[发明专利]氮化物类半导体光元件、用于氮化物类半导体光元件的外延晶片及制造半导体发光元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物类半导体光元件、用于氮化物类半导体光元件的外延晶片及制造半导体发光元件的方法。

背景技术

专利文献1中公开了一种半导体光元件。半导体光元件中，在与[0001]方向成大致40度、90度、140度角度的方向上，完全不产生应变层内的压电电场。因此，在角度30度至50度、80度至100度、及130度至150度的范围内选择面取向。因此，在应变量子阱结构内几乎不产生压电电场的基板的面上进行外延生长。

专利文献2中公开了一种半导体发光元件。在非极性面上制作该半导体发光元件。非极性面为{11-20}面、自{11-20}面在-5度以上至+5度的范围内倾斜的面、或{1-100}面、自{1-100}面在-5度以上至+5度的范围内倾斜的面。

非专利文献1中公开有，纤锌矿结构的InGaN/GaN异质结构中的压电效应的结晶取向依赖性的理论研究。在自(0001)偏离39度及90度的偏离角上沿着结晶取向生长的应变层中，未诱发纵向分量的压电电场。此外，非专利文献2中公开有，与纤锌矿结构的InGaN/GaN量子阱的电特性相关的结晶取向效应。若增加偏离角，则InGaN/GaN量子阱结构的内部电场每隔55度的偏离角改变一次符号。

专利文献1：日本特开平11-112029号公报(日本特愿平09-263511号)

专利文献2：日本特开平10-135576号公报

非专利文献1：Jpn.J.Appl.Phys.，vol.39(2000)pp.413-416.Part 1.No.2A，Feb.

非专利文献2：J.Appl.Phys.，Vol.91，No.12，15June 2002，pp.9904-416.

发明内容

发明所要解决的问题

在氮化镓类半导体的(0001)面上所生长的InGaN阱层中，产生有非常大的压电电场。该压电电场在活性层内使电子与空穴的波动函数在空间上分离。因此，发光元件的发光效率降低。此外，该发光元件中，随着施加电流的增加，注入载流子对活性层内的压电电场进行屏蔽。由于该屏蔽，随着施加电流的增加产生发光波长的蓝移。

专利文献2中，为了避免较大的蓝移，在与(0001)面成90°角的{11-20}面、{1-100}面上形成有活性层。

专利文献1中，为了避免较大的蓝移，使用活性层的内部电场为零的角度即40度、140度的偏离角。非专利文献1中，内部电场为零的偏离角是通过理论计算而估计的。

然而，为了制作由{11-20}面及{10-10}面构成的主面即非极性的主面的晶片，自(0001)面方向上生长得较厚的结晶块，以能够获得上述面取向的主面的方式进行切割而制作结晶片。该切割是在结晶块的纵向上进行的，因此所切割的结晶片的宽度至多也就10mm左右。

专利文献1及2中，利用压电电场为零或接近零的面取向。与专利文献1及2的发明不同，根据发明者们的研究，可通过利用大小有限的压电电场提高半导体发光元件的特性。

本发明的目的在于提供一种氮化物类半导体光元件，包含由内含应变的六方晶系III族氮化物构成的发光层，能够减少电子从该发光层溢出，此外其目的在于提供一种用于该氮化物类半导体光元件的外延晶片。进而，本发明的目的在于提供一种制造半导体发光元件的方法，该半导体发光元件包含由内含应变的六方晶系III族氮化物构成的发光层。

解决问题的技术手段

本发明的一方面的氮化物类半导体光元件包括：(a)第1氮化镓类半导体区域；(b)发光层，包含由内含应变的六方晶系氮化镓类半导体构成的阱层和由氮化镓类半导体构成的势垒层；以及(c)第2氮化镓类半导体区域。上述发光层被设置于上述第1氮化镓类半导体区域与上述第2氮化镓类半导体区域之间。上述第1氮化镓类半导体区域包含一个或多个n型氮化镓类半导体层。上述第2氮化镓类半导体区域包含带隙比上述势垒层的带隙大的氮化镓类半导体层和一个或多个p型氮化镓类半导体层，上述阱层及上述势垒层分别沿着下述基准平面延伸：该基准平面从与c轴方向上所延伸的基准轴正交的面以59度以上且小于80度的范围及大于150度且小于180度的范围的倾斜角倾斜，上述发光层中的压电电场具有与从上述第2氮化镓类半导体区域朝向上述第1氮化镓类半导体区域的方向相反方向的分量，上述第2氮化镓类半导体区域的上述氮化镓类半导体层与上述发光层相邻，上述第2氮化镓类半导体区域的上述氮化镓类半导体层是电子阻挡层及包层中的任一方。