[发明专利]制作氮化物类半导体发光元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作氮化物类半导体发光元件的方法。

背景技术

非专利文献1(Journal of Crystal Growth，264，(2004)，pp.53-57)记 述了在c面蓝宝石衬底上制作的量子阱结构。其中，在InGaN层生长 之前供给TMIn。

非专利文献2(Japanese Journal of Applied Physics Vol.47，No.2 (2008)pp.829-842)记述了在c面蓝宝石衬底上制作的InGaN/GaN多重 量子阱结构。在形成多重量子阱结构时，在GaN阻挡层生长之后，从 阻挡层生长温度降温到阱层生长温度。在阱层生长温度下进行供给铟。 在生长InGaN阱层之后，立即生长GaN覆盖层。GaN覆盖层的生长是 随着从阱层生长温度升温到阻挡层生长温度而进行的。在生长GaN覆 盖层之后，在阻挡层生长温度下中断生长。然后，生长GaN阻挡层。 铟的供给不会影响到InGaN/GaN中的铟组分和界面的陡峭性。V形状 缺陷的密度减小。

非专利文献3(Applied Physics Letters Vol.92，(2008)161113)记 述了在c面蓝宝石衬底上制作的InGaN/GaN量子阱结构。量子阱层和 阻挡层在摄氏780度的温度下生长。在量子阱结构生长过程中，在生 长InGaN阱层到生长GaN阻挡层期间，向反应炉中流入TMIn和氨。 通过该步骤，在单一量子阱结构和多重量子阱结构中，V形状缺陷的 密度分别从3.9×10⁸cm^-2减小到2.9×10⁸cm^-2、从7.8×10⁸cm^-2减小到 4.7×10⁸cm^-2。

根据发明者的见解，当在用于发光元件的量子阱结构中的阱层生 长之前进行铟原料(例如三甲基铟)的预供给时，在阱层的生长初期， 铟的取入量得到改善。伴随取入量的增大，发光元件的发光波长向长 波长偏移。并且，InGaN阱层的每单位体积的铟密度增加，InGaN阱层 中铟组分高的区域增加。

发明内容

本发明正是鉴于上述情况而作出的，其目的在于，提供一种制作 氮化物类半导体发光元件的方法，能够改善阱层的膜厚方向上的铟组 分不均匀，并且能够降低阱层内的缺陷密度。

本发明的一个方面是通过有机金属气相生长法制作包含活性层的 氮化物类半导体发光元件的方法。该方法包括以下步骤：(a)向生长 炉中供给镓原料和氮原料，在第1温度下生长由第1氮化镓类半导体 构成的阻挡层；(b)在生长所述阻挡层之后，向所述生长炉中供给氮 原料而不供给镓原料的情况下，进行铟原料的预供给；以及(c)在所 述预供给之后，立即向生长炉中供给镓原料和氮原料，在低于所述第1 温度的第2温度下，在所述阻挡层上生长由InGaN构成的阱层，生长 所述阱层的步骤包括多个第1期间和位于所述第1期间之间的第2期 间，在所述多个第1期间，分别向所述生长炉中供给作为III族原料的 镓原料和铟原料，生长多个InGaN层，在所述第2期间，在不供给所 述镓原料的情况下，向所述生长炉中供给铟原料，所述阱层由所述多 个InGaN层构成，所述活性层包括所述阱层和所述阻挡层，并且被设 置在氮化镓类半导体区域的主面上。

根据该方法，在InGaN阱层生长之前进行铟(In)的预供给，所 以阱层的膜厚方向上的铟组分不均匀得到改善。在预供给之后不中断 铟原料和氮原料的供给，进行InGaN阱层的生长。为了形成InGaN阱 层，进行多次InGaN生长，并且在该生长期间之间不中断地进行In中 期供给，所以在各InGaN生长时能够降低InGaN层内的缺陷密度。

在本发明的方法中，进行所述预供给的期间中的至少一部分期间 可以处于所述第2温度下。根据该方法，由于预供给，能够在开始生 长阱层之前在InGaN可生长的第2温度下形成富铟的基底。

在本发明的方法中，铟原料可以包含三甲基铟，所述氮原料可以 包含氨。通过使用这些能够在有机金属气相生长中使用的原料，能够 获得预供给的技术效果。