JP6115092B2 - Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device - Google Patents
Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6115092B2 JP6115092B2 JP2012251032A JP2012251032A JP6115092B2 JP 6115092 B2 JP6115092 B2 JP 6115092B2 JP 2012251032 A JP2012251032 A JP 2012251032A JP 2012251032 A JP2012251032 A JP 2012251032A JP 6115092 B2 JP6115092 B2 JP 6115092B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- nitride semiconductor
- emitting device
- growth temperature
- semiconductor layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 151
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 101
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 61
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical group [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical group [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層が積層された構造の半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device having a structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked, and a method for manufacturing the semiconductor light emitting device.
紫外発光ダイオード(LED)や半導体レーザなどの半導体発光装置に、n型クラッド層、活性層及びp型クラッド層が積層された構造が採用されている。発光装置の発光効率を向上させることが望まれており、そのために、活性層に接するクラッド層の構造について種々の検討が行われている(例えば特許文献1参照。)。 A structure in which an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer are stacked is employed in a semiconductor light emitting device such as an ultraviolet light emitting diode (LED) or a semiconductor laser. In order to improve the luminous efficiency of the light emitting device, various studies have been made on the structure of the cladding layer in contact with the active layer (see, for example, Patent Document 1).
上記構造の半導体発光装置において、n型クラッド層の平坦性が悪化した場合に、n型クラッド層上に形成される活性層の成長時に結晶欠陥が発生しやすい。結晶欠陥の発生によって活性層での発光効率が低下し、また、活性層の井戸層及びバリア層を薄くできないためにしきい値電圧Vfを低くできないという問題があった。 In the semiconductor light emitting device having the above structure, when the flatness of the n-type cladding layer deteriorates, crystal defects are likely to occur during the growth of the active layer formed on the n-type cladding layer. Due to the generation of crystal defects, the luminous efficiency in the active layer is reduced, and the threshold voltage Vf cannot be lowered because the well layer and barrier layer of the active layer cannot be thinned.
上記問題点に鑑み、本発明は、活性層に接するn型クラッド層の表面の平坦性が向上された半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device in which the flatness of the surface of an n-type cladding layer in contact with an active layer is improved and a method for manufacturing the semiconductor light emitting device.
本発明の一態様によれば、(イ)n型GaNからなる第1の窒化物半導体層、AlGaNからなり、膜厚が100nm以下のノンドープの第2の窒化物半導体層、及びn型GaNからなる第3の窒化物半導体層がこの順に積層されたn型クラッド層と、(ロ)n型クラッド層の第3の窒化物半導体層上に配置された活性層と、(ハ)活性層上に配置されたp型クラッド層とを備える半導体発光装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) the first nitride semiconductor layer made of n-type GaN, AlGaN Tona is, the film thickness is less doped 100nm second nitride semiconductor layer, and n-type GaN And (b) an active layer disposed on the third nitride semiconductor layer of the n-type cladding layer, and (c) an active layer. A semiconductor light emitting device is provided comprising a p-type cladding layer disposed thereon.
本発明の他の態様によれば、(イ)第1の成長温度で窒化物半導体からなるn型層を形成するステップと、(ロ)第1の成長温度より低い第2の成長温度で、n型層上にn型GaNからなる第1の窒化物半導体層を形成するステップと、(ハ)第2の成長温度以下の第3の成長温度で、第1の窒化物半導体層上にAlGaNからなる第2の窒化物半導体層を形成するステップと、(ニ)第3の成長温度以下の第4の成長温度で、第2の窒化物半導体層上にn型GaNからなる第3の窒化物半導体層を形成するステップと、(ホ)第4の成長温度より低い第5の成長温度で、第3の窒化物半導体層上に活性層を形成するステップと、(ヘ)活性層上にp型クラッド層を形成するステップとを含む半導体発光装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention , (b) forming an n-type layer made of a nitride semiconductor at a first growth temperature, and (b) at a second growth temperature lower than the first growth temperature, forming a first nitride semiconductor layer made of n-type GaN on the n-type layer; and (c) AlGaN on the first nitride semiconductor layer at a third growth temperature not higher than the second growth temperature. And (d) a third nitride layer made of n-type GaN on the second nitride semiconductor layer at a fourth growth temperature lower than or equal to the third growth temperature. (E) forming an active layer on the third nitride semiconductor layer at a fifth growth temperature lower than the fourth growth temperature; and (f) forming an active semiconductor layer on the active layer. forming a p-type cladding layer . A method for manufacturing a semiconductor light emitting device is provided.
本発明によれば、活性層に接するn型クラッド層の表面の平坦性が向上された半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor light-emitting device with which the planarity of the surface of the n-type clad layer which contact | connects an active layer was improved, and the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device can be provided.
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as follows. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体発光装置1は、図1に示すように、n型GaNからなる第1の窒化物半導体層31、InXAlYGa1-X-YN(0≦X<1、0≦Y<1、0<X+Y<1)からなる第2の窒化物半導体層32、及びn型GaNからなる第3の窒化物半導体層33がこの順に積層されたn型クラッド層30と、n型クラッド層30の第3の窒化物半導体層33上に配置された活性層40と、活性層40上に配置されたp型クラッド層50とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a first
更に、図1に示した半導体発光装置1は、基板10上にバッファ層11とn型窒化物半導体からなるn型層20が積層され、n型層20上にn型クラッド層30、活性層40及びp型クラッド層50がこの順に積層された構造である。n型層20、n型クラッド層30、活性層40及びp型クラッド層50は、例えば有機金属気相成長(MOCVD)法等を用いて、エピタキシャル成長により形成される。
Further, in the semiconductor light emitting device 1 shown in FIG. 1, a
基板10には、例えばサファイア基板、炭化シリコン(SiC)、シリコン(Si)基板などを採用可能である。
As the
バッファ層11は、例えば、AlxMyGa1-x-yN(Mはインジウム(In)又はボロン(B)、0<x≦1、0≦y≦1、x+y=1)からなる第1のサブレイヤーと、AlaMbGa1-a-bN(MはIn又はB、0≦a<1、0≦b≦1、a+b=1、a<x)からなる第2のサブレイヤーとを交互に積層した多層構造を採用可能である。例えば、第1のサブレイヤーは膜厚0.5〜5nm程度の窒化アルミニウム(AlN)膜、第2のサブレイヤーは膜厚0.5〜200nm程度の窒化ガリウム(GaN)膜である。なお、基板10とバッファ層11との積層体を基板として扱ってもよい。
n型層20は、InαAlβGa1-α-βN(0≦α≦1、0≦β≦1、0≦α+β≦1)で表され、Siなどのn型ドーパントがドープされた窒化物半導体からなる。n型層20は、GaN或いはAlGaNなどからなり、膜厚は例えば4μm程度である。
The n-
n型GaNからなる第3の窒化物半導体層33は、Siなどのn型ドーパントがドープされたGaN膜である。InAlGaN膜は、GaN膜よりも平坦性が悪いことが知られている。従って、例えばInAlGaNからなる窒化物半導体層がn型クラッド層30として活性層40に接する場合に比べて、半導体発光装置1においては活性層40を平坦な膜上に成長させることができる。
The third
第3の窒化物半導体層33は、膜厚が厚いほど平坦性が向上する。しかし、第3の窒化物半導体層33の膜厚が厚すぎると、n型クラッド層30全体の平均と活性層40との格子定数差が大きくなるため、輝度が低下する。このため、第3の窒化物半導体層33の膜厚は5nm〜200nm、より好ましくは5〜50nmである。
The flatness of the third
n型GaNからなる第3の窒化物半導体層33の下にInXAlYGa1-X-YN(0≦X<1、0≦Y<1、0<X+Y<1)からなる第2の窒化物半導体層32を配置することにより、第2の窒化物半導体層32は活性層40とn型層20との間で、格子定数差などを吸収するバッファ層として機能する。具体的には、n型クラッド層30全体の平均の格子定数や熱膨張係数を、活性層40とn型層20の中間の値にすることにより、第2の窒化物半導体層32がバッファ層として機能する。バッファ層として機能させるために、第2の窒化物半導体層32の膜厚は10nm〜500nmとする。
Under the third
ただし、第2の窒化物半導体層32において平坦性が低下する。第2の窒化物半導体層32での平坦性低下を抑制するために、第2の窒化物半導体層32のn型不純物のドープ量を少なくすることや、ノンドープとすることが有効である。ここで、ノンドープとは、不純物が意図的に添加されないことを意味する。第2の窒化物半導体層32の膜厚が100nm以下であれば、ノンドープでもしきい値電圧Vfの顕著な上昇はみられない。更に、膜厚が50nm以下でノンドープとしても、しきい値電圧Vf上昇はほとんどみられない。
However, the flatness of the second
また、InAlGaN層の組成は平坦性に大きく影響する。良好な平坦性を得るためには、In組成比は0.1以下が好ましく、更に好ましくは0.05以下である。同様に、Al組成比は0.1以下が好ましい。 In addition, the composition of the InAlGaN layer greatly affects the flatness. In order to obtain good flatness, the In composition ratio is preferably 0.1 or less, and more preferably 0.05 or less. Similarly, the Al composition ratio is preferably 0.1 or less.
第2の窒化物半導体層32の下にn型GaNからなる第1の窒化物半導体層31を配置することにより、n型クラッド層30表面の平坦性は更に改善される。第1の窒化物半導体層31の膜厚が厚いほど平坦性が改善される傾向がある。しかし、第3の窒化物半導体層33の場合と同様に、第1の窒化物半導体層31の膜厚が厚すぎるとn型クラッド層30全体の平均と活性層40との格子定数差が大きくなり、輝度が低下する。しかしながら、第3の窒化物半導体層33よりも活性層40からの距離が長いため、第1の窒化物半導体層31を比較的厚くしても輝度の低下は少ない。このため、第3の窒化物半導体層33の膜厚は5nm〜200nm、より好ましくは20〜100nmである。
By disposing the first
図示を省略したが、n型クラッド層30にはn側電極が接続されており、半導体発光装置1の外部の負電源から電子がn側電極に供給される。これにより、n型クラッド層30から活性層40に電子が供給される。
Although not shown, an n-side electrode is connected to the n-
p型クラッド層50は、例えばp型ドーパントがドープされた膜厚200nm程度のGaN膜と膜厚20nm程度のAlGaN膜の積層体である。p型ドーパントは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、カルシウム(Ca)、ベリリウム(Be)、炭素(C)等である。
The p-
図示を省略したが、p型クラッド層50にはp側電極が接続されており、半導体発光装置1の外部の正電源から正孔(ホール)がp側電極に供給される。これにより、p型クラッド層50から活性層40に正孔が供給される。
Although not shown, a p-side electrode is connected to the p-
活性層40は、例えば組成比率の異なるAlInGaN膜とAlInGaN膜を交互に積層した多重量子井戸(MQW)構造を有する。活性層40を構成するAlInGaN膜の膜厚は、それぞれ数μm〜数十μm程度である。n型クラッド層30から供給された電子とp型クラッド層50から供給された正孔とが活性層40で再結合して光を発生する。
The
以上に説明したように、第1の実施形態に係る半導体発光装置1では、n型GaNからなる第1の窒化物半導体層31、InXAlYGa1-X-YN(0≦X<1、0≦Y<1、0<X+Y<1)からなる第2の窒化物半導体層32、及びn型GaNからなる第3の窒化物半導体層33を積層することにより、n型クラッド層30の平坦性を向上することができる。その結果、図1に示した半導体発光装置1によれば、活性層40成長時における結晶欠陥の発生が減少し、そのため活性層40での発光効率の低下が抑制される。更に、活性層40の井戸層とバリア層の厚みを薄くできるため、しきい値電圧Vfが低下する。
As described above, in the semiconductor light emitting device 1 according to the first embodiment, the first
また、n型クラッド層30の平坦性が悪いと、活性層40の面内が均一に発光しないという問題や、局所的に電流が集中して信頼性が低下するという問題が生じる。図1に示した半導体発光装置1では、平坦性のよいn型クラッド層30上に活性層40が成長させられるため、面内で均一な発光が得られ、且つ信頼性の低下が抑制される。
Further, when the flatness of the n-
n型クラッド層30がGaNからなる比較例1の半導体発光装置と、n型クラッド層30がGaNからなる窒化物半導体層とAlGaNからなる窒化物半導体層がこの順に積層された構造である比較例2の半導体発光装置と、実施形態に係る半導体発光装置1との特性を比較した結果を図2(a)に示す。なお、図2(a)に示した半導体発光装置1の実施例は、第1の窒化物半導体層31及び第3の窒化物半導体層33がn型GaN、第2の窒化物半導体層32がAlGaNである。図2(a)は20mAの電流を流した時の明るさとしきい値電圧Vfを示している。ここで、「明るさ」は、半導体発光装置の光出力(任意単位:a.u.)を示す値である。図2(a)に示すように、図1に示した半導体発光装置1は、比較例1、2に比べてしきい値電圧Vfが増大することなく、明るさが向上している。これは、半導体発光装置1ではn型クラッド層30の平坦性が向上したために活性層40成長時における結晶欠陥の発生が抑制された結果、活性層40の井戸層とバリア層を厚くする必要がなく、且つ、発光効率が向上したためである。
Comparative example in which the n-
なお、シリコン基板は、サファイア基板やSiC基板などに比べて窒化物半導体膜との格子定数差が大きく、熱膨張係数も異なる。このため、シリコン基板を使用した場合は、n型クラッド層30の下側の層の平坦性がサファイア基板を用いた場合よりも悪くなる。したがって、基板10にシリコン基板を使用した場合に、n型クラッド層30の平坦性が向上される半導体発光装置1の効果がより大きい。
Note that a silicon substrate has a larger lattice constant difference from a nitride semiconductor film and a different thermal expansion coefficient than a sapphire substrate or a SiC substrate. For this reason, when a silicon substrate is used, the flatness of the lower layer of the n-
図3を参照して、図1に示した半導体発光装置1の製造方法の例を説明する。なお、以下に述べる半導体発光装置1の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。 With reference to FIG. 3, the example of the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device 1 shown in FIG. 1 is demonstrated. In addition, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device 1 described below is an example, and it is needless to say that it can be realized by various other manufacturing methods including this modification.
図3は、バッファ層11、n型層20、n型クラッド層30、活性層40及びp型クラッド層50の成長温度を示すグラフである。図3において、期間A、B、C、D、Eは、バッファ層11、n型層20、n型クラッド層30、活性層40及びp型クラッド層50の成長期間をそれぞれ示す。また、期間C1、C2、C3は、第1の窒化物半導体層31、第2の窒化物半導体層32、第3の窒化物半導体層33の成長期間をそれぞれ示す。期間D1、D2は、活性層40のバリア層と井戸層の成長期間を示す。
FIG. 3 is a graph showing growth temperatures of the
先ず、シリコン基板である基板10上にバッファ層11を形成する。バッファ層11の成長温度T11は、例えば1050℃である。そして、バッファ層11上に、図3に示す成長温度T20でn型層20を形成する。成長温度T20は、例えば1000℃である。
First, the
その後、成長温度T31で、n型層20上に膜厚20nm〜100nm程度の第1の窒化物半導体層31を形成する。成長温度T31は、例えば850℃である。次いで、成長温度T32で、膜厚25nm程度のノンドープのAlGaN層を第2の窒化物半導体層32として第1の窒化物半導体層31上に形成する。成長温度T32は、例えば850℃である。
Thereafter, the first
第1の窒化物半導体層31の成長温度T31は、n型層20の成長温度T20よりも低く、第2の窒化物半導体層32の成長温度T32と同等又はそれ以上に設定される。第1の窒化物半導体層31の成長温度T31と第2の窒化物半導体層32の成長温度T32の温度差を小さくすることにより、第1の窒化物半導体層31の成膜工程と第2の窒化物半導体層32の成膜工程との間の成長停止時間が短くなる。これにより、成長停止の間に平坦性が悪化することを抑制できる。このため、成長温度T31と成長温度T32が同一温度であることが最も好ましいが、一般的にInAlGaN膜の成長温度はGaN膜よりも低いため、第1の窒化物半導体層31の結晶性の観点から、成長温度T32<成長温度T31<成長温度T20としてもよい。また、第1の窒化物半導体層31を成長させる際に、n型層20の成長温度T20から第2の窒化物半導体層32の成長温度T32まで連続的に変化させることも有効である。つまり、図3に破線L1で示したように成長温度を変化させながら、第1の窒化物半導体層31を成長させてもよい。
The growth temperature T31 of the first
成長温度T33で、第2の窒化物半導体層32上に膜厚5nm〜50nm程度の第3の窒化物半導体層33を形成する。成長温度T33は、例えば850℃である。そして、第3の窒化物半導体層33上に活性層40を形成する。例えば、活性層40のバリア層の成長温度T41は820℃程度、井戸層の成長温度T42は720℃程度に設定される。
The third
なお、第3の窒化物半導体層33の成長温度T33が高いほど、第3の窒化物半導体層33の平坦性はよい。しかし、活性層40若しくは第2の窒化物半導体層32の成長温度との差が大きいと、製造工程中において成長温度に調整されるまでの時間が長くなり、成長停止時間が増大する。成長停止時に平坦性が悪化する現象があるため、第3の窒化物半導体層33の成長温度T33は、活性層40の成長温度及び第2の窒化物半導体層32の成長温度にできるだけ近いことが好ましく、同一温度であることがより好ましい。ただし、バリア層の成長温度T41と第3の窒化物半導体層33の成長温度T33を同一にすることは可能であるが、井戸層の成長温度T42と成長温度T33を同一にすることは、一般には困難である。
The higher the growth temperature T33 of the third
なお、第3の窒化物半導体層33を成長させる際に、第2の窒化物半導体層32の成長温度T32から成長温度T41まで連続的に温度を変化させてもよい。つまり、図3に破線L2で示したように成長温度を変化させながら、第3の窒化物半導体層33を成長させてもよい。
Note that when the third
成長温度T50で、活性層40上にp型クラッド層50を形成する。例えば、膜厚200nmのp型GaN層と膜厚20nmのp型AlGaN層からなるp型クラッド層50を、1000℃で形成する。これにより、図1に示した半導体発光装置1が完成する。
The p-
なお、半導体発光装置1では一般的な原料ガスを使用可能であり、例えばアンモニア(NH3)ガス、TMGガス、TMAガス、TMIガスなどが使用される。 The semiconductor light emitting device 1 can use a general source gas, such as ammonia (NH 3 ) gas, TMG gas, TMA gas, TMI gas, or the like.
また、n型クラッド層30を形成時の成膜圧力を活性層40を形成時の成膜圧力より大きくすることで、n型クラッド層30の結晶品質を向上させることができる。具体的には、活性層40の成膜圧力は400Torr程度であり、n型クラッド層30の成膜圧力は600Torr若しくは760Torr程度である。
Further, the crystal quality of the n-
更に、上記製造方法の例では第2の窒化物半導体層32がAlGaN膜である例を示したが、第2の窒化物半導体層32をInGaN膜とすることによっても、上述した効果と同様の効果を有する。
Furthermore, in the example of the manufacturing method, the example in which the second
図2(b)は、n型クラッド層30がGaNからなる比較例1の半導体発光装置と、n型クラッド層30がGaNからなる窒化物半導体層とInGaNからなる窒化物半導体層がこの順に積層された構造である比較例2の半導体発光装置と、実施形態に係る半導体発光装置1において第2の窒化物半導体層32をInGaNとした場合の特性を比較した結果を示す。なお、図2(b)に示した半導体発光装置1の実施例は、第1の窒化物半導体層31及び第3の窒化物半導体層33がn型GaNからなり、第2の窒化物半導体層32がInGaNからなる。図2(b)も図2(a)の場合と同様に、20mAの電流を流した時の明るさとしきい値電圧Vfを示している。図2(b)に示すように、図1に示した半導体発光装置1は、比較例1、2に比べてしきい値電圧Vfが増大することなく、明るさが向上している。
FIG. 2B shows a semiconductor light emitting device of Comparative Example 1 in which the n-
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
既に述べた実施形態の説明においては、基板10上にn型クラッド層30、活性層40、p型クラッド層50をこの順に積層する場合を例示的に示したが、完成した半導体発光装置1において、p型クラッド層50、活性層40、n型クラッド層30の順に基板上に配置されていてもよい。
In the description of the embodiment already described, the case where the n-
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1…半導体発光装置
10…基板
11…バッファ層
20…n型層
30…n型クラッド層
31…第1の窒化物半導体層
32…第2の窒化物半導体層
33…第3の窒化物半導体層
40…活性層
50…p型クラッド層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting
Claims (7)
前記n型クラッド層の前記第3の窒化物半導体層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置されたp型クラッド層と
を備えることを特徴とする半導体発光装置。 The first nitride semiconductor layer made of n-type GaN, Ri AlGaN Tona, second nitride semiconductor layer having a film thickness of 100nm or less of the non-doped, and the third nitride semiconductor layer made of n-type GaN is in this order A laminated n-type cladding layer;
An active layer disposed on the third nitride semiconductor layer of the n-type cladding layer;
And a p-type cladding layer disposed on the active layer.
前記第1の成長温度より低い第2の成長温度で、前記n型層上にn型GaNからなる第1の窒化物半導体層を形成するステップと、
前記第2の成長温度以下の第3の成長温度で、前記第1の窒化物半導体層上にAlGaNからなる第2の窒化物半導体層を形成するステップと、
前記第3の成長温度以下の第4の成長温度で、前記第2の窒化物半導体層上にn型GaNからなる第3の窒化物半導体層を形成するステップと、
前記第4の成長温度より低い第5の成長温度で、前記第3の窒化物半導体層上に活性層を形成するステップと、
前記活性層上にp型クラッド層を形成するステップと
を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 Forming an n-type layer of nitride semiconductor at a first growth temperature;
Forming a first nitride semiconductor layer made of n-type GaN on the n-type layer at a second growth temperature lower than the first growth temperature;
Forming a second nitride semiconductor layer made of AlGaN on the first nitride semiconductor layer at a third growth temperature lower than the second growth temperature;
Forming a third nitride semiconductor layer made of n-type GaN on the second nitride semiconductor layer at a fourth growth temperature equal to or lower than the third growth temperature;
Forming an active layer on the third nitride semiconductor layer at a fifth growth temperature lower than the fourth growth temperature;
Forming a p-type cladding layer on the active layer. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012251032A JP6115092B2 (en) | 2011-11-17 | 2012-11-15 | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011251628 | 2011-11-17 | ||
JP2011251628 | 2011-11-17 | ||
JP2012251032A JP6115092B2 (en) | 2011-11-17 | 2012-11-15 | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013128104A JP2013128104A (en) | 2013-06-27 |
JP6115092B2 true JP6115092B2 (en) | 2017-04-19 |
Family
ID=48778445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012251032A Active JP6115092B2 (en) | 2011-11-17 | 2012-11-15 | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6115092B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210184434A1 (en) * | 2018-08-24 | 2021-06-17 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light-emitting device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001077480A (en) * | 1999-09-06 | 2001-03-23 | Sharp Corp | Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element and manufacture thereof |
JP3438674B2 (en) * | 1999-10-21 | 2003-08-18 | 松下電器産業株式会社 | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
JP2001168472A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | Iii nitride compound semiconductor light-emitting element |
JP3960815B2 (en) * | 2002-02-12 | 2007-08-15 | シャープ株式会社 | Semiconductor light emitting device |
JP4424680B2 (en) * | 2006-04-04 | 2010-03-03 | スタンレー電気株式会社 | Laminated structure of group III nitride semiconductor, manufacturing method thereof, semiconductor light emitting device, and manufacturing method thereof |
JP5032171B2 (en) * | 2007-03-26 | 2012-09-26 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device, method for manufacturing the same, and light emitting device |
JP2010067792A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Panasonic Corp | Semiconductor light emitting device |
-
2012
- 2012-11-15 JP JP2012251032A patent/JP6115092B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210184434A1 (en) * | 2018-08-24 | 2021-06-17 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light-emitting device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013128104A (en) | 2013-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI659547B (en) | Manufacturing method of III-nitride semiconductor light-emitting element | |
US7859007B2 (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
JP5400001B2 (en) | III-nitride semiconductor deep ultraviolet light emitting device structure | |
WO2011021264A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting element | |
WO2007063832A1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
KR20080003901A (en) | Nitride semiconductor light emitting element | |
JP2002134786A (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
JPWO2017188324A1 (en) | Group III nitride laminate and group III nitride light emitting device | |
CN105514232B (en) | A kind of production method of LED epitaxial slice, light emitting diode and epitaxial wafer | |
WO2015146069A1 (en) | Light emitting diode element | |
JP2009260203A (en) | Nitride semiconductor light emitting element | |
JPWO2016002419A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting device | |
JP2008103665A (en) | Nitride semiconductor device and its manufacturing method | |
KR20110102118A (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same | |
JP2008118049A (en) | GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE | |
KR20110084683A (en) | Light emitting device having an active region of quantum well structure | |
US7053418B2 (en) | Nitride based semiconductor device | |
JP2008288532A (en) | Nitride semiconductor device | |
JP2004048076A (en) | Semiconductor element and its manufacturing method | |
WO2018163824A1 (en) | Semiconductor light-emitting element and method for manufacturing semiconductor light-emitting element | |
JP2009224370A (en) | Nitride semiconductor device | |
JP6115092B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing semiconductor light emitting device | |
JP6192722B2 (en) | Optoelectronic semiconductor body and optoelectronic semiconductor chip | |
JP7205474B2 (en) | Template substrate, electronic device, light-emitting device, template substrate manufacturing method, and electronic device manufacturing method | |
KR20090056319A (en) | Nitride-based semiconductor light emitting device having a superlattice structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151001 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160614 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170306 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6115092 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |