纳米结构半导体发光器件制造技术

本发明专利技术的一个实施例提供了一种纳米结构半导体发光器件，其包括：基础层，其由第一导电类型的半导体构成；绝缘层，其形成在基础层上并且具有暴露出基础层的部分区域的多个开口；纳米核，其形成在基础层的暴露的区域中的每一个上，由第一导电类型的半导体构成，并且具有晶面与其侧表面的晶面不同的上端部分；在纳米核的表面上接连形成的有源层和第二导电类型的半导体层；以及电流阻挡中间层，其形成在纳米核的上端部分上，以位于有源层与纳米核之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种纳米结构半导体发光器件。
技术介绍
诸如发光二极管(LED)的半导体发光器件是一种包括在其中的材料发射光的器件。在LED中，根据电子-空穴复合产生的能量被转化为光以从LED发射。LED在照明装置和显示装置中被广泛用作光源，这样，易于加速其发展。近来，开发了利用纳米结构的半导体发光器件作为新的半导体发光器件技术。利用纳米结构的半导体发光器件的发光效率明显改进，这是由于发光面积通过纳米结构而明显增大以及具有提高的晶体质量。另外，可防止由于压电极化导致的效率下降，并且还可改进下降特性。然而，在纳米结构中，其末梢的晶面可与其其它面不同，并且在这种情况下，即使在相同条件下生长有源层的情况下，位于末梢中的有源层也可具有不同的成分。因此，可发射具有与其它区的波长不同的波长的光。另外，形成在末梢上的半导体层相对薄，产生漏电流的可能性高。
技术实现思路
技术问题本公开的一方面可提供一种新的纳米结构半导体发光器件，其能够解决可在纳米结构中导致的漏电流并且减轻发射的光的波长改变。技术方案为了解决上述技术问题，根据示例性实施例，一种纳米结构发光器件包括：基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口中的每一个暴露出基础层的一部分；多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳米核中的每一个包括末梢部分，末梢部分的晶面与侧表面的晶面不同；按次序布置在所述多个纳米核中的每一个的表面上的有源层和第二导电类型的氮化物半导体层；以及电流阻挡中间层，其在所述多个纳米核中的每一个与有源层之间布置在所述多个纳米核中的每一个的末梢部分上。电流阻挡中间层可包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第二导电类型的杂质的氮化物。电流阻挡中间层的厚度可为50nm或更大。电流阻挡中间层的杂质浓度可为1.0×1016/cm3或更大。纳米核中的每一个的侧表面上的晶面可垂直于基础层的上表面。纳米核、有源层和第二导电类型的氮化物半导体层中的每一个可包括氮化物单晶体，并且电流阻挡中间层可包括氮化物单晶体。纳米核中的每一个的侧表面可包括m面，并且末梢部分的表面可包括r面。纳米结构发光器件还可包括位于第二导电类型的氮化物半导体层上的欧姆接触电极。根据示例性实施例，一种纳米结构发光器件包括：基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口中的每一个暴露出基础层的一部分；多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳米核中的每一个包括末梢部分，末梢部分的晶面与侧表面的晶面不同；按次序布置在所述多个纳米核中的每一个的表面上的有源层和第二导电类型的氮化物半导体层；以及电流阻挡中间层，其在有源层与第二导电类型的氮化物半导体层之间，并且位于与所述多个纳米核中的每一个的末梢部分对应的区上。在电流阻挡中间层中，在与所述多个纳米核中的每一个的侧表面对应的区上的部分的厚度可小于在与末梢部分对应的区上的部分的厚度。电流阻挡中间层可包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第一导电类型的杂质的氮化物。在与末梢部分对应的区上的部分的厚度可为50nm或更大，并且在与侧表面对应的区上的部分的厚度可为20nm或更小。在与侧表面对应的区上的部分的杂质浓度和在与末梢部分对应的区上的部分的杂质浓度相同，并且电流阻挡中间层的杂质浓度可为1.0×1016/cm3或更大。电流阻挡中间层延伸至绝缘层。在这种情况下，在电流阻挡中间层中，在与末梢部分对应的区上的部分的厚度为50nm或更大，并且在与侧表面对应的区上的部分的厚度为5nm至20nm。根据示例性实施例，一种纳米结构发光器件包括：基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口中的每一个暴露出基础层的一部分；多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳米核中的每一个包括末梢部分，末梢部分的晶面与侧表面的晶面不同；按次序布置在所述多个纳米核中的每一个的表面上的有源层和第二导电类型的氮化物半导体层；第一电流阻挡中间层，其在有源层与第二导电类型的氮化物半导体层之间，并且位于与所述多个纳米核中的每一个的末梢部分对应的区上；以及第二电流阻挡中间层，其在所述多个纳米核中的每一个与有源层之间布置在所述多个纳米核中的每一个的末梢部分上。第二电流阻挡中间层延伸至绝缘层，并且在第二电流阻挡中间层中，在与所述多个纳米核中的每一个的侧表面对应的区上的部分的厚度小于与末梢部分对应的区上的部分的厚度。第一电流阻挡中间层包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第二导电类型的杂质的氮化物，并且第二电流阻挡中间层包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第一导电类型的杂质的氮化物。有益效果可减轻由于纳米发光结构产生的漏电流。具体地说，可有效地阻挡位于纳米发光结构的末梢部分中的区中的漏电流，由此提供高效的半导体发光器件。在特定实施例中，还可改善在绝缘层与半导体层之间产生的漏电流。另外，由于仅形成在纳米发光结构中的单晶面上的有源层区可参与发光，从而提高了光学性能。以上技术方案和效果不限于上述的这些。本公开的以上和其它目的、特征、方面和优点将根据结合附图给出的本公开的以下详细描述而变得更加清楚。附图说明图1是示出根据本公开的示例性实施例的纳米结构半导体发光器件的剖视图。图2和图3是示意性地示出在本公开的示例性实施例中采用的纳米核的示例的立体图。图4至图8是示出制造根据本公开的示例性实施例的纳米结构半导体发光器件的方法的示例的主要处理的剖视图。图9和图10是示出具有各种形状的开口的掩模的各个示例的平面图。图11和图12是示出具有各种形状的开口的掩模的各个示例的剖视图。图13和图14是示出可应用于图7的热处理或再生长的示意图。图15至图19是示出相对于图8所示的产品形成电极的主要处理的剖视图。图20至图23是示出利用图11所示的掩模获得纳米核的处理的剖视图。图24是通过对实验性示例中采用的掩模成像而获得的扫描电镜(SEM)照片。图25中的(a)和(b)是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米结构发光器件，包括：基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口中的每一个暴露出基础层的一部分；多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳米核中的每一个包括末梢部分，所述末梢部分的晶面与侧表面的晶面不同；按次序布置在所述多个纳米核中的每一个的表面上的有源层和第二导电类型的氮化物半导体层；以及电流阻挡中间层，其在所述多个纳米核中的每一个与有源层之间布置在所述多个纳米核中的每一个的末梢部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 KR 10-2013-0131310;2013.12.26 KR 10-2011.一种纳米结构发光器件，包括：
基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；
绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口
中的每一个暴露出基础层的一部分；
多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电
类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳米核中的每一个包括末梢
部分，所述末梢部分的晶面与侧表面的晶面不同；
按次序布置在所述多个纳米核中的每一个的表面上的有源层和
第二导电类型的氮化物半导体层；以及
电流阻挡中间层，其在所述多个纳米核中的每一个与有源层之
间布置在所述多个纳米核中的每一个的末梢部分上。
2.根据权利要求1所述的纳米结构发光器件，其中，电流阻挡
中间层包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第二导电类型的杂质的氮化
物。
3.根据权利要求2所述的纳米结构发光器件，其中，电流阻挡
中间层的厚度为50nm或更大。
4.根据权利要求3所述的纳米结构发光器件，其中，电流阻挡
中间层的杂质浓度为1.0×1016/cm3或更大。
5.根据权利要求1所述的纳米结构发光器件，其中，纳米核的
侧表面上的晶面垂直于基础层的上表面。
6.根据权利要求1所述的纳米结构发光器件，其中，纳米核、
有源层和第二导电类型的氮化物半导体层中的每一个包括氮化物单
晶体，并且电流阻挡中间层包括氮化物单晶体。
7.根据权利要求1所述的纳米结构发光器件，还包括额外的电
流阻挡中间层，其在有源层与第二导电类型的氮化物半导体层之间，
并且位于与所述多个纳米核中的每一个的末梢部分对应的区上。
8.根据权利要求7所述的纳米结构发光器件，其中，所述额外
的电流阻挡中间层包括未掺杂的氮化物或者掺杂有第一导电类型的
杂质的氮化物。
9.根据权利要求7所述的纳米结构发光器件，其中，所述额外
的电流阻挡中间层形成为从与末梢部分对应的区延伸至与纳米核中
的每一个的侧表面对应的区。
10.根据权利要求9所述的纳米结构发光器件，其中，在所述
额外的电流阻挡中间层中，与侧表面对应的区上的部分的厚度小于与
末梢部分对应的区上的部分的厚度。
11.根据权利要求9所述的纳米结构发光器件，其中，与侧表
面对应的区上的部分延伸至绝缘层的表面。
12.一种纳米结构发光器件，包括：
基础层，其由第一导电类型的氮化物半导体材料形成；
绝缘层，其布置在基础层上并且具有多个开口，所述多个开口
中的每一个暴露出基础层的一部分；
多个纳米核，其分别布置在所述多个开口中，并且由第一导电
类型的氮化物半导体材料形成，所述多个纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐软瑀，金定燮，崔荣进，丹尼斯·桑尼科夫，成汉珪，千大明，许在赫，
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