半导体发光器件制造技术

本发明专利技术涉及半导体发光器件。根据一个实施例，一种半导体发光器件包括：第一半导体层、第二半导体层、以及设于第一半导体层和第二半导体层之间的发光层。第一半导体层包括氮化物半导体，并且是n型的。第二半导体层包括氮化物半导体，并且是p型的。所述发光层包括：第一阱层；设于第一阱层与第二半导体层之间的第二阱层；设于第一和第二阱层之间的第一势垒层；以及在第一势垒层与第二阱层之间接触第二阱层并且包括含Alx1Ga1-x1N（0.1≤x1≤0.35）的层的第一含Al层。

【技术实现步骤摘要】
半导体发光器件相关申请的交叉引用本申请基于2012年8月13日提交的在先日本专利申请N0.2012-179522并且要求其优先权；该在先申请的全部内容通过引用的方式结合在本申请中。
此处描述的实施例总体上涉及半导体发光器件。
技术介绍
在诸如LD (激光二极管)和LED (发光二极管)的半导体发光器件中，期望提高发光效率。在半导体发光器件中，例如将含In的氮化物半导体用于有源层。当有源层的In成分比率增加以便获得期望的发光波长时，观察到晶体质量劣化以及发光效率降低的趋势。
技术实现思路
一般而言，根据一个实施例，一种半导体发光器件包括:包括氮化物半导体的第一半导体层，该第一半导体层是η型的；包括氮化物半导体的第二半导体层，该第二半导体层是P型的；以及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的发光层。该发光层包括:包括氮化物半导体的第一阱层；设于所述第一阱层与所述第二半导体层之间并且包括氮化物半导体的第二阱层；设于所述第一阱层和所述第二阱层之间并且包含氮化物半导体的第一势垒层，所述第一势垒层的带隙能量大于所述第一阱层的带隙能量以及所述第二阱层的带隙能量；以及在所述第一势垒层和所述第二阱层之间接触所述第二阱层并且包括含AlxlGa1^1N (0.1 ^ xl ^ 0.35)的层的第一含 Al 层。【附图说明】图1是示出根据第一实施例的半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图2是示出根据第一实施例的另一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图3是示出根据第一实施例的又一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图4是示出根据第一实施例的再一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图5是示出根据第一实施例的另外一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图6A和图6B是半导体发光器件的透射电子显微图像；图7A和图7B是示出半导体发光器件的时间分辨的光致发光特性的曲线图；图8A和图8B是示出半导体发光器件的表面状态的原子力显微照相图像；图9A和图9B是示出半导体发光器件的特性的曲线图；图10是示出根据第二实施例的半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图11是示出根据第二实施例的另一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；图12是示出根据第二实施例的再一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图；以及图13是示出根据第二实施例的另外一个半导体发光器件的配置的示意性横截面视图。【具体实施方式】在下文中将参考附图描述各种实施例。注意，附图是示意性的或概念性的。各部分的厚度与宽度之间的关系、各部分的尺寸比等不一定与真实的关系、尺寸比等一样。此外，即使在表示相同部分的情况下，各部分之间的尺寸和比率有时也不同地表达，这取决于各个图。在说明书及附图中，与上文的附图中描述和示出的部件相似的那些部件用相同的参考标记标示，并且适当地省略具体描述。第一实施例图1是示出根据第一实施例的半导体发光器件的配置的示意性横截面视图。如图1所示，根据该实施例的半导体发光器件110包括第一半导体层10、第二半导体层20以及发光层30。第一半导体层10包括氮化物半导体，并且第一半导体层10是η型的。第二半导体层20包括氮化物半导体，并且第二半导体层20是P型的。发光层30设于所述第一半导体层10和所述第二半导体层20之间。此处，假设从第一半导体层10到第二半导体层20的方向为Z轴方向。在半导体发光器件Iio中，发光层30设于第一半导体层10上，并且第二半导体层20设于发光层30上。第一半导体层10、发光层30和第二半导体层20以此顺序在Z轴方向上层叠。在本说明书中，“一个部件设于另一个部件上”的状态包括一个部件直接设于另一部件上的状态、以及一个部件设于另一个部件上且在这些部件之间插入不同的元件的状态。在本说明书中，“一个部件层叠于另一个部件上”的状态包括一个部件与另一部件彼此层叠的状态、以及一个部件层叠于另一个部件上且在这些部件之间插入不同的元件的状态。第二半导体层20通过发光层30与第一半导体层10相对。在本说明书中，“一个部件与另一个部件相对”的状态包括一个部件直接面对另一部件上的状态、以及一个部件间接面对另一个部件上且在这些部件之间插入不同的元件的状态。在下文中，用于“下侧”和“上侧”用于简化解释。“下侧”对应于第一半导体层10一侧，且“上侧”对应于第二半导体层20 —侧。例如，包含η型杂质的GaN用于第一半导体层10。S1、Ge、Te和Sn中的至少一种可以用于η型杂质。第一半导体层10包括例如η侧接触层。例如，包含P型杂质的GaN用于第二半导体层20。Mg、Zn和C中的至少一种可以用于P型杂质。第二半导体层20包括例如P侧接触层。发光层30包括多个阱层WL(例如，包括第一阱层WLl和第二阱层WL2)、势垒层BL以及含Al层AL。阱层WL包含氮化物半导体。势垒层BL设于阱层WL之间。势垒层BL的带隙能量大于阱层WL的带隙能量。势垒层BL包含氮化物半导体。含Al层AL设于单个势垒层BL与p侧阱层WL之间并且与p侧阱层WL接触，所述P侧阱层WL设于所述单个势垒层BL与第二半导体层10之间。例如，含Al层AL接触所述单个势垒层BL。含Al层AL包含AlxtlGa1^N (0.1≤x0≤0.35)。x0是含Al层AL的Al成分比率。例如，含Al层AL的厚度为大于等于0.5纳米(nm)且小于等于2.5nm。即，发光层30包括第一阱层WL1、第二阱层WL2、第一势垒层BLl和第一含Al层AL1。第一讲层WLl和第二讲层WL2包含氮化物半导体。第二讲层WL2设于第一讲层WLl和第二半导体层20之间。第一势鱼层BLl设于第一讲层WLl和第二讲层WL2之间。第一势垒层BLl的带隙能量大于第一阱层WLl的带隙能量以及第二阱层WL2的带隙能量。第一势垒层BLl包含氮化物半导体。第一含Al层ALl在第一势垒层BLl与第二阱层WL2之间接触第二阱层WL2。第一含Al层AL包含AlxlGah1N (0.1≤xl≤0.35)。例如，第一含Al层AL接触第一势垒层BLl。例如,第一含Al层AL的厚度为大于等于0.5nm且小于等于2.5nm。在该实例中，发光层30还包括η侧势鱼层Bln以及η侧含Al层ALn。η侧势鱼层BLn设于所述第一阱层WLl和所述第一半导体层10之间。η侧势垒层BLn的带隙能量大于第一阱层WLl的带隙能量以及第二阱层WL2的带隙能量。η侧势垒层BLn包含氮化物半导体。如下文中所描述的，在单个阱层WL中带隙能量有时变化。即，有时在单个阱层WL中提供带隙能量相对较小的第一部分以及带隙能量大于第一部分的其它部分(带隙能量相对较大的部分)。当提供这些部分时，“一部分的带隙能量大于阱层WL的带隙能量”的状态是指这样的状态，其中“一部分的带隙能量大于阱层WL中的具有相对较大带隙能量的部分的带隙能量”。η侧含Al层ALn在η侧势垒层BLn与第一阱层WLl之间接触第一阱层WLl。η侧含Al层AL包含AlxnGa1^xnN (0.1≤χη≤0.35)。例如，η侧含Al层Aln接触η侧势垒层BLn。例如，η侧含Al层AL的厚度为大于等于0.5nm且小于等于2.5nm。在该实例中，半导体发光器件110还包括P侧含Al层Alp。P侧含Al层A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光器件，包括：包括氮化物半导体的第一半导体层，所述第一半导体层是n型的；包括氮化物半导体的第二半导体层，所述第二半导体层是p型的；以及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的发光层，所述发光层包括：包括氮化物半导体的第一阱层；设于所述第一阱层与所述第二半导体层之间并且包括氮化物半导体的第二阱层；设于所述第一阱层和所述第二阱层之间并且包括氮化物半导体的第一势垒层，所述第一势垒层的带隙能量大于所述第一阱层的带隙能量以及所述第二阱层的带隙能量；以及在所述第一势垒层和所述第二阱层之间接触所述第二阱层并且包括含Alx1Ga1?x1N(0.1≤x1≤0.35)的层的第一含Al层。

【技术特征摘要】
2012.08.13 JP 179522/20121.一种半导体发光器件，包括: 包括氮化物半导体的第一半导体层，所述第一半导体层是η型的； 包括氮化物半导体的第二半导体层，所述第二半导体层是P型的；以及 设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的发光层，所述发光层包括: 包括氮化物半导体的第一阱层； 设于所述第一阱层与所述第二半导体层之间并且包括氮化物半导体的第二阱层； 设于所述第一阱层和所述第二阱层之间并且包括氮化物半导体的第一势垒层，所述第一势垒层的带隙能量大于所述第一阱层的带隙能量以及所述第二阱层的带隙能量；以及 在所述第一势垒层和所述第二阱层之间接触所述第二阱层并且包括含AlxlGa1^1N (0.1 ^ xl ^ 0.35)的层的第一含 Al 层。2.根据权利要求1的器件，其中所述第一含Al层的厚度为大于等于0.5nm且小于等于2.5nm。3.根据权利要求1的器件，其中，所述第二阱层WLl包括包含Inp21Ga1^p21N(0.1<ρ21 ( 0.4)的第一部分。4.根据权利要求3的器件，其中所述第二阱层还包括设于所述第一部分与第二半导体层20之间并且包含Inp22Ga^p22N(0〈ρ22〈ρ21)的第二部分。5.根据权利要求4的器件，其中所述第二阱层还包括设于所述第一部分与所述第一含Al层之间并且包含Inp23Ga1^3N (0〈ρ23〈ρ21)的第三部分。6.根据权利要求3的器件，其中所述第一部分的厚度为大于等于0.5nm且小于等于2nm07.根据权利要求3的器件，其中所述第一势垒层包括: 接触所述第一阱层并且包含 AlqllInrllGah11I11N (O ( qll〈l、0 ( rlKUOSqll+rllS I且rll〈p21)的第一 η侧层，所述第一 η侧层的带隙能量大于所述第一部分的带隙能量；以及 设于所述第一 η侧层与所述第二半导体层之间并且包含Alql2Inrl2Gah12_rl2N(0 ( ql2〈l、0 ( rl2〈l、0 ( ql2+rl2 ( 1、ql2〈qll 且 rl2〈p21)的第一P侧层，所述第一 P侧层的带隙能量大于所述第一部分的带隙能量。8.根据权利要求7的器件，其中 所述第一 η侧层的厚度为大于等于0.5nm且小于等于5nm，以及 所述第一 P侧层的厚度为大于等于0.5nm且小于等于30nm。9.根据权利要求3的器件，其中 所述发光层还包括设于所述第二阱层与所述第二半导体层之间的第二势垒层。 其中所述第二势垒层包括: 接触所述第二阱层并且包含 Altl21Inr21Ga1Hr21N (O ( q21〈l、0 ( r21<U0<q21+r21< I且r21〈p21)的第二 η侧层，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钟日，斋藤真司，桥本玲，布上真也，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：