專利名稱：氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法，更具體涉及一種抑制氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的晶體缺陷、改善電性能以及提高發(fā)光效率的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，GaN基半導(dǎo)體被用于光器件領(lǐng)域，例如藍(lán)色/綠色發(fā)光器件(LED)、高速開關(guān)元件例如MESFET(金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、HEMT(高電子遷移率晶體管)等，以及作為高功率器件的電子器件。
在一般類型的GaN基半導(dǎo)體LED中，GaN基半導(dǎo)體LED通過以下方法來制造，該方法包括在低生長溫度下在襯底(例如，藍(lán)寶石襯底或SiC襯底)上生長多晶薄膜作為緩沖層，在高生長溫度下在緩沖層上形成n-GaN層，以及在緩沖層上形成鎂(Mg)摻雜的p-GaN層。發(fā)光有源層夾在n-GaN層和p-GaN層之間。
同時，在傳統(tǒng)的pn結(jié)LED及其制造方法中，由于在藍(lán)寶石襯底和GaN半導(dǎo)體之間的晶格常數(shù)的差異和熱膨脹系數(shù)的差異，可能產(chǎn)生晶體缺陷。為了抑制這樣的晶格缺陷產(chǎn)生，采用了低溫GaN基或AlN基緩沖層，獲得晶體缺陷尺寸為約108/cm3的GaN半導(dǎo)體。在下文中，將描述晶體缺陷的發(fā)生途徑以及用于抑制該晶體缺陷的傳統(tǒng)方法。
簡言之，如果無定形GaN基或AlN基緩沖層在低溫下形成，然后在高溫下重結(jié)晶，則形成類多晶體(poly-like crystal)，其表面狀態(tài)非常粗糙并且平整度不良。然而，隨著晶體生長繼續(xù)進(jìn)行，優(yōu)選在第一階段進(jìn)行垂直生長，然后優(yōu)選在第二階段進(jìn)行二維生長，從而可以獲得優(yōu)質(zhì)的氮化物半導(dǎo)體。
此時，在對應(yīng)于最初生長階段的垂直生長期間，晶體缺陷發(fā)生在GaN島的熔合邊界。晶體缺陷以各種形式產(chǎn)生，例如，被傳播至LED的表面的“穿透位錯(threading dislocation)”、“螺位錯(screwdislocation)”、“線位錯”、“點缺陷”、或上述缺陷的混合物。最后，晶體缺陷嚴(yán)重地影響器件的可靠性。具體地，當(dāng)“穿透位錯”從藍(lán)寶石襯底傳播至LED表面時，該“穿透位錯”穿過發(fā)光有源層。將來，“穿透位錯”用作漏電流等的電流通路，因此，當(dāng)瞬間施加例如ESD的高壓時，有源層被破壞或光功率(light power)降低，這成為嚴(yán)重影響可靠性的主要原因。
在這種情況下，為了進(jìn)一步提高LED的光功率和抗外界因素例如ESD(靜電放電)等的運行可靠性，需要生長具有較少晶體缺陷的GaN半導(dǎo)體。
為了解決該問題，已采用了各種生長技術(shù)，例如，利用絕緣體或難熔金屬的“橫向過生長(lateral overgrowth)”、“懸空生長(pendeo-growth)”等，以將晶體缺陷減少到至多約107/cm3。然而，傳統(tǒng)制造方法存在工藝復(fù)雜的問題。并且，雖然傳統(tǒng)制造方法可以有效地抑制晶體缺陷，但是在成本方面是不利的，因此為了滿足批量生產(chǎn)的可能性仍需要繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。
因此，為了有效地提高LED的光功率和可靠性，必然需要一種可以使從襯底傳播的晶體缺陷最小化的晶體生長技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明以基本消除由傳統(tǒng)技術(shù)的局限和缺點引起的一種或多種問題，并且本發(fā)明的一個目的是提供一種可以提高構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體LED的有源層的結(jié)晶度、光功率和可靠性的氮化物半導(dǎo)體LED及其制造方法。
為了實現(xiàn)以上目的，提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括一個或多個AlInN層；形成在AlInN層上方的In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；形成在In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方的第一電極接觸層；形成在第一電極接觸層上方的有源層；以及形成在有源層上方的p型氮化物半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括超晶格層，其具有選自InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)、以及InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)中的一種；形成在超晶格層上方的In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；形成在In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方的第一電極接觸層；形成在第一電極接觸層上方的有源層；以及形成在有源層上方的p型氮化物半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底上方形成緩沖層；在緩沖層上方形成一個或多個AlInN層；在AlInN層上方形成In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；在In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方形成第一電極接觸層；在第一電極接觸層上方形成有源層；以及在有源層上方形成p型氮化物半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底上方形成緩沖層；在緩沖層上方形成超晶格層，該超晶格層具有選自InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)、以及InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)中的一種；在超晶格層上方形成In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；在In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上形成第一電極接觸層；在第一電極接觸層上方形成有源層；以及在有源層上方形成p型氮化物半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括應(yīng)變控制層，其提供為兩個或多個AlInN層或超晶格層；在應(yīng)變控制層上方形成的In摻雜的氮化物層；在In摻雜的氮化物層上方形成的第一電極接觸層；在第一電極接觸層上方形成的有源層；以及在有源層上方形成的p型氮化物半導(dǎo)體層。
根據(jù)所提供本發(fā)明，可以提高構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體LED的有源層的結(jié)晶度，并且可以提高LED的光功率和可靠性。


通過附圖將更容易理解本發(fā)明的精神，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED的疊層結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2和圖3是通過傳統(tǒng)技術(shù)生長的氮化物半導(dǎo)體的AFM(原子力顯微鏡)表面照片；圖4和圖5是通過根據(jù)本發(fā)明的制造氮化物半導(dǎo)體的方法生長的氮化物半導(dǎo)體的AFM表面照片；圖6是示出用于比較根據(jù)本發(fā)明實施方案的氮化物半導(dǎo)體的結(jié)晶度的DC-XRD結(jié)果的曲線圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖8是圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施方案在氮化物半導(dǎo)體LED中形成的超重疊(super-overlapped)氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實施方案。
<第一實施方案>
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一具體實施方式
的氮化物半導(dǎo)體LED的疊層結(jié)構(gòu)的示意圖。
參照圖1，本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED包括襯底21和形成在襯底21上的緩沖層23。襯底21可以是藍(lán)寶石襯底或SiC襯底。緩沖層23可以具有AlInN/GaN/AlInN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InzGa1-zN/GaN的疊層結(jié)構(gòu)。
并且，兩個或多個AlInN層形成在緩沖層23上。在圖1中，示出了形成第一AlInN層25和第二AlInN層27的實施例。在根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED的制造方法中，無定形AlInN基緩沖層23在低生長溫度下生長在襯底21上，然后在高生長溫度下再結(jié)晶。此后，降低生長溫度，接著隨著階段繼續(xù)進(jìn)行再逐漸升高溫度，由此生長第一AlInN層25和第二AlInN層27。
并且，根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED包括形成在第二AlInN層27上的In摻雜的GaN層29，以及形成在In摻雜的GaN層29上的第一電極接觸層。圖1示出了n-GaN層，即第一電極接觸層31的一個實例。另外，在該制造方法中，再次升高生長溫度以生長In摻雜的GaN層29和硅(Si)和銦(In)共摻雜的氮化物半導(dǎo)體層作為n-GaN層31，該n-GaN層31為第一電極接觸層。
并且，根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED包括形成在作為第一電極接觸層的n-GaN層31上的有源層33以及形成在有源層33上的p-GaN層35。發(fā)射期望波段(wavelength band)的光的有源層33可以形成為具有InxGa1-xN/InyGa1-yN結(jié)構(gòu)的單量子阱或多量子阱，所述單量子阱或多量子阱具有作為一個周期的阱層/勢壘層。通過提高生長溫度在有源層33上生長p-GaN層35。
此后，第二電極接觸層形成在p-GaN層35上。在圖1中，作為一個實施例，生長超梯度(super grading)的n-InxGa1-xN層37，該層具有In含量順序受控制從而調(diào)節(jié)能帶隙的結(jié)構(gòu)。
同時，在具有上述結(jié)構(gòu)的npn結(jié)LED的第二電極接觸層中形成施加電功率的透明電極。用于該透明電極的材料由所形成的GaN基半導(dǎo)體的摻雜相或能帶隙差確定。由于LED具有超梯度結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中為了增加電流注入效應(yīng)，In含量線性變化以控制能帶隙，因此用于該透明電極的材料可以從以下材料中選擇。
換句話說，該透明電極可以由選自透光金屬氧化物例如ITO(In-SnO)、IZO(In-ZnO)、ZGO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、AGZO(Al-Ga ZnO)、ZnO、IrOx和RuOx以及透光電阻金屬例如含Ni金屬的Au合金中的一種來形成。
與傳統(tǒng)的氮化物半導(dǎo)體LED相比，具有上述結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體LED可以使光功率增加30-50％，并且還可以提高可靠性。
在下文中，將更詳細(xì)地描述根據(jù)上述實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED的特征。
在本實施方案中，隨著階段進(jìn)行，通過改變生長溫度，在低溫緩沖層23和高溫GaN基半導(dǎo)體層29、31之間形成第一AlInN層25和第二AlInN層27。通過這樣做，可以有效地抑制GaN基半導(dǎo)體層29、31中的晶體缺陷的發(fā)生以提高LED的性能，這是本發(fā)明的一個特征。
以下將更詳細(xì)地描述AlInN層25和27抑制GaN基半導(dǎo)體層29、31中晶體缺陷發(fā)生的機制。
首先，為了生長GaN基半導(dǎo)體，使緩沖層23在高生長溫度下再結(jié)晶，以使緩沖層從無定形相轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑?。生長在經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變的緩沖層上的GaN半導(dǎo)體通過島之間的熔合而實現(xiàn)晶體生長。此時，根據(jù)隨緩沖層生長溫度而變化的厚度，在高溫再結(jié)晶過程中緩沖層相變類型改變，從而產(chǎn)生表面應(yīng)變和平整度的差異。GaN基半導(dǎo)體的最初生長模式由上述差異確定。在GaN基半導(dǎo)體的最初生長模式中，在島熔合過程中優(yōu)選實施垂直生長模式，并且隨著厚度的增加，優(yōu)選實施水平生長模式。
如上所述，在初始的島熔合過程中，優(yōu)選實施垂直生長模式。此時，晶體缺陷例如“穿越位錯”在熔合的邊界處產(chǎn)生，并穿過有源層，繼續(xù)前進(jìn)至LED的表面。為了有效地抑制和減少初始晶體缺陷，本發(fā)明的緩沖層在高溫下再結(jié)晶，且通過在高于緩沖層生長溫度的生長溫度范圍內(nèi)線性地改變生長溫度來生長作為應(yīng)變控制層的兩個或多個AlInN半導(dǎo)體層。因此，可以改善具有低水平平整度和粗糙多晶相的緩沖層表面，并可抑制經(jīng)受“拉伸應(yīng)變”的GaN基半導(dǎo)體的應(yīng)力，從而生長具有優(yōu)質(zhì)結(jié)晶相的GaN基半導(dǎo)體LED。
將參照圖2至圖5詳細(xì)地描述通過上述制造方法制造的本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED的特性。
圖2和圖3是通過傳統(tǒng)技術(shù)生長的氮化物半導(dǎo)體的AFM(原子力顯微鏡)表面照片，圖4和圖5是通過根據(jù)本發(fā)明的制造氮化物半導(dǎo)體的方法生長的氮化物半導(dǎo)體的AFM表面照片。在上述AFM表面照片中，圖2和圖4是1μm×1μm區(qū)域的表面照片，圖3和圖5是5μm×5μm區(qū)域的表面照片。并且，在本實施方案的情況下，采用藍(lán)寶石襯底和AlInN/GaN/AlInN/GaN緩沖層，通過根據(jù)生長階段改變它們的生長溫度，使第一AlInN層和第二AlInN層在緩沖層上形成，然后在第二AlInN層上形成In摻雜的GaN層。
參照圖2和圖3，通過傳統(tǒng)制造方法生長的GaN半導(dǎo)體的表面具有被許多“位錯”缺陷和“凹坑(pit)”分割的階梯形狀(terrace shape)。并且，正如從黑點所看到的，已知GaN半導(dǎo)體的生長結(jié)束于穿越位錯，即“螺位錯”的一種。然而，如圖4和圖5所示，與傳統(tǒng)技術(shù)制造的氮化物半導(dǎo)體相比，通過本發(fā)明的制造方法生長的氮化物半導(dǎo)所具有的位錯和凹坑的數(shù)量大大減少，并具有均勻的階梯形狀。
并且，可以證實，通過本實施方案的制造方法生長的氮化物半導(dǎo)體具有約1.8的表面平整度，與傳統(tǒng)表面平整度2.7相比其對應(yīng)于大幅改進(jìn)值。
另外，在評價通過本實施方案的制造方法生長的氮化物半導(dǎo)體的電性能時，發(fā)現(xiàn)室溫下遷移率增加至2倍或更多，從250cm2/Vsec至500cm2/Vsec。電性能的提高與AFM表面分析一致。從上述結(jié)果可以證實，利用生長溫度逐步變化而生長的AlInN層已經(jīng)有效地抑制了AlInN層中晶體缺陷的發(fā)生。
圖6是表示對根據(jù)本發(fā)明實施方案的氮化物半導(dǎo)體實施的用于結(jié)晶度比較的DC-XRD(雙晶體X-射線衍射)結(jié)果的曲線圖，其中，附圖標(biāo)記(a)是根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體的分析結(jié)果，而附圖標(biāo)記(b)是根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的氮化物半導(dǎo)體的分析結(jié)果。
參照圖5，根據(jù)本發(fā)明具有兩個或多個AlInN層的氮化物半導(dǎo)體在(0002)方向上具有190弧秒(arcsec)的結(jié)晶度，其相當(dāng)于傳統(tǒng)氮化物半導(dǎo)體結(jié)晶度250弧秒值的兩倍或更高。上述結(jié)果也與AFM表面分析和電性能一致。
并且，在根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED中，例如，具有單量子阱結(jié)構(gòu)的ITO電極/npn-結(jié)LED中，其電性能在20mA的電流下使用積分球(integral sphere)通過未封裝的藍(lán)色LED芯片進(jìn)行測量，獲得6.3mW的光功率、3.1V的工作電壓以及460nm的中心波長(corewavelength)，這對應(yīng)于非常好的值。
通過上述描述，顯而易見的是根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED可以抑制有源層的晶體缺陷、提高電性能、增加光功率并提高運行可靠性。
<第二實施方案>
除了通過線性改變第二AlInN層的生長溫度，例如從1000℃至1500℃，加速生長第二AlInN層以便更有效地控制第一和第二AlInN層的應(yīng)變以外，第二實施方案與第一實施方案相同。
根據(jù)本實施方案，當(dāng)生長溫度升高時，銦(In)含量線性降低，然后過程轉(zhuǎn)變?yōu)锳lN層具有優(yōu)良結(jié)晶度的生長模式。由于AlN半導(dǎo)體在表面粗糙度和平整度方面優(yōu)良，因此其具有的優(yōu)點是在GaN半導(dǎo)體初始島熔合期間水平生長先于垂直生長。因此，AlN半導(dǎo)體被轉(zhuǎn)變?yōu)樗缴L先于垂直生長的晶體生長模式，以有效地抑制晶體缺陷，由此生長優(yōu)質(zhì)的GaN半導(dǎo)體。
<第三實施方案>
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED的結(jié)構(gòu)的示意圖。
除了進(jìn)一步包括InGaN層61和n-InGaN層63外，圖7所示的氮化物半導(dǎo)體LED與第一實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED相同。
InGaN層61沉積在第二AlInN層27和In摻雜的GaN層29之間，以進(jìn)一步抑制晶體缺陷的發(fā)生。n-InGaN層63沉積在n-GaN層31和有源層33之間，并且形成為具有低銦含量的低摩爾InxGa1-xN層，以提高有源層33的內(nèi)量子效率。
當(dāng)然，第三實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED也具有形成在緩沖層23上的兩個或多個AlInN層25和27。
<第四實施方案>
在根據(jù)本發(fā)明精神的另一實施方案中，提供具有氮化物半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)而不是生長在緩沖層23上的兩個或多個AlInN層25和27的氮化物半導(dǎo)體LED。根據(jù)第四實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED也改善源于晶體缺陷的性能。
氮化物半導(dǎo)體的超晶格結(jié)構(gòu)可由選自InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)以及InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)中的一種形成。
<第五實施方案>
除了第二電極接觸層具有不同的結(jié)構(gòu)外，第五實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED與第一實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED相同。
具體而言，圖1至圖7所示的氮化物半導(dǎo)體LED采用超梯度n-InGaN層37作為施加電功率的透明電極的第二電極接觸層。超梯度n-InGaN層37具有通過逐漸控制In含量而控制的帶隙。
本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED采用超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層作為第二電極接觸層來代替超梯度n-InGaN層37。超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層(SOV p-GaN層)表示通過改變摻雜濃度而形成的具有超晶格結(jié)構(gòu)的p-GaN，如圖8所示。
圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED中形成的SOV氮化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖，并描述了帶隙隨p-GaN摻雜濃度的變化。在圖8中，附圖標(biāo)記71表示具有低摻雜濃度的p-GaN層的帶隙，而附圖標(biāo)記73表示具有高摻雜濃度的p-GaN層的帶隙。SOVp-GaN層表示具有低摻雜濃度的p-GaN層/具有高摻雜濃度的p-GaN層的超晶格結(jié)構(gòu)的層。在一個實施例中，具有低摻雜濃度的p-GaN層的Cp2Mg流可以在0≤X≤1000μmol(其中X是Mg含量)的條件下生長，而具有高摻雜濃度的p-GaN層的Cp2Mg流可以在50≤X≤10000μmol(其中X是Mg含量)的條件下生長。
因此，可以增加p-GaN載流子濃度，并使透明電極例如ITO、IZO等可以施加在SOV p-GaN層上。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體LED及其制造方法中，可以提高構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體LED的有源層的結(jié)晶度，以及可以提高LED的光功率和可靠性。
<試驗實施例>
根據(jù)本發(fā)明的精神，對具有ITO/n-InGaN層/p-GaN層/(InGaN/InGaN)SQW層/n+-GaN(Si-In)層/GaN(In)層/(第二AlInN層/第一AlInN層)/(GaN/AlInN/GaN/AlInN)緩沖層/藍(lán)寶石襯底結(jié)構(gòu)的單量子阱LED的性能進(jìn)行了測試，獲得以下結(jié)果。此處，n+-GaN(Si-In)層是第一電極接觸層，而n-InGaN層是第二電極接觸層。
在20mA電流下，可以獲得例如460nm的中心波長、6.3mW的光功率、3.1V的工作電壓(VF)的電性能。在人體模式中，ESD值至少為-1KV，可以在2英寸的整個藍(lán)寶石襯底上獲得該值的90％或更高。這里，測量值是利用藍(lán)色LED芯片測量的，尤其是光功率是利用積分球來測量的。
雖然根據(jù)上述實施方案的氮化物半導(dǎo)體LED表示并描述了僅有第一AlInN層25和第二AlInN層27的兩個AlInN層的實施例，但本發(fā)明并不局限于此。換句話說，在本發(fā)明的其它實施方案中，可以采用三個或多個AlInN層，但可以獲得相同的或改進(jìn)的效果。
根據(jù)本發(fā)明，可以提高構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體LED的有源層的結(jié)晶度，并且可以提高光功率和可靠性。而且，可以增加氮化物半導(dǎo)體LED的產(chǎn)率并且可以改善電性能。
權(quán)利要求
1.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包含一個或多個AlInN層；形成在所述AlInN層上方的In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；形成在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方的第一電極接觸層；形成在所述第一電極接觸層上方的有源層；和形成在所述有源層上方的p型氮化物半導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述AlInN層下方的緩沖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述緩沖層具有AlInN/GaN/AlInN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InzGa1-zN/GaN的疊層結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層下方的含In氮化物半導(dǎo)體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中構(gòu)成所述AlInN層的每一層在不同溫度下生長。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中生長構(gòu)成所述AlInN層的每一層，使得In含量線性減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中生長構(gòu)成所述AlInN層的每一層，使得In含量線性減少并且所述AlInN層的最上層為AlN。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述AlInN層包含第一AlInN下層和第二AlInN上層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述第一電極接觸層上方的n-InGaN層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一電極接觸層是n型半導(dǎo)體層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一電極接觸層是Si和In共摻雜的氮化物半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述p型氮化物半導(dǎo)體層上方的第二電極接觸層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二電極接觸層是具有In含量逐漸變化的超梯度結(jié)構(gòu)的n型氮化物半導(dǎo)體層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二電極接觸層是由于摻雜濃度不同而具有超晶格結(jié)構(gòu)的超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述第二電極接觸層上方的電極層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電極層由選自透光氧化物以及含Ni金屬的Au合金的透光金屬中的一種形成，所述透光氧化物包括ITO(In-SnO)、IZO(In-ZnO)、ZGO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、IGZO(In-GaZnO)、AGZO(Al-GaZnO)、ZnO、IrOx和RuOx。
17.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包含超晶格層，所述超晶格層具有選自InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)以及InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)中的一種；形成在所述超晶格層上方的In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；形成在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方的第一電極接觸層；形成在所述第一電極接觸層上方的有源層；和形成在所述有源層上方的p型氮化物半導(dǎo)體層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述超晶格層下方的緩沖層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述緩沖層具有AlInN/GaN/AlInN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InzGa1-zN/GaN的疊層結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層下方的含In氮化物半導(dǎo)體層。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述第一電極接觸層上方的n-InGaN層。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第一電極接觸層是n型半導(dǎo)體層。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述p型氮化物半導(dǎo)體層上方的第二電極接觸層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二電極接觸層是In含量逐漸變化的具有超梯度結(jié)構(gòu)的n型氮化物半導(dǎo)體層。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二電極接觸層是由于摻雜濃度不同而具有超晶格結(jié)構(gòu)的超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包含形成在所述第二電極接觸層上方的電極層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述電極層由選自透光氧化物以及含Ni金屬的Au合金的透光金屬中的一種形成，所述透光氧化物包括ITO(In-SnO)、IZO(In-ZnO)、ZGO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、IGZO(In-GaZnO)、AGZO(Al-GaZnO)、ZnO、IrOx和RuOx。
28.一種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，所述方法包括以下步驟在襯底上方形成緩沖層；在所述緩沖層上方形成一個或多個AlInN層；在所述AlInN層上方形成In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方形成第一電極接觸層；在所述第一電極接觸層上方形成有源層；和在所述有源層上方形成p型氮化物半導(dǎo)體層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述緩沖層具有AlInN/GaN/AlInN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InzGa1-zN/GaN的疊層結(jié)構(gòu)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中生長構(gòu)成所述AlInN層的每一層，使得生長溫度在每一步驟都變化。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中生長構(gòu)成所述AlInN層的每一層，使得In含量線性減少。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述AlInN層提供為雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)的上層加速生長。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述AlInN層的最上層由AlN層形成。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，還包括在所述p型氮化物半導(dǎo)體層上方形成第二電極接觸層的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述第二電極接觸層是In含量逐漸變化的超梯度結(jié)構(gòu)的n型氮化物半導(dǎo)體層，或由于摻雜濃度不同而具有超晶格結(jié)構(gòu)的超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述電極層由選自透光氧化物以及含Ni金屬的Au合金的透光金屬中的一種在所述第二電極接觸層上方形成，所述透光氧化物包括ITO(In-SnO)、IZO(In-ZnO)、ZGO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、AGZO(Al-GaZnO)、ZnO、IrOx和RuOx。
37.一種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，所述方法包括以下步驟在襯底上方形成緩沖層；在所述緩沖層上方形成超晶格層，所述超晶格層具有選自InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、InGaN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)以及InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)中的一種；在所述超晶格層上方形成In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；在所述In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方形成第一電極接觸層；在所述第一電極接觸層上方形成有源層；和在所述有源層上方形成p型氮化物半導(dǎo)體層。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中所述緩沖層具有AlInN/GaN/AlInN/GaN或AlxInyGa1-x-yN/InzGa1-zN/GaN的疊層結(jié)構(gòu)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括在所述p型氮化物半導(dǎo)體層上方形成第二電極接觸層的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中，所述第二電極接觸層是In含量逐漸變化的超梯度結(jié)構(gòu)的n型氮化物半導(dǎo)體層，或由于摻雜濃度不同而具有超晶格結(jié)構(gòu)的超重疊結(jié)構(gòu)的p-GaN層。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中所述電極層由選自透光氧化物以及含Ni金屬的Au合金的透光金屬中的一種在所述第二電極接觸層上方形成，所述透光氧化物包括ITO(In-SnO)、IZO(In-ZnO)、ZGO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、IGZO(In-GaZnO)、AGZO(Al-GaZnO)、ZnO、IrOx和RuOx。
42.一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包含應(yīng)變控制層，提供為兩個或多個AlInN層或超晶格層；在所述應(yīng)變控制層上方形成的In摻雜的氮化物層；在所述In摻雜的氮化物層上方形成的第一電極接觸層；在所述第一電極接觸層上方形成的有源層；和在所述有源層上方形成的p型氮化物半導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括一個或多個AlInN層；形成在該AlInN層上方的In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層；形成在該In摻雜的氮化物半導(dǎo)體層上方的第一電極接觸層；形成在該第一電極接觸層上方的有源層；以及形成在該有源層上方的p型氮化物半導(dǎo)體層。根據(jù)所述氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，有源層的晶體缺陷被抑制，使得氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的可靠性增加，并使得光輸出增大。
文檔編號H01L33/04GK101044633SQ200580035544
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者孫孝根, 李昔憲 申請人:Lg伊諾特有限公司