氮化物系半导体发光元件制造技术

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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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、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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术中的指不有意地掺杂杂质。因此，本专利技术的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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：井上大二朗，野村康彦，畑雅幸，狩野隆司，山口勤，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：