TW200822480A - Semiconductor light-emitting devices - Google Patents

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diffusion preventing
semiconductor
semiconductor light
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TW096133228A
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Akihito Ohno
Masayoshi Takemi
Nobuyuki Tomita
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

200822480 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係關於使用氮化物系化合物半導體之半導體 雷射或發光二極體等半導體發光元件。 【先前技術】 近年來，作為發光元件或半導體元件用的材料'關於 Φ Π1 v無氮化物系化合物半導體之研究非常盛行。又，利 用2特性之藍色發先二極體或綠色發光二極體甚至是作 為人世代的冋搶度光碟之光源之藍紫色半導體雷射等皆 已經被實用化。 作為以在之半導體雷射，例士σ，有專利文獻工或專利 文獻2所開示之物。 "在專利文獻1中，記載著由包含銦（In)以及鎵（Ga)之 由氮化物半導體所形成、包括：含有第1及第2面之活性 春層、與活性層之f i面連接之由InxGai』（〇^x⑴所形成 之11型氮化物半導體層、與活性層之第2面連接之由 p型氮化物半導體層之氮化物半導體 發光元件。 在專利文獻2中，記載著包括：由包含銦以及鎵之 1氮化物系m-v族化合物半導體所形成之活性層；盘 活性層鄰接，由不同於第1氮化物系ιπ_ν族化合物半 體之含有銦及鎵之第2氮化物系III-V族化合物半導體 形成之中間層；與此中間層鄰接，由包含鋁(Α1)及鎵之
2118—9125 - PF 5 200822480 3氮化物系111-ν族化合物半導體所形成之罩層之半 發光元件。 - 【專利文獻1】曰本專利第2 7 8 0 6 91號明細書 【專利文獻2】日本專利特開2〇〇2-261 395號公報 【發明内容】 【發明所教解決之課題】 然而，在專利文獻1;之半導體雷射，在通電時之初期 劣化率大’隨著時間的經過動作電流會慢慢增大^因此， 長号命化有困難，有使良率大幅低下的問題。 相對於此，在專利文獻2中，提案使InGaN等之包含 銦以及鎵之氮化物系m—ν族化合物半導體層介在在活性 層與罩層之間。然而，僅是此構造無法達到充分的長壽命 化’發光特性惡化或是信賴性低下等問題依然還是未解決 的情況。 本發明係有鑒於這些點。亦即，本發明的目的為提供 初期劣化率小且長壽命之半導體發光元件。 本發明之其他目的以及優點應可從以下記載而知。 【用以解決課題之手段】 本發明係包括：由氮化物系化合物半導體形成之η型 包層、與形成在該η型包層上之由氮化物系化合物半導體 形成之活性層、以及形成在該活性層上之由氮化物系化合 物半導體形成之ρ型包層，其特徵在於：前述ρ型包層係 包含鎮作為雜質，在前述活性層與ρ型包層之間，設置以 2118-9125-PF 6 200822480
InxAUGah-yNC但是，0，〇 , x+y<1)來老八 物系化合物半導體形成之n型擴散防止層之物:之由氮化 【發明效果】 根據本發明，由於在活性層與p型包層之間 包層，因此可防止鎂或氫從P型包層移動到活性層。因此， 可作為初期劣化率小且長壽命之半導體發光元件s。 【實施方式】 、在氮化物系化合物半導體㈣元件中， 带士之 仞期劣化率變大的原因， ”、、、包守之 ^ ^ J舉出，疋由於P型半導體厣中夕 摻雜物之鎮在動作令擴散到活性層。另 ^中之 發光元件之製程中，在— 在半導體 中，半導體声之內邱 b3虱之化合物為原料之情況 體層之内部殘留氫。本 至活性層也是使初期劣〗-為此風擴散 如上述，在p型丰道麟 原口，而達到本發明。 ,._ ^ v體層中，包含鎂作為摻雜物。又， 由於氳會與鎂結合，田α 士 勹佼維物又， 體層中含有更多的氣導體層中，較η型半導 為從。型半導體層到活::之:::劣 因此，在本發”二：广之擴散。 詳細的說，是活性層鱼，曰” Ρ型半導體層之間，更 之化合物所形成之η (間5又有由式（1)所不 中摻雜之η型雜皙，J尹'月防止層。作為η型擴散防止層 硫（S)等。 手出，矽（Si)、石西（Se)、或是
InxAIyGu(xg 〇 9 Xiy<l) ⑴
2118-9125-PF 200822480 、在本發明中，n型擴散防止層可僅為丨層來形成，也 可為由複數的層形成。雨者的情況，在η型擴散防止層中 η型雜質的摻雜濃度為5xl〇ncnf3以上且在5χΐ。％、下 為佳。另一方面，在後者的情況，構成n型擴散防止層之 至少1層含有η型雜質即可。 藉由5又置η型擴散防止層，可防止氫或鎂從ρ型半導 體層擴散到活性層’因此可使通電時之初期化率較以往 小 0 以下’對於本發明，一邊參照圖式而更詳細說明。 實施形態1 …第1圖係在本實施形態中2ΠΙ_ν族氮化物系化合物 半導體雷射元件之剖面圖。 如第1圖所示，半導體雷射元件101係具有在由氮化 鎵（GaN)所形成之基板102的表面上，依序層積η型 層l〇3、n型包層104、n型光導向層1〇5、多重量子井⑶⑽） 鲁活性層106、n型擴散防止層107、p型電子屏蔽層ι〇8、p 型包層1〇9、以及p型接觸層110之構造。又，在p型包 層109以及p型接觸層110上，形成著成條狀的脊〗η。 脊111係為了在活性層106内部規定電流之被限制的領域 之導波路而設置。又，η型GaN^ 103或η型光導向層 也可以沒有。 ' a a 4职巴復脊 般而形成。但是，在脊U1上的絕緣膜112設有開 113，在開口部113，p型接觸層110上接觸著p 2 2118-9125-：PF 8 200822480 G a Ν層 114。另—方s ’在基板1〇2，在沒有形成著n型 103之面上，設置η側電極115。 若對P側電極114肖η侧電極115之間供給順方向的 電流：則活性層⑽之内部被注入電子與正孔而發生光。 此光被封在導波路中而增幅’從共振面的射出端面侧成 雷射光放出。 # 接，，對於半導體雷射元件1Q1之製造方法來說明。 一般而έ，作為使j π_ν族氮化物系化合物半導體層 結晶成長的方法，可舉.出有機金屬氣相成長法（m〇v^ 法）、分子束外延法（職法）、或是氫化物氣相遙晶法 法）等。在本實施型態中，係使用其中之m〇cvd法，但也 可使用其他方法。 在本實施型態中，作為丨][J族之原料 嫁麵、三甲基肅)以及三甲基姻 化合物之原料使用氨⑽+又’料n型雜f的原料係使 用單石夕烧（SiH〇 ,作為p型雜f的原料係使用環戊二稀鎮 (CpWg)。更且，作為這些原料之載體氣體，係使用氫（^) 以及氮（N2) 〇 首先，準備由氮化錁（GaN)形成，具有以（〇〇〇1)面為 主面之基板1 02。在此，作為基板方位，使用對於主面（〇〇〇幻 在<1-100>方向或<1 i-20〉方向偏移角度〇.丨度以上〗度以 下之基板。藉由此，由於階梯的方向或是密度被規定，因 此可形成結晶性以及平坦性優良之半導體曾。因此，由於 可使P型半導體層中的點缺陷或是層積缺陷密度減低，而 2118-9125-PF 9 200822480
可使p型半導體中的殘留氫或鎂的擴散減低。接著，在 M0VCD I置内載置基板102後，一邊供給氨（關3)氣體一邊 將溫度提高到iOOiTC以上。接著，供給三甲基錄（TMG)氣 體與單矽烷（SiHO氣體，在基板102的主面上形成η型GaN 層1034型GaN層103的膜厚，例如，可使其為“峰 度。 接著’再供給三甲基鋁（TMA)氣體，在n型GaN層1〇3 上，形成由η型氮化鋁鎵（ΑΚ4^ν)所形成之η型包層 1〇41型包層104的膜厚，H列如，可使其為1〇_程度。 接著，停止三甲基銘（TMA)氣體的供給。其他氣體的 供給仍維持。藉由此在n型包層叫上形成由η型_所 形成之η型光導向層1〇5。n型光導向層1〇5之膜厚，例 如’可使其為0· 1/zm程度。 接著’停止三甲基鎵（TMG)氣體與單矽烷（Ml)氣體的 供給’，將溫度降低至70(TC。然後，在n型光導向層1〇5 上，形成由氮化銦鎵（inGaN)所形成之多重量子井活性層 具體而言，首先 〜 、、、σ 一 τ娄緣UMG)氣體、三ί
In〇,2Ga〇,8N^^, 井層成長。接著，停止三甲基·(ΤΜΙ)氣體的供給，子 由-所形成之屏蔽層。井層之膜厚，例如可為3.加 度。又，屏蔽層之膜厚，例如，可為7〇nm程度。藉e 互形成井層與屏蔽層’可形成這些層之層積體之二 ⑽。例如，可形…井層與屏蔽層之組合來物 2118-9125-PF 10 200822480 層 1 0 6 〇 遭供給氨（NH3)氣 逭丹度將溫度提高至 1 000°c。然後’供給三甲基鎵（.）氣體、三甲基鋁（TMA) 以及早石夕炫氣體（SiH4)，在活性層1〇6上形成由^型之 所形成之η型擴散防止層1〇7。ν型擴散防止 層107之膜厚例如可為5〇μ，摻雜濃度可為例如卜 1018cm:3。 接著，停止單石夕烧（SiH4)氣體的供給後，供給環戍二 烯鎂（_g)氣體。然後，在n型之擴散防止層i〇7上，依 序形成由P型AU2Ga〇.i所形成之P型電子屏蔽層1〇8盥 ^人匕^所形成之”包層^^型電子屏蔽層 108之膜厚，例如可為〇 Π9~ π , 馮又Ρ型包層109之膜厚。 例如，可使其為0.04/zm程度。 、 接著，右彳τ止二甲基鋁（TMA)氣體之供給，則可在p 型包層109上，形成由μ㈣所形成之p型接觸層11〇。 Ρ型接觸層11G之膜厚，例如，可為程度。 形成型接觸層11G以後，停止三甲基鎵（tmg)氣體 ^衣戊一稀鑛（Cp2Mg)氣體之供給，冑溫度降低至室溫。 完成以上製程後，使用微影法形成脊110。具體而言， 係在全面塗布光阻之後，將此光阻加工成對應既定形狀之-:樣。接著’將所得到之光阻圖樣作為遮罩，藉由反應性 離子飯刻法(_法，來將P型接觸層u"p型包層109 钱刻。藉由此，可形成脊u卜在RIE法中之姓刻氣體， 例如’可使用氯系氣體。 2118-9125-PF 11 200822480 接著，在p型電子屏蔽層m上，如包覆脊iu般形 成絕緣膜112。接著，使用光阻剥落 * 在脊111之上的 絕緣膜112形成開口部113。具體 的 百先，在上述殘 留光阻圖樣之狀態，藉由化學氣相法 古 法、或是紐等，在全面形成絕緣膜二 ,,〇 联1 1 Z作為絕緣膜 H2’例如’可使用膜厚〇.2/zm程度的si〇2膜。接著，若 一同除去絕緣膜112 ’則在脊111的部分形成 接著，藉由真空游键沐望，士人 賤锻法4，在全面.依序形成白金（Pt) 膜及金（Au)膜。接著，使用彳# $ ^ 從用铖衫法，將這些膜之留下至少 在開口部113的部分’而除去其他部分。編，可在開 13上形成與p型接觸| i i 〇歐姆接觸之p側電極 114° 接者’猎由真空墓錄法望 » ^ “、、去等’在基板102之内面全體， 依序形成鈦（Ti)膜、白金ίρ〇腊” η人/ ΐ)膜以及金（Au)膜。之後，施 以合金處理，形成作為歐姆 妈革極之機能的η型電極11 5。 元成以上製程後，Μ由辟 9 刀開專來將基板1 Q 2加工成棒 狀，形成兩共振器端面（I圓 、圖不）。接著，在這些端面上施 以適當的覆層後，藉由劈關 方開專再加工成晶片狀。藉由此， 可得到半導體雷射元件10丨。 在上述方法中’作兔搭 Α 馬原枓，使用有機金屬、氨以及氫 等。因此，氮化物系化人4 σ物+導體層的内部_吸收了氫。 特別是，在Ρ型丰導轉思 卜 篮屬’由於作為摻雜物所使用之鎂與 氫結合，因此相較於η型车道 I牛導體，更多氳殘留。一般而言，
2118-9125-PF 200822480 掺雜於p型丰慕雜β V體層之鎂的置為ixl〇Ucm-3以上，殘留氫 的量為與鎂相同程度或是為其以下。 半導體層中若殘留氫’則同於缺陷，會成為使半導體 •田射兀件之特性或壽命低下的原因。這是因為，由於氫在 活性層擴散，引起活性層之劣化。特別是’如上述，在P 型半導體層中，含有作為摻雜物之鎮，由於此鎮與氫結 。夕所以在P型半導體層中，相較於η型半導體層中含有 更夕的虱。因此，為減低半導體雷射元件初期劣化率，抑 制從Ρ型半導體層騎性敎氫與㈣擴散是有效的。 根據本1[明之實施形態，由於在擴散層與Ρ型半導體 層之間設有η型擴散防止層，因此可以防止氫或鎂從ρ型 半導體層往活性層擴散。這是由於，〇型半導體中之殘 留氯係以『的狀態存在，H+容易被存在於n型擴散防止層 中之電子捕捉’而不會擴散到活性層之故。第8圖係表示 根據實施形態1之半導體雷射元件之鎂、氫以切之深产 方向之濃度輪廊結果之圖。可知藉“型擴散防止層，； 防止P型半導體中之氫或鎖之往活性層的擴散。因此 比以往使初期劣化率更小，所以可成為長壽命且信賴性高 之半導體雷射元件。 、。 > ·; 第2圖係表*對於本實施形態之半導體雷射元件，進 打通電試驗的結果。又，也表示對於作為比較例， 置膜厚為5Gnm之未摻雜的A1u3Ga。層來取代於 防止層以外，同於上述而製作之半導體雷射元件之^月 通電試驗，係使溫度為8(rc，光輸出為黯來進行。 2118-9125-PF 13 200822480 = 表示通電時間。又’縱軸係表示動作電 作電流之料㈣電流之動 如第2圖所示，在比較例的半導體雷射元件，從 開始=200小時經過後之動作電流的上升率超過⑽。因 此:沒有辦法滿足作為光碟用之實用程度。另一方面，在 本“β形恶之半導體雷射元件，即使從通電開始到1〇〇〇 經過後’動作電流的上升率也未滿1 0%。因此，可知 赭由设置η型擴散防止層，可實現初期劣化率小 之半導體雷射元件。^ ▲第3圖係表示對於本實施形態之半導體雷射元件，改 變在擴散防止層之雜暂：璧；§：杰、在>， 曰 < 雜貝辰度來進行通電試驗的結果。在 此’ η型擴散防止層之膜厚為5 〇隨。 在第3园中，杈軸係作為雜質之石夕的掺雜濃度，在1 xl 0I7cm"3-5xl 〇20cm~3 ^ is ^ ^ ^ cm之靶圍内變化。又，縱軸係表示從通 電開始到1 000小時經過後之動作電流的上升率。又，通 電试驗係使溫度為8〇°C，光輸出為8〇mW來進行。 如第3圖所示，矽之摻雜濃度若小於5xi〇i?cm_3，則 動作電流之上升率變大，劣化的程度也變大。這被認為是 由於擴散防止層中的n型雜質濃度少，而無法有效防止卜 型半導體層中的鎂或氫往活性層擴散之故。又，在矽之摻 雜濃度大於5Xl〇19c„f3之情況中，動作電流上升率也變 大。這被認為是由於構成擴散防止層之n型A1GaN層之結 晶性低下而使半導體雷射元件之劣化變大之故。 2118-9125-PF 14 200822480 由第3圖，可知若矽之摻雜濃度在5xl〇1?cnf3以上 10 Cm 3以下之情況時，動作電流之上升率為1〇%以下。特 別是，若摻雜濃度在lxl〇ucra-3以上2xl〇19cm_3以下，則可 將動作電流之上升率抑制在低的值。亦即，若摻雜濃度在 此範圍’則可有效防止.p型半導體層中鎂或氫往活性層擴 散，因此可作為初期劣化率小且壽命長之半導體雷射元
又，在使用硒或硫來取代矽作為n型質 . 也以使其為以下之捧：::為 佳，使其為lxl〇18cm~3以上2><i〇19cnr3以下之摻雜濃度更佳。 第4圖係表示對於根據本實施形態之半導體雷射元 件改雙11型AlGaN擴散防止層之膜厚進行通電試驗的結 果。杈軸為擴散防止層之膜厚，在〇nm~3〇〇nm之範圍變化。 又，在縱軸係表示著從通電開 作電流的上升率與動作電壓。 C ’光輸出為8〇mW來進行。 雜濃度為lxl 〇18cin-3。 始到1 0 0 0小時經過後之動 又’通電試驗係使溫度為⑽ 又，作為η型雜質之矽的摻 如第4圖所示，若擴散防止層之膜厚較5_還薄， 動作電流的上升率變大，劣化的程度變大。這被認為是 於擴散防止層中所含有之η型雜質的看少，而無:有^ 止Ρ型半導體層中的鎂或氫往活性層擴散之故。另一 面，擴散防止層之膜厚若在5nm以上，即可使動作電流 上升率小。亦即，只要膜厚為5nm以上，即可有效防止 型半導體層中的鎂或氫往活性層擴散。 2118-9125-PF 15 200822480 上升。、"右擴^防止層之膜厚變厚，則動作電壓也隨之 人 h放防止層之膜厚變厚，則PN接 口會成為破稱為遠距接人 合之π点與鄉私 恶，能障增大之故。遠距接 度，若較此、^乂 |J的η型擴散防止層之膜厚為到2〇〇11111程 :射元件之y則動作電壓會超過6 ν。在S碟使用半導體 二 Γ 此舉會招致消費電力的增大的結果因此 之活0=右Ν型擴散防止層之膜厚變厚，則對於載子 r 入效率也低下1此也產生雷射特性之劣 為/ 擴散防止層之膜厚以在5nm以上2。一下 看，以在1 一上15一下trr率辑 下更佳。 卜马乙，50⑽以上lOOnm以 如此，藉由在活性層與型包 止層，而可防止錤或氫從。型包置/型擴散防 π ^ ^ 層彺活性層移動0因此， 可作為較以往之初期劣化率小且八 ㈡此 件。在此_、F . 長可〒之半導體雷射元 為二清：，在11型擴散防止層^型雜質的推雜濃度 為 5x10 cm 以上 5xl〇19cnf3 以下 層之膜厚為上隱請下麵。，11型擴散防止 之門又栋在上述實施形態，在帽擴散防止層與P型包声 間’使P型電子屏蔽層鄰接η型擴散防止層來”； 本發明t，p型電子屏蔽層並 I 。在 置P型電子屏蔽声，而可㈣丰要叹置，但是藉由設 型包層往活::二…進-步有效地抑制鎂或氣彳“ 2118-9125-PF 16 200822480 又，在本實施形態’如第5圖所示，在活性層ι〇6與 η型擴散防止層107之間，也可設置未摻雜之導向層η/。 又’在第5圖中，與第1圖同樣符號的部分係表示為同樣 之物。 ’ 作為導向層116，例如，可使用膜厚為3〇職之未摻雜 的111。..〇2^9州層。藉由設置導向層116，可使光良好地封 住，而可得到所希望之遠視野影像（FFp; Field
Pattern) 〇 •u ·' £且’在本實施形態，如第6圖所示，'•在n型擴散防 止層107與p型電子屏蔽層1〇8之間也可設置未摻雜之
GaN層117。又’在第6圖，與第j圖或第5圖相同符號 的部分係表示相同之物。
GaN層117之膜厚，例如，可使其為—程度。藉由 設置GaN層117,而可藉由p型電子屏蔽層1〇8與層 117之間的傳導帶能差(△&)，而可提高對於注入活性層 _ 106之電子的過流之屏蔽效果。因此，即使在高溫及高^ 出時也可能有優良之雷射特性…也可使用未摻雜之 Im^GausN層來取代未摻雜之GaN層。在此情況，可使△
Ec更大’因此可進一步抑制電子的過流。 實施形態2
在實施形態1中，使用由單-層所形成之η型A1GaN 層作為η型擴散防止層。相對於此·，本實施之形態，係使
用由式（2)所表示之化合物來形成之複數的層所形成之^ 型擴散防止層。 2118-9125-PF 17 200822480
IllxAlyGai-x-yN(x^ 0 j o ^ x + y<l) (?) 第7圖係在本實施形態中之In〜v# 半導體雷射元件之剖面圖。 μ化物糸化合物 如第7圖所示’半導體雷射元件2〇
鎵侧所形成之基板2〇2的表面在由，化 s onQ ®工依序層積η型GaN ^、n型包層綱、n型光導向層邮、多重量子井（剛 Ή 2〇6、_擴散防止層m、p型電子屏蔽層 層209、以及P型接觸^ 210之構造。又，在p型包 層2 〇 9以及p型接觸層，上，形成著成條狀的脊2 U。 脊2:係為了在活性層206内部規定電流之被限制的領域 之導波路而設置。又，n型GaN層，3或η型光導向層205 也可以沒有。 在Ρ型電子屏蔽層208上，絕緣膜212如包覆脊2U 般而形成。但是’在# 211上的絕緣膜212冑有開口部 213’在開口部213’ρ型接觸層21。上接觸著ρ側電極 214另方面，在基板202，在沒有形成著η型GaN層 203之面上，設置η側電極215。 若對Ρ侧電極214與η側電極215之間供給順方向的 電流，則活性層206之内部被注入電子與正孔而發生光。 此光被封在導波路中而增幅’從共振面的射出端面側成為 雷射光放出。 半導體雷射元件2〇1，可同於實施形態}來製造，但 與實施形態1相比，n型擴散防止層2〇7係由卫型A1GaN 層207a與η型1〇(;渊層207b所形成這點是不同的。這此 2118-9125-PF 18 200822480 層例如，可使用有機金屬氣相成長法（M0CVD)來形成。 η型AlGaN層207a，例如，可一邊供給氨（NH3)氣體， 將溫度提高至1刚。“，藉由供給三甲基鎵（TMG)氣體、 二甲基紹（ΤΜΑ)氣Μ以及單錢（SiH4)氣體來形成。在此情 況，可使鋁與鎵之組合比為3% : 97%。 η型InGaN.層207b，例如，可將溫度降至7〇〇。〇以 後1由供給三甲基鎵伽）氣體、三f基銦（tmi)氣體以
及乱（ΝΗ3)氣體來形成。在此情況’可使鋼與嫁之組合比為 2% ： 98%;:^* 、、 作為η型AlGaN層207a及！！型111(；_層2〇7b所使用 2 η型雜質，可舉出石夕（Si)、石西（Se)或是硫（s)。此換雜 濃度，在η型擴散防止層207之全體以在5xl〇ncm-3以上 為佳。摻雜濃度若小於5xlpcm-3,則由於擴散防止層207 中的η型雜質濃度少，而無法有效防止p型包| 2〇9中的 鎂或氫往活性層206擴散。因此，動作電流之上升率變大， 劣化程度變大。另一方面，摻雜濃度的上限可考慮^型 AlGaN層2073或η型InGaN層207b之結晶性來決定。具 體而言，對於η型AlGaN層2〇7&及n型IriGaN層2〇7b， 分別在5xl〇19cm_3以下為隹。 η型擴散防止層，207之膜厚，亦即，n型声207^ 及η型_層之各膜厚的合計，以在 以下為佳。而以在1 〇nm以上150nm以下較佳，若使其為 50mn以上l〇0nm以下則更佳。n型擴散防止層2〇7之膜厚 若較5ηιη還薄，則動作電流的上升率變大，劣化程度變大。 2118-9125-PF 19 200822480 另方面’只要使n型擴散防止層207之膜厚為5nm以上 即可使動作電流的上升率小，但由於膜厚愈厚則動作電還 上升，所以以20 0nm以下之膜厚為佳。 根據本實施形態’同於實施例]’可防止鎂或氫從f 彺活性層移動。因此，可作為較以往初期劣化率低 且竒中長之半導體雷射元件。 又’在本實施形態’ n型擴散防止層2〇7係對於由打 型八制層咖及…⑽層贿之2個層所形成之 例來敘述。然而，本發明之n型擴散防止層並不限定於此， =要是由式⑺所示之化合物所形成之複數的層所形成之 ，也可由3個以上的層來形成。 又在本貫施形態，對於形成n型擴散防止層2w :皆為摻雜了 η型雜質之例來敘述。然而，本發明並不僅 ::二Γ要形成"型擴散防止層之層中至少-個有摻雜 η良雜貝即可。例如，η型擴散防止層，也可為由η型 層與未掺雜的InGaN層所形成。即使是如此的構成，也可 防止鎮或氫由p型包層往活性層移動，因此可作為較以往 初期泌化率小且壽命長之半導體雷射元件。 又’在本實施形態，在0型擴散防止層與p型包層之 間，使P，電子屏蔽層鄰接n型擴散防止層來設置。: 务明中’ p型電子屏蔽層並非一定要設置，但是藉由設置 P型電子屏蔽層，而可更淮一牛古 包層往活性層擴散 步有效地抑制镇或氮“型 設置P型電子屏蔽層之情況，更以在Π型擴散防止層 2118-9125-PF 20 200822480 。=型電子屏蔽層之間設置未摻雜之GaN層為佳。層 之厚度，例如，可使其為5咖程度。藉由設置GaN層，^ 可藉由P型電子屏蔽層與GaN層之間的傳導帶能差（△ Ec)，而可提高對於注入活性層之電子的過流之屏蔽效果。 口此’即使在高溫及高輸出時也可能有優良之雷射特性。 又，也可使用未摻雜之huAa。層來取代未摻雜之 匕清況，可使△ Ec更大’因此可進一步抑制電子的 ^ 過流。
I 又，在本實施形·，態，同於實施形態1，也可在活性層 舆η型擴散防止層之間，設置未摻雜之導向層。作為導向 2，例如，可使用膜厚為3〇nm之未摻雜的^ ^心98Ν層。 猎由設置導向層，可使光良好地封住，而可得到所希望之 遠視野影像（FFP; Far Field Pattern)。 又，本發明並不限定於上述各實施形態，可在不脫離 本魯明的旨趣之範圍内實施各種變形。 例如，在上述各實施形態，雖以半導體雷射元件為例 =舉出’但本發明並不限定於此’也可適用於發光二極體 尊其他的半導體發光元件。 【圖式簡單說明】. 第1圖係在實施形態半導體雷射元件之剖面圖。 、第2圖係表示對於實施形態1之半導體雷射元件進行 通電試驗的結果之圖。 第3圖係表示對於實施形態i之半導體雷射元件，改 2118-9125-PF 21 200822480 變Π型擴散防止層中雜質的摻雜濃度來進行通電 % Α驗的|士 果之圖。 第4圖係表示對於實施形態1之半導體雷射元件，改 變η型擴散防止層之膜厚而進行通電試驗的結果之圖。 第5圖係表示在實施形態1之其他半導體雷射元件之 剖面圖。 第6圖係表示在實施形態丨之其他半導體雷射元件之 剖面圖。 •: ’第7圖係在實施形態、2之半導體雷射元件域面圖。 第8圖係表示根據實施形態丄之半導體雷射元件之 鎂、氫以及矽之深度方向之濃度輪廓圖。 【主要元件符號說明】 101 ^ 201 半導體雷射元件 102 、 202 基板 103 、 203 η型GaN層 104 、 204 η型包層 105 、 205 η型導向層 106 、 206 活性層 107 、 207 'η型擴散防止層 108 、 208 Ρ型電子屏蔽層 109 、 209 Ρ型包層 110 、 210 Ρ型接觸層 111 、 211 脊 2118-9125-PF 22 200822480 112、 212 絕緣膜 113、 213 開口部 114、 214 ρ側電極 115、 215 η側電極 116 未摻雜的導向層 117 未摻雜的GaN層
2118-9125-PF 23

Claims (1)

  1. 200822480 十、申請專利範圍： 1 · 一種半導體發光元件，包括·· η型包層，由氮化物系化合物半導體形成； 活性層’與形成在該包層上之由氮化物系化合物 半導體形成；以及 Ρ型包層，形成在該活性層上之由氮化物系化合物半 導體形成， g 其特徵在於： 前述P型&包層係包含鎂作為雜質， 在前述活性層與P型包層之間，設置以 In儿Gai-"N(但是，q 〇，x+y<1)來表示之由氮化 物系化合物半導體形成之n型擴散防止層。 > 2.如申請專利範圍第！項之半導體發光元件，其中， 前述η型擴散防止層係僅由一層來形成，在該層之n型雜 負的摻雜濃度為5xl〇17cm-3以上而在5xl〇19cnf3以下。 > 3·如申請專利範圍第1項之半導體發光元件，其中， 則述η型擴散防止層係由複數的層來形成，其中至少一層 含有η型雜質。 一 4·如申請專利範圍第1至3項中任一項之半導體發光 兀件’其中’刖述η型擴散防止層之膜厚係I 5·以上 200nm以下。 ,5·如申請專利範圍第！項之半導體發光元件，其中， 在刖述η型擴散防止層與前述p型包層之間，使與前述n 型擴散防止層接觸來設置由氮化物系化合物半導體所形 2118-9125-PF 24 200822480 成之p型電子屏蔽層。 6.如^專利範圍第5項之半導體發光元件，且中， 述η型擴散防止層與前述p型電子屏障層之間，設有 禾摻雜之GaN層或是去妓抓 乂疋禾摻雜之InGaN層。 7 ·如申請專利範圍筮 固弟1項之半導體發光元件，其中， 月1〗述活性層與前述η 多^ Α 生擴放防止層之間，設有由氮化物 系化合物半導體所形成 战之未摻雜之導向層。 8 ·如申睛專利範圚當 乂 i、+、 固弟1項之半導體發光元件，其中， 在刚逑p型包層中含有氫。 _ 2118-9125-PF 25
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