[发明专利]半导体发光元件

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请基于2007年1月25日在日本提交的在先日本专利申请No.2007-14664并要求享有其权利，并通过引用将其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体发光元件。

背景技术

通常，诸如氮化镓(GaN)的氮化物III-V族化合物半导体是宽带隙半导体。充分利用其特征，目前正在研发高亮度的紫外到蓝色以及绿色发光二极管(LED)和蓝-紫外激光二极管(LD)。

为了进一步提高半导体发光元件的性能和效率，最好降低半导体发光元件的工作电压。典型地，将镁(Mg)用作氮化物III-V族化合物半导体的p型杂质。不过，由于Mg的受主能级深，因此难以将Mg激活成为受体。结果，造成电压升高。降低p型层的电压在降低整个半导体发光元件的工作电压中很重要。

有一种技术是将降低p型接触层中的电压作为降低半导体发光元件的p型层中的电压的手段。作用在接触层上的电压取决于接触电阻和串联电阻。最重要的是，为了降低接触电阻，希望增大接触面积以降低接触电阻。

有人提出提供具有凹面和凸面的n侧层来提高发光二极管(LED)中的发光效率(参见D.Morita等“Watt-ClassHigh-Output-Power 365 nm Ultraviolet Light-Emitting Diodes”，Japanese Journal of Applied Physics，2004年9月，Vol.43，No.9A，pp.5945-5950)。

不过，为了提高发光效率，最好提供更接近有源层一侧的具有凹面和凸面的p型层。不过，如果试图利用蚀刻工艺技术提供具有凹面和凸面的p型层，因为层厚很薄且需要很复杂的蚀刻工艺技术，恐怕甚至会损伤到有源层。换言之，利用蚀刻形成凹凸层易于损伤半导体晶体，使得半导体发光元件的特性劣化。

发明内容

鉴于这些情况做出了本发明，其目的在于提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件的工作电压能够得到降低而不会损伤有源层。

根据本发明的一方面的半导体发光元件包括：由III-V族半导体形成的{0001}n型半导体衬底，其相对于<1-100>方向的倾斜角在0°到45°的范围内，其相对于<11-20>方向的倾斜角在0°到10°的范围内；在所述n型半导体衬底上由III-V族半导体形成的n型层；在所述n型层之上由III-V族半导体形成的n型引导层(guide layer)；在所述n型引导层之上由III-V族半导体形成的有源层；在所述有源层之上由III-V族半导体形成的p型第一引导层；在所述p型第一引导层之上由III-V族半导体形成的p型接触层；以及在所述p型第一引导层和所述p型接触层之间由III-V族半导体形成的凹凸层，所述凹凸层在其顶面上具有交替而规则设置的凹部和凸部，并具有比所述p型接触层低的p型杂质浓度。

附图说明

图1为根据第一实施例的半导体发光元件的截面图；

图2为根据第一实施例的对比例的半导体发光元件的截面图；

图3为根据第二实施例的半导体发光元件的截面图；

图4为根据第三实施例的半导体发光元件的截面图；

图5为根据第三实施例的对比例的半导体发光元件的截面图；

图6为根据第四实施例的半导体发光元件的截面图；以及

图7为根据第四实施例的对比例的半导体发光元件的截面图。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1中示出了根据本发明第一实施例的半导体发光元件的截面。根据本实施例的半导体发光元件为发光二极管，其包括n型GaN形成的半导体衬底1上的n型GaN层2，n型GaN层2上由n型GaN形成的n型引导层3，形成于n型引导层3上的有源层4，有源层4上由p型GaN形成的p型引导层5，p型引导层5上由p型GaAlN形成的电子溢出(electron overflow)防止层6，电子溢出防止层6上由p型GaN形成的p型引导层7，形成于p型引导层7上的凹凸层8，以及凹凸层8上由p型GaN形成的接触层9。凹凸层8在其顶面上具有交替且规则设置的凹部和凸部。电极11设置在接触层9上。在半导体衬底1的与n型GaN层2相反的一侧上设置电极12。

现在将描述制造根据本实施例的半导体发光元件的方法。