半導体発光装置
【課題】本発明の実施形態は、発光効率を向上させた半導体発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体発光装置は、第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する。そして、前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第１半導体層の表面に平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、を備える。
【解決手段】実施形態に係る半導体発光装置は、第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する。そして、前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第１半導体層の表面に平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光装置は、照明器機やディスプレイなどの分野に広く用いられ、その光出力の向上が求められている。例えば、半導体発光装置の一つである発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）では、光を放出する発光面に電流広がりと光取出しとを兼ねた透明電極を設け、発光面とは反対の主面側に反射電極を設けることにより光出力を向上させている。
【０００３】
一方、半導体発光装置には、消費電力の低減についても大きな期待が寄せられている。このため、半導体発光装置の光出力を単純に向上させるだけでなく、その発光効率を向上させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、発光効率を向上させた半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る半導体発光装置は、第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する。そして、前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第１半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光装置のチップ面を例示する模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体発光装置の特性を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を示す模式断面図である。
【図５】図４に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図６】図５に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。以下の実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても良い。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光装置１００の断面構造を示す模式図である。半導体発光装置１００は、例えば、窒化物半導体を材料とする青色ＬＥＤである。
【００１０】
半導体発光装置１００は、第１半導体層であるｎ型クラッド層５と、第２半導体層であるｐ型クラッド層７と、ｎ型クラッド層５とｐ型クラッド層７との間に設けられた発光層９と、を含む。そして、各半導体層は、支持基板２５の上にｐ電極２１を介して設けられる。
【００１１】
ｐ電極２１は、発光層９とは反対側のｐ型クラッド層７の表面に接する。ｐ型クラッド層７は、発光層９の側からオーバーフロー防止層７ａと、ｐ型ＧａＮ層７ｂと、ｐ型コンタクト層７ｃを含む。オーバーフロー防止層７ａは、例えば、厚さ１０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層からなり、発光層９からｐ型ＧａＮ層７ｂへの電子のオーバーフローを抑制する。ｐ型コンタクト層７ｃは、例えば、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）が５×１０１８ｃｍ−３以上の高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層であり、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間のコンタクト抵抗を低減する。
【００１２】
発光層９とｎ型クラッド層５との間には、超格子層６が設けられる。超格子層６は、例えば、厚さ１ｎｍのｎ型Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎと、厚さ２ｎｍのｎ型ＧａＮ層を交互に積層した構造を有し、ｎ型クラッド層５と発光層９との間の格子定数の違いによる結晶歪を緩和する。
【００１３】
図１に示すように、ｎ型クラッド層５は、ｎ型クラッド層５の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部５ａを有する。ｎ型クラッド層５の厚さが、例えば、２μｍであれば、薄層部５ａの厚さは、１μｍ以下とする。そして、発光層９とは反対側のｎ型クラッド層５の表面（薄層部５ａの表面を含む）には、透明電極１３が設けられる。透明電極１３は、例えば、可視光を透過させる導電膜からなり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を含む。透明電極１３の上には、ｎ電極１７が選択的に設けられる。
【００１４】
半導体発光装置１００では、第１電極であるｎ電極１７と、第２電極であるｐ電極２１と、の間に駆動電流を流すことにより、発光層９から青色の光が放射される。そして、発光層９から放射された光は、透明電極１３を透過して外部に放出される。ｐ電極２１は、発光層９から放射された光をｎ型クラッド層５の方向に反射する。これにより、発光効率を向上させる。
【００１５】
一方、ｎ型クラッド層５には薄層部５ａが設けられ、薄層部５ａの下の発光層９へ注入されるキャリア（電子および正孔）の密度を高くするように構成される。すなわち、発光層９から薄層部５ａを介して透明電極１３に至る電流経路の抵抗は、発光層９から薄層部５ａ以外の厚いｎ型クラッド層５を介して透明電極１３に流れる電流経路の抵抗よりも小さい。このため、ｐ電極２１から透明電極１３へ流れる駆動電流の多くが、薄層部５ａを介した電流経路に集中し、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、発光層９の他の部分よりも多くなる。
【００１６】
さらに、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間には、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂが設けられる。電流ブロック層２３ａは、ｐ型クラッド層７の表面に対して平行な平面視において、ｎ電極１７と重なる位置に設けられる。そして、ｐ電極２１とｎ電極１７との間の電流経路を遮断し、ｎ電極２１の下の発光層９に流れる電流を抑制する。
【００１７】
一方、電流ブロック層２３ｂは、ｐ型クラッド層の表面に対して平行な平面視において、薄層部５ａに重ならない位置に設けられる。電流ブロック層２３ｂは、薄層部５ａ以外のｎ型クラッド層５を介した、ｐ電極２１から透明電極１３への電流経路を遮断し、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａ以外の部分を介して流れる電流を抑制する。
【００１８】
すなわち、本実施形態に係る半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５に設けられた薄層部５ａと、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂとにより、薄層部５ａを介したｐ電極２１から透明電極１３への電流経路に駆動電流を集中させる。これにより、薄層部５ａの下の発光層９に注入されるキャリアの密度を高くして発光効率を向上させる。
【００１９】
図２は、半導体発光装置１００のチップ面を例示する模式図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、支持基板２５の上にｎ型クラッド層５と、ｐ型クラッド層７と、発光層９と、を含む積層体が設けられ、ｎ型クラッド層５の表面に透明電極１３が設けられる。
【００２０】
例えば、図２（ａ）に示すように、ｎ型クラッド層５に設けられる複数の薄層部５ａは、離間した複数の凹部として形成することができる。その形状は任意であり、同図に示すように矩形でも良いし、円形でも良い。隣り合う薄層部５ａの間隔は、電子または正孔の拡散長以上で、製造過程におけるサイドエッチング等を考慮しても離間して形成できる値(２〜１００μｍ)が好ましい。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、複数のストライプ状の薄層部５ａを、ｎ電極１７を除くｎ型クラッド層５の表面に均等に設けても良い。さらに、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間の電流ブロック層２３は、ｐ型クラッド層７の表面に対して平行な平面視において、薄層部５ａに重ならないように設ける。
【００２２】
例えば、図２（ａ）に示すように、ｎ型クラッド層５に相互に離間して設けられた複数の薄層部５ａを囲んだ電流ブロック層２３が設けられる。同図では、ｎ電極１７の下に設けられる部分２３ｂと、薄層部５ａに重ならない部分２３ａと、が一体に設けられた例を示す。
【００２３】
一方、図２（ｂ）では、ストライプ状の薄層部５ａの間に電流ブロック層２３ａが設けられている。さらに、ｎ電極１７の下に電流ブロック層２３ｂ（図１参照）を設けても良い。
【００２４】
図３は、半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性を示す模式図である。横軸に駆動電流ＩＤを示し、縦軸に光出力Ｌを示している。図２中のＡは、半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性を示すグラフであり、Ｂは、比較例に係る半導体発光装置（図示しない）のＩ−Ｌ特性を示すグラフである。比較例に係る半導体発光装置は、薄層部５ａが設けられずｎ型クラッド層５の厚さが均一である点、および、電流ブロック層２３ｂが設けられない点で、半導体発光装置１００と相違する。
【００２５】
均一な厚さのｎ型クラッド層５の表面に透明電極１３を形成すると、駆動電流ＩＤは、ｎ型クラッド層７の全面に広がり均一に発光層９に注入される。このため、電流ブロック層２３ａが設けられたｎ電極１７の下を除く発光層９の全体が発光し、例えば、グラフＢのＩ−Ｌ特性を示す。
【００２６】
グラフＢに示す光出力Ｌは、駆動電流ＩＤを増やすにしたがって単調に増加する。しかしながら、駆動電流ＩＤが小さい低注入領域ＩＬでは、駆動電流ＩＤに対する光出力Ｌの増加率が小さく発光効率が低い。そして、低注入領域ＩＬを越えて駆動電流を流すと、光出力Ｌの増加率が高くなり発光効率が向上する。さらに、駆動電流ＩＤを増加させ高注入領域ＩＨになると、光出力Ｌは徐々に飽和する。
【００２７】
例えば、半導体発光装置は、寿命および制御性を勘案して、光出力Ｌが飽和傾向を示す高注入領域ＩＨよりも駆動電流ＩＤが小さい実用範囲で使用される。
【００２８】
これに対し、グラフＡに示す半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性では、低注入領域ＩＬから光出力の増加率が向上し、実用範囲において比較例に係る半導体発光装置よりも高出力となる。この違いは、以下のように説明される。
【００２９】
駆動電流ＩＤにより発光層９に注入される電子および正孔には、光を放出して再結合するものと、光を放出しない非発光過程を介して再結合するものとがある。例えば、非発光過程として、バンドギャップ中の深い準位（Deep Level）を介して再結合するＳＲＨ過程（Shockley-Read-Hall process）が知られている。発光層９に注入される電子および正孔の数が少ない場合には、このような非発光再結合が高い割合で発生するが、非発光再結合に寄与する深い準位の数は限られており、電子および正孔の数が多くなるにつれて発光再結合の割合が高くなり発光効率が向上する。このため、グラフＢに示すようなＩ−Ｌ特性が生じる。
【００３０】
一方、半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａを介して流れる駆動電流ＩＤが多くなるため、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、ｎ型クラッド層５が厚い部分の下の発光層９におけるキャリア密度よりも高くなる。したがって、発光層９のうちの薄層部５ａの下の部分が主体的に発光に寄与する。
【００３１】
すなわち、半導体発光装置１００では、実質的な発光領域が薄層部５ａの下の部分に狭められるため、比較例に係る半導体発光装置よりも低注入領域ＩＬにおける発光領域のキャリア密度が高くなる。これにより、非発光再結合の割合が低下し、実用範囲における発光効率が向上する。
【００３２】
さらに、駆動電流ＩＤが大きい高注入領域ＩＨでも、半導体発光装置１００の薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、比較例に係る半導体発光装置の発光層におけるキャリア密度よりも高くなる。このため、発光層９からｐ型クラッド層に流れる電子のオーバーフロー、もしくは、オージェ効果（Auger effect）などによる電流損失が増加し、光出力Ｌの飽和傾向が顕著となる。この結果、高注入領域ＩＨにおける半導体発光装置１００の光出力Ｌは、比較例に係る半導体発光装置の光出力よりも低くなる。しかしながら、駆動電流の実用範囲において光出力が上回っていれば、半導体発光装置１００は、比較例に係る半導体発光装置よりも高出力であり、発光効率が改善されると言える。
【００３３】
一方、薄層部５ａに過度の電流が集中すると、駆動電流の実用範囲においても光出力の飽和傾向が生ずる場合がある。そこで、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、薄層部５ａは、ｎ電極１７の下の部分を除いたｎ型クラッド層５の表面の全面、もしくは、広い領域に均等に設けることが望ましい。
【００３４】
また、半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａよりも厚い部分を介した電流経路にも駆動電流の一部を流し、ｎ型クラッド層５の厚い部分の下の発光層９にもキャリアを注入することが好ましい。すなわち、キャリア密度が低い発光層９は、発光の吸収体として機能する。このため、薄層部５ａよりも厚い部分の下の発光層９にキャリアを注入し、光吸収を抑制して発光効率を向上させることができる。例えば、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａよりも厚い部分の表面にも透明電極１３を設けることにより、その下の発光層９へキャリアを注入する。
【００３５】
さらに、透明電極１３は、ｎ型クラッド層５の外縁の内側に設ける。すなわち、ｎ型クラッド層５の外縁に沿った部分には、透明電極１３を設けない。例えば、ｎ型クラッド層５および発光層９の側面には、表面欠陥が高密度に存在する。このため、ｎ型クラッド層の外縁に駆動電流を流すと非発光再結合が増加し、発光効率を低下させることになる。したがって、ｎ型クラッド層５の外周に沿った部分に透明電極１３を設けないことにより、ｎ型クラッド層５および発光層９の側面に流れる駆動電流を抑制し、発光効率の低下を回避することができる。
【００３６】
次に、図４〜図６を参照して、半導体発光装置１００の製造過程を説明する。図４（ａ）〜図６（ｂ）は、各工程におけるウェーハの断面を示す模式図である。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、サファイア基板３の上に、ｎ型クラッド層５と、超格子層６と、発光層９と、ｐ型クラッド層７と、を順に成長したウェーハ１０ａを形成する。これらの層は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。
【００３８】
例えば、ｎ型クラッド層５として、厚さ２．０μｍのｎ型ＧａＮ層を形成し、その上に、厚さ１ｎｍのｎ型Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ層と、厚さ２ｎｍのｎ型ＧａＮ層を交互に２０ペアからなる超格子層６を形成する。さらに、発光層９として、８つの量子井戸を含む多重量子井戸（Multiple Quantum Well；ＭＱＷ）構造を形成する。量子井戸は、Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる厚さ２．５ｎｍの井戸層と、Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる厚さ１０ｎｍの障壁層と、を含む。
【００３９】
発光層９の上に形成されるｐ型クラッド層７は、例えば、発光層９の側から厚さ１０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層と、厚さ４０ｎｍのｐ型ＧａＮ層と、ｐ型不純物が高濃度にドープされた厚さ５ｎｍのｐ型コンタクト層を含む。例えば、ｐ型ＧａＮ層の濃度を５×１０１７ｃｍ−３とし、ｐ型コンタクト層として５×１０１８ｃｍ−３以上の濃度のｐ型ＧａＮ層を形成する。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、ｐ型クラッド層７の上に、電流ブロック層２３と、ｐ電極２１ａとを形成する。電流ブロック層２３には、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。ｐ電極２１ａには、ｐ型クラッド層７の側から、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｇ、白金（Ｐｔ）およびＡｕを順に積層した多層膜を用いることができる。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、ウェーハ１０ａと、ウェーハ１０ｂと、を貼り合わせる。ウェーハ１０ｂは、支持基板２５と、その表面に形成されたｐ電極２１ｂと、を含む。支持基板２５には、例えば、ｐ型シリコン基板、もしくは、ｐ型ゲルマニウム基板を用いることができる。ｐ電極２１ｂには、例えば、Ａｕを用いる。そして、同図に示すように、ｐ電極２１ａの表面と、ｐ電極２１ｂの表面と、を接触させ、両ウェーハの裏面側から加重を加えることにより、ｐ電極２１ａとｐ電極２１ｂとを接合する。ｐ電極２１は、一体となったｐ電極２１ａおよびｐ電極２１ｂを含む。
【００４２】
続いて、ウェーハ１０ａの裏面側から、例えば、ＹＡＧレーザを照射し、ｎ型クラッド層５の一部の結晶を解離させ、図５（ｂ）に示すように、サファイア基板３をｎ型クラッド層５から分離する。
【００４３】
次に、図６（ａ）に示すように、サファイア基板３を分離して露出させたｎ型クラッド層５の表面５ｂにエッチングマスク３１を形成する。続いて、ｎ型クラッド層５を、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いてエッチングし、薄層部５ａを形成する。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク３１を除去し、ｎ型クラッド層５の表面上に透明電極１３を形成する。透明電極１３には、例えば、スパッタ法を用いて形成したＩＴＯ膜を用いる。ＩＴＯ膜の厚さは、例えば、４００ｎｍとする。また、ＩＴＯ膜に限らず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、もしくは、酸化錫膜（Ｓｎ２Ｏ）膜などを用いても良い。
【００４５】
続いて、透明電極１３の上にｎ電極１７（図２参照）を形成した後、ｎ型クラッド層５からｐ型クラッド層７に至る半導体層を選択的にエッチングし、発光面２０を画する。さらに、支持基板２５の裏面にボンディング電極２９を形成し、個々のチップに切断することにより半導体発光装置１００を完成する。
【００４６】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る半導体発光装置２００の断面を示す模式図である。
半導体発光装置２００では、第１半導体層であるｎ型クラッド層５が、発光層９の側に設けられたｎ型コンタクト層１５ａと、ｎ型コンタクト層１５ａと透明電極１３との間に設けられた高抵抗層１５ｂと、を含む点で、半導体発光装置１００と相違する。
【００４７】
透明電極１３は、薄層部５ａにおいてｎ型コンタクト層１５ａに接する。また、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａを除く部分において、透明電極１３は、高抵抗層１５ｂに接する。
【００４８】
ｎ型コンタクト層１５ａは、例えば、ｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）を１×１０１７ｃｍ−３以上の濃度にドープした低抵抗層である。高抵抗層１５ｂは、ｎ型コンタクト層１５ａよりも抵抗率の高い層であり、ｎ型コンタクト層１５ａよりも低濃度のｎ型不純物を含む。例えば、ｎ型不純物を意識的にドープしないアンドープＧａＮ層であっても良い。また、高抵抗層１５ｂにｐ型不純物をドープしてｐｎ接合を形成し、駆動電流を遮断する構成としても良い。
【００４９】
半導体発光装置２００では、ｎ型コンタクト層１５ａと高抵抗層１５ｂとの間の抵抗差により、ｐ電極２１から透明電極１３に流れる駆動電流を薄層部５ａに集中させることができる。そして、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度を他の部分よりも高くし、発光効率を向上させることができる。
【００５０】
また、ｎ型コンタクト層１５ａの濃度を低く、且つ、厚く設ければ、駆動電流を高抵抗層１５ｂの下の発光層９の側に広げ、その部分に注入されるキャリアを増やすことができる。一方、ｎ型コンタクト層１５ａの濃度を高く、且つ、薄く設ければ、薄層部５ａの下の発光層９のキャリア密度が高くなり、高抵抗層１５ｂの下の発光層９に注入されるキャリアが減少する。
【００５１】
したがって、ｎ型コンタクト層１５ａの不純物濃度および厚さを好適に設けることにより、薄層部５ａの下の発光層９に駆動電流を適度に集中させ、且つ、高抵抗層１５ｂの下の発光層９にキャリアを注入して光吸収を抑制し、発光効率を向上させることができる。さらに、薄層部５ａの下の発光層９における過度の電流注入を抑制し、駆動電流の実用範囲において光出力の飽和が生じないようにすることが可能である。
【００５２】
例えば、ＧａＮ系の窒化物半導体では、アンドープの高抵抗層１５ｂと、ｎ型不純物をドープしたｎ型コンタクト層１５ａと、の間の抵抗率の差が大きい。このため、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間の電流ブロック層２３ａおよび２３ｂを設けない構造でも、薄層部５ａに駆動電流を集中させることが可能であり、発光効率を向上させることができる。すなわち、高抵抗層１５ｂを、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂに代えて機能させることも可能である。
【００５３】
以上、第１および第２の実施形態では、窒化物半導体を材料とする半導体発光装置を例に説明したが、半導体材料は窒化物半導体に限られる訳ではない。例えば、ＧａＡｓ系、あるいは、ＩｎＰ系などの化合物半導体を材料とする発光装置であっても良い。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５５】
なお、本願明細書において、「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）のIII−Ｖ族化合物半導体を含み、さらに、Ｖ族元素としては、Ｎ（窒素）に加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などを含有する混晶も含むものとする。またさらに、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５６】
３・・・サファイア基板、 ５・・・ｎ型クラッド層、 ５ａ・・・薄層部、 ６・・・超格子層、 ７・・・ｐ型クラッド層、 ７ａ・・・オーバーフロー防止層、 ７ｂ・・・ｐ型ＧａＮ層、 ７ｃ・・・ｐ型コンタクト層、 ９・・・発光層、 １０ａ、１０ｂ・・・ウェーハ、 １３・・・透明電極、 １５ａ・・・ｎ型コンタクト層、 １５ｂ・・・高抵抗層、 １７・・・ｎ電極、 ２０・・・発光面、 ２１、２１ａ、２１ｂ・・・ｐ電極、 ２３、２３ａ、２３ｂ・・・電流ブロック層、 ２５・・・支持基板、 ２９・・・ボンディング電極、 ３１・・・エッチングマスク、 １００、２００・・・半導体発光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光装置は、照明器機やディスプレイなどの分野に広く用いられ、その光出力の向上が求められている。例えば、半導体発光装置の一つである発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）では、光を放出する発光面に電流広がりと光取出しとを兼ねた透明電極を設け、発光面とは反対の主面側に反射電極を設けることにより光出力を向上させている。
【０００３】
一方、半導体発光装置には、消費電力の低減についても大きな期待が寄せられている。このため、半導体発光装置の光出力を単純に向上させるだけでなく、その発光効率を向上させることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、発光効率を向上させた半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る半導体発光装置は、第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有する。そして、前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第１半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光装置のチップ面を例示する模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体発光装置の特性を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を示す模式断面図である。
【図５】図４に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図６】図５に続く製造過程を示す模式断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について適宜説明する。以下の実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明するが、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としても良い。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光装置１００の断面構造を示す模式図である。半導体発光装置１００は、例えば、窒化物半導体を材料とする青色ＬＥＤである。
【００１０】
半導体発光装置１００は、第１半導体層であるｎ型クラッド層５と、第２半導体層であるｐ型クラッド層７と、ｎ型クラッド層５とｐ型クラッド層７との間に設けられた発光層９と、を含む。そして、各半導体層は、支持基板２５の上にｐ電極２１を介して設けられる。
【００１１】
ｐ電極２１は、発光層９とは反対側のｐ型クラッド層７の表面に接する。ｐ型クラッド層７は、発光層９の側からオーバーフロー防止層７ａと、ｐ型ＧａＮ層７ｂと、ｐ型コンタクト層７ｃを含む。オーバーフロー防止層７ａは、例えば、厚さ１０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層からなり、発光層９からｐ型ＧａＮ層７ｂへの電子のオーバーフローを抑制する。ｐ型コンタクト層７ｃは、例えば、ｐ型不純物であるマグネシウム（Ｍｇ）が５×１０１８ｃｍ−３以上の高濃度にドープされたｐ型ＧａＮ層であり、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間のコンタクト抵抗を低減する。
【００１２】
発光層９とｎ型クラッド層５との間には、超格子層６が設けられる。超格子層６は、例えば、厚さ１ｎｍのｎ型Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎと、厚さ２ｎｍのｎ型ＧａＮ層を交互に積層した構造を有し、ｎ型クラッド層５と発光層９との間の格子定数の違いによる結晶歪を緩和する。
【００１３】
図１に示すように、ｎ型クラッド層５は、ｎ型クラッド層５の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部５ａを有する。ｎ型クラッド層５の厚さが、例えば、２μｍであれば、薄層部５ａの厚さは、１μｍ以下とする。そして、発光層９とは反対側のｎ型クラッド層５の表面（薄層部５ａの表面を含む）には、透明電極１３が設けられる。透明電極１３は、例えば、可視光を透過させる導電膜からなり、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を含む。透明電極１３の上には、ｎ電極１７が選択的に設けられる。
【００１４】
半導体発光装置１００では、第１電極であるｎ電極１７と、第２電極であるｐ電極２１と、の間に駆動電流を流すことにより、発光層９から青色の光が放射される。そして、発光層９から放射された光は、透明電極１３を透過して外部に放出される。ｐ電極２１は、発光層９から放射された光をｎ型クラッド層５の方向に反射する。これにより、発光効率を向上させる。
【００１５】
一方、ｎ型クラッド層５には薄層部５ａが設けられ、薄層部５ａの下の発光層９へ注入されるキャリア（電子および正孔）の密度を高くするように構成される。すなわち、発光層９から薄層部５ａを介して透明電極１３に至る電流経路の抵抗は、発光層９から薄層部５ａ以外の厚いｎ型クラッド層５を介して透明電極１３に流れる電流経路の抵抗よりも小さい。このため、ｐ電極２１から透明電極１３へ流れる駆動電流の多くが、薄層部５ａを介した電流経路に集中し、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、発光層９の他の部分よりも多くなる。
【００１６】
さらに、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間には、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂが設けられる。電流ブロック層２３ａは、ｐ型クラッド層７の表面に対して平行な平面視において、ｎ電極１７と重なる位置に設けられる。そして、ｐ電極２１とｎ電極１７との間の電流経路を遮断し、ｎ電極２１の下の発光層９に流れる電流を抑制する。
【００１７】
一方、電流ブロック層２３ｂは、ｐ型クラッド層の表面に対して平行な平面視において、薄層部５ａに重ならない位置に設けられる。電流ブロック層２３ｂは、薄層部５ａ以外のｎ型クラッド層５を介した、ｐ電極２１から透明電極１３への電流経路を遮断し、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａ以外の部分を介して流れる電流を抑制する。
【００１８】
すなわち、本実施形態に係る半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５に設けられた薄層部５ａと、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂとにより、薄層部５ａを介したｐ電極２１から透明電極１３への電流経路に駆動電流を集中させる。これにより、薄層部５ａの下の発光層９に注入されるキャリアの密度を高くして発光効率を向上させる。
【００１９】
図２は、半導体発光装置１００のチップ面を例示する模式図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、支持基板２５の上にｎ型クラッド層５と、ｐ型クラッド層７と、発光層９と、を含む積層体が設けられ、ｎ型クラッド層５の表面に透明電極１３が設けられる。
【００２０】
例えば、図２（ａ）に示すように、ｎ型クラッド層５に設けられる複数の薄層部５ａは、離間した複数の凹部として形成することができる。その形状は任意であり、同図に示すように矩形でも良いし、円形でも良い。隣り合う薄層部５ａの間隔は、電子または正孔の拡散長以上で、製造過程におけるサイドエッチング等を考慮しても離間して形成できる値(２〜１００μｍ)が好ましい。
【００２１】
また、図２（ｂ）に示すように、複数のストライプ状の薄層部５ａを、ｎ電極１７を除くｎ型クラッド層５の表面に均等に設けても良い。さらに、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間の電流ブロック層２３は、ｐ型クラッド層７の表面に対して平行な平面視において、薄層部５ａに重ならないように設ける。
【００２２】
例えば、図２（ａ）に示すように、ｎ型クラッド層５に相互に離間して設けられた複数の薄層部５ａを囲んだ電流ブロック層２３が設けられる。同図では、ｎ電極１７の下に設けられる部分２３ｂと、薄層部５ａに重ならない部分２３ａと、が一体に設けられた例を示す。
【００２３】
一方、図２（ｂ）では、ストライプ状の薄層部５ａの間に電流ブロック層２３ａが設けられている。さらに、ｎ電極１７の下に電流ブロック層２３ｂ（図１参照）を設けても良い。
【００２４】
図３は、半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性を示す模式図である。横軸に駆動電流ＩＤを示し、縦軸に光出力Ｌを示している。図２中のＡは、半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性を示すグラフであり、Ｂは、比較例に係る半導体発光装置（図示しない）のＩ−Ｌ特性を示すグラフである。比較例に係る半導体発光装置は、薄層部５ａが設けられずｎ型クラッド層５の厚さが均一である点、および、電流ブロック層２３ｂが設けられない点で、半導体発光装置１００と相違する。
【００２５】
均一な厚さのｎ型クラッド層５の表面に透明電極１３を形成すると、駆動電流ＩＤは、ｎ型クラッド層７の全面に広がり均一に発光層９に注入される。このため、電流ブロック層２３ａが設けられたｎ電極１７の下を除く発光層９の全体が発光し、例えば、グラフＢのＩ−Ｌ特性を示す。
【００２６】
グラフＢに示す光出力Ｌは、駆動電流ＩＤを増やすにしたがって単調に増加する。しかしながら、駆動電流ＩＤが小さい低注入領域ＩＬでは、駆動電流ＩＤに対する光出力Ｌの増加率が小さく発光効率が低い。そして、低注入領域ＩＬを越えて駆動電流を流すと、光出力Ｌの増加率が高くなり発光効率が向上する。さらに、駆動電流ＩＤを増加させ高注入領域ＩＨになると、光出力Ｌは徐々に飽和する。
【００２７】
例えば、半導体発光装置は、寿命および制御性を勘案して、光出力Ｌが飽和傾向を示す高注入領域ＩＨよりも駆動電流ＩＤが小さい実用範囲で使用される。
【００２８】
これに対し、グラフＡに示す半導体発光装置１００のＩ−Ｌ特性では、低注入領域ＩＬから光出力の増加率が向上し、実用範囲において比較例に係る半導体発光装置よりも高出力となる。この違いは、以下のように説明される。
【００２９】
駆動電流ＩＤにより発光層９に注入される電子および正孔には、光を放出して再結合するものと、光を放出しない非発光過程を介して再結合するものとがある。例えば、非発光過程として、バンドギャップ中の深い準位（Deep Level）を介して再結合するＳＲＨ過程（Shockley-Read-Hall process）が知られている。発光層９に注入される電子および正孔の数が少ない場合には、このような非発光再結合が高い割合で発生するが、非発光再結合に寄与する深い準位の数は限られており、電子および正孔の数が多くなるにつれて発光再結合の割合が高くなり発光効率が向上する。このため、グラフＢに示すようなＩ−Ｌ特性が生じる。
【００３０】
一方、半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａを介して流れる駆動電流ＩＤが多くなるため、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、ｎ型クラッド層５が厚い部分の下の発光層９におけるキャリア密度よりも高くなる。したがって、発光層９のうちの薄層部５ａの下の部分が主体的に発光に寄与する。
【００３１】
すなわち、半導体発光装置１００では、実質的な発光領域が薄層部５ａの下の部分に狭められるため、比較例に係る半導体発光装置よりも低注入領域ＩＬにおける発光領域のキャリア密度が高くなる。これにより、非発光再結合の割合が低下し、実用範囲における発光効率が向上する。
【００３２】
さらに、駆動電流ＩＤが大きい高注入領域ＩＨでも、半導体発光装置１００の薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度が、比較例に係る半導体発光装置の発光層におけるキャリア密度よりも高くなる。このため、発光層９からｐ型クラッド層に流れる電子のオーバーフロー、もしくは、オージェ効果（Auger effect）などによる電流損失が増加し、光出力Ｌの飽和傾向が顕著となる。この結果、高注入領域ＩＨにおける半導体発光装置１００の光出力Ｌは、比較例に係る半導体発光装置の光出力よりも低くなる。しかしながら、駆動電流の実用範囲において光出力が上回っていれば、半導体発光装置１００は、比較例に係る半導体発光装置よりも高出力であり、発光効率が改善されると言える。
【００３３】
一方、薄層部５ａに過度の電流が集中すると、駆動電流の実用範囲においても光出力の飽和傾向が生ずる場合がある。そこで、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、薄層部５ａは、ｎ電極１７の下の部分を除いたｎ型クラッド層５の表面の全面、もしくは、広い領域に均等に設けることが望ましい。
【００３４】
また、半導体発光装置１００では、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａよりも厚い部分を介した電流経路にも駆動電流の一部を流し、ｎ型クラッド層５の厚い部分の下の発光層９にもキャリアを注入することが好ましい。すなわち、キャリア密度が低い発光層９は、発光の吸収体として機能する。このため、薄層部５ａよりも厚い部分の下の発光層９にキャリアを注入し、光吸収を抑制して発光効率を向上させることができる。例えば、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａよりも厚い部分の表面にも透明電極１３を設けることにより、その下の発光層９へキャリアを注入する。
【００３５】
さらに、透明電極１３は、ｎ型クラッド層５の外縁の内側に設ける。すなわち、ｎ型クラッド層５の外縁に沿った部分には、透明電極１３を設けない。例えば、ｎ型クラッド層５および発光層９の側面には、表面欠陥が高密度に存在する。このため、ｎ型クラッド層の外縁に駆動電流を流すと非発光再結合が増加し、発光効率を低下させることになる。したがって、ｎ型クラッド層５の外周に沿った部分に透明電極１３を設けないことにより、ｎ型クラッド層５および発光層９の側面に流れる駆動電流を抑制し、発光効率の低下を回避することができる。
【００３６】
次に、図４〜図６を参照して、半導体発光装置１００の製造過程を説明する。図４（ａ）〜図６（ｂ）は、各工程におけるウェーハの断面を示す模式図である。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、サファイア基板３の上に、ｎ型クラッド層５と、超格子層６と、発光層９と、ｐ型クラッド層７と、を順に成長したウェーハ１０ａを形成する。これらの層は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。
【００３８】
例えば、ｎ型クラッド層５として、厚さ２．０μｍのｎ型ＧａＮ層を形成し、その上に、厚さ１ｎｍのｎ型Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ層と、厚さ２ｎｍのｎ型ＧａＮ層を交互に２０ペアからなる超格子層６を形成する。さらに、発光層９として、８つの量子井戸を含む多重量子井戸（Multiple Quantum Well；ＭＱＷ）構造を形成する。量子井戸は、Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる厚さ２．５ｎｍの井戸層と、Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる厚さ１０ｎｍの障壁層と、を含む。
【００３９】
発光層９の上に形成されるｐ型クラッド層７は、例えば、発光層９の側から厚さ１０ｎｍのｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ層と、厚さ４０ｎｍのｐ型ＧａＮ層と、ｐ型不純物が高濃度にドープされた厚さ５ｎｍのｐ型コンタクト層を含む。例えば、ｐ型ＧａＮ層の濃度を５×１０１７ｃｍ−３とし、ｐ型コンタクト層として５×１０１８ｃｍ−３以上の濃度のｐ型ＧａＮ層を形成する。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、ｐ型クラッド層７の上に、電流ブロック層２３と、ｐ電極２１ａとを形成する。電流ブロック層２３には、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いることができる。ｐ電極２１ａには、ｐ型クラッド層７の側から、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｇ、白金（Ｐｔ）およびＡｕを順に積層した多層膜を用いることができる。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、ウェーハ１０ａと、ウェーハ１０ｂと、を貼り合わせる。ウェーハ１０ｂは、支持基板２５と、その表面に形成されたｐ電極２１ｂと、を含む。支持基板２５には、例えば、ｐ型シリコン基板、もしくは、ｐ型ゲルマニウム基板を用いることができる。ｐ電極２１ｂには、例えば、Ａｕを用いる。そして、同図に示すように、ｐ電極２１ａの表面と、ｐ電極２１ｂの表面と、を接触させ、両ウェーハの裏面側から加重を加えることにより、ｐ電極２１ａとｐ電極２１ｂとを接合する。ｐ電極２１は、一体となったｐ電極２１ａおよびｐ電極２１ｂを含む。
【００４２】
続いて、ウェーハ１０ａの裏面側から、例えば、ＹＡＧレーザを照射し、ｎ型クラッド層５の一部の結晶を解離させ、図５（ｂ）に示すように、サファイア基板３をｎ型クラッド層５から分離する。
【００４３】
次に、図６（ａ）に示すように、サファイア基板３を分離して露出させたｎ型クラッド層５の表面５ｂにエッチングマスク３１を形成する。続いて、ｎ型クラッド層５を、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いてエッチングし、薄層部５ａを形成する。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、エッチングマスク３１を除去し、ｎ型クラッド層５の表面上に透明電極１３を形成する。透明電極１３には、例えば、スパッタ法を用いて形成したＩＴＯ膜を用いる。ＩＴＯ膜の厚さは、例えば、４００ｎｍとする。また、ＩＴＯ膜に限らず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、もしくは、酸化錫膜（Ｓｎ２Ｏ）膜などを用いても良い。
【００４５】
続いて、透明電極１３の上にｎ電極１７（図２参照）を形成した後、ｎ型クラッド層５からｐ型クラッド層７に至る半導体層を選択的にエッチングし、発光面２０を画する。さらに、支持基板２５の裏面にボンディング電極２９を形成し、個々のチップに切断することにより半導体発光装置１００を完成する。
【００４６】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る半導体発光装置２００の断面を示す模式図である。
半導体発光装置２００では、第１半導体層であるｎ型クラッド層５が、発光層９の側に設けられたｎ型コンタクト層１５ａと、ｎ型コンタクト層１５ａと透明電極１３との間に設けられた高抵抗層１５ｂと、を含む点で、半導体発光装置１００と相違する。
【００４７】
透明電極１３は、薄層部５ａにおいてｎ型コンタクト層１５ａに接する。また、ｎ型クラッド層５の薄層部５ａを除く部分において、透明電極１３は、高抵抗層１５ｂに接する。
【００４８】
ｎ型コンタクト層１５ａは、例えば、ｎ型不純物であるシリコン（Ｓｉ）を１×１０１７ｃｍ−３以上の濃度にドープした低抵抗層である。高抵抗層１５ｂは、ｎ型コンタクト層１５ａよりも抵抗率の高い層であり、ｎ型コンタクト層１５ａよりも低濃度のｎ型不純物を含む。例えば、ｎ型不純物を意識的にドープしないアンドープＧａＮ層であっても良い。また、高抵抗層１５ｂにｐ型不純物をドープしてｐｎ接合を形成し、駆動電流を遮断する構成としても良い。
【００４９】
半導体発光装置２００では、ｎ型コンタクト層１５ａと高抵抗層１５ｂとの間の抵抗差により、ｐ電極２１から透明電極１３に流れる駆動電流を薄層部５ａに集中させることができる。そして、薄層部５ａの下の発光層９におけるキャリア密度を他の部分よりも高くし、発光効率を向上させることができる。
【００５０】
また、ｎ型コンタクト層１５ａの濃度を低く、且つ、厚く設ければ、駆動電流を高抵抗層１５ｂの下の発光層９の側に広げ、その部分に注入されるキャリアを増やすことができる。一方、ｎ型コンタクト層１５ａの濃度を高く、且つ、薄く設ければ、薄層部５ａの下の発光層９のキャリア密度が高くなり、高抵抗層１５ｂの下の発光層９に注入されるキャリアが減少する。
【００５１】
したがって、ｎ型コンタクト層１５ａの不純物濃度および厚さを好適に設けることにより、薄層部５ａの下の発光層９に駆動電流を適度に集中させ、且つ、高抵抗層１５ｂの下の発光層９にキャリアを注入して光吸収を抑制し、発光効率を向上させることができる。さらに、薄層部５ａの下の発光層９における過度の電流注入を抑制し、駆動電流の実用範囲において光出力の飽和が生じないようにすることが可能である。
【００５２】
例えば、ＧａＮ系の窒化物半導体では、アンドープの高抵抗層１５ｂと、ｎ型不純物をドープしたｎ型コンタクト層１５ａと、の間の抵抗率の差が大きい。このため、ｐ電極２１とｐ型クラッド層７との間の電流ブロック層２３ａおよび２３ｂを設けない構造でも、薄層部５ａに駆動電流を集中させることが可能であり、発光効率を向上させることができる。すなわち、高抵抗層１５ｂを、電流ブロック層２３ａおよび２３ｂに代えて機能させることも可能である。
【００５３】
以上、第１および第２の実施形態では、窒化物半導体を材料とする半導体発光装置を例に説明したが、半導体材料は窒化物半導体に限られる訳ではない。例えば、ＧａＡｓ系、あるいは、ＩｎＰ系などの化合物半導体を材料とする発光装置であっても良い。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５５】
なお、本願明細書において、「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）のIII−Ｖ族化合物半導体を含み、さらに、Ｖ族元素としては、Ｎ（窒素）に加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などを含有する混晶も含むものとする。またさらに、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５６】
３・・・サファイア基板、 ５・・・ｎ型クラッド層、 ５ａ・・・薄層部、 ６・・・超格子層、 ７・・・ｐ型クラッド層、 ７ａ・・・オーバーフロー防止層、 ７ｂ・・・ｐ型ＧａＮ層、 ７ｃ・・・ｐ型コンタクト層、 ９・・・発光層、 １０ａ、１０ｂ・・・ウェーハ、 １３・・・透明電極、 １５ａ・・・ｎ型コンタクト層、 １５ｂ・・・高抵抗層、 １７・・・ｎ電極、 ２０・・・発光面、 ２１、２１ａ、２１ｂ・・・ｐ電極、 ２３、２３ａ、２３ｂ・・・電流ブロック層、 ２５・・・支持基板、 ２９・・・ボンディング電極、 ３１・・・エッチングマスク、 １００、２００・・・半導体発光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、
第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、
前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、
前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、
前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第２半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記電流ブロック層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第２半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記電流ブロック層は、前記第１電極に重なることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第１半導体層は、前記発光層側に設けられたコンタクト層と、前記コンタクト層と前記透明電極層との間に設けられた高抵抗層と、を含み、
前記透明電極は、前記薄層部において前記コンタクト層に接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、
第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
前記第１半導体層に設けられ、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部と、
前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、
前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、
前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記発光層側に設けられたコンタクト層と、前記コンタクト層と前記透明電極層との間に設けられた高抵抗層と、を含み、
前記透明電極は、前記薄層部において前記コンタクト層に接したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
前記透明電極は、前記第１半導体層の外縁よりも内側に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１】
第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、
第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、
前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、
前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、
前記透明電極と前記第２電極との間の電流経路の一部を遮断する電流ブロック層であって、前記第２半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記薄層部に重ならない前記電流ブロック層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記電流ブロック層は、前記第２半導体層と前記第２電極との間に設けられたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第２半導体層の表面に対して平行な平面視において、前記電流ブロック層は、前記第１電極に重なることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第１半導体層は、前記発光層側に設けられたコンタクト層と、前記コンタクト層と前記透明電極層との間に設けられた高抵抗層と、を含み、
前記透明電極は、前記薄層部において前記コンタクト層に接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
第１導電形の第１半導体層であって、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部を有する前記第１半導体層と、
第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
前記第１半導体層に設けられ、前記第１半導体層の他の部分よりも層厚が薄い複数の薄層部と、
前記発光層とは反対側の前記第１半導体層の表面の上に設けられた透明電極と、
前記透明電極の上に選択的に設けられた第１電極と、
前記発光層とは反対側の前記第２半導体層の表面に接した第２電極と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記発光層側に設けられたコンタクト層と、前記コンタクト層と前記透明電極層との間に設けられた高抵抗層と、を含み、
前記透明電極は、前記薄層部において前記コンタクト層に接したことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
前記透明電極は、前記第１半導体層の外縁よりも内側に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３１０００（Ｐ２０１２−２３１０００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８０９０（Ｐ２０１１−９８０９０）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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