发光器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供发光器件及其制造方法。发光器件包括提供在衬底和包括高熔点金属的半导体层之间的缓冲层。在发光器件的构造方法中，形成包括高熔点金属的缓冲层，并在缓冲层上形成半导体层。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本专利技术根据35 U.S.C.119和35 U.S.C.365要求韩国专利申请10-2006-0033828(2006年4月14日提交)的优先权，其全部引入作为参考。
技术介绍
通常，半导体发光器件具有包含有紫外区，蓝光区和绿光区的发光范围。具体地，GaN基发光器件被应用于蓝/绿发光二极管(LED)的光学装置以及具有高速交换和高输出功率性能的电子器件比如金属半导体场效应晶体管(MESFET)、异质结场效应晶体管(HEMT)等。图1是现有技术发光器件10的侧面剖视图。参考图1，构造现有技术的发光器件10使得n型GaN层13、有源层15和p型GaN层17顺序地层叠在衬底11上，所述衬底11主要地由蓝宝石或SiC形成。硅掺杂于n型GaN层13中，用于降低驱动电压，和镁(Mg)掺杂于p型GaN层17中。有源层15具有多个量子阱(MQW)结构。进行刻蚀过程以暴露部分n型GaN层13之后，在n型GaN层13上形成第一电极19，并在p型GaN层17上形成第二电极21。从外部通过第一和第二电极19和21向发光器件10供给电流时，从有源层15发光。蓝宝石衬底11具有与在其上形成的n型GaN层不同的晶格常数和晶格。因此，在蓝宝石衬底11和n型GaN层13之间的边界发生晶格失配比如位错、空位等。因此，进行研究以降低发光器件10中所用的衬底11和在衬底11上形成的氮化物层之间的晶格常数差异，并在其之间得到好的晶格匹配。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供了一种发光器件以及制造方法，所述发光器件具有使用高熔点金属的缓冲层。本专利技术的实施方案提供了一种，所述发光器件通过使用高熔点金属在衬底上形成缓冲层而具有与氮化物层的好的晶格匹配。本专利技术的实施方案提供了一种发光器件，包含包括高熔点金属的缓冲层；缓冲层上的第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；和所述有源层上的第二导电半导体层。本专利技术的实施方案提供了一种发光器件，包含包括高熔点金属的金属层；通过将与所述高熔点金属一样的金属与氮化物混合得到的所述金属层上的金属氮化物层；所述金属氮化物层上的n型半导体层；所述n型半导体层上的有源层；所述有源层上的p型半导体层。本专利技术的实施方案提供了一种制造发光器件的方法，所述方法包括形成包括高熔点金属的缓冲层；在所述缓冲层上形成第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上形成有源层；和在所述有源层上形成第二导电半导体层。根据本专利技术的实施方案，通过使用高熔点金属在衬底上提供缓冲层，能够降低衬底和半导体层之间的晶格缺陷。应理解本专利技术上述的概要说明和以下的详细说明都是示例性和说明性的，并旨在提供对所要求保护的本专利技术进一步解释。附图说明所包括的附图用于进一步理解本专利技术，其引入并组成本专利技术的一部分，所述附图阐述说明本专利技术的实施方案并且结合说明书用于解释本专利技术的原理。在附图中图1是现有技术发光器件的侧面剖视图。；图2是根据本专利技术第一实施方案的发光器件的侧面剖视图；图3(a)～3(c)说明根据本专利技术第一实施方案的发光器件的制造方法的侧面剖视图。；图4是根据本专利技术第二实施方案的发光器件的侧面剖视图；和图5是根据本专利技术第三实施方案的发光器件的侧面剖视图。具体实施例方式现在详细说明本专利技术的优选实施方案，其实例在附图中图示说明。可能的话，在整个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。应理解，当元件在层“上”或在层“下”时，其可以直接地在层上/下，并且还可以存在一个或多个插入层。第一实施方案图2是根据第一实施方案发光器件100的侧面剖视图.图3(a)～3(c)为说明图2的发光器件100的制造方法的剖视图。参考图2和3(a)～3(c)，发光器件100包括衬底110，具有高熔点金属的缓冲层120、未掺杂的氮化物层130、第一导电半导体层140、有源层150、第二导电半导体层160、第一电极171和第二电极173。导电衬底比如硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)等或蓝宝石衬底可以用作衬底110。缓冲层120形成在衬底110上。使用高熔点金属形成缓冲层120以具有单层或多层结构。例如缓冲层120可以包括金属层121和金属氮化物层123。使用至少一种高熔点金属比如钼(Mo)、镍(Ni)、钨(W)等形成金属层121。在此，当由钼形成金属层121时，由于钼与硅衬底110具有相似的晶格结构，使得金属层121与硅衬底110具有好的晶格匹配。另外，由钼形成的金属层121具有与硅衬底110相似的晶体结构，使得可以提高电性能。金属层121可以通过例如气相沉积过程沉积。具体地说，所述气相沉积过程可以通过使用溅射、E-束蒸发等的物理气相沉积(PVD)进行。通过PVD方法将金属层121形成为几十到几百纳米的厚度。金属氮化物层123形成在金属层121上。金属氮化物层123可以通过氮化与金属层121中所用的金属相同的金属而形成。例如，当金属层121由钼形成时，金属氮化物层123由其中混合有钼的氮化钼形成(MoN)。当金属层121由镍(Ni)形成的时候，金属氮化物层123由氮化镍(NiN)形成。同样，当金属层121由钨形成(W)时，金属氮化物层123由氮化钨(WN)形成。例如，使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)室或分子束外延(MBE)室，通过在400～1100℃下氨(NH3)与钼的反应，形成使用氮化钼的金属氮化物层123。金属氮化物层123形成为几十到几百埃的厚度，缓冲层在衬底110上形成为几十到几百纳米的厚度。下表1分别说明了GaN、高熔点金属和硅衬底的晶体结构和晶格常数。表1 在此，BCC和FCC分别表示体心立方和面心立方，小写字母a和c分别表示各晶体结构中的a-轴和c-轴。如表1中所示，Si衬底、GaN、钼、镍和钨的晶格常数分别为3.8403、3.1876、3.1468、3.5167和3.158。通过在衬底和半导体层之间使用具有最小晶格失配的高熔点金属，能最小化衬底和半导体层(GaN层)之间的晶格失配。另外，通过抑制晶格失配所导致的位错的产生，也降低了晶格失配导致的应力，使得可以改善半导体层(GaN层)的特性。在本实施方案中，可以在具有2000℃或更高熔点的高熔点金属例如W(3387℃)、Re(3180℃)、Ta(2996℃)、Os(2,700℃)、Mo(2610℃)、Nb(2468℃)、Ir(2447℃)、Ru(2250℃)、Hf(2150℃)、Ti(1700℃)等中选择性地使用与GaN的晶格常数差为5～10％的预定金属。未掺杂的氮化物层130形成在缓冲层120上。通过在约700℃的生长温度提供NH3(4.0×10-2mol/min)和三甲基镓(TMGa，1.0×10-4mol/min)，可以将未掺杂的氮化物层130形成为300nm的厚度。对于偶尔的需要，可以不形成该未掺杂的GaN层。作为第一电极接触层的第一导电半导体层140形成于未掺杂的氮化物层130上。第一导电半导体层140可以由n型GaN层形成。n型GaN层也可以通过提供NH3(3.7×10-2mol/min)、TMGa(1.2×10-4mol/min)和含有n型掺杂剂(例如硅)的硅烷气体(6.3×10-9mol/min)而形成。另外，n型GaN层可以在未掺杂的GaN层上的形成为约2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包含：包括高熔点金属的缓冲层；在所述缓冲层上的第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；和在所述有源层上的第二导电半导体层。

【技术特征摘要】
KR 2006-4-14 10-2006-00338281.一种发光器件，包含包括高熔点金属的缓冲层；在所述缓冲层上的第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；和在所述有源层上的第二导电半导体层。2.权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层下的衬底包括导电衬底或非导电衬底。3.权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层包含高熔点金属的金属层；和所述高熔点金属与氮化物混合的在所述金属层上的金属氮化物层。4.权利要求3的发光器件，其中所述金属层包含钼、镍和钨中的至少一种金属材料。5.权利要求3的发光器件，其中所述金属氮化物层包含氮化钼、氮化镍和氮化钨中至少一种。6.权利要求3的发光器件，其中所述金属层和所述金属氮化物层包含晶格常数与氮化镓(GaN)晶格常数之差为5％～10％的至少一种高熔点金属。7.权利要求1的发光器件，包含在所述缓冲层上的未掺杂氮化物层。8.权利要求1的发光器件，包含在所述第二导电半导体层上的第三导电半导体层。9.权利要求1的发光器件，包含在所述第一导电半导体层上或所述缓冲层下的第一电极；和在所述第二导电半导体层上的第二电极。10.一种发光器件，包含包括高熔点金属的金属层；与所述高熔点金属相同的金属与氮化物混合的在所述金属层上的金属氮化物层；在所述金属氮化物层上的n型半导体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：金庚夋，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]