[發明專利]氮化物半導體發光元件

有效

• 申請號: 200810092602.9
• 申請日: 2008-04-16
• 公開（公告）號: CN101290963A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 大野彰仁;藏本恭介
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 閆小龍;劉宗杰

技術領域

本發明涉及氮化物半導體發光元件，特別涉及適于在較低的電壓下利用的氮化物半導體發光元件。

背景技術

氮化物系半導體作為發光元件或電子器件用材料被應用于各種產品。對于特開2000-307149號公報所公開的氮化物半導體元件來說，為了降低工作電壓，在p型接觸層和p型覆蓋層的中間具有高濃度摻雜層與低濃度摻雜層。對于該氮化物半導體元件來說，利用這樣的結構，使p型層的雜質濃度最優化，由此，使工作電壓降低。

專利文獻1特開2000-307149號公報

專利文獻2特開2000-164922號公報

作為決定氮化物半導體元件的工作電壓的要素，可列舉出異質結的帶隙不連續量。在應該輸送載流子的異質結中，帶隙不連續量較大時，成為載流子輸送時的勢壘，因此從低工作電壓的角度出發不優選。但是，在所述現有的氮化物半導體發光元件中，不是考慮了帶不連續量的設計，因此存在維持發光輸出的低工作電壓化較困難這一問題。

發明內容

本發明是為了解決所述問題而進行的，其目的在于提供一種抑制了工作電壓的氮化物半導體元件。

本發明的氮化物半導體發光元件的特征在于，具有p型接觸層、形成在所述p型接觸層的下層的p型中間層、以及形成在所述p型中間層的下層的p型覆蓋層，所述p型接觸層與所述p型中間層、以及所述p型中間層與所述p型覆蓋層間的帶隙差分別為200meV以下。

能夠利用本發明降低氮化物半導體發光元件的工作電壓。

附圖說明

圖1是用于說明構成實施方式1的氮化物半導體發光元件的各層的圖。

圖2是用于說明構成實施方式1的氮化物半導體發光元件的p型接觸層、p型中間層、p型覆蓋層的成分等的圖。

圖3是用于說明實施方式1的氮化物半導體發光元件的工作電壓的p型中間層Mg濃度依賴性的圖。

圖4是用于說明實施方式1的氮化物半導體發光元件的微分效率的p型中間層Mg濃度依賴性的圖。

圖5是用于說明構成實施方式2的氮化物半導體發光元件的各層的圖。

圖6是用于說明構成實施方式2的氮化物半導體發光元件的p型接觸層、p型中間層、p型覆蓋層的成分等的圖。

具體實施方式

實施方式1

在本實施方式的氮化物半導體發光元件的制造中，作為III族原料，使用三甲基鎵(以后稱為TMG)、三甲基鋁(以后稱為TMA)、三甲基銦(以后稱為TMI)。作為□族原料，使用氨(NH₃)氣。n型雜質原料使用甲硅烷(以后稱為SiH₄)。p型雜質原料使用二茂鎂(以后稱為CP₂Mg)。這些原料氣體的載氣使用氫氣(H₂)及氮氣(N₂)。但是，所述各種原料是例示性的，并不限于此。

一般地，作為用于生長氮化物系半導體的結晶生長的方法，多以金屬有機氣相沉積法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氫化物氣相生長法(HVPE)進行。在本實施方式中，元件層的結晶生長方法使用金屬有機氣相沉積法(MOCVD)。但是，用于制造本實施方式的氮化物半導體發光元件的結晶生長的方法并不限于金屬有機氣相沉積法(MOCVD)，也可以使用分子束外延(MBE)、氫化物氣相生長法(HVPE)。

圖1是用于說明本實施方式的氮化物半導體發光元件的結構的圖。襯底10由GaN構成。在本實施方式中，襯底10的主面為(0001)面。將該襯底10設置在MOCVD(metal?organic?chemical?vapor?deposition：金屬有機氣相沉積)裝置內。并且，一邊提供NH₃氣一邊使溫度上升至1000℃。之后，開始供給TMG和SiH₄，生長n型半導體層12。n型半導體層12是形成在襯底10的主面上、膜厚為1μm并且以GaN作為主要成分的層。接下來，開始供給TMA，生長n型覆蓋層14。n型覆蓋層14是由氮化鋁鎵(Al_0.07Ga_0.93N)構成的膜厚為1.0μm的層。n型覆蓋層主要是用于提高后述的活性層的電子密度的層。然后，停止TMA的供給，生長由n型GaN構成的厚度為1.0μm的n型光引導層16。n型光引導層16主要是將光關閉在后述的活性層內的層，調整活性層內的光密度。之后，停止TMG與SiH₄的供給，溫度降至700℃。如上所述，從n型半導體層12至n型光引導層16是具有n型導電型的層。