[发明专利]氮化物半导体发光器件和半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光器件，具体涉及能够通过允许隧道电流的良好流动来实现降低的驱动电压的氮化物半导体发光器件。

此外，本发明涉及半导体发光器件，具体涉及通过使用表面等离激元(plasmon)效应而具有提高的发光效率的半导体发光器件。

背景技术

例如，非专利文献1(IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，VOL.8，NO.4，JULY/AUGUST 2002，pp.739-743)公开了一种使用隧道结的氮化物半导体发光二极管器件，作为包括氮化物半导体的氮化物半导体发光器件的一个示例。

图11示出了使用非专利文献1中描述的隧道结的传统氮化物半导体发光二极管器件的横截面图。该氮化物半导体发光二极管器件的结构是：GaN缓冲层1102、Si掺杂n型GaN层1103(层厚度：3μm)、有源层1104、Mg掺杂p型GaN层1105(层厚度：50nm)、Mg高掺杂p⁺型GaN层1106(层厚度：10nm)、Si高掺杂n⁺型GaN层1107(层厚度：10nm)、以及Si掺杂n型GaN层1108(层厚度：200nm)连续地堆叠在蓝宝石衬底1101上，其中，所述有源层1104具有由堆叠构成的MQW，在所述堆叠中InGaN层(层厚度：2nm)和GaN层(层厚度：8nm)交替地堆叠六次，在Si掺杂n型GaN层1103上形成第一n电极1109，在Si掺杂n型GaN层1108上形成第二n电极1110。从而Mg高掺杂p⁺型GaN层1106与Si高掺杂n⁺型GaN层1107之间的pn结形成隧道结。

在使用隧道结的这种氮化物半导体发光二极管器件中，电流在Si掺杂n型GaN层1108的平面内传播，并且电流通过利用Mg高掺杂p⁺型GaN层1106和Si高掺杂n⁺型GaN层1107之间的隧道结而在Mg掺杂p型GaN层1105与Si掺杂n型GaN层1108之间流动。

此外，最近尝试了在半导体发光器件中通过使用表面等离激元来提高发光效率。

图18中的示意性横截面图示出了专利文献1(日本专利公开No.2005-108982)中公开的表面等离激元的氮化物半导体发光二极管器件。在该氮化物半导体发光二极管器件中，n型GaN层1802(层厚度：大约5μm)、n型AlGaN覆层1803(层厚度：大约0.15μm)、多量子阱有源层1804、非掺杂GaN保护层1805(层厚度：大约10nm)、p型AlGaN覆层1806(层厚度：大约0.15μm)、以及p型GaInN接触层1807(层厚度：大约0.3μm)依次形成在衬底1801上，其中所述多量子阱有源层1804包括交替地堆叠的多个GaN层和多个GaInN层。

在p型GaInN接触层1807上形成多个针对p型的电极(例如，岛)，所述针对p型的电极(例如，岛)例如具有三层结构，所述三层结构包括：Pd第一电极层1808(层厚度：大约1nm)、Ag第二电极层1809(层厚度：大约2nm)和Au保护层1810(层厚度：大约1nm)。这些针对p型的电极是以二维形式周期性地布置的。每一个针对p型的电极具有环形二维形状。同时，在衬底1801的下表面上形成针对n型的电极1811。

Ag的表面等离激元频率与光波长的430nm频段左右的波长相对应，略微大于该波长的在蓝色区域中的光可以激励表面等离激元。在专利文献1中描述的氮化物半导体发光二极管器件中，在指定的时间段内布置针对p型的电极，并使从多量子阱有源层1804发射的在蓝色区域中的光经过Ag第二电极层1809，使得在Ag第二电极层1809的表面侧激励表面等离激元，从而得到表面等离激元效应。

应注意，因为Ag第二电极层1809不能建立与p型GaInN接触层1807的良好欧姆接触，所以提供了在针对p型的电极中包含的Pd第一电极层1808以建立与p型GaInN接触层1807的良好欧姆接触。此外，为了不妨碍表面等离激元的激励，在Ag第二电极层1809的表面侧形成特别薄的Pd第一电极层1808。