[发明专利]氮化物半导体发光器件及其制造方法

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方法。

背景技术

发光二极管（LED）是包括发射光的材料的器件，在该器件中通过在半导体结部中电子-空穴复合产生的能量被转变为将从其发射的光。LED通常用作照明装置、显示装置等中的光源，因此，LED的研发已经被加速。

特别地，近来，已经增加了基于氮化镓的LED的研发和使用，利用这样的基于氮化镓的LED的移动键板、转向信号灯、照相机闪光灯等已经商业化，与此相符合，已经加快了使用LED的一般照明装置的研发。像它们所应用的产品（诸如，大型TV的背光单元、汽车的前大灯、一般照明装置等）一样，LED的目的逐渐从小型便携式产品转向为具有高输出和高效率的大尺寸产品，相关的产品需要能够支持其所需特性的光源。

为了使LED的低光提取效率提高，硅在AlGaN第一导电类型氮化物半导体层的生长期间被掺杂到其中从而增加掺杂效率，但是当铝（Al）的摩尔分数增加时，半导体层中的缺陷由于阳离子空位、碳反位（anti-site，CN）、位错等而增加。半导体层缺陷的增加会降低掺杂效率，使得难以制造具有高效率的高输出半导体发光器件。

发明内容

本发明的一个方面提供通过在生长导电型氮化物半导体层期间提高掺杂效率而能够具有高输出的氮化物半导体发光器件。

本发明的另一个方面提供一种制造氮化物半导体发光器件的方法，该氮化物半导体发光器件通过在生长导电型氮化物半导体层期间增大掺杂效率而能够具有高输出。

根据本发明的一个方面，提供一种制造氮化物半导体发光器件的方法，包括：在衬底上形成第一导电类型氮化物半导体层；在第一导电类型氮化物半导体层上形成有源层；以及在有源层上形成第二导电类型氮化物半导体层，其中在形成第一导电类型氮化物半导体层期间，具有特定浓度的铟以特定的时间区间被反复地掺杂以在第一导电类型氮化物半导体层中形成多个铟掺杂层。

该方法还可以包括：在形成第一导电类型氮化物半导体层之前，在衬底上生长缓冲层，该缓冲层可以是AlN层。

通过在铟掺杂层之间掺杂具有特定浓度的硅，第一导电类型氮化物半导体层可以包括交替层叠的铟掺杂层和硅掺杂层。

铟掺杂层可以被共掺杂。

第一导电类型氮化物半导体层可以用Al_xGa_(1-x)N（这里，0≤x≤1）来表示，第一导电类型氮化物半导体层可以在800℃~900℃的温度在N₂气氛下形成。

第一导电类型氮化物半导体层的铟掺杂层可以生长两秒。铟掺杂层可以生长两秒，硅掺杂层可以生长四秒。

第一导电类型氮化物半导体层可以通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）形成。

衬底可以是蓝宝石衬底、SiC、Si、MgAl₂O₄、MgO、LiAlO₂或LiGaO₂。

根据本发明的另一方面，提供一种氮化物半导体发光器件，包括：第一导电类型氮化物半导体层，形成在衬底上并包括交替掺杂的具有特定浓度的铟和具有特定浓度的硅；有源层，形成在第一导电类型氮化物半导体层上；以及第二导电类型氮化物半导体层，形成在有源层上。

铟掺杂层可以插设在第一导电类型氮化物半导体层中的硅掺杂层之间。

第一导电类型氮化物半导体层可以由Al_xGa_(1-x)N（这里，0≤x≤1）来表示。

附图说明

从以下结合附图的详细描述，本发明的以上和其他的方面、特征以及其他优点将被更清楚地理解，附图中：

图1、2、3、4是示出根据本发明第一实施例的用于制造氮化物半导体发光器件的方法的各个工艺的截面图；

图5是示出根据本发明第二实施例的氮化物半导体发光器件的截面图；

图6是示出根据本发明第一实施例的第一导电类型氮化物半导体层的生长条件的曲线图；以及

图7是示出根据本发明第二实施例的第一导电类型氮化物半导体层的生长条件的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的实施例。

然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为清晰起见，元件的形状和尺寸可以被夸大，相同的附图标记将始终被用于指代相同或相似的部件。