[发明专利]氮化物半导体发光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光元件及其制造方法。

背景技术

含氮的III-V族化合物半导体材料(以下称为“氮化物半导体材料”)包括与具有红外线区域至紫外线区域的波长的光的能量相当的带隙。因而，氮化物半导体材料在发出具有红外线区域至紫外线区域的波长的光的发光元件的材料、接受具有该区域的波长的光的受光元件的材料等中是有用的。

此外，构成氮化物半导体的原子间的键合强，氮化物半导体材料的击穿电压高，氮化物半导体材料的饱和电子速度大。鉴于这些特性，氮化物半导体材料即便作为耐高温且高输出的高频晶体管等电子器件的材料也是有用的。进而，氮化物半导体材料几乎不会损害环境，故作为易于处理的材料也备受瞩目。

在使用了这种氮化物半导体材料的氮化物半导体发光元件中，一般作为发光层而采用量子阱构造。如果对氮化物半导体发光元件施加电压，则在构成发光层的阱层中电子和空穴再结合而产生光。发光层既可以由单量子阱(Single Quantum Well，SQW)构造构成，也可以由交替地层叠有阱层和阻挡层的多量子阱(Multiple Quantum Well，MQW)构造构成。

氮化物半导体发光元件与AlGaInP系LED(Light Emitting Diode：发光二极管)相比，已知具有相对于周围温度的变化而温度变化少的优点。专利文献1所记载的现有的氮化物半导体发光元件为发光二极管，其特征在于，在形成于蓝宝石基板上的n型氮化物半导体层之上，具备被未掺杂GaN层和p型AlGaN层夹着的具有In_xGa_1-xN(0.4＜x＜1)的活性层，将该活性层中的In和Ga的比率设定为使之发出黄色或者琥珀色的光。这样构成的氮化物半导体发光元件与以往被广泛使用的采用了AlInGaP的琥珀色发光元件相比较而具有大的发光输出，并且与AlInGaP琥珀色发光元件相比较而具有发光输出的温度依赖性小的优异特性。该氮化物半导体发光元件在20mA的电流驱动时，在80℃时确保室温的发光输出的90％的发光输出。

根据专利文献2，其说明了之所以可获得这种发光输出的温度特性是基于材料自身的固有的性质。即，现有的使用了AlInGaP的琥珀色发光元件，为使被用作基板的GaAs基板和AlInGaP外延层取得晶格匹配，必然导致活性层和包覆层之间的带隙的偏移量变小。其结果，越是高温则载流子的溢出量越增加，温度依赖性变大。

此外，在专利文献2中公开了构造成通过溅射法在基板表面上形成AlON缓冲层并通过减压MOCVD法使GaN层在AlON缓冲层的表面上生长的现有的氮化物半导体发光元件。关于该氮化物半导体发光元件，公开了如下内容，即：已获得良好GaN特性的样本的AlNO缓冲层2中的AlN(002)面的X射线(摇摆曲线)半峰宽度为300arcsec以下，且折射率为2.08以下。认为是X射线半峰宽度的值越小则位错越少的良好的结晶。

此外，专利文献3所记载的氮化物半导体发光元件的特征在于，活性层包含n型杂质，位于n层侧的活性层中的n型掺杂剂浓度比位于p层侧的活性层中的n型掺杂剂浓度高。由此，能够补足施主(donor)从n层侧向活性层的供给，从而可以提高发光输出。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-112109号公报

专利文献2：WO2011/108422号公报

专利文献3：日本特开2005-057308号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，若在大电流、高温下驱动上述现有的氮化物半导体发光元件，则有时会招致发光效率的下降将成为问题。由此，有时会招致每单位功率的功率效率的下降。

本发明正是鉴于上述的问题点而提出的，其目的在于提供一种可以防止高温驱动时或者大电流驱动时的发光效率的下降的氮化物半导体发光元件及其制造方法。

用于解决课题的手段