[发明专利]Ⅲ族氮化物半导体光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种III族氮化物半导体光元件。

背景技术

下述专利文献1～3中，公开了一种含有多量子阱结构的活性层的氮化物半导体元件。上述氮化物半导体元件中，活性层的势垒层含有n型杂质。因此，专利文献1的氮化物半导体元件中，可降低振荡阈值而实现元件的长寿命化，专利文献2的氮化物半导体元件中，可降低正向电压(forward voltage)而不使元件特性恶化，专利文献3的氮化物半导体元件中，可提高逆向耐压特性。

下述专利文献4中，公开了一种包含III族氮化物发光层的发光半导体元件的制造方法。该方法中，为了减少压电电场的大小，使上述III族氮化物发光层等生长在以从c面倾斜的半极性面作为主面的基板上。

专利文献

专利文献1：日本特开平11-298090号公报

专利文献2：日本特开2001-102629号公报

专利文献3：日本特开2002-084038号公报

专利文献4：日本专利第3955367号公报

发明内容

发明所欲解决的问题

作为III族氮化物半导体光元件，有在氮化镓(GaN)等III族氮化物基板上形成包含活性层等的半导体层叠体而成的原件。这种III族氮化物半导体光元件中，使用以c面作为主面的GaN基板时，活性层中会产生相对较大的应变。因此，会产生由压电电场所引起的量子斯塔克效应(quantum stark effect)，电子及空穴被空间分离而产生发光效率降低的问题。

如上述专利文献1～3中所记载，已知若使活性层的势垒层中含有n型杂质，则可屏蔽压电电场。因此，也考虑使用以c面作为主面的GaN基板而在活性层的势垒层中含有n型杂质的方法。

然而，已知在使用以c面作为主面的GaN基板的III族氮化物半导体光元件中，因活性层的阱层的组分波动所引起的定域能级(localized level)发光，元件的发光效率会变高。根据发明人的见解，上述III族氮化物半导体光元件中，若使活性层的势垒层中含有n型杂质，则阱层的组分波动会减少，元件的发光效率会降低。如此，使用以c面作为主面的GaN基板的III族氮化物半导体光元件中，若使活性层的势垒层中含有n型杂质，则因阱层的组分波动的变化而会导致元件特性劣化。由于上述原因，在使用以c面作为主面的GaN基板时，难以抑制压电电场的影响而获得具有充分的特性的III族氮化物半导体光元件。

为了抑制上述压电电场的不良影响，如上述专利文献4中所记载，已知一种使用以半极性面作为主面的GaN基板的III族氮化物半导体光元件。

然而，在以半极性面作为主面的基板上形成半导体层叠体时，半导体层叠体生长时各层的c面容易生长，由此会导致半导体层叠体的各层的形态恶化。由于该形态的恶化而导致半导体层叠体的结晶品质劣化，因此难以获得具有充分的特性的III族氮化物半导体元件。

已知，以半极性面作为主面的基板上形成半导体层叠体时，若如上述专利文献1～3中所记载使活性层的势垒层中含有n型杂质，则也可改善半导体层叠体的各层的形态(使形态平坦化)。然而，若势垒层中的n型杂质过剩，则半导体层叠体的结晶品质会劣化，因此若使势垒层中仅含有n型杂质，则有时难以充分改善半导体层叠体的结晶品质。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制压电电场的影响且具有高结晶品质的III族氮化物半导体光元件。

为了解决上述课题，本发明的一种III族氮化物半导体光元件，其特征在于，包括：III族氮化物半导体基板，由III族氮化物半导体构成，并具有与基准平面成有限的角度的主面，基准平面与该III族氮化物半导体的c轴方向上延伸的基准轴正交；和量子阱结构的活性层，被设置于III族氮化物半导体基板的主面上，并包含由III族氮化物半导体构成的阱层和由III族氮化物半导体构成的多个的势垒层，主面显示半极性，活性层为外延层，具有1×10¹⁷cm^-3以上且8×10¹⁷cm^-3以下的氧浓度，多个的势垒层在与阱层的III族氮化物半导体基板一侧的界面接触的界面附近区域含有浓度为1×10¹⁷cm^-3以上且1×10¹⁹cm^-3以下的氧以外的n型杂质。