[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及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。 

背景技术

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 

非专利文献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 

根据本发明人的研究，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InGaN膜的In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In含量的波动的影响更敏感。 

发明内容

本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的在于，提供包含In含量较高且In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。 

本发明的一个方面的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[0001]轴及[000-1]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800nm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In含量波动小。