[发明专利]III族氮化物半导体光元件、外延衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种III族氮化物半导体光元件、及用于III族氮化物半导体光元件的外延衬底。

背景技术

在非专利文献1中，记载了在硅衬底上均匀地生长(1-101)面GaN的技术方案。该GaN生长在条纹状GaN的聚结物上，该聚结物隔着AlN中间层以选择有机金属气相生长法生长在7度偏离的(001)面硅衬底上。制作3种样品(A)、(B)、(C)。样品(A)包含生长在LT-AlN中间层上的GaN。样品(B)包含30nm的Al_0.1Ga_0.9N上层。样品(C)包含无LT-AlN中间层而生长的GaN。进行3种样品(A)、(B)、(C)的霍尔测量。样品(A)显示出p型导电性，样品(B)显示出n型导电性。样品(C)的导电性在低温至高温的3个温度区域(80K以下、80K～200K、200K以上)中分别显示出n型、p型及n型导电性。在非专利文献1中有如下记载：样品(A)及(B)包含GaN/AlN/Si异质结，且推测异质结中的传导是样品(A)及(B)中的主要传导性。

在非专利文献2中，记载了在硅衬底上均匀地生长(1-101)面GaN的技术方案。该GaN生长在条纹状GaN的聚结物上，该聚结物隔着AlN中间层以选择有机金属气相生长法生长在7度偏离的(001)面硅衬底上。在(1-101)面GaN中添加有镁。为了添加镁而使用了掺杂剂气体EtCp₂Mg。在掺杂剂气体/镓原料的摩尔比(EtCp₂Mg/TMG)小于2×10^-3的添加区域中，随着掺杂剂气体的添加量增加，GaN膜中的空穴浓度下降。另一方面，在摩尔比超过2×10^-3的添加区域中，随着掺杂剂气体的添加量增加，空穴浓度增加，在1×10¹⁸cm^-3左右达到饱和。c面GaN的生长中，在摩尔比小于2×10^-3的添加区域中生长的GaN显示出n型导电性，而在摩尔比超过2×10^-3的添加区域中则显示出p型导电性。在非专利文献2中，对于该现象，是通过(1-101)面GaN包含氮面、而c面GaN包含Ga面的情况来加以说明的。

在非专利文献3中，记载了在硅衬底上均匀地生长(1-101)面及(11-22)面GaN的技术方案。使用掺杂剂气体C₂H₂，在GaN的生长中添加碳。向(11-22)面GaN中添加碳可赋予与向(1-101)面GaN中添加碳不同的效果。

非专利文献1～3的部分作者是相同的。

在专利文献1中，记载了通过提高碳浓度来增加GaN膜的电阻的技术方案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-21279号公报

非专利文献

非专利文献1：T.Hikosaka et al.，Applied Physics Letters Vol.84，No.23，(2004)，pp.4717-4719。

非专利文献2：Nobuhiro Sawaki et al.，Journal of Crystal Growth 298，2007，pp.207-210。

非专利文献3：Nobuhiro Sawaki et al.，Journal of Crystal Growth 311，2009，pp.2867-2874。

发明内容

如非专利文献1～3所述，在隔着AlN中间层以选择有机金属气相生长法生长于7度偏离的(001)面硅衬底上的条纹状GaN的聚结物中，除了含有异质结以外，GaN中以高密度含有穿透位错的可能性也很高。因此，非专利文献1～3中所记载的GaN聚结物的结晶学结构导致其导电性较为复杂。

另一方面，在专利文献1中，通过向GaN膜中添加碳而实现高电阻。如非专利文献1～3及专利文献1所示，氮化镓基半导体中碳的行为较为复杂。然而，根据本发明人的研究，在氮化镓基半导体中，可将碳作为p型掺杂剂而稳定地加以利用。

本发明的目的在于提供包含低电阻化的p型氮化镓基半导体层的III族氮化物半导体光元件，此外，本发明的目的在于提供用于该III族氮化物半导体光元件的外延衬底。