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基氮化物半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡娮悠骷?如，高速開關(guān) 和高輸出器件)諸如藍(lán)/綠光LED(發(fā)光二極管)光學(xué)器件，MESFET (金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和HEMT (高電子遷移率晶體管)。
GaN基氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件生長在藍(lán)寶石襯底或SiC襯底上。 接著作為緩沖層的AlyGal-yN多晶薄膜在低生長溫度下生長在藍(lán)寶石 襯底或SiC襯底上。隨后非摻雜GaN層，Si摻雜n-GaN層或這兩種 結(jié)構(gòu)的組合在高溫下生長在緩沖層上來形成n-GaN層。此外，Mg摻 雜p-GaN層形成為上層以制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。發(fā)光層(多量 子阱結(jié)構(gòu)的有源層)插入到n-GaN層和p-GaN層之間。
現(xiàn)有技術(shù)中，p-GaN層通過在晶體生長過程中摻雜Mg原子形成。 這需要在晶體生長過程中，作為摻雜源注入的Mg原子替代Ga位形 成p-GaN層。Mg原子與從溶解在載氣中的氫氣結(jié)合成為在GaN結(jié)晶 層中形成Mg-H絡(luò)合物的源，導(dǎo)致了約IO口的高阻抗材料.
因此，pn結(jié)發(fā)光器件形成之后，需要后續(xù)的激活過程來解離Mg-H 絡(luò)合物并用Mg原子替換Ga位。然而，該發(fā)光器件中，在激活過程 中對(duì)發(fā)光有貢獻(xiàn)的載流子的數(shù)量為約1017/口，該數(shù)量大大低于1019/口 或更高的Mg的原子濃度，因此，存在很難形成歐姆接觸(resistivecontact)的缺點(diǎn)。
此外，殘存在p-GaN氮化物半導(dǎo)體中沒有被激活為載流子的Mg 原子成為俘獲從與有源層界面發(fā)出的光的中心，大大減小了光輸出。 為了改善這個(gè)問題，已經(jīng)采用了通過用非常薄的透明歐姆接觸金屬來 增加電流注入效率的方法來降低接觸電阻的方法。
然而，用于降低接觸電阻的薄透明歐姆接觸金屬通常透過75到 80%的光，該透過值以外的光損失掉了。特別是，由于高接觸電阻， 在減小操作電壓方面存在限制
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的目的是提供氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法，其中， 構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層的晶體性能可得到改善，并且光 輸出和可靠性也可得到改善。
技術(shù)解決方案
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā) 光器件包括，第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上的 有源層；形成在有源層上的第二氮化物半導(dǎo)體層；含有AlIn的第三氮 化物半導(dǎo)體層，該層形成在第二氮化物半導(dǎo)體層上。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光器件包括，襯底；形成在襯底上的緩沖層；摻雜In的第一 GaN基的層，該第一GaN基的層形成在緩沖層上；摻雜Si和In的第 二GaN基的層，該第二GaN基的層形成在笫一GaN基的層上；形成 在第二 GaN基的層上的InxGal-xN層；形成在InxGal-xN層上的有 源層；形成在有源層上的p-GaN基的層；形成在p-GaN基的層上的 n國AlInN層或p-AlInN層。此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的氮化物半
導(dǎo)體發(fā)光器件包括，第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在第一氮化物半導(dǎo)體
層上的n-AlInN覆蓋層；形成在n-AlInN覆蓋層上的n-InGaN層；形 成在n-InGaN層上的有源層；形成在有源層上的p-InGaN層；形成在 p-InGaN層上的p-AlInN覆蓋層；形成在p-AlInN覆蓋層上的第二氮 化物半導(dǎo)體層。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光器件包括，第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在第一氮化物半導(dǎo)體 層上的n-AlInN覆蓋層；形成在n-AlInN覆蓋層上的有源層；形成在 有源層上的p-AlInN覆蓋層；形成在p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物 半導(dǎo)體層。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的氮化物半 導(dǎo)體發(fā)光器件包括，第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在第一氮化物半導(dǎo)體 層上的有源層；形成在有源層上的p-InGaN層；形成在p-InGaN層上 的p-AlInN覆蓋層；形成在p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的制造氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括，在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形 成GaN基的層；在GaN基的層上形成第一電極層；在第一電極層上 形成InxGa^N層；在InxGa^N層上形成有源層；在有源層上形成 p-GaN基的層；在p-GaN基的層上形成n-AlInN層或p-AlInN層。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的制造氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括，在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形 成被摻雜進(jìn)銦(In)的In摻雜GaN基的層；在In摻雜GaN基的層 上形成第一電極層；在第一電極層上形成n-AlInN覆蓋層；在n-AlInN 覆蓋層上形成有源層；在有源層上形成p-AlInN覆蓋層；在p-AlInN 覆蓋層上形成p-GaN基的層；在p-GaN基的層上形成第二電極層。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的制造氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括，在村底上形成緩沖層；在緩沖層上形成被摻雜進(jìn)銦(In )的In摻雜GaN基的層；在In摻雜GaN基的層 上形成第一電極層；在第一電極層上形成發(fā)光的有源層；在有源層上 形成p-InGaN層；在p-InGaN層上形成p-AlInN覆蓋層；在p-AlInN 覆蓋層上形成p-GaN基的層；在p-GaN基的層上形成第二電極層。
本發(fā)明還涉及以下方面
1. 一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 第一氮化物半導(dǎo)體層；
形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的有源層； 形成在所述有源層上的第二氮化物半導(dǎo)體層；和 形成在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上，含有Alln的第三氮化物半導(dǎo)體 層。
2. 如項(xiàng)目1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在第一氮化 物半導(dǎo)體層下還形成襯底和形成在所述襯底上的緩沖層。
3. 如項(xiàng)目1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一氮 化物半導(dǎo)體層包括
摻雜In或不摻雜In的GaN基的層；
形成在所述GaN基的層上的第一電極層；和
形成在所述第一電極層上的InxGai_xN層。
4如項(xiàng)目2所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述緩沖層 具有AlInN/GaN疊層結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、IiixGaLxN/GaN 疊層結(jié)構(gòu)和AlJnyGaL(x+y)N/InxGakN/GaN疊層結(jié)構(gòu)中的一種。
5. 如項(xiàng)目3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電 極層是同時(shí)摻雜有硅和銦的GaN基的層。
6. 如項(xiàng)目1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在包含于所 述第一氮化物半導(dǎo)體層中的所述InxGai.xN層的上表面和下表面還 分別形成第一 SiNx團(tuán)簇層和第二 SiNx團(tuán)簇層。7. 如項(xiàng)目6所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件,其中，所述第一SiNx 團(tuán)簇層和所述第二SiNx團(tuán)簇層形成為具有原子尺度厚度。
8. 如項(xiàng)目l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述有源層 具有單量子阱結(jié)構(gòu)或由InyGai.yN勢(shì)阱層/InzGa^N勢(shì)壘層形成的多 量子阱結(jié)構(gòu)。
9. 如項(xiàng)目8所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在形成所 述有源層的所述InyGai.yN勢(shì)阱層和所述InzGai_zN勢(shì)壘層之間形成 SiNx團(tuán)簇層。
10. 如項(xiàng)目8所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在形成所 述有源層的所述InyG^yN勢(shì)阱層和所述InzGaLZN勢(shì)壘層之間形 GaN基的蓋帽層。
11. 如項(xiàng)目l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在所述有源 層和所述第二氮化物半導(dǎo)體層之間形成SiNx團(tuán)簇層。
12. 如項(xiàng)目8所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，摻雜到所述 InyGai_yN勢(shì)阱層中的銦含量，摻雜到所述InzGai.zN勢(shì)壘層中的銦 含量，和摻雜到所述InxGai.xN層中的銦含量分別具有以下值 0<x<0.1 ， 0<y<0.35和0<z<0.1 。
13. 如項(xiàng)目l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二氮 化物半導(dǎo)體層摻雜有鎂。
14. 如項(xiàng)目1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第三氮 化物半導(dǎo)體層摻雜有硅或鎂。
15. 如項(xiàng)目l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在所述第三 氮化物半導(dǎo)體層的上表面還形成具有銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu) 的或具有含有In或Al的超晶格結(jié)構(gòu)的第四氮化物半導(dǎo)體層。
16. 如項(xiàng)目15所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述^1梯 度結(jié)構(gòu)具有InxGa^N層。
17. 如項(xiàng)目15所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所i^晶 格結(jié)構(gòu)是InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié) 構(gòu)層。
18. 如項(xiàng)目15所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第四氮化物半導(dǎo)體層摻雜有硅。
19. 如項(xiàng)目l所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在第三氮化 物半導(dǎo)體層的下表面還形成具有銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)的或
具有含有In或Al的超晶格結(jié)構(gòu)的第四氮化物半導(dǎo)體層。
20. 如項(xiàng)目19所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所^梯 度結(jié)構(gòu)是IiixGa^xN層(0<x<0.2 )。
21. 如項(xiàng)目19所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所^晶 格結(jié)構(gòu)是InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié) 構(gòu)層。
22. 如項(xiàng)目1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述 第三氮化物半導(dǎo)體上的透明電極。
23. 如項(xiàng)目22所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述透明 電極用透明導(dǎo)電氧化物或透明歐姆接觸材料形成。
24. 如項(xiàng)目23所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述透明 導(dǎo)電氧化物由ITO， ZnO， IrOx， RuOx和NiO材料之一形成。
25. 如項(xiàng)目23所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述透明 歐姆接觸材料采用含Ni金屬的金M層形成。
26. 如項(xiàng)目15所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第四氮化物半導(dǎo)體層上的透明電極。
27 —種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括 在襯底上形成緩沖層； 在所述緩沖層上形成GaN基的層； 在所述GaN基的層上形成第一電極層； 在所述第一電極層上形成InxGai_xN層； 在所述InxGaLxN層上形成有源層； 在所述有源層上形成p-GaN基的層；和 在所述p-GaN基的層上形成n-AlInN層或p-AUnN層。28. 如項(xiàng)目27所述的方法，還包括在所述p-GaN基的層上形成 其銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)n-InxGa^N層或InGaN/AlInGaN 超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層的步驟。
29. 如項(xiàng)目27所述的方法，其中，所述緩沖層具有AlInN/GaN 疊層結(jié)構(gòu)、InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)、Ii^Ga^N/GaN疊層結(jié)構(gòu)和 AlxInyGa^x+y)N/InxGaLxN/GaN疊層結(jié)構(gòu)中的一種。
30. 如項(xiàng)目27所述的方法，其中，所述第一電M是同時(shí)摻雜 有硅和銦的GaN基的層。
31. 如項(xiàng)目27所述的方法，還包括在所述形成InxGanN層的步 驟之前或之后分別形成第一SiNx團(tuán)簇層和第二SiNx團(tuán)簇層的步驟。
32. 如項(xiàng)目27所述的方法，還包括在所述有源層和所述p-GaN 基的層之間形成SiNx團(tuán)簇層的步驟。
33. 如項(xiàng)目27所述的方法，還包括在所述n-AlInN層或所述 p-AlInN層上形成其銦含量連續(xù)改變的^1梯度結(jié)構(gòu)n-InxGa^N層或 InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層的步 驟。
34. 如項(xiàng)目27所述的方法，還包括在所述n-AlInN層或所述 p-AlInN層上形成透明電極的步驟。
35. 如項(xiàng)目33所述的方法，還包括在所述超梯度結(jié)構(gòu)或所^ 晶格結(jié)構(gòu)層上形成透明電極的步驟。
36. —種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 村底；
形成在所述襯底上的緩沖層； 形成在所述緩沖層上的摻雜In的第一 GaN基的層； 形成在所述第一 GaN基的層上的摻雜Si和In的第二 GaN基的層； 形成在所述第二 GaN基的層上的InxGai_xN層； 形成在所述InxGaLXN層上的有源層； 形成在所述有源層上的p-GaN基的層；和形成在所述p-GaN基的層上的n-AlInN層或p-AlInN層。
37. 如項(xiàng)目36所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在所述 n-AlInN層或所述p-AlInN層之下還形成具有其銦含量連續(xù)改變的 超梯度結(jié)構(gòu)的或具有含有In或Al的超晶格結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體層。
38. 如項(xiàng)目36所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在所述 n-AlInN層或所述p-AlInN層上還形成具有其銦含量連續(xù)改變的超 梯度結(jié)構(gòu)的或具有含有In或Al的超晶格結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體層。
39. 如項(xiàng)目36所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二 GaN基的層和所述p-GaN基的層之間的多個(gè)SiNx團(tuán)簇層。
40. 如項(xiàng)目36所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述n-AlInN層或所述p-AlInN層上的透明電極。
41. 如項(xiàng)目38所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述超梯度結(jié)構(gòu)的或所述超晶格結(jié)構(gòu)的所述氮化物半導(dǎo)體層上的透明 電極。
42. —種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 第一氮化物半導(dǎo)體層；
形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的n-AlInN覆蓋層； 形成在所述n-AlInN覆蓋層上的n-InGaN層； 形成在所述n-InGaN層上的有源層； 形成在有源層上的p-InGaN層； 形成在所述p-InGaN層上的p-AlInN覆蓋層；和
形成在所述p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
43. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第二電極層。
44. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在第一氮 化物半導(dǎo)體層之下還形成襯底和形成在所述襯底上的緩沖層。
45. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一氮化物半導(dǎo)體層包括摻雜In的In摻雜GaN基的層和形成在所述In 摻雜GaN基的層上的第一電極層。
46. 如項(xiàng)目45所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一 電^jir是同時(shí)摻雜硅和銦的GaN基的層。
47. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在 n-InGaN層和有源層之間的InxGaLXN層。
48. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述p-AlInN覆蓋層之間的多個(gè)SiNx團(tuán)簇 層。
49. 如項(xiàng)目43所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電^U^是錮含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)或含In的超晶格結(jié)構(gòu)。
50. 如項(xiàng)目43所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電極層用n-AlInN層形成。
51. 如項(xiàng)目43所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電極層摻雜有硅。
52. 如項(xiàng)目42所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二氮化物半導(dǎo)體層上的透明電極。
53. 如項(xiàng)目43所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，形成在所述第二 電極層上的透明電極。
54. —種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 第一氮化物半導(dǎo)體層；
形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的n-AlInN覆蓋層； 形成在所述n-AlInN覆蓋層上的有源層； 形成在所述有源層上的p-AlInN覆蓋層；和
形成在所述p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
55. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第二電極層。
56. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在所述第一氮化物半導(dǎo)體層之下還形成襯底和形成在所述襯底上的緩沖層。
57. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一 氮化物半導(dǎo)體層包括摻雜In的In摻雜GaN基的層和形成在所述In 摻雜GaN基的層上的第一電極層。
58. 如項(xiàng)目57所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述笫一 電M是同時(shí)摻雜硅和銦的GaN基的層。
59. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述n-AUnN覆蓋層和所述有源層之間的Ii^Ga^N層。
60. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述p-AlInN覆蓋層之間的多個(gè)SiNx團(tuán)簇 層。
61. 如項(xiàng)目55所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電極層是銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)或含In的超晶格結(jié)構(gòu)。
62. 如項(xiàng)目55所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電極層用n-AlInN層形成。
63. 如項(xiàng)目55所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電^b&被摻雜硅。
64. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，還包括形 成在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的透明電極。
65. 如項(xiàng)目55所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二電極層上的透明電極。
66. 如項(xiàng)目54所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述有源層和所述p-AlInN覆蓋層之間的p-InGaN層。
67. —種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 第一氮化物半導(dǎo)體層；
形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的有源層； 形成在所述有源層上的p-InGaN層； 形成在所述p-InGaN層上的p-AHnN覆蓋層；和形成在所述p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
68. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第二電極層。
69. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，在所述第 一氮化物半導(dǎo)體層之下還形成襯底和形成在所述襯底上的緩沖層。
70. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一 氮化物半導(dǎo)體層包括摻雜In的In摻雜GaN基的層和形成在所述In 摻雜GaN基的層上的第一電極層。
71. 如項(xiàng)目70所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一 電M是同時(shí)摻雜硅和銦的GaN基的層。
72. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第一電極層和所述有源層之間的IiixGa^N層。
73. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述p-AlInN覆蓋層上的多個(gè)SiNx團(tuán)簇 層。
74. 如項(xiàng)目68所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電^l^是銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)或含In的超晶格結(jié)構(gòu)。
75. 如項(xiàng)目68所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二 電極層用n-AlInN層形成。
76. 如項(xiàng)目68所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中所述第二電 極層摻雜有硅。
77. 如項(xiàng)目67所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二氮化物半導(dǎo)體層上的透明電極。
78. 如項(xiàng)目68所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所 述第二電極層上的透明電極。
79. —種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括 在襯底上形成緩沖層；
在所述緩沖層上形成摻雜銦(In)的In摻雜GaN基的層；在所述In摻雜的GaN基的層上形成第一電極層； 在所述第一電極層上形成n-AlInN覆蓋層； 在所述n-AlInN覆蓋層上形成有源層； 在所述有源層上形成p-AUnN覆蓋層； 在所述p-AlInN覆蓋層上形成p-GaN基的層；和
在所述p-GaN基的層上形成第二電極層。
80. 如項(xiàng)目79所述的方法，其中，所述第一電M^1硅和銦同 時(shí)摻雜的GaN基的層。
81. 如項(xiàng)目79所述的方法，還包括在所述n-AlInN覆蓋層和所 述有源層之間形成n-InGaN層的步驟。
82. 如項(xiàng)目81所述的方法，還包括在所述n-InGaN層和所述 有源層之間形成InxGa^N層的步驟。
83. 如項(xiàng)目79所述的方法，還包括在所述n-AlInN覆蓋層和 所述有源層之間形成InxGaLXN層的步驟。
84. 如項(xiàng)目83所述的方法，還包括在所述InxGaLxN層表面下、 在InxGa^N層和p-AlInN覆蓋層之間形成多個(gè)SiNx團(tuán)簇層的步驟。
85. 如項(xiàng)目79所述的方法，其中，所述笫二電^LI:是銦含量 連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)的n-InxGal-xN層、InGaN/InGaN超晶格結(jié) 構(gòu)層、InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層和n-AlInN層中的一種。
86. 如項(xiàng)目79所述的方法，還包括在有源層和p-AlInN覆蓋 層之間形成p-InGaN層的步驟。
87. 如項(xiàng)目79所述的方法，還包括在第二電極層形成透明電 極的步驟。
88 —種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括 在襯底上形成緩沖層；
在所述緩沖層上形成摻雜銦(In)的In摻雜GaN基的層； 在所述In摻雜的GaN基的層上形成第一電極層；在所述第一電極層上形成發(fā)光的有源層； 在所述有源層上形成p-InGaN層； 在所述p-InGaN層上形成p-AlInN覆蓋層； 在所述p-AlInN覆蓋層上形成p-GaN基的層；和
在所述p-GaN基的層上形成第二電極層。
89.如項(xiàng)目88所述的方法，其中，所述第一電^Ui^l硅和銦 同時(shí)摻雜的GaN基的層。
卯.如項(xiàng)目88所述的方法，還包括在所述第一電極層和所述 有源層之間形成InxGa^N層的步驟。
91. 如項(xiàng)目90所述的方法，還包括在所述InxGa^N層表面下、 所述InxGa^N層和所述p-AlInN覆蓋層之間形成多個(gè)SiNx團(tuán)簇層 的步驟。
92. 如項(xiàng)目88所述的方法，其中，所述第二電M是銦含量 連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)的n-InxGal-xN層、InGaN/InGaN超晶格結(jié) 構(gòu)層、InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層和n-AlInN層中的一種。
93. 如項(xiàng)目88所述的方法，還包括在所述有源層和所述 p-AlInN覆蓋層之間形成p-InGaN層的步驟。
94. 如項(xiàng)目88所述的方法，還包括在所述第二電極層形成透 明電極的步驟。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的有源層的晶體性能 可得到改善，并且光輸出和可靠性也可得到改善。


圖l是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。圖2是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖3是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖4是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖5是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖6是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖7是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖8是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖9是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖IO是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
圖ll是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施方式的氮 化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖結(jié)合具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖l是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件l,如圖1所示，包括
形成在襯底2上的緩沖層4。在此情況中，緩沖層4可具有AlInN/GaN 疊層結(jié)構(gòu)，InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，Ii^Ga^N/GaN疊層結(jié)構(gòu)， AlxInyGaL(x+y)N/InxGaLxN/GaN疊層結(jié)構(gòu)(0 < x < l，O < y < 1,x+y < 1)中 的一種。
接著，被摻雜銦的In摻雜GaN層6形成在緩沖層4上。在In 摻雜GaN層6上形成n型第一電極層。在此情況中，同時(shí)摻雜有硅和 銦的Si-In共摻GaN層8可被用作n型第 一 電極層。
具有低銦含量的InxGai.xN層10也形成在Si-In共摻GaN層8上。 發(fā)光的有源層12形成在InxGai.xN層10上。有源層12可具有單量子阱 結(jié)構(gòu)或由InGaN勢(shì)阱層/InGaN勢(shì)壘層形成的多量子阱結(jié)構(gòu)。一個(gè)疊層結(jié) 構(gòu)的例子將在l^參考圖3進(jìn)行更為詳盡的描述。
隨后，p-GaN層14形成在有源層12上。此時(shí)，該p-GaN層14 可以被摻雜鎂形成。
接下來，n型第二電極層形成在p-GaN層14上。在此情況中， n-AlInN層16可以被用作該n型第二電極層。此時(shí)，可形成可能摻雜 硅的n-AlInN層16。
根據(jù)本發(fā)明所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中，該Si-In共摻GaN 層8 (即，第一電極層)和n-AlInN層16 (即，第二電極層)均使用n 型氮化物形成，而p-GaN層14形成在該Si-In共摻GaN層8和n-AUnN 層16之間?？紤]到上面所述，可認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件具有n/p/n結(jié)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，這不同于現(xiàn)有技術(shù)中所述的p/n結(jié)發(fā)光 器件結(jié)構(gòu)。
如上所述，本發(fā)明可提供一種方案，其中，可解決由現(xiàn)有技術(shù) 中的p/n結(jié)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)和p-GaN氮化物半導(dǎo)體本身的低Mg摻雜效率 造成的低載流子濃度，及取決于相應(yīng)的接觸電阻增大所導(dǎo)致的電流擁塞 (current crowding)問題。更特別的是，通過在上面的面上形成n-AlInN氮化物半導(dǎo)體，透 明導(dǎo)電氧化物，如具有不低于95%光透過率的ITO可被用作透明電極。 也就是，用于向n-AlInN層施加偏壓的透明電極可以包括透明歐姆接觸 材料(resistive material)或透明導(dǎo)電氧化物，它們可使電流擴(kuò)展最大化， 因而使光輸出最大化，并且具有很好的光透過率。ITO， ZnO， RuOx, IrOx， NiO或含Ni的金合金可以被用作這樣的材料。因此，與現(xiàn)有技術(shù) 的p/n結(jié)相比，通過應(yīng)用透明電極，實(shí)現(xiàn)光輸出50%或更高是可能的。
此外，本發(fā)明由于減低了接觸電阻可減低操作電壓并且相應(yīng)的提 高了器件的可靠性。更特別的是，使用倒裝方法的高輸出發(fā)光器件，當(dāng) 被施加大面積電流300mA或更高電流時(shí)，需務(wù)欣的^Mt電壓。如果發(fā)光 器件本身的接觸電阻較高，為施加相同的電流，操作電壓將增加。因此， 發(fā)光器件自身會(huì)產(chǎn)生100。C或更高的熱量。內(nèi)部產(chǎn)生的熱量對(duì)于可靠性 有決定性的影響。
根據(jù)本發(fā)明的n/p/n結(jié)發(fā)光器件，當(dāng)施加同樣的電流時(shí)，由于低 接觸電阻，該器件可被相對(duì)低的操作電壓驅(qū)動(dòng)并且器件內(nèi)產(chǎn)生的熱量 也低。因此，可提供高可靠性的發(fā)光器件。
此外，圖2是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式 的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件21的疊層結(jié) 構(gòu)示出了這樣的情形，與如圖1所示的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件l相比 較時(shí)，在n-AlInN層16上，還形成其能帶隙通過連續(xù)改變銦成份控制 的超梯度(super grading) n-IiixGa^N層24時(shí)的情況。此時(shí)，超梯度的 n-IiixGa^N層24可被形成具有0<x<0.2的成分。此時(shí)，超梯度的 n畫IiixGaLxN層24可以^L摻雜珪。
具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件21可被視為 n/n/p/n結(jié)發(fā)光器件。此外，在具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件21中，用于施加偏壓的透明電極可形成在超梯度的n-InxGai_xN層 24中。而且，盡管沒有在附圖中示出，InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層 或lnGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層，而不4^梯度的n-InxGa^N層24,可 形成在n-AlInN層16上。在此情況中，InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或 InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層可以摻雜珪。
根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用于氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件31的有源層的結(jié)構(gòu) 將參考圖3進(jìn)行更為詳盡的描述.圖3是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本 發(fā)明第三實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖3 所示的疊層結(jié)構(gòu)中、參考圖1已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出)。
在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件31中，為了 增加內(nèi)量子效率，如圖3所示，形成了控制有源層應(yīng)變的具有低銦含量 的^^爾InxGa^N層10。此夕卜，為了改440的波動(dòng)引起的反向漏電流和 光輸出，還分別在低摩爾InxGa^N層10的上表面和下表面形成了控制 在原子尺度形態(tài)的SiNx團(tuán)簇層33, 35。
此外，發(fā)光的有源層可具有單量子阱結(jié)構(gòu)或由InyGai.yN勢(shì)阱層 /InzGai.zN勢(shì)壘層形成的多量子阱結(jié)構(gòu)。
圖3示出了 一個(gè)具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的實(shí)例，該器件中， 在作為有源層的IiiyGa^N勢(shì)阱層37， 43和IiizGa^N勢(shì)壘層41, 47之 間還提供了 SiNx團(tuán)簇層39， 45。在此情況中，為了提高有源層的發(fā)光效 率，組成比率可被控制到InyGaLyN勢(shì)阱層(0<y<0.35 ) /SiNx團(tuán)簇層 /InzGai_zN勢(shì)壘層(0<z<0.1)。此外，當(dāng)考慮到與低銦含量的低摩爾 InxGakN層10的關(guān)系時(shí)，摻雜到InyGai.yN勢(shì)阱層37， 43中的銦含量， 摻雜到InzGai_zN勢(shì)壘層41， 47中的銦含量，和摻雜到低摩爾InxGai_xN 層10的銦含量可分別控制到具有0<x<0.1， 0<y<0.35和0<z<0.1。
此外，盡管沒有在附圖中示出，還可在形成有源層的InyGai_yN 勢(shì)阱層和InzGai_zN勢(shì)壘層之間形成控制InyGai_yN勢(shì)阱層中銦含量波動(dòng) 的GaN蓋帽層。此時(shí)，發(fā)光的勢(shì)阱層和勢(shì)壘層中的各銦含量可用 InyGaLyN (0<y<0.35 ) /CaN蓋帽層/InzGaLzN (0<z<0.1)來構(gòu)建。此外，具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層的最后一層生
長之后，生長原子尺度厚度的SiNx團(tuán)簇層140，從而可以阻止p-GaN層 100中的Mg原子內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)有源層。
此外，圖4是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明笫四實(shí)施方式 的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖4所示的疊層結(jié) 構(gòu)中、參考圖1已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出).
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件51還包括在 p-GaN層14上再形成^#度n-InxGai.xN層52，該層的能帶隙可通過改 變銦成分來控制。圖4示出了在超梯度的n-InxGai-xN層52上還形成 n-AlInN層54的情況。
具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件51可被認(rèn)為是 n/n/p/n結(jié)發(fā)光器件。而且，在具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光 器件51中，用于施加偏壓的透明電極可以形成在n-AlInN層54中。
此外，盡管圖4示出了超梯度n-In,GaLxN層52形成在p-GaN層 15上的情況，但，InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶 格結(jié)構(gòu)層可代替超梯度n-InxGai_xN層52形成在p-GaN層15上。
此外，圖5是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖5所示的疊層結(jié)構(gòu)中、 參考圖1已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出)。
根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件61具有 p-AUnN層66形成在p-GaN層16上的特征。在此情況中，p-AUnN層 66可以摻雜鎂。
具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件61可被認(rèn)為是p/n 結(jié)發(fā)光器件，但是，通過p-AlInN層66的物理特性，該器件可提供與其 它實(shí)施方式相似的發(fā)光效率。此外，在具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo) 體發(fā)光器件61中，用于施加偏壓的透明電極可以形成在p-AlInN層66 之中。此外，圖6是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式 的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
當(dāng)與圖5所示的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件61相比較時(shí),根據(jù)本發(fā)明 第六實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件71示出了還在p-AlInN層66上 形成能帶隙通過改變銦成分來控制的超梯度n-InxGai_xN層74的情況。 此時(shí)，超梯度的n-InxGa^N層74可以被形成具有0<x<0.2的組成。此時(shí)， 超梯度的n-IHxGa^N層74可以摻雜硅。
具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件71可被認(rèn)為是 n/p/p/n結(jié)發(fā)光器件。此外，在具有這種疊層結(jié)構(gòu)的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件71中，施加偏壓的透明電極可以形成在超梯度的n-InxGai.xN層74之 中。
此外，盡管沒有在附圖中示出，但，InGaN/AlInGaN超晶格結(jié) 構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層可代替超梯度的n-InxGakN層74形 成在n-AUnN層66上。在此情況中，InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或 InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層可以摻雜硅.
同時(shí)，圖7是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。
如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件81包括形 成在襯底82上的緩沖層84。在此情況中，緩沖層84可以具有AlInN/GaN 疊層結(jié)構(gòu)，InGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，In,Ga^N/GaN疊層結(jié)構(gòu)或 AUiiyGaL(x+y)N/InxGaLxN/GaN疊層結(jié)構(gòu)。
此外，被摻雜銦的In摻雜GaN層86形成在緩沖層84上。n型 第一電極層形成在In摻雜GaN層86上。在此情況中，硅和銦同時(shí)摻雜 的Si-In共摻的GaN層88可被用作n型第一電極層。
此外，n-AlInN覆蓋層90形成在Si-In共摻GaN層88上。n-InGaN 層92形成在n-AlInN覆蓋層90上。發(fā)光的有源層94也形成在n-InGaN 層92上。有源層94可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。 一個(gè)構(gòu)成有源層94的疊層結(jié)構(gòu)的實(shí)例將在lt^參考圖9進(jìn)行更為詳盡的描述。另 外，根據(jù)本發(fā)明的有源層94，即使該有源層94具有單量子阱結(jié)構(gòu)，也存 在可實(shí)現(xiàn)足夠的光效率的優(yōu)勢(shì)。
其后，p-InGaN層96形成在有源層94上。p-AlInN覆蓋層98形 成在p-InGaN層96上。此外，p-GaN層100形成在p-AlInN覆蓋層98 上。此時(shí)，p-GaN層100可以摻雜鎂(Mg)。
另外，n型第二電極層形成在p-GaN層IOO上。在此情況中，通 過連續(xù)改變銦成分來控制能帶隙的超梯度n-InxGai_xN層102可用作n型 第二電極層。此時(shí)，超梯度n-InxGa^N層102的組成可被控制到0<x<0.2。 此外，超梯度的n-IiixGa^N層102可以摻雜砝。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，第一電極 層88和第二電極層102均由n型氮化物半導(dǎo)體形成，而p-GaN層100 形成在它們之間。因此，考慮到上述結(jié)構(gòu)，可i^為本發(fā)明所述的氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光器件具有npn結(jié)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)中的pii結(jié)發(fā)光器 件結(jié)構(gòu)不同。
此外，用作第二電極層的n型氮化物半導(dǎo)體(例如，超梯度的 n-IiixGa^N層102)的電阻低于現(xiàn)有的p-GaN接觸層的電阻。因此，可 減小接觸電阻并可使電流注入最大化。另外，向第二電極層施加偏壓的 透明電極可包括透明歐姆接觸材料或透明導(dǎo)電氧化物，它們可使電流擴(kuò) 展最大化以使光輸出最大化并且具有好的光透過性。ITO， ZnO, RuOx， IrOx, NiO或含M的金合金可以用作這樣的材料。
在此情況中，盡管沒有在附圖中示出，第二電極層可以具有 InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層。此外， InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層或InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層可以摻雜 硅。
此外，盡管沒有在附圖中示出，n-AlInN層可以用作第二電極層。根據(jù)本發(fā)明如上所述的所構(gòu)建氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件81, n-AlInN覆蓋層卯和p-AlInN覆蓋層98被各自插入到有源層94的下 /上面。因此，內(nèi)量子效率可通過阻止有源層94中的栽流子注入效率 和電流溢出來提高。
此外，圖8是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式的 氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖8所示的疊層結(jié)構(gòu)中、 參考圖7已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出)。
根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件lll不同于圖 7所示的根據(jù)第七實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件81,區(qū)別在于， InxGa^N層114具有低的銦含量。
即，根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件111,在 n-InGaN層92和有源層94之間還形成具有低銦含量的IiixGa^N層114。 其原因是，為了提高內(nèi)量子效率，進(jìn)一步形成具有低銦含量的InxGai.xN 層114以便它可以控制有源層94的應(yīng)變。
根據(jù)本發(fā)明在氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件121中使用的有源層的結(jié)構(gòu) 將會(huì)參考圖9進(jìn)行更為詳盡的描述。圖9是一幅圖，示意地示出了根據(jù) 本發(fā)明第九實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述 圖9所示的疊層結(jié)構(gòu)中、參考圖7已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字 給出)。
根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件121，包括控 制有源層應(yīng)變的具有低銦含量的低摩爾InxGai.xN層122，以便提高內(nèi)量 子效率，如圖9所示。此外，為了改善由銦的波動(dòng)所引起的反向漏電流 和光輸出，還在低摩爾InxGaLXN層122的上表面和下表面形成控制在原 子X^變形態(tài)的SiNx團(tuán)簇層132, 134。
此外，發(fā)光的有源層可以具有單量子阱結(jié)構(gòu)或用InyGai-yN勢(shì)阱 層/InzGa^N勢(shì)壘層形成的多量子阱結(jié)構(gòu)。
圖9示出了 一個(gè)具有多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的實(shí)例，該器件中，在作為有源層的InyGaLyN勢(shì)阱層124, 128和Ii^Ga^N勢(shì)壘層126， 130 之間還提供了 SiNx團(tuán)簇層136， 138。在此情況中，為了提高有源層的發(fā) 光效率，成分比率可被控制到IiiyGatyN勢(shì)阱層(0<y<0.35) /SiNx團(tuán)簇 層/InzGaLzN勢(shì)壘層(0<z<0.1 )。此外，當(dāng)考慮到與低銦含量的低摩爾 IiixGa^N層122的關(guān)系時(shí)，摻雜到InyGa^N勢(shì)阱層124 ， 128中的銦含 量，摻雜到InzGai.zN勢(shì)壘層126， 130中的銦含量，和摻雜到低摩爾 IiixGa^N層122的銦含量可分別控制到具有0<x<0.1， 0<y<0.35和 0<z<0.1。
此外，盡管沒有在附圖中示出，還可在形成有源層的InyGai.yN勢(shì) 阱層和InzGai_zN勢(shì)壘層之間形成控制InyGai.yN勢(shì)阱層中銦含量波動(dòng)的 GaN蓋帽層。此時(shí)，發(fā)光的勢(shì)阱層和勢(shì)壘層的每一個(gè)中的銦含量可用 IHyGa^yN (0<y<0.35) /CaN蓋帽層/InzGarzN ( 0<z<0.1)來構(gòu)建。
此外，具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)的有源層的最后一層 生長之后，生長原子A;l厚度的SiNx團(tuán)簇層140，以便可以阻止p-GaN 層100中的Mg原子內(nèi)部擴(kuò)散進(jìn)有源層。
同時(shí)，圖IO是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施方式 的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖IO所示的疊層結(jié)構(gòu) 中、參考圖7已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出)。
根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件141包括形成 在n-AlInN覆蓋層90上的有源層94和形成在有源層94上的p-AlInN覆 蓋層98。
也就是，根據(jù)本發(fā)明笫十實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件141 具有變化的疊層結(jié)構(gòu)，該器件與圖7所示的賴JI第七實(shí)施方式的氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光器件81相比較，并沒有形成n-InGaN層92和p-InGaN層96。
此外，圖ll是一幅圖，示意地示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施方式 的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的疊層結(jié)構(gòu)。將不再描述圖ll所示的疊層結(jié)構(gòu) 中、參考圖7已經(jīng)描述過的層(以相同的參考數(shù)字給出)。根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件151包括 形成在Si-In共摻GaN層88 (如，第一電極層)上的有源層94，并且 p-InGaN層96和p-AlInN覆蓋層98均形成在有源層94上。
也就是，根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件 151具有變化的疊層結(jié)構(gòu)，該器件與圖7所示的4艮據(jù)第七實(shí)施方式的氮化 物半導(dǎo)體發(fā)光器件81相比較，并沒有形成n-AUnN覆蓋層卯和n-InGaN 層92。
工業(yè)應(yīng)用
根據(jù)與本發(fā)明所述一致的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法， 具有可改善其中構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件有源層的晶體性能并且改善 光輸出和可靠性的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
[1]. 一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的n-AlInN覆蓋層；形成在所述n-AlInN覆蓋層上的n-InGaN層；形成在所述n-InGaN層上的有源層；形成在有源層上的p-InGaN層；形成在所述p-InGaN層上的p-AlInN覆蓋層；和形成在所述p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第二電極層。
3.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一氮化物半導(dǎo)體層包括摻雜In的In摻雜GaN基的層和形成在所述In摻雜GaN基的層上的第一電;febg.
4.如權(quán)利要求3所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電M是同時(shí)摻雜硅和銦的GaN基的層。
5.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在n-InGaN層和有源層之間的InxGaLXN層。
6.如權(quán)利要求1所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述p-AUnN覆蓋層之間的多個(gè)SiNx團(tuán)簇層。
7.如權(quán)利要求2所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電M是銦含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)或含In的超晶格結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電M用n-AlInN層形成。
9.如權(quán)利要求2所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電極層 摻雜有硅。
10. 一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括 第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上的n-AlInN覆蓋層；形成在所述n-AlInN覆蓋層上的有源層；形成在所述有源層上的p-AlInN覆蓋層；和形成在所述p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
11.如權(quán)利要求10所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第二氮化物半導(dǎo)體層上的第二電極層。
12.如權(quán)利要求10所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一氮化物半導(dǎo)體層包括摻雜In的In摻雜GaN基的層和形成在所述In摻雜GaN基的層上的第一電M。
13.如權(quán)利要求12所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電M是同時(shí)摻雜硅和銦的GaN基的層。
14.如權(quán)利要求10所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述n-AlInN覆蓋層和所述有源層之間的IiixGa^N層。
15.如權(quán)利要求10所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層和所述p-AUnN覆蓋層之間的多個(gè)SiNx團(tuán)簇層。
16 .如權(quán)利要求ll所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電^L^是錮含量連續(xù)改變的超梯度結(jié)構(gòu)或含In的超晶格結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求ll所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述笫二電極層用n-AlInN層形成。
18.如權(quán)利要求ll所述的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第二電極層上的透明電極。
19. 一種制造氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括在襯底上形成緩沖層；在所述緩沖層上形成摻雜銦(In)的In摻雜GaN基的層； 在所述In摻雜的GaN基的層上形成第一電極層； 在所述第一電極層上形成n-AlInN覆蓋層； 在所述n-AlInN覆蓋層上形成有源層； 在所述有源層上形成p-AUnN覆蓋層； 在所述p-AlInN覆蓋層上形成p-GaN基的層；和 在所述p-GaN基的層上形成第二電極層。 [20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第二電M是銦含量連續(xù) 改變的超梯度結(jié)構(gòu)的n-InxGal、N層、InGaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)層、 InGaN/AlInGaN超晶格結(jié)構(gòu)層和n-AlInN層中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上的有源層；形成在有源層上的第二氮化物半導(dǎo)體層；具有AlIn的第三氮化物半導(dǎo)體層，該層形成在第二氮化物半導(dǎo)體層上。及氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括，第一氮化物半導(dǎo)體層；形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上的n-AlInN覆蓋層；形成在n-AlInN覆蓋層上的n-InGaN層；形成在n-InGaN層上的有源層；形成在有源層上的p-InGaN層；形成在p-InGaN層上的p-AlInN覆蓋層；形成在p-AlInN覆蓋層上的第二氮化物半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101425556SQ20081017425
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月26日
發(fā)明者李昔憲 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司