[发明专利]氮化物半导体发光元件和其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光器件以及形成氮化物半导体发光器件的方法。 

背景技术

在非专利文献1中，公开了InGaN基发光二极管。该发光二极管形成在通过横向过生长形成的a面GaN模板上。发光二极管的有源层具有包括In_0.17Ga_0.83N阱层(4nm)/Si掺杂GaN势垒层(16nm)的5周期多量子阱结构。根据在250mA的电流下测量晶片状态时的特性，发光二极管具有413.5nm的发光波长、1.5mW的光输出以及0.2％的外量子效率。 

在专利文献1中，公开了设置在GaN(1-100)衬底上的具有In_0.1Ga_0.9N有源层的激光二极管。另外，也已经公开了设置在高电阻率SiC(11-20)衬底上的具有In_0.15Ga_0.85N阱层和In_0.05Ga_0.95N势垒层的垂直腔面发射激光器。此外，也已经公开了设置在高电阻率SiC衬底的(1-100)或(11-20)面上的具有4nm厚的In_0.2Ga_0.8N阱层和4nm厚的In_0.05Ga_0.95N势垒层的垂直腔面发射激光器。 

[非专利文献1]Applied Physics Letter Vol.85，No.22(2004)，p.5143 

[专利文献1]日本未经审查的专利申请公布No.10-135576 

发明内容

本发明将要解决的问题 

在具有由氮化镓基半导体构成的有源层的半导体发光器件中，由 于使用所谓的c面GaN衬底，所以由压电效应所引起的影响也出现在有源层上。另一方面，即使在GaN中，GaN的a面也显示出非极性特性，并且因而期望有源层不受压电效应影响。在非专利文献1中，已经公开了形成在a面GaN模板上的具有InGaN基量子阱结构的发光二极管。在专利文献1中，尽管已经公开了具有若干铟组分的InGaN有源层和InGaN阱层，但是几乎没有公开涉及发光波长和发光强度的详尽描述。 

期望得到具有比非专利文献1中公开的发光二极管的峰值波长更长的发光波长的发光二极管。然而，根据本发明的发明人所进行的实验，当在用于在c面GaN上形成量子阱结构的生长条件下在a面GaN上形成量子阱结构时，不能获得期望的光致发光波长。另外，根据不同的实验结果，依据发光强度以及光致发光波长，在a面GaN上形成的具有InGaN基有源层的发光器件示出与在c面GaN上形成的具有InGaN基有源层的发光器件不同的趋势。 

考虑到上述情况来构思本发明，并且本发明的目的是提供具有使用涉及a面的非极性氮化镓基半导体并且可以提供较高的发光强度的结构的氮化物半导体发光器件，以及本发明的目的也是提供用于形成氮化物半导体发光器件的方法。 

解决问题的手段 

根据本发明的一个方面，提供一种氮化物半导体发光器件，所述氮化物半导体发光器件包括：(a)第一导电类型氮化镓基半导体区域；(b)第二导电类型氮化镓基半导体区域；以及(c)有源层，所述有源层设置在第一导电类型氮化镓基半导体区域和第二导电类型氮化镓基半导体区域之间以便发射具有在440到550nm范围内的波长的光。在以上氮化物半导体发光器件中，有源层包括由六方晶系In_XGa_1-XN(0.16≤X≤0.35，铟组分X：应变组分)构成的阱层，阱层的厚度D大于2.5nm，阱层的厚度D为10nm或以下，铟组分X和厚度D满足X≥-0.1×D+0.6，第一导电类型氮化镓基半导体区域、有源层以及第二导电类型氮化镓 基半导体区域被布置在预定轴方向，并且六方晶系In_XGa_1-XN的a面在预定轴方向上被对准。