氮化物半導體發光元件制造技術

本發明專利技術能夠提供一種氮化物半導體發光元件，具有能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造。在｛20－21｝面上的半導體激光器中，在空穴能帶中在該異質結生成二維空穴氣。生成二維空穴氣的異質結從半導體隆脊位置偏離時，該二維空穴氣引起p側的半導體區域中載流子的橫向擴散。另一方面，在c面上的半導體激光器中，在空穴能帶中該異質結不產生二維空穴氣。異質結HJ包含在半導體隆脊中時，在從半導體隆脊流出的載流子，不存在因二維空穴氣的作用而產生的橫向擴散。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】氮化物半導體發光元件
[0001 ] 本專利技術關于氮化物半導體發光元件。
技術介紹
專利文獻I中涉及氮化鎵類半導體激光器元件。該氮化鎵類半導體激光器元件中，由氮化物半導體構成的多重量子阱構造活性層包含兩層的量子阱層，各量子阱層的厚度是IOnm以下。由此，能夠在所有的量子阱層中使電子和空穴均一地分布。由于利用再結合而有效地進行向電子/空穴消滅后的量子阱層內的電子和空穴的注入，因此能夠對在量子阱層內存在的電子和空穴的密度有效地進行調制。其結果為，能夠對該光輸出也進行調制，實現作為光盤用的使用中數據的讀出時不發生錯誤的氮化鎵類半導體激光器元件。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2008 - 177624號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題專利文獻I公開了氮化鎵類半導體激光器元件。使用藍寶石基板、SiC基板、尖晶石基板、MgO基板、Si基板或GaAs基板而制作氮化鎵類半導體激光器元件，在氮化鎵類半導體激光器元件的制作中，在基板上生長的極性c面上生長用于激光器的半導體層。在外延生長的最后生長0.7 μ m厚的P型包覆層以及0.2 μ m厚的接觸層。此后，對p型接觸層以及P型包覆層進行蝕刻，形成隆脊構造。在隆脊形成時，不對光導層進行蝕刻。在該隆脊構造中，被蝕刻后的P型包覆層的殘膜處于0.05 μ m到0.5 μ m的范圍。在半極性面上設置了活性層后的氮化物半導體激光器中，半極性面上的阱層的壓電極化為負，即與c面上的阱層的壓電極化反向時，根據【專利技術者】們的見識，在半導體激光器的特性方面產生不同。在半極性面上制作具有隆脊構造的氮化物半導體激光器時，【專利技術者】們的實驗顯示了使用半極性面的氮化物半導體激光器的閾值電流比使用c面的氮化物半導體激光器變大。這暗示著，在阱層的壓電極化從P型包覆層朝著向η型包覆層的方向的半極性面上制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散大于與在c面上設置的半導體隆脊。根據【專利技術者】們的見識，較多情況下不能夠將c面的氮化物半導體激光器所涉及的技術適用于半極性面的氮化物半導體激光器，反向壓電極化所涉及的技術是一例。本專利技術目的在于提供一種具有能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造的氮化物半導體發光元件。用于解決課題的技術方案本專利技術所涉及的氮化物半導體發光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層上；(C)第二III族氮化物半導體區域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區域上。所述第一III族氮化物半導體區域、所述活性層以及所述第二III族氮化物半導體區域沿某層疊軸而順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述第一內側半導體層、所述活性層以及所述第二內側半導體層構成芯區域，所述η型包覆層、所述芯區域以及所述P型包覆層構成光波導構造，所述活性層和所述第一III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述阱層包含InGaN層，所述活性層的所述阱層和所述第二III族氮化物半導體區域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二III族氮化物半導體區域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含在所述活性層的所述阱層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述半導體隆脊的所述底和所述第二異質結的距離是200nm以下。根據該氮化物半導體發光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。該活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散比來自于設置在c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散大。半導體隆脊的底和第二異質結的距離為200nm以下時，能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的增加，從而降低由光波導構造中的光分布和載流子分布的誤匹配引起的波導損耗。為此，能夠降低閾值電流的增加。另外，優選為半導體隆脊的底和第二異質結的距離是30nm以上。若半導體隆脊的底和第二異質結的距離比30nm短，則隆脊加工的損害波及到活性層，從而能夠降低發光效率。另外，本專利技術所涉及的氮化物半導體發光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層上；(c)第二III族氮化物半導體區域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區域上。所述第一III族氮化物半導體區域、所述活性層、以及所述第二III族氮化物半導體區域沿某層疊軸順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述活性層和所述第一III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的C面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述活性層和所述第二III族氮化物半導體區域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二 III族氮化物半導體區域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含:位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規定的80nm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、和所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。根據該氮化物半導體發光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。在該活性層包含內包壓縮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氮化物半導體發光元件，具備：第一Ⅲ族氮化物半導體區域，包含n型包覆層以及第一內側半導體層；活性層，設置于所述第一Ⅲ族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層上；第二Ⅲ族氮化物半導體區域，包含p型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及電極，設置于所述第二Ⅲ族氮化物半導體區域上，所述第一Ⅲ族氮化物半導體區域、所述活性層以及所述第二Ⅲ族氮化物半導體區域沿某層疊軸而順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述n型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述p型包覆層之間，所述第一內側半導體層、所述活性層以及所述第二內側半導體層構成芯區域，所述n型包覆層、所述芯區域以及所述p型包覆層構成光波導構造，所述活性層和所述第一Ⅲ族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述n型包覆層由Ⅲ族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述n型包覆層的所述Ⅲ族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述p型包覆層向所述n型包覆層的方向，所述阱層包含InGaN層，所述活性層的所述阱層和所述第二Ⅲ族氮化物半導體區域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二Ⅲ族氮化物半導體區域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述p型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含在所述活性層的所述阱層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述半導體隆脊的所述底和所述第二異質結的距離是200nm以下。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.24 JP 2011-2331651.一種氮化物半導體發光元件，具備: 第一III族氮化物半導體區域，包含η型包覆層以及第一內側半導體層； 活性層，設置于所述第一 III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層上； 第二III族氮化物半導體區域，包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及 電極，設置于所述第二 III族氮化物半導體區域上， 所述第一 III族氮化物半導體區域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區域沿某層疊軸而順次排列， 所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間， 所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間， 所述第一內側半導體層、所述活性層以及所述第二內側半導體層構成芯區域， 所述η型包覆層、所述芯區域以及所述P型包覆層構成光波導構造， 所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區域的所述第一內側半導體層構成第一異質結， 所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成， 所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜， 所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述阱層包含InGaN層， 所述活性層的所述阱層和所述第二 III族氮化物半導體區域的所述第二內側半導體層構成第二異質結， 所述第二 III族氮化物半導體區域具有半導體隆脊， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含在所述活性層的所述阱層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分， 所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列， 所述半導體隆脊的所述底和所述第二異質結的距離是200nm以下。2.根據權利要求1記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述P型包覆層的帶隙比所述第三異質結中所述第二內側半導體層的所述第二部分的帶隙大， 所述傾斜角處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。3.根據權利要求1或2記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第一部分處于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規定的80nm以內， 所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。4.根據權利要求1~3中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第一光導層以及第二光導層， 所述第一光導層的材料與所述第二光導層的材料不同，所述第二內側半導體層的所述第二部分包含由所述第一光導層和所述第二光導層構成的結。5.根據權利要求1~4中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第三部分包含傾斜組成區域，該傾斜組成區域是所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的區域。6.根據權利要求1~3中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分包含第一光導層以及第二光導層， 所述第二光導層的帶隙比所述第一光導層的帶隙大， 所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分還包含組成傾斜區域，該組成傾斜區域是所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的區域， 所述第一光導層具有實質上一定的組成， 所述第二光導層具有實質上一定的組成。7.根據權利要求1~ 6中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第一部分包含電子阻擋層。8.根據權利要求7記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第一部分包含設置于所述電子阻擋層和所述活性層之間的光導層、以及該光導層和所述電子阻擋層的第四異質結， 所述第四異質結從所述第二異質結以在所述層疊軸的方向規定的IOnm以上的距離分離。9.根據權利要求1~8中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 還具備基板，所述基板具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面， 所述半極性主面和所述基準面所成的角度處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍， 所述第一 III族氮化物半導體區域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區域設置于所述半極性主面上。10.根據權利要求9記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述基板由GaN構成。11.根據權利要求1~10中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第一內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下， 所述第一內側半導體層包含設置于所述η型包覆層和所述活性層之間的第一光導區域， 所述第二內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下， 所述第二內側半導體層包含設置于所述P型包覆層和所述活性層之間的第二光導區域。12.根據權利要求1~11中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區域，所述第二光導區域包含未摻雜InxGa1J層、和Mg摻雜InxGa1J層，其中，0〈X〈1， 所述未慘雜InxGa1-JiN層設直于所述活性層和所述Mg慘雜InxGa1-JiN層之間， 所述未摻雜InxGanN層以及所述Mg摻雜InxGapxN層的合計膜厚比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間的距離大， 所述未摻雜InxGanN層和所述Mg摻雜InxGapxN層的結位于所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間。13.根據權利要求1~11中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區域， 所述第二光導區域包含未摻雜InxiGa1^xiN層、Mg摻雜InxiGa1^xiN層、和Mg摻雜In5i2Ga1-X2N 層，其中，0〈X1〈1，0 ≤ X2〈X1〈1， 所述未慘雜InxiGa1-JilN層、所述Mg慘雜InxiGa1-JilN層、以及所述Mg慘雜Inx2Ga1-Ji2N層沿從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向順次配置， 所述Mg摻雜Inx2Ga1I2N層與所述Mg摻雜InxiGag1N層構成結， 所述未摻雜InxiGag1N層以及所述Mg摻雜InxiGa^N層的合計的厚度比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底的距離大。14.根據權利要求 1~11中任一項記載的氮化物半導體發光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區域， 所述第二光導區域包含未慘雜InxiGa1-JilN層、Mg慘雜InxiGa1-JilN層、Mg慘雜組成傾斜InxGa卜ΧΝ 層、和 Mg 摻雜 In5i2Ga1-X2N 層，其中，0〈Χ1〈1，O ≤ Χ2〈Χ1〈1， 所述未慘雜InxiGa1-JilN層、所述Mg慘雜InxiGa1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：京野孝史，鹽谷陽平，上野昌紀，梁島克典，田才邦彥，中島博，風田川統之，
申請(專利權)人：住友電氣工業株式會社，索尼株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP