專利名稱：Iii族氮化物半導體發(fā)光器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及III族氮化物半導體發(fā)光器件。更具體地說，本發(fā)明涉及能夠發(fā)射較短波長光線的III族氮化物半導體發(fā)光器件。
能夠發(fā)射短波長光線的III族氮化物半導體發(fā)光器件是公知的，但是近來要求這樣的發(fā)光器件具有更高的發(fā)光效率和輸出功率。
這樣設計的III族氮化物半導體發(fā)光器件與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比能夠以更高的輸出功率發(fā)射短波長的光線(上述裝置中波長為360nm-550nm的光線)。
另外，在上述裝置中，控制作為阱層的InGaN層的厚度、生長速率和生長溫度，控制作為阻擋層的AlGaN層的厚度，控制阱層及與之相鄰的阻擋層的總厚度，優(yōu)化這些因素。用這種方法可以提高III族氮化物半導體發(fā)光器件的輸出功率。
另外，優(yōu)化作為發(fā)光層底涂層的夾層，從這個觀點出發(fā)也是為了提高III族氮化物半導體發(fā)光器件的輸出功率。
圖2示出InGaN層的生長速率與發(fā)光器件的光強度之間的關系。
圖3示出InGaN層的生長溫度與發(fā)光器件的光強度之間的關系。
圖4示出作為阻擋層的AlGaN層的厚度與發(fā)光器件的光強度之間的關系。
圖5示出第一個AlGaN層的生長溫度與發(fā)光器件的光強度之間的關系。
圖6示出第一個AlGaN層的雜質(zhì)濃度與發(fā)光器件的光強度之間的關系。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的III族氮化物半導體發(fā)光器件的疊層結構。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的發(fā)光二極管的結構。
圖9示出InGaN阱層和AlGaN阻擋層的單元對厚度與發(fā)光器件的PL光強度之間的關系。
在這些附圖中，參考數(shù)字1表示發(fā)光二極管，參考數(shù)字13表示n型接觸層，參考數(shù)字14表示夾層，參考數(shù)字15表示發(fā)光層，參考數(shù)字15a表示包覆層，參考數(shù)字15b表示阱層，參考數(shù)字15c表示阻擋層，參考數(shù)字16表示p型包覆層，參考數(shù)字18表示p型接觸層。本發(fā)明的最佳實施方案下面詳述本發(fā)明。
在本發(fā)明的一個方面中，用于提高發(fā)光輸出功率目的的波長范圍是360-550nm。在本發(fā)明中，用于提高發(fā)光輸出功率目的的波長范圍優(yōu)選是360-520nm，更優(yōu)選360-490nm，甚至更優(yōu)選360-460nm，最優(yōu)選360-430nm。
在本發(fā)明的說明書中，III族氮化物半導體發(fā)光器件用通式AlXGaYIn1-X-YN(0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤X+Y≤1)表示，并且包括AlN，即所謂的GaN和InN二元系統(tǒng)與所謂的AlXGa1-XN、AlXIn1-XN和GaXIn1-XN(如上所述0＜X＜1)三元系統(tǒng)。一些III族元素可以用硼(B)、鉈(Tl)等替換。一些氮(N)原子可以用磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)等取代。III族氮化物半導體層可含有任意摻雜劑。作為n型雜質(zhì)，可以使用Si、Ge、Se、Te、C等，作為p型雜質(zhì)，可以使用Mg、Zn、Be、Ca、Sr、Ba等。然后用電子射線或等離子體照射已經(jīng)摻有p型雜質(zhì)的III族氮化物半導體，或者在爐子內(nèi)加熱已經(jīng)摻有p型雜質(zhì)的III族氮化物半導體。形成III族氮化物半導體層的方法沒有具體限制，但是除了金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD法)外，還可以用下述公知方法形成III族氮化物半導體層分子束外延法(MBE法)、氫化物氣相外延法(HVPE法)、濺射法、離子電鍍法、電子噴淋法等。
在本發(fā)明中，用特定的III族氮化物半導體形成特定層。
本發(fā)明的發(fā)光層包括由InGaN層形成的阱層和由AlGaN層形成的阻擋層。本發(fā)明的發(fā)光層具有疊層結構，其具有插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間的InGaN層。
另一方面，在發(fā)光層有一個或多個單元對，每一個單元對都包括AlGaN層和InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最終層，即最外層。換句話說，AlGaN層處于發(fā)光層的p型接觸層一側(cè)上。另一方面，發(fā)光層的n型接觸層側(cè)是由AlGaN層或InGaN層形成的。單元對的數(shù)目優(yōu)選是1-10，更優(yōu)選2-8，甚至更優(yōu)選3-7，進一步優(yōu)選3-6，最優(yōu)選3-5。
發(fā)光層發(fā)射光線的波長主要取決于InGaN層中In和Ga的組成比。
為了發(fā)射短波長光線，組成比優(yōu)選是4-20％，更優(yōu)選4-15％，甚至更優(yōu)選4-10％，最優(yōu)選4-8％。


圖1示出作為阱層的InGaN層的厚度與發(fā)光器件在20mA時的光強度之間的關系。(除非特別指出，發(fā)光器件的光強度在后面都表示在施加20mA的情況下測定的發(fā)光器件的光強度)。當構成實施例(參看圖7和8)中所示的發(fā)光器件1中的發(fā)光層的三個InGaN層厚度如橫坐標所示進行變化時，得到圖1所示的結果。
從圖1的結果可以看出InGaN層的厚度優(yōu)選是35-50(3.5-5.0nm)，更優(yōu)選37-48(3.7-4.8nm)，甚至更優(yōu)選40-45(4.0-4.5nm)。
圖2示出InGaN層的生長速率與發(fā)光器件的發(fā)光強度之間的關系。
當構成實施例中所示的發(fā)光器件中的發(fā)光層的InGaN層的生長速率如橫坐標所示進行變化時，得到圖2所示的結果。
從圖2的結果可以看出InGaN層的生長速率優(yōu)選是0.2-0.7/s(0.02-0.07nm/s)，更優(yōu)選0.25-0.6/s(0.025-0.06nm/s)，甚至更優(yōu)選0.35-0.5/s(0.035-0.05nm/s)。
為了得到圖2的結果，通過改變材料氣體(TMG、TMI、氨氣)的流速控制InGaN層的生長速率。
圖3示出InGaN層的生長溫度與發(fā)光器件的發(fā)光強度之間的關系。
當構成實施例中所示的發(fā)光器件中的發(fā)光層的InGaN層的生長溫度如橫坐標所示進行變化時，得到圖3所示的結果。
從圖3的結果可以看出InGaN層的生長溫度優(yōu)選是850℃或更低，更優(yōu)選840℃或更低。只要InGaN層能夠生長，則對InGaN層生長溫度的下限沒有特別限定。
圖4示出作為阻擋層的AlGaN層的厚度與發(fā)光器件的發(fā)光強度之間的關系。當構成實施例中所示的發(fā)光器件中的發(fā)光層的四個AlGaN層厚度如橫坐標所示進行變化時，得到圖4所示的結果。
從圖4的結果可以看出AlGaN層的厚度優(yōu)選是50(5.0nm)或更高，更優(yōu)選60(6.0nm)或更高，甚至更優(yōu)選70(7.0nm)或更高。AlGaN層厚度的上限沒有特別限定，但從生產(chǎn)步驟等方面考慮，上限優(yōu)選為100-500(10-50nm)。
最接近p型接觸層的AlGaN層是帽層，因此優(yōu)選比其它AlGaN層厚10-30％。
圖9示出作為阱層的InGaN層和與之相鄰的作為阻擋層的AlGaN層的單元對的厚度與發(fā)光器件的光致發(fā)光(PL)的光強度之間的關系。圖9的結果說明當根據(jù)圖7所示實施方案的疊層(低溫下形成的緩沖層)受到He-Cd激光束照射時會形成PL光譜。在圖9中，實線所示的樣品A表示一個單元對的厚度為16nm(160)的情況，虛線所示的樣品B表示一個單元對的厚度為8nm(80)的情況。從圖9的結果可以看出樣品B顯示由發(fā)光層發(fā)射的具有一定波長(385nm或更長)的光很弱，而樣品A顯示發(fā)射的該波長的光很強。在370nm附近發(fā)射的光是由于該元件的GaN層造成的。
從圖9的結果可以看出一個單元對的厚度優(yōu)選為10nm或更高，更優(yōu)選10-100nm，甚至更優(yōu)選10-50nm，進一步優(yōu)選10-20nm。
阱層和阻擋層的厚度都沒有特別限定，但是，圖7的結果是在使阱層厚度與阻擋層厚度之比保持為約3∶7的條件下得到的。
可以認為發(fā)光強度隨阱層和阻擋層厚度的增加而增加的原因如下。換句話說，因為阻擋層的厚度增加，所以能夠防止載流子泄漏，還能夠防止p層側(cè)的Mg擴散。另外，當阱層厚度增加到一定程度時，載流子就受到充分地限制。當這些層的總厚度增加時，發(fā)光層的結晶度提高。
本發(fā)明的另一方面集中在作為發(fā)光層底涂層且由AlGaN形成的夾層上。
圖5示出AlGaN夾層的生長溫度與發(fā)光器件的發(fā)光強度之間的關系。
當作為發(fā)光層底涂層的AlGaN夾層(第一個夾層)的生長溫度如橫坐標所示進行變化時，得到圖5所示的結果。
從圖5的結果可以看出AlGaN夾層的生長溫度優(yōu)選是865-905℃，更優(yōu)選870-900℃，甚至更優(yōu)選880-890℃。
圖6示出AlGaN夾層的雜質(zhì)濃度與發(fā)光器件的發(fā)光強度之間的關系。
當作為實施例中所示的發(fā)光器件中的發(fā)光層底涂層的AlGaN夾層的雜質(zhì)濃度如橫坐標所示進行變化時，得到圖6所示的結果。
從圖6的結果可以看出AlGaN夾層的雜質(zhì)濃度優(yōu)選為2×1016/cm3或更高，更優(yōu)選1×1017/cm3。雜質(zhì)濃度的上限沒有特別限定，但優(yōu)選為1×1019/cm3或更低。
在圖6的實施例中，用Si作為雜質(zhì)摻雜AlGaN夾層。
AlGaN夾層的厚度沒有特別限定，但優(yōu)選為100-300nm。
下面描述本發(fā)明的實施例。
圖7示出本發(fā)明的一個實施方案的發(fā)光二極管1的半導體疊層結構。
對各個層說明如下。層 組成摻雜劑 (厚度)p型接觸層17p-Al0.02Ga0.98NMg (75nm)p型包覆層16p-Al0.10-0.45Ga0.90-0.55N Mg (小于70nm)發(fā)光層15 多量子阱包覆層15a Al0.04-0.10Ga0.96-0.90N(5-10.5nm)阱層15bIn0.06-0.07Ga0.94-0.93N(3.5-5nm)阻擋層15c Al0.04-0.10Ga0.96-0.90N(5-10.5nm)夾層14 n-Al0.04-0.06Ga0.96-0.94N Si (100-300nm)n型接觸層13 n-GaN Si (4μm)緩沖層12 AlN (20nm)基板11 藍寶石(a平面) (350μm)載流子的濃度如下。
p型接觸層17中的載流子濃度為1×1017/cm3或更高。
p型包覆層16中的載流子濃度為0.5-2.0×1017/cm3。
夾層14中的載流子濃度為2.0×1018/cm3或更高。
n型接觸層13中的載流子濃度為1.0×1018/cm3或更高。用于n型接觸層13、p型包覆層16和p型接觸層17的基板溫度(生長溫度)為1000℃或更高。作為緩沖層，可以使用所謂的低溫緩沖層，但是在本發(fā)明的實施例中使用的是高溫緩沖層(參見日本特許公開專利JP2001-15443A)。
上述發(fā)光二極管1的基板11是用藍寶石制成的，但本發(fā)明并不限于此?；宀牧系睦影饩?MgAl2O4)、SiC(包括6H、4H、3C)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、氧化鎂、III族氮化物半導體單晶體(GaAs、GaP等)和硅(Si)。
用下述方法生產(chǎn)具有上述結構的發(fā)光二極管。
首先，將所述的藍寶石基板11在通過MOCVD裝置的反應器的氫氣物流中加熱到1130℃，以清洗其表面(a平面)。
然后將TMA和NH3加入處于基板溫度下的反應器，用MOCVD法使由AlN形成的緩沖層12生長。
然后使基板溫度保持1130℃，以此形成n型接觸層13。然后用普通的方法(MOCVD法)形成III族氮化物半導體層14-17。
在MOCVD法中，將氨氣和烷基化III族化合物如三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)和三甲基銦(TMI)的氣體應用于已加熱至合適溫度的基板上，以進行熱解反應，從而使所需要的晶體在基板上生長。作為雜質(zhì)，可以使用硅烷或乙硅烷，以將硅加入基板。作為雜質(zhì)，可以使用(RC5H4)2Mg，以將鎂(Mg)加入基板。
如上所述，能夠使第一個夾層14生長的基板溫度優(yōu)選為865-905℃(參見圖5)，在該實施例中該溫度為885℃。
如圖3所示，能夠使發(fā)光層15中的InGaN層15b生長的基板溫度優(yōu)選為850℃或更低，在該實施例中該溫度為840℃。
只要含銦(In)的阱層不消失，則對發(fā)光層15中的AlGaN層15a的生長溫度沒有特別限定，但是該實施例中的基板溫度是885℃。
使p型包覆層16和p型接觸層的基板溫度保持為1000℃。
然后以Ti/Ni為掩模通過離子蝕刻法除去一部分半導體層，以曝光n型接觸層13，在其上形成n電極極板21(參見圖8)。
然后將光致抗蝕劑均勻地施加在半導體表面上。然后光刻該半導體，從p型接觸層17中除去形成電極的區(qū)域中的光致抗蝕劑，使p型接觸層17在該區(qū)域曝光。用真空鍍金屬機在曝光的p型接觸層17上形成Au-Co發(fā)光電極層19。
然后用類似的方法真空沉積p電極極板20和n電極極板21。
具有如此結構的發(fā)光二極管能夠發(fā)射波長為382nm的光。工業(yè)實用性本發(fā)明決不限于上述本發(fā)明的實施方案和對實施例的描述。在不背離權利要求書的條件下，只要本領域普通技術人員易于預見，則各種變化都包括在本發(fā)明中。
下面列舉出本申請公開的內(nèi)容。
第一、本申請公開了一種包括發(fā)光層的III族氮化物半導體發(fā)光器件，發(fā)光層有一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速度可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第二、本申請公開了一種包括發(fā)光層的III族氮化物半導體發(fā)光器件的生產(chǎn)方法，其中，發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。所述的方法任意采用下述步驟(i)以0.02-0.07nm/s的生長速率形成InGaN層的步驟，(ii)以850℃或更低的生長溫度形成InGaN層的步驟，和(iii)在形成夾層前以865-905℃的生長溫度形成由AlGaN制成的夾層的步驟。這些步驟(i)-(iii)可以任意組合應用。在上述任一步驟中，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。
另外，形成的發(fā)光層以發(fā)射波長為360-550nm或360-430nm的光。
另外，上述InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm，上述AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。
在步驟(iii)中，上述夾層的雜質(zhì)濃度可以是2×1016/cm3或更高。
第三、本申請公開了一種用于能夠發(fā)射波長為360nm-550nm的光的III族氮化物半導體發(fā)光器件的疊層，該發(fā)光器件包括發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第四，本申請公開了一種能夠由發(fā)光層發(fā)射波長為360-550nm或360-430nm的光的疊層，該疊層包括由生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第五，本申請公開了一種包括發(fā)光層的疊層，發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括由生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第六、本申請公開了一種包括發(fā)光層的疊層的生產(chǎn)方法，發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。所述的方法任意采用下述步驟(i)以0.02-0.07nm/s的生長速率形成InGaN層的步驟，(ii)以850℃或更低的生長溫度形成InGaN層的步驟，(iii)在形成夾層前以865-905℃的生長速率形成由AlGaN制成的夾層的步驟。這些步驟(i)-(iii)可以任意組合應用。在上述任一步驟中，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。
另外，可以形成發(fā)光層以發(fā)射波長為360-550nm或360-430nm的光。
另外，上述InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm，上述AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。
在步驟(iii)中，上述夾層的雜質(zhì)濃度可以是2×1016/cm3或更高。
第七、本申請公開了一種能夠發(fā)射波長為360nm-550nm的光的III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間，其中，一個所述InGaN層和連續(xù)疊加在所述InGaN層上的一個所述AlGaN層的厚度之和是10nm或更大。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第八、本申請公開了一種包括發(fā)光層的III族氮化物半導體發(fā)光器件，發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間，其中，一個所述InGaN層和連續(xù)疊加在所述InGaN層上的一個所述AlGaN層的厚度之和是10nm或更大。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第九、本申請公開了一種用于能夠發(fā)射波長為360nm-550nm的光的III族氮化物半導體發(fā)光器件的疊層，該發(fā)光器件包括發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間，其中，一個所述InGaN層和連續(xù)疊加在所述InGaN層上的一個所述AlGaN層的厚度之和是10nm或更大。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
第十，本申請公開了一種用于包括發(fā)光層的III族氮化物半導體發(fā)光器件的疊層，發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間，其中，一個所述InGaN層和連續(xù)疊加在所述InGaN層上的一個所述AlGaN層的厚度之和是10nm或更大。此處，InGaN層的厚度可以預定為3.5-5nm。另外，AlGaN層的厚度可以預定為5nm或更大。另外，InGaN層可以以0.02-0.07nm/s的生長速率形成。另外，InGaN層可以以850℃或更低的生長溫度形成。InGaN層的厚度、AlGaN層的厚度、InGaN層的生長速率和InGaN層的生長速率可以任意組合。另外，發(fā)光層可以包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。另外，該發(fā)光器件可以包括生長溫度為865-905℃和/或雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN形成的夾層，所述的發(fā)光層形成在所述的夾層上面。
權利要求
1.一種發(fā)射波長為360nm-550nm的光的III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大。
4.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的。
5.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
6.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm且所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大。
7.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm且所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的。
8.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
9.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大且所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的。
10.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
11.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
12.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大且所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的。
13.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
14.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
15.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
16.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層的厚度是3.5-5nm，所述的AlGaN層的厚度是5nm或更大，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
17.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的發(fā)光層包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層。
18.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，發(fā)射出的光的波長是360-430nm。
19.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的發(fā)光層包括一個或多個單元對，每一個單元對都包括所述的AlGaN層和所述的InGaN層的疊層，所述的AlGaN層疊加在InGaN層上面作為最外層，發(fā)射出的光的波長是360-430nm。
20.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其還包括生長溫度為865-905℃的由AlGaN制成且與所述的發(fā)光層相鄰放置的夾層。
21.根據(jù)權利要求1所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其還包括雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN制成且與所述的發(fā)光層相鄰放置的夾層。
22.根據(jù)權利要求1所述的IH族氮化物半導體發(fā)光器件，其還包括生長溫度為865-905℃、雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN制成且與所述的發(fā)光層相鄰放置的夾層。
23.一種III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括生長溫度為865-905℃的由AlGaN制成的夾層，和在所述的夾層上面形成的發(fā)光層，所述夾層能夠從所述發(fā)光層上發(fā)射出波長為360-550nm的光。
24.根據(jù)權利要求23所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的波長為360-430nm。
25.一種III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN制成的夾層和在所述的夾層上面形成的發(fā)光層，所述夾層能夠從所述發(fā)光層發(fā)射出波長為360-550nm的光。
26.根據(jù)權利要求25所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的波長為360-430nm。
27.一種III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括生長溫度為865-905℃、雜質(zhì)濃度為2×1016/cm3或更高的由AlGaN制成的夾層和在所述的夾層上面形成的發(fā)光層，所述的夾層能夠從所述發(fā)光層發(fā)射出波長為360-550nm的光。
28.根據(jù)權利要求27所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的波長為360-430nm。
29.一種發(fā)射出波長為360nm-550nm的光的III族氮化物半導體發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間，其中，一個所述InGaN層和連續(xù)疊加在所述InGaN層上的一個所述AlGaN層的厚度之和是10nm或更大。
30.根據(jù)權利要求29所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的。
31.根據(jù)權利要求29所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
32.根據(jù)權利要求29所述的III族氮化物半導體發(fā)光器件，其中，所述的InGaN層是以0.02-0.07nm/s的生長速率形成的且所述的InGaN層是以850℃或更低的生長溫度形成的。
全文摘要
在III族氮化物半導體發(fā)光器件中使用了發(fā)光層，該發(fā)光層有這樣一個部分，在該部分，InGaN層插入位于其兩側(cè)的AlGaN層之間。通過控制作為阱層的InGaN層的厚度、生長速率和生長溫度和作為阻擋層的AlGaN層的厚度，以優(yōu)化這些因素，提高該發(fā)光器件的輸出功率。
文檔編號H01S5/343GK1440578SQ01812310
公開日2003年9月3日 申請日期2001年7月3日 優(yōu)先權日2000年7月3日
發(fā)明者渡邊大志, 伊藤潤, 淺見慎也, 柴田直樹 申請人:豐田合成株式會社