[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780047215.0
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN109564959B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平野光;長澤陽祐;秩父重英;小島一信
• 申請（專利權(quán)）人: 創(chuàng)光科學(xué)株式會社
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L21/205
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 李逸雪

一種峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件的制造方法，具備：第1步驟，在包含藍(lán)寶石基板的基底部的上表面，形成n型的Al_XGa_1?XN(1≥X≥0.5)系半導(dǎo)體所構(gòu)成的n型半導(dǎo)體層；第2步驟，在n型半導(dǎo)體層的上方，形成包含Al_YGa_1?YN(X＞Y＞0)系半導(dǎo)體所構(gòu)成的發(fā)光層、且整體由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的活性層；及第3步驟，在活性層的上方，形成p型的Al_ZGa_1?ZN(1≥Z＞Y)系半導(dǎo)體所構(gòu)成的p型半導(dǎo)體層。在此制造方法中，第2步驟的生長溫度比1200℃更高且為第1步驟的生長溫度以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的峰值發(fā)光波長為285nm 以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件及其制造方法。

背景技術(shù)

以往，通過載流子(電子及空穴)的再結(jié)合來產(chǎn)生發(fā)光的發(fā)光層由GaN 系半導(dǎo)體或InGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件廣泛普及。然而，發(fā)光波長較此更短的發(fā)光元件、即發(fā)光層由AlGaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件例如在專利文獻1等中被提出，但依然未充分地普及。

其原因之一，由AlGaN系半導(dǎo)體來構(gòu)成發(fā)光層的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件存在越縮短峰值發(fā)光波長(增大發(fā)光層的Al的組成比，縮小 Ga的組成比)、發(fā)光效率越降低的問題。另外，半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率表現(xiàn)為注入后的電子被變換成光子的比例即量子效率，將著眼于在發(fā)光元件的內(nèi)部產(chǎn)生的光子之比例稱為內(nèi)部量子效率，將著眼于被釋放至發(fā)光元件的外部的光子之比例稱為外部量子效率。

參照附圖說明此問題。圖5及圖6是表示氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的峰值發(fā)光波長與外部量子效率的關(guān)系的圖表。圖5是被記載于非專利文獻1 的圖表，集聚了各種企業(yè)或研究機關(guān)以學(xué)術(shù)論文等報告的數(shù)據(jù)。并且，圖 6是測定本申請的發(fā)明人過去制作的試樣而得到的圖表。另外，圖5及圖 6各自的圖表的橫軸是峰值發(fā)光波長，縱軸是外部量子效率。并且，在圖 5中，為了附圖的說明方便起見，對于在非專利文獻1中所記載的圖表加上：雖不是嚴(yán)格的近似曲線但為表現(xiàn)點整體的傾向的曲線、及表示285nm 的峰值發(fā)光波長的虛線。

如圖5及圖6所示，對于峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件而言，隨著峰值發(fā)光波長變短，外部量子效率會急劇地降低。這表示在峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件存在峰值發(fā)光波長比285nm更長的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件不產(chǎn)生的特有的問題。而且，此問題是在峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件中不例外產(chǎn)生的問題，為近幾年未解決的問題。

[在先技術(shù)文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特許第5641173號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]Michael Kneissl，“A Brief Review of III-Nitride UVEmitter Technologies and Their Applications”，III-Nitride UltravioletEmitters，Chapter 1，2016

發(fā)明內(nèi)容

-發(fā)明所要解決的技術(shù)問題-

本申請的發(fā)明人針對上述的峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件的特有的問題深入地進行了檢討，結(jié)果確定了該問題的原因，且找出其解決對策。

于是，本發(fā)明提供一種克服上述特有的問題并改善了發(fā)光效率的峰值發(fā)光波長為285nm以下的氮化物半導(dǎo)體紫外線發(fā)光元件及其制造方法。

-用于解決技術(shù)問題的手段-