[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件，具体来说，本公开涉及六方(六方晶系)III族氮化物半导体器件。

背景技术

目前许多技术领域采用激光二极管，尤其地，激光二极管是在图像显示单元(比如：电视和投影仪)领域必不可少的光学设备。在该领域的激光二极管的应用，通常采用发射各光的主色(即，红、绿和蓝)的光的激光二极管，同样也期望激光的特性得到改善。

专利文献1公开了一种基于氮化物的激光二极管器件，该器件在大约375nm或以下的短波长区域中使用，并且具有在中间有活性层(发光层)的两个包覆层其中的一个或两个中形成包括Al和In的氮化物半导体层的配置。比如，在专利文献1中，n侧包覆层和p侧包覆层分别由InAlGaN和AlGaN制成，从而达成结晶度退化的抑制和改善器件特性。

同时，已经广泛使用的是红色和蓝色激光二极管，近年来，已经在积极发展绿色激光二极管(具有波长大约为500nm(含)到560nm(含))，比如：参考非专利文献1和2。在非专利文献1和2中，提出了一种III族氮化物激光二极管(绿色激光二极管)，其中，在n类GaN基板的{2，0，-2，1}半极面上按以下顺序层压激光组件，即，n类包覆层、包括由InGaN制成的活性层的发光层和p类包覆层。要注意的是，在该说明书中，六方晶体的平面定向表示为{h，k，l，m}，其中，h，k，l和m为平面指数。

在非专利文献1和2中，通过晶体生长在GaN基板的半极面上形成外延层实现了在抑制压电场影响的同时具有优异晶体质量的绿色激光二极管。但是，在半导体基板的半极面上形成器件的激光二极管器件中，基板的特性和其上形成的外延层的特性与在半导体基板的极面上形成器件的激光二极管器件的特性不同。因此，期望进一步发展使用半导体基板的半极面的激光二极管。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开第2002-335052号

非专利文献

非专利文献1：”The world’s first true green laser diodes on novel semi-polar{2,0,-2,1}Gan substrate I”，Takashi Kyono等人著，2010年1月，SEI技术评论，第176卷，第88-92页

非专利文献2：”The world’s first true green laser diodes on novel semi-polar{2,0,-2,1}Gan substrate II”，Masahiro Adachi等人著，2010年1月，SEI技术评论，第176卷，第93-96页

发明内容

因此，期望提供一种在使用半极性基板的基于氮化物的半导体器件中减少操作电压并且具有优异可靠性的半导体器件。

根据本公开的实施例的半导体器件包括：由六方III族氮化物半导体制成并且具有半极面的半导体基板；和外延层。外延层包括第一导电类的第一包覆层、第二导电类的第二包覆层和在第一包覆层和第二包覆层之间形成的发光层。第一包覆层由In_x1Al_y1Ga_1-x1-y1N(x1>0且y1>0)制成，并且第二包覆层由In_x2Al_y2Ga_1-x2-y2N(0≤x2≤0.02且0.03≤y2≤0.07)制成。

在本公开的实施例的半导体器件中，第二包覆层的Al组成比y2为大约0.07或以下，因此第二包覆层中的氧浓度降低，操作电压降低。此外，由于Al组成比y2为大约0.03或以上，因此，光学限制因子增加，内部损耗降低，从而降低阈值电流。

发明效果

根据本公开的实施例，在使用半极性基板的基于氮化物的半导体器件中，操作电压降低；因此，可获得具有可靠性高的半导体器件。

附图说明

图1为示出根据本公开的实施例的激光二极管器件的示意性截面图。

图2A为示出GaN的晶体结构内“c”平面的图解。

图2B为示出GaN的晶体结构内“m”平面的图解。

图3为示出GaN的晶体结构内半极面的图解。

图4为示出样本1到样本3中的第二包覆层中的氧浓度的图表。

图5为示出样本1中的伏安特性的图表。

图6为示出样本1以及样本4到样本8中的第二包覆层的观察的图表。