III族氮化物半导体激光二极管及III族氮化物半导体激光二极管的制作方法技术

本发明专利技术提供一种III族氮化物半导体激光二极管，其具有能够提供较高的光限制及载流子限制的覆层。在(20-21)面GaN衬底(71)上，以产生晶格弛豫的方式生长n型Al0.08Ga0.92N覆层(72)。在n型覆层(72)上，以产生晶格弛豫的方式生长GaN光导层(73a)。在光导层(73a)上，以不产生晶格弛豫的方式生长有源层(74)、GaN光导层(73b)、Al0.12Ga0.88N电子阻挡层(75)及GaN光导层(73c)。在光导层(73c)上，以产生晶格弛豫的方式生长p型Al0.08Ga0.92N覆层(76)。在p型覆层(76)上，以不产生晶格弛豫的方式生长p型GaN接触层(77)，从而制作半导体激光器(11a)。结(78a)～(78c)的位错密度大于其它结的位错密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及III族氮化物半导体激光二极管及III族氮化物半导体激光二极管的制作方法。
技术介绍
专利文献1中，记载了一种氮化物半导体发光元件，其中含有AKiaN的外延层结构不易产生裂纹。该氮化物半导体发光元件包括包含GaN半导体的支撑体、第一导电型 AlGaN区域、第二导电型GaN基半导体层及有源层。支撑体的GaN半导体的c轴自一个侧面向另一个侧面延伸，因此衬底主面实质上为m面或a面。AKiaN区域及GaN基半导体层设置于支撑体的主面上。AWaN区域的铝含量为0. 05以上，且AlGaN区域的厚度Dl为500nm 以上。有源层设置于第一导电型AWaN区域与第二导电型GaN基半导体层之间。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2008-277539号公报
技术实现思路
对于多数氮化镓基激光二极管而言，在c面GaN这样的氮化镓基半导体区域上生长覆层。该覆层发挥提供光限制及载流子限制的功能。为了获得所需的光限制及载流子限制，对覆层的组成及膜厚进行了设计。因而覆层的带隙及折射率与基底GaN不同。因此，覆层的半导体材料的晶格常数与GaN不同，与这些材料的晶格常数相应地，覆层中会含有应变。另外，氮化镓基半导体区域与覆层之间的晶格常数差会使阱层中产生应变。本专利技术的目的在于提供一种III族氮化物半导体激光二极管，其具有能够提供较高的光限制及载流子限制的覆层，另外，本专利技术的目的在于提供该III族氮化物半导体激光二极管的制作方法。本专利技术的一个方面涉及一种III族氮化物半导体激光二极管。该激光二极管包含(a)第一导电型覆层，其设置于包含第一六方晶系III族氮化物半导体的半导体区域的主面上，并包含第二六方晶系III族氮化物半导体；(b)第一光导层，其设置于所述第一导电型覆层上，并包含第三六方晶系III族氮化物半导体；(c)载流子阻挡层，其包含第四六方晶系III族氮化物半导体；和(d)有源层，其设置于所述第一导电型覆层与所述载流子阻挡层之间。所述半导体区域的所述主面相对于与该第一六方晶系III族氮化物半导体的 c轴正交的基准面成10度以上的角度，所述第一导电型覆层在所述半导体区域的所述主面上产生晶格弛豫，所述第一导电型覆层、所述第一光导层、所述有源层及所述载流子阻挡层排列在所述半导体区域的所述主面的法线轴的方向上，所述载流子阻挡层中含有应变，所述有源层包含含有应变的半导体层，所述第一光导层在所述第一导电型覆层的主面上产生晶格弛豫，所述半导体区域的所述主面显示无极性和半极性中的任意一者，所述第一导电6型覆层在所述半导体区域的所述主面上产生晶格弛豫。根据该激光二极管，半导体区域的主面相对于与c轴正交的基准面成10度以上的角度，因此第一导电型覆层的c轴相对于半导体区域的主面成有限的角度。因此，第一导电型覆层在半导体区域的主面上可产生晶格弛豫。通过该晶格弛豫，第一导电型覆层的第二六方晶系III族氮化物半导体可具有与所需包覆特性相符的组成及膜厚。另外，由于第一光导层设置于第一导电型覆层的主面上，因而第一光导层的c轴相对于半导体区域的主面成有限的角度。因此，第一光导层在第一导电型覆层的主面上可产生晶格弛豫。通过该晶格弛豫，可减小第一导电型覆层的组成对第一光导层的第三六方晶系III族氮化物半导体的组成及膜厚的制约。进而，由于在该第一光导层上设置有有源层及载流子阻挡层，因此可减小支撑第一光导层的半导体的组成对有源层的应变的制约。另一方面，由于有源层及载流子阻挡层的膜厚足够薄，因此在这些层中不产生晶格弛豫。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第一六方晶系III族氮化物半导体的 C轴方向与该C轴方向的晶格常数dl的大小由晶格向量LVCl表示。所述第二六方晶系III 族氮化物半导体的c轴方向与该c轴方向的晶格常数d2的大小由晶格向量LVC2表示，所述晶格向量LVCl包含所述法线轴方向的纵向分量Vl和与所述纵向分量正交的横向分量 V1T，所述晶格向量LVC2包含所述法线轴方向的纵向分量乂4和与所述纵向分量正交的横向分量V2T，所述横向分量VIt与所述横向分量不同。根据该激光二极管，第一六方晶系III族氮化物半导体的横向分量VIt与第二六方晶系III族氮化物半导体的横向分量Mt不同，因此由第一及第二六方晶系III族氮化物半导体的晶格常数差所引起的应变在第一导电型覆层中得以减小。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第三六方晶系III族氮化物半导体的 c轴方向与该c轴方向的晶格常数d3的大小由晶格向量LVC3表示，所述晶格向量LVC3包含所述法线轴方向的纵向分量Vl和与所述纵向分量正交的横向分量V3T，所述横向分量 V2T与所述横向分量V;3T不同。根据该激光二极管，由于第二六方晶系III族氮化物半导体的横向分量与第三六方晶系III族氮化物半导体的横向分量Mt不同，因此由第二及第三六方晶系III族氮化物半导体之间的晶格常数差所引起的应变在第一光导层中得以减小。本专利技术的一个方面的激光二极管优选进一步包含设置于所述载流子阻挡层上的第二导电型覆层，该第二导电型覆层包含第五六方晶系III族氮化物半导体。所述载流子阻挡层设置于所述第二导电型覆层与所述有源层之间，所述第五六方晶系III族氮化物半导体与所述第三六方晶系III族氮化物半导体不同，所述第二导电型覆层产生晶格弛豫。根据该激光二极管，第二导电型覆层设置于半导体区域的主面上，因而第二导电型覆层的C轴相对于半导体区域的主面成有限的角度。因此，第二导电型覆层可产生晶格弛豫。通过该晶格弛豫，可缓和第二导电型覆层的晶格常数与基底的半导体区域的晶格常数之间的差对第二导电型覆层可适用的组成及膜厚的范围的制约。本专利技术的一个方面的激光二极管优选进一步包含设置于所述第二导电型覆层与所述有源层之间的第二光导层，该第二光导层包含第六六方晶系III族氮化物半导体。所述第二导电型覆层的所述晶格弛豫在所述第二光导层上产生。根据该激光二极管，第二光导层隔着有源层设置于第一光导层的主面上，因而第二光导层中包含的应变较小。因此，可使第二光导层不产生晶格弛豫。该第二导电型覆层的晶格弛豫在第二光导层上产生。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第二导电型覆层优选为 Inx2Aly2Ga1^y2N(0 彡 X2 彡 0. 50、0 彡 Y2 彡 0. 50)。根据该激光二极管，第二导电型覆层可包含GaN或AWaN或IniUGaN。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第二导电型覆层的膜厚优选为300nm 以上。根据该激光二极管，第二导电型覆层可提供所需的光限制，且具有可产生晶格弛豫的膜厚。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第一导电型覆层优选为 InxlAlY1Gai_xl_Y1N(0 彡 Xl 彡 0. 50、0 彡 Yl 彡 0. 50)。根据该激光二极管，第一导电型覆层可包含GaN或AWaN或IniUGaN。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述第一导电型覆层的膜厚优选为300nm 以上。根据该激光二极管，第一导电型覆层可提供所需的光限制，且具有可产生晶格弛豫的膜厚。在本专利技术的一个方面的激光二极管中，所述有源层优选包含 InuAlvGa1^vN(0 彡 U 彡 0. 50、0 彡 V 彡 0. 50)。根据该激光二极管，有源层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：盐谷阳平，善积祐介，京野孝史，秋田胜史，上野昌纪，住友隆道，中村孝夫，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：