发光器件和照明系统的制作方法_4

文档序号:9632699阅读:来源:国知局
l浓度P可W在0. 04《r《0. 15的范 围中。
[0152] 如果非渗杂AlfGai rN层(0<r<l) 224a的Al浓度r小于0. 04,则Mg或者PID的扩 散阻挡效果或者Mg或者PID的分布效果减小,使得从量子阱产生的光被吸收,使得发光强 度可W劣化。同时,如果非渗杂AlfGaifN层(0<r<l) 224a的Al浓度r超过0. 15,则由于高 的Al构成,质量或者空穴注入劣化,使得发光强度可W劣化,并且操作电压(VF3)可W增 加。 阳 153]P型AlsGaisN层(〇<s<l)224b的Al浓度S 可 W是 0. 20《s《0. 35。
[0154] 如果P型AlsGai sN层(〇<s<l) 224b的Al浓度S小于0. 20,则Mg或者PID的扩散 阻挡效果可W降低。同时,当P型AlsGai sN层的Al浓度S超过0. 34时,由于更高的Al构 成,空穴注入或者晶体质量可W劣化,使得发光强度可W劣化,并且操作电压(VF3)可W增 加。
[0155] 该实施例能够提供一种发光器件,通过改进发光器件的界面质量,该发光器件能 够通过随着空穴注入效率增加改进发光强度和操作电压(VF3)而改进电气特性。 阳156]另外,根据第四实施例,界面质量得到改进并且载流子扩散功能增加,使得内部发 光效率能够增加。
[0157] 在下文中,将参考图14到16描述制造根据第四实施例的发光器件的方法。
[0158] 首先,如在图14中所示制备衬底202。衬底202可W由呈现优良导热率的材料形 成,并且可W包括导电衬底或者绝缘衬底。 阳 159]例如,衬底 202 可W包括蓝宝石(AI2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge 和 6曰2〇3中的至少一种。可W在衬底202上形成凹凸结构,但是实施例不限于此。 阳160] 在此情形中,可W在衬底202上形成缓冲层(未示出)。缓冲层可W减小在在随后 的过程中形成的发光结构210的材料和衬底202之间的晶格失配。缓冲层可W包括III-V 族化合物半导体,例如,GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN中的至少一种。 阳161] 接着,包括第一导电半导体层212、有源层214和第二导电半导体层216的发光结 构210可W在第一衬底202上形成。 阳162] 第一导电半导体层212可W由半导体化合物形成。第一导电半导体层212可W通 过使用III-V族化合物半导体和II-VI族化合物半导体实现。第一导电半导体层212可W 渗杂有第一导电渗杂剂。当第一导电半导体层212是N型半导体层时,第一导电渗杂剂可 W包括用作N型渗杂剂的Si、Ge、Sn、Se或者Te。 阳16引第一导电半导体层212可W包括具有化学式InaAlbGalabN(0《a《l、0《b《l、 0《a+b《1)的半导体材料。
[0164]第一导电半导体层212可 W由GaN、InN、A1N、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP和InP中的至少一种形成。 阳1化]有源层214可W W单量子阱(SQW)结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构和量子 点结构中的至少一种形成。例如,在引入S甲基嫁气(TMGa)、氨气(N&)、氮气(Ns)和S甲 基铜气体灯MIn)时,有源层153可W具有MQW结构,但是实施例不限于此。 阳166] 有源层214可W具有量子阱214W/量子势垒214B的结构。例如,有源层214可 WW包括 AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、 GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs、GaP/AlGaP 和 InGaP/AlGaP 中的至少一种的成对结构形成, 但是实施例不限于此。
[0167] 接着,在有源层214上形成AlpGaqIniPqN层(0<p《1、0《q《1)222使得 AlpGaqIniPqN层222具有高于有源层214的能带隙。相应地,AlpGaqIniPqN层(0<p《1、 0《q《1) 222执行有源层214的电子阻挡和MQW包覆,使得发光效率能够得到改进。 阳1側接着,可W在AlpGaqInipqN层(0<p《 l、0《q《 1)222上形成AlGaN基超晶格层 224。
[0169] 详细地,如在图13中所示,根据第四实施例,AlGaN基超晶格层224可W包括非渗 杂 AlfGai fN 层(0分<1) 224a和P型AlsGaisN 层(〇<s<l) 224b。
[0170] 根据第四实施例,非渗杂AlfGairN层(0<r<I)224a和P型AlsGaisN层(〇<s<I)224b 的超晶格层置入Al脚qInlpqN层(0<p《l、0《q《l)222 和第二导电半导体层216之间 W均匀地扩展集中于界面上的Mg或者PID的分层缺陷,使得空穴注入效率能够增加,并且 由于2维空穴气(2DHG)效应,电流扩展能够得到改进。 阳1川根据第四实施例,可W设置一对或者五对非渗杂AlfGaifN层(0<r<l) 224a和P型 Al成曰1 术层(0<w<l) 224b。可 W设置非渗杂 AlfGaifN 层(0<r<l) 224a 和 P 型 AlsGaisN 层 (0<s<l) 224b中的至少一个W改进发光强度并且扩散载流子。如果对数超过五,则形成了厚 的超晶格结构或者厚的非渗杂AlfGai fN层(0<r<l)224a,运可W不利于空穴注入。 阳172] 根据第四实施例,非渗杂AlfGai rN层(0<r<l) 224a或者P型AlsGai术层 (0<s<l) 224b的厚度可W在大约1. 5皿到大约3皿的范围中。如果非渗杂AlfGai fN层 (0分<1) 224a或者P型AlsGai术层(〇<s<l) 224b每一个层的厚度超过3皿,则该厚度可W不 利于空穴注入。如果非渗杂AlfGaifN层(0<r<l) 224a或者P型AlsGaisN层(〇<s<l) 224b每 一个层的厚度小于1. 5nm,则表面质量的改进可W是较小的。
[0173] 根据第四实施例,非渗杂AlfGairN层(0<r<l)224a可W具有等于或者小于P型 AlsGai sN 层(〇<s<l) 224b 的 Al 浓度 S 的 Al 浓度 r。如果非渗杂 AlfGai fN 层(0<r<l) 224a 的Al浓度r高于P型AlsGai sN层(0<s<l) 224b的Al浓度s,则电流扩展可W降低。 阳174] 例如,非渗杂Al脚IfN层(0<r<l)224a的Al浓度r可W在0. 04《r《0. 15的范 围中。如果非渗杂AlfGai rN层(0<r<l) 224a的Al浓度r小于0. 04,则Mg或者PID的扩散 阻挡效果或者Mg或者PID的分布效果减小,使得从量子阱产生的光被吸收,使得发光强度 可W劣化。同时,如果非渗杂AlfGaifN层(0<r<l) 224a的Al浓度r超过0. 15,则由于高的 Al构成,质量或者空穴注入劣化,使得发光强度可W劣化,并且操作电压(VF3)可W增加。 阳175] P型AlsGai sN层(〇<s<l)224b的Al浓度Z可W是0. 20《S《0. 35。如果P型 AlsGai sN层(0<s<l) 224b的Al浓度S小于0. 20,则Mg或者PID的扩散阻挡效果可W降低。 同时,当P型AlsGai sN层(0<s<l)的Al浓度S超过0. 34时,由于高的Al构成,空穴注入或 者晶体质量可W劣化,使得发光强度可W劣化,并且操作电压(VF3)可W增加。 阳176] 回过来参考图14,可W在AlGaN基超晶格层224上形成第二导电半导体层216。 阳177] 第二导电半导体层216可^包括具有化学式111。4146曰1。4^0《〇《1、0《(1《1、 0《c+d《l)的半导体材料。如果第二半导体层130是P型半导体层,则第二导电渗杂剂 可W包括用作P型渗杂剂的Mg、Zn、化、Sr或者Ba。
[0178] 根据第四实施例,虽然使用N型半导体层实现第一导电半导体层212,并且使用P 型半导体层实现第二导电半导体层216,但是实施例不限于此。 阳179] 另外,可W在第二导电半导体层216上形成具有与第二导电极性相反的极性的半 导体,例如,N型半导体层(未示出)。相应地,发光结构210可WWN-P结结构、P-N结结 构、N-P-N结结构、P-N-P结结构之一实现。
[0180] 此后,在第二导电半导体层216上形成透射性电极230。 阳181] 例如,透射性电极230可W包括欧姆层,并且可W通过W单层结构或者多层结构 堆叠单一金属、金属合金或者金属氧化物而形成使得能够有效率地执行空穴注入。 阳182] 例如,透射性电极230可W包括铜锡氧化物(ITO)、铜锋氧化物(IZO)、铜锋锡氧 化物(IZTO)、铜侣锋氧化物(IAZO)、铜嫁锋氧化物(IGZO)、铜嫁锡氧化物(IGTO)、侣锋氧 化物(AZO)、錬锡氧化物(ATO)、嫁锋氧化物(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-GaZnO (AGZO)、 In-GaZnO(IGZO)、化0、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/口0、Ag、Ni、 Cr、Ti、Al、化、Pd、Ir、Ru、Mg、化、Pt、Au和Hf中的至少一种,但是实施例不限于此。 阳18引此后,如在图15中所示,可W移除透射性电极230、第二导电半导体层216、AlGaN 基超晶格层224、AlpGaqIni P qN层(0<p《1、0《q《1)222、和有源层214的部分W暴露第 一导电半导体层212。
[0184] 接着,如在图16中所示,在透射性电极230上形成第二电极252,并且在第一导电 半导体层212上形成第一电极251 W形成根据第四实施例的发光器件200。在透射性电极 230的一部分中形成通孔(未示出),使得在透射性电极230上形成的第二电极252与第二 导电半导体层216形成接触,但是实施例不限于此。另外,在透射性电极230的顶表面上形 成凹凸图案(未示出),由此改进从有源层214发射的光的外部光提取效率,但是实施例不 限于此。
[0185] 该实施例能够提供一种发光器件和一种制造该发光器件的方法,通过改进发光 器件的界面质量,该发光器件能够通过随着空穴注入效率增加改进发光强度和操作电压 (VF3)而改进电气特性。 阳186]另外,根据第四实施例,界面质量得到改进并且载流子扩散功能增加,使得内部发 光效率能够增加。 阳187] 图17是示出根据第五实施例的发光器件300的截面图。
[0188] 根据第五实施例的发光器件300可W包括第一导电半导体层312、在第一导电半 导体层312上的有源层314和在有源层314上的第二导电半导体层316。第一导电半导体 层312、有源层314和第二导电半导体层316可W被定义为发光结构310。 阳1例根据该实施例,Al脚qini P qN层(0<p《1、0《q《1)322被置入有源层314和第 二导电半导体层316之间W执行电子阻挡功能使得发光效率能够增加。
[0190] 根据该实施例,透射性电极330可W布置在第二导电半导体层316、与第二导电半 导体层316电连接的第二电极352、和与第一导电半导体层312电连接的第一电极351上。 阳191] 如在图17中所示,根据该实施例,发光器件300可W是其中发光结构310布置在 衬底302上的横向型发光器件,但是实施例不限于此。换言之,实施例能够应用于竖直型发 光器件或者倒装忍片发光器件。 阳192] 图18是示出根据第五实施例的发光器件的第一能带隙的图表。 阳193] 实施例能够提供一种能够克服当注入电流增加时发光效率的劣化的高效率氮化 物半导体发光器件。
[0194] 为此,根据该实施例,非渗杂AltGai tN层(0《t<l) 324可W置入AlpGaqIni P qN层 (0<p《1、0《q《1)322和第二导电半导体层316之间。
[0195] 第二导电半导体层316可W包括具有第一浓度的第一浓度第二导电半导体层 316a和具有高于第一浓度的第二浓度并且在第一浓度第二导电半导体层上形成的第二浓 度第二导电半导体层316b。
[0196] 如在图18中所不,非渗杂AlfGai tN层(0《t〈l)可W是非渗杂GaN层324,并且 第二导电半导体层316可W是P型GaN层。 阳197] 例如,第二导电半导体层316可W包括在非渗杂GaN层324上的、具有第一浓度的 第一浓度P型GaN层316a、和在第一浓度P型GaN层316a上的、具有第二浓度的第二浓度 P型GaN层31化。 阳19引图19是示出根据第五实施例的发光器件的第二能带隙的图表。
[0199] 根据另一个实施例,非渗杂AlpGaipN层(0《於1)可W包括非渗杂AlGaN
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