氮化物半导体发光器件及其制造方法技术

提供一种氮化物半导体发光器件，包括：第一氮化物半导体层；形成在所述第一氮化物半导体层上方的有源层；和形成在所述有源层上方的δ掺杂第二氮化物半导体层。根据本发明专利技术，提高了氮化物半导体发光器件的光功率，改善了光功率下降现象并提高了抗ＥＳＤ（静电放电）的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，并且涉及可以 通过增加对电;feL接触层中的电导率有贡献的空穴载流子浓度以增加电 子和空穴的结合概率从而增加光功率并提高可靠性的氮化物半导体发 光器件及其制造方法。
技术介绍
现在将描述常规氮化物半导体发光器件的示意性叠层结构及其制 造方法。图l是常规氮化物半导体发光器件的示意图。参照图1,传统的氮化物半导体发光器件包括衬底101、緩冲层 103、 n-GaN层105、有源层107和p-GaN层109。这里，衬底101 可以用蓝宝石衬底来举例说明。现在将描述氮化物半导体发光器件的制造方法。为了使由于衬底 101和n-GaN层105的晶格常数和热膨胀系数差异所引起的晶体缺陷 的发生最小化，在低温下形成具有无定形相的GaN基氮化物或A1N 基氮化物作为緩冲层103。在高温下形成以掺杂浓度为1018/cm3的珪掺杂的n-GaN层105作 为第一电核^接触层。此后，降低生长温度并形成有源层107。此后， 再次升高生长温度，形成厚度范围为0.1~0.5Mm的镁(Mg)掺杂 p-GaN层作为第二电极接触层。具有上述叠层结构的氮化物半导体发 光器件形成为p-Zn-结型结构，其使用n-GaN层105作为第一电极接 触层并使用p-GaN层109作为第二电^L接触层。而且，形成在第二电极接触层上的第二电极材料受第二电极接触层的掺杂类型限制。例如，为了降低第二接触材料和具有高电阻组分的p-GaN层109之间的接触电阻并提高电流扩散，使用Ni/Au合金的 薄透射电阻材料作为第二电极材料。为了形成用作第二电极接触层的p-GaN层109,使用氮化物半导 体的p-Zn-结型发光器件采用Cp2Mg或DMZn掺杂源。在DMZn的 情况下，由于Zn处于p-GaN层109内的"深能级"并且具有非常高的 活化能，因此当施加偏压时起载流子作用的空穴载流子浓度限制在约 lxl017/cm3。因此，使用具有低活化能的Cp2MgMO (金属有机物) 作为掺杂源。而且，当使用相同流量的Cp2Mg掺杂源或者通过顺序改变Cp2Mg 的流量来生长具有0.1 ~ 0.5pm厚度范围的Mg掺杂p-GaN层时，合 并从掺杂源中分离出的氢(H)气和NH3载气以在p-GaN层109中形 成Mg-H^物，其显示出大于约106il的高电阻绝缘特性。因此， 为了在有源层107中的空穴和电子的再结合过程期间发射光，基本上 需要活化过程以破坏Mg-H络合物的键。由于Mg掺杂p-GaN层109 具有高电阻，因此其在没有任何改变的情况下无法使用。在600 ~ 80(TC的温度范围和N2， 1\2/02环境下通过退火过程来实施活化过程。 然而，由于存在于p-GaN层109中的Mg具有低活化效率，因此其与 用作第一电扭^接触层的n-GaN层105相比具有相对高的电阻值。在实 际情况下，在活化过程之后，p-GaN层109中的Mg原子浓度在 1019/cm3 ~ 102°/cm3的范围内，并且对纯载流子电导率有贡献的空穴栽 流子浓度在1017/cm3 ~ 1018/cm3的范围内，i^目当于最大103倍的差 异。另据报道空穴迁移率为10cm"vsec，这是非常低的值。图2是示 出传统的Mg掺杂p-GaN层的截面结构和在实施活化过程之后Mg掺 杂p-GaN层内部的Mg分布曲线。参照图2，可以看出Mg原子浓度 和空穴载流子浓度显示出最大103倍的差异。同时，在没有完全活化的情况下，p-GaN层109中残留的Mg 原子浓度引起许多问题。例如，由有源层向表面发射的光被捕获从而 降低光功率，或者当施加高电流时由于相对高的电阻值而产生热，使 得发光器件的使用寿命被缩短，从而对可靠性产生致命的影响。具体 而言，在使用倒装晶片技术的大尺寸/高功率的lmmx lmm发光器件 的情况下，由于施加远高于20mA常规电流的350mA电流，所以在结表面产生高于IOO'C的结温度，其对器件的可靠性具有致命的影响并使将来的产品应用受限制。由于残留在用作第二电极接触层的p-GaN层109中的Mg原子浓度没有被活化为载流子而引起的电阻组 分增加和由于电阻组分增加而引起的粗糙表面特性，因而导致大量生 热。而且，在常规口-/11-结型发光器件中，用作第一电极接触层的 n-GaN层105可以容易地将空穴浓度控制在5 ~ 6 x 1018/cm3的范围内 并且控制在临界厚度内，所述临界厚度确保结晶度与随SiH4或Si2H6 的流量增加而增加的硅掺杂浓度成比例，同时在用作第二电极接触层 的p-GaN层109内，主JM^载流子作用的空穴浓度被限制在1 ~ 9 x 1017/cm3的范围内，尽管Cp2Mg的流量增加并且掺杂大于最大值约 102()/cm3的Mg原子。为此，传统的发光器件被制成具有不对称掺杂 分布的p-Zn-结型结构。如上所述，用作第二电极接触层的p-GaN层109的低载流子浓度 和高电阻组分导致发光效率降低。为了解决以上问题，已经提出了通过采用具有良好透射性和低接 触电阻的Ni/AuTM (透明薄金属)来增加光功率的传统方法。然而， 当应用于大尺寸/高功率的发光器件时，传统方法严重地影响器件的可 靠性。在使用GaN半导体的发光器件中，这种问题仍悬而未决
技术实现思路
技术问题本专利技术提供一种可以提高构成氮化物半导体发光器件的p-GaN 层性能的。而且，本专利技术提供一种可以提高光功率和可靠性的氮化物半导体 发光器件及其制造方法。另外，本专利技术提供一种的， 该氮化物半导体发光器件可以克服由用作第二电极接触层的Mg掺杂 p-GaN层的的低载流子浓度和迁移率以及在p-GaN层中保持完全未 活化的Mg原子浓度的高电阻组分(包括Mg-H ^物)所引起的各 种问题，并提高光功率和可靠性。技术方案提供一种氮化物半导体发光器件，包括第一氮化物半导体层； 形成在所述第一氮化物半导体层上方的有源层；和形成在所述有源层 上方的8掺杂第二氮化物半导体层。在本专利技术的另一个方面，提供一种氮化物半导体发光器件，包括: 緩冲层；形成在所述緩冲层上方的第一氮化物半导体层；形成在所述 第一氮化物半导体层上方的第一电核^接触层；形成在所述第一氮化物 半导体层上方的由阱层和势垒层组成的单量子阱结构或多量子阱结构 的有源层；和形成在所述有源层上方的3掺杂第二氮化物半导体层。在本专利技术的另一个方面，提供一种制造氮化物半导体发光器件的 方法，所述方法包括在衬底上方形成緩冲层；在所述緩冲层上方形 成第一氮化物半导体层;在所述第一氮化物半导体层上方形成有源层； 和在所述有源层上方形成3掺杂第二氮化物半导体层。本专利技术还涉及以下技术方案。1. 一种氮化物半导体发光器件，包括 第一氮化物半导体层；形成在所述第一氮化物半导体层上方的有源层；和 形成在所述有源层上方的8掺杂第二氮化物半导体层。2. 根据技术方案l的氮化物半导体发光器件，还包括形成在所述8 掺杂第二氮化物半导体层上方的第三氮化物半导体层。3. 根据技术方案2的氮化物半导体发光器件，其中所述第三氮化物 半导体层由具有铟含量逐渐变化的SG (超梯度)结构的n-InGaN层 或n-InGaN/InGaN超晶格结构层构成。4. 根据技术方案2的氮化物半导体发光器件，还包括形成在所述第 三氮化物半导体层和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光器件，包括：　第一氮化物半导体层；　形成在所述第一氮化物半导体层上方的有源层；和　形成在所述有源层上方的δ掺杂第二氮化物半导体层，　其中所述δ掺杂第二氮化物半导体层形成为具有由掺杂剂量变化的层组成 的至少一个周期，　其中在所述δ掺杂第二氮化物半导体层中重复生长所述周期。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李昔宪，
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]