[發(fā)明專(zhuān)利]氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580046876.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107924966B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷善彥;花本哲也;渡邊昌規(guī);栗棲彰宏;井口勝次;柏原博之;井上知也;淺井俊晶;渡邊浩崇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/32
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/32;H01L21/205
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 孫芬

氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件(1)至少具備n型氮化物半導(dǎo)體層(8)、發(fā)光層(14)、p型氮化物半導(dǎo)體層(16)。n型氮化物半導(dǎo)體層(8)和發(fā)光層(14)之間，設(shè)置有具有1組以上的第一半導(dǎo)體層(121)和第二半導(dǎo)體層(122)的層疊結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)體。第二半導(dǎo)體層(122)的帶隙能量比第一半導(dǎo)體層(121)的帶隙能量大。第一半導(dǎo)體層(121)和第二半導(dǎo)體層(122)的各自的厚度大于10nm而在30nm以下?；蛘撸谥匾暿覝叵碌陌l(fā)光效率的用途中，第一半導(dǎo)體層(121)的厚度大于10nm而在30nm以下，第二半導(dǎo)體層(122)的厚度大于10nm而在40nm以下，發(fā)光層上形成有在其剖視時(shí)為V字形的凹部。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。

背景技術(shù)

含氮的III-V族化合物半導(dǎo)體(III族氮化物半導(dǎo)體)，具有與擁有紅外區(qū)域至紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的光的能量相當(dāng)?shù)膸赌芰?。因此，III族氮化物半導(dǎo)體，作為發(fā)出具有紅外區(qū)域至紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的光的發(fā)光元件的材料，或者，作為接收具有紅外區(qū)域至紫外區(qū)域的波長(zhǎng)的光的受光元件的材料，是有用的。

此外，III族氮化物半導(dǎo)體中，構(gòu)成III族氮化物半導(dǎo)體的原子之間的結(jié)合力強(qiáng)，絕緣破壞電壓高，飽和電子速度大。由于這些特性，III族氮化物半導(dǎo)體作為耐高溫且高輸出的高頻晶體管等的電子設(shè)備的材料也是有用的。進(jìn)一步的，III族氮化物半導(dǎo)體幾乎不會(huì)危害環(huán)境，因此作為易于處理的材料也備受矚目。

在使用這樣的III族氮化物半導(dǎo)體的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，作為發(fā)光層而采用量子阱結(jié)構(gòu)是普遍的。電壓被施加到氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)，構(gòu)成發(fā)光層的阱層中電子和空穴被再結(jié)合而產(chǎn)生光。發(fā)光層可以由單量子阱(Single Quantum Well(SQW))結(jié)構(gòu)構(gòu)成，也可以由阱層和勢(shì)壘層交替層疊的多量子阱(Multiple Quantum Well(MQW))結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

發(fā)光層中，使用InGaN層作為阱層、使用GaN層作為勢(shì)壘層是普遍的。由此，例如，可以制作發(fā)光峰值波長(zhǎng)大約為450nm的藍(lán)色LED(Light Emitting Device)，也可以將此藍(lán)色LED與熒光體組合制作白色LED。作為勢(shì)壘層而使用AlGaN層的情況下，可以認(rèn)為由于勢(shì)壘層和阱層的帶隙能量差增大，發(fā)光效率增大，但存在與GaN相比AlGaN難以得到優(yōu)質(zhì)結(jié)晶這樣的問(wèn)題。

作為被包含于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的n型氮化物半導(dǎo)體層，使用GaN層或InGaN層是普遍的。

例如，特開(kāi)平11-214746號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中被記載的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，基板和發(fā)光層之間，從基板一側(cè)依次設(shè)置有n型雜質(zhì)為1×10¹⁷cm^-3以下的第一氮化物半導(dǎo)體層、n型雜質(zhì)為3×10¹⁸cm^-3以上的第二氮化物半導(dǎo)體層、n型雜質(zhì)為1×10¹⁷cm^-3以下的第三氮化物半導(dǎo)體層，n電極被形成于第二氮化物半導(dǎo)體層。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，記述了第一層及第三層由于n型雜質(zhì)濃度低因而作為結(jié)晶性好的基底層，可以在結(jié)晶性好的第一層上結(jié)晶性良好地生長(zhǎng)n型雜質(zhì)濃度高的第二層。

此外，特開(kāi)平11-330554號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中，記載了在n型氮化物半導(dǎo)體層和p型氮化物半導(dǎo)體層之間具有發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。此氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中，作為n型氮化物半導(dǎo)體層，含具有In的第一氮化物半導(dǎo)體層和具有與該第一氮化物半導(dǎo)體層不同的組成的第二氮化物半導(dǎo)體層被層疊的n型多層膜層被設(shè)置，第一氮化物半導(dǎo)體層或第二氮化物半導(dǎo)體層中至少一個(gè)的厚度在100埃以下。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了特別是通過(guò)將n型多層膜層作為超晶格結(jié)構(gòu)使發(fā)光層的結(jié)晶性變好，因此氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的效率提高。