)。在第二供给步骤的时间长度为20秒的情况下，ESD良品率提高了 0. 077(7. 7% ) 〇
[0190] 在ESD测试中在第二供给步骤的时间长度为10秒或20秒的任一情况下，ESD良 品率被提高到相同的程度。然而，其中第二供给步骤的时间长度为10秒的发光器件的ESD 良品率比其中第二供给步骤的时间长度为20秒的发光器件的ESD良品率提高得更多。
[0191] 随着第二供给步骤的第二阶段TA2的长度的增加，p型接触层190的Mg浓度过度 增加。这使P型接触层190的结晶性劣化，并且降低了静电击穿电压。P型接触层190的 Mg浓度取决于：在第一供给步骤中包含Mg的掺杂剂气体的供给浓度和第一阶段TA1的长 度；在P型接触层形成步骤中包含Mg的掺杂剂气体的供给浓度；以及第二供给步骤的第二 阶段TA2的长度。然而，为了有效地实现p型接触层190的期望的Mg浓度，可以适当地调 节第二阶段TA2或者Mg(C5H5)J^供给量SB2和SB3。这些数值不限于具体值。然而，为了 缩短循环时间并且提高生产效率，第二阶段TA2的时间为1秒至60秒，优选地为3秒至30 秒，更优选地为5秒至20秒。
[0192] 3·p型接触层的Mg浓度
[0193] 3-1.样品的制备
[0194] 首先，在蓝宝石基底上形成与缓冲层120、η型接触层130、η侧ESD层140、η侧超 晶格层150、发光层160和ρ侧超晶格层170对应的半导体层。随后，通过在实施方案中所描 述的第一形成方法在其上形成与Ρ型中间层180和ρ型接触层190对应的半导体层。更具 体地，制备其中第二供给步骤中第二阶段ΤΑ2的长度为10秒（实施例）和0秒（比较例） 的样品。第三阶段ΤΑ3的长度是变化的。制备具有不同厚度的ρ型接触层的多个样品。第 三阶段ΤΑ3的长度变化意味着ρ型接触层的厚度变化。
[0195] 3-2.测量方法
[0196] 对于通过使第二阶段ΤΑ2和第三阶段ΤΑ3的长度变化而制备的样品，利用辉光放 电光谱仪（⑶S)测量ρ型接触层中所包含的Mg浓度。
[0197] 3-3.实验结果
[0198] 表1示出了实验的结果。在实施例中，执行掺杂剂气体供给步骤（第二供给步骤）。 在比较例中，不执行掺杂剂气体供给步骤（第二供给步骤）。在实施例1的情况下，利用GDS 测量的Mg浓度被定义为1 (参考值）（实施例1的值被归一化）。在实施例1中，ρ型接触 层的厚度被设置为21Λ，并且执行掺杂剂气体供给步骤（第二供给步骤）1〇秒。
[0199] 如表1所示，在实施例1至4中，Mg浓度（相对值）为1或者更高。另一方面，在 比较例1至6中，Mg浓度（相对值）小于1。即，在其中执行了掺杂剂气体供给步骤的实施 例1至4中的Mg浓度高于在比较例1至6中的Mg浓度。换言之，通过执行掺杂剂气体供 给步骤，提高了结合到P型接触层中的Mg的程度。
[0200] 图14是示出表1中的p型接触层的厚度与p型接触层的Mg浓度之间的关系的图。 如图14所示，在比较例中，在p型接触层的厚度薄的范围内，Mg浓度不那么高。随着p型 接触层的厚度增加，Mg浓度增加。在比较例中，在p型接触层形成步骤的最初阶段Mg难以 结合到P型接触层中。随着生长的进行，厚度增加，并且因而P型接触层的Mg浓度增加。
[0201] 在比较例中，在p型接触层的厚度不大于1〇〇 1的情况下，p型接触层的稍有不同 的厚度影响Mg浓度。因此，由于p型接触层的取决于制造条件的特征而容易发生分散。因 此，在比较例中，在P型接触层的厚度不大于100:赢的情况下，难以调节Mg浓度。这样的 分散使得器件特征不稳定。如图14所示，为了获得具有高的Mg浓度的p型接触层，需要特 定的厚度。因而，为了获得具有足够的Mg浓度的p型接触层，p型接触层必须被设计为使 得其厚度增加。随着P型接触层的厚度增加，P型接触层的电阻增加。
[0202] 如图14所示，在实施例1至4中的p型接触层的Mg浓度不依赖于p型接触层的 厚度，并且几乎恒定。在实施例1至4中的p型接触层的Mg浓度充分地高于在比较例1至 6中的p型接触层的Mg浓度。在其中p型接触层的厚度不小于5Λ并且不大于100Λ的 范围内，在实施例和比较例之间Mg浓度存在差异。在其中ρ型接触层的厚度不小于$克 并且不大于80?的范围内，在实施例和比较例之间Mg浓度的差异相对大。在其中p型 接触层的厚度不小于5盖并且不大于50A的范围内，在实施例和比较例之间Mg浓度的 差异极大。
[0203] 因而，通过使用在实施方案中所描述的用于制造半导体发光器件的方法可以形成 具有充分小的厚度和足够高的Mg浓度的p型接触层。因此，
[0204] 根据实施方案的发光器件100的驱动电压足够低。
[0205] [表 1]
[0206]
[0207] 3-4.Mg浓度变化率
[0208] 在比较例中P型接触层的Mg浓度变化率为约1X101S(cm3·ηπι4。另一方面， 在实施例中Ρ型接触层的Mg浓度变化率为约5Χ10ls(cm3 ·nm》。此外，通过改变掺 杂剂气体供给步骤和P型接触层形成步骤的条件可以将Mg浓度变化率调节至最高达 1X102°(cm3·ηπι4。用于增加Mg浓度变化率的条件包括增加第二阶段TA2的长度；增加第 二阶段TA2的掺杂剂气体的供给量SB2和SB3 ;在第二阶段TA2中停止供给TMG;以及在第 三阶段TA3中降低TMG的供给量SA2。P型接触层的Mg浓度在1X102°/cm3至1X10 22/cm3 的范围内。
【主权项】
1. 一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，所述方法包括： 形成η型半导体层； 在所述η型半导体层上形成发光层；以及 在所述发光层上形成Ρ型半导体层； 其中所述形成Ρ型半导体层包括： 通过供给掺杂剂气体和包含至少第III族元素的第一原料气体，在所述发光层上形成Ρ型覆层； 在第一阶段中通过供给所述第一原料气体和所述掺杂剂气体，在所述Ρ型覆层上形成Ρ型中间层；以及 在第二阶段中供给所述掺杂剂气体同时停止供给所述第一原料气体或者减少所述第 一原料气体的供给量，使得在形成所述ρ型中间层之后所述第III族氮化物半导体不生长； 以及 在所述第二阶段中供给所述掺杂剂气体之后的第三阶段中通过供给所述第一原料气 体和所述掺杂剂气体，在所述Ρ型中间层上形成Ρ型接触层。2. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段供给所述掺杂剂气体时所述掺杂剂气体与所述第一原料气体的摩尔比高于在 形成所述Ρ型中间层时所述掺杂剂气体与所述第一原料气体的摩尔比。3. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在形 成所述Ρ型接触层时所述掺杂剂气体与所述第一原料气体的摩尔比高于在形成所述Ρ型中 间层时所述掺杂剂气体与所述第一原料气体的摩尔比。4. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段中供给所述掺杂剂气体时所述掺杂剂气体的流量高于在形成所述Ρ型中间层 时所述掺杂剂气体的流量，在形成所述Ρ型接触层时所述掺杂剂气体的流量高于在形成所 述Ρ型中间层时所述掺杂剂气体的流量。5. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段中供给所述掺杂剂气体时所述掺杂剂气体的流量低于在形成所述Ρ型接触层 时所述掺杂剂气体的流量，在形成所述Ρ型接触层时所述掺杂剂气体的流量高于在形成所 述Ρ型中间层时所述掺杂剂气体的流量。6. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段中供给所述掺杂剂气体时所述掺杂剂气体的流量高于在形成所述Ρ型接触层 时所述掺杂剂气体的流量，在形成所述Ρ型接触层时所述掺杂剂气体的流量高于在形成所 述Ρ型中间层时所述掺杂剂气体的流量。7. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段中供给所述掺杂剂气体时所述掺杂剂气体的供给量逐渐增加。8. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在形 成所述Ρ型接触层时所述第一原料气体的供给量等于在形成所述Ρ型中间层时所述第一原 料气体的供给量。9. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在形 成所述Ρ型中间层和形成所述Ρ型接触层时供给包含氮原子的第三原料气体，在所述第二 阶段中供给所述掺杂剂气体时停止供给所述第三原料气体。10. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中形成 所述P型中间层包括：在所述P型覆层上形成第一P型中间层；以及在所述第一P型中间层 上形成第二P型中间层。11. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在所 述第二阶段中供给所述掺杂剂气体在1秒至60秒的范围内被执行。12. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中所述 第一原料气体是包含作为第III族元素的镓原子的气体，并且所述掺杂剂气体是包含镁原 子的气体。13. 根据权利要求1所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中在形 成所述P型中间层时供给至少氮气作为载气，并且在所述载气中氮原子的摩尔比在30 %至 80%的范围内。14. 根据权利要求1至13中任一项所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的 方法，其中在接近所述第二阶段的开始时所述掺杂剂气体的流量以阶跃函数的方式增加。15. 根据权利要求14所述的用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法，其中以 阶跃函数的方式已增加的所述掺杂剂气体的流量在所述第二阶段和所述第三阶段中保持 不变。16. -种第III族氮化物半导体发光器件，包括： η型半导体层； 在所述η型半导体层上的发光层； 在所述发光层上的Ρ型半导体层；以及 在所述Ρ型半导体层上的Ρ电极； 其中所述Ρ型半导体层包括接触所述Ρ电极的Ρ型接触层和接触所述Ρ型接触层的Ρ型中间层； 所述Ρ型接触层的厚度为〇· 5nm至50nm;以及 在所述P型接触层中，从所述P型中间层的接触表面至所述P电极的接触表面的Mg浓 度变化率X在下面的范围内： 5X1018^X^IX10 20 X:Mg浓度变化率（cm3 ·nm3。
【专利摘要】本发明提供了一种具有低驱动电压的第III族氮化物半导体发光器件及其制造方法。P型半导体层的形成步骤包括：通过供给掺杂剂气体和包含至少第III族元素的第一原料气体在发光层上形成p侧超晶格层的p型覆层形成步骤；通过供给第一原料气体和掺杂剂气体在p侧超晶格层上形成p型中间层的p型中间层形成步骤；在p型中间层形成步骤之后，供给掺杂剂气体同时停止供给第一原料气体的掺杂剂气体供给步骤；以及掺杂剂气体供给步骤之后，通过供给第一原料气体和掺杂剂气体在p型中间层上形成p型接触层的p型接触层形成步骤。
【IPC分类】H01L33/00, H01L21/205, H01L33/02
【公开号】CN105304777
【申请号】CN201510418976
【发明人】奥野浩司
【申请人】丰田合成株式会社
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年7月16日
【公告号】US20160020361