JP7281976B2 - semiconductor light emitting device - Google Patents
semiconductor light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7281976B2 JP7281976B2 JP2019115716A JP2019115716A JP7281976B2 JP 7281976 B2 JP7281976 B2 JP 7281976B2 JP 2019115716 A JP2019115716 A JP 2019115716A JP 2019115716 A JP2019115716 A JP 2019115716A JP 7281976 B2 JP7281976 B2 JP 7281976B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- less
- electrode
- mqw structure
- 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
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は、半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device.
特許文献1は、半導体発光装置の一例としての半導体発光素子を開示している。この半導体発光素子は、サファイア基板、サファイア基板の上に形成された下部GaNクラッド層、下部GaNクラッド層の上に形成されたGaN/InGaN-MQW層、および、GaN/InGaN-MQW層の上に形成された上部GaNクラッド層を含む。
本発明の一実施形態は、電流の変動に起因する発光波長の変動を抑制できる半導体発光装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a semiconductor light emitting device capable of suppressing fluctuations in emission wavelength caused by fluctuations in current.
本発明の一実施形態は、第1導電型の第1半導体層と、In組成比X(0<X<1)を有するInXGa(1-X)Nを含む第1井戸層、および、第1導電型不純物が添加されたGaNを含む第1障壁層が交互に積層され、対を成す前記第1井戸層および前記第1障壁層が第1総厚さを有する積層構造を有し、前記第1半導体層の上に形成された第1MQW構造と、前記In組成比Xを超えるIn組成比Y(X<Y≦1)を有するInYGa(1-Y)Nを含む第2井戸層、および、不純物無添加のGaNを含む第2障壁層が交互に積層され、対を成す前記第2井戸層および前記第2障壁層が前記第1総厚さ未満の第2総厚さを有する積層構造を有し、前記第1MQW構造の上に形成された第2MQW構造と、前記第2MQW構造の上に形成された第2導電型の第2半導体層と、を含む、半導体発光装置を提供する。 An embodiment of the present invention includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, a first well layer containing In X Ga (1−X) N having an In composition ratio X (0<X<1), and first barrier layers containing GaN doped with first conductivity type impurities are alternately stacked, and the pair of first well layers and first barrier layers have a stacked structure having a first total thickness; a first MQW structure formed on the first semiconductor layer; and a second well including In Y Ga (1−Y) N having an In composition ratio Y exceeding the In composition ratio X (X<Y≦1). and a second barrier layer comprising undoped GaN are alternately stacked, and the paired second well layer and the second barrier layer have a second total thickness less than the first total thickness. a second MQW structure formed on the first MQW structure; and a second conductivity type second semiconductor layer formed on the second MQW structure. offer.
この半導体発光装置によれば、電流の変動に起因する発光波長の変動を抑制できる。 According to this semiconductor light-emitting device, it is possible to suppress fluctuations in emission wavelength caused by fluctuations in current.
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体発光装置1を示す平面図である。図2は、図1に示すII-II線に沿う断面図である。図3は、図1に示すIII-III線に沿う断面図である。図4は、発光層23の構造を模式的に示す断面図である。
図5は、第2MQW構造32の主面42に形成されたリセス41の拡大図である。図6は、第2MQW構造32の主面42に形成されたリセス41を説明するための模式的な斜視図である。図7は、図1に示すn側電極61のバリア電極75の拡大平面図である。図8は、図1に示すp側電極81のバリア電極95の拡大平面図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor
FIG. 5 is an enlarged view of the
図1~図3を参照して、半導体発光装置1は、チップ本体2を含む。チップ本体2は、一方側の第1チップ主面3、他方側の第2チップ主面4、ならびに、第1チップ主面3および第2チップ主面4を接続するチップ側面5A,5B,5C,5Dを含む。チップ側面5A~5Dは、より具体的には、第1チップ側面5A、第2チップ側面5B、第3チップ側面5Cおよび第4チップ側面5Dを含む。第1チップ主面3および第2チップ主面4は、それらの法線方向Nから見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において四角形状に形成されている。
1 to 3, a semiconductor
第1チップ側面5Aおよび第2チップ側面5Bは、平面視において第1方向Aに沿って延び、第1方向Aに交差する第2方向Bに互いに対向している。第3チップ側面5Cおよび第4チップ側面5Dは、平面視において第2方向Bに沿って延び、第1方向Aに互いに対向している。第2方向Bは、より具体的には、第1方向Aに直交している。チップ側面5A~5Dは、法線方向Nに沿って平面的に延びている。
The first
チップ本体2は、より具体的には、基板6および半導体発光層7を含む積層構造を有している。基板6は、チップ本体2の第2チップ主面4およびチップ側面5A~5Dの一部を形成している。半導体発光層7は、チップ本体2の第1チップ主面3およびチップ側面5A~5Dの一部を形成している。
基板6は、一方側の第1基板主面8、他方側の第2基板主面9、ならびに、第1基板主面8および第2基板主面9を接続する基板側面10A,10B,10C,10Dを含む。基板側面10A~10Dは、より具体的には、第1基板側面10A、第2基板側面10B、第3基板側面10Cおよび第4基板側面10Dを含む。
More specifically,
The
第1基板主面8および第2基板主面9は、平面視において四角形状に形成されている。第2基板主面9は、第2チップ主面4を形成している。基板側面10A~10Dは、チップ本体2のチップ側面5A~5Dの一部をそれぞれ形成している。
基板6は、光透過性基板からなる。基板6は、この形態では、光透過性基板の一例としての不純物無添加の六方晶基板からなる。六方晶基板は、サファイア基板、GaN基板、ZnO基板、AlN基板またはSiC基板であってもよい。基板6は、この形態では、サファイア基板からなる。
The first substrate
The
基板6の第1基板主面8は、六方晶のc面に対してm軸方向に0.1°以上1°以下の角度で傾斜したオフ角を有していてもよい。m軸方向のオフ角は、第1基板主面8の法線方向Nおよび六方晶のc軸の間の角度でもある。m軸方向のオフ角は、0.1°以上0.2°以下、0.2°以上0.4°以下、0.4°以上0.6°以下、0.6°以上0.8°以下、または、0.8°以上1°以下であってもよい。
The first substrate
m軸方向のオフ角は、0.2°以上0.5°以下であることが好ましい。m軸方向のオフ角は、0.3°以上0.4°以下であることがさらに好ましい。第1基板主面8におけるc面に対するa軸方向のオフ角は0°であることが好ましい。
基板6の厚さは、50μm以上350μm以下であってもよい。基板6の厚さは、50μm以上100μm以下、100μm以上150μm以下、150μm以上200μm以下、200μm以上250μm以下、250μm以上300μm以下、または、300μm以上350μm以下であってもよい。
The off angle in the m-axis direction is preferably 0.2° or more and 0.5° or less. More preferably, the off angle in the m-axis direction is 0.3° or more and 0.4° or less. The off angle of the a-axis direction with respect to the c-plane on the first substrate
The thickness of the
基板6の第1基板主面8には、この形態では、凹凸構造(an uneven structure)11が形成されている。凹凸構造11は、半導体発光層7で生成された光をチップ本体2の第1チップ主面3に向けて乱反射させる。これにより、半導体発光層7で生成された光の取り出し効率が高められる。
凹凸構造11は、この形態では、基板6の第1基板主面8との間で凹凸を形成する複数の突出部12を含む。複数の突出部12は、互いに間隔を空けて第1基板主面8の上に配置されている。複数の突出部12は、平面視において行列状または千鳥状に配置されていてもよい。複数の突出部12は、錐台形状、ドーム形状または半球形状に形成されている。複数の突出部12は、錐台形状の一例として、円錐台形状またはn(n≧3)角錐台形状に形成されていてもよい。
On the first substrate
The
複数の突出部12は、この形態では、絶縁体をそれぞれ含む。複数の突出部12は、絶縁体の一例としての酸化シリコンまたは窒化シリコンをそれぞれ含んでいてもよい。複数の突出部12は、この形態では、窒化シリコンからなる。
半導体発光層7は、基板6の第1基板主面8の上に積層されている。半導体発光層7は、この形態では、480nm以上550nm以下の範囲にドミナント波長WL(発光波長)を有する光を生成する。半導体発光層7のドミナント波長WLは、より具体的には、480nm以上510nm以下である。つまり、半導体発光層7は、青緑色領域の光を生成する。ターコイズブルーやシアンブルー等が、青緑色領域の光色として例示される。半導体発光層7で生成された光は、チップ本体2の第1チップ主面3から取り出される。
The
The semiconductor
半導体発光層7は、半導体主面13および半導体側面14A,14B,14C,14Dを含む。半導体側面14A~14Dは、より具体的には、第1半導体側面14A、第2半導体側面14B、第3半導体側面14Cおよび第4半導体側面14Dを含む。
半導体主面13は、平面視において四角形状に形成されている。半導体主面13は、光取り出し面である。半導体主面13は、第1チップ主面3を形成している。半導体側面14A~14Dは、基板側面10A~10Dに連なっている。半導体側面14A~14Dは、基板側面10A~10Dに対して面一に形成されている。半導体側面14A~14Dは、チップ本体2のチップ側面5A~5Dの一部をそれぞれ形成している。
The semiconductor
The semiconductor
半導体発光層7は、III族窒化物半導体層からなる。半導体発光層7は、エピタキシャル成長法によって基板6の第1基板主面8の上に形成されている。したがって、半導体発光層7の結晶面(半導体主面13)は、第1基板主面8の結晶面に一致している。
半導体発光層7は、基板6の第1基板主面8側からこの順に積層されたバッファ層21、n型半導体層22、発光層23、p型半導体層24を含む積層構造を有している。発光層23は、n型半導体層22に対してヘテロ接合されている。p型半導体層24は、発光層23に対してヘテロ接合されている。これにより、n型半導体層22、発光層23、p型半導体層24を含むダブルヘテロ構造が形成されている。
The semiconductor
The semiconductor light-emitting
n型半導体層22およびp型半導体層24の間に順方向電圧VFが印加されると、n型半導体層22から発光層23に電子が供給され、p型半導体層24から発光層23に正孔が供給される。発光層23に供給された電子および正孔は、発光層23において結合する。これにより、発光層23において光が生成される。
バッファ層21は、不純物無添加のGaNを含む。基板6の第1基板主面8の上において、複数の突出部12を被覆している。バッファ層21の厚さは、0.1μm以上5μm以下であってもよい。バッファ層21の厚さは、0.1μm以上0.5μm以下、0.5μm以上1μm以下、1μm以上1.5μm以下、1.5μm以上2μm以下、2μm以上3μm以下、3μm以上4μm以下、または、4μm以上5μm以下であってもよい。
When a forward voltage VF is applied between the n-
The
バッファ層21は、この形態では、複数の空孔25を含む。複数の空孔25は、複数の突出部12の頂部の上にそれぞれ形成されている。複数の空孔25は、複数の突出部12を起点にそれぞれ形成され、複数の突出部12の頂部に対して、1対1対応の関係で形成されている。複数の空孔25は、断面視において複数の突出部12の頂部から半導体主面13に向けて法線方向Nに沿って延びるライン状に形成されている。
The
バッファ層21は、この形態では、基板6の第1基板主面8の上に積層された複数(2以上)のバッファ層を含む。バッファ層の積層数は任意であり、特定の積層数に限定されない。バッファ層21は、この形態では、第1基板主面8側からこの順に積層された第1バッファ層26、第2バッファ層27および第3バッファ層28を含む。第1バッファ層26、第2バッファ層27および第3バッファ層28は、不純物無添加のGaNをそれぞれ含む。
第1バッファ層26は、基板6の第1基板主面8を被覆している。第1バッファ層26は、第1基板主面8の上に膜状に結晶成長されたGaNを含む。第1バッファ層26は、複数の突出部12の頂部に対して基板6の第1基板主面8側の領域に形成されている。
第2バッファ層27は、第1バッファ層26の上に形成されている。第2バッファ層27は、第1バッファ層26の上に3次元的に結晶成長されたGaNを含む。第2バッファ層27は、第1バッファ層26から半導体主面13に向かう先細り形状に形成されている。第2バッファ層27は、基部および頂部を有している。
The
A
第2バッファ層27の基部は、複数の突出部12の頂部に対して基板6の第1基板主面8側に位している。第2バッファ層27の頂部は、複数の突出部12の頂部に対して半導体主面13側に突出している。第2バッファ層27は、少なくとも複数の突出部12の頂部を露出させるように形成されている。第2バッファ層27は、この形態では、複数の突出部12の頂部および側壁の一部を露出させている。
The base of the
第3バッファ層28は、第2バッファ層27の上に形成されている。第3バッファ層28は、第2バッファ層27の上に2次元的に結晶成長されたGaNを含む。第3バッファ層28は、第2バッファ層27および複数の突出部12を被覆している。第3バッファ層28は、複数の突出部12の頂部との間で複数の空孔25を区画している。
n型半導体層22は、バッファ層21の上に形成されている。n型半導体層22は、この形態では、n型コンタクト層29およびn型クラッド層30を含む積層構造を有している。
A
The n-
n型コンタクト層29は、この形態では、n型不純物が添加されたGaNを含む。n型コンタクト層29は、n型不純物の一例としてのシリコンを含んでいてもよい。n型コンタクト層29のn型不純物濃度は、5×1017cm-3以上5×1019cm-3以下であってもよい。n型コンタクト層29のn型不純物濃度は、この形態では、5×1018cm-3程度である。
The n-
n型コンタクト層29の厚さは、0.1μm以上10μm以下であってもよい。n型コンタクト層29の厚さは、0.1μm以上1μm以下、1μm以上2μm以下、2μm以上4μm以下、4μm以上6μm以下、6μm以上8μm以下、または、8μm以上10μm以下であってもよい。
n型クラッド層30は、この形態では、n型不純物が添加されたGaNを含む。n型クラッド層30は、n型不純物の一例としてのシリコンを含んでいてもよい。n型クラッド層30のn型不純物濃度は、n型コンタクト層29のn型不純物濃度以下であってもよい。n型クラッド層30のn型不純物濃度は、n型コンタクト層29のn型不純物濃度未満であることが好ましい。n型クラッド層30のn型不純物濃度は、5×1017cm-3以上5×1019cm-3以下であってもよい。n型クラッド層30のn型不純物濃度は、この形態では、3×1018cm-3程度である。
The thickness of the n-
The n-
n型クラッド層30の厚さは、50nm以上500nm以下であってもよい。n型クラッド層30の厚さは、50nm以上100nm以下、100nm以上150nm以下、150nm以上200nm以下、200nm以上250nm以下、250nm以上300nm以下、300nm以上350nm以下、350nm以上400nm以下、400nm以上450nm以下、または、450nm以上500nm以下であってもよい。n型クラッド層30の厚さは、この形態では、200nm程度である。
The thickness of the n-
図2~図4を参照して、発光層23は、n型半導体層22の上に形成されている。発光層23は、複数の井戸層および複数の障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造を有している。以下では、多重量子井戸構造を単に「MQW(Multiple Quantum Well)構造」という。発光層23は、より具体的には、第1MQW構造31、第2MQW構造32およびバッファMQW構造33を含む。
2 to 4, light emitting
第1MQW構造31は、n型半導体層22の上に形成されている。第1MQW構造31は、第1井戸層34および第1障壁層35が交互に積層された積層構造を有している。第1MQW構造31は、この形態では、4つの第1井戸層34および5つの第1障壁層35を含む。第1MQW構造31の最下層および最上層は、この形態では、第1障壁層35によってそれぞれ形成されている。
A
第1井戸層34および第1障壁層35の積層数および積層順序は任意である。したがって、第1MQW構造31の最下層および/または最上層は、第1井戸層34によって形成されていてもよい。第1井戸層34および第1障壁層35は、たとえば、2以上10以下の周期で交互に積層されていてもよい。
第1井戸層34は、In組成比X(0<X<1)を有する不純物無添加のInXGa(1-X)Nを含む。第1井戸層34は、410nm以上480nm未満の範囲にピーク発光波長を有する青色光を生成する青色発光層として形成されている。
The number and order of lamination of the first well layers 34 and the first barrier layers 35 are arbitrary. Therefore, the bottom layer and/or top layer of the
The
In組成比Xは、0.01以上0.2以下であってもよい。In組成比Xは、0.01以上0.025以下、0.025以上0.05以下、0.05以上0.075以下、0.075以上0.1以下、0.1以上0.125以下、0.125以上0.15以下、0.15以上0.175以下、または、0.175以上0.2以下であってもよい。In組成比Xは、0.04以上0.18以下であることが好ましい。 The In composition ratio X may be 0.01 or more and 0.2 or less. In composition ratio X is 0.01 or more and 0.025 or less, 0.025 or more and 0.05 or less, 0.05 or more and 0.075 or less, 0.075 or more and 0.1 or less, 0.1 or more and 0.125 or less , 0.125 to 0.15, 0.15 to 0.175, or 0.175 to 0.2. The In composition ratio X is preferably 0.04 or more and 0.18 or less.
複数の第1井戸層34は、互いに等しいIn組成比Xを有していてもよいし、互いに異なるIn組成比Xを有していてもよい。In組成比Xが互いに等しいとは、In組成比Xが等しくなる条件下で複数の第1井戸層34が形成されていることを意味する。In組成比Xの間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。
複数の第1井戸層34は、この形態では、n型半導体層22から離れる方向にIn組成比Xが漸増する態様で積層されている。複数の第1井戸層34は、In組成比Xが一定の割合で漸増する態様で積層されていることが好ましい。一例として、複数の第1井戸層34は、最下の第1井戸層34から最上の第1井戸層34に向けて、In組成比Xが0.04、0.08、0.12、0.16となるように積層されていてもよい。
The plurality of first well layers 34 may have the same In composition ratio X, or may have the In composition ratio X different from each other. That the In composition ratios X are equal to each other means that the plurality of first well layers 34 are formed under the condition that the In composition ratios X are equal. An error of about ±10% may occur between the In composition ratios X.
In this embodiment, the plurality of first well layers 34 are stacked such that the In composition ratio X gradually increases in the direction away from the n-
第1障壁層35は、n型不純物が添加されたGaNを含む。第1障壁層35は、n型不純物の一例としてのシリコンを含んでいてもよい。第1障壁層35の不純物濃度は、5×1016cm-3以上5×1020cm-3以下であってもよい。
第1障壁層35は、p型半導体層24から供給される正孔をn型不純物によって捕獲する。これにより、第1井戸層34に供給される正孔が減少するため、第1井戸層34における光の生成が抑制される。第1井戸層34で生成される光のピーク発光波長は、微弱(ノイズレベル)である。第1井戸層34で生成される青色光は、半導体発光層7から取り出される光のドミナント波長WL(光色)に殆ど寄与しない。
The
The
つまり、第1MQW構造31は、第1井戸層34における光の生成が第1障壁層35のn型不純物によって抑制される不活性構造(an inactive structure)を有している。第1MQW構造31は、インジウムに起因する格子サイズの変化を抑制する応力緩和構造として形成されている。
積層方向に対を成す1つの第1井戸層34および1つの第1障壁層35は、第1総厚さT1を有している。第1総厚さT1は、第1井戸層34の厚さTW1および第1障壁層35の厚さTB1の合計値(T1=TW1+TB1)である。
That is, the
One
第1井戸層34の厚さTW1は、2nm以上4nm以下であってもよい。厚さTW1は、2nm以上2.5nm以下、2.5nm以上3nm以下、3nm以上3.5nm以下、または、3.5nm以上4nm以下であってもよい。厚さTW1は、2.5nm以上3.5nm以下であることが好ましい。
複数の第1井戸層34は、互いに等しい厚さTW1を有していてもよいし、互いに異なる厚さTW1を有していてもよい。複数の第1井戸層34は、互いに等しい厚さTW1で形成されていることが好ましい。厚さTW1が互いに等しいとは、厚さTW1が等しくなる条件下で複数の第1井戸層34が形成されていることを意味する。厚さTW1の間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness TW1 of the
The multiple first well layers 34 may have the same thickness TW1, or may have different thicknesses TW1. The plurality of first well layers 34 are preferably formed with the same thickness TW1. That the thicknesses TW1 are equal to each other means that the plurality of first well layers 34 are formed under the condition that the thicknesses TW1 are equal. An error of about ±10% may occur between the thicknesses TW1.
第1障壁層35の厚さTB1は、第1井戸層34の厚さTW1を超えている(TW1<TB1)。厚さTB1は、5nm以上20nm以下であってもよい。厚さTB1は、5nm以上7.5nm以下、7.5nm以上10nm以下、10nm以上12.5nm以下、12.5nm以上15nm以下、15nm以上17.5nm以下、または、17.5nm以上20nm以下であってもよい。厚さTB1は、8nm以上16nm以下であることが好ましい。
The thickness TB1 of the
複数の第1障壁層35は、互いに等しい厚さTB1を有していてもよいし、互いに異なる厚さTB1を有していてもよい。厚さTB1が互いに等しいとは、厚さTB1が等しくなる条件下で複数の第1障壁層35が形成されていることを意味する。厚さTB1の間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。
複数の第1障壁層35は、この形態では、最上の第1障壁層35の厚さTB1が、他の第1障壁層35の厚さTB1未満となる態様で形成されている。最上の第1障壁層35の厚さTB1は、この形態では、10nm程度である。他の第1障壁層35の厚さTB1は、この形態では、15nm程度である。このような構造は、第2MQW構造32との関係において、発光層23内の応力を緩和する上で有効である。
The multiple first barrier layers 35 may have the same thickness TB1, or may have different thicknesses TB1. That the thicknesses TB1 are equal to each other means that the plurality of first barrier layers 35 are formed under the condition that the thicknesses TB1 are equal. An error of about ±10% may occur between the thicknesses TB1.
The plurality of first barrier layers 35 are formed such that the thickness TB1 of the uppermost
第2MQW構造32は、第1MQW構造31の上に形成されている。第2MQW構造32は、第2井戸層36および第2障壁層37が交互に積層された積層構造を有している。第2MQW構造32は、この形態では、3つの第2井戸層36および2つの第2障壁層37を含む。第2MQW構造32の最下層は、この形態では、第2井戸層36によって形成されている。第2MQW構造32は、この形態では、第2MQW構造32の最上層を形成する最上障壁層38を含む。
A
第2井戸層36および第2障壁層37の積層数および積層順序は任意である。したがって、第2MQW構造32の最下層は、第2障壁層37によって形成されていてもよい。また、第2MQW構造32の最上層は、第2井戸層36によって形成されていてもよい。第2井戸層36および第2障壁層37は、たとえば、2以上10以下の周期で交互に積層されていてもよい。ただし、第2井戸層36および第2障壁層37の積層数は、第1井戸層34および第1障壁層35の積層数未満であることが好ましい。
The number and order of lamination of the second well layers 36 and the second barrier layers 37 are arbitrary. Therefore, the bottom layer of the
第2井戸層36は、第1井戸層34のIn組成比Xを超えるIn組成比Y(X<Y≦1)を有する不純物無添加のInYGa(1-Y)Nを含む。第2井戸層36は、480nm以上550nm以下の範囲にピーク発光波長を有する青緑色光を生成する青緑色発光層として形成されている。第2井戸層36のピーク発光波長は、より具体的には、480nm以上510nm以下である。第1井戸層34で生成される青緑色光は、半導体発光層7から取り出される光のドミナント波長WL(光色)に寄与する。
The
In組成比Yは、0.1以上0.3以下であってもよい。In組成比Yは、0.1以上0.125以下、0.125以上0.15以下、0.15以上0.175以下、0.175以上0.2以下、0.2以上0.225以下、0.225以上0.25以下、0.25以上0.275以下、または、0.275以上0.3以下であってもよい。In組成比Yは、0.15以上0.25以下であることが好ましい。 The In composition ratio Y may be 0.1 or more and 0.3 or less. In composition ratio Y is 0.1 or more and 0.125 or less, 0.125 or more and 0.15 or less, 0.15 or more and 0.175 or less, 0.175 or more and 0.2 or less, 0.2 or more and 0.225 or less. , 0.225 to 0.25, 0.25 to 0.275, or 0.275 to 0.3. The In composition ratio Y is preferably 0.15 or more and 0.25 or less.
複数の第2井戸層36は、In組成比Yが一定となる態様で積層されている。これにより、第2井戸層36のピーク発光波長のばらつきを適切に抑制できる。一例として、複数の第2井戸層36は、全てのIn組成比Yが0.18となるように積層されていてもよい。
In組成比Yが一定であるとは、In組成比Yが一定となる条件下で複数の第2井戸層36が形成されていることを意味する。In組成比Yの間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。In組成比Yの誤差は、±5%以下であることが好ましい。
The plurality of second well layers 36 are laminated in such a manner that the In composition ratio Y is constant. Thereby, variations in the peak emission wavelength of the
That the In composition ratio Y is constant means that the plurality of second well layers 36 are formed under the condition that the In composition ratio Y is constant. An error of about ±10% may occur between the In composition ratios Y. The error of the In composition ratio Y is preferably ±5% or less.
複数の第2井戸層36は、互いに異なるIn組成比Yを有していてもよい。ただし、この場合、複数の第2井戸層36のピーク発光波長にばらつきが生じる点に留意する。複数の第2井戸層36は、第1MQW構造31から離れる方向にIn組成比Yが漸増する態様で積層されていてもよい。
この場合、複数の第2井戸層36は、In組成比Yが一定の割合で漸増する態様で積層されていてもよい。一例として、複数の第2井戸層36は、最下の第2井戸層36から最上の第2井戸層36に向けて、In組成比Yが0.18、0.2、0.22となるように積層されていてもよい。
The plurality of second well layers 36 may have In composition ratios Y different from each other. However, in this case, it should be noted that the peak emission wavelengths of the plurality of second well layers 36 vary. The plurality of second well layers 36 may be stacked such that the In composition ratio Y gradually increases in the direction away from the
In this case, the plurality of second well layers 36 may be stacked such that the In composition ratio Y gradually increases at a constant rate. As an example, the plurality of second well layers 36 have an In composition ratio Y of 0.18, 0.2, and 0.22 from the bottom
第2障壁層37は、不純物無添加のGaNを含む。第2障壁層37は、p型半導体層24から供給される正孔を通過させる。これにより、第2障壁層37における正孔の消費(捕獲)が抑制されるから、第2井戸層36において光が効率的に生成される。したがって、第2MQW構造32は、第2井戸層36において光を生成する活性構造(an active structure)を有している。
The
第2障壁層37は、第1MQW構造31に係る第1障壁層35のIn組成比Xを超えるIn組成比Yを有している。したがって、第2MQW構造32がn型半導体層22の上に直接形成される場合、格子サイズの急激な変化に起因して発光層23内における応力が増加する。第2MQW構造32に生じる応力は、第1MQW構造31によって緩和されている。
The
積層方向に対を成す1つの第2井戸層36および1つの第2障壁層37は、第2総厚さT2を有している。第2総厚さT2は、第2井戸層36の厚さTW2および第2障壁層37の厚さTB2の合計値(T2=TW2+TB2)である。第2総厚さT2は、第1MQW構造31に係る第1総厚さT1未満(T2<T1)である。
第2井戸層36の厚さTW2は、第1井戸層34の厚さTW1未満(TW2<TB1)である。厚さTW2は、1nm以上2nm以下であってもよい。厚さTW2は、1nm以上1.25nm以下、1.25nm以上1.5nm以下、1.5nm以上1.75nm以下、または、1.75nm以上2nm以下であってもよい。厚さTW2は、1.5nm以上2nm以下であることが好ましい。厚さTW2は、2nm未満であることが好ましい。
One
The thickness TW2 of the
複数の第2井戸層36は、互いに等しい厚さTW2を有していてもよいし、互いに異なる厚さTW2を有していてもよい。複数の第2障壁層37は、互いに等しい厚さTW2で形成されていることが好ましい。厚さTW2が互いに等しいとは、厚さTW2が等しくなる条件下で複数の第2井戸層36が形成されていることを意味する。厚さTW2の間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。 The multiple second well layers 36 may have the same thickness TW2, or may have different thicknesses TW2. The plurality of second barrier layers 37 are preferably formed with the same thickness TW2. That the thicknesses TW2 are equal to each other means that the plurality of second well layers 36 are formed under the condition that the thicknesses TW2 are equal. An error of about ±10% may occur between the thicknesses TW2.
第2障壁層37の厚さTB2は、第2井戸層36の厚さTW2を超えている(TW2<TB2)。第2障壁層37の厚さTB2は、第1障壁層35の厚さTB1未満(TB2<TB1)である。第2障壁層37の厚さTB2は、第1障壁層35の厚さTB1の1/2以下(TB2<TB1/2)であることが好ましい。
厚さTB2は、3nm以上6nm以下であってもよい。厚さTB2は、3nm以上3.5nm以下、3.5nm以上4nm以下、4nm以上4.5nm以下、または、4.5nm以上5nm以下、5nm以上5.5nm以下、または、5.5nm以上6nm以下であってもよい。厚さTB2は、4nm以上5nm以下であることが好ましい。厚さTB2は、5nm未満であることが好ましい。
The thickness TB2 of the
The thickness TB2 may be 3 nm or more and 6 nm or less. The thickness TB2 is 3 nm or more and 3.5 nm or less, 3.5 nm or more and 4 nm or less, 4 nm or more and 4.5 nm or less, or 4.5 nm or more and 5 nm or less, 5 nm or more and 5.5 nm or less, or 5.5 nm or more and 6 nm or less. may be The thickness TB2 is preferably 4 nm or more and 5 nm or less. Thickness TB2 is preferably less than 5 nm.
複数の第2障壁層37は、互いに等しい厚さTB2を有していてもよいし、互いに異なる厚さTB2を有していてもよい。厚さTB2が互いに等しいとは、厚さTB2が等しくなる条件下で複数の第2障壁層37が形成されていることを意味する。厚さTB2の間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。
最上障壁層38は、第2障壁層37の厚さTB2とは異なる厚さTBtopを有している点を除いて、第2障壁層37と同一の態様で形成されている。最上障壁層38の厚さTBtopは、第2障壁層37の厚さTB2を超えている(TB2<TBtop)。第2MQW構造32の最上層は、最上障壁層38に代えて第2障壁層37によって形成されていてもよい。
The multiple second barrier layers 37 may have the same thickness TB2, or may have different thicknesses TB2. That the thicknesses TB2 are equal to each other means that the plurality of second barrier layers 37 are formed under the condition that the thicknesses TB2 are equal. An error of about ±10% may occur between the thicknesses TB2.
The
バッファMQW構造33は、第1MQW構造31および第2MQW構造32の間の領域に介在されている。バッファMQW構造33は、バッファ井戸層39およびバッファ障壁層40が積層された積層構造を有している。
バッファMQW構造33は、この形態では、1つのバッファ井戸層39および1つのバッファ障壁層40を含む。バッファMQW構造33の最下層は、この形態では、バッファ井戸層39によって形成されている。バッファMQW構造33の最上層は、この形態では、バッファ障壁層40によって形成されている。
A
バッファ井戸層39およびバッファ障壁層40の積層数は任意である。バッファ井戸層39およびバッファ障壁層40は、たとえば、2以上10以下の周期で交互に積層されていてもよい。バッファ井戸層39およびバッファ障壁層40の積層順序は、第1MQW構造31の最上層および第2MQW構造32の最下層に応じて調整される。
第1MQW構造31の最上層が第1井戸層34によって形成されている場合、バッファMQW構造33の最下層は、バッファ障壁層40によって形成される。第1MQW構造31の最上層が第1障壁層35によって形成されている場合、バッファMQW構造33の最下層は、バッファ井戸層39によって形成される。
The number of stacks of buffer well layers 39 and buffer barrier layers 40 is arbitrary. The buffer well layers 39 and the buffer barrier layers 40 may be alternately laminated with a period of 2 or more and 10 or less, for example. The stacking order of the buffer well layers 39 and the buffer barrier layers 40 is adjusted according to the top layer of the
When the top layer of the
第2MQW構造32の最下層が第2井戸層36によって形成されている場合、バッファMQW構造33の最上層は、バッファ障壁層40によって形成される。第1MQW構造31の最下層が第2障壁層37によって形成されている場合、バッファMQW構造33の最上層は、バッファ井戸層39によって形成される。
バッファ井戸層39は、第1井戸層34のIn組成比Xを超えるIn組成比Z(X<Z≦1)を有する不純物無添加のInZGa(1-Z)Nを含む。バッファ井戸層39のIn組成比Zは、第2井戸層36のIn組成比Y以下(X<Z≦Y)である。
When the bottom layer of the
The
In組成比Zは、この形態では、In組成比Yと等しい(Z=Y)。In組成比ZがIn組成比Yと等しいとは、In組成比ZがIn組成比Yと等しくなる条件下でバッファ井戸層39が形成されていることを意味する。In組成比Zには、In組成比Yの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
バッファ井戸層39は、480nm以上550nm以下の範囲にピーク発光波長を有する青緑色光を生成する青緑色発光層として形成されている。バッファ井戸層39のピーク発光波長は、より具体的には、480nm以上510nm以下である。
In this embodiment, the In composition ratio Z is equal to the In composition ratio Y (Z=Y). That the In composition ratio Z is equal to the In composition ratio Y means that the
The
In組成比Zは、0.1以上0.3以下であってもよい。In組成比Zは、0.1以上0.125以下、0.125以上0.15以下、0.15以上0.175以下、0.175以上0.2以下、0.2以上0.225以下、0.225以上0.25以下、0.25以上0.275以下、または、0.275以上0.3以下であってもよい。In組成比Zは、0.15以上0.25以下であることが好ましい。 The In composition ratio Z may be 0.1 or more and 0.3 or less. In composition ratio Z is 0.1 or more and 0.125 or less, 0.125 or more and 0.15 or less, 0.15 or more and 0.175 or less, 0.175 or more and 0.2 or less, 0.2 or more and 0.225 or less. , 0.225 to 0.25, 0.25 to 0.275, or 0.275 to 0.3. The In composition ratio Z is preferably 0.15 or more and 0.25 or less.
積層方向に隣り合う第1井戸層34およびバッファ井戸層39の間において、In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合は、複数の第1井戸層34のIn組成比Xの増加割合と等しいことが好ましい。これにより、第1MQW構造31およびバッファMQW構造33の間においてIn組成比XおよびIn組成比Zの急激な変動が抑制される。
In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Xの増加割合と等しいとは、In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Xの増加割合と等しくなる条件下で、バッファ井戸層39が形成されていることを意味する。In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合には、In組成比Xの増加割合の±10%程度の誤差が生じていてもよい。
Between the first well layers 34 and the buffer well layers 39 adjacent to each other in the stacking direction, the increase ratio between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is the increase ratio of the In composition ratio X of the plurality of first well layers 34. is preferably equal to As a result, sudden changes in the In composition ratio X and the In composition ratio Z between the
That the rate of increase between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is equal to the rate of increase of the In composition ratio X means that the rate of increase between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is the same as the rate of increase of the In composition ratio X. It means that the
バッファ障壁層40は、n型不純物が添加されたGaNを含む。バッファ障壁層40は、n型不純物の一例としてのシリコンを含んでいてもよい。バッファ障壁層40の不純物濃度は、5×1016cm-3以上5×1020cm-3以下であってもよい。
バッファ障壁層40は、p型半導体層24から供給される正孔をn型不純物によって捕獲する。これにより、バッファ井戸層39に供給される正孔が減少するため、バッファ井戸層39における光の生成が抑制される。また、第1MQW構造31に供給される正孔も減少するため、第1MQW構造31における光の生成も抑制される。
The
The
バッファ井戸層39で生成される光のピーク発光波長は、微弱(ノイズレベル)である。また、バッファ井戸層39で生成されるピーク発光波長は、第2MQW構造32(第2井戸層36)で生成されるピーク発光波長と等しい。したがって、バッファ井戸層39で生成される光は、半導体発光層7から取り出される光のドミナント波長WL(光色)に影響しない。
The peak emission wavelength of light generated in the
積層方向に対を成す1つのバッファ井戸層39および1つのバッファ障壁層40は、第3総厚さT3を有している。第3総厚さT3は、バッファ井戸層39の厚さTW3およびバッファ障壁層40の厚さTB3の合計値(T3=TW3+TB3)である。
第3総厚さT3は、第1MQW構造31に係る第1総厚さT1以下(T3≦T1)である。第3総厚さT3は、第2MQW構造32に係る第2総厚さT2以上(T2≦T3)である。第3総厚さT3は、この形態では、第2総厚さT2を超えて第1総厚さT1未満(T2<T3<T1)である。
One
The third total thickness T3 is less than or equal to the first total thickness T1 (T3≦T1) of the
バッファ井戸層39の厚さTW3は、第2井戸層36の厚さTW2を超えている(TW2<TW3)。バッファ井戸層39の厚さTW3は、第1井戸層34の厚さTW1以下(TW3≦TW1)であることが好ましい。バッファ井戸層39の厚さTW3は、この形態では、第1井戸層34の厚さTW1と等しい(TW3=TW1)。
厚さTW3が厚さTW1と等しいとは、厚さTW3が厚さTW1と等しくなる条件下でバッファ井戸層39が形成されていることを意味する。厚さTW3には、厚さTW1の±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness TW3 of the
That the thickness TW3 is equal to the thickness TW1 means that the
厚さTW3は、2nm以上4nm以下であってもよい。厚さTW3は、2nm以上2.5nm以下、2.5nm以上3nm以下、3nm以上3.5nm以下、または、3.5nm以上4nm以下であってもよい。厚さTW3は、2.5nm以上3.5nm以下であることが好ましい。
バッファ障壁層40の厚さTB3は、バッファ井戸層39の厚さTW3を超えている(TW3<TB3)。バッファ障壁層40の厚さTB3は、第1障壁層35の厚さTB1以下(TB3≦TB1)である。バッファ障壁層40の厚さTB3は、第1障壁層35の厚さTB1未満(TB3<TB1)であることが好ましい。バッファ障壁層40の厚さTB3は、第1障壁層35の厚さTB1の1/2以下(TB3<TB1/2)であることがさらに好ましい。
The thickness TW3 may be 2 nm or more and 4 nm or less. The thickness TW3 may be 2 nm or more and 2.5 nm or less, 2.5 nm or more and 3 nm or less, 3 nm or more and 3.5 nm or less, or 3.5 nm or more and 4 nm or less. The thickness TW3 is preferably 2.5 nm or more and 3.5 nm or less.
The thickness TB3 of the
バッファ障壁層40の厚さTB3は、第2障壁層37の厚さTB2以下(TB3≦TB2)であってもよい。バッファ障壁層40の厚さTB3は、この形態では、第2障壁層37の厚さTB2と等しい(TB3=TB2)。
厚さTB3が厚さTB2と等しいとは、厚さTB3が厚さTB2と等しくなる条件下でバッファ井戸層39が形成されていることを意味する。厚さTB3には、厚さTB2の±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness TB3 of the
That thickness TB3 is equal to thickness TB2 means that
厚さTB3は、3nm以上6nm以下であってもよい。厚さTB3は、3nm以上3.5nm以下、3.5nm以上4nm以下、4nm以上4.5nm以下、4.5nm以上5nm以下、5nm以上5.5nm以下、または、5.5nm以上6nm以下であってもよい。厚さTB3は、4nm以上5nm以下であることが好ましい。厚さTB3は、5nm未満であることが好ましい。 The thickness TB3 may be 3 nm or more and 6 nm or less. The thickness TB3 is 3 nm or more and 3.5 nm or less, 3.5 nm or more and 4 nm or less, 4 nm or more and 4.5 nm or less, 4.5 nm or more and 5 nm or less, 5 nm or more and 5.5 nm or less, or 5.5 nm or more and 6 nm or less. may The thickness TB3 is preferably 4 nm or more and 5 nm or less. Thickness TB3 is preferably less than 5 nm.
このように、バッファMQW構造33は、第1MQW構造31の機能および第2MQW構造32の機能の双方を有している。バッファMQW構造33を第1MQW構造31および第2MQW構造32の間の領域に介在させることにより、第1MQW構造31における光の生成を適切に抑制し、第2MQW構造32において光を適切に生成させることができる。また、第1MQW構造31および第2MQW構造32の間における格子サイズの急激な変化を抑制できる。
Thus, buffer
複数のバッファ井戸層39が形成されている場合、複数のバッファ井戸層39は、互いに等しいIn組成比Zを有していてもよいし、互いに異なるIn組成比Zを有していてもよい。In組成比Zが互いに等しいとは、In組成比Zが等しくなる条件下で複数のバッファ井戸層39が形成されていることを意味する。In組成比Zの間には、±10%程度の誤差が生じていてもよい。 When a plurality of buffer well layers 39 are formed, the plurality of buffer well layers 39 may have the same In composition ratio Z, or may have different In composition ratios Z from each other. That the In composition ratios Z are equal to each other means that the plurality of buffer well layers 39 are formed under the condition that the In composition ratios Z are equal. An error of about ±10% may occur between the In composition ratios Z.
複数のバッファ井戸層39は、第2MQW構造32と同様に、In組成比Zが一定となる態様で積層されていてもよい。一例として、全てのバッファ井戸層39は、第2井戸層36のIn組成比Yと等しいIn組成比Zで積層されていてもよい。
複数のバッファ井戸層39は、第1MQW構造31から第2MQW構造32に向けてIn組成比Zが漸増する態様で積層されていてもよい。複数のバッファ井戸層39は、In組成比Zが一定の割合で漸増する態様で積層されていることが好ましい。
The plurality of buffer well layers 39 may be stacked in such a manner that the In composition ratio Z is constant, similar to the
The plurality of buffer well layers 39 may be stacked such that the In composition ratio Z gradually increases from the
この場合、積層方向に隣り合う第1井戸層34およびバッファ井戸層39の間において、In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合は、複数の第1井戸層34のIn組成比Xの増加割合と等しいことが好ましい。
In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Xの増加割合と等しいとは、In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Xの増加割合と等しくなる条件下でバッファ井戸層39が形成されていることを意味する。In組成比XおよびIn組成比Zの間の増加割合には、In組成比Xの増加割合の±10%程度の誤差が生じていてもよい。
In this case, between the first well layers 34 and the buffer well layers 39 adjacent to each other in the stacking direction, the increase rate between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is the In composition ratio X of the plurality of first well layers 34 is preferably equal to the increase rate of
That the rate of increase between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is equal to the rate of increase of the In composition ratio X means that the rate of increase between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is the same as the rate of increase of the In composition ratio X. It means that the
また、積層方向に隣り合う第2井戸層36およびバッファ井戸層39の間において、In組成比YおよびIn組成比Zの間の増加割合は、複数のバッファ井戸層39のIn組成比Zの増加割合と等しいことが好ましい。
In組成比YおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Zの増加割合と等しいとは、In組成比YおよびIn組成比Zの間の増加割合がIn組成比Zの増加割合と等しくなる条件下で第2井戸層36が形成されていることを意味する。In組成比YおよびIn組成比Zの間の増加割合には、In組成比Zの増加割合の±10%程度の誤差が生じていてもよい。
In addition, between the second well layers 36 and the buffer well layers 39 adjacent to each other in the stacking direction, the rate of increase between the In composition ratio Y and the In composition ratio Z is the increase in the In composition ratio Z of the plurality of buffer well layers 39. It is preferably equal to the percentage.
That the rate of increase between the In composition ratio Y and the In composition ratio Z is equal to the rate of increase of the In composition ratio Z means that the rate of increase between the In composition ratio Y and the In composition ratio Z is the same as the rate of increase of the In composition ratio Z. This means that the
複数のバッファ井戸層39は、互いに等しい厚さTW3を有していてもよいし、互いに異なる厚さTW3を有していてもよい。複数のバッファ障壁層40は、互いに等しい厚さTB3を有していてもよいし、互いに異なる厚さTB3を有していてもよい。
図3、図5および図6を参照して、第2MQW構造32は、この形態では、第1MQW構造31に向かって窪んだ複数のリセス41が形成された主面42を有している。複数のリセス41は、第2MQW構造32の主面42に互いに間隔を空けて形成されている。複数のリセス41は、平面視において不規則なパターンで形成されている。複数のリセス41は、単位面積当たりに1×107cm-2以上1×1010cm-2以下の密度で形成されている。
The multiple buffer well layers 39 may have the same thickness TW3, or may have different thicknesses TW3. The multiple buffer barrier layers 40 may have the same thickness TB3, or may have different thicknesses TB3.
3, 5 and 6, the
複数のリセス41は、第1MQW構造31に対して第2MQW構造32側に間隔を空けて形成されていることが好ましい。複数のリセス41は、法線方向Nに関して、少なくとも1つの第2井戸層36を横切る深さを有していることが好ましい。複数のリセス41は、この形態では、法線方向Nに関して、第2MQW構造32に含まれる全ての第2井戸層36を横切る深さで形成されている。
It is preferable that the plurality of
複数のリセス41は、この形態では、第2MQW構造32に導入されたVピット43からなる。Vピット43は、V欠陥とも称される。Vピット43は、たとえば、基板6からの貫通転移や、発光層23内の結晶欠陥(より具体的には任意の井戸層)等を起点にして形成される。
Vピット43は、六方晶(GaN)の結晶面に対応した逆六角錐形状に形成される。Vピット43は、実際には結晶成長のばらつきを伴うため、逆円錐形状、または、逆円錐形状に近い逆六角錐形状に形成される。
A plurality of
The V pits 43 are formed in an inverted hexagonal pyramidal shape corresponding to the hexagonal (GaN) crystal plane. Since the V pits 43 are actually accompanied by variations in crystal growth, they are formed in an inverted cone shape or an inverted hexagonal pyramid shape close to an inverted cone shape.
Vピット43の頂角θVは、50°以上60°以下であってもよい。頂角θVは、Vピット43を対角線に沿って切断したときに現れる頂角である。頂角θVは、50°以上52°以下、52°以上54°以下、54°以上56°以下、56°以上58°以下、または、58°以上60°以下であってもよい。頂角θVは、この形態では、55°以上57°以下である。
The apex angle θV of the
Vピット43は、第2MQW構造32の主面42に対して第1MQW構造31側に下り傾斜した6個の傾斜ファセット面44A,44B,44C,44D,44E,44Fを含む。傾斜ファセット面44A~44Fは、六方晶のc面以外の面である。
傾斜ファセット面44A~44Fは、より具体的には、六方晶の半極性面によって形成されている。六方晶は6回対称であり、60°毎に等価な結晶面および等価な結晶方向を有している。したがって、各傾斜ファセット面44A~44Fは、六方晶が示す結晶対称性を有している。
The V-
More specifically, the inclined facet surfaces 44A to 44F are formed by hexagonal semipolar surfaces. A hexagonal crystal has 6-fold symmetry and has equivalent crystal planes and equivalent crystal directions every 60°. Therefore, each
各傾斜ファセット面44A~44Fは、(1-101)面、(1-102)面、(11-22)面および(20-21)面のうちのいずれかを含んでいてもよい。つまり、各傾斜ファセット面44A~44Fは、(1-101)面に等価な結晶面、(1-102)面に等価な結晶面、(11-22)面に等価な結晶面および(20-21)面に等価な結晶面のうちのいずれかを含んでいてもよい。
Each
Vピット43は、ベースVピット45、ミドルVピット46およびトップVピット47を含む。ベースVピット45は、Vピット43の導入起点となる。ベースVピット45は、この形態では、バッファMQW構造33に形成されている。ベースVピット45は、より具体的には、バッファ井戸層39を起点にしてバッファ障壁層40に形成されている。
ミドルVピット46は、ベースVピット45を起点に第2井戸層36および第2障壁層37に形成されている。第2井戸層36および第2障壁層37は、バッファ障壁層40の主面およびベースVピット45の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、ミドルVピット46が、ベースVピット45を起点に第2井戸層36および第2障壁層37に形成される。
V-
The
トップVピット47は、Vピット43の傾斜ファセット面44A~44Fを形成する。トップVピット47は、第2MQW構造32の最上障壁層38に形成されている。最上障壁層38は、第2井戸層36の主面およびミドルVピット46の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、トップVピット47が、ミドルVピット46を起点に最上障壁層38に形成される。
The top V-
図2および図3を再度参照して、p型半導体層24は、発光層23の上に形成されている。p型半導体層24は、より具体的には、複数のリセス41を埋めて第2MQW構造32の主面42を被覆している。p型半導体層24は、複数のリセス41の内外の領域から第2MQW構造32に正孔を供給する。
つまり、p型半導体層24は、第2MQW構造32の主面42、および、Vピット43の傾斜ファセット面44A~44Fから第2MQW構造32に正孔を供給する。p型半導体層24は、この形態では、p型クラッド層48およびp型コンタクト層49を含む積層構造を有している。
Referring to FIGS. 2 and 3 again, p-
That is, the p-
p型クラッド層48は、第2MQW構造32の主面42の上に形成されている。p型クラッド層48は、より具体的には、複数のリセス41を埋めて第2MQW構造32の主面42を被覆している。p型クラッド層48は、平坦な主面を有している。p型クラッド層48は、複数のリセス41の内外の領域から第2MQW構造32に正孔を供給する。つまり、p型クラッド層48は、第2MQW構造32の主面42、および、Vピット43の傾斜ファセット面44A~44Fから第2MQW構造32に正孔を供給する。
A p-
p型クラッド層48は、この形態では、p型不純物が添加されたGaNを含む。p型クラッド層48は、p型不純物の一例としてのマグネシウムを含んでいてもよい。p型クラッド層48のp型不純物濃度は、5×1018cm-3以上5×1020cm-3以下であってもよい。p型クラッド層48のp型不純物濃度は、この形態では、5×1019cm-3程度である。
The p-
p型クラッド層48の厚さは、10nm以上50nm以下であってもよい。p型クラッド層48の厚さは、10nm以上20nm以下、20nm以上30nm以下、30nm以上40nm以下、または、40nm以上50nm以下であってもよい。p型クラッド層48の厚さは、この形態では、30nm程度である。
p型コンタクト層49は、p型クラッド層48の上に形成されている。p型コンタクト層49は、この形態では、p型不純物が添加されたGaNを含む。p型コンタクト層49は、p型不純物の一例としてのマグネシウムを含んでいてもよい。p型コンタクト層49のp型不純物濃度は、1×1018cm-3以上1×1022cm-3以下であってもよい。p型コンタクト層49のp型不純物濃度は、この形態では、2×1020cm-3程度である。
The thickness of the p-
A p-type contact layer 49 is formed on the p-type clad
p型コンタクト層49の厚さは、50nm以上500nm以下であってもよい。p型クラッド層48の厚さは、50nm以上100nm以下、100nm以上150nm以下、150nm以上200nm以下、200nm以上250nm以下、250nm以上300nm以下、300nm以上350nm以下、350nm以上400nm以下、400nm以上450nm以下、または、450nm以上500nm以下であってもよい。p型クラッド層48の厚さは、この形態では、200nm程度である。
The thickness of the p-type contact layer 49 may be 50 nm or more and 500 nm or less. The thickness of the p-type clad
図9は、ドミナント波長WL(発光波長)および順方向電流IFの関係を実測によって求めたグラフである。図9において、縦軸は半導体発光層7から取り出されるドミナント波長WL[nm]を示し、横軸は順方向電流IF[mA]を示している。
図9には、第1特性S1(破線参照)および第2特性S2(実線参照)が示されている。第1特性S1は、参考例に係る発光層23の特性を示している。第2特性S2は、この形態に係る発光層23の特性を示している。参考例に係る発光層23では、第2MQW構造32において第2井戸層36の厚さTW2が2nm以上に設定されている。
FIG. 9 is a graph obtained by actual measurement of the relationship between the dominant wavelength WL (light emission wavelength) and the forward current IF. In FIG. 9, the vertical axis indicates the dominant wavelength WL [nm] extracted from the semiconductor
FIG. 9 shows a first characteristic S1 (see broken line) and a second characteristic S2 (see solid line). A first characteristic S1 indicates the characteristic of the
第1特性S1を参照して、参考例に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたとき、ドミナント波長WLが507nmから500nmまで変動した。参考例に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの最大変化量ΔWLが5nmを超えていた。最大変化量ΔWLは、絶対値である(以下、同じ。)。
Referring to the first characteristic S1, in the light-emitting
参考例に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの変化率が1%を超えている。ドミナント波長WLの変化率は、より具体的には、1.3%を超えている。
順方向電流IFの増加は、発光層23に供給される正孔の増加を意味する。参考例に係る発光層23では、第2MQW構造32およびバッファMQW構造33によっては、第1MQW構造31に到達する正孔を十分に低減させることができない。そのため、順方向電流IFの増加に伴って、ドミナント波長WLが青緑色領域から青色領域側に大きくシフトした。
In the light-emitting
An increase in forward current IF means an increase in holes supplied to light emitting
480nm以上550nm以下(より具体的には480nm以上510nm以下)の青緑色領域の光は、色の識別性に優れているため、カラーバリアフリーへの応用もなされる。したがって、青緑色領域から青色領域側へのドミナント波長WLの変化は、色の識別性の低下を意味し、カラーバリアフリーの観点から好ましいとは言えない。
一方、第2特性S2を参照して、この形態に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたとき、ドミナント波長WLが506nmから504nmまで変動した。この形態に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの最大変化量ΔWLが0nmを超えて5nm未満(より具体的には3nm未満)となった。
Since light in the bluish-green region of 480 nm to 550 nm (more specifically, 480 nm to 510 nm) has excellent color discrimination, it is also applied to color barrier-free. Therefore, the change of the dominant wavelength WL from the bluish-green region to the blue region side means a decrease in color distinguishability, and is not preferable from the viewpoint of color barrier-free.
On the other hand, referring to the second characteristic S2, in the light-emitting
また、この形態に係る発光層23では、順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの変化率が、1%以下であった。ドミナント波長WLの変化率は、より具体的には、0.5%未満であった。
換言すると、この形態に係る発光層23では、第2井戸層36がn型半導体層22およびp型半導体層24の間を流れる順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの最大変化量ΔWLが5nm未満(より具体的には3nm未満)となる厚さを有している。
In addition, in the light-emitting
In other words, in the light-emitting
また、第2井戸層36は、n型半導体層22およびp型半導体層24の間を流れる順方向電流IFを0mAから200mAに変化させたときのドミナント波長WLの変化率が1%以下となる厚さを有している。
図10は、ドミナント波長WLの最大変化量ΔWLおよび第2障壁層37の厚さTB2の関係を実測によって求めたグラフである。図10において、縦軸は半導体発光層7から取り出される光のドミナント波長WLの最大変化量ΔWL[nm]を示し、横軸は第2障壁層37の厚さTB2[nm]を示している。
Further, the
FIG. 10 is a graph obtained by actual measurement of the relationship between the maximum variation ΔWL of the dominant wavelength WL and the thickness TB2 of the
図10には、第1プロット点P1、第2プロット点P2および第3プロット点P3が示されている。第1プロット点P1は、第2障壁層37の厚さTB2を10nmに設定し、順方向電流IFを5mAから20mAまで変化させた場合の最大変化量ΔWLを示している。
第2プロット点P2は、第2障壁層37の厚さTB2を7nmに設定し、順方向電流IFを5mAから20mAまで変化させた場合の最大変化量ΔWLを示している。第3プロット点P3は、第2障壁層37の厚さTB2を4.5nmに設定し、順方向電流IFを5mAから20mAまで変化させた場合の最大変化量ΔWLを示している。
FIG. 10 shows a first plotted point P1, a second plotted point P2 and a third plotted point P3. A first plotted point P1 indicates the maximum variation .DELTA.WL when the thickness TB2 of the
A second plotted point P2 indicates the maximum variation .DELTA.WL when the thickness TB2 of the
第1プロット点P1を参照して、厚さTB2を10nmに設定した場合、最大変化量ΔWLは6.6nmであった。第2プロット点P2を参照して、厚さTB2を6nmに設定した場合、最大変化量ΔWLは6.3nmであった。第3プロット点P3を参照して、厚さTB2を4.5nmに設定した場合、最大変化量ΔWLは5.3nmであった。
このように、第2障壁層37の厚さTB2を小さくすることにより、最大変化量ΔWLが減少した。第2障壁層37の機能を確保すると同時に、最大変化量ΔWLの低減を図る場合、第2障壁層37の厚さTB2は、3nm以上6nm以下であることが好ましい。この場合、最大変化量ΔWLを4nm以上6.5nm以下の範囲に抑えることができる。
Referring to the first plotted point P1, when the thickness TB2 was set to 10 nm, the maximum amount of change .DELTA.WL was 6.6 nm. Referring to the second plotted point P2, when the thickness TB2 was set to 6 nm, the maximum amount of change .DELTA.WL was 6.3 nm. Referring to the third plotted point P3, when the thickness TB2 was set to 4.5 nm, the maximum amount of change .DELTA.WL was 5.3 nm.
Thus, by reducing the thickness TB2 of the
換言すると、第2障壁層37は、n型半導体層22およびp型半導体層24の間を流れる順方向電流IFを5mAから20mAに変化させたときのドミナント波長WLの最大変化量ΔWLが6.5nm以下となる厚さTB2を有していることが好ましい。
図1~図3を再度参照して、半導体発光層7の半導体主面13には、高域部51、低域部52および接続部53が形成されている。高域部51、低域部52および接続部53は、半導体発光層7を切り欠いて形成されている。高域部51、低域部52および接続部53は、台地状のメサ構造54を形成している。
In other words, the
1 to 3, the semiconductor
高域部51は、半導体発光層7の厚さ方向(積層方向)に関して相対的に高所に位置している。高域部51は、p型半導体層24によって形成されている。高域部51は、より具体的には、p型コンタクト層49によって形成されている。高域部51は、この形態では、平面視において半導体側面14A~14Dから間隔を空けて、半導体発光層7の中央部に形成されている。
The
高域部51は、平面視において半導体側面14A~14Dに沿って平行に延びる4つの辺を有している。高域部51の平面形状は任意であり、特定の形状に限定されない。高域部51は、平面視において多角形状、円形状、楕円形状等に形成されていてもよい。
低域部52は、半導体発光層7の厚さ方向(積層方向)に関して、高域部51に対して低所に位置している。低域部52は、n型半導体層22によって形成されている。低域部52は、より具体的には、n型コンタクト層29によって形成されている。低域部52は、平面視において高域部51の周囲に沿って帯状に延びている。低域部52は、この形態では、平面視において高域部51を取り囲む無端状(環状)に形成されている。
The
The
接続部53は、高域部51および低域部52を接続している。接続部53は、n型半導体層22の一部(n型コンタクト層29)、発光層23およびp型半導体層24によって形成されている。接続部53は、平面視において半導体側面14A~14Dに沿って平行に延びる4つの辺を有している。接続部53は、法線方向Nに沿って平面的に延びている。接続部53は、高域部51から低域部52に向けて下り傾斜していてもよい。
The connecting
半導体主面13の上には、接続部53を被覆する絶縁層55が形成されている。絶縁層55は、酸化シリコン層もしくは窒化シリコン層、または、酸化シリコン層および窒化シリコン層を含む積層構造を含んでいてもよい。絶縁層55は、この形態では、窒化シリコン層からなる単層構造を有している。
絶縁層55は、平面視において高域部51を取り囲んでいる。絶縁層55は、接続部53の全域を被覆している。絶縁層55は、高域部51および接続部53を接続するエッジ部を介して高域部51を被覆するオーバラップ部を含む。絶縁層55は、低域部52および接続部53を接続するエッジ部を介して低域部52を被覆するオーバラップ部を含む。
An insulating
The insulating
図1~図3を参照して、半導体主面13の上には、n側電極61が形成されている。n側電極61は、低域部52に配置されている。n側電極61は、低域部52において半導体側面14A~14Dのうちの少なくとも1つに沿う領域に形成されている。
n側電極61は、この形態では、低域部52における第1半導体側面14Aおよび第4半導体側面14Dを接続する角部に沿う領域に配置されている。n側電極61は、n型半導体層22(n型コンタクト層29)に電気的に接続されている。
1 to 3, an n-
In this embodiment, the n-
n側電極61は、より具体的には、光透過電極62を含む。光透過電極62は、ITO(酸化インジウムスズ)層を含む。光透過電極62は、この形態では、ITO層からなる単層構造を有している。光透過電極62は、半導体主面13(低域部52)を被覆し、半導体発光層7で生成された光を透過させる。光透過電極62は、n型半導体層22(n型コンタクト層29)の上に形成されている。光透過電極62は、n型半導体層22(n型コンタクト層29)に電気的に接続されている。
The n-
光透過電極62は、平面視において第1面積Sn1を有している。光透過電極62は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、光透過電極62は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
光透過電極62は、この形態では、本体部63および配線部64を含む。本体部63は、この形態では、平面視において円形状に形成されている。本体部63の平面形状は任意であり、特定の形状に限定されない。本体部63は、平面視において多角形状に形成されていてもよいし、楕円形状に形成されていてもよい。
The
The light-
配線部64は、本体部63から帯状に引き出された部分である。配線部64は、この形態では、本体部63から低域部52における第1半導体側面14Aに沿う領域に引き出されている。配線部64は、平面視において高域部51を2方向、3方向または4方向から区画するように半導体側面14A~14Dのうちの2つ、3つまたは4つに沿って形成されていてもよい。
The
光透過電極62の厚さは、10nm以上500nm以下であってもよい。光透過電極62の厚さは、10nm以上100nm以下、100nm以上200nm以下、200nm以上300nm以下、300nm以上400nm以下、または、400nm以上500nm以下であってもよい。光透過電極62の厚さは、この形態では、50nm以上150nm以下である。
The thickness of the
n側電極61は、光透過電極62の上に形成された端子電極65を含む。端子電極65は、平面視において光透過電極62の第1面積Sn1未満の第2面積Sn2(Sn2<Sn1)を有している。端子電極65は、光透過電極62の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。
端子電極65の全域は、平面視において、光透過電極62に重なっている。端子電極65は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、端子電極65は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
The n-
The entire area of the
端子電極65は、本体部66および配線部67を含む。本体部66は、ボンディングワイヤ等の導電性接合部材が接続される部分である。本体部66は、光透過電極62の本体部63の上に配置されている。本体部66は、この形態では、平面視において円形状に形成されている。本体部66の平面形状は任意であり、特定の形状に限定されない。本体部66は、平面視において多角形状に形成されていてもよいし、楕円形状に形成されていてもよい。
配線部67は、本体部66から帯状に引き出された部分である。配線部67は、光透過電極62の配線部64の上に配置されている。配線部67の引き出し態様を調整することにより、半導体発光装置1の順方向電圧VF等が調節される。
配線部67は、本体部66から低域部52における第1半導体側面14Aに沿う領域に引き出されている。配線部67は、平面視において高域部51を2方向、3方向または4方向から区画するように半導体側面14A~14Dのうちの2つ、3つまたは4つに沿って形成されていてもよい。
The
The
端子電極65は、断面視において頂部68、基部69、および、頂部68から基部69に向けて下り傾斜した側壁70を有する台形状に形成されている。端子電極65は、頂部68および側壁70を接続するエッジ部において外側に張り出した膨出部71を有している。
膨出部71は、法線方向Nおよび頂部68に沿う方向に向かって張り出している。膨出部71は、平面視において頂部68の周縁に沿って延びる環状に形成されている。膨出部71は、本体部66においてボンディングワイヤ等の導電性接合部材が接続される領域を画定している。
The
The bulging
端子電極65は、この形態では、光透過電極62側からこの順に積層されたAl電極72、Ti電極73およびAu電極74を含む積層構造を有している。
Al電極72は、Al(アルミニウム)を含む。Al電極72は、純AlまたはAl合金からなる。Al合金は、AlCu合金、AlSi合金、AlSiCu合金等であってもよい。Al電極72は、この形態では、純Alからなる。
In this form, the
The
Al電極72は、半導体発光層7で生成された光を反射させる光反射電極として形成されている。Al電極72は、断面視において台形状に形成されている。Al電極72の側壁は、第1傾斜角θn1を有している。第1傾斜角θn1は、Al電極72の側壁が半導体主面13を基準にしてAl電極72内で成す角度である。
Al電極72の厚さは、100nm以上1500nm以下であってもよい。Al電極72の厚さは、100nm以上250nm以下、250nm以上500nm以下、500nm以上750nm以下、750nm以上1000nm以下、1000nm以上1250nm以下、または、1250nm以上1500nm以下であってもよい。Al電極72の厚さは、この形態では、250nm以上350nm以下である。Al電極72を厚くするほど、光の反射率を高めることができる。
The
The thickness of the
Ti電極73は、Ti(チタン)を含む。Ti電極73は、Al電極72に対するAu電極74の密着力を高める接着層として形成されている。Ti電極73は、Al電極72のほぼ全域を被覆している。Ti電極73は、断面視において台形状に形成されている。Ti電極73の側壁は、Al電極72の側壁を被覆している。
Ti電極73の側壁は、Al電極72の第1傾斜角θn1を超える第2傾斜角θn2(θn1<θn2)を有している。第2傾斜角θn2は、Ti電極73の側壁が半導体主面13を基準にしてTi電極73内で成す角度である。
The
The sidewall of the
Ti電極73の厚さは、100nm以上500nm以下であってもよい。Ti電極73の厚さは、100nm以上200nm以下、200nm以上300nm以下、300nm以上400nm以下、または、400nm以上500nm以下であってもよい。Ti電極73の厚さは、この形態では、150nm以上250nm以下である。
Au電極74は、Au(金)を含む。Au電極74は、Ti電極73のほぼ全域を被覆している。Au電極74は、断面視において台形状に形成されている。Au電極74は、端子電極65の外面を形成している。Au電極74の側壁は、Ti電極73の側壁を被覆している。
The thickness of the
The
Au電極74の側壁は、Ti電極73の第2傾斜角θn2を超える第3傾斜角θn3(θn1<θn2<θn3)を有している。第3傾斜角θn3は、Au電極74の側壁が半導体主面13を基準にしてAu電極74内で成す角度である。
Au電極74の厚さは、1μm以上5μm以下であってもよい。Au電極74の厚さは、1μm以上2μm以下、2μm以上3μm以下、3μm以上4μm以下、または、4μm以上5μm以下であってもよい。Au電極74の厚さは、この形態では、1.5μm以上2.5μm以下である。
The sidewall of the
The thickness of the
図2および図7を参照して、n側電極61は、光透過電極62および端子電極65(Al電極72)の間の領域に介在するバリア電極75を含む。バリア電極75は、Al電極72のAlに起因して光透過電極62で生じるガルバニック腐食を抑制する保護電極として形成されている。これにより、ガルバニック腐食に起因する光取り出し効率の低下を抑制できる。よって、第2MQW構造32からの光を適切に取り出すことができる。
2 and 7, n-
バリア電極75は、TiN層およびCr層のうちの少なくとも一方を含む。バリア電極75は、TiN層またはCr層からなる単層構造を有していることが好ましい。Cr層は、TiN層に比べて小さい光透過率を有している。したがって、バリア電極75は、比較的大きい光透過率を有するTiN層からなることが好ましい。
バリア電極75の厚さは、光透過電極62の厚さ未満である。バリア電極75の厚さは、Al電極72の厚さ未満である。バリア電極75の厚さは、1nm以上5nm以下であってもよい。バリア電極75の厚さは、1nm以上2nm以下、2nm以上3nm以下、3nm以上4nm以下、または、4nm以上5nm以下であってもよい。バリア電極75の厚さは、この形態では、1.5nm以上2.5nm以下である。
The thickness of the
バリア電極75は、平面視において光透過電極62において端子電極65が対向する領域の全域に形成されている。つまり、バリア電極75は、本体部76および配線部77を含む。バリア電極75の本体部76は、光透過電極62の本体部63および端子電極65の本体部66の間の領域に介在している。バリア電極75の配線部77は、光透過電極62の配線部64および端子電極65の配線部67の間の領域に介在している。
The
バリア電極75の周縁は、平面視において端子電極65の周縁に対して端子電極65の内方に位置していてもよい。バリア電極75の周縁は、端子電極65の周縁に対して面一に形成されていてもよい。バリア電極75の周縁は、平面視において端子電極65の周縁に対して端子電極65の外側に位置していてもよい。つまり、バリア電極75は、平面視において端子電極65外の領域に引き出されていてもよい。
The peripheral edge of the
バリア電極75は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、バリア電極75は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
図1~図3を参照して、半導体主面13の上には、p側電極81が形成されている。p側電極81は、高域部51に配置されている。p側電極81は、p型半導体層24(p型コンタクト層49)に電気的に接続されている。
The
1 to 3, p-
p側電極81は、より具体的には、光透過電極82を含む。光透過電極82は、ITO(酸化インジウムスズ)層を含む。光透過電極82は、この形態では、ITO層からなる単層構造を有している。光透過電極82は、半導体主面13(高域部51)を被覆し、半導体発光層7で生成された光を透過させる。光透過電極82は、p型半導体層24(p型コンタクト層49)の上に形成されている。光透過電極82は、p型半導体層24(p型コンタクト層49)に電気的に接続されている。
The p-
光透過電極82は、高域部51の周縁から間隔を空けて高域部51の内方領域を被覆している。光透過電極82の周縁は、高域部51の周縁に沿って延びている。光透過電極82は、平面視において第1面積Sp1を有している。光透過電極82は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、光透過電極82は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
The light-transmitting
光透過電極82の厚さは、10nm以上500nm以下であってもよい。光透過電極82の厚さは、10nm以上100nm以下、100nm以上200nm以下、200nm以上300nm以下、300nm以上400nm以下、または、400nm以上500nm以下であってもよい。
光透過電極82の厚さは、この形態では、50nm以上150nm以下である。光透過電極82の厚さは、n側電極61の光透過電極62の厚さと等しいことが好ましい。光透過電極82の厚さが光透過電極62の厚さと等しいとは、光透過電極82の厚さが光透過電極62の厚さと等しくなる条件下で光透過電極82が形成されていることを意味する。光透過電極82の厚さには、光透過電極62の厚さの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness of the
The thickness of the
p側電極81は、光透過電極82の上に形成された端子電極85を含む。端子電極85は、平面視において光透過電極82の第1面積Sp1未満の第2面積Sp2(Sp2<Sp1)を有している。端子電極85は、光透過電極82の周縁から内方に間隔を空けて形成されている。
端子電極85は、平面視において光透過電極82の露出部の面積が光透過電極82の隠蔽部の面積以上となる態様で、光透過電極82の上に形成されている。これにより、端子電極85の全域は、平面視において、光透過電極82に重なっている。端子電極85は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、端子電極85は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
The p-
The
端子電極85は、本体部86および配線部87を含む。本体部86は、ボンディングワイヤ等の導電性接合部材が接続される部分である。本体部86は、この形態では、平面視において円形状に形成されている。本体部86の平面形状は任意であり、特定の形状に限定されない。本体部86は、平面視において多角形状に形成されていてもよいし、楕円形状に形成されていてもよい。
配線部87は、本体部86から帯状に引き出された部分である。配線部87の引き出し態様を調整することにより、半導体発光装置1の順方向電圧VF等が調節される。配線部87は、この形態では、本体部86においてn側電極61に対向する部分から引き出されている。
配線部87は、この形態では、平面視において本体部86から離れる方向に湾曲した円弧状に形成され、本体部86に外接されている。配線部87は、より具体的には、異なる曲率半径を有する複数の部分を含む。複数の部分は、第1配線部87aおよび第2配線部87bを含む。
The
In this form, the
第1配線部87aは、平面視においてn側電極61(端子電極65)の本体部66を中心とする円弧状に延び、本体部86に外接されている。第2配線部87bは、平面視においてn側電極61(端子電極65)の配線部67の先端部を中心とする円弧状に延び、第1配線部87aに接続されている。
端子電極85は、断面視において頂部88、基部89、および、頂部88から基部89に向けて下り傾斜した側壁90を有する台形状に形成されている。端子電極85は、頂部88および側壁90を接続するエッジ部において膨出部91を有している。
The
The
膨出部91は、法線方向Nおよび頂部88に沿う方向に向かって張り出している。膨出部91は、平面視において頂部88の周縁に沿って延びる環状に形成されている。膨出部91は、本体部86においてボンディングワイヤ等の導電性接合部材が接続される領域を画定している。
端子電極85は、この形態では、光透過電極82側からこの順に積層されたAl電極92、Ti電極93およびAu電極94を含む積層構造を有している。
The bulging
In this form, the
Al電極92は、Al(アルミニウム)を含む。Al電極92は、純AlまたはAl合金からなっていてもよい。Al合金は、AlCu合金、AlSi合金、AlSiCu合金等であってもよい。Al電極92は、n側電極61のAl電極72と同一の電極材料からなることが好ましい。Al電極92は、この形態では、純Alからなる。
Al電極92は、半導体発光層7で生成された光を反射させる光反射電極として形成されている。Al電極92は、断面視において台形状に形成されている。Al電極92の側壁は、第1傾斜角θp1を有している。第1傾斜角θp1は、Al電極92の側壁が半導体主面13を基準にしてAl電極92内で成す角度である。
The
The
Al電極92の厚さは、100nm以上1500nm以下であってもよい。Al電極92の厚さは、100nm以上250nm以下、250nm以上500nm以下、500nm以上750nm以下、750nm以上1000nm以下、1000nm以上1250nm以下、または、1250nm以上1500nm以下であってもよい。
Al電極92の厚さは、この形態では、250nm以上350nm以下である。Al電極92を厚くするほど、光の反射率を高めることができる。Al電極92の厚さは、n側電極61のAl電極72の厚さと等しいことが好ましい。Al電極92の厚さがAl電極72の厚さと等しいとは、Al電極92の厚さがAl電極72の厚さと等しくなる条件下でAl電極92が形成されていることを意味する。Al電極92の厚さには、Al電極72の厚さの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness of the
The thickness of the
Ti電極93は、Ti(チタン)を含む。Ti電極93は、Al電極92に対するAu電極94の密着力を高める接着層として形成されている。Ti電極93は、Al電極92のほぼ全域を被覆している。Ti電極93は、断面視において台形状に形成されている。Ti電極93の側壁は、Al電極92の側壁を被覆している。
Ti電極93の側壁は、Al電極92の第1傾斜角θp1を超える第2傾斜角θp2(θp1<θp2)を有している。第2傾斜角θp2は、Ti電極93の側壁が半導体主面13を基準にしてTi電極93内で成す角度である。
The
The side wall of the
Ti電極93の厚さは、100nm以上500nm以下であってもよい。Ti電極93の厚さは、100nm以上200nm以下、200nm以上300nm以下、300nm以上400nm以下、または、400nm以上500nm以下であってもよい。
Ti電極93の厚さは、この形態では、150nm以上250nm以下である。Al電極92の厚さは、n側電極61のTi電極73の厚さと等しいことが好ましい。Ti電極93の厚さがTi電極73の厚さと等しいとは、Ti電極93の厚さがTi電極73の厚さと等しくなる条件下でTi電極93が形成されていることを意味する。Ti電極93の厚さには、Ti電極73の厚さの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness of the
The thickness of the
Au電極94は、Au(金)を含む。Au電極94は、Ti電極93のほぼ全域を被覆している。Au電極94は、断面視において台形状に形成されている。Au電極94は、端子電極85の外面を形成している。Au電極94の側壁は、Ti電極93の側壁を被覆している。
Au電極94の側壁は、Ti電極93の第2傾斜角θp2を超える第3傾斜角θp3(θp1<θp2<θp3)を有している。第3傾斜角θp3は、Au電極94の側壁が半導体主面13を基準にしてAu電極94内で成す角度である。
The
The sidewall of the
Au電極94の厚さは、1μm以上5μm以下であってもよい。Au電極94の厚さは、1μm以上2μm以下、2μm以上3μm以下、3μm以上4μm以下、または、4μm以上5μm以下であってもよい。
Au電極94の厚さは、この形態では、1.5μm以上2.5μm以下である。Au電極94の厚さは、n側電極61のAu電極74の厚さと等しいことが好ましい。Au電極94の厚さがAu電極74の厚さと等しいとは、Au電極94の厚さがAu電極74の厚さと等しくなる条件下でAu電極94が形成されていることを意味する。Au電極94の厚さには、Au電極74の厚さの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness of the
The thickness of the
図3および図8を参照して、p側電極81は、光透過電極82および端子電極85(Al電極92)の間の領域に介在するバリア電極95を含む。バリア電極95は、Al電極92のAlに起因して光透過電極82で生じるガルバニック腐食を抑制する保護電極として形成されている。これにより、ガルバニック腐食に起因する光取り出し効率の低下を抑制できる。よって、第2MQW構造32からの光を適切に取り出すことができる。
3 and 8, p-
バリア電極95は、TiN層およびCr層のうちの少なくとも一方を含む。バリア電極95は、TiN層またはCr層からなる単層構造を有していることが好ましい。Cr層は、TiN層に比べて小さい光透過率を有している。したがって、バリア電極95は、比較的大きい光透過率を有するTiN層からなることが好ましい。
バリア電極95の厚さは、光透過電極82の厚さ未満である。バリア電極95の厚さは、Al電極92の厚さ未満である。バリア電極95の厚さは、1nm以上5nm以下であってもよい。バリア電極95の厚さは、1nm以上2nm以下、2nm以上3nm以下、3nm以上4nm以下、または、4nm以上5nm以下であってもよい。
The thickness of the
バリア電極95の厚さは、この形態では、1.5nm以上2.5nm以下である。バリア電極95の厚さは、n側電極61のバリア電極75の厚さと等しいことが好ましい。バリア電極95の厚さがバリア電極75の厚さと等しいとは、バリア電極95の厚さがバリア電極75の厚さと等しくなる条件下でバリア電極95が形成されていることを意味する。バリア電極95の厚さには、バリア電極75の厚さの±10%程度の誤差が生じていてもよい。
The thickness of the
バリア電極95は、平面視において光透過電極82において端子電極85が対向する領域の全域に形成されている。つまり、バリア電極95は、本体部96および配線部97を含む。バリア電極95の本体部96は、光透過電極82および端子電極85の本体部86の間の領域に介在している。バリア電極95の配線部97は、光透過電極62および端子電極85の配線部87の間の領域に介在している。
The
バリア電極95の周縁は、平面視において端子電極85の周縁に対して端子電極85の内方に位置していてもよい。バリア電極95の周縁は、端子電極85の周縁に対して面一に形成されていてもよい。バリア電極95の周縁は、平面視において端子電極85の周縁に対して端子電極85の外側に位置していてもよい。つまり、バリア電極95は、平面視において端子電極85外の領域に引き出されていてもよい。
The peripheral edge of the
バリア電極95は、法線方向Nに沿って複数の突出部12に対向している。また、バリア電極95は、法線方向Nに沿ってバッファ層21に形成された複数の空孔25に対向している。
以上、半導体発光装置1は、n型半導体層22、発光層23、p型半導体層24を含むダブルヘテロ構造を有している。発光層23は、不活性構造を有する第1MQW構造31および活性構造を有する第2MQW構造32を含む。これにより、第1MQW構造31における光の生成を抑制し、第2MQW構造32において光を生成させることができる。
The
As described above, the semiconductor light-emitting
第1MQW構造31は、より具体的には、In組成比X(0<X<1)を有するInXGa(1-X)Nを含む第1井戸層34、および、n型不純物が添加されたGaNを含む第1障壁層35が交互に積層された積層構造を有している。積層方向に対を成す1つの第1井戸層34および1つの第1障壁層35は、第1総厚さT1を有している。
一方、第2MQW構造32は、In組成比Xを超えるIn組成比Y(X<Y≦1)を有するInYGa(1-Y)Nを含む第2井戸層36、および、不純物無添加のGaNを含む第2障壁層37が交互に積層された積層構造を有している。積層方向に対を成す1つの第2井戸層36および1つの第2障壁層37は、第1総厚さT1未満の第2総厚さT2(T2<T1)を有している。
More specifically, the
On the other hand, the
これにより、第2MQW構造32に対する正孔の供給効率を高めることができると同時に第1MQW構造31に供給される正孔を減少させることができる。その結果、第1MQW構造31における光の生成を抑制し、第2MQW構造32において光を効率的に生成させることができる。よって、順方向電流IFの変動に起因するドミナント波長WL(発光波長)の変動を抑制できる。
As a result, the efficiency of supplying holes to the
第2井戸層36は、第1井戸層34の厚さTW1未満の厚さTW2(TW2<TW1)を有していることが好ましい。第2障壁層37は、第1障壁層35の厚さTB1未満の厚さTB2(TW2<TB1)を有していることが好ましい。
第1障壁層35は、第1井戸層34の厚さTW1を超える厚さTB1(TW1<TB1)を有していることが好ましい。第2障壁層37は、第2井戸層36の厚さTW2を超える厚さTB2(TW2<TB2)を有していることが好ましい。これらの構造は、順方向電流IFの変動に起因するドミナント波長WLの変動を適切に抑制する上で有効である。
The
The
この場合、第1井戸層34は、2nm以上4nm以下の厚さを有し、第2井戸層36は、1nm以上2nm未満の厚さを有していることが好ましい。第1障壁層35は、5nm以上20nm以下の厚さを有し、第2障壁層37は、3nm以上5nm未満の厚さを有していることが好ましい。
複数の第1井戸層34は、n型半導体層22から離れる方向にIn組成比Xが漸増するように積層されていることが好ましい。これにより、インジウムに起因する格子サイズの変化を抑制できるから、第1MQW構造31内における応力を緩和できる。
In this case, the
The plurality of first well layers 34 are preferably stacked such that the In composition ratio X gradually increases in the direction away from the n-
複数の第2井戸層36は、In組成比Yが一定となるように積層されていることが好ましい。これにより、複数の第2井戸層36におけるピーク発光波長のばらつきを抑制できるから、所望のドミナント波長WLを有する光を適切に取り出すことができる。
第2障壁層37は、第1MQW構造31に係る第1障壁層35のIn組成比Xを超えるIn組成比Yを有している。したがって、第2MQW構造32がn型半導体層22の上に直接形成される場合、格子サイズの急激な変化に起因して応力が増加する。
The plurality of second well layers 36 are preferably stacked such that the In composition ratio Y is constant. As a result, variations in peak emission wavelength in the plurality of second well layers 36 can be suppressed, so that light having a desired dominant wavelength WL can be appropriately extracted.
The
第2MQW構造32およびn型半導体層22の間に生じる応力は、第1MQW構造31によって緩和される。これにより、第2MQW構造32における格子欠陥の導入を適切に抑制できる。その結果、第2MQW構造32において所望のピーク発光波長を有する光を適切に生成できる。
また、半導体発光装置1は、第1MQW構造31および第2MQW構造32の間の領域に介在するバッファMQW構造33をさらに含む。バッファMQW構造33は、不活性構造を有している。バッファMQW構造33は、より具体的には、第1MQW構造31の機能および第2MQW構造32の機能の双方を有している。
A stress generated between the
Semiconductor
バッファMQW構造33は、さらに具体的には、In組成比Xを超えるIn組成比Z(X<Z≦1)を有するInZGa(1-Z)Nを含むバッファ井戸層39、および、n型不純物が添加されたGaNを含むバッファ障壁層40を含む積層構造を有している。積層方向に対を成す1つのバッファ井戸層39および1つのバッファ障壁層40は、第2総厚さT2を超える第3総厚さT3(T2<T3)を有している。
More specifically, the
バッファ井戸層39で生成される光は、微弱である。また、バッファ井戸層39のピーク発光波長は、第2井戸層36のピーク発光波長とほぼ等しい。したがって、バッファ井戸層39で生成される光は、半導体発光層7から取り出される光のドミナント波長WL(光色)に影響を与えない。
バッファMQW構造33によれば、第1MQW構造31および第2MQW構造32の間における格子サイズの急激な変化を抑制できる。また、バッファMQW構造33によれば、第1MQW構造31における光の生成を適切に抑制できる。
Light generated in the
The
この場合、バッファ井戸層39は、第2井戸層36の厚さTW2を超える厚さTW3を有していることが好ましい(TW2<TW3)。また、バッファ障壁層40は、第1障壁層35の厚さTB1未満の厚さTB3を有していることが好ましい(TB3<TB1)。
また、半導体発光装置1において、第2MQW構造32は、第1MQW構造31に向かって窪んだリセス41を含む。p型半導体層24は、リセス41を埋めて第2MQW構造32を被覆し、リセス41の内外の領域において第2MQW構造32に電気的に接続されている。これにより、第2MQW構造32に正孔を効率的に供給できる。その結果、第2MQW構造32において所望のピーク発光波長を有する光を適切に生成できる。
In this case, the
Also, in the semiconductor
リセス41は、第2MQW構造32の積層方向に関して、少なくとも1つの第2井戸層36を横切っていることが好ましい。リセス41は、第2MQW構造32の積層方向に関して、全ての第2井戸層36を横切っていることがさらに好ましい。これらの構造によれば、第2井戸層36に対する正孔の供給効率を適切に高めることができる。
リセス41は、第1MQW構造31に対して第2MQW構造32側に形成されていることが好ましい。このような構造によれば、第1MQW構造31に対する正孔の供給を抑制できると同時に、第2MQW構造32に対する正孔の供給効率を高めることができる。よって、リセス41が形成された構造において順方向電流IFの変動に起因するドミナント波長WLの変動を適切に抑制できる。
The
The
また、半導体発光装置1によれば、基板6が六方晶基板からなり、六方晶のc面に対してm軸方向に0.1°以上1°以下の角度で傾斜したオフ角を有する第1基板主面8を含む。半導体発光層7は、III族窒化物半導体層からなり、第1基板主面8の上に形成されている。これにより、良質な結晶からなる半導体発光層7を形成できる。その結果、発光層23(より具体的には、第2MQW構造32)の発光効率を高めることができる。
Further, according to the semiconductor light-emitting
図11は、図5に対応する領域の拡大図であって、本発明の第2実施形態に係る半導体発光装置101を部分的に示す拡大図である。以下では、半導体発光装置1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図11を参照して、複数のリセス41は、この形態では、法線方向Nに関して、第2MQW構造32の深さ方向途中部まで深さで形成されている。つまり、複数のリセス41は、バッファMQW構造33に対して第2MQW構造32側に形成されている。複数のリセス41は、Vピット43によって形成されている。
FIG. 11 is an enlarged view of a region corresponding to FIG. 5 and partially showing a semiconductor
Referring to FIG. 11, the plurality of
Vピット43のベースVピット45は、この形態では、第2MQW構造32に形成されている。ベースVピット45は、より具体的には、最下の第2井戸層36を起点にして最下の第2障壁層37に形成されている。
Vピット43のミドルVピット46は、ベースVピット45を起点に最上障壁層38の下方に位置する第2井戸層36および第2障壁層37に形成されている。第2井戸層36および第2障壁層37は、バッファ障壁層40の主面およびベースVピット45の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、ミドルVピット46が、ベースVピット45を起点に第2井戸層36および第2障壁層37に形成される。
A base V-
A
Vピット43のトップVピット47は、第2MQW構造32の最上障壁層38によって形成されている。最上障壁層38は、第2井戸層36の主面およびミドルVピット46の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、トップVピット47が、ミドルVピット46を起点に最上障壁層38に形成される。
以上、半導体発光装置101によっても、半導体発光装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。また、半導体発光装置101によれば、複数のリセス41がバッファMQW構造33に対して第2MQW構造32側に形成されている。これにより、第1MQW構造31およびバッファMQW構造33における光の生成を適切に抑制できる。よって、順方向電流IFの変動に起因するドミナント波長WLの変動を適切に抑制できる。
A top V-
As described above, the semiconductor
図12は、図5に対応する領域の拡大図であって、本発明の第3実施形態に係る半導体発光装置111を部分的に示す拡大図である。以下では、半導体発光装置1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図12を参照して、複数のリセス41は、この形態では、法線方向Nに関して、第2MQW構造32およびバッファMQW構造33を横切って第1MQW構造31に至っている。複数のリセス41は、Vピット43によって形成されている。
FIG. 12 is an enlarged view of a region corresponding to FIG. 5 and partially showing a semiconductor
Referring to FIG. 12, a plurality of
Vピット43のベースVピット45は、この形態では、第1MQW構造31の表層部に形成されている。ベースVピット45は、この形態では、最上の第1井戸層34を起点にして最上の第1障壁層35に形成されている。
Vピット43のベースVピット45は、最上の第1井戸層34から数えて2層下、3層下または4層下の第1井戸層34を起点に形成されていてもよい。ただし、正孔の注入面積を低減する観点から、ベースVピット45は、最上の第1井戸層34、または、最上の第1井戸層34から数えて2層下もしくは3層下の第1井戸層34を起点に形成されていることが好ましい。
A base V-
The
Vピット43のミドルVピット46は、ベースVピット45を起点に、バッファ井戸層39、バッファ障壁層40、第2井戸層36および第2障壁層37に形成されている。バッファ井戸層39、バッファ障壁層40、第2井戸層36および第2障壁層37は、それぞれ、最上の第1障壁層35の主面およびベースVピット45の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、ミドルVピット46が、ベースVピット45を起点にバッファ井戸層39、バッファ障壁層40、第2井戸層36および第2障壁層37に形成される。
トップVピット47は、第2MQW構造32の最上障壁層38によって形成されている。最上障壁層38は、第2井戸層36の主面およびミドルVピット46の傾斜ファセット面に倣って膜状に結晶成長されている。これにより、トップVピット47が、ミドルVピット46を起点に最上障壁層38に形成される。
以上、半導体発光装置111によれば、半導体発光装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。また、半導体発光装置111によれば、複数のリセス41は、第2MQW構造32およびバッファMQW構造33を横切って第1MQW構造31の表層部に至っている。
Top V-
As described above, according to the semiconductor
これにより、第2MQW構造32に対する正孔の供給効率を確実に高めることができる。ただし、半導体発光装置111では、第1MQW構造31およびバッファMQW構造33に供給される正孔が増加する点に留意しなければならない。
図13は、図3に対応する領域の断面図であって、本発明の第4実施形態に係る半導体発光装置121を示す断面図である。以下では、半導体発光装置1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
As a result, the efficiency of supplying holes to the
FIG. 13 is a sectional view of a region corresponding to FIG. 3, showing a semiconductor
図13を参照して、半導体発光装置121に係るバッファ層21は、空孔25を有していない。以上、半導体発光装置121によれば、半導体発光装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。第4実施形態に係るバッファ層21は、前述の第2実施形態および第3実施形態に係るバッファ層21に適用することもできる。
図14は、図3に対応する領域の断面図であって、本発明の第5実施形態に係る半導体発光装置131を示す断面図である。以下では、半導体発光装置1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
Referring to FIG. 13,
FIG. 14 is a sectional view of a region corresponding to FIG. 3, showing a semiconductor
図14を参照して、半導体発光装置131に係る凹凸構造11は、この形態では、複数の突出部12に代えて、基板6の一部からなる複数の突出部132を含む。複数の突出部132は、エッチング法によって基板6の第1基板主面8を第2基板主面9に向けて選択的に掘り下げることによって形成されている。エッチング法は、ウエットエッチング法および/またはドライエッチング法であってもよい。
Referring to FIG. 14 ,
複数の突出部132は、錐台形状、ドーム形状または半球形状に形成されている。複数の突出部132は、錐台形状の一例として、円錐台形状またはn(n≧3)角錐台形状に形成されていてもよい。複数の突出部132は、互いに間隔を空けて第1基板主面8に形成されている。複数の突出部132は、平面視において行列状または千鳥状に形成されていてもよい。
The plurality of
以上、半導体発光装置131によれば、半導体発光装置1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。第5実施形態に係る凹凸構造11は、前述の第2実施形態、第3実施形態および第4実施形態に係る凹凸構造11に適用することもできる。
本発明はさらに他の形態でも実施できる。
前述の各実施形態では、第2MQW構造32の主面42に複数のリセス41(Vピット43)が形成された例について説明した。しかし、複数のリセス41(Vピット43)を有さない第2MQW構造32が採用されてもよい。
As described above, according to the semiconductor
The invention can also be implemented in other forms.
In each of the embodiments described above, an example in which a plurality of recesses 41 (V pits 43) are formed in the
前述の各実施形態では、n側電極61に係る端子電極65が、本体部66および配線部67を含む例について説明した。しかし、配線部67を有さない端子電極65が採用されてもよい。この場合、バリア電極75の配線部77は除かれてもよい。
前述の各実施形態では、p側電極81に係る端子電極85が、本体部86および配線部87を含む例について説明した。しかし、配線部87を有さない端子電極85が採用されてもよい。この場合、バリア電極95の配線部97は除かれてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
In each of the above-described embodiments, an example in which the
前述の各実施形態では、n側電極61に係る端子電極65が、Al電極72、Ti電極73およびAu電極74を含む積層構造を有している例について説明した。しかし、端子電極65は、Al電極72からなる単層構造を有していてもよい。
前述の各実施形態において、Al電極72の上の構造は任意であり、必ずしもTi電極73およびAu電極74が積層されている必要はない。たとえば、Al電極72の上には、Ti電極73およびAu電極74に代えて、Pt(プラチナ)層や、W(タングステン)層が形成されていてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
In each of the above-described embodiments, the structure on the
前述の各実施形態では、p側電極81に係る端子電極85が、Al電極92、Ti電極93およびAu電極94を含む積層構造を有している例について説明した。しかし、端子電極85は、Al電極92からなる単層構造を有していてもよい。
前述の各実施形態において、Al電極92の上の構造は任意であり、必ずしもTi電極93およびAu電極94が積層されている必要はない。たとえば、Al電極92の上には、Ti電極93およびAu電極94に代えて、Pt(プラチナ)層や、W(タングステン)層が形成されていてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
In each of the above-described embodiments, the structure on the
前述の各実施形態では、第1基板主面8に凹凸構造11が形成された例について説明した。しかし、第1~第5実施形態において第1基板主面8に凹凸構造11を有さない形態が採用されてもよい。
前述の各実施形態において、各半導体部分の導電型が反転された構造が採用されてもよい。つまり、p型の部分がn型に形成され、n型の部分がp型に形成されてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
In each of the above-described embodiments, a structure in which the conductivity type of each semiconductor portion is reversed may be employed. That is, the p-type portion may be formed to be n-type, and the n-type portion may be formed to be p-type.
この明細書は、第1~第5実施形態に示された特徴の如何なる組み合わせ形態をも制限しない。第1~第5実施形態は、それらの間で任意の態様および任意の形態において組み合わせられることができる。つまり、第1~第5実施形態に示された特徴が任意の態様および任意の形態で組み合わされた半導体発光装置が採用されてもよい。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
This specification does not limit any combination of features shown in the first to fifth embodiments. The first to fifth embodiments can be combined in any manner and in any form among them. In other words, a semiconductor light-emitting device in which the features shown in the first to fifth embodiments are combined in any manner and in any form may be employed.
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, these are merely specific examples used to clarify the technical content of the present invention, and the present invention should be construed as being limited to these specific examples. should not, the scope of the invention is limited only by the appended claims.
1 半導体発光装置
22 n型半導体層
24 p型半導体層
31 第1MQW構造
32 第2MQW構造
33 バッファMQW構造
34 第1井戸層
35 第1障壁層
36 第2井戸層
37 第2障壁層
39 バッファ井戸層
40 バッファ障壁層
41 リセス
101 半導体発光装置
111 半導体発光装置
121 半導体発光装置
131 半導体発光装置
T1 第1総厚さ
T2 第2総厚さ
T3 第3総厚さ
TB1 第1障壁層の厚さ
TB2 第2障壁層の厚さ
TB3 バッファ障壁層の厚さ
TW1 第1井戸層の厚さ
TW2 第2井戸層の厚さ
TW3 バッファ井戸層の厚さ
WL ドミナント波長
X In組成比
Y In組成比
Z In組成比
1 semiconductor light emitting device 22 n-type semiconductor layer 24 p-
Claims (19)
In組成比X(0<X<1)を有するInXGa(1-X)Nを含む第1井戸層、および、第1導電型不純物が添加されたGaNを含む第1障壁層が交互に積層され、対を成す前記第1井戸層および前記第1障壁層が第1総厚さを有する積層構造を有し、前記第1半導体層の上に形成された第1MQW構造と、
前記In組成比Xを超えるIn組成比Y(X<Y≦1)を有するInYGa(1-Y)Nを含む第2井戸層、および、不純物無添加のGaNを含む第2障壁層が交互に積層され、対を成す前記第2井戸層および前記第2障壁層が前記第1総厚さ未満の第2総厚さを有する積層構造を有し、前記第1MQW構造の上に形成された第2MQW構造と、
前記第2MQW構造の上に形成された第2導電型の第2半導体層と、
前記In組成比Xを超えるIn組成比Z(X<Z≦1)を有するIn Z Ga (1-Z) Nを含むバッファ井戸層、および、第1導電型不純物が添加されたGaNを含むバッファ障壁層を含み、対を成す前記バッファ井戸層および前記バッファ障壁層が前記第2総厚さを超える第3総厚さを有する積層構造を有し、前記第1MQW構造および前記第2MQW構造の間の領域に介在するバッファMQW構造と、を含み、
前記第1MQW構造は、前記第1半導体層から離れる方向に前記In組成比Xが漸増するように積層された複数の前記第1井戸層を含み、
前記第2MQW構造は、前記In組成比Yが一定となるように積層された複数の前記第2井戸層を含み、
積層方向に隣り合う前記第1井戸層および前記バッファ井戸層の間において、前記In組成比Xおよび前記In組成比Zの間の増加割合は、複数の前記第1井戸層の前記In組成比Xの増加割合と等しい、半導体発光装置。 a first semiconductor layer of a first conductivity type;
Alternating first well layers containing In X Ga (1−X) N having an In composition ratio X (0<X<1) and first barrier layers containing GaN doped with first conductivity type impurities a first MQW structure formed on the first semiconductor layer, the stacked first well layer and the first barrier layer forming a pair having a stacked structure having a first total thickness;
A second well layer containing In Y Ga (1−Y) N having an In composition ratio Y (X<Y≦1) exceeding the In composition ratio X, and a second barrier layer containing GaN with no impurity added. A stacked structure in which the second well layers and the second barrier layers are alternately stacked to form a pair and have a second total thickness less than the first total thickness, and are formed on the first MQW structure. a second MQW structure;
a second conductivity type second semiconductor layer formed on the second MQW structure;
A buffer well layer containing In Z Ga (1-Z) N having an In composition ratio Z (X<Z≦1) exceeding the In composition ratio X, and a buffer containing GaN doped with first conductivity type impurities a stacked structure including barrier layers, wherein the buffer well layer paired with the buffer barrier layer has a third total thickness greater than the second total thickness, and between the first MQW structure and the second MQW structure; a buffer MQW structure intervening in the region of
The first MQW structure includes a plurality of first well layers stacked such that the In composition ratio X gradually increases in a direction away from the first semiconductor layer,
The second MQW structure includes a plurality of second well layers stacked such that the In composition ratio Y is constant,
Between the first well layers and the buffer well layers adjacent to each other in the stacking direction, the rate of increase between the In composition ratio X and the In composition ratio Z is equal to the In composition ratio X of the plurality of first well layers. A semiconductor light-emitting device equal to the increasing rate of .
前記第2井戸層は、1nm以上2nm以下の厚さを有している、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 the first well layer has a thickness of 2 nm or more and 4 nm or less;
11. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said second well layer has a thickness of 1 nm or more and 2 nm or less.
前記第2障壁層は、3nm以上6nm以下の厚さを有している、請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 the first barrier layer has a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less;
12. The semiconductor light emitting device according to claim 1 , wherein said second barrier layer has a thickness of 3 nm or more and 6 nm or less.
前記第2井戸層の前記In組成比Yは、0.1以上0.3以下である、請求項1~12のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 The In composition ratio X of the first well layer is 0.01 or more and 0.2 or less,
13. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said In composition ratio Y of said second well layer is 0.1 or more and 0.3 or less.
前記第2半導体層は、前記リセスを埋めて前記第2MQW構造を被覆し、かつ、前記リセスの内外の領域において前記第2MQW構造に電気的に接続されている、請求項1~13のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 said second MQW structure having a recess recessed towards said first MQW structure;
14. The second semiconductor layer according to claim 1, wherein said second semiconductor layer fills said recess to cover said second MQW structure, and is electrically connected to said second MQW structure in regions inside and outside said recess. 1. The semiconductor light emitting device according to item 1.
請求項14または15に記載の半導体発光装置。 The recess is formed on the second MQW structure side with respect to the first MQW structure,
16. The semiconductor light emitting device according to claim 14 or 15 .
前記第2井戸層は、480nm以上550nm以下の波長を有する光を生成する、請求項1~16のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 the first well layer generates light having a wavelength of 410 nm or more and less than 480 nm;
17. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said second well layer generates light having a wavelength of 480 nm or more and 550 nm or less.
前記第1半導体層は、前記基板の上に形成されている、請求項1~17のいずれか一項に記載の半導体発光装置。 further comprising a substrate;
18. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said first semiconductor layer is formed on said substrate.
前記第1半導体層は、前記基板主面の上に形成されている、請求項18に記載の半導体発光装置。 The substrate is made of a hexagonal crystal substrate and includes a main surface of the substrate having an off angle inclined at an angle of 0.1° or more and 1° or less in the m-axis direction with respect to the c-plane of the hexagonal crystal,
19. The semiconductor light emitting device according to claim 18 , wherein said first semiconductor layer is formed on said main surface of said substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019115716A JP7281976B2 (en) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019115716A JP7281976B2 (en) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | semiconductor light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021002595A JP2021002595A (en) | 2021-01-07 |
JP7281976B2 true JP7281976B2 (en) | 2023-05-26 |
Family
ID=73995167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019115716A Active JP7281976B2 (en) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7281976B2 (en) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101488548A (en) | 2009-02-27 | 2009-07-22 | 上海蓝光科技有限公司 | LED in high In ingredient multiple InGaN/GaN quantum wells structure |
JP2013012684A (en) | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light-emitting element |
JP2013187484A (en) | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same |
CN103346223A (en) | 2013-06-06 | 2013-10-09 | 华灿光电股份有限公司 | Epitaxial wafer of light emitting diode |
JP2014207328A (en) | 2013-04-12 | 2014-10-30 | ローム株式会社 | Semiconductor light-emitting device |
US20150255669A1 (en) | 2012-09-24 | 2015-09-10 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting element |
US20160087154A1 (en) | 2014-09-19 | 2016-03-24 | PlayNitride Inc. | Nitride semiconductor structure |
WO2016047386A1 (en) | 2014-09-22 | 2016-03-31 | シャープ株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
JP2017017144A (en) | 2015-06-30 | 2017-01-19 | シャープ株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
CN106356433A (en) | 2016-10-14 | 2017-01-25 | 华南理工大学 | Light-emitting diode structure with component and thickness gradient stress release layer and preparation method of light-emitting diode structure |
WO2018012585A1 (en) | 2016-07-13 | 2018-01-18 | シャープ株式会社 | Light emitting diode and light emitting device |
-
2019
- 2019-06-21 JP JP2019115716A patent/JP7281976B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101488548A (en) | 2009-02-27 | 2009-07-22 | 上海蓝光科技有限公司 | LED in high In ingredient multiple InGaN/GaN quantum wells structure |
JP2013012684A (en) | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light-emitting element |
JP2013187484A (en) | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same |
US20150255669A1 (en) | 2012-09-24 | 2015-09-10 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting element |
JP2014207328A (en) | 2013-04-12 | 2014-10-30 | ローム株式会社 | Semiconductor light-emitting device |
CN103346223A (en) | 2013-06-06 | 2013-10-09 | 华灿光电股份有限公司 | Epitaxial wafer of light emitting diode |
US20160087154A1 (en) | 2014-09-19 | 2016-03-24 | PlayNitride Inc. | Nitride semiconductor structure |
WO2016047386A1 (en) | 2014-09-22 | 2016-03-31 | シャープ株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
JP2017017144A (en) | 2015-06-30 | 2017-01-19 | シャープ株式会社 | Nitride semiconductor light-emitting element |
WO2018012585A1 (en) | 2016-07-13 | 2018-01-18 | シャープ株式会社 | Light emitting diode and light emitting device |
CN106356433A (en) | 2016-10-14 | 2017-01-25 | 华南理工大学 | Light-emitting diode structure with component and thickness gradient stress release layer and preparation method of light-emitting diode structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021002595A (en) | 2021-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4882944B2 (en) | Semiconductor device, light emitting device, and method of manufacturing substrate | |
JP5082752B2 (en) | Manufacturing method of substrate for semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device using the same | |
US9680060B2 (en) | Light emitting diode having a plurality of light emitting units | |
TWI604634B (en) | Semiconductor light-emitting element | |
CN100459189C (en) | Semiconductor element and manufacturing method for the same | |
JP4356723B2 (en) | Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device | |
JP5493252B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP6096357B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2003318441A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP4923693B2 (en) | Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting device | |
US7148519B2 (en) | Structure of GaN light-emitting diode | |
KR101111750B1 (en) | Semiconductor Light Emitting Device | |
US10862004B2 (en) | Ultraviolet semiconductor light emitting devices | |
US7259447B2 (en) | Flip-chip type nitride semiconductor light emitting diode | |
US20230261145A1 (en) | Electrode structure and semiconductor light-emitting device | |
KR100982988B1 (en) | Vertical structure semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
JP7428648B2 (en) | Surface emitting laser device | |
JP2022023686A (en) | Vertical cavity surface emitting laser element | |
JP7281976B2 (en) | semiconductor light emitting device | |
KR20150107400A (en) | Light emitting diode | |
JP2018073853A (en) | Reflector, vertical resonator type light emitting apparatus and manufacturing method thereof | |
JP7544004B2 (en) | Light emitting element | |
JP2020140981A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
KR20240115732A (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
CN115732610A (en) | Micro light-emitting diode, preparation method thereof and light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220516 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230215 |
|
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: 20230420 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230516 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7281976 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |