降低或者消除Ⅲ-氮化物结构中的纳米管缺陷制造技术

本发明专利技术的实施例包括布置在n型区与p型区之间的Ⅲ-氮化物发光层、包括纳米管缺陷的Ⅲ-氮化物层和布置在Ⅲ-氮化物发光层与包括纳米管缺陷的Ⅲ-氮化物层之间的纳米管终止层。纳米管在纳米管终止层中终止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】降低或者消除II1-氮化物结构中的纳米管缺陷
本专利技术涉及降低或者消除II1-氮化物结构中的纳米管缺陷。
技术介绍
包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器的半导体发光器件处于当前可用的最高效的光源之中。能够跨可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中的当前感兴趣的材料系统包括II1-V族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，其也被称为II1-氮化物材料。典型地，II1-氮化物发光器件通过借由金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或者其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、II1-氮化物或者其它适合的衬底上外延生长不同组分和掺杂物浓度的半导体层的叠层来制作。叠层通常包括形成在衬底之上的掺杂有例如Si的一个或多个η型层、形成在一个或多个η型层之上的有源区中的一个或多个发光层以及形成在有源区之上的掺杂有例如Mg的一个或多个P型层。电气接触形成在η和P型区上。 II1-氮化物器件通常生长在蓝宝石、Si或SiC衬底上。由于衬底材料与II1-氮化物半导体材料之间的晶格常数和热膨胀系数中的差异，在生长期间在半导体中形成缺陷，其可能限制II1-氮化物器件的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是降低或者消除II1-氮化物结构中的纳米管缺陷。 本专利技术的实施例包括布置在η型区与P型区之间的II1-氮化物发光层、包括纳米管缺陷的II1-氮化物层和布置在II1-氮化物发光层与包括纳米管缺陷的II1-氮化物层之间的纳米管终止层。纳米管在纳米管终止层中终止。 本专利技术的实施例包括布置在η型区与P型区之间的II1-氮化物发光层，以及可以掺杂有受主的II1-氮化物层。η型区布置在掺杂有受主的II1-氮化物层与发光层之间。受主可以是例如镁。 根据本专利技术的实施例的方法包括在生长衬底之上生长II1-氮化物层，II1-氮化物层包括纳米管缺陷，在II1-氮化物层之上生长纳米管终止层，以及在纳米管终止层之上生长II1-氮化物发光层。纳米管在纳米管终止层中终止。 【附图说明】 图1图示了生长在衬底上的II1-氮化物成核层。 图2图示了生长在图1中图示的结构之上的有源区和高温层中的纳米管的形成。 图3图示了包括纳米管终止结构的II1-氮化物结构。 图4图示了包括多个受主掺杂层的纳米管终止结构。 图5图示了包括受主掺杂层和附加层的纳米管终止结构。 图6图示了超晶格纳米管终止结构。 图7图示了形成到倒装芯片器件中的图3的结构。 图8图示了并入到静电放电保护电路中的纳米管终止结构。 图9是图8中图示的结构的电路图。 【具体实施方式】 图1和2图示了在本文中被称为纳米管的缺陷类型的形成。纳米管由于其大尺寸——通常数微米长，以及直径中的数十或数百埃——而是特别成问题的缺陷。例如，在II1-氮化物材料中，纳米管可以在一些实施例中至少10 A宽，以及在一些实施例中不大于500A宽。在诸如SiC之类的一些材料中，纳米管可以是I微米宽，或者甚至更宽。纳米管可能由诸如GaN膜中的氧、硅、镁、铝和铟之类的杂质造成。纳米管还可能涉及衬底表面上的杂质或缺陷，诸如刮痕，或者纳米管可能存在于衬底自身中，并且可能从衬底继续到生长在衬底上的II1-氮化物材料中。纳米管通常以?106 cm—2的密度形成在II1-氮化物器件中，所述密度比典型的II1-氮化物器件中的位错密度(其可以从?107 cm-2变化到?101° cm_2)低得多。 在图1中，低温成核层12 (通常GaN或AlN)沉积在衬底10上，所述衬底10可以是例如蓝宝石、SiC、S1、复合衬底或者任何另一适合的衬底。成核层12通常是例如以低于800°C的温度沉积的多晶或者非晶层。然后，以高于沉积温度的温度对成核层12进行退火。当成核层12被退火时，成核层在衬底上形成成核层的小分离岛14。 在图2中，高温II1-氮化物层16 (通常GaN)生长在成核层12之上以减小器件中的线位错的密度，以及创建其上可以生长有源区和其它器件层的光滑、均匀的表面。高温层16初始在岛14上成核，这导致单独的岛18A、18B、18C和18D，其最终合并到光滑、均匀的膜中。岛之间的大多数边界合并以形成光滑均匀的膜，但是诸如岛18A与18B之间的边界或者岛18C与18D之间的边界之类的这些边界可能包含一个或多个位错，因此引起线位错密度?107 cm_2到101° cm_2。虽然大多数岛合并，但是在一些岛之间留有间隙，并且这些间隙形成时常被称为纳米管的长窄缺陷。一个这样的纳米管20在图2中被图示在岛18B与18C之间。在诸如LED之类的II1-氮化物器件中，发光或者有源区22生长在高温层16上方。纳米管20可能蔓延靠近有源区22或者到有源区22中而形成受损区域24。有源区中的这些受损区域可能造成低劣的LED性能和低劣的可靠性，并且因此是不合期望的。 在本专利技术的实施例中，防止纳米管蔓延到稍后生长层或者降低纳米管的尺寸的结构(其在本文中被称为“纳米管终止结构”或者NTS)在有源区之前生长。图3图示了包括NTS的II1-氮化物结构。在图3中，高温层16 (通常未掺杂或者η型GaN层)生长在衬底上的成核层(未示出)之上，如以上在图1和2中所描述的那样。高温层可能包括一个或多个纳米管20。NTS 26生长在包括纳米管20的高温层16之上。NTS 26的至少一部分可以未被有意地掺杂、掺杂有诸如镁之类的受主或者掺杂有诸如Si之类的施主。 η型区28生长在NTS 26之上，其后是有源区30，其后是ρ型区32。适合的发光区30的示例包括单个厚或薄发光层，或者包括通过阻挡层分离的多个薄或厚发光层的多量子阱发光区。在发射可见光的器件中，有源区30中的发光层典型地是InGaN。在发射UV光的器件中，有源区30中的发光层可以是GaN或者AlGaN。η型区28和ρ型区32中的每一个可以包括不同组分、厚度和掺杂物浓度的多个层，包括未被有意地掺杂的层或者相反导电类型的层。在一个示例中，η型区28包括掺杂有Si的至少一个η型GaN层，有源区30包括通过GaN阻挡层分离的InGaN量子阱层，并且P型区32包括掺杂有Mg的至少一个ρ型GaN或者AlGaN层。 在一些实施例中，NTS 26是低温GaN层。例如，低温GaN NTS可以以低于高温GaN层16的生长温度近似100到200°C的温度来生长。该低温GaN NTS可以在一些实施例中至少为10 nm厚，在一些实施例中不大于40 nm厚，在一些实施例中25 nm厚，在一些实施例中至少100 nm厚，在一些实施例中不大于I微米厚，以及在一些实施例中0.5微米厚。低温GaN层是基本上单晶层，并且其可以是掺杂或者未掺杂的。 在一些实施例中，NTS 26是包括铝的II1-氮化物层，诸如AlN、AlGaN、AlBGaN或者AlInGaN。AlxGa1J NTS中的组分x可以在一些实施例中至少为0.1，在一些实施例中不大于0.5，在一些实施例中至少0.2，以及在一些实施例中不大于0.3。在一个示例中，AlxGahNNTS层在X = 0.25处为150 A厚。关于厚度和组分的上限由针对GaN上的Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：布置在n型区与p型区之间的Ⅲ‑氮化物发光层；以及掺杂有受主的Ⅲ‑氮化物层，其中n型区布置在掺杂有受主的Ⅲ‑氮化物层与发光层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.11 US 61/6702571.一种器件，包括: 布置在η型区与P型区之间的II1-氮化物发光层；以及 掺杂有受主的II1-氮化物层，其中η型区布置在掺杂有受主的II1-氮化物层与发光层之间。2.权利要求1的器件，还包括包括纳米管缺陷的层，其中掺杂有受主的II1-氮化物层布置在包括纳米管缺陷的层与发光层之间，其中纳米管缺陷在掺杂有受主的II1-氮化物层中终止。3.权利要求1的器件，其中受主是镁。4.权利要求3的器件，其中掺杂有受主的II1-氮化物层与η型层共同电气连接。5.权利要求1的器件，其中掺杂有受主的II1-氮化物层是第一镁掺杂层，器件还包括布置在第一镁掺杂层与发光层之间的第二镁掺杂层。6.权利要求5的器件，其中第一镁掺杂层被掺杂到比第二镁掺杂层更低的镁浓度。7.权利要求1的器件，还包括布置在掺杂有受主的II1-氮化物层与II1-氮化物发光层之间的包括铝的层。8.权利要求1的器件，其中II1-氮化物发光层与掺杂有受主的II1-氮化物层间隔至少I微米。9.一种器件，包括: 布置在η型区与P型区之间的II1-氮化物发光层； 包括纳米管缺陷的II1-氮化物层；以及 布置在II1-氮化物发光层与包括纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：PN格里洛特，IH维德森，T恩沙尼安，PP德布，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL