[发明专利]GaN基半导体光器件、GaN基半导体光器件的制作方法、外延晶片及GaN基半导体膜的生长方法

说明书

本申请是申请日为2009年8月3日、申请号为200980101538.9的中国国家专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及GaN基半导体光器件、GaN基半导体光器件的制作方法、外延晶片及GaN基半导体膜的生长方法。

背景技术

专利文献1中记载了一种发光二极管。在该发光二极管中，衬底表面的偏离角在30度～50度、80度～100度及120度～150度的范围内。在这样的角度范围内，发光层中的压电电场与自发极化所产生的内部电场的和为接近于零的较小的值。另外，非专利文献1～3中，记载了GaN基半导体的发光二极管。非专利文献1的发光二极管在偏离角为58度的GaN衬底上制作。非专利文献2的发光二极管在偏离角为62度的GaN衬底上制作。非专利文献3的发光二极管在m面GaN衬底上制作。非专利文献4及5中，对压电电场的计算进行了记载。

专利文献1：USP6849472号

非专利文献1：Japanese Journal of Applied Physics vol.45No.26(2006)pp.L659

非专利文献2：Japanese Journal of Applied Physics vol.46No.7(2007)pp.L129

非专利文献3：Japanese Journal of Applied Physics vol.46No.40(2007)pp.L960

非专利文献4：Japanese Journal of Applied Physics vol.39(2000)pp.413

非专利文献5：Journal of Applied Physics vol.91No.12(2002)pp.9904

发明内容

可获得的GaN基半导体光器件是在c面GaN衬底上制作的。近年来，如非专利文献3所述，GaN基半导体光器件是在GaN的与c面不同的非极性面(a面、m面)上制作的。与极性面不同，非极性面受压电电场的影响较小。另外，GaN基半导体光器件的制作中，与极性面及非极性面不同、自GaN的c面倾斜的半极性面也受到关注。非专利文献1及非专利文献2的发光二极管是在具有特定偏离角的GaN衬底上制作的。

在专利文献1中，不仅着眼于依赖于GaN的晶面的压电电场，而且也着眼于GaN的自发极化。选择衬底表面的面方向，使发光层中的压电电场与自发极化所产生的内部电场的和为接近于零的较小的值。专利文献1解决了发光层的内部电场的课题。

另一方面，GaN基半导体光器件的发光可在较广的波长范围内变化。发光层可以使用含有铟的GaN基半导体层。发光波长的变化通过调节发光层中的铟含量来进行。作为该GaN基半导体层的一例，可以列举例如InGaN。InGaN显示出较强的非混和性，因此，在InGaN的生长中会自发地产生In含量的波动，从而引起In的偏析。In的偏析不仅在InGaN中，而且在其它含有铟的GaN基半导体中也可以观测到。另外，在为改变发光波长而使In含量增加时，In的偏析明显。

发光层中的In的偏析在半导体激光器中使阈值电流增加。另外，发光层中的In的偏析在发光二极管中成为导致面发光不均匀的原因。因此，在任何一种发光器件中均期望减少In偏析。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供可抑制由In偏析引起的发光特性降低的GaN基半导体发光器件及外延晶片，并且提供该GaN基半导体发光器件的制作方法。另外，本发明的目的在于提供显示较低In偏析的GaN基半导体区域的生长方法。

本发明的一个方面的GaN基半导体光器件，包括：(a)衬底，其包含第一GaN基半导体，且具有主面，该主面自与沿着该第一GaN基半导体的c轴延伸的基准轴正交的面起，以63度以上且小于80度的范围的倾斜角向该第一GaN基半导体的m轴方向倾斜；(b)GaN基半导体外延区域，其设置在所述主面上；及(c)半导体外延层，其设置在所述GaN基半导体外延区域上，用于有源层。所述半导体外延层包含第二GaN基半导体，所述第二GaN基半导体含有铟，所述第二GaN基半导体的c轴相对于所述基准轴倾斜，所述基准轴的朝向为所述第一GaN基半导体的[0001]轴及[000-1]轴的任一方向。