氮化物半导体发光器件制造技术

一种氮化物半导体发光器件，具有一个单量子阱结构或多量子阱结构的有源层（１４），其由含铟和镓的氮化物半导体构成。一个由含铝和镓的Ｐ型氮化物半导体构成的第一Ｐ型覆盖层（６１）被设置与有源层的一个面接触。一个由含铝和镓的Ｐ型氮化物半导体构成的第二Ｐ型覆盖层（６２）被设置在第一Ｐ型覆盖层上。第二Ｐ型覆盖层具有比第一Ｐ型覆盖的带隙大的带隙。一个ｎ型半导体层（１３）设置与有源层（１４）的另一面接触。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请为中国专利申请95117565.3的分案申请。本专利技术涉及一种半导体发光器件，诸如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，特别涉及一种具有由所有氮化物半导体材料形成半导体结构的发光器件。作为用于发光器件，诸如希望发射从紫外光到红光范围光的LED或LD器件的材料，众所周知为氮化物半导体材料(InxAlyGa1-x-yN；0≤X，0≤Y，X+Y≤1)，并且兰光和兰绿光LED已实际用于例如显示器或信号器中。诸如由氮化物半导体材料形成的兰光LED或兰绿光LED和目前实际使用的发光器光具有双异质结构，这种发光器件基本构造是这样的，由n型GaN组成的n-型接触层，由n-型AlGaN组成的n-型覆盖层，由n-型InGaN组成的n-型有源层，由p型AlGaN组成的p-型覆盖层，由p-型AlGaN组成的p-型覆盖层以及由p-型GaN组成的p-型接触层，按上述的次序，层叠在由例如兰宝石制作的衬底上而制成。该有源层掺以施主杂质，比如Si或G，和/或掺以受主杂质，比如Mn或Mg。LED器件的光发射波长可以通过改变有源层的InGaN组份中的In含量，或改变掺入有源区杂质的种类而从紫外光区变到红光区。目前实际应用的LED是一种发射波长为510nm以下的LED，它的有源层掺以施主和受主两种杂质。该LED还具有处于衬底与n-型接触层之间的例如由GaN或AlN所形成的缓冲层。另一方面，迄今为止，对LD器件的结构已有许多建议。举例说，未审查的日本专利申请公开(KoKai)6-21511揭示了一种分离约束型LD，该LD具有一种这样的结构，其中把由InGaN组成的有源层且厚度不超过100埃，插在n-型GaN层和p-型GaN层之间，所得的复合结构还进一步夹在一n-型AlGaN层和一p-型AlGaN层之间。两个AlGaN层起一种光约束层的作用。通过如上所述的LED器件内的双异质结构的实现，已可以提高发光输出，因而使LED器件实际被使用。然而，由于此种LED器件利用掺以杂质的InGaN层作为有源层，这种LED器件带有一种缺点，即其发射光谱的半带宽不可避免地变宽，例如，装着具有宽的半带宽度发光谱的LED器件的全彩色显示器会呈现出一种稍带白的发射光，从而使其色彩再现区域变窄。至于LD器件，在包括由，如在上述的未审查日本专利申请公开6-21511号所描述的非掺杂InGaN形成的有源层的双异质结构中，理论上可以实现激光振荡，但是，这种双异质结构仍不能获得激光振荡。人们希望通过把有源层变成如这份专利申请公开所描述的一种量子阱结构而大大提高发射输出。但是，在LD器件可以实际应用之前，还有许多问题有待解决，诸如光学谐振面或光学约束层的制备等问题。为了实用LD器件，其有源层要呈现一种尖锐且强烈的能带到能带发射。即使LED器件，也可以获得窄半带宽的发射谱，这要以能够实现能带到能带发射为条件。然而，常规LED器件的有源层厚度相当厚，即0.1到0.2μm，因此在A1GaN层上异质外还生长的InGaN厚度就已超过临界厚度，所以不可能以常规的LED器件去实现坚锐且强烈的能带到能带发射。即不能实现激光振荡。同时，如果为上述未审查的日本专利申请6-21511所示那样使有1元层大大变薄，从而使LED器件形成量子阱结构，有可能获得强的带一带发射。可是，如果要使有源层的厚度变薄，则对光的约束作用会变成不足，于是使其无法实现激光振荡。所以，本专利技术的第一个目的是提供一种能产生优良激光振荡的氮化物半导体发光器件。本专利技术的第二个目的是提供一种能呈现出提高发射输出的氮化物半导体发光器件。从下面的详细描述将使这些和其他目的变得更清楚，根据本专利技术的该氮化物半导体发光器件包括一量子阱结构的一有源层包括含有铟和镓的氮化物半导体，并且具有第一和第二主表面；一第一p-型覆盖层包括一含有铝和镓的p-型氮化物半导体，且提供与该有源层的第二主表面相接触；第二p-型覆盖层包括一含有铝和镓且带隙大于第一p-型覆盖层的p-型氮化物半导体，且设置在第一p-型覆盖层之上；以及一n型半导体层，与有源层的第一主表面相接触。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一有源层由一量子阱结构组成，它包括一含有铟和镓的氮化物半导体，且具有第一和第二主表面；第一n-型覆盖层由含有铝和镓的n-型氮化物半导体或一n-型GaN构成，且提供与该有源层的该第一主表面相接触，而该第一n-型覆盖层厚度范围在10埃至1.0μm内；第二n-型覆盖层包括一带隙大于第一n-型覆盖层的n-型氮化物半导体，且设置在第一n-型覆盖层上；以及一p-型半导体层与该有源层的该第一主表面相接触。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一量子阱结构的有源层，包括含有铟和镓的氮化物半导体，且具有第一和第二主表面；第一n-型覆盖层由含有铝和镓的n-型氮化物半导体或n-型GaN构成，且设置成与该有源层的该第一主表面相接触；第二n-型覆盖层包括一具有带隙大于第一n-型覆盖层的n-型氮化物半导体，且使之设置在该第一n-型覆盖层上；第一p-型覆盖层包括一含有铝和镓的p-型氮化物半导体，且设置成与该有源层的该第二主表面相接触；以及第二p-型覆盖层包括一含有铝和镓的n-型氮化物半导体，它具有大于该第一p-型覆盖层的带隙，且使之设置在该第一p-型覆盖层上。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一量子阱结构的有源层，它包括一含有铟和镓的氮化物半导体并且插在一n-型氮化物半导体层和一p-型半导体层之间，该p-型半导体层包括一设置成与有源层相接触的p-型覆盖层，该p-型覆盖层又包括一含有铝和镓的p-型氮化物半导体和具有10埃至1.0μm范围内厚度。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一安插在一n-型氮化物半导体层和一n-型半导体层间的量子阱结构的有源层，该有源层包括一含有铟和镓的氮化物半导体，以及设有一厚度不大于70埃的阱层。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一具有第一和第二主表面的量子阱结构的有源层，和包括一含有铟和镓的氮化物半导体；以及第一n-型覆盖层包括一含有铟和镓的氮化物半导体。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一具有第一和第二主表面的量子阱结构的有源层，和包括一含有铟和镓的氮化物半导体；以及第一p-型覆盖层包括一含有铟和镓的p-型氮化物半导体。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一有源层，包括一含有铟和镓的氮化物半导体，且具有第一和第二主表面；第一n-型覆盖层，包括一不含铝的n-型氮化物半导体，且使之设置成与该有源层的第一主表面相接触；以及一p-型覆盖层，包括一p-型氮化物半导体和具有一表面区域，至少该表面区域包括一含有铝和镓的p-型氮化物半导体，该p-型覆盖层设置成与该有源层的该第二主表面相接触。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一包括一氮化物半导体的量子阱结构的有源层；一负电极；一正电极；所设置成与负电极相接触的一n-型GaN接触层；以及所设置成与该正电极相接触的一p-型GaN接触层。根据本专利技术，还提供一种氮化物半导体发光器件，包括一有源层，具有第一和第二主表面，且包括一含有铟和镓的氮化物半导体；以及第一n-型覆盖层，包括含有铟和镓的n-型氮化物半导体，具有比该有源层还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光器件，其特征在于包括： 一个量子阱结构的有源层，该有源层由含有铟和镓的氮化物半导体构成，并具有第一和第二主表面； 第一型覆盖层，由含有铝和镓的Ｐ型氮化物半导体构成，并与有源层的所述第二主表面接触； 第二Ｐ型覆盖层，由含有铝和镓的Ｐ型氮化物半导体构成，其具有比所述第一Ｐ型覆盖层的带隙更大的带隙并设置在所述第一Ｐ型覆盖层上；和 一个与有源层的所述第一主表面接触的ｎ型半导体层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村修二，长滨慎一，岩佐成人，清久裕之，
申请(专利权)人：日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]