[发明专利]半导体发光元件、其制造方法及半导体发光元件制造系统

说明书

该非临时申请要求2011年11月30提交日本的专利申请No.2011-262698在35U.S.C.§119（a）下的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及诸如绿、蓝或紫外区域的氮化物化合物半导体发光元件的半导体发光元件及其制造方法，以及在该半导体发光元件的制造方法中采用的半导体发光元件的制造系统。

背景技术

传统上，在该类型的传统氮化物半导体发光元件中，氮化物化合物半导体发光元件广泛地用作绿、蓝或紫外区域的半导体发光元件。然而，除了发光强度外，还存在进一步改善氮化物化合物半导体发光元件的各种特性上的空间。具体而言，在静电放电的阈值电压方面，期望氮化物化合物半导体发光元件比镓或砷基半导体发光元件或铟或磷基半导体发光元件明显更便宜且在静电放电阈值电压上有较大改善。

这里，为了改善传统氮化物半导体发光元件的发光输出，下面引用的参考文献1和2中描述了有关有源层（发光层）掺杂的各种结构的建议。

专利文献1描述了有源层通过顺序层叠非掺杂InGaN量子阱层和掺杂有n型杂质的GaN势垒层形成。此外，描述了掺杂有n型杂质的该GaN势垒层在与上述InGaN量子阱层相接触的表面上提供有防扩散膜。描述了该防扩散膜包括浓度低于GaN势垒层的n型杂质。

图5是示出专利文献1公开的传统半导体发光二极管的截面侧视图。

如图5所示，传统的GaN半导体发光二极管100在蓝宝石基板101上提供有由n型GaN构成的第一氮化物半导体层102、具有多量子阱结构的有源层103和由p型AlGaN或p型GaN构成的第二氮化物半导体层104。在第一氮化物半导体层102的台面蚀刻的顶表面上形成n型电极106a，在第二氮化物半导体层104的顶表面上形成透明电极层105，并且p型电极106b形成在透明电极层105上。

具有多量子阱结构的有源层103示出有交替层叠的四个未掺杂的GaN量子势垒层103a和五个掺杂有n型杂质的InGaN量子阱层103b。然而，不限制量子势垒层103a和量子阱层103b的材料或数量。例如，在氮化物半导体元件中，量子阱势垒层103a可为了使用从Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N（x₁+y₁=1,0≤x₁≤1,0≤y₁≤1）中适当选择，并且量子阱层103b可为了使用从Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N（x₂+y₂=1,0≤x₂≤1,0≤y₂≤1）中适当选择，作为能量带隙小于量子阱势垒层103a的材料。

另一方面，专利文献2描述了有源层包括n型杂质，并且有源层中的n型杂质在n层侧的浓度高于p层侧的浓度。

图6是示出专利文献2中公开的传统氮化物半导体发光元件的截面侧视图。

在图6中，传统氮化物半导体发光元件200包括基板201，其层叠有缓冲层202、未掺杂GaN层203、由掺杂有Si的GaN构成的n型接触层204、n型第一多层膜层205、n型第二多层膜层206、具有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构的有源层207、p型多层膜层208和由掺杂有Mg的GaN构成的p型接触层209。构成n型多层膜层206和p型多层膜层208的氮化物半导体的成分和/或层数对于各自的n型和p型是不同的。

具有多量子阱结构的有源层207具有含多层膜结构的多量子阱结构，其中阱层和势垒层按顺序交替层叠。为了实现多量子阱结构的最小层叠结构，考虑由一个势垒层和势垒层的两侧上提供的两个阱层构成的三层结构或者由一个阱层和其两侧上提供的两个势垒层构成的三层结构。在多量子阱结构中，两侧上的两个最外层用阱层或势垒层构成。此外，它可构造为使最外层之一是阱层，而另一个最外层是势垒层。此外，在多量子阱结构中，p层侧可用势垒层或阱层结束。

[引用列表]

[专利文献]

专利文献1：日本提前公开No.2005-109425

专利文献2：日本提前公开No.2005-057308

发明内容

[技术问题]