化合物半导体发光器件制造技术

该ｐｎ结化合物半导体发光器件包括：结晶衬底；ｎ型发光层，由六角ｎ型Ⅲ族氮化物半导体形成，并设置在所述结晶衬底上；ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层，由六角ｐ型Ⅲ族氮化物半导体形成，并设置在所述ｎ型发光层上；ｐ型磷化硼基半导体层，具有闪锌矿晶体类型，并设置在所述ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层上；以及薄膜层，由形成在所述ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层上的未掺杂的六角Ⅲ族氮化物半导体构成，其中所述ｐ型磷化硼基半导体层接合到由未掺杂的六角Ⅲ族氮化物半导体构成的所述薄膜层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过利用低电阻的p型磷化硼基半导体层而呈现低的正向电压的pn结化合物半导体发光器件的制造技术。本申请要求2004年4月28日提交的日本专利申请No.2004-133515以及2004年5月11日提交的美国临时申请No.60/569649的优先权，在此引入其内容作为参考。
技术介绍
迄今，具有包含V族组成元素如氮(元素符号N)的III-V族化合物半导体(例如，III族氮化物半导体)发光层的发光二极管(简写为LED)和激光二极管(简写为LD)公知作为用于主要发射蓝色到绿色光的发光器件(参见例如专利文件1)。常规地，发射短波长可见光的这种LED包括通常由氮化镓铟混合晶体(组分分子式GaYInZN(0≤Y，Z≤1，Y+Z＝1))层构成的发光层(参见例如专利文件2)。(专利文件1)日本专利申请公开(公开)No.49-19783(专利文件2)日本专利公开(公告)No.55-3834(专利文件3)日本专利申请公开(公开)No.2-288388(专利文件4)日本专利申请公开(公开)No.2-275682(非专利文件1) 由Isamu AKASAKI撰写并编辑的书，“Group III-V CompoundSemiconductors”Baifukan Co.Ltd.出版，第一版，第13章，(1995)。一般地，接合由III族氮化物半导体构成的n型发光层以形成与覆层的异质结，其中覆层用于提供引起辐射复合的载流子(电子和空穴)以在发光层中发光(参见例如非专利文件1)。常规地，用于将空穴提供到发光层的p型覆层通常由氮化铝镓(AlXGaYN0≤X，Y≤1，X+Y＝1)构成(参见非专利文件1)。用于制造发光器件的另一已知技术包括在p型AlXGaYN(0≤X，Y≤1，X+Y＝1)层上，提供用作用于在其上形成欧姆电极的接触层的p型磷化硼(BP)层，该BP层用p型杂质元素如镁(元素符号Mg)掺杂(参见例如专利文件3)。例如，通过提供用作接触层的Mg掺杂的p型BP层来制造激光二极管(LD)，其中该接触层接合到由闪锌矿结构的Mg掺杂的磷化硼层和Ga0.4Al0.5N层构成的超晶格结构层(参见例如专利文件4)。磷化硼基半导体(典型地磷化硼)晶体通常具有闪锌矿晶形。由于这种立方晶体具有简并的价带，因此与六角晶体相比很容易形成p导电类型结晶层(日本专利申请公开(公开)No.2-275682，参见前述专利文件4)。但是，用II族杂质元素掺杂磷化硼基III-V族化合物半导体结晶层不总是导致形成具有低的且恒定的电阻率的低电阻的p型导电层。而且，Mg可用作相对于磷化硼的施主杂质，并且在一些情况下，通过Mg掺杂可形成高电阻或n导电类型的磷化硼基半导体层。例如，在专利文件3中所公开的具有设置于Mg掺杂的p型GaAlBNPIII族氮化物半导体混合晶体层上的p型BP层的层叠结构的制造中，即使用Mg故意掺杂BP层，也不能可靠地形成低电阻的p型BP层。因此，包括p型磷化硼基半导体层的pn结化合物半导体发光器件(如LED)不能获得低的正向电压(Vf)。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是在使用形成在常规六角III族氮化物半导体层如AlXGaYN(0≤X，Y≤1，X+Y＝1)上的p型磷化硼基半导体层制造pn结化合物半导体发光器件时，提供一种用于稳定地提供具有高的空穴浓度(即，低电阻)的p型磷化硼基半导体层的层叠结构，由此提供一种呈现低正向电压的发光器件如LED。为实现前述目的，本专利技术采用下面的方式。(1)一种pn结化合物半导体发光器件，包括结晶衬底；n型发光层，由六角n型III族氮化物半导体形成，并设置在所述结晶衬底上；p型层(p型III族氮化物半导体层)，由六角p型III族氮化物半导体形成，并设置在所述n型发光层上；p型磷化硼(BP)基半导体层，具有闪锌矿晶体类型，并设置在所述p型III族氮化物半导体层上；以及薄膜层，由形成在所述p型III族氮化物半导体层上的未掺杂的六角III族氮化物半导体构成，其中所述p型磷化硼(BP)基半导体层接合到由未掺杂的六角III族氮化物半导体构成的所述薄膜层。(2)如上面(1)所述的pn结化合物半导体发光器件，其中所述p型III族氮化物半导体层由包含铝(元素符号Al)作为必需的组成元素并具有通过组分分子式AlXGaYN(0＜X≤1，0≤Y＜1，以及X+Y＝1)表示的组分的纤锌矿氮化铝镓层形成。(3)如上面(1)或(2)所述的pn结化合物半导体发光器件，其中设置在所述p型III族氮化物半导体层的表面上的所述p型磷化硼(BP)基半导体层是未掺杂的结晶层。(4)如上面(1)至(3)所述的pn结化合物半导体发光器件，其中所述p型III族氮化物半导体层具有(0001)晶面的表面，并且设置在所述表面上的所述p型磷化硼基半导体层是具有与所述(0001)晶面的a轴对准的[110]方向的(111)结晶层。根据第一专利技术，在包括具有闪锌矿晶体类型的p型磷化硼基半导体层的pn结化合物半导体发光器件中，将p型磷化硼基半导体层接合到由未掺杂的六角III族氮化物半导体构成并形成在用作例如p型覆层的p型III族氮化物半导体层上的薄膜层。由此，可防止由添加到p型III族氮化物半导体层的p型杂质元素的热扩散引起的不能可靠地形成p型磷化硼基半导体层的问题，从而可以可靠形成适于形成p型欧姆电极的低电阻p型磷化硼基半导体层。因此，可提供呈现低正向电压的pn结化合物半导体发光二极管。根据第二专利技术，由III族氮化物半导体构成的薄膜层由包含铝作为必需的组成元素的六角纤锌矿氮化铝镓(组分分子式AlXGaYN，0＜X≤1，0≤Y＜1，以及X+Y＝1)层形成。由此，可以更可靠地防止添加到p型III族氮化物半导体层的p型杂质元素扩散和迁移到p型磷化硼基半导体层，由此可以可靠地形成低电阻p型磷化硼基半导体层。因此，可以提供呈现低正向电压的pn结化合物半导体发光二极管。根据第三专利技术，设置在由III族氮化物半导体构成的薄膜层的表面上的p型磷化硼基半导体层由未掺杂的结晶层形成。由此，可减少p型杂质从p型磷化硼基半导体层向例如发光层的扩散。因此，可以提供呈现小的发射波长变化的pn结化合物半导体发光二极管。根据第四专利技术，p型磷化硼基半导体层设置在III族氮化物半导体薄膜层的(0001)晶面表面上，并由具有与(0001)晶面的a轴对准的[110]方向的(111)结晶层形成。由此，可以形成与III族氮化物半导体薄膜层高度晶格匹配的p型磷化硼基半导体层。因此，可以提供呈现无局部击穿的pn结化合物半导体发光二极管。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的LED的示意性截面图。图2是根据本专利技术第二实施例的LED的示意性截面图。具体实施例方式用于本专利技术中的磷化硼基半导体包含作为必需的组成元素的组分硼(B)和磷(P)。实例包括BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ(0＜α≤1，0≤β＜1，0≤γ＜1，0＜α+β+γ≤1，0≤δ＜1)和BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δNδ(0＜α≤1，0≤β＜1，0≤γ＜1，0＜α+β+γ≤1，0≤δ＜1)。在它们中，在本专利技术中优选采用具有较少组成元素且容易形成的半导体，实例包括一磷化硼(BP)；磷化硼镓铟(组分分子式BαGaγIn1-α-γP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ｐｎ结化合物半导体发光器件，包括：　　　　结晶衬底；　　　　ｎ型发光层，由六角ｎ型Ⅲ族氮化物半导体形成，并设置在所述结晶衬底上；　　　　ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层，由六角ｐ型Ⅲ族氮化物半导体形成，并设置在所述ｎ型发光层上；　　　　ｐ型磷化硼基半导体层，具有闪锌矿晶体类型，并设置在所述ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层上；以及　　　　薄膜层，由形成在所述ｐ型Ⅲ族氮化物半导体层上的未掺杂的六角Ⅲ族氮化物半导体构成，　　　　其中所述ｐ型磷化硼基半导体层接合到由未掺杂的六角Ⅲ族氮化物半导体构成的所述薄膜层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-4-28 133515/20041.一种pn结化合物半导体发光器件，包括结晶衬底；n型发光层，由六角n型III族氮化物半导体形成，并设置在所述结晶衬底上；p型III族氮化物半导体层，由六角p型III族氮化物半导体形成，并设置在所述n型发光层上；p型磷化硼基半导体层，具有闪锌矿晶体类型，并设置在所述p型III族氮化物半导体层上；以及薄膜层，由形成在所述p型III族氮化物半导体层上的未掺杂的六角III族氮化物半导体构成，其中所述p型磷化硼基半导体层接合到由未掺杂的六角III族氮化物半导体构成的所述薄膜层。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇田川隆，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]