氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板的制作方法
【專利摘要】提供能夠縮小光封閉性的降低并且降低驅(qū)動(dòng)電壓的氮化物半導(dǎo)體激光器。在半導(dǎo)體區(qū)域(19)中，發(fā)光層(13)的活性層(25)、第一包覆區(qū)域(21)以及第二包覆區(qū)域(23)設(shè)置在主面(17a)上。第二包覆區(qū)域(23)包括第一p型III族氮化物半導(dǎo)體層(27)以及第二p型III族氮化物半導(dǎo)體層(29)。第一p型III族氮化物半導(dǎo)體層(27)由AlGaN層構(gòu)成，第二p型III族氮化物半導(dǎo)體層(29)由與該AlGaN層不同的半導(dǎo)體構(gòu)成。該AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。第一p型III族氮化物半導(dǎo)體層(27)設(shè)置在第二p型III族氮化物半導(dǎo)體層(29)與活性層(25)之間。第二p型III族氮化物半導(dǎo)體層(29)的電阻率(ρ29)低于第一p型III族氮化物半導(dǎo)體層(27)的電阻率(ρ27)。
【專利說(shuō)明】氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體激光器以及用于氮化物半導(dǎo)體激光器的外延基板。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件。此外，專利文獻(xiàn)2公開氮化物半導(dǎo)體激光器兀件。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-192865號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-129676號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]專利文獻(xiàn)I公開在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件中GaN與InAlGaN的晶格常數(shù)的關(guān)系。此外，專利文獻(xiàn)2的氮化物半導(dǎo)體激光器元件包括具有8nm?20nm的范圍的厚度以及10%?25%的范圍的Al組成的ρ型AlGaN層和具有3%?5%的范圍的Al組成的ρ型AlGaN包覆層。ρ型AlGaN層以及ρ型AlGaN包覆層相互接觸，在ρ型AlGaN包覆層上接觸P型GaN接觸層。
[0009]例如，在專利文獻(xiàn)2的氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，P型AlGaN包覆層的Al組成小于另一個(gè)P型AlGaN層的Al組成。該另一個(gè)ρ型AlGaN層為了提供電子障壁而具有大的Al組成。此外，由于Al組成互不相同的AlGaN層相互接觸，所以高Al組成的AlGaN層內(nèi)含大的應(yīng)變。
[0010]本發(fā)明的目的在于，提供能夠縮小光封閉性的降低并且降低驅(qū)動(dòng)電壓的氮化物半導(dǎo)體激光器。此外，本發(fā)明的目的在于，提供用于該氮化物半導(dǎo)體激光器的外延基板。
[0011]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器包括:(a)具有由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成的主面的導(dǎo)電性的支撐基體；(b)設(shè)置在所述主面上的活性層；(c)設(shè)置在所述所述支撐基體的所述主面上的P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。所述支撐基體的所述主面相對(duì)于與在所述氮化鎵類半導(dǎo)體的C軸方向上延伸的基準(zhǔn)軸正交的基準(zhǔn)面傾斜，所述活性層設(shè)置在所述支撐基體與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間，所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型包覆區(qū)域，所述P型包覆區(qū)域包括第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層由AlGaN層構(gòu)成,所述第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層由與所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層不同的材料構(gòu)成，所述AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的帶隙在所述P型包覆區(qū)域中最大，所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率低于所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率。[0012]根據(jù)該氮化物半導(dǎo)體激光器，由于ρ型包覆區(qū)域包括互不相同的材料的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層，所以第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的各個(gè)不使用組成傾斜，就能夠使P型包覆區(qū)域成為光封閉性優(yōu)異的區(qū)域。此外，該第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與活性層之間?？昭ㄔ诘陀诘谝?P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率的第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中傳導(dǎo)后到達(dá)第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層。
[0013]此外，由于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層的帶隙在ρ型包覆區(qū)域中最大，所以能夠在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層中增大ρ型包覆區(qū)域中的應(yīng)變。由于在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中設(shè)置P型包覆區(qū)域中的帶隙的最大，所以能夠?qū)⒋蟮母飨虍愋缘膽?yīng)變提供給AlGaN層。
[0014]由于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變，所以與在c面上生長(zhǎng)的AlGaN相比，該AlGaN層中的空穴具有較小的有效質(zhì)量。因此，雖然第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層的電阻率高于第二P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率，但由有效質(zhì)量較小的空穴擔(dān)負(fù)InAlGaN層中的傳導(dǎo)。因此，在來(lái)自第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的空穴到達(dá)第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層并在此處進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，AlGaN層中的動(dòng)態(tài)電阻成為比從第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率所期待的值優(yōu)異的電阻。其結(jié)果，正向驅(qū)動(dòng)電壓下降。
[0015]本發(fā)明的用于氮化物半導(dǎo)體激光器的外延基板包括:(a)具有由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成的主面的基板；(b)設(shè)置在所述主面上的ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。所述主面相對(duì)于與在所述氮化鎵類半導(dǎo)體的C軸方向上延伸的基準(zhǔn)軸正交的基準(zhǔn)面傾斜，所述活性層設(shè)置在所述支撐基體與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間，所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型包覆區(qū)域，所述P型包覆區(qū)域包括第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層由AlGaN層構(gòu)成，所述第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層不同，所述AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變，所述第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的帶隙在所述P型包覆區(qū)域中最大，所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率低于所述第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率。
[0016]根據(jù)該外延基板，由于P型包覆區(qū)域包括互不相同的材料的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層，所以第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的各個(gè)不使用組成傾斜，就能夠在P型包覆區(qū)域中提供優(yōu)異的光封閉性。此外，由于該第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與活性層之間，所以空穴在低于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率的第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中傳導(dǎo)后到達(dá)第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層。
[0017]此外，由于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層的帶隙在ρ型包覆區(qū)域中最大，所以能夠在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層中增大ρ型包覆區(qū)域中的應(yīng)變。由于在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中設(shè)置P型包覆區(qū)域中的帶隙的最大，所以能夠?qū)⒋蟮母飨虍愋缘膽?yīng)變提供給AlGaN層。
[0018]由于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變，所以與在C面上生長(zhǎng)的AlGaN相比，該AlGaN層中的空穴具有較小的有效質(zhì)量。因此，雖然第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層的電阻率高于第二P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率，但由有效質(zhì)量較小的空穴擔(dān)負(fù)InAlGaN層中的傳導(dǎo)。因此，在來(lái)自第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的空穴到達(dá)第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層并在此處進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，AlGaN層中的動(dòng)態(tài)電阻成為比從第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率所期待的值優(yōu)異的電阻。其結(jié)果，正向驅(qū)動(dòng)電壓下降。
[0019]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括設(shè)置在所述支撐基體的所述主面與所述活性層之間的η型包覆區(qū)域。優(yōu)選地，所述η型包覆區(qū)域包括InAlGaN層，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的Al組成低于所述η型包覆區(qū)域的所述InAlGaN層的Al組成。
[0020]根據(jù)該發(fā)明，由于η型包覆區(qū)域包括InAlGaN層,所以在η型包覆區(qū)域的InAlGaN層中內(nèi)含的應(yīng)變小于在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層中內(nèi)含的應(yīng)變。因此，能夠抑制η型包覆區(qū)域的InAlGaN層的松弛，其結(jié)果，能夠防止由η型包覆區(qū)域的InAlGaN層的松弛引起而第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層的應(yīng)變降低。
[0021]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙能大于所 述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙能。
[0022]根據(jù)該發(fā)明，能夠良好地進(jìn)行ρ側(cè)區(qū)域中的光封閉。
[0023]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙是3.47電子伏特以上且3.63電子伏特以下。
[0024]根據(jù)該發(fā)明，第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層比第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層接近活性層，上述帶隙值能夠?qū)aN類發(fā)光元件進(jìn)行良好的光封閉。
[0025]在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，優(yōu)選在所述第一以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中添加鎂(Mg)，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度小于所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度。
[0026]根據(jù)該發(fā)明，由于接近活性層的第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度小于第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度，所以能夠抑制由摻雜物的光吸收所引起的吸收損失的增大以及由摻雜物的離子散射所引起的遷移率的降低。
[0027]在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，優(yōu)選所述第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度為8X IO17CnT3以上。在鎂濃度為該范圍時(shí)，第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率降低。此外，優(yōu)選所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度為2X IO19CnT3以下。在鎂濃度超過(guò)該范圍時(shí)，由摻雜物的光吸收所引起的吸收損失顯著地影響閾值電流的增大。此外，由摻雜物的離子散射所引起的遷移率的降低變得明顯。
[0028]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述ρ型包覆區(qū)域的厚度為300nm以上且1000nm以下，所述第一以及第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層分別具有厚度dl以及d2，所述第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的厚度滿足0.2 ( d2/(dl+d2)≤0.6。
[0029]根據(jù)該發(fā)明，在第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層的厚度具有上述范圍的值時(shí)，第二P型III族氮化物半導(dǎo)體層與具有剩余的厚度的第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層一同，能夠提供良好的光封閉以及低的驅(qū)動(dòng)電壓。例如，具有上述范圍的厚度的第二ρ型in族氮化物半導(dǎo)體層根據(jù)其低電阻率，此外，具有上述范圍的剩余的厚度的第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層根據(jù)其低的有效質(zhì)量，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的降低產(chǎn)生貢獻(xiàn)。分別具有上述范圍內(nèi)的厚度的第一以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層比與電極構(gòu)成良好的接觸所需的接觸層的厚度厚。
[0030]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述支撐基體的所述主面與所述基準(zhǔn)軸所構(gòu)成的角度為10度以上80度以下或者100度以上170度以下。
[0031]根據(jù)該發(fā)明，在支撐基體或者基板的主面的傾斜為該角度范圍時(shí)，空穴的有效質(zhì)量變得充分小，有效地發(fā)現(xiàn)包括第一以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的P型包覆區(qū)域的效果。
[0032]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述支撐基體的所述主面與所述基準(zhǔn)軸所構(gòu)成的角度為63度以上80度以下或者100度以上117度以下。
[0033]根據(jù)該發(fā)明，在支撐基體或者基板的主面的傾斜為該角度范圍時(shí)，用于InAlGaN層的生長(zhǎng)的基底的半極性面在該InAlGaN生長(zhǎng)中的銦取入上優(yōu)異。因優(yōu)異的In取入，能夠生長(zhǎng)結(jié)晶性良好的InAlGaN,從而容易將電氣傳導(dǎo)良好的InAlGaN層提供給η型以及ρ型包覆區(qū)域。
[0034]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器還可以包括對(duì)所述ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成接觸的電極。此外，優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上且用于與電極構(gòu)成結(jié)的P型接觸區(qū)域，所述P型接觸區(qū)域的厚度小于300nm，所述ρ型包覆區(qū)域的帶隙能為所述ρ型接觸區(qū)域的帶隙能以上。
[0035]根據(jù)該發(fā)明，ρ型接觸區(qū)域設(shè)置為具有能夠電極與構(gòu)成歐姆性的接觸的載流子濃度。對(duì)低電阻率的第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層提供來(lái)自帶隙能小且受體的活化能小的P型接觸區(qū)域的空穴，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的降低產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
[0036]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器還可以包括對(duì)所述ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成接觸的電極。此外，優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上且用于與電極構(gòu)成結(jié)的P型接觸區(qū)域，所述第二P型III族氮化物半導(dǎo)體層的P型摻雜物濃度低于所述P型接觸區(qū)域的P型摻雜物濃度。
[0037]根據(jù)該發(fā)明，ρ型接觸區(qū)域設(shè)置為具有能夠電極與構(gòu)成歐姆性的接觸的載流子濃度。從P型接觸區(qū)域?qū)Φ碗娮杪实牡诙?P型III族氮化物半導(dǎo)體層提供空穴，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的降低產(chǎn)生貢獻(xiàn)。此外，能夠降低電極的接觸電阻。
[0038]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率小于所述P型接觸區(qū)域的電阻率。
[0039]根據(jù)該發(fā)明，ρ型接觸區(qū)域在比第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層薄時(shí)，減小元件電阻的增加，另一方面，從P型接觸區(qū)域?qū)Φ碗娮杪实牡诙?P型III族氮化物半導(dǎo)體層提供空穴，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的降低產(chǎn)生貢獻(xiàn)。進(jìn)一步，從第二P型in族氮化物半導(dǎo)體層對(duì)內(nèi)含各向異性的應(yīng)變的第一 P型in族氮化物半導(dǎo)體層提供空穴。
[0040]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層包括內(nèi)含應(yīng)變的InAlGaN層。
[0041]根據(jù)該發(fā)明，在第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層包括InAlGaN層時(shí)，該InAlGaN層對(duì)基底的AlGaN層構(gòu)成結(jié)，此外，內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。通過(guò)該應(yīng)變，能夠減小第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的InAlGaN層中的空穴的有效質(zhì)量。此外，能夠與第一及第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層間的晶格匹配獨(dú)立地將所期望的帶隙提供給第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層。
[0042]在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層可以由GaN層構(gòu)成。
[0043]根據(jù)該發(fā)明，能夠獲得基于GaN的低的電阻率和基于AlGaN層的小的有效質(zhì)量的技術(shù)性貢獻(xiàn)。
[0044]優(yōu)選在本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板中，所述活性層設(shè)置為產(chǎn)生480nm以上且550nm以下的光。
[0045]根據(jù)該發(fā)明，能夠在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供良好的光封閉及低的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0046]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括:設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間的η側(cè)InGaN光導(dǎo)層；以及設(shè)置在所述活性層與所述ρ型包覆區(qū)域之間的P側(cè)InGaN光導(dǎo)層。優(yōu)選所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度大于所述ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度。
[0047]根據(jù)該發(fā)明，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度,所以在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而P型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0048]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括:設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間的η側(cè)InGaN光導(dǎo)層；以及設(shè)置在所述活性層與所述ρ型包覆區(qū)域之間的P側(cè)InGaN光導(dǎo)層。優(yōu)選所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成大于所述ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成。
[0049]根據(jù)該發(fā)明，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成，所以在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而P型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也可將光波導(dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0050]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括:設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間的η側(cè)InGaN光導(dǎo)層；以及設(shè)置在所述活性層與所述ρ型包覆區(qū)域之間的P側(cè)InGaN光導(dǎo)層。優(yōu)選所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成為0.04以上。
[0051]根據(jù)該發(fā)明，由于η側(cè)及ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成均為0.04以上，所以能夠提高這些InGaN光導(dǎo)層的折射率。因此，能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0052]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括:設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間的η側(cè)InGaN光導(dǎo)層；以及設(shè)置在所述活性層與所述ρ型包覆區(qū)域之間的P側(cè)InGaN光導(dǎo)層。優(yōu)選所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積大于所述P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積，所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積為2以上且10以下，其中，所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度的單位以nm表示,所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成以相對(duì)于III族構(gòu)成元素的摩爾比表示。
[0053]根據(jù)該發(fā)明，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積大于P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積，所以在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，從而即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而ρ型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0054]本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器以及外延基板還可以包括設(shè)置在所述支撐基體的所述主面與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層之間的氮化物半導(dǎo)體層。所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間，所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層與所述氮化物半導(dǎo)體層的界面中的失配位錯(cuò)(misfit disloeations)密度為5 X IO3CnT1以上且IX IO5CnT1以下的范圍。
[0055]根據(jù)該發(fā)明，由于設(shè)置在氮化物半導(dǎo)體層與活性層之間的InGaN光導(dǎo)層對(duì)氮化物半導(dǎo)體層松弛，所以在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的AlGaN層中能夠增強(qiáng)各向異性的應(yīng)變。
[0056]根據(jù)參照附圖而進(jìn)行的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的以下的詳細(xì)的記述，更容易明白本發(fā)明的上述目的以及其他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。
[0057]發(fā)明效果
[0058]如以上所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，提供能夠縮小光封閉性的降低并且降低驅(qū)動(dòng)電壓的氮化物半導(dǎo)體激光器。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供用于該氮化物半導(dǎo)體激光器的外延基板。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0059]圖1是概略性地表示本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。
[0060]圖2是表示用于本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的P型包覆區(qū)域的電阻率、帶隙Eg及ρ型摻雜物濃度的關(guān)系的圖。
[0061]圖3是表示在本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器中P型包覆區(qū)域的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的可應(yīng)用的構(gòu)造的圖。
[0062]圖4是概略性地表示在實(shí)施例1中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。
[0063]圖5是表示制作實(shí)施例1的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的步驟流程的圖。
[0064]圖6是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體激光器LDl與半導(dǎo)體激光器LCl的驅(qū)動(dòng)特性(I_V曲線)的圖。
[0065]圖7是概略性地表示在實(shí)施例2中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。
[0066]圖8是概略性地表示在實(shí)施例3中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067]通過(guò)參照作為例示而示出的附圖，考慮以下的詳細(xì)的記述，能夠容易理解本發(fā)明的知識(shí)。接著，參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體激光器、外延基板以及制造氮化物半導(dǎo)體激光器及外延基板的方法的實(shí)施方式。在可能的情況下，對(duì)相同的部分賦予相同的標(biāo)號(hào)。
[0068]圖1是概略性地表示本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。III族氮化物半導(dǎo)體激光器11包含支撐基體17及半導(dǎo)體區(qū)域19。用于III族氮化物半導(dǎo)體激光器11的外延基板EP包含基板來(lái)代替支撐基體17，且具有半導(dǎo)體疊層來(lái)代替半導(dǎo)體區(qū)域19。該半導(dǎo)體疊層的層構(gòu)造與半導(dǎo)體區(qū)域19的層構(gòu)造相同。外延基板EP不包含電極。另夕卜，雖然III族氮化物半導(dǎo)體激光器11具有增益引導(dǎo)型的構(gòu)造，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定于增益引導(dǎo)型的構(gòu)造，本實(shí)施方式能夠應(yīng)用于例如具有脊型構(gòu)造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器。
[0069]接著，對(duì)III族氮化物半導(dǎo)體激光器11進(jìn)行說(shuō)明，但該記述也適用于用于III族氮化物半導(dǎo)體激光器11的外延基板EP。支撐基體17具有導(dǎo)電性，該導(dǎo)電性為例如在該半導(dǎo)體激光器11中流通電流所需的程度的值。支撐基體17具有主面17a及背面17b。主面17a由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成，例如由六方晶類GaN構(gòu)成。在相應(yīng)的實(shí)施例中，支撐基體17能夠由六方晶類III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，進(jìn)而能夠由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成。主面17a相對(duì)于與在氮化鎵類半導(dǎo)體的c軸方向(c軸向量VC的方向)上延伸的基準(zhǔn)軸正交的基準(zhǔn)面(例如，代表性的c面Sc)而傾斜。此外，主面17a表示半極性。半導(dǎo)體區(qū)域19設(shè)置在支撐基體17的主面17a上。
[0070]半導(dǎo)體區(qū)域19包括發(fā)光層13、n型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a以及ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15b。發(fā)光層13、n型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a以及ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15b設(shè)置在支撐基體17的主面17a上。η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a由一個(gè)或者多個(gè)氮化鎵類半導(dǎo)體層構(gòu)成，例如能夠由η型GaN、η型AlGaN、η型InAlGaN等構(gòu)成。η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a能夠包括第一包覆區(qū)域21，在本實(shí)施例中，η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a是第一包覆區(qū)域21，接下來(lái)的說(shuō)明參照第一包覆區(qū)域21來(lái)代替η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a而進(jìn)行。此外，ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15b由多個(gè)氮化鎵類半導(dǎo)體層構(gòu)成,例如能夠由ρ型GaN、ρ型InGaN、ρ型AlGaN、p型InAlGaN等構(gòu)成。ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15b包括第二包覆區(qū)域23。半導(dǎo)體區(qū)域19包括發(fā)光層13、第一包覆區(qū)域21、第二包覆區(qū)域23。發(fā)光層13能夠包括活性層25，活性層25設(shè)置在主面17a上。第一包覆區(qū)域(例如η型包覆區(qū)域)21以及第二包覆區(qū)域(例如P型包覆區(qū)域)23設(shè)置在主面17a上?；钚詫?5設(shè)置在支撐基體17與ρ型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15b以及第二包覆區(qū)域23之間。第一包覆區(qū)域21能夠由一個(gè)或者多個(gè)氮化鎵類半導(dǎo)體層構(gòu)成。第一包覆區(qū)域21優(yōu)選例如由η型InAlGaN構(gòu)成,此外，能夠由η型GaN、η型AlGaN等構(gòu)成。第二包覆區(qū)域23由多個(gè)氮化鎵類半導(dǎo)體層構(gòu)成，在本實(shí)施例中，能夠包括第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27以及第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29。第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27由AlGaN層構(gòu)成，該AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。各向異性地發(fā)生應(yīng)變的AlGaN層中，將c軸向主面17a投射的軸方向的晶格失配度與垂直于c軸且位于主面17a內(nèi)的軸方向的晶格失配度不同。第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29由與該AlGaN層的材料不同的半導(dǎo)體構(gòu)成，例如能夠由構(gòu)成元素不同的材料構(gòu)成。在第二包覆區(qū)域23中，第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29由ρ型氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成,例如由ρ型GaN、ρ型InAlGaN等構(gòu)成。第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27設(shè)置在第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29與活性層25之間。第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的電阻率P 29低于第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的電阻率P 27。第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層的帶隙大于第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的帶隙，并且，在ρ型包覆區(qū)域23中最大。
[0071]根據(jù)該氮化物半導(dǎo)體激光器11，由于第二包覆區(qū)域23包括互不相同的材料的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27、29，所以第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27,29的各個(gè)并不組成傾斜，能夠使第二包覆區(qū)域23成為光封閉性優(yōu)異的區(qū)域。此外，該第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層27設(shè)置在第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29與活性層25之間。空穴在低于第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的電阻率的第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29中傳導(dǎo)后到達(dá)第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27。
[0072]此外，由于第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層的帶隙El在ρ型包覆區(qū)域23中最大，所以能夠在第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層中增大ρ型包覆區(qū)域23中的應(yīng)變。因此，AlGaN層能夠內(nèi)含大的各向異性的應(yīng)變。
[0073]此外，由于第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變，所以與在c面上生長(zhǎng)的AlGaN相比，該AlGaN層中的空穴具有較小的有效質(zhì)量。因此，雖然第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層的電阻率高于第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的電阻率，但由有效質(zhì)量較小的空穴擔(dān)負(fù)AlGaN層中的傳導(dǎo)，所以在空穴到達(dá)第一ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27并在層27進(jìn)行傳導(dǎo)時(shí)，AlGaN層中的動(dòng)態(tài)電阻成為比從第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的電阻率所期待的值小的電阻。其結(jié)果，正向驅(qū)動(dòng)電壓下降。
[0074]因此，根據(jù)本實(shí)施方式，提供能夠縮小光封閉性的降低并且降低驅(qū)動(dòng)電壓的氮化物半導(dǎo)體激光器11，此外，提供用于該氮化物半導(dǎo)體激光器11的外延基板ΕΡ。
[0075]圖2是表示ρ型包覆區(qū)域中的兩個(gè)包覆層27、29中的應(yīng)變、電阻率、帶隙Eg及ρ型摻雜物濃度的關(guān)系的圖。參照?qǐng)D2的(a)部分，表示應(yīng)變及電阻率的關(guān)系。獲得由兩層包覆層的電阻率及有效質(zhì)量所產(chǎn)生的電氣傳導(dǎo)的技術(shù)貢獻(xiàn)，并且通過(guò)采用兩層包覆層也確保光封閉。
[0076]參照?qǐng)D1，在III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，半導(dǎo)體區(qū)域19包括與由六方晶類III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸NX所規(guī)定的m-n面交叉的第一端面28a及第二端面28b。此外，電極39設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域19上，電極41設(shè)置在支撐基體17的背面17b上。
[0077]第一包覆層21、第二包覆層23及活性層25沿半極性的主面17a的法線軸NX排列?；钚詫?5設(shè)置在第一包覆層21與第二包覆層23之間?；钚詫?5包含氮化鎵類半導(dǎo)體層，該氮化鎵類半導(dǎo)體層例如為阱層25a?；钚詫?5包括由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成的障壁層25b，阱層25a及障壁層25b交替地排列。阱層25a例如由InGaN等構(gòu)成，障壁層25b例如由GaN、InGaN等構(gòu)成?；钚詫?5能夠包含以通過(guò)半極性面的利用而產(chǎn)生波長(zhǎng)為430nm以上且570nm以下的光的方式設(shè)置的量子阱構(gòu)造。此外，半導(dǎo)體激光器元件11有利于波長(zhǎng)為480nm以上且550nm以下的光的產(chǎn)生。在上述波長(zhǎng)范圍內(nèi)，能夠提供良好的光封閉及較低的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0078]描繪有正交坐標(biāo)系S及結(jié)晶坐標(biāo)系CR。法線軸NX朝向正交坐標(biāo)系S的Z軸的方向。主面17a與由正交坐標(biāo)系S的X軸及Y軸所規(guī)定的預(yù)定的平面平行地延伸。此外，在圖1中，描繪有代表性的c面Sc。在圖1所示的實(shí)施例中，支撐基體17的III族氮化物半導(dǎo)體的c軸向III族氮化物半導(dǎo)體的m軸的方向相對(duì)于法線軸NX以有限的角度ALPHA傾斜。
[0079]III族氮化物半導(dǎo)體激光器11進(jìn)一步包括絕緣膜31及ρ型接觸區(qū)域33。ρ型接觸區(qū)域33設(shè)置在ρ型包覆區(qū)域23上。ρ型包覆區(qū)域23的帶隙能為ρ型接觸區(qū)域33的帶隙能以上。此外，第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的ρ型摻雜物濃度低于ρ型接觸區(qū)域33的ρ型摻雜物濃度。絕緣膜31覆蓋半導(dǎo)體區(qū)域19 (ρ型接觸區(qū)域33)的表面19a。絕緣膜31具有開口 31a，開口 31a在半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a與上述m_n面的交叉線LIX的方向上延伸,例如形成條紋形狀。電極39經(jīng)由開口 31a對(duì)半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a(例如ρ型接觸區(qū)域33)構(gòu)成接觸，并在上述交叉線LIX的方向上延伸。在III族氮化物半導(dǎo)體激光器11中，激光器波導(dǎo)路徑包含第一包覆層21、第二包覆層23及活性層25，此外，在上述交叉線LIX的方向上延伸。
[0080]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器11中，第一端面28a及第二端面28b與由六方晶類III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸NX所規(guī)定的m-n面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的激光諧振器包含第一及第二端面28a、28b，激光器波導(dǎo)路徑從第一及第二端面28a、28b中的一方向另一方延伸。第一及第二端面28a、28b與c面、m面或a面等至此為止的解理面不同。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器11，構(gòu)成激光諧振器的第一及第二端面28a、28b與m-n面交叉。激光器波導(dǎo)路徑在m_n面與半極性面17a的交叉線的方向上延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器11具有可實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器，在活性層25的發(fā)光中，選擇可實(shí)現(xiàn)低閾值的激光器振蕩的帶間躍遷。
[0081]此外，如圖1所示，能夠在第一及第二端面28a、28b中分別設(shè)置電介質(zhì)多層膜43a、43b。也能夠?qū)Χ嗣?8a、28b應(yīng)用端面涂敷。能夠通過(guò)端面涂敷來(lái)調(diào)整反射率。
[0082]III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11包含η側(cè)光導(dǎo)區(qū)域35及ρ側(cè)光導(dǎo)區(qū)域37。η側(cè)光導(dǎo)區(qū)域35能夠包含一個(gè)或多個(gè)η側(cè)光導(dǎo)層。ρ側(cè)光導(dǎo)區(qū)域37能夠包含一個(gè)或多個(gè)ρ側(cè)光導(dǎo)層。η側(cè)光導(dǎo)區(qū)域35例如包含η側(cè)第一光導(dǎo)層35a及η側(cè)第二光導(dǎo)層35b，且η側(cè)光導(dǎo)區(qū)域35例如由GaN、InGaN等構(gòu)成。ρ側(cè)光導(dǎo)區(qū)域37包含ρ側(cè)第一光導(dǎo)層37a及ρ側(cè)第二光導(dǎo)層37b，且ρ側(cè)光導(dǎo)區(qū)域37例如由GaN、InGaN等構(gòu)成。
[0083]對(duì)第二包覆區(qū)域23進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D1的(b)部分，第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27具有單一的帶隙能E1，第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29具有單一的帶隙能E2。優(yōu)選為帶隙能El大于帶隙能E2。由于第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的折射率nl小于第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的折射率n2，所以能夠良好地進(jìn)行ρ側(cè)區(qū)域的光封閉。
[0084]在第一及第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27、29中，添加ρ型摻雜物例如鎂(Mg)，優(yōu)選為第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度小于第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的鎂濃度。由于第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度小于第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的鎂濃度，所以能夠抑制由摻雜物的光吸收所引起的吸收損失的增大以及由摻雜物離子的離子散射所引起的遷移率的下降。
[0085]通過(guò)使第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的帶隙能El大于第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的帶隙能Ε2，能夠提高光封閉性。此外，通過(guò)使第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度小于第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的鎂濃度，減小第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的吸收損失的增大與遷移率的降低。
[0086]例如，第一ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的帶隙優(yōu)選為3.47電子伏特以上且3.63電子伏特以下。帶隙Eg的范圍相當(dāng)于波長(zhǎng)342nm?357nm。若為該范圍，則能夠獲得為封閉波長(zhǎng)為480nm?550nm的光所對(duì)應(yīng)的折射率。在該元件中，第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27比第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29更接近活性層25，從而上述帶隙值能夠使GaN類發(fā)光元件實(shí)現(xiàn)良好的光封閉。[0087]此外，例如第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度可以為8X IO17CnT3以上。在鎂濃度為該范圍時(shí)，第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的電阻率降低。此外，第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度可以為2X IO19CnT3以下。在鎂濃度為該范圍時(shí)，由離子散射所引起的遷移率降低并不大，且不會(huì)對(duì)由吸收損失所引起的閾值電流的增大產(chǎn)生顯著影響。
[0088]第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的鎂濃度可以為7X IO18CnT3以上。在鎂濃度為該范圍時(shí)，能夠提高自由霍爾濃度。此外，第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的鎂濃度可以為5X IO19CnT3以下。在鎂濃度超過(guò)該范圍時(shí)，結(jié)晶性容易惡化，難以結(jié)晶性良好地生長(zhǎng)具有足以進(jìn)行光封閉的膜厚的包覆層。
[0089]參照?qǐng)D2的(b)部分，表示應(yīng)變、電阻率及帶隙Eg的關(guān)系。通過(guò)采用兩層包覆層而獲得由電阻率及有效質(zhì)量所產(chǎn)生的電氣傳導(dǎo)的技術(shù)貢獻(xiàn)，并且基于帶隙Eg (折射率)的分布也確保光封閉。
[0090]參照?qǐng)D2的(C)部分，表示P型包覆區(qū)域的應(yīng)變、電阻率、帶隙Eg及ρ型摻雜物濃度的關(guān)系。通過(guò)采用兩層包覆層而獲得由電阻率及有效質(zhì)量所產(chǎn)生的電氣傳導(dǎo)的技術(shù)貢獻(xiàn)，并且基于帶隙Eg (折射率)的分布而確保光封閉，進(jìn)而基于Mg摻雜物濃度分布而抑制閾值電流的增加，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的下降。
[0091]對(duì)第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27賦予高帶隙及低摻雜物濃度。除此之外，難以對(duì)第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27賦予較低的電阻率。其原因在于，在提高第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的空穴密度時(shí)，增加ρ型摻雜物濃度而降低電阻率會(huì)增加由P型摻雜物離子所引起的載流子散射。
[0092]雖然第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的電阻率高，但由于內(nèi)含各向異性的壓縮應(yīng)變的AlGaN層的遷移率高，所以能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)地提高空穴濃度而降低動(dòng)態(tài)電阻。提高空穴濃度可通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn):在激光器驅(qū)動(dòng)時(shí)，從電阻率較低的第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29向第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27流入空穴。在激光器驅(qū)動(dòng)時(shí)，在空穴的有效質(zhì)量小的第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27中能夠增大空穴濃度，電阻降低。
[0093]如以上說(shuō)明，通過(guò)使第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的ρ型摻雜物濃度低于第
二P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的P型摻雜物濃度，降低由P型摻雜物所引起的離子散射。這對(duì)提高遷移率有效。該P(yáng)型摻雜物濃度降低還降低第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的光吸收。
[0094]圖3是表示ρ型包覆區(qū)域中的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的可實(shí)現(xiàn)的構(gòu)造的圖。第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27構(gòu)成結(jié)30a。在該實(shí)施例中，第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27在基底的光導(dǎo)層構(gòu)成結(jié)30b。第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29在接觸層33構(gòu)成結(jié)30c。認(rèn)為在設(shè)置于半極性面上的AlGaN不發(fā)生松弛而內(nèi)含各向異性的應(yīng)變時(shí)，通過(guò)該應(yīng)變而解除價(jià)帶的退化，空穴的有效質(zhì)量減小。第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN中的Al組成例如可以為0.02以上且0.1以下。第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN的厚度例如可以為IOOnm以上且500nm以下。在第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN的厚度為該范圍時(shí)，能夠不發(fā)生松弛而提供良好的光封閉。
[0095]如圖3的(a)部分所示，在第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29由GaN構(gòu)成時(shí)，與三元類或四元類氮化物半導(dǎo)體相比，容易減小第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的電阻率。即，根據(jù)該方式，能夠獲得基于GaN的低的電阻率和基于InAlGaN層的小的有效質(zhì)量的技術(shù)
-Tj.士 [>貝獻(xiàn)。
[0096]如圖3的(b)部分所示，第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29由InAlGaN構(gòu)成，且在基底的AlGaN層27構(gòu)成結(jié)30a。在第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變時(shí)，由各向異性的應(yīng)變引起而第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29中的空穴的有效質(zhì)量也減小。該有效質(zhì)量減小在從第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29容易對(duì)第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層27流入空穴的方面有效。即，能夠獲得InAlGaN層的低的電阻率和基于AlGaN層的小的有效質(zhì)量的技術(shù)貢獻(xiàn)。
[0097]如圖3的(C)部分所示，第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29由InAlGaN以及GaN中的至少任一個(gè)構(gòu)成，該AlGaN層27內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。因此，容易地實(shí)現(xiàn)從第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29對(duì)第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的空穴流入。
[0098]在四元類氮化物半導(dǎo)體中，與三元類氮化物半導(dǎo)體相比，能夠相互獨(dú)立地決定帶隙及晶格常數(shù)。其對(duì)晶格失配的調(diào)整有益。為了增大帶隙Eg，需要提高InAlGaN的Al組成及In組成，在InAlGaN中晶格匹配較為復(fù)雜。設(shè)置在半極性面上的InAlGaN無(wú)法使c軸的傾斜方向(以下，記為“偏離方向”)與垂直于該偏離方向的方向的兩者同時(shí)相對(duì)于GaN進(jìn)行晶格匹配。其原因在于，晶格常數(shù)的比c/a在GaN、AIN、InN中分別不同。因InAlGaN的松弛，會(huì)變得無(wú)法獲得有效質(zhì)量的下降效果。
[0099]在圖3的(a)部分、(b)部分及(C)部分所示的ρ型包覆區(qū)域中，在第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27、29的界面，未形成有引起松弛的程度的實(shí)質(zhì)性的失配位錯(cuò)。此夕卜，雖然第二包覆區(qū)域23在發(fā)光層13上生長(zhǎng)，但在第二包覆區(qū)域23與發(fā)光層13的界面，未形成有引起松弛的程度的實(shí)質(zhì)性的失配位錯(cuò)。
[0100]在第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層27由AlGaN構(gòu)成的構(gòu)造中，在散射因子方面，三元構(gòu)成元素的氮化物小于四元構(gòu)成元素的氮化物。此外，在與具有某一帶隙的InAlGaN相同的帶隙的AlGaN中，由于能夠使該AlGaN的Al組成低于該InAlGaN的Al組成，且能夠使AlGaN的生長(zhǎng)溫度高于InAlGaN的生長(zhǎng)溫度，所以在AlGaN生長(zhǎng)中氧氣的取入小于InAlGaN的生長(zhǎng)。因此，能夠降低由氧氣等雜質(zhì)所引起的載流子散射。例如，AlGaN中的氧氣濃度可以為3X1017(3E+17)cnT3以下。根據(jù)這些理由，能夠?qū)lGaN的遷移率提高至與InAlGaN相同程度以上。
[0101]支撐基體17上的半導(dǎo)體區(qū)域19包含在支撐基體17的主面17a的法線軸NX的方向上排列的多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層(21、13、23、33)。在半導(dǎo)體區(qū)域19內(nèi)，存在這些III族氮化物半導(dǎo)體層所形成的多個(gè)結(jié)(界面)，在一實(shí)施例中，在這些界面，未形成有引起松弛的程度的失配位錯(cuò)。因此，在支撐基體17的主面17a例如由GaN構(gòu)成時(shí)，半導(dǎo)體區(qū)域19的III族氮化物半導(dǎo)體層分別內(nèi)含對(duì)應(yīng)于其晶格常數(shù)與GaN的晶格常數(shù)的差異的應(yīng)變。
[0102](晶格匹配的方式I)
[0103]在支撐基體17為GaN基板時(shí)，該GaN基板的c軸的晶格常數(shù)Dl (GaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分Dl (GaN) ρ、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分Dl (GaN)η。第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的InAlGaN層的c軸的晶格常數(shù)Dl (InAlGaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分Dl (InAlGaN) ρ、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分 Dl (InAlGaN) η。在將 InAlGaN 層的晶格失配度 Rlp 以(Dl (InAlGaN) p-Dl (GaN) ρ) /Dl(GaN)p規(guī)定時(shí)，該晶格失配度Rlp為-0.15%以上且+0.2%以下。
[0104]在該構(gòu)造中，失配位錯(cuò)不會(huì)進(jìn)入具有大到能夠構(gòu)成包覆的程度的帶隙的第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29中。上述條件意圖使與晶格匹配相關(guān)的兩個(gè)晶軸中的C軸的晶格常數(shù)進(jìn)行晶格匹配，且第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的另一軸(a軸或m軸)發(fā)生應(yīng)變。通過(guò)該各向異性的應(yīng)變，能夠達(dá)成上述有效質(zhì)量的下降效果。
[0105](晶格匹配的方式2)
[0106]在支撐基體17為GaN基板時(shí)，與該GaN基板的c軸正交的晶軸(a軸或m軸)的晶格常數(shù)D2 (GaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分D2 (GaN) ρ、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分D2 (GaN) η。與第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的InAlGaN層的c軸正交的晶軸的晶格常數(shù)D2 (InAlGaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分D2 (InAlGaN)P、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分D2 (InAlGaN) η。在將InAlGaN層的晶格失配度R2p 以(D2 (InAlGaN) p-D2 (GaN) ρ)/D2 (GaN) ρ 規(guī)定時(shí)，該晶格失配度 R2p 為-0.15% 以上且+0.2%以下。另外，在偏離方向準(zhǔn)確地為a軸或者m軸時(shí)，D2 (GaN) η與D2 (InAlGaN) η為零。在偏離方向稍微從a軸或者m軸偏移時(shí)，D2 (GaN)η與D2 (InAlGaN)η為接近零的非常小的值。
[0107]在該構(gòu)造中，雖然包覆區(qū)域具有大的帶隙，但失配位錯(cuò)不會(huì)進(jìn)入第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29與下側(cè)的AlGaN層27的界面。意圖使關(guān)于晶格匹配的兩個(gè)晶軸中的與c軸正交的晶格常數(shù)進(jìn)行晶格匹配，且第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29已在c軸方向上發(fā)生應(yīng)變。通過(guò)該各向異性的應(yīng)變，能夠達(dá)成上述有效質(zhì)量的下降效果。
[0108](晶格匹配的方式3)
[0109]支撐基體17為GaN基板，該GaN基板的c軸向GaN基板的a軸及m軸中的任一晶軸(此處為m軸)傾斜。GaN基板的c軸的晶格常數(shù)Dl (GaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分Dl (GaN)ρ、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分Dl (GaN)η。第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的InAlGaN層的c軸的晶格常數(shù)Dl (InAlGaN)包含平行于支撐基體17的主面17a的成分Dl (InAlGaN) ρ、及垂直于支撐基體17的主面17a的成分Dl (InAlGaN)η。該 InAlGaN 層的晶格失配度 Rlp 以(Dl (InAlGaN) p_DI (GaN) p)/Dl (GaN) ρ 規(guī)定。該晶格失配度Rlp為-0.15%以上且0%以下。在c軸向m軸的方向傾斜的方式中，關(guān)于a軸,第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的InAlGaN層的晶格失配度R2p以(D2 (InAlGaN) p-D2 (GaN)P)/D2 (GaN)ρ規(guī)定。該晶格失配度R2p滿足0%以上且0.2%以下。其中，D2 (InAlGaN)ρ與Dl(InAlGaN)P 正交，D2 (GaN) ρ 與 Dl(GaN)P 正交。
[0110]在該構(gòu)造中，不使與晶格匹配相關(guān)的兩個(gè)晶軸中的任一個(gè)晶軸進(jìn)行晶格匹配。即，兩個(gè)晶軸均在較小的某種程度的范圍內(nèi)發(fā)生應(yīng)變。在具有大到能夠構(gòu)成包覆的程度的帶隙的第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的InAlGaN中進(jìn)行與另一個(gè)晶軸相關(guān)的晶格匹配時(shí)，有另一個(gè)晶格失配度變大，第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的InAlGaN發(fā)生松弛的可能性。在使用這樣的InAlGaN時(shí)，兩晶軸均不進(jìn)行晶格匹配，但為了避免松弛，向InAlGaN提供降低晶格失配度的組成較為有效。通過(guò)與兩軸相關(guān)的各向異性的應(yīng)變，能夠提供上述有效質(zhì)量下降。
[0111]包覆區(qū)域以在內(nèi)側(cè)的光波導(dǎo)路徑內(nèi)封閉光的方式發(fā)揮作用。在第二包覆區(qū)域23(ρ型包覆區(qū)域)由兩個(gè)半導(dǎo)體層構(gòu)成時(shí)，盡管僅通過(guò)該P(yáng)型包覆區(qū)域的一個(gè)半導(dǎo)體層無(wú)法提供充分的光封閉，但第二包覆區(qū)域23的兩個(gè)半導(dǎo)體層的總厚度厚至足以進(jìn)行光封閉的程度，從而通過(guò)這兩層提供充分的光封閉。
[0112]例如，第二包覆區(qū)域23的厚度d23(參照?qǐng)D1)優(yōu)選為300nm以上且1000nm以下。在第二包覆區(qū)域23的厚度d23為300nm以上時(shí)，對(duì)發(fā)光層13的光封閉變得良好，抑制光向P型接觸區(qū)域33及電極39的泄漏。此外，在第二包覆區(qū)域23的厚度d23為1000nm以下時(shí)，伴隨串行電阻成分增加的驅(qū)動(dòng)電壓的增加得到抑制。
[0113]第一及第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27、29分別具有厚度dl及d2。第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的厚度d2優(yōu)選為滿足0.2 ( d2/(dl+d2)≤0.6。在第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的厚度d2具有上述范圍的值時(shí)，第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29能夠與具有剩余厚度dl的第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27 —起提供良好的光封閉及低的驅(qū)動(dòng)電壓。例如，具有上述范圍的厚度d2的第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29因其低的電阻率而對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的下降產(chǎn)生貢獻(xiàn)，此外，具有上述范圍的剩余厚度的第一P型III族氮化物半導(dǎo)體層27因其較低的有效質(zhì)量而對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的下降產(chǎn)生貢獻(xiàn)。分別具有上述范圍內(nèi)的厚度的第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27、29比用于與電極39構(gòu)成良好的接觸所需的接觸區(qū)域33的厚度大。
[0114]第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的厚度小于基于其材料的臨界膜厚。由此，能夠避免第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27發(fā)生松弛。此外，第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29的厚度小于 基于其材料的臨界膜厚。由此，能夠避免第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層29發(fā)生松弛。
[0115]如上述說(shuō)明，支撐基體17(外延基板EP的基板)的主面17a表示半極性。主面(外延基板EP的基板主面)17a與基準(zhǔn)軸Cx所構(gòu)成的角度ALPHA優(yōu)選為10度以上且80度以下或者100度以上且170度以下。在支撐基體17的主面17a的傾斜為該角度范圍時(shí)，空穴的有效質(zhì)量變得充分小，從而有效地表現(xiàn)出包含第一及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27,29的ρ型包覆區(qū)域23的效果。
[0116]此外，主面17a與基準(zhǔn)軸Cx所構(gòu)成的角度ALPHA優(yōu)選為63度以上且80度以下或者100度以上且117度以下。在主面17a的傾斜為該角度范圍時(shí)，用于應(yīng)用于包覆的InAlGaN層的生長(zhǎng)的基底的半極性面(B卩，主面17a)在該InAlGaN生長(zhǎng)中的銦取入上優(yōu)異。因優(yōu)異的In取入，能夠生長(zhǎng)良好的結(jié)晶性的InAlGaN,容易向η型以及ρ型包覆構(gòu)造提供電氣傳導(dǎo)良好的InAlGaN層。此時(shí)，c軸優(yōu)選在從該c軸向氮化鎵類半導(dǎo)體的m軸的方向上傾斜。
[0117]再次參照?qǐng)D1，P型接觸區(qū)域33設(shè)置為對(duì)第二包覆區(qū)域23構(gòu)成結(jié)，電極15設(shè)置為對(duì)P型接觸區(qū)域33構(gòu)成結(jié)。P型接觸區(qū)域33的厚度例如小于300nm，ρ型接觸區(qū)域33的厚度例如可以為IOnm以上。ρ型接觸區(qū)域33的ρ型摻雜物濃度例如為5X 102° (5Ε+20) cm—3以下，P型接觸區(qū)域33的ρ型摻雜物濃度例如可以為1X1019(1E+I9)cm_3以上。
[0118]優(yōu)選為第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的電阻率小于ρ型接觸區(qū)域33的電阻率。此時(shí)，在P型接觸區(qū)域33比第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29薄時(shí)，減小元件電阻的增加，另一方面，空穴從P型接觸區(qū)域33提供給低電阻率的第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的降低產(chǎn)生貢獻(xiàn)。進(jìn)而，對(duì)內(nèi)含各向異性的應(yīng)變的第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27從第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29提供空穴。
[0119]在第二包覆區(qū)域23中，第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29的帶隙能E2優(yōu)選為ρ型接觸區(qū)域33的帶隙能Ec以上。根據(jù)該構(gòu)造，從帶隙能小且受體的活化能小的ρ型接觸區(qū)域33向電阻率低的第二 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層29提供空穴，從而對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的下降產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
[0120]在設(shè)置于支撐基體17的主面17a與InGaN光導(dǎo)層35之間的η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a中，InGaN光導(dǎo)層35設(shè)置在η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a與活性層13之間。在某一實(shí)施例中，InGaN光導(dǎo)層35與η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a的界面(圖1所示的界面20a)中的失配位錯(cuò)密度優(yōu)選為5 X IO3CnT1以上且I X IO5CnT1以下的范圍。在該方式中，由于設(shè)置在η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a與活性層13之間的InGaN光導(dǎo)層33對(duì)于η型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域15a發(fā)生松弛，所以在第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層中能夠增強(qiáng)各向異性的應(yīng)變。即使將失配位錯(cuò)導(dǎo)入到η側(cè)第一光導(dǎo)層35a與η側(cè)第二光導(dǎo)層35b的界面，也能夠獲得同樣的效果。
[0121]在一實(shí)施例中，優(yōu)選η型包覆區(qū)域21包括InAlGaN層，第一 ρ型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層的Al組成低于η型包覆區(qū)域21的InAlGaN層的Al組成。在該方式中，由于η型包覆區(qū)域21包括InAlGaN層，能夠使在η型包覆區(qū)域21的InAlGaN層中內(nèi)含的應(yīng)變小于在第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層中內(nèi)含的應(yīng)變。因此，能夠抑制η型包覆區(qū)域21的InAlGaN層的松弛，其結(jié)果，能夠防止由η型包覆區(qū)域21的InAlGaN層的松弛所引起而第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層27的AlGaN層的應(yīng)變降低。
[0122](實(shí)施例1)
[0123]圖4是概略性地表示在實(shí)施例1中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器依照?qǐng)D5所示的步驟流程而制作。
[0124]在步驟SlOl中，準(zhǔn)備具有半極性主面的III族氮化物基板。在本實(shí)施例中，準(zhǔn)備具有向m軸方向以75度的角度傾斜的半極性主面的GaN基板51。該半極性主面的面取向與(20-21)面對(duì)應(yīng)。在該GaN基板51的半極性主面上，生長(zhǎng)具有在振蕩波長(zhǎng)為520nm帶進(jìn)行動(dòng)作的LD構(gòu)造LDl的半導(dǎo)體區(qū)域。
[0125]在步驟S102中，在生長(zhǎng)爐內(nèi)配置GaN基板51后，進(jìn)行GaN基板51的前處理(熱清洗)。該前處理在包含氨及氫的環(huán)境中，在攝氏1050度的熱處理溫度、10分鐘的處理時(shí)間的條件下進(jìn)行。
[0126]在該前處理后，在步驟S103中，以攝氏1050度的生長(zhǎng)溫度在GaN基板51上生長(zhǎng)η型GaN層53等氮化鎵類半導(dǎo)體層。η型GaN層53的厚度例如為500nm。在步驟S104中，在該氮化鎵類半導(dǎo)體層上生長(zhǎng)η型包覆區(qū)域。η型包覆區(qū)域包含例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的InAlGaN層55。該η型包覆區(qū)域的厚度例如為2 μ m。η型InAlGaN層55內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。在步驟S105中，生長(zhǎng)η型包覆區(qū)域上的η側(cè)光導(dǎo)層。在本實(shí)施例中，η側(cè)光導(dǎo)層包含例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的η型InGaN層57。η型InGaN層57的厚度例如為200nm。η型InGaN層57內(nèi)含壓縮應(yīng)變。
[0127]在下一個(gè)步驟中，在η側(cè)光導(dǎo)層上生長(zhǎng)活性層59。活性層59包含障壁層及阱層。在本實(shí)施例中，在步驟S106中生長(zhǎng)障壁層，在步驟S107中生長(zhǎng)阱層。障壁層包含例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的GaN層59a，該GaN層59a的厚度例如為15nm。阱層包含例如以攝氏790度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的1%^&(|.小層59b，InGaN層59b的厚度例如為3nm。該InGaN層59b內(nèi)含壓縮應(yīng)變。
[0128]在步驟S108中，在活性層59上生長(zhǎng)ρ側(cè)光導(dǎo)層61。在本實(shí)施例中，P側(cè)光導(dǎo)層61包含例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的InGaN層61。ρ側(cè)InGaN層61的厚度例如為200nm。ρ側(cè)InGaN層61內(nèi)含壓縮應(yīng)變。
[0129]在步驟S109中，在ρ側(cè)光導(dǎo)層61上生長(zhǎng)ρ型包覆區(qū)域65。P型包覆區(qū)域65的生長(zhǎng)在步驟SllO中，首先以在P側(cè)光導(dǎo)層構(gòu)成結(jié)的方式生長(zhǎng)第一包覆層。第一包覆層為P型Alatl5Gaa95N層67。該ρ型Alatl5Gaa95N層67例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)。該ρ型 In0.Q3Alai4Gaa83N 層 67 的厚度例如為 200nm。ρ 型 Inatl3Alai4Gaa83N 層 67 在 ρ 側(cè)光導(dǎo)層構(gòu)成結(jié)，此外，內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。P型Alatl5Gaa95N層67的電阻率例如為25 Ω cm。ρ型Al0.Q5GaQ.95N 層 67 的帶隙能為 3.54eV。ρ 型 Alatl5Gaa95N 層 67 的 Mg 濃度例如為 3 X IO18Cm'
[0130]在ρ型包覆區(qū)域65的生長(zhǎng)中，接著在步驟SI 11中，以在第一包覆層構(gòu)成結(jié)的方式共格(coherent)地生長(zhǎng)第二包覆層。在第二包覆層的生長(zhǎng)中，生長(zhǎng)P型Inaci2Alaci7Gaa91N層69。該ρ型In。.Cl2Alatl7Gaa91N層69例如以攝氏840度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)。該ρ型1% Q2Al0.07Ga0.91Ν 層 69 的厚度例如為 200nm。ρ 型 In0.02A10.07Ga0.91N 層 69 在第一包覆層構(gòu)成結(jié)，此外，內(nèi)含各向異性的應(yīng)變。第一包覆層的InAlGaN關(guān)于a軸方向相對(duì)于GaN具有-0.1 %的晶格失配度，關(guān)于c軸的傾斜方向相對(duì)于GaN具有-0.2%的晶格失配度。第二包覆層的InAlGaN關(guān)于a軸方向與GaN大致晶格匹配，關(guān)于c軸的傾斜方向具有-0.08%的晶格失配度。 [0131]在本實(shí)施例中，ρ型In0.Q2Al0.07Ga0.91N層69的電阻率例如為8 Ω cm。ρ型In0.Q2A1q.07Ga0.91N 層 69 的帶隙能為 3.48eV,該值小于 ρ 型 Al0.05Ga0.95N 層 67 的值。ρ 型In0.Q2Al0.07Ga0.91N 層 69 的 Mg 濃度例如為 I X 1019cm_3，該值大于 ρ 型 Alatl5Gaa95N 層 67 的值。IeV以1.602Χ 10_19焦耳換算。
[0132]在步驟S112中，在P型包覆區(qū)域65上生長(zhǎng)具有構(gòu)成歐姆性的結(jié)的摻雜物濃度以及厚度的P型接觸層71。在本實(shí)施例中，P型接觸層71包含例如以攝氏1000度的生長(zhǎng)溫度生長(zhǎng)的GaN層。ρ型接觸層71的厚度例如為50nm。ρ型接觸層71的ρ型GaN的電阻率例如為10 Ω -cm, ρ型接觸層71的Mg濃度例如為I X 102°cm_3。通過(guò)這些步驟，制作外延基板 EP1。
[0133]在步驟SI 13中，在P型接觸層71上使絕緣膜成膜，此外，在該絕緣膜上，通過(guò)濕式蝕刻而形成在激光器波導(dǎo)路徑的方向上延伸的條紋窗，從而形成保護(hù)絕緣層73。條紋窗的寬度例如為10 μ m。在P型接觸層71及保護(hù)絕緣層73上形成陽(yáng)極電極75，且在GaN基板的背面形成陰極電極77。陽(yáng)極電極75經(jīng)由條紋窗在ρ型接觸層71構(gòu)成接觸。陽(yáng)極電極75包括由Ni/Au構(gòu)成的歐姆電極及由Ti/Au構(gòu)成的焊墊電極，且它們通過(guò)蒸鍍而形成。直到基板厚度成為80 μ m左右為止研磨基板之后，形成陰極電極77。陰極電極77包括由Ti/Al構(gòu)成的歐姆電極及由Ti/Au構(gòu)成的焊墊電極，且它們通過(guò)蒸鍍而形成。通過(guò)這些步驟，從外延基板EPl制作基板制品。
[0134]在步驟S114中，從基板制品制作激光棒。激光棒的諧振器長(zhǎng)度為600 μ m。在激光棒的激光器端面上，成膜電介質(zhì)多層膜。電介質(zhì)多層膜由例如Si02/Ti02的多層膜構(gòu)成。
[0135]與上述LD構(gòu)造的制作不同地，制作包括由單一的ρ型包覆層(ρ型Inatl3Alai4Gaa83N層，厚度為400nm)構(gòu)成的ρ包覆區(qū)域的LD構(gòu)造LC1。LD構(gòu)造LCl除了 ρ型包覆區(qū)域的構(gòu)造外，具有與LD構(gòu)造LDl相同的構(gòu)造。
[0136]圖6是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體激光器LDl與半導(dǎo)體激光器LCl的驅(qū)動(dòng)特性(I_V曲線)的圖。圖6表示包括具有單一的組成的單一的ρ型AlGaN包覆層(ρ型Alatl5Gaa95N層，厚度為400nm)的半導(dǎo)體激光器LCl的驅(qū)動(dòng)特性C(LCl)、包括包含各向異性的應(yīng)變的ρ型AlGaN包覆層(ρ型Ala 05Ga0.95N層，厚度為200nm)和包含各向異性的應(yīng)變的ρ型InAlGaN包覆層(P型Inatl2Alatl7Gaa91N層，厚度為200nm)的半導(dǎo)體激光器LDl的驅(qū)動(dòng)特性C(LDl)。若將驅(qū)動(dòng)特性C(LDl)與驅(qū)動(dòng)特性C(LCl)進(jìn)行比較，與驅(qū)動(dòng)特性C(LCl)的正向驅(qū)動(dòng)電壓Vf(LCl)相比，驅(qū)動(dòng)特性C(LDl)的正向驅(qū)動(dòng)電壓Vf(LDl)降低。該Vf的降低不能僅根據(jù)使用了電阻率低于P型AlGaN的ρ型InAlGaN的效果來(lái)說(shuō)明，表示還有追加的作用。這是因?yàn)槿缦略?兩者的微分電阻dV/dJ都是2Ε-4Ω cm2左右，比從ρ型AlGaN包覆層的電阻率設(shè)想的值還低一位。此外，根據(jù)使用了剖面TEM(Transmission Electron Microscope,穿透式電子顯微鏡)的觀察，在P側(cè)光導(dǎo)層與P型包覆區(qū)域的界面、P型包覆區(qū)域與P型接觸層的界面、這兩個(gè)包覆區(qū)域的界面的任一處均未發(fā)現(xiàn)失配位錯(cuò)。
[0137]雖然上述半導(dǎo)體激光器LDl以及半導(dǎo)體激光器LCl的P型包覆區(qū)域中的第一層的P型Alatl5Gaa95N層的電阻率(25Qcn)都比較高，但圖6的J-V曲線表示在半導(dǎo)體激光器LDI中驅(qū)動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)的電阻降低。其理由之一在于，存在與在半極性上內(nèi)含各向異性的應(yīng)變的AlGaN層中載流子的有效質(zhì)量降低，從第二層的、載流子濃度大的ρ型InAlGaN包覆層(或者P型GaN)流入的載流子有效率地流過(guò)有關(guān)的可能性。認(rèn)為根據(jù)由多個(gè)層(例如兩層)構(gòu)成的包覆區(qū)域的內(nèi)含各向異性的應(yīng)變的AlGaN層和在該AlGaN層構(gòu)成結(jié)且具有大的空穴濃度的其他P型包覆層(即，低的電阻率)的組合，更明顯地提供這個(gè)效果。
[0138](實(shí)施例2)
[0139]圖7是概略性地表示在實(shí)施例2中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。實(shí)施例2的半導(dǎo)體激光器LD2生長(zhǎng)ρ型GaN層68來(lái)代替半導(dǎo)體激光器LDl中的第二包覆層的InAlGaN層69。第二包覆層的P型GaN層68的電阻率例如為3 Ω.cm，ρ型GaN層68的Mg濃度例如為I X 1019cm_3。在以12kA/cm2的注入電流與實(shí)施例1的半導(dǎo)體激光器LDl進(jìn)行比較時(shí)，半導(dǎo)體激光器LD2的驅(qū)動(dòng)電壓Vf比半導(dǎo)體激光器LDl的驅(qū)動(dòng)電壓Vf下降
0.4伏特。
[0140](實(shí)施例3)
[0141]圖8是概略性地表示在實(shí)施例3中制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器的構(gòu)造的圖。參照?qǐng)D8的(a)部分、(b)部分及(c)部分，ρ型包覆區(qū)域包含在發(fā)光層構(gòu)成結(jié)的ρ型InAlGaN包覆層、及在該ρ型InAlGaN包覆層構(gòu)成結(jié)的ρ型GaN包覆層。
[0142]通過(guò)從在第二包覆層中使用了 ρ型GaN層的實(shí)施例2中的光導(dǎo)層變更該光導(dǎo)層的構(gòu)造，能夠獲得閾值電流下降的效果。如圖8的(a)部分所示，優(yōu)選為將ρ側(cè)及η側(cè)的光導(dǎo)層的InGaN的銦組成設(shè)為大于0.03的值，例如設(shè)為0.04以上。根據(jù)該實(shí)施例，由于η側(cè)及P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成均為上述值以上，因此能夠提高這些InGaN光導(dǎo)層的折射率。因此，能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0143]在另一實(shí)施例中，如圖8的(b)部分所示，優(yōu)選為η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成大于P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成。另外，這里η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積為8，ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積為4，η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的值較大。根據(jù)該實(shí)施例，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成，所以在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上進(jìn)行傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而ρ型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。在該構(gòu)造中，即使是在P型包覆區(qū)域的折射率稍微高的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)充分的光封閉。與增大光導(dǎo)層的銦組成的構(gòu)造相比，將非對(duì)稱的銦組成用于P側(cè)及η側(cè)的光導(dǎo)層可擴(kuò)大關(guān)于離設(shè)計(jì)值的偏差的容許范圍。
[0144]在再其他的實(shí)施例中，如圖8的(C)部分所示，優(yōu)選為η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度。另外，這里，η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積為7.5，ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積為4.5，η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的值較大。根據(jù)該實(shí)施例，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度，在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上進(jìn)行傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而ρ型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0145]根據(jù)該實(shí)施例，優(yōu)選η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積大于P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積，η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積為2以上且10以下。其中，η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度的單位以nm表示,η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成以相對(duì)于III族構(gòu)成元素的摩爾比表示。根據(jù)該實(shí)施例，由于使η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積大于ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與銦組成之積，在包含活性層的光波導(dǎo)路徑上進(jìn)行傳播的光的電場(chǎng)分布的峰值靠近η型區(qū)域，即使是在為了低驅(qū)動(dòng)電壓而P型包覆區(qū)域的折射率比光封閉所期望的值稍微高時(shí)，也能夠?qū)⒐獠▽?dǎo)路徑整體上良好的光封閉提供給發(fā)光元件。
[0146]對(duì)于實(shí)施例3，以第二包覆層為GaN層為例進(jìn)行說(shuō)明，但第二包覆層為InAlGaN時(shí)也能夠獲得相同的技術(shù)貢獻(xiàn)。
[0147](實(shí)施例4)
[0148]在圖8的構(gòu)造中，η側(cè)光導(dǎo)層位于活性層下，P側(cè)光導(dǎo)層位于活性層上。在圖8的(a)部分的構(gòu)造中，η側(cè)光導(dǎo)層的組成以及厚度分別與ρ側(cè)光導(dǎo)層的組成以及厚度相同，夾著活性層的兩個(gè)光導(dǎo)層構(gòu)造對(duì)稱。夾著活性層的兩個(gè)光導(dǎo)層可以在膜厚和/或組成上具有互不相同的構(gòu)造、即具有非對(duì)稱的構(gòu)造。圖8的(b)部以及(c)部表示夾著活性層的兩個(gè)光導(dǎo)層在膜厚或者組成上具有互不相同的構(gòu)造、即具有非對(duì)稱的構(gòu)造。這樣的非對(duì)稱的InGaN光導(dǎo)構(gòu)造能夠使η側(cè)InGaN層向c軸的傾斜方向松弛。通過(guò)該松弛，能夠增強(qiáng)AlGaN包覆層的應(yīng)變中的各向異性，能夠進(jìn)一步改善AlGaN包覆層中的遷移率。在該構(gòu)造中，失配位錯(cuò)導(dǎo)入到η側(cè)InGaN層與其基底氮化物層的界面。在該失配位錯(cuò)的密度為5 X IO3CnT1?IXlO5cnT1的范圍內(nèi)時(shí)，由于該界面從阱層偏離，所以對(duì)于發(fā)光特性的惡劣影響小。
[0149]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，圖示并說(shuō)明了本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)本發(fā)明能夠在配置以及細(xì)節(jié)中進(jìn)行變更而不脫離這樣的原理。本發(fā)明并不限定于在本實(shí)施方式中公開的特定的結(jié)構(gòu)。
[0150]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0151]如以上所說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式，提供能夠縮小光封閉性的降低并且降低驅(qū)動(dòng)電壓的氮化物半導(dǎo)體激光器。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，提供用于該氮化物半導(dǎo)體激光器的外延基板。因此，對(duì)從權(quán)利要求范圍及其精神的范圍而來(lái)的全部修正以及變形請(qǐng)求權(quán)利。
[0152]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0153]11...III族氮化物半導(dǎo)體激 光器元件、13...發(fā)光層、15a、15b…氮化物半導(dǎo)體區(qū)域、17…支撐基體、17a...支撐基體主面、17b…支撐基體背面、19...半導(dǎo)體區(qū)域、19a...半導(dǎo)體區(qū)域表面、21...第一包覆層、23…第二包覆層、25…活性層、25a…阱層、25b…障壁層、28a、28b…端面、ALPHA…角度、Sc…c面、NX…法線軸、31…絕緣膜、31a…絕緣膜開口、35...M則光導(dǎo)區(qū)域、37...ρ側(cè)光導(dǎo)區(qū)域、39...電極、41...電極、43a、43b…電介質(zhì)多層膜、51...基板、51a…半極性主面、53…緩沖層、55...η型包覆區(qū)域、57...1nGaN層、59…活性層、61...1nGaN層、65…ρ 型包覆區(qū)域、67...ρ 型 Ala05Gaa95N 層、69…ρ 型 In0 02Al0 07Ga0 91N 層 69、71 …ρ 型接觸層。
【權(quán)利要求】
1.一種氮化物半導(dǎo)體激光器，包括: 導(dǎo)電性的支撐基體，具有由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成的主面； 活性層，設(shè)置在所述主面上；以及 P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述主面上， 所述主面相對(duì)于與在所述氮化鎵類半導(dǎo)體的c軸方向上延伸的基準(zhǔn)軸正交的基準(zhǔn)面傾斜， 所述活性層設(shè)置在所述支撐基體與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型包覆區(qū)域， 所述P型包覆區(qū)域包括第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層由AlGaN層構(gòu)成， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層由與所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層不同的材料構(gòu)成， 所述AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的帶隙在所述P型包覆區(qū)域中最大， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率低于所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 還包括設(shè)置在所述支撐基體的所述主面與所述活性層之間的η型包覆區(qū)域， 所述η型包覆區(qū)域包括InAlGaN層， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的Al組成低于所述η型包覆區(qū)域的所述InAlGaN層的Al組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙能大于所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙能。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的帶隙為3.47電子伏特以上且3.63電子伏特以下。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 在所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層中添加鎂(Mg)， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度小于所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的鎂濃度為8Χ IO17CnT3以上且2Χ IO19CnT3以下。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中，所述P型包覆區(qū)域的厚度為300nm以上且1000nm以下， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層分別具有厚度dl以及d2，所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的厚度滿足0.2≤d2/(dl+d2)≤0.6。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述支撐基體的所述主面與所述基準(zhǔn)軸所構(gòu)成的角度為10度以上80度以下或者100度以上170度以下。
9.如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述支撐基體的所述主面與所述基準(zhǔn)軸所構(gòu)成的角度為63度以上80度以下或者100度以上117度以下。
10.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 還包括與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成接觸的電極， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型接觸區(qū)域，該P(yáng)型接觸區(qū)域設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上且用于與所述電極構(gòu)成結(jié)， 所述P型接觸區(qū)域的厚度小于300nm， 所述P型包覆區(qū)域的帶隙能為所述P型接觸區(qū)域的帶隙能以上。
11.如權(quán)利要求1至10的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 還包括與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成接觸的電極， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型接觸區(qū)域，該P(yáng)型接觸區(qū)域設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上且用于與所述電極構(gòu)成結(jié)， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的P型摻雜物濃度低于所述P型接觸區(qū)域的P型摻雜物濃度。
12.如權(quán)利要求11所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率小于所述P型接觸區(qū)域的電阻率。
13.如權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層包括內(nèi)含應(yīng)變的InAlGaN層。
14.如權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層包括GaN層。
15.如權(quán)利要求1至14的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 所述活性層設(shè)置為產(chǎn)生480nm以上且550nm以下的光。
16.如權(quán)利要求1至15的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中，還包括: η側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間；以及 P側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述P型包覆區(qū)域之間， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度大于所述P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度。
17.如權(quán)利要求1至16的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中，還包括: η側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間；以及 P側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述P型包覆區(qū)域之間， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成大于所述ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成。
18.如權(quán)利要求1至17的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中，還包括: η側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間；以及P側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述P型包覆區(qū)域之間， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成為0.04以上。
19.如權(quán)利要求1至18的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中，還包括: η側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述支撐基體之間；以及 P側(cè)InGaN光導(dǎo)層，設(shè)置在所述活性層與所述P型包覆區(qū)域之間， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積大于所述ρ側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述P側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成之積為2以上且10以下，其中，所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的厚度的單位以nm表示,所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層的銦組成以相對(duì)于III族構(gòu)成元素的摩爾比表示。
20.如權(quán)利要求16至19的任一項(xiàng)所述的氮化物半導(dǎo)體激光器，其中， 還包括設(shè)置在所述支撐基體的所述主面與所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層之間的氮化物半導(dǎo)體層， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層設(shè)置在所述氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間， 所述η側(cè)InGaN光導(dǎo)層與所述氮化物半導(dǎo)體層的界面中的失配位錯(cuò)密度在5Χ IO3CnT1以上且I X IO5CnT1以下的范圍內(nèi)。
21.—種外延基板，用于氮化物半導(dǎo)體激光器，所述外延基板包括: 基板，具有由氮化鎵類半導(dǎo)體構(gòu)成的主面； 活性層，設(shè)置在所述主面上；以及 P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述主面上， 所述主面相對(duì)于與在所述氮化鎵類半導(dǎo)體的c軸方向上延伸的基準(zhǔn)軸正交的基準(zhǔn)面傾斜， 所述活性層設(shè)置在所述支撐基體與所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括P型包覆區(qū)域， 所述P型包覆區(qū)域包括第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層以及第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述活性層之間， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層由AlGaN層構(gòu)成， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層不同， 所述AlGaN層內(nèi)含各向異性的應(yīng)變， 所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的帶隙在所述ρ型包覆區(qū)域中最大， 所述第二 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率低于所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的電阻率。
22.如權(quán)利要求21所述的外延基板，其中， 還包括設(shè)置在所述基板的所述主面與所述活性層之間的η型包覆區(qū)域， 所述η型包覆區(qū)域包括InAlGaN層，所述第一 P型III族氮化物半導(dǎo)體層的所述AlGaN層的Al組成低于所述η型包覆區(qū)域的所述InAlGaN層的Al組成。
23.如權(quán)利要求22所述的外延基板，其中， 還包括設(shè)置在所述活性層與所述基板之間的InGaN光導(dǎo)層， 所述InGaN光導(dǎo)層與所述η型包覆區(qū)域的界面中的失配位錯(cuò)密度在5 X IO3CnT1以上且IXlO5Cnr1以下的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求21至23的任一項(xiàng)所述的外延基板，其中， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上的P型接觸區(qū)域， 所述P型接觸區(qū)域的厚度小于300nm， 所述P型包覆區(qū)域的帶隙能為所述P型接觸區(qū)域的帶隙能以上。
25.如權(quán)利要求21至24的任一項(xiàng)所述的外延基板，其中， 所述P型氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括設(shè)置在所述P型包覆區(qū)域上的P型接觸區(qū)域， 所述第二 P型III 族氮化物半導(dǎo)體層的P型摻雜物濃度低于所述P型接觸區(qū)域的P型摻雜物濃度。
【文檔編號(hào)】H01S5/22GK103999305SQ201280062606
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月5日
【發(fā)明者】京野孝史, 鹽谷陽(yáng)平, 住友隆道, 善積祐介, 上野昌紀(jì), 梁島克典, 田才邦彥, 中島博 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社, 索尼株式會(huì)社