带具有变化的阱厚度的多量子阱结构的基于III族氮化物的发光二极管结构制造技术

一种基于III族氮化物的发光二极管，包括基于p型III族氮化物的半导体层、与基于p型III族氮化物的半导体层形成P-N结的基于n型III族氮化物的半导体层、以及位于基于n型III族氮化物的半导体层上的基于III族氮化物的有源区域。有源区域包括包含相应阱层的多个顺次层叠的基于III族氮化物的阱。所述多个阱层包括具有第一厚度的第一阱层和具有第二厚度的第二阱层。第二阱层位于P-N结与第一阱层之间，并且第二厚度大于第一厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微电子器件及用于其的制造方法，并且更具体地，本专利技术涉及可以在诸如发光二极管(LED)之类的III族氮化物半导体器件中使用的结构。
技术介绍
发光二极管(LED)被广泛地使用在消费者应用和商业应用中。LED技术的持续发展已经带来了能够覆盖可见光谱以及超过可见光谱的光谱的非常有效率且机械方面稳健的光源。与固态器件的长使用寿命相结合，这些属性已经实现了多种新的显示应用，并且已经甚至导致了 LED在一般照明应用中使用从而可能代替白炽灯和荧光灯。如对于本领域技术人员众所周知的，发光二极管通常包括有源区域，该有源区域由具有合适的带隙的材料制造，使得电子-空穴的重新组合在电流流过器件时产生了光。特别地，III族氮化物材料系统中的材料如GaN、InGaN, AlGaN, InAlGaN等已经被证明对于以相对高的效率产生蓝光、绿光和紫外光是有用的。基于III族氮化物的LED可以在生长衬底(如碳化硅衬底)上制造，以提供水平器件(在LED的同一侧上具有两个电接触)或竖直器件(在LED的相反侧上具有电接触)。另夕卜，生长衬底可以在制造后保持在LED上，或者被去除(例如，通过蚀刻、研磨、抛光等)。生长衬底可以被去除以便例如减小产生的LED的厚度和/或减小通过竖直LED的正向电压。水平器件(具有生长衬底或者不具有生长衬底)例如可以是倒装式键合(例如，使用焊料)于载体衬底或印刷电路板，或者通过引线键合。竖直器件(具有生长衬底或者不具有生长衬底)可以具有焊料键合于载体衬底或印刷电路板的第一端子和引线键合于载体衬底或印刷电路板的第二端子。针对改善基于III族氮化物的器件的光输出的尝试已包括提供器件的有源区域的不同构型。这种尝试例如已包括对单个和/或两个异质结构有源区域的使用。类似地，也已经制造了具有一种或多种III族氮化物量子阱的量子阱器件。尽管这种尝试已经改善了基于III族氮化物的器件的效率，但仍然可以实现进一步的改善。特别地，III族氮化物器件已经经历过的一个问题是电流下降的问题，这指的是光输出随着电流强度达到某一点而增大、然后开始稳定的现象。因此，器件效率可能在较高的电流处降低。尽管不受任何特定理论的限制，但当前认为，电流下降可能是一个或若干因素的结果，这些因素包括空穴注射饱和和/或在较高的器件电流处无效率地(即，不产生光)电子-空穴重新组合。
技术实现思路
根据一些实施例的基于III族氮化物的发光二极管包括基于P型III族氮化物的半导体层、基于n型III族氮化物的半导体层、以及在基于n型III族氮化物的半导体层上的基于III族氮化物的有源区域。有源区域包括包含相应阱层的多个顺次层叠的基于III族氮化物的阱。所述多个阱层包括具有第一厚度的第一阱层和具有第二厚度的第二阱层。第二阱层在基于P型III族氮化物的半导体层与第一阱层之间，并且第二厚度大于第一厚度。根据一些实施例的发光二极管可以响应于被激励而发射特征在于小于大约30 nm的半峰全宽(FWHM)的光谱纯度的光。在一些实施例中，由发光二极管发射的光可以具有特征在于小于大约20 nm的FWHM的光谱纯度。在另外的实施例中，由发光二极管发射的光可以具有特征在于小于大约15 nm的FWHM的光谱纯度，并且在又一些实施例中，由发光二极管发射的光可以具有特征在于小于大约10 nm的FWHM的光谱纯度。在一些实施例中，第一阱层具有第一带隙，第二阱层具有第二带隙，并且第一带隙可小于第二带隙。第一阱层可以包括InxiGag1N，第二阱层可以包括Inx2Gag2N，其中X1>X2。 所述多个阱层可以具有随着距基于p型III族氮化物的半导体层的距离而减小的相应厚度。另外，所述多个阱层具有随着距基于P型III族氮化物的半导体层的距离而减小的相应带隙。在一些实施例中，所述多个阱层包括InxGai_xN，其中X与相应的阱层的厚度成反比地变化。所述多个阱层具有与相应的阱层的厚度成比例地变化的相应带隙。所述多个阱层包括InxGai_xN，其中0〈X〈1，并且所述多个阱层具有随着距基于p型III族氮化物的半导体层的距离而增加的铟成分。所述多个阱层具有从阱层向阱层大致线性减小的厚度。所述多个阱层可以包括具有第一厚度的第一多个阱层和具有第二厚度的第二多个阱层。所述多个阱层可以包括具有第一厚度的第一多个阱层以及第二多个阱层，该第二多个阱层具有从第一厚度向第二厚度增大的厚度。第二多个阱层可以具有从第一厚度向第二厚度大致线性增大的厚度。第二多个阱层可以位于第一多个阱层与基于p型III族氮化物的半导体层之间。所述多个阱层可以包括第一多个阱层和具有第二厚度的第二多个阱层，所述第一多个阱层具有从第一厚度向第二厚度增大的厚度。第一多个阱层具有从第一厚度向第二厚度大致线性增大的厚度。第二多个阱层可以位于第一多个阱层与基于p型III族氮化物的半导体层之间。在一些实施例中，第二厚度可以比第一厚度大至少大约18%。在特定实施例中，第二厚度可以比第一厚度大大约25%。在其他实施例中，第二厚度可以比第一厚度大大约35%。在另外的实施例中，第二厚度可以比第一厚度大大约40%。在又一些实施例中，第二厚度可以比第一厚度大大约50%。阱层可以包括铟，并且第一阱层中的铟成分可以大于第二阱层中的铟成分。阱层中的铟的成分可以在大约0. 05到大约0. 5之间变化。发光二极管还可以包括位于阱层中的相应层上的多个势垒层，所述多个势垒层包括在第一阱层上且位于第一阱层与基于P型III族氮化物的半导体层之间的第一势垒层，以及在第二阱层上且位于第二阱层与基于P型III族氮化物的半导体层之间的第二势垒层，并且第一势垒层可以比第二势垒层厚。发光二极管还可以包括位于所述多个阱层中的相应层上的多个势垒层，所述多个势垒层具有随着距基于P型III族氮化物的半导体层的距离而增大的厚度。在一些实施例中，势垒层具有大约相同的厚度。另外，势垒层的厚度可以以与阱层的厚度变化不相关的方式变化。发光二极管还可以包括位于阱层中的相应层上的多个势垒层，所述多个势垒层包括在第一阱层上且位于第一阱层与基于P型III族氮化物的半导体层之间的第一势垒层，以及在第二阱层上且位于第二阱层与基于P型III族氮化物的半导体层之间的第二势垒层，并且第二势垒层可以比第一势垒层厚。发光二极管还可以包括位于所述多个阱层中的相应层上的多个势垒层，所述多个势垒层具有随着距基于P型III族氮化物的半导体层的距离而减小的厚度。有源区域可以包括多个阱组。每个阱组可以包括基于III族氮化物的阱支撑层，其中基于III族氮化物的阱层位于阱支撑层上；以及位于基于III族氮化物的阱层上的基于III族氮化物的阱覆盖层。阱支撑层与阱覆盖层的组合厚度可以从大约50·i到大约4OO I。阱层具有从大约10 I到大约so I的厚度。根据另外的实施例的基于III族氮化物的发光二极管包括基于n型III族氮化物的半导体层和基于P型III族氮化物的半导体层，基于P型III族氮化物的半导体层与基于n型III族氮化物的半导体层形成P-N结。在基于n型III族氮化物的半导体层上的基于III族氮化物的有源区域与P-N结相邻。有源区域包括包含相应阱层的多个顺次层叠的基于III族氮化物的阱。所述多个阱层可包括具有第一厚度的第一阱层和具有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ伯格曼，DC德里斯科尔，A查文，P肯图阿列汉德罗，J伊贝森，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：
国别省市：