[发明专利]氮化物半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

含氮的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体(以下称为“氮化物半导体”)所具有的带隙能量相当于波长从红外区到紫外区的光的能量，因此，能够用作为发出的光的波长从红外区到紫外区的发光元件的材料、或用作为接收的光的波长在该范围内的光接收元件的材料。

另外，由于构成氮化物半导体的原子之间的结合牢固，其绝缘破坏电压较高，饱和电子速度较大，因此，氮化物半导体也可以用作为耐高温、高输出、高频率的晶体管等电子器件的材料。

此外，氮化物半导体对于环境基本无害，是一种容易进行处理的材料而备受关注。

使用这种氮化物半导体的氮化物半导体发光元件中，发光层通常采用量子阱结构。当施加了电压时，电子与空穴会发生扩散而进入发光层中，在发光层内的阱层中，电子与空穴将再次结合而发光。

关于InGaN系LED(发光二极管)，提出了在多重量子阱结构(Multi Quantum Wells，以下记为“MQWs”)的正下方插入由InGaN/GaN构成的应变层超晶格(Strained-Layer Superlattice，以下记为“SLS”)结构来提高LED的发光强度。但是这一物理现象的详细情况并不清楚。另外，也不清楚LED的发光强度是否依赖于SLS结构中的重复周期数。

另一方面，已知氮化物半导体结构存在被称为V形坑(V pit、V-shaped pit)的形状缺陷。例如专利文献1(日本专利特开2005-277423号公报)中公开了在LED芯片的表面形成有“六棱锥空洞”的结构。

V形坑是一种缺陷，因此，通常考虑是否通过抑制其产生来提高LED的特性。另一方面，非专利文献1(A.Hangleiter,F.Hitzel,C.Netzel,D.Fuhrmann,U.Rossow,G.Ade,and P.Hinze,“Suppression of Nonradiative Recombination by V-Shaped Pits in GaInN/GaN Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency”,Physical Review Letters95,127402(2005))中发表了MQWs内V形坑的作用。据此可知，当MQWs内存在V形坑时，量子阱宽度在V形坑的斜面上会变窄，因此，量子能级的能量会变大，基于这些效果，带隙实质上变大，防止量子阱中的电子、空穴到达V形坑内部，其结果能够抑制MQWS内的非发光再结合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-277423号公报

专利文献

非专利文献1：A.Hangleiter,F.Hitzel,C.Netzel,D.Fuhrmann,U.Rossow,G.Ade,and P.Hinze,“Suppression of Nonradiative Recombination by V-Shaped Pits in GaInN/GaN Quantum Wells Produces a Large Increase in the Light Emission Efficiency”,Physical Review Letters95,127402(2005)

发明内容

发明所要解决的技术问题

氮化物半导体发光元件需要进一步提高发光效率。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种发光效率优异的氮化物半导体发光元件。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明在发光层上形成了规定尺寸的V形坑的情况下，能够提高氮化物半导体发光元件的发光效率。具体而言，本发明所涉及的第一氮化物半导体发光元件由n型氮化物半导体层、触发层、V形坑扩大层、发光层、p型氮化物半导体层按照此顺序依次设置而构成。发光层中形成有V形坑。触发层由晶格常数不同于构成n型氮化物半导体层上表面的材料的氮化物半导体材料构成。V形坑扩大层由晶格常数与构成n型氮化物半导体层上表面的材料实质上相同的氮化物半导体材料构成，其厚度在5nm以上、5000nm以下。