[发明专利]氮化物半导体层及其形成方法以及半导体发光器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求在2011年5月24日提交的在先日本专利申请2011-115584的优先权；通过引用将其全部内容并入在本文中。

技术领域

本文中描述的实施例一般涉及半导体发光器件、氮化物半导体层以及形成氮化物半导体层的方法。

背景技术

使用诸如氮化镓等等的氮化物半导体的诸如紫外、蓝色或绿色发光二极管(LED)以及蓝紫色或蓝色激光二极管(LD)的半导体发光器件已被开发出来。

希望提高外量子效率以提高氮化物半导体发光器件的发光效率。为了提高外量子效率，希望在降低凹坑(pit)密度并获得高平坦度的同时减少贯穿氮化物半导体层的位错(dislocation)。

发明内容

根据一个实施例，一种半导体发光器件包括：基础层(foundation layer)，其具有第一主表面和在与所述第一主表面相反侧上的第二主表面，所述基础层包含氮化物半导体；第一导电类型的第一半导体层，其包含氮化物半导体，所述第一半导体层沿层叠方向与所述基础层层叠；发光层，其被设置在所述基础层与所述第一半导体层之间，所述发光层包含氮化物半导体；以及第二导电类型的第二半导体层，其被设置在所述基础层与所述发光层之间，所述第二导电类型与所述第一导电类型不同，所述第二半导体层包含氮化物半导体。所述第一主表面面对(face)所述第二半导体层。所述基础层具有设置在所述第二主表面上的不平坦部(unevenness)，所述不平坦部具有凹部(recess)、侧部和凸部(protrusion)。所述第一主表面具有在沿所述层叠方向观察时覆盖所述凹部的覆盖区。所述基础层具有多个位错，所述位错包括第一位错和第二位错，所述第一位错的一端到达所述凹部，所述第二位错的一端到达所述凸部。至少一个所述第二位错的另一端到达所述侧部而不到达所述第一主表面。到达所述第一主表面的所述第二位错的数目对所有所述第二位错的数目的比例小于到达所述第一主表面的所述第一位错的数目对所有所述第一位错的数目的比例。到达所述第一主表面的所述覆盖区的位错的数目小于所有所述第一位错的数目。

根据另一实施例，一种氮化物半导体层具有第一主表面、在与所述第一主表面相反侧上的第二主表面、以及在所述第二主表面上设置的不平坦部。其一端到达所述不平坦部的凸部的至少一个位错的另一端到达所述不平坦部的侧部而没有到达所述第一主表面。其一端到达所述第一主表面且其另一端到达所述凸部的位错的数目对所有到达所述凸部的位错的数目的比例小于其一端到达所述第一主表面且到达所述不平坦部的凹部的位错的数目对所有到达所述凹部的位错的数目的比例。到达在沿从所述第二主表面朝向所述第一主表面的层叠方向观察时覆盖所述凹部的所述第一主表面的区域的位错的数目小于到达所述凹部的位错的数目。

根据另一实施例，一种形成氮化物半导体层的方法包括：使用III族源材料和V族源材料在衬底的主表面上形成包含氮化物半导体的第一层，所述衬底的所述主表面具有衬底凸部、衬底凹部和衬底侧部；以及使用所述III源材料和所述V族源材料在所述第一层上形成包含氮化物半导体的第二层。在所述第一层的形成中所述V族源材料的供给量对所述III族源材料的供给量的比例低于在所述第二层的形成中所述V族源材料的供给量对所述III族源材料的供给量的比例。所述形成所述第一层包括使在所述第一层中的自所述衬底凹部出现的位错中的至少一个到达所述衬底侧部。所述形成所述第二层包括通过将所述第二层填充到所述不平坦部中而平坦化在所述第一层的表面中形成的不平坦部。

附图说明

图1A到图1D为示例了根据第一实施例的半导体发光器件的示意图；

图2为示例了根据第一实施例的半导体发光器件的示意性截面图；

图3为示例了根据第一实施例的半导体发光器件的一部分的示意性截面图；

图4A和4B为示例了根据第一实施例的半导体发光器件的一部分的示意图；

图5A到图5C为以工艺顺序示例了根据第一实施例的半导体发光器件的制造方法的示意性截面图；

图6A和图6B为示例了与半导体发光器件有关的实验结果的图；

图7为示例了与半导体发光器件有关的实验结果的图；

图8A和8B为示例了半导体发光器件的特性的电子显微照片；

图9A和9B为示例了半导体发光器件的特性的图；

图10为示例了半导体发光器件的特性的图；

图11A到图11D为示例了第二参考例的半导体发光器件的示意图；