深紫外发光元件制造技术

深紫外发光元件(10)具备光取出面(12b)、设置在光取出面(12b)上的n型半导体层、设置在n型半导体层上，带隙为3.4eV以上的活性层(20)、以及设置在活性层(20)上的p型半导体层。活性层(20)发出的深紫外光从光取出面(12b)输出到外部。活性层(20)的侧面(32)相对于n型半导体层和活性层(20)的界面(19)倾斜，该倾斜角为15度以上50度以下。

Deep Ultraviolet Light Emitting Elements

The deep ultraviolet light emitting element (10) has an optical stripping surface (12b), an n-type semiconductor layer on the optical stripping surface (12b), an active layer (20) with a band gap of 3.4eV above the n-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer on the active layer (20). The deep ultraviolet light emitted by the active layer (20) is exported from the light extraction surface (12b) to the outside. The side (32) of the active layer (20) is inclined to the interface (19) of the n-type semiconductor layer and the active layer (20), and the inclination angle is above 15 degrees and below 50 degrees.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】深紫外发光元件
本专利技术涉及深紫外发光元件。
技术介绍
近几年，输出蓝色光的发光二极管和激光二极管等半导体发光元件被实用化，输出波长更短的深紫外光的发光元件的开发被推进。因为深紫外光具有较强的杀菌能力，所以能够输出深紫外光的半导体发光元件作为在医疗和食品加工现场的无汞杀菌用光源而被关注。这样的深紫外光用的发光元件具有在基板上按顺序层叠的氮化铝镓(AlGaN)类的n型包覆层、活性层、p型包覆层等。在深紫外发光元件中，例如，在p型包覆层上的第1区域形成有p电极，在与第1区域不同的第2区域中除去活性层以及p型包覆层而露出n型包覆层，在第2区域的n型包覆层上形成有n电极。活性层发出的深紫外光从基板的光取出面输出(例如，参考专利文献1)。[现有技术文献][专利文献]专利文献1：日本专利第5594530号公报[非专利文献]非专利文献1：AppliedPhysicsLetters84，5264(2004)
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]在使用AlGaN的深紫外发光元件中被指出有如下的问题：AlGaN结晶的光学特性根据AlN组成比而变化，因其特有的偏振光特性而使光取出效率下降(例如，参考非专利文献1)。尤其是，在作为提高活性层的AlN组成比而能输出更短波长的深紫外光的结构的情况下，沿着活性层界面的方向传播的光分量增加，在与活性层界面交叉的方向传播并能够从基板的光取出面取出到外部的光量下降。本专利技术是鉴于这样的课题而完成的，其例示性目的之一在于提供一种提高深紫外发光元件的光取出效率的技术。[用于解决技术课题的技术方案]本专利技术的某一方式的深紫外发光元件包括：光取出面；n型半导体层，设置在光取出面上；活性层，设置在n型半导体层上，带隙为3.4eV以上；以及p型半导体层，设置在活性层上。活性层发出的深紫外光从光取出面输出到外部，活性层的侧面相对于n型半导体层与活性层的界面倾斜，其倾斜角为15度以上50度以下。根据该方式，可以通过使活性层的侧面倾斜，在活性层的侧面反射沿着活性层的界面的方向传播的深紫外光，并使其向与活性层的界面交叉的方向变化传播方向。特别是，通过将侧面的倾斜角设为15度以上50度以下，能够使在活性层的侧面反射的深紫外光的传播方向从光取出面向能够输出到外部的方向变化。由此，能够增加从光取出出面输出的深紫外光的光量，并提高光取出效率。也可以是，具备蓝宝石基板，该蓝宝石基板具有光取出面；n型半导体层、活性层以及p型半导体层是ALGaN系的半导体层。也可以是，还具备保护层，覆盖活性层的侧面并且针对从活性层发出的深紫外光透明。也可以是，活性层的侧面的倾斜角θa使用活性层的折射率n1而满足下式的关系。也可以是，活性层侧面的倾斜角是20度以上40度以下。[专利技术效果]根据本专利技术，能提高深紫外发光元件的光取出效率。附图说明图1是概要地示出实施方式涉及的深紫外发光元件的结构的截面图。图2是概要地示出深紫外发光元件的制造工序的截面图。图3是概要地示出深紫外发光元件的制造工序的截面图。图4是概要地示出深紫外发光元件的制造工序的截面图。图5是概要地示出深紫外发光元件的制造工序的截面图。图6是示出比较例涉及的深紫外发光元件的仿真结果的图。图7是示出实施例涉及的深紫外发光元件的仿真结果的图。图8是示出侧面的倾斜角与光取出面的光输出量的关系的图表。图9是示意性地示出实施方式涉及的深紫外发光元件所取得的效果的图。具体实施方式下面，一边参考附图一边对用于实施本专利技术的方式进行详细说明。此外，在说明中对同样的要素赋予相同的附图标记，并适当地省略重复的说明。另外，为了有助于说明的理解，各附图中的各结构要素的尺寸比未必与实际的发光元件的尺寸比一致。图1是概要地示出实施方式涉及的深紫外发光元件10的结构的截面图。深紫外发光元件10具有基板12、第1基底层14、第2基底层16、n型包覆层18、活性层20、电子阻挡层22、p型包覆层24、p侧电极26、n侧电极28、以及保护层30。深紫外发光元件10是被构成为发出中心波长约355nm以下的“深紫外光”的半导体发光元件。为了输出这样的波长的深紫外光，活性层20由带隙为约3.4eV以上的氮化铝镓(AlGaN)类半导体材料构成。在本实施方式中，尤其示出发出中心波长约310nm以下的深紫外光的情况。在本说明书中，所说的“AlGaN类半导体材料”是指主要含有氮化铝(AlN)和氮化镓(GaN)的半导体材料，并包含氮化铟(InN)等其他的材料的半导体材料。因此，本说明书说的“AlGaN类半导体材料”，例如，能用In1-x-yAlxGayN(0≤x+y≤1、0≤x≤1、0≤y≤1)的组成来表示，包括AlN、GaN、AlGaN、氮化铟铝(InAlN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铟铝镓(InAlGaN)。另外，在“AlGaN类半导体材料”中，为了区别实质上不含有AlN的材料，有时称为GaN类半导体材料。“GaN类半导体材料”主要包括GaN和InGaN，其中也包括含有微量的AlN的材料。同样地，在“AlGaN类半导体材料”中，为了区别实质上不含有GaN的材料，有时称为“AlN类半导体材料”。“AlN类半导体材料”，主要包括AlN和InAlN，其中也包括含有微量的GaN的材料。基板12是蓝宝石(Al2O3)基板。基板12具有晶体生长面12a、和光取出面12b。晶体生长面12a例如是蓝宝石基板的(0001)表面，在晶体生长面12a上层叠有第1基底层14以及第2基底层16。第1基底层14是由AlN类半导体材料形成的层，例如是使之高温生长的AlN(HT-AlN)层。第2基底层16是由AlGaN类半导体材料形成的层，例如是非掺杂的AlGaN(u-AlGaN)层。基板12、第1基底层14以及第2基底层16作为用于形成n型包覆层18上面的层的基础层(模板)而发挥作用。另外，这些层作为用于将活性层20发出的深紫外光取出到外部的光取出基板而发挥作用，使活性层20发出的深紫外光透过。因此，活性层20发出的深紫外光从基板12的光取出面12b输出到外部。光取出面12b也可以不是平坦面，而是形成有亚微米至亚毫米程度的微小的凹凸构造的纹理面。在光取出面12b形成纹理构造，从而能够抑制在光取出面12b的反射乃至全反射，来提高光取出效率。n型包覆层18是设置在第2基底层16上的n型半导体层。n型包覆层18是由n型的AlGaN类半导体材料形成，例如是掺杂有硅(Si)作为n型的杂质的AlGaN层。n型包覆层18被选择组成比，使得活性层20发出的深紫外光透过，例如形成为AlN的摩尔分率为40％以上，优选为50％以上。n型包覆层18具有比活性层20发出的深紫外光的波长大的带隙，例如形成为带隙为4.3eV以上。n型包覆层18具有100nm～300nm程度的厚度，例如具有200nm左右的厚度。在n型包覆层18的第1区域W1上形成有n侧电极28。在与n型包覆层18的第1区域W1不同的区域(第2区域W2以及第3区域W3)上形成有活性层20。n侧电极28被设置在n型包覆层18上，并形成在第1区域W1。n侧电极28例如通过钛(Ti)/Al/Ti/Au的层叠构造而形成。关于各金属层的厚度，例如，第1Ti层是20nm左右、Al层是100nm左右、第2Ti层是50nm左右、Au本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深紫外发光元件，其特征在于，包括：光取出面，n型半导体层，设置在上述光取出面上，活性层，设置在上述n型半导体层上，带隙为3.4eV以上，以及p型半导体层，设置在上述活性层上；上述活性层发出的深紫外光从上述光取出面输出到外部；上述活性层的侧面相对于上述n型半导体层与上述活性层的界面倾斜，其倾斜角为15度以上50度以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.11 JP 2016-0955371.一种深紫外发光元件，其特征在于，包括：光取出面，n型半导体层，设置在上述光取出面上，活性层，设置在上述n型半导体层上，带隙为3.4eV以上，以及p型半导体层，设置在上述活性层上；上述活性层发出的深紫外光从上述光取出面输出到外部；上述活性层的侧面相对于上述n型半导体层与上述活性层的界面倾斜，其倾斜角为15度以上50度以下。2.如权利要求1所述的深紫外发光元件，其特征在于，具备蓝宝石...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井遥人，丹羽纪隆，稻津哲彦，西里尔·佩罗，
申请(专利权)人：日机装株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP