[发明专利]氮化物半导体发光器件以及制造其的方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光器件以及制造其的方法。

背景技术

含氮的III-V族化合物半导体（此后称作“氮化物半导体”）具有对应于具有在红外区域至紫外区域中的波长的光的能量的带隙能量。因此，氮化物半导体可用作发光器件的材料，或用作光接受器件的材料，该发光器件发射出具有从红外区域至紫外区域的波长的光，该光接受器件接收具有从红外区域至紫外区域的波长的光。

此外，构成氮化物半导体的原子之间的键联强，氮化物半导体的介质击穿电压高，且氮化物半导体的饱和电子速度高。由于这些因素，氮化物半导体可用作诸如耐高温和高输出高频晶体管的电子器件的材料。

此外，氮化物半导体将基本不危害环境，且因此作为易处理材料吸引注意力。

在使用该种氮化物半导体的氮化物半导体发光器件中，通常使用量子阱结构作为发光层。当施加电压时，在发光层中的阱层内电子和空穴复合，且作为结果，产生光。发光层可具有单量子阱结构，或可以具有其中阱层和势垒层交替堆叠的多量子阱（MQW）结构。

同时，已知在使用氮化物半导体的氮化物半导体发光器件中存在缺陷，其表现为所谓的V表面坑（V形表面坑）、V缺陷、或倒六棱锥（inverted hexagonal pyramid）缺陷。例如，日本专利公开No.2005-277423公开了一种结构，其中在LED芯片的表面中形成了“六棱锥空洞”。

因为V表面坑是缺陷，通常认为通过阻止V表面坑的产生将改进LED的特征。在另一方面，在A.Hangleiter,F.Hitzel,C.Netzel,D.Fuhrmann,U.Rossow，G.Ade,and P.Hinze在Physical Review Letters 95,127402（2005）中的“在GaInN/GaN量子阱中通过V形表面坑抑制无辐射复合产生了发光效率的大幅增加”中，报道了在MQW发光层中V表面坑（V形表面坑）的操作。有据于此，当在MQW发光层中存在V表面坑时，V表面坑的倾斜表面中的量子阱宽度是窄的。因此，注入量子阱中的电子或空穴被阻止到达穿透位错（其为V表面坑中的晶体缺陷），且作为结果，MQW发光层中的非发光复合被抑制。

在M.Shiojiri,C.C.Chuo,J.T.Hsu,J.R.Yang and H.Saijo在JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99,073505（2006）的“在多个InGaN/GaN量子阱层中的V缺陷的结构和形成机制”中，报道了V表面坑的顶角理想地为56°。

作为用导电杂质对发光层进行掺杂的技术，日本专利申请公开No.2005-109425公开：通过顺序堆叠非掺杂GaN势垒层和n型杂质掺杂InGaN量子阱层形成有源层（对应于本申请中的发光层）。同时该公开公开：在非掺杂GaN势垒层和前述InGaN量子阱层接触的界面处设置有防扩散膜，且该防扩散膜包含的n型杂质的浓度低于InGaN量子阱层中的n型杂质的浓度。

日本专利申请公开No.2000-349337公开：有源层含有n型杂质，且有源层中的n型杂质浓度在n层侧中较在p层侧中要高。同时该公开公开：由于有源层中n型杂质浓度在n层侧中较在p层侧中要高，能够从n层侧提供施主至有源层，且获得具有高发光输出的氮化物半导体器件。

发明内容

当根据传统技术制造氮化物半导体发光器件、且产生的氮化物半导体发光器件在高温下或以高的电流被驱动时，可能会发生发光效率的劣化。由此，也可能会导致单位功率的发光效率（功率效率）的劣化。

本发明意图计入对此点的考量，且本发明的目的是提供一种实现优异的功率效率的氮化物半导体发光器件，这是因为即使在高温或大电流下驱动时发光效率的劣化都被抑制。

根据本发明的第一氮化物半导体发光器件，包括按以下顺序设置的n型氮化物半导体层、V表面坑产生层、中间层、多量子阱发光层和p型氮化物半导体层。该多量子阱发光层是通过交替堆叠势垒层和具有低于势垒层的带隙能量的阱层所形成的层。V表面坑部分地形成于多量子阱发光层中，且V表面坑的开始点的平均位置位于中间层中。