JP6019541B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6019541B2 JP6019541B2 JP2014502031A JP2014502031A JP6019541B2 JP 6019541 B2 JP6019541 B2 JP 6019541B2 JP 2014502031 A JP2014502031 A JP 2014502031A JP 2014502031 A JP2014502031 A JP 2014502031A JP 6019541 B2 JP6019541 B2 JP 6019541B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- light emitting
- semiconductor light
- emitting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 175
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020286 SiOxNy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
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
- H01L33/12—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 with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
上記GaN層の直上にInxGa1−xN(0<x<0.1)がエピタキシャル成長して形成され、n型ドーパントを含有した厚さ0.2μm以上のInGaN層と、
上記InGaN層の直上にエピタキシャル成長して形成され、InGaNで形成された井戸層を含む多重量子井戸層と、
を備え、
上記InGaN層は、上記GaN層との間の格子不整合による歪みが完全に又は部分的に緩和している半導体発光素子である。
図1は実施形態に係る半導体発光素子10を示す。本実施形態に係る半導体発光素子10は、例えば半導体レーザや発光ダイオードとして好適に用いられるものである。
次に、本実施形態に係る半導体発光素子10の製造方法について図2(a)〜(e)に基づいて説明する。
ウエハ11’を準備する。ウエハ11’は、その直径によっても変わるが厚さが0.3〜3.0mm、及び直径が50〜300mmである。なお、直径50mmのウエハ11’の場合では、1枚の上に5000〜12000個の半導体発光素子10を作り込むことができる。
以下の各半導体層の形成方法としては、有機金属気相成長法(MOVPE法)、ハロゲン気相成長法(VPE法)、分子線エピタキシ法(MBE法)、ハイドライド気相成長法(HVPE法)等が挙げられ、これらのうち有機金属気相成長法が最も一般的である。以下では、有機金属気相成長法を利用した各半導体層の形成方法について説明する。
上記MOVPE装置を用いて、ウエハ11’を石英トレイ上にセットした後、ウエハ11’を1050〜1150℃に加熱すると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内に設置したフローチャネル内にキャリアガスとしてH2を流通させ、その状態を数分間保持することによりウエハ11’をサーマルクリーニングする。
反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスH2を5〜15L/minの流量で流通させながら、そこに反応ガスとして、V族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、及びn型ドーパント供給源(SiH4)を、それぞれの供給流量が0.1〜5L/min、50〜150μmol/min、及び1〜5×10−3μmol/minとなるように流す。
ウエハ11’の温度を600〜850℃程度とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスN2を流通させながら、そこに反応ガスとして、V族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、III族元素供給源2(TMI)、及びn型ドーパント供給源(SiH4)を供給する。
ウエハ11’の温度を600〜850℃程度とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスN2を流通させながら、そこに反応ガスとして、V族元素供給源(NH3)、及びIII族元素供給源(TMG)を、それぞれの供給流量を流す。このとき、n型InGaN層14の直上にGaNがエピタキシャル結晶成長して障壁層15aが形成される。
ウエハ11’の温度を800〜1100℃とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスのH2を流通させながら、そこに反応ガスとして、V族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、III族元素供給源3(TMA)、及びp型ドーパント供給源(Cp2Mg)を流す。
半導体層を積層形成したウエハ11’を部分的に反応性イオンエッチングすることによりn型GaN層13を露出させ、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法によりn型InGaN層14上にn型電極18を形成する。また、p型GaN層17上にp型電極19を形成する。なお、p型GaN層17とp型電極19との間にはITO等の透明導電膜を介設させてもよい。
上記実施形態と同様の構成の半導体発光素子を作製した。
試験評価1と同様にして、n型InGaN層の厚さを変量した青緑色を発光する同種の半導体発光素子を作製した。なお、Inの含有割合x=0.02とした。また、リファレンス用のn型InGaN層を設けていない半導体発光素子も作製した。そして、各半導体発光素子について、20mAの電流注入時における多重量子井戸層の発光波長に対する発光強度分布の半値全幅を求めた。
11 基板
11’ ウエハ
12 u-GaN層
13 n型GaN層
14 n型InGaN層
15 多重量子井戸層
15a 障壁層
15b 井戸層
16 p型AlGaN層
17 p型GaN層
18 n型電極
19 p型電極
Claims (3)
- 主面が{11−22}面のGaN層と、
上記GaN層の直上にInxGa1−xN(0.01<x<0.05)がエピタキシャル成長して形成され、n型ドーパントを含有した厚さ0.2μm以上のInGaN層と、
上記InGaN層の直上にエピタキシャル成長して形成され、InGaNで形成された井戸層を含む紫色に発光するように構成された多重量子井戸層と、
を備え、
上記InGaN層は、上記GaN層との間の格子不整合による歪みが完全に又は部分的に緩和しており、
上記多重量子井戸層の発光波長に対する発光強度分布の半値全幅が40nm以下である半導体発光素子。 - 請求項1に記載された半導体発光素子において、
上記GaN層が設けられた基板をさらに備えた半導体発光素子。 - 請求項7に記載された半導体発光素子において、
上記基板がサファイア基板である半導体発光素子。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012039483 | 2012-02-27 | ||
JP2012039483 | 2012-02-27 | ||
PCT/JP2013/001113 WO2013128894A1 (ja) | 2012-02-27 | 2013-02-26 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013128894A1 JPWO2013128894A1 (ja) | 2015-07-30 |
JP6019541B2 true JP6019541B2 (ja) | 2016-11-02 |
Family
ID=49082107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014502031A Active JP6019541B2 (ja) | 2012-02-27 | 2013-02-26 | 半導体発光素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6019541B2 (ja) |
WO (1) | WO2013128894A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9985168B1 (en) | 2014-11-18 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Group III nitride based LED structures including multiple quantum wells with barrier-well unit interface layers |
JP7305428B2 (ja) * | 2018-06-05 | 2023-07-10 | 株式会社小糸製作所 | 半導体成長用基板、半導体素子、半導体発光素子および半導体素子製造方法 |
WO2019235459A1 (ja) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 株式会社小糸製作所 | 半導体成長用基板、半導体素子、半導体発光素子および半導体素子製造方法 |
US12009637B2 (en) | 2018-07-20 | 2024-06-11 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor light emitting device |
US11393948B2 (en) | 2018-08-31 | 2022-07-19 | Creeled, Inc. | Group III nitride LED structures with improved electrical performance |
JP2021002574A (ja) * | 2019-06-21 | 2021-01-07 | 古河機械金属株式会社 | 構造体、光デバイス、光デバイスの製造方法、および構造体の製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3836245B2 (ja) * | 1998-02-09 | 2006-10-25 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
JP2004119783A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶成長方法およびその方法によって形成される多層構造体 |
JP5252061B2 (ja) * | 2008-10-07 | 2013-07-31 | 住友電気工業株式会社 | 窒化ガリウム系レーザダイオード |
JP5316210B2 (ja) * | 2009-05-11 | 2013-10-16 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
JP5234022B2 (ja) * | 2009-07-15 | 2013-07-10 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物系半導体発光素子 |
KR20120075463A (ko) * | 2009-08-21 | 2012-07-06 | 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | 불합치 전위들을 가지는 부분적으로 또는 완전히 완화된 알루미늄 인듐 갈륨 질화물층들에 의한 반극성 질화물 양자 우물들 내의 이방성 변형 제어 |
-
2013
- 2013-02-26 JP JP2014502031A patent/JP6019541B2/ja active Active
- 2013-02-26 WO PCT/JP2013/001113 patent/WO2013128894A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2013128894A1 (ja) | 2015-07-30 |
WO2013128894A1 (ja) | 2013-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5854419B2 (ja) | 多波長発光素子及びその製造方法 | |
US8829489B2 (en) | Nitride semiconductor template and light-emitting diode | |
KR101316492B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
JP6019541B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JP5279006B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
JP5322523B2 (ja) | 発光素子及びその製造方法 | |
WO2008023774A1 (fr) | Procédé de production d'un semi-conducteur de nitrure et dispositif à semi-conducteur de nitrure | |
JP2011238971A (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
US9130069B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor layer and method for manufacturing semiconductor light emitting device | |
WO2009120975A2 (en) | Superlattice free ultraviolet emitter | |
JP4377600B2 (ja) | 3族窒化物半導体の積層構造、その製造方法、及び3族窒化物半導体装置 | |
JP5401145B2 (ja) | Iii族窒化物積層体の製造方法 | |
JP2016164966A (ja) | 窒化物半導体ウエハの製造方法、窒化物半導体ウエハおよび窒化物半導体チップ | |
JP2008118049A (ja) | GaN系半導体発光素子 | |
US8163573B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor element | |
US20170338378A1 (en) | Method of producing iii nitride semiconductor light-emitting device and iii nitride semiconductor light-emitting device | |
JP5822190B2 (ja) | 多波長発光素子及びその製造方法 | |
JP2012204540A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP5557180B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
JP2014207328A (ja) | 半導体発光素子 | |
KR20080026882A (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
JP2004014587A (ja) | 窒化物系化合物半導体エピタキシャルウエハ及び発光素子 | |
JP2001102633A (ja) | 窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法 | |
WO2008056632A1 (fr) | Élément électroluminescent semi-conducteur gan | |
JP2008118048A (ja) | GaN系半導体発光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160216 |
|
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: 20160906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160916 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6019541 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |