專利名稱：利用應(yīng)變緩沖層實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的發(fā)光效率的氮化物類發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化物類發(fā)光器件，更詳細(xì)地涉及通過緩沖在活性層產(chǎn)生的應(yīng)變(Strain)來能夠提高發(fā)光效率的氮化物類發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
一般，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有包括紫外線、藍(lán)色及綠色區(qū)域的發(fā)光區(qū)域。尤其，氮化鎵(GaN)類氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件在其應(yīng)用領(lǐng)域上，應(yīng)用于藍(lán)色或者綠色發(fā)光二級管(LED，Light Emitting Diode)的光電器件以及金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MESFET，Metal SemiconductorField Effect Transistor)、異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET, HeterojunctionField Effect Transistors)等的高速交換器件、高功率器件。這種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件具有混雜(Hetero)結(jié)構(gòu),該混雜(Hetero)結(jié)構(gòu)中，具有由氮化銦鎵(InGaN)組成的量子阱層的多重量子阱(MQW，Mult1-Quantum-Well)結(jié)構(gòu)的活性層位于η型氮化物半導(dǎo)體與P型氮化物半導(dǎo)體之間。藍(lán)色、綠色等的發(fā)光波長主要通過增減氮化銦鎵量子阱層的銦(In)的組合比來決定。這時，多重量子阱結(jié)構(gòu)活性層主要以氮化銦鎵量子阱層/氮化鎵量子勢壘層為一對(pair)，形成多對。但是，多重量子阱結(jié)構(gòu)活性層因氮化銦鎵和氮化鎵的格子常數(shù)的差異，會在氮化銦鎵阱層和氮化鎵勢壘層之間產(chǎn)生大應(yīng)變(strain)。該應(yīng)變通過在活性層產(chǎn)生大壓電區(qū)域(piezoelecticfield)來降低活性層的內(nèi)部量子效率。并且，氮化銦鎵量子阱層與氮化鎵量子勢壘層之間的應(yīng)變將成為在活性層內(nèi)生成V坑(V-Pits)的原因，由于在將活性層堆積層疊時阱層和勢壘層之間的界面(interface)變得粗糙，使活性層的結(jié)晶質(zhì)降低，會對制造高效率發(fā)光器件造成問題。與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有文獻(xiàn)有韓國公開專利第10-2009-0002567號(2009.01.09公開)，上述文獻(xiàn)公開一種通過在η型接觸層與活性層之間形成銦成分高的氮化銦鎵起伏層，來在活性層內(nèi)緩解阱層與勢壘層之間的應(yīng)變，由此提高發(fā)光效率的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題本發(fā)明的目的在于提供一種通過在活性層緩解因量子阱層與量子勢壘層之間的格子常數(shù)差異等發(fā)生的應(yīng)變來能夠提高發(fā)光效率的氮化物類發(fā)光器件。解決問題的方法用于達(dá)成上述目的的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，包括:第一氮化物半導(dǎo)體層，其摻雜有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，應(yīng)變緩沖層，其包含氮化銦鎵而形成于上述第一氮化物半導(dǎo)體層上，活性層，其形成于上述應(yīng)變緩沖層上，并具有由量子阱層和量子勢壘層交替層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)，以及第二氮化物半導(dǎo)體層，其形成于上述活性層上，并摻雜有與上述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)相反的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)；在上述應(yīng)變緩沖層以及上述活性層中，將各自的銦的平均組合和各層的厚度的乘積分別定義為A、B時，B/A的比率為1.4 < B/A < 6.1。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的氮化物類發(fā)光器件，在活性層的下部形成一層以上的應(yīng)變緩沖層(strain buffer layer),并采用通過調(diào)節(jié)包含在各層的銦(In)的平均組合以及各層的厚度來使活性層的應(yīng)變最小化的比率，由此能夠緩解活性層的應(yīng)變。通過上述方法，根據(jù)本發(fā)明的氮化物類發(fā)光器件通過提高活性層的內(nèi)部量子效率來能夠提高發(fā)光效率。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件的剖視圖。圖2是表示根據(jù)圖1的活性層以及應(yīng)變緩沖層的一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。圖3是表示根據(jù)圖1的活性層以及應(yīng)變緩沖層的另一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件的剖視圖。圖5是表示根據(jù)圖4的活性層以及應(yīng)變緩沖層的一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。圖6是表示根據(jù)圖4的活性層以及應(yīng)變緩沖層的另一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的氮化物類發(fā)光器件進(jìn)行詳細(xì)說明。參照附圖與實(shí)施例會讓本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特征的方法更加明確。但是，本發(fā)明不局限于以下所公開的實(shí)施例，能夠以互不相同的各種方式實(shí)施，本實(shí)施例只用于使本發(fā)明的公開內(nèi)容更加完整，有助于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完整地理解本發(fā)明的范疇，本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求書的范圍而定義。在說明書全文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)部件。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件的剖視圖，圖2是表示根據(jù)圖1的活性層以及應(yīng)變緩沖層的一實(shí)施例的銦的側(cè)面(InpiOfile)的圖，圖3是表示根據(jù)圖1的活性層以及應(yīng)變緩沖層的另一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。參照圖1至圖3，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100包括:第一氮化物半導(dǎo)體層120 ;第二氮化物半導(dǎo)體層150 ;活性層140，其介于第一氮化物半導(dǎo)體層120與第二氮化物半導(dǎo)體層150之間；以及應(yīng)變緩沖層130，其介于第一氮化物半導(dǎo)體層120與活性層140之間。在此基礎(chǔ)上,氮化物類發(fā)光器件100可包括:第一電極160,其與第一氮化物半導(dǎo)體層120電連接；第二電極170，其與第二氮化物半導(dǎo)體層150電連接。并且，氮化物類發(fā)光器件100還可包括基板110，該基板110位于第一氮化物半導(dǎo)體層120的下側(cè)。并且，雖然未圖示，但在基板110與第一氮化物半導(dǎo)體層120之間還可形成緩沖層、未摻雜氮化物層等。如圖所示，氮化物類發(fā)光器件100為包括依次形成在基板110上的第一氮化物半導(dǎo)體層120、應(yīng)變緩沖層130、活性層140、第二氮化物半導(dǎo)體層150、第二電極170的層壓膜，以及形成在第一氮化物半導(dǎo)體層120的暴露面的第一電極160的發(fā)光結(jié)構(gòu)物。
這種氮化物類發(fā)光器件100制造出利用半導(dǎo)體的p-n接合結(jié)構(gòu)注入的少數(shù)載波(電子或者空穴)，并利用通過它們的再結(jié)合發(fā)光的現(xiàn)象。在此，基板110可以是半導(dǎo)體生長用基板。例如，作為基板110可以使用藍(lán)寶石(sapphire)J^Kii (SiC)、尖晶石(MgAl2O4)、氯化鎂(MgO)、氧化鋰招(LiAlO2)、氧化鋰鎵(LiGa02)、氮化鎵(GaN)等的物質(zhì)形成的基板。藍(lán)寶石為具有六角-菱形(Hexa-RhomboR3c)對稱性的結(jié)晶體，c軸以及a軸方向的格子常數(shù)分別為13.0OIA和4.758A，并具有C(OOOl)面、A(1120)面、R(1102)面等。在這種情況下，由于C面比較容易使氮化物薄膜生長，并在高溫下穩(wěn)定，因而主要使用為氮化物生長用基板。為了提高光效率，基板110可利用圖案化藍(lán)寶石基板(PSS, Patterned Sapphire Substrate)。第一氮化物半導(dǎo)體層120可用結(jié)構(gòu)式AlxInyGa(1_x_y)N(在這里，O彡x彡1、 U0^x+y^ I)來表示，例如，可以是摻雜η型雜質(zhì)的氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵
等。包含在第一氮化物半導(dǎo)體層120的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)例如可以是η型雜質(zhì)，作為η型雜質(zhì)可以使用娃(Si)、鍺(Ge)、硒(Se)、締(Te)等。第二氮化物半導(dǎo)體層150與第一氮化物半導(dǎo)體層120相同地可以用結(jié)構(gòu)式AlxInyGa(1_x_y)N(在這里, 0 ^ x ^ 1、0 ^ y ^ 1、0 ( x+y ( I)來表示,例如可以是摻雜p型雜質(zhì)的氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵等。包含于第二氮化物半導(dǎo)體層150的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)例如可以是P型雜質(zhì)，作為P型雜質(zhì)可以使用鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈹(Be)等。這種第一氮化物半導(dǎo)體層120以及第二氮化物半導(dǎo)體層150可通過在該技術(shù)領(lǐng)域公知的金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(MOCVD, MetalOrganic Chemical VaporDeposition)方法、分子束外延(MBE, MolecularBeam Epitaxy)方法、氫化物氣相外延(HVPE, Hydride Vapor PhaseEpitaxy)方法等來生長。在第一氮化物半導(dǎo)體層120為η型，第二氮化物半導(dǎo)體層150為P型的情況下，通過接通電壓，第一氮化物半導(dǎo)體層120可放出電子，第二氮化物半導(dǎo)體層150可放出空穴?；钚詫?40形成于第一氮化物半導(dǎo)體層120與第二氮化物半導(dǎo)體層150之間，通過電子和空穴的再結(jié)合，放出具有規(guī)定的能量的光?；钚詫?40可具有多個量子阱層和量子勢魚層交替層疊的多重量子講(MQW, Multiple Quantum Well)結(jié)構(gòu)?；钚詫?40選擇具有基于所發(fā)出的光的波長的帶隙能量的材料，在發(fā)出波長為460nm 470nm的藍(lán)色光的情況下，將氮化銦鎵阱層/氮化鎵勢壘層作為一個周期(或者一對(pair))，可形成多重量子阱結(jié)構(gòu)。在這里，阱層的InxGahN可以在O < I的范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，多重量子阱結(jié)構(gòu)的活性層140，在發(fā)出波長為440nm 470nm的藍(lán)色光的情況下，可通過使用銦的平均組合比在10原子至15原子(atomic) %的氮化銦鎵來形成。但是，在具有將氮化銦鎵阱層/氮化鎵勢壘層作為一個周期(pair)的多重量子阱結(jié)構(gòu)的活性層140的情況下，由于氮化銦鎵和氮化鎵的格子常數(shù)的差異，將在氮化銦鎵阱層與氮化鎵勢魚層之間形成大應(yīng)變(strain)。該應(yīng)變通過在活性層140產(chǎn)生大壓電區(qū)域(piezoelectic field)來降低活性層140的內(nèi)部量子效率。因此，為了提高氮化物類發(fā)光器件100的發(fā)光效率，需要用于緩解活性層140內(nèi)的應(yīng)變的方案。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在活性層140的下部形成應(yīng)變緩沖層130。這種應(yīng)變緩沖層130介于η型半導(dǎo)體層120與活性層140之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，應(yīng)變緩沖層130用于緩解活性層140的應(yīng)變，并將應(yīng)變緩沖層130定義為包括包含小于活性層140的銦的平均組合比的銦的所有層。具體來講，應(yīng)變緩沖層130包含氮化銦鎵。而且，應(yīng)變緩沖層130的銦的平均組合比低于活性層140的銦的平均組合比。在這里，InxGahN可以在O < χ彡I的范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)?；钚詫?40的應(yīng)變的最小化，可通過調(diào)節(jié)應(yīng)變緩沖層130以及活性層140之間的各層的厚度和銦的組合來達(dá)成。在這里適用使量子勢壘層的厚度變窄，銦的平均組合將上升的原理。但是，應(yīng)變緩沖層130中的銦的組合過高，有可能會降低活性層140的應(yīng)變特性。尤其，本發(fā)明的一實(shí)施例，提出以下表I為基準(zhǔn)，將活性層140的應(yīng)變最小化，來達(dá)成接近100%的發(fā)光效率的條件。上述一實(shí)施例的特征在于，在各個應(yīng)變緩沖層130以及活性層140中，將銦的平均組合和各層的厚度的乘積分別定義為Α、Β時，Β/Α的比率(Ratio)滿足 1.4 < B/A < 6.1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在上述1.4<8/^<6.1的范圍內(nèi)光功率高，在脫離上述范圍的情況下，光功率相對低。以下，將對根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的應(yīng)變緩沖層130的一例進(jìn)行說明，并對應(yīng)變緩沖層130與活性層140之間的銦的側(cè)面的一例進(jìn)行圖示，但只要滿足上述1.4 < B/A< 6.1的范圍，本發(fā)明就不會被限定于以下所述的內(nèi)容。為了緩解活性層140的應(yīng)變，應(yīng)變緩沖層130通過使用銦的組合比低于活性層140的銦的組合比的氮化銦鎵來形成。在這里，阱層的InxGa1J可以在O < x彡I的范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。

應(yīng)變緩沖層130可以與活性層140相同，具有多個量子阱層和量子勢壘層交替層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)。在這種情況下，能夠以氮化銦鎵阱層/氮化鎵勢壘層為一個周期來形成為多重量子阱結(jié)構(gòu)。如圖2所示，作為一例，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物發(fā)光器件，在圖2中的a的情況下可包括由量子勢壘層和量子阱層交替層疊的3對(pair)的應(yīng)變緩沖層，上述量子勢壘層由銦的組合比為O原子％、厚度為ΙΟΟΛ 的氮化鎵形成，上述量子阱層由銦的組合比為10原子％、厚度為30Λ,的氮化銦鎵形成。并且，在圖2中的b情況下可包括由量子勢壘層和量子阱層交替層疊的6對(pair)的活性層，上述量子勢壘層由銦的組合比為O原子％、厚度為IOOii的氮化鎵形成，上述量子阱層由銦的組合比為12原子％、厚度為30Α的氮化銦鎵形成。在這種情況下，可適用變形為多種的對數(shù)。尤其，只要在a中，應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比滿足2.7原子％，在b中，活性層的銦的平均組合比滿足3.5原子％至5.7原子％，如圖3所示，分別在a以及b當(dāng)中，對應(yīng)變緩沖層以及活性層的銦的組合比任意(random)進(jìn)行變形也無關(guān)。雖未圖示上述內(nèi)容，但在a中，即使任一個的銦的組合比相對來講非常低，也能夠包括應(yīng)變緩沖層的平均組合比滿足2.7原子％的，是不言而喻的。第一電極160以及第二電極170分別與外部電源裝置(未圖示)電連接，是為了向第一氮化物半導(dǎo)體層120以及第二氮化物半導(dǎo)體層150接通電壓。在這里，圖示了第一電極160和第二電極170水平配置的水平結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件。
第一電極160與第一氮化物半導(dǎo)體層120電接觸。更具體地，第一電極160形成第二氮化物半導(dǎo)體層150后通過蝕刻使第一氮化物半導(dǎo)體層120暴露之后，可在暴露的第一氮化物半導(dǎo)體層120上進(jìn)行圖案化而成。第二電極170與第二氮化物半導(dǎo)體層150電連接。第二電極170可在第二氮化物半導(dǎo)體層150上進(jìn)行圖案化而成。第一電極160以及第二電極170可利用金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W) >11 (Ni)、硅(Si)、鋁(Al)、鑰(Mo)等的金屬或者這些元素的合金。像這樣，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100在活性層140的下部形成應(yīng)變緩沖層130，并適用能夠?qū)?yīng)變緩沖層130與活性層140之間的活性層140的應(yīng)變最小化的上述1.4 < B/A < 6.1的范圍，來緩解活性層140的應(yīng)變。由此，通過減少活性層140的壓電區(qū)域，而且活性層140的結(jié)晶質(zhì)量得到改善，來提高活性層140內(nèi)的空穴和電子的再結(jié)合效率，進(jìn)而能夠提高活性層140的發(fā)光效率。另一方面，在本發(fā)明中，說明第一氮化物半導(dǎo)體層120形成為η型氮化物半導(dǎo)體層，第二氮化物半導(dǎo)體層150形成為P型氮化物半導(dǎo)體層，但是并不限定于此，還可將此顛倒形成是不言而喻。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件的剖視圖，圖5是表示根據(jù)圖4的活性層以及應(yīng)變緩沖層的一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖，圖6是表示根據(jù)圖4的活性層以及應(yīng)變緩沖層的另一實(shí)施例的銦的側(cè)面的圖。參照圖4至圖6，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100’包括；第一氮化物半導(dǎo)體層120 ;第二氮化物半導(dǎo)體層150 ;活性層140，其介于第一氮化物半導(dǎo)體層120與第二氮化物半導(dǎo)體層150之間；以及應(yīng)變緩沖層130，其介于第一氮化物半導(dǎo)體層120與活性層140之間，呈多層結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,氮化物類發(fā)光器件100’可包括:第一電極160,其與第一氮化物半導(dǎo)體層120電連接；第二電極170，其與第二氮化物半導(dǎo)體層150電連接。并且，氮化物類發(fā)光器件100’還可包括基板110，該基板110位于第一氮化物半導(dǎo)體層120的下側(cè)。并且，雖然未圖示，但在基板110與第一氮化物半導(dǎo)體層120之間還可形成緩沖層、未摻雜氮化物層等。上述氮化物類發(fā)光器件100’的第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b用于緩解活性層140的階段性應(yīng)變，將上述應(yīng)變緩沖層定義為包括包含小于活性層140的銦的平均組合比的銦的所有層。由于根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100’，除了應(yīng)變緩沖層130形成多層結(jié)構(gòu)之外，可與根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100相同，因而省略重復(fù)的內(nèi)容，在這里將僅對多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)變緩沖層130進(jìn)行說明。上述氮化物類發(fā)光器件100’的應(yīng)變緩沖層130自下而上由第一應(yīng)變緩沖層130a和第二應(yīng)變緩沖層130b依次層疊形成。實(shí)質(zhì)性地，第二應(yīng)變緩沖層130b可與根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100的應(yīng)變緩沖層130相同，因而將省略對第二應(yīng)變緩沖層130b的說明。氮化物類發(fā)光器件100’為了階段性地緩解活性層140的應(yīng)變，包含越往第一應(yīng)變緩沖層130a、第二應(yīng)變緩沖層130b以及活性層140，銦的平均組合比將逐漸增加的氮化銦鎵。S卩，第一應(yīng)變緩沖層130a可以是包含氮化銦鎵的、厚度為100Λ至5000農(nóng)的主體層(bulk layer)，為了緩解活性層140的階段性應(yīng)變，包含銦的平均組合比低于第二應(yīng)變緩沖層130b的銦的平均組合比的氮化銦鎵。在這里，InxGapxN可以在O < x彡I的范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一應(yīng)變緩沖層130a可由包含氮化銦鎵的厚度為100Λ至5000 的主體層的單層或者多層形成，或者具有由多個量子阱層和量子勢壘層交替層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)。在此情況下，能夠以氮化銦鎵阱層/氮化鎵勢壘層為一個周期來形成為多重量子阱結(jié)構(gòu)。因此，第二應(yīng)變緩沖層130b的銦的平均組合比高于第一應(yīng)變緩沖層130a的銦的平均組合比，第二應(yīng)變緩沖層130b的銦的平均組合比低于活性層140的銦的平均組合比。活性層140的應(yīng)變的最小化，可通過調(diào)節(jié)第一應(yīng)變緩沖層130a、第二應(yīng)變緩沖層130b以及活性層140之間的各層的厚度和銦的組合來達(dá)成。在這里適用使量子勢壘層的厚度變窄，銦的平均組合將上升的原理。但是，分別在第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b中，銦的組合過高，有可能會降低應(yīng)變特性。

尤其，本發(fā)明的另一實(shí)施例，提出以下表I為基準(zhǔn)，將活性層140的應(yīng)變最小化，來達(dá)成接近100%的發(fā)光效率的條件。上述實(shí)施例的特征在于，分別在第一應(yīng)變緩沖層130a、第二應(yīng)變緩沖層130b以及活性層140中，將銦的平均組合和各層的厚度的乘積分別定義為C、A、B 時，A/C 的比率滿足 0.3 < A/C < 1.8，B/A 的比率滿足 1.4 < B/A < 6.1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在包括第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b來形成應(yīng)變緩沖層130時，在滿足上述0.3 < A/C <1.8的范圍和上述1.4 < B/A < 6.1的范圍的情況下，光功率高，在脫離上述范圍的情況下，光功率相對低。以下，將對根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包括第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b的應(yīng)變緩沖層130的一例進(jìn)行說明，并圖示第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b與活性層140之間的銦的側(cè)面的一例，但只要滿足上述0.3 < A/C < 1.8的范圍以及1.4 < B/A < 6.1的范圍，本發(fā)明就不會被限定于以下所述的內(nèi)容。如圖5所示，作為一例，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物發(fā)光器件，在圖5中的a的情況下可包括第一應(yīng)變緩沖層，第一應(yīng)變緩沖層是通過使用銦的組合比為I原子％以下的氮化銦鎵來形成的厚度為3000.Λ.的應(yīng)變緩沖層。并且，在圖5中的b的情況下可包括由量子勢壘層和量子阱層交替層疊的3對(pair)的第二應(yīng)變緩沖層，上述量子勢壘層由銦的組合比為O原子％、厚度為100Λ的氮化鎵形成，上述量子阱層由銦的組合比為10原子％、厚度為30Λ的氮化鎵形成。并且，在圖5中的c的情況下可包括由量子勢壘層和量子阱層交替層疊的6對(pair)的活性層，上述量子勢壘層由銦的組合比為O原子％、厚度為100Λ的氮化鎵形成，上述量子阱層由銦的組合比為12原子％、厚度為30Λ的氮化銦鎵形成。在這種情況下，可適用變形的多種對數(shù)。尤其，只要在a中，第一應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比滿足0.2原子％至1.2原子％，在b中，第二應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比滿足2.7原子％，在c中，活性層的銦的平均組合比滿足3.5原子％至5.7原子％，如圖6所示，分別在a、b以及c當(dāng)中，對第一應(yīng)變緩沖層、第二應(yīng)變緩沖層以及活性層的銦的組合比任意進(jìn)行變形也無關(guān)。雖然未圖示，但在b中，即使任一個的銦的組合比相對來說非常低，也能夠包括第二應(yīng)變緩沖層的平均組合比滿足2.7原子％的，是不言而喻的。像這樣，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件100’，在活性層140的下部形成包括第一應(yīng)變緩沖層130a以及第二應(yīng)變緩沖層130b的多層的應(yīng)變緩沖層130，并且，通過調(diào)節(jié)各個層中銦的平均組合以及層的厚度，來在上述層之間適用能夠使活性層140的應(yīng)變最小化的比率，即，上述的0.3 < A/C < 1.8的范圍以及1.4 < B/A < 6.1的范圍，就能夠階段性地緩解活性層140的應(yīng)變。由此，通過減少活性層140的壓電區(qū)域，而且活性層140的結(jié)晶質(zhì)得到改善，來提高活性層140內(nèi)的空穴和電子的再結(jié)合效率，進(jìn)而能夠提高活性層140的發(fā)光效率。以下，分別在根據(jù)本發(fā)明的第一應(yīng)變緩沖層、第二應(yīng)變緩沖層以及活性層中，通過變更銦的平均組合和各層的厚度，來評價(jià)光功率，并將其顯示在下面的表I中。這時，第二應(yīng)變緩沖層與根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的應(yīng)變緩沖層實(shí)質(zhì)上相同。表I
權(quán)利要求
1.一種氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 包括: 第一氮化物半導(dǎo)體層，其摻雜有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)， 應(yīng)變緩沖層，其包含氮化銦鎵而形成于上述第一氮化物半導(dǎo)體層上， 活性層，其形成于上述應(yīng)變緩沖層上，并具有由量子阱層和量子勢壘層交替層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)，以及 第二氮化物半導(dǎo)體層，其形成于上述活性層上，并摻雜有與上述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)相反的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)； 在上述應(yīng)變緩沖層以及上述活性層中，將各自的銦的平均組合和各層的厚度的乘積分別定義為A、B時，B/A的比率為1.4 < B/A < 6.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，上述應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比低于上述活性層的銦的平均組合比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 上述量子阱層包含氮化銦鎵； 上述量子勢魚層包含氮化鎵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，上述應(yīng)變緩沖層由量子阱層和量子勢壘層交替層疊而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 上述應(yīng)變緩沖層的量子阱層包含氮化銦鎵； 上述應(yīng)變緩沖層的量子勢壘層包含氮化鎵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 上述應(yīng)變緩沖層包括: 第一應(yīng)變緩沖層， 第二應(yīng)變緩沖層，其形成于上述第一應(yīng)變緩沖層的下部； 針對上述第一應(yīng)變緩沖層的B/A的比率為1.4 < B/A < 6.1， 在將上述第二應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合和各層的厚度的乘積定義為C時，A/C的比率為 0.3 < A/C < 1.8。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，上述第二應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比低于上述第一應(yīng)變緩沖層的銦的平均組合比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 上述第二應(yīng)變緩沖層的量子阱層包含氮化銦鎵； 上述第二應(yīng)變緩沖層的量子勢壘層包含氮化鎵。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，上述第二應(yīng)變緩沖層的厚度為 100 A 至5000A。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于， 上述第一氮化物半導(dǎo)體層摻雜有η型雜質(zhì)； 上述第二氮化物半導(dǎo)體層摻雜有P型雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在活性層的下部利用應(yīng)變緩沖層，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的發(fā)光效率的氮化物類發(fā)光器件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氮化物類發(fā)光器件，其特征在于，包括第一氮化物半導(dǎo)體層，其摻雜有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，應(yīng)變緩沖層，其包含氮化銦鎵而形成于上述第一氮化物半導(dǎo)體層上，活性層，其形成于上述應(yīng)變緩沖層上，并具有由量子阱層和量子勢壘層交替層疊的多重量子阱結(jié)構(gòu)，以及第二氮化物半導(dǎo)體層，其形成于上述活性層上，并摻雜有與上述第一導(dǎo)電型雜質(zhì)相反的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)；在上述應(yīng)變緩沖層以及上述活性層中，將各自的銦的平均組合和各層的厚度的乘積分別定義為A、B時，B/A的比率為1.4＜B/A＜6.1。
文檔編號H01L33/30GK103187500SQ20121058615
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者樸廷元, 李成學(xué) 申請人:日進(jìn)Led有限公司