专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有氮化镓(GaN)系列化合物半导体的半导体器件。
背景技术：
氮化镓(GaN)系列半导体是具有宽带隙的半导体，正在活用该特征研究开发高亮度的紫外～兰色/绿色发光二极管、兰紫色激光二极管等。并且，也在制造高频且高输出的GaN系列晶体管等。
GaN系列半导体由于电子和空穴的有效质量大于GaAs系列半导体，所以GaN系列激光器的透明载流子密度大于GaAs系列激光器的透明载流子密度。因此，GaN系列激光器的阈值电流密度必然也大于GaAs系列激光器的阈值电流密度。作为GaN系列激光器的阈值电流密度的代表值约为1～3kAcm-2。
这样，GaN系列激光器由于阈值电流密度大，所以抑制载流子(特别是电子)的溢出(overflow)极其重要。在GaN系列激光器中，为了抑制电子的溢出，多在有源层附近设置掺杂了p型杂质的GaAlN层(中村修二等，“InGaN-Based Multi-Quantum-Well-Structure Laser Diodes”，Japanese Journal of Applied Physics，1996年1月15日，第35卷，第1B号，pp.L74-L76；M.Hansen等，“Higher efficiency InGaN laser diodeswith an improved quantum well capping configuration”，Applied PhysicsLetters，2002年11月25日，第81卷，第22号，pp.4275-4277)。
但是，在结晶生长实际的器件结构时，被用作引导层材料的InGaN和GaN·GaAlN的生长温度不同。InGaN的生长温度为700～800℃左右，而GaN·GaAlN的生长温度为1000～1100℃。即，在使InGaN生长后，使其生长暂停然后经过升温过程，使GaN·GaAlN生长。在该升温过程中判明基于热损伤的缺陷被引入结晶生长层。如果被引入了这种缺陷的层存在于有源层附近，则器件寿命有可能降低。因此，使被引入了缺陷的层远离有源层，是实现高可靠性器件的重要事项。
并且，如果掺杂了p型杂质的GaAlN层被设置得与有源层极近，则产生因p型杂质造成的自由载流子损耗，相反阈值电流密度上升。并且，p型杂质有可能扩散到有源层中，该情况时，损耗增大，阈值电流密度也增大。即使在激光二极管的通电初期阶段抑制了p型杂质向有源层的扩散，但在进行额定光输出下的寿命试验时，将产生杂质向有源层的扩散，结果导致阈值电流密度的增大，最终使得不能作为激光二极管进行使用。这样，p型杂质向有源层的扩散是关系到器件的可靠性的重大问题。
发明内容
本发明提供一种可以防止杂质向有源层扩散的半导体器件。
根据本发明的一个方式提供一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，其配置在所述有源层和所述防止溢出层之间及所述防止溢出层和所述第1半导体层之间的至少一方；和防止杂质扩散层，配置在所述第1半导体层和所述有源层之间，其具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层和第2半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散；其中，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
另外，根据本发明的一个方式提供一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，其配置在所述有源层和所述防止溢出层之间或者所述防止溢出层和所述第1半导体层之间；和防止杂质扩散层，配置在所述防止溢出层和所述第2半导体层之间，其具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层和第2半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散；其中，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
另外，根据本发明的一个方式提供一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，配置在所述防止溢出层和所述第1半导体层之间；第1导电型的第3半导体层，配置在所述有源层和所述防止溢出层之间；和防止杂质扩散层，配置在所述防止溢出层和所述第2半导体层之间、及所述防止溢出层和所述第3半导体层之间的至少一方，具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层和所述第3半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层、所述第3半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
图1是本发明的第1实施方式涉及的半导体器件的剖面图。
图2是表示叠层膜的深度和Mg浓度的关系、及深度和带隙能量的关系的图。
图3是表示图1所示激光二极管的制造工序的工序图。
图4是承接图3的工序图。
图5是在防止溢出层7和p型第1引导层6之间设置有防止杂质扩散层8的半导体器件的剖面图。
图6是第2实施方式涉及的激光二极管的剖面图。
图7是把防止杂质扩散层8配置在p型GaN引导层21和防止溢出层7之间的激光二极管的剖面图。
图8是把防止杂质扩散层8配置在p型包覆层10和p型GaN引导层21之间的激光二极管的剖面图。
图9是把防止杂质扩散层8配置在p型GaN引导层21和防止溢出层7之间的激光二极管的剖面图。
符号说明1n型GaN基板；2n型GaN缓冲层；3n型包覆层；4n型引导层；5有源层；6p型第1引导层；7GaxAl1-xN(0＜x≤1)层(防止溢出层)；8InuGa1-u-vAlvN(0＜u≤1、0＜v≤1)层(防止杂质扩散层)；9p型GaN第2引导层；10p型包覆层；11p型接触层；12绝缘层；13p侧电极；14n侧电极；21p型GaN引导层
具体实施例方式
下面，参照附图详细地说明本发明涉及的接收装置以及接收方法。
以下，参照
本发明的示例性实施方式。
(第1实施方式)图1是本发明的第1实施方式涉及的半导体器件的剖面图，表示半导体发光器件、更具体讲是激光二极管的断面结构。图1所示的激光二极管具有形成于n型GaN基板1上的n型GaN缓冲层2；形成于其上的n型包覆层3；形成于其上的n型引导层4；形成于其上的有源层5；形成于其上的p型第1引导层6；形成于其上的GaxAl1-xN(0＜x≤1)层(防止溢出层)7；形成于其上的InyGa1-yN(0＜y≤1)层(防止杂质扩散层)8；形成于其上的p型GaN第2引导层9；形成于其上的p型包覆层10；和形成于其上的p型接触层11。另外，防止溢出层一般也可以扩展为In1-x-yGaxAlyN(0≤x＜1、0＜y≤1)。
防止杂质扩散层8的In组成比被设定得高于防止溢出层7，引导层6、9和p型包覆层10的In组成比。作为后面叙述的杂质扩散目标，防止杂质扩散层8的In组成比为2～10％、优选3～8％，防止溢出层7和引导层6、9的In组成比为小于等于2％。一般，In组成比越大，折射率越大，带隙越小。如果防止杂质扩散层8的In组成比小，则难以获得防止杂质扩散的效果。并且，从发光效率方面考虑，优选防止杂质扩散层8的In组成比小于有源层的量子阱层的In组成比。
p型包覆层10具有凸部，在凸部的最上面形成有p型GaN接触层11，在凸部的侧壁部和凸部以外的p型包覆层10的表面部分形成有绝缘层12。在p型GaN接触层11上形成有p型电极13，在n型GaN基板1的背面侧形成有n型电极14。
图1所示的激光二极管在防止溢出层7和p型GaN第2引导层9之间设置有防止杂质扩散层8。该防止杂质扩散层8发挥吸收存在于p型GaN引导层9和p型包覆层10等内部的p型杂质的作用，由此p型杂质不会扩散到有源层中。另外，将防止杂质扩散层8接近p型包覆层10配置时，虽然也能够充分获得防止杂质扩散的效果，但是使防止杂质扩散层8接近有源层5可以进一步提高防止杂质扩散的效果。其理由是可以防止存在于有源层5和p型包覆层10之间的一个或多个p型半导体层中尽量多的p型半导体层中包含的p型杂质的扩散。但是，在将防止杂质扩散层8接近有源层5设置时，由于有源层5的量子阱层的带隙小于防止杂质扩散层8，所以p型杂质不能被防止杂质扩散层8充分吸收，有时p型杂质将扩散到有源层5中，所以不是优选方式。
本发明者对由GaN、GaAlN和InGaN构成的叠层膜，使用二次离子质谱(SIMS)，分析了p型杂质(例如Mg)的掺杂分布。结果判明尽管掺杂浓度被设定为恒定的，也考虑了SIMS的矩阵效果，但InGaN中的Mg浓度最高。图2是表示该结果的图，图2中的特性曲线图a把上述叠层膜的深度位置作为横轴，把Mg浓度作为纵轴。并且，特性曲线图b把上述叠层膜的深度位置作为横轴，把带隙能量作为纵轴。
根据图2中的特性曲线图a可知，防止杂质扩散层8的Mg浓度最高。并且，根据特性曲线图b可知，防止杂质扩散层8的带隙能量最小。
作为InGaN的Mg浓度较高的原因，认为InGaN的晶格常数大于GaN和GaAlN(更严格地讲是c轴方向的晶格常数较大)，Mg容易被取入膜中。
根据图2可知，上述叠层膜中的各层的Mg浓度和带隙能量相互为相关关系。因此，在图1所示的激光二极管中，如果使由InyGa1-yN构成的防止杂质扩散层8的材料为带隙能量小于配置在其两面的防止溢出层7和p型GaN第2引导层9的材料，则可以把p型GaN第2引导层9、p型包覆层10等中包含的p型杂质储存在防止杂质扩散层8的内部。换言之，通过使防止杂质扩散层8的c轴方向的晶格常数大于配置在其两面的防止溢出层7和p型GaN第2引导层9的c轴方向的晶格常数，可以把p型杂质储存在防止杂质扩散层8的内部。
因此，在本实施方式中，在掺杂了p型杂质的防止溢出层7上，配置由带隙更小的InyGa1-yN构成的防止杂质扩散层8，在该层的内部储存p型杂质，使p型杂质不会扩散到有源层中。
图3和图4是表示图1所示激光二极管的制造工序的工序图。首先，在n型GaN基板1上，使掺杂了n型杂质的n型GaN缓冲层2结晶生长(图3(a))。在结晶生长时例如使用金属有机化学气相淀积(MOCVD)。此外，也可以利用分子束外延(MBE)进行结晶生长。n型杂质可以使用Si和Ge等，但此处使用Si。
然后，在n型GaN缓冲层2上生长包括不掺杂Ga0.9Al0.1N层、和掺杂了约1×1018cm-3的n型杂质的GaN层的超晶格n型包覆层3(图3(b))。对n型包覆层3的材料没有特别限制，例如可以使用Ga0.95Al0.05N的厚膜。或者，也可以在Ga0.9Al0.1N层和GaN层双方掺杂n型杂质形成n型包覆层3。
然后，在n型包覆层3上生长由掺杂了约1×1018cm-3的n型杂质的膜厚约0.1μm的GaN构成的n型引导层4。或者，作为n型引导层4也可以使用膜厚约0.1μm的In0.01Ga0.99N。在生长n型GaN缓冲层2、n型包覆层3和n型引导层4时的生长温度均为1000～1100℃。
然后，在n型引导层4上形成多层量子阱(MQWMultiple QuantumWell)结构的有源层5，该多层量子阱通过交替层叠由膜厚约3.5nm的不掺杂的In0.1Ga0.9N层构成的量子阱层和夹着该量子阱的位于其两面的膜厚约7nm的不掺杂的In0.01Ga0.99N层的势垒层而构成(图3(c))。此时的生长温度为700～800℃。
然后，在有源层5上生长由In0.005Ga0.995N构成的p型第1引导层6。p型第1引导层6的膜厚约90nm即可。p型第1引导层6可以不掺杂、或者掺杂大于等于约1×1017cm-3约小于等于5×1018cm-3的作为p型杂质的Mg。配置在有源层下面的n型引导层5是GaN或Inx1Ga1-x1N(0＜x1＜1)，而且在有源层是具有包含Inx2Ga1-x2N(0＜x2≤1)的量子阱和包含Inx3Ga1-x3N(0≤x3＜1、x2＞x3)的势垒层的单或多量子阱结构时，p型第1引导层6是Inx4Ga1-x4N(0≤x4＜1、x3＞x4)。
然后，在p型第1引导层6上生长掺杂了大于等于约4×1018cm-3小于等于约5×1019cm-3的Mg的膜厚约10nm的Ga0.8Al0.2N层。该Ga0.8Al0.2N层是为了防止电子的溢出而设置的，所以也被称为防止溢出层7。在生长p型第1引导层6和防止溢出层7时的生长温度为1000～1100℃。
然后，在防止溢出层7上生长由InyGa1-yN(0＜y≤1)构成的防止杂质扩散层8(图3(d))。In的组成y例如是y＝0.02，膜厚例如为3nm。其膜厚例如为1～15nm，优选1～10nm。如果膜厚较薄，则难以获得防止杂质扩散的效果，如果膜厚较厚，则光强度分布变化，所以不理想。在生长防止杂质扩散层8时的生长温度为700～800℃较好，但在In的组成较低时(例如3％以下时)，也可以为1000～1100℃。防止杂质扩散层8也可以掺杂大于等于约1×1017cm-3小于等于约1×1019cm-3的Mg。
然后，在InyGa1-yN层上生长掺杂了大于等于约2×1018cm-3约小于等于5×1019cm-3的Mg的p型GaN第2引导层9。该层的膜厚例如为0.05μm。然后，在p型GaN第2引导层9上生长包括不掺杂Ga0.9Al0.1N层和掺杂了大于等于约1×1019cm-3约小于等于5×1019cm-3的Mg的GaN的超晶格结构的p型包覆层10。p型包覆层10的材料没有特别限定，可以是由例如Ga0.95Al0.05N构成的掺杂了p型杂质的厚膜(膜厚约0.6μm)。或者，也可以在Ga0.9Al0.1N和GaN双方掺杂p型杂质。然后，在p型包覆层10上形成包括掺杂了p型杂质的膜厚0.1μm的GaN层的p型接触层11(图4(a))。也可以利用掺杂了p型杂质的InGaAlN层代替GaN层。生长p型GaN第2引导层9、p型包覆层10和p型接触层11时的生长温度为1000～1100℃。
通过对按照图3和图4(a)的工序进行了结晶生长的晶片实施器件处理，最后制得激光二极管。通过光刻和干式蚀刻，去除p型接触层11和p型包覆层10的一部分，制得具有凸部的脊结构(图4(b))。并且，在凸部的侧壁部分和凸部以外的p型包覆层10的表面部件形成绝缘层12(图4(c))。
然后，在掺杂了大于等于约3×1019cm-3小于等于约1×1022cm-3的Mg的p型GaN接触层11和绝缘层12上形成p型电极13，并且在n-GaN基板的背面侧形成n型电极14。
通过劈开形成激光二极管的端面，对光取出面的相反侧一面涂敷高反射率的涂层。
包括p型包覆层10和p型接触层11的凸部叠层结构在与纸面垂直的方向延伸，形成为谐振腔。
另外，凸部叠层结构的图1所示断面不限于具有垂直侧壁的矩形，也可以是具有台面(mesa)型的斜面的梯状凸部。p型接触层11的宽度(脊宽)约为2μm，作为谐振腔长度，例如形成为600μm即可。
在凸部的侧壁部和凸部以外的p型包覆层10的表面部分形成有包括夹着凸部的绝缘层12的电流阻挡层。利用该电流阻挡层控制激光二极管的横模式。电流阻挡层的膜厚可以根据设计任意选择，但约为0.3μm～0.8μm的值，例如设定为0.5μm左右即可。
作为电流阻挡层的材料，例如使用AlN膜、Ga0.8Al0.2N膜等的高电阻率半导体膜，照射了质子的半导体膜，氧化硅膜(SiO2膜)，由SiO2膜和ZrO2膜的构成多层膜等。即，作为电流阻挡层的材料，只要折射率低于有源层5使用的氮化物系列III-V族化合物半导体，则可以采用各种材料。
并且，本实施方式涉及的激光二极管也可以不是基于脊形波导的激光器结构，例如是埋入式激光器结构时，也可以取代绝缘膜，而使用n型GaN和n型GaAlN等的n型半导体层，借助pn结分离来发挥电流阻挡层的作用。
在p型GaN接触层11上形成例如包括钯-铂-金(Pd/Pt/Au)的复合膜的p型电极13。例如，Pd膜的膜厚为0.05μm，Pt膜的膜厚为0.05μm，Au膜的膜厚为1.0μm。
另一方面，在n型GaN基板1的背面侧形成例如包括钛-铂-金(Ti/Pt/Au)的复合膜的n型电极14。作为n型电极14的材料，例如使用膜厚为0.05μm的Ti膜、膜厚为0.05μm的Pt膜和膜厚为1.0μm的Au膜。
利用图3和图4所示的制造方法制造的激光二极管，电流-光输出特性的阈值电流平均为35mA。在防止溢出层7上没有设置防止杂质扩散层8的激光二极管，其阈值电流平均也约为35mA。由此得知根据有无防止杂质扩散层8，激光二极管的初期特性没有差异。
然后，本发明者进行了用于测定使光输出恒定的状态下的寿命的通电试验。在该通电试验中，在光输出50mW、动作温度75℃的条件下，使激光二极管连续振荡，分析了动作电流的上升率。把动作电流上升了初始值的20％的时间定义为激光二极管的寿命。按照该定义，测定了图1所示激光二极管的寿命，根据上升率的变化推测为大于等于1000小时。另一方面，未设置防止杂质扩散层8的激光二极管的寿命为200～300小时。
说明产生这种寿命差的理由。在没有防止杂质扩散层8时，在通电试验进行中，p型包覆层10和p型第2引导层9内的p型杂质(例如Mg)逐渐开始朝向杂质较少的有源层5扩散。在p型杂质扩散到有源层5中时，产生自由载流子损失，所以激光二极管的阈值电流上升。并且，表示光输出变化量相对阈值电流或以上的电流变化量之比的斜度效应(slopeefficiency)下降。因此，在使光输出恒定的情况下，动作电流上升。
另一方面，像本实施方式这样设置了防止杂质扩散层8时，p型杂质储存在防止杂质扩散层8中，可以抑制p型杂质向有源层5的扩散。因此，可以提供寿命延长、可靠性高的激光二极管。
图1所示的激光二极管在防止溢出层7和p型GaN第2引导层9之间设置防止杂质扩散层8，但也可以如图5所示，在防止溢出层7和p型第1引导层6之间设置防止杂质扩散层8。在图5所示情况下，防止溢出层7内的p型杂质也可以可靠地储存在防止杂质扩散层8中。
这样，在本实施方式中，接近有源层5设置由InyGa1-yN构成的防止杂质扩散层8，可以把存在于p型包覆层10或p型GaN第2引导层9等内部的p型杂质储存在防止杂质扩散层8中，p型杂质不会扩散到有源层5中。因此，可以延长激光二极管的寿命，提高可靠性。
(第2实施方式)第2实施方式的激光二极管的结构与第1实施方式不同。
图6是第2实施方式涉及的激光二极管的剖面图。图6所示的激光二极管具有将图1所示的p型第1引导层6和p型GaN第2引导层9结合为一层的p型GaN引导层21。该引导层配置在有源层5和防止溢出层7之间。即，图6所示的激光二极管具有形成于n型GaN基板1上的n型GaN缓冲层2；形成于其上的n型包覆层3；形成于其上的n型引导层4；形成于其上的有源层5；形成于其上的p型GaN引导层21；形成于其上的Ga0.8Al0.2N(0＜x≤1)层(防止溢出层7)；形成于其上的InyGa1-yN(0＜y≤1)层(防止杂质扩散层8)；和形成于其上的p型包覆层10。
在图6所示的激光二极管中，可以把p型包覆层10内的p型杂质储存在防止杂质扩散层8中，所以能够防止p型杂质向有源层5的扩散。
在图6中，把防止杂质扩散层8配置在防止溢出层7和p型包覆层10之间，也可以如图7所示，把防止杂质扩散层8配置在p型GaN引导层21和防止溢出层7之间。
在图7所示的激光二极管中，不仅p型包覆层10，防止溢出层7内的p型杂质也可以储存在防止杂质扩散层8中。
在图6和图7所示的激光二极管中，也可以更换p型GaN引导层21和防止溢出层7的叠层顺序。该情况时，可以获得图8或图9所示的激光二极管。在图8所示的激光二极管中，在p型包覆层10和p型GaN引导层21之间配置防止杂质扩散层8，在图9所示的激光二极管中，在p型GaN引导层21和防止溢出层7之间配置防止杂质扩散层8。
这样，在图6～图9所示的任一结构中，均可以把p型杂质储存在防止杂质扩散层8中，所以能够防止p型杂质向有源层的扩散，可以延长激光二极管的寿命。
在上述的第1和第2实施方式中，p型杂质使用了Mg，但也可以使用Zn等。
并且，在第1和第2实施方式中，说明了对激光二极管设置防止杂质扩散层8的示例，但本发明不限于激光二极管，也可以适用于发光二极管、光检测器等光器件，晶体管(例如异质结双极晶体管(HBT))等电子器件。
并且，在上述各个实施方式中，说明了把p型杂质储存在防止杂质扩散层8中的示例，但在设置了防止掺杂了n型杂质的空穴的溢出的防止溢出层和n型引导层时，也可以把n型杂质储存在与这些层相邻形成的防止杂质扩散层内部。
权利要求
1.一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，其配置在所述有源层和所述防止溢出层之间及所述防止溢出层和所述第1半导体层之间的至少一方；和防止杂质扩散层，配置在所述第1半导体层和所述有源层之间，其具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层和第2半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散；其中，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述防止杂质扩散层含有In，所述防止杂质扩散层中的In组成比高于所述防止溢出层、第1半导体层和第2半导体层中的In组成比。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述有源层发出规定波长的光；所述第1导电型是p型；所述第1半导体层用作p型包覆层；所述第2半导体层用作p型引导层；所述防止溢出层防止电子的溢出。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，进一步具有n型引导层，其配置在所述有源层的p型引导层的相反侧，由GaN或Inx1Ga1-x1N(0＜x1＜1)构成；其中，所述有源层是具有Inx2Ga1-x2N(0＜x2≤1)的量子阱和Inx3Ga1-x3N(0＜x3＜1、x2＞x3)的势垒层的单或多量子阱结构；所述p型引导层含有Inx4Ga1-x4N(0≤x4＜1、x3＞x4)。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述防止溢出层由Ga1-yAlyN(0＜y≤1)构成。
6.一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，其配置在所述有源层和所述防止溢出层之间或者所述防止溢出层和所述第1半导体层之间；和防止杂质扩散层，配置在所述防止溢出层和所述第2半导体层之间，其具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层和第2半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散；其中，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述第2半导体层配置在所述有源层和所述防止溢出层之间；所述防止杂质扩散层配置在所述第2半导体层和所述防止溢出层之间。
8.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述防止杂质扩散层含有In，所述防止杂质扩散层中的In组成比高于所述防止溢出层、第1半导体层和第2半导体层中的In组成比。
9.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述有源层发出规定波长的光；所述第1导电型是p型；所述第1半导体层用作p型包覆层；所述第2半导体层用作p型引导层；所述防止溢出层防止电子的溢出。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，进一步具有n型引导层，其配置在所述有源层的p型引导层的相反侧，由GaN或Inx1Ga1-x1N(0＜x1＜1)构成；其中，所述有源层是具有Inx2Ga1-x2N(0＜x2≤1)的量子阱和Inx3Ga1-x3N(0≤x3＜1、x2＞x3)的势垒层的单或多量子阱结构；所述p型引导层含有Inx4Ga1-x4N(0≤x4＜1、x3＞x4)。
11.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述防止溢出层由Ga1-yAlyN(0＜y≤1)构成。
12.一种半导体器件，其特征在于，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，配置在所述防止溢出层和所述第1半导体层之间；第1导电型的第3半导体层，配置在所述有源层和所述防止溢出层之间；和防止杂质扩散层，配置在所述防止溢出层和所述第2半导体层之间、及所述防止溢出层和所述第3半导体层之间的至少一方，具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层和所述第3半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散；其中，所述有源层、所述防止溢出层、所述第1半导体层、所述第2半导体层、所述第3半导体层及所述防止杂质扩散层均由GaN系列化合物半导体构成。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述防止杂质扩散层配置在所述第2半导体层和所述防止溢出层之间。
14.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述防止杂质扩散层配置在所述第3半导体层和所述防止溢出层之间。
15.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述防止杂质扩散层含有In，所述防止杂质扩散层中的In组成比高于所述防止溢出层、第1半导体层、第2半导体层和第3半导体层中的In组成比。
16.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述有源层发出规定波长的光；所述第1导电型是p型；所述第1半导体层用作p型包覆层；所述第2半导体层和所述第3半导体层分别用作p型引导层；所述防止溢出层防止电子的溢出。
17.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，进一步具有n型引导层，其配置在所述有源层的p型引导层的相反侧，由GaN或Inx1Ga1-x1N(0＜x1＜1)构成；其中，所述有源层是具有Inx2Ga1-x2N(0＜x2≤1)的量子阱和Inx3Ga1-x3N(0≤x3＜1、x2＞x3)的势垒层的单或多量子阱结构；所述p型引导层含有Inx4Ga1-x4N(0≤x4＜1、x3＞x4)。
18.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述防止溢出层由Ga1-yAlyN(0＜y≤1)构成。
全文摘要
本发明提供一种半导体器件，具有有源层；第1导电型的第1半导体层；防止溢出层，配置在所述有源层和所述第1半导体层之间，其掺杂有第1导电型的杂质，防止电子或空穴的溢出；第1导电型的第2半导体层，其配置在所述有源层和所述防止溢出层之间及所述防止溢出层和所述第1半导体层之间的至少一方；和防止杂质扩散层，配置在所述第1半导体层和所述有源层之间，其具有比所述防止溢出层、所述第1半导体层和第2半导体层小的带隙，防止第1导电型的杂质的扩散。
文档编号H01S5/343GK1925181SQ20061012658
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者橘浩一, 本乡智惠, 名古肇, 布上真也 申请人:株式会社东芝