[發(fā)明專利]氮化物半導體紫外線發(fā)光元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580080488.6
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN107636847B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 金田倫子;西瑞爾·佩諾特;平野光
• 申請（專利權）人: 創(chuàng)光科學株式會社
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

氮化物半導體紫外線發(fā)光元件具備基底部和發(fā)光部，所述基底部包含由具有通過相對于(0001)面傾斜而形成有多階段狀平臺的表面的藍寶石而成的基板、與被形成于基板表面上的AlN層的基底部，所述發(fā)光部是被形成于基底部表面上的、包含具有AlGaN系半導體層的活性層的發(fā)光部。至少，基底部的AlN層、發(fā)光部的活性層及其間的各層，是憑借階梯流動成長而形成的，所述階梯流動成長是通過多階段狀平臺的側面進行成長而二維成長的，活性層具有至少包含1個由AlGaN所構成的阱層的量子阱結構；在活性層的表面，25μm見方區(qū)域的平均粗糙度成為阱層的厚度以上且10nm以下。

技術領域

本發(fā)明涉及在由藍寶石而成的基板上側形成AlGaN系活性層而成的氮化物半導體發(fā)光元件，特別是，涉及峰值發(fā)光波長在紫外區(qū)域的氮化物半導體紫外線發(fā)光元件。

背景技術

以往，將GaN系的氮化物半導體用于活性層的氮化物半導體藍色發(fā)光元件廣為普及。但是，將發(fā)光波長比此還短的AlGaN系的氮化物半導體用于活性層的氮化物半導體紫外線發(fā)光元件，依然并未十分普及。

其一原因，主要可舉出由AlN及GaN的混晶而成的AlGaN系氮化物半導體中，相比于GaN的Ga與N的結合力，具有AlN的Al與N的結合力極大的特殊情形，因此，高質量的結晶成長較難。特別是，作為AlGaN系氮化物半導體的成長方法，即使采用了已經確立的GaN系氮化物半導體的成長方法，也無法作成與GaN同程度的高質量的結晶，因而成為課題。

因此，種種用于改善AlGaN系氮化物半導體的結晶性的方法在例如專利文獻1～4中被提出。具體而言，專利文獻1提出一種通過由AlN與GaN交替被層疊的多個雙層(pairlayers)形成藍寶石基板上的緩沖層，以抑制AlN所產生的裂紋向上方延伸的方法。此外，專利文獻2提出在藍寶石基板上形成由AlN而成的緩沖層時，通過設置脈沖供給氮原料氣體NH₃的期間，以局部地減低AlN層的成長速度并使貫通位錯減少的方法。此外，專利文獻3提出通過將在藍寶石基板上已形成的由AlGaN而成的島狀的核用Al組成比大于該核的AlGaN緩沖層徹底覆蓋，使貫通位錯減少的方法。另外，專利文獻4提出通過將藍寶石基板的OFF角予以最優(yōu)化，來改善基板上方形成的AlGaN系氮化物半導體的結晶性的方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-66641號公報

專利文獻2：日本特開2009-54780號公報

專利文獻3：日本特開2013-222746號公報

專利文獻4：國際公開第2013/021464號小冊子

發(fā)明內容

發(fā)明所要解決的課題

上述的專利文獻1～4所提出的方法，都是通過將在基板或基板表面被形成的緩沖層予以最優(yōu)化，來謀求被形成于其上方的氮化物半導體層結晶性的改善的方法。的確，若是將結晶成長的開始地點的基板或緩沖層予以最優(yōu)化，是可以預料改善其上方的氮化物半導體層的結晶性。但是，以這樣的方法而可以預料改善的，只是裂紋或貫通位錯等的從基底被傳播到上方各層這樣的、在元件整體所產生的缺陷。因此，即便采用這些方法，產生發(fā)光的活性層也不一定被最優(yōu)化。因此，通過采用上述的專利文獻1～4所提出的方法而得到的氮化物半導體紫外線發(fā)光元件中，光輸出也未必會被改善，因而成為課題。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有光輸出良好的活性層的氮化物半導體紫外線發(fā)光元件。

用于解決課題的手段