半导体发光器件及其制造方法技术

本公开提供了半导体发光器件及其制造方法。半导体发光器件包括由III族氮化物半导体配置的基底层、形成在基底层的III族元素极性表面上的极性修改层、以及形成在极性修改层上的具有多层结构的III族氮化物半导体的发光叠层，该多层结构中的至少一层的上表面由N极性表面形成。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2012年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0128928的优先权，其公开通过引用方式并入于此。
本公开涉及发光器件及其制造方法。
技术介绍
发光二极管（LED）是当在其上施加电流时能够通过在p型和n型半导体之间的结处的电子和空穴的复合来生成各种颜色的光的半导体发光器件。与基于灯丝的发光器件相比，所述半导体发光器件具有诸如寿命相对较长、电力消耗低、初始操作特性优良等有利特点。因此，对半导体发光器件的需求不断增加。特别是，能够发出具有蓝色系列短波长区域的光的III族氮化物半导体最近凸显出来。在开发了使用所述氮化物半导体的发光二极管后，为了增大其实际应用的范围，已进行了大量的技术开发，使得已积极地开展对用于普通照明装置和现场发光装置的光源的研究。特别地，根据相关技术，氮化物发光器件主要已被用作应用于低输入高输出的移动产品的部件，最近，其实际应用的范围已扩展到高电流高输出领域。在由氮化物半导体配置的LED的情况下，半导体外延层（例如，GaN层）的表面（例如，上表面）被设为由Ga结束的Ga极性类型表面。在如上所述的Ga极性表面（Ga-polar surface）上生长LED结构的情况下，InGaN有源层和P-GaN层具有0.43eV的导带偏移。然而，0.43eV不是足以防止电子漏电流发生的量值。因此，在LED器件工作时由于电子的外溢而生成漏电流。这可能会使发光效率降低。此外，在Ga极性表面上形成LED的情况下，由于压电场，在N-GaN层和有源层的界面处形成大约0.34eV的（例如，针对电子的）能量势垒，并且类似地，在P-GaN层和有源层的界面处也形成预定量的（例如，针对空穴的）能量势垒。由于上述势垒干扰电子和空穴的顺利注入，可能不利地增加LED工作电压。因此，需要一种具有优良内部量子效率用于改良的发光效率的半导体发光器件。同样需要一种制造所述半导体发光器件的方法。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及通过使电子和空穴更加有效地注入到有源层从而能够具有改良的发光效率的发光器件。本公开的另一方面涉及有效地制造所述发光器件的方法。本公开的一个方面涉及一种半导体发光器件，其包括：基底层，其由III族氮化物半导体配置；极性修改层，其形成在基底层的III族元素极性表面上；以及发光叠层，其具有形成在极性修改层上的多层结构的III族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N极性表面。基底层可以由AlN形成。基底层的上表面可以被形成为Al极性表面。极性修改层可以由形成基底层的材料的氧化物形成。极性修改层可以由Al氧化物形成。极性修改层可以由形成基底层的材料的氮化物形成。发光叠层可以包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，每层均由III族氮化物半导体形成。第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层顺序地布置在极性修改层上。发光叠层中，至少第一导电半导体层的上表面可以由N极性表面形成。第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的各个上表面可以由N极性表面形成。基底层可以形成在由不同于基底层的材料所形成的衬底上。衬底可以由蓝宝石形成，并且衬底朝向基底层的表面可以是Al极性表面。基底层可以由AlN形成，在基底层与衬底之间可以不具有由GaN形成的不同基底层。基底层可以具有20至200nm的厚度。极性修改层可以具有0.3至10nm的厚度。根据本公开的另一方面，提供了一种半导体发光器件，其包括：衬底；在衬底上形成的基底层，该基底层由AlN形成并且具有Al极性上表面；极性修改层，其形成在Al极性上表面上并且由Al氧化物形成；以及氮化物半导体层，其形成在极性修改层上并且具有N极性上表面。根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体发光器件的方法，该方法包括步骤：在衬底上形成由III族氮化物半导体配置的基底层；通过至少对基底层的上表面进行氧化或氮化处理来形成极性修改层；以及在极性修改层上形成发光叠层，该发光叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。形成极性修改层的步骤可以包括通过对基底层的上表面进行氧化来形成具有一至十个原子层的氧化膜。形成极性修改层的步骤可以在臭氧气体气氛下执行。形成发光叠层的步骤可以包括在第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层中的至少一个的上表面上形成N极性表面。附图说明如附图所示，根据对本专利技术构思的实施例的具体描述，本公开的前述和其他特征将清晰明了，附图中不同的视图中相同的参考标记可以指代相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，而重点在于说明本专利技术构思的实施例的原理。在附图中，为了清楚起见可能夸大各层和各区域的厚度。图1是根据本公开的实施例的半导体发光器件的示意性截面图。图2、图3、图6和图11是示出了制造根据本公开的实施例的半导体发光器件的方法中的各个处理的示意性截面图。图4和图5示出了处于结合状态下的原子,从而提供基底层表面由于氧化处理被修改的方面。图7和图8示出了在Ga极性表面发光器件和N极性表面发光器件内部的各个位置处的带隙能量和电流密度。图9是基于Ga极性表面和N极性表面发光器件中的电压来比较电流密度的仿真图。图10是基于Ga极性表面和N极性表面发光器件中的电流密度来比较内部量子效率的仿真图。图12和图13是根据本公开的另一实施例的半导体发光器件的示意性截面图。图14和图15示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于封装的示例。图16和图17示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于背光单元的示例。图18示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于照明装置的示例。图19示出了将根据本公开的实施例的半导体发光器件应用于照明灯的示例。具体实施方式在下文中，将参照附图具体地描述本公开的实施例。然而，本公开可以通过很多不同形式来实施，而不应解释为限制于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开透彻且完整，并且将全面地向本领域技术人员表达本专利技术构思的范围。参照图1，半导体发光器件100可以包括布置在衬底101上的发光结构。也就是，半导体发光器件100可以包括具有第一导电半导体层104、有源层105以及第二导电半导体层106的发光叠层（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光器件，包括：基底层，其包括III族氮化物半导体；极性修改层，其布置在所述基底层的III族元素极性表面上；以及发光叠层，其具有布置在所述极性修改层上的多层结构的III族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N极性表面。

【技术特征摘要】
2012.11.14 KR 10-2012-01289281.一种半导体发光器件，包括：
基底层，其包括III族氮化物半导体；
极性修改层，其布置在所述基底层的III族元素极性表面上；
以及
发光叠层，其具有布置在所述极性修改层上的多层结构的III
族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N
极性表面。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述基底层包括
AlN。
3.如权利要求2所述的半导体发光器件，其中所述基底层的上
表面包括Al极性表面。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层
包括由所述基底层的材料得到的氧化物。
5.如权利要求4所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层
包括Al氧化物。
6.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述极性修改层
包括由所述基底层的材料得到的氮化物。
7.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述发光叠层包
括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，每层均包括III
族氮化物半导体。
8.如权利要求7所述的半导体发光器件，其中所述第一导电半

\t导体层、所述有源层和所述第二导电半导体层顺序地布置在所述极性
修改层上。
9.如权利要求8所述的半导体发光器件，其中在所述发光叠层
中，至少所述第一导电半导体层的上表面包括N极性表面。
10.如权利要求8所述的半导体发光器件，其中所述第一导电
半导体层、所述有源层和所述第二导电半导体层的各个上表面包括N
极性表面。
11.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述基底层形
成在包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相沌，徐钟旭，韩尚宪，
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