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公開番号2025072764
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2023183068
出願日2023-10-25
発明の名称窒化物半導体発光素子
出願人日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H10H 20/825 20250101AFI20250501BHJP()
要約【課題】発光効率の向上を図った窒化物半導体発光素子を提供する。
【解決手段】n側半導体層10と、p側半導体層20と、n側半導体層とp側半導体層との間に配置される活性層5と、を有する半導体構造体と、p側半導体層上に配置されるp側電極21と、を備え、p側半導体層は、p側電極側から順に、p側電極と接しAl及びp型不純物を含む第1層81と、p型不純物を含み、Al組成比及びp型不純物濃度が第1層よりも小さい第2層82と、p型不純物を含み、Al組成比が第2層よりも大きく、p型不純物濃度が第1層よりも小さく、厚さが第1層の厚さ及び第2層の厚さよりも厚い第3層83と、を含む第1半導体部8を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ｎ側半導体層と、ｐ側半導体層と、前記ｎ側半導体層と前記ｐ側半導体層との間に配置される活性層と、を有する半導体構造体と、
前記ｐ側半導体層上に配置されるｐ側電極と、を備え、
前記ｐ側半導体層は、前記ｐ側電極側から順に、前記ｐ側電極と接しＡｌ及びｐ型不純物を含む第１層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比及びｐ型不純物濃度が前記第１層よりも小さい第２層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比が前記第２層よりも大きく、ｐ型不純物濃度が前記第１層よりも小さく、厚さが前記第１層の厚さ及び前記第２層の厚さよりも厚い第３層と、を含む第１半導体部を有する窒化物半導体発光素子。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも厚い請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｐ側半導体層は、前記第１半導体部と前記活性層との間に配置される第２半導体部をさらに有し、
前記第２半導体部は、前記第１半導体部側から順に、前記第２層よりもＡｌ組成比が大きく、前記第３層よりもＡｌ組成比が小さい第４層と、前記第４層よりもＡｌ組成比が小さい第５層と、を含み、
前記第４層のｐ型不純物濃度及び前記第５層のｐ型不純物濃度は、前記第３層のｐ型不純物濃度よりも小さい請求項１または２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記第４層の厚さは、前記第３層の厚さよりも厚く、
前記第５層の厚さは、前記第３層の厚さよりも厚い、請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記ｐ側半導体層は、前記第２半導体部と前記活性層との間に配置される第３半導体部をさらに有し、
前記第３半導体部は、前記第１層のＡｌ組成比及び前記第３層のＡｌ組成比よりも大きいＡｌ組成比を有する第６層と、前記第６層よりも前記活性層に近い位置に配置され、前記６層のｐ型不純物濃度よりも大きいｐ型不純物濃度を有する第７層とを有する請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記第７層のｐ型不純物濃度は、前記第１層のｐ型不純物濃度よりも小さい請求項５に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
前記第２層の厚さは、前記第１層、前記第２層、及び、前記第３層の合計厚さの２０％以上、４０％以下である請求項１又は２に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記第４層のＡｌ組成比は、前記第１層のＡｌ組成比及び前記第３層のＡｌ組成比よりも小さく、
前記第１層のＡｌ組成比と、前記第３層のＡｌ組成比との差は、５％以上１０％以下である請求項３に記載の窒化物半導体発光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体発光素子に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層とを含む窒化物半導体からなる発光素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１７８１７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
窒化物半導体発光素子は、発光効率の向上が求められている。
本開示は、発光効率の向上が可能な窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、本開示に係る窒化物半導体発光素子は、
ｎ側半導体層と、ｐ側半導体層と、前記ｎ側半導体層と前記ｐ側半導体層との間に配置される活性層と、を有する半導体構造体と、
前記ｐ側半導体層上に配置されるｐ側電極と、を備え、
前記ｐ側半導体層は、前記ｐ側電極側から順に、前記ｐ側電極と接しＡｌ及びｐ型不純物を含む第１層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比及びｐ型不純物濃度が前記第１層よりも小さい第２層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比が前記第２層よりも大きく、ｐ型不純物濃度が前記第１層よりも小さく、厚さが前記第１層の厚さ及び前記第２層の厚さよりも厚い第３層と、を含む第１半導体部を有する。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように構成された本開示に係る窒化物半導体発光素子によれば、発光効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示に係る窒化物半導体発光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ｎ側半導体層、活性層、およびｐ側半導体層を有する窒化物半導体発光素子において、例えば、ｐ側電極が配置されるｐ側半導体層を、ＡｌＧａＮ層を含む層とすることで、活性層から出射される光が吸収されにくい層とすることができ、発光効率を向上できる。しかしながら、ＡｌＧａＮ層は、ＧａＮ層と比較してｐ型不純物が活性化されにくい層である。また、ｐ側電極が配置されるｐ側半導体層を、ＧａＮ層を含む層とすることで、ｐ型不純物が活性化されやすい層とすることができるが、ＧａＮ層は、ＡｌＧａＮ層と比較して、活性層から出射される光が吸収されやすい。本発明者は、上記事項を考慮し、鋭意検討した結果、ｐ側電極が配置されるｐ側半導体層を、比較的ｐ型不純物を多く含むＡｌＧａＮ層と、ＧａＮ層とを含む積層構造とすることで、ｐ側電極とｐ側半導体層との接触抵抗を低くできかつ活性層から出射される光の光吸収率を低くできるという知見を得た。
【０００９】
本開示に係る窒化物半導体発光素子は、
ｎ側半導体層と、ｐ側半導体層と、前記ｎ側半導体層と前記ｐ側半導体層との間に配置される活性層と、を有する半導体構造体と、
ｐ側半導体層上に配置されるｐ側電極と、を備え、
ｐ側半導体層は、ｐ側電極側から順に、ｐ側電極と接しＡｌ及びｐ型不純物を含む第１層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比及びｐ型不純物濃度が第１層よりも小さい第２層と、ｐ型不純物を含み、Ａｌ組成比が第２層よりも大きく、ｐ型不純物濃度が第１層よりも小さく、厚さが第１層の厚さ及び第２層の厚さよりも厚い第３層と、を含む第１半導体部を有している。
【００１０】
以上のように構成された本開示に係る窒化物半導体発光素子によれば、発光効率を向上させることができる。
具体的には、Ａｌ及びｐ型不純物を含む第１層のｐ型不純物濃度を、第２層及び第３層よりも高くすることにより、ｐ型不純物の準位を介してホールを移動させることができるため、第１層とｐ側電極との接触抵抗を低くすることができ、順方向電圧Ｖｆを低くできる。
また、第１層にＡｌを含有させることにより、バンドギャップを大きくすることができるため、活性層から出射される光の吸収を低減でき、発光出力を高くすることができる。
さらに、効果的に、発光効率を向上させるために以下のように構成している。
まず、第２層のＡｌ組成比を、第１層及び第３層よりも小さくすることにより、第２層に含有させるｐ型不純物を活性化しやすくすることでき、その結果、活性層へホール供給しやすくして、順方向電圧Ｖｆを低くしている。
また、第２層のｐ型不純物濃度を、第１層よりも低くすることにより、第２層の結晶性の悪化を低減している。
さらに、第３層にＡｌを含有させることにより、第３層による光の吸収を低減し、また、第３層におけるｐ型不純物濃度を、第１層よりも低くすることにより、第３層の結晶性の悪化を低減している。
またさらに、ｐ型不純物を含む第３層の厚さを、第１層の厚さ及び第２層の厚さよりも厚くすることにより、活性層へホール供給しやすくしている。
（【００１１】以降は省略されています）

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