[发明专利]用于制造第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第III族氮化物半导体发光器件的方法，其特征在于用于形成p型覆层的方法。

背景技术

迄今，在第III族氮化物半导体发光器件中，在发光层和p型接触层间已经形成掺杂Mg的p型覆层以防止电子越过发光层泄露到p型接触层的侧面，这样将电子限制在发光层中。

在p型覆层的晶体生长中，Mg从开始供应原料起被逐渐引入晶体中。Mg不是以目标浓度被立即引入晶体中(参考日本公开特许公告(特开)号2002-198314，具体的图5)。当在恒定的Mg掺杂剂气体的供给量下形成p型覆层时，Mg浓度分布形成为使得Mg浓度在p型覆层的发光层侧附近低，并且从发光层侧朝p型接触层侧逐渐增加(参考图7)。这样的Mg浓度分布在p型覆层中引起不均匀的载流子分布。不均匀的载流子分布影响到发光层中的空穴注入，从而对器件特性如发光性能产生不利影响。此外，由于Mg浓度在p型覆层的p型接触层侧高，所以可能由于过度掺杂而导致晶体缺陷。

已经公开了一项涉及控制Mg浓度和Mg供给量的技术，例如，在日本公开特许公告(特开)第2006-313890和2009-164489号中公开的。

日本公开特许公告(特开)第2006-313890号公开了在掺杂Mg的第III族氮化物半导体在载气中的氢含量大于氮含量的气氛中生长后，停止供应第III族原料气体，并且掺杂Mg的第III族氮化物半导体在载气中的氮含量大于氢的气氛中再生长。公开了与再生长之前相比，第III族氮化物半导体中的Mg浓度在再生长之后急剧增加。

日本公开特许公告(特开)第2009-164489号公开了一种低电阻的p型超晶格结构(其中交替沉积AlGaN和GaN)可以通过在形成AlGaN时停止供应Mg原材料气体并在生长GaN时以比GaN生长时间更短的时间供给Mg原材料气体来形成。

如上所述，用于制造p型覆层的常规方法存在如下问题:在p型覆层中的Mg浓度分布不均匀，由此对器件特性产生不利影响。

日本公开特许公告(特开)第2002-198314号公开了形成这样的不均匀的Mg浓度分布。然而，没有关于消除这样的不均匀性的方法的描述和建议。

日本公开特许公告(特开)第2006-313890和2009-164489号没有公开和建议这样的不均匀的Mg浓度分布及其消除方法。

发明内容

鉴于前述内容，本发明的一个目的是消除p型覆层中的Mg浓度分布的不均匀性，并且防止不均匀的载流子分布。

本发明是用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，所述半导体发光器件具有在发光层上由包含Al的第III族氮化物半导体形成的P型覆层，其中形成p型覆层通过前过程和后过程来形成，所述前过程用于通过MOCVD在发光层上形成第一p型覆层，所述后过程用于通过MOCVD在第一p型覆层上形成第二p型覆层，并且在后过程中的Mg掺杂剂气体的供给量是在前过程中的供给量一半或更少。

本文所使用的“包含Al的第III族氮化物半导体”涵盖由式Al_xGa_yIn_zN(x+y+z＝1，0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)表示的半导体，例如AlN、AIGaN、AlInN和AlGaInN。第III族氮化物半导体的特定实例包括含有Ga的那些，例如AIGaN或AlGaInN。

p型覆层可包括单层或多层，并且还具有超晶格结构。它们包含在本发明的“由包含Al的第III族氮化物半导体形成的p型覆层”中。当p型覆层包含不具有超晶格结构的多层时，这些层中的至少一层可以是包含Al的第III族氮化物半导体。当p型覆层有超晶格结构时，构成一个层单元的多层中的至少一层可由包含Al的第III族氮化物半导体包形成。例如，p型覆层可包含AlGaN或AlGaInN单层，或者具有其中交替和重复沉积AlGaN和InGaN的超晶格结构。

由于在前过程中的Mg掺杂剂气体的供给量比在后过程中增加得多，所以Al难以被引入晶体中，并且第一p型覆层的Al组成比降低。因此，优选的是通过与在后过程中相比在前过程中增加1%至10%的Ａl原料气体供给量来抑制Al组成比的减少。而且，第一p型覆层的Al组成比优选为5摩尔%至50摩尔%，并且大于第二p型覆层的Al组成比。