III族氮化物半导体光元件、外延衬底.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102474076A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102474076A(43)申请公布日2012.05.23(21)申请号201080031731.2(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限(22)申请日2010.07.13责任公司11219代理人王海川穆德骏(30)优先权数据2009-1671772009.07.15JP(51)Int.Cl.H01S5/343(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日H01L21/28(2006.01)2012.01.13(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2010/0618392010.07.13(87)PCT申请的公布数据WO2011/007777JA2011.01.20(71)申请人住友电气工业株式会社地址日本大阪府大阪市(72)发明人善积祐介盐谷阳平秋田胜史上野昌纪京野孝史中村孝夫权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书1616页页附图附图1212页(54)发明名称III族氮化物半导体光元件、外延衬底(57)摘要本发明提供包含低电阻化的p型氮化镓基半导体层的III族氮化物半导体光元件。支撑体13的主面13a相对于基准平面Sc形成40度以上且140度以下的角度ALPHA，基准平面Sc正交于在该III族氮化物半导体的c轴的方向上延伸的基准轴Cx。主面13a显示出半极性及无极性中的任一种。n型GaN基半导体层15设置在支撑体13的主面13a上。n型GaN基半导体层15、有源层19及p型GaN基半导体层17排列在法线轴Nx的方向上。p型GaN基半导体层17中添加有镁作为p型掺杂剂，p型GaN基半导体层17含有碳作为p型掺杂剂。p型GaN基半导体层17的碳浓度为2×1016cm-3以上且1×1019cm-3以下。CN102476ACN102474076A权利要求书1/3页1.一种III族氮化物半导体光元件，其中，包括：支撑体，其包含III族氮化物半导体，且具有相对于与基准轴正交的基准平面形成有限角度的主面，所述基准轴在该III族氮化物半导体的c轴方向上延伸，n型氮化镓基半导体层，其设置在所述支撑体的所述主面上，p型氮化镓基半导体层，其设置在所述支撑体的所述主面上，且添加有镁，和有源层，其在所述支撑体的所述主面上，设置在所述n型氮化镓基半导体层与所述p型氮化镓基半导体层之间；且所述有限角度在40度以上且140度以下的范围内，所述主面显示出半极性及无极性中的任一种，所述p型氮化镓基半导体层含有碳作为p型掺杂剂，所述p型氮化镓基半导体层的碳浓度为2×1016cm-3以上，所述p型氮化镓基半导体层的碳浓度为1×1019cm-3以下。2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述有源层包含在所述支撑体的所述主面的法线轴方向上交替排列的阱层及势垒层，所述势垒层包含氮化镓基半导体，所述势垒层的厚度大于所述阱层的厚度，所述阱层包含含有铟作为构成元素的氮化镓基半导体，所述阱层的碳浓度为1×1017cm-3以下。3.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述n型氮化镓基半导体层的碳浓度小于所述p型氮化镓基半导体层的碳浓度，所述n型氮化镓基半导体层含有n型掺杂剂，所述n型氮化镓基半导体层的n型掺杂剂浓度大于所述n型氮化镓基半导体层的碳浓度。4.如权利要求1至3中任一项所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述n型氮化镓基半导体层的碳浓度为1×1018cm-3以下。5.如权利要求1至4中任一项所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述n型氮化镓基半导体层包含InAlGaN或AlGaN。6.如权利要求1至5中任一项所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述p型氮化镓基半导体层中的所述碳浓度大于所述p型氮化镓基半导体层中的镁浓度。7.如权利要求1至6中任一项所述的III族氮化物半导体光元件，其中，还包括：第一光导层，其设置在所述p型氮化镓基半导体层与所述有源层之间，且包含氮化镓基半导体，和第二光导层，其设置在所述n型氮化镓基半导体层与所述有源层之间，且包含氮化镓基半导体；且所述第一光导层的至少一部分含有镁作为p型掺杂剂，所述第一光导层的碳浓度为1×1017cm-3以下，所述第一光导层中的镁浓度为1×1017cm-3以下，2CN102474076A权利要求书2/3页所述第二光导层的碳浓度为1×1017cm-3以下。8.如权利要求7所述的III族氮化物半导体光元件，其中，所述有源层包含以产生波长430nm以上且600nm以下的光的方式设置的量子阱结构，该III族氮化物半导体光元件还包括设置在所述有源层与所述p型氮化镓基半导体层之间的电子阻挡层，所述第一光导层包含设置在所述电子阻挡层与所述有源层之间的第一InGaN层，