[发明专利]发光元件及其制造方法

说明书

本发明提供具有n型接触层的发光元件及其制造方法，该n型接触层通过费米能级与导带的简并有效地降低了电阻，且由将Si作为掺杂剂的AlGaN构成。作为本发明的一个方式，提供发光元件(1)，其具备费米能级与导带简并的由AlGaN构成的n型接触层(12)、和层叠于n型接触层(12)的由AlGaN构成的发光层(13)，n型接触层(12)的Al成分比发光层(13)的Al成分大10％以上且为70％以下，n型接触层(12)含有发生上述简并的浓度且为4.0×10¹⁹cm^‑3以下的浓度的Si。

技术领域

本发明涉及发光元件及其制造方法。

背景技术

以往，已知有在发光二极管(LED)的隧道结中使用简并掺杂的氮化镓层的技术(例如，参照专利文献1)。认为上述的“简并掺杂的”是指通过将掺杂剂以高浓度掺杂从而使费米能级与导带重叠(简并)。费米能级与导带简并的半导体通常表现得像金属那样，电阻降低。

另外，以往，已知有在连接p侧的电极的接触层的材料中使用p型的GaN的发光元件(参照专利文献2)。根据专利文献1，在连接p侧的电极的接触层中可以使用p型GaN层或者p型AlGaN层，但为了提高与电极p侧的电极的接触性，优选使用p型GaN层。

另外，以往，已知有利用隧道结的发光元件(参照专利文献3)。在专利文献1所记载的发光元件中，使发光层上的p型GaN层与n型InGaN层形成隧道结，将n型InGaN层作为p侧的接触层而连接p侧电极。因此，p侧的接触层和n侧的接触层这两者可以使用n型半导体，由此可以由相同的材料形成n侧的电极和p侧的电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5726405号公报

专利文献2：日本特开2019-110195号公报

专利文献3：日本特许第3786898号公报

发明内容

然而，在将Si作为掺杂剂的n型AlGaN中，如果增加Si浓度，则在直到某一浓度为止都会与一般的半导体同样地降低电阻，但如果超过某一浓度，则电阻反而开始增加。认为这是由于Si浓度超过某一浓度时产生III族空穴与Si的复合缺陷。因此，在现有的通常方法中，即便提高Si浓度来使费米能级与导带简并，但由于III族空穴与Si的复合缺陷，也无法有效地降低电阻。

因此，本发明的目的之一在于提供一种发光元件及其制造方法，其中，该发光元件通过费米能级与导带的简并而有效地降低了电阻、并具有由将Si作为掺杂剂的AlGaN构成的n型接触层。

另外，由于GaN或Al成分低的AlGaN吸收深紫外光，所以如果在深紫外发光元件中使用由GaN或Al成分低的AlGaN构成的接触层，则光提取效率大幅减少。因此，使用专利文献2中记载的发光元件的结构，无法得到光提取效率优异的深紫外发光元件。

因此，本发明的另一目的在于提供一种发出深紫外光的发光元件，该发光元件的p侧的电极与接触层的接触电阻低，且抑制了接触层对光的吸收。

另外，GaN或InGaN因它们的带隙的大小而强烈吸收深紫外区域的光。因此，如果深紫外发光元件采用专利文献3中记载的发光元件的构成，则p型GaN层或n型InGaN层强烈吸收从发光层发出的光，光取出效率变低。

因此，本发明的又一目的在于提供一种利用隧道结的发出深紫外光的发光元件，该发光元件抑制了形成隧道结的n型层与p型层对光的吸收。

本发明的一个方式为了实现上述目的，提供下述[1]～[4]的发光元件和[5]、[6]的发光元件的制造方法。