[发明专利]氮化物半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光元件。

背景技术

专利文献1中，记载有一种紫外线发光元件。紫外线发光元件在波长360nm以下的紫外线区域的短波长区域内于室温进行高效率发光。该紫外线发光元件具有于SiC衬底上含有形成交替结的In_0.37Al_0.02Ga_0.61N层及In_0.16Al_0.06Ga_0.78N层的量子阱结构。该量子阱结构直接形成于Al_0.40Ga_0.60N层上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-237455号公报

发明内容

专利文献1中，InAlGaN层发挥缓冲层的作用，且具有与势垒层相同的组成。该InAlGaN缓冲层作为势垒层的延长而较厚地生长。另外，与量子阱结构中形成于阱层之间的InAlGaN势垒层具有相同的组成，在该方面，InAlGaN层与覆盖层不同。

根据本发明人等的见解，在半极性氮化镓(GaN)衬底上，滑移面(例如c面滑移面)为活性，故具有较大应变的邻接的半导体层通过晶格弛豫而释放内含的应变。因此，在半极性氮化镓衬底上，可生长与c面GaN衬底相比具有高Al含量的AlGaN。对该AlGaN引入错配位错而非龟裂，释放应变。在将高Al含量的AlGaN利用于覆盖层时，由p型及n型覆盖层所夹持的核心半导体区域有可能相对于覆盖层而产生晶格弛豫。由于高Al含量，故在覆盖层的晶格常数与核心半导体区域的晶格常数的差较大时，会对覆盖层与核心半导体区域的界面引入错配位错。

覆盖层是用于限制光而设置的，覆盖层内光的振幅变小。当由覆盖层的晶格常数与核心半导体区域的晶格常数之差所导致的错配位错形成于上述界面时，会因错配位错的光散射而引起光学损失。

本发明的目的在于提供一种可使形成于非极性面上的发光元件中光限制性提高、且可降低因位错而导致的光学损失的氮化物半导体发光元件。

本发明的一个方式的氮化物半导体发光元件包括：(a)包含六方晶系氮化镓半导体的支撑基体；(b)包含第一导电型氮化镓基半导体的第一覆盖区域；(c)包含第二导电型氮化镓基半导体的第二覆盖区域；及(d)含有有源层及载流子阻挡层的核心半导体区域。上述六方晶系氮化镓半导体的c轴朝向与上述支撑基体的上述主面的法线轴不同的方向，并且通过上述六方晶系氮化镓半导体的c轴及上述支撑基体的上述法线轴所规定的平面沿预定的方向延伸，上述核心半导体区域设置于上述第一覆盖区域与上述第二覆盖区域之间，上述核心半导体区域、上述第一覆盖区域及上述第二覆盖区域搭载于上述支撑基体的上述主面上，上述第一覆盖区域含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层，上述InAlGaN覆盖层设置于上述AlGaN覆盖层与上述有源层之间，上述InAlGaN覆盖层与上述核心半导体区域形成结。

根据该氮化物半导体发光元件，在AlGaN覆盖层与核心半导体区域之间设置有InAlGaN覆盖层，故为了提高AlGaN层的光限制性，可能要增大Al含量和/或增厚AlGaN层的膜厚。另外，由于将四元系InAlGaN应用于覆盖层，故含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层的覆盖区域可提供覆盖所需的折射率和与核心半导体区域形成良好的结的晶格常数该两者。

本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第一覆盖区域含有上述AlGaN覆盖层与上述InAlGaN覆盖层的界面，上述InAlGaN覆盖层与上述AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于上述核心半导体区域与上述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。

该氮化物半导体发光元件中，InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于核心半导体区域与第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。这通过增大AlGaN层的Al含量和/或增厚InAlGaN层的膜厚至由于错配位错密度的引入而使InAlGaN覆盖层产生晶格弛豫的程度，从而可提高整个第一覆盖层的光限制性。另外该结构中，核心半导体区域与第一覆盖区域的界面通过InAlGaN层而从较大的错配位错密度的界面隔开。