Ⅲ族氮化物半导体发光元件制造技术

一种Ⅲ族氮化物半导体发光元件，具有基板（１）和在该基板的表面上设置的具有由含有镓的Ⅲ族氮化物半导体材料形成的势垒层（５ａ）和阱层（５ｂ）的多量子阱结构的发光层（５），其中，形成所述多量子阱结构的各阱层由添加有受主杂质且层厚相互不同的呈与势垒层相同的传导类型的Ⅲ族氮化物半导体层构成，不需要进行荧光体的微妙的组成调整等，能够以简单的结构简易地形成光度高且现色性也高的Ⅲ族氮化物半导体白色系发光元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有基板和在该基板的表面上设置的具有由含有镓的III族氮化物 半导体材料形成的势垒层和阱层的多量子阱结构的发光层的III族氮化物半导体发光元 件。
技术介绍
一直以来，氮化镓铟(GaInN)等的III族氮化物半导体材料为了构成白色或蓝色 等的短波长的发光二极管(英文简称LED)和/或激光二极管(英文简称LD)的发光层而 被应用(例如参照日本特公昭55-3834号公报)。另外，氮化铝镓(AlGaN)被用作为用于构 成近紫外LED或紫外LED的发光层的材料(例如参照日本特开2001-60719号公报)。以往的一种白色LED，是将分别射出光的3原色(红(R)、绿(G)和蓝⑶)的各色 光的芯片(chip)状或灯状的红色LED、绿色LED和蓝色LED以与它们的发光强度的相对的 比率相应的个数集积、排列于同一基体上，作为总体通过混色而发出白色光的LED (例如参 照日本特开平06-314824号公报、日本特开平07-7223号公报、日本特开平07-15044号公 报、日本特开平07-235624号公报、日本特开平07-288341号公报、日本特开平07-283438 号公报、日本特开平07-335942号公报)。可以说是排列型(组件；module)白色LED。另外，以往的另一种白色LED，是利用在一个基板上分别地形成的分别射出红色光 或绿色光或蓝色光的例如由III族氮化物半导体形成的发光层来构成的(例如参照日本特 开平06-53549号公报和日本特开平07-183576号公报)。是通过使从各个发光层射出的与 光的3原色(红(R)、绿(G)和蓝(B))相应的发光混色而呈白色的所谓的RGB型白色LED。另外，以往的又一种白色LED，是将射出存在补色的关系的颜色的光的发光层在单 一的基板上分别设置而构成的白色LED。例如，是在同一基板上分别形成射出蓝色光的III 族氮化物半导体发光层和射出黄色光的发光层，将由该各个发光层射出的不同的两波长的 两色(例如蓝色和黄色)的光混色而成的白色LED (例如参照日本特开2001-257379号公 报)。是应用了如果将具有补色关系的两色(两波长)的光混色则可视认为白色的现象的 所谓的补色型白色LED。另外，与上述的3种类型的LED不同，是利用从III族氮化物半导体发光层射 出的光，激励发出与从该发光层射出的光不同的波长的荧光的荧光体，使发光波长变换 的LED(例如参照日本特开平07-99345号公报)。例如，是作为利用从III族氮化物半 导体发光层射出的蓝色光或紫外光激励荧光体从而发出白色光的LED的所谓的荧光型 白色LED(例如参照日本专利第2900928号公报、日本专利第3724490号公报、日本专利 第3724498号公报)。作为由蓝色光或紫外光激励而呈白色的荧光体，使用了钇铝石榴石 (Y3Al5O12)等(例如参照日本专利第2927279号公报、日本专利第3503139号公报、日本专 利第3700502号公报)。可是，在上述的排列型白色LED中，例如，与集积、排列红色或绿色或蓝色LED的芯 片或灯所需要的安装平面积比较，这些射出各色的发光层的平面积格外地小(参照上述的日本特开平06-314824号公报、日本特开平07-15044号公报或日本特开平07-335942号公 报)。S卩，相对于为装设灯而需要的平面积，带来发光的发光层占有的平面积极小，因此不利于得到高的光度(流明/面积)的发光元件。例如在形成为将一边为0. 3mm的大致正方形的LED芯片用树脂围绕，将垂直截面 设为炮弹型、将水平截面设为圆形的一般形状的灯的情况下，该灯的外径(直径)一般为 3mm 5mm (参照上述的日本特开平06-314824号公报的段落(0007))。因此如果以外径设 为5mm的灯的情况为例，则与该灯的平面积(约20mm2)比较，即使发光层存在于芯片的整 个平面，其平面积也格外小，为0. 09mm2。因此在得到更高光度的发光元件方面决没有成为 优势。另外，在上述的RGB型白色LED中，需要分开地设置可各自射出红色(R)或绿色 (B)或蓝色(B)的发光层。除了需要设置多个发光层以外，为了在发光层中封入载流子 (carrier ；电子和空穴)，并且封入由它们的放射再结合所带来的发光，还需要附带于发光 层对上述的各发光层设置覆盖(clad)层等。因此需要在单一的基板上设置多个发光层以 及更优选与各个发光层异质(异种)接合地设置覆盖层等，上述等等的用于形成RGB型白 色LED的工序烦杂且冗长。在该情况下，需要相应于每个射出不同色的光的发光层设置ρ 型和η型用的电极，为了在对应的电传导型的覆盖层等上设置电极，发光层将被切削，各发 光的光度也会恶化。另外，在上述的补色型白色LED中，为了射出具有补色关系的颜色的光，仍需要两 个或其以上的多个的发光层。而且，为了得到高强度的发光，与上述的RGB型白色LED的 情况同样，对于各发光层，需要接合覆盖层，形成单(single)异质(英文简称SH)或双 (double)异质(英文简称DH)结结构的发光部。因此，为了形成补色型白色LED，与RGB型 白色LED的情况同样需要烦杂且冗长的工序。另外，在使分别发出具有补色的关系的颜色例如蓝色和黄色的光的LED接近而配 置，构成白色LED的情况下(「宽禁带半导体光电子器件」(参照2006年3月31日，森北出 版(株)发行，第1版第1次印刷)，173 174页)，与配置LED所需要的平面积比较，射出 蓝色或黄色的光的发光层的合计的平面积也小，因此在得到高光度的发光元件方面未必能 够成为优势。而且，在补色型白色LED中，存在下述问题依赖于为得到白色光而混色的具有补 色的关系的两色的光的波长，所归结的白色光的色调微妙地变化。即，在补色型白色LED 中，进行混色的通常至多是两波长的光，因此无论怎样，对于稳定地得到带来高且一定的现 色性的白色LED而言是伴有技术上的困难的。另外，在上述的荧光型白色LED中，在激励荧光体稳定地得到色调一定的白色光 方面，伴有必须使成为激励光的来自发光层的发光的波长再现良好地一定的技术上的困 难。另外，需要根据来自发光层的发光的波长的偏差，人为地细细地调整作为荧光体使用的 添加了稀土类(rare-earth)元素的Y3Al5O12等的组成。本专利技术是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供能够以简单的结构简易地形成、 能够提高光度、并且现色性也高且能够稳定为一定、而且不需要进行荧光体的微妙的组成 调整的III族氮化物半导体发光元件。
技术实现思路
为了达到上述目的，(1)第1专利技术是一种III族氮化物半导体发光元件，其具有基板和在该基板的表面上设置的具有由含有镓的III族氮化物半导体材料形成的势垒层和阱层的多量子阱结构 的发光层，该III族氮化物半导体发光元件的特征在于，形成上述多量子阱结构的各阱层 由呈与势垒层相同的传导类型(conductivity type)的III族氮化物半导体层构成，且添 加有受主杂质，层厚相互不同。(2)第2专利技术，在上述的(1)项所述的专利技术的构成的基础上，形成上述多量子阱结 构的各阱层，从基板的表面侧朝向取出来自发光层的发光的方向，层厚依次变薄。(3)第3专利技术，在上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ⅲ族氮化物半导体发光元件，是具有基板（１）和在该基板的表面上设置的具有由含有镓的Ⅲ族氮化物半导体材料形成的势垒层（５ａ）和阱层（５ｂ）的多量子阱结构的发光层（５）的Ⅲ族氮化物半导体发光元件（１０），其特征在于，形成所述多量子阱结构的各阱层由呈与势垒层相同的传导类型的Ⅲ族氮化物半导体层构成，且添加有受主杂质，层厚相互不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池友，宇田川隆，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]