專利名稱：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體發(fā)光元件。更詳細(xì)地說，
涉及基板使用由SiC構(gòu)成的半導(dǎo)體基板，在基板的背面上設(shè)置有一個 電極，同時能夠有效地取出由發(fā)光層形成部發(fā)出的光，從而能夠提高 外部量子效率的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的使用氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體發(fā)光元件，例如通過在藍(lán)寶石 基板上生長包含緩沖層和發(fā)光層形成部的氮化物半導(dǎo)體疊層部，對該 半導(dǎo)體疊層部的一部分進(jìn)行蝕刻使半導(dǎo)體疊層部的下層側(cè)的導(dǎo)電型層 露出，分別在該露出的下層側(cè)導(dǎo)電型層表面設(shè)置下部電極、在半導(dǎo)體 疊層部的上面?zhèn)仍O(shè)置上部電極而形成。當(dāng)使用這樣的藍(lán)寶石作為基板 時，因為藍(lán)寶石基板是絕緣體，所以不能在基板的背面上形成與半導(dǎo) 體疊層部的下層側(cè)的導(dǎo)電型層連接的電極，必須如上述那樣通過蝕刻 將半導(dǎo)體疊層部的一部分除去而使下層的導(dǎo)電型層露出。因此，制造 工序變得非常復(fù)雜，并且由蝕刻產(chǎn)生的污染物會附著在發(fā)光面、電極 形成面等上，從而也會產(chǎn)生發(fā)光輸出降低、電極連接部的電阻增大等 電特性的問題。
為了解決這樣的問題，也己考慮使用由SiC構(gòu)成的半導(dǎo)體基板作
為基板，在其上使用氮化物半導(dǎo)體，隔著緩沖層生長雙異質(zhì)結(jié)的發(fā)光
層形成部的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光元件。即，如圖3示，在SiC基板lOl 上設(shè)置有緩沖層102，在其上疊層有由利用下層半導(dǎo)體層103和上層 半導(dǎo)體層105使活性層104形成為夾層結(jié)構(gòu)的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的發(fā)光層 形成部106，在它的表面上形成上部電極107，在SiC基板101的背面 上形成下部電極108，由此，不對發(fā)光層形成部106等半導(dǎo)體疊層部 的一部分進(jìn)行蝕刻，在半導(dǎo)體基板101的背面上形成與半導(dǎo)體疊層部 的下層導(dǎo)電型層連接的下部電極108 (例如參照專利文獻(xiàn)l)。 專利文獻(xiàn)1 :美國專利說明書第5523589號

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，通過使用SiC作為基板，即使不對半導(dǎo)體疊層部進(jìn)行 蝕刻也能夠在基板的背面上形成一方的電極，因此優(yōu)選。但是，即使 使用SiC基板，也有不能完全地進(jìn)行與氮化物半導(dǎo)體層的晶格匹配，
在其上疊層的氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性差和發(fā)光效率降低的問題。在
該情況下，如上所述，提出了在SiC基板101與發(fā)光層形成部106之 間設(shè)置緩沖層102，但是，在氮化物半導(dǎo)體中，AlN與SiC晶格常數(shù) 最接近，優(yōu)選盡可能設(shè)置A1的混晶比率大的AlGaN系化合物(這意 味著Al與Ga的混晶比率不是唯一的，是各種能得到的化合物，以下 的"系"也以相同的意思使用)作為緩沖層，但是A1N是絕緣層，無 法具有半導(dǎo)電性，即使形成AlGaN系化合物，越增大A1的混晶比率， 越無法提高載流子濃度，當(dāng)要在SiC基板背面上形成一方的電極時， 需要充分提高緩沖層的載流子濃度，從載流子濃度的觀點來看，提高 Al的混晶比率的極限為0.2左右。因此，不能使SiC基板與氮化物半
導(dǎo)體層的晶格不匹配充分緩和。
另外，SiC會吸收由氮化物半導(dǎo)體發(fā)出的光。因此，例如如果是 藍(lán)寶石基板，則即使是行進(jìn)到基板側(cè)的光也能夠利用從基板側(cè)面出來 的光和在基板背面?zhèn)确瓷涞墓?，但是?dāng)使用SiC基板時，存在幾乎不 能利用行進(jìn)到基板側(cè)的光的問題。另一方面，存在以下問題由發(fā)光 層發(fā)出的光，向四周均勻地放射，與取出光的半導(dǎo)體疊層部的上面?zhèn)?相同程度的強(qiáng)度的光也行進(jìn)到SiC基板側(cè)，理論上發(fā)出的光的一半被 浪費。
本發(fā)明鑒于上述狀況而做出，其目的是提供一種以下結(jié)構(gòu)的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光元件通過使用SiC基板，在基板的背面上形成一方的 電極，作為垂直型的發(fā)光元件，同時能夠防止由與基板和氮化物半導(dǎo) 體層的晶格不匹配相伴的氮化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)降低所引起的發(fā)光輸 出降低，并且也能夠有效地利用行進(jìn)到基板側(cè)的光，由此能夠提高外 部量子效率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種即使在具有多層的半導(dǎo)體疊層膜
作為光反射層的情況下，通過極力避免形成該疊層膜時的溫度變化， 也能夠在短吋間內(nèi)進(jìn)行疊層的結(jié)構(gòu)的使用氮化物的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括SiC基板; 直接設(shè)置在該SiC基板上，折射率相互不同的低折射率層和高折射率 層交替疊層而形成的光反射層；設(shè)置在該光反射層上，以至少具有發(fā) 光層形成部的方式疊層氮化物半導(dǎo)體層而形成的半導(dǎo)體疊層部；和在 該半導(dǎo)體疊層部的上面?zhèn)群蜕鲜鯯iC基板的背面上分別設(shè)置的電極。
在此，氮化物半導(dǎo)體是指III族元素Ga與V族元素N的化合物或 者III族元素Ga的一部分或全部置換成Al、 In等其它III族元素的化 合物，和/或V族元素N的一部分置換成P、 As等其它V族元素的氮 化物。另外，低折射率和高折射率是指兩層間的相對的折射率關(guān)系， 而不管折射率的絕對值。另外，利用超晶格等多層結(jié)構(gòu)形成層吋的折 射率是指它的平均折射率。
上述光反射層由AlxGai.xN (0<x<l)與AlyGa,.yN (0《y<l， y <"的疊層結(jié)構(gòu)形成，由此，能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行多層膜的生長工序， 并且能夠疊層膜質(zhì)優(yōu)異的氮化物半導(dǎo)體層。即，當(dāng)要疊層AlGaN系化 合物彼此的折射率變化的半導(dǎo)體層時，無法使兩層間的折射率差太大， 但是當(dāng)使用InGaN系化合物作為高折射率層時，不能像低折射率層 AlxGa^N那樣在約70(TC以上的高溫下生長。另一方面，氮化物半導(dǎo) 體層在高溫下容易形成結(jié)晶性好的層，因此，當(dāng)要形成結(jié)晶性優(yōu)異的 多層膜吋，優(yōu)選盡可能在高溫下進(jìn)行生長。因此，當(dāng)要使用InGaN系 化合物作為高折射率層時，在低折射率層和高折射率層中，必須逐一 改變生長溫度，非常花費時間，并且整體的結(jié)晶性也降低，但是通過 形成AlxGai.xN (0<x<l)與AlyGai.yN(0《y<l， y<x)的疊層結(jié)構(gòu)， 能夠在高溫下改變組成而進(jìn)行生長，因此，能夠在非常短的時間內(nèi)形 成膜質(zhì)優(yōu)異的光反射層。因為膜質(zhì)優(yōu)異，所以光的反射特性也大大提 咼。
上述光反射層的低折射率層和高折射率層中的至少一方可以進(jìn)一 步形成為折射率不同的調(diào)整層與緩和層的超晶格結(jié)構(gòu)。例如，上述調(diào) 整層由InvGai.vN (0《v<l)構(gòu)成，上述緩和層由AlwGaLWN (0<w< O構(gòu)成。 另外，可以在上述發(fā)光層形成部上，形成由低折射率層與高折射 率層的疊層結(jié)構(gòu)形成的第二光反射層。在該情況下，形成為上述發(fā)光 層形成部成為垂直方向的共振器、并且從上述第二光反射層的一部分 取出光，成為面發(fā)光激光器。
上述發(fā)光層形成部由AlaGabIni-a.bN (0《a《l， 0《b《l， 0《a+b 《1)構(gòu)成，并且形成為利用n型層和p型層使活性層成為夾層結(jié)構(gòu)的 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，由此，能夠充分地關(guān)閉載流子，可得到發(fā)光效率優(yōu)異的 半導(dǎo)體發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明，在SiC基板表面直接由多層膜形成光反射層，因此， 在其上疊層的氮化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)提高，并且，在由發(fā)光層發(fā)出的 光中，即使行進(jìn)到基板側(cè)的光也容易由光反射層反射而從表面?zhèn)壬涑觥?即，如上所述，SiC基板與氮化物半導(dǎo)體的晶格常數(shù)等不一致，即使 插入緩沖層，緩沖層為了確保它的導(dǎo)電性而不能那么高地提高A1的混 晶比率，不一定能夠充分發(fā)揮緩沖層的作用，從而不能生長膜質(zhì)良好 的氮化物半導(dǎo)體層。但是，通過形成多層膜，容易提高載流子濃度， 并且晶格常數(shù)等不同的層也容易疊層，因此，能夠提高A1的混晶比率 而生長與SiC基板的晶格常數(shù)接近的層，也能夠提高在其上生長的氮 化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)。另外，該多層膜以成為由發(fā)光層發(fā)出的光的反 射膜的厚度來疊層，由此能夠使行進(jìn)到基板側(cè)的光反射，能夠在表面 側(cè)取出幾乎全部發(fā)出的光。結(jié)果，能夠大大提高外部量子效率，形成 發(fā)光效率優(yōu)異的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
另外，如上所述，通過使光反射層成為AlxGai.xN (0<x<l)與 AlyGai.yN (0《y<l， y<x)的疊層結(jié)構(gòu)，能夠只在約700°C以上的高 溫下生長，因此，能夠疊層結(jié)晶性特別優(yōu)異的氮化物半導(dǎo)體層，并且， 當(dāng)夾著InGaN系化合物時，該層必須在約600°C以下的低溫下生長， 因此，為了形成多層膜必須反復(fù)升高降低溫度，但是能夠也不需要而 非常簡單地生長多層膜。而且，氮化物半導(dǎo)體層在高溫下生長能夠生 長出膜質(zhì)好的半導(dǎo)體層，因此能夠得到膜質(zhì)更好的氮化物半導(dǎo)體層。


圖1是本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的截面和能帶圖的說明
圖。
圖2是表示圖1的光反射層的另一個例子的能帶圖。
圖3是表示現(xiàn)有的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的一個例子的截面說明圖。
符號說明
1SiC基板
2光反射層
3發(fā)光層形成部
4接觸層
5半導(dǎo)體疊層部
7上部電極
8下部電極
21低折射率層
22高折射率層
31n型層
32活性層
33P型層
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行說明。 本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，它的一個實施方式的截面說明圖和
光反射層的能帶圖如圖1所示，在SiC基板1上，直接設(shè)置有折射率 相互不同的低折射率層21與高折射率層22交替疊層的光反射層2， 在該光反射層2上，設(shè)置有以至少具有發(fā)光層形成部3的方式疊層氮 化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體疊層部5。通過分別在半導(dǎo)體疊層部5的上面 側(cè)設(shè)置上部電極7、在SiC基板1的背面上設(shè)置下部電極8而形成。
SiC基板1使用單晶碳化硅基板，在圖1所示的例子中形成為n 型。在該基板1上直接疊層有光反射層2。光反射層2，為與基板1 相同的導(dǎo)電型，例如由n型的AlxGa^N (0<x<l，例如x-0.3)構(gòu)成 的低折射率層21與由n型的AlyGa"yN (0《y<l， y<x，例如y=0)
構(gòu)成的高折射率層22分別以人/ (4n,) 、 X/ (4n2) a為發(fā)出的光的 波長，n，、 n2分別為低折射率層和高折射率層的折射率)的厚度交替 疊層而形成。通過這樣交替地疊層折射率不同的2個層，形成分布型 布拉格反射層(DBR:distributed Bragg reflection)，特別是通過使各 層形成為X/ (4n)的厚度，能夠最好地進(jìn)行反射。
該光反射層2例如形成為由AlxGa,.xN (0<x<l，例如x=0.3)構(gòu) 成的低折射率層21與由AlyGa,-yN (0《y<l， y<x，例如y=0)構(gòu)成 的高折射率層22的疊層結(jié)構(gòu)，由此，都能夠在700 120(TC左右的高 溫下生長，能夠疊層在高溫下結(jié)晶性好的氮化物半導(dǎo)體層，并且，即 使在將兩層交替地疊層的情況下也能夠不使溫度變化而進(jìn)行生長，因 此優(yōu)選。在該情況下，難以使兩層間的折射率差增大，因此，為了提 高反射率，需要增加層數(shù)或者增大低折射率層21的A1的混晶比率。 即使增大A1的混晶比率，也不像緩沖層那樣以塊狀(bulk)形成厚的 層，而形成與GaN層的疊層結(jié)構(gòu)，因此，能夠提高載流子濃度，容易 形成與SiC基板的晶格常數(shù)也接近的優(yōu)質(zhì)的膜。
但是，當(dāng)不過多地提高A1的混晶比率，或一邊增大低折射率層的 Al混晶比， 一邊繼續(xù)增大折射率差的情況下，作為高折射率層22，也 能夠使用由InzGai.zN (0<z<l)構(gòu)成的高折射率層22。在該情況下， AlGaN系化合物在上述的高溫下生長，InGaN系化合物在400 600 r左右的低溫下生長。
另外，上述的低折射率層21和高折射率層22，其中的任一層或 兩層都不是上述的塊狀層，例如如圖2中的能帶圖所示，即使進(jìn)一步 形成為折射率不同的層、例如由InvGai.vN (0《v<l，例如vi)構(gòu)成 的調(diào)整層222與例如由AlwGai.wN (0<w<l，例如『0.1)構(gòu)成的緩 和層221的超晶格結(jié)構(gòu)，如果各個超晶格結(jié)構(gòu)的平均折射率低的層和 高的層交替地疊層，則同樣作為光反射層而做出貢獻(xiàn)，同時能夠利用 超晶格結(jié)構(gòu)抑制由晶格常數(shù)等的不同而引起的晶體缺陷的產(chǎn)生。此外， 低折射率層21和高折射率層22都不限定于上述的例子，只要以容易 利用折射率不同的層反射光的方式疊層即可。
發(fā)光層形成部3在光反射層2上直接形成或者隔著其它的半導(dǎo)體 層形成，在圖l所示的例子中，由雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)利
用由AlaGabln，—a.bN (0<a《l， 0《b《l， 0《a+b《l)的通式表示的氮 化物材料，以夾著活性層32的方式，設(shè)置有例如0.5pm左右的由n 型GaN等形成的n型層31和0.5pm左右的由p型GaN等形成的p型 層33?；钚詫?2選擇具有與發(fā)出的光的波長相應(yīng)的帶隙能的材料， 例如當(dāng)發(fā)出波長為440 470nm的藍(lán)色光時，形成為0.01 0.1pm左 右的由In(H5Ga。.85N構(gòu)成的塊狀結(jié)構(gòu)或l lOnm左右的In^Ga^N阱層 與1 10nm左右的GaN阻擋層的單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)，整 體形成為0.01 0.1nm左右。該發(fā)光層形成部3即使不是雙異質(zhì)結(jié)結(jié) 構(gòu)，也可以是單異質(zhì)結(jié)構(gòu)或利用同質(zhì)結(jié)形成pn結(jié)的結(jié)構(gòu)，只要以形成
利用電子與空穴的再結(jié)合的發(fā)光部的方式疊層半導(dǎo)體層即可。
活性層32通常非摻雜地形成，可以是p型層或n型層。n型層31 和p型層33，從將載流子封閉在活性層中的意義出發(fā)，也優(yōu)選帶隙能 比活性層32大的材料，可以代替上述的GaN而使用AlGaN系化合物， 也可以分別設(shè)置與其它組成的層的復(fù)層，進(jìn)一步，n型層31和p型層 33也可以用不同的組成形成，并不一定限定于這些。
當(dāng)例如像面發(fā)光激光器那樣將該發(fā)光層形成部3用作垂直方向的 共振器的情況下，以整體厚度成為X/n的方式進(jìn)行調(diào)整容易形成共振 器，因此優(yōu)選。在該情況下，利用n型層31和p型層33的厚度進(jìn)行 調(diào)整。另外，當(dāng)作為垂直方向的共振器的情況下，雖然沒有圖示，但 是在該發(fā)光層形成部3上形成有由低折射率層與高折射率層的疊層結(jié) 構(gòu)形成的第二光反射層。從該意義出發(fā)，也可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整它們的組成 和膜厚，使得n型層31和p型層32作為隔離層起作用，或者作為電 子阻擋層或空穴阻擋層等起作用。
通過在發(fā)光層形成部3上設(shè)置例如由p型GaN構(gòu)成的接觸層4， 與上述的光反射層2、發(fā)光層形成部3 —起構(gòu)成半導(dǎo)體疊層部5。接觸 層4為了使與在其上部設(shè)置的電極的歐姆接觸良好、并且使來自上部 電極7的電流擴(kuò)散到發(fā)光元件芯片的整體而設(shè)置，但是也可以在發(fā)光 層形成部3的表面上直接設(shè)置透光性導(dǎo)電層。在設(shè)置有接觸層4的情 況下，從上述目的出發(fā)，也優(yōu)選盡可能增大載流子濃度，因此通常使 用GaN，但是也可以用AlGaN系化合物層或InGaN系化合物層形成。
在該接觸層4上，例如通過形成厚度2 100nm左右的Ni-Au層
或設(shè)置厚度0.1 2jLim左右的ZnO層或ITO層而形成有透光性導(dǎo)電層 6。 ZnO層或ITO層即使增厚也具有透光性，但是Ni-Au層當(dāng)變厚時 透光性會消失，因此形成得較薄。在圖l所示的例子中，ZnO層形成 為0.3pm左右的厚度。該透光性導(dǎo)電層6為了改良氮化物半導(dǎo)體層、 特別是p型氮化物半導(dǎo)體層難以增大載流子濃度，從而難以使電流擴(kuò) 散到芯片的整個面上，以及難以獲得與由作為電極極板的金屬膜構(gòu)成 的上部電極7的歐姆接觸的問題而設(shè)置，因此，只要能夠解決這些問 題，沒有也可以。
在圖l所示的例子中，半導(dǎo)體疊層部5的上面?zhèn)仁怯蓀型構(gòu)成的 層，因此上部電極7作為p側(cè)電極形成，例如以Ti/Au、Pd/Au或Ni-Au 等疊層結(jié)構(gòu)，作為整體形成為0.1 lpm左右的厚度。另外，在SiC 基板1的背面上，下部電極(n側(cè)電極)8，例如以Ti-Al合金或Ti/Au 的疊層結(jié)構(gòu)等，作為整體形成為0.1 lpm左右的厚度。
為了將上述的半導(dǎo)體疊層部5形成為n型，可將Se、 Si、 Ge、 Te 作為H2Se、 SiH4、 GeH4、 TeH4等雜質(zhì)原料氣體混入反應(yīng)氣體內(nèi)而得 到，為了形成為p型，將Mg或Zn作為環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)或二 甲基鋅(DMZn)的有機(jī)金屬氣體混入原料氣體中。但是，在n型的 情況下，即使不混入雜質(zhì)，在成膜時N容易蒸發(fā)，容易自然地成為n 型，因此也能夠利用該性質(zhì)。
下面，用具體的例子簡單地說明本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件 的制法。首先，將SiC基板1設(shè)置在例如MOCVD (有機(jī)金屬化學(xué)氣 相生長)裝置內(nèi)，將生長的半導(dǎo)體層的成分氣體，例如三甲基鎵、三 甲基鋁、三甲基銦、氨氣、作為n型摻雜氣體的H2Se、 SiH4、 GeH4、 TeH4中的任一個、以及作為p型摻雜氣體的DMZn或Cp2Mg中的需 要的氣體，與載氣的H2氣或N2氣一起導(dǎo)入，例如在700 120(TC左 右的溫度下，將n型的Alc.3Ga().7N低折射率層21與GaN高折射率層 22交替地疊層，形成光反射層2。
接著，通過將由GaN構(gòu)成的0.5jum左右厚度的n型層31、量子 阱活性層32、和由GaN構(gòu)成的0.5nm左右厚度的p型層33依次疊層， 生長發(fā)光層形成部3，該量子阱活性層32通過將由In(uGao.9N構(gòu)成的 阱層和由GaN構(gòu)成的阻擋層交替地疊層5個周期左右而得到。接著，
分別依次外延生長由p型GaN構(gòu)成的0.05 2|am左右厚度的p型接觸 層4，形成半導(dǎo)體疊層部5。
此后，在接觸層4的整個表面上設(shè)置Si02保護(hù)膜，在400 800 °〇下進(jìn)行20 60分鐘左右的退火，進(jìn)行接觸層4和p型層33的活化。 當(dāng)退火完成時，將晶片放入濺射裝置或真空蒸鍍裝置中，在接觸層4 的表面上形成0.3pm左右的由ZnO構(gòu)成的透光性導(dǎo)電層6，進(jìn)一步進(jìn) 行Ti、 Al等的成膜，由此形成上部電極7。此后，通過對SiC基板l 的背面?zhèn)冗M(jìn)行研磨，使SiC基板1變薄，通過在基板1的背面上同樣 地進(jìn)行Ti、 Au等金屬膜的成膜，形成下部電極8。最后，進(jìn)行劃線而 進(jìn)行芯片化，由此得到氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片。
根據(jù)本發(fā)明，在氮化物半導(dǎo)體層的疊層中，因為使用SiC基板， 所以能夠形成為與疊層的半導(dǎo)體層的下層的導(dǎo)電型層相同的導(dǎo)電型 層。結(jié)果，能夠在基板的背面上形成與疊層的半導(dǎo)體疊層部的下層的 導(dǎo)電型層連接的下部電極，不需要通過蝕刻將疊層的半導(dǎo)體疊層部的 一部分除去而使下層的導(dǎo)電型層露出。因此，能夠簡單地形成電極， 而沒有由對半導(dǎo)體疊層部的一部分進(jìn)行蝕刻而產(chǎn)生的污染物的不良影 響。
另外，因為在SiC基板表面上直接形成光反射層，所以由發(fā)光層 形成部發(fā)出并行進(jìn)到基板側(cè)的光也不會被SiC基板吸收，而在表面?zhèn)?反射并與向表面?zhèn)鹊墓庖黄饛谋砻鎮(zhèn)确派?。結(jié)果，外部量子效率大幅 提高，可得到亮度非常高的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，光反射層 中，折射率不同的層分別以例如V (4n)左右的厚度交替地疊層，因 此，即使是例如AlGaN系化合物的Al的混晶比率高的層也能夠?qū)⑤d 流子濃度提高到比較高，能夠生長晶格常數(shù)與SiC基板接近的AlGaN 系化合物。結(jié)果，能夠使SiC基板與GaN層等的晶格不匹配緩和，從 而能夠生長結(jié)晶性更優(yōu)異的氮化物半導(dǎo)體層。
如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠得到在基板的背面上形成有一方 的電極的垂直型的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，制造工序容易，而且能夠 得到使用方便的發(fā)光元件，并且氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶性優(yōu)異，發(fā)光 效率提高，進(jìn)一步，行進(jìn)到基板側(cè)的光也能夠在表面?zhèn)缺环瓷涠茫?因此，外部量子效率大幅提高，能夠得到亮度非常高的氮化物半導(dǎo)體
發(fā)光元件。
在上述的例子中，使基板為n型并使下層的半導(dǎo)體層為n型，但 是也可以使基板為P型并使下層為P型層。另外，將發(fā)光層形成部形 成為由n型層和p型層夾持活性層的夾層結(jié)構(gòu)的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是也 可以進(jìn)一步在某個層間插入其它的半導(dǎo)體層，或形成為單異質(zhì)結(jié)構(gòu)， 或形成為同質(zhì)pn結(jié)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到使用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色系或紫外光的半 導(dǎo)體發(fā)光元件，通過進(jìn)行發(fā)光色轉(zhuǎn)換用熒光體的涂敷等，也能夠形成 白色光發(fā)光元件，能夠用于白色光源、照明等廣泛的電子設(shè)備的光源 和指示燈、照明器具、消毒用器具等。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，包括SiC基板；直接設(shè)置在該SiC基板上，折射率相互不同的低折射率層和高折射率層交替疊層而形成的光反射層；設(shè)置在該光反射層上，以至少具有發(fā)光層形成部的方式疊層氮化物半導(dǎo)體層而形成的半導(dǎo)體疊層部；和在該半導(dǎo)體疊層部的上面?zhèn)群退鯯iC基板的背面上分別設(shè)置的電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述光反射層由AlxGai—XN (0<x<l)與AlyGa^N (0《y<l， y <x)的疊層結(jié)構(gòu)形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 所述光反射層的低折射率層和高折射率層中的至少一方進(jìn)一步形成為折射率不同的調(diào)整層與緩和層的超晶格結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述調(diào)整層由InvGa,.vN(0《v〈l)構(gòu)成，所述緩和層由AlwGai.wN (0<w<l)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 在所述發(fā)光層形成部上，形成有由低折射率層與高折射率層的疊層結(jié)構(gòu)形成的第二光反射層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 形成為所述發(fā)光層形成部成為垂直方向的共振器、并且從所述第二光反射層的一部分取出光，成為面發(fā)光激光器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于所述發(fā)光層形成部由AaGabIni.a.bN (0《a《l， 0《b《l， 0《a+b 《1)構(gòu)成，并且形成為利用n型層和p型層使活性層成為夾層結(jié)構(gòu)的 雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過使用SiC基板，作為垂直型的發(fā)光元件，同時能夠防止由與基板和氮化物半導(dǎo)體層的晶格不匹配相伴的氮化物半導(dǎo)體層的膜質(zhì)降低所引起的發(fā)光輸出降低，并且也能夠有效地利用行進(jìn)到基板側(cè)的光的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。在SiC基板(1)上，直接設(shè)置有折射率相互不同的低折射率層(21)與高折射率層(22)交替疊層而形成的光反射層(2)，在該光反射層(2)上，設(shè)置有以至少具有發(fā)光層形成部(3)的方式疊層氮化物半導(dǎo)體層而形成的半導(dǎo)體疊層部(5)。分別在半導(dǎo)體疊層部(5)的上面?zhèn)仍O(shè)置有上部電極(7)、在SiC基板(1)的背面上設(shè)置有下部電極(8)。
文檔編號H01S5/183GK101180743SQ20068001791
公開日2008年5月14日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者園部雅之, 田中治夫 申請人:羅姆股份有限公司