氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件所使用的基板，可舉出GaN基板、SiC基板、及藍(lán)寶石基板等，其中，在價(jià)格和量產(chǎn)性上具有優(yōu)異性的藍(lán)寶石基板被廣泛使用。
[0003]然而，以往存在如下問(wèn)題，由于藍(lán)寶石基板和GaN等氮化物半導(dǎo)體層之間的晶格失配率，使得難以在藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)GaN等氮化物半導(dǎo)體層。
[0004]因此，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本專(zhuān)利特開(kāi)平6-196757號(hào)公報(bào))中，提出了通過(guò)在藍(lán)寶石基板上形成低溫GaN緩沖層，從而在低溫GaN緩沖層上生長(zhǎng)高品質(zhì)的GaN層的方法。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)平6 - 196757號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]然而，即使在藍(lán)寶石基板上形成低溫GaN緩沖層的情況下，生長(zhǎng)在低溫GaN緩沖層上的GaN層的穿透位錯(cuò)依然以I X 118個(gè)/cm 2以上的密度存在。
[0007]上述穿透位錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的漏電流增加及發(fā)光效率降低，并且會(huì)導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體激光元件的壽命變短。
[0008]鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)減少穿透位錯(cuò)來(lái)提高特性的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括:基板；設(shè)置于基板上的第I氮化物半導(dǎo)體層；設(shè)置于第I氮化物半導(dǎo)體層上的發(fā)光層；以及設(shè)置于發(fā)光層上的第2氮化物半導(dǎo)體層，第I氮化物半導(dǎo)體層包含以2X 119個(gè)/cm3以上的高濃度摻雜硅而得到的高濃度硅摻雜層、以及用于在高濃度硅摻雜層上使穿透位錯(cuò)橫向彎曲的位錯(cuò)減少層。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能提供一種通過(guò)減少穿透位錯(cuò)來(lái)提高特性的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
發(fā)明效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能提供一種通過(guò)減少穿透位錯(cuò)來(lái)提高特性的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的示意性剖視圖。
圖2是圖1所示的基板和第I氮化物半導(dǎo)體層的示意性放大剖視圖。
圖3是對(duì)實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的聚并臺(tái)階(macrostep)進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖4是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖5是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖6是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖7是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖8是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖9是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖10是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖11是對(duì)實(shí)施例1的模板基板的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖12是表示實(shí)施例1的模板基板的SIMS所得到的分析結(jié)果的圖。
圖13是表示實(shí)施例1的模板基板的CL圖像的圖。
圖14是表示實(shí)施例1的模板基板的STEM圖像的圖。
圖15是對(duì)實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖16是對(duì)實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的制造工序進(jìn)行圖解的示意性剖視圖。
圖17是實(shí)施例2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的接觸層表面的PL發(fā)光圖案。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，在本發(fā)明的附圖中，設(shè)相同的參照標(biāo)號(hào)表不相同的部分或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>[0013]圖1表示本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的一個(gè)示例即實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的示意性剖視圖。如圖1所示，實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件包括基板1、設(shè)置在基板I上的第I氮化物半導(dǎo)體層2、設(shè)置在第I氮化物半導(dǎo)體層2上的發(fā)光層3、設(shè)置在發(fā)光層3上的第2氮化物半導(dǎo)體層4。在第I氮化物半導(dǎo)體層2上形成有第I電極6，在第二氮化物半導(dǎo)體層4上形成有第2電極5。能利用例如MOCVD (有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng))法等來(lái)形成第I氮化物半導(dǎo)體層2、發(fā)光層3及第2氮化物半導(dǎo)體層4，能利用例如蒸鍍法等來(lái)形成第I電極6和第2電極5。
[0014]圖2表示圖1所示的基板I和第I氮化物半導(dǎo)體層2的示意性放大剖視圖。如圖2所示，在基板I的凹凸表面上形成有緩沖層11，在基板I凹部的緩沖層11上形成傾斜端面(facet)層12。以填埋傾斜端面層12之間的空間的方式形成第I埋入層13，在傾斜端面層12和第I填充層13的表面上形成高濃度硅摻雜層14。此外，在高濃度硅摻雜層14上形成有位錯(cuò)減少層15，在位錯(cuò)減少層15上形成第2埋入層16。并且，在第2埋入層16上形成導(dǎo)電層17。
[0015]例如能使用硅(Si)基板、藍(lán)寶石(Al2O3)基板、碳化硅(SiC)基板或尖晶石(MgAl2O4)基板等作為基板I。其中，優(yōu)選使用廉價(jià)、且透明的藍(lán)寶石基板作為基板I。例如如圖2所示，在由藍(lán)寶石基板構(gòu)成的基板I的表面設(shè)有凹凸形狀的情況下，實(shí)施方式能提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管元件的光提取效率，此外，在初期生長(zhǎng)時(shí)易于形成傾斜端面層12。
[0016]優(yōu)選使用GaN(氮化鎵)層或AlN(氮化鋁)層作為緩沖層11。在使用GaN層或AlN層作為緩沖層11的情況下，能在緩沖層11上形成低位錯(cuò)的氮化物半導(dǎo)體層。尤其，在使用AlN層作為緩沖層11的情況下，能有效地減少緩沖層11上所生長(zhǎng)的氮化物半導(dǎo)體層的螺位錯(cuò)，伯格斯矢量(burgers vector)不同的其它兩種的位錯(cuò)也能減少。因此，能提高氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光效率。
[0017]例如能使用以式AlxlGaylInzlN(O ^xl ^ l,0^yl^ Ι,Ο^ζΙ^ I, xl+yl+zl ^ O)表示的氮化物半導(dǎo)體作為傾斜端面層12。
[0018]例如能使用以式六1!￡26&-111^(0彡叉2彡1，0彡72彡1，0彡22彡1，叉2+72+22乒0)表示的氮化物半導(dǎo)體作為第I埋入層13。
[0019]例如能使用以2X 119個(gè)/cm 3以上的高濃度將Si摻雜到以式Al x3Gay3Inz3N(0 (x3 ^ I, O ^ y3 ^ I, O ^ z3 ^ I, x3+y3+z3 ^ 0)表示的氮化物半導(dǎo)體中而得到的物質(zhì)來(lái)作為高濃度硅摻雜層14。例如能使用以式Alx4Gay4Inz4N (O彡x4彡1，O彡y4彡1，O彡z4彡1，x4+y4+ζ4 Φ O)表示的氮化物半導(dǎo)體作為位錯(cuò)減少層15。
[0020]通過(guò)形成以2Χ 119個(gè)/cm3以上的高濃度摻雜Si的高濃度硅摻雜層14，從而促進(jìn)了在高濃度硅摻雜層14上的氮化物半導(dǎo)體層的三維生長(zhǎng)，能形成具有傾斜端面的位錯(cuò)減少層15。通過(guò)三維生長(zhǎng)形成具有傾斜端面的位錯(cuò)減少層15，從而能橫向彎曲因基板I和形成在基板I上的氮化物半導(dǎo)體層之間的晶格失配而形成的穿透位錯(cuò)，因此能使位錯(cuò)減少層15起到位錯(cuò)減少層的作用。另外，位錯(cuò)減少層15通過(guò)彎曲來(lái)自高濃度硅摻雜層14的穿透位錯(cuò)，從而只要減少一個(gè)繼承(take over)給位錯(cuò)