氮化物半导体元件制造技术

提供高电流密度下的驱动中也不发生元件破坏的氮化物半导体元件。氮化物半导体元件具备由Al

【技术实现步骤摘要】
氮化物半导体元件
本专利技术涉及氮化物半导体元件。
技术介绍
已知具有Al组成沿着厚度方向而减少的由AlGaN形成的p型包层的氮化物半导体发光元件(例如，专利文献1及2)。专利文献1公开了：通过使p型AlGaN包层的Al组成进行组成倾斜，从而进行激光激发的阈值电流密度及阈值电压降低。专利文献2公开了：通过使p型包层的Al组成在p型包层的整个厚度范围内从电子阻挡层侧向p型接触层侧递减、并且将p型包层的Al组成在厚度方向的减少率设为0.01/nm以上且0.025/nm以下，从而可以得到具有长寿命的III族氮化物半导体发光元件。另外，对于氮化物半导体发光元件、例如发光二极管(LED)而言，有时为了高输出化而流过大电流。或者，有时为了降低成本而使元件小型化。另外，例如就激光二极管而言，有时为了增大电流密度而减小电极面积。在上述所有情况下，均需要可耐受更高电流密度下的驱动的元件。特别是为了实现用波长小于380nm的紫外光的激光激发，需要比其更长波长的比氮化物半导体激光二极管更高的电流密度进行驱动。其原因在于，由于高品质的AlGaN薄膜的生长较为困难、限制光所必需的导电型的高Al组成的AlGaN的生长极为困难，从而激光激发所需要的阈值电流密度高。另外，特别是根据基于326nm以下的激光元件的光激发法的阈值(数kW/cm2至数10kW/cm2)进行推测时，至少1kA/cm2以上的电流密度为激光激发所必需的最低条件。对于发光二极管而言，为了兼顾可降低成本的小型化、通过高电流注入而实现的高输出化，也期望开发出可耐受1kA/cm2以上的电流密度的元件。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2018-98401号公报专利文献2：日本特开2016-171127号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供在高电流密度下的驱动中也没有元件破坏的氮化物半导体元件。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本专利技术的一方式的氮化物半导体元件的特征在于，其具备活性层和由AlGaN形成的组成变化层，所述组成变化层与上述活性层相比形成在更上部，且其Al组成比沿着远离上述活性层的方向减少，上述组成变化层具有第一组成变化区域和第二组成变化区域，所述第一组成变化区域具有大于0nm且小于400nm的厚度，所述第二组成变化区域为比上述第一组成变化区域更远离上述活性层的区域，在上述组成变化层的膜厚的厚度方向上的Al组成比的变化率大于上述第一组成变化区域，上述第一组成变化区域的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。专利技术的效果根据本专利技术的一方式，可以开发出在高电流密度下的驱动中也没有元件破坏的元件。附图说明图1为示意性示出本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件的概要构成的一例的立体图。图2为示意性示出本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件的能带的一例的图。图3为示出波导损耗相对于本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的第一氮化物半导体层的Al组成比的一例的图。图4为示出波导损耗相对于构成本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的组成变化层的第一组成变化区域的膜厚的一例的图。图5为示出波导损耗相对于构成本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的组成变化层的第一组成变化区域的规定端部的Al组成比的一例的图。图6为示出波导损耗相对于构成本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的组成变化层的第二组成变化区域的膜厚的一例的图。图7为示出波导损耗相对于构成本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的组成变化层的第二组成变化区域的规定端部的Al组成比的一例的图。图8为示出波导损耗相对于本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件所具备的第二氮化物半导体层的膜厚的一例的图。图9为示意性示出本专利技术的第2实施方式的氮化物半导体元件的概要构成的一例的立体图。图10为示意性示出本专利技术的第2实施方式的氮化物半导体元件的能带的一例的图。附图标记说明1,2氮化物半导体元件11基板14第一电极15第二电极16a共振器面16b背侧共振器面17脊部半导体层31第一氮化物半导体层32,36组成变化层33第二氮化物半导体层34电子阻挡层35发光部311第一层叠部311a上表面312第二层叠部321,361第一组成变化区域312a，321a，361a突出部322,362第二组成变化区域351下部导向层352氮化物半导体活性层353上部导向层352a阱层352b势垒层具体实施方式〔第1实施方式〕作为本专利技术的一例的第1实施方式的氮化物半导体元件能够通过紫外光的电流注入而进行激光激发。因此，本实施方式的氮化物半导体元件可以应用于能发出紫外光的激光二极管。本实施方式的氮化物半导体元件可以得到例如波长为380nm至320nm的UVA、波长为320nm至280nm的UVB、波长为280nm至200nm的UVC的各区域的发光。使用图1至图8说明本专利技术的第1实施方式的氮化物半导体元件。首先使用图1及图2说明本实施方式的氮化物半导体元件1的概要构成。如图1所示，本实施方式的氮化物半导体元件1具备基板11、和设置在基板11的上方的由AlxGa(1-x)N形成的氮化物半导体活性层(活性层的一例)352。另外，氮化物半导体元件1具备由Alx3Ga(1-x3)N形成的组成变化层32，所述组成变化层32与氮化物半导体活性层352相比形成在更上部，且其Al组成比x3沿着远离氮化物半导体活性层352的方向减少。组成变化层32也是组成倾斜层，其Al组成比x3沿着远离氮化物半导体活性层352的方向连续地减少。组成变化层32具有第一组成变化区域321，所述第一组成变化区域321具有大于0nm且小于400nm的厚度。第一组成变化区域321的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。第一组成变化区域321中可以含有Mg。在含有Mg的情况下，例如以1×1018cm-3的杂质浓度注入到第一组成变化区域321。另外，组成变化层32具有第二组成变化区域322，所述第二组成变化区域322为比第一组成变化区域321更远离氮化物半导体活性层352的区域，在组成变化层32的膜厚的厚度方向上的Al组成比x3的变化率大于第一组成变化区域321。第二组成变化区域322的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。氮化物半导体元件1在氮化物半导体活性层352的两侧中的未配置组成变化层32的一侧具有由Alx1Ga(1-x1)N形成的第一氮化物半导体层31。在此，氮化物半导体活性层352的两侧中的未配置组成变化层32的一侧例如为配置基板11的那一侧。氮化物半导体元件1具备：设置在第一氮化物半导体层31与氮化物半导体活性层352之间的、由Alx4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化物半导体元件，其具备活性层和由AlGaN形成的组成变化层，/n所述组成变化层与所述活性层相比形成在更上部，且其Al组成比沿着远离所述活性层的方向减少，/n所述组成变化层具有第一组成变化区域和第二组成变化区域，/n所述第一组成变化区域具有大于0nm且小于400nm的厚度，/n所述第二组成变化区域为比所述第一组成变化区域更远离所述活性层的区域，在所述组成变化层的膜厚的厚度方向上的Al组成比的变化率大于所述第一组成变化区域，/n所述第一组成变化区域的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。/n

【技术特征摘要】
20190307 JP 2019-042048;20200107 JP 2020-0008171.一种氮化物半导体元件，其具备活性层和由AlGaN形成的组成变化层，
所述组成变化层与所述活性层相比形成在更上部，且其Al组成比沿着远离所述活性层的方向减少，
所述组成变化层具有第一组成变化区域和第二组成变化区域，
所述第一组成变化区域具有大于0nm且小于400nm的厚度，
所述第二组成变化区域为比所述第一组成变化区域更远离所述活性层的区域，在所述组成变化层的膜厚的厚度方向上的Al组成比的变化率大于所述第一组成变化区域，
所述第一组成变化区域的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。


2.根据权利要求1所述的氮化物半导体元件，其中，
所述第二组成变化区域的Al组成比在膜厚的厚度方向上连续地变化。


3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体元件，其中，
所述组成变化层在所述第一组成变化区域与所述第二组成变化区域之间的区域内具有第三组成变化区域，所述第三组成变化区域的所述Al组成比的变化率与所述第二组成变化区域不同，
所述第三组成变化区域的平均的Al组成比低于所述第一组成变化区域且高于所述第二组成变化区域。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化物半导体元件，其中，
与所述活性层的配置侧处于相反侧的所述第二组成变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤恒辅，岩谷素显，安江信次，荻野雄矢，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP