氮化物半导体紫外线发光元件及其制造方法与流程

技术特征：
1.一种氮化物半导体紫外线发光元件，具备将包含纤锌矿构造的algan系半导体的n型层、活性层、及p型层层叠于上下方向的发光元件构造部，所述氮化物半导体紫外线发光元件的特征在于，所述n型层以n型algan系半导体构成，配置于所述n型层与所述p型层之间的所述活性层，具有包含algan系半导体所构成的1层以上的阱层的量子阱构造，所述p型层以p型algan系半导体构成，所述n型层与所述活性层内的各半导体层是具有形成了平行于(0001)面的多阶状的平台的表面的外延生长层，所述n型层具有多个第1ga富化区域，该第1ga富化区域是在所述n型层内平均地分散存在的aln摩尔分数局部低的层状区域且包含algan组成比成为整数比的al1ga1n2的n型algan区域，与所述n型层的上表面正交的第1平面上的所述第1ga富化区域的各延伸方向相对于所述n型层的所述上表面与所述第1平面的交线倾斜，所述阱层的所述多阶状的平台的邻接的平台间的边界区域部分具有同样在所述阱层内aln摩尔分数局部低的第2ga富化区域，在所述第2ga富化区域内，存在algan组成比成为整数比的al1ga2n3的algan区域。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，所述n型层内的所述层状区域以外的n型主体区域的aln摩尔分数在54％～66％的范围内。3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，所述阱层的所述边界区域部分以外的aln摩尔分数在33.4％～37％的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，所述活性层具有包含2层以上的所述阱层的多量子阱构造，在2层的所述阱层间存在以algan系半导体构成的势垒层。5.根据权利要求4所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，所述势垒层以algan系半导体构成，位于2层的所述阱层间的所述势垒层之中至少最靠所述p型层侧的所述势垒层的所述多阶状的平台的邻接的平台间的边界区域部分具有同样在所述势垒层内aln摩尔分数局部低的第3ga富化区域。6.根据权利要求5所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，在所述势垒层的所述第3ga富化区域内存在algan组成比成为整数比的al1ga1n2、al2ga1n3、al3ga1n4或al5ga1n6的algan区域。7.根据权利要求1至6中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件，其特征在于，还具备包含蓝宝石基板的基底部，所述蓝宝石基板具有相对于(0001)面仅倾斜给定角度的主面，在该主面的上方形成所述发光元件构造部，至少从所述蓝宝石基板的所述主面至所述活性层的表面的各半导体层是具有形成了平行于(0001)面的多阶状的平台的表面的外延生长层。
8.一种氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，该氮化物半导体紫外线发光元件具备将包含纤锌矿构造的algan系半导体的n型层、活性层、及p型层层叠于上下方向的发光元件构造部，所述氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法的特征在于，具有：在包含具有相对于(0001)面仅倾斜给定角度的主面的蓝宝石基板的基底部上，使n型algan系半导体的所述n型层外延生长，使平行于(0001)面的多阶状的平台暴露在所述n型层的表面的第1工序；在所述n型层之上，使含1层以上algan系半导体所构成的阱层的量子阱构造的所述活性层外延生长，使平行于(0001)面的多阶状的平台暴露在所述阱层的表面的第2工序；以及在所述活性层之上，通过外延生长来形成p型algan系半导体的所述p型层的第3工序；在所述第1工序中，使多个第1ga富化区域朝向斜上方延伸地生长，该第1ga富化区域是在所述n型层内平均地分散存在的aln摩尔分数局部低的层状区域且包含algan组成比成为整数比的al1ga1n2的n型algan区域，在所述第2工序中，在所述阱层的所述多阶状的平台的邻接的平台间的边界区域部分，形成同样在所述阱层内aln摩尔分数局部低的第2ga富化区域，在所述第2ga富化区域内使algan组成比成为整数比的al1ga2n3的algan区域生长。9.根据权利要求8所述的氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第1工序中，将所述n型层的aln摩尔分数的目标值设定为54％～66％的范围内，在所述第1ga富化区域内，使algan组成比成为整数比的al1ga1n2的n型algan区域生长。10.根据权利要求8或9所述的氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，将所述阱层的aln摩尔分数的目标值设定为33.4％～37％的范围内，在所述第2ga富化区域内使algan组成比成为整数比的al1ga2n3的algan区域生长。11.根据权利要求8至10中任一项所述的氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，通过外延生长交替层叠algan系半导体所构成的所述阱层和algan系半导体所构成的势垒层，形成在所述势垒层与所述阱层的各表面暴露出平行于(0001)面的多阶状的平台且包含2层以上的所述阱层的多量子阱构造的所述活性层。12.根据权利要求11所述的氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，在形成algan系半导体所构成的所述势垒层时，在位于2层所述阱层间的所述势垒层之中至少最靠所述p型层侧的所述势垒层的所述平台间的边界区域部分，形成同样在所述势垒层内aln摩尔分数局部低的第3ga富化区域。13.根据权利要求12所述的氮化物半导体紫外线发光元件的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，1)将所述势垒层的aln摩尔分数的目标值设定为51％～66％的范围内，在所述第3ga富化区域内，使a1gan组成比成为整数比的al1ga1n2的algan区域生长；或2)将所述势垒层的aln摩尔分数的目标值设定为68％～74％的范围内，在所述第3ga富化区域内，使algan组成比成为整数比的al2ga1n3的algan区域生长；或3)将所述势垒层的aln摩尔分数的目标值设定为76％～82％的范围内，在所述第3ga富化区域内，使algan组成比成为整数比的al3ga1n4的algan区域生长；或
4)将所述势垒层的aln摩尔分数的目标值设定为85％～90％的范围内，在所述第3ga富化区域内，使algan组成比成为整数比的al5ga1n6的algan区域生长。

技术总结
氮化物半导体紫外线发光元件具备将包含纤锌矿构造的AlGaN系半导体的n型层、活性层及p型层层叠于上下方向的发光元件构造部，n型层以n型AlGaN系半导体构成，活性层包含以AlGaN系半导体构成的1层以上的阱层，p型层以p型AlGaN系半导体构成，n型层与活性层内的各半导体层具有形成了平行于(0001)面的多阶状的平台的表面的外延生长层，n型层具有多个第1Ga富化区域，该第1Ga富化区域是在n型层内平均地分散存在的AlN摩尔分数局部为低的层状区域且包含AlGaN组成比为整数比的Al1Ga1N2的n型AlGaN区域，阱层具有在阱层内AlN摩尔分数局部为低的第2Ga富化区域，在第2Ga富化区域内，存在AlGaN组成比成为整数比的Al1Ga2N3的AlGaN区域。域。域。


技术研发人员：平野光 长泽阳祐
受保护的技术使用者：创光科学株式会社
技术研发日：2020.06.24
技术公布日：2023/2/3