[發明專利]13族元素氮化物結晶層及功能元件

有效

• 申請號: 201580065227.7
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN107002286B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 巖井真;吉野隆史
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C23C16/34;C30B19/10;C30B25/16
• 代理公司: 北京旭知行專利代理事務所(普通合伙) 11432
• 代理人: 王軼;鄭雪娜

在結晶層3的與主面3a、3b垂直的截面處，存在載流子濃度為1×10¹⁸/cm³以上的高載流子濃度區域10和載流子濃度為9×10¹⁷/cm³以下的低載流子濃度區域9，低載流子濃度區域9為細長的形狀，低載流子濃度區域9具有締合部11，低載流子濃度區域9在一對主面3a、3b之間連續。

技術領域

本發明涉及13族元素氮化物結晶層及功能元件。本發明能夠用在例如要求高品質的技術領域、例如代替熒光燈的被稱之為新一代光源的高彩色再現性的藍色LED、高速高密度光存儲器用藍紫色激光器、混合動力車用逆變器中使用的大功率器件等之中。

背景技術

近年來，積極地研究：使用氮化鎵等13族元素氮化物，制作藍色LED、白色LED、藍紫色半導體激光器等半導體器件，并將該半導體器件應用到各種電子設備當中。

隨著白色LED的用途擴大，要求LED芯片進一步高性能化。所謂高性能化，是指高效率化、高亮度化。

作為氮化鎵自立基板的制法，熟知HVPE法。其中，作為得到高品質結晶的方法，公開了DEEP法(專利文獻1、非專利文獻1)、VAS法(專利文獻2、3)。

目前通常使用的、通過MOCVD法在藍寶石基板上形成GaN薄膜(發光部)的結構中，由于發光部的位錯密度非常大為10⁸～10⁹多/cm²，所以在位錯部分發生載流子的非發光復合，很難提高發光效率。

另一方面，助熔劑法是液相法中的一種，在氮化鎵的情況下，通過使用金屬鈉作為助熔劑，能夠將氮化鎵的結晶生長所需的溫度緩和到800℃左右，將壓力緩和到幾MPa。具體而言，氮氣溶解到金屬鈉和金屬鎵的混合熔液中，氮化鎵達到過飽和狀態而作為結晶進行生長。這樣的液相法因為與氣相法相比不易發生位錯，所以能夠獲得位錯密度低的高品質氮化鎵(專利文獻4)。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1:SEI Technical Review 2009年7月第175號P.10～18“窒化ガリウム基板の開発(氮化鎵基板的開發)”

專利文獻

專利文獻1:日本特許-3801125

專利文獻2:日本特許-3631724

專利文獻3:日本特許-4396816

專利文獻4:日本特開2009-012986

發明內容

為了制作LED、激光二極管，13族元素氮化物結晶層必須具有高導電性。因此，本發明的發明人嘗試在該結晶層中摻雜Si、氧等摻雜物，由此，使結晶層的導電性得到提高，使得輸出增大。

但是，實際上即使是改善了所述結晶層的導電性的情況下，也觀察到如下現象：例如在縱型結構的LED中即便使電流增加，光輸出也沒有增加。

本發明的課題是：在13族元素氮化物結晶層中獲得所希望的導電性，并且，有效利用結晶層的導電性而使功能得到提高。

本發明是包含13族元素氮化物并具有一對主面的結晶層，其特征在于，

在結晶層的與所述主面垂直的截面處，存在載流子濃度為1×10¹⁸/cm³以上的高載流子濃度區域和載流子濃度為9×10¹⁷/cm³以下的低載流子濃度區域，低載流子濃度區域為細長的形狀，低載流子濃度區域具有締合部，且低載流子濃度區域在所述一對主面之間連續。