[发明专利]用于制造III族氮化物半导体发光器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造呈现出改善的光提取性能的III族氮化物半导体发光器件的方法。

背景技术

为了改善III族氮化物半导体发光器件的光提取性能，已经提出了用于在光输出表面上设置凹凸形状的方法。

在用于设置凹凸形状的已知方法中，使用了极性反转(reversed polarity)层。III族氮化物半导体通常沿+c轴方向生长并因此具有III族元素极性。然而，极性反转层至少包括具有与III族元素极性相反的氮极性的部分。可以通过在晶体中掺杂高浓度Mg来形成极性反转层。(例如，参考日本专利申请公开(特开)No.2003-101149)

日本专利申请公开(特开)No.2009-49395公开了在p覆盖层上形成p-GaN层，在p-GaN层上形成极性反转层，以及通过湿法蚀刻所述极性反转层(即，具有氮极性的区域)而形成凹凸形状。

在日本专利申请公开(特开)No.2010-62493中，在包含具有III族元素极性的III族氮化物半导体的p型第一半导体层上形成极性反转层。在所述极性反转层上形成包含具有氮极性的III族氮化物半导体的p型第二半导体层，以及通过湿法蚀刻所述第二半导体层的表面而形成凹凸形状。还公开了具有III族元素极性的第一半导体层起蚀刻阻挡层的作用以防止第二半导体被过度蚀刻。

其它已知方法包括用于通过加工来设置凹凸形状的方法或利用通过在具有大的斜角(off-angle)的衬底上的阶梯生长(step growth)而形成的阶梯的方法。

然而，在日本专利申请公开(特开)No.2009-49395和No.2010-62493中公开的方法至少需要用于形成极性反转层的工艺和用于湿法蚀刻的工艺。因此，由于多个工艺，该制造是复杂的，从而导致生产成本增加。

用于通过加工来设置凹凸形状的方法需要特定的晶体生长之后的工艺，从而导致生产成本增加。此外，因为III族氮化物半导体具有高的硬度，所以依然存在一些晶体损伤并且需要特殊的蚀刻。作为顶面的p接触层需要很厚以便加工。然而，p型III族氮化物半导体很难在保持好的结晶度的同时生长为很厚的。

在利用阶梯生长的方法中，在沉积于衬底上的所有层上形成凹凸形状。这会减小界面的陡度并降低光提取性能。当衬底的斜角增大时，存在结晶度显著降低的问题。

发明内容

鉴于前述内容，本发明的目的是在III族氮化物半导体发光器件的光输出表面上容易地形成凹凸形状。

在本发明的第一方面中，提供了用于制造具有p覆盖层和p接触层的III族氮化物半导体发光器件的方法，其中，通过Mg掺杂的晶体生长使晶体的至少一部分的极性反转从而形成所述p覆盖层使得在所述p覆盖层上具有凹凸形状，并且在所述p覆盖层上沿着所述凹凸形状形成所述p接触层。

如本申请中所用，“III族氮化物半导体”涵盖以式Al_xGa_yIn_zN(x+y+z＝1，0≤x、y，z≤1)表示的半导体；其中Al、Ga、或In部分由另外的13族元素(如B或Tl)取代的这种半导体，或其中N部分由另外的15族元素(如P、As、Sb或Bi)取代的这种半导体。通常，Si用作n型杂质，而Mg用作p型杂质。所述III族氮化物半导体的具体实例包括至少包含Ga的那些，如GaN、InGaN、AlGaN和AlGaInN。

III族氮化物半导体具有III族元素极性(与晶体c轴垂直的表面是+c面)和氮极性(与晶体c轴垂直的表面是-c面)。在本发明中，“极性反转”是指在具有III族元素极性的晶体的至少一部分(多个微区)中形成N极性区域的情况。

优选地，p覆盖层具有1.2×10²⁰/cm³或更高的Mg浓度。这是因为当凸部密度高且凹部深度和凸部高度大时，可以进一步改善光提取性能。而且，p覆盖层优选具有1×10²¹/cm³或更低的Mg浓度。当Mg浓度较高时，p覆盖层的结晶度劣化。更优选地，p覆盖层具有1.2×10²⁰/cm³到5×10²⁰/cm³的Mg浓度。Mg浓度通过以下方式确定：预先在以平坦膜而不是以凹凸形状形成p覆盖层时获得Mg掺杂量与Mg原料气供应量之间的比例关系，并基于Mg原料气供应量通过所测量的比例关系来进行计算。