[发明专利]13族元素氮化物结晶层及功能元件

说明书

在结晶层3的与主面3a、3b垂直的截面处，存在载流子浓度为1×10¹⁸/cm³以上的高载流子浓度区域10和载流子浓度为9×10¹⁷/cm³以下的低载流子浓度区域9，低载流子浓度区域9为细长的形状，低载流子浓度区域9具有缔合部11，低载流子浓度区域9在一对主面3a、3b之间连续。

技术领域

本发明涉及13族元素氮化物结晶层及功能元件。本发明能够用在例如要求高品质的技术领域、例如代替荧光灯的被称之为新一代光源的高彩色再现性的蓝色LED、高速高密度光存储器用蓝紫色激光器、混合动力车用逆变器中使用的大功率器件等之中。

背景技术

近年来，积极地研究：使用氮化镓等13族元素氮化物，制作蓝色LED、白色LED、蓝紫色半导体激光器等半导体器件，并将该半导体器件应用到各种电子设备当中。

随着白色LED的用途扩大，要求LED芯片进一步高性能化。所谓高性能化，是指高效率化、高亮度化。

作为氮化镓自立基板的制法，熟知HVPE法。其中，作为得到高品质结晶的方法，公开了DEEP法(专利文献1、非专利文献1)、VAS法(专利文献2、3)。

目前通常使用的、通过MOCVD法在蓝宝石基板上形成GaN薄膜(发光部)的结构中，由于发光部的位错密度非常大为10⁸～10⁹多/cm²，所以在位错部分发生载流子的非发光复合，很难提高发光效率。

另一方面，助熔剂法是液相法中的一种，在氮化镓的情况下，通过使用金属钠作为助熔剂，能够将氮化镓的结晶生长所需的温度缓和到800℃左右，将压力缓和到几MPa。具体而言，氮气溶解到金属钠和金属镓的混合熔液中，氮化镓达到过饱和状态而作为结晶进行生长。这样的液相法因为与气相法相比不易发生位错，所以能够获得位错密度低的高品质氮化镓(专利文献4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:SEI Technical Review 2009年7月第175号P.10～18“窒化ガリウム基板の開発(氮化镓基板的开发)”

专利文献

专利文献1:日本特许-3801125

专利文献2:日本特许-3631724

专利文献3:日本特许-4396816

专利文献4:日本特开2009-012986

发明内容

为了制作LED、激光二极管，13族元素氮化物结晶层必须具有高导电性。因此，本发明的发明人尝试在该结晶层中掺杂Si、氧等掺杂物，由此，使结晶层的导电性得到提高，使得输出增大。

但是，实际上即使是改善了所述结晶层的导电性的情况下，也观察到如下现象：例如在纵型结构的LED中即便使电流增加，光输出也没有增加。

本发明的课题是：在13族元素氮化物结晶层中获得所希望的导电性，并且，有效利用结晶层的导电性而使功能得到提高。

本发明是包含13族元素氮化物并具有一对主面的结晶层，其特征在于，

在结晶层的与所述主面垂直的截面处，存在载流子浓度为1×10¹⁸/cm³以上的高载流子浓度区域和载流子浓度为9×10¹⁷/cm³以下的低载流子浓度区域，低载流子浓度区域为细长的形状，低载流子浓度区域具有缔合部，且低载流子浓度区域在所述一对主面之间连续。