CN1487606A - 氮化物系半导体发光元件 - Google Patents

氮化物系半导体发光元件 Download PDF

Info

Publication number
CN1487606A
CN1487606A CNA031594026A CN03159402A CN1487606A CN 1487606 A CN1487606 A CN 1487606A CN A031594026 A CNA031594026 A CN A031594026A CN 03159402 A CN03159402 A CN 03159402A CN 1487606 A CN1487606 A CN 1487606A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitride
layer
mentioned
nitride semiconductor
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.)
Granted
Application number
CNA031594026A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100517773C (zh
Inventor
井上大二朗
野村康彦
畑雅幸
狩野隆司
山口勤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Epistar Corp
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN1487606A publication Critical patent/CN1487606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100517773C publication Critical patent/CN100517773C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种氮化物系半导体发光元件，该氮化物系半导体发光元件通过减少在接触层的光吸收损失，可提高发光效率。该氮化物系半导体发光元件具备在基板上形成的第1导电型的第1氮化物系半导体层，形成于第1氮化物系半导体层上的由氮化物系半导体层构成的活性层，形成于活性层上的第2导电型的第2氮化物系半导体层，形成于第2氮化物系半导体层上的未掺杂接触层和形成于未掺杂接触层上的电极。

Description

氮化物系半导体发光元件
技术领域
本发明涉及氮化物系半导体发光元件，特别涉及在基板上形成氮化物系半导体层的氮化物系半导体发光元件。
背景技术
近年来，采用了由InXAlYGa1-X-YN(0≤X、0≤Y、X+Y≤1)构成的氮化物系半导体的氮化物系半导体发光二极管元件(LED)及氮化物系半导体激光元件(LD)等氮化物系半导体发光元件正日趋实用化。
现有的氮化物系半导体发光元件的基本结构是在基板上依次层叠了由n型AlYGa1-YN(0≤Y≤1)构成的n型氮化物系半导体层、由InXGa1-XN(0≤X≤1)构成的活性层和由p型AlzGa1-zN(0≤Z≤1)构成的p型氮化物系半导体层的双异质结构。通常，还具有用于实现和n侧电极的欧姆接触的n型接触层及用于实现和p侧电极的欧姆接触的p型接触层。还有，对氮化物系半导体激光元件来说，有时形成n型光导向层和p型光导向层，将活性层夹在中间。
上述氮化物系半导体发光元件的n型及p型的氮化物系半导体各层通过在氮化物系半导体中掺杂生成n型载流子(电子)或p型载流子(空穴)的杂质而形成。要得到具有良好的发光效率的氮化物系半导体发光元件，在各氮化物系半导体各层抑制光吸收是必不可少的。但是，为获得p型氮化物系半导体而掺杂的杂质的活化率较低，因此，一直以来要得到具有规定的载流子浓度的p型氮化物系半导体，必须掺杂大量的杂质。这种情况下，因在p型氮化物系半导体中引入大量的杂质而形成的杂质能级，所以在具有小禁带宽度的p型接触层及p型光导向层中存在光吸收增大的缺点。此外，由于掺杂大量杂质所产生的晶体缺陷，也会引起光吸收增大的缺陷。
因此，以往提出了一种氮化物系半导体激光元件，它在活性层上形成未掺杂光导向层以代替p型光导向层，这样可以减少因掺杂杂质而引起的光吸收。这种技术在[电子情报通信学会技术研究报告]电子情报通信学会、2002年6月15日、pp.63-66中有所揭示。
但是，上面所提出的现有的氮化物系半导体激光元件，不能作为用于防止p型接触层的光吸收的对策。即，为了实现和p侧电极的欧姆接触，在p型接触层中掺杂了大量杂质。这样，即使减少了在上述未掺杂光导向层的光吸收，也难以抑制掺杂杂质所引起的在p型接触层的光吸收。其结果是，存在难以提高氮化物系半导体系激光元件的发光效率的问题。此外，在通过p型接触层发射出光的氮化物系半导体发光二极管元件中，存在p型接触层的光吸收越大，对氮化物系半导体发光二极管元件的发光特性的影响就越大的问题。
另一方面，以往还提出了一种技术，即，使接触层形成交互层叠的未掺杂的氮化物系半导体层和掺杂杂质的p型氮化物系半导体层的被调制掺杂的超晶格结构。这项技术在日本专利特开2001-60720号公报中有所揭示。
但是，上述日本专利特开2001-60720号公报所揭示的技术中，存在接触层中，杂质从配置于未掺杂的氮化物系半导体层的两侧(上下)的掺杂杂质的氮化物系半导体层扩散到未掺杂的氮化物系半导体层的情况。在这种情况下，由于在未掺杂的氮化物系半导体层形成了杂质能级，因此存在难以抑制接触层的光吸收的缺点。这样，即使接触层由未掺杂的氮化物系半导体层和掺杂杂质的p型氮化物系半导体层的层叠结构形成被调制掺杂的超晶格结构，还是存在难以提高氮化物系半导体系激光元件的发光效率的问题。
还有，作为抑制p型接触层的光吸收的方法，考虑通过使用禁带宽度大的p型氮化物系半导体层作为p型接触层，以使在p型接触层基本不产生光吸收的方法。但是，由于增大p型接触层的禁带宽度会使在p侧电极和p型接触层的界面的势垒增大，因此难以在p侧电极和p型接触层间实现良好的欧姆接触。这样就会产生发光效率进一步降低，而且驱动电压增大的问题。
发明内容
本发明的目标之一是提供一种氮化物系半导体发光元件，该氮化物系半导体发光元件通过减少在接触层的光吸收损失，可提高发光效率。
为达到上述目标，本发明之一的氮化物系半导体发光元件具备在基板上形成的第1导电型的第1氮化物系半导体层，形成于第1氮化物系半导体层上的由氮化物系半导体层构成的活性层，形成于活性层上的第2导电型的第2氮化物系半导体层，形成于第2氮化物系半导体层上的未掺杂接触层和形成于未掺杂接触层上的电极。本发明中的[未掺杂]指不有意地掺杂杂质。因此，本发明的[未掺杂]不仅指完全不掺杂杂质的情况，还包括无意地混入了少量杂质的情况。
如上所述，上述氮化物系半导体元件通过设置未掺杂接触层，在未掺杂接触层不会形成杂质能级，因此能够防止杂质能级引起的光吸收。还有，在未掺杂接触层没有因掺杂杂质而引起的晶体缺陷，因此未掺杂接触层具有良好的结晶性，也能够抑制未掺杂接触层的晶体缺陷引起的光吸收。这样，可以减少在未掺杂接触层的光吸收损失，从而提高发光效率。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层的禁带宽度比第2氮化物系半导体层的禁带宽度小。如果形成这样的结构，则在未掺杂接触层和电极的界面的能量势垒减小，易于实现未掺杂接触层和电极的欧姆接触。由此，可以进一步提高发光效率，并且能够降低驱动电压。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的第2导电型的第2氮化物系半导体层含有AlGaN形成的第2导电型的金属包层。如果形成这样的结构，则易于增大第2氮化物系半导体层的禁带宽度，从而可以减少在第2氮化物系半导体层构成的金属包层的光吸收。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的第1导电型的第1氮化物系半导体层是n型的第1氮化物系半导体层，第2导电型的第2氮化物系半导体层是p型的第2氮化物系半导体层。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层具有1nm以上10nm以下的厚度。如果形成这样的结构，则能够减小未掺杂接触层和电极间的接触电阻，从而能够在未掺杂接触层和电极间得到良好的欧姆接触。还有，可以减小未掺杂接触层的电阻。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层具有比活性层大的禁带宽度。在活性层是由单一材料构成的情况下，活性层的禁带宽度指其材料的禁带宽度。还有，对具有量子势阱结构等多层结构的活性层来说，活性层的禁带宽度指在传导带及价电子带形成的2个量子能级(基底能级)间的能量差。如果形成这样的结构，则易于减少在未掺杂接触层的光吸收。这种情况下，未掺杂接触层中含有InGaN效果较好。如果形成这样的结构，则易于使未掺杂接触层的禁带宽度比第2氮化物系半导体层小。
上述氮化物系半导体发光元件的未掺杂接触层中可以含有GaN。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层由单一的未掺杂的氮化物系半导体层构成。如果形成这样的结构，则与由未掺杂的氮化物系半导体层和掺杂杂质的氮化物系半导体层形成的被调制掺杂的超晶格结构的接触层相比，能够抑制杂质向未掺杂接触层的扩散。
上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层可以具有多个未掺杂的氮化物系半导体层形成的超晶格结构等多层结构。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中至少还具备形成于活性层和第2导电型的第2氮化物系半导体层间、禁带宽度比第2氮化物系半导体层小的由氮化物系半导体构成的未掺杂的第3氮化物系半导体层。如果形成这样的结构，则不仅可以利用第3氮化物系半导体层控制光的封闭特性等发光特性，还能抑制在第3氮化物系半导体层的光吸收。
在这种情况下，较好的是未掺杂的第3氮化物系半导体层只形成于活性层和第1导电型的第1氮化物系半导体层及第2导电型的第2氮化物系半导体中的活性层和第2氮化物系半导体层间。如果形成这样的结构，则在活性层生成的光强度高的区域转移至第2氮化物系半导体层侧时，能抑制在第1导电型的第1氮化物系半导体层的光吸收。这种情况下，即使光强度高的区域转移至第2氮化物系半导体层侧，由于在第2氮化物系半导体层上的未掺杂接触层不会形成杂质能级及晶体缺陷，因此光吸收不会增大。其结果是，能够增强氮化物系半导体发光元件的发光效率的提高效果。
这种情况下，较好的是还具备形成于活性层和第1导电型的第1氮化物系半导体层间的第4氮化物系半导体层，第4氮化物系半导体层的膜厚小于第3氮化物系半导体层的膜厚。如果形成这样的结构，则在活性层生成的光强度高的区域转移至第2氮化物系半导体层侧时，能抑制在第1导电型的第1氮化物系半导体层的光吸收。这种情况下，即使光强度高的区域转移至第2氮化物系半导体层侧，由于在第2氮化物系半导体层上的未掺杂接触层不会形成杂质能级及晶体缺陷，因此光吸收不会增大。其结果是，能够增强氮化物系半导体发光元件的发光效率的提高效果。
这种情况下，较好的是第2导电型的第2氮化物系半导体层中含有由AlGaN构成的第2导电型的第2氮化物系半导体层，未掺杂的第3氮化物系半导体层中含有由GaN构成的未掺杂的第3氮化物系半导体层。如果形成这样的结构，则易于使第3氮化物系半导体层的禁带宽度比第2氮化物系半导体层的禁带宽度小。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的第2导电型的第2氮化物系半导体层包含具有凸部的第2导电型的金属包层，未掺杂接触层形成于第2导电型的金属包层的凸部的上表面，由第2导电型的金属包层的凸部和未掺杂接触层构成峰部。如果形成这样的结构，则易于形成作为电流流通区域的峰部。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的活性层包含由含In的氮化物系半导体构成的活性层，还具有形成于活性层上、用于防止活性层的In脱离的由氮化物系半导体构成的保护层。如果形成这样的结构，则由于通过保护层能防止活性层的In脱离，所以能够防止活性层的结晶劣化。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的第1导电型的第1氮化物系半导体层含有第1导电型的接触层，第1导电型的接触层还具有作为第1导电型的金属包层的功能。
这种情况下，较好的是基板包括绝缘性基板。如果形成这样的结构，则通过在还具有作为金属包层的功能的接触层上设置电极，易于得到具有绝缘性基板的氮化物系半导体发光元件。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中的未掺杂接触层上的电极成形为梳子状。如果形成这样的结构，则可以通过成形为梳子状的电极，发射出光。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件中还具备形成于基板和第1导电型的第1氮化物系半导体层间的未掺杂的第5氮化物系半导体层。如果形成这样的结构，则未掺杂的第5氮化物系半导体层由于没有掺杂杂质而引起的晶体缺陷，因此可以进一步抑制依次形成于第5氮化物系半导体层上的各氮化物系半导体层(第1氮化物系半导体层、活性层、第2氮化物系半导体层及未掺杂接触层)所产生的晶体缺陷。由此，可以形成晶体缺陷更少的各氮化物系半导体层(第1氮化物系半导体层、活性层、第2氮化物系半导体层及未掺杂接触层)，从而能够进一步抑制晶体缺陷而引起的光吸收。这样能够形成发光效率更高的氮化物系半导体发光元件。
这种情况下，较好的是未掺杂的第5氮化物系半导体层由选择横向成长而形成的低位错的氮化物系半导体构成。如果形成这样的结构，则容易得到不仅能减少掺杂杂质而引起的晶体缺陷，还能减少其它的晶体缺陷的低位错的第5氮化物系半导体层，这样更能够抑制依次形成于第5氮化物系半导体层上的各氮化物系半导体层(第1氮化物系半导体层、活性层、第2氮化物系半导体层及未掺杂接触层)所产生的晶体缺陷。
这种情况下，较好的是还具备按规定间隔形成于基板上的具有突出部的多个掩膜层，未掺杂的第5氮化物系半导体层选择横向成长而埋入掩膜层间。如果形成这样的结构，则从成长的初期阶段在掩膜层间的中央附近形成三角形的第5氮化物系半导体层，并且在掩膜层的突出部的下方形成比位于掩膜层间的中央附近的三角形的第5氮化物系半导体层小的三角形的第5氮化物系半导体层。因此，由于从成长的初期阶段第5氮化物系半导体层就横向成长，所以在第5氮化物系半导体层产生的位错从成长的初期阶段就朝横向弯曲。这样能够形成更薄的位错密度减小的第5氮化物系半导体层。
较好的是上述氮化物系半导体发光元件的基板为第1导电型的GaN基板。如果形成这样的结构，则易于提高具有第1导电型的GaN基板的氮化物系半导体发光元件的发光效率。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件(蓝色LED基片)的剖面图。
图2是图1所示的实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件的俯视图。
图3表示图1所示的实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件中的接触层的材料和厚度发生变化时的p侧电极和接触层的接触电阻。
图4及图5是说明图1及图2所示的实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件的制造工艺流程的剖面图。
图6是本发明的实施方式2的氮化物系半导体激光元件(LD基片)的剖面图。
图7～图9是说明图6所示的实施方式2的氮化物系半导体激光元件的制造工艺流程的剖面图。
图10是本发明的实施方式3的氮化物系半导体发光二极管元件(蓝色LED基片)的剖面图。
图11～图13是说明图10所示的实施方式3的氮化物系半导体发光二极管元件的制造工艺流程的剖面图。
图14是本发明的实施方式4的氮化物系半导体激光元件(LD基片)的剖面图。
图15～图17是说明图14所示的实施方式4的氮化物系半导体激光元件的制造工艺流程的剖面图。
图18～图20是实施方式2的变形例的氮化物系半导体激光元件(LD基片)的剖面图。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
首先参照图1及图2，说明实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件的结构。
在实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件中，如图1所示，在蓝宝石基板1的(0001)面上，形成膜厚度约10nm的由AlGaN构成的低温缓冲层2。蓝宝石基板1是本发明的[基板]及[绝缘性基板]的实例。接着，在低温缓冲层2上形成膜厚度约1μm的由未掺杂GaN构成的高温缓冲层3。在高温缓冲层3上形成膜厚度约5μm的由掺Si的n型GaN构成的n型接触层4。n型接触层4通过除去一部分区域而形成凸状。该n型接触层4还具有作为n型金属包层的功能。该n型接触层4是本发明的[第1氮化物系半导体层]的实例。
还有，形成具有多重量子势阱(MQW：Multiple Quantum Well)结构的MQW活性层5，与n型接触层4的凸部上的几乎整个面接触，该多重量子势阱结构中，6个膜厚度约5nm的由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的阻挡层5a和5个膜厚度约5nm的由未掺杂In0.35Ga0.65N构成的势阱层5b交替层叠。MQW活性层5是本发明的[活性层]的实例。MQW活性层5上形成膜厚度约10nm的由未掺杂GaN构成的保护层6。该保护层6能防止MQW活性层5的In脱离，因此具有防止MQW活性层5的晶体劣化的功能。
实施方式1中，在保护层6上形成膜厚度约0.15μm、掺杂量约3×1019cm-3及载流子浓度约1×1018cm-3的由掺Mg的p型Al0.05Ga0.95N构成的p型金属包层7。p型金属包层7是本发明的[第2氮化物系半导体层]及[金属包层]的实例。还有，实施方式1中，在p型金属包层7上形成膜厚度约1nm～10nm的由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8。该由In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8的禁带宽度比由Al0.05Ga0.95N构成的p型金属包层7的禁带宽度小，而且比由未掺杂In0.15Ga0.85N和未掺杂In0.35Ga0.65N构成的MQW活性层5的禁带宽度大。此外，MQW活性层5的禁带宽度指在传导带及价电子带形成的2个量子能级(基底能级)间的能量差，由In0.15Ga0.85N和In0.35Ga0.65N构成的MQW活性层5的量子能级间的能量差比由In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8的禁带宽度小。
此外，在未掺杂接触层8的上表面上，从下至上由膜厚约100nm的Pd膜和膜厚约100nm的Au膜形成梳子状的p侧电极9。p侧电极9是本发明的[电极]的实例。
图3表示接触层的材料和厚度发生变化时的p侧电极和接触层的接触电阻。图3给出的是和用载流子浓度约1×1018cm-3的掺Mg的p型GaN层作为接触层时的接触电阻的相对值。掺Mg的p型GaN是接触层所采用的标准材料。
从图3可知，通过使未掺杂In0.5Ga0.85N构成的未掺杂接触层8的膜厚度达到约1nm～约10nm，能够使未掺杂接触层8的接触电阻接近由掺Mg的p型GaN构成的p型接触层的接触电阻。在设置了由未掺杂GaN构成的未掺杂接触层的情况下，通过使膜厚度达到约1nm～约10nm，也可以在一定程度上减小接触电阻。但是，由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8与由未掺杂GaN构成的未掺杂接触层相比，能够更加减小接触电阻。考虑到上述情况，在实施方式1中，使用膜厚度约1nm～10nm的由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8。此外，由未掺杂Al0.05Ga0.95N构成的未掺杂接触层，即使膜厚度达到约1nm～约10nm，其接触电阻也大。而且，由p型Al0.15Ga0.85N构成的p型接触层的接触电阻是由p型GaN构成的p型接触层的接触电阻的约10倍高。
此外，如图1及图2所示，在p侧电极9的上表面上的部分区域，从下至上形成由膜厚约30nm的Ti膜和膜厚约500nm的Au膜构成的p侧衰减电极10。还有，在n型接触层4的表面上的凸部以外的部分区域形成膜厚约50nm的由Al构成的n侧电极11。
在实施方式1中，如上所述，通过设置未掺杂接触层8，在未掺杂接触层8不形成杂质能级，因此可以防止杂质能级引起的光吸收。还有，在未掺杂接触层8没有因掺杂杂质而引起的晶体缺陷，因此未掺杂接触层8具有良好的结晶性。这样也能够抑制因未掺杂接触层8的晶体缺陷而引起的的光吸收，可以减少在未掺杂接触层8的光吸收损失，从而提高氮化物系半导体发光二极管元件的发光效率。
还有，在实施方式1中，如上所述，通过使未掺杂接触层8的禁带宽度比p型金属包层7的禁带宽度小，在未掺杂接触层8和p侧电极9的界面的能量势垒减小，因此易于实现未掺杂接触层8和p侧电极9的欧姆接触。这样可以进一步提高氮化物系半导体发光二极管元件的发光效率，并且能够降低驱动电压。
还有，在实施方式1中，如上所述，通过使未掺杂接触层8的膜厚度达到约1nm～约10nm，可以减小未掺杂接触层8和p侧电极9间的接触电阻，因此能够在未掺杂接触层8和p侧电极9间实现良好的欧姆接触。还有，可以减小未掺杂接触层8的电阻。
还有，在实施方式1中，如上所述，由掺Mg的p型Al0.05Ga0.95N形成p型金属包层7，这样易于增大p型金属包层7的禁带宽度，因此易于减少在p型金属包层7的光吸收。而且，在实施方式1中，由In0.15Ga0.85N形成未掺杂接触层8，这样易于使未掺杂接触层8的禁带宽度比p型金属包层7的禁带宽度小。还有，如上所述，由于未掺杂接触层8的禁带宽度比MQW活性层5的禁带宽度大，因此易于减少在未掺杂接触层8的光吸收。
接着，参照图1、图2、图4及图5说明实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件的制造工艺流程。
首先，如图4所示，采用MOVPE法(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：有机金属气相成长法)，在蓝宝石基板1上依次形成低温缓冲层2、高温缓冲层3、n型接触层4、MQW活性层5、保护层6、p型金属包层7及未掺杂接触层8。
具体来说就是，在将蓝宝石基板1保持在约600℃的非单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约50％)和NH3、三甲基铝(TMAl)及三甲基镓(TMGa)构成的原料气体，在蓝宝石基板1的(0001)面上形成膜厚度约10nm的由未掺杂AlGaN构成的低温缓冲层2。
接着，在将基板温度保持在约1150℃的单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约50％)和NH3及TMGa构成的原料气体，以约1μm/h的成长速度，在低温缓冲层2上形成膜厚度约1μm的由未掺杂GaN构成的高温缓冲层3。
接着，在将基板温度保持在约1150℃的单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约50％)、NH3及TMGa构成的原料气体和由SiH4构成的掺杂气体，以约3μm/h的成长速度，在高温缓冲层3上形成膜厚度约5μm的由掺Si的n型GaN构成的n型接触层4。
接着，在将基板温度保持在约850℃的单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～5％)，NH3、三乙基镓(TEGa)及三甲基铟(TMIn)构成的原料气体，以约0.4nm/s的成长速度，在n型接触层4上交替形成6个膜厚度约5nm的由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的阻挡层5a和5个膜厚度约5nm的由未掺杂In0.35Ga0.65N构成的势阱层5b。这样，在n型接触层4上形成MQW活性层5。接着，在MQW活性层5上，以约0.4nm/s的成长速度形成膜厚度约10nm的由未掺杂GaN构成的保护层6。
接着，在将基板温度保持在约1150℃的单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～3％)，NH3、TMGa及TMAl构成的原料气体，和由茂基镁(Cp2Mg)构成的掺杂气体，以约3μm/h的成长速度，在保护层6上形成膜厚度约0.15μm、且掺杂量约3×1019cm-3及载流子浓度约1×1018cm-3的由掺Mg的p型Al0.05Ga0.95N构成的p型金属包层7。
这时，通过将载气的H2组成降低到约1％～3％，能够使作为受主的Mg活化，从而得到具有高载流子浓度的p型金属包层7。
接着，在将基板温度保持在约850℃的单晶成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～5％)和NH3、TEGa及TMIn构成的原料气体，以约3μm/h的成长速度，在p型金属包层7上形成膜厚度约1nm～10nm的由未掺杂In0.15Ga0.85N构成的未掺杂接触层8。
接着，如图5所示，采用反应性离子束蚀刻(RIBE)法等，除去未掺杂接触层8、p型金属包层7、保护层6、MQW活性层5及n型接触层4的部分区域，露出n型接触层4的部分区域。
接着，如图1及图2所示，采用真空蒸镀法等从下至上在未掺杂接触层8的上表面上形成由膜厚约100nm的Pd膜和膜厚约100nm的Au膜构成的梳子状p侧电极9。在该p侧电极9的上表面上的部分区域从下至上形成由膜厚约30nm的Ti膜和膜厚约500nm的Au膜构成的p侧衰减电极10。还有，在n型接触层4的露出的表面上形成膜厚约50nm的由Al构成的n侧电极11。
其后，在约600℃的温度下进行热处理，使p侧电极9及n侧电极11分别与未掺杂接触层8及n型接触层4进行欧姆接触。
最后，采用划片、切割、隔断等方法进行元件分离，例如，形成边长约400μm的近似正方形的片状。这样就获得了实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件。
还有，将按上述方法形成的实施方式1的氮化物系半导体发光二极管元件(蓝色LED基片)固定在框架(无图示)后，在200℃左右的温度使树脂硬化覆盖元件及框架，制得含实施方式1的蓝色LED基片的LED灯。
(实施方式2)
参照图6，说明实施方式2与将本发明应用于氮化物系半导体发光二极管元件的实施方式1不同，以本发明应用于氮化物系半导体激光元件为例进行说明。
如图6所示，实施方式2的氮化物系半导体激光元件中，在以(0001)Ga面为表面的掺氧的导电性的n型GaN基板21上形成膜厚度约1μm的掺Si的n型GaN层22。在n型GaN层22上形成膜厚度约1μm的由掺Si的n型Al0.15Ga0.85N构成的n型金属包层23。n型GaN基板21是本发明的[基板]的实例，n型GaN层22及n型金属包层23是本发明的[第1氮化物系半导体层]的实例。
还有，在n型金属包层23上，形成膜厚度约100nm的由n型GaN构成的n型光导向层24。接着，在n型光导向层24上形成具有多重量子势阱结构的MQW活性层25，该多重量子势阱结构中，4个膜厚度约15nm的由未掺杂In0.05Ga0.95N构成的阻挡层25a和3个膜厚度约4nm的由未掺杂In0.1Ga0.9N构成的势阱层25b交替层叠。
实施方式2中，在MQW活性层25上形成膜厚度约20nm的由未掺杂Al0.3Ga0.7N构成的保护层26。该保护层26能防止MQW活性层25的In脱离，因此具有防止MQW活性层25的晶体劣化的功能。还有，在保护层26上形成膜厚度约100nm的由未掺杂GaN构成的光导向层27。由未掺杂GaN构成的光导向层27具有比后述的由Al0.15Ga0.85N构成的p型金属包层28的禁带宽度小的禁带宽度。光导向层27是本发明的[第3氮化物系半导体层]的实例。
在光导向层27上形成膜厚度约280nm、且在中央部附近具有宽约1.5μm的带状凸部的由掺Mg的p型Al0.15Ga0.85N构成的p型金属包层28。p型金属包层28是本发明的[第2氮化物系半导体层]及[金属包层]的实例。
实施方式2中，在由p型Al0.15Ga0.85N构成的p型金属包层28的凸部形成膜厚度约5nm的由未掺杂In0.05Ga0.95N构成的未掺杂接触层29。由p型金属包层28的凸部和未掺杂接触层29构成作为电流流通区域的峰部。该未掺杂接触层29的禁带宽度比p型金属包层28的禁带宽度小，比MQW活性层25的禁带宽度大。MQW活性层25的禁带宽度指在传导带及价电子带形成的2个量子能级(基底能级)间的能量差，由In0.05Ga0.95N和In0.1Ga0.9N构成的MQW活性层25的量子能级间的能量差比由In0.05Ga0.95N构成的未掺杂接触层29的禁带宽度小。
还有，形成由SiO2构成的绝缘膜30以覆盖p型金属包层28的表面和未掺杂接触层29的侧面。在未掺杂接触层29上从下至上形成由Pd膜、Pt膜和Au膜构成p侧电极31。p侧电极31是本发明的[电极]的实例。还有，形成p侧衰减电极32以覆盖绝缘膜30的表面和p侧电极31的表面。接着，在n型GaN基板21的内表面上，从靠近n型GaN基板21的内表面侧形成由Ti膜、Pt膜和Au膜构成的n侧电极33。
在实施方式2中，如上所述，通过设置未掺杂接触层29，在未掺杂接触层29不形成杂质能级，因此可以防止杂质能级引起的光吸收。还有，在未掺杂接触层29没有因掺杂杂质而引起的晶体缺陷，因此未掺杂接触层29具有良好的结晶性。由此也能够抑制未掺杂接触层29的因晶体缺陷而引起的光吸收。这样可以减少在未掺杂接触层29的光吸收损失，从而提高氮化物系半导体激光元件的发光效率。
还有，在实施方式2中，如上所述，通过使未掺杂接触层29的禁带宽度比p型金属包层28的禁带宽度小，在未掺杂接触层29和p侧电极31的界面的能量势垒变小，因此易于实现未掺杂接触层29和p侧电极31的欧姆接触。
还有，在实施方式2中，如上所述，由掺Mg的p型Al0.15Ga0.85N形成p型金属包层28，这样易于增大p型金属包层28的禁带宽度，易于减少在p型金属包层28的光吸收。而且，在实施方式2中，由In0.05Ga0.95N形成未掺杂接触层29，这样易于使未掺杂接触层29的禁带宽度比p型金属包层28的禁带宽度小。还有，如上所述，由于未掺杂接触层29的禁带宽度比MQW活性层25的禁带宽度大，因此易于减少在未掺杂接触层29的光吸收。
还有，在实施方式2中，如上所述，在MQW活性层25和p型金属包层28间设置具有比p型金属包层28的禁带宽度小的禁带宽度的未掺杂光导向层27。不仅可以利用光导向层27控制光的封闭特性等发光特性，还能抑制在光导向层27的光吸收。
接着，参照图6～图9说明实施方式2的氮化物系半导体激光元件的制造工艺流程。
首先，如图7所示，采用MOVPE法在以(0001)Ga面为表面的掺氧的导电性的n型GaN基板21上依次形成n型GaN层22、n型金属包层23、n型光导向层24、MQW活性层25、保护层26、光导向层27、p型金属包层28及未掺杂接触层29。
具体来说就是，在将n型GaN基板21保持在约1150℃的成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约50％)，NH3及TMGa构成的原料气体和SiH4构成的掺杂气体，以约3μm/h的成长速度，在以(0001)Ga面为表面的掺氧的n型GaN基板21上形成膜厚度约1μm的掺Si的n型GaN层22。
接着，在将基板温度保持在约1150℃的成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约50％)，NH3、TMGa及TMAl构成的原料气体和SiH4构成的掺杂气体，以约3μm/h的成长速度，在n型GaN层22上形成膜厚度约1μm的由掺Si的n型Al0.15Ga0.85N构成的n型金属包层23。接着，在n型金属包层23上，以约3μm/h的成长速度形成膜厚度约100nm的由n型GaN构成的n型光导向层24。
接着，在将基板温度保持在约850℃的成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～约5％)和NH3、TEGa及TMIn构成的原料气体，以约0.4nm/s的成长速度，在n型光导向层24上交替形成4个膜厚度约15nm的由未掺杂In0.05Ga0.95N构成的阻挡层25a和3个膜厚度约4nm的由未掺杂In0.1Ga0.9N构成的势阱层25b，由此在n型光导向层24上形成MQW活性层25。接着，在MQW活性层25上，以约0.4nm/s的成长速度，形成膜厚度约20nm的由未掺杂Al0.3Ga0.7N构成的保护层26。
接着，在将基板温度保持在约1150℃的成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～3％)，NH3及TMGa构成的原料气体，以约3μm/h的成长速度，在保护层26上形成膜厚度约100nm的由未掺杂GaN构成的光导向层27。再添加由TMAl构成的原料气体，以及添加由Cp2Mg构成的掺杂气体，在光导向层27上以约3μm/h的成长速度形成膜厚度约280nm的由掺Mg的p型Al0.15Ga0.85N构成的p型金属包层28。
这时，通过将载气中的H2组成降低到约1％～3％，能够使作为受主的Mg活化，从而能够得到具有高载流子浓度的p型金属包层28。
接着，在将基板温度保持在约850℃的成长温度的状态下，采用由H2及N2构成的载气(H2：约1％～约5％)，NH3、TEGa及TMIn构成的原料气体，以约3μm/h的成长速度，在p型金属包层28上形成膜厚度约5nm的由未掺杂的In0.05Ga0.95N构成的未掺杂接触层29。
如图8所示，采用真空蒸镀法及刻蚀技术在未掺杂接触层29上的中央部附近，从下至上使Pd膜、Pt膜和Au膜构成的p侧电极31形成宽约1.5μm的带状结构。
然后如图9所示，采用反应性离子束蚀刻法，以p侧电极31为掩膜，除去未掺杂接触层29及p型金属包层28的部分区域。由此形成作为电流注入区域的凸部(峰部)。
接着，采用等离子CVD法(Chemical Vapor Deposition：化学气相堆积法)形成由SiO2构成的绝缘膜30以覆盖p型光导向层28的表面、未掺杂接触层29的表面和p侧电极31的表面。然后，除去p侧电极31的表面上的绝缘膜，得到具有图6所示形状的绝缘膜30。再形成p侧衰减电极32以覆盖绝缘膜30的表面和p侧电极31的表面。
最后，研磨n型GaN基板21至规定厚度(例如，约100μm)后，采用真空蒸镀法，在n型GaN基板21的内表面上，从靠近n型GaN基板21的内表面侧形成由Ti膜、Pt膜和Au膜构成的n侧电极33。这样就形成了实施方式2的氮化物系半导体激光元件。
(实施方式3)
参照图10对实施方式3进行说明。实施方式3中，形成更低位错的未掺杂GaN层44以代替上述实施方式1中形成的高温缓冲层3，其它结构和实施方式1相同。
即，如图10所示，实施方式3的氮化物系半导体发光二极管元件中，在蓝宝石基板41的(0001)面上形成膜厚度约10nm～约1000nm的由SiN构成的剖面为倒台面形状的掩膜层42，它以约7μm的周期形成带状(细长状)。蓝宝石基板41是本发明的[基板]及[绝缘性基板]的实例。形成掩膜层42时，要使邻接的掩膜层42的最短距离比在掩膜层42间露出的蓝宝石基板41的宽度小。
还有，在掩膜层42间露出的蓝宝石基板41上形成膜厚度约10nm～50nm的由AlGaN或GaN构成的低温缓冲层43。在低温缓冲层43及掩膜层42上，通过选择性的横向成长形成膜厚度约2μm的低位错的未掺杂GaN层44，该层44埋入掩膜层42间。未掺杂GaN层44是本发明的[第5氮化物系半导体层]的实例。
形成于未掺杂GaN层44上的n型接触层4、MQW活性层5、保护层6、p型金属包层7及未掺杂接触层8、p侧电极9、p侧衰减电极10及n侧电极11的膜厚度及组成和图1所示的实施方式1相同。
如上所述，实施方式3中，在比实施方式1的高温缓冲层3(参考图1)更低位错的未掺杂GaN层44上形成各氮化物系半导体层(4～8)，可以更有效地抑制在各氮化物系半导体层(4～8)发生的晶体缺陷。由此就能够形成晶体缺陷更少的各氮化物系半导体层(4～8)，因此能够更有效地抑制晶体缺陷而引起的光吸收。这样可以形成发光效率更高的蓝色LED基片。
实施方式3的其它效果和实施方式1相同。
接着，参照图10～图13说明实施方式3的氮化物系半导体发光二极管元件的制造工艺流程。
首先，如图11所示，在蓝宝石基板41上的整个面形成SiN膜(无图示)后，在该SiN膜的设定区域上形成保护层(无图示)。以该保护层为掩膜，湿蚀SiN膜形成带状的掩膜层42。该掩膜层42形成倒台面状(倒台面形状)，使其具有突出部42a。还有，掩膜层42的开口部最好是形成于蓝宝石基板41的[11-20]方向或蓝宝石基板41的[1-100]方向。其后，在掩膜层42露出的蓝宝石基板41上，以约500℃～700℃的成长温度，选择性形成膜厚度约10nm～50nm的由AlGaN或GaN构成的低温缓冲层43。
接着，采用MOVPE法，将掩膜层42作为选择性成长掩膜，在低温缓冲层43上，以约950℃～约1200℃的成长温度，横向形成未掺杂GaN层44(参照图13)。这种情况下，在露出的低温缓冲层43的上表面上，未掺杂GaN层44首先向上形成。由此，如图12所示，从成长初期阶段，在掩膜层42间的中央部附近，形成剖面为三角形的小平面结构的未掺杂GaN层44a。还有，在掩膜层42的突出部42a的下方，形成比未掺杂GaN层44a小的小平面结构的未掺杂GaN层44b。而且，随着由未掺杂GaN层44a及44b构成的小平面的成长，各未掺杂GaN层44a及44b沿横向成长合体，并且在掩膜层42上也成长。由此如图13所示，形成膜厚度约2μm的上表面是平整的连续膜构成的未掺杂GaN层44。
这样，由于未掺杂GaN层44从成长初期阶段就沿横向成长，在未掺杂GaN层44产生的位错从成长初期阶段就朝横向弯曲。由此，可以形成厚度更薄，位错密度减小到约7×107cm-2的未掺杂GaN层44。
其后，采用和实施方式1相同的工艺流程，在未掺杂GaN层44上依次形成如图10所示的n型接触层4、MQW活性层5、保护层6、p型金属包层7及未掺杂接触层8后，从n型接触层4除去未掺杂接触层8的部分区域，在未掺杂接触层8上依次形成p侧电极9和p侧衰减电极10。其后，在n型接触层4的露出表面上形成n侧电极11。
最后，采用划片、切割、隔断等方法进行元件分离，例如形成边长约400μm的近似正方形的片状。这样就获得了实施方式3的氮化物系半导体发光二极管元件。
(实施方式4)
参照图14说明实施方式4，实施方式4中，除了未设置上述实施方式2中形成的n型光导向层24，其它结构和实施方式2相同。
即，如图14所示，在实施方式4的氮化物系半导体激光元件中，在以(0001)Ga面为表面的掺氧的导电性的n型GaN基板21上，依次形成具有和实施方式2相同的膜厚度及组成的n型GaN层22及n型金属包层23。
实施方式4中，直接在n型金属包层23上形成具有和实施方式2相同的膜厚度及组成的4个阻挡层25a和3个势阱层25b交互层叠的MQW活性层25。即，实施方式4中，在n型金属包层23和MQW活性层25间不设置n型光导向层。
在MQW活性层25上形成的保护层26、光导向层27、p型金属包层28及未掺杂接触层29、绝缘膜30、p侧电极31和p侧衰减电极32的膜厚度和组成和图6所示的实施方式2相同。还有，在n型GaN基板21的内表面上形成的n侧电极33的膜厚度和组成也和图6所示的实施方式2相同。
实施方式4中，如上所述，在n型金属包层23和MQW活性层25间不设置n型光导向层，由于在MQW活性层25生成的光强度高的区域移至p侧，因此能抑制在n型金属包层23的光吸收。这种情况下，即使光强度高的区域移至p侧，由于在未掺杂接触层29不会因掺杂而形成杂质能级及晶体缺陷，光吸收不会增大。这样氮化物系半导体激光元件的发光效率的提高效果增大。
实施方式4的其它效果和实施方式2相同。
接着，参照图14～图17，说明实施方式4的氮化物系半导体激光元件的制造工艺流程。
首先，如图15所示，采用MOCVD法在以(0001)Ga面为表面的掺氧的n型GaN基板21上依次形成n型GaN层22及n型金属包层23。接着，在实施方式4中，直接在n型金属包层23上通过交替形成4个阻挡层25a和3个势阱层25b而构成MQW活性层25。其后，在MQW活性层25上依次形成保护层26、光导向层27、p型金属包层28及未掺杂接触层29。形成n型GaN层22、n型金属包层23、MQW活性层25、保护层26、光导向层27、p型金属包层28及未掺杂接触层29时的基板温度及引入气体分别和实施方式2的基板温度及引入气体相同。
接着，如图16所示，和实施方式2相同，采用真空蒸镀法及刻蚀技术在未掺杂接触层29上的中央部附近形成带状的p侧电极31。其后，采用反应性离子束蚀刻法等，以p侧电极31为掩膜除去未掺杂接触层29及p型金属包层28的部分区域，形成图17所示的作为电流流通区域的凸状的峰部。
最后，如图14所示，和实施方式2相同，采用等离子CVD法形成绝缘膜30以覆盖p型金属包层28的表面和未掺杂接触层29的侧面后，形成p侧衰减电极32以覆盖绝缘膜30的表面和p侧电极31的表面。其后，研磨n型GaN基板21至规定厚度后，采用真空蒸镀法，在n型GaN基板21的内表面上形成n侧电极33。这样就形成了实施方式4的氮化物系半导体激光元件。
这里揭示的实施方式在所有方面都是示例，而不是一种限定。本发明的范围不是上述实施方式，而是权利要求书所要求保护的范围，并且还包括与权利要求书的保护范围同等意义及该范围内的所有变化。
例如，在上述实施方式1～4中，基板采用蓝宝石基板及n型GaN基板，但本发明并不限于此，还可以使用尖晶石基板、Si基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、水晶基板及ZrB2基板等。
还有，在上述实施方式1～4中，由单层的未掺杂InGaN形成未掺杂接触层，但本发明并不限于此，如图18所示，也可以形成超晶格结构等多层结构的p侧接触层49，它由至少含1层禁带宽度大于活性层的InGaN等构成的层的多个未掺杂层形成。这种情况下的超晶格结构可以考虑形成膜厚数nm的由未掺杂InXGa1-XN构成的层和膜厚数nm的由未掺杂InYGa1-YN(X＞Y＞0)构成的层的层叠结构，或膜厚数nm的由未掺杂InGaN构成的层和膜厚数nm的由未掺杂AlGaN(含GaN)构成的层的层叠结构等。
还有，在上述实施方式1～4中，按各氮化物系半导体层的表面取向(0001)面层叠，但本发明并不受此限制，也可以按各氮化物系半导体层的表面取向其他方向层叠。例如，可以按各氮化物系半导体层的表面取向(1-100)及(11-20)面等(H、K、-H-K、0)面层叠。这种情况下，由于在MQW活性层内不会产生压电电场，所以可以抑制因势阱层的能带的偏移而引起的空穴和电子的复合概率的降低，这样能够提高MQW活性层的发光效率。
还有，在上述实施方式1～4中，介绍了采用多重量子势阱(MQW)结构作为活性层的实例。但本发明并不受此限制，即使是不具有量子效果的单层厚膜或者单一的量子势阱结构，也能够得到同样的效果。
还有，在上述实施方式1～4中，在p侧设置由InGaN构成的未掺杂接触层。但本发明并不受此限制，也可以在p侧设置由GaN构成的未掺杂接触层。例如，在实施方式2的氮化物系半导体激光元件的结构中，设置由GaN构成的未掺杂接触层以代替由InGaN构成的未掺杂接触层，在这种情况下，形成如图19所示的结构。即，和实施方式2不同，在p型金属包层28的凸部上形成由GaN构成的未掺杂接触层59。这样，在设置了由GaN构成的未掺杂接触层59的情况下，能够得到可抑制光吸收等和实施方式2相同的效果。
还有，在上述实施方式2中，在n侧及p侧分别设置具有相同膜厚度(约100nm)的n型光导向层24及光导向层27。但本发明并不受此限制，如图20所示，可以设置膜厚度比光导向层27小的(例如，约50nm)的n型光导向层64。在这种情况下，能够得到和不设置n型光导向层的实施方式4相同的效果。即，由于n型光导向层64的膜厚度比p侧的光导向层27小，由于光强度高的区域移至p侧，因此可以抑制在n型金属包层23的光吸收。还有，这种情况和实施方式4相同，由于在不会因掺杂而出现杂质能级及晶体缺陷的未掺杂接触层29光吸收不会增大，因此可以增大氮化物系半导体激光元件的发光效率的提高效果。

Claims (23)

1、氮化物系半导体发光元件，其特征在于，具备在基板上形成的第1导电型的第1氮化物系半导体层，形成于上述第1氮化物系半导体层上的由氮化物系半导体层构成的活性层，形成于上述活性层上的第2导电型的第2氮化物系半导体层，形成于上述第2氮化物系半导体层上的未掺杂接触层和形成于上述未掺杂接触层上的电极。
2、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层的禁带宽度比上述第2氮化物系半导体层的禁带宽度小。
3、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述第2导电型的第2氮化物系半导体层含有AlGaN构成的第2导电型的金属包层。
4、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述第1导电型的第1氮化物系半导体层是n型的第1氮化物系半导体层，上述第2导电型的第2氮化物系半导体层是p型的第2氮化物系半导体层。
5、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层具有1nm以上10nm以下的厚度。
6、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层具有比上述活性层大的禁带宽度。
7、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层中含有InGaN。
8、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层中含有GaN。
9、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层由单一的未掺杂的氮化物系半导体层构成。
10、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层具有多个未掺杂的氮化物系半导体层构成的多层结构。
11、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，至少还具备形成于上述活性层和上述第2导电型的第2氮化物系半导体层间、禁带宽度比上述第2氮化物系半导体层小的由氮化物系半导体构成的未掺杂的第3氮化物系半导体层。
12、如权利要求11的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂的第3氮化物系半导体层只形成于上述活性层和上述第1导电型的第1氮化物系半导体层及上述第2导电型的第2氮化物系半导体层中的上述活性层和上述第2氮化物系半导体层间。
13、如权利要求11的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，还具备形成于上述活性层和上述第1导电型的第1氮化物系半导体层间的第4氮化物系半导体层，上述第4氮化物系半导体层的膜厚小于上述第3氮化物系半导体层的膜厚。
14、如权利要求11的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述第2导电型的第2氮化物系半导体层中含有由AlGaN构成的第2导电型的第2氮化物系半导体层，上述未掺杂的第3氮化物系半导体层中含有由GaN构成的未掺杂的第3氮化物系半导体层。
15、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述第2导电型的第2氮化物系半导体层包含具有凸部的第2导电型的金属包层，上述未掺杂接触层形成于第2导电型的金属包层的凸部的上表面，由上述第2导电型的金属包层的凸部和上述未掺杂接触层构成峰部。
16、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述活性层包含由含In的氮化物系半导体构成的活性层，还具有形成于上述活性层上、用于防止上述活性层的In脱离的由氮化物系半导体构成的保护层。
17、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述第1导电型的第1氮化物系半导体层含有第1导电型的接触层，上述第1导电型的接触层还具有作为第1导电型的金属包层的功能。
18、如权利要求17的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述基板包括绝缘性基板。
19、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂接触层上的电极成形为梳子状。
20、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，还具备形成于上述基板和上述第1导电型的第1氮化物系半导体层间的未掺杂的第5氮化物系半导体层。
21、如权利要求20的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述未掺杂的第5氮化物系半导体层由选择横向成长而形成的低位错的氮化物系半导体构成。
22、如权利要求20的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，还具备按规定间隔形成于上述基板上的具有突出部的多个掩膜层，上述未掺杂的第5氮化物系半导体层选择横向成长而埋入上述掩膜层间。
23、如权利要求1的氮化物系半导体发光元件，其特征还在于，上述基板为第1导电型的GaN基板。
CNB031594026A 2002-09-18 2003-09-18 氮化物系半导体发光元件 Expired - Fee Related CN100517773C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002271968 2002-09-18
JP2002271968 2002-09-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1487606A true CN1487606A (zh) 2004-04-07
CN100517773C CN100517773C (zh) 2009-07-22

Family

ID=32024888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031594026A Expired - Fee Related CN100517773C (zh) 2002-09-18 2003-09-18 氮化物系半导体发光元件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7485902B2 (zh)
JP (1) JP5036617B2 (zh)
CN (1) CN100517773C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014088030A1 (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 住友電気工業株式会社 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子を作製する方法
CN104364917B (zh) * 2012-06-13 2017-03-15 夏普株式会社 氮化物半导体发光元件及其制造方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4371202B2 (ja) * 2003-06-27 2009-11-25 日立電線株式会社 窒化物半導体の製造方法及び半導体ウエハ並びに半導体デバイス
US7636336B2 (en) * 2004-03-03 2009-12-22 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for reducing MAC layer handoff latency in wireless networks
KR100611491B1 (ko) * 2004-08-26 2006-08-10 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP2006148032A (ja) * 2004-11-25 2006-06-08 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
KR100631981B1 (ko) * 2005-04-07 2006-10-11 삼성전기주식회사 수직구조 ３족 질화물 발광 소자 및 그 제조 방법
KR100588377B1 (ko) * 2005-05-10 2006-06-09 삼성전기주식회사 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법
KR100631414B1 (ko) * 2005-05-19 2006-10-04 삼성전기주식회사 반도체 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2007048869A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Sony Corp ＧａＮ系半導体発光素子の製造方法
US8946674B2 (en) * 2005-08-31 2015-02-03 University Of Florida Research Foundation, Inc. Group III-nitrides on Si substrates using a nanostructured interlayer
JP4135019B2 (ja) * 2006-04-28 2008-08-20 住友電気工業株式会社 半導体レーザ
US20100065812A1 (en) * 2006-05-26 2010-03-18 Rohm Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting element
US8222057B2 (en) * 2006-08-29 2012-07-17 University Of Florida Research Foundation, Inc. Crack free multilayered devices, methods of manufacture thereof and articles comprising the same
JP4835662B2 (ja) * 2008-08-27 2011-12-14 住友電気工業株式会社 窒化物系半導体発光素子を作製する方法、及びエピタキシャルウエハを作製する方法
WO2010023921A1 (ja) * 2008-09-01 2010-03-04 学校法人上智学院 半導体光素子アレイおよびその製造方法
CN101728451B (zh) * 2008-10-21 2013-10-30 展晶科技(深圳)有限公司 半导体光电元件
FR2948816B1 (fr) * 2009-07-30 2011-08-12 Univ Paris Sud Dispositifs electro-optiques bases sur la variation d'indice ou d'absorption dans des transitions isb.
US20110049469A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-03 Rajaram Bhat Enhanced P-Contacts For Light Emitting Devices
WO2011070768A1 (ja) * 2009-12-08 2011-06-16 パナソニック株式会社 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法
KR20140100115A (ko) * 2013-02-05 2014-08-14 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
CN106876546B (zh) * 2017-01-12 2019-03-08 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法
JP7448782B2 (ja) * 2019-12-20 2024-03-13 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子の製造方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232680A (ja) * 1996-02-22 1997-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子及びその製造方法
JPH09289351A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子
JP3742203B2 (ja) 1996-09-09 2006-02-01 株式会社東芝 半導体レーザ
JP3289617B2 (ja) * 1996-10-03 2002-06-10 豊田合成株式会社 ＧａＮ系半導体素子の製造方法
US6677619B1 (en) * 1997-01-09 2004-01-13 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
JP3325479B2 (ja) * 1997-01-30 2002-09-17 株式会社東芝 化合物半導体素子及びその製造方法
EP1022825B1 (en) * 1997-03-07 2006-05-03 Sharp Kabushiki Kaisha Gallium nitride semiconductor light emitting element with active layer having multiplex quantum well structure and semiconductor laser light source device
CA2298491C (en) * 1997-07-25 2009-10-06 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
JPH11340580A (ja) 1997-07-30 1999-12-10 Fujitsu Ltd 半導体レーザ、半導体発光素子、及び、その製造方法
KR19990014304A (ko) * 1997-07-30 1999-02-25 아사구사 나오유끼 반도체 레이저, 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
JP3509514B2 (ja) * 1997-11-13 2004-03-22 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
EP1063711B1 (en) * 1998-03-12 2013-02-27 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
US6657300B2 (en) * 1998-06-05 2003-12-02 Lumileds Lighting U.S., Llc Formation of ohmic contacts in III-nitride light emitting devices
JP4150449B2 (ja) * 1998-09-25 2008-09-17 株式会社東芝 化合物半導体素子
JP3770014B2 (ja) 1999-02-09 2006-04-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6838705B1 (en) * 1999-03-29 2005-01-04 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
JP2000332362A (ja) * 1999-05-24 2000-11-30 Sony Corp 半導体装置および半導体発光素子
JP4991025B2 (ja) 1999-06-10 2012-08-01 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP2001007392A (ja) 1999-06-24 2001-01-12 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP3724267B2 (ja) 1999-08-11 2005-12-07 昭和電工株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP3609661B2 (ja) 1999-08-19 2005-01-12 株式会社東芝 半導体発光素子
JP2001077412A (ja) * 1999-09-02 2001-03-23 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子およびその製造方法
JP4529215B2 (ja) * 1999-10-29 2010-08-25 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法
US6574256B1 (en) * 2000-01-18 2003-06-03 Xerox Corporation Distributed feedback laser fabricated by lateral overgrowth of an active region
US6914922B2 (en) * 2000-07-10 2005-07-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride based semiconductor light emitting device and nitride based semiconductor laser device
JP4889142B2 (ja) 2000-10-17 2012-03-07 三洋電機株式会社 窒化物系半導体レーザ素子
US6657237B2 (en) * 2000-12-18 2003-12-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. GaN based group III-V nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same
JP2002299768A (ja) 2001-03-30 2002-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光装置
US6750158B2 (en) * 2001-05-18 2004-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing a semiconductor device
US6649942B2 (en) * 2001-05-23 2003-11-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride-based semiconductor light-emitting device
JP4104305B2 (ja) * 2001-08-07 2008-06-18 三洋電機株式会社 窒化物系半導体チップおよび窒化物系半導体基板
JP4178807B2 (ja) * 2002-02-19 2008-11-12 ソニー株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
US20050082575A1 (en) * 2002-10-29 2005-04-21 Lung-Chien Chen Structure and manufacturing method for GaN light emitting diodes
JP2004165287A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 窒化ガリウム系発光ダイオード及びその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364917B (zh) * 2012-06-13 2017-03-15 夏普株式会社 氮化物半导体发光元件及其制造方法
US9620671B2 (en) 2012-06-13 2017-04-11 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing same
WO2014088030A1 (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 住友電気工業株式会社 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子を作製する方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5036617B2 (ja) 2012-09-26
JP2008182275A (ja) 2008-08-07
US20040061119A1 (en) 2004-04-01
CN100517773C (zh) 2009-07-22
US7485902B2 (en) 2009-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1264262C (zh) 氮化物半导体器件
CN1487606A (zh) 氮化物系半导体发光元件
CN1252883C (zh) 氮化镓系列化合物半导体元件
CN1194425C (zh) 半导体发光器件及其制造方法
CN1208849C (zh) 制造半导体发光装置的方法及其制造的半导体发光装置
CN1203598C (zh) 氮化物半导体激光器
US8513694B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method of the device
US9373750B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device
CN1175533C (zh) 半导体元件及其制造方法
US20140191192A1 (en) Semiconductor light-emitting device
JP6482573B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
JP2010028072A (ja) 窒化物半導体発光素子
US8124960B2 (en) Nitride semiconductor light emitting diode
CN1925181A (zh) 半导体器件
CN1586015A (zh) 紫外光发射元件
CN1909257A (zh) 半导体发光元件
CN1622350A (zh) 半导体发光元件及其制造方法
CN1639934A (zh) 半导体激光器和其制造方法
KR20110048240A (ko) 질화물 반도체 소자
KR20100049451A (ko) 질화물 반도체 소자
US8633469B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device
US8816354B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor
KR20050096010A (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US9287450B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device
KR100646571B1 (ko) 고효율 발광소자 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: FUTURE LIGHT LLC

Free format text: FORMER OWNER: SANYO ELECTRIC CO., LTD.

Effective date: 20130311

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130311

Address after: American California

Patentee after: Future Light, LLC

Address before: Osaka Japan

Patentee before: Sanyo Electric Co., Ltd.

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20161121

Address after: Osaka Japan

Patentee after: Sanyo Electric Co., Ltd.

Address before: American California

Patentee before: Future Light, LLC

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170414

Address after: Taiwan, China Hsinchu Science Park Road No. five, No. 5

Patentee after: Jingyuan Optoelectronics Co., Ltd.

Address before: Osaka Japan

Patentee before: Sanyo Electric Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090722

Termination date: 20200918

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee