[发明专利]用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法有效
申请号: | 201510083779.2 | 申请日: | 2015-02-16 |
公开(公告)号: | CN104851949B | 公开(公告)日: | 2017-09-19 |
发明(设计)人: | 青木真登 | 申请(专利权)人: | 丰田合成株式会社 |
主分类号: | H01L33/32 | 分类号: | H01L33/32 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司11227 | 代理人: | 蔡胜有,顾晋伟 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 制造 iii 氮化物 半导体 发光 器件 方法 | ||
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。更具体地,本发明涉及用于制造可提供具有高结晶度的p型覆层的第III族氮化物半导体发光器件的方法。
背景技术
第III族氮化物半导体晶体通过气相生长技术制造,所述气相生长技术例如是金属有机化学气相沉积(MOCVD)或氢化物气相外延(HVPE);分子束外延(MBE);脉冲溅射沉积(PSD);液相外延(LPE)或类似技术。
在这些技术当中,当通过MOCVD生长半导体层时,将各种气体供给至MOCVD炉,半导体层在炉内的气氛中形成。专利文献1公开了一种用于生长半导体层的技术,其中根据待形成的半导体层的组成,选择性地采用氮气气氛或氮气-氢气混合气氛(参见专利文献1,第[0107]段)。
专利文献1:日本专利申请特开(kokai)第2013-175790号。
同时,第III族氮化物半导体层在其生长期间可能产生极性反转缺陷。极性反转缺陷指的是由N面与Ga面的相互混杂而带来的缺陷。将垂直于半导体层生长方向的平面上、每单位面积的极性反转缺陷的数目定义为“极性反转缺陷密度”。极性反转缺陷密度越低,半导体层的结晶度越高。
通常,极性反转缺陷密度随外延生长的进行而增加。换言之,外延生长的后来阶段的极性反转缺陷密度通常高于外延生长初始阶段的极性反转缺陷密度。因此,优选在外延生长过程中抑制极性反转缺陷密度的升高。
在含有氢气的生长气氛中,一些半导体层在其生长期间可能被损坏。因此,优选在生长期间抑制极性反转缺陷密度的增加,而不劣化半导体层的结晶度。
发明内容
为解决前述问题而构思了本发明。因此,本发明的一个目的是提供一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,其抑制了极性反转缺陷密度的增加。
在本发明第一方面中,提供一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,该方法包括:(a)在衬底上形成n型半导体层;(b)在该n型半导体层上形成发光层;以及(c)在该发光层上形成p型半导体层。步骤(c)包括形成p型覆层的步骤(d),该步骤(d)包括:(e)形成第一p型半导体层;(f)在形成该第一p型半导体层之后中断半导体层的生长;以及(g)在中断之后,形成p型InGaN层,在步骤(f)中,将氮气和氢气的混合物供给至衬底。
在用于制造第III族氮化物半导体发光器件的所述方法中,不在供应原料气体以用于形成半导体层的生长阶段中,而在暂停供给至少一种原料气体的中止阶段中将氮气和氢气的混合物供至衬底。半导体层可被氢气腐蚀。由于极性反转缺陷中原子间的键合强度弱,具有这样缺陷的半导体层容易被腐蚀。因此,在第一p型半导体层生长之后,出现在第一p型半导体层的表面上的极性反转缺陷优先被腐蚀。因此,在第一中止阶段之后,第一p型半导体层上的极性反转缺陷一定程度上减少。结果,在通过本方法制造的半导体发光器件中,p型半导体层中的极性反转缺陷密度低于传统半导体发光器件中的极性反转缺陷密度。
在本发明的制造方法中,在半导体层形成步骤和半导体层生长中止步骤中采用不同的载气。此外,在形成p型InGaN层之前供给氢气,由此p型半导体层表面的极性反转缺陷降低。结果,p型InGaN层基本不发生损坏。
在本发明的第二方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,步骤(d)还包括:(h)在形成p型InGaN层之后,中断半导体层的生长,在步骤(h)中,将氮气供给至衬底,而不将氢气供给至衬底。
在本发明的第三方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,在第一p型半导体层形成步骤和p型InGaN层形成步骤中,将氮气供给至衬底,而不将氢气供给至衬底。
在本发明的第四方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,在第一中止步骤中,氢气的体积相对于气体混合物的氮气与氢气总体积的比被调节至20%至100%。当该体积比落入该范围内时,可获得低的极性反转缺陷密度。
在本发明的第五方面中,提供一种制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,在第一p型半导体层形成步骤中,形成p型AlGaN层或p型GaN层作为第一p型半导体层。
本发明使得能够提供一种制造第III族氮化物半导体发光器件的方法,其抑制极性反转缺陷密度的增加。
附图说明
在结合附图进行考虑时,参考优选的实施方案的以下具体描述,本发明的各种其他目的、特征以及许多附带优点将变得更好理解,所以可容易地认识到本发明的各种其他目的、特征以及许多附带优点,其中:
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