[發(fā)明專利]III族氮化物發(fā)光器件及制造III族氮化物基半導體發(fā)光器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910007584.4
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN101515700A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 秋田勝史;笠井仁;京野孝史;元木健作
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/343;H01L33/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

技術領域

本發(fā)明涉及一種III族氮化物發(fā)光器件和一種用于制造 III族氮化物基半導體發(fā)光器件的方法。

背景技術

日本Journal?of?Applied?Physics?2006年第45卷No.26 第L659-L662頁(非專利文獻1)描述了InGaN發(fā)光二極管。這些發(fā) 光二極管在半極性(11-22)面(在a軸方向上離開c面58度)GaN襯 底上形成。發(fā)光二極管具有由寬度為3nm的InGaN阱層組成的單量子 阱結構。獲得以下特性。關于藍光發(fā)射(波長430nm)，光輸出為 1.76mW，且外量子效率為3.0％。關于綠光發(fā)射(波長530nm)，光 輸出為1.91mW，且外量子效率為4.1％。關于琥珀光發(fā)射(波長580nm)， 光輸出為0.54mW，且外量子效率為1.3％。已確定，發(fā)射光在[1-100] 方向偏振。

日本Journal?of?Applied?Physics?2007年第46卷No.19 第L444-L445頁(非專利文獻2)描述了一種激光二極管。該激光二極 管在具有位錯密度為5×10⁶cm^-2以下的半極性(10-1-1)面(在m軸 方向離開{000-1}面62度)GaN襯底上形成。該激光二極管具有有源層 (active?layer)，該有源層具有由5-nm?InGaN阱層和8-nm?GaN勢壘層組 成的5周期多量子阱結構。發(fā)射波長為405.9nm，并在18kA/cm²的閾 值電流密度確定激射(lasing)。

日本Journal?of?Applied?Physics?2005年第44卷No.30 第L945-L947頁(非專利文獻3)描述了一種具有5周期多量子阱結構 的發(fā)光二極管。這些發(fā)光二極管在半極性(10-1-1)面GaN模板和半 極性(10-1-3)面GaN模板上形成。半極性(10-1-1)面在m軸方向 以62度的角度從{000-1}面傾斜，且半極性(10-1-3)面在m軸方向以 32度的角度從{000-1}面傾斜。在5周期多量子阱結構中，InGaN阱層 的厚度為4nm，且銦的組分(composition)為0.14。硅摻雜GaN勢壘 層的厚度為15nm。半極性(10-1-1)面GaN模板上的發(fā)光二極管的發(fā) 射波長為439nm。在20mA的電流下，晶片上光輸出為0.19mW，且 在50mA的電流下，外量子效率為0.41％。

Applied?Physics?Letter?2005年第87卷第231110頁(非 專利文獻4)描述了一種具有5周期多量子阱結構的發(fā)光二極管。該發(fā) 光二極管在半極性(10-1-3)面GaN模板上形成。該激光二極管包括 厚度為4nm的InGaN阱層和厚度為8nm的GaN勢壘層。在20mA的 電流下發(fā)射波長為527.1nm，且在250mA的電流下為520.4nm。在 20mA的電流下，晶片上光輸出為0.264mW，且在20mA的電流下， 外量子效率是0.052％。

日本未審查專利申請公開No.10-135576(專利文獻1) 描述了一種用于制造發(fā)光半導體器件的方法，該發(fā)光半導體器件包括 在非導電襯底上形成的III族氮化物量子阱層。該III族氮化物量子阱 層以具有關于纖鋅礦晶體結構的{0001}方向以10度以上的角度傾斜的 小平面取向的方式生長。該傾斜角可以在30度～50度的范圍內、80 度～100度的范圍內、以及130度～150度的范圍內。

日本未審查專利申請公開No.2003-158297(專利文獻 2)描述了一種在襯底上形成的半導體發(fā)光器件。該半導體發(fā)光器件在 {1-100}面和以-5度～+5度范圍內的偏角(off-angle)從該面傾斜的面 上或{11-20}面和以-5度～+5度范圍內的偏角從該面傾斜的面上形成。

在非專利文獻3和4中，使用GaN模板。在非專利文獻 1和2及日本Applied?Physics?2007年第46卷No.7第L129-L131頁(非 專利文獻5)中，使用GaN襯底。在除了專利文獻3之外的非專利文 獻中，未對阱層的銦組分作出描述。關于專利文獻1，使用在a軸方向 傾斜的面，關于非專利文獻2～5，使用在m軸方向傾斜的面。非專利 文獻1、2和5中描述的發(fā)光器件包括小型GaN襯底，因此未涉及大直 徑GaN晶片的使用。