用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法技术

本发明专利技术提供用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，在该方法中p型覆层具有均一的Mg浓度。p型覆层具有其中交替和重复地沉积AlGaN和InGaN的超晶格结构，并且在其中Mg掺杂剂气体的供给量不同的前过程和后过程的两个阶段中形成。在后过程中Mg掺杂剂气体的供给量是前过程中的一半或更少。在前过程中的第一p型覆层的厚度为是p型覆层的60%或更少，并且为或更小。

【技术实现步骤摘要】
用于制造第11 I族氮化物半导体发光器件的方法
本专利技术涉及用于制造第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。
技术介绍
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ρ型覆层以防止电子越过发光层泄露到ρ型接触层的侧面，这样将电子限制在发光层中。在ρ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ρ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ρ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ρ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ρ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ρ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。
技术实现思路
鉴于前述内容，本专利技术的一个目的是消除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。本专利技术是用于制造第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ρ型覆层，所述后过程用于通过MOCVD在第一 ρ型覆层上形成第二 ρ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AlxGayInzN(x+y+z =1，0<χ ≤ 1，0≤ y ≤ 1，0≤ζ<1)表示的半导体，例如 AIN、AlGaN、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AlGalnN。P型覆层可包括单层或多层，并且还具有超晶格结构。它们包含在本专利技术的“由包含Al的第III族氮化物半导体形成的ρ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A I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 ρ型覆层的Al组成比。本文所用的“Al组成比”定义为当第III氮族半导体的第III族金属中所有第III族原子的摩尔百分比是100摩尔％时的Al摩尔百分比(摩尔％)。即IOOx (% )是由式AlxGayInzN(x+y+z=l,O ^ x ^ 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ z ^ I)表示的第 III 氮族半导体中的 Al组成比。前过程和后过程可包括其中Mg掺杂剂气体的供给量不同的多个过程。这种情况下，后过程中的Mg掺杂剂气体的平均供给量可以是前过程中的一半或更少。在满足上述条件的范围内，可以连续或阶梯式改变Mg掺杂剂气体的供给量。例如，当ρ型覆层具有其中AlGaN和InGaN交替并重复地沉积的超晶格结构时，可以在形成AlGaN层和InGaN层时供给Mg掺杂剂气体，或者仅在形成AIGaN层时供给Mg掺杂剂气体以满足前过程和后过程中Mg掺杂剂气体的供给量的条件。P型覆层优选具有赢或更大的厚度。这是因为，当厚度小于50Λ时，它不足以充当覆层。厚度优选为ιοοοΛ或更小。这是因为，当厚度大于ιοοοΛ时，结晶度变差。更优选地，P型覆层具有IGGi至500盖的厚度。第一 P型覆层的厚度优选为P型覆层厚度的60%或更少，为Igoi!或更小。这样的厚度可以使得在P型覆层中不发生因为Mg掺杂引起的缺陷。更优选地，第一 P型覆层的厚度优选为P型覆层厚度的50%或更少，为1401或更小。在后过程中Mg掺杂剂气体的供给量控制为在前过程中的一半或更少，以实现在P型覆层不发生晶体缺陷的Mg浓度(考虑到由于记忆效应(memory effect)引起的Mg掺杂)。可以通过例如Mg掺杂剂气体的摩尔分压或流量来控制Mg掺杂剂气体的供给量。在后过程中的Mg掺杂剂气体的供给量可以为O。这是因为，即使供给量为0，由于记忆效应，第III氮族半导体也掺杂有Mg。在后过程中的Mg掺杂剂气体的供给量优选为前过程中的四分之一或更少。此外，优选地，在前过程和后过程中供给Mg掺杂剂气体，使得总ρ型覆层中的平均Mg浓度为I X IO1Vcm3至5X 1027cm3。这样的总ρ型覆层的平均Mg浓度不影响器件特性，即使P型覆层通过改变Mg掺杂剂气体供给量以两个阶段来形成也是如此。更优选地，Mg 浓度为 1.0XlO2Vcm3 至 2.0XlO2Vcm30根据本专利技术，在ρ型覆层的厚度方向上实现了均一的Mg浓度，由此消除了 ρ型覆层中的载流子分布的不均匀性。这样，由不均匀的载流子分布引起的对发光层中的空穴注入效率的不良影响减少，并且对器件特性如发光性能的不良影响减少。【附图说明】由于本专利技术的多种其它目的、特征以及许多伴随的优点在结合附图考虑以及参考下列详细描述的优选实施方案时变得更好理解，所以它们将变得容易理解，在附图中:图1示出根据实施方案I的发光器件的结构；图2示出ρ型覆层16的结构；图3示出ρ型覆层17的结构；图4Α至4C为示出根据实施方案I制造发光器件的过程的示意图；图5Α和5Β为不出用于形成P型覆层16的过程的不意图；图6为示出根据实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，所述第III族氮化物半导体发光器件具有在发光层上的p型覆层，所述p型覆层包含含有Al的第III族氮化物半导体，其中以其中通过MOCVD在所述发光层上形成第一p型覆层的前过程以及以其中通过MOCVD在所述第一p型覆层上形成第二p型覆层的后过程来形成所述p型覆层;并且在所述后过程中Mg掺杂剂气体的供给量是在所述前过程中Mg掺杂剂气体的供给量的一半或更少。

【技术特征摘要】
2012.09.21 JP 2012-2083571.一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，所述第III族氮化物半导体发光器件具有在发光层上的P型覆层，所述P型覆层包含含有Al的第III族氮化物半导体，其中 以其中通过MOCVD在所述发光层上形成第一 P型覆层的前过程以及以其中通过MOCVD在所述第一 P型覆层上形成第二 P型覆层的后过程来形成所述P型覆层；并且 在所述后过程中Mg掺杂剂气体的供给量是在所述前过程中Mg掺杂剂气体的供给量的一半或更少。2.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所述前过程中Al原料气体的供给量比在所述后过程中Al原料气体的供给量增加1%至10%。3.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述第一 P型覆层的厚度为所述P型覆层的厚度的60%或更少，并且为1?)羞或更小。4.根据权利要求2所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述第一 P型覆层的厚度为所述P型覆层的厚度的60%或更少，并且为160羞或更少。5.根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述P型覆层的厚度为SGl或更大。6.根据权利要求2所述的用于制造第II...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫崎敦嗣，奥野浩司，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：