[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

本发明涉及一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，特别涉及用于制造具有其中沉积有阱层和势垒层的量子阱结构的第III族氮化物半导体发光器件的方法。

背景技术

第III族氮化物半导体发光器件具有通过电子与空穴的复合而发射光的发光层。发光层具有阱层和势垒层。势垒层的带隙大于阱层的带隙。一些半导体发光器件具有通过重复沉积阱层和势垒层形成的多个量子阱结构（MQW结构）。

阱层和势垒层为具有不同组成的半导体层。一般而言，阱层与势垒层的生长温度不同。因此，在形成具有多个量子阱结构的发光层时，当在高生长温度下形成半导体层时，在低生长温度下已经形成的半导体层可能损坏。更具体地，在低温下生长的半导体层的结晶性通过在高温环境中保持指定时间而被劣化。例如包含在阱层中的铟被部分蒸发，导致阱层的不均匀组成。

因此，可以在低温下生长的半导体层上设置保护层。例如，日本公开特许公报（特开）第H11-68159号公开了在低生长温度下形成阱层之后在阱层上形成盖层的技术（第[0013]段和图2）。这种盖层在以在高生长温度下形成势垒层的温度升高过程中消失（第[0013]段和图2）。从而，可以形成发光层而不损坏阱层。

然而，在盖层消失之后，阱层被直接留在高温环境中。因此，阱层不平坦或者阱层在某种情况下损坏。因此，阱层的结晶性可能劣化。换句话说，半导体发光器件的发光效率可能降低。

发明内容

本发明已经成功解决常规技术中涉及的上述问题。因此，本发明的一个目的是提供用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，在该第III族氮化物半导体发光器件中，在通过形成阱层、盖层和势垒层来形成发光层的情况下，形成了具有优异的平坦性和结晶性的阱层，同时抑制了阱层发生损坏。

因此，在本发明的第一方面中，提供了一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法用于在衬底的主表面上形成第III族氮化物半导体。用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法包括形成发光层。形成发光层还包括如下步骤：形成势垒层；在势垒层上形成阱层；以及在阱层上形成盖层。形成势垒层时的衬底温度比形成阱层时的衬底温度高在65℃至135℃的范围内的任意温度。然后，在形成发光层时，在发光层的顶表面处测得的平均凹坑直径调整为落在120nm至250nm的范围内。

在用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法中，发光层中的盖层的一部分由于在凹坑内部的热分解和扩散而消失。因此，抑制了由于盖层的消失而导致的阱层的损坏。此外，在扩散之后的凹坑直径调整为落在某一范围内。即，可以制造具有良好结晶性的阱层和具有最佳直径范围的凹坑的半导体发光器件。

本发明的第二方面涉及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法的具体实施方案，其中在形成发光层时，在发光层的底表面处测得的平均凹坑直径调整为落在50nm至170nm的范围内。

本发明的第三方面涉及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法的具体实施方案，其中在形成阱层时，形成含铟层。

本发明的第四方面涉及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法的具体实施方案，其中在形成盖层时，盖层的分解和扩散速度调整为落在/秒至/秒的范围内。即使在这样的情况下，也可以制造具有其中每个半导体层具有高平坦度、阱层较少损坏且具有优异的结晶性的发光层的半导体发光器件。

本发明的第五方面涉及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法的具体实施方案，其中在形成发光层时，保留至少或更大厚度的盖层，并且在所保留的盖层上形成势垒层。由于在形成势垒层时的温度升高期间在凹坑内部的热分解和扩散，所以盖层不可能完全消失。因此，阱层几乎不可能损坏。

本发明的第六方面涉及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法的具体实施方案，其中在形成发光层时，发光层的总厚度调整为落在500nm至700nm的范围内。这是因为容易形成具有优选凹坑直径的凹坑。

本发明使得能够提供用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在通过形成阱层、盖层和势垒层来形成发光层的情况下，形成了具有优异的平坦性和结晶性的阱层，同时抑制了阱层发生损坏。

附图说明

本发明的各种其它目的、特征以及许多附带的优点将容易理解，这是因为在结合附图进行考虑的情况下，参考下面的优选实施方案的详细描述，本发明的各种其它目的、特征以及许多附带的优点变得更好理解，在附图中：

图1是根据一种实施方案的第III族氮化物半导体发光器件的结构的示意图；