CN102422495A - 氮化物半导体发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可使形成于非极性面上的发光元件中光限制性提高、且可降低因位错而导致的光学损失的氮化物半导体发光元件。核心半导体区域15、第一覆盖区域17及第二覆盖区域19搭载于GaN的支撑基体13的非极性的主面13a上。核心半导体区域15包含有源层21及载流子阻挡层23。第一覆盖区域17包含n型AlGaN覆盖层25及n型InAlGaN覆盖层26。n型InAlGaN覆盖层26设置于n型AlGaN覆盖层25与有源层21之间。界面27b处的错配位错密度大于界面27a处的错配位错密度。AlGaN覆盖层25相对于GaN支撑基体13产生晶格弛豫，InAlGaN覆盖层26相对于AlGaN覆盖层25产生晶格弛豫。

Description

氮化物半导体发光元件
技术领域
本发明涉及一种氮化物半导体发光元件。
背景技术
专利文献1中，记载有一种紫外线发光元件。紫外线发光元件在波长360nm以下的紫外线区域的短波长区域内于室温进行高效率发光。该紫外线发光元件具有于SiC衬底上含有形成交替结的In0.37Al0.02Ga0.61N层及In0.16Al0.06Ga0.78N层的量子阱结构。该量子阱结构直接形成于Al0.40Ga0.60N层上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-237455号公报
发明内容
专利文献1中，InAlGaN层发挥缓冲层的作用，且具有与势垒层相同的组成。该InAlGaN缓冲层作为势垒层的延长而较厚地生长。另外，与量子阱结构中形成于阱层之间的InAlGaN势垒层具有相同的组成，在该方面，InAlGaN层与覆盖层不同。
根据本发明人等的见解，在半极性氮化镓(GaN)衬底上，滑移面(例如c面滑移面)为活性，故具有较大应变的邻接的半导体层通过晶格弛豫而释放内含的应变。因此，在半极性氮化镓衬底上，可生长与c面GaN衬底相比具有高Al含量的AlGaN。对该AlGaN引入错配位错而非龟裂，释放应变。在将高Al含量的AlGaN利用于覆盖层时，由p型及n型覆盖层所夹持的核心半导体区域有可能相对于覆盖层而产生晶格弛豫。由于高Al含量，故在覆盖层的晶格常数与核心半导体区域的晶格常数的差较大时，会对覆盖层与核心半导体区域的界面引入错配位错。
覆盖层是用于限制光而设置的，覆盖层内光的振幅变小。当由覆盖层的晶格常数与核心半导体区域的晶格常数之差所导致的错配位错形成于上述界面时，会因错配位错的光散射而引起光学损失。
本发明的目的在于提供一种可使形成于非极性面上的发光元件中光限制性提高、且可降低因位错而导致的光学损失的氮化物半导体发光元件。
本发明的一个方式的氮化物半导体发光元件包括：(a)包含六方晶系氮化镓半导体的支撑基体；(b)包含第一导电型氮化镓基半导体的第一覆盖区域；(c)包含第二导电型氮化镓基半导体的第二覆盖区域；及(d)含有有源层及载流子阻挡层的核心半导体区域。上述六方晶系氮化镓半导体的c轴朝向与上述支撑基体的上述主面的法线轴不同的方向，并且通过上述六方晶系氮化镓半导体的c轴及上述支撑基体的上述法线轴所规定的平面沿预定的方向延伸，上述核心半导体区域设置于上述第一覆盖区域与上述第二覆盖区域之间，上述核心半导体区域、上述第一覆盖区域及上述第二覆盖区域搭载于上述支撑基体的上述主面上，上述第一覆盖区域含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层，上述InAlGaN覆盖层设置于上述AlGaN覆盖层与上述有源层之间，上述InAlGaN覆盖层与上述核心半导体区域形成结。
根据该氮化物半导体发光元件，在AlGaN覆盖层与核心半导体区域之间设置有InAlGaN覆盖层，故为了提高AlGaN层的光限制性，可能要增大Al含量和/或增厚AlGaN层的膜厚。另外，由于将四元系InAlGaN应用于覆盖层，故含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层的覆盖区域可提供覆盖所需的折射率和与核心半导体区域形成良好的结的晶格常数该两者。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第一覆盖区域含有上述AlGaN覆盖层与上述InAlGaN覆盖层的界面，上述InAlGaN覆盖层与上述AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于上述核心半导体区域与上述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。
该氮化物半导体发光元件中，InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于核心半导体区域与第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。这通过增大AlGaN层的Al含量和/或增厚InAlGaN层的膜厚至由于错配位错密度的引入而使InAlGaN覆盖层产生晶格弛豫的程度，从而可提高整个第一覆盖层的光限制性。另外该结构中，核心半导体区域与第一覆盖区域的界面通过InAlGaN层而从较大的错配位错密度的界面隔开。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层与上述AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度优选为1×104cm-1以上。根据该氮化物半导体发光元件，在将该位错密度的位错引入至上述界面时，在界面的一个半导体层中会产生晶格弛豫。产生晶格弛豫的程度的Al含量及膜厚的AlGaN覆盖层可提高光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述核心半导体区域与上述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度优选低于1×104cm-1。根据该氮化物半导体发光元件，可降低因错配位错的光散射而导致的光学损失。包含较薄半导体层的叠层的核心半导体区域含有共格(coherent)生长的半导体层。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域，上述AlGaN覆盖层的Al含量优选为0.05以上，且上述AlGaN覆盖层的Al含量优选为0.2以下。
当Al含量为0.05以上时，可使AlGaN覆盖层相对于InAlGaN覆盖层而产生弛豫。过大的Al含量会提高AlGaN覆盖层产生结晶质量恶化的可能性、或者AlGaN覆盖层朝相对于c轴偏离方向的垂直方向产生弛豫的可能性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层的厚度优选为比上述AlGaN覆盖层的厚度薄。根据该氮化物半导体发光元件，可利用AlGaN覆盖层的光限制性。可避免因生长厚InAlGaN而导致的处理量下降。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层的带隙优选为上述AlGaN覆盖层的带隙以下。根据该氮化物半导体发光元件，已产生晶格弛豫的AlGaN覆盖层可提供一种四元InAlGaN覆盖层无法实用性地采用的较大的带隙。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层的膜厚优选为0.05μm以上。根据该氮化物半导体发光元件，过薄的InAlGaN覆盖层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面从核心半导体区域分隔开，此时，在该界面处会产生光学损失。另外，上述InAlGaN覆盖层的膜厚优选为0.3μm以下。根据该氮化物半导体发光元件，过厚的InAlGaN对AlGaN覆盖层的光限制性的贡献变小。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层的带隙优选为上述AlGaN覆盖层的带隙以上。
根据该氮化物半导体发光元件，即便较厚地生长InAlGaN，使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面从核心半导体区域分隔开，也可获得整个覆盖区域所需的光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，在上述第一覆盖区域中，上述InAlGaN覆盖层的膜厚优选为0.05μm以上。根据该氮化物半导体发光元件，较薄的InAlGaN层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面从核心半导体区域分隔开，此时在该界面处会产生光学损失。另外，本发明的氮化物半导体发光元件中，上述InAlGaN覆盖层的膜厚优选为1.0μm以下。根据该氮化物半导体发光元件，膜厚上限1.0μm对于无法增大生长速度的InAlGaN也是实用的。
本发明的氮化物半导体发光元件中，优选的是：上述核心半导体区域含有第一光导层，上述第一光导层与上述第一覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层形成结，上述第一覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层中的InAlGaN固有的晶格常数处于上述核心半导体区域的上述第一光导层的氮化镓基半导体中固有的晶格常数以下，上述第一覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层的晶格常数大于上述第一覆盖区域的上述AlGaN覆盖层的晶格常数。
根据该氮化物半导体发光元件，InAlGaN覆盖层的晶格常数大于AlGaN覆盖层的晶格常数，且处于第一光导层中固有的晶格常数以下。在将位错引入至AlGaN覆盖层与InAlGaN覆盖层的界面时，可避免第一光导层与InAlGaN覆盖层的结上因位错而产生光学损失。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述InAlGaN覆盖层优选在c轴朝上述主面的投影方向上与上述第一光导层晶格匹配。根据该氮化物半导体发光元件，第一光导层在InAlGaN覆盖层上共格生长。另外，核心半导体区域在InAlGaN覆盖层上共格生长。
本发明的氮化物半导体发光元件中，优选的是：上述第一覆盖区域具有n型导电性，且上述第一覆盖区域的上述AlGaN覆盖层与上述支撑基体的界面处的错配位错密度大于上述核心半导体区域与上述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。
根据该氮化物半导体发光元件，可提高n侧半导体区域中的光限制性。另外，第一覆盖区域的AlGaN覆盖层在支撑基体上产生晶格弛豫。因此，可通过增大AlGaN覆盖层的Al含量和/或增厚AlGaN覆盖层的膜厚而提高第一覆盖区域的光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第一覆盖区域的上述AlGaN覆盖层与上述支撑基体的界面处的错配位错密度优选为1×104cm-1以上。根据该氮化物半导体发光元件，与该位错密度相当的AlGaN覆盖层可使光限制性良好。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第一覆盖区域可具有p型导电性，该氮化物半导体发光元件可进一步包含设置于上述第一覆盖区域上的p型接触层，上述核心半导体区域可含有第二光导层及电子阻挡层，上述第二光导层可设置于上述电子阻挡层与上述第一覆盖区域之间，上述电子阻挡层可设置于上述第二光导层与上述有源层之间。
根据该氮化物半导体发光元件，可提高p侧半导体区域的光限制性。在已产生晶格弛豫的AlGaN覆盖层上设置有p型接触层，AlGaN覆盖层的晶格弛豫不会影响p型接触层。
本发明的氮化物半导体发光元件中，优选的是：上述第一覆盖区域具有n型导电性，上述第二覆盖区域具有p型导电性，上述第二覆盖区域含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层，上述第二覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层设置于上述第二覆盖区域的上述AlGaN覆盖层与上述有源层之间，上述第二覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层与上述核心半导体区域形成结，上述第二覆盖区域的上述InAlGaN覆盖层的晶格常数大于上述第二覆盖区域的上述AlGaN覆盖层的晶格常数。
根据该氮化物半导体发光元件，可提高p侧半导体区域及n侧半导体区域的光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第二覆盖区域的上述AlGaN覆盖层与上述InAlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度优选大于上述核心半导体区域与上述第二覆盖区域的界面处的错配位错密度。
根据该氮化物半导体发光元件，p侧半导体区域及n侧半导体区域中分别含有的p型AlGaN层及n型InAlGaN层会产生晶格弛豫。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述第二覆盖区域的上述AlGaN覆盖层与上述InAlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度可为1×104cm-1以上。
根据该氮化物半导体发光元件，在将该位错密度的位错引入至上述界面时，界面的一个半导体层中会产生晶格弛豫。该晶格弛豫可使AlGaN覆盖层的光限制性良好。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述六方晶系氮化镓半导体的c轴与上述支撑基体的上述法线轴所成的角度优选为10度以上。另外，上述角度优选为170度以下。根据该氮化物半导体发光元件，可利用非极性(半极性及无极性)的滑移面的生成而获得良好的光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述角度优选为10度以上80度以下或者是100度以上170度以下。根据该氮化物半导体发光元件，可利用半极性的滑移面的生成而获得良好的光限制性。
本发明的氮化物半导体发光元件中，上述角度优选为63度以上80度以下或者是100度以上117度以下。
根据该氮化物半导体发光元件，在该角度范围内，由滑移面的引入而容易生成位错，从而装置设计自由度高。另外，该角度范围内的半极性面具有In结合优异的倾向。
本发明的上述目的及其它目的、特征和优点，根据参考附图而进行的本发明优选实施方式的以下详细描述，可以更容易地明白。
发明效果
如以上所说明，根据本发明，其目的在于提供一种可使形成于非极性面上的发光元件中光限制性提高、且可降低因位错而导致的光学损失的氮化物半导体发光元件。
附图说明
图1是示意地表示本实施方式的氮化物半导体发光元件的图。
图2是表示构成图1所示氮化物半导体发光元件的外延衬底E1的半导体层与其晶格常数的关系的图。
图3是表示覆盖区域的传导带的能级的图。
图4是表示覆盖区域的传导带的能级的图。
图5是表示制造氮化物激光二极管的方法的主要步骤的图。
图6是表示制造氮化物激光二极管的方法的主要步骤的图。
图7是表示实施例及比较例的氮化物激光二极管的结构的图。
图8是表示实施例及比较例的氮化物激光二极管的结构的图。
图9是表示用以测定倒易晶格图谱的外延衬底的图。
图10是表示外延衬底的(20-24)的倒易晶格图谱像的图。
标号说明
11            氮化物半导体发光元件
13            支撑基体
13a           支撑基体的主面
13b           支撑基体的背面
15            核心半导体区域
17            第一覆盖区域
19            第二覆盖区域
S             交坐标系
VC            c轴向量
NV            法线向量
Nx            法线轴
Cx            c轴
21            有源层
23            载流子阻挡层
25            n型AlGaN覆盖层
26            n型InAlGaN覆盖层
27a～27f      结
35            p型AlGaN覆盖层
36            p型InAlGaN覆盖层
31、33、37    氮化镓基半导体层
39            p型接触层
41a           p侧电极
41b           n侧电极
43            绝缘膜
具体实施方式
本发明的见解通过参考作为例示给出的附图来考虑以下的详细描述可以容易地理解。接下来，参考附图对本发明的氮化物半导体发光元件及外延衬底的实施方式进行说明。可能的情况下，对相同的部分标注相同的标号。
图1是示意性地表示本实施方式的氮化物半导体发光元件的图。图2是表示构成图1所示氮化物半导体发光元件的外延衬底E1的半导体层与其晶格常数的关系的图。
氮化物半导体发光元件11包含：支撑基体13、核心半导体区域15、第一覆盖区域17和第二覆盖区域19。参考图1，图示有正交坐标系S、c轴向量VC及法线向量NV。支撑基体13包含六方晶系氮化镓(GaN)半导体。该六方晶系氮化镓半导体的c轴(由向量VC表示)Cx相对于支撑基体13的主面13a的法线轴Nx朝预定的方向(例如X轴方向)倾斜。预定的方向可为六方晶系氮化镓半导体的a轴或m轴等。主面13a可具有非极性(半极性、无极性)，且与由X轴及Y轴所规定的平面平行。六方晶系氮化镓半导体的c轴Cx朝向与支撑基体13的主面13a的法线轴Nx不同的方向。由支撑基体13的法线轴Nx及c轴Cx所规定的平面沿预定的方向延伸。第一覆盖区域17包含第一导电型(例如n型)的氮化镓基半导体。第二覆盖区域19包含第二导电型(例如p型)的氮化镓基半导体。核心半导体区域15含有有源层21及载流子阻挡层23。核心半导体区域15设置于第一覆盖区域17与第二覆盖区域19之间。核心半导体区域15、第一覆盖区域17及第二覆盖区域19搭载于支撑基体13的主面13a上。
图1中，第一覆盖区域17及第二覆盖区域19两者都具有包含2层的覆盖结构，但也可以是第一覆盖区域17和第二覆盖区域19中的任一者具有上述覆盖结构。
在一个实施例中，第一覆盖区域17含有n型AlGaN覆盖层25及n型InAlGaN覆盖层26。n型InAlGaN覆盖层26设置于n型AlGaN覆盖层25与有源层21之间。n型InAlGaN覆盖层26与核心半导体区域15形成结27a。
根据该氮化物半导体发光元件11，在AlGaN覆盖层25与核心半导体区域15之间设置有InAlGaN覆盖层26，故为了提高AlGaN层25的光限制性，可能要增大Al含量和/或增厚AlGaN层25的膜厚。另外，由于将四元系InAlGaN应用于覆盖层，故含有AlGaN覆盖层25及InAlGaN覆盖层26的覆盖区域17可提供覆盖所需的折射率和与核心半导体区域15形成良好的结27a的晶格常数该两者。
第一覆盖区域17含有AlGaN覆盖层25与InAlGaN覆盖层26的界面27b。InAlGaN覆盖层26与AlGaN覆盖层25的界面27b处的错配位错密度大于核心半导体区域15与第一覆盖区域17的界面27a处的错配位错密度。这可通过增大AlGaN层25的Al含量和/或增厚膜厚至由于错配位错密度的引入而使InAlGaN覆盖层26产生晶格弛豫的程度，从而提高整个第一覆盖区域17的光限制性。另外在该结构中，核心半导体区域15与第一覆盖区域17的界面27a通过InAlGaN层而与较大的错配位错密度的界面27b隔开。
另外，第一覆盖区域17中，AlGaN覆盖层25的Al含量优选为0.05以上。当Al含量为0.05以上时，可使具有实用性厚度的AlGaN覆盖层25于GaN支撑基体上产生弛豫。此时，可使InAlGaN覆盖层26在AlGaN覆盖层25上产生弛豫。另外，AlGaN覆盖层25的Al含量优选为0.2以下。过大的Al含量会提高AlGaN覆盖层25朝相对于c轴偏离方向的垂直方向产生弛豫的可能性、或者AlGaN覆盖层25产生结晶质量恶化的可能性。
在一个实施例中，第二覆盖区域19含有p型AlGaN覆盖层35及p型InAlGaN覆盖层36。p型InAlGaN覆盖层36设置于p型AlGaN覆盖层35与有源层21之间。p型InAlGaN覆盖层35与核心半导体区域15形成结27c。
根据该氮化物半导体发光元件11，在AlGaN覆盖层35与核心半导体区域15之间设置有InAlGaN覆盖层36，因此为了提高AlGaN层35的光限制性，可能要增大Al含量和/或增厚AlGaN层35的膜厚。另外，由于将四元系InAlGaN应用于覆盖层36，因此含有AlGaN覆盖层35及InAlGaN覆盖层36的第二覆盖区域19可提供覆盖所需的折射率和与核心半导体区域15形成良好的结27c的晶格常数该两者。
第二覆盖区域19含有AlGaN覆盖层35与InAlGaN覆盖层36的界面27d。InAlGaN覆盖层36与AlGaN覆盖层35的界面27d处的错配位错密度大于核心半导体区域15与第二覆盖区域19的界面27c处的错配位错密度。这可通过增大AlGaN层35的Al含量和/或增厚膜厚至由于错配位错密度的引入而使AlGaN覆盖层35产生晶格弛豫的程度，从而提高整个第二覆盖区域19的光限制性。另外，在该结构中，核心半导体区域15与第二覆盖区域19的界面27c通过InAlGaN层而从较大的错配位错密度的界面27d隔开。
另外，在第二覆盖区域19中，AlGaN覆盖层35的Al含量优选为0.05以上。当Al含量为0.05以上时，可使AlGaN覆盖层35在GaN支撑基体上产生弛豫。此时，可使AlGaN覆盖层35于InAlGaN覆盖层36上产生弛豫。另外，AlGaN覆盖层35的Al含量优选为0.2以下。过大的Al含量会提高AlGaN覆盖层35朝相对于c轴偏离方向的垂直方向产生弛豫的可能性、或者AlGaN覆盖层35产生结晶质量恶化的可能性。
在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26与AlGaN覆盖层25的界面27b处的错配位错密度优选为1×104cm-1以上。在将该位错密度的位错引入至界面27b时，界面27b处的一个半导体层中会产生晶格弛豫。通过晶格弛豫可提供光限制性良好的AlGaN覆盖层25。
另外，核心半导体区域15与第一覆盖区域17的界面27a处的错配位错密度优选低于1×104cm-1。由此，可降低因错配位错引起的光散射而导致的光学损失。包含较薄半导体的叠层的核心半导体区域15含有已共格生长的半导体层21、23、29、31、33、37。
进一步地，在第二覆盖区域19中，InAlGaN覆盖层36与AlGaN覆盖层35的界面27d处的错配位错密度优选为1×104cm-1以上。在将该位错密度的位错引入至界面27d时，界面27d处的一个半导体层中会产生晶格弛豫。通过晶格弛豫可提供光限制性良好的AlGaN覆盖层35。
更详细地，参考图2来说明c轴方向与晶格常数的关系。该关系同样可适用于a轴及m轴方向的晶格常数。n型AlGaN覆盖层25的AlGaN中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d25的大小由晶格向量LVC25表示。晶格向量LVC25包含法线轴Nx方向的纵向分量V25L及与该纵向分量正交的横向分量V25T。n型InAlGaN覆盖层26的InAlGaN中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d26的大小由晶格向量LVC26表示。晶格向量LVC26包含法线轴Nx方向的纵向分量V26L及与该纵向分量正交的横向分量V26T。横向分量V25T小于横向分量V26T。
氮化镓基半导体层31的氮化镓基半导体中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d31的大小由晶格向量LVC31表示。晶格向量LVC31包含法线轴Nx方向的纵向分量V31L及与该纵向分量正交的横向分量V31T。横向分量V25T小于横向分量V31T。
p型AlGaN覆盖层35的AlGaN中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d35的大小由晶格向量LVC35表示。晶格向量LVC35包含法线轴Nx方向的纵向分量V35L及与该纵向分量正交的横向分量V35T。p型InAlGaN覆盖层36的InAlGaN中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d36的大小由晶格向量LVC36表示。晶格向量LVC36包含法线轴Nx方向的纵向分量V36L及与该纵向分量正交的横向分量V36T。横向分量V35T小于横向分量V36T。
氮化镓基半导体层33的氮化镓基半导体中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d33的大小由晶格向量LVC33表示。晶格向量LVC33包含法线轴Nx方向的纵向分量V33L及与该纵向分量正交的横向分量V33T。横向分量V35T小于横向分量V33T。
支撑基体13的氮化镓基半导体中c轴方向及该c轴方向的晶格常数d13的大小由晶格向量LVCl3表示。晶格向量LVCl3包含法线轴Nx方向的纵向分量V13L及与该纵向分量正交的横向分量V13T。横向分量V25T小于横向分量V13T。
第一覆盖区域17的AlGaN覆盖层25与支撑基体13的界面27e处的错配位错密度优选大于核心半导体区域15与第一覆盖区域17的界面27a处的错配位错密度。可减小AlGaN覆盖层25的折射率，且可提高核心半导体区域15中的光限制性。另外，第一覆盖区域17的AlGaN覆盖层25会在支撑基体13上产生晶格弛豫。因此，可通过增大AlGaN覆盖层25的Al含量和/或增厚AlGaN覆盖层25的膜厚而提高第一覆盖区域17的光限制性。
第一覆盖区域17的AlGaN覆盖层26与支撑基体13的界面27e处的错配位错密度优选为1×104cm-1以上。与该位错密度相当的AlGaN可提供良好的光限制性。
氮化物基发光元件11中，n型覆盖区域17的AlGaN覆盖层25在支撑基体13的非极性的主面13a上产生晶格弛豫。AlGaN覆盖层25的厚度D25优选超过该AlGaN覆盖层25的Al含量中的临界膜厚。晶格常数的横向分量V13T大于n型AlGaN覆盖层25的晶格常数的横向分量V25T。
另外，n型覆盖区域17的InAlGaN覆盖层25在AlGaN覆盖层25的非极性面上产生晶格弛豫。InAlGaN覆盖层26的厚度D26优选超过该InAlGaN覆盖层26的Al含量及In含量中的临界膜厚。晶格常数的横向分量V25T小于n型InAlGaN覆盖层26的晶格常数的横向分量V26T。在InAlGaN覆盖层26上，共格生长有氮化镓基半导体层31、有源层21、氮化镓基半导体层37、电子阻挡层23、氮化镓基半导体层33及InAlGaN覆盖层36。因此，如图2所示，氮化镓基半导体层31、有源层21、氮化镓基半导体层37、电子阻挡层23、氮化镓基半导体层33及InAlGaN覆盖层36的晶格常数的横向分量彼此相等。
由于将较大位错密度的界面27b、27e从核心半导体区域15与覆盖区域17的界面27a分隔开，故基于因位错所引起的散射的光学损失小。
另外，氮化物基发光元件11中，p型覆盖区域19的AlGaN覆盖层35在InAlGaN覆盖层36的非极性主面上产生晶格弛豫。AlGaN覆盖层35的厚度D35优选超过该AlGaN覆盖层35的Al含量中的临界膜厚。晶格常数的横向分量V35T小于InAlGaN覆盖层36的晶格常数的横向分量V36T。
另外，p型覆盖区域19的InAlGaN覆盖层36在核心半导体区域15的非极性面上未产生晶格弛豫。InAlGaN覆盖层36的厚度D36优选为该InAlGaN覆盖层36的Al含量及In含量中的临界膜厚以下。共格生长于InAlGaN覆盖层36、InAlGaN覆盖层26上的核心半导体区域15是在非极性面上共格生长。晶格常数的横向分量V36T与氮化镓基半导体层33的晶格常数的横向分量V33T晶格匹配。
由于将较大位错密度的界面27d从核心半导体区域15与覆盖区域19的界面27c分隔开，故基于因位错引起的散射的光学损失小。
如图1及图2所示，有源层21具有量子阱结构29。量子阱结构29包含交替排列的势垒层29a及阱层29b。势垒层29a例如包含InGaN、GaN等，阱层29b例如包含InGaN等。阱层29b内含有与阱层29b的晶格常数及氮化镓基半导体层31的晶格常数的差相应的应变，势垒层29a内含有与势垒层29a的晶格常数及氮化镓基半导体层31的晶格常数的差相应的应变。
第一氮化镓基半导体层31可作为光导层而工作。第二氮化镓基半导体层33可作为光导层而工作。第3氮化镓基半导体层37可作为光导层而工作。第一氮化镓基半导体层31的折射率大于第一覆盖区域17的折射率。第二及第3氮化镓基半导体层33、37的折射率大于电子阻挡层23的折射率，且大于p型覆盖层19的折射率。第一氮化镓基半导体层31含有第一及第二半导体层31a、31b，第一半导体层31a的带隙大于第二半导体层31b的带隙。第3氮化镓基半导体层37含有第一及第二半导体层37a、37b，第一半导体层37a的带隙小于第二半导体层37b的带隙。
如图1所示，氮化物半导体发光元件11可含有设置于p型覆盖层19上的p型接触层39。p型接触层39可包含GaN、AlGaN等。p侧电极41a经由绝缘膜43的开口而与p型接触层39构成接触。
氮化物半导体发光元件11可含有与支撑基体13的背面13b构成接触的n侧电极41b。支撑基体13的六方晶系氮化镓半导体的c轴(VC)与法线轴Nx所成的角度α优选为10度以上。另外，上述角度优选为170度以下。在该范围时，可利用非极性(半极性及无极性)的滑移面的生成而获得良好的光限制性。另外，角度α优选为10度以上80度以下或者是100度以上170度以下。根据该角度范围，可利用半极性的滑移面的生成而获得良好的光限制性。进一步地，角度α优选为63度以上80度以下或者是100度以上117度以下。根据该角度范围，由滑移面的引入而容易生成位错，从而装置设计自由度高。另外，该角度范围的半极性面具有In结合优异的倾向。
如图2所示，核心半导体区域15的氮化镓基半导体层31与第一覆盖区域17的InAlGaN覆盖层26形成结27a。当InAlGaN覆盖层26完全产生晶格弛豫时，InAlGaN覆盖层26的晶格常数d26与InAlGaN覆盖层26中InAlGaN固有的晶格常数相等。另外，当AlGaN覆盖层25完全产生晶格弛豫时，AlGaN覆盖层25的晶格常数d25与AlGaN覆盖层25中AlGaN固有的晶格常数相等。晶格常数d26处于氮化镓基半导体层31未产生应变时(氮化镓基半导体层31于氮化镓基半导体中所固有)的晶格常数d310以下。另外，晶格常数d26优选大于晶格常数d25。
当晶格常数的关系满足(d310≥d26＞d25)时，在增大晶格常数d26与晶格常数d25的差时，对AlGaN覆盖层25与InAlGaN覆盖层26的界面引入位错。此时，可减小晶格常数d26与晶格常数d310的差，从而可避免第一光导层与InAlGaN覆盖层26的结27a上因位错而产生光学损失。氮化镓基半导体层31在InAlGaN覆盖层26上共格生长。另外，核心半导体区域15在InAlGaN覆盖层26上共格生长。例如优选的是，InAlGaN覆盖层26在c轴朝主面13a的投影方向上与氮化镓基半导体层31晶格匹配。当晶格常数的关系满足(d330≥d36＞d35)时，可取得与上述相同的技术性贡献。
图3是表示覆盖区域中传导带的能级的图。氮化物半导体发光元件11可具有以下的结构1及结构2的至少任一者。下面对于结构1及结构2，参考图3所示的具有传导带能级的发光元件来进行说明。
对结构1进行说明。参考图3，在第一覆盖区域17中，AlGaN覆盖层25a的带隙E25a优选为InAlGaN覆盖层26a的带隙E26a以上。该半导体发光元件中，已产生晶格弛豫的AlGaN覆盖层25a可提供由四元InAlGaN覆盖层26a难以实现的大的带隙E25a。
另外，在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26a的厚度D26a优选薄于AlGaN覆盖层25a的厚度D25a。由此，可利用AlGaN覆盖层的光限制性。另外，可避免因生长厚的InAlGaN而导致的处理量下降。
例如，在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26a的膜厚D26a优选为0.05μm以上。过薄的InAlGaN覆盖层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面(图3中与界面27b对应)从核心半导体区域15分隔开，此时，于该界面处会产生光学损失。另外，InAlGaN覆盖层26a的膜厚D26a优选为0.3μm以下。过厚的InAlGaN会降低对AlGaN覆盖层的光限制性的贡献。
对结构2进行说明。参考图3，在第二覆盖区域19中，AlGaN覆盖层35a的带隙E35a优选处于InAlGaN覆盖层36a的带隙E36a以上。在该发光元件中，已产生晶格弛豫的AlGaN覆盖层35a可提供由四元InAlGaN覆盖层36a难以实现的大的带隙E35a。
另外，在第二覆盖区域19中，InAlGaN覆盖层36a的厚度D36a优选薄于AlGaN覆盖层35a的厚度D35a。由此，可利用AlGaN覆盖层35a的光限制性。另外，可避免因生长厚的InAlGaN而导致的处理量下降。
例如，在第二覆盖区域19中InAlGaN覆盖层36a的膜厚D36a优选为0.05μm以上。过薄的InAlGaN覆盖层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面(图3中与界面27d对应)从核心半导体区域15分隔开，此时，在该界面处会产生光学损失。另外，InAlGaN覆盖层36a的膜厚D36a优选为0.3μm以下。过厚的InAlGaN可降低对AlGaN覆盖层的光限制性的贡献。
图4是表示覆盖区域中传导带的能级的图。氮化物半导体发光元件11可具有以下的结构3及结构4的至少任一者。下面对于结构3及结构4，参考图4所示的具有传导带能级的发光元件来进行说明。
对结构3进行说明。参考图4，在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26b的带隙E26b优选为AlGaN覆盖层25b的带隙E25b以上。该发光元件中，可较厚地生长InAlGaN，以获得整个覆盖区域17所期望的光限制性。另外，在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26b的厚度D26b优选厚于AlGaN覆盖层25b的厚度D25b。可使InAlGaN覆盖层26b与AlGaN覆盖层25b的界面27b从核心半导体区域15分隔开。
例如，在第一覆盖区域17中，InAlGaN覆盖层26b的膜厚D26b优选为0.05μm以上。较薄的InAlGaN层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面从核心半导体区域分隔开，此时，在该界面(图4中与界面27b对应)中会产生散射导致的光学损失。另外，InAlGaN覆盖层26b的膜厚D26b优选为1.0μm以下。膜厚上限1.0μm对于无法加大生长速度的InAlGaN也是实用的。
对结构4进行说明。参考图4，在第二覆盖区域19中，InAlGaN覆盖层36b的带隙E36b优选为AlGaN覆盖层35b的带隙E25b以上。该发光元件中，可较厚地生长InAlGaN，从而获得整个覆盖区域19所需的光限制性。另外，在第二覆盖区域19中，InAlGaN覆盖层36b的厚度D36b优选厚于AlGaN覆盖层35b的厚度D35b。可使InAlGaN覆盖层36b与AlGaN覆盖层35b的界面27d从核心半导体区域15分隔开。
例如，在第二覆盖区域19中，InAlGaN覆盖层36b的膜厚D36b优选为0.05μm以上。较薄的InAlGaN层无法使InAlGaN覆盖层与AlGaN覆盖层的界面从核心半导体区域分隔开，此时，在该界面(图4中与界面27d对应)中会产生因散射导致的光学损失。另外，InAlGaN覆盖层36b的膜厚D36b优选为1.0μm以下。膜厚上限1.0μm对于无法加大生长速度的InAlGaN也是实用的。
在图3及图4所示的结构1～结构4中，可获得由结构1与结构4组合而成的发光元件。或者，可获得由结构2与结构3组合而成的发光元件。在这些发光元件中，可获得与结构的组合相应的技术性贡献。
(实施例1)
参考图5及图6来说明制造氮化物激光二极管的方法。该氮化物激光二极管具有如图7(a)所示的LD结构。在步骤S101中，准备具有半极性面的GaN衬底51。该GaN衬底51的主面51a朝m轴方向倾斜75度。在后续说明中，在该半极性GaN衬底的(20-21)面上制造以450nm能带进行发光的激光二极管(LD)结构。参考图5(a)，示出了主面51a的法线轴Nx及c轴Cx，同时示出了法线向量NV及c轴向量VC。接着，使用有机金属气相生长法，在GaN衬底51上生长多个氮化镓基半导体层，制造外延衬底。原料使用三甲基镓(TMG)、三甲基铝(TMA)、三甲基铟(TMI)和氨气(NH3)。作为掺杂气体，使用硅烷(SiH4)及双环戊二烯基镁(CP2Mg)。
在步骤S102中，在生长炉10中配置GaN衬底51。使用生长炉10对GaN衬底51进行热清洗。以摄氏1050度的温度，在将包含NH3与H2的气体通入生长炉10内的同时，进行10分钟的热处理。在热清洗后的生长步骤中，如图5(b)所示，将原料气体供给至生长炉10，在摄氏1100度于GaN衬底51的主面51a上生长n型Al0.06Ga0.94N覆盖层(厚度1.9μm)53a。半极性面上晶格弛豫的有无可根据所生长的AlGaN半导体的组成、膜厚及晶格常数差来控制，在本实施例中，AlGaN半导体产生弛豫。
接下来，如图6(a)所示，在步骤S103中，将生长温度变更为摄氏840度后，在覆盖层53a上生长n型In0.02Al0.09Ga0.89N覆盖层(厚度100nm)55。在该生长之后，生长核心半导体区域。将生长温度变更为摄氏1100度后，在覆盖层53a、55上生长n型GaN光导层(厚度100nm)57a。然后，以摄氏840度的温度生长非掺杂In0.02Ga0.98N光导层(厚度50nm)57b。在该光导层57b上，生长量子阱结构的有源层59。有源层59包含交替配置的阱层及势垒层，阱层的数目为3。InGaN阱层的生长温度为摄氏790度，其厚度为3nm。GaN势垒层的生长温度为摄氏840度，其厚度为15nm。在最后的势垒层的生长结束后，继续以相同温度生长非掺杂In0.02Ga0.98N光导层(厚度50nm)61a。其后，以摄氏1000度的温度在光导层61a上生长p型GaN光导层(厚度50nm)61b。并以相同温度在光导层61b上生长p型Al0.12Ga0.88N电子阻挡层(厚度20nm)63。以相同温度于电子阻挡层63上生长p型GaN光导层(厚度100nm)61c。然后，将生长温度变更为摄氏840度后，生长p型In0.02Al0.09Ga0.89N覆盖层(厚度100nm)65。通过这些步骤而形成半导体叠层53b。
如图6(b)所示，在步骤S 104中，在生长炉10中以摄氏1000度的温度于覆盖层65上生长p型Al0.06Ga0.94N覆盖层(厚度400nm)67及p型GaN接触层(厚度50nm)69。该步骤中，形成p型半导体叠层53c。由此，制造出外延衬底E2。
Al0.06Ga0.94N的带隙能量为3.57eV，In0.02Al0.09Ga0.89N的带隙能量为3.54eV。In0.02Al0.09Ga0.89N的晶格常数大致与GaN晶格匹配。
使用透过型电子显微镜像来估计错配位错。如图7(a)所示的LD结构中，AlGaN覆盖层53a与InAlGaN覆盖层55的结界面49a处的错配位错密度为8×104cm-1。另外，AlGaN覆盖层67与InAlGaN覆盖层65的结界面49b处的错配位错密度为8×104cm-1。GaN光导层57a与InAlGaN覆盖层55的结界面49c上未确认到错配位错。另外，GaN光导层61c与InAlGaN覆盖层65的结界面49d上未确认到错配位错。
作为比较例，如图7(b)所示，制造含有包含厚度2μm的Al0.06Ga0.94N单层的n侧覆盖层和包含厚度400nm的Al0.06Ga0.94N的p侧覆盖层的LD结构。于该LD结构中，n侧覆盖层包含以摄氏1100度生长的Al0.06Ga0.94N。在其之上，在与上述核心半导体区域相同的生长条件下，生长n型GaN光导层(厚度100nm)67a、非掺杂In0.02Ga0.98N光导层(厚度50nm)67b、量子阱结构的有源层69、非掺杂In0.02Ga0.98N光导层(厚度50nm)71a、p型GaN光导层(厚度50nm)71b、p型Al0.12Ga0.88N电子阻挡层(厚度20nm)73和p型GaN光导层(厚度100nm)71c。此后，不形成InAlGaN覆盖，而是生长p侧覆盖层77及p型GaN接触层(厚度50nm)79。由此，制造出外延衬底EC。
外延衬底EC中生成有错配位错的结与外延衬底E2不同。外延衬底EC中，在n侧覆盖层63a与n型GaN光导层67a的界面49e及p侧覆盖层77与p型GaN光导层71c的界面49f处观察到许多错配位错。界面49e处的错配位错密度为8×104cm-1，界面49f处的错配位错密度为4×104cm-1。
在电极步骤中，在外延衬底E2及EC中，在硅氧化膜的条纹窗(宽10μm)上形成包含Ni/Au的p侧电极70a，并且形成包含Ti/Au的焊垫电极。于GaN衬底51的背面，形成有包含Ti/Al的n侧电极70b，并且形成有包含Ti/Au的焊盘电极。这些电极通过蒸镀而形成。通过这些步骤而由外延衬底E2及EC制造出衬底成品P2、PC。将衬底成品P2、PC以800μm的间隔进行解理，分别制造增益波导型激光二极管LD2、LC1。在解理面形成有包含SiO2/TiO2的介电体多层膜。
激光二极管LD2、LC1的临界电流分别为750mA、900mA。比较激光二极管LD2、LC1中自然发出光的强度后可知，两者大致同等。激光二极管LD2中，因位错界面自波导区域离开而导致波导损失降低，因此与比较例的激光二极管LC1相比，认为实施例的激光二极管LD2显示较低的临界值。
(实施例2)
实施例2的氮化物激光二极管LD3具有如图8(a)所示的LD结构。激光二极管LD3与激光二极管LD2相比，在n侧覆盖及p侧覆盖的结构方面不同。激光二极管LD3含有包含n型Al0.04Ga0.96N覆盖层(厚度1.6μm)81a及n型In0.02Al0.09Ga0.89N覆盖层(厚度400nm)81b的n侧覆盖层。激光二极管LD3含有包含p型In0.02Al0.09Ga0.89N覆盖层(厚度400nm)83的p侧覆盖层。详细而言，n型AlGaN覆盖层的Al含量由0.06降低至0.04，n型AlGaN覆盖层的膜厚由1.9μm变薄至1.6μm。n型InAlGaN覆盖层的膜厚由100nm变厚至400nm。Al0.04Ga0.96N的带隙能量为3.52eV，In0.02Al0.09Ga0.89N的带隙能量为3.54eV。
比较例的氮化物激光二极管LC2具有如图8(b)所示的LD结构。激光二极管LC2与激光二极管LD3相比，在n侧覆盖的结构方面不同。激光二极管LC2含有包含单一的n型In0.02Al0.09Ga0.89N覆盖层(厚度2μm)85的n侧覆盖层。
在激光二极管LD3中，在AlGaN层81a与AlGaN层81b的界面处观察到错配位错。错配位错密度为2×104cm-1。另一方面，由于激光二极管LC2的覆盖层包含InAlGaN，因此在覆盖层的结上未观察到错配位错。
激光二极管LD3及激光二极管LC2的临界值大致为约800mA。激光二极管LD3中虽引入有错配位错，但激光二极管LD3的临界值与未含有错配位错的激光二极管LC2的临界值大致相等。因此，激光二极管LD3中覆盖区域内的错配位错不会对激光条纹中光的波导造成大的影响。
激光二极管LD3中用于外延衬底的外延生长为约2.5小时，另一方面，激光二极管LC2中用于外延衬底的外延生长为约3.7小时。其原因在于，InAlGaN的生长需要较多的时间。与此相对，在激光二极管LD3中，采用AlGaN及InAlGaN的多层覆盖。因此，在激光二极管LD3中，采用2层覆盖，可不损及激光特性而提高处理量。
(实施例3)
在本实施例中，制造如图9所示的激光结构LD4。准备具有75度偏离角的主面的GaN衬底51。在该GaN衬底51上生长以下的氮化镓基半导体膜：n型GaN缓冲层91；n型Al0.08Ga0.92N覆盖层(厚度1.2μm)92；n型GaN光导层(厚度300nm)93；InGaN/GaN有源层(阱层3nm，势垒层15nm)94；非掺杂GaN光导层(厚度50nm)95；p型Al0.11Ga0.89N电子阻挡层(厚度10nm)96；p型GaN光导层(厚度250nm)97；p型Al0.08Ga0.92N覆盖层(厚度400nm)98及p型GaN接触层(厚度50nm)99。通过这些生长而制造外延衬底E4。图9中半导体层的横宽表示该半导体层的晶格常数的大小关系。
图10是表示外延衬底中(20-24)的倒易晶格图谱的图。X射线的入射方向是与c轴的倾斜方向平行的方向。AlGaN覆盖层的衍射斑SCLAD相对于GaN衬底的衍射斑SSUB而偏移，n型AlGaN覆盖层产生晶格弛豫。另外，p型AlGaN覆盖层的衍射斑大致重合于n型AlGaN覆盖层的衍射斑。p型AlGaN覆盖层产生晶格弛豫。另外，GaN光导层的衍射斑SGUIDE相对于GaN衬底的衍射斑SSUB而偏移。GaN光导层产生晶格弛豫。GaN光导层的衍射斑SGUIDE相对于AlGaN覆盖的衍射斑SCLAD而朝GaN衬底的衍射斑SSUB的方向偏移，包含GaN光导层及发光层的核心半导体区域在AlGaN覆盖层上产生弛豫，核心半导体区域的晶格常数摆脱AlGaN覆盖的制约。图10所示的倒易晶格图谱中，激光结构LD4包含3处晶格弛豫，该情形证实了实施方式的外延结构。即，多个衍射斑并未排列于与y轴平行的直线上，因此这3个半导体并非晶格匹配的状态。
在具体实施方式中对本发明的原理进行了图示说明，但本领域技术人员应当认识到，本发明可在不脱离其原理的范围内对配置及细节进行变更。本发明并不限定于本实施方式中所公开的特定构成。因此，请求保护权利要求书请求的范围及根据其精神范围而得到的所有修正及变更。
产业实用性
如以上所说明，根据本实施方式，其目的在于提供一种可使形成于非极性面上的发光元件中光限制性提高、且可降低因位错而导致的光学损失的氮化物半导体发光元件。

Claims (20)

1.一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，包括：
包含六方晶系氮化镓半导体的支撑基体；
包含第一导电型氮化镓基半导体的第一覆盖区域；
包含第二导电型氮化镓基半导体的第二覆盖区域；及
含有有源层及载流子阻挡层的核心半导体区域；且
所述六方晶系氮化镓半导体的c轴朝向与所述支撑基体的所述主面的法线轴不同的方向，并且通过所述六方晶系氮化镓半导体的c轴及所述支撑基体的所述法线轴所规定的平面沿预定的方向延伸，
所述核心半导体区域设置于所述第一覆盖区域与所述第二覆盖区域之间，
所述核心半导体区域、所述第一覆盖区域及所述第二覆盖区域搭载于所述支撑基体的所述主面上，
所述第一覆盖区域含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层，
所述第一覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层设置于所述第一覆盖区域的所述AlGaN覆盖层与所述有源层之间，
所述第一覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层与所述核心半导体区域形成结。
2.如权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层与所述AlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于所述核心半导体区域与所述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。
3.如权利要求2所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层与所述AlGaN覆盖层的界面的错配位错密度为1×104cm-1以上。
4.如权利要求2或3所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述核心半导体区域与所述第一覆盖区域的界面的错配位错密度低于1×104cm-1。
5.如权利要求1至4中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述AlGaN覆盖层的Al含量为0.05以上且为0.2以下。
6.如权利要求1至5中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层的厚度比所述AlGaN覆盖层的厚度薄。
7.如权利要求1至6中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层的带隙为所述AlGaN覆盖层的带隙以下。
8.如权利要求7所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层的膜厚为0.05μm以上且为0.3μm以下。
9.如权利要求1至6中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层的带隙为所述AlGaN覆盖层的带隙以上。
10.如权利要求9所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，在所述第一覆盖区域中，所述InAlGaN覆盖层的膜厚为0.05μm以上且为1.0μm以下。
11.如权利要求1至10中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，
所述核心半导体区域含有第一光导层；
所述第一光导层与所述第一覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层形成结；
所述第一覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层中的InAlGaN固有的晶格常数在所述核心半导体区域的所述第一光导层的氮化镓基半导体中固有的晶格常数以下；
所述第一覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层的晶格常数大于所述第一覆盖区域的所述AlGaN覆盖层的晶格常数。
12.如权利要求11所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述InAlGaN覆盖层在c轴朝所述主面的投影方向上与所述第一光导层晶格匹配。
13.如权利要求1至12中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，
所述第一覆盖区域具有n型导电性；
所述第一覆盖区域的所述AlGaN覆盖层与所述支撑基体的界面处的错配位错密度大于所述核心半导体区域与所述第一覆盖区域的界面处的错配位错密度。
14.如权利要求1至10中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，
所述第一覆盖区域具有p型导电性；
该氮化物半导体发光元件进一步包含设置于所述第一覆盖区域上的p型接触层；
所述核心半导体区域含有第二光导层及电子阻挡层；
所述第二光导层设置于所述电子阻挡层与所述第一覆盖区域之间；
所述电子阻挡层设置于所述第二光导层与所述有源层之间。
15.如权利要求1至11中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，
所述第一覆盖区域具有n型导电性；
所述第二覆盖区域具有p型导电性；
所述第二覆盖区域含有AlGaN覆盖层及InAlGaN覆盖层；
所述第二覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层设置于所述第二覆盖区域的所述AlGaN覆盖层与所述有源层之间；
所述第二覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层与所述核心半导体区域形成结；
所述第二覆盖区域的所述InAlGaN覆盖层的晶格常数大于所述第二覆盖区域的所述AlGaN覆盖层的晶格常数。
16.如权利要求15所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述第二覆盖区域的所述AlGaN覆盖层与所述InAlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度大于所述核心半导体区域与所述第二覆盖区域的界面处的错配位错密度。
17.如权利要求15或16所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述第二覆盖区域的所述AlGaN覆盖层与所述InAlGaN覆盖层的界面处的错配位错密度为1×104cm-1以上。
18.如权利要求1至17中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述六方晶系氮化镓半导体的c轴与所述支撑基体的所述法线轴所成的角度为10度以上且为170度以下。
19.如权利要求1至18中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述角度为10度以上80度以下，或者为100度以上170度以下。
20.如权利要求1至19中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于，所述角度为63度以上80度以下，或者为100度以上117度以下。
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