半极性氮化镓半导体构件制造技术

本公开涉及一种半极性氮化镓半导体构件，其包括：N型氮化镓层；P型氮化镓层；有源层，位于N型氮化镓层和P型氮化镓层之间，包括最多三个量子阱层；以及第一静电保护层，位于N型氮化镓层与有源层之间；以及第二静电保护层，位于有源层与P型氮化镓层之间。

Semipolar GaN Semiconductor Components

The present disclosure relates to a semi-polar GaN semiconductor component, which includes: N-type GaN layer; P-type GaN layer; active layer between N-type GaN layer and P-type GaN layer, including up to three quantum well layers; and the first electrostatic protection layer between N-type GaN layer and active layer; and the second electrostatic protection layer between active layer and P-type GaN layer.

【技术实现步骤摘要】
半极性氮化镓半导体构件
本公开涉及半导体照明领域，尤其涉及一种具有ESD保护层的LED半极性氮化镓半导体构件。
技术介绍
美国的加州大学圣芭芭拉分校和日本的SONY、SUMITOMO等一些氮化镓(GaN)的研究机构和公司成功地在一些特殊的GaN半极性晶面上制备了高功率、高效率的蓝、绿光发光二极管和激光二极管等。氮化镓发光二级管是目前较成熟的一类半导体发光二级管，常见的氮化镓基发光二极管结构为在衬底上依次淀积缓冲层、不掺杂的氮化镓层、N型导电的氮化镓层、多层量子阱(MQW)层、P型导电的氮化铝镓层。在LED发光器件中，绿光LED是组成高效RGB白光的主要器件之一，但是目前绿光LED的发光效率远低于蓝光LED以及红光LED。要提高绿光LED的发光效率，就需要弄清楚LED有缘层的发光机理。高效率的蓝绿光LED通常采用多量子阱(MQW)有缘层结构，多量子阱(MQW)有缘层结构发出的光是混合了多个量子阱同时发光的结果。因此，人们不容易获得单纯的绿光或蓝光的发光机理，从而无法准确了解并针对性提高单色LED器件的发光效率。因此，研究人员或用户期望获得一种高效发光的单色LED发光器，采用单量子阱或发光量子阱层数小于或等于三的发光层是一种较好的选择。但是氮化镓半导体构成的器件具有分层结构，量子阱层数小于三层的情况下，其耗尽区要比多量子阱层的耗尽层短很多，因此，其抗静电电压方面比较较差。即使比人能够感受到的电压低得多的100V静电电压，也可能轻易地损坏氮化镓半导体构件。作为发光层的有缘层层数小于等于三层时，这种损坏结果更严重，作为其量子阱层小于或等于三层的的有源层的LED器件，其抗ESD的最高电压不超过500V。因此，氮化镓基发光二极管在制备LED环境中存在的静电和操作者身上带的静电都有可能对器件造成永久的损坏，例如，在将它取出抗静电的袋子，以及将它装配到产品中的情况下，实质上存在损坏器件特性的风险。尽管可以通过提高外延材料的结晶质量可以增强芯片的ESD特性，但是在氮化镓半导体结晶质量提升方面已经很难有更好的提升。而LED在封装和应用过程中瞬间大量静电电荷流过的现象经常发生，易造成LED无法点亮、漏电增加、电压变化、光输出降低等问题，严重影响LED的使用。因此，期望在现有结晶技术条件下改进氮化镓半导体构件的ESD特性，以减低上述风险，从而提高氮化镓半导体构件的可靠性，尤其是半极性氮化镓半导体构件。尤其是，人们期望获得一种抗静电电压超过500V以至更高的量子阱层数小于三层甚至单量子阱(SQW)的LED构件。
技术实现思路
本公开旨在提供一种能够解决上述和/或其他技术问题的半极性氮化镓半导体构件以及制造半极性氮化镓半导体构件的方法。根据本公开的一个方面，提供了一种半极性氮化镓半导体构件，其包括：N型氮化镓层；P型氮化镓层；有源层，位于N型氮化镓层和P型氮化镓层之间，包括最多三个量子阱层；第一静电保护层，位于N型氮化镓层与有源层之间；以及第二静电保护层，位于有源层与P型氮化镓层之间。根据本公开的半极性氮化镓半导体构件，其中所述有源层为单量子阱层。根据本公开的半极性氮化镓半导体构件，其中所述第一静电保护层和第二静电保护层为无掺杂的GaN层或InGaN层。根据本公开的半极性氮化镓半导体构件，其中所述第一静电保护层和第二静电保护层为低掺杂浓度的GaN层或InGaN层。根据本公开的半极性氮化镓半导体构件，其中所述第一静电保护层的N型掺杂浓度小于1×1018/cm3，而所述第二静电保护层P型掺杂浓度小于5×1018/cm3；根据本公开的半极性氮化镓半导体构件，其中所述所述第一静电保护层和第二静电保护层厚度为根据本公开的另一个方面，还提供了一种形成半极性氮化镓半导体构件的方法，包括：在无掺杂的氮化镓缓冲层上形成N型氮化镓层；在N型氮化镓层上形成第一静电保护层；在第一静电保护层形成有源层，其包括最多三个量子阱层；在有源层的阻挡层上形成第二静电保护层；以及在第二静电保护层上形成P型氮化镓层。根据本公开的形成半极性氮化镓半导体构件的方法，其中，所述所述第一静电保护层和第二静电保护层厚度为根据本公开的形成半极性氮化镓半导体构件的方法，其中，其中所述第一静电保护层和第二静电保护层为无掺杂的GaN层或InGaN层。根据本公开的形成半极性氮化镓半导体构件的方法，其中，所述第一静电保护层为N型掺杂浓度小于1×1018/cm3的GaN层或InGaN层，而所述第二静电保护层为P型掺杂浓度小于5×1018/cm3GaN层或InGaN层。本公开提供一种能有效改善半极性氮化镓半导体构件的ESD性能的构思，通过在N型氮化镓层和P型氮化镓层增加第一静电保护层以及在有源层与P型氮化镓层之间增加第二静电保护层增加了耗尽区的厚度，增强了反向电压，增大了半极性氮化镓半导体构件电容，从而提高半极性氮化镓半导体构件的ESD性能。此外，在第一静电保护层和第二静电保护层为低掺杂浓度的GaN层或InGaN层情况下，还可以降低正向电压，进一步提升半极性氮化镓半导体构件的电特性。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。图1所示的是根据本公开的半极性氮化镓半导体构件的分层结构的示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。除非另有定义，本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一也可以被称为第二，反之亦然。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时”或“当…时”或“响应于确定”。为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。根据本公开的氮化镓半导体构件的结构不限制为以下描述的实施例。如图1所示，氮化镓半导体构件100形成于基片110上。基片110由绝缘材料制成，例如蓝宝石或半导体材料GaN。在基片110上形成有半导体构件的基本结构层：N型GaN层120、有源层130以及P型GaN层140。在N型GaN层120和有源层130形成有第一静电保护层150。在有源层130和P型GaN层140之间，形成有第二静电保护层160。如图1所示，N型GaN层120为常规的其中掺杂有N型杂质的GaN层。在外延生长过程中，使TMG和NH3的材料气体以及SiH4的杂质气体流入反应炉，将反应炉生长温度保持在1040本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半极性氮化镓半导体构件，其包括：N型氮化镓层；P型氮化镓层；有源层，位于N型氮化镓层和P型氮化镓层之间，包括最多三个量子阱层；以及第一静电保护层，位于N型氮化镓层与有源层之间；以及第二静电保护层，位于有源层与P型氮化镓层之间。

【技术特征摘要】
1.一种半极性氮化镓半导体构件，其包括：N型氮化镓层；P型氮化镓层；有源层，位于N型氮化镓层和P型氮化镓层之间，包括最多三个量子阱层；以及第一静电保护层，位于N型氮化镓层与有源层之间；以及第二静电保护层，位于有源层与P型氮化镓层之间。2.根据权利要求1所述的半极性氮化镓半导体构件，其中所述有源层为单量子阱层。3.根据权利要求2所述的半极性氮化镓半导体构件，其中所述第一静电保护层和第二静电保护层为无掺杂的GaN层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辰，宋杰，崔周源，
申请(专利权)人：西安赛富乐斯半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61