含氧化锌基透明导电薄膜的半导体发光装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体发光装置及其制造方法，该半导体发光装置具有第III族元素被掺杂为沿厚度方向具有多个周期的波形的氧化锌基透明导电薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种包括氧化锌基透明导电薄膜的半导体发光装置及其制造方法。
技术介绍
透明导电薄膜用在利用光电效应的太阳能电池、发光二极管(LED)、诸如薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-1XD)、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)等的平板显示器等中，在这种情况下，要求透明导电薄膜在电磁波谱的可见光区域以及电磁波谱的近红外区域中具有优异的透光率和导电率。当前，锡掺杂的In2O3(In2O3 = Sn)、氧化铟锡(ITO)是形成高质量透明导电薄膜最为常用的材料之一。然而，作为其主要组成元素的铟(In)，它的全球储备与锡(Sn)和锌(Zn)的全球储备相比而言极其有限，铟(In)的价格与银(Ag) —样高。因此，已经对通过用诸如铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)或硼⑶等的第III族阳离子金属元素掺杂氧化锌(ZnO)获得的材料作为ITO的替代材料进行了深入的研究，在这些材料之中，通过在ZnO中掺杂Al获得的材料(ZnO = Al)和通过在ZnO中掺杂Ga获得的材料(ZnOiGa)变得突出。作为ZnO的主要组成元素的锌(Zn)，它的储备是铟(In)的储备的大约1000倍以上，锌的价格低并且具有在氢等离子体气氛(SiH4)中稳定的优势，因此，重心已经转移到对Zn的使用。近来，为了形成这种第III族元素掺杂的ZnO薄膜，已经在尝试利用溅射形成薄膜的方法，然而，这种方法由于溅射而导致卷入对元素表面损坏的危险，并且在调节第III族元素的浓度方面会是个难题。另外，已经在尝试利用金属-有机化学气相沉积(MOCVD)来形成第III族元素掺杂的ZnO薄膜的方法，但是这种方法的问题在于第III族元素聚集在薄膜的表面附近，从而降低了薄膜的整体电特性。然而，例如，在对氧化锌基透明导电薄膜的电学特性的改善和批量生产技术的改进方面，仍有改进的余地。
技术实现思路
在此描述了一种具有增强的电特性的氧化锌基透明导电薄膜及其制造方法。另外，描述了一种制造在批量生产方面具有优势的氧化锌基透明导电薄膜的方法，该氧化锌基透明导电薄膜具有优异的电特性并且能够利用间歇式金属-有机化学气相沉积(MOCVD)装置而被批量生产。根据本申请的一方面，提供了一种半导体发光装置，所述半导体发光装置具有第III族元素被掺杂为沿厚度方向具有多个周期的波形的氧化锌基透明导电薄膜。根据本申请的另一方面，提供了一种制造半导体发光装置的方法，所述方法包括:形成在基底上顺序地堆叠有第一导电类型半导体层、活性层和第二导电类型半导体层的发光结构；对基底执行热处理；将锌前驱体和氧化剂注入到反应室中，以生长氧化锌基薄膜；在氧化锌基薄膜生长的同时，将第III族元素前驱体周期性地注入到反应室中以将第III族元素掺杂在氧化锌基薄膜中；对所得的材料执行热处理。可以在200°C至600°C的范围内的温度下执行在生长氧化锌基薄膜之前的热处理达10分钟至60分钟。锌前驱体可以包括DEZn和DMZn中的任何一种。用作第III族元素的前驱体可以包括TEGa和TMGa中的至少一种。可以在2托至30托的范围内的大气压力下，在400°C至530°C的范围内的温度下执行生长氧化锌基薄膜的步骤。可以在200°C至600°C的范围内的温度下对所得的材料执行热处理达40分钟至120分钟。可以在间歇式金属-有机化学气相沉积(MOCVD)装置中形成氧化锌基透明导电薄膜。根据本申请的另一方面，提供了一种制造半导体发光装置的方法，所述方法包括:形成在基底上顺序地堆叠有第一导电类型半导体层、活性层和第二导电类型半导体层的发光结构；将锌前驱体、氧化剂和第III族元素的前驱体注入到反应室中以从发光结构的至少一个表面生长氧化锌基薄膜，然后不包括第III族元素的前驱体将锌前驱体和氧化剂注入到反应室中以生长氧化锌基透明导电薄膜达2分钟至20分钟，重复地执行上述工艺。 锌前驱体可以包括DEZn和DMZn中的任何一种。用作第III族元素的前驱体可以包括TEGa和TMGa中的至少一种。可以在2托至30托的范围内的大气压力下，在400°C至530°C的范围内的温度下执行生长氧化锌基薄膜的步骤。可以在间歇式金属-有机化学气相沉积(MOCVD)装置中形成氧化锌基透明导电薄膜。附加的优点和新颖的特征将在下面的描述中部分地进行阐述，部分地在对下文和附图进行检查后对于本领域技术人员而言将变得清楚，或者可通过对示例的生产或操作而了解。可以通过实践或使用在下面讨论的详细示例中阐述的方法、设备和组合的各个方面来实现以及获得本教导的优点。附图说明仅通过示例的方式，而不是通过限制性的方式，附图描绘了根据本教导的一个或多个实施方式。在附图中，同样的标号表示相同或相似的元件。图1是示出了根据本申请示例的用来制造氧化锌基透明导电薄膜的金属-有机化学气相沉积(MOCVD)装置的剖视图；图2是示出了根据本申请示例的制造氧化锌基透明导电薄膜的方法的工艺的流程图；图3是第III族元素的浓度相对于通过使用根据本申请示例的制造氧化锌基透明导电薄膜的方法形成的氧化锌基透明导电薄膜的厚度的SIMS曲线图；图4是示意性示出了根据本申请示例的包括氧化锌基透明导电薄膜的半导体发光装置的示意性透视图。具体实施例方式在下面详细的描述中，通过示例的方式阐述了多处具体的细节，以提供对相关教导的充分理解。然而，本领域技术人员应该清楚的是，可以实践本教导而无需这样的细节。在其它情况下，以相对高的层次而没有细节地描述了公知的方法、步骤、组件和/或电路，以避免使本教导的多个方面不必要地变得模糊。在下文中将参照附图描述根据本申请示例的氧化锌基透明导电薄膜、该氧化锌基透明导电薄膜的制造方法、包括氧化锌基透明导电薄膜的半导体发光装置和该半导体发光装置的制造方法。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，而不应被理解为局限于在此阐述的示例。相反，提供这些示例使得本公开将是充分的和完整的，并且这些示例将把本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可以夸大元件的形状和尺寸，相同的标号将始终用来指示相同或同样的组件。基于适当的自由电荷的密度和自由电荷载流子迁移率的大小来测量透明导电薄膜的优异性能。增大氧化锌基透明导电薄膜中的自由电荷密度的方法包括在氧化锌基透明导电薄膜中掺杂第III族阳离子金属元素以产生自由电荷并且通过调节掺杂浓度来控制自由电荷的密度的方法。详细地讲，当在氧化锌基透明导电薄膜中掺杂诸如Al或Ga等的第III族阳离子金属元素时，第III族阳离子金属元素取代二价元素Zn，由于电荷量的差异而产生自由电荷，并且通过掺杂浓度来调节自由电荷的密度。当掺杂的第III族阳离子金属元素均匀地分布在整个氧化锌基透明导电薄膜中时，薄膜可以具有优异的电特性。通过利用金属-有机化学气相沉积(MOCVD)装置来形成根据本申请示例的氧化锌基透明导电薄膜。图1是示出了根据本申请示例的用来制造氧化锌基透明导电薄膜的MOCVD装置的剖视图，图2是示出了根据本申请示例的制造氧化锌基透明导电薄膜的方法的工艺的流程图。如图1所示，MOCVD装置可以是间歇式MOCVD装置100，并且可以包括反应室10、舟皿(boat) 30和气体供应单元40。反应室10具有包括内室12和覆盖内室1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光装置，所述半导体发光装置具有第III族元素被掺杂为沿厚度方向具有多个周期的波形的氧化锌基透明导电薄膜。

【技术特征摘要】
2011.10.25 KR 10-2011-01092671.一种半导体发光装置，所述半导体发光装置具有第III族元素被掺杂为沿厚度方向具有多个周期的波形的氧化锌基透明导电薄膜。2.一种制造半导体发光装置的方法，所述方法包括: 形成在基底上顺序地堆叠有第一导电类型半导体层、活性层和第二导电类型半导体层的发光结构； 对基底执行热处理； 将锌前驱体和氧化剂注入到反应室中，以生长氧化锌基薄膜； 在氧化锌基薄膜生长的同时，将第III族元素前驱体周期性地注入到反应室中以将第III族元素掺杂在氧化锌基薄膜中；以及 对所得的材料执行热处理。3.如权利要求2所述的方法，其中，在200°C至600°C的范围内的温度下执行在生长氧化锌基薄膜之前的热处理达10分钟至60分钟。4.如权利要求2所述的方法，其中，锌前驱体包括二乙基锌或二甲基锌中的任何一种。5.如权利要求2所述的方法，其中，用作第III族元素的前驱体包括三乙基镓和三甲基镓中的至少一种。6.如权利要求2所述的方法，其中，在2托至30托的范围内的大气压力下，在400°C至530 0C的范围内的温度下执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗炫，李正贤，金起成，尹皙胡，金荣善，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：