專利名稱：氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用了 GaN的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
作為發(fā)出藍(lán)色或者紫色光的半導(dǎo)體激光元件、發(fā)光二級管等半導(dǎo)體發(fā)光 元件，有氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件。在制造GaN系半導(dǎo)體元件時，因?yàn)橛蒅aN 構(gòu)成的基板的制造困難，所以在由藍(lán)寶石、SiC、 Si等構(gòu)成的基板上外延成長 GaN系半導(dǎo)體層。
例如，使用MOCVD (有機(jī)金屬氣相成長法)，在藍(lán)寶石基板的(0001 ) 面上依次形成非摻雜的GaN緩沖層、n-GaN接觸層、n-AIGaN包覆層、n -GaN光導(dǎo)層、InGaN多重量子阱(MQW)活性層等，在活性層上依次形成p -GaN光導(dǎo)層、p-AlGaN包覆層、p-GaN接觸層等。
通過進(jìn)行蝕刻將p - GaN接觸層去除至n - GaN接觸層的一部分區(qū)域， 使n-GaN接觸層露出，且在n-GaN接觸層露出的上表面上形成n電極， 在p-GaN接觸層的上表面上形成p電極。
圖9是表示藍(lán)寶石單晶體的面方位的單位晶格圖，藍(lán)寶石的晶體結(jié)構(gòu)近 似于圖中所示的六方晶系。在藍(lán)寶石基板上層疊GaN系半導(dǎo)體層時，利用藍(lán) 寶石基板的C面(0001 )在(0001 )方位的藍(lán)寶石基板上層疊的GaN系半導(dǎo) 體具有(0001 )方位的纖維鋅礦型的晶體結(jié)構(gòu)，如圖7所示，Ga的陽離子元 素具有成為成長表面方向的晶體極性(在C軸方向上成長)。即，在藍(lán)寶石基 板上垂直方向以C軸(0001 )層疊。
圖10表示在上述藍(lán)寶石基板上層疊GaN系半導(dǎo)體而成的氮化鎵半導(dǎo)體 發(fā)光元件中，n-AlGaN包覆層41、 n-GaN光導(dǎo)層42、 MQW活性層43、 p - GaN光導(dǎo)層44、 p - AlGaN包覆層45的層疊區(qū)域的價電子帶中的帶隙能量。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2000-216497號公報(bào)
如上述現(xiàn)有技術(shù)，層疊在藍(lán)寶石基板的C面(0001 )上的GaN系半導(dǎo)體 層中，Ga極性面成為成長表面方向，但由于在成長后的GaN系半導(dǎo)體層的GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)界面上，在C軸方向上無對稱性，而在C面成長的外延膜 上有表里產(chǎn)生的纖維鋅礦結(jié)構(gòu)，因此，產(chǎn)生由自發(fā)極化和界面應(yīng)力引起的壓 電極化，且產(chǎn)生極化電荷，在異質(zhì)結(jié)界面上產(chǎn)生電場。該電場在n側(cè)將電子 引入活性層中，因此問題很小。
但是在p側(cè)，如圖IO所示，由于電場E從p-GaN光導(dǎo)層44朝向p-AlGaN包覆層45產(chǎn)生，因此，由于產(chǎn)生的電場E,從p - AlGaN包覆層45 流入p - GaN光導(dǎo)層44的空穴受到電的排斥而難以流入MQW活性層43,從 而產(chǎn)生載體耗盡化而使驅(qū)動電壓上升。驅(qū)動電壓的上升會縮短氮化鎵半導(dǎo)體 發(fā)光元件的壽命。
尤其是，p-AlGaN包覆層45中包含有成為p型雜質(zhì)的Mg,當(dāng)該Mg 濃度為1 x 1019cnT3以下時，在p - GaN光導(dǎo)層44與p - AlGaN包覆層45的 界面發(fā)生的壓電極化急劇增大，圖IO所示的電場E會變得異常大，因此而成 為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠減少 AlGaN半導(dǎo)體層和GaN系半導(dǎo)體層的界面上產(chǎn)生的自發(fā)極化及壓電極化所弓1 起的載體耗盡化，使驅(qū)動電壓穩(wěn)定的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一技術(shù)方案提供一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元 件，其基板上至少依次具備n型半導(dǎo)體層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮 化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件具有AlGaN半導(dǎo)體層與GaN半導(dǎo)體層的界面，該AGaN 半導(dǎo)體層形成在所述p型半導(dǎo)體層側(cè)并且含有1019cm_3以下的Mg,該GaN 半導(dǎo)體層位于該AlGaN半導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述n型半導(dǎo)體層 到AlGaN半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮極性也不是Ga極性的無極 性方向形成。
另外，本發(fā)明第二技術(shù)方案提供一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其基板上 至少依次具備n型半導(dǎo)體層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮化鎵半導(dǎo)體發(fā) 光元件具有AlGaN半導(dǎo)體層與InGaN半導(dǎo)體層的界面，該AlGaN半導(dǎo)體層 形成在所述p型半導(dǎo)體層側(cè)并且含有1019cm—3以下的Mg, InGaN半導(dǎo)體層 位于該AlGaN半導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述n型半導(dǎo)體層到AlGaN 半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮極性也不是Ga極性的無極性方向形成。
另外，本發(fā)明第三技術(shù)方案提供一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其基板上
至少依次具備n型半導(dǎo)體層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮化鎵半導(dǎo)體發(fā) 光元件具有AlxGaN半導(dǎo)體層與AlYGaN半導(dǎo)體層(X>Y)的界面，該AlxGaN 半導(dǎo)體層形成在所述p型半導(dǎo)體層側(cè)并且含有10l9cnT3以下的Mg,該 AlYGaN半導(dǎo)體層位于該p型AlxGaN半導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述 n型半導(dǎo)體層到AlxGaN半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮極性也不是 Ga極性的無極性方向形成。
根據(jù)本發(fā)明，基板上層疊的氮化鎵半導(dǎo)體的成長方向(相對于基板的垂 直方向)在不同于GaN的N (氮)極性或Ga極性的無極性面，即A面或M 面形成，因此，可將在p側(cè)的AlGaN半導(dǎo)體層和GaN系半導(dǎo)體層的界面上因 自發(fā)極化或壓電極化而產(chǎn)生的電場減到極小，從而可避免載體耗盡化而使驅(qū) 動電壓穩(wěn)定。


圖1 (a) ~ (c)是表示本發(fā)明的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略構(gòu)成的示 意圖2是表示氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件中LED結(jié)構(gòu)的一個示例的剖面圖； 圖3是表示圖2的LED的價電子帶中帶隙能量的示意圖； 圖4是表示氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件中的LD結(jié)構(gòu)的一個示例的剖面圖； 圖5是表示氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的一個示例的剖面圖； 圖6是表示圖5氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的價電子帶中帶隙能量的示意圖； 圖7 (a) ~ (b)是表示AlGaN/InGaN界面以及AlxGaN/AlyGaN ( X>Y ) 界面的電場狀態(tài)的示意圖8是表示成長表面為Ga極性面時的氮化鎵半導(dǎo)體晶體的晶體結(jié)構(gòu)的模
式圖9是表示六方晶系的面方位的單位晶格圖10是表示現(xiàn)有的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的價電子帶中帶隙能量的示意圖。
附圖標(biāo)記說明 1 藍(lán)寶石基板2氮化鎵半導(dǎo)體晶體
3 GaN基板
4 GaN基板
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的一個實(shí)施方式。圖l表示本發(fā)明的氮化鎵 半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略構(gòu)成。圖1 (a)的氮化^l家半導(dǎo)體發(fā)光元件是在藍(lán)寶石 基板1上形成有包含發(fā)光區(qū)域的氮化鎵半導(dǎo)體晶體2。氮化鎵半導(dǎo)體晶體2 通過MOCVD法等在藍(lán)寶石基板l的R面(l-102)上形成，其成長表面在 A面成長。參照圖8、 9可知，A面不是Ga極性面及N (氮)極性面，而是 無極性面。
另外，專利文獻(xiàn)1中所示的日本特開2000-216497中記載的是，使用藍(lán) 寶石基板的A面及M面層疊GaN系半導(dǎo)體層，可將成長表面作成M面或A 面，但通常在使用了藍(lán)寶石基板的A面及M面時，成長方向?yàn)镃軸，因此， 認(rèn)為GaN系半導(dǎo)體層的成長表面不是M面或A面。
另外，圖1 (b)的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件是在GaN基板3上層疊有包含 發(fā)光區(qū)域的氮化鎵半導(dǎo)體晶體2。氮化鎵半導(dǎo)體晶體2通過MOCVD法等在 GaN基板3的A面(11 -20)上形成，其成長表面在A面成長。如上所述， A面不是Ga極性面及N (氮)極性面，而是無極性面。
另外，圖1 (c)的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件是在GaN基板3上層疊有包含 發(fā)光區(qū)域的氮化鎵半導(dǎo)體晶體2。氮化鎵半導(dǎo)體晶體2通過MOCVD法等在 GaN基板3的M面(10-10)上形成，其成長表面在M面成長。也如圖8、 9可知，M面不是Ga極性面及N (氮)極性面，而是無極性面。
如上，通過使氮化鎵半導(dǎo)體晶體2成長，而使氮化鎵半導(dǎo)體晶體2的成 長表面不為Ga極性面及N (氮)極性面，而為無極性面，因此，在成長后的 氮化鎵半導(dǎo)體晶體2的GaN/AlGaN界面上產(chǎn)生的電場E的強(qiáng)度，與現(xiàn)有的圖 10所示的成長表面為Ga極性面的情況相比，其強(qiáng)度非常弱，因此，可避免 載體耗盡化。特別是AlGaN半導(dǎo)體層中摻雜有Mg作為雜質(zhì)，在該Mg濃度 為1 x 10"cm^以下的情況下，如現(xiàn)有技術(shù)所示，當(dāng)成長表面為氮極性面時， 在AlGaN半導(dǎo)體層和GaN系半導(dǎo)體層的界面引起的壓電極化急劇增大，從而 電場E急劇增大，但如本發(fā)明，通過作成無極性面，可將該電場E減小到極小，因此效果顯著。
圖2表示的是，使氮化鎵半導(dǎo)體晶體2在藍(lán)寶石基板1的R面上成長， 且成長表面為A面的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的LED,的一個示例。在藍(lán)寶石基 板11上形成緩沖層12、 n型接觸層13、 n型超晶格層15、 MQW活性層16、 p型電子塊層17、 p型接觸層18。另夕卜，在p型接觸層18上形成有正電極(p 電極)20、在n型接觸層13上形成有負(fù)電極(n電極)14。緩沖層12、 n型 接觸層13、 n型超晶格層15、 MQW活性層16、 p型電子塊層17、 p型接觸 層18所有的成長表面都為A面。
圖3表示的是，在此，緩沖層12為非摻雜的GaN， n型接觸層13為n - GaN, n型超晶格層15為將n - GaN薄膜和n - InGaN薄膜交互5 10循環(huán) 層疊而成的超晶格結(jié)構(gòu)，MQW活性層16為由InGaN構(gòu)成的阱層和由GaN 或InGaN構(gòu)成的阻擋層的多重量子阱結(jié)構(gòu)，p型電子塊層17為摻雜有濃度為 lxl019cm_3以下的Mg作為p型雜質(zhì)的p-AlGaN, p型接觸層18為由p-GaN構(gòu)成時的價電子帶的帶隙能量。
如圖IO所示，現(xiàn)有的以Ga極性面作為成長表面而形成氮化鎵半導(dǎo)體晶 體的情況下，在p-GaN光導(dǎo)層和p-AlGaN包覆層的界面上，從GaN半導(dǎo) 體層朝向AlGaN半導(dǎo)體層有電場E產(chǎn)生，但是，在成長表面為無極性面的情 況下，如圖3所示，雖然乂人MQW活性層16的GaN阻擋層朝向p - AlGaN 電子塊層17產(chǎn)生電場E，但是該電場的大小要比現(xiàn)有的圖10所示的電場的 強(qiáng)度小得多，因此，從正電極19側(cè)注入的空穴能夠容易地注入發(fā)光區(qū)域即 MQW活性層16側(cè)，從而能夠避免載體耗盡化。
作為制造方法，用眾所周知的MOCVD方法等使之成長。例如，在藍(lán)寶 石基板11的R面上，順序?qū)盈B1~3 ]um程度的由非摻雜GaN構(gòu)成的緩沖層 12、 1~5 Mm程度的Si摻雜的GaN接觸層13、 0.2~1 jam程度的Si摻雜的 InGaN/GaN超晶格層15、 MQW活性層16、 Mg摻雜的AlGaN電子塊層17、 Mg摻雜的GaN接觸層18。 MQW活性層16是將l~3nm的由Inai7Gaa83N構(gòu) 成的阱層和10~20nm的由InxGaN(0 < X < 0.05)構(gòu)成的阻擋層交互層疊3 10 個循環(huán)的多層結(jié)構(gòu)。
在形成了 p型接觸層18后，將p型接觸層18、 p型電子塊層17、 MQW 活性層16、 n型超晶格層15、 n型接觸層13的一部分通過反應(yīng)性離子蝕刻等 進(jìn)行臺面蝕刻并去除。之后，通過蒸鍍在n型接觸層13的被蝕刻面上形成負(fù)電極14，通過蒸鍍在p型接觸層18上形成正電極19。
其次，圖4表示的是，使氮化鎵半導(dǎo)體晶體2在藍(lán)寶石基板1的R面上 成長，且成長表面為A面的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的LD的一個示例。作為 制造方法，用眾所周知的MOCVD方法等使之成長。例如，在藍(lán)寶石基板31 的R面上，順序?qū)盈B1 3jam程度的由非摻雜GaN構(gòu)成的緩沖層32、 1~5 p m程度的由Si摻雜的AlGaN/GaN超晶格層構(gòu)成的n型包覆層34、 0.2~1 n m 程度的由Si摻雜的InGaN/GaN構(gòu)成的n型超晶格層35、 MQW活性層36、 由摻雜有濃度為lxl019cnT3以下的Mg的AlGaN構(gòu)成的p型電子塊層37、 Mg摻雜的AlGaN/GaN超晶格層構(gòu)成的p型包覆層38。 MQW活性層36是將 l~3nm的由Ino.nGao.83N構(gòu)成的阱層和由10~20nm的InzGaN(0《Z《0.05)構(gòu)成 的阻擋層交互層疊3 10個循環(huán)的多層結(jié)構(gòu)。
在通過蝕刻p型包覆層38進(jìn)行圖形化而形成脊部后，以絕緣層39覆蓋 自脊部的側(cè)面到p型包覆層38的平坦部，并在p型包覆層38的脊部上層疊 由Mg摻雜的GaN構(gòu)成的p型接觸層40。
在形成p型接觸層40后，將p型接觸層40、 p型包覆層38、 p型電子塊 層37、 MQW活性層36、 n型超晶格層35、 n型包覆層34、緩沖層32的一部 分通過反應(yīng)性離子蝕刻等進(jìn)行臺面蝕刻并去除。之后，通過蒸鍍在緩沖層32 的被蝕刻面上形成n電極33，通過蒸鍍在p型接觸層40上形成p電極50。
對于如圖4所示構(gòu)成的LD，緩沖層32、 n型包覆層34、 n型超晶格層 35、 MQW活性層36、 p型電子塊層37、 p型包覆層38、 p型接觸層40所有 的成長表面也都為A面。在此，在p側(cè)的AlGaN電子塊層"和MQW活性 層36的GaN阻擋層(Z=0)的界面產(chǎn)生電場。但是，在成長表面為無極性面 的情況下，與圖3的情況相同，雖然從GaN阻擋層MQW朝向p-AlGaN電 子塊層37產(chǎn)生電場E，但是該電場的大小要比現(xiàn)有的如圖IO所示的電場的 強(qiáng)度小得多，因此，從p電極41側(cè)注入的空穴能夠容易地注入發(fā)光區(qū)域MQW 活性層36側(cè)，從而可避免載體耗盡化。
另一方面，圖5表示的是，使氮化鎵半導(dǎo)體晶體2在GaN基板3、 4的A 面或M面上成長，且成長表面為A面或M面的氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件的一 個示例。
以圖5的結(jié)構(gòu)形成LED的情況下，利用已知的MOCVD法等，例如在 GaN基板22的A面或M面上，順序?qū)盈B0.8 y m程度的作為n型包覆層23的摻雜了 Si的AlGaN、 0.1 ju m程度的作為n型光導(dǎo)層24的非摻雜GaN或者 n摻雜GaN、 0.1 jum程度的作為MQW活性層25以及p型光導(dǎo)層26的非摻 雜GaN或者p摻雜GaN、 200A程度的作為電子塊層27的摻雜了濃度為1 x 1019cnT3以下的Mg的AlGaN、作為p型包覆層28以及p型接觸層29的摻 雜了 Mg的GaN。
另外，MQW活性層25例如為層疊由30A的Ino.ogGaN構(gòu)成的阱層和由 150A的Ino.cnGaN構(gòu)成的阻擋層(障壁層)而成的多重量子阱結(jié)構(gòu)，p型包覆 層28為將20~50A的非摻雜AlGaN和摻雜了 Mg的20~50A的GaN交互層疊 而成的超晶格層。最后，通過蒸鍍形成正電極30 (p電極)和負(fù)電極21 (n 電極)。如此層疊的氮化鎵半導(dǎo)體LED的n型包覆層23、n型光導(dǎo)層24、MQW 活性層25、 p型光導(dǎo)層26、電子塊層27、 p型包覆層28、 p型接觸層29所有 的成長表面都為A面或者M(jìn)面。
另一方面，以圖5的結(jié)構(gòu)形成LD的情況下，利用已知的MOCVD法等， 例如在GaN基板22的A面或M面上順序?qū)盈B0.1 n m程度的作為n型包覆 層23以及n型光導(dǎo)層24的非摻雜GaN或n摻雜GaN、 0.1 ju m程度的作為 MQW活性層25以及p型光導(dǎo)層26的非摻雜GaN或者p摻雜GaN、 200A 程度的作為電子塊層27的摻雜了濃度為1 x 10l9cm—3以下的Mg的AlGaN、 作為p型包覆層28以及p型接觸層29的摻雜了 Mg的GaN。
而且，MQW活性層25例如為層疊由30A的Ino.osGao^N構(gòu)成的阱層和 由150A的In,GaN構(gòu)成的阻擋層(障壁層)而成的多重量子阱結(jié)構(gòu)，n型 包覆層23為交互層疊20~50A的非摻雜AlGaN和摻雜了 Si的20 50A的GaN 而成的超晶格層，p型包覆層28為交互層疊20~50A的非摻雜AlGaN和摻雜 Mg的20~50A的GaN而成的超晶才各層。最后，通過蒸鍍形成正電極30 (p 電極)和負(fù)電極21 ( n電極)。如此層疊的氮化鎵半導(dǎo)體LD的n型包覆層23、 n型光導(dǎo)層24、 MQW活性層25、 p型光導(dǎo)層26、電子塊層27、 p型包覆層 28、 p型接觸層29所有的成長表面都為A面或者M(jìn)面。
圖6表示的是如上述那樣由LED或者LD構(gòu)成圖5的結(jié)構(gòu)時的情況下價 電子帶的帶隙能量。在由GaN構(gòu)成的p型光導(dǎo)層26和由AlGaN構(gòu)成的電子 塊層27的界面上，從p型光導(dǎo)層26朝向電子塊層27產(chǎn)生電場E,但是，由 于成長表面為無極性面，所以如圖6所示，要比現(xiàn)有技術(shù)的圖IO所示的電場 的強(qiáng)度小得多，因此，從正電極30側(cè)注入的空穴能夠容易地注入發(fā)光區(qū)域MQW活性層25側(cè)，從而可避免載體耗盡化。
另夕卜，在由AlGaN和GaN超晶格層構(gòu)成的p型包覆層28和由AlGaN構(gòu) 成的電子塊層27的界面上，以及在p型包覆層28和由GaN構(gòu)成的p型接觸 層的界面上都產(chǎn)生電場，但是，由于成長表面為無極性面，故產(chǎn)生的電場的 強(qiáng)度變得非常小，因此，不論電場的朝向如何，其影響都會變得很小，從而 可避免載體耗盡化。
但是，由自發(fā)極化和界面應(yīng)力造成的壓電極化所引起的電場E的產(chǎn)生， 不僅在AlGaN/GaN的界面上，在AlGaN和其他GaN系半導(dǎo)體層的界面上也 能夠看到。特別是在AlGaN/InGaN的界面、AlxGaN/AlYGaN ( X>Y)的界面 上產(chǎn)生同樣的電場。即，當(dāng)基板上的氮化鎵半導(dǎo)體晶體的外延成長方向?yàn)镚a 極性面時，與圖10相同，在AlGaN/InGaN的界面上從InGaN半導(dǎo)體層朝向 AlGaN半導(dǎo)體層的方向產(chǎn)生電場E、在AlxGaN/AlYGaN ( X>Y )的界面上從 AlyGaN半導(dǎo)體層朝向AlxGaN半導(dǎo)體層的方向產(chǎn)生電場E,來自p電極側(cè)的 空穴受到電排斥而難以流進(jìn)發(fā)光區(qū)域。
例如，在圖2或者圖4的結(jié)構(gòu)中可將MQW活性層16、 36的阻擋層(Z #0)作成InGaN，根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在由AlGaN構(gòu)成的p型電子塊層17、 37和阻擋層之間形成AlGaN/InGaN的界面。另外，在圖5的結(jié)構(gòu)中，有時在 由AlGaN和GaN的超晶格層構(gòu)成的p型包覆層28和由AlGaN構(gòu)成的電子塊 層27之間形成AlxGaN/AlYGaN ( X>Y )界面。圖7 ( a)表示AlGaN/InGaN 的界面狀態(tài)，圖7 (b)中將AlxGaN/AlYGaN (X>Y)的界面狀態(tài)與價電子帶
的帶隙能量一起表示。
當(dāng)?shù)壈雽?dǎo)體晶體的成長面為Ga極性面時，在上述各界面中，來自p 電極側(cè)的空穴也會受到電排斥而難以被注入到發(fā)光區(qū)域，如圖l所示的結(jié)構(gòu)， 如果將氮化鎵半導(dǎo)體晶體的半導(dǎo)體層的成長方向作成無極性面時，則如圖7 (a)所示，在AlGaN/InGaN的界面上可將從InGaN半導(dǎo)體層朝向AlGaN半 導(dǎo)體層產(chǎn)生的電場E的大小減到極小，從而可使來自p電極側(cè)的空穴容易地 注入發(fā)光區(qū)域。
另外，如圖7(b)所示，在AlxGaN/AlYGaN (X>Y)的界面上，也可以 將從AlYGaN半導(dǎo)體層朝向AlxGaN半導(dǎo)體層產(chǎn)生的電場E的大小減到極小， 從而可使來自p電極側(cè)的空穴更容易地注入發(fā)光區(qū)域。這樣，可防止載體耗 盡化，使驅(qū)動電壓穩(wěn)定。尤其是，當(dāng)AlGaN半導(dǎo)體層及上述AlYGaN半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)Mg的摻 雜濃度為1 x I019cm —3以下時，在成長表面為Ga極性面的情況下，在 AlGaN/InGaN界面、AlGaN/GaN界面、AlxGaN/AlYGaN ( X>Y)的各界面上 都會產(chǎn)生極強(qiáng)的電場，但是，在本發(fā)明的情況下，由于成長表面為無極性面， 因此能夠使上述各界面中的電場大小顯著縮小，從而可使來自p電極側(cè)的空 穴容易地注入發(fā)光區(qū)域。
權(quán)利要求
1、一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其在基板上至少依次具備n型半導(dǎo)體層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件具有AlGaN半導(dǎo)體層與GaN半導(dǎo)體層的界面，該AlGaN半導(dǎo)體層形成在所述p型半導(dǎo)體層側(cè)并且含有1019cm-3以下的Mg，該GaN半導(dǎo)體層位于該AlGaN半導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述n型半導(dǎo)體層到AlGaN半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮極性也不是Ga極性的無極性方向形成。
2、 一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其在基板上至少依次具備n型半導(dǎo)體 層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件具有AlGaN半導(dǎo) 體層與InGaN半導(dǎo)體層的界面，該AlGaN半導(dǎo)體層形成在所述p型半導(dǎo)體 層側(cè)上并且含有1019cnT3以下的Mg ，該InGaN半導(dǎo)體層位于該AlGaN半 導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述n型半導(dǎo)體層到AlGaN半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮 極性也不是Ga極性的無極性方向形成。
3、 一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其在基板上至少依次具備n型半導(dǎo)體 層、發(fā)光區(qū)域、p型半導(dǎo)體層，且該氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件具有AlxGaN半 導(dǎo)體層與AlyGaN半導(dǎo)體層(X>Y)的界面，該AlxGaN半導(dǎo)體層形成在所 述p型半導(dǎo)體層側(cè)上并且含有1019cm —3以下的Mg，該AlyGaN半導(dǎo)體層位 于該p型AlxGaN半導(dǎo)體層的n側(cè)，其特征在于，從所述n型半導(dǎo)體層到AlxGaN半導(dǎo)體層，成長表面在既不是GaN的氮 極性也不是Ga極性的無極性方向形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化鎵半導(dǎo)體發(fā)光元件，其可降低AlGaN半導(dǎo)體層與GaN系半導(dǎo)體層的界面上產(chǎn)生的自發(fā)極化及壓電極化所引起的載體耗盡化，并能使驅(qū)動電壓穩(wěn)定。在藍(lán)寶石基板(1)的(R)面上形成有包含發(fā)光區(qū)域的氮化鎵半導(dǎo)體晶體(2)。另外，其它構(gòu)成中，在GaN基板(3、4)的(A)面或(M)面上形成氮化鎵半導(dǎo)體晶體(2)。這些氮化鎵半導(dǎo)體晶體(2)的成長表面不是N(氮)極性面及Ga極性面，而為無極性面，因此，可減小在p側(cè)GaN/AlGaN的界面產(chǎn)生的自發(fā)極化及壓電極化引起的電場的大小，從而可避免載體耗盡化。
文檔編號H01S5/343GK101322292SQ20068004515
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者中原健 申請人:羅姆股份有限公司