窒化物半導体発光素子
【課題】水平方向への電流の拡散（分散）が改善されて発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子を提供する。
【解決手段】本発明による窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散層と、を含む。
【解決手段】本発明による窒化物半導体発光素子は、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散層と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）とは、ｐ−ｎ接合構造の特性を用いて電子と正孔との再結合によって発生するエネルギーを光に転換して光を発生する素子を意味する。即ち、特定の元素からなる半導体に順方向電圧が加わると、陽極と陰極との接合部分を通じて電子と正孔が移動して再結合するが、電子と正孔が離れているときより小さいエネルギー状態になるので、このときに発生するエネルギーの差によって光を外部に放出する。特に、最近では、青色系の短波長領域の光を発光できるＩＩＩ族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
このような発光ダイオードの場合、異なる極性を有する電極に電気信号を印加して動作するが、電極が形成された領域や低い抵抗を有する領域に電流が集中して流れる傾向がある。これにより、電流の流れる領域が狭くなり、このような狭小な電流の流れる領域によって発光素子の動作電圧（Ｖｆ）が増加し、さらに、静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に弱くなるという問題があり得る。このような問題を解決するため、当技術分野では発光素子の内部で電流分散機能を向上するためのいくつかの方案が提案されてきた。
【０００４】
そのうちの一つとして、半導体層の内部に電流遮断層（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）を導入することで、電流の水平方向（ｐ−ｎ接合面に平行な方向）の流れを誘導する方法があるが、異種の物質、例えば、ＳｉＯ２等の誘電物質を窒化物半導体の内部に挿入するためのさらなる工程が求められるだけでなく、結晶性の面においてもよくない影響を及ぼすという問題がある。他の方法としては、ｎ型及びｐ型半導体層の内部にアンドープ半導体層が挿入された構造を用いる方法があるが、これはアンドープ半導体層において電子移動度が相対的に増加する現象を用いたものである。しかしながら、アンドープ半導体層を用いる場合も、実質的な電子移動度の差異が大きくないので、電流分散効果が十分でないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的のうち一つは、水平方向への電流の拡散（分散）が改善されて発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような課題等を解決するため、本発明の一側面によれば、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散（分散）層と、を含む窒化物半導体発光素子が提供される。
【０００７】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【０００８】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【０００９】
本発明の他の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成されることができる。
【００１０】
この場合、上記複数の電流拡散層のうち上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成されたものの下面に形成されたバッファ層をさらに含むことができる。
【００１１】
この場合、上記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層は、第１層と、上記第１層上に形成され、上記第１層よりｎ型不純物の濃度が低い第２層と、を含むことができる。
【００１３】
本発明の他の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、上記第１層及び第２層の間に形成されることができる。
【００１４】
本発明の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、２０ｎｍ以下の厚さを有することができる。
【００１５】
本発明の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ｎ型不純物でドーピングされることができる。
【００１６】
また、本発明の他の側面によれば、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、少なくとも上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる電流拡散層と、を含む窒化物半導体発光素子が提供される。
【００１７】
本発明の一実施例において、上記電流拡散層は、２０ｎｍ以下の厚さを有することができる。
【００１８】
本発明の一実施例において、上記電流拡散層の下面に形成されたバッファ層をさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の一実施例において、上記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことができる。
【００２０】
本発明の他の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記電流拡散層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【００２１】
本発明の他の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記電流拡散層はＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【００２２】
本発明の他の一実施例において、上記電流拡散層は、上記ｎ型窒化物半導体層の内部にも形成されることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電流拡散層の介在するので、水平方向への電流の拡散が改善されて発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の窒化物半導体発光素子において電流拡散層の周辺に形成された異種接合界面における電度帯エネルギーの準位を示すものである。
【図３】本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図４】図３の実施形態から変形された形態に採用されることができる異種接合構造を示す。
【図５】電流拡散層の個数による面抵抗の変化を示すグラフである。
【図６】電流拡散層の個数による出力パワーの変化を示すグラフである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００２６】
但し、本発明の実施形態は、他の多様な形態に変形でき、本発明の範囲は、以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズ等は、より明確な説明のために誇張されることがある。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。図２は図１の窒化物半導体発光素子において電流拡散層の周辺に形成された異種接合界面における電導帯エネルギーの準位を示すものである。
【００２８】
図１を参照すると、本実施形態による窒化物半導体発光素子１００は、基板１０１上に発光構造物が形成され、上記発光構造物は、ｎ型窒化物半導体層１０４と、活性層１０５と、ｐ型窒化物半導体層１０６と、を備える構造である。本実施形態の場合、ｎ型窒化物半導体層１０４の下面には電流拡散層１０３が形成され、後述の通り、電流拡散層１０３はｎ型窒化物半導体層１０４と２次元電子ガス層を形成することで、発光面積が全体的に均一した電流の流れを形成する機能を果たす。
【００２９】
基板１０１上には、発光構造物を形成する前にバッファ層１０２が形成され、アンドープ窒化物半導体層、例えば、アンドープＧａＮからなる層を含み得る。但し、これに制限されるものではなく、バッファ層１０２はｎ型窒化物半導体からなり得る。さらに、実施形態に応じてバッファ層１０２が除外され得る。また、バッファ層１０２は、アンドープ窒化物半導体層の他にも基板１０１上に形成された核生成層を含み得る。なお、外部電気信号を印加する構造として、ｎ型窒化物半導体層１０４のメサエッチング領域、即ち、活性層１０５及びｐ型窒化物半導体層１０６の一部が除去されて露出した領域にはｎ型電極１０８ａが形成され、ｐ型窒化物半導体層１０６上にはオーミック電極層１０７及びｐ型電極１０８ｂが形成される。但し、本明細書において、「上部」、「上面」、「下部」、「下面」、「側面」等の用語は図面を基準としたものであり、実際には素子が配置される方向に応じて異なる場合がある。
【００３０】
基板１０１は窒化物半導体単結晶を成長するために提供され、サファイア、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＧａＮ等の物質の何れかからなる基板を用いる。この場合、サファイアは、六角−菱型（Ｈｅｘａ−Ｒｈｏｍｂｏ Ｒ３ｃ）の対称性を有する結晶体で、ｃ軸方向及びａ軸方向の格子定数がそれぞれ１３．００１Å及び４．７５８Åであり、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面等を有する。この場合、上記Ｃ面は窒化物薄膜の成長が比較的容易であり、高温で安定しているため、特に窒化物成長用基板に主に使用される。
【００３１】
ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６は、窒化物半導体、例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する物質からなり、それぞれの層は単一層からなるか、又は、ドーフィング濃度、組成等の特性が異なる複数の層からなる。ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６の間に配置された活性層１０５は、電子と正孔との再結合によって所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造が用いられる。また、発光構造物を構成するｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６及び活性層１０５は、有機金属化学蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、水素化気相エピタキシー（Ｈｙｄｒｉｄ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＭＢＥ）等の当該技術分野における公知の工程を用いて成長（形成）される。
【００３２】
オーミック電極層１０７は、ｐ型窒化物半導体層１０６と電気的にオーミック特性を示す物質からなり、素子１００の使用方式に応じて透明物質又は光反射物質を用いる。例えば、オーミック電極層１０７は、透明電極用物質のうち光透過率が高いのみならずオーミックコンタクトの性能にも相対的に優れたＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ等の透明伝導性酸化物からなる。これとは異なり、オーミック電極層１０７は、Ａｇ、Ａｌ等のような高反射物質からなり、この場合には、いわゆるフリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）の形態で素子１００を実装するのに適合する。但し、オーミック電極層１０７は、本実施形態において必ず必要な要素ではなく、場合によっては、除外されることもある。
【００３３】
ｎ型及びｐ型電極１０８ａ、１０８ｂは、当技術分野における公知の電気伝導性物質、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ等のうち一つ以上の物質を蒸着、スパッタリングする工程等によって形成される。但し、図１に示した構造の場合、ｎ型窒化物半導体層１０４及びオーミック電極層１０７の上面にはそれぞれｎ型及びｐ型電極１０８ａ、１０８ｂが形成されているが、このような電極１０８ａ、１０８ｂの形成方式は一例に過ぎず、ｎ型窒化物半導体層１０４、活性層１０５、及びｐ型窒化物半導体層１０６を備える発光構造物の多様な位置に電極が形成できる。例えば、図７に示す実施形態の通り、発光構造物をエッチングせず、基板１０１を除去してｐ型窒化物半導体層１０６の表面を露出させた後に電極を形成することもできる。
【００３４】
本実施形態の場合、電流拡散層１０３は、電流を発光面全体に均一に拡散するように誘導し、これにより、ｎ型窒化物半導体層１０４との界面に２次元電子ガス層が形成される。この場合、電流拡散層１０３をなす物質のバンドギャップエネルギーは、ｎ型窒化物半導体層１０４をなす物質のバンドギャップエネルギーより大きい。例えば、ｎ型窒化物半導体層１０４がｎ−ＧａＮを含む場合、電流拡散層１０３は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）、即ち、ＡｌＧａＮ又はＡｌＮからなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成する。また、電流拡散層１０３は、Ｉｎの成分が含有され、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することもできる。この場合、電流拡散層１０３は、優れた電気的特性を有するようにｎ型不純物でドーピングされる。なお、必ずこれに限定されるわけではないが、２次元電子ガス層を形成するための条件及び結晶性等を考慮したとき、電流拡散層１０３は２０ｎｍ以下の厚さを有することが好ましい。
【００３５】
このように、ｎ型窒化物半導体層１０４及び電流拡散層１０３は、異種接合界面を形成することにより、このような異種接合界面においてはキャリアの移動度が向上するので、水平方向への電流の流れが形成できる。図２を参照してこれを説明すると、異種の窒化物半導体層、例えば、ＧａＮ及びＡｌＧａＮの界面では分極による影響で井戸領域が発生し、このような井戸領域に閉じ込められたキャリア（ｅ）は相対的に高い移動度を有する。従って、ＧａＮ／ＡｌＧａＮのような異種接合界面を素子の内部に導入することで、高い水準の電流拡散特徴を確保できる。
【００３６】
また、上述した異種接合界面が形成された位置に応じて電流拡散特性が異なる可能性があるので、本発明の発明者は３ヶ所の位置に電流拡散層を適用してそれぞれの駆動電圧及び出力パワーを調査した。その結果を［表１］に示す。
一つ目の例（１）は、本実施形態のように、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の下面に形成された構造である。二つ目の例（２）は、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の内部に挿入された構造であり、三つ目の例（３）は、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の上面、即ち、ｎ型窒化物半導体層１０４及び活性層１０５の間に形成された構造である。この場合、電流拡散層はｎ型不純物でドーピングされたＡｌ０．３７Ｇａ０．６３Ｎを用いており、厚さは約５ｎｍに形成した。上記のような３種類の構造による駆動電圧及び出力パワーは以下の通りである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
上記のような実験結果を参照すると、本実施形態のように電流拡散層１０３をｎ型窒化物半導体層１０４の下面に配置したとき、駆動電圧は低いながらも向上した出力パワーを示すことが確認できる。
【００３９】
また、電流拡散層の形成位置の他に電流拡散層の個数も素子の特性に影響を及ぼす可能性があるので、これについて説明する。即ち、電流拡散層の個数が増加すると、電流の水平方向への流れがさらに増加する可能性があるが、異種接合界面が増加することにより、半導体層の結晶性等に悪影響を及ぼす恐れもある。
【００４０】
図３は本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図であり、図４は図３の実施形態から変形された形態に採用できる異種接合構造を示す。
【００４１】
図３を参照すると、本実施形態による窒化物半導体発光素子２００は、前述した実施形態と同様に、基板２０１と、バッファ層２０２と、電流拡散層２０３と、ｎ型窒化物半導体層２０４と、活性層２０５と、ｐ型窒化物半導体層２０６と、オーミック電極層２０７と、ｎ型及びｐ型電極２０８ａ、２０８ｂと、を備える構造である。この場合、バッファ層２０２及びオーミック電極層２０７は、実施形態に応じて除外される場合がある。
【００４２】
本実施形態の場合、電流拡散層２０３は複数個備えられ、ｎ型窒化物半導体層２０４の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成される。従って、図３には電流拡散層２０３がｎ型窒化物半導体層２０４の内部に形成されているように示されているが、複数の電流拡散層２０３のうち少なくとも一つは、ｎ型窒化物半導体層２０４の下面及び上面のうち少なくとも一つの位置に形成されることができる。また、図４に示されているように、ｎ型窒化物半導体層２０４は、ｎ型不純物の濃度が相対的に高い第１層２０４ａと、第１層２０４ａ上に形成され、第１層２０４ａよりｎ型不純物の濃度が低い第２層２０４ｂと、を含むことができ、複数の電流拡散層２０３のうち少なくとも一つは、第１層２０４ａ及び第２層２０４ｂの間に配置されることもできる。
【００４３】
本発明の発明者は、電流拡散層の個数による面抵抗及び出力パワーの変化を実験し、その結果を説明している。電流拡散層がない場合、１個、２個、及び４個の場合に分けて実験しており、複数個が提供されるときは電流拡散層は同一の間隔で形成した。図５は電流拡散層の個数による面抵抗の変化を示すグラフである。図６は電流拡散層の個数による出力パワーの変化を示すグラフである。
【００４４】
まず、図５を参照すると、電流拡散層の個数が増加すると、面抵抗は減少することが分かる。従って、本実施形態のように電流拡散層を複数個採用することで、素子の電気的特性を向上できる。次に、図６を参照すると、電流拡散層がない場合（Ｒｅｆ．）より電流拡散層が提供されるときに出力パワーが増加することが確認でき、電流拡散層の個数が多くなるほど増加の様相が顕著になることが分かる。このような結果を参照すると、本実施形態のように電流拡散層を複数個形成し、工程的な要因や結晶性等を考慮して適切な個数で提供すると（本実施形態では２個から４個を提案）、電気的特性及び発光効率を向上できる。
【００４５】
図７は本発明のさらに他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。本実施形態による窒化物半導体発光素子３００は、導電性基板３０８上に発光構造物が形成され、上記発光構造物は、ｎ型窒化物半導体層３０４と、活性層３０５と、ｐ型窒化物半導体層３０６と、を備える構造である。電流拡散層３０３は、ｎ型窒化物半導体層３０４の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に複数個形成でき、前述した実施形態と同様に、ｎ型窒化物半導体層３０４及び２次元電子ガス層を形成して電流分散に寄与する。但し、本実施形態の場合、図３で説明した構造を基準に電流拡散層３０３を採用したが、図１で説明した構造も用いることができる。
【００４６】
ｎ型窒化物半導体層３０４の上面にはｎ型電極３０９が形成され、ｐ型窒化物半導体層３０６の下部には反射金属層３０７及び導電性基板３０８が形成される。反射金属層３０７は、ｐ型窒化物半導体層３０６と電気的にオーミック特性を示す物質、さらに、活性層３０５から放出された光を反射できるように高い反射率を有する金属からなる。このような機能を考慮して反射金属層３０７は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含んで形成する。導電性基板３０８は、外部電源と連結されてｐ型窒化物半導体層３０６に電気信号を印加する機能を行う。
【００４７】
導電性基板３０８は、半導体成長に用いられた基板を除去するためのレーザーリフトオフ等の工程において上記発光構造物を支持する支持体の役割を行い、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓのうちいずれか一つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドーピングされた物質からなる。この場合、導電性基板３０８は、めっきやスパッタリング、蒸着等の工程によって反射金属層３０７上に形成することができ、これとは異なり、予め製造された導電性基板３０８を、導電性接合層等を媒介にして反射金属層３０７に接合することもできる。
【００４８】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求の範囲により限定される。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた、本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００４９】
１００、２００、３００ 窒化物半導体発光素子
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２ バッファ層
１０３、２０３、３０３ 電流拡散層
１０４、２０４、３０４ ｎ型窒化物半導体層
１０５、２０５、３０５ 活性層
１０６、２０６、３０６ ｐ型窒化物半導体層
１０７、２０７ オーミック電極層
１０８ａ、２０８ａ、３０９ ｎ型電極
１０８ｂ、２０８ｂ ｐ型電極
３０７ 反射金属層
３０８ 導電性基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子の一種である発光ダイオード（ＬＥＤ）とは、ｐ−ｎ接合構造の特性を用いて電子と正孔との再結合によって発生するエネルギーを光に転換して光を発生する素子を意味する。即ち、特定の元素からなる半導体に順方向電圧が加わると、陽極と陰極との接合部分を通じて電子と正孔が移動して再結合するが、電子と正孔が離れているときより小さいエネルギー状態になるので、このときに発生するエネルギーの差によって光を外部に放出する。特に、最近では、青色系の短波長領域の光を発光できるＩＩＩ族窒化物半導体が脚光を浴びている。
【０００３】
このような発光ダイオードの場合、異なる極性を有する電極に電気信号を印加して動作するが、電極が形成された領域や低い抵抗を有する領域に電流が集中して流れる傾向がある。これにより、電流の流れる領域が狭くなり、このような狭小な電流の流れる領域によって発光素子の動作電圧（Ｖｆ）が増加し、さらに、静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に弱くなるという問題があり得る。このような問題を解決するため、当技術分野では発光素子の内部で電流分散機能を向上するためのいくつかの方案が提案されてきた。
【０００４】
そのうちの一つとして、半導体層の内部に電流遮断層（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）を導入することで、電流の水平方向（ｐ−ｎ接合面に平行な方向）の流れを誘導する方法があるが、異種の物質、例えば、ＳｉＯ２等の誘電物質を窒化物半導体の内部に挿入するためのさらなる工程が求められるだけでなく、結晶性の面においてもよくない影響を及ぼすという問題がある。他の方法としては、ｎ型及びｐ型半導体層の内部にアンドープ半導体層が挿入された構造を用いる方法があるが、これはアンドープ半導体層において電子移動度が相対的に増加する現象を用いたものである。しかしながら、アンドープ半導体層を用いる場合も、実質的な電子移動度の差異が大きくないので、電流分散効果が十分でないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的のうち一つは、水平方向への電流の拡散（分散）が改善されて発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような課題等を解決するため、本発明の一側面によれば、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散（分散）層と、を含む窒化物半導体発光素子が提供される。
【０００７】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【０００８】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【０００９】
本発明の他の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成されることができる。
【００１０】
この場合、上記複数の電流拡散層のうち上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成されたものの下面に形成されたバッファ層をさらに含むことができる。
【００１１】
この場合、上記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層は、第１層と、上記第１層上に形成され、上記第１層よりｎ型不純物の濃度が低い第２層と、を含むことができる。
【００１３】
本発明の他の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、上記第１層及び第２層の間に形成されることができる。
【００１４】
本発明の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、２０ｎｍ以下の厚さを有することができる。
【００１５】
本発明の一実施例において、上記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ｎ型不純物でドーピングされることができる。
【００１６】
また、本発明の他の側面によれば、ｎ型窒化物半導体層と、上記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、上記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、少なくとも上記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成され、上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように上記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる電流拡散層と、を含む窒化物半導体発光素子が提供される。
【００１７】
本発明の一実施例において、上記電流拡散層は、２０ｎｍ以下の厚さを有することができる。
【００１８】
本発明の一実施例において、上記電流拡散層の下面に形成されたバッファ層をさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の一実施例において、上記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことができる。
【００２０】
本発明の他の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記電流拡散層はＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【００２１】
本発明の他の一実施例において、上記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、上記電流拡散層はＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することができる。
【００２２】
本発明の他の一実施例において、上記電流拡散層は、上記ｎ型窒化物半導体層の内部にも形成されることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電流拡散層の介在するので、水平方向への電流の拡散が改善されて発光効率が向上できる窒化物半導体発光素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の窒化物半導体発光素子において電流拡散層の周辺に形成された異種接合界面における電度帯エネルギーの準位を示すものである。
【図３】本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【図４】図３の実施形態から変形された形態に採用されることができる異種接合構造を示す。
【図５】電流拡散層の個数による面抵抗の変化を示すグラフである。
【図６】電流拡散層の個数による出力パワーの変化を示すグラフである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照して説明する。
【００２６】
但し、本発明の実施形態は、他の多様な形態に変形でき、本発明の範囲は、以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズ等は、より明確な説明のために誇張されることがある。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。図２は図１の窒化物半導体発光素子において電流拡散層の周辺に形成された異種接合界面における電導帯エネルギーの準位を示すものである。
【００２８】
図１を参照すると、本実施形態による窒化物半導体発光素子１００は、基板１０１上に発光構造物が形成され、上記発光構造物は、ｎ型窒化物半導体層１０４と、活性層１０５と、ｐ型窒化物半導体層１０６と、を備える構造である。本実施形態の場合、ｎ型窒化物半導体層１０４の下面には電流拡散層１０３が形成され、後述の通り、電流拡散層１０３はｎ型窒化物半導体層１０４と２次元電子ガス層を形成することで、発光面積が全体的に均一した電流の流れを形成する機能を果たす。
【００２９】
基板１０１上には、発光構造物を形成する前にバッファ層１０２が形成され、アンドープ窒化物半導体層、例えば、アンドープＧａＮからなる層を含み得る。但し、これに制限されるものではなく、バッファ層１０２はｎ型窒化物半導体からなり得る。さらに、実施形態に応じてバッファ層１０２が除外され得る。また、バッファ層１０２は、アンドープ窒化物半導体層の他にも基板１０１上に形成された核生成層を含み得る。なお、外部電気信号を印加する構造として、ｎ型窒化物半導体層１０４のメサエッチング領域、即ち、活性層１０５及びｐ型窒化物半導体層１０６の一部が除去されて露出した領域にはｎ型電極１０８ａが形成され、ｐ型窒化物半導体層１０６上にはオーミック電極層１０７及びｐ型電極１０８ｂが形成される。但し、本明細書において、「上部」、「上面」、「下部」、「下面」、「側面」等の用語は図面を基準としたものであり、実際には素子が配置される方向に応じて異なる場合がある。
【００３０】
基板１０１は窒化物半導体単結晶を成長するために提供され、サファイア、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＧａＯ２、ＧａＮ等の物質の何れかからなる基板を用いる。この場合、サファイアは、六角−菱型（Ｈｅｘａ−Ｒｈｏｍｂｏ Ｒ３ｃ）の対称性を有する結晶体で、ｃ軸方向及びａ軸方向の格子定数がそれぞれ１３．００１Å及び４．７５８Åであり、Ｃ（０００１）面、Ａ（１１２０）面、Ｒ（１１０２）面等を有する。この場合、上記Ｃ面は窒化物薄膜の成長が比較的容易であり、高温で安定しているため、特に窒化物成長用基板に主に使用される。
【００３１】
ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６は、窒化物半導体、例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する物質からなり、それぞれの層は単一層からなるか、又は、ドーフィング濃度、組成等の特性が異なる複数の層からなる。ｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６の間に配置された活性層１０５は、電子と正孔との再結合によって所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ構造が用いられる。また、発光構造物を構成するｎ型及びｐ型窒化物半導体層１０４、１０６及び活性層１０５は、有機金属化学蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、水素化気相エピタキシー（Ｈｙｄｒｉｄ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＭＢＥ）等の当該技術分野における公知の工程を用いて成長（形成）される。
【００３２】
オーミック電極層１０７は、ｐ型窒化物半導体層１０６と電気的にオーミック特性を示す物質からなり、素子１００の使用方式に応じて透明物質又は光反射物質を用いる。例えば、オーミック電極層１０７は、透明電極用物質のうち光透過率が高いのみならずオーミックコンタクトの性能にも相対的に優れたＩＴＯ、ＣＩＯ、ＺｎＯ等の透明伝導性酸化物からなる。これとは異なり、オーミック電極層１０７は、Ａｇ、Ａｌ等のような高反射物質からなり、この場合には、いわゆるフリップチップ（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）の形態で素子１００を実装するのに適合する。但し、オーミック電極層１０７は、本実施形態において必ず必要な要素ではなく、場合によっては、除外されることもある。
【００３３】
ｎ型及びｐ型電極１０８ａ、１０８ｂは、当技術分野における公知の電気伝導性物質、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ等のうち一つ以上の物質を蒸着、スパッタリングする工程等によって形成される。但し、図１に示した構造の場合、ｎ型窒化物半導体層１０４及びオーミック電極層１０７の上面にはそれぞれｎ型及びｐ型電極１０８ａ、１０８ｂが形成されているが、このような電極１０８ａ、１０８ｂの形成方式は一例に過ぎず、ｎ型窒化物半導体層１０４、活性層１０５、及びｐ型窒化物半導体層１０６を備える発光構造物の多様な位置に電極が形成できる。例えば、図７に示す実施形態の通り、発光構造物をエッチングせず、基板１０１を除去してｐ型窒化物半導体層１０６の表面を露出させた後に電極を形成することもできる。
【００３４】
本実施形態の場合、電流拡散層１０３は、電流を発光面全体に均一に拡散するように誘導し、これにより、ｎ型窒化物半導体層１０４との界面に２次元電子ガス層が形成される。この場合、電流拡散層１０３をなす物質のバンドギャップエネルギーは、ｎ型窒化物半導体層１０４をなす物質のバンドギャップエネルギーより大きい。例えば、ｎ型窒化物半導体層１０４がｎ−ＧａＮを含む場合、電流拡散層１０３は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）、即ち、ＡｌＧａＮ又はＡｌＮからなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成する。また、電流拡散層１０３は、Ｉｎの成分が含有され、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって上記ｎ−ＧａＮと界面を形成することもできる。この場合、電流拡散層１０３は、優れた電気的特性を有するようにｎ型不純物でドーピングされる。なお、必ずこれに限定されるわけではないが、２次元電子ガス層を形成するための条件及び結晶性等を考慮したとき、電流拡散層１０３は２０ｎｍ以下の厚さを有することが好ましい。
【００３５】
このように、ｎ型窒化物半導体層１０４及び電流拡散層１０３は、異種接合界面を形成することにより、このような異種接合界面においてはキャリアの移動度が向上するので、水平方向への電流の流れが形成できる。図２を参照してこれを説明すると、異種の窒化物半導体層、例えば、ＧａＮ及びＡｌＧａＮの界面では分極による影響で井戸領域が発生し、このような井戸領域に閉じ込められたキャリア（ｅ）は相対的に高い移動度を有する。従って、ＧａＮ／ＡｌＧａＮのような異種接合界面を素子の内部に導入することで、高い水準の電流拡散特徴を確保できる。
【００３６】
また、上述した異種接合界面が形成された位置に応じて電流拡散特性が異なる可能性があるので、本発明の発明者は３ヶ所の位置に電流拡散層を適用してそれぞれの駆動電圧及び出力パワーを調査した。その結果を［表１］に示す。
一つ目の例（１）は、本実施形態のように、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の下面に形成された構造である。二つ目の例（２）は、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の内部に挿入された構造であり、三つ目の例（３）は、電流拡散層１０３がｎ型窒化物半導体層１０４の上面、即ち、ｎ型窒化物半導体層１０４及び活性層１０５の間に形成された構造である。この場合、電流拡散層はｎ型不純物でドーピングされたＡｌ０．３７Ｇａ０．６３Ｎを用いており、厚さは約５ｎｍに形成した。上記のような３種類の構造による駆動電圧及び出力パワーは以下の通りである。
【００３７】
【表１】
【００３８】
上記のような実験結果を参照すると、本実施形態のように電流拡散層１０３をｎ型窒化物半導体層１０４の下面に配置したとき、駆動電圧は低いながらも向上した出力パワーを示すことが確認できる。
【００３９】
また、電流拡散層の形成位置の他に電流拡散層の個数も素子の特性に影響を及ぼす可能性があるので、これについて説明する。即ち、電流拡散層の個数が増加すると、電流の水平方向への流れがさらに増加する可能性があるが、異種接合界面が増加することにより、半導体層の結晶性等に悪影響を及ぼす恐れもある。
【００４０】
図３は本発明の他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図であり、図４は図３の実施形態から変形された形態に採用できる異種接合構造を示す。
【００４１】
図３を参照すると、本実施形態による窒化物半導体発光素子２００は、前述した実施形態と同様に、基板２０１と、バッファ層２０２と、電流拡散層２０３と、ｎ型窒化物半導体層２０４と、活性層２０５と、ｐ型窒化物半導体層２０６と、オーミック電極層２０７と、ｎ型及びｐ型電極２０８ａ、２０８ｂと、を備える構造である。この場合、バッファ層２０２及びオーミック電極層２０７は、実施形態に応じて除外される場合がある。
【００４２】
本実施形態の場合、電流拡散層２０３は複数個備えられ、ｎ型窒化物半導体層２０４の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成される。従って、図３には電流拡散層２０３がｎ型窒化物半導体層２０４の内部に形成されているように示されているが、複数の電流拡散層２０３のうち少なくとも一つは、ｎ型窒化物半導体層２０４の下面及び上面のうち少なくとも一つの位置に形成されることができる。また、図４に示されているように、ｎ型窒化物半導体層２０４は、ｎ型不純物の濃度が相対的に高い第１層２０４ａと、第１層２０４ａ上に形成され、第１層２０４ａよりｎ型不純物の濃度が低い第２層２０４ｂと、を含むことができ、複数の電流拡散層２０３のうち少なくとも一つは、第１層２０４ａ及び第２層２０４ｂの間に配置されることもできる。
【００４３】
本発明の発明者は、電流拡散層の個数による面抵抗及び出力パワーの変化を実験し、その結果を説明している。電流拡散層がない場合、１個、２個、及び４個の場合に分けて実験しており、複数個が提供されるときは電流拡散層は同一の間隔で形成した。図５は電流拡散層の個数による面抵抗の変化を示すグラフである。図６は電流拡散層の個数による出力パワーの変化を示すグラフである。
【００４４】
まず、図５を参照すると、電流拡散層の個数が増加すると、面抵抗は減少することが分かる。従って、本実施形態のように電流拡散層を複数個採用することで、素子の電気的特性を向上できる。次に、図６を参照すると、電流拡散層がない場合（Ｒｅｆ．）より電流拡散層が提供されるときに出力パワーが増加することが確認でき、電流拡散層の個数が多くなるほど増加の様相が顕著になることが分かる。このような結果を参照すると、本実施形態のように電流拡散層を複数個形成し、工程的な要因や結晶性等を考慮して適切な個数で提供すると（本実施形態では２個から４個を提案）、電気的特性及び発光効率を向上できる。
【００４５】
図７は本発明のさらに他の実施形態による窒化物半導体発光素子を概略的に示す断面図である。本実施形態による窒化物半導体発光素子３００は、導電性基板３０８上に発光構造物が形成され、上記発光構造物は、ｎ型窒化物半導体層３０４と、活性層３０５と、ｐ型窒化物半導体層３０６と、を備える構造である。電流拡散層３０３は、ｎ型窒化物半導体層３０４の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に複数個形成でき、前述した実施形態と同様に、ｎ型窒化物半導体層３０４及び２次元電子ガス層を形成して電流分散に寄与する。但し、本実施形態の場合、図３で説明した構造を基準に電流拡散層３０３を採用したが、図１で説明した構造も用いることができる。
【００４６】
ｎ型窒化物半導体層３０４の上面にはｎ型電極３０９が形成され、ｐ型窒化物半導体層３０６の下部には反射金属層３０７及び導電性基板３０８が形成される。反射金属層３０７は、ｐ型窒化物半導体層３０６と電気的にオーミック特性を示す物質、さらに、活性層３０５から放出された光を反射できるように高い反射率を有する金属からなる。このような機能を考慮して反射金属層３０７は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ等の物質を含んで形成する。導電性基板３０８は、外部電源と連結されてｐ型窒化物半導体層３０６に電気信号を印加する機能を行う。
【００４７】
導電性基板３０８は、半導体成長に用いられた基板を除去するためのレーザーリフトオフ等の工程において上記発光構造物を支持する支持体の役割を行い、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｉ、Ｓｅ、ＧａＡｓのうちいずれか一つを含む物質、例えば、Ｓｉ基板にＡｌがドーピングされた物質からなる。この場合、導電性基板３０８は、めっきやスパッタリング、蒸着等の工程によって反射金属層３０７上に形成することができ、これとは異なり、予め製造された導電性基板３０８を、導電性接合層等を媒介にして反射金属層３０７に接合することもできる。
【００４８】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求の範囲により限定される。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当該技術分野における通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた、本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【００４９】
１００、２００、３００ 窒化物半導体発光素子
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２ バッファ層
１０３、２０３、３０３ 電流拡散層
１０４、２０４、３０４ ｎ型窒化物半導体層
１０５、２０５、３０５ 活性層
１０６、２０６、３０６ ｐ型窒化物半導体層
１０７、２０７ オーミック電極層
１０８ａ、２０８ａ、３０９ ｎ型電極
１０８ｂ、２０８ｂ ｐ型電極
３０７ 反射金属層
３０８ 導電性基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散（分散）層と、
を含むことを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって前記ｎ−ＧａＮと界面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって前記ｎ−ＧａＮと界面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型窒化物半導体層は、第１層と、前記第１層上に形成され、前記第１層よりｎ型不純物の濃度が低い第２層と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、２０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ｎ型不純物でドーピングされることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
ｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、
少なくとも前記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成され、前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる電流拡散層と、
を含むことを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記電流拡散層は、２０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記電流拡散層の下面に形成されたバッファ層をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１】
ｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層の内部及び表面のうち少なくとも一つの位置に形成され、前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる複数の電流拡散（分散）層と、
を含むことを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
前記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）からなって前記ｎ−ＧａＮと界面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
前記ｎ型窒化物半導体層はｎ−ＧａＮを含み、前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなって前記ｎ−ＧａＮと界面を形成することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項４】
前記ｎ型窒化物半導体層は、第１層と、前記第１層上に形成され、前記第１層よりｎ型不純物の濃度が低い第２層と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項５】
前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、２０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項６】
前記複数の電流拡散層のうち少なくとも一つは、ｎ型不純物でドーピングされることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項７】
ｎ型窒化物半導体層と、
前記ｎ型窒化物半導体層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成されたｐ型窒化物半導体層と、
少なくとも前記ｎ型窒化物半導体層の下面に形成され、前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質との界面に２次元電子ガス層が形成されるように前記ｎ型窒化物半導体層をなす物質よりバンドギャップエネルギーが大きい物質からなる電流拡散層と、
を含むことを特徴とする、窒化物半導体発光素子。
【請求項８】
前記電流拡散層は、２０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項９】
前記電流拡散層の下面に形成されたバッファ層をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項１０】
前記バッファ層は、アンドープ窒化物半導体層を含むことを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体発光素子。
【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２０１３−８９９７４（Ｐ２０１３−８９９７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２０００（Ｐ２０１２−２３２０００）
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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