氮化物半導體發(fā)光元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明能夠提供一種氮化物半導體發(fā)光元件，具有能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造。在｛20－21｝面上的半導體激光器中，在空穴能帶中在該異質結生成二維空穴氣。生成二維空穴氣的異質結從半導體隆脊位置偏離時，該二維空穴氣引起p側的半導體區(qū)域中載流子的橫向擴散。另一方面，在c面上的半導體激光器中，在空穴能帶中該異質結不產生二維空穴氣。異質結HJ包含在半導體隆脊中時，在從半導體隆脊流出的載流子，不存在因二維空穴氣的作用而產生的橫向擴散。
【專利說明】氮化物半導體發(fā)光元件
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明關于氮化物半導體發(fā)光元件。
【背景技術】
[0002]專利文獻I中涉及氮化鎵類半導體激光器元件。該氮化鎵類半導體激光器元件中，由氮化物半導體構成的多重量子阱構造活性層包含兩層的量子阱層，各量子阱層的厚度是IOnm以下。由此，能夠在所有的量子阱層中使電子和空穴均一地分布。由于利用再結合而有效地進行向電子/空穴消滅后的量子阱層內的電子和空穴的注入，因此能夠對在量子阱層內存在的電子和空穴的密度有效地進行調制。其結果為，能夠對該光輸出也進行調制，實現(xiàn)作為光盤用的使用中數(shù)據(jù)的讀出時不發(fā)生錯誤的氮化鎵類半導體激光器元件。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2008 - 177624號公報
【發(fā)明內容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
[0007]專利文獻I公開了氮化鎵類半導體激光器元件。使用藍寶石基板、SiC基板、尖晶石基板、MgO基板、Si基板或GaAs基板而制作氮化鎵類半導體激光器元件，在氮化鎵類半導體激光器元件的制作中，在基板上生長的極性c面上生長用于激光器的半導體層。在外延生長的最后生長0.7 μ m厚的P型包覆層以及0.2 μ m厚的接觸層。此后，對p型接觸層以及P型包覆層進行蝕刻，形成隆脊構造。在隆脊形成時，不對光導層進行蝕刻。在該隆脊構造中，被蝕刻后的P型包覆層的殘膜處于0.05 μ m到0.5 μ m的范圍。
[0008]在半極性面上設置了活性層后的氮化物半導體激光器中，半極性面上的阱層的壓電極化為負，即與c面上的阱層的壓電極化反向時，根據(jù)
【發(fā)明者】們的見識，在半導體激光器的特性方面產生不同。在半極性面上制作具有隆脊構造的氮化物半導體激光器時，
【發(fā)明者】們的實驗顯示了使用半極性面的氮化物半導體激光器的閾值電流比使用c面的氮化物半導體激光器變大。這暗示著，在阱層的壓電極化從P型包覆層朝著向η型包覆層的方向的半極性面上制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散大于與在c面上設置的半導體隆脊。
[0009]根據(jù)
【發(fā)明者】們的見識，較多情況下不能夠將c面的氮化物半導體激光器所涉及的技術適用于半極性面的氮化物半導體激光器，反向壓電極化所涉及的技術是一例。
[0010]本發(fā)明目的在于提供一種具有能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造的氮化物半導體發(fā)光元件。
[0011]用于解決課題的技術方案
[0012]本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區(qū)域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上；(C)第二III族氮化物半導體區(qū)域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區(qū)域上。所述第一III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸而順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述第一內側半導體層、所述活性層以及所述第二內側半導體層構成芯區(qū)域，所述η型包覆層、所述芯區(qū)域以及所述P型包覆層構成光波導構造，所述活性層和所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述阱層包含InGaN層，所述活性層的所述阱層和所述第二III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含在所述活性層的所述阱層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述半導體隆脊的所述底和所述第二異質結的距離是200nm以下。
[0013]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區(qū)域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。該活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散比來自于設置在c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散大。半導體隆脊的底和第二異質結的距離為200nm以下時，能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的增加，從而降低由光波導構造中的光分布和載流子分布的誤匹配引起的波導損耗。為此，能夠降低閾值電流的增加。
[0014]另外，優(yōu)選為半導體隆脊的底和第二異質結的距離是30nm以上。若半導體隆脊的底和第二異質結的距離比30nm短，則隆脊加工的損害波及到活性層，從而能夠降低發(fā)光效率。
[0015]另外，本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區(qū)域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上；(c)第二III族氮化物半導體區(qū)域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區(qū)域上。所述第一III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層、以及所述第二III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述活性層和所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的C面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述活性層和所述第二III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含:位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、和所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。
[0016]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區(qū)域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。在該活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散比來自設置在c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散大。
[0017]根據(jù)關于該活性層在第二內側半導體層形成異質結(第二異質結)的構造的
【發(fā)明者】研究，第二III族氮化物半導體區(qū)域的半導體隆脊包含第二內側半導體層和P型包覆層之間的異質結(第三異質結)，另一方面，第二內側半導體層的第三部分，換言之，從第二異質結起在層疊軸的方向超過80nm直至半導體隆脊的底的半導體部分不包含異質結。該半導體部分不包含異質結時，抑制了由空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散，降低了光分布和載流子分布的誤匹配，并降低了閾值電流的增加。
[0018]此外，本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區(qū)域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上；(c)第二III族氮化物半導體區(qū)域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區(qū)域上。所述第一III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層、以及所述第二III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸而順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述活性層和所述第二III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含:位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的SOnm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸而順次排列，所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結，所述第二內側半導體層包含第一光導層以及第二光導層，所述第一光導層的帶隙比第二光導層的帶隙大，所述第一光導層設置于所述P型包覆層和所述第二光導層之間，所述第一光導層在所述第二光導層在所述第二部分中構成異質結。
[0019]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區(qū)域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。該活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散比來自設置在c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散大。
[0020]根據(jù)關于該活性層在第二內側半導體層形成異質結(第二異質結)的構造的
【發(fā)明者】研究，第二III族氮化物半導體區(qū)域的半導體隆脊包含第二內側半導體層和P型包覆層之間的異質結(第三異質結)，另一方面，第二內側半導體層的第三部分，即從第二異質結起在層疊軸的方向超過80nm直至半導體隆脊的底的半導體部分不包含異質結。
[0021]另外，利用第一光導層和第二光導層的折射率差能夠提高光封閉性能。第一光導層和第二光導層構成異質結，該異質結位于半導體隆脊內，因此利用由該異質結引起的空穴能帶中的下陷，能夠在不產生從半導體隆脊流出的載流子的橫向擴散的情況下，減低閾值電流的增加。
[0022]此外還有，本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件具備:(a)第一III族氮化物半導體區(qū)域，其包含η型包覆層以及第一內側半導體層；(b)活性層，其設置于所述第一III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上；(c)第二III族氮化物半導體區(qū)域，其包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及(d)電極，其設置于所述第二III族氮化物半導體區(qū)域上。所述第一III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸順次排列，所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間，所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間，所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結，所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成，所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜，所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述活性層和所述第二III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊，所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含:處于從所述第二異質結起在層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、和所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分，所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列，所述第二內側半導體層的所述第三部分包含所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的區(qū)域。
[0023]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，活性層與第一III族氮化物半導體區(qū)域的第一內側半導體層構成異質結(第一異質結)，該異質結相對于沿η型包覆層的III族氮化物半導體的C面而延伸的基準面以比零大的傾斜角傾斜。因此，活性層設置于所謂的半極性面上。當該活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊中，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散比來自設置在c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散大。
[0024]根據(jù)關于該活性層在第二內側半導體層形成異質結(第二異質結)的構造的
【發(fā)明者】研究，第二III族氮化物半導體區(qū)域的半導體隆脊包含第二內側半導體層和P型包覆層之間的異質結(第三異質結)，另一方面，第二內側半導體層的第三部分，即從第二異質結起在層疊軸的方向超過規(guī)定的80nm直至半導體隆脊的底的半導體部分包含組成傾斜，但是不包含異質結。該半導體部分不包含異質結時，不產生由空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散，因此能夠降低閾值電流的增加。
[0025]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，所述P型包覆層的帶隙比所述第三異質結中所述第二內側半導體層的所述第二部分的帶隙大，所述傾斜角能夠處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。
[0026]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，在上述傾斜角的范圍中，P型包覆層的帶隙比第三異質結中第二內側半導體層的帶隙大，因此在上述傾斜角的范圍中，第二內側半導體層的空穴能帶中在第三異質結的附近形成下陷?？昭軒е械南孪菀鹂昭ǖ臋M向擴散。然而，第三異質結位于半導體隆脊內，因此第三異質結內載流子的橫向擴散被限定于半導體隆脊覽度。
[0027]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，所述第二內側半導體層的所述第一部分位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內，所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。
[0028]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，將III族氮化物半導體(較小的帶隙)和III族氮化物半導體(較大的帶隙)以構成異質結的方式排列時，根據(jù)
【發(fā)明者】們的研究，該異質結中，在第二內側半導體層的空穴能帶形成下陷，空穴能帶中的下陷引起空穴的橫向擴散。然而，由于第二內側半導體層的第三部分不包含異質結，因此能夠避免由空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散的發(fā)生。
[0029]另外，根據(jù)
【發(fā)明者】們的研究，在從第二異質結起在層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內的部分中，由生成空穴能帶中的下陷那樣的異質結引起的載流子擴散的影響較小。
[0030]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第二內側半導體層包含第一光導層以及第二光導層，所述第一光導層的材料與所述第二光導層的材料不同，所述第二內側半導體層的所述第二部分包含由所述第一光導層和所述第二光導層構成的結。
[0031]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光兀件，由于第一光導層由與第二光導層相互不同的材料構成，因此能夠在第二內側半導體層內生成折射率分布，并能夠使光封閉良好。另一方面，第二內側半導體層的第二部分包含由第一光導層和第二光導層構成的異質結。利用該異質結，在空穴能帶形成下陷。然而，由于該異質結包含在半導體隆脊中，因此能夠避免因空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散的發(fā)生。
[0032]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第二內側半導體層的所述第三部分包含所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的傾斜組成區(qū)域。
[0033]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，傾斜組成區(qū)域能夠在第二內側半導體層內提供折射率分布，并且在空穴能帶中不生成下陷。
[0034]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分包含第一光導層以及第二光導層，所述第二光導層的帶隙比所述第一光導層的帶隙大，所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分還包含所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的組成傾斜區(qū)域，所述第一光導層具有實質上一定的組成，所述第二光導層具有實質上一定的組成。
[0035]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，傾斜組成區(qū)域能夠連接第一光導層和第二光導層而在第二內側半導體層內生成折射率分布。另一方面，由于傾斜組成區(qū)域的原因，第一光導層和第二光導層不形成異質結。因此，第二內側半導體層包含相互不同的折射率的第一光導層以及第二光導層，但是在第二內側半導體層中的空穴能帶中不生成下陷。
[0036]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，所述第二內側半導體層的所述第一部分可以包含電子阻擋層。
[0037]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，由于第二內側半導體層的第一區(qū)域包含電子阻擋層，因此第一區(qū)域包含異質結。該異質結在第一區(qū)域的空穴能帶中生成下陷。然而，由于第二內側半導體層的第一區(qū)域以在活性層構成結的程度接近活性層，因此由電子阻擋層所涉及的異質結引起的載流子擴散的影響較小。
[0038]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第一部分包含設置于所述電子阻擋層和所述活性層之間的光導層，以及該光導層和所述電子阻擋層的第四異質結，所述第四異質結從所述第二異質結以在所述層疊軸的方向規(guī)定的IOnm以上的距離分離。
[0039]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，能夠在第四異質結所涉及的半導體層添加摻雜物。上述IOnm以上的距離能夠使得摻雜物擴散的影響不波及活性層。
[0040]本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件可以還具備基板，所述基板具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面。所述半極性主面和所述基準面所成的角度處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。所述第一III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域設置于所述半極性主面上。
[0041]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，在上述基板上外延生長的III族氮化物半導體層構成異質結時，在其異質結中，在空穴能帶形成下陷。
[0042]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，所述基板可以由GaN構成。根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，在GaN基板上相干地外延生長的InGaN層中，內包壓縮變形。
[0043]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第一內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下，所述第一內側半導體層包含設置于所述η型包覆層和所述活性層之間的第一光導區(qū)域，所述第二內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下，所述第二內側半導體層包含設置于所述P型包覆層和所述活性層之間的第二光導區(qū)域。
[0044]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，在所謂的綠色激光器的長波長發(fā)光的激光器中，由于折射率的波長分散而無法使光導層和包覆層的折射率差變大。為了增大光封閉性，利用厚的光導層是較為有效的。然而，若光導層的總膜厚超過500nm，則對于第二內側半導體層，從活性層到陽極電極的半導體區(qū)域中的元件串聯(lián)電阻以可忽略的程度變大，這引起驅動電壓的上升。另外，對于第一內側半導體層，若光導層的總膜厚超過500nm，則有可能引起光導層的變形增大、結晶性的惡化。
[0045]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，也可以，所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域，所述第二光導區(qū)域包含未摻雜InxGanN層(O < X < I)、和Mg摻雜InxGa1 — XN層(O < X < 1)，所述未摻雜InxGa1 — XN層設置于所述活性層和所述Mg摻雜InxGa1 - XN層之間，所述未摻雜InxGa1 — XN層以及所述Mg摻雜InxGa1 — XN層的合計膜厚比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間的距離大，所述未摻雜InxGa1 — XN層和所述Mg摻雜InxGa1 — XN層的結位于所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間。
[0046]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光兀件，由于未摻雜InxGa1 — XN層和Mg摻雜InxGa1 — XN層具有相同的In組成，因此這些層不構成異質界面，能夠避免因空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散。接近活性層的InxGa1-XN層出于吸收損耗降低的目的，而優(yōu)選為是未摻雜。另外，未慘雜InxGa1 — XN層設直于活性層和Mg慘雜InxGa1 — XN層之間，因此遺夠防止Mg從光導層向活性層擴散。
[0047]在本發(fā)明所涉及的上述氮化物半導體發(fā)光元件中，也可以，所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域，所述第二光導區(qū)域包含未摻雜InxiGa1 — X1N層(O < Xl < I )、Mg摻雜 InxiGa1-X1N 層(O < Xl < I)、和 Mg 摻雜 Inx2Ga1 — X2N 層(O ≤X2 < Xl < 1)，所述未摻雜InXiGa1 — X1N層、所述Mg慘雜InxiGa1 — X1N層、以及所述Mg慘雜Inx2Ga1 — X2N層沿從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向順次配置，所述Mg摻雜Inx2Gan2N層與所述Mg摻雜InxiGa1 — Χ1Ν層構成結，所述未慘雜InxiGa1 — Χ1Ν層以及所述Mg慘雜InxiGa1 — Χ1Ν層的合計的厚度比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底的距離大。
[0048]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光兀件，由于未摻雜InxiGa1 _Χ1Ν層以及Mg摻雜InxiGa1-Χ1Ν層的合計的厚度比第二異質結和半導體隆脊的底的距離大，因此Mg摻雜Inx2Ga1-)^層和Mg摻雜InxiGa1 — Χ1Ν層的結位于半導體隆脊內。因此，雖然該結形成空穴能帶的下陷，但是能夠避免載流子的橫方向擴散。由于能夠由高In組成的半導體層和低In組成(包括零)的半導體構成光導區(qū)域，因此能夠在不較大地損失光導區(qū)域的光封閉功能的情況下，使結晶質量良好，另外不會使光導區(qū)域上生長的包覆層以及接觸層的結晶質量劣化。
[0049]在本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域，所述第二光導區(qū)域包含未摻雜InxiGa1 — Χ1Ν層(O < Xl < I)、Mg摻雜InxiGa1 — Χ1Ν 層(O < Xl < I)、Mg 摻雜組成傾斜 InxGa1 — ΧΝ 層、和 Mg 摻雜 Inx2Ga1 — Χ2Ν 層(O ^ Χ2〈XI〈 1)，所述未慘雜InxiGa1 — Χ1Ν層、所述Mg慘雜InxiGa1 — Χ1Ν層、Mg慘雜組成傾斜InxGa1 —ΧΝ層、以及所述Mg摻雜Inx2Gan2N層沿從所述η型包覆層向所述ρ型包覆層的方向順次配置，所述Mg摻雜組成傾斜InxGanN層中的In組成X在所述Mg摻雜InxiGa1-XiN層和所述Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — ΧΝ層的界面中是組成XI,在所述Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — ΧΝ層和所述Mg摻雜Inx2Ga1 — Χ2Ν層的界面中是組成Χ2，并從所述組成Xl到所述組成Χ2單調地變化，所述Mg摻雜組成傾斜InxGai — xN層位于所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間。
[0050]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — XN層中的In組成X從組成Xl到組成X2單調地變化。該Mg摻雜組成傾斜InxGa1-XN層位于第二異質結和半導體隆脊的底之間。因此，能夠避免由空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散，從而提供良好的光導功能。
[0051]在本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述傾斜角處于63度以上80度以下的范圍。
[0052]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，上述傾斜角的半極性面使勻質的In滲入以及高In組成的氮化鎵類半導體的生長成為可能。該特征因傾斜是m軸方向時而顯著。另外，基板的半極性主面和基準面所成的角度能夠處于63度以上80度以下的范圍。
[0053]在本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，所述活性層設置為生成在500nm以上550nm以下的范圍內具有振蕩峰值波長的發(fā)光光譜。
[0054]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件，能夠利用半極性面制作活性層，該活性層生成在500nm以上550nm以下的范圍內具有振蕩峰值波長的發(fā)光光譜。在該氮化物半導體發(fā)光兀件適用該活性層時，能夠避免由異質結引起的載流子的擴散。
[0055]在本發(fā)明所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件中，可以是，在所述活性層中，所述阱層在所述第二內側半導體層構成結。
[0056]發(fā)明效果
[0057]如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種氮化物半導體發(fā)光元件，其具有能夠降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]圖1是表示本實施方式所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件所涉及的構造的附圖。
[0059]圖2是示意性地表示實施例1所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器的構造的圖。
[0060]圖3是表示在{20 - 21}面以及c面上的半導體激光器上進行脈沖通電而測定的閾值電流Ith和距離D的關系的附圖。
[0061]圖4是表示{20 - 21}面以及c面的能帶圖的附圖。
[0062]圖5是示意性地表示實施例2所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器的構造的附圖。
[0063]圖6是示意性地表示能夠適用于隆脊型氮化物半導體激光器的構造的附圖。
[0064]圖7是對半導體隆脊的形狀的例示進行表示的附圖。
[0065]圖8是表示壓電極化和能帶圖的關系的附圖。
[0066]圖9是表不壓電極化和能帶圖的關系的附圖。
【具體實施方式】
[0067]接下來，參照添附的附圖，對本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件以及制作氮化物半導體發(fā)光元件的方法所涉及的實施方式進行說明。在可能的情況下，對于同一部分附加同一的標號。
[0068]圖1是表示本實施方式所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件所涉及的構造的附圖。在圖1中，記載了 XYZ坐標系S以及結晶坐標系CR。結晶坐標系CR具有c軸、a軸以及m軸。
[0069]氮化物半導體發(fā)光元件11包括第一 III族氮化物半導體區(qū)域13、活性層15、第二 III族氮化物半導體區(qū)域17、以及電極19。第一III族氮化物半導體區(qū)域13包括第一內側半導體層21以及η型包覆層23?；钚詫?5設置于第一內側半導體層21上。第一內側半導體層21設置于η型包覆層23上。第二III族氮化物半導體區(qū)域17包括第二內側半導體層25以及P型包覆層27，ρ型包覆層27設置于第二內側半導體層25上。第二III族氮化物半導體區(qū)域17設置于活性層15上。第一內側半導體層21設置于活性層15和η型包覆層23之間。第二內側半導體層25設置于活性層15和ρ型包覆層27之間。電極19設置于第二III族氮化物半導體區(qū)域17上。第一III族氮化物半導體區(qū)域13、活性層15、以及第二III族氮化物半導體區(qū)域17沿層疊軸Ax (坐標系S的Z軸的方向)而順次排列。
[0070]第一內側半導體層21、活性層15以及第二內側半導體層23構成芯區(qū)域31，芯區(qū)域31設置于η型包覆層23和ρ型包覆層27之間。η型包覆層23、芯區(qū)域31以及ρ型包覆層27構成光波導構造。
[0071]活性層15和第一內側半導體層21構成第一異質結HJ1。η型包覆層23由III族氮化物半導體構成，第一異質結HJl相對于沿η型包覆層23的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面Sc以比零大的傾斜角Angle傾斜。在圖1中，η型包覆層23中的基準面與表示結晶坐標系CR的c軸的方向的軸(由矢量VC所表示的軸)正交。活性層15至少包含一個阱層33a，該阱層33a例如由氮化鎵類半導體構成。阱層33a內包壓縮變形。阱層33a的壓電極化具有朝著從P型包覆層27向η型包覆層23的方向的成分。半極性面上中的該壓電極化的朝向與c面上的壓電極化的朝向相反。阱層33a能夠例如包含InGaN層。
[0072]活性層15在必要的情況下，能夠包含多個阱層33a以及至少一個壁壘層33b。在相鄰的阱層33a之間設置壁壘層33b。活性層15的最外層能夠由阱層構成?；钚詫?5的阱層33a和第二內側半導體層25構成第二異質結HJ2。
[0073]第二III族氮化物半導體區(qū)域17具有半導體隆脊35。在本實施例中，半導體隆脊35沿由η型包覆層23的III族氮化物半導體的c軸以及m軸所規(guī)定的面而延伸。氮化物半導體發(fā)光元件11包含端面37a以及37b，在一實施例中，端面37a以及37b能夠構成光諧振器。該半導體隆脊35包含第二內側半導體層25和ρ型包覆層27的第三異質結HJ3。第三異質結HJ3在半導體隆脊35的側面35b終結。半導體隆脊35具有上端TOP以及底BOTTOM。半導體隆脊35的上表面35a與電極19構成結JO。半導體隆脊35的底BOTTOM和第二異質結HJ2的距離D是200nm以下。
[0074]第二內側半導體層25包括第一部分25a、第二部分25b以及第三部分25c。第一部分25a、第三部分25c以及第二部分25b沿層疊軸Ax而順次排列。第一部分25a與活性層15的阱層33a構成第二異質結HJ2。第二部分25b是從第三異質結HJ3到半導體隆脊35的底BOTTOM的區(qū)域。第三部分25c位于第一部分25a和第二部分25b之間。
[0075]半導體隆脊35包含第二內側半導體層25的一部分、ρ型包覆層27、和ρ型接觸層
29。第二內側半導體層25作為光導層而發(fā)揮作用，在該光導層上設置ρ型包覆層27，在該P型包覆層27上設置ρ型接觸層29。
[0076]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件11，活性層15與第一III族氮化物半導體區(qū)域13的第一內側半導體層21構成異質結(第一異質結HJ1)。該異質結HJl相對于沿η型包覆層23的III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面Sc以比零大的傾斜角Angle傾斜，因此，活性層15被設置于所謂的半極性面上。該活性層15包含壓縮變形的阱層33a時，在該阱層33a的壓電極化的朝向朝著從ρ型包覆層向η型包覆層的方向那樣的半極性面上所制作的半導體隆脊35中，來自半導體隆脊35的載流子的橫向擴散與來自設置于c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散相比較大。半導體隆脊35的底BOTTOM和第二異質結HJ2的距離是200nm以下時，來自半導體隆脊35的載流子的橫向擴散的增加降低，從而能夠降低光波導構造中的光分布和載流子分布的誤匹配所引起的波導損耗。為此，能夠降低閾值電流的增加。
[0077](實施例1)
[0078]在c面上制作的隆脊型氮化物半導體激光器中，ρ型氮化物半導體區(qū)域往往是高的電阻且半導體隆脊構造的寬度上電流的狹窄達到希望的程度。這意味著在c面上制作的隆脊型氮化物半導體激光器中，載流子分布、光分布、以及匹配的程度處于可接受的程度。
[0079]另一方面，在一部分的半極性面上制作的隆脊型氮化物半導體激光器中，在c面上達到希望的電流狹窄的隆脊深度處產生電流狹窄的不足。電流狹窄的不足表現(xiàn)為閾值電流的增加。在該隆脊型氮化物半導體激光器中，由于載流子分布和波導光分布的誤匹配而引起的波導損耗，激光器特性惡化。根據(jù)
【發(fā)明者】們的研究，在壓電極化的朝向相對于c面上而成為相反的半極性面上P型氮化物半導體區(qū)域中電流的橫向擴散與C面上的P型氮化物半導體區(qū)域相比，引起閾值電流增加。
[0080]準備半極性GaN基板。該半極性GaN基板的主面具有{20 — 21}面。在{20 — 21}面中，基板的GaN的c軸在該GaN的m軸的方向以75度的角度傾斜。進行GaN基板的熱清洗。在包含氨氣(N H 3)以及氫氣(H 2)的環(huán)境中進行熱清洗，熱處理溫度是攝氏1050度。在該前處理之后，首先，生長第一III族氮化物半導體區(qū)域。在GaN基板的半極性主面上生長η型GaN層。生長溫度是攝氏1050度。將基板溫度降低到攝氏840度后，在該η型GaN層上生長η型包覆層。本實施例中，作為η型包覆層，生長厚度2 μ m的η型InAlGaN包覆層。該η型InAlGaN包覆層的In組成是0.03，Al組成是0.14。在攝氏840度的基板溫度下，在η型InAlGaN包覆層上生長η型GaN光導層，并且生長η型InGaN光導層。該InGaN層的In組成是0.03。形成由這些光導層構成的η側的內側半導體層后，在該內側半導體層上生長活性層。在該實施例中，作為活性層，在攝氏790度的基板溫度下生長InGaN層。該InGaN層的In組成是0.30，InGaN層的厚度是3nm。在活性層上生長第二III族氮化物半導體區(qū)域。例如，將基板溫度上升到攝氏840度后，在活性層上生長未摻雜InGaN光導層，并且生長P型GaN光導層。該InGaN層的In組成是0.03。在形成由這些光導層構成的ρ側的內側半導體層后，在該內側半導體層上生長厚度400nm的ρ型InAlGaN包覆層。該ρ型InAlGaN包覆層的In組成是0.02，Al組成是0.07。將基板溫度上升到攝氏1000度后，在P型InAlGaN包覆層上生長厚度50nm的ρ型GaN接觸層。利用這些的工序能夠制作外延基板。
[0081]在該外延基板上適用光平版印刷、干蝕刻以及真空蒸發(fā)，從而制作寬度2μπι的半導體隆脊以及長度600 μ m的光諧振器的隆脊型氮化鎵類半導體激光器。
[0082]該制作中，對第二III族氮化物半導體區(qū)域進行蝕刻而形成半導體隆脊。半導體隆脊的加工利用干蝕刻而進行。使基于干蝕刻的蝕刻量變化，制作具有不同的半導體隆脊的高度的多個半導體激光器。在半導體隆脊的加工中，將從活性層和光導層的界面到半導體隆脊的底的距離設為值“D”而進行參照。[0083]利用基于干蝕刻的加工，形成半導體隆脊的上表面以及側面。在形成半導體隆脊后，形成絕緣膜例如硅酸化膜(具體來說Si02)。該絕緣膜對半導體隆脊的側面以及光導層的表面(利用蝕刻形成的表面)進行覆蓋，并且在半導體隆脊的上表面(表現(xiàn)出半極性的接觸面)具有開口。在半導體隆脊上形成電極。在半導體隆脊上表面利用蒸發(fā)形成陽極電極(例如Ni / Au)。以對該歐姆電極進行覆蓋的形式形成焊盤電極(例如Ti / Au)。在GaN基板的背面進行研磨，而形成基板膜厚80 μ m的研磨基板。在該GaN基板的研磨面上的全面形成陰極電極(例如Ti / Al)和焊盤電極(例如Ti / Au)。利用這些工序，制作基板生產物。
[0084]在形成電極后，進行基板生產物的切割而形成用于光諧振器的端面(與解理面不同的端面)。在這些端面上對電介質多層膜進行成膜。電介質多層膜由SiO2 / TiO2構成。利用這些工序，在沿m軸方向以75度的角度傾斜的半極性GaN基板{20 — 21}面上制作半導體激光器。該半導體激光器能夠以520nm波長帶發(fā)光。
[0085]作為比較例，能夠在c面GaN基板上制作上述外延基板的構造。在使用c面GaN基板的外延基板中，阱層包含InGaN層(In組成0.07)，該半導體激光器能夠在410nm帶中振蕩。在該半導體激光器的端面沒有進行涂敷。
[0086]圖2是意性地表示實施例1所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器的構造的附圖。圖2的(a)部是對用于實施例1所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器的外延基板的構造示意性地進行表示的附圖。圖2的(b)部是對實施例1所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器中的隆脊構造示意性地進行表示的附圖。圖3是表示在{20 - 21}面以及c面上的半導體激光器進行脈沖通電而測定的閾值電流Ith和距離D的關系的附圖。在{20 - 21}面上的半導體激光器Ila中，閾值電流Ith從距離D超過150nm附近急劇地增加。另一方面，在c面上的半導體激光器中，閾值電流Ith從距離D為200nm附近增加。
[0087]當活性層包含內包壓縮變形的阱層時，在上述{20 - 21}面上的半導體激光器中，該阱層的壓電極化的朝向朝著從P型包覆層向η型包覆層的方向。在這樣的活性層的半極性面上制作半導體隆脊。根據(jù)
【發(fā)明者】們的考察，該構造中，如圖3所示那樣，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散與來自設置于c面上的半導體隆脊的載流子的橫向擴散相比較大。在{20 — 21}面上的半導體激光器中，半導體隆脊的底和第二異質結的距離D為200nm以下時，來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的程度可以被容許，可以考慮能夠容許由光波導構造中的光分布和載流子分布的誤匹配引起的波導損耗。為此，能夠抑制閾值電流的增加。
[0088]根據(jù)
【發(fā)明者】們的進一步考察，上述距離D150nm與ρ側內側半導體層的未摻雜InGaN光導層和ρ型InGaN光導層的合計膜厚大致相等。ρ側內側半導體層的未摻雜InGaN光導層和P型InGaN光導層形成異質結。在{20 — 21}面上的半導體激光器中，如圖4的(a)部所示那樣，在空穴能帶中以該異質結生成二維空穴氣。生成二維空穴氣HG的異質結從半導體隆脊位置偏離時，該二維空穴氣HG具有能夠引起ρ側的半導體區(qū)域中載流子的橫向擴散的可能性。另一方面，在c面上的半導體激光器中，如圖4的(b)部所示那樣，在空穴能帶中沒有以該異質結生成二維空穴氣。
[0089]如圖4所示那樣，{20 - 21}面上的阱層WS中的能帶的傾斜與c面上的阱層WC中的能帶的傾斜反向，因此{20 - 21}面上的阱層WS中的壓電極化的朝向與c面上的阱層WC中的壓電極化的朝向相反。在C面上的半導體激光器中，不產生{20 — 21}面上的半導體激光器的那樣的生成二維空穴氣之類的現(xiàn)象。
[0090]如圖4所示那樣，虛線RG表示半導體隆脊的底BOTTOM的位置。異質結HJ不包含在半導體隆脊內時，從半導體隆脊流出的載流子利用二維空穴氣的作用而在橫方向上也流動。
[0091](實施例2)
[0092]圖5是示意性地表示實施例2所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器的構造的附圖。在實施例2所涉及的隆脊型氮化物半導體激光器Ilb中，在實施例1中的半極性面的激光器構造的P側內側半導體層中，在P型InGaN光導層和ρ型GaN光導層之間，設置厚度20nm的組成傾斜層。在組成傾斜層中，In組成從ρ型InGaN光導層的界面中的In組成值到P型GaN光導層的界面中的In組成值(In組成零)連續(xù)地增加。半導體隆脊形成的蝕刻中，距離D是170nm。
[0093]該半導體激光器的閾值電流Ith是70mA左右，若參照圖3而進行比較，則與具有170nm的距離D的半導體激光器的閾值相比，低至60%到70%左右。可以認為，該閾值電流的降低表示將光導區(qū)域中的異質結置換為組成傾斜層，并對基于二維空穴氣的載流子擴散進行抑制。
[0094]研究上述實施例1以及實施例2的結果后的結果為，本實施方式所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件11具有以下的方式較好。
[0095]再次參照圖1，對本實施方式所涉及的氮化物半導體發(fā)光元件11進行說明。傾斜角Angle能夠處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。ρ型包覆層27的帶隙比第三異質結HJ3中第二內側半導體層25的第二部分25b的帶隙大。因此，在第二內側半導體層25的空穴能帶中第三異質結HJ3的附近形成下陷(dip)。空穴能帶中的下陷引起空穴的橫向擴散。然而，第三異質結HJ3位于半導體隆脊35內，因此第三異質結HJ3內中載流子的橫向擴散限定于半導體隆脊35的寬度。
[0096]氮化物半導體發(fā)光元件11能夠進一步具備基板39?；?9具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面39a。半極性主面39a相對于與在III族氮化物半導體的c軸方向延伸的軸(以矢量VC所表示的軸C X)正交的基準面Sc而傾斜的、由半極性主面39a和基準面Sc所成的角度(實質上與角度Angle相等的角度)能夠處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。第一III族氮化物半導體區(qū)域13、活性層15以及第二III族氮化物半導體區(qū)域17設置于半極性主面39a上。在上述基板39上外延生長的III族氮化物半導體層構成異質結時，該異質結能夠在空穴能帶上形成下陷。基板39能夠由GaN構成。在GaN基板上相干地外延生長InGaN層，在所述InGaN層中內包壓縮變形間隙。
[0097]另外，傾斜角Angle能夠處于63度以上80度以下的范圍。上述傾斜角Angle的半極性面39a使勻質的In滲入以及高In組成的氮化鎵類半導體的生長成為可能。另外，基板39的半極性主面39a和基準面Sc所成的角度能夠處于63度以上80度以下的范圍。
[0098]活性層15能夠設置為生成在500nm以上550nm以下的范圍內具有峰值波長的發(fā)光光譜。利用半極性面而制作生成在500nm以上550nm以下的范圍內具有峰值波長的發(fā)光光譜的活性層15。在該氮化物半導體發(fā)光元件11適用該活性層15時，能夠避免由異質結引起的載流子的擴散。在活性層15中，阱層33a能夠與第二內側半導體層27構成結。[0099]參照圖1，作為第二內側半導體25示出了構造Al、A2、A3、A4。
[0100]?構造 Al ~A4。
[0101]該氮化物半導體發(fā)光元件11中，III族氮化物半導體(較小的帶隙)和III族氮化物半導體(較大的帶隙)以構成異質結的方式而排列時，根據(jù)
【發(fā)明者】們的研究，在該異質結中，在第二內側半導體層25的空穴能帶形成了下陷。該異質結未包含在半導體隆脊35時，空穴能帶中的下陷引起空穴的橫向擴散。然而，如圖1所示的構造Al~A4那樣，第三部分25c不包含異質結，因此能夠避免由空穴能帶中的下陷導致的載流子橫向擴散的發(fā)生。
[0102]?構造 A1、A2。
[0103]根據(jù)
【發(fā)明者】們的研究，在從第二異質結HJ2起在層疊軸Ax的方向規(guī)定的80nm以內的部分，由生成空穴能帶中的下陷那樣的異質結引起的載流子擴散的影響較小。在圖1所示的構造Al、A2中，第二內側半導體層25的第一部分25a能夠由較薄的半導體層40的厚度所提供，并能夠包含電子阻擋層41。電子阻擋層41包含于第二內側半導體層25中從第二異質結HJ2起80nm以內的第一部分25a時，第一部分25a包含異質結HJ4。該異質結HJ4在第一部分25a的空穴能帶中生成下陷。然而，由于第一部分25a以在活性層15上構成結的程度接近活性層15，因此由電子阻擋層41所涉及的異質結HJ4引起的載流子擴散的影響較小。[0104]另外，優(yōu)選第一部分25a的第四異質結HJ4從第二異質結HJ2沿層疊軸Ax的方向以規(guī)定的IOnm以上的距離分離。在第四異質結HJ4所涉及的半導體層(例如電子阻擋層41)上能夠添加摻雜物。上述IOnm以上的距離能夠使得摻雜物擴散的影響不波及到活性層
15。為了提供上述IOnm以上的距離，在活性層15和電子阻擋層41之間設置較薄的半導體層，該較薄的半導體層也可以由與光導層或壁壘層的材料相同的材料構成。較薄的半導體層能夠由在電子阻擋層41的帶隙和阱層的帶隙之間具有帶隙的氮化鎵類半導體例如GaN或InGaN構成。
[0105]?構造 A3、A4。
[0106]另一方面，如實施例1以及實施例2那樣，在氮化物半導體發(fā)光元件11中，第二內側半導體層25的第一部分25a位于從第二異質結HJ2起在層疊軸Ax的方向規(guī)定的80nm以內，第三部分25c不包含異質結。
[0107]?構造 A2、A4。
[0108]第二內側半導體層25能夠包含第一光導層43以及第二光導層45。第一光導層43的材料與第二光導層35的材料不同。因此，第二光導層45的帶隙比第一光導層43的帶隙大。第二部分25b包含由第一光導層43和第二光導層45構成的結HJ5。第一光導層43由與第二光導層45相互不同的材料構成，因此在第二內側半導體層內25不能夠產生折射率分布。另一方面，第二內側半導體層25的第二部分25b包含由第一光導層43和第二光導層45構成的異質結HJ5。利用該異質結HJ5，在空穴能帶形成下陷。然而，由于該異質結HJ5包含在半導體隆脊35，因此能夠避免由空穴能帶中的下陷引起的載流子橫向擴散的發(fā)生。
[0109]?構造 Al、A3。
[0110]在氮化物半導體發(fā)光元件11中，第二內側半導體層25的第二部分25b以及第三部分25c包含第一光導層43以及第二光導層45，第二光導層45的帶隙比第一光導層43的帶隙大，第二內側半導體層25的第二部分25b以及第三部分25c還能夠包含第二內側半導體層25的材料的組成以從η型包覆層23向ρ型包覆層27的方向單調地變化的組成傾斜區(qū)域47。第一光導層43具有實質上一定的組成,第二光導層45具有實質上一定的組成,在組成傾斜區(qū)域47中In組成減少。
[0111]傾斜組成區(qū)域47能夠連接第一光導層43和第二光導層45而在第二內側半導體層內生成折射率分布，另一方面，由于傾斜組成區(qū)域47的原因，第一光導層43和第二光導層45沒有形成異質結。因此，第二內側半導體層25雖然包含相互不同折射率的第一光導層43以及第二光導層45，但是在第二內側半導體層25中的空穴能帶中沒有生成下陷。
[0112]另外，在氮化物半導體發(fā)光元件11中，雖然第二內側半導體層25的第三部分25c包含傾斜組成區(qū)域47，但是組成傾斜能夠設置于第二內側半導體層25的一部分或全部。傾斜組成能夠在第二內側半導體層25內生成折射率分布。另外，空穴能帶中不生成下陷。
[0113]在優(yōu)選的實施例中，第二內側半導體層25的厚度DG2能夠是200nm以上500nm以下。第二內側半導體層25能夠包含設置于ρ型包覆層27和活性層15之間的第二光導區(qū)域。另外，第一內側半導體層21的厚度DGl能夠是200nm以上500nm以下。第一內側半導體層21包含設置在η型包覆層23和活性層15之間的第一光導區(qū)域。
[0114]在所謂的綠色激光器的長波長發(fā)光的激光器中，由于折射率的波長分散而使得不能夠增大光導層和包覆層的折射率差。為了對不能夠增大折射率差進行補償，利用上述那樣厚的光導層是有效的。然而，若光導層的總膜厚超過500nm，則對于第二內側半導體層25，從活性層15到陽極電極的半導體區(qū)域中的元件串聯(lián)電阻以可忽略的程度變大。這引起驅動電壓的上升。另外，對于第一內側半導體層21，若光導層的總膜厚超過500nm，則存在引起光導層的變形增大、結晶性的惡化的情況。
[0115]在優(yōu)選的實施例中，在第二內側半導體層25中，如包含在圖6的(a)部那樣，第二光導區(qū)域能夠包含未摻雜InxiGa1-X1N層(O < Xl < l)53a、Mg摻雜InxiGa1 — X1N層(O < Xl
<l)53b、和 Mg 摻雜 Inx2Ga1-X2N 層(O ≤ X2 < Xl < l)53c。未摻雜 InxiGa1 _ X1N 層 53a,Mg摻雜InxiGa1 — X1N層53b、以及Mg摻雜Inx2Ga1 — X2N層53c順次配置在從η型包覆層23向ρ型包覆層27的方向。Mg摻雜Inx2Ga1-⑷層53c與Mg摻雜InxiGa1 — X1N層53b構成結(圖1中的異質結HJ5)。未摻雜InxiGa1 — X1N層53a以及Mg摻雜InxiGa1 — X1N層53b的合計的厚度比第二異質結HJ2和半導體隆脊35的底BOTTOM的距離大。
[0116]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光兀件11,未摻雜InxiGa1 _)^層53a以及Mg摻雜InxiGa1-X1N層53b的合計的厚度比第二異質結HJ2和半導體隆脊35的底BOTTOM的距離大，因此Mg摻雜Inx2Ga1 — X2N層53c和Mg摻雜InxiGa1 — X1N層53b的結(圖1所示的異質結HJ5)位于半導體隆脊35內。由高In組成的半導體層和低In組成(包括零)的半導體構成光導區(qū)域，因此能夠在不較大地損失光導區(qū)域的光封閉功能的情況下，使得結晶質量良好，并且不會使在光導區(qū)域(53a~53c)上生長的包覆層27以及接觸層29的結晶質量劣化。
[0117]在優(yōu)選的實施例中，在第二內側半導體層25，如包含在圖6的(b)部那樣，第二光導區(qū)域能夠包含未摻雜InxiGa1 ^小層(O < Xl < I) 55a、Mg摻雜InxiGa1 _ X1N層(O < Xl
<l)55b、Mg 摻雜組成傾斜 InxGa1-XN 層 55c、和 Mg 摻雜 Inx2Ga1 — X2N 層(O ≤ X2 < Xl < I)55d。未摻雜 InxiGa1 — X1N 層 55a、Mg 摻雜 InxiGa1 — X1N 層 55b、Mg 摻雜組成傾斜 InxGa1 — XN層55c、以及Mg摻雜Inx2Ga1 — X2N層55d順次配置在從η型包覆層23向ρ型包覆層27的方向。Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — XN層中的In組成X在Mg摻雜InxiGa1 — X1N層55b和Mg摻雜組成傾斜InGaN層55c的界面中是組成Xl。在Mg摻雜組成傾斜InGaN層55c和Mg摻雜Inx2Ga1 — X2N層55d的界面中是組成X2。從組成Xl到組成X2單調地變化。Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — XN層55c位于半導體隆脊35的底BOTTOM和第二異質結HJ2之間。
[0118]根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件11, Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — XN層55c中的In組成X從組成Xl到組成X2單調地變化。該Mg摻雜組成傾斜InxGa1 — XN層55c位于第二異質結HJ2和半導體隆脊35的底BOTTOM之間。另外，第二內側半導體層25中的In組成能夠以從η型包覆層23向ρ型包覆層27的方向單調地變化。
[0119]在優(yōu)選的實施例中，在第二內側半導體層25中，在圖6的(b)部所示的構造中不包含組成傾斜層的情況下，第二光導區(qū)域能夠包含未摻雜InxGanN層(O < X < I)以及Mg慘雜InxGa1 — XN層(0〈X< I)。未慘雜InxGa1 — XN層設直于活性層15和Mg慘雜InxGa1 —XN層之間。未摻雜InxGa1 — ΧΝ層以及Mg摻雜InxGa1 — ΧΝ層的合計膜厚比第二異質結HJ2和半導體隆脊35的 底BOTTOM之間的距離大。未摻雜InxGa1 — XN層和Mg摻雜InxGa1^層的結，能夠位于第二異質結HJ2和半導體隆脊35的底BOTTOM之間。根據(jù)該氮化物半導體發(fā)光元件11，未摻雜InxGa1 — XN層和Mg摻雜InxGa1 — XN層具有相同的In組成，因此這些層不構成異質界面。接近活性層15的InxGa1-XN層出于吸收損耗降低的緣故，優(yōu)選為是未摻雜的情況。另外，未摻雜InxGa1-XN層設置在活性層15和Mg摻雜InxGa1— XN層之間，因此能夠防止從光導層向活性層15的Mg擴散。
[0120]圖7是表示半導體隆脊的形狀的例示的附圖。如圖7所示的那樣，半導體隆脊不僅是圖1所示的形狀，而且能夠具有圖7的(a)部、(b)部以及(C)部所示的形狀。在圖7的(a)部~(c)部所示的形狀中，由兩層的光導層43、45形成的異質結HJ5在半導體隆脊的側面中終結。圖7的(a)部中的半導體隆脊35由溝槽所規(guī)定。圖7的(b)部中的半導體隆脊35由對異質結HJ5的延伸進行遮斷的較小的一對的溝槽所規(guī)定。圖7的(c)部中的半導體隆脊35由對異質結HJ5的延伸進行遮斷的錐形狀的一對的溝槽所規(guī)定。這些的隆脊形狀能夠由干蝕刻形成。
[0121]圖8是表示壓電極化和能帶圖的關系的附圖。圖8中，標號Fl表示導帶側的準費米能級，標號F2表示價電子帶側的準費米能級。InGaN活性層形成于{20 — 21}面GaN上。設置于該面上的氮化鎵半導體層在其面內方向受到壓縮應力時，在其氮化鎵半導體層上產生負的壓電極化VPW。圖6中，InGaN活性層例如在面內方向受到壓縮應力。在該活性層上，形成比InGaN活性層的In組成小的In組成的InGaN光導層。在InGaN活性層上，使InGaN光導層的變形緩和,從而使得InGaN光導層內包較弱的壓縮。將該InGaN光導層分成四個區(qū)域GR1、GR2、GR3、GR4。區(qū)域GRl在InGaN活性層上構成異質結。該異質界面中，與在InGaN活性層上所生成的負的極化VPW相對應，在區(qū)域GRl較小地生成正的極化，InGaN區(qū)域GRl表示正的極化VPGl。區(qū)域GR3、GR4因InGaN光導層的壓縮變形而在負方向上生成極化，區(qū)域GR3、GR4分別具有負的極化VPG3、VPG4。區(qū)域GR4在GaN光導層構成異質結。該異質界面中，在GaN光導層，以與InGaN光導層中的極化相反朝向發(fā)生極化VPGO。如此，在區(qū)域GR3、GR4生成負的極化，在GaN光導層生成正的極化。較小的帶隙的InGaN光導層的區(qū)域GR4具有負的極化VPG4，因此在該異質界面中空穴能帶生成下陷DIP。區(qū)域GR2位于表示正的極化VPGl的區(qū)域GRl和表示負的極化VPG3的區(qū)域GR3之間，是極化的過渡區(qū)域。
[0122]圖9是表示壓電極化和能帶圖的關系的附圖。圖9中，標號Fl表示導帶側的準費米能級，標號F2表示價電子帶側的準費米能級。在圖9中的外延構造中，在光導層內設置由AlGaN或GaN構成的電子阻擋層。
[0123]在該構造中，InGaN活性層包含面內方向的壓縮變形，電子阻擋層包含面內方向的拉伸變形。將InGaN活性層和電子阻擋層之間的InGaN光導層分為三個區(qū)域GR5、GR6、GR7時，區(qū)域GR5具有正的極化VPG5，區(qū)域GR7具有負的極化VPG7，在區(qū)域GR6中，區(qū)域GR5和區(qū)域GR7之間中極化進行過渡。
[0124]另外，將GaN光導層和電子阻擋層之間的InGaN光導層分為三個區(qū)域GR8、GR9、GRlO時，區(qū)域GR8受到來自電子阻擋層的應力而具有稍大的負的極化VPG8。區(qū)域GRlO在GaN光導層上構成結，而具有較小的負的極化VPG10。在區(qū)域GR9中，區(qū)域GR8和區(qū)域GRlO之間中極化進行過渡。
[0125]在該構造中，二維空穴氣由異質結J2、J3而生成。異質結J2設置于半導體隆脊內，因此對載流子的橫向擴散不產生貢獻。異質結J3設置于半導體隆脊外。然而，異質結J3所涉及的電子阻擋層位于從活性層起SOnm左右以內，因此該異質結J3對于載流子的橫向擴散幾乎不產生貢獻。優(yōu)選為，異質結J3從活性層分離IOnm以上的距離。由此，在電子阻擋層中添加P型摻雜物時， InGaN阱層不受該ρ型摻雜物的擴散的影響。
[0126]本發(fā)明不限于本實施方式所公開的特定的構成。
[0127]產業(yè)上的利用可能性
[0128]根據(jù)本實施方式，能夠提供一種氮化物半導體發(fā)光元件，其具有可以降低來自半導體隆脊的載流子的橫向擴散的構造。
[0129]標號說明:
[0130]11…氮化物半導體發(fā)光元件，13…第一 III族氮化物半導體區(qū)域，15…活性層，17-第二III族氮化物半導體區(qū)域，19…電極，21…第一內側半導體層，23...η型包覆層，25...第二內側半導體層，27...ρ型包覆層，29...ρ型接觸層，Αχ...層疊軸，31...芯區(qū)域，HJ1、HJ2、HJ3、HJ4、HJ5...異質結，33a…阱層，33b…壁壘層，35...半導體隆脊，BOTTOM…半導體隆脊的底，37a、37b…端面,39…基板,39a…半極性主面，Angle…傾斜角，Sc…基準面。
【權利要求】
1.一種氮化物半導體發(fā)光元件，具備: 第一III族氮化物半導體區(qū)域，包含η型包覆層以及第一內側半導體層； 活性層，設置于所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上； 第二III族氮化物半導體區(qū)域，包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及 電極，設置于所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域上， 所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸而順次排列， 所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間， 所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間， 所述第一內側半導體層、所述活性層以及所述第二內側半導體層構成芯區(qū)域， 所述η型包覆層、所述芯區(qū)域以及所述P型包覆層構成光波導構造， 所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結， 所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成， 所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜， 所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向，所述阱層包含InGaN層， 所述活性層的所述阱層和所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結， 所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含在所述活性層的所述阱層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分， 所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列， 所述半導體隆脊的所述底和所述第二異質結的距離是200nm以下。
2.根據(jù)權利要求1記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述P型包覆層的帶隙比所述第三異質結中所述第二內側半導體層的所述第二部分的帶隙大， 所述傾斜角處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍。
3.根據(jù)權利要求1或2記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第一部分處于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內， 所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。
4.根據(jù)權利要求1~3中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第一光導層以及第二光導層， 所述第一光導層的材料與所述第二光導層的材料不同，所述第二內側半導體層的所述第二部分包含由所述第一光導層和所述第二光導層構成的結。
5.根據(jù)權利要求1~4中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第三部分包含傾斜組成區(qū)域，該傾斜組成區(qū)域是所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的區(qū)域。
6.根據(jù)權利要求1~3中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分包含第一光導層以及第二光導層， 所述第二光導層的帶隙比所述第一光導層的帶隙大， 所述第二內側半導體層的所述第二部分以及所述第三部分還包含組成傾斜區(qū)域，該組成傾斜區(qū)域是所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向單調地變化的區(qū)域， 所述第一光導層具有實質上一定的組成， 所述第二光導層具有實質上一定的組成。
7.根據(jù)權利要求1~ 6中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層的所述第一部分包含電子阻擋層。
8.根據(jù)權利要求7記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第一部分包含設置于所述電子阻擋層和所述活性層之間的光導層、以及該光導層和所述電子阻擋層的第四異質結， 所述第四異質結從所述第二異質結以在所述層疊軸的方向規(guī)定的IOnm以上的距離分離。
9.根據(jù)權利要求1~8中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 還具備基板，所述基板具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面， 所述半極性主面和所述基準面所成的角度處于50度以上80度以下或130度以上170度以下的范圍， 所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域設置于所述半極性主面上。
10.根據(jù)權利要求9記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述基板由GaN構成。
11.根據(jù)權利要求1~10中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第一內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下， 所述第一內側半導體層包含設置于所述η型包覆層和所述活性層之間的第一光導區(qū)域， 所述第二內側半導體層的厚度是200nm以上500nm以下， 所述第二內側半導體層包含設置于所述P型包覆層和所述活性層之間的第二光導區(qū)域。
12.根據(jù)權利要求1~11中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域，所述第二光導區(qū)域包含未摻雜InxGa1J層、和Mg摻雜InxGa1J層，其中，0〈X〈1， 所述未慘雜InxGa1-JiN層設直于所述活性層和所述Mg慘雜InxGa1-JiN層之間， 所述未摻雜InxGanN層以及所述Mg摻雜InxGapxN層的合計膜厚比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間的距離大， 所述未摻雜InxGanN層和所述Mg摻雜InxGapxN層的結位于所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間。
13.根據(jù)權利要求1~11中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域， 所述第二光導區(qū)域包含未摻雜InxiGa1^xiN層、Mg摻雜InxiGa1^xiN層、和Mg摻雜In5i2Ga1-X2N 層，其中，0〈X1〈1，0 ≤ X2〈X1〈1， 所述未慘雜InxiGa1-JilN層、所述Mg慘雜InxiGa1-JilN層、以及所述Mg慘雜Inx2Ga1-Ji2N層沿從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向順次配置， 所述Mg摻雜Inx2Ga1I2N層與所述Mg摻雜InxiGag1N層構成結， 所述未摻雜InxiGag1N層以及所述Mg摻雜InxiGa^N層的合計的厚度比所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底的距離大。
14.根據(jù)權利要求 1~11中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述第二內側半導體層包含第二光導區(qū)域， 所述第二光導區(qū)域包含未慘雜InxiGa1-JilN層、Mg慘雜InxiGa1-JilN層、Mg慘雜組成傾斜InxGa卜ΧΝ 層、和 Mg 摻雜 In5i2Ga1-X2N 層，其中，0〈Χ1〈1，O ≤ Χ2〈Χ1〈1， 所述未慘雜InxiGa1-JilN層、所述Mg慘雜InxiGa1-JilN層、Mg慘雜組成傾斜InxGa1-JiN層、以及所述Mg摻雜Inx2Gag2N層沿從所述η型包覆層向所述P型包覆層的方向順次配置，所述Mg摻雜組成傾斜InxGagN層中的In組成X在所述Mg摻雜InxiGag1N層和所述Mg摻雜組成傾斜InxGagN層的界面中是組成XI，在所述Mg摻雜組成傾斜InxGagN層和所述Mg摻雜InX2Gai_X2N層的界面中是組成Χ2，并從所述組成Xl到所述組成Χ2單調地變化，所述Mg摻雜組成傾斜InxGagN層位于所述第二異質結和所述半導體隆脊的所述底之間。
15.根據(jù)權利要求1~14中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述傾斜角處于63度以上80度以下的范圍。
16.根據(jù)權利要求1~15中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 所述活性層設置為生成在500nm以上550nm以下的范圍內具有振蕩峰值波長的發(fā)光光-1'TfeP曰。
17.根據(jù)權利要求1~16中任一項記載的氮化物半導體發(fā)光元件，其中， 在所述活性層中，所述阱層在所述第二內側半導體層構成結。
18.一種氮化物半導體發(fā)光元件，具備: 第一III族氮化物半導體區(qū)域，包含η型包覆層以及第一內側半導體層； 活性層，設置于所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上； 第二III族氮化物半導體區(qū)域，包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及 電極，設置于所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域上，所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層、以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸順次排列， 所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間， 所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間， 所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結， 所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成， 所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜， 所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向， 所述活性層和所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結， 所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內 側半導體層包含位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的SOnm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、和所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分， 所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列， 所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結。
19.一種氮化物半導體發(fā)光元件，具備: 第一III族氮化物半導體區(qū)域，包含η型包覆層以及第一內側半導體層； 活性層，設置于所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上； 第二III族氮化物半導體區(qū)域，包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及 電極，設置于所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域上， 所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層、以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸而順次排列， 所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間， 所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間， 所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結， 所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成， 所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面而延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜， 所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向， 所述活性層和所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結，所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含位于從所述第二異質結起在所述層疊軸的方向規(guī)定的SOnm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、以及所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分， 所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸而順次排列， 所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結， 所述第二內側半導體層包含第一光導層以及第二光導層， 所述第一光導層的帶隙比第二光導層的帶隙大， 所述第一光導層設置于所述P型包覆層和所述第二光導層之間， 所述第一光導層與所述第二光導層在所述第二部分中構成異質結。
20.一種氮化物半導體發(fā)光元件，具備: 第一III族氮化物半導體區(qū)域，包含η型包覆層以及第一內側半導體層； 活性層，設置于所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層上； 第二III族氮化物半導體區(qū)域，包含P型包覆層以及第二內側半導體層，并設置于所述活性層上；以及 電極，設置于所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域上， 所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域、所述活性層以及所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域沿某層疊軸順次排列， 所述第一內側半導體層設置于所述活性層和所述η型包覆層之間， 所述第二內側半導體層設置于所述活性層和所述P型包覆層之間， 所述活性層和所述第一 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第一內側半導體層構成第一異質結， 所述η型包覆層由III族氮化物半導體構成， 所述第一異質結相對于沿所述η型包覆層的所述III族氮化物半導體的c面延伸的基準面，以比零大的傾斜角傾斜， 所述活性層包含由氮化鎵類半導體構成并內包壓縮變形的阱層，所述阱層的壓電極化的朝向朝著從所述P型包覆層向所述η型包覆層的方向， 所述活性層和所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域的所述第二內側半導體層構成第二異質結， 所述第二 III族氮化物半導體區(qū)域具有半導體隆脊， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結， 所述半導體隆脊包含所述第二內側半導體層和所述P型包覆層之間的第三異質結，所述第二內側半導體層包含處于從所述第二異質結起在層疊軸的方向規(guī)定的80nm以內且在所述活性層構成所述第二異質結的第一部分、從所述第三異質結到所述半導體隆脊的底的第二部分、和所述第一部分和所述第二部分之間的第三部分， 所述第一部分、所述第三部分以及所述第二部分沿所述層疊軸順次排列， 所述第二內側半導體層的所述第三部分不包含異質結， 所述第二內側半導體層的所述第三部分包含所述第二內側半導體層的材料的組成以從所述η型包覆層向 所述P型包覆層的方向單調地變化的區(qū)域。
【文檔編號】H01S5/22GK103959580SQ201280051908
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年6月22日 優(yōu)先權日:2011年10月24日
【發(fā)明者】京野孝史, 鹽谷陽平, 上野昌紀, 梁島克典, 田才邦彥, 中島博, 風田川統(tǒng)之 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社, 索尼株式會社