CN1086249C - 半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光器件包括：第一导电型的化合物半导体衬底；在此衬底上形成的多层结构，它至少包括发光用的活性层，活性层插在第一导电类型的下覆盖层和第二导电型的上覆盖层之间；在多层结构上形成的第二导电类型的中间层；以及在中间层上形成的第二导电类型的电流扩散层。中间层可减少上覆盖层和电流扩散层之间的至少一个晶格错位，和减少结形成前在上覆盖层和电流扩散层之间显示的能带图中导带底和/或价带顶能级的差。

Description

半导体发光器件
本发明涉及半导体发光器件。特别是，本发明涉及使用在形成多层结构时在结界面处的能带不连续(凹口)的半导体材料(诸如AlGaInP型材料)制造的半导体发光器件。
在III-V族的化合物半导体材料中除了氮以外，AlGaInP型材料具有最大的直接跃迁型禁带，从而它被认为是用于波长为0.5到0.6μm宽的发光器件的理想材料。特别是，有希望用于pn结型的发光二极管(以下叫做LED)。通过使用GaAs衬底，在其上生长与GaAs晶格匹配的AlGaInP型材料形成的发光部分(包括一激活层的多层结构)来获得pn结型LED。与非直接跃迁型材料(诸如GaP和GaAsP)形成的常规器件相比，这种LED可在红色到绿色波长范围内发出更亮的光。
为了形成亮的LED，除了加强光发射效率以外，提高注入发光部分的电流效率和让光有效地从器件中发出也很重要。
图11是用常规技术制造的AlGaInP型材料形成的发光部分的LED 1100的剖面图。
LED 1100包括n型GaAs衬底1110。在n型GaAs衬底1110上依次连续淀积n型AlGaInP下覆盖层1120、AlGaInP激活层1130、p型AlGaInP上覆盖层1140和p型GaP电流扩散层1150。进而，在p型GaP电流扩散层1150上形成p型电极1160，在n型GaAs衬底1110的下表面上形成n型电极1170。于是，构成LED 1100。
在LED 1100中，p型GaP用作电流扩散层1150的材料。也可由p型AlGaAs替代p型GaP形成电流扩散层1150。然而，p型GaP比p型AlGaAs有更大的光透过率和更大的电导率。结果，当用GaP来形成电流扩散层1150时，可更有效地发光，并可加强电流的扩散。此外，Al不包含在电流扩散层1150的组成中，从而可保证长时间的高可靠性。
在上述LED 1100中，用晶体生长在p型AlGaInP覆盖层1140上形成p型GaP电流扩散层1150。然而，由于p型GaP电流扩散层1150和p型AlGaInP覆盖层1140之间晶格常数的差别，使得p型GaP电流扩散层1150的结晶度不够令人满意。结果，产生了电流扩散程度不够和低的光透过率的问题。
为了解决这些问题，例如日本公开专利公布号为6-296040的专利中提出了下述的LED和制备这种LED的方法。图12A到12C是示出该公开专利中揭示的LED 1200的结构及其制备过程的剖面图。
如图12A所示，在制备LED 1200时，在n型GaAs衬底1210上依次连续淀积n型AlGaInP下覆盖层1220、AlGaInP激活层1230和p型AlGaInP上覆盖层1240。N型下覆盖层1220、激活层1230和p型上覆盖层1240构成多层结构包含了LED 1200发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层1240上生长p型GaP覆盖层1250。再在p型GaP覆盖层1250上淀积p型GaP衬底1260，使得前者的晶轴与后者的晶轴匹配。进而，在p型GaP衬底1260上放置具有适宜重量的重物1270，再在大约650℃的H2气氛中进行热处理，使得GaP覆盖层1250粘附到p型GaP衬底1260上。在形成结后，p型GaP衬底1260用作LED 1200的电流扩散层1260。
其后，如图12B所示，在p型GaP衬底1260上用薄膜淀积工艺和刻蚀法形成p型电极1280。例如，把此p型电极1280处理成环形。然后，把n型GaAs衬底1210刻蚀到厚度大约为10μm，再在n型GaAs衬底1210的整个下表面形成n型电极1290(见图12B)。
然后，如图12C所示，用光刻法把n型电极1290和GaAs衬底1210刻蚀成合适的形状，以获得LED 1200。
在上述LED 1200中，在GaP覆盖层1250上直接形成用作电流扩散层1260的p型GaP衬底。因此，可相当容易地形成p型GaP电流扩散层1260，从而提高了生产率。而且，通过使用具有满意的结晶度的衬底，可获得具有满意的结晶度的p型GaP电流扩散层1260，从而有效地发光。此外，通过使n型GaAs衬底1210和n型电极1290构成合适的形状，可形成使光从该器件底部发出的窗口。因此，可更有效地发光。
在具有上述结构的LED 1100中，在p型AlGaInP上覆盖层1140上形成p型GaP电流扩散层1150。此时，在p型AlGaInP上覆盖层1140和p型GaP电流扩散层1150之间的界面处的能带图中产生大的凹口，即不连续。另一方面，在LED 1200中，经p型GaP覆盖层1250在p型AlGaInP上覆盖层1240上形成p-GaP电流扩散层1260。在此情况下，在形成上覆盖层1240的p型AlGaInP与形成覆盖层1250和电流扩散层1260的p型GaP之间的结界面处的能带产生不连续(凹口)。
以下将参考图13A到13C描述能带图中凹口的产生。
根据结形成前能带的位置关系通常可把半导体材料之间的异质结分成三个类型，即类型I、类型II和类型III。图13A、13B和13C分别示出结形成前后类型I、II和III的能带图。在任一情况下结形成后的结界面附近都产生不连续的部分，即凹口。
以下，把真空能级作为基准，导带下端(即底部)的能级EC和价带上端(即顶部)的能级EV叫做导带底能级EC和价带顶能级EV。此时，结形成后在导带底EC出现的凹口的高度相应于结形成前两个材料导带底能级位置之差(ΔEC)。同样地，结形成后价带顶EV出现的凹口的高度相应于结形成前两个材料价带顶能级位置之差(ΔEV)。决定凹口高度的能级位置之差可以，例如，从Sandip Tiwari等人得到的能量位置关系得到(应用物理通讯第60卷第5期630～632页)。
在上述LED 1100中，在p型AlGaInP上覆盖层1140上形成p型GaP电流扩散层1150。在p型AlGaInP上覆盖层1140和p型GaP电流扩散层1150之间结界面处的能带中大的凹口(即不连续)的产生可参考图14A至14C来说明。
对p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(例如，X＝1)和p型GaP之间结的情况，由于电子亲和势的差，在结形成前各自的能带图表现出如图14A所示的位置关系。这相应于图13B所示的类型II。当具有此位置关系的p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P和p型GaP互相接合时，能带图变成如图14B所示(示出在导带底EC和价带顶EV处产生了凹口)。特别是，在此情况下，导带底的凹口高度为0.25eV，价带顶的凹口高度为0.29eV。
当在能带图中产生这些凹口时，发生以下的现象。
如图14C所示，当整个LED工作时，加上正偏压，分别从右边和左边向能带图中的界面供应空穴(h)和电子(e)。尽管提供的一大半的电子在AlGaInP激活层中与空穴复合，剩下的电子溢出并到达p型AlGaInP覆盖层和p型GaP电流扩散层的界面。因为存在于结界面的导带底EC的凹口成为已到达此界面的电子的能量势垒，所以电子在结界面中积累。另一方面，因为价带顶EV的凹口作为空穴(界面附近的多数载流子)的能量势垒，空穴在那里被俘获。结果，如图14C示意地所示，在结界面处大量电子和空穴发生复合。
此外，(AlxGa1-x)0.51In0.49P和GaP的晶格常数分别为5.65A和5.54A。于是，前者和后者的晶格匹配。结果，在p型AlGaInP和p型GaP之间的界面中存在许多界面能级。界面能级的存在促进了结界面处的复合。
以这种方式，存在于p型AlGaInP和p型GaP之间界面处能带的凹口使得许多载流子在结界面处复合。通过这种复合，提供的空穴数目大大减少，于是减少了载流子向激活层的注入效率。结果，降低了常规构成的半导体发光器件(LED)的光发射效率。此外，因为存在于结界面处能带的凹口作为载流子输运的势垒，所以LED发光所必需的电压值(工作电压值)也提高了。
为了防止在结界面处的能带产生凹口，依据禁带的大小(即，价带顶和导带底之间的能级之差)通常在结界面中插入一合适材料形成的中间层。例如，当两个要互相接合以形成结的材料的禁带大小分别是Eg1和Eg2(Eg1＞Eg2)时，把禁带为Eg3(满足不等式Eg1＞Eg3＞Eg2的材料形成的层(中间禁带层)插入结界面中。于是，可降低凹口的高度。
如图15A所示，在接合禁带分别为Eg1和Eg2的两层的情况下，当没有提供中间禁带层时，在接合和结形成后的能带产生大的凹口。另一方面，如图15B所示，当两个材料互相接合且其间插入了中间禁带层时，凹口分散到中间禁带层的两个界面处。降低了产生的凹口的高度。
然而，在只注重禁带Eg大小的常规方法中，由于两种材料的能带的位置关系(价带顶和导带底的能级位置关系)，不能获得足够的凹口降低效果。
本发明的半导体发光器件包括：第一种导电类型的化合物半导体衬底；在此化合物半导体衬底上形成的多层结构，此多层结构至少包括用于发光的激活层，该激活层处于第一导电类型的下覆盖层和第二导电类型的上覆盖层之间；在多层结构上形成的第二种导电类型的中间层；在中间层上形成的第二种导电类型的电流扩散层。中间层可减少上覆盖层和电流扩散层之间的至少一个晶格失配，以及减小在上覆盖层和电流扩散层之间形成结前显示的能带图中导带底和/或价带顶处能级位置的差别。
中间层可包括多层。
在一个实施例中，在结形成前中间层导带底处的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层导带底的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层导带底的能级位置之间。同样，在结形成前中间层价带顶的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层价带顶的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层价带顶的能级位置之间。
在另一个实施例中，从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层相比，结形成前第k中间层(1≤k≤(n-1))导带底的能级位置更接近于结形成前上覆盖层导带底的能级位置。同样，在结成前第k中间层价带顶的能级位置更接近于结形成前上覆盖层价带顶的能级位置。
在又一个实施例中，中间层的晶格常数处于上覆盖层的晶格常数和电流扩散层的晶格常数之间。
在又一个实施例中，从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层晶格常数的值相比，第k中间层(1≤k≤(n-1))晶格常数的值更接近于上覆盖层晶格常数的值。
在又一个实施例中，在结形成前中间层导带底的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层导带底的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层导带底的能级位置之间。同样，结形成前中间层价带顶的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层价带顶的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层价带顶的能级位置之间。中间层的晶格常数界于上覆盖层的晶格常数和电流扩散层的晶格常数之间。
在又一个实施例中，从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层相比，结形成前第k中间层(1≤k≤(n-1))导带底的能级位置更接近于结形成前上覆盖层导带底的能级位置和/或结形成前第k中间层价带顶的能级位置更接近于结形成前上覆盖层价带顶的能级位置。第k中间层的晶格常数更接近于上覆盖层的晶格常数。
在又一个实施例中，中间层的组分从上覆盖层的组分连续变化到电流扩散层的组分。
在一个实施例中，由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构，由AlInAs型的化合物半导体材料形成中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
在另一个实施例中，由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构，由GaAsP型的化合物半导体材料形成中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
在又一个实施例中，由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构和中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
中间层的载流子浓度最好在大约1×1017cm-3到大约1×1019cm-3的范围内。
中间层的厚度最好在大约0.01μm到大约5μm的范围内。
因此，这里描述的本发明的优点是通过降低在能带图中结界面处产生的凹口，和/或减少覆盖层和电流扩散层数之间的界面能级以提高载流子注入激活层的效率，并通过提高电流扩散层的结晶度以提高电流扩散层中的电流扩散和更高效率地发光，可提供工作电压减小，光输出特性提高的半导体发光器件。
参考附图并阅读和理解以下的详细描述可使本发明的这些和其它一些优点对本领域内的那些熟练技术人员变得更加清楚。
图1A是示出本发明第一实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图1B是示出本发明第一实施例的半导体发光器件的从上覆盖层到电流扩散层的能带示意图。
图2A是示出本发明第二实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图2B是示出本发明第二实施例的半导体发光器件从上覆盖层到电流扩散层的能带示意图。
图3是示出本发明第三实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图4是示出本发明第四实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图5A是示出本发明第五实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图5B是示出本发明第五实施例的半导体发光器件从上覆盖层到电流扩散层的能带示意图。
图6A是示出本发明第六实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图6B是示出本发明第六实施例的半导体发光器件从上覆盖层到电流扩散层的能带示意图。
图7A是示出本发明第七实施例的半导体发光器件结构的剖面图。
图7B是示出从本发明第七实施例的半导体发光器件从上覆盖层到电流扩散层的能带示意图。
图7C是示出从上覆盖层到电流扩散层晶格常数变化的示意图。
图8A到8C是示出本发明第八实施例的半导体发光器件的结构和生产方法的剖面图。
图9A到9C是示出本发明第九实施例的半导体发光器件的结构和生产方法的剖面图。
图10是示意地示出导带底和价带顶能级位置之间的关系以及不同的化合物半导体材料的晶格常数图。
图11是示出常规的半导体发光器件结构的剖面图。
图12A到12C是示出另一个常规的半导体发光器件结构及其生产方法的剖面图。
图13A到13C是示出结形成前后I、II和III型半导体材料能带图的示意图。
图14A到14C是示出常规半导体发光器件中半导体材料结形成前后的能带图以及载流子运动的示意图。
图15A到15B是示出描述由常规技术形成的中间禁带层功能的能带图。
以下，将参考附图，以较佳的实施例描述本发明。
第一实施例
参考图1A和1B描述作为本发明第一实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)100。图1A示出LED 100的结构的剖面图。图1B是示出LED 100从上覆盖层到电流扩散层的多层结构结的界面处能带示意图。
如图1A所示，在LED 100中，在n型GaAs衬底11上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层12(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层13(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x).51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层14(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层12掺Si，载流子浓度大约是5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层14掺Zn，载流子浓度约是5×1017cm-3。n型下覆盖层12、激活层13和p型上覆盖层14形成一多层结构，包含了LED 100的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层14上形成p型AlyIn1-yAs中间层15(例如，y＝0.79，厚度约0.1μm)。p型AlInAs中间层15掺Zn，载流子浓度约是1×1018cm-3。
此外，在p型AlInAs中间层15上形成p型GaP电流扩散层16(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层16掺Zn，载流子浓度大约2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层16上淀积Au-Zn薄膜并加工成一定的图形，例如环形以形成p型电极17。另一方面，例如在GaAs衬底11的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极18，从而制成了LED 100。
图1B是示出用上述方式获得的本实施例LED 100中从p型AlGaInP上覆盖层14到p型GaP电流扩散层16的能带示意图。
如前面参考图14B所述的，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间不包含中间层的常规LED中，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间的界面处产生凹口。特别是，在导带底产生0.25eV能量差的凹口，在价带顶产生0.29eV能量差的凹口。另一方面，在依据本实施例形成的LED 100中，在p型AlGaInP上覆盖层14和p型GaP电流扩散层16之间插入p型AlInAs中间层15，从而这凹口分布到多个结界面中。结果，在导带底产生的凹口的能量差的最大值大约为0.20eV，在价带顶产生的凹口的能量差的最大值大约为0.24eV。因此，此能量差小于常规技术中产生的能量差。
由于依据本实施例得到的LED 100中凹口的降低，与常规技术中大约2.5V的工作电压相比，20mA的工作电流处的工作电压减少到大约是2.4V。此外，亮度提高1.1倍以上。
第二实施例
参考图2A和2B，描述作为本发明第二实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)200。图2A示出LED 200的结构的剖面图。图2B示出LED 200从上覆盖层到电流扩散层的多层结构结的界面处的能带示意图。
如图2A所示，在LED 200中，在n型GaAs衬底21上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层22(例如，x＝1.0，厚度约是1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层23(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层24(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层22掺Si，载流子浓度约是5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层24有Zn，载流子浓度约是5×1017cm-3。n型下覆盖层22、激活层23和p型上覆盖层24形成一多层结构，包含了LED 200的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层24上形成第一p型AlyIn1-yAs中间层25(例如，y＝0.88，厚度约0.1μm)和第二p型AlyIn1-yAs中间层26(例如，y＝0.72，厚度约0.1μm)。第一和第二p型AlInAs中间层25和26掺Zn，载流子浓度约是1×1018cm-3。
此外，在第二p型AlInAs中间层26上形成p型GaP电流扩散层27(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层27掺Zn，载流子浓度约2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层27上淀积Au-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极28。另一方面，例如在GaAs衬底21的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极29，从而制成了LED 200。
图2B示出用上述方式获得的本实施例LED 200中从p型AlGaInP上覆盖层24到p型GaP电流扩散层27的能带示意图。
如前面参考图14B所述的，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间不包含中间层的常规LED中，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间的界面处产生凹口。特别是，在导带底产生0.25eV能量差的凹口，在价带顶产生0.29eV能量差的凹口。而在依据本实施例形成的LED 200中，在p型AlGaInP上覆盖层24和p型GaP电流扩散层27之间插入第一和第二p型AlInAs中间层25和26，从而使这凹口分布到多个结界面中。结果，在导带底产生的凹口的能量差的最大值大约为0.15eV，在价带顶产生的凹口的能量差的最大值大约为0.18eV。因此，此能量差小于常规技术中产生的能量差。
由于依据本实施例得到的LED 200中凹口的降低，与常规技术中大约2.5V的工作电压相比，20mA的工作电流处的工作电压减少到大约是2.3V。此外，亮度提高1.2倍以上。
第三实施例
参考图3，描述作为本发明第三实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)300。图3是示出LED 300的结构剖面图。
如图3所示，在LED 300中，在n型GaAs衬底31上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层32(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层33(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层34(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层32掺Si，载流子浓度约5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层34掺Zn，载流子浓度约5×1017cm-3。n型下覆盖层32、激活层33和p型上覆盖层34形成一多层结构，包含了LED 300的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层34上形成p型GaAszP1-z中间层35(例如，z＝0.5，厚度约0.1μm)。p型GaAsP中间层35掺Zn，载流子浓度约1×1018cm-3。
此外，在p型GaAsP中间层35上形成p型GaP电流扩散层36(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层36掺Zn，载流子浓度约2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层36上淀积Au-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极37。另一方面，例如在GaAs衬底31的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极38，从而制成了LED 300。
在以上述方式构成的本实施例的LED 300中，p型AlGaInP上覆盖层34、p型GaAszP1-z中间层35和p型GaP电流扩散层36的晶格常数分别是5.65A、5.55A和5.45A。因此p型GaAszP1-z中间层35减少了p型AlGaInP上覆盖层34和p型GaP电流扩散层36之间的晶格失配。由中间层35减少的这些晶格失配把本实施例LED 300的亮度提高到高于常规LED亮度的大约1.2倍。
第四实施例
参考图4，描述作为本发明第四实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)400。图4示出LED 400的结构剖面图。
如图4所示，在LED 400中，在n型GaAs衬底41上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层42(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层43(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层44(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层42掺Si，载流子浓度约5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层44掺Zn，载流子浓度约5×1017cm-3。n型下覆盖层42、激活层43和p型上覆盖层44形成一多层结构，包含了LED 400的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层44上形成第一p型GaAszP1-z中间层45(例如，z＝0.6，厚度约0.1μm)和第二p型GaAszP1-z中间层46(例如，z＝0.3，厚度约0.1μm)。第一和第二p型GaAsP中间层45和46掺Zn，载流子浓度约1×1018cm-3。
此外，在第二p型GaAsP中间层46上形成p型GaP电流扩散层47(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层47掺Zn，载流子浓度约是2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层47上淀积Au-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极48。另一方面，例如在GaAs衬底41的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极49，从而制成了LED 400。
在以上述方式构成的本实施例的LED 400中，p型AlGaInP上覆盖层44、第一p型GaAszP1-z中间层45、第二p型GaAszP1-z中间层46和p型GaP电流扩散层47的晶格常数分别是5.65A、5.57A、5.51A和5.45A。因此第一和第二p型GaAszP1-z中间层45和46减少了p型AlGaInP上覆盖层44和p型GaP电流扩散层47之间的晶格失配。由第一和第二中间层45和46减少的这些晶格失配把本实施例LED400的亮度提高到高于常规LED亮度的大约1.3倍。
第五实施例
参考图5A和5B，描述作为本发明第五实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)500。图5A示出LED 500的结构剖面图。图5B示出LED 500从上覆盖层到电流扩散层的多层结构结的界面处的能带示意图。
如图5A所示，在LED 500中，在n型GaAs衬底51上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层52(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层53(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层54(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层52掺Si，载流子浓度约5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层54掺Zn，载流子浓度约5×1017cm-3。n型下覆盖层52、激活层53和p型上覆盖层54形成多层结构，包含了LED 500的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层54上形成p型Ga1-u-vInuAlvP中间层55(例如，u＝v＝0.25，厚度约0.1μm)。p型GaInAlP中间层55掺Zn，载流子浓度约1×1018cm-3。
此外，在p型GaInAlP中间层55上形成p型GaP电流扩散层56(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层56掺Zn，载流子浓度约2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层56上淀积An-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极57。另一方面，例如在GaAs衬底51的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极58，从而制成了LED 500。
图5B示出以上述方式获得的本实施例LED 500中的p型AlGaInP上覆盖层54到p型GaP电流扩散层56的能带示意图。
如上所述前面参考图14B所述的，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间不包含中间层的常规LED中，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间的界面处产生凹口。特别是，在导带底产生0.25eV能量差的凹口，在价带顶产生0.29eV能量差的凹口。而在依据本实施例形成的LED 500中，在p型AlGaInP上覆盖层54和p型GaP电流扩散层56之间插入p型GaInAlP中间层55，从而使这凹口分布到多个结界面中。结果，在导带底产生的凹口的能量差的最大值约为0.13eV，在价带顶产生的凹口的能量差的最大值大约为0.16eV。因此，此能量差小于常规技术中产生的能量差。
此外，在本实施例的LED 500中，p型AlGaInP上覆盖层54、p型GaInAlP中间层55和p型GaP电流扩散层56的晶格常数分别是5.65A、5.55A和5.45A。因此p型GaInAlP中间层55减少了p型AlGaInP上覆盖层54和p型GaP电流扩散层56之间的晶格失配。
在依据本实施例得到的LED 500中，通过中间层55降低的凹口和减少的这些晶格失配，当与常规技术中大约2.5V的工作电压相比，20mA的工作电流处的工作电压减少到大约是2.1V。此外，亮度提高到大约1.4倍以上。
第六实施例
参考图6A和6B描述作为本发明第六实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)600。图6A示出LED 600的结构剖面图。图6B示出LED 600从上覆盖层到电流扩散层的多层结构结的界面处的能带示意图。
如图6A所示，在LED 600中，在n型GaAs衬底61上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层62(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层63(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层64(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层62掺Si，载流子浓度大约是5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层64掺Zn，载流子浓度约是5×1017cm-3。n型下覆盖层62、激活层63和p型上覆盖层64形成多层结构，包含了LED 600的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层64上依次形成第一p型Ga1-u-vInuAlvP中间层65(例如，u＝0.15，v＝0.15，厚度约0.1μm)和第二p型Ga1-u-vInuAlvP中间层66(例如，u＝v＝0.25，厚度大约是0.1μm)以及第三p型Ga1-u-vInuAlvP中间层67(例如，u＝0.35，v＝0.30，厚度大约是0.1μm)。第一、第二和第三p型GaInAlP中间层65、66和67掺Zn，从而载流子浓度大约1×1018cm-3。
此外，在第三p型GaInAlP中间层67上形成p型GaP电流扩散层68(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层68掺Zn，载流子浓度约2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层68上淀积Au-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极69。另一方面，例如在GaAs衬底61的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极610，从而制成了LED 600。
图6B示出以上述方式获得的本实施例LED 600中的p型AlGaInP上覆盖层64到p型GaP电流扩散层68的能带示意图。
如前面参照图14B所述的，在P型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间不包含中间层的常规LED中，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间的界面处产生凹口。特别是，在导带底产生0.25eV能量差的凹口，在价带顶产生0.29eV能量差的凹口。而在依据本实施例形成的LED 600中，在p型AlGaInP上覆盖层64和p型GaP电流扩散层68之间插入第一、第二和第三p型GaInAlP中间层65、66和67，从而使凹口分布到多个结界面中。结果，在导带底产生的凹口的能量差的最大值大约为0.08eV，在价带顶产生的凹口的能量差的最大值大约为0.12eV。因此，此能量差小于常规技术中产生的能量差。
此外，在本实施例的LED 600中，p型AlGaInP上覆盖层64、第一p型GaInAlP中间层65、第二p型GaInAlP中间层66、第三p型GaInAlP中间层67和p型GaP电流扩散层68的晶格常数分别是5.65A、5.60A、5.55A、5.51A和5.45A。因此第一、第二和第三p型GaInAlP中间层65、66和67减少了p型AlGaInP上覆盖层64和p型GaP电流扩散层68之间的晶格失配。
在依据本实施例得到的LED 600中，通过第一、第二和第三中间层65、66和67降低的凹口和减少的这些晶格失配，与常规技术中大约2.5V的工作电压相比，20mA的工作电流处的工作电压减少到大约是2.0V。此外，亮度提高到大约1.5倍以上。
第七实施例
参考图7A到7C，描述作为本发明第七实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)700。图7A示出LED 700的结构剖面图。图7B示出LED 700从上覆盖层到电流扩散层的多层结构结的界面处能带示意图。图7C是示意地示出从LED700中的上覆盖层到电流扩散层的多层结构中晶格常数的变化图。
如图7A所示，在LED 700中，在n型GaAs衬底71上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层72(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层73(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层74(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层72掺Si，载流子浓度约5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层74掺Zn，载流子浓度大约是5×1017cm-3。n型下覆盖层72、激活层73和p型上覆盖层74形成多层结构，包含了LED 700的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层74上形成p型(AluGa1-u)1-vInvP中间层75(例如，厚度约0.1μm)。通过把组分式中的u从1变到0或把v从0.49变到0，使p型AlGaInP中间层75的组分从Al0.51In0.49P连续变到GaP。p型AlGaInP中间层75掺Zn，载流子浓度大约是1×1018cm-3。
此外，在p型AlGaInP中间层75上形成p型GaP电流扩散层76(例如，厚度约7μm)。p型GaP电流扩散层76掺Zn，载流子浓度大约是2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层78上淀积Au-Zn薄膜并加工成图形，例如环形以形成p型电极77。另一方面，例如在GaAs衬底71的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极78，从而制成了LED 700。
图7B示出以上述方式获得的本实施例LED 700中的p型AlGaInP上覆盖层74到p型GaP电流扩散层76的能带示意图。
如前面参照图14B所述的，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间不包含中间层的常规LED中，在p型AlGaInP上覆盖层和p型GaP电流扩散层之间的界面处产生凹口。特别是，在导带底产生0.25eV能量差的凹口，在价带顶产生0.29eV能量差的凹口。而在依据本实施例形成的LED 700中，在p型AlGaInP上覆盖层74和p型GaP电流扩散层76之间插入其组成连续变化的p型AlGaInP中间层75，从而可完全消除凹口。
此外，如图7C所示，当p型AlGaInP中间层75的组分连续变化时，从p型AlGaInP上覆盖层74到p型GaP电流扩散层76的晶格常数连续变化。结果，减少了p型AlGaInP上覆盖层74和p型GaP电流扩散层76之间的晶格失配。
在依据本实施例得到的LED 700中，通过中间层75降低的凹口和减少的这些晶格失配，与常规技术中大约2.5V的工作电压相比，20mA的工作电流处的工作电压减少到大约是2.0V。此外，亮度提高到大约1.4倍以上。
第八实施例
参考图8A到8C描述作为本发明第八实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)800。图8A到8C是示出LED 800的结构及其制备过程的剖面图。
如图8A所示，在制备LED 800时，在n型GaAs衬底81上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层82(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层83(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层84(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层82掺Si，载流子浓度大约是5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层84掺Zn，从而载流子浓度大约是5×1017cm-3。n型下覆盖层82、激活层83和p型上覆盖层84形成多层结构，包含了LED 800的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层84上形成p型Ga1-u-vInuAlvP中间层85(例如，u＝v＝0.25，厚度大约是0.1μm)。p型GaInAlP中间层85掺Zn，载流子浓度大约是1×1018cm-3。
在p型GaInAlP中间层85上生长p型GaP覆盖层86。然后，在p型GaP覆盖层86上淀积p型GaP衬底87，从而使GaP覆盖层86的晶轴与p型GaP衬底87的晶轴匹配。此外，把具有合适重量的重物放置在p型GaP衬底87上，并在大约650℃的H2气氛中进行热处理，从而使GaP覆盖层86粘到p型GaP衬底87上。当结形成后，p型GaP衬底87用作LED 800的电流扩散层87。
如图8B所示，其后在p型GaP电流扩散层87上用薄膜淀积工艺和刻蚀法形成p型电极89。p型电极89被处理成诸如环形。然后，把n型GaAs衬底81腐蚀到厚度为大约10μm，以在n型GaAs衬底81的整个下表面形成n型电极810(见图8B)。
如图8C所示，其后用光刻法把n型电极810和GaAs衬底81刻蚀成合适的形状，于是获得了LED 800。
在以上述方式形成的本实施例的LED 800时，可降低存在于能带图中的凹口，并减少如第五实施例LED 500所示多层结构中的晶格失配。由于这些效果，与常规技术中大约2.5的工作电压相比时，在依据本实施例得到的LED 800的20mA工作电流处的工作电压减少到大约2.1V。此外，亮度提高到大约1.2倍以上。
第九实施例
参考图9A至9C描述作为本发明第九实施例半导体发光器件的发光二极管(LED)900。图9A到9C示出LED 900的结构及其制备过程的剖面图。
如图9A所示，在制备LED 900时，在n型GaAs衬底91上依次形成n型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)下覆盖层92(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)，(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)激活层93(例如，x＝0.3，厚度约0.5μm)，p型(AlxGa1-x)0.51In0.49P(0≤x≤1)上覆盖层94(例如，x＝1.0，厚度约1.0μm)。n型AlGaInP下覆盖层92掺Si，载流子浓度大约是5×1017cm-3，而p型AlGaInP上覆盖层94掺Zn，载流子浓度大约是5×1017cm-3。n型下覆盖层92、激活层93和p型上覆盖层94形成多层结构，包含了LED 900的发光部分。
然后，在p型AlGaInP上覆盖层94上形成p型Ga1-u-vInuAlvP中间层95(例如，u＝v＝0.25，厚度大约是0.1μm)。p型GaInAlP中间层95掺Zn，载流子浓度大约是1×1018cm-3。
在p型GaInAlP中间层95上生长n型GaP电流阻挡层96(例如，厚度为大约0.3μm)。然后，把合适图形的抗蚀剂97涂到n型GaP电流阻挡层96上，用刻蚀法把n型GaP电流阻挡层96加工成诸如环形(见图9B)。
当完成刻蚀后除去抗蚀剂97，然后在n型电流阻挡层96上形成p型GaP电流扩散层98(例如，厚度为大约7μm)。p型GaP电流扩散层98掺Zn，载流子浓度大约是2×1018cm-3。
然后，例如在p型GaP电流扩散层98上淀积An-Zn薄膜，并加工成图形，例如环形以形成p型电极99。另一方面，例如在GaAs衬底91的下表面上淀积Au-Ge薄膜以形成n型电极910，从而制成了LED 900。
在具有此结构的本实施例LED 900中，从p型电极99引入的电流在p型GaP电流扩散层98中比n型GaP电流阻挡层96的宽度更宽的区域上扩散，然后此电流被引入p型AlGaInP上覆盖层94。由此结构，在除了紧靠p型电极99下面的部分以外，其它部分都发光。结果，减少了被p型电极99阻挡的光的量，并发出更大量的光。因此，可更有效地发出光。
在以上述方式形成本实施例的LED 900时，可降低存在于能带图中的凹口，并减少在第五实施例LED 500情况下所示多层结构中的晶格失配。由于这些效果，当与常规技术中大约2.5的工作电压相比时，在依据本实施例得到的LED900的20mA工作电流处的工作电压减少到大约2.1V。此外，亮度提高到大约2倍以上。
在上述这些实施例中，当提供中间层以降低能带图中的凹口时，试图降低导带底的凹口和价带顶的凹口。然而，不必同时降低两头的凹口。可选择降低导带底或价带顶的凹口中的一个，即可获得如上所述相同的效果。
在上述这些实施例中，特别提及了上覆盖层、中间层和电流扩散层的材料。然而，本发明不限于任何特殊材料。例如，GaP用作电流扩散层的材料，但也可用AlGaP替代GaP。在这个意义上来说，可由包括GaP和AlGaP的AlGaP型化合物半导体材料形成上述实施例中的电流扩散层。
不管用什么材料形成电流扩散层或上覆盖层，只要满足上覆盖层、中间层和电流扩散层导带底和/或价带顶的能级位置的上述关系；或/和晶格常数的上述关系，可以用任何材料形成中间层。以下将参考图10说明如何选择中间层的材料。
图10示出相应于各种半导体材料的导带底和价带顶的能级位置(纵坐标)与晶格常数(横坐标)的图。此图在应用物理通讯第60卷第5期630-632页(1992)中描述过。纵坐标中的能级位置被画成相对于Au的肖特基势垒位置的相对值。特别是，图10中的圈表示二元混晶(除了Si和Ge)。连接这些圈的实线和虚线表示三元混晶的值的变化。
这里，以AlP层和GaP层之间的结为例描述用于确定插入其间的中间层材料的选择方法。AlP不包含在上述实施例中特别涉及的材料类型中，但这里它被选为一个例子是因为AlP使用图10中画出的位置关系的以下解释更为简单。
首先，将描述根据能带图选择用于中间层材料的例子。
图10纵坐标中的点(1)和(2)分别指示GaP层和AlP层导带底的能级位置。图10纵坐标中的点(3)和(4)分别指示GaP层和AlP层价带顶的能级位置。于是，中间层材料可这样选择，使其导带底的能级位置位于点(1)和(2)之间，和/或价带顶的能级位置位于点(3)和(4)之间。
另一方面，在根据晶格常数选择材料时，图10横坐标中的点(5)和(6)分别表示GaP层和AlP层晶格常数的值。因此，中间层的材料可这样选择，使其晶格常数的值位于点(5)和(6)之间。
在既要根据晶格常数又要根据能带图选择材料时，应选择满足上述两个条件的材料。
这样做，可确定适用于中间层的材料。通过以实际用于形成上覆盖层和电流扩散层的半导体材料替代以上说明中的GaP和AlP，可把上述方法应用到任何材料组合中。即使在用于形成结的半导体材料层由四元混晶构成的情况下，用上面所述的相同方法也能选择到合适的材料。特别是为了获得中间层材料，可使用一般用于半导体技术中的方法，诸如控制三元型化合物半导体材料和多元型化合物半导体材料的组分比等。
在上述实施例中，中间层的载流子浓度大约是1×1018cm-3，但最好这样形成中间层使载流子浓度在大约1×1017cm-3到大约1×1019cm-3的范围内。当载流子浓度小于上述范围时，中间层具有高电阻，以至于不足以把载流子从电流扩散层注入到上覆盖层(激活层)。另一方面，当载流子浓度高于上述范围时，由于高掺杂或掺入的杂质在体内的扩散引起结晶度降低。
此外，这些实施例中的LEDs中，中间层厚度最好在大约0.01μm到大约5μm范围内。当中间层的厚度小于上述范围时，不能获得所需的能带图。当中间层的厚度大于上述范围时，生产效率下降。
此外，可用通常用于半导体技术中的生长技术(诸如MOCVD法、MBE法、MOMBE法和LPE法)在这些实施例的每一层中完成晶体生长。
此外，可用通常用于半导体技术中的方法，诸如离子注入以及通过在生长期间供应掺杂材料，可把Si和Zn等杂质掺入每一层中。掺入的杂质的例子包括通常用于半导体技术中的杂质，诸如Se和Mg以及Si或Zn。
如上所述，当结形成前要用于形成结的半导体材料层(特别是，上覆盖层和电流扩散层)之间导带底(底部)和价带顶(顶部)处的能级位置不同的情况下，半导体发光器件的能带图中产生不连续(凹口)。结形成后位于导带底的凹口的高度相应于结形成前两个半导体材料层导带底的能级位置之差。同样地，结形成后位于价带顶的凹口的高度相应于结形成前两个半导体材料层价带顶的能级位置之差。因此，当结形成前上覆盖层和电流扩散层中导带底和价带顶的能级位置的差越大，则凹口的高度越大。
因此，形成一个中间层，使得结形成前其导带底的能级位置位于结形成前上覆盖层导带底的能级位置和结形成前电流扩散层导带底的能级位置之间。同样地，结形成前中间层价带顶的能级位置位于结形成前上覆盖层价带顶的能级位置和结形成前电流扩散层价带顶的能级位置之间。相应地，产生的凹口分布在中间层的两个表面，即中间层与上覆盖层之间的界面和中间层与电流扩散层之间的界面处。结果，减少了每个界面处出现的凹口的高度。
此外，当凹口的高度降低时，凹口的厚度也变薄。因此，通过电子的隧道效应可减少凹口的势垒效应。
当如此分配凹口而降低了上覆盖层和电流扩散层之间界面处凹口的高度和宽度时，也减少了凹口引起的载流子积累，从而可减少结界面处载流子的复合。当载流子的复合减少时，提高了载流子注入激活层的效率。结果，提高了发光效率。此外，减少了凹口作为载流子势垒的功能，从而也减少了工作电压。
另一方面，在上覆盖层和电流扩散层之间存在晶格失配的情况下，选择晶格常数的值在上覆盖层的晶格常数和电流扩散层的晶格常数之间的材料形成中间层。这样，减少了晶格失配。相应地，减少了界面能级的数量。因此，也可减少结界面处载流子的复合，从而提高了载流子注入激活层的效率，导致发光效率的提高。
此外，在通过晶体生长形成电流扩散层的情况下，通过减少上述的晶格失配可提高电流扩散层的结晶度。当结晶度提高时，因为加速了电流扩散，所以可提高发射光透过率。因此，可更有效地发光。
当由多层形成中间层时，形成的凹口分布在更多的界面上。结果，诸如载流子复合的减少和发光效率提高等上述优点能进一步加强。
此外，当形成的中间层的组分从上覆盖层的组分连续变化到电流扩散层的组分时，可完全消除能带图中凹口的产生和晶格失配。因此，可进一步加强诸如载流子复合的减少和发光率提高等效果。
如上所述，在本发明的半导体发光器件中，通过在上覆盖层和电流扩散层之间设置预定的中间层，可减少其间界面处能带图中不连续(凹口)的产生。此外，可减少上覆盖层和电流扩散层之间的晶格失配。因此，可减少对于载流子输运的势垒和界面能级，从而减少界面处载流子的复合。结果，减少了半导体发光器件的工作电压，从而可减少其功耗。此外，提高了载流子注入激活层的效率，从而可提高发光效率。这样，提高了半导体发光器件的亮度。
在不背离本发明的范围和精神的情况下，各种其它变化对本领域内的那些熟练技术人员变得明显起来，而且他们可容易地进行改变。相应地，附加的权利要求书的范围不应限于这里作出的描述，而应对权利要求作宽的解释。

Claims (14)

1.一种半导体发光器件，其特征在于包括：
第一导电型的化合物半导体衬底；
在此化合物半导体衬底上形成的多层结构，此多层结构至少包括用于发光的激活层，该激活层插在第一导电型的下覆盖层和第二导电型的上覆盖层之间；
在多层结构上形成的第二导电型的中间层；以及
在中间层上形成的第二导电型的电流扩散层；
其中，中间层可减少上覆盖层和电流扩散层之间的至少一个晶格失配，和减少结形成前在上覆盖层和电流扩散层之间显示的能带图中导带底和/或价带顶能级的差。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于中间层包括多层。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于在结形成前中间层导带底的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层导带底的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层导带底的能级位置之间，和/或结形成前中间层价带顶的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层价带顶的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层价带顶的能级位置之间。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于由从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层相比，结形成前第k中间层(1≤k≤(n-1))导带底的能级位置更接近于结形成前上覆盖层导带底的能级位置，和/或结形成前第k中间层价带顶的能级位置更接近于结形成前上覆盖层价带顶的能级位置。
5.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于中间层的晶格常数值处于上覆盖层的晶格常数和电流扩散层的晶格常数之间。
6.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于由从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层晶格常数的值相比，第k中间层(1≤k≤(n-1))晶格常数的值更接近于上覆盖层晶格常数的值。
7.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于在结形成前中间层导带底的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层导带底的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层导带底的能级位置之间，和/或结形成前中间层价带顶的能级位置位于(i)结形成前上覆盖层价带顶的能级位置与(ii)结形成前电流扩散层价带顶的能级位置之间，中间层的晶格常数值处于上覆盖层的晶格常数和电流扩散层的晶格常数之间。
8.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于从与上覆盖层接触的第一中间层到与电流扩散层接触的第n中间层(n＞1)的多层构成中间层；与第(k+1)中间层相比，结形成前第k中间层(1≤k≤(n-1))导带底的能级位置更接近于结形成前上覆盖层导带底的能级位置，和/或结形成前第k中间层价带顶的能级位置更接近于结形成前上覆盖层价带顶的能级位置，第k中间层晶格常数的值更接近于上覆盖层晶格常数的值。
9.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于中间层的组分从上覆盖层的组分连续变化到电流扩散层的组分。
10.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构，由AlInAs型的化合物半导体材料形成中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
11.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构，由GaAsP型的化合物半导体材料形成中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
12.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于由AlGaInP型的化合物半导体材料形成多层结构和中间层，由AlGaP型的化合物材料形成电流扩散层。
13.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于中间层的载流子浓度在大约1×1017cm-3到大约1×1019cm-3的范围内。
14.如权利要求1所述的半导体发光器件，其特征在于中间层的厚度在大约0.01μm到大约5μm的范围内。
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