[發明專利]氮化物半導體發光元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201280059896.X
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN104040737B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 柏原博之;岡田成仁;只友一行;瀧口治久
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社;國立大學法人山口大學
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/06;H01L33/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明涉及氮化物半導體發光元件及其制造方法。

背景技術

含氮的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體(以下稱為“氮化物半導體”)所具有的帶隙能量相當于波長從紅外區到紫外區的光的能量，因此，能夠用作為發出的光的波長從紅外區到紫外區的發光元件的材料、或用作為接收的光的波長在該范圍內的光接收元件的材料。

另外，由于構成氮化物半導體的原子之間的結合牢固，其絕緣破壞電壓較高，飽和電子速度較大，因此，氮化物半導體也可以用作為耐高溫、高輸出、高頻率的晶體管等電子器件的材料。

此外，氮化物半導體對于環境基本無害，是一種容易進行處理的材料而備受關注。

使用這種氮化物半導體的氮化物半導體發光元件中，發光層通常采用量子阱結構。當施加了電壓時，電子與空穴會發生擴散而進入發光層中，在發光層內的阱層中，電子與空穴將再次結合而發光。

關于InGaN系LED(發光二極管)，提出了在多重量子阱結構(Multi Quantum Wells，以下記為“MQWs”)的正下方插入由InGaN/GaN構成的應變層超晶格(Strained-Layer Superlattice，以下記為“SLS”)結構來提高LED的發光強度。但是這一物理現象的詳細情況并不清楚。另外，也不清楚LED的發光強度是否依賴于SLS結構中的重復周期數。

另一方面，已知氮化物半導體結構存在被稱為V形坑(V pit、V-shaped pit)的形狀缺陷。例如專利文獻1(日本專利特開2005-277423號公報)中公開了在LED芯片的表面形成有“六棱錐空洞”的結構。

V形坑是一種缺陷，因此，通常考慮是否通過抑制其產生來提高LED的特性。另一方面，非專利文獻1(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 Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency”,Physical Review Letters95,127402(2005))中發表了MQWs內V形坑的作用。據此可知，當MQWs內存在V形坑時，量子阱寬度在V形坑的斜面上會變窄，因此，量子能級的能量會變大，基于這些效果，帶隙實質上變大，防止量子阱中的電子、空穴到達V形坑內部，其結果能夠抑制MQWS內的非發光再結合。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2005-277423號公報

專利文獻

非專利文獻1：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 Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency”,Physical Review Letters95,127402(2005)

發明內容

發明所要解決的技術問題

氮化物半導體發光元件需要進一步提高發光效率。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種發光效率優異的氮化物半導體發光元件。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明在發光層上形成了規定尺寸的V形坑的情況下，能夠提高氮化物半導體發光元件的發光效率。具體而言，本發明所涉及的第一氮化物半導體發光元件由n型氮化物半導體層、觸發層、V形坑擴大層、發光層、p型氮化物半導體層按照此順序依次設置而構成。發光層中形成有V形坑。觸發層由晶格常數不同于構成n型氮化物半導體層上表面的材料的氮化物半導體材料構成。V形坑擴大層由晶格常數與構成n型氮化物半導體層上表面的材料實質上相同的氮化物半導體材料構成，其厚度在5nm以上、5000nm以下。