專利名稱：具有調(diào)制摻雜的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)及相關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置和/或制造方法，因此，且更具體地涉及可以在III族氮化物半導(dǎo)體裝置中使用的結(jié)構(gòu)、裝置和/或方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管被廣泛地用在消費(fèi)者應(yīng)用和商業(yè)應(yīng)用中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的那樣，發(fā)光二極管通常包括在微電子基底上的二極管區(qū)域。微電子基底可以例如包括砷化鎵、磷化鎵、其合金、碳化硅和/或藍(lán)寶石。LED的持續(xù)發(fā)展已經(jīng)帶來了高度高效和機(jī)械耐用的能夠覆蓋可見光譜及可見光譜外的光源。這些屬性 當(dāng)與固態(tài)裝置的潛在的長使用壽命結(jié)合時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多種新的顯示應(yīng)用，并且可以使LED處于與地位牢固的白熾燈競爭的位置。例如基于III族氮化物的LED可以在生長基底(例如碳化硅基底)上制造，以提供水平裝置(具有在LED的同一側(cè)上的兩個(gè)電接觸)或豎直裝置(具有在LED的相反側(cè)上的電接觸)。另外，在制造后，生長基底可以保持在LED上或者可以被去除(例如，通過蝕刻、研磨、拋光等)。生長基底可以例如被去除以減小產(chǎn)生的LED的厚度和/或以減小通過豎直LED的正向電壓。水平裝置(具有或者不具有生長基底)例如可以通過倒裝芯片的方式(例如，使用焊料)鍵合于載體基底或印刷電路板，或者通過引線鍵合。豎直裝置(具有或者不具有生長基底)可以具有焊料鍵合到載體基底或印刷電路板的第一端子以及引線鍵合到載體基底或印刷電路板的第二端子。在碳化硅基底上制造基于III族氮化物的LED的一個(gè)困難一直在于為LED制造高質(zhì)量且低電阻的外延層。氮化鎵層(或其他III族氮化物層)例如可以被摻雜諸如硅的n型摻雜物，以增大其多數(shù)載流子濃度并由此減小通過所產(chǎn)生的LED的正向電壓。然而，用硅摻雜可能增大硅摻雜氮化鎵層與碳化硅生長基底之間的晶格失配，由此增加了氮化鎵層(或其他III族氮化物層)中的和/或形成在其上的外延層中的裂紋。由于增加硅摻雜而導(dǎo)致降低了的晶體質(zhì)量可能增加產(chǎn)生的LED的正向壓降和/或以另外的方式降低性能。換言之，為了減小阻力而提供的硅摻雜可以降低晶體質(zhì)量(由于增大的裂紋)由此降低性能。因此，在本領(lǐng)域仍然存在例如通過在保持和/或提高晶體質(zhì)量的同時(shí)降低正向電壓來提供用于如LED的半導(dǎo)體裝置的改進(jìn)的外延III族氮化物層的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置可以包括摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域，其中摻雜的半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度在多個(gè)區(qū)間上被調(diào)制。每個(gè)區(qū)間可以包括具有相對低的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分和具有相對高的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分，所述相對高的摻雜物濃度顯著地大于所述相對低的摻雜物濃度。作為示例，不同的調(diào)制區(qū)間可以具有相同或不同的厚度，和/或已摻雜半導(dǎo)體區(qū)域可以是摻雜III族氮化物的半導(dǎo)體區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，形成半導(dǎo)體裝置的方法可以包括形成摻雜半導(dǎo)體區(qū)域。摻雜半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度可以在多個(gè)區(qū)間上被調(diào)制。每個(gè)區(qū)間可以包括具有相對低的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分和具有相對高的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分，所述相對高的摻雜物濃度顯著地大于所述相對低的摻雜物濃度。作為示例，不同的調(diào)制區(qū)間可以具有相同或不同的厚度，和/或摻雜半導(dǎo)體區(qū)域可以是摻雜III族氮化物的半導(dǎo)體區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，III族氮化物半導(dǎo)體裝置可以包括摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，其中III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度被調(diào)制；以及在摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域上的半導(dǎo)體有源區(qū)域。摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，并且硅的摻雜物濃度可以在III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)調(diào)制。另外，半導(dǎo)體有源區(qū)域可構(gòu)造成響應(yīng)于通過其中的電信號而產(chǎn)生光。III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括III族氮化物超晶格，并且調(diào)制摻雜物濃度的圖案可以通過該超晶格提供。另外，調(diào)制摻雜物濃度的周期可以大于超晶格的周期。超晶格可以包括具有不同銦濃度的交替層的超晶格圖案。
III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括GaN層，并且調(diào)制摻雜物濃度的圖案可以通過該GaN層提供。III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域還可以包括GaN層與有源區(qū)域之間的III族氮化物超晶格。調(diào)制摻雜物濃度可以限定不同摻雜物濃度的重復(fù)圖案，其中具有重復(fù)圖案的最高摻雜物濃度比具有重復(fù)圖案的最低摻雜物濃度大至少50%。還可以在摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域上設(shè)置碳化硅基底，使得摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域位于碳化硅基底與半導(dǎo)體有源區(qū)域之間，和/或半導(dǎo)體有源區(qū)域可以包括量子阱結(jié)構(gòu)。此外，可以在半導(dǎo)體有源區(qū)域上設(shè)置半導(dǎo)體接觸層，使得半導(dǎo)體有源區(qū)域位于半導(dǎo)體接觸層與III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間，并且半導(dǎo)體接觸層和摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以具有相反的導(dǎo)電類型。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，形成III族氮化物半導(dǎo)體裝置的方法可以包括形成摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，其中III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度被調(diào)制；以及在摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域上形成半導(dǎo)體有源區(qū)域。摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，并且硅的摻雜物濃度可以在III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)調(diào)制。另外，半導(dǎo)體有源區(qū)域可構(gòu)造成響應(yīng)于通過其中的電信號而產(chǎn)生光。III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括III族氮化物超晶格，并且調(diào)制摻雜物濃度的圖案可以通過該超晶格提供。調(diào)制摻雜物濃度的周期大于超晶格的周期。超晶格可以包括具有不同銦濃度的交替層的超晶格圖案。III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括GaN層，并且調(diào)制摻雜物濃度的圖案可以通過該GaN層提供。III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括GaN層與有源區(qū)域之間的III族氮化物超晶格。調(diào)制摻雜物濃度可以限定不同摻雜物濃度的重復(fù)圖案，其中具有重復(fù)圖案的最高摻雜物濃度比具有重復(fù)圖案的最低摻雜物濃度大至少50%。形成摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以包括在碳化硅基底上形成摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，使得摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域位于碳化硅基底與半導(dǎo)體有源區(qū)域之間。例如，摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域和半導(dǎo)體有源區(qū)域中的每一個(gè)可以通過外延沉積在基本單晶碳化硅基底上形成，使得其晶體結(jié)構(gòu)是匹配的。半導(dǎo)體有源區(qū)域可以包括量子阱結(jié)構(gòu)。此外，可以在半導(dǎo)體有源區(qū)域上形成半導(dǎo)體接觸層，使得半導(dǎo)體有源區(qū)域位于半導(dǎo)體接觸層與III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間，并且半導(dǎo)體接觸層和摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以具有相反的導(dǎo)電類型。半導(dǎo)體有源區(qū)域可以構(gòu)造成響應(yīng)于通過其中的電信號而產(chǎn)生光。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，根據(jù)下文對本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)描述將更容易理解本發(fā)明的其他特征，其中
圖I是結(jié)合有本發(fā)明的實(shí)施例的III族氮化物發(fā)光二極管的示意性圖示；
圖2是結(jié)合有本發(fā)明的另外實(shí)施例的III族氮化物發(fā)光二極管的示意性圖示；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另外實(shí)施例的量子阱結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)的示意性圖示；
圖4是結(jié)合有本發(fā)明的另外實(shí)施例的III族氮化物發(fā)光二極管的示意性圖示； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例的包括基極層結(jié)構(gòu)的III族氮化物發(fā)光二極管的示意性圖示；
圖6-18是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制硅摻雜物圖案的圖表；以及 圖19是根據(jù)本發(fā)明的另外實(shí)施例的基極層結(jié)構(gòu)的示意性圖示。圖20是示出對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的水平LED裝置中的n-GaN層的不同平均硅摻雜水平的正向電壓(Vf)的圖表。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中參照附圖更完整地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為局限于本文所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開透徹而完整，并將本發(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見放大了層和區(qū)域的厚度。相似的附圖標(biāo)記在所有的附圖中指代相似的元件。如在本文中使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)的所列項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的任何和所有組合。本文使用的術(shù)語僅僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并不意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一”、“該”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確地另有說明。另外應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包括”和/或“包含”在其被使用在在本文中時(shí)指明所述及的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或添加。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基底之類的元件稱為“位于”另一個(gè)元件“上”或者“延伸到”另一個(gè)元件“上”時(shí)，該元件可以直接地“位于”所述另一個(gè)元件“上”或者直接“延伸至IJ”所述另一個(gè)元件“上”，或者，也可以存在居間元件。相反，當(dāng)元件稱為直接地“位于”另一個(gè)元件“上”或者直接地“延伸到”另一個(gè)元件“上”時(shí)，則不存在居間元件。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件稱為“連接于”或“耦合于”另一個(gè)元件時(shí)，該元件可以直接地連接于或耦合于所述另一個(gè)元件，或者可以存在居間元件。相反，當(dāng)元件稱為“直接地連接于”或“直接地耦合于”另一個(gè)元件時(shí)，則不存在居間元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到，涉及到與另一個(gè)特征“相鄰”設(shè)置的結(jié)構(gòu)或特征可以具有位于該相鄰特征之上或之下的部分。將理解到，盡管術(shù)語第一、第二等可以在本文中用來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來將一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)區(qū)域、層或部分相區(qū)分。因此，下面討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。另外，諸如“下”或“底”和“上”或“頂”之類的相對術(shù)語可以在本文中用來描述如在附圖中圖示的一個(gè)元件與另一個(gè)元件的關(guān)系。將理解的是，除了圖中描繪的方向之外，相對術(shù)語意在還涵蓋裝置的不同方向。例如，如果圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，那么描述為在其他元件的“下”側(cè)的元件將被定向在所述其他元件的“上”側(cè)。示例性的術(shù)語“下”因此能夠取決于圖的特定方向而涵蓋“下”和“上”兩個(gè)方向。類似地，如果其中一個(gè)圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，那么描述為在其他元件的“下方”或“之下”的元件將被定向在所述其他元件的“上方”。示例性的術(shù)語“下方”或“之下”因此能夠涵蓋上方和下方兩個(gè)方向。在此參照截面示意圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，這些截面示意圖是本發(fā)明的理想實(shí)施例的示意性圖示。因此，例如由于制造技術(shù)和/或公差的從圖示形狀的變型是可以預(yù)想到的。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)解釋為局限于本文示出的區(qū)域的特定形狀而是包括例如由制造導(dǎo)致的形狀偏差。例如，圖示或描述為矩形的蝕刻區(qū)域一般將具有圓形或彎曲特征。因此，在附圖中圖示的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，并且其形狀不意在圖示裝置的區(qū)域的精確 形狀，并且不意在限制本發(fā)明的范圍。參照特征在于具有諸如n型或p型的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層和/或區(qū)域描述本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中導(dǎo)電類型指的是層和/或區(qū)域中的多數(shù)載流子濃度。因此，n型材料具有帶負(fù)電的電子的多數(shù)載流子平衡濃度，而P型材料具有帶正電的空穴的多數(shù)載流子平衡濃度。一些材料可以標(biāo)有“+”或“I’(如在N+、N—、P+、P—、N++、『、P++、P-等中的那樣)，以表示與另一個(gè)層或區(qū)域相比相對較大(“ + ”)或相對較小的多數(shù)載流子濃度。然而，這種標(biāo)注并不暗示在層或區(qū)域中存在特定濃度的多數(shù)或少數(shù)載流子。除非另有限定，否則本文使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)都具有與如本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所普遍理解的含義相同的含義。還將理解的是，諸如在常用的詞典中定義的術(shù)語之類的術(shù)語應(yīng)當(dāng)解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的背景中的含義相一致的含義，并且不應(yīng)以理想化的形式或過于正式的意義來解釋，除非本文明確地進(jìn)行了這樣的限定。本文討論的碳化硅(SiC)基底/層可以是4H多型碳化硅基底/層。然而，也可以使用諸如3C、6H或15R多型之類的其他碳化硅后選多型。適當(dāng)?shù)腟iC基底可以從北卡羅來納州的Durham的Cree Research公司獲得,該公司為本發(fā)明的受讓人,并且在科技文獻(xiàn)以及多個(gè)共同轉(zhuǎn)讓的美國專利中闡述了制造這種基底的方法，這些專利包括但不限于美國專利No. Re. 34，861、美國專利No. 4，946，547和美國專利No. 5，200，022，這些科技文獻(xiàn)和專利的公開通過參弓I的方式被整體并入本文。如在本文中使用的，術(shù)語“III族氮化物”指的是在氮與周期表的III族中的一個(gè)或多個(gè)元素一通常為鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In)——之間形成的那些半導(dǎo)體化合物。該術(shù)語還指諸如GaN、AlGaN和AlInGaN之類的二元、三元和四元化合物。III族元素還能夠與氮組合以形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)和四元(例如，AlInGaN)化合物。這些化合物可以具有經(jīng)驗(yàn)式，其中一摩爾的氮與總共一摩爾的III族元素組合。因此，諸如AlxGahN (其中，l>x>0)之類的式子通常被用來描述這些化合物。用于III族氮化物的外延生長的技術(shù)已經(jīng)變得發(fā)展的相當(dāng)好了，并且已經(jīng)在適當(dāng)?shù)目萍嘉墨I(xiàn)中以及在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 5，210，051、美國專利No. 5，393，993和美國專利No. 5，523，589中進(jìn)行了報(bào)道，這些科技文獻(xiàn)和專利的公開通過參引的方式被全部并入本文。盡管本文公開的LED的各種實(shí)施例包括基底，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，在其上生長包括LED外延層的晶體外延生長基底可以被移除，并且獨(dú)立式的外延層可以安裝在替代載體基底上或子固定件上，其中與原始基底相比，該替代載體基底或子固定件可以具有更好的熱、電、結(jié)構(gòu)和/或光學(xué)特性。在此描述的本發(fā)明不限于具有晶體外延生長基底的結(jié)構(gòu)，并且在此描述的本發(fā)明可以在其中外延層已經(jīng)從其原始生長基底移除并鍵合到替代載體基底的結(jié)構(gòu)方面使用。將參照圖示了發(fā)光二極管(LED)結(jié)構(gòu)40的圖I描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I的LED結(jié)構(gòu)40包括基底10，基底10可以是4H或6H n型碳化硅?；?0還可以包括藍(lán)寶石、塊狀的氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)、硅(Si)、鋁酸鋰、氧化鋅(ZnO)、玻璃、鉆石、砷化鎵、或者任何其他合適的基底。在圖I的LED結(jié)構(gòu)40中還包括分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括位于基底10上的基于氮化鎵的半導(dǎo)體層。亦即，圖示的LED結(jié)構(gòu)40 包括以下層導(dǎo)電緩沖層11 ;第一娃摻雜GaN層12 ;第二娃摻雜GaN層14 ;包括娃摻雜GaN和/或InGaN的交替層的超晶格16 ;有源區(qū)域18，其可以通過多量子阱結(jié)構(gòu)來提供；未摻雜GaN和/或AlGaN層22 ;摻雜有p型雜質(zhì)的AlGaN層30 ；以及同樣摻雜有p型雜質(zhì)的GaN接觸層32。該結(jié)構(gòu)還包括位于基底10上的n型歐姆接觸23和位于接觸層32上的p型歐姆接觸24。緩沖層11可以是n型AlGaN。在美國專利5，393，993和5，523，589中以及在名稱為“Vertical Geometry InGaN Light Emitting Diode” 的美國公開專利 No. 2002/0121642中提供了碳化硅和III族氮化物材料之間的緩沖層的示例，這些專利和公開中的每一個(gè)均被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，這些專利和公開專利的公開過參引的方式并入，如同在此對其進(jìn)行了完整的闡述一樣。類似地，本發(fā)明的實(shí)施例還可以包括諸如在名稱為“Group III Nitride Photonic Devices onSilicon Carbide Substrates With Conductive Buffer Interlay Structure，，的美國專利No. 6, 201,262中描述的結(jié)構(gòu)那樣的結(jié)構(gòu)，該美國專利的公開通過參引的方式并入本文，如同在此對其進(jìn)行了完整的闡述一樣。GaN層12可以在大約500 nm和7000 nm厚之間(包括500 nm和7000 nm),并且
根據(jù)一些實(shí)施例，為大約4000 nm厚。以大約5xl017至7xl018 cm—3的水平用硅對GaN層12進(jìn)行摻雜。GaN層14可以在大約10和500埃(Angstrom)厚之間(包括10埃和500埃)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，為大約80埃厚?？梢孕∮诖蠹s5xl019 cm_3的水平用硅對GaN層14進(jìn)行摻雜。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超晶格16包括InxGa1J和InYGai_YN的交替層，其中X在0和I之間(包括0和I )，并且X不等于Y。例如，X=O并且InGaN的交替層中的每一個(gè)的厚度為大約5埃至大約40埃厚(包括5埃和40埃)，并且GaN的交替層中的每一個(gè)的厚度為大約5埃至大約100埃厚(包括5埃和100埃)。在某些實(shí)施例中，GaN層為大約30埃厚而InGaN層為大約15埃厚。超晶格16可以包括從大約5個(gè)到大約50個(gè)周期(其中，一個(gè)周期等于包括超晶格的每個(gè)InxGagN和InyGanN層的一次重復(fù))。在一個(gè)實(shí)施例中，超晶格16包括25個(gè)周期。在另一個(gè)實(shí)施例中，超晶格16包括10個(gè)周期。然而，周期的數(shù)量可以例如通過增加相應(yīng)的層的厚度來減少。因此，例如，使層的厚度加倍可以與周期的數(shù)量減半一起使用?？商娲兀芷诘臄?shù)量和厚度可以彼此獨(dú)立?？梢源蠹sIxlO17 cm-3至大約5xl019 cm_3的水平用諸如硅之類的n型雜質(zhì)對超晶格16進(jìn)行摻雜。這種摻雜物濃度可以是超晶格16的層的實(shí)際摻雜物濃度或平均摻雜物濃度。如果這種摻雜物濃度是平均摻雜物濃度，那么提供與超晶格16相鄰且提供期望的平均摻雜物濃度的摻雜層可能是有益的，其中這些相鄰的層的摻雜在這些相鄰的層以及超晶格16上被均化。通過在基底10與有源區(qū)域18之間設(shè)置超晶格16，可以提供更好的表面以在其上生長基于InGaN的有源區(qū)域18。在不希望受任何操作理論的約束的情況下，發(fā)明人相信，超晶格16中的應(yīng)變效應(yīng)提供了有助于高質(zhì)量的含 InGaN有源區(qū)域的生長的生長表面。另外，已知超晶格對于裝置的工作電壓有影響。超晶格的厚度和組成參數(shù)的適當(dāng)選擇能夠降低工作電壓并增加光學(xué)效率。超晶格16可以在氮或其他氣體氣氛中生長，其能夠?qū)崿F(xiàn)在結(jié)構(gòu)中生長較高質(zhì)量的InGaN層。通過在氮?dú)夥罩性诠钃诫sGaN層上生長硅摻雜InGaN/GaN超晶格，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)變優(yōu)化了的具有改善的結(jié)晶度和導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，有源區(qū)域18可以包括單量子阱或多量子阱結(jié)構(gòu)以及單異質(zhì)結(jié)或雙異質(zhì)結(jié)有源區(qū)域。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，有源區(qū)域18包括多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括被勢壘層分開的多個(gè)InGaN量子阱層(在圖I中未示出)。層22設(shè)置在有源區(qū)域18上并且可以是處在大約0和250埃厚之間(包括0埃和250埃)的未摻雜GaN或AlGaN。如在本文中使用的，未摻雜層/區(qū)域是指不是特意摻雜的層/區(qū)域。層22可以為大約35埃厚。如果層22包括AlGaN，那么這種層中的鋁百分率可以為大約10%到大約30%，并且根據(jù)一些實(shí)施例，鋁百分率可以為大約24%。層22中的鋁的水平還可以以逐步的方式或連續(xù)降低的方式分級。層22可以在比量子阱區(qū)域25內(nèi)的生長溫度高的溫度生長，以改善層22的晶體質(zhì)量。附加的未摻雜GaN或AlGaN的層可以被包括在層22的附近。例如，LED I可以包括位于有源區(qū)域18與層22之間的大約6埃至大約9埃厚的附加的未摻雜AlGaN層。摻雜有諸如鎂之類的p型雜質(zhì)的AlGaN層30設(shè)置在層22上。AlGaN層30可以在大約0和300埃厚之間(包括0埃和300埃)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，AlGaN層30可以為大約150埃厚。p型GaN的接觸層32設(shè)置在層30上，并且可以為大約1800埃厚。歐姆接觸24和25分別設(shè)置在P-GaN接觸層32上和基底10上。圖2示出了結(jié)合有多量子阱有源區(qū)域的本發(fā)明的另外實(shí)施例。圖2中示出的本發(fā)明的實(shí)施例包括分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100，該分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括生長在基底10上的基于氮化鎵的半導(dǎo)體層。如上所述，基底10可以是碳化硅(SiC)、藍(lán)寶石、塊狀的氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)、硅(Si)、鎵酸鋰(LiGaO2或1^0)、鋁酸鋰(LiAlO2)、氧化鋅(ZnO)、砷化鎵(GaAs )、磷化銦(InP )、玻璃、鉆石、或者任何其他合適的基底。如圖2所不,根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的LED可以包括導(dǎo)電緩沖層11 ;第一娃摻雜GaN層12 ;第二硅摻雜GaN層14 ;包括硅摻雜GaN和/或InGaN的交替層的超晶格16 ；有源區(qū)域125，其包括多量子阱結(jié)構(gòu)；未摻雜GaN或AlGaN層22 ;摻雜有p型雜質(zhì)的AlGaN層30 ;以及同樣摻雜有p型雜質(zhì)的GaN接觸層32。LED還可以包括位于基底10上的n型歐姆接觸23和位于接觸層32上的p型歐姆接觸24。在基底10為藍(lán)寶石或另一個(gè)絕緣的、半絕緣的或電阻基底的本發(fā)明實(shí)施例中，n型歐姆接觸23將設(shè)置在n型GaN層12和/或n型GaN層14上。如前面參照圖I所描述的，緩沖層11可以是n型AlGaN。類似地，GaN層12可以在大約500 nm和7000 nm厚之間(包括500 nm和7000 nm)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，GaN層可以為大約4000 nm厚?？稍诖蠹s5xl017至7xl018 cnT3的水平用娃對GaN層12進(jìn)行摻雜。GaN層14可以是在大約10埃和500埃厚之間(包括10埃和500埃)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，GaN層14可以為大約80埃厚。可在大約小于5xl019 cnT3的水平用娃對GaN層14進(jìn)行摻雜。還可以如前面參照圖I所描述的那樣設(shè)置超晶格16。有源區(qū)域125包括多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括被勢壘層118分開的多個(gè)InGaN量子阱層120。勢壘層118包括InxGa1J,其中0彡X〈l。勢壘層118的銦組分可以小于量子阱層120的銦組分，使得勢壘層118具有比量子阱層120高的帶隙。勢壘層118和量子阱結(jié)構(gòu)120可以不被摻雜(S卩，不是特意地?fù)诫s諸如硅或鎂之類的雜質(zhì)原子)。然而，例如如果需要紫外線發(fā)射，則以小于5xl019 cm-3的水平用硅對勢壘層118進(jìn)行摻雜可能是理想的。
在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，勢壘層118包括AlxInYGai_x_YN，其中0〈X〈I，0彡Y〈I，并且X+Y彡I。通過在勢壘層118的晶體中包括鋁，勢壘層118可以與量子阱層120晶格匹配，從而在量子阱層120中提供改善的結(jié)晶質(zhì)量，這可以提高裝置的發(fā)光效率。參照圖3，示出了提供基于氮化鎵的裝置的多量子阱結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實(shí)施例。圖3所示的多量子阱結(jié)構(gòu)可以提供圖I和/或圖2所示的LED的有源區(qū)域。如在圖3所見，有源區(qū)域225包括周期性重復(fù)的結(jié)構(gòu)221，結(jié)構(gòu)221包括具有高晶體質(zhì)量的阱支撐層218a、量子阱層220以及用作量子阱層220的保護(hù)蓋層的蓋層218b。當(dāng)結(jié)構(gòu)221生長時(shí)，蓋層218b和阱支撐層218a —起形成相鄰的量子阱220之間的勢壘層。高質(zhì)量阱支撐層218a可以以比用來生長InGaN量子阱層220的溫度高的溫度生長。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，阱支撐層218a以比蓋層218b的生長速率慢的生長速率生長。在其他實(shí)施例中，在較低溫度生長過程期間可以使用較低的生長速率，并且在較高溫度生長過程期間可以使用較高的生長速率。例如，為了實(shí)現(xiàn)用于生長InGaN量子阱層220的高質(zhì)量表面，阱支撐層218a可以以大約700°C和900°C之間的生長溫度生長。然后，生長室的溫度被降低大約0°C到大約200°C，以允許高質(zhì)量InGaN量子阱層220的生長。然后，在溫度保持在較低InGaN生長溫度的同時(shí)，生長蓋層218b。通過這種方式，可以制造包括高質(zhì)量InGaN層的多量子阱區(qū)域。例如，為了提供用于生長InGaN量子阱220的高質(zhì)量表面，阱支撐層218a可以以大約750°C到大約900°C的范圍內(nèi)的生長溫度生長。然后，生長室的溫度可以被降低大約50°C，以允許高質(zhì)量InGaN量子阱層的生長。然后，在溫度保持在較低InGaN生長溫度的同時(shí)，生長蓋層。圖2和圖3的有源區(qū)域125和225可在可以提供改進(jìn)的InGaN晶體質(zhì)量的氮?dú)夥罩猩L。勢壘層118、阱支撐層218a和/或蓋層218b可以在大約50埃和400埃厚之間(包括50埃和400埃)。阱支撐層218a和蓋層218b的相應(yīng)層的組合厚度可以為從大約50埃到大約400埃厚(包括50埃和400埃)。勢壘層118、阱支撐層218a和/或蓋層218b可以大于大約75埃厚，并且根據(jù)一些實(shí)施例，可以大于大約100埃厚、大于大約150埃厚、或者甚至大于大約200埃厚。另外，阱支撐層218a可以比蓋層218b厚。因此，蓋層218b可以在仍能降低從量子阱層220中對銦的吸收或降低量子阱層220的劣化的同時(shí)盡可能地薄。量子阱層120和220可以在大約10埃和大約50埃厚之間(包括10埃和50埃)。量子阱層120和220可以大于20埃厚，并且根據(jù)一些實(shí)施例，量子阱層120和220可以為大約25埃厚。量子阱層120和220中的銦的厚度和百分率可以變化以產(chǎn)生具有期望波長的光。一般地，量子阱層120和220中的銦的百分率為大約25%至大約30%，然而，取決于期望的厚度，銦的百分率已從大約5%變化到大約50%。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，超晶格16的帶隙超過量子阱層120的帶隙。這可以通過調(diào)節(jié)超晶格16中的銦的平均百分率來實(shí)現(xiàn)。超晶格層的厚度(或周期)和該層的平均銦百分率可以選擇為使得超晶格16的帶隙大于量子阱120的帶隙。通過保持超晶格16的帶隙高于量子阱120的帶隙，可以減少裝置中不希望的吸收并且可以增加發(fā)光發(fā)射。超晶格16的帶隙可以為從大約2. 95 eV到大約3. 35 eV。在一些實(shí)施例中，超晶格16的帶隙為大約 3. 15 eVo
在本發(fā)明的附加實(shí)施例中，圖2所示的LED結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在超晶格16與有源區(qū)域125之間的間隔層17。間隔層17可以包括未摻雜的GaN。摻雜的超晶格16與有源區(qū)域125之間的可選間隔層17的存在可以阻止硅雜質(zhì)變得結(jié)合到有源區(qū)域125中。這反過來可以提高有源區(qū)域125的材料質(zhì)量，提高的材料質(zhì)量提供了更為一致的裝置性能和更好的統(tǒng)一性。類似地，也可以在圖I所示的LED結(jié)構(gòu)中在超晶格16與有源區(qū)域18之間設(shè)置間隔層?；氐綀D2，層22可以設(shè)置在有源區(qū)域125上，并且層22可以是在大約0埃與250埃之間厚(包括0埃和250埃)的未摻雜GaN或AlGaN。根據(jù)一些實(shí)施例，層22可以為大約35埃厚。如果層22包括AlGaN，那么這種層中的鋁百分率可以為大約10%到大約30%，并且根據(jù)一些實(shí)施例，鋁百分率可以為大約24%。層22中的鋁的水平還可以以逐步的方式或連續(xù)降低的方式分級。層22可以以比有源區(qū)域125中的生長溫度高的溫度生長，以改善層22的晶體質(zhì)量。附加的未摻雜GaN或AlGaN層可以被包括在層22的附近。例如，圖2所示的LED可以包括位于有源區(qū)域125與層22之間的大約6埃至大約9埃厚的附加的未摻雜AlGaN 層。摻雜有諸如鎂之類的p型雜質(zhì)的AlGaN層30設(shè)置在層22上。AlGaN層30可以在大約0和300埃厚之間(包括0埃和300埃)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，AlGaN層30可以為大約150埃厚。p型GaN的接觸層32設(shè)置在層30上，并且可以為大約1800埃厚。歐姆接觸24和25分別設(shè)置在P-GaN接觸層32上和基底10上。歐姆接觸24和25分別設(shè)置在p_GaN接觸層32上和基底10上。圖4示出了在裝置的有源區(qū)域上結(jié)合有含銦的III族氮化物層的本發(fā)明的另外的實(shí)施例。例如，可以提供InAlGaN蓋結(jié)構(gòu)。圖4所示的本發(fā)明的實(shí)施例包括分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400，該分層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400包括在基底10上生長的基于氮化鎵的半導(dǎo)體層。如上所述，基底10可以是碳化硅(SiC)、藍(lán)寶石、塊狀的氮化鎵(GaN)、氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)、硅(Si )、鋁酸鋰、氧化鋅(ZnO)、玻璃、鉆石、砷化鎵、或者任何其他合適的基底。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，基底10為具有從大約50到大約1500 iim (微米)的厚度、并且在一些實(shí)施例為大約IOOiim (微米)的厚度的SiC基底。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的LED可以包括導(dǎo)電緩沖層11 ;第一硅摻雜GaN層12 ;第二硅摻雜GaN層14 ;包括硅摻雜GaN和/或InGaN的交替層的超晶格16 ；有源區(qū)域125，其包括多量子阱結(jié)構(gòu)；未摻雜AlInGaN層40 ;摻雜有p型雜質(zhì)的AlGaN層30 ；以及同樣摻雜有P型雜質(zhì)的GaN接觸層32。LED還可以包括位于基底10上的n型歐姆接觸23和位于接觸層32上的p型歐姆接觸24。在基底10為藍(lán)寶石的本發(fā)明實(shí)施例中，n型歐姆接觸23將設(shè)置在n型GaN層12和/或n型GaN層14上。如前面參照圖I和圖2所描述的，緩沖層11可以是n型AlGaN。例如，緩沖層11可以是摻雜有Si并且具有從大約100埃到大約10，000埃的厚度的AlGaN。在某些實(shí)施例中，該厚度為大約1500埃。GaN層12可以摻雜有Si，并且可以具有從大約5000埃至50，000埃厚(包括5000埃和50，000埃)的厚度且在一些實(shí)施例中為大約18，000埃厚的厚度?？梢源蠹s5xl017至7xl018 cm_3的水平用硅摻雜GaN層12。還可以如前面參照圖I所描述的那樣設(shè)置超晶格16。例如，超晶格16可以具有從3至35個(gè)周期的InGaN/GaN。周期的厚度可以從大約30埃至大約100埃。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，設(shè)置有二十五(25)個(gè)周期的InGaN/GaN，其中層的周期的厚度為大約70埃并且GaN或InGaN層的厚度為大約15埃，其中其他層構(gòu)成剩余的厚度。
有源區(qū)域325可以包括多量子阱結(jié)構(gòu)，該多量子阱結(jié)構(gòu)包括被勢壘層318分開的多個(gè)InGaN量子阱層320。勢壘層318包括InxGa1^,其中0彡X〈l。勢壘層318的銦組分可以小于量子阱層320的銦組分，使得勢壘層318具有比量子阱層320高的帶隙。勢壘層318和量子阱結(jié)構(gòu)320可以不被摻雜(即，不是特意地?fù)诫s有諸如硅或鎂之類的雜質(zhì)原子)。然而，理想的是，例如在需要紫外線發(fā)射的情況下，則以小于5xl019 cm-3的水平用硅對勢壘層318進(jìn)行摻雜。在本發(fā)明的另外實(shí)施例中，勢壘層318包括AlxInYGai_x_YN，其中0〈X〈1、0 ( Y〈1并且X+Y ( I。通過在勢壘層318的晶體中包括鋁，勢壘層318可以與量子阱層320晶格匹配，從而在量子阱層320中允許改善的結(jié)晶質(zhì)量，這可以增加裝置的發(fā)光效率。有源區(qū)域325也可以如圖3所示且如前面參照圖I至圖3所描述的那樣設(shè)置。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，有源區(qū)域325包括三個(gè)或更多個(gè)量子阱，并且在某些實(shí)施例中，設(shè)置了八(8)個(gè)量子阱。量子阱結(jié)構(gòu)的厚度可以為從大約30埃到大約250埃。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，量子阱結(jié)構(gòu)的厚度可以是大約120埃，其中阱層的厚度為大約25埃。圖4所示的LED結(jié)構(gòu)還可以包括如上所述設(shè)置在超晶格16與有源區(qū)域325之間的間隔層。回到圖4，包括銦的III族氮化物覆蓋層40可以設(shè)置在有源區(qū)域325上，并且更具體地，設(shè)置在有源區(qū)域325的量子阱320上。III族氮化物覆蓋層40可以包括在大約10埃和320埃厚之間(包括10埃和320埃)的InAlGaN。覆蓋層40可以具有均勻的組分，不同組分和/或分級的組分的多個(gè)層。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，覆蓋層40包括第一覆蓋層和第二覆蓋層，第一覆蓋層具有InxAlYGai_x_YN的組分，其中0〈X彡0. 2且0彡Y彡0. 4，并且第一覆蓋層具有從大約10埃到大約200埃的厚度，第二覆蓋層具有InwAlzGa1^N的組分，其中0〈w < 0. 2且y < z〈l，且第二覆蓋層具有從大約10埃到大約120埃的厚度。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，第一覆蓋層具有大約80埃的厚度，其中x=0. I且y=0. 25，并且第二覆蓋層具有大約30埃的厚度，其中w=0. 05且z=0. 55。覆蓋層40可以以比有源區(qū)域325中的生長溫度高的溫度生長，以改善層40的晶體質(zhì)量。在層40的附近可以包括附加的未摻雜GaN或AlGaN的層。例如，在最后的量子阱層與覆蓋層40之間可以設(shè)置薄的GaN層。包括銦的覆蓋層40可以更緊密地晶格匹配于有源區(qū)域325的量子阱，并且可以提供從有源區(qū)域325的晶格結(jié)構(gòu)向p型層的晶格結(jié)構(gòu)的過渡。這種結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)致裝置的增加的亮度。在覆蓋層40上設(shè)置被摻雜有諸如鎂之類的p型雜質(zhì)的AlGaN空穴注射層42。AlGaN層42可以在大約50埃和2500埃厚之間(包括50埃和2500埃)，并且在一些實(shí)施例中，為大約150埃厚。AlGaN層42可以具有AlxGagN的組分，其中0彡X彡0.4。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，對于AlGaN層42，x=0. 23。AlGaN層42可以被摻雜Mg。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，層42還可以包括銦。在層42上設(shè)置有p型GaN的接觸層32且接觸層32可以是從大約250埃至大約10，000埃厚，并且在一些實(shí)施例中，為大約1500埃厚。在一些實(shí)施例中，接觸層32還可以包括銦。在P-GaN接觸層32和基底10上分別設(shè)置歐姆接觸24和25。在p_GaN接觸層32和基底10上分別設(shè)置歐姆接觸24和25。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，含有覆蓋層的銦40可以設(shè)置在發(fā)光裝置中，例如設(shè)置在以下專利和專利申請中所描述的發(fā)光裝置中名為“ULTRA-THIN OHMIC CONTACTSFOR P-TYPE NITRIDE LIGHT EMITTING DEVICES AND METHODS OF FORMING” 的序列號為2006/0046328 的美國臨時(shí)專利申請，名為“LIGHT EMITTING DEVICES HAVING A REFLECTIVEBOND PAD AND METHODS OF FABRICATING LIGHT EMITTING DEVICES HAVING REFLECTIVEBOND PADS” 的美國專利 No. 7，577，380，名為 “LIGHT EMITTING DEVICES HAVING CURRENTBLOCKING STRUCTURES AND METHODS OF FABRICATING LIGHT EMITTING DEVICES HAVINGCURRENT BLOCKING STRUCTURES” 的美國專利 No. 6，664，560 和美國專利公開 No.2006/0002442，名為“LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONSFOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR” 的美國專利公開 No.2002/0123164，和/或名為“REFLECTIVE OHMIC CONTACTS FOR SILICON CARBIDE INCLUDINGA LAYER CONSISTING ESSENTIALLY OF NICKEL, METHODS OF FABRICATING SAME, ANDLIGHT EMITTING DEVICES INCLUDING THE SAME”的美國專利公開No. 2003/0168663 ;這些專利和專利申請的公開被并入本文，如同對其整體進(jìn)行了闡述一樣。盡管已經(jīng)以多個(gè)量子阱描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但源自本發(fā)明的教導(dǎo)的益處也可以在單個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。因此，例如，發(fā)光二極管可以設(shè)置有圖3的結(jié)構(gòu)221的單個(gè)存在作為裝置的有源區(qū)域。因此，盡管根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以使用不同數(shù)量的量子阱，但量子阱的數(shù)量一般將在范圍從I個(gè)量子阱至10個(gè)量子阱之間。前面參照圖1-4討論的LED結(jié)構(gòu)還在名為“Group III Nitride Based LightEmitting Diode Structures With A Quantum Well And Superlattice, Group IIINitride Based Quantum Well Structures And Group III Nitride Based SuperlatticeStructures，，的美國專利 No. 6，958，497 以及名為 “Group III Nitride Based QuantumWell Light Emitting Device Structures With An Indium Containing CappingStructure”的美國專利公開No. 2005/0056824中進(jìn)行了描述，該專利和專利公開兩者均被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人Cree公司。這兩個(gè)引用的美國專利文件的公開通過參引的方式被整體并入本文。根據(jù)本發(fā)明的另外實(shí)施例，基于III族氮化物的發(fā)光二極管50可以包括具有調(diào)制硅摻雜的III族氮化物半導(dǎo)體基極區(qū)域501和有源區(qū)域503，如圖5中所示。例如，LED50可以包括n型碳化硅基底10、導(dǎo)電緩沖層11、未摻雜層22、p型AlGaN層30、p-GaN接觸層32以及歐姆接觸23和24，如前面關(guān)于圖I所討論的。例如，可以將諸如氫氣(H2)、氮?dú)?N2)的一種或多種載氣，一種或多種惰性氣體和/或其混合物與作為源氣體的氨一起使用來生長P-GaN接觸層32。另外，P-GaN層32可以在包括氮?dú)?N2)、一種或多種惰性氣體、氧氣(O2)和/或其混合物的氣氛中在至少大約750°C的溫度受到沉積后退火處理。另外，可以如上關(guān)于圖I的有源區(qū)域18、關(guān)于圖2的有源區(qū)域125、關(guān)于圖3的有源區(qū)域225和/或關(guān)于圖4的有源區(qū)域325所討論的那樣設(shè)置有源區(qū)域503。此外，可以如上關(guān)于圖2的間隔層17所討論的那樣在有源區(qū)域503與基極區(qū)域501之間設(shè)置間隔層，和/或可以如上關(guān)于圖4的覆蓋層40所討論的那樣設(shè)置覆蓋層以作為未摻雜層22的補(bǔ)充或替代。有源區(qū)域503的勢壘層和/或量子阱層可以是未摻雜的(即，不是特意地?fù)诫s有諸如硅或鎂之類的雜質(zhì)原子)。有源區(qū)域503的多量子阱結(jié)構(gòu)因此可以沒有調(diào)制硅摻雜。
III族氮化物半導(dǎo)體基極區(qū)域501或?qū)涌梢园ㄈ缟详P(guān)于圖1、2和4的GaN層12和/或超晶格16所討論的一個(gè)或多個(gè)GaN層和/或超晶格。此外，基極區(qū)域501可以包括如上關(guān)于圖I和2的n-GaN層14所討論的第二 (相對薄的)n_GaN層，和/或基極區(qū)域501可以包括附加的諸如AlGaN、InGaN, AlInGaN, InGaN, InN, AlN等其他III族氮化物半導(dǎo)體材料的層。另外，III族氮化物半導(dǎo)體基極區(qū)域501可以包括穿過其一個(gè)或多個(gè)部分或者遍布其整個(gè)厚度的調(diào)制硅摻雜。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，基極區(qū)域501層的至少一部分的摻雜物濃度可以在多個(gè)區(qū)間上內(nèi)被調(diào)制，其中每個(gè)區(qū)間包括具有相對低的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分和具有相對高的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分，所述相對高的摻雜物濃度顯著地高于所述相對低的摻雜物濃度。例如，可以提供調(diào)制摻雜物濃度的第一和第二相鄰區(qū)間。第一區(qū)間的第一部分可以具有第一相對低的摻雜物濃度，而第一區(qū)間的第二部分可以具有第一相對高的摻雜物濃度。第二區(qū)間的第一部分可以具有第二相對低的摻雜物濃度，而第二區(qū)間的第二部分可以具有第二相對高的摻雜物濃度。第一相對高的摻雜物濃度可以大于第一和第二相對低的摻雜物濃度，并且第二相對低的摻雜物濃度可以小于第一和第二相對高的摻雜物濃度。另外，第一區(qū)間的第二部分可以在第一區(qū)間的第一部分和第二區(qū)間的第一部分之間，并且第二區(qū)間的第一部分可以在第一區(qū)間的第二部分和第二區(qū)間的第二部分之間。根據(jù)一些實(shí)施例，第一和第二相對高的摻雜物濃度可以不同，和/或第一和第二相對低的摻雜物濃度可以不同。根據(jù)其他實(shí)施例，第一和第二相對高的摻雜物濃度可以相同，和/或第一和第二相對低的摻雜物濃度可以相同。另外，不同的調(diào)制區(qū)間可以具有相同或不同的厚度。根據(jù)一些實(shí)施例，調(diào)制硅摻雜的特征可以在于不同的硅摻雜物濃度的重復(fù)圖案，并且調(diào)制硅摻雜的周期可以定義為限定圖案的最小單元的厚度。例如，對于重復(fù)的圖案，如上定義的區(qū)間可以限定圖案的周期。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的調(diào)制硅摻雜例如可以具有在至少大約50埃或至少大約100埃的范圍內(nèi)的周期。作為示例，調(diào)制硅摻雜的周期可以在大約50埃到大約5000埃的范圍內(nèi)，或者在大約100埃到大約2500埃的范圍內(nèi)。盡管作為示例在此討論了周期性和/或重復(fù)圖案，但根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的調(diào)制摻雜不需要重復(fù)或周期性。作為示例，兩種不同硅摻雜物濃度的交替層可以限定用于基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜圖案，并且兩個(gè)這種相鄰的層的組合厚度可以限定調(diào)制硅摻雜圖案的周期。圖案的每個(gè)層可以具有小于大約I微米且大于大約50埃的厚度，并且根據(jù)一些實(shí)施例，可以具有小于大約2000埃、小于大約1500埃、小于大約1000埃、或者甚至小于大約500埃的厚度。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，圖案的每個(gè)層可以具有大約50埃到大約5000埃的范圍內(nèi)、大約100埃到大約2500埃的范圍內(nèi)、或者大約500埃到大約800埃的范圍內(nèi)的厚度。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過緩沖層11與有源區(qū)域503之間的基極區(qū)域501的用于雙層調(diào)制硅摻雜圖案的硅摻雜物濃度的圖表。盡管作為示例示出了方形圖案(或階梯函數(shù))，但由于沉積期間的有意和/或非有意的分極和/或由于后續(xù)的擴(kuò)散，在相對高的硅摻雜物濃度的層與相對低的硅摻雜物濃度的層之間可出現(xiàn)更漸進(jìn)的梯度。作為示例，每個(gè)低摻雜物濃度層可以具有大約700埃的厚度(在保持諸如硅烷/SiH4的硅源氣體的低流率的同時(shí)生長)，并且每個(gè)高摻雜物濃度層可以具有大約700埃的厚度(在保持諸如硅烷/SiH4的硅源氣體的高流率的同時(shí)生長)。另外，通過使從低流率(用來生長低摻雜物濃度層)流向高流率(用來生長高摻雜物濃度層)的硅源氣體(例如，硅烷/SiH4)傾斜(線性地增加)，可以在從低摻雜物濃度層向高摻雜物濃度層 的每個(gè)過渡處設(shè)置50埃分級過渡層。另外，通過使從高流率(用來生長高摻雜物濃度層)流向低流率(用來生長低摻雜物濃度層)的硅源氣體(例如，硅烷/SiH4)傾斜(線性地減少)，可以在從高摻雜物濃度層向低摻雜物濃度層的每個(gè)過渡處設(shè)置50埃分級過渡層。相鄰的相對高的硅摻雜物濃度層與相對低的硅摻雜物濃度層(各自大約700埃厚)因此可以被漸變分級過渡層(大約50埃厚)分開，以提供大約1500埃的周期。根據(jù)一些實(shí)施例，圖6的相對高的硅摻雜物濃度層可以具有比相對低的硅摻雜物濃度層的硅摻雜物濃度大至少大約I. 5倍(50%)、并且根據(jù)一些實(shí)施例大至少大約2倍(大100%)、大至少大約3倍(大200%)、大至少大約10倍(一個(gè)數(shù)量級)、大至少大約100倍(兩個(gè)數(shù)量級)、大至少大約1，000倍(三個(gè)數(shù)量級)、或者甚至大至少大約10，000倍(四個(gè)數(shù)量級)的硅摻雜物濃度。另外，不同硅摻雜物濃度的層可以具有幾乎相同的厚度。例如，具有相對低的硅摻雜物濃度的層可以具有大約500埃的厚度和名義上未摻雜達(dá)到大約7xl018 cm_3的范圍內(nèi)、并且根據(jù)一些實(shí)施例在至少大約IxlO17 cm_3到大約7xl018 cm_3的范圍內(nèi)、或者在大約4xl018 cm_3到大約6xl018 cm_3的范圍內(nèi)的硅摻雜物濃度。具有相對高的硅摻雜物濃度的層可以具有大約500埃的厚度和大約SxlO18 cm_3到大約IxlO22 cm_3的范圍內(nèi)、并且根據(jù)一些實(shí)施例在大約8xl018 cnT3到大約2xl019 cnT3的范圍內(nèi)的硅摻雜物濃度。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，具有相對低的硅摻雜物濃度的層可以具有大約6xl018 cm-3的摻雜物濃度，并且具有相對高的硅摻雜物濃度的層可以具有大約I. 2xl019 cm_3的摻雜物濃度。盡管圖6不出了具有相對高的娃摻雜物濃度的層和具有相對低的娃摻雜物濃度的層可以具有幾乎相同的厚度，但相對高的硅摻雜物濃度的層和具有相對低的硅摻雜物濃度的層的厚度可以顯著地不同。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，具有相對低的硅摻雜物濃度的層可以比具有相對高的硅摻雜物濃度的層顯著地厚。例如，具有相對低的硅摻雜物濃度的層可以比具有相對高的硅摻雜物濃度的層厚至少2倍(使得具有相對高的硅摻雜物濃度的層構(gòu)成不超過周期的大約33%)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，具有相對低的硅摻雜物濃度的層可以比具有相對高的硅摻雜物濃度的層厚至少4倍(使得具有相對高的硅摻雜物濃度的層構(gòu)成不超過周期的大約20%)。另外，圖6的層可以限定至少大約50?；蛑辽俅蠹s100埃的范圍內(nèi)的周期。作為示例，調(diào)制硅摻雜的周期可以在大約50埃到大約5000埃的范圍內(nèi)，或者在大約100埃到大約2500埃的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，通過基極區(qū)域501的硅摻雜的變化可以限定除圖6所示的方形圖案(或階梯函數(shù))之外的圖案。如圖7所示，通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜例如可以限定如圖7所示的調(diào)制硅摻雜的正弦圖案(正弦函數(shù))，或者如圖8所示的調(diào)制硅摻雜的三角形圖案(三角函數(shù))。另外，本發(fā)明的實(shí)施例可以利用具有多于兩個(gè)不同的硅摻雜物濃度的圖案和/或利用非對稱圖案來實(shí)施。例如，三階梯圖案(階梯函數(shù))可以設(shè)置有包括具有如圖9所示的不同硅摻雜物濃度的三個(gè)層的每個(gè)周期，和/或可以如圖10所示地設(shè)置硅摻雜物濃度的鋸齒圖案(鋸齒函數(shù))。在圖11-17中示出了另外的硅摻雜圖案。如圖11所示，可以根據(jù)具有先增大然后對稱地減小的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的階梯函數(shù)設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜。如圖12所示，可以根據(jù)具有先減小然后對稱地增大的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的階梯函數(shù)設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜。如圖13所示，可以根據(jù)具有無對稱地變化和/或無重復(fù)圖 案地變化的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的階梯函數(shù)設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜。盡管具有高硅和低硅的區(qū)域/層的厚度可以如圖11-13所示那樣是相同的，但厚度可以根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例而變化。例如，如圖14所示，可以根據(jù)具有不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的階梯函數(shù)和無對稱地變化和/或無重復(fù)圖案地變化的不同厚度設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜。如圖15所示，可以根據(jù)具有先增大然后對稱地減小的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的分級函數(shù)(與圖11的階梯函數(shù)相似)設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜。如圖12所示，可以根據(jù)具有先減小然后對稱地增大的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的分級函數(shù)(與圖12的階梯函數(shù)相似)設(shè)置通過基極區(qū)域501的調(diào)制硅摻雜?？梢愿鶕?jù)具有無對稱地變化和/或無重復(fù)圖案地變化的不同的高硅摻雜幅度和低硅摻雜幅度(在平均硅摻雜之上和之下)的分極函數(shù)以相同或不同的厚度(與圖13和/或圖14的階梯函數(shù)相似)設(shè)置通過基極層的調(diào)制硅摻雜。類似地，正弦函數(shù)可以設(shè)有與圖11-16的階梯函數(shù)和分極函數(shù)類似的變化幅度和/或周期。根據(jù)本發(fā)明的另外實(shí)施例，調(diào)制硅摻雜可以例如如圖17所示那樣組合階梯函數(shù)和分級函數(shù)。如圖所示，調(diào)制的階梯函數(shù)部分可以是對稱的和/或調(diào)制的分級函數(shù)部分可以在階梯函數(shù)部分的相反側(cè)上是對稱的。根據(jù)其他實(shí)施例，階梯函數(shù)部分可以在分級函數(shù)部分的相反側(cè)上是對稱的。根據(jù)其他實(shí)施例，分級函數(shù)和/或階梯函數(shù)可以是非對稱的。在圖6-17的圖案中的每一個(gè)中，圖案的最高硅摻雜物濃度可以比圖案的最低硅摻雜物濃度的大至少大約I. 5倍(50%)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，大至少大約2倍(100%)、大至少大約3倍(200%)、大至少大約10倍(一個(gè)數(shù)量級)、大至少大約100倍(兩個(gè)數(shù)量級)、大至少大約1，000倍(三個(gè)數(shù)量級)、或者大甚至至少大約10，000倍(四個(gè)數(shù)量級)。例如，最低硅摻雜物濃度可以在名義未摻雜達(dá)到大約7xl018 cm_3的范圍內(nèi)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，在大約IxlO17 cm—3到大約7xl018 cm—3的范圍內(nèi)或者在大約4xl018 cm—3到大約6xl018 cm—3的范圍內(nèi)。最高硅摻雜物濃度可以在大約8xl018 cnT3到大約IxlO22 cnT3的范圍內(nèi)，并且根據(jù)一些實(shí)施例，在大約8xl018 cm_3到大約2xl019 cm_3的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，圖案的最高硅摻雜物濃度可以為至少大約1.2xl019 cm_3，并且同一圖案的最低硅摻雜物濃度可以不大于大約6xl018 cm_3。根據(jù)本發(fā)明的又一些其他實(shí)施例，圖案的最高硅摻雜物濃度可以為至少大約1.2xl019 cm_3，并且具有最低硅摻雜物濃度的圖案的一部分可以具有不顯著的硅摻雜(即，名義上未摻雜)。另外，調(diào)制硅摻雜的圖案可以設(shè)有可變的厚度、可變的周期、可變的摻雜物濃度、重復(fù)的圖案、不重復(fù)的圖案、對稱的圖案、非對稱的圖案等等。另外，調(diào)制硅摻雜的周期可以在至少大約50埃或至少大約100埃的范圍內(nèi)。作為示例，調(diào)制硅摻雜的周期可以在大約50埃至大約5000埃的范圍內(nèi)，或者在大約100埃至大約2500埃的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另外實(shí)施例，可以利用如圖18所示的5摻雜來提供基極區(qū)域501或其一些部分中的調(diào)制硅摻雜。在基極區(qū)域501和/或其一些部分的外延沉積期間，硅源氣體(如硅烷)可以短時(shí)間地接通，然后再次關(guān)斷，以在基極區(qū)域501的不同厚度處提供硅摻 雜中的尖峰脈沖(spike)。除了接通和關(guān)斷硅源氣體之外，用于III族氮化物的III族元素源氣體(例如，鎵源氣體)也可以在硅源氣體被接通的同時(shí)關(guān)斷或減少，以進(jìn)一步增大尖峰脈沖處的硅摻雜的濃度。S摻雜還可以允許尖峰脈沖之間的硅源氣體的相對低的流量，以提供尖峰脈沖之間的相對低的硅摻雜。尖峰脈沖可以相對均勻地間隔開或者不。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過S摻雜形成的基極區(qū)域501的高硅摻雜區(qū)域可以如此地薄從而成為具有至少大約IxlO12 cm_2、至少大約IxlO13 cm_2、至少大約IxlO14 cm_2、或者甚至至少大約IxlO15 cm_2的硅摻雜物濃度的大體二維薄片，其中厚度小于大約10?；蛐∮诖蠹s2. 5埃。由于利用S摻雜提供的高硅摻雜區(qū)域可以是大體二維薄片，所以摻雜物濃度可以按每單位面積(例如，cm—2)測量。調(diào)制摻雜可以是三維的，因此，摻雜物濃度可以按每單位體積(例如，cm_3)測量。另外，可以與諸如圖6-17所示的調(diào)制摻雜圖案之類的調(diào)制摻雜圖案組合地提供6摻雜。作為示例，基極區(qū)域501的一些部分可以根據(jù)圖6-17的一個(gè)或多個(gè)圖案被摻雜，基極區(qū)域501的其他部分可以設(shè)有如前面關(guān)于圖18所討論的周期性8摻雜。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，周期性硅S摻雜可以疊加在前面關(guān)于圖6-17所討論的調(diào)制硅摻雜的圖案上。圖19是圖5的III組氮化物半導(dǎo)體基極區(qū)域501的高度放大的截面圖，其中圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的調(diào)制硅摻雜。如前面所討論的，基極區(qū)域501可以包括GaN層12a和超晶格16a，并且調(diào)制硅摻雜可以疊加在GaN層12a或超晶格16a中的一個(gè)上、GaN層12a和超晶格16a兩者上或者GaN層12a和/或超晶格16a的一些部分上。盡管未在圖19中示出，但基極區(qū)域501還可以包括例如如上文關(guān)于圖I和2的n-GaN層14所討論的位于GaN層12a和超晶格16a之間的第二相對薄的n_GaN層。超晶格16a例如可以包括n個(gè)周期SLPl至SLPn，并且超晶格16a的每個(gè)周期可以包括InxGa1J的層和InYGai_YN的層，其中X和Y在0和I之間(包括0和I )，并且X不等于Y。因此，超晶格16a可以包括InxGa1J和InYGai_YN的交替層。例如，X=O并且InGaN的交替層中的每一個(gè)的厚度可以為大約5埃到大約40埃厚(包括5埃和40埃)，并且GaN的交 替層中的每一個(gè)的厚度可以為大約5埃到大約100埃厚(包括5埃和100埃)。在一些實(shí)施例中，超晶格16a的GaN層可以為大約70埃厚，并且InGaN層可以為大約30埃厚，以提供大約100埃的超晶格周期。超晶格16a可以包括從大約5個(gè)到大約50個(gè)超晶格周期SLP，使得n可以在大約5和50的范圍內(nèi)(其中，一個(gè)超晶格周期SLP的厚度等于包括超晶格16a的InxGagN層和InYGai_YN層中的每個(gè)層的一個(gè)重復(fù))。在一些實(shí)施例中，超晶格16a可以包括25個(gè)超晶格周期SLPl至SLP25(例如，n=25)。在其他實(shí)施例中，超晶格16a可以包括10個(gè)周期SLPl至SLPlO (例如，n=10)。然而，超晶格周期的數(shù)量可以例如通過增加相應(yīng)層的厚度而被減少。因此，例如使超晶格層的厚度加倍可與使超晶格周期的數(shù)量減半一起使用?？商娲兀Ц裰芷诘臄?shù)量和厚度可以彼此獨(dú)立?？梢砸詮拇蠹sIxlO17 cm_3至大約5xl019 cm_3的濃度用諸如娃之類的n型雜質(zhì)對超晶格16進(jìn)行慘雜。另外，調(diào)制娃慘雜可以在超晶格16a的厚度上提供，使得調(diào)制娃慘雜的圖案(例如，如前面關(guān)于圖6-18所討論的)可以疊加在超晶 格16a的交替層的圖案上(例如，置加在超晶格16a的InGaN和GaN的交替層的圖案上)。另外，調(diào)制娃慘雜的周期可以大于超晶格16a的交替層的周期，并且調(diào)制硅摻雜的周期可以是超晶格16a的交替層的周期的整數(shù)倍。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，調(diào)制硅摻雜的周期可以獨(dú)立于超晶格16a的交替層的周期。調(diào)制硅摻雜的周期例如可以比超晶格16a的交替層的周期大至少2倍。作為示例，超晶格16a可以包括具有大約30埃和70埃的相應(yīng)厚度的InGaN和GaN的交替層，使得每個(gè)超晶格周期SLPl至SLPn具有大約100埃的厚度。此外，調(diào)制硅摻雜的周期可以為大約500埃，使得調(diào)制娃慘雜的每個(gè)周期置加在超晶格16a的5個(gè)周期SLPj至SLPj+5上。利用例如前面關(guān)于圖6所討論的調(diào)制硅摻雜的方形圖案(或階梯函數(shù))，具有相對低的娃摻雜的第一層和具有相對高的娃摻雜的第一層可以在超晶格周期SLPl至SLP5上提供，具有相對低的硅摻雜的第二層和具有相對高的硅摻雜的第二層可以在超晶格周期SLP6至SLPlO上提供，具有相對低的硅摻雜的第三層和具有相對高的硅摻雜的第三層可以在超晶格周期SLPll至SLP15上提供等等，并且具有相對低的娃慘雜的層和具有相對聞的硅摻雜的層的厚度可以相同(例如，各自為大約250埃)或者不同。另外，具有相對高的硅摻雜的層可以具有比具有相對低的硅摻雜物濃度的層的硅摻雜物濃度大至少大約I. 5倍(50%)的硅摻雜物濃度，并且根據(jù)一些實(shí)施例，大至少大約2倍(100%)、大至少大約3倍(200%)、大至少大約10倍(一個(gè)數(shù)量級)、大至少大約100倍(兩個(gè)數(shù)量級)、大至少大約1，000倍(三個(gè)數(shù)量級)、或者大甚至至少大約10，000倍(四個(gè)數(shù)量級)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，具有相對高的硅摻雜的層可以具有至少大約I. 2xl019 cm-3的硅摻雜物濃度，并且具有相對低的硅摻雜的層可以具有小于大約6xl018 cm-3的硅摻雜物濃度。盡管通過示例的方式討論了調(diào)制硅摻雜的方形圖案(或階梯函數(shù))，但根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以提供調(diào)制硅摻雜的任何圖案(如前面關(guān)于圖6-18所討論的)。另外，調(diào)制硅摻雜的圖案和/或周期可以在超晶格16a的不同部分之上不同，和/或超晶格16a的一些部分可以具有調(diào)制硅摻雜而超晶格16a的其他一些部分可以具有相對恒定的硅摻雜(即，未調(diào)制的硅摻雜)。例如，調(diào)制硅摻雜的第一圖案和/或周期可以在超晶格16a的與GaN層12a相鄰的一些部分中提供，而調(diào)制硅摻雜的第二圖案和/或周期可以在超晶格16a的與有源區(qū)域503相鄰的一些部分中提供。根據(jù)其他實(shí)施例，硅摻雜可以在沒有重復(fù)圖案或周期性的情況下以不同的摻雜物濃度調(diào)制。此外，可以鄰近超晶格16a設(shè)置硅摻雜層，以在硅摻雜層和超晶格16a上提供期望的平均硅摻雜物濃度。通過在基底10與有源區(qū)域503之間設(shè)置超晶格16a，可以提供更好的表面從而在其上生長基于InGaN的有源區(qū)域503。在不希望受任何操作理論的約束的情況下，發(fā)明人相信，超晶格16中的應(yīng)變效應(yīng)可以提供有助于高質(zhì)量的含InGaN有源區(qū)域503的生長的生長表面。另外，超晶格16a可影響裝置的工作電壓。超晶格的厚度和組成參數(shù)的適當(dāng)選擇可以降低工作電壓并增加光學(xué)效率。作為補(bǔ)充或替代，可以在GaN層12a中提供調(diào)制硅摻雜。GaN層12a可以包括多個(gè)GaN子層GaN-Pl至GaN-Pm，其中每個(gè)子層包括一個(gè)周期的調(diào)制硅摻雜。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，每個(gè)子層GaN-P可以包括具有相對低的硅摻雜物濃度的一個(gè)層和具有相對高的硅摻雜物濃度的一個(gè)層，以提供如前面關(guān)于圖6所討論的調(diào)制硅摻雜的方形圖案(或階梯函數(shù))的一個(gè)周期。例如，每個(gè)具有相對高的硅摻雜物濃度的層可以具有比每個(gè)具有相對低的硅摻雜物濃度的層大至少50%的硅摻雜物濃度，并且根據(jù)一些實(shí)施例，大至少100%。例如，具有相對高的硅摻雜物的層可以具有至少大約I. 2xl019 cm-3的硅摻雜物濃度和小于大約1000埃的厚度，而具有相對低的硅摻雜的層可以具有小于 大約6xl018 cm_3的硅摻雜物濃度和小于大約1000埃的厚度。另外，調(diào)制硅摻雜的周期可以小于大約1000埃，和/或具有相對高的硅摻雜物濃度的層和具有相對低的硅摻雜物濃度的層中的每一個(gè)的厚度可以在大約300埃到大約700埃的范圍內(nèi)(例如，大約500埃)。相同圖案和周期的調(diào)制硅摻雜可以延伸穿過GaN層12a和超晶格16a兩者。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，在GaN層12a中設(shè)置的調(diào)制硅摻雜的圖案和/或周期可以與在超晶格16a中設(shè)置的調(diào)制硅摻雜的圖案和/或周期不同。根據(jù)本發(fā)明的又一些實(shí)施例，調(diào)制硅摻雜可以在GaN層12a或超晶格16a的僅僅一個(gè)中設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的又一些其他實(shí)施例，GaN層12a的不同部分可以具有調(diào)制硅摻雜的不同的周期和/或圖案，和/或GaN層12a的一個(gè)部分可以具有調(diào)制娃摻雜而GaN層12a的另一個(gè)部分具有相對恒定的娃摻雜(即，未調(diào)制的硅摻雜)。作為補(bǔ)充或替代，可以在n-AlGaN緩沖層11中設(shè)置調(diào)制硅摻雜。另外，可以在基底10與具有調(diào)制硅摻雜的區(qū)域之間沒有調(diào)制硅摻雜(例如，具有相對恒定的硅摻雜濃度或者沒有顯著的硅摻雜)的情況下，提供緩沖層11和/或基極區(qū)域501的多個(gè)區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制硅摻雜結(jié)構(gòu)在LED結(jié)構(gòu)中的使用可以允許較高的平均硅摻雜物濃度，同時(shí)減少形成在其上的外延層(例如，有源區(qū)域503)的裂縫。增加的硅摻雜物濃度可以通過減少可能形成在基底10上的金屬接觸的擴(kuò)展電阻(即，在平行于基底10的表面的方向上的電阻)和接觸電阻兩者來降低工作電壓。金屬電極/接觸可以通過移除基底10和緩沖層11而直接形成在基極區(qū)域501的底表面上，以提供豎直裝置，或者，金屬電極/接觸可以通過移除層/區(qū)域32、30、22和503的一些部分而直接形成在基極區(qū)域501的頂表面的一部分上(同時(shí)保持層/區(qū)域32、30、22和503的其他部分)，以提供水平裝置。由于晶格常數(shù)以及GaN和SiC的熱膨脹系數(shù)的差異，當(dāng)形成在SiC基底上時(shí)，GaN可能受到拉伸應(yīng)力，從而在GaN和/或形成在GaN上的層中出現(xiàn)裂縫。由于硅是比GaN小的原子，所以硅摻雜物可以增加該拉伸應(yīng)力。通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供調(diào)制摻雜物，可以減少裂縫，可以降低n側(cè)電壓降，和/或可以改善側(cè)向電流擴(kuò)散。在不希望受任何操作理論的約束的情況下，發(fā)明人相信，摻雜物濃度的調(diào)制(例如，硅摻雜物濃度的調(diào)制)可以通過減少凹陷和/或裂縫來提高外延III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域/層的表面形態(tài)。例如，在相對高的摻雜物濃度的外延GaN的持續(xù)生長可以導(dǎo)致增加裂縫/凹陷/位錯(cuò)的形成/傳播的小面。然而，通過具有相對高的摻雜物濃度和具有相對低的摻雜物濃度的交替層，發(fā)明人相信，小面/位錯(cuò)/凹陷/裂縫的形成/傳播可以通過在具有相對高的摻雜物濃度的層之間形成具有相對低的摻雜物濃度的層而得到抑制。在具有相對高的摻雜物濃度的層的沉積期間產(chǎn)生位錯(cuò)的情況下，具有相對低的摻雜物濃度的層的后續(xù)沉積可以強(qiáng)化位錯(cuò)生長湮沒和/或凹陷傳播的終止。因此，摻雜物濃度的調(diào)制可以允許比可以通過其他方式獲得的摻雜物濃度高的摻雜物濃度，從而在保持高晶體質(zhì)量的同時(shí)降低電阻率。在沒有摻雜物濃度的調(diào)制的情況下，III族半導(dǎo)體氮化物材料(例如，GaN)中大于大約5xl018 cnT3的硅摻雜物濃度可能難以在不降低晶體質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)。在具有摻雜物濃度調(diào)制的情況下，相對高質(zhì)量的外延III族半導(dǎo)體氮化物層可以形成為具有大于大約IxlO19 cm_3并且根據(jù)一些實(shí)施例大于大約lxl02°cm_3或者甚至IxlO21 cm_3的平均硅摻雜物濃度。圖20是示出對于水平LED裝置(其中兩個(gè)接觸位于LED的同一側(cè)上)中的n_GaN層12a的不同平均娃摻雜水平的正向電壓(Vf)的圖表。樣本I表不以n-GaN層12a的娃摻雜 的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平制造的裝置。樣本I. 3、I. 5、I. 7、I. 8和2表示利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 例的n-GaN層12a的調(diào)制硅摻雜制造的裝置。更具體地，樣本I. 3表示以n_GaN層12a的硅摻雜的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平的I. 3倍的平均制造的裝置；樣本I. 5表示以n-GaN層12a的硅摻雜的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平的I. 5倍的平均制造的裝置；樣本I. 7表示以n-GaN層12a的硅摻雜的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平的I. 7倍的平均制造的裝置；樣本I. 8表示以n-GaN層12a的硅摻雜的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平的I. 8倍的平均制造的裝置；以及樣本2表示以n-GaN層12a的硅摻雜的標(biāo)準(zhǔn)平均制造水平的2倍的平均制造的裝置。如圖20所示，n-GaN層12a的平均硅摻雜的增加的水平可以大體上降低通過LED裝置的正向壓降，從而降低工作電壓和/或增加效率。另外，通過使用調(diào)制硅摻雜來提供通過n-GaN層12a的硅摻雜的增加的平均水平，可以改善后續(xù)形成的一個(gè)或多個(gè)有源層的晶體質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以根據(jù)圖6的方形圖案來調(diào)制基極區(qū)域501的GaN層12a (或其一些部分)的硅摻雜物濃度。例如，具有相對低的摻雜物濃度的每個(gè)層可以具有大約700埃的厚度和大約6xl018 cm_3的硅摻雜物濃度，具有相對高的摻雜物濃度的每個(gè)層可以具有大約700埃的厚度和大約I. 2xl019 cm-3的硅摻雜物濃度，并且可以在具有不同摻雜物濃度的層之間的每個(gè)過渡處設(shè)置50埃的分級過渡層(以提供大約1500埃的周期)。通過提高后續(xù)形成的有源區(qū)域503的晶體質(zhì)量，可以改善發(fā)光二極管(LED)的性能。本發(fā)明的一些實(shí)施例因此可以提供具有減小的電阻率和/或改善的晶體質(zhì)量的改善的III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域/層。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，外延III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域/層可以形成為具有調(diào)制摻雜物濃度，從而具有小于大約30歐姆/平方的薄片電阻率，并且根據(jù)一些實(shí)施例，該薄片電阻率小于大約20歐姆/平方或者甚至小于大約10歐姆/平方。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的摻雜物濃度的調(diào)制在生長基底具有小于生長層的熱膨脹系數(shù)(CTE)的熱膨脹系數(shù)的應(yīng)用中可能是有用的。在沒有調(diào)制摻雜物濃度的情況下，具有相對高的摻雜物濃度的III族氮化物半導(dǎo)體材料當(dāng)形成在具有較低CET的基底上時(shí)可能更易于開裂。摻雜物濃度的調(diào)制例如可用于具有相對高的CET的一種或多種III族氮化物半導(dǎo)體材料(例如，GaN、InGaN, AlGaN、InAlGaN、InN、AIN、InAlN等)在具有相對低的CTE的碳化硅(SiC)或硅(Si)基底上的外延生長。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的摻雜物濃度的調(diào)制還可以用在III族氮化物半導(dǎo)體材料外延沉積在包括諸如鋸齒表面圖案、柱的表面圖案、脊部的表面圖案等的表面圖案的基底上的應(yīng)用中。鋸齒表面圖案可以例如設(shè)置在用于III組氮化物半導(dǎo)體LED結(jié)構(gòu)的外延生長的藍(lán)寶石基底上，并且鋸齒表面圖案可以增加生長在其上的外延層中的小面的引入。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的摻雜物濃度的調(diào)制可以減少小面的形成和/或傳播以提高外延層的晶體質(zhì)量和/或減少或消除凹陷。盡管前面通過示例的方式討論了 III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的調(diào)制n型硅摻雜，但I(xiàn)II族氮化物半導(dǎo)體基極區(qū)域501的調(diào)制摻雜可以根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例利用如鍺(Ge)、碳(C)、錫(Sn)、氧(O)、硫(S)、硒(Se)或任何其他合適的n型摻雜物的其他n型摻雜物來提供。根據(jù)本發(fā)明的又一些其他實(shí)施例，III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜調(diào)制可以利用如鎂(Mg)、鋅(Zn )、鈣(Ca)、鍶(Sr )或任何其他合適的p型摻雜物的P型摻雜物來提供。利用如鎂的P型摻雜物，圖1、2、3、4、5和11的層的導(dǎo)電類型可以相對于前面所述的那些反過來。另外，調(diào)制摻雜可以根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例利用共同摻雜(例如，使用兩種或更多 種不同n型摻雜物的組合或者使用兩種或更多種不同p型摻雜物的組合)來提供。根據(jù)本發(fā)明的又一些其他實(shí)施例，調(diào)制摻雜可以利用具有高摻雜物濃度和具有低摻雜物濃度的交替層中的具有相同導(dǎo)電類型的不同摻雜物來提供。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，摻雜的III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域(P型或n型)可以形成在相應(yīng)的LED有源區(qū)域上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有調(diào)制摻雜的摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域因此可以具有n型導(dǎo)電類型或p型導(dǎo)電類型。另外，具有調(diào)制摻雜的n型摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以具有非常低的平均n型多數(shù)載流子濃度(N—)、低的平均n型多數(shù)載流子濃度(N—)、中等的n型多數(shù)載流子濃度(N)、高的平均n型多數(shù)載流子濃度(N+)、或者非常高的平均n型多數(shù)載流子濃度(N++)。具有調(diào)制摻雜的p型摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域可以具有非常低的平均P型多數(shù)載流子濃度(P—)、低的平均P型多數(shù)載流子濃度(P—)、中等的P型多數(shù)載流子濃度(P)、高的平均P型多數(shù)載流子濃度(P+)、或者非常高的平均P型多數(shù)載流子濃度(P++)。圖5和圖11的半導(dǎo)體層/區(qū)域/結(jié)構(gòu)ll、501、12a、16a、503、22、30和32可以通
過外延沉積形成在碳化硅基底11上。根據(jù)一些實(shí)施例，這些層可以通過改變沉積期間的反應(yīng)物源氣體的流動(dòng)而在同一個(gè)反應(yīng)室中連續(xù)地形成。調(diào)制的硅摻雜的期望圖案可以例如通過GaN層12a和/或超晶格16a的沉積期間的娃源氣體(例如，娃燒)的流動(dòng)的增加和減少和/或交替的關(guān)/開來提供。另外，本發(fā)明的實(shí)施例可以用來提供豎直的或水平的裝置。盡管圖5通過示例的方式示出了在基底10上的歐姆金屬接觸23，但基底10和緩沖層11可以在形成歐姆金屬接觸23之前被移除，使得歐姆金屬接觸直接形成在基極區(qū)域501上，以提供在裝置的相反側(cè)上具有金屬接觸的豎直裝置。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，層/區(qū)域32、30、22和503的一些部分可以被移除(同時(shí)保留層/區(qū)域32、30、22和503的一些部分)以暴露出基極區(qū)域501的一部分，并且歐姆金屬接觸可以形成在基極區(qū)域501的暴露部分上，以提供在裝置的同一側(cè)上具有兩個(gè)金屬接觸的水平裝置。盡管已經(jīng)參照基于氮化鎵的裝置描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明的教導(dǎo)和益處也可以提供在其他III族氮化物中。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的基于III族氮化物的LED例如可以在生長基底(如碳化硅基底)上制造，以提供水平裝置(在LED的同一側(cè)上具有兩個(gè)電接觸)或豎直裝置(在LED的相反側(cè)上具有電接觸)。另外，在制造之后，生長基底可以保留在LED上，或者被移除(例如，通過蝕刻、研磨、拋光等)。生長基底可以被移除以例如減小產(chǎn)生的LED的厚度和/或降低通過豎直LED的正向電壓。水平裝置(具有或者不具有生長基底)例如可以通過倒裝芯片的方式(例如，使用焊料)鍵合于載體基底或印刷電路板，或者通過引線鍵合。豎直裝置(具有或者不具有生長基底)可以具有焊料鍵合于載體基底或印刷電路板的第一端子以及引線鍵合于載體基底或印刷電路板的第二端子。作為示例，豎直和水平LED芯片結(jié)構(gòu)的示例在Bergmann等人的美國公開No. 2008/0258130和Edmond等人的美國公開No.2006/0186418中進(jìn)行了討論，這兩個(gè)美國公開的公開內(nèi)容通過參弓I的方式整體并入本文。盡管前面已經(jīng)通過示例的方式在III族氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中討論了調(diào)制摻雜，但根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制摻雜可以在其他裝置和/或其他半導(dǎo)體材料中使用。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制摻雜可以在諸如發(fā)光二極管、肖特基(Shottkey) 二極管、p-n 二極管、晶體管、閘流晶體管管、光檢測器、激光器或者串聯(lián)電阻的減小是有用的任何其 他半導(dǎo)體裝置之類的半導(dǎo)體裝置中使用，以例如增加效率、減少響應(yīng)時(shí)間等。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)制摻雜可以在諸如硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體材料、n型摻雜碳化硅、p型摻雜硅、硅摻雜砷化鎵等之類的半導(dǎo)體材料中提供。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施例，并且，盡管使用了特定的術(shù)語，但這些術(shù)語僅僅在一般的描述性意義上使用，并不用于限制的目的，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求中闡釋。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 摻雜半導(dǎo)體區(qū)域，其中所述半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度在多個(gè)區(qū)間上被調(diào)制，其中每個(gè)區(qū)間包括具有相對低的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分和具有相對高的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分；以及 在所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域上的半導(dǎo)體有源區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體區(qū)域包括摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括調(diào)制摻雜物濃度的相鄰的第一區(qū)間和第二區(qū)間，其中所述第一區(qū)間的第一部分具有第一相對低的摻雜物濃度且所述第一區(qū)間的第二部分具有第一相對高的摻雜物濃度，其中所述第二區(qū)間的第一部分具有第二相對低的摻雜物濃度且所述第二區(qū)間的第二部分具有第二相對高的摻雜物濃度，其中第一相對高的摻雜物濃度大于第一相對低的摻雜物濃度和第二相對低的摻雜物濃度，并且其中第二相對低的摻雜物濃度小于第一相對高的摻雜物濃度和第二相對高的摻雜物濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一區(qū)間的第二部分在所述第一區(qū)間的第一部分與所述第二區(qū)間的第一部分之間，并且其中所述第二區(qū)間的第一部分在所述第一區(qū)間的第二部分與所述第二區(qū)間的第二部分之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一相對高的摻雜物濃度與所述第二相對高的摻雜物濃度不同，和/或其中所述第一相對低的摻雜物濃度與所述第二相對低的摻雜物濃度不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一相對高的摻雜物濃度與所述第二相對高的摻雜物濃度相同，和/或其中所述第一相對低的摻雜物濃度與所述第二相對低的摻雜物濃度相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體有源區(qū)域包括多量子阱結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述多個(gè)區(qū)間限定具有不同摻雜物濃度的重復(fù)圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，并且其中硅的摻雜物濃度在所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)被調(diào)制。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括超晶格，并且其中調(diào)制的摻雜物濃度通過所述超晶格的至少一些部分提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述調(diào)制的摻雜物濃度的區(qū)間限定出重復(fù)圖案，其中每個(gè)區(qū)間限定所述圖案的周期，其中所述圖案的周期大于所述超晶格的周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述超晶格包括具有不同的銦濃度的交替層的超晶格圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括GaN層，并且其中所述調(diào)制的摻雜物濃度通過所述GaN層的至少一些部分提供。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，還包括其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括位于所述GaN層與所述有源區(qū)域之間的III族氮化物超晶格。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，相應(yīng)區(qū)間的相對高的摻雜物濃度比相應(yīng)區(qū)間的相對低的摻雜物濃度大至少50%。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述相應(yīng)區(qū)間的相對高的摻雜物濃度至少約I. 2xl019 cm-3,并且其中所述相應(yīng)區(qū)間的相對低的摻雜物濃度不大于大約6xl018_3cm o
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，還包括 位于所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域上的碳化硅基底，使得所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域位于所述碳化硅基底與所述半導(dǎo)體有源區(qū)域之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，所述半導(dǎo)體裝置還包括 碳化硅基底；以及 位于所述碳化硅基底與所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域之間的摻雜AlGaN緩沖層，其中所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域位于所述摻雜AlGaN緩沖層與所述半導(dǎo)體有源區(qū)域之間，并且其中所述摻雜AlGaN緩沖層的摻雜物濃度被調(diào)制。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，還包括 位于所述半導(dǎo)體有源區(qū)域上的半導(dǎo)體接觸層，使得所述半導(dǎo)體有源區(qū)域位于所述半導(dǎo)體接觸層與所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域之間，并且其中所述半導(dǎo)體接觸層和所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域具有相反的導(dǎo)電類型。
20.一種形成半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括 形成摻雜半導(dǎo)體區(qū)域，其中所述半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度在多個(gè)區(qū)間上被調(diào)制，其中每個(gè)區(qū)間包括具有相對低的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分和具有相對高的摻雜物濃度的至少一個(gè)部分；以及 形成半導(dǎo)體有源區(qū)域，使得電流路徑被限定通過所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域和所述半導(dǎo)體有源區(qū)域。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括調(diào)制摻雜物濃度的相鄰的第一區(qū)間和第二區(qū)間，其中所述第一區(qū)間的第一部分具有第一相對低的摻雜物濃度且所述第一區(qū)間的第二部分具有第一相對高的摻雜物濃度，其中所述第二區(qū)間的第一部分具有第二相對低的摻雜物濃度且所述第二區(qū)間的第二部分具有第二相對高的摻雜物濃度，其中第一相對高的摻雜物濃度大于第一相對低的摻雜物濃度和第二相對低的摻雜物濃度，并且其中第二相對低的摻雜物濃度小于第一相對高的摻雜物濃度和第二相對高的摻雜物濃度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述第一區(qū)間的第二部分在所述第一區(qū)間的第一部分與所述第二區(qū)間的第一部分之間，并且其中所述第二區(qū)間的第一部分在所述第一區(qū)間的第二部分與所述第二區(qū)間的第二部分之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述第一相對高的摻雜物濃度與所述第二相對高的摻雜物濃度不同，和/或其中所述第一相對低的摻雜物濃度與所述第二相對低的摻雜物濃度不同。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述第一相對高的摻雜物濃度與所述第二相對高的摻雜物濃度相同，和/或其中所述第一相對低的摻雜物濃度與所述第二相對低的摻雜物濃度相問。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體有源區(qū)域包括多量子阱結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，形成半導(dǎo)體有源區(qū)域在形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域之前，其中形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括在所述半導(dǎo)體有源區(qū)域上形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述多個(gè)區(qū)間限定具有不同摻雜物濃度的重復(fù)圖案。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，并且其中硅的摻雜物濃度在所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)被調(diào)制。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括超晶格，并且其中調(diào)制的摻雜物濃度通過所述超晶格的至少一些部分提供。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述調(diào)制的摻雜物濃度的區(qū)間限定重復(fù)圖案，其中每個(gè)區(qū)間限定所述圖案的周期，其中所述圖案的周期大于所述超晶格的周期。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述超晶格包括具有不同的銦濃度的交替層的超晶格圖案。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括GaN層，并且其中所述調(diào)制的摻雜物濃度通過所述GaN層的至少一些部分提供。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域在形成所述半導(dǎo)體有源區(qū)域之前，其中所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括位于所述GaN層與所述有源區(qū)域之間的III族氮化物超晶格。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，相應(yīng)區(qū)間的相對高的摻雜物濃度比相應(yīng)區(qū)間的相對低的摻雜物濃度大至少50%。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，相應(yīng)區(qū)間的相對高的摻雜物濃度為至少大約I.2xl019 cnT3,并且其中相應(yīng)區(qū)間的相對低的摻雜物濃度不大于大約6xl018 cnT3。
37.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括在碳化硅基底上形成摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，其中形成所述半導(dǎo)體有源區(qū)域包括在所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域上形成所述半導(dǎo)體有源區(qū)域，使得所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域在所述碳化硅基底與所述半導(dǎo)體有源區(qū)域之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括 在形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域之前，在碳化硅基底上形成摻雜AlGaN緩沖層，其中形成所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域包括在所述AlGaN緩沖層上形成III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，并且其中所述摻雜AlGaN緩沖層的摻雜物濃度被調(diào)制。
39.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在所述半導(dǎo)體有源區(qū)域上形成半導(dǎo)體接觸層，使得所述半導(dǎo)體有源區(qū)域位于所述半導(dǎo)體接觸層與所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域之間，其中所述半導(dǎo)體接觸層和所述摻雜半導(dǎo)體區(qū)域具有相反的導(dǎo)電類型。
40.一種半導(dǎo)體裝置，包括 摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，其中所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜物濃度被調(diào)制以提供小于大約30歐姆/平方的薄片電阻率。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域包括娃摻雜GaN半導(dǎo)體層。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域被調(diào)制以提 供小于大約20歐姆/平方的薄片電阻率。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域被調(diào)制以提供小于大約10歐姆/平方的薄片電阻率。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，其可以包括具有調(diào)制摻雜物濃度的摻雜半導(dǎo)體區(qū)域。該摻雜半導(dǎo)體區(qū)域可以是硅摻雜III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，其中硅的摻雜物濃度在III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)被調(diào)制。此外，半導(dǎo)體有源區(qū)域可以被構(gòu)造成響應(yīng)于通過其中的電信號而產(chǎn)生光。還討論了相關(guān)的方法、裝置和結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/00GK102754184SQ201080064033
公開日2012年10月24日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者A.W.薩克斯勒, A.查文, D.C.德里斯科爾 申請人:克里公司