氮化物半导体发光器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括步骤：在基板上依次沉积第一ｎ型氮化物半导体层、发光层、ｐ型氮化物半导体层和含铟的ｐ型氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述ｐ型氮化物半导体隧道结层时的基板的温度１５０℃时，在所述ｐ型氮化物半导体隧道结层上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述ｐ型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮化物半导体蒸发减少层时的基板温度时，在所述氮化物蒸发减少层上沉积第二ｎ型氮化物半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体而言涉及，且更具体而言 涉及具有隧道结的。
技术介绍
常规氮化物半导体发光二极管器件包括具有用作光提取侧的 一侧的p型 氮化物半导体层，该氮化物半导体发光二极管器件需要在该p型氮化物半导 体层上设置p侧电极以满足下面三个条件。第一个条件是p侧电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射的光为 高透射的。第二个条件是p侧电极具有允许注入电流在发光层平面中充分扩 散的电阻率和厚度。最后，第三个条件是p侧电极具有在电极和p型氮化物 半导体层之间的小接触电阻。形成在有具有用作光提取侧的 一侧的p型氮化物半导体层的氮化物半导 体发光二极管器件的p型氮化物半导体层上的p侧电极通常实施为沉积在p 型氮化物半导体层的整个表面上的由钯、镍或类似金属膜形成的半透明金属 电极。然而，这样的半透明金属电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射出的光具有约50%的低透射率。结果，氮化物半导体发光二极管器件以较 低效率提取光，且因此不能成为高亮度氮化物半导体发光二极管器件。为了解决此问题，制造了高亮度氮化物半导体发光二极管器件，从而以 沉积在p型氮化物半导体层整个表面上的氧化铟锡(ITO)透明导电膜代替 钯、镍或类似金属膜的半透明金属电极，从而更高效地提取光。具有这样的 透明导电膜的氮化物半导体发光二极管器件也允许透明导电膜与p型氮化物 半导体层之间的相关接触电阻通过热处理等而减小。此外，日本专利公开第2002-319703号公开了 一种氮化物半导体发光二 极管器件，其包括p型氮化物半导体层、位于该p型氮化物半导体层上并与 其一起提供隧道结的n型氮化物半导体层、和位于该n型氮化物半导体层上 的p侧电极。如此构建的该氮化物半导体发光二极管器件能够更有效地提取光，因为其允许从p侧电极注入的电流在形成隧道结的低电阻n型氮化物半 导体层中展宽。
技术实现思路
然而，当ITO透明导电膜温度增加从而具有高温时，其具有反向变化的 光学性质，导致对可见光的減小的透射率。此外，当使用ITO透明导电膜时， 为了防止该膜对可见光的透射率降低，限制了形成ITO透明导电膜之后的工 艺中的温度范围。此外，ITO透明导电膜也被大电流密度操作所损伤并变黑。此外，如日本专利公开第2002-319703号所描述的具有隧道结的氮化物 半导体发光二极管器件允许载流子通过该隧道结隧穿，其概率通常由下面的 公式表示r/ = exp((—87T(2mC2￡:g-2)/(3^^)) ......( 1 )其中Tt:隧穿概率me:导电电子的有效质量 Eg:能隙 q: 电子电祠二 h:普朗克常数 ￡:施加到隧道结的电场 如公式(l)中所表示，为了提高隧穿概率Tt并实现在隧道结处减少电 压的损失，首先需要提高施加到隧道结的电场s,且为了增加电场s,需要在 n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层中形成隧道结的各个部分提供提 高的离化杂质浓度。然而，氮化物半导体提供受主能级，该受主能级由通常用作p型掺杂剂 的镁提供、相对于其价带更深、并具有小的激活率(activation ratio )。因此 难以获得具有高离化杂质浓度的p型氮化物半导体。此外，如公式(l)所表示，为了提高隧穿概率Tt,还需要降低隧道结 的能隙Eg。通过考虑上述情况，日本专利公开第2002-319703号所描述的最优选的 结构应该是例如在第四示例等所描述的，提供具有载流子密度为1 x I019/cm3 的p型lnQJ8Ga().82N层和载流子密度为1 x io2Q/cm3的n型Ino.l8Gao.82N层的隧道结。然而，在这些示例中，在提供n型In0.18Gaa82N层之后，中间产物被加 热到1050 °C的高温，这时形成隧道结的p型InQ., 8Gaa82N层和n型In。., 8Gaa82N 层具有由其蒸发的In组分。这增加了隧道结的能隙Eg,提供了降低的隧穿 概率，并因此提供了隧穿结处增加的电压损失，导致增加的驱动电压。此外，如果隧道结由In组分增加以提供增加的隧穿概率的p型InGaN 层和n型InGaN形成，形成隧道结的p型InGaN层和n型InGaN层将具有 小于发光层的带隙并吸收从发光层发射的光，且因此该器件以较低的效率提 取光。考虑到上述情况，本专利技术构思了一种氮化物半导体发光器件的制造方 法，能够减小具有隧道结的氮化物半导体发光器件的驱动电压，并且更高效 地提取光。本方法是制造氮化物半导体发光器件的方法，包括步骤在基板上依次 沉积第一n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层和含铟的p型 氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述p型氮化物半 导体隧道结层时的基板的温度15(TC时，在所述p型氮化物半导体隧道结层 上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所 述p型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮 化物半导体蒸发减少层时的基板溫度时，在所述氮化物蒸发减少层上沉积第 二n型氮化物半导体层。此外在本方法中，可以在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积n型氮 化物半导体隧道结层，以共同形成隧道结，且此后所述氮化物半导体蒸发减 少层沉积在所述n型氮化物半导体隧道结层上。此外在本方法中，优选第二 n型氮化物半导体层在所述基板的温度至少 为900°C且最多为1000°C时沉积。此外在本方法中，优选所述氮化物半导体蒸发减少层至少为5nm厚。因此本专利技术可以提供制造，其能够减 小具有隧道结的氮化物半导体发光器件的驱动电压并还能够更高效地提取 光。通过结合附图对本专利技术的下述具体描述中，本专利技术的上述和其他目的、 特点、方面和优点将变得更为明显。附图说明图1 -9是示出根据本专利技术的的一个 示例的工艺的示意性剖面图10示出根据本专利技术的在从p型氮 化物半导体层到第二n型氮化物半导体层的生长中基板温度变化的示例；图11是在第一到第三示例中的氮化物半导体发光二极管器件的示意性 剖面图12示出在生长第一示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN 蒸发减少层中蓝宝石基板温度与器件驱动电压之间的关系；图13示出在生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN 层中蓝宝石基板温度与器件驱动电压之间的关系；图14示出在生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN 层中蓝宝石基板温度与器件光输出之间的关系；图15示出第三示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN蒸发减 少层的厚度与器件驱动电压之间的关系。具体实施例方式此后将描迷制造氮化物发光器件的本专利技术的一个示例。在附图中，相同 的附图标记代表相同或相似的元件等。起初，如图1所示，在基板1上例如通过金属化学气相沉积(MOCVD) 生长第一 n型氮化物半导体层2。.基板1例如可以是硅基板、砷化镓基板、 碳化硅基板、氧化锌基板、蓝宝石基板等。作为第一n型氮化物半导体层2, 可以生长例如掺杂n型杂质的氮化物半导体晶体。注意在本专利技术中，n型杂 质可以由例如硅(Si)、锗(Ge)等提供。此外，在基板1和第一 n型氮化 物半导体层2之间可以插入例如由氮化物半导体和/或非掺杂氮化物半导体 或其他类似层形成的低温緩沖层。接着，如图2所示，在第一n型氮化物半导体层2上例如通过MOCVD 生长发光层3。作为发光层3，可以生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括步骤：在基板上依次沉积第一ｎ型氮化物半导体层、发光层、ｐ型氮化物半导体层和含铟的ｐ型氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述ｐ型氮化物半导体隧道结层时的所述基板的温度１５０℃时，在所述ｐ型氮化物半导体隧道结层上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述ｐ型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮化物半导体蒸发减少层时的所述基板的温度时，在所述氮化物蒸发减少层上沉积第二ｎ型氮化物半导体层。

【技术特征摘要】
JP 2006-11-22 315296/061、一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括步骤在基板上依次沉积第一n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层和含铟的p型氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述p型氮化物半导体隧道结层时的所述基板的温度150℃时，在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述p型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮化物半导体蒸发减少层时的所述基板的温度时...

【专利技术属性】
技术研发人员：驹田聪，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]