錯42以某程度之密度分佈於活性層內而使載體注入變得容易。
例如，伴隨位錯而於活性層形成V字狀之凹陷(以下僅稱作「V凹陷」)，亦認為該V凹陷使載體注入變得容易，有助於Vf之降低或內部量子效率之提高。所謂V凹陷，係指以位錯42為中心，氮化物半導體層成長為倒六角錐狀或圓錐狀之部分。以位錯42為中心而產生之V凹陷係繼承依序成長氮化物半導體層時而成長於上面之層，如圖2所示，活性層32中亦形成V凹陷44。如圖2所示，於活性層32係以障壁層32b夾持井層32a之量子井結構之情形時，於V凹陷44之部分，障壁層32b之膜厚變薄。又，由於V凹陷44，p 型氮化物半導體層34陷入活性層32中，故而V凹陷44成為載體之注入口。因此一般認為，藉由V凹陷44之形成，可容易向活性層32注入載體。再者，於圖2中，為了使圖式簡單，僅表示1層井層32a與夾持其之2層障壁層32b。
以中間層30為起點而產生之位錯42較佳為於活性層32之整個發光區域一樣地分佈。再者，中間層中產生之位錯於活性層之發光區域內一樣地分佈，係指平面內之位錯分佈中不存在極端之偏向或各向異性。若位錯分佈中不存在極端之偏向或極端之各向異性，則即便位錯彼此之間隔稍有疏密亦無妨。其原因在於，若位錯42於平面方向極端偏向而分佈，或者具有分佈於特定方位等較強之各向異性，則存在發光區域之面內之Vf或內部量子效率變得不均勻，而於發光面形成不理想之強度分佈之虞。
又，以中間層30為起點而產生之位錯42朝上方行進而到達活性層32，結果活性層32之發光區域之平均位錯密度高於基板10內之位錯密度。活性層32之發光區域之平均位錯密度較理想為大於1×108cm-2，更佳為大於2×108cm-2，進而更佳為大於4×108cm-2。另一方面，活性層32之發光區域之位錯密度過高亦會導致發光效率之降低或漏電流之增加，故位錯密度較理想為小於5×109cm-2，更佳為小於2×109cm-2，進而更佳為小於1×109cm-2。
基板10內之平均位錯密度較佳為小於活性層32之發光區域之平均位錯密度，基板10內之位錯密度較理想為1×108cm-2以下，更佳為5×107cm-2以下，進而更佳為1×107cm-2 以下。基板10之位錯密度宜較低，其原因在於，尤其可提高n型氮化物半導體層等發光區域以外之部分之可靠性，或抑制由於在結晶成長方向形成未預想之位錯密度梯度而引起之應力產生等。又，基板10之位錯密度較低時可以高良率製造基板10本身，故而有利。
活性層之發光區域或基板10之平均位錯密度可藉由進行剖面TEM(Transmission Electron Microscope，穿透式電子顯微鏡)觀察而測定。例如使用場發射型之穿透式電子顯微鏡(JEOL公司製造，JEM-2010F)，以TE模式(transverse electric mode，橫電模式)於加速電壓200kV、倍率10,000倍程度下進行觀察，數出通過活性層之位錯之根數。並且，只要將該位錯之根數除以根據觀察試樣之厚度與觀察區域之寬度而計算出之活性層之面積即可。
以中間層30為起點而產生之位錯42係伴隨結晶之成長而朝上方行進，即便略微傾斜地行進，只要結果到達活性層即可，未必需要垂直於基板主面而行進。例如，中間層30中產生之位錯42於接近中間層30之部分大致垂直地行進，但亦存在自此處開始於上方傾斜地行進之情形(於該情形時，如圖1所示，若於某剖面觀察位錯42，則看上去於中途中斷)。於本案發明中，中間層30中產生之位錯42無需全部到達活性層，只要相當比例之位錯42朝上方行進而到達活性層32，使活性層32之位錯密度達到適當之範圍即可。
又，若自其他側面考慮本實施形態，則亦可謂藉由在包 含氮化物半導體之基板10與活性層32之間形成包含非晶或多晶之氮化物半導體之中間層30，可抑制Vf之增大或內部量子效率之降低。Vf或內部量子效率之改善效果依賴於中間層30之膜厚，藉由形成為如中間層30之剖面形狀成為島狀之薄膜，則Vf之增大或內部量子效率之降低得到有效抑制。通常，結晶於成長初期形成為如島散佈而成之形態(morphology)，進而，若繼續成長，則島彼此相連而形成平坦之膜。因此，藉由將中間層30之膜厚控制為較薄，可使剖面形狀成為島狀。
藉由在包含氮化物半導體之基板10與活性層32之間，將包含非晶或多晶之氮化物半導體之中間層30形成為如其剖面形狀成為島狀之薄膜，可抑制Vf之增大或內部量子效率之降低，一般認為其原因在於。如圖1所示，若非晶或多晶之中間層30之剖面形狀為島狀，則容易自其島狀部分30a產生位錯。於本實施形態中，於包含氮化物半導體之基板10上形成中間層30，以中間層30為起點產生朝上方行進之位錯42，並分佈於活性層32之整個發光區域。另一方面，於島狀部分30a以外之部分，可自基底之GaN基板10(或結晶性良好之基底層)繼承良好之結晶性而成長，故而可抑制位錯以外之缺陷產生，n型氮化物半導體層28之結晶性變得良好。一般認為，藉由如上所述中間層30中產生之位錯分佈於活性層32之發光區域，可容易向活性層32注入載體，抑制Vf之增大或內部量子效率之降低。再者，所謂活性層中之「發光區域」，係指在與基板主面平行之 面內觀察活性層時，產生可自發光二極體掠出之發光之區域。
再者，由中間層30導入之位錯之量依賴於中間層30之膜厚，於某程度之膜厚之前隨著膜厚變大，位錯之量亦增加。其中，並不一定自中間層30之所有島狀部分30a產生位錯。如圖3所示，於中間層30中，島狀部分30a容易產生位錯，但於該島狀部分30a中，亦係自特別容易產生位錯之條件齊備之部分產生位錯。
以下，對本實施形態之發光二極體之各構成要素進行詳細說明。
(中間層30)
中間層30之組成並無特別限定，較佳為氮化物半導體層。若將中間層30設為氮化物半導體層，則可不於構成發光二極體之氮化物半導體之積層結構中導入多餘之雜質而解決，故而較佳。於氮化物半導體中，較佳為包含Al之氮化物半導體，更佳為AlxGa1-xN(0<x≦1)，進而更佳為AlxGa1-xN(0<x<1)。若使用包含Al之氮化物半導體，特別是AlGaN作為中間層30，則容易控制位錯密度，故而較佳。又，若將中間層30設為與周圍之氮化物半導體層不同之晶格常數之材料，則容易產生位錯。
又，中間層30較佳為設為於200~700℃之低溫下成長之氮化物半導體。若將中間層30設為低溫成長之氮化物半導體層，則成長為非晶或多晶，故而容易成為位錯之起點。中間層30為非晶或多晶可藉由X射線繞射法或電子束繞射 法而確認。
中間層30較佳為如圖3所示，與基板主面垂直之剖面之形狀為島狀。此處所謂中間層之剖面形狀為「島狀」，係指中間層之膜厚較大之部分、與膜厚非常小或不存在中間層之部分交替存在，在與基板主面垂直之剖面中，中間層30並非膜厚相同之連續層，而看上去如排列之島。各個島之剖面形狀可為任意形狀。又，在與基板主面垂直之剖面中，中間層30只要為島狀即可，平面觀察時之形狀可為點狀，亦可為島彼此相連而成之網狀。
若中間層30為島狀，則容易自其島狀部分30a產生位錯，另一方面，於島狀部分30a以外之部分，可自基底之GaN基板10(或結晶性良好之基底層)繼承良好之結晶性而成長，故而可一面抑制位錯以外之缺陷產生，一面將位錯密度控制在較佳範圍。又，若中間層30為島狀，則於插入至n型氮化物半導體層28間之情形時，亦難以抑制n型氮化物半導體層28之電荷注入等功能，故而較佳。再者，於使中間層30之剖面形狀成為島狀之情形時，無需自所有島狀部分30a產生位錯。即便僅自一部分之島狀部分30a產生位錯，只要到達活性層32之位錯之密度處於較佳範圍即可。 如圖3所示，於中間層30中，島狀部分30a容易產生位錯，但於該島狀部分30a中，亦係自特別容易產生位錯之條件齊備之部分產生位錯。
於中間層30為島狀之情形時，島之平均外徑較理想為10nm以上，更佳為20nm以上，且為500nm以下，更佳為 250nm以下。再者，某島之外徑規定為高度之中央附近之最大外徑。又，島之外徑可為每個島不同，於此情形時，只要外徑之平均值處於較佳範圍即可。島之平均高度較理想為5nm以上，更佳為10nm以上，且為50nm以下，更佳為30nm以下。又，面內之島之平均密度較理想為5×107個/cm-2以上，更佳為1×108個/cm-2以上，且為2×1010個/cm-2以下，更佳為1×1010個/cm-2以下。若島之尺寸及密度為該範圍內，則可更有效地抑制Vf之增大或內部量子效率之降低。島之平均外徑或平均高度、密度可藉由進行剖面TEM觀察而測定。再者，中間層30之剖面形狀為島狀，但於平面形狀為網狀之情形時，只要將島之平均外徑或密度考慮為構成中間層30之網線之平均寬度及網之密度即可。
為了使中間層30之剖面形狀成為島狀，例如只要將中間層30之膜厚控制為非常薄即可。通常，結晶於成長初期形成為如島散佈而成之形態，進而，若繼續成長，則島彼此相連而形成平坦之膜。因此，藉由將中間層之膜厚控制為較薄，可使剖面形狀成為島狀。又，島狀部分30a之尺寸及密度亦可根據成長為中間層30之氮化物半導體層之成長膜厚而控制。存在中間層30之膜厚越厚，島狀部分30a之尺寸越大，島之密度亦變高之傾向。又，由中間層30導入之位錯之量亦可根據中間層30之膜厚而控制，於某程度之膜厚之前，隨著膜厚變大，位錯之量亦增加。再者，除了中間層30之膜厚以外，亦可根據中間層30之成長溫度、組成、中間層30成長後之升溫過程而控制導入之位錯之量。
中間層30之平均膜厚較理想為5nm以上，更佳為7nm以上，進而更佳為10nm以上。又，中間層30之平均膜厚較理想為20nm以下，更佳為18nm以下，進而更佳為16nm以下。若中間層30為該範圍之膜厚，則於插入至n型氮化物半導體層28間之情形時，亦不抑制n型氮化物半導體層28之電荷注入等功能，故而較佳。又，所導入之位錯之量變得適當，可有效地改善Vf與內部量子效率。再者，所謂中間層30之「平均膜厚」，係指在與基板主面垂直之剖面所測定之平均膜厚。於中間層30之剖面形狀為島狀之情形時，係指存在島之部分與不存在島之部分之平均膜厚。關於中間層30之平均膜厚，例如於氣相成長中間層30之情形時，可根據通入中間層30之原料氣體時之流量與時間而控制。
中間層30只要以可於活性層32中導入位錯之方式形成於基板10與活性層32之間即可，其位置並無特別限定。如本實施形態般，可形成於基板10與n型氮化物半導體層28之界面，亦可插入至n型氮化物半導體層28之中間。中間層30較佳為至少形成於活性層32之發光區域之整個面。
再者，中間層30不限於上述者，只要為平行於基板10之主面而形成，且使其上所成長之氮化物半導體之結晶中產生位錯者，則可為任意者。例如可將藉由氧化物、高熔點金屬等而包含微細圖案之層或者與n型氮化物半導體層之主要晶型不同之晶型之半導體層、晶格常數不同之半導體層等作為中間層30。
(基板10)
基板10若為包含氮化物半導體之半導體基板，則可為任意者。藉由使基板10包含氮化物半導體，可如使用圖10A及圖10B所說明般，獲得可抑制自基板之下表面側或半導體層之上表面側掠出光之面發光型發光二極體中之多次反射，大幅度提高光掠出效率的效果。又，如圖10B所示，於包含氮化物半導體之基板10上成長氮化物半導體層35而形成半導體發光二極體之情形時，將半導體層35中產生之光掠出至發光二極體外部時成為問題的光之反射損失於半導體層35與基板10之界面幾乎未產生，而主要產生於基板10之背面(下表面)10a與外部(空氣等)之界面。因此，如實施形態3至5所示，於基板10之背面(下表面)10a形成凹凸，或者將基板10之背面(下表面)10a加工成圓頂狀，藉此亦可減少光之反射損失，飛躍性提高光掠出效率。
作為包含氮化物半導體之基板10，尤佳為包含氮化鎵之GaN基板。GaN基板之導熱率高於藍寶石，故而在可提高散熱效率，可控制使用GaN基板之非極性/半極性面之壓電電場等各方面期待發光二極體之性能提高。又，GaN基板不僅可降低位錯，而且可降低各種缺陷而使結晶性變得良好，因此於提高半導體結晶之品質方面較佳。再者，為了極力減少由基板10引起之光吸收，基板10之雜質量宜較少。基板10之雜質濃度較理想為1×1018cm-3以下，更佳為5×1017cm-3以下，進而更佳為1×1017cm-3以下。
如上所述，基板10之位錯密度較佳為小於活性層32之發 光區域之位錯密度，基板10內之位錯密度較理想為1×108cm-2以下，更佳為5×107cm-2以下，進而更佳為1×107cm-2以下。基板10之位錯密度宜較低，其原因在於，尤其可提高n型氮化物半導體層等發光區域以外之部分之可靠性，或抑制由於在結晶成長方向形成未預想之位錯密度梯度而引起之應力產生等。再者，基板10之位錯密度可考慮為可成長氮化物半導體層之主面之位錯密度。基板10之位錯密度可藉由適當選擇基板10之製造方法而控制。
作為基板10，可使用以各種方法製造者。例如可藉由氫化物氣相成長法(Hydride Vapor Phase Epitaxy，HVPE法)等，於藍寶石等異質基板上將氮化物半導體層成長為厚膜後，去除異質基板而獲得包含氮化物半導體之基板。又，亦可於在藍寶石等異質基板上成長氮化物半導體層時，使用公知之橫向成長方法而降低氮化物半導體之位錯密度。 於此情形時，基板10內之位錯密度未必均勻，只要基板10之可成長氮化物半導體之主面之平均位錯密度處於較佳範圍內即可。進而，亦可將自使用適當之晶種而成長之氮化物半導體結晶之錠切出之晶圓作為基板10。
(n型氮化物半導體層28)
作為n型氮化物半導體層28，較佳為設為具有以下功能之結構：作為形成n側電極40之接觸層之功能、向活性層32供給電子之功能、及將載體或光封入活性層32中之功能等。再者，於在包含氮化物半導體之基板10之背面形成n側電極40之情形時，n型氮化物半導體層28當然不需要作 為接觸層之功能。
於本實施形態中，如圖1所示，用以形成n側電極40之n型接觸層14形成為2~30μm，更佳為5~15μm之厚膜。n型接觸層14中，較佳為以較其他區域更高之濃度摻雜n型雜質。較佳為以1×1018~5×1019cm-2之濃度摻雜矽等n型雜質。如此般，藉由形成厚膜且高濃度地摻雜有n型雜質之n型接觸層，可使自n側電極40注入之電流於面內擴散而供給至活性層32。又，於如圖1所示將p型氮化物半導體層34與活性層32之一部分去除而露出n型接觸層14之情形時，較佳為使n型接觸層14本身為厚膜，以使即便製造時去除深度稍有不均，仍穩定露出n型接觸層14。
較佳為除了進行電荷供給與面內擴散之n型接觸層14以外，還設置使載體朝向活性層32而於積層方向移動．供給之插入層、或將載體封入活性層32中之包覆層等。又，亦較佳為於n型接觸層14與活性層32之間設置含有較n型接觸層14更低濃度之n型雜質或非摻雜之低雜質濃度層(可為單層亦可為多層膜)。其具有使因雜質濃度較高之n型接觸層14而惡化之結晶性恢復，使其上成長之n型氮化物半導體層及活性層之結晶性變得良好之作用。又，於驅動時，藉由鄰接於n型接觸層14等高雜質濃度層而設置低雜質濃度層，可促進載體之面內擴散，又，亦提高靜電耐壓。於本實施形態中，於n型接觸層14上交替積層非摻雜之n型氮化物半導體層16、20、24與摻雜有n型雜質之n型氮化物半導體層18、22，最後形成具有超晶格結構之n型氮化物半導 體層26作為包覆層。
超晶格結構之n型氮化物半導體層26較佳為設為如交替積層至少2種之層之週期結構。具體而言，較佳為設為包含In之氮化物半導體層及與其不同之組成之層之週期結構。例如，若形成具有重複InxGa1-xN/InyGa1-yN(0≦x<y<1)而成之週期結構的多層膜，則可提高活性層之結晶性。 該效果尤其對使用包含In之氮化物半導體層作為井層之活性層較為明顯。又，作為多層膜，除了利用組成不同之層之週期結構以外，亦可為組成傾斜結構。又，該等結構中，亦可調變雜質濃度，或者變動膜厚。多層膜若設為積層有20nm以下，進而較佳為10nm以下之膜厚之層而成之結構，則對提高活性層之結晶性有利。
又，如圖1所示，亦可於較n型接觸層14更下側形成基底層12。該基底層12可包含於元件之動作部，但通常為了結晶性良好地成長元件結構，而將其設置為不作為元件而發揮功能之非動作部。基底層12較佳為於形成單晶之溫度下成長，且以5nm~0.1μm左右之膜厚形成。
(活性層32)
活性層32較佳為量子井結構。作為量子井結構，存在井層為1個之單一量子井結構、及複數個井層經由障壁層而積層之多重量子井結構。於任一情形下，井層均成為發光層。於單一量子井結構之情形時，可設為以障壁層夾著井層之兩側之結構。不限於量子井結構之井層，作為發光層，較佳為包含In之氮化物半導體。若將包含In之氮化物 半導體用於發光層，則可自紫外線區域至可見光(紅色光)區域獲得較佳之發光效率。尤其若於發光層中使用InGaN層，則可改變In之混晶比而獲得所需之發光波長，故而較佳。除此以外，亦可將GaN、AlGaN等帶隙較InGaN更寬之氮化物半導體用於發光層，而形成使紫外線區域發光之發光元件。
又，於量子井結構之活性層32中，障壁層為帶隙較井層更寬之層。較佳為設置例如InGaN、GaN、AlGaN作為障壁層。障壁層之膜厚較理想為設為3nm以上，更佳為4nm以上，且較理想為設為30nm以下，較佳為20nm以下。井層宜較薄，較理想為設為10nm以下。藉此可獲得量子效率優異之活性層。又，亦可於井層或障壁層中摻雜n型或p型雜質。障壁層可於井層間設置一層以上。再者，於將具有多重量子井結構之活性層32之帶隙之大小與其他層進行對比之情形時，可以活性層中32之井層之帶隙來考慮。
(p型氮化物半導體層34)
作為p型氮化物半導體層34，只要為摻雜有Mg等p型雜質之氮化物半導體，則其組成不限，可設為GaN、Al比率為0.2以下之AlGaN、In比率為0.2以下之InGaN，更佳為設為GaN，則容易與p側電極36之材料獲得較佳之歐姆接觸。
(p側電極36)
p側電極36係由與p型氮化物半導體層34取得歐姆接觸之材料所構成，較佳為形成於p型氮化物半導體層34之幾乎 整個面。於自p型氮化物半導體層34之側掠出發光之情形時，p側電極36較佳為對活性層32之發光具有透光性。作為p側電極36，可列舉包含選自In、Zn、Sn、Ga、W、Ti中之至少1種之導電性氧化物，具體為ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化銦鋅)、ZnO、In2O3、SnO2、TiO2及該等之複合氧化物。又，亦可適宜使用包含Ni與Au之金屬薄膜等。另一方面，於自基板10之下表面側掠出發光之情形時，p側電極36較佳為設為反射活性層32之發光之材料，可使用Ag、Al、Rh等。 又，作為p側電極36，亦可適宜使用利用上述透光性電極與Ag、Al、Rh等之反射膜、介質反射鏡等之組合的反射結構等。
(p側焊墊電極38)
p側焊墊電極38係以可於低電阻狀態下與p側電極36連接之方式而選擇材料。於以積層結構設置p側焊墊電極38之情形時，例如可設為Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti中之任一種金屬或該等之合金及其等之組合。作為具體例，可自與p側電極36連接之側，使用Ti/Rh/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au/Ni、Pt/Au、Ti/Rh等而構成。
(n側電極40)
於本實施形態中，將p型氮化物半導體層34與活性層32之一部分去除而露出n型氮化物半導體層28，於該露出之n型氮化物半導體層28上形成n側電極40。於此情形時，n側 電極40中可使用與p側焊墊電極38相同之材料。即，於以積層結構設置n側電極40之情形時，例如可設為Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti中之任一種金屬或該等之合金及其等之組合。作為具體例，可自與n型氮化物半導體層28連接之側，使用Ti/Rh/Au、W/Pt/Au、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au/Ni、Pt/Au、Ti/Rh等而構成。若使n側電極40之材料與p側焊墊電極38相同，則可同時形成n側及p側之電極，故而有利。
另一方面，亦可使n側電極40形成於包含氮化物半導體之基板10之下表面。若使n側電極40形成於基板10之下表面，則容易自p側電極36朝向n側電極40而於氮化物半導體層之整個面流通均勻之電流。又，於自p型氮化物半導體層34之側掠出發光之情形時，若如圖1所示於氮化物半導體層側形成n側電極40，則由n側電極40而遮住發光，故而發光之掠出效率降低。因此，藉由使n側電極40形成於基板10之下表面，則不存在由n側電極40引起之遮光問題，可提高發光之掠出效率。於使n側電極40形成於基板10之下表面之情形時，可自基板10之下表面側，以例如Ti/Pt/Au、Ti/Pt/Au/Ni、Ti/Al、Ti/Al/Pt/Au、W/Pt/Au、V/Pt/Au、Ti/TiN/Pt/Au、Ti/TiN/Pt/Au/Ni等包含複數種金屬的多層膜而構成。又，亦可將n側電極40分為歐姆電極與焊墊電極而構成。
實施形態2
圖4係表示本案發明之實施形態2之氮化物半導體發光二 極體1的示意剖面圖。於本實施形態中，中間層30係形成於n型氮化物半導體層28中。其他方面與實施形態1相同。
如圖4所示，中間層30中產生之位錯伴隨氮化物半導體層之成長而朝上方行進。因此，自與基板10之主面垂直之剖面觀察，於包含n型氮化物半導體層28、活性層32及p型氮化物半導體層34之氮化物半導體層整體中，較中間層30更上側之區域之位錯密度相對變高(以下稱作「高位錯密度區域52」)，較中間層30更下側之區域之位錯密度相對變低(以下稱作「低位錯密度區域50」)。於包含氮化物半導體之基板10與n型氮化物半導體層28之界面幾乎未產生新的位錯，故而低位錯密度區域50之位錯密度與基板10內之位錯密度為相同程度。若如本實施形態般，使中間層30形成於n型氮化物半導體層28中，則可減少氮化物半導體層整體所佔之高位錯密度區域52之比例，故而較佳。若減少高位錯密度區域52之比例，則如下所述，可抑制晶圓上產生翹曲。又，若使中間層30形成於n型氮化物半導體層28中，則中間層30接近活性層32，故而中間層30中產生之位錯容易到達活性層32之發光區域。
此處，對中間層30之位置與翹曲之關係進行說明。氮化物半導體層之熱膨脹係數依賴於位錯密度，位錯密度越大，熱膨脹係數亦變得越大。因此，若於包含氮化物半導體之基板10上成長氮化物半導體層，則自基板10上至中間層30，即於低位錯密度區域50，熱膨脹係數與基板10相比產生明顯變化，故未明顯產生晶圓之翹曲，但於自中間層 30向上之高位錯密度區域52，熱膨脹係數較大，故而如圖5所示，存在晶圓翹曲成凹狀之傾向。關於該凹狀之翹曲，氮化物半導體層整體中高位錯密度區域52之比例越高，該翹曲變得越強。若晶圓之翹曲變大，則會產生氮化物半導體層中產生龜裂，或者晶圓面內之波長分佈變大等各種問題。
因此，於使中間層30形成於n型氮化物半導體層28中之情形時，高位錯密度區域52於氮化物半導體層整體中所佔之比例，即較中間層30更上側之n型氮化物半導體層28、活性層32及p型氮化物半導體層34之合計膜厚相對於n型氮化物半導體層28、活性層32及p型氮化物半導體層34之合計膜厚的比例較理想為2/3以下，更佳為1/2以下，進而更佳為1/3以下。又，高位錯密度區域52之厚度必需為產生龜裂之臨界膜厚以下，較理想為4μm以下，更佳為2μm以下。
再者，由熱膨脹係數之差異引起之晶圓翹曲亦依賴於氮化物半導體層之成長溫度。即便熱膨脹係數差為相同程度，氮化物半導體層之成長溫度越高，晶圓之翹曲仍會變大。尤其於活性層32包含含有In之氮化物半導體之情形時，活性層32與其上所形成之p型氮化物半導體層34係於較n型氮化物半導體層28更低之溫度下成長。因此，於相對高溫下成長之n型氮化物半導體層28之成長中，容易更強地產生晶圓之翹曲。因此，除了氮化物半導體層整體中之中間層30之位置以外，n型氮化物半導體層28中之中間 層30之位置亦變得重要。於n型氮化物半導體層中，較佳為於較基板10更接近活性層32之位置形成中間層30。較理想為於較中間層30更位於上側之n型氮化物半導體層28之膜厚成為n型氮化物半導體層28之總膜厚之1/2以下，更佳為1/3以下，進而較佳為1/4以下之位置形成中間層30。
即便於n型氮化物半導體層28包含複數層之情形時，亦只要根據上述考慮而決定中間層30之較佳位置即可。於本實施形態中，如圖4所示，於n型氮化物半導體層28中最厚之n型接觸層14之內部形成中間層30。若為n型接觸層14之內部，則可一面成長剩餘之接觸層，一面暫時恢復成長面之平坦性，即便不另外設置如結晶性恢復層者，亦可高品質地形成以下之磊晶結構，生產性良好。又，如本實施形態般於低溫下成長之包含氮化物半導體之中間層由於導電性相對較高，故而於接觸層中之電流擴散中亦發揮有利作用。
又，在與基板10之主面垂直之剖面中，較佳為於低位錯密度區域50即較中間層30更下側，平均位錯密度小於1×108cm-2，於高位錯密度區域52即較中間層30更上側，平均位錯密度大於1×108cm-2。在與基板10之主面垂直之面內，當位錯密度於上下方向之位置產生變化時，只要於中間層30之正下方規定低位錯密度區域50之平均位錯密度，於中間層30之正上方規定高位錯密度區域52之平均位錯密度即可。
實施形態3
於本實施形態中，藉由在包含氮化物半導體之基板10之下表面形成用以改變光之行進方向而抑制多次反射之凹凸，從而提高發光之掠出效率。其他方面與實施形態1或2相同。
圖6係表示本實施形態中形成於基板10上之凹凸之一例的立體圖。為方便起見，將基板10之下表面作為上側而僅將基板10表示於圖中。於圖6之例中，於基板10之下表面，使四角錐狀之凸部54正方排列於縱橫2個方向。藉由形成上述凸部54，發光二極體之光掠出效率大幅度提高。 於基板10之下表面形成凹凸之情形時，較佳為面朝下(face down)安裝發光二極體1，而自基板10之下表面掠出光。
凸部或凹部之形狀只要為可改變光之行進方向而抑制多次反射之形狀，則並無特別限定，較佳為頂端無平坦部之形狀。例如為四角錐等角錐、圓錐、半球、圓頂狀(包括變形之半球)等。又，凸部或凹部之外尺寸較理想為0.1μm以上，更佳為0.2μm以上，且較理想為20μm以下，更佳為10μm以下。再者，凸部或凹部之外尺寸係以與基板主面平行之方向之最大尺寸來規定。又，凸部或凹部之間距較理想為0.1μm以上，更佳為0.2μm以上，且較理想為20μm以下，更佳為10μm以下。再者，凸部或凹部之間距為凸部或凹部之中心彼此之距離。於根據方位而間距不同之情形時，較佳為將最大間距設為上述範圍內。藉由使凸部或凹部之尺寸或間距處於上述範圍，可有效地提高光掠出效率。
於基板10之下表面形成凹凸時，可使用乾式蝕刻、濕式蝕刻中之任一種而形成。其中，例如為了獲得凸部之頂端無平坦部之形狀(曲面或頂端尖銳之形狀等)、或使凸部與相鄰凸部之基端相鄰接之形態，較佳為濕式蝕刻。關於濕式蝕刻之溶液，作為各向異性之蝕刻溶液，可使用KOH水溶液、四甲基氫氧化銨(TMAH：Tetramethyl ammonium hydroxide，氫氧化四甲基銨)或乙二胺-鄰苯二酚(EDP：Ethylene diamine pyrocatechol)等。又，蝕刻前亦可進行研磨、磨削、利用氧電漿之灰化、噴射處理等前處理。凸部或凹部之形狀、尺寸、間距等可根據濕式蝕刻液之選擇、濕式蝕刻之溫度、濃度、時間等而控制。
實施形態4
於本實施形態中，將包含氮化物半導體之基板10與氮化物半導體層(n型氮化物半導體層28、活性層32、p型氮化物半導體層34)之側面設為倒台地(mesa)形狀，即設為自上側朝向下側傾斜於內側之傾斜面，藉此提高發光之掠出效率。其他方面與實施形態1或2相同。
圖7係表示本實施形態之氮化物半導體發光二極體1的示意剖面圖。如圖7所示，包含氮化物半導體之基板10與氮化物半導體層(n型氮化物半導體層28、活性層32、p型氮化物半導體層34)之側面56成為自上側朝向下側傾斜於內側之傾斜面。於上述傾斜面56形成為構成氮化物半導體層與基板之半導體之特定結晶面之情形時，傾斜面之傾斜角度之精度係由結晶結構規制，故而可形成穩定之傾斜面。 結晶面可藉由蝕刻法而形成。若對結晶進行蝕刻，則依賴於該結晶結構而蝕刻速率不同，可形成特定之結晶面。尤其可藉由濕式蝕刻法而高精度地形成特定之結晶面。另一方面，用以露出n側電極40之形成面的缺口部58係以反應性離子蝕刻(RIE，Reactive Ion Etching)等形成，其側面60成為未傾斜之垂直面。
本實施形態之發光二極體1藉由以如下方式進行動作而提高發光之掠出效率。此處，對面朝上安裝發光二極體1，而自p型氮化物半導體層34中掠出光之情形進行說明。 若對發光二極體1施加電流，則自活性層32中向隨機方向釋出光。自活性層32中釋出且朝著觀測面方向即上方向行進之光線穿透透光性之p側電極36而掠出至外部。自活性層32釋出且朝著下方向行進之光線於發光二極體1之安裝面62被反射，而於氮化物半導體發光二極體內橫向傳播。 然而，橫向傳播之光於設置於發光二極體外周之傾斜面56朝著上方向(觀測面方向)反射，從而穿透p側電極36而掠出至外部。又，自活性層32中橫向釋出、或於發光二極體內進行波導而朝向缺口部58行進之光到達大致垂直形成之側面60，其一部分出射於側面60。剩餘之光被反射而返至發光二極體內，但若到達發光二極體之外周，則於傾斜面56朝著上方向反射而掠出至外部。如此，藉由使橫向傳播於發光二極體內之光朝著上方向而提高發光之掠出效率。
對傾斜面56之形成方法進行具體說明。此處，以如下情形為例進行說明：於藍寶石基板上成長厚膜之GaN系化合 物半導體層而作為氮化物半導體基板10，於其上形成構成元件結構之GaN系化合物半導體層，將最後之藍寶石基板去除而製作發光二極體。若於藍寶石基板之C面上藉由有機金屬化學氣相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD法)而成長GaN系化合物半導體結晶，則可將半導體結晶之N極性面即(000-1)面作為與藍寶石基板之界面，而形成於c軸方向上成長之半導體結晶。繼而，使用SiO2等適當之遮罩，藉由反應性離子蝕刻等各向異性蝕刻而對GaN系半導體層進行蝕刻，直至藍寶石基板露出為止，形成發光二極體1之側面。如此而形成之發光二極體1之側面成為垂直面。於上一步驟中之遮罩殘留之狀態下，將發光二極體1浸漬於使用焦磷酸液、氫氧化鉀水溶液等之蝕刻液中，藉此對未形成遮罩之外周側面進行濕式蝕刻，形成符合半導體結晶之結晶性的結晶面，而成為傾斜面56。於使用GaN系化合物半導體作為半導體，使與藍寶石基板接觸之界面形成為(000-1)面即N極性面之情形時，N極性面側之蝕刻速率較快，故而越進行蝕刻，積層結構之下側越向內側削減，從而形成倒傾斜面56。進而，藉由推進蝕刻，蝕刻面形成{1-102}面、30°旋轉R面。此處結束蝕刻，藉此形成包含{1-102}面之傾斜面56。蝕刻後，藉由使用氫氟酸之蝕刻等將遮罩去除，藉此獲得如圖7所示之發光二極體1。以上述方式形成之半導體結晶之側面成為{1-102}面(R面)、或以c軸自該面旋轉30°而成之面。{1-102}面為與(1-102)面等價之6個面之集合， 成為傾斜面56。藉由以充分之時間進行蝕刻，而使氮化物半導體之積層結構成為六角錐台、或包括上述旋轉30°之R面而成之十二角錐台之形狀、或其一部分形狀。傾斜面56屬於半導體結晶之{1-102}面或30°旋轉R面。如此由半導體結晶之結晶結構來規制傾斜面56，藉此可形成精度穩定之傾斜面56。再者，形成有傾斜面56之半導體結晶之立體形狀並不限於六角錐台或十二角錐台。亦可為四角錐台或圓錐台。
又，於本實施形態中，對面朝上安裝發光二極體之情形進行說明，亦可進行面朝下安裝。又，於基板10相較氮化物半導體層而充分厚之情形時，亦可僅將基板10之側面作為傾斜面。
實施形態5
於本實施形態中，如圖8所示，藉由使氮化物半導體層(n型氮化物半導體層28、活性層32、p型氮化物半導體層34)之側面與基板10之側面及基板10之下表面形成連續之半球面，而提高發光之掠出效率。或者亦可使基板10之側面與下表面形成連續之半球面。再者，於圖8中，為了使圖式簡單而省略表示具體之元件結構。又，將基板10之下表面作為上側而表示。其他方面與實施形態1或2相同。藉由形成上述形狀，可進而效率良好地掠出活性層32之發光。使氮化物半導體層之側面與基板10之側面及基板10之下表面形成連續之半球面時，可使用機械研磨等方法。
又，為了覆蓋上述半球面，較佳為形成SiO2、Al2O3、 ZrO2、TiO2、Si3N4、MgF2、Nb2O5、Ta2O5等絕緣性之透光性保護膜，或如SnO2、ITO之導電性之透光性保護膜，而使該層形成為抗反射塗佈(AR(Anti-Reflection)塗佈)膜。例如較佳為，若將保護膜之膜厚設為t，氮化鎵系化合物半導體之發光波長設為λ，λ下之保護膜之折射率設為n，則以t=Aλ/(4n)(其中A為自然數)之關係形成。藉由以該膜厚形成保護膜，可對發光波長λ之光滿足抗反射塗佈之條件，於界面不產生反射而使光穿透。A值並非特別限定者，選擇5以下之自然數時可使膜厚形成得較薄，發光被吸收之量變少，故而更佳。保護膜可為單層，亦可為多層。又，於使用導電性之保護膜之情形時，為了防止短路，而不於n型氮化物半導體層28、活性層32、及p型氮化物半導體層34之側面連續設置保護膜。
例如，以包含SnO2之保護膜覆蓋半球面，利用環氧樹脂將發光二極體之整體密封。氮化物半導體之折射率大致為2，環氧樹脂之折射率大致為1.5，SnO2膜之折射率為1.9，故而SnO2膜成為緩衝層，可減少界面之光之反射。尤其藉由將SnO2膜之膜厚t設定為t=λ/(4n)之厚度，可使SnO2膜發揮抗反射塗佈之作用，而幾乎不產生反射。
實施形態6
於本實施形態中，對使用實施形態1~5之發光二極體1之發光二極體燈(發光裝置)進行說明。發光二極體1例如安裝於如圖9所示之封裝體上而形成發光二極體燈。於圖9之例中，為了自基板10之下表面側掠出發光，而將發光二極體 1面朝下安裝(或覆晶安裝)於子安裝基板上。於圖9中，發光二極體1係與圖1等上下相反地表示。
於圖9之發光二極體燈中，發光二極體1係面朝下安裝於子安裝基板66上，p電極及n電極經由焊錫凸塊72而連接於子安裝基板內之電極74。固定於子安裝基板66上之發光二極體1被密封樹脂68覆蓋，於密封樹脂內分散有對發光二極體1之發光之一部分進行波長轉換之波長轉換構件70。 由此，藉由來自發光二極體1之出射光與利用波長轉換構件70進行波長轉換之光之加色混合，而可形成可發出所需顏色之光之發光二極體燈。子安裝基板66係使用適當之接著劑而固定於支持體76上，子安裝基板之電極74係以金屬線80而與形成於支持體76上之電極78連接。並且，以覆蓋子安裝基板66、發光二極體1及密封樹脂68之整體之方式，將中空圓頂狀之樹脂透鏡82接著於支持體76上。
作為波長轉換構件70，可使用分散於密封樹脂68中之螢光體。除此以外，亦可將包含螢光體之結晶本身之板狀構件作為波長轉換構件70。作為螢光體，可列舉：經銅活化之硫化鎘鋅、經鈰活化之YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)系螢光體、及LAG(Lanthanum Aluminum Garnet，鑭鋁石榴石)系螢光體等。尤其於高亮度且長時間使用時，較佳為(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12：Ce(0≦x<1、0≦y≦1，其中，Re為選自由Y、Gd、La、Lu、Tb所組成之群中之至少一種元素)等。又，可使用包含選自由YAG、LAG、BAM、BAM：Mn、CCA、SCA、SCESN、 SESN、CESN、CASBN及CaAlSiN3：Eu所組成之群中之至少1種的螢光體。
再者，於本實施形態中，對面朝下安裝發光二極體1之例進行說明，但亦可進行面朝上安裝。其中，若面朝下安裝發光二極體1，則可進一步提高光之掠出效率，而形成高亮度之發光二極體燈。於面朝下安裝之情形時，特別是使用實施形態3或實施形態5所示之發光二極體1較為有利。
再者，於上述實施形態1~6中，對在氮化物半導體基板10上依序形成n型氮化物半導體層28、活性層32、及p型氮化物半導體層34之實施形態進行說明，亦可相反為於基板10上依序積層p型氮化物半導體層34、活性層32、及n型氮化物半導體層28而成之結構。於後者之情形時，p型氮化物半導體層34成為第1導電型氮化物半導體層，n型氮化物半導體層28成為第2導電型氮化物半導體層。又，只要將關於上述實施形態之n型氮化物半導體層28與中間層30之關係的說明適當更換成p型氮化物半導體層34與中間層30之關係即可。
[實施例] (實施例1)
以如下方式製作圖1所示之結構之發光二極體1。
(基板10)
使用位錯密度為4×106cm-2之GaN基板作為基板10。將以C面作為主面之GaN基板10設置於MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy，有機金屬氣相成長)之反應容器內，使基板溫度上升至1140℃，以氫氣與氮氣作為載氣，一面通入氨氣，一面進行基板之清潔。
(中間層30)
繼而，將溫度降至510℃，以氫氣與氮氣作為載氣，一面通入TMG(trimethyl gallium，三甲基鎵)、三甲基鋁(trimethyl Aluminum，TMA)、氨氣，一面使包含Al0.1Ga0.9N之中間層30僅成長在形成均勻之層時達到9nm之預估膜厚(=單晶之情形時之預估膜厚)之時間。
(基底層12)
使溫度上升至1140℃，於原料氣體中使用TMG、氨氣，而使包含非摻雜GaN層之基底層12以約1.5μm之膜厚成長。
(n型接觸層14)
於1140℃下，同樣地於原料氣體中使用TMG、氨氣，於雜質氣體中使用矽烷氣體，而使包含摻雜有5×1018/cm3之Si之GaN的n側接觸層14以4.16μm之膜厚成長。
(第1之n型層16)
於1100℃下，僅停止使用矽烷氣體，而使包含非摻雜GaN層之第1之n型層16以約145nm之膜厚成長。
(第2之n型層18)
於1100℃下，使用矽烷氣體，使包含摻雜有5×1017/cm3之Si之Si摻雜GaN層的第2之n型層18以約10nm之膜厚成長。
(第3之n型層20)
於1100℃下，僅停止使用矽烷氣體，使包含非摻雜GaN層之第3之n型層20以約145nm之膜厚成長。
(第4之n型層22)
於1100℃下，使用矽烷氣體，使包含摻雜有1×1019/cm3之Si之Si摻雜GaN層的第4之n型層22以約30nm之膜厚成長。
(第5之n型層24)
於1100℃下，使用TMG、氨氣，使包含非摻雜GaN層之第5之n型層24以約5nm之膜厚成長。
再者，第5之n型層24較佳為設為Al比率為0.2以下之AlGaN或In比率為0.1以下之InGaN，更佳為GaN。又，第1之n型層16~第5之n型層24可分別為不同組成，但較佳為相同組成，更佳為可設為GaN。又，第5之n型層24中之n型雜質濃度可設為1×1018/cm3以下，較佳為5×1017/cm3以下，更佳為1×1017/cm3以下。該等n型雜質濃度範圍分別包括非摻雜。第2之n型層18及第4之n型層22之n型雜質濃度可設為高於第5之n型層24之雜質濃度。第5之n型層24之膜厚為1~100nm，較佳為1.5~50nm，更佳為2.5~15nm，進而更佳為可設為3~8nm。若第5之n型層24之膜厚未達1nm，則靜電耐壓降低，另一方面，若超出100nm，則存在不僅Vf上升，而且靜電耐壓亦降低之傾向。
(超晶格結構之n型多層膜26)
使用TMG、氨氣，使非摻雜GaN層成長約3.5nm，繼而 降低溫度，使用TMG、TMI(trimethyl indium，三甲基銦)、氨氣，於其上使包含非摻雜In0.03Ga0.97N之第1氮化物半導體層成長約1.5nm。並且重複該等操作，分別交替積層10層，最後成長包含使非摻雜GaN層成長約3.5nm而成之超晶格結構的n型多層膜26。
n型多層膜層26只要係由不同組成之至少2種以上氮化物半導體所構成即可，作為較佳組成，可列舉Al比率為0.1以下之AlGaN(包括GaN)與In比率為0.1以下之InGaN之2種組成。構成超晶格結構之n型多層膜26的單一層之膜厚並無特別限定，設為10nm以下，較佳為7nm以下，更佳為5nm以下。藉此存在輸出提高之傾向。又，構成超晶格結構之n型多層膜26的單一層可分別設為非摻雜，亦可摻雜n型雜質，但較佳為將全層設為非摻雜。又，此處，於第5之n型層24與活性層32之間使用超晶格結構之n型多層膜26，亦可替代超晶格結構之n型多層膜26而設置例如包含膜厚10nm以上之厚膜的單一層。
(活性層32)
使包含非摻雜GaN之障壁層以20nm之膜厚成長，繼而使溫度為800℃，使用TMG、TMI、氨氣，使包含非摻雜In0.3Ga0.7N之井層以2nm之膜厚成長。並且，以障壁+井+障壁+井...+障壁之順序，交替積層5層障壁層與4層井層，而成長總膜厚為108nm之包含多重量子井結構之活性層32。
(p型氮化物半導體層34)
於870℃下，使用TMG、氨氣、Cp2Mg，使包含摻雜有1×1020/cm3之Mg之p型GaN的p型氮化物半導體層34以100nm之膜厚成長。
反應結束後，將溫度降至室溫，進而，於氮氣環境中，將晶圓於反應容器內，以700℃進行退火，使p型氮化物半導體層34進而低電阻化。退火後，自反應容器中取出晶圓，於最上層之p型氮化物半導體層34之表面形成特定形狀之遮罩，利用RIE(反應性離子蝕刻)裝置自p型氮化物半導體層34側進行蝕刻，而如圖1所示使n型接觸層14之表面露出。
蝕刻後，於位於最上層之p型氮化物半導體層34之幾乎整個面上形成包含ITO之透光性之p側電極36，並於其上形成焊接用之包含Ti/Rh/Au之p側焊墊電極38。另一方面，於藉由蝕刻而露出之n型接觸層14之表面，利用與p側焊墊電極38相同之步驟而形成包含相同構件之n側電極40。
最終將其切割成320μm見方之晶片，而獲得發光二極體1。發光二極體1內之中間層30為平均厚度15nm之島狀。 島之平均外徑與平均高度分別為120nm、19nm。又，利用穿透式電子顯微鏡(TEM)進行觀察，結果為自中間層30之島狀部分30a產生具有a軸向量之位錯，與基板面垂直地行進後，於距離基板約1.7μm處傾斜2~7度。位錯均為具有a軸向量之刃型位錯(edge dislocation)。又，若詳細觀察自島狀部分30a產生之位錯，則係以5~10nm之間隔排列之2根位錯A、B成為一對。位錯A、B以c軸為中心，以鏡面 對象之{1-101}面作為滑移面而於〈11-23〉方向傳播約10nm後，以(1-100)面作為滑移面而於[0001]方向傳播。於基板10之表面存在階差，而自其上之中間層30產生位錯。距離中間層30僅1μm之上方位置之平均位錯密度為3.3×109cm-2。又，中間層30之島狀部分存在大量積層缺陷。中間層30中產生之位錯於通過活性層32之部分產生V凹陷。活性層之發光區域之平均位錯密度為4.3×108cm-2。
於藉由打線接合而面朝上安裝該發光二極體1所得之發光二極體燈中，Vf為3.0V，光輸出為24.3mW。
(比較例1)
除了不形成中間層30以外，以與實施例1相同之方式形成發光二極體燈。所得之發光二極體燈中，Vf為3.7V，光輸出為18.3mW。
(實施例2)
使用與實施例1不同廠商製造之GaN基板(位錯密度2×106cm-2，厚度400μm)作為基板10，而製作如圖1所示於基板10上直接形成有中間層30之樣品A、及如圖4所示於n型接觸層14之中間形成有中間層30之樣品B。樣品A係除了改變基板10，使中間層30僅成長預估膜厚達到16nm之時間以外，以與實施例1相同之方式製作。樣品B係除了改變基板10，以如下方式形成中間層30以外，以與實施例1相同之方式製作。再者，樣品A、B均係於氮化物半導體層之磊晶成長後對GaN基板進行研磨，而使總厚成為200μm。
(n型接觸層14(1))
於1140℃下，於原料氣體中使用TMG、氨氣，於雜質氣體中使用矽烷氣體，而使包含摻雜有5×1018/cm3之Si之GaN的n側接觸層14以3.16μm之膜厚成長。
(中間層30)
繼而，將溫度降至510℃，以氫氣與氮氣作為載氣，一面通入TMG、三甲基鋁(TMA)、氨氣，一面使包含Al0.1Ga0.9N之中間層30成長僅在形成均勻之層時達到13nm之預估膜厚之時間。
(n型接觸層14(2))
使溫度升至1140℃，於原料氣體中使用TMG、氨氣，於雜質氣體中使用矽烷氣體，使包含摻雜有5×1018/cm3之Si之GaN的n側接觸層14以1μm之膜厚再成長。
對樣品A與樣品B之晶圓面內之波長分佈進行測定，結果樣品B之波長分佈較樣品A大幅度改善。具體而言，樣品A中，於2英吋晶圓面內，主波長分佈於445.2nm~517.2nm之間，與此相對，樣品B中，於2英吋晶圓面內，主波長分佈於442.1nm~463.7nm。又，樣品A中，主波長之標準偏差為18.8nm，與此相對，樣品B中，主波長之標準偏差為4.48nm。
使用樣品B，除上述以外，以與實施例1相同之方式製作發光二極體1，藉由打線接合進行面朝上安裝而獲得發光二極體燈，結果Vf為2.98V，光輸出為27.3mW。
(實施例3)
於實施例2之樣品B中，於作為p側電極36之ITO上形成 SiO2作為絕緣膜，並於其上形成Nb2O3與SiO2之介電質多層膜作為第1反射層，進而，設置Al作為第2反射層。並且，以通過設置於該等反射層上之貫通孔而與ITO通電之方式設置包含Ti/Rh之p側焊墊電極38。將該晶圓分割成1mm見方之晶片，進行如圖9所示之面朝下安裝，結果電流值為350mA時，Vf為3.16V，光輸出為548.9mW。
(實施例4)
於實施例3之基板10之背面，如圖6所示正方排列四角錐狀之凸部。凸部係將底面之大小設為100×100μm，高度設為50μm。藉此，光掠出效率較實施例3提高33%。
(實施例5)
於實施例3中，如圖7所示，使GaN基板10與其上之氮化物半導體層之側面傾斜30°。藉此，光掠出效率較實施例3提高51%。
(實施例6)
於實施例3中，如圖8所示，將GaN基板10與其上之氮化物半導體層加工成半球狀。藉此，光掠出效率較實施例3提高70%。
(實施例7)
於實施例6中，將GaN基板10與其上之氮化物半導體層加工成半球狀後，對其表面進行膜厚t成為t=λ/(4n)之SnO2之抗反射塗佈。藉此，光掠出效率較實施例3提高84%。
[產業上之可利用性]
本案發明可適用於包含氮化物半導體(AlxInyGa1-x-yN： 0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)之基板上所形成之氮化物半導體發光二極體，可廣泛用作背光源用光源、照明光源等各種光源。
1‧‧‧氮化物半導體發光二極體
8‧‧‧藍寶石基板
10‧‧‧GaN基板(包含氮化物半導體之基板)
12‧‧‧基底層
14‧‧‧n型接觸層
16‧‧‧第1之n型層
18‧‧‧第2之n型層
20‧‧‧第3之n型層
22‧‧‧第4之n型層
24‧‧‧第5之n型層
26‧‧‧超晶格結構之n型多層膜
28‧‧‧n型氮化物半導體層(第1導電型氮化物半導體層)
30‧‧‧中間層
30a‧‧‧島狀部分
32‧‧‧活性層
34‧‧‧p型氮化物半導體層(第2導電型氮化物半導體層)
34a‧‧‧脊部
35‧‧‧氮化物半導體層
36‧‧‧p側電極
38‧‧‧p側焊墊電極
40‧‧‧n側電極
42‧‧‧位錯
44‧‧‧V凹陷
46‧‧‧階差(step)
50‧‧‧低位錯密度區域
52‧‧‧高位錯密度區域
54‧‧‧凸部
56‧‧‧傾斜面
58‧‧‧缺口部
60‧‧‧垂直面
62‧‧‧安裝面
64‧‧‧凹凸結構
64a‧‧‧凸部
64b‧‧‧凹部
66‧‧‧子安裝基板
68‧‧‧密封樹脂
70‧‧‧波長轉換構件
72‧‧‧焊錫凸塊
74‧‧‧電極
76‧‧‧支持體
78‧‧‧電極
80‧‧‧金屬線
82‧‧‧樹脂透鏡
100‧‧‧V溝
102‧‧‧穿透位錯集中區域
圖1係表示本發明之實施形態1之氮化物半導體發光二極體的示意剖面圖。
圖2係表示活性層中產生之V凹陷的示意剖面圖。
圖3係表示實施形態1之氮化物半導體發光二極體中之位錯產生之情況的示意剖面圖。
圖4係表示本發明之實施形態2之氮化物半導體發光二極體的示意剖面圖。
圖5係表示晶圓之翹曲的示意剖面圖。
圖6係示意地表示本發明之實施形態3之氮化物半導體發光二極體之基板的立體圖。
圖7係表示本發明之實施形態4之氮化物半導體發光二極體的示意剖面圖。
圖8係示意地表示本發明之實施形態5之氮化物半導體發光二極體之基板與氮化物半導體層之形狀的立體圖。
圖9係本發明之實施形態6之氮化物半導體發光二極體燈的示意剖面圖。
圖10A係示意地表示形成於藍寶石基板上之氮化物半導體發光二極體中之光之行進路徑的剖面圖。
圖10B係示意地表示形成於GaN基板上之氮化物半導體發光二極體中之光之行進路徑的剖面圖。
圖11係專利文獻4中揭示之氮化物半導體發光雷射的示意剖面圖。
1‧‧‧氮化物半導體發光二極體
10‧‧‧GaN基板(包含氮化物半導體之基板)
12‧‧‧基底層
14‧‧‧n型接觸層
16‧‧‧第1之n型層
18‧‧‧第2之n型層
20‧‧‧第3之n型層
22‧‧‧第4之n型層
24‧‧‧第5之n型層
26‧‧‧超晶格結構之n型多層膜
28‧‧‧n型氮化物半導體層(第1導電型氮化物半導體層)
30‧‧‧中間層
30a‧‧‧島狀部分
32‧‧‧活性層
34‧‧‧p型氮化物半導體層(第2導電型氮化物半導體層)
36‧‧‧p側電極
38‧‧‧p側焊墊電極
40‧‧‧n側電極
42‧‧‧位錯

Claims (17)

  1. 一種氮化物半導體發光二極體，其特徵在於：其係包括包含氮化物半導體之基板、形成於上述基板上之第1導電型氮化物半導體層、形成於上述第1導電型氮化物半導體層上之包含氮化物半導體之活性層、以及形成於上述活性層上之第2導電型氮化物半導體層，且自上述基板之下表面側或上述第2導電型氮化物半導體層之上表面側掠出發光者；並且上述基板內之平均位錯密度為5×107cm-2以下，於上述基板與上述活性層之間形成中間層，以上述中間層為起點，產生在上述第1導電型氮化物半導體層內朝上方行進之位錯，結果較上述中間層更下側之氮化物半導體之平均位錯密度為5×107cm-2以下，較上述中間層更上側之氮化物半導體之平均位錯密度大於1×108cm-2，上述中間層中產生之位錯之至少一部分到達上述活性層而一樣地分佈於上述活性層之發光區域，上述發光區域之平均位錯密度大於1×108cm-2。
  2. 如請求項1之氮化物半導體發光二極體，其中上述活性層之發光區域之平均位錯密度大於2×108cm-2且小於5×109cm-2。
  3. 如請求項1之氮化物半導體發光二極體，其中由於自上述中間層產生之位錯，而於上述活性層產生V字狀之凹陷。
  4. 如請求項1之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層中，與上述基板之主面垂直之剖面之形狀為島狀。
  5. 如請求項1之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層為非晶或多晶。
  6. 一種氮化物半導體發光二極體，其特徵在於：其係包括包含氮化物半導體之基板、形成於上述基板上之第1導電型氮化物半導體層、形成於上述第1導電型氮化物半導體層上之包含氮化物半導體之活性層、以及形成於上述活性層上之第2導電型氮化物半導體層，且自上述基板之下表面側或上述第2導電型氮化物半導體層之上表面側掠出發光者；並且於上述基板與上述活性層之間形成包含非晶或多晶之氮化物半導體且使位錯產生之中間層，上述中間層中，與上述基板之主面垂直之剖面之形狀為島狀，上述中間層中產生之位錯一樣地分佈於上述活性層之發光區域。
  7. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層形成於上述第1導電型氮化物半導體層中。
  8. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中較上述中間層更上側之第1導電型氮化物半導體層、上述活性層及上述第2導電型氮化物半導體層之合計膜厚為上述第1導電型氮化物半導體層、上述活性層及上述第2導電型氮化物半導體層之合計膜厚之2/3以下。
  9. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層形成於上述第1導電型氮化物半導體層中較上述基板更接近上述活性層之位置。
  10. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中較上述中間層位於更上側之上述第1導電型氮化物半導體層之膜厚為上述第1導電型氮化物半導體層之總膜厚之1/2以下。
  11. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層之平均膜厚為5~20nm。
  12. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述中間層包含含有Al之氮化物半導體。
  13. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中於上述基板之下表面形成有用以改變自上述活性層發出之光之行進方向的週期性凸部或凹部。
  14. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述基板之側面為自上側朝向下側傾斜於內側之傾斜面。
  15. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中上述基板之側面及下表面連續而形成半球面。
  16. 如請求項1或6之氮化物半導體發光二極體，其中至少於上述基板之下表面形成有保護膜，將上述保護膜之膜厚設為t，上述活性層之發光波長設為λ，λ下之上述保護膜之折射率設為n，且A設為自然數時，滿足t=Aλ/(4n)之關係。
  17. 一種發光裝置，其包括：如請求項1或6之氮化物半導體 發光二極體、及將上述氮化物半導體發光二極體發出之光之一部分轉換成不同波長之光的波長轉換構件。
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Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101252026B1 (ko) 2004-05-20 2013-04-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광소자 및 표시장치
JP5781292B2 (ja) * 2010-11-16 2015-09-16 ローム株式会社 窒化物半導体素子および窒化物半導体パッケージ
JP6005346B2 (ja) * 2011-08-12 2016-10-12 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
US8853668B2 (en) * 2011-09-29 2014-10-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Light emitting regions for use with light emitting devices
US20130082274A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Bridgelux, Inc. Light emitting devices having dislocation density maintaining buffer layers
KR101843513B1 (ko) 2012-02-24 2018-03-29 서울바이오시스 주식회사 질화갈륨계 발광 다이오드
KR101881064B1 (ko) * 2012-03-05 2018-07-24 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP6026116B2 (ja) * 2012-03-09 2016-11-16 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
WO2013141617A1 (en) 2012-03-21 2013-09-26 Seoul Opto Device Co., Ltd. Method of fabricating non-polar gallium nitride-based semiconductor layer, nonpolar semiconductor device, and method of fabricating the same
TWI511328B (zh) * 2012-06-20 2015-12-01 Just Innovation Corp 發光二極體晶片及其製作方法
EP2896077B1 (en) 2012-09-17 2019-01-16 Lumileds Holding B.V. Light emitting device including shaped substrate
DE102012217640B4 (de) 2012-09-27 2020-02-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102013103602A1 (de) 2013-04-10 2014-10-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu seiner Herstellung
JP6273945B2 (ja) 2013-04-26 2018-02-07 日亜化学工業株式会社 発光装置
CN104603959B (zh) * 2013-08-21 2017-07-04 夏普株式会社 氮化物半导体发光元件
KR102098250B1 (ko) 2013-10-21 2020-04-08 삼성전자 주식회사 반도체 버퍼 구조체, 이를 포함하는 반도체 소자 및 반도체 버퍼 구조체를 이용한 반도체 소자 제조방법
DE102014115599A1 (de) * 2013-10-28 2015-04-30 Seoul Viosys Co., Ltd. Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102013112490A1 (de) * 2013-11-13 2015-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterschichtenfolge und Verfahren zu deren Herstellung
US20170186912A1 (en) * 2014-06-03 2017-06-29 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting element
US9385267B2 (en) * 2014-08-28 2016-07-05 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Light-emitting diode
US10084111B2 (en) 2014-09-22 2018-09-25 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting element
US20170317235A1 (en) * 2014-11-06 2017-11-02 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light-emitting element
US10224458B2 (en) * 2015-03-06 2019-03-05 Stanley Electric Co., Ltd. Group III nitride laminate, luminescence element comprising said laminate, and method of producing group III nitride laminate
DE102015104700A1 (de) * 2015-03-27 2016-09-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
JP2017050439A (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 豊田合成株式会社 紫外発光素子およびその製造方法
JP6229707B2 (ja) 2015-11-26 2017-11-15 日亜化学工業株式会社 発光素子及びその製造方法
US10388750B2 (en) * 2016-01-12 2019-08-20 Tsinghua University Semiconductor structure and method for forming the same
DE102016103346A1 (de) * 2016-02-25 2017-08-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips und strahlungsemittierender Halbleiterchip
JP6188866B2 (ja) * 2016-05-19 2017-08-30 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子の製造方法
JP6870228B2 (ja) * 2016-07-18 2021-05-12 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子とその製造方法
TWI688128B (zh) * 2016-10-06 2020-03-11 隆達電子股份有限公司 發光二極體晶片級封裝結構及直下式背光模組
KR102432226B1 (ko) * 2017-12-01 2022-08-12 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 반도체 소자
WO2019159265A1 (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 創光科学株式会社 窒化物半導体紫外線発光素子
KR102491857B1 (ko) * 2020-04-23 2023-01-27 삼성전자주식회사 표시 장치
KR20230044299A (ko) * 2020-08-03 2023-04-03 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시건 초박형 투명 전도체를 사용한 유기 발광 다이오드에서의 도파관 모드의 제거

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086838A (ja) * 2001-08-14 2003-03-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh 発光素子
CN1405903A (zh) * 2001-09-19 2003-03-26 住友电气工业株式会社 单晶氮化镓基板及其生长方法与制造方法
US20040232436A1 (en) * 2003-03-28 2004-11-25 Tzong-Liang Tasi Compound semiconductor optoelectronic device
US20050051791A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-10 Tomohisa Gotoh Substrate of emitting device and emitting device using the same
JP2006024713A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化物半導体素子およびその製造方法
JP2006054295A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Toshiba Electronic Engineering Corp 光半導体装置及びその製造方法
US20070057282A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Yoshitaka Kinoshita Semiconductor light-emitting device
US20070085093A1 (en) * 2005-09-22 2007-04-19 Akira Ohmae Light-emitting diode and method for manufacturing same, integrated light-emitting diode and method for manufacturing same, method for growing a nitride-based iii-v group compound semiconductor, substrate for growing a nitride-based iii-v group compound semiconductor, light source cell unit, light-emitting diode backlight, light-emitting diode illuminating device, light-emitting diode display and electronic instrument, electronic device and method for manufacturing same
WO2008143428A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232629A (ja) * 1996-02-26 1997-09-05 Toshiba Corp 半導体素子
JP3374737B2 (ja) * 1997-01-09 2003-02-10 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
CA2276335C (en) 1997-01-09 2006-04-11 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
US6677619B1 (en) 1997-01-09 2004-01-13 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
JP3930161B2 (ja) 1997-08-29 2007-06-13 株式会社東芝 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法
US6015979A (en) * 1997-08-29 2000-01-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same
JP2000174392A (ja) 1998-12-04 2000-06-23 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子
JP3587081B2 (ja) 1999-05-10 2004-11-10 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP2001111174A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体素子用基板およびその製造方法およびその半導体素子用基板を用いた半導体素子
JP3789781B2 (ja) * 2001-07-06 2006-06-28 三洋電機株式会社 半導体素子および半導体層の形成方法
JP4131101B2 (ja) 2001-11-28 2008-08-13 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子の製造方法
JP3756831B2 (ja) * 2002-03-05 2006-03-15 三菱電線工業株式会社 ＧａＮ系半導体発光素子
JP2003327497A (ja) 2002-05-13 2003-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板、窒化物系半導体エピタキシャル基板、窒化物系半導体素子及びその製造方法
JP2004063636A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス
JP5194334B2 (ja) 2004-05-18 2013-05-08 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法
US20070045638A1 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light emitting device with double heterostructure light emitting region
TWI316772B (en) 2005-09-20 2009-11-01 Showa Denko Kk Group iii nitride semiconductor light-emitting device
JP5025199B2 (ja) * 2005-09-20 2012-09-12 昭和電工株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP4899740B2 (ja) * 2006-09-19 2012-03-21 パナソニック株式会社 半導体発光素子、半導体発光装置および製造方法
JP2008153634A (ja) * 2006-11-24 2008-07-03 Sony Corp 発光ダイオードの製造方法、発光ダイオード、光源セルユニット、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、発光ダイオードディスプレイおよび電子機器
US8362503B2 (en) * 2007-03-09 2013-01-29 Cree, Inc. Thick nitride semiconductor structures with interlayer structures
JP5165264B2 (ja) 2007-03-22 2013-03-21 浜松ホトニクス株式会社 窒化物半導体基板
US7967476B2 (en) * 2007-07-04 2011-06-28 Nichia Corporation Light emitting device including protective glass film
US20100308357A1 (en) 2007-10-29 2010-12-09 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same
KR101092079B1 (ko) * 2008-04-24 2011-12-12 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086838A (ja) * 2001-08-14 2003-03-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh 発光素子
CN1405903A (zh) * 2001-09-19 2003-03-26 住友电气工业株式会社 单晶氮化镓基板及其生长方法与制造方法
US20040232436A1 (en) * 2003-03-28 2004-11-25 Tzong-Liang Tasi Compound semiconductor optoelectronic device
US20050051791A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-10 Tomohisa Gotoh Substrate of emitting device and emitting device using the same
JP2006024713A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化物半導体素子およびその製造方法
JP2006054295A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Toshiba Electronic Engineering Corp 光半導体装置及びその製造方法
US20070057282A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Yoshitaka Kinoshita Semiconductor light-emitting device
US20070085093A1 (en) * 2005-09-22 2007-04-19 Akira Ohmae Light-emitting diode and method for manufacturing same, integrated light-emitting diode and method for manufacturing same, method for growing a nitride-based iii-v group compound semiconductor, substrate for growing a nitride-based iii-v group compound semiconductor, light source cell unit, light-emitting diode backlight, light-emitting diode illuminating device, light-emitting diode display and electronic instrument, electronic device and method for manufacturing same
WO2008143428A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Hangleiter, F. Hitzel, C. Netzel, D. Fuhrmann, U. Rossow, G. Ade, and P. Hinze，Suppression of Nonradiative Recombination by V-Shaped Pits in GaInN=GaN QuantumWells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency，PHYSICAL REVIEW LETTERS，95, 127402，2005年9月16日，pp.127402-1~127402-4 *

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Publication number Publication date
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