[发明专利]半导体发光元件、半导体发光元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了III族（III族）氮化物半导体的半导体发光元件、半导体发光元件的制造方法。

背景技术

使用了III族氮化物半导体的半导体发光元件，通常形成为：在含有用于生成作为载流子的电子的n型杂质的n型III族氮化物半导体层和含有用于生成作为载流子的空穴的p型杂质的p型III族氮化物半导体层之间，配置包含III族氮化物半导体的发光层。而且，在这种半导体发光元件中，通过交替层叠多个阱层和多个势垒层而形成的多重量子阱构造来构成发光层（参照专利文献1）。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－222812号公报

在半导体发光元件的制造时，例如，若在蓝宝石等异种材料的基板上生长氮化镓系半导体，则会发生因晶格错配导致的多个穿透位错，进而，与穿透位错对应地形成V形凹陷。此时，若存在很多贯穿层叠的单晶膜中的缺陷，则作为发光元件的发光特性（具体来说，逆电流（IR）的增大等）会大幅度劣化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种允许发生如在基板上成膜的单晶膜中产生的穿透位错那样的缺陷、具有良好的发光特性的、使用了III族氮化物半导体的半导体发光元件及其制造方法。

根据本发明，提供一种半导体发光元件，其特征在于，具有：层叠在基板上的n型半导体层；由多重量子阱构造构成的发光层，所述多重量子阱构造中势垒层和含有In原子的阱层交替层叠有多个；和p型半导体层，所述发光层具有：3层以上的所述阱层；和4层以上的所述势垒层，将3层以上的该阱层的各自从两侧夹入，并且在与所述n型半导体层的边界部与该n型半导体层连接、且在与所述p型半导体层的边界部与该p型半导体层连接，3层以上的所述阱层包括从接近所述n型半导体层的一侧按顺序设置的多个n侧阱层、和接近所述p型半导体层一侧的一个p侧阱层，在所述发光层，产生由在所述p型半导体层侧开口的凹部的斜面构成的V字状凹部，至少1层以上的所述n侧阱层的该斜面的In原子的浓度为存在于该n侧阱层内的In原子的浓度的50％以下。

这里，优选，至少1层以上的所述n侧阱层的距所述斜面25nm的部位中的In原子的浓度为存在于该n侧阱层内的In原子的浓度的90％以下。

优选，所述n侧阱层的所述斜面的In原子的浓度，在最接近所述n型半导体层的该n侧阱层的该斜面处比在最接近所述p型半导体层的该n侧阱层的该斜面处减少。

优选，所述发光层具有：所述发光层具有：由III族氮化物半导体构成的6层的所述阱层；和由带隙比该阱层大的III族氮化物半导体构成的7层的所述势垒层。

优选，所述阱层由Ga_1－yIn_yN构成，其中0.1＜y＜0.3，所述势垒层由GaN构成。

优选，所述势垒层具有以第1温度生长在所述n型半导体层侧的n侧低温势垒层；以比该第1温度高的第2温度生长在该n侧低温势垒层上的高温势垒层；以比该第2温度低的第3温度生长在该高温势垒层上的p侧低温势垒层这3层构造。

接下来，根据本发明，提供一种半导体发光元件的制造方法，该半导体发光元件具有由多重量子阱构造构成的发光层，其特征在于，包括： 在基板上层叠n型半导体层的第1工序；第2工序，通过有机金属化学汽相生长装置，在所述n型半导体层上层叠发光层，所述发光层由势垒层和包含GaInN的阱层交替层叠的多重量子阱构造构成，并且具有因在该n型半导体层中产生的穿透位错引起的V字状凹部；和在所述发光层上层叠p型半导体层的第3工序，在所述第2工序中，包含如下操作：在形成所述势垒层时，向所述有机金属化学汽相生长装置中供给原料，以第1生长温度生长n侧低温势垒层，接下来，在保持供给原料的状态下，升温至比第1生长温度高的第2生长温度，在所述n侧低温势垒层上生长高温势垒层，然后，停止原料的供给，降温至比所述第2生长温度低的第3生长温度，在持续停止原料供给的状态下，至少以所述n侧低温势垒层的生长所需的时间的0.3倍以上的时间将所述基板保持在该第3生长温度后，再次开始原料的供给，在所述高温势垒层上继续p侧低温势垒层的生长，进而，在所述p侧低温势垒层上生长所述阱层。

这里，优选，在所述第2工序中，停止原料的供给、从所述第2生长温度降温至所述第3生长温度的时间与在持续停止原料供给的状态下将所述基板保持在该第3生长温度的时间之和，为所述n侧低温势垒层的生长所需要的时间的1.8倍以上的时间。