氮化物半导体发光元件制造技术

本发明专利技术涉及一种抑制工作电压的氮化物半导体元件，目的在于提供一种适于在较低的电压下的利用的由氮化物系半导体构成的半导体激光器或发光二极管等发光元件。具有：ｐ型接触层（２８）；形成在ｐ型接触层（２８）下层的ｐ型中间层（２６）；形成在ｐ型中间层的下层的ｐ型覆盖层（２４）。ｐ型接触层（２８）和所述ｐ型中间层（２６）之间、以及ｐ型中间层（２６）与所述ｐ型覆盖层（２４）之间的带隙差分别为２００ｍｅＶ以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物半导体发光元件，特别涉及适于在较低的电压下 利用的氮化物半导体发光元件。
技术介绍
氮化物系半导体作为发光元件或电子器件用材料被应用于各种产品。对于特开2000-307149号公报所公开的氮化物半导体元件来说，为 了降低工作电压，在p型接触层和p型覆盖层的中间具有高浓度掺杂层 与低浓度掺杂层。对于该氮化物半导体元件来说，利用这样的结构，使 p型层的杂质浓度最优化，由此，使工作电压降低。专利文献1 特开2000-307149号公报专利文献2 特开2000-164922号公报作为决定氮化物半导体元件的工作电压的要素，可列举出异质结的 带隙不连续量。在应该输送栽流子的异质结中，带隙不连续量较大时， 成为载流子输送时的势垒，因此从低工作电压的角度出发不优选。但是， 在所述现有的氮化物半导体发光元件中，不是考虑了带不连续量的设 计，因此存在维持发光输出的低工作电压化较困难这一 问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决所述问题而进行的，其目的在于提供一种抑制了 工作电压的氮化物半导体元件。本专利技术的氮化物半导体发光元件的特征在于，具有p型接触层、形 成在所述p型接触层的下层的p型中间层、以及形成在所述p型中间层 的下层的p型覆盖层，所述p型接触层与所述p型中间层、以及所述p 型中间层与所述p型覆盖层间的带隙差分别为200meV以下。能够利用本专利技术降低氮化物半导体发光元件的工作电压。附图说明图1是用于说明构成实施方式1的氮化物半导体发光元件的各层的图2是用于说明构成实施方式1的氮化物半导体发光元件的p型接 触层、p型中间层、p型覆盖层的成分等的图。图3是用于说明实施方式1的氮化物半导体发光元件的工作电压的 p型中间层Mg浓度依赖性的图。图4是用于说明实施方式1的氮化物半导体发光元件的微分效率的 p型中间层Mg浓度依赖性的图。图。曰、:，:二 、:一::: 触层、p型中间层、p型覆盖层的成分等的图。具体实施方式 实施方式i在本实施方式的氮化物半导体发光元件的制造中，作为m族原料，使用三曱基镓(以后称为TMG)、三甲基铝(以后称为TMA)、三甲 基铟(以后称为TMI)。作为口族原料，使用氨(NH3)气。n型杂质 原料使用甲硅烷(以后称为SiH4) 。 p型杂质原料使用二茂镁(以后称 为CPzMg)。这些原料气体的载气使用氢气(H2)及氮气(N2)。但是， 所迷各种原料是例示性的，并不限于此。一般地，作为用于生长氮化物系半导体的结晶生长的方法，多以金 属有机气相沉积法(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相生 长法(HVPE)进行。在本实施方式中，元件层的结晶生长方法使用金 属有机气相沉积法(MOCVD)。但是，用于制造本实施方式的氮化物 半导体发光元件的结晶生长的方法并不限于金属有机气相沉积法(MOCVD)，也可以使用分子束外延(MBE)、氢化物气相生长法(HWE)。图1是用于说明本实施方式的氮化物半导体发光元件的结构的图。 衬底10由GaN构成。在本实施方式中，衬底10的主面为(0001 )面。 将该^H底10 i殳置在MOCVD ( metal organic chemical vapor deposition: 金属有机气相沉积)装置内。并且， 一边提供NH3气一边使温度上升至 1000°C。之后，开始供给TMG和SiH4，生长n型半导体层12。 n型半导体层12是形成在衬底10的主面上、膜厚为l|im并且以GaN作为主 要成分的层。接下来，开始供给TMA，生长n型覆盖层14。 n型覆盖 层14是由氮化铝镓(Alao7Gao.93N)构成的膜厚为l.Opm的层。n型覆 盖层主要是用于提高后述的活性层的电子密度的层。然后，停止TMA 的供给，生长由n型GaN构成的厚度为l.Ojim的n型光引导层16。 n 型光引导层16主要是将光关闭在后述的活性层内的层，调整活性层内 的光密度。之后，停止TMG与SiH4的供给，温度降至700。C。如上所 述，从n型半导体层12至n型光引导层16是具有n型导电型的层。然后，生长由以氮化铟镓(InGaN)为主要成分的多重量子阱(以 后称为MQW)构成的活性层18。活性层18由交替地层叠有阱层和势 垒层的3对的结构形成。此处，利用TMI、 TMG、氨(以后称为NH3) 的供给形成阱层。其成分为Inai2Gao.88N。此外，膜厚为3.5nm。另一方 面，利用TMG和NH3的供给形成势垒层。其成分为GaN。此外，膜厚 为7.0nm。这样，活性层18具有MQW结构，从而实现从活性层18发 出的光的高输出化。接下来，停止TMG的供给， 一边供给NH3—边使温度升至1000°C。 之后，开始供给TMG、 TMA、 CP2Mg，形成p型电子势垒层20。 p型 电子势垒层20的成分是Ala2Gaa8N。其膜厚为0.02nm。接下来，停止 TMA的供给。之后，形成p型光引导层22。 p型光引导层22是GaN， 膜厚为O.lpm。 P型光引导层22主要承担调整活性层18内的光密度的 作用。接下来，开始供给TMA，形成p型覆盖层24。 p型覆盖层24具 有以AlQ.Q7Gao.93N表现的成分，其膜厚为0.4pm。 p型覆盖层24主要是 为了提高活性层18的空穴密度而形成的。然后，形成p型中间层26。 p 型中间层26具有以Alo.o3Gao.97N表现的成分，其膜厚为O.lpm。形成该 层的意义在于，本实施方式的氮化物系半导体激光器的工作电压降低， 详细情况后述。之后，形成p型接触层28。 p型接触层28的成分为GaN， 其膜厚为O.lpm。之后，停止TMG、 CP2Mg的供给，将温度冷却至室温。 此处，在p型的各层中掺杂有杂质，p型覆盖层24、 p型中间层26、 p 型接触层28的杂质Mg的密度分别为2E19cm-3、 5E18cm-3、 1E20cnT3。 本实施方式的p型层为如上所述的结构。所述的结晶生长结束之后，在晶片的整个面上涂敷抗蚀剂。然后， 利用光刻法形成与台面(mesa)部的形状相对应的预定形状的抗蚀剂图形。将该抗蚀剂图形作为掩膜，对未被抗蚀剂覆盖的部分进行直到P型覆盖层24的刻蚀。在该刻蚀中，作为一例，使用反应性离子刻蚀(RIE) 法等。并且，作为RIE法的刻蚀气体，例如，使用氯系气体。这样，利 用刻蚀作成作为光波导结构的脊32。然后，在残留有在刻蚀中用作掩膜 的抗蚀剂的状态下，在衬底整个面上形成厚度为0.2nm的Si02膜36。 使用CVD (Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法、真空蒸镀 法、溅射法等形成Si02膜36。然后，在除去抗蚀剂的同时，脊上的Si02 膜被除去。这是称为剥离(liftoff)的处理。剝离的结果是，形成脊32 上的开口部34。然后，在衬底整个面上依次形成Pt层、Au层。在Pt层、Au层的 形成中，例如使用真空蒸镀法。之后，进行抗蚀剂涂敷、光刻以及刻蚀。 刻蚀使用湿法刻蚀或干法刻蚀。这样，进行p型电极30的图形形成。 然后，利用真空蒸镀法，在衬底的背面整个面上分别形成Ti、 Pt、 Au 膜，进行用于使n型电极38进行欧姆接触的合金处理。然后，利用解理等将这样制作的衬底加工成条(bar)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，具有：ｐ型接触层；ｐ型中间层，形成在所述ｐ型接触层的下层；ｐ型覆盖层，形成在所述ｐ型中间层的下层，所述ｐ型接触层与所述ｐ型中间层间、以及所述ｐ型中间层与所述ｐ型覆盖层间的带隙差分别为２００ｍｅＶ以下。

【技术特征摘要】
JP 2007-4-16 2007-1073101.一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，具有p型接触层；p型中间层，形成在所述p型接触层的下层；p型覆盖层，形成在所述p型中间层的下层，所述p型接触层与所述p型中间层间、以及所述p型中间层与所述p型覆盖层间的带隙差分别为200meV以下。2. 如权利要求1的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述p型接触层是掺杂有Mg的InyAlzGa!.y-zN (0《y， 0《z， y+z <1),所述p型中间层是掺杂有Mg的AlxlGai_xlN ( 0<Xl《1 ), 所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野彰仁，藏本恭介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]