包括缓冲层的氮化物半导体发光装置及其形成方法制造方法及图纸

一种半导体发光装置，其包括缓冲层上的III族氮化物半导体层。缓冲层按次序包括第一层、第二层和第三层。第一层、第二层和第三层中的每一个包括包含铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物。第一层和第三层中的每一个的氧浓度(原子/cm

【技术实现步骤摘要】
包括缓冲层的氮化物半导体发光装置及其形成方法相关申请的交叉引用于2017年5月18日提交的标题为“包括缓冲层的氮化物半导体发光装置及其形成方法”的韩国专利申请No.10-2017-0061585以引用方式全文并入本文中。
本公开描述的一个或多个实施例涉及一种包括缓冲层的氮化物半导体发光装置及其形成方法。
技术介绍
一种类型的半导体发光装置基于发光层中的电子和空穴的复合而发射光。这种装置被用作照明设备和平板显示器的光源。半导体发光装置可由包括III族氮化物的材料形成。III族氮化物可在衬底上生长，以形成高质量单晶层。然而，当氮化物生长时，作为衬底与III族氮化物层之间晶格常数失配的结果，位错密度会较高。结果，由于这些层的热膨胀系数不同，会发生裂纹、翘曲和/或其它缺陷。
技术实现思路
根据一个或多个实施例，一种半导体发光装置包括：衬底；缓冲层，其位于衬底上，并且按次序包括第一层、第二层和第三层；以及III族氮化物半导体层，其位于缓冲层上，其中第一层、第二层和第三层中的每一个包括包含铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物，并且其中第一层和第三层中的每一个的氧浓度(原子/cm3)的最小值军大于第二层的氧浓度(原子/cm3)的最小值。根据一个或多个其它实施例，一种半导体发光装置包括：衬底；缓冲层，其位于衬底上，并且按次序包括第一层、第二层和第三层；以及III族氮化物半导体层，其位于缓冲层上，其中第一层、第二层和第三层中的每一个包括包含铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物，并且其中第一层和第三层中的每一个的氧浓度(原子/cm3)的平均值均大于第二层的氧浓度(原子/cm3)的平均值。根据一个或多个其它实施例，一种用于形成半导体发光装置的方法包括：利用第一物理气相沉积(PVD)方法在衬底上形成第一缓冲层，第一PVD方法利用铝靶以及含氮气体和含氧气体；利用第二PVD方法在第一缓冲层上形成第二缓冲层，第二PVD方法利用铝靶和含氮气体；利用第三PVD方法在第二缓冲层上形成第三缓冲层，第三PVD方法利用铝靶以及含氮气体和含氧气体；以及在第三缓冲层上形成III族氮化物半导体层。附图说明通过参照附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员将变得清楚，其中：图1至图4示出了半导体发光装置的缓冲层的实施例；图5示出了物理气相沉积设备的实施例；图6至图8示出了半导体发光装置的实施例；图9示出了照明设备的实施例；以及图10示出了液晶显示器的实施例。具体实施方式图1至图4是示出可在例如半导体发光装置中使用的缓冲层的实施例的剖视图。参照图1，半导体发光装置10包括衬底11上的缓冲层12和缓冲层12上的半导体堆叠层结构L。半导体堆叠层结构L可连接至电极。例如，衬底11可包括蓝宝石、SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或者GaN。在一个实施例中，缓冲层12可形成在作为衬底11的蓝宝石衬底上，以减少晶格失配、提高结晶性能和允许形成高质量半导体堆叠层结构L。缓冲层12包括第一层121、第二层122和第三层123。第一层121位于衬底11上，第二层122位于第一层121上，并且第三层123位于第二层122上。半导体堆叠层结构L可位于第三层123上。例如，第一层121、第二层122和第三层123中的每一个可包括含有铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物。第一层121的氧浓度(原子/cm3)的最小值可大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的最小值。第三层123的氧浓度(原子/cm3)的最小值可大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的最小值。在一个实施例中，第二层122的氧浓度(原子/cm3)可从第一层121与第二层122之间的界面至第二层122的中心部分逐渐降低。在一个实施例中，缓冲层12的氧浓度(原子/cm3)可在第二层122中具有最低值，并且在第三层123中具有最高值。在一个实施例中，在缓冲层12中，第一层121和第三层123中的每一个的氧浓度(原子/cm3)的平均值均可大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的平均值。由于缓冲层12中的第一层121、第二层122和第三层123的氧浓度分布如上述设置，因此可在缓冲层12位于衬底11与单晶半导体层之间的情况下在衬底11上生长高质量单晶半导体层。由于衬底11与缓冲层12之间的界面上的第一层121的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值，因此可实现对衬底11与缓冲层12之间的晶格失配的改进。由于半导体堆叠层结构L与缓冲层12之间的界面上的第三层123的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值，因此可提高润湿性能。因此，可有利于后续半导体层生长为二维外延薄膜。例如，由于第三层123中存在的氧控制极性，因此含铝的第三层123改变为带有极性的表面。因此，可减少反相畴界(inversiondomainboundary)的产生，并且可抑制后续半导体层生长为多晶层的因素。在一个实施例中，第三层123的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值可大于第二层122的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值，并且还可大于第一层121的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值。由于第三层123的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值大于第一层的氧浓度(原子/cm3)的最小值和/或平均值，因此可抑制在第三层123之后的半导体层生长为多晶层的因素。另外，可实现有利于外延生长的改进。第一层121和第三层123中的每一个的氧浓度可在1E19至1E24原子/cm3的范围内。第二层122的氧浓度可在1E18至1E23原子/cm3的范围内。可通过次级离子质谱法(SIMS)分析来测量缓冲层12中的第一层121、第二层122和第三层123的氧浓度(原子/cm3)。第一层121和第三层123中的每一个的厚度可在预定范围(例如，0.3至3nm的范围)内。在一个实施例中，第一层121和第三层123中的每一个的厚度可在0.5至2nm的范围内。第一层121和第三层123的厚度可相同或彼此不同。当第一层121和第三层123中的每一个的厚度均大于3nm时，在一些情况下，第一层121和第三层123可不足以用作适于解决衬底11与半导体堆叠层结构L之间的晶格常数失配问题的缓冲层。当第一层121和第三层123中的每一个的厚度均小于0.3nm时，在一些情况下，可能不能可靠地实现后续半导体层的外延生长，并且后续半导体层生长为多晶层的可能性增大。缓冲层12的总厚度可在预定范围(例如，5至200nm的范围)内。在一个实施例中，缓冲层12的总厚度可在10至100nm的范围内。当缓冲层12的厚度大于200nm时，缓冲层12的功能可减弱。当缓冲层12的厚度小于5nm时，可能不能可靠地实现后续半导体层的外延生长。第二层122的厚度可大于第一层121和第三层123中的每一个的厚度。第二层122的厚度可具有从缓冲层12的总厚度中减去第一层121和第三层123的厚度获得的值。在一个实施例中，第二层122的厚度可在4至150nm的范围内。在一个实施例中，第二层122的厚度可在6至50nm的范围内。参照图2，在缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体发光装置，包括：衬底；缓冲层，其位于所述衬底上，并且按次序包括第一层、第二层和第三层；以及III族氮化物半导体层，其位于所述缓冲层上，其中，所述第一层、所述第二层和所述第三层中的每一个包括包含铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物，并且其中，所述第一层和所述第三层中的每一个的氧浓度(原子/cm3)的最小值均大于所述第二层的氧浓度(原子/cm3)的最小值。

【技术特征摘要】
2017.05.18 KR 10-2017-00615851.一种半导体发光装置，包括：衬底；缓冲层，其位于所述衬底上，并且按次序包括第一层、第二层和第三层；以及III族氮化物半导体层，其位于所述缓冲层上，其中，所述第一层、所述第二层和所述第三层中的每一个包括包含铝(Al)、氮(N)和氧(O)的组合物，并且其中，所述第一层和所述第三层中的每一个的氧浓度(原子/cm3)的最小值均大于所述第二层的氧浓度(原子/cm3)的最小值。2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述第二层的氧浓度(原子/cm3)从所述第一层与所述第二层之间的界面至第二层的中心部分减小。3.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述缓冲层的氧浓度(原子/cm3)在所述第二层具有最低值并且在所述第三层具有最高值。4.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述第三层的氧浓度(原子/cm3)的最小值大于所述第一层的氧浓度(原子/cm3)的最小值。5.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，包括在所述缓冲层中的所述第一层和所述第三层中的每一个的氧浓度在1E19至1E24原子/cm3的范围内。6.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，包括在所述缓冲层中的所述第二层的氧浓度在1E18至1E23原子/cm3的范围内。7.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中：所述第一层的厚度小于所述第二层的厚度，并且所述第三层的厚度小于所述第二层的厚度。8.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其中，所述第一层和所述第三层中的每一个的厚度在0.3至3nm的范围内。9.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其中，所述缓冲层的厚度在5至200nm的范围内。10.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其中，所述第三层的厚度大于所述第一层的厚度。11.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丁泽，金善云，孟种先，郑龙熙，赵珍锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR