[发明专利]深紫外LED及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深紫外LED技术，其代表有作为III-V族氮化物半导体发光元件的AlGaN基深紫外LED(Light Emmiting Diode)。

背景技术

作为发光波长为220nm至350nm的深紫外LED的一例，有以280nm为设计波长的AlGaN基深紫外LED，由相对该深紫外光吸收率高的p-GaN接触层和反射率低的Au电极组合构成。因此，有将该p-GaN接触层全部置换成相对所述深紫外光透明的p-AlGaN接触层，进一步将所述Au电极置换成反射率高的Al反射电极，以此提高其光提取效率(LEE：Light Extraction Efficiency)，改善外部量子效率(EQE:External Quantum Efficiency)的技术。

另外，在非专利文献1和非专利文献2中，对于上述技术有以下的报告：为取得Al反射电极和透明p-AlGaN接触层的欧姆接触，通过在其中间插入薄至1nm、抑制对深紫外光强吸收的Ni层，将LEE改善至15％，将EQE从3.8％改善至7％。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2012/127660号公报

专利文献2：日本专利第5315513号公报

非专利文献

非专利文献1：第60届应用物理学会春季学术演讲会演讲预稿集(2013年春神奈川工科大学)29p-G21-10

非专利文献2：战略创造研究推进事业CREST研究领域“面向新功能创成的光·光量子科学技术”研究课题“230-350nm带InAlGaN基深紫外高效率发光装置的研究”研究结束报告(研究期间平成19年10月至平成25年3月)

发明内容

但是，在采用透明p-AlGaN接触层的情况下，由于与以往的p-GaN接触层相比驱动电压上升5V左右，所以光电转换效率(WPE)恶化至3％。这推断是因为以下原因：即使插入Ni层，仍然未能充分取得透明p-AlGaN接触层和Al反射电极的欧姆接触。再加上，将所述Ni层控制在1nm的薄度并将其层叠，在技术上伴随有相当的难度，在产品的实用化方面对制造成本和成品率带来很大影响。因此，持续进行用于获得与EQE同等的WPE的LED结构的改良成为课题。

在这样的背景下，在专利文献1中，所述p-GaN接触层设有开口部，经过该开口部的、来自发光层的光的一部分被反射金属层反射，以此谋求提高光提取效率。但是，这未能排除开口部之外的p-GaN接触层带来的吸收影响，换句话说，也就是未能达到控制并抑制p-GaN接触层其本身吸收的彻底解决。

另一方面，在本发明申请人的发明所涉及的专利文献2中，在具有不同折射率的两个结构体构成的界面上，将光子晶体形成在一个或两个以上的光提取层的任意深度位置，来达到提高LEE，该光子晶体具有满足布拉格散射条件的周期结构。但是，其实施例为下述内容：在光提取层形成光子晶体周期结构，抑制所述界面的设计波长的全反射，谋求提高LEE。即、不是具体公开光子晶体周期结构的导入的内容，该光子晶体周期结构是通过光子晶体周期结构着重使光进行透射，贯穿多层而形成反射目的的。

本发明，在深紫外光LED方面，以既维持高的光电转换效率又提高光提取效率为目的。

根据本发明的一个观点，提供一种以设计波长为λ的深紫外LED，其特征在于，从与基板的相反侧起依序具有反射电极层、金属层、p型GaN接触层、相对波长λ透明的p型AlGaN层，具有设于至少包括所述p型GaN接触层和所述p型AlGaN层的界面的厚度方向的范围的光子晶体周期结构，并且，所述光子晶体周期结构具有光子带隙。

在设置所述p型AlGaN层和高效率Al反射电极来提高外部量子效率(EQE)的情况下，随着接触抵抗的增大光电转换效率(WPE)降低成为问题，对于该问题，通过设置p型GaN接触层来降低接触抵抗而使光电转换效率(WPE)提高，同时在由p型GaN构成的接触层和p型AlGaN层设置反射型光子晶体周期结构，能够提高LEE。

反射型光子晶体周期结构，通过具有光子带隙来反射波长λ的光。因为能够抑制金属层和p型氮化物半导体的光吸收，所以能够增大光的提取效率。