CN105702819A

CN105702819A - 一种半导体发光器件及其制造方法

Info

Publication number: CN105702819A
Application number: CN201410706335.5A
Authority: CN
Inventors: 胡红坡; 袁述
Original assignee: GUANGDONG QUANTUM WAFER PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG QUANTUM WAFER PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-06-22

Abstract

本申请提供一种半导体发光器件及其制造方法，该半导体发光器件包括衬底、位于所述衬底之上的外延层、透明导电层、p电极和n电极，外延层由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成，且所述外延层上蚀刻出n型半导体层；透明导电层位于p型半导体层之上，p电极位于透明导电层之上，n电极位于蚀刻出的n型半导体层上，发光层由3-8个量子阱构成，该量子阱由薄的势垒层与薄的势阱层组成，且量子阱的两端有载流子限制层，能够降低发光光谱半高宽，提高发光层内的载流子的复合效率，进而提高发光器件的发光效率。

Description

一种半导体发光器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

半导体发光器件是一种利用化合物半导体的特性将电能转化为光能的半导体电子元件，通常由含有镓(Ga)、砷(As)、铟(In)、铝(Al)、磷(P)和氮(N)等元素的化合物制成，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中和维护简便等特点，已广泛应用于指示、显示、装饰、背光源和普通照明等领域。

在传统的紫光及紫外光半导体发光器件中，为了提高发光效率，一般会采用MQW(MultipleQuantumWell，多量子阱)结构的发光层，该MQW结构的层数较多，通常包括10～20对量子阱。

由于MQW结构在生长过程中，容易产生In组分的偏析，因此，在半导体发光器件中采用过多层数的MQW结构，会使发光器件的发出光的光谱展宽，使半导体发光器件的主波长与峰值波长的偏离较大。在同样的峰值波长下，紫光及紫外波段的光谱展宽会造成色差的严重偏移。

另外，由于MQW结构的层数较多，导致外延片的生产周期长，生产效率低。

发明内容

本发明提供了一种半导体发光器件及其制造方法，以解决现有技术中的半导体发光器件的发出光色差严重偏移的缺陷。

本发明提供了一种半导体发光器件，包括衬底、位于所述衬底之上的外延层、透明导电层、p电极和n电极，所述外延层由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成，且所述外延层上蚀刻出n型半导体层；所述透明导电层位于所述p型半导体层之上，所述p电极所述位于透明导电层之上，所述n电极位于蚀刻出的n型半导体层上，所述发光层由3-8个量子阱构成。

可选地，所述发光层由4-6个量子阱构成。

可选地，所述量子阱由厚度为5-10nm的势垒层和厚度为1.5-2.5nm的势阱层组成。

可选地，所述量子阱由厚度为6-8nm的势垒层和厚度为1.8-2.2nm的势阱层组成

可选地，所述量子阱的两端分别设置有包含n型氮化铝稼和p型氮化铝稼的载流子限制层。

本发明还提供了一种半导体发光器件的制造方法，包括以下步骤：

在生长设备上装载衬底；

在所述衬底上生长由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成的外延层，所述发光层由3-8个量子阱构成；

在所述外延层上蚀刻出n型半导体层，在所述p型半导体层上沉积透明导电层，在所述透明导电层上衬底p电极，在蚀刻出的n型半导体层上衬底n电极。

可选地，所述发光层由4-6个量子阱构成。

可选地，所述量子阱由厚度为6-8nm的势垒层和厚度为1.8-2.2nm的势阱层组成。

本发明中的半导体发光器件的发光层由较少的量子阱构成，该量子阱由薄的势垒层与薄的势阱层组成，且量子阱的两端有载流子限制层，能够降低发光光谱半高宽，提高发光层内的载流子的复合效率，进而提高发光器件的发光效率。此外，本发明中的半导体发光器件简化了发光层，大幅缩短了半导体发光器件的生长时间，提高了半导体发光器件的生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例中的载流子限制层的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种半导体发光器件的制造方法流程图；

图3为本发明实施例中的衬底和外延层的结构示意图；

图4为本发明实施例中的一种半导体发光器件的结构示意图。

为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的尺寸、结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定尺寸、结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种半导体发光器件，包括衬底、位于衬底之上的外延层、透明导电层、p电极和n电极，外延层由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成，且该外延层上蚀刻出n型半导体层。

其中，非故意掺杂缓冲层位于衬底之上，n型半导体层位于非故意掺杂缓冲层之上，发光层位于n型半导体层之上，p型半导体层位于发光层之上，透明导电层位于p型半导体层之上，p电极位于透明导电层之上，n电极位于外延层上蚀刻出的n型半导体层上。发光层由3-8个量子阱构成，量子阱由厚度为5-10nm的势垒层和厚度为1.5-2.5nm的势阱层组成，量子阱的两端分别设置有载流子限制层。

优选地，本发明实施例中的半导体发光器件为紫光及紫外光半导体发光器件，由4-6个量子阱构成，量子阱由厚度为6-8nm的势垒层和厚度为1.8-2.2nm的势阱层组成，载流子限制层包含n型氮化铝稼(nAlGaN)和p型氮化铝稼(pAlGaN)，如图1所示。

本发明实施例中的半导体发光器件的发光层由较少的量子阱构成，该量子阱由薄的势垒层与薄的势阱层组成，且量子阱的两端有载流子限制层，能够降低发光光谱半高宽，提高发光层内的载流子的复合效率，进而提高发光器件的发光效率。此外，本发明实施例中的半导体发光器件简化了发光层，大幅缩短了半导体发光器件的生长时间，提高了半导体发光器件的生产效率。

基于上述半导体发光器件，本发明实施例还提供了一种半导体发光器件的制造方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤101，在生长设备上装载衬底。

其中，生长设备可以是PVD(PhysicalVaporDeposition，物理气相沉积)设备、电子束蒸发器、CVD(ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)设备、PLD(PulsedLaserDeposition，等离子体激光沉积)设备、MOCVD(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化学气相沉积)设备、双型热蒸发器和溅射设备中的任一种，也可以是其他设备。衬底可以包含Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga2O3、导电衬底和GaAs中的任一种。

步骤102，在衬底上生长由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成的外延层。

具体地，在衬底上生长非故意掺杂缓冲层，在非故意掺杂缓冲层上生长n型半导体层，在n型半导体层上生长发光层，在发光层上生长p型半导体层，如图3所示。

其中，发光层包括3-8个量子阱，在发光层中的量子阱的两端增加载流子限制层。发光层中的量子阱由厚度为5-10nm的势垒层和厚度为1.5-2.5nm的势阱层组成，载流子限制层包含n型氮化铝稼(n-AlGaN)和p型氮化铝稼(pAlGaN)，如图1所示。

优选地，可以在衬底上生长包括4-6个量子阱的发光层，发光层中的量子阱由厚度为6-8nm的势垒层和厚度为1.8-2.2nm的势阱层组成。

步骤103，在外延层上蚀刻出n型半导体层，在p型半导体层上沉积透明导电层，在透明导电层上衬底p电极，在蚀刻出的n型半导体层上衬底n电极。

通过执行上述步骤101至103，得到的半导体发光器件如图4所示。

本发明实施例中的半导体发光器件的制造方法适用于紫光及紫外光半导体发光器件，使用较少的量子阱构成发光层，并在发光层的量子阱的两端增加载流子限制层，且该量子阱由薄的势垒层与薄的势阱层组成，能够降低发光光谱半高宽，提高发光层内的载流子的复合效率，进而提高发光器件的发光效率。此外，本发明实施例中的半导体发光器件的制造方法简化了半导体发光器件的发光层，大幅缩短了半导体发光器件的生长时间，提高了半导体发光器件的生产效率。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims

1.一种半导体发光器件，其特征在于，包括衬底、位于所述衬底之上的外延层、透明导电层、p电极和n电极，所述外延层由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成，且所述外延层上蚀刻出n型半导体层；所述透明导电层位于所述p型半导体层之上，所述p电极所述位于透明导电层之上，所述n电极位于蚀刻出的n型半导体层上，所述发光层由3～8个量子阱构成。

2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于，所述发光层由4～6个量子阱构成。

3.如权利要求1或2所述的半导体发光器件，其特征在于，所述量子阱由厚度为5～10nm的势垒层和厚度为1.5～2.5nm的势阱层组成。

4.如权利要求3所述的半导体发光器件，其特征在于，所述量子阱由厚度为6～8nm的势垒层和厚度为1.8～2.2nm的势阱层组成。

5.如权利要求1或2所述的半导体发光器件，其特征在于，所述量子阱的两端分别设置有包含n型氮化铝稼和p型氮化铝稼的载流子限制层。

6.一种半导体发光器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在生长设备上装载衬底；

在所述衬底上生长由非故意掺杂缓冲层、n型半导体层、发光层和p型半导体层构成的外延层，所述发光层由3～8个量子阱构成；

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述发光层由4～6个量子阱构成。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述量子阱由厚度为5～10nm的势垒层和厚度为1.5～2.5nm的势阱层组成。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述量子阱由厚度为6～8nm的势垒层和厚度为1.8～2.2nm的势阱层组成。

10.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述量子阱的两端分别设置有包含n型氮化铝稼和p型氮化铝稼的载流子限制层。