ＩＩＩ族氮化物半导体光元件、外延衬底及ＩＩＩ族氮化物半导体发光元件的制作方法技术

本发明专利技术提供ＩＩＩ族氮化物半导体光元件、外延衬底及ＩＩＩ族氮化物半导体发光元件的制作方法。ＩＩＩ族氮化物半导体光元件（１１ａ）中，衬底（１３）的主面（１３ａ）从与沿该第一ＩＩＩ族氮化物半导体的ｃ轴延伸的基准轴Ｃｘ正交的面，以６３度以上且小于８０度的范围的倾斜角向第一ＩＩＩ族氮化物半导体的ｍ轴方向倾斜。有源层（１７）产生５８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下的波长范围的光。有源层（１７）的半导体外延层（１９）包含含有铟作为ＩＩＩ族构成元素的ＩＩＩ族氮化物半导体。第二ＩＩＩ族氮化物半导体包含ＩｎＧａＮ等。半导体外延层（１９）的铟含量为０．３５以上０．６５以下。半导体外延层（１９）的膜厚方向相对基准轴Ｃｘ倾斜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及III族氮化物半导体光元件、外延衬底及III族氮化物半导体光元件 的制作方法。
技术介绍
在非专利文献1中，记载了包含氮化镓基半导体的发光二极管。该发光二极管在 GaN的(11-22)面上制作。发光二极管的发光波长为从蓝色至棕色的约420nm、约520nm及 约620nm的波长。非专利文献2中，记载了包含氮化镓基半导体的激光二极管。该激光二极管在GaN 的m面上制作。激光二极管的发光波长为499. 8nm。在专利文献1中，记载了在GaN衬底的{11-22}面上制作的激光二极管。该激光 二极管的振荡波长记述为480nm 650nm。专利文献1 日本特开2009-71127号公报非专禾Ij 文献 1 Japanese Journal ofApplied Physics, Vol. 45, No. 26,2006, pp.L659-L662非专利文献2 :APPLIED PHYSICS LETTERS 94，2009，071105根据本专利技术人的研究，在GaN的m面及GaN的{11-22}面上生长含有铟作为III 族元素的氮化镓基半导体例如InGaN时，这些面取向虽然在铟结合能力方面优良，但是生 长的^GaN膜的含量的波动大。因此，发光光谱的半幅值大。另外，使用氮化镓基半导 体的激光二极管，不仅实现了蓝色激光，也实现了绿色激光。为了将发光波长的范围扩大 至更长波长的发光，要求在较宽的铟含量的范围内生长含量波动更小的阱层。另外，一般认 为长波长的发光对^含量的波动的影响更敏感。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而做出的，其目的在于，提供包含h含量较高且h含量波 动小的阱层的III族氮化物半导体光元件，或者提供用于该III族氮化物半导体光元件的 外延衬底，另外，提供III族氮化物半导体发光元件的制作方法。本专利技术的一个方面的III族氮化物半导体光元件，具备(a)衬底，其包含III族 氮化物半导体；(b)第一 III族氮化物半导体区域，其设置在所述衬底的主面上；(C)第二 III族氮化物半导体区域，其设置在所述衬底的所述主面上；(d)有源层，其设置在所述第 一 III族氮化物半导体区域和所述第二 III族氮化物半导体区域之间。所述衬底的所述主 面从与沿该III族氮化物半导体的C轴延伸的基准轴正交的面起，以63度以上且小于80 度的范围的倾斜角向该III族氮化物半导体的m轴方向倾斜，所述第一 III族氮化物半导 体区域包含第一导电型半导体层，所述第二 III族氮化物半导体区域包含第二导电型半导 体层，所述第一 III族氮化物半导体区域、所述有源层及所述第二 III族氮化物半导体区域沿所述衬底的所述主面的法线轴方向排列，所述有源层包含半导体外延层，所述半导体外 延层包含氮化镓基半导体，所述氮化镓基半导体含有铟作为III族构成元素，所述半导体 外延层的铟含量为0. 35以上且0. 65以下，所述氮化镓基半导体的c轴相对所述法线轴倾 斜，所述基准轴的方向为所述III族氮化物半导体的W001]轴及轴的任一轴的方向。根据该III族氮化物半导体光元件，有源层具有含有铟作为III族构成元素的半 导体外延层，并且产生580nm以上且SOOnm以下的波长范围的光。另外，该有源层设置在包 含III族氮化物半导体的衬底主面上，衬底主面从与沿该III族氮化物半导体的c轴延伸 的基准轴正交的面起，以63度以上且小于80度的范围的倾斜角向该III族氮化物半导体 的m轴方向倾斜。因此，虽然半导体外延层的铟含量为0.35以上且0.65以下，但是半导体 外延层的h含量波动小。本专利技术的另一方面是用于III族氮化物半导体光元件的外延衬底。该外延衬底具 备(a)衬底，其包含III族氮化物半导体；(b)第一 III族氮化物半导体区域，其设置在所 述衬底的主面上；(c)第二 III族氮化物半导体区域，其设置在所述衬底的所述主面上；(d) 有源层，其设置在所述第一 III族氮化物半导体区域和所述第二 III族氮化物半导体区域 之间。所述衬底的所述主面从与沿该III族氮化物半导体的c轴延伸的基准轴正交的面 起，以63度以上且小于80度的范围的倾斜角向该III族氮化物半导体的m轴方向倾斜，所 述第一 III族氮化物半导体区域包含第一导电型半导体层，所述第二 III族氮化物半导体 区域包含第二导电型半导体层，所述有源层以产生580nm以上且SOOnm以下的波长范围的 光的方式设置，所述有源层包含半导体外延层，所述半导体外延层包含氮化镓基半导体，所 述氮化镓基半导体含有铟作为III族构成元素，所述半导体外延层的铟含量为0. 35以上且 0. 65以下，所述III族氮化物半导体的c轴相对所述基准轴倾斜，所述基准轴的方向为所述 III族氮化物半导体的wool]轴及轴的任一轴的方向。根据该外延衬底，有源层具有含有铟作为III族构成元素的半导体外延层，并且 产生580nm以上且SOOnm以下的波长范围的光。另外，该有源层设置在包含III族氮化物 半导体的衬底主面上，衬底主面从与沿该III族氮化物半导体的c轴延伸的基准轴正交的 面起，以63度以上且小于80度的范围的倾斜角向该III族氮化物半导体的m轴方向倾斜。 因此，虽然半导体外延层的铟含量为0. 35以上且0. 65以下，但半导体外延层的h含量波 动小。本专利技术的另一方面是III族氮化物半导体发光元件的制作方法。该方法具备 (a)准备包含III族氮化物半导体的衬底的工序；(b)在所述衬底的主面上生长第一 III 族氮化物半导体区域的工序；(c)生长有源层的工序，所述有源层在所述衬底的所述主面 上产生580nm以上且SOOnm以下的波长范围的光；(d)在所述衬底的所述主面上生长第二 III族氮化物半导体区域的工序。所述有源层设置在所述第一 III族氮化物半导体区域和 所述第二 III族氮化物半导体区域之间，所述衬底的所述主面从与沿该III族氮化物半导 体的c轴延伸的基准轴正交的面起，以63度以上且小于80度的范围的倾斜角向该III族 氮化物半导体的m轴方向倾斜，所述第一 III族氮化物半导体区域包含第一导电型半导体 层，所述第二 III族氮化物半导体区域包含第二导电型半导体层，所述有源层包含半导体 外延层，所述半导体外延层包含氮化镓基半导体，所述氮化镓基半导体含有铟作为III族构成元素，所述半导体外延层的铟含量为0. 35以上且0. 65以下，所述III族氮化物半导体 的c轴相对所述基准轴倾斜，所述基准轴的方向为所述III族氮化物半导体的W001]轴及 轴的任一方向。根据该方法，在形成具有半导体外延层并且产生580nm以上且SOOnm以下的波长 范围的光的有源层时，在包含III族氮化物半导体的衬底主面上生长该有源层。该衬底主 面从与沿该III族氮化物半导体的C轴延伸的基准轴正交的面起，以63度以上且小于80 度的范围的倾斜角向该III族氮化物半导体的m轴方向倾斜。因此，虽然半导体外延层的 铟含量为0. 35以上且0. 65以下，但是可以生长化含量波动小的半导体外延层。在本专利技术的上述的方面中，优选所述衬底的所述主面从与所述基准轴正交的面 起，以70度以上的角度向该III族氮化物半导体的m轴方向倾斜。根据该专利技术，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ⅲ族氮化物半导体光元件，其中，具备：衬底，其包含Ⅲ族氮化物半导体；第一Ⅲ族氮化物半导体区域，其设置在所述衬底的主面上；第二Ⅲ族氮化物半导体区域，其设置在所述衬底的所述主面上；和有源层，其设置在所述第一Ⅲ族氮化物半导体区域和所述第二Ⅲ族氮化物半导体区域之间，所述衬底的所述主面从与沿该Ⅲ族氮化物半导体的ｃ轴延伸的基准轴正交的面起，以６３度以上且小于８０度的范围的倾斜角向该Ⅲ族氮化物半导体的ｍ轴方向倾斜，所述第一Ⅲ族氮化物半导体区域包含第一导电型半导体层，所述第二Ⅲ族氮化物半导体区域包含第二导电型半导体层，所述第一Ⅲ族氮化物半导体区域、所述有源层及所述第二Ⅲ族氮化物半导体区域沿所述衬底的所述主面的法线轴方向排列，所述有源层以产生５８０ｎｍ以上且８００ｎｍ以下的波长范围的光的方式设置，所述有源层包含半导体外延层，所述半导体外延层包含氮化镓基半导体，所述氮化镓基半导体含有铟作为Ⅲ族构成元素，所述半导体外延层的铟含量为０．３５以上且０．６５以下，所述氮化镓基半导体的ｃ轴相对于所述法线轴倾斜，所述基准轴的方向为所述Ⅲ族氮化物半导体的［０００１］轴及［０００－１］轴的任一轴的方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上野昌纪，盐谷阳平，京野孝史，善积祐介，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]