[发明专利]氮化物半导体紫外线发光元件

说明书

氮化物半导体紫外线发光元件具备基底部和发光部，所述基底部包含由具有通过相对于(0001)面倾斜而形成有多阶段状平台的表面的蓝宝石而成的基板、与被形成于基板表面上的AlN层的基底部，所述发光部是被形成于基底部表面上的、包含具有AlGaN系半导体层的活性层的发光部。至少，基底部的AlN层、发光部的活性层及其间的各层，是凭借阶梯流动成长而形成的，所述阶梯流动成长是通过多阶段状平台的侧面进行成长而二维成长的，活性层具有至少包含1个由AlGaN所构成的阱层的量子阱结构；在活性层的表面，25μm见方区域的平均粗糙度成为阱层的厚度以上且10nm以下。

技术领域

本发明涉及在由蓝宝石而成的基板上侧形成AlGaN系活性层而成的氮化物半导体发光元件，特别是，涉及峰值发光波长在紫外区域的氮化物半导体紫外线发光元件。

背景技术

以往，将GaN系的氮化物半导体用于活性层的氮化物半导体蓝色发光元件广为普及。但是，将发光波长比此还短的AlGaN系的氮化物半导体用于活性层的氮化物半导体紫外线发光元件，依然并未十分普及。

其一原因，主要可举出由AlN及GaN的混晶而成的AlGaN系氮化物半导体中，相比于GaN的Ga与N的结合力，具有AlN的Al与N的结合力极大的特殊情形，因此，高质量的结晶成长较难。特别是，作为AlGaN系氮化物半导体的成长方法，即使采用了已经确立的GaN系氮化物半导体的成长方法，也无法作成与GaN同程度的高质量的结晶，因而成为课题。

因此，种种用于改善AlGaN系氮化物半导体的结晶性的方法在例如专利文献1～4中被提出。具体而言，专利文献1提出一种通过由AlN与GaN交替被层叠的多个双层(pairlayers)形成蓝宝石基板上的缓冲层，以抑制AlN所产生的裂纹向上方延伸的方法。此外，专利文献2提出在蓝宝石基板上形成由AlN而成的缓冲层时，通过设置脉冲供给氮原料气体NH₃的期间，以局部地减低AlN层的成长速度并使贯通位错减少的方法。此外，专利文献3提出通过将在蓝宝石基板上已形成的由AlGaN而成的岛状的核用Al组成比大于该核的AlGaN缓冲层彻底覆盖，使贯通位错减少的方法。另外，专利文献4提出通过将蓝宝石基板的OFF角予以最优化，来改善基板上方形成的AlGaN系氮化物半导体的结晶性的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-66641号公报

专利文献2：日本特开2009-54780号公报

专利文献3：日本特开2013-222746号公报

专利文献4：国际公开第2013/021464号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

上述的专利文献1～4所提出的方法，都是通过将在基板或基板表面被形成的缓冲层予以最优化，来谋求被形成于其上方的氮化物半导体层结晶性的改善的方法。的确，若是将结晶成长的开始地点的基板或缓冲层予以最优化，是可以预料改善其上方的氮化物半导体层的结晶性。但是，以这样的方法而可以预料改善的，只是裂纹或贯通位错等的从基底被传播到上方各层这样的、在元件整体所产生的缺陷。因此，即便采用这些方法，产生发光的活性层也不一定被最优化。因此，通过采用上述的专利文献1～4所提出的方法而得到的氮化物半导体紫外线发光元件中，光输出也未必会被改善，因而成为课题。

因此，本发明的目的在于提供一种具有光输出良好的活性层的氮化物半导体紫外线发光元件。

用于解决课题的手段