發(fā)光器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，并且更具體地，涉及一種包括P型半導(dǎo)體層的氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括:n型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層。在有源層中，電子和空穴進(jìn)行復(fù)合(recombined)而發(fā)光。有源層中的電子和空穴的復(fù)合率直接影響到發(fā)光器件的發(fā)光效率。為了增強(qiáng)有源層中的電子和空穴的復(fù)合率，所述發(fā)光器件需要防止電子的溢流，并且P型AlGaN層的電子阻擋層被用于此目的。
[0003]另一方面，有一種控制P型半導(dǎo)體層中的摻雜分布的方法，以提高從有源層到P型半導(dǎo)體層中的空穴的注入效率。例如，專利文獻(xiàn)(韓國專利登記號(hào)10-0838196)公開了一種對(duì)空穴注入效率的改進(jìn)，其通過劃分空穴注入層和P型接觸層而實(shí)現(xiàn)，其中所述空穴注入層比所述P型接觸層具有更低的摻雜劑濃度。另外，此文件公開了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中未摻雜層設(shè)置在包覆層與空穴注入層之間或在空穴注入層與P型接觸層之間。
[0004]根據(jù)此專利文獻(xiàn)，增大空穴注入層中的空穴的迀移率，以促進(jìn)待被注入有源層中的空穴的運(yùn)動(dòng)。然而，根據(jù)該專利文獻(xiàn)，以相對(duì)低的濃度摻雜空穴注入層，由此限制了對(duì)空穴迀移率的改善。
[0005]此外，雖然該專利文獻(xiàn)公開了不摻有Mg的未摻雜層，但是除了 Mg源氣體外，未摻雜層是基本上在與空穴注入層和P型接觸層相同的源氣體和載氣體的條件下生長(zhǎng)的。在這種情況下，即使不供應(yīng)Mg源氣體，未摻雜層仍具有相對(duì)高濃度的Mg，由此減小空穴迀移率。
[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供:一種能夠提高空穴注入有源層中的效率的發(fā)光器件及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供:一種能夠減少P型半導(dǎo)體層中的未摻雜層的摻雜劑濃度的生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法，以及一種制造發(fā)光器件的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種發(fā)光器件包括:n型半導(dǎo)體層；p型半導(dǎo)體層；有源層，其設(shè)置在所述η型半導(dǎo)體層與所述P型半導(dǎo)體層之間；以及電子阻擋層，其設(shè)置在所述P型半導(dǎo)體層與所述有源層之間。所述P型半導(dǎo)體層包括層疊結(jié)構(gòu)，在所述層疊結(jié)構(gòu)中低濃度摻雜層、未摻雜層和高濃度摻雜層依次層疊成一者在另一者之上，并且，所述未摻雜層的厚度大于所述低濃度摻雜層與所述高濃度摻雜層的厚度的總和。
[0010]相對(duì)厚的未摻雜層被設(shè)置在所述低濃度摻雜層與所述高濃度摻雜層之間，以增加空穴迀移率，由此提高空穴注入效率。
[0011]低濃度摻雜層所具有的摻雜劑濃度是lE20/cm3至5E20/cm3，高濃度摻雜層所具有的摻雜劑濃度是5E20/cm3至lE21/cm3，并且未摻雜層所具有的摻雜劑濃度小于2E19/cm3。另外，依據(jù)其深度，未摻雜層所具有的摻雜劑濃度是lE19/cm3至小于2E19/cm3。
[0012]通過摻雜劑濃度為小于2E19/cm3的未摻雜層被布置在摻雜劑濃度為lE20/cm3以上的低濃度摻雜層與摻雜劑濃度為5E20/cm3以上的高濃度摻雜層之間的所述結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步改善了發(fā)光器件的空穴迀移率。
[0013]低濃度摻雜層可接觸電子阻擋層。通過摻雜層被布置成接觸電子阻擋層的所述結(jié)構(gòu)，發(fā)光器件能夠通過電子阻擋層輕松實(shí)現(xiàn)到有源層中的空穴注入。高濃度摻雜層可以是P型接觸層，由此降低接觸電阻。
[0014]發(fā)光器件可以是發(fā)光二極管芯片，并且可以是垂直型或橫向型發(fā)光器件，但不限于此。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種經(jīng)由金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法。所述生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法包括:通過將氮源氣體、鎵源氣體、Mg源氣體、N2氣體和H2氣體供應(yīng)到腔室中，在腔室內(nèi)的基底上生長(zhǎng)低濃度摻雜層；通過將氮源氣體、鎵源氣體和N2氣體供應(yīng)到腔室中，同時(shí)阻止Mg源氣體和H2氣體的供應(yīng)，在低濃度摻雜層上生長(zhǎng)未摻雜層；以及通過將氮源氣體、鎵源氣體、Mg源氣體、N2氣體和H2氣體供應(yīng)到腔室中，在未摻雜層上生長(zhǎng)高濃度摻雜層。
[0016]在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間，將H2氣體供應(yīng)到腔室中，由此提高半導(dǎo)體層的晶體質(zhì)量，并且在未摻雜層的生長(zhǎng)期間，阻止H2的供應(yīng)，由此降低未摻雜層內(nèi)的摻雜劑濃度。
[0017]生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法可進(jìn)一步包括:在低濃度摻雜層的生長(zhǎng)之前，通過將氮源氣體和N2氣體供應(yīng)到腔室中，同時(shí)阻止鎵源氣體、Mg源氣體和H2氣體的供應(yīng)，將腔室的氣體環(huán)境改變成氮和NH3的氣體環(huán)境。此工藝能夠?qū)崿F(xiàn)將H2氣體從腔室內(nèi)充分脫除出。腔室內(nèi)的氣體環(huán)境改變成為氮和NH3的氣體環(huán)境可能花費(fèi)3分鐘至10分鐘。
[0018]在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間，H2氣體的流率可高于N 2氣體的流率。在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間，H2氣體的流率可以是N 2氣體的流率的三至五倍。
[0019]在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間NH3氣體的流率可小于H 2氣體的流率，并且在未摻雜層的生長(zhǎng)期間N2氣體的流率可高于NH 3氣體的流率。
[0020]例如，在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間，N2,比和順3的流率比可為大約1: 3:1，并且在未摻雜層的生長(zhǎng)期間，N2、HjPNH 3流率比可為大約3: O:1。
[0021]在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層的生長(zhǎng)期間，可主要供應(yīng)H2氣體，由此提高在基底上生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層的晶體質(zhì)量，并且在未摻雜層的生長(zhǎng)期間，可增加隊(duì)氣體的流率而同時(shí)阻止比的供應(yīng)，由此使腔室內(nèi)的總壓力保持恒定。
[0022]生長(zhǎng)溫度可按低濃度摻雜層、未摻雜層和高濃度摻雜層的次序降低。
[0023]低濃度摻雜層所具有的摻雜劑濃度可以是lE20/cm3至5E20/cm3，高濃度摻雜層所具有的摻雜劑濃度可以是5E20/cm3至lE21/cm3，并且未摻雜層所具有的摻雜劑濃度可以小于 2E19/cm3。
[0024]在高濃度摻雜層的生長(zhǎng)之后，P型半導(dǎo)體層可在腔室內(nèi)經(jīng)受熱處理。因此，可以激活P型半導(dǎo)體層內(nèi)的摻雜劑。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種制造發(fā)光器件的方法。制造發(fā)光器件的方法包括:通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積，在基底上生長(zhǎng)η型半導(dǎo)體層、有源層、電子阻擋層以及P型半導(dǎo)體層。這里，P型半導(dǎo)體層可通過如上所提出的生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法來生長(zhǎng)，并且可生長(zhǎng)在電子阻擋層上。
[0026]有益效果
[0027]根據(jù)示例性實(shí)施例，相對(duì)厚的非摻雜層設(shè)置在低濃度摻雜層和高濃度摻雜層之間，以增加空穴迀移率，由此提高發(fā)光器件的空穴注入效率。此外，在未摻雜層的生長(zhǎng)期間，阻止Η2氣體的供應(yīng)，以進(jìn)一步減少未摻雜層內(nèi)的摻雜劑濃度，由此進(jìn)一步增加未摻雜層內(nèi)的空穴迀移率。
【附圖說明】
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的發(fā)光器件的示意截面圖。
[0029]圖2是描繪氣體和溫度分布的示意圖，用于示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的生長(zhǎng)P型半導(dǎo)體層的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。以下實(shí)施例以說明的方式給出，以便向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。因此，本發(fā)明不限于在此公開的實(shí)施例，并且也可以以不同的形式實(shí)施。在附圖中，用于清楚和說明的目的，元件的寬度、長(zhǎng)度、厚度等可能有所夸大。在整篇說明書中，具有相同或類似功能的相似部件將由相同的附圖標(biāo)記表示。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的發(fā)光器件的示意截面圖。
[0032]參照?qǐng)D1，該發(fā)光器件可包括:基底(21)、緩沖層(23)、η型半導(dǎo)體層25、超晶格層
(27)、有源層(29)、電子阻擋層(31)和P型半導(dǎo)體層(33)。
[0033]基底(21)可以是例如圖案化的藍(lán)寶石基底、尖晶石基底、碳化硅基底或氮化鎵基底，但不限于此。
[0034]緩沖層(23)可包括低溫緩沖層和高溫緩沖層。當(dāng)基底(21)是氮化鎵時(shí)，可省略緩沖層(23) ο
[0035]η型半導(dǎo)體層(25)包括η型接觸層。η型半導(dǎo)體層(25)可由(Al，Ga，In)N類的III族氮化物半導(dǎo)體材料形成，并且可由單層或多層構(gòu)成。例如，η型半導(dǎo)體層(25)包括GaN層，并且可以通過摻雜例如Si的η