Ⅲ族氮化物半导体发光器件制造技术

根据本发明专利技术的Ⅲ族氮化物半导体发光器件包括：由Ⅲ族氮化物半导体构成的有源层（１０５）；电流阻挡层（１０８），其在有源层（１０５）上形成且具有条形孔（１０８ａ）；超晶格层（ｐ型层１０９），其掩埋孔（１０８ａ）并且由包括Ａｌ的Ⅲ族氮化物半导体构成；和包层（１１０），其在超晶格层上形成并且由包括Ａｌ的Ⅲ族氮化物半导体构成。当超晶格层的平均Ａｌ组分比表示为ｘ１并且包层（１１０）的平均Ａｌ组分比表示为ｘ２时，其表示为ｘ１＜ｘ２。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有电流阻挡层的III族氮化物半导体发光器件。
技术介绍
近些年，作为典型光盘的数字通用盘(称作DVD)被广泛用在非常宽的领域中，从诸如电影、音乐、游戏和汽车导航等读出系统到诸如TV记录器和个人电脑安装驱动器等记录系统。其记录容量是CD的大约七倍，例如，其容量足够用于以标准图像质量记录当前的TV视频。然而，当以高质量直接记录未来期望变得普遍的数字高品质电视视频时，与之前相比，信息量势不可挡地增加；因此，当前DVD仅能记录大约20至30分钟。因此，对能够记录多达常规DVD的大约5倍的大容量的下一代光盘系统的期望逐步增加。作为在下一代光盘系统中使用的光源，使用具有405nm波长的氮化物基蓝紫光半导体激光器。这是由于与在常规DVD中使用的具有650nm波长的AlGaInP基红光半导体激光器相比，光能够变窄，且光适合于信号的高密度记录。由于材料固有特性，现有氮化物基半导体激光器不易于制造，且通过干法蚀刻p型包层(cladding layer)以具有脊形结构是惯例。更具体地，如图4中所示，以此顺序堆积n型衬底11、n型包层13、有源层15和脊形结构的p型包层20。而且，n型衬底11的下表面和p型包层20的脊形部分的上表面分别具有电极22和23。在具有脊形结构的氮化物基半导体激光器的情况下，由与脊形结构的外部空气的折射率差来控制水平光学限制。因此，p型包层20的蚀刻后剩余厚度d是决定束形状的重要参数。然而，出现如下问题。首先，由于脊形的外部是具有小折射率的空气，因此水平折射率差Δn相比较有所增加。因此，其易于产生较高横模，且难以以高输出进行单横模工作。需要增加p型包层20的剩余厚度d，以降低具有脊形结构的氮化物基半导体激光器中的Δn。这种情况下，由于p型包层20中的水平电流加宽增加了；增加对于激光振动无贡献的无效电流成分，从而引起工作电流的增加。而且，由于脊形结构外部是热导率低的空气，因此仅从n侧进行来自发光区的大部分热辐射。因此，具有脊形结构的氮化物基半导体激光器辐射性能低，并且难以进行高输出和在高温下工作。而且，通过用诸如干法蚀刻的方法处理p型包层20来形成脊形波导。因此，p型包层20的剩余厚度d易于产生变化，该厚度对于控制束形状非常重要；且这是使得产量降低的因素之一。为了解决这些问题，提出了一种具有内部条形结构的氮化物基半导体激光器，例如在专利文献1中所公开的。如图5中所示，在该结构的情况下，由于条形的外部覆盖有氮化物基材料，因此水平折射率差Δn相对低。因此，容易实现具有高输出的单横模工作。而且，条形的外部覆盖有具有高导热系数的氮化物基材料，因此，辐射性能高并且可进行高输出和高温工作。而且，由于在晶体生长中形成了与脊形结构的p型包层中的剩余厚度相对应的部分d，所以层厚度的变化小，并且能够稳定控制束形状。因此，其产量高且在批量生产中较佳。此外，由于采用与p电极接触的大面积，因此与如图4中所示的脊形结构相比，能降低接触电阻。日本未决公开专利公开No.2003-78215
技术实现思路
然而，上述文献中公开的现有技术在以下几点具有改进的空间。首先，在具有专利文献1中公开的内部条形结构的氮化物基半导体激光器的情况下，通常不容易稳定地获得低器件电阻。原因解释如下。为了形成如图5中所示的内部条形结构，使用Mg作为掺杂剂，在具有条形孔的电流阻挡层18的凸凹表面上进行晶体生长，以形成p型包层20。此时，在掩埋于该孔中的p型包层20的部分中，在中部和端部处的Mg引入效率不同，因此必然不会保持Mg的面内均匀性。结果，通常不容易稳定实现低器件电阻。本专利技术人已经发现需要形成在电流阻挡层的孔中具有超晶格结构的层(以下称作超晶格层)，以稳定实现这种低器件电阻。然而，如所述，由于通过晶体生长将超晶格层形成至电流阻挡层的孔，因此存在超晶格结构中的变化变得显著的情况。因此，层厚度厚的部分处的电阻增加，并且低器件电阻仍不能稳定地实现。如上所述，需要能够稳定地获得低器件电阻的III族氮化物半导体发光器件。根据本专利技术，提供了一种III族氮化物半导体发光器件，包括有源层，其由III族氮化物半导体制成；电流阻挡层，其在有源层上形成且具有条形孔；超晶格层，其掩埋所述孔并且含有包括Al的III族氮化物半导体；和包层，其形成在超晶格层上且由包括Al的III族氮化物半导体制成，其中，当超晶格层的平均Al组分比表示为x1且包层的平均Al组根据本专利技术，超晶格层的平均Al组分比小于包层的平均Al组分比，其中超晶格层掩埋电流阻挡层的孔且含有III族氮化物半导体，包层形成于超晶格层上。因此，能够提供一种能够稳定地获得低器件电阻的III族氮化物半导体发光器件。此外，超晶格层指的是具有超晶格结构的层。根据本专利技术，能提供一种能够稳定地获得低器件电阻的III族氮化物半导体发光器件。附图说明根据以下描述的优选实施例和以下的附图，上述的目的和其它目的以及特征和优点将变得更加明显。图1是根据第一实施例的III族氮化物半导体发光器件的示意性截面图；图2是根据第二实施例的III族氮化物半导体发光器件的示意性截面图；图3是根据第三实施例的III族氮化物半导体发光器件的示意性截面图；图4是具有常规脊形结构的氮化物基半导体激光器通常示出的截面图；和图5是具有常规内部条形结构的氮化物基半导体激光器的示意性截面图。具体实施例方式以下使用附图描述根据本专利技术的实施例。此外，在所有附图中，对于相似的构成元件给出相同的参考标号，且不重复其描述。第一实施例图1是根据第一实施例的III族氮化物半导体发光器件的截面图。在该III族氮化物半导体发光器件中，以此顺序在n型衬底101上叠置n型缓冲层102、n型包层103、n型光限制层104、有源层105、p型帽层106和p型光限制层107。在p型光限制层107上形成具有条形孔108a的电流阻挡层108。而且，形成作为超晶格层的p型层109，以便掩埋电流阻挡层108的孔108a。p型包层110和p型接触层111叠置在电流阻挡层108和p型层109上。n电极112提供在n型衬底101的下表面上，且p电极113提供在p型接触层111的上表面上。n型衬底101例如包括GaN衬底。n型缓冲层102例如含有GaN，并大约1μm厚。n型包层103例如含有Al0.1Ga0.9N，并且大约2μm厚。n型光限制层104例如含有GaN。有源层105具有由阱层和垒层构成的多量子阱结构。阱层例如含有In0.15Ga0.85N，且大约3nm厚。垒层例如含有In0.01Ga0.99N，且大约4nm厚。p型帽层106例如含有Al0.2Ga0.8N。p型光限制层107例如含有GaN，且大约0.1μm厚。p型接触层111例如含有GaN，且大约0.1μm厚。n型掺杂剂例如是Si，且p型掺杂剂例如是Mg。电流阻挡层108含有AlwGa1-wN(0.4≤w≤1)，且例如含有AlN。在孔108a的外部形成含有具有高热导率的氮化物基材料的电流阻挡层108，因此能够提供辐射性能高且在高输出特性和高温工作特性方面较佳的III族氮化物半导体发光器件。电流阻挡层108的层厚度能够优选等于或者小于0.2μm，更优选等于或者小于0.12μm。在本实施例中，其例如大约为0.1μm。在有源层105本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ⅲ族氮化物半导体发光器件，包括：由Ⅲ族氮化物半导体构成的有源层；电流阻挡层，其在所述有源层上形成并具有条形孔；超晶格层，其掩埋所述孔并且由包括Ａｌ的Ⅲ族氮化物半导体构成；和包层，其在所述超晶格层上形成并且 由包括Ａｌ的Ⅲ族氮化物半导体构成，其中，当所述超晶格层的平均Ａｌ组分比表示为ｘ１并且所述包层的平均Ａｌ组分比表示为ｘ２时，其表示为ｘ１＜ｘ２。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大矢昌辉，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]