III族氮化物发光器件、III族氮化物外延晶片、III族氮化物发光器件的制作方法

本发明涉及一种iii族氮化物发光器件，iii族氮化物外延晶片，及iii族氮化物发光器件的制作方法。

背景技术：

1、专利文献1公开了一种模板结构。

2、专利文献2公开了一种氮化物半导体紫外线发光元件。氮化物半导体紫外线发光元件具备由n型algan系半导体层构成的n型包覆层、活性层、p型包覆层、及n型接触层。活性层具有带隙能3.4ev以上的algan系半导体层。

3、专利文献3公开了一种氮化物半导体发光元件。氮化物半导体发光元件具备包括n型层叠体、活性层、及p型层叠体的半导体层叠体。中间层设置在n-接触层上。n型层叠体具有由alxga1-xn材料(0.7≦x≦1.0)构成的n-接触层及设置在该n-接触层上的n-包覆层。

4、专利文献4公开了一种半导体发光元件。半导体发光元件具备n型第一包覆层、n型第二包覆层、活性层、及p型半导体层。n型第一包覆层由设置在氮化铝(aln)层上的n型algan系半导体构成。n型第二包覆层设置在n型第一包覆层上，由aln摩尔分数比n型第一包覆层低，且aln摩尔分数在50％以下的n型algan系半导体构成。

5、专利文献5公开了一种半导体发光元件。半导体发光元件具备n型包覆层、平坦化层、活性层、及p型半导体层。n型包覆层由aln摩尔分数在20％以上的n型algan系半导体材料构成。平坦化层由设置在n型包覆层上的algan系半导体材料构成。

6、专利文献1：日本特开2017-55116号公报

7、专利文献2：日本特开2012-89754号公报

8、专利文献3：日本特开2010-161311号公报

9、专利文献4：日本特开2018-156970号公报

10、专利文献5：日本特开2019-33284号公报

11、使用iii族氮化物的半导体发光器件在蓝色波长及比其长的波长区域具有包括gan(氮化镓)势垒层及ingan阱层的活性层，且制作在蓝宝石衬底上的gan模板层上或制作在gan衬底上。对此，半导体发光器件在紫外线的波长区域例如具有包括algan势垒层及algan阱层的活性层，且制作在蓝宝石衬底上的aln(氮化铝)模板层上或制作在aln衬底上。

12、例如在从电气方面研究蓝色半导体激光时，对n型半导体提供了由添加硅的gan引起的低电阻，另一方面，由于使用有镁掺杂剂及algan，因此，对p型半导体提供了比n型半导体高的电阻。

13、在从电气方面研究提供紫外线、例如深紫外波长区域的发光的半导体发光器件时，在p型半导体中，在与蓝色半导体激光的algan相比al组成大的algan中添加镁。在n型半导体中可以继续使用硅作为掺杂剂。然而，n型半导体层由于使用aln模板层，因此，作为基底的半导体从gan变更为al组成较高的algan或aln。

14、在从n型半导体的角度比较蓝色发光器件及紫外线发光器件时，在蓝色发光器件、特别是半导体激光中，为了实现载流子约束，从衬底的gan半导体向活性层提高al组成。另一方面，在紫外线发光器件、例如深紫外发光二极管中，为了成为能够实现活性层的发光波长的al组成，从衬底的aln半导体向活性层，al组成逐渐降低。

15、这样，深紫外波长的半导体发光器件是在与长波长的蓝色发光器件不同的材料环境中开发的。

16、专利文献1公开了一种质量优异的模板。专利文献1的质量优异的模板提供了较大的al组成，例如aln的主面。在深紫外波长区域、特别是在285nm附近及更短波长区域，iii族氮化物发光器件的发光强度降低。在内含压缩应变的活性层中，在深紫外波长区域有可能能够增大发光强度。专利文献2至专利文献5均没有公开内含压缩应变的活性层。

技术实现思路

1、本发明的一些方面的目的在于提供一种具备内含压缩应变的活性层的iii族氮化物发光器件、iii族氮化物外延晶片、iii族氮化物发光器件的方法。

2、解决问题的方案

3、为了实现上述目的，本发明的第一方面的iii族氮化物发光器件具备：包括支撑体和模板层的模板部件，支撑体具有由与iii族氮化物不同的材料组成的主面，模板层包含(10-12)面的x射线摇摆曲线的半值宽度为1000arcsec以下的alxga1-xn(x大于0且小于等于1)且内含覆盖所述支撑体的所述主面的压缩应变；活性层，设置在所述模板部件上，以在285nm以下的深紫外波长区域上产生具有峰值波长的光，包含内含压缩应变的algan；以及n型iii族氮化物半导体区域，设置在所述模板部件与所述活性层之间，包含al作为iii族构成元素，所述n型iii族氮化物半导体区域包括：第一n型iii族氮化物半导体层，设置在所述模板层与所述活性层之间；及第二n型iii族氮化物半导体层，设置在所述第一n型iii族氮化物半导体层与所述活性层之间，所述第一n型iii族氮化物半导体层以所述模板层为基准具有2％以下的晶格弛豫率，所述第二n型iii族氮化物半导体层具有0.4nm以下的表面粗糙度。

4、本发明的第二方面的iii族氮化物外延晶片具备：包括衬底和模板层的模板衬底，衬底具有由与iii族氮化物不同的材料组成的主面，模板层包含(10-12)面的x射线摇摆曲线的半值宽度为1000arcsec以下的alxga1-xn(x大于0且小于等于1)且内含覆盖所述衬底的所述主面的压缩应变；活性层，设置在所述模板衬底上，以在285nm以下的深紫外波长区域上产生具有峰值波长的光，包含内含压缩应变的algan；以及n型iii族氮化物半导体区域，设置在所述模板部件与所述活性层之间，包含al作为iii族构成元素，所述n型iii族氮化物半导体区域包括：第一n型iii族氮化物半导体层，设置在所述模板层与所述活性层之间；及第二n型iii族氮化物半导体层，设置在所述第一n型iii族氮化物半导体层与所述活性层之间，所述第一n型iii族氮化物半导体层以所述模板层为基准具有2％以下的晶格弛豫率，所述第二n型iii族氮化物半导体层具有0.4nm以下的表面粗糙度。

5、本发明的第三方面的制作iii族氮化物发光器件的方法包括：准备模板，模板包括：衬底，具有由与iii族氮化物不同的材料组成的主面；以及模板层，包含(10-12)面的x射线摇摆曲线的半值宽度为1000arcsec以下的alxga1-xn(x大于0且小于等于1)且覆盖所述衬底的所述主面；在所述模板层上生长iii族氮化物层叠体，所述iii族氮化物层叠体具有：n型iii族氮化物半导体区域，具有包含n型掺杂剂的第一n型iii族氮化物半导体层及包含n型掺杂剂的第二n型iii族氮化物半导体层；及活性层，在285nm以下的深紫外波长区域具有峰值波长并包含algan，所述第一n型iii族氮化物半导体层设置在所述模板层与所述活性层之间，所述第二n型iii族氮化物半导体层设置在所述第一n型iii族氮化物半导体层与所述活性层之间，在所述模板层上生长iii族氮化物层叠体包括：使用第一条件、第二条件、第三条件中的至少任意一个条件，生长所述第一n型iii族氮化物半导体层及所述第二n型iii族氮化物半导体层，所述第一条件为，所述第一n型iii族氮化物半导体层的生长中的生长温度高于所述第二n型iii族氮化物半导体层的生长中的生长温度，所述第二条件为，所述第一n型iii族氮化物半导体层的生长中的生长速度比所述第二n型iii族氮化物半导体层的生长中的生长速度慢，第三条件为，所述第一n型iii族氮化物半导体层的生长中的氨分压高于所述第二n型iii族氮化物半导体层的生长中的氨分压。

6、发明效果

7、根据第一方面，能够提供具备内含压缩应变的活性层的iii族氮化物发光器件。根据第二方面，能够提供一种包括用于内含压缩应变的活性层的半导体区域的iii族氮化物外延晶片。根据第三方面，能够提供一种能够向iii族氮化物发光器件提供内含压缩应变的活性层的iii族氮化物发光器件的制作方法。