[发明专利]氮化物系半导体发光元件

说明书

技术领域

本发明主要涉及利用了氮化物系半导体(例如，一般式In_XAl_YGa_1-X-YN，0≤X，0≤Y，X+Y≤1)的半导体发光元件以及利用了该半导体发光元件的发光装置以及其制造方法。

背景技术

作为夹着发光层而层叠有p型半导体层以及n型半导体层的半导体发光元件的发光二极管(LED)或半导体激光器(LD)、以及利用这些器件的照明等的发光装置已得到实用化。尤其是利用了氮化物系材料(以下，存在有总称之为“GaN”的情形。)的半导体发光元件，由于其能够获得蓝或绿等的发光，因此，人们正在积极进行研究开发。

作为制造这些半导体发光元件的方法，已知有在异种基板上使GaN生长的方法。该方法中，在对异种基板进行热清洗后，再在其上表面生长低温缓冲层，其后在高温下使GaN层生长。在此，生长GaN层的目的在于，使基板表面平坦化以及消除来自异种基板的贯通坑等。其后，使n接触层生长，作为掺杂了成为与n型欧姆电极之间的欧姆接合面的n型杂质的层。其后，层叠成为活性层的基底层的超晶格层，与活性层相连接。

在这样的制造方法中，为了在异种基板上生长GaN，存在于GaN层的无数的错位将从n接触层、活性层延续至p型半导体层。尤其是在活性层含有In的情况下，存在有结晶缺陷，这依存于自基底起的错位量。即，错位越多，结晶缺陷也变多，其结果，导致成为较大地左右非发光再结合概率。

另一方面，为了获得高亮度且高效率的发光元件，增大阱层的厚度、活性层的层叠数(例如专利文献1～5)。例如专利文献1中，在用于构成活性层的半导体量子阱构造的阻挡层以及阱层内，使阱层的膜厚发生变化而能够发出不同波长的光，并且，较n侧半导体层侧，在p侧半导体层侧较多设定阻挡层以及阱层的对(pair)数。另外，专利文献2中，作为降低与活性层接近的p型半导体层的p型杂质的掺杂量或设为无掺杂，将与p型半导体层最近的阻挡层设为薄膜，由此来改善空穴注入效率。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-99893号公报

专利文献2：JP特开2006-108585号公报

专利文献3：JP特开2008-109066号公报

专利文献4：JP特开2003-218396号公报

专利文献5：JP特开2002-223042号公报

但是，一旦发生的错位或缺陷不易减少，尤其是通过使活性层中的阱层进行厚膜化或增加层叠数，则有进一步增加错位、缺陷的倾向。其结果，成为错位或结晶缺陷多的发光层，进而不能获得高的发光效率。在该情况下，即便使活性层中的阱层进行厚膜化或增加层叠数，成为仅增加串联电阻成分的结果，正向电压Vf变高，进而存在妨碍高效率化这样的问题。

发明内容

本发明为了消除现有技术的这样的问题点而开发的。本发明的主要目的在于提供一种能够抑制因错位或结晶缺陷而引起的发光效率的降低且通过减少串联电阻成分以谋求更进一步高效率化的发光元件。

为了达成上述的目的，根据本发明的半导体发光元件，能够构成为：具有基板、以及在所述基板上夹着活性区域而层叠的n型半导体层及p型半导体层，所述活性区域包含：阻挡层，其用于构成多重量子阱构造；以及最终阻挡层，其具有比所述阻挡层的膜厚厚的膜厚，且设置在与所述p型半导体层最近的一侧，在构成所述多重量子阱构造的阻挡层中，与所述最终阻挡层邻接的2层的阻挡层的平均膜厚能够比其他的阻挡层的平均膜厚薄。由此，能够使p型半导体层侧的电阻降低且降低正向电压，从而能够获得高效率的氮化物系半导体发光元件。

另外，根据本发明的氮化物系半导体发光元件，能够构成为：具有基板、以及在所述基板上夹着活性区域而层叠的n型半导体层及p型半导体层，所述氮化物系半导体发光元件的特征在于，所述活性区域包含用于构成多重量子阱构造的阻挡层，所述阻挡层至少由第一阻挡层、以及第二阻挡层构成，所述第二阻挡层被设置于比所述第一阻挡层更靠近所述p型半导体层侧，且具有比所述第一阻挡层的膜厚薄的膜厚，所述第一阻挡层的总数能够比所述第二阻挡层的总数多。由此，能够改善结晶性，获得提高了发光效率的氮化物系半导体发光元件。

并且，能够构成为：所述活性区域还具有设置在与所述p型半导体层最近的一侧的最终阻挡层，所述最终阻挡层的膜厚比所述第一阻挡层以及所述第二阻挡层各自的膜厚厚。由此，能够以阻挡层高效地填埋所发生的结晶缺陷，作为半导体元件可获得高的可靠性。