TW201242077A - Defect-controlling structure for epitaxial growth, light emitting device containing defect-controlling structure, and method of forming the same - Google Patents

Defect-controlling structure for epitaxial growth, light emitting device containing defect-controlling structure, and method of forming the same Download PDF

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Jianping Zhang
hong-mei Wang
chun-hui Yan
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Description

201242077 四、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（7)圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單説明： 10〜襯底/模板 2 2〜位錯； 26〜N型層 21〜缺陷控制氮化物層； 25〜氮化物層； 30〜啟動區； 40〜P型層； 41~P型層； 111、112、113〜納米顆粒。 五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 益〇 六、 發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般地有關包含納米顆粒的半導體材料和含有 該半導體材料的發光器件；特別是有關三族氮化物外延生 長的缺陷控制結構、包含缺陷控制結構的三族氮化物發光 器件'及其製造方法。 【先前技術】 三族氮化物化合物半導體包括氮化銦（InN),氮化鎵 (GaN)，氮化鋁（A1N)以及它們的三: 帶寬度從0. 7 eV到6. 2 eV連續可調 是製作可見光發光器的完美材料系〗 三元和四元化合物，其能 '調，覆蓋整個可見光譜， 統。可見光發光器可以 201242077 應用到裝飾、顯示器和通用 @ i , 不通用知、明上。氮化鎵（GaN)系具有銦 鎵氮（InGaN)啟動區的籃杏、 旧監九、綠先和白光的發光二極體 (LED )儘管已經商業化Ύ ^ 、匕了 但在被廣泛應用到通用照明領 域之前，其流明效率仍需要進—步提高。_種提高流明效 率的方法是通過降低發光二極體中的材料缺陷密度來提高 發光-極體的内量子效率。由於氮化鎵是異質外延在諸如 藍寶石、石夕、或者碳化石夕的異質襯底上，現有氣化嫁基⑽ 結構飽受材料缺陷的影氅加 甘 _ J〜警，例如其位兀錯密度超過1 〇8 cm'2 ° 另外-個提高流明效率的方法是通過實施量子點類型 的啟動區來提高發光二極體的内量子效率，因為量子點内 受約束的載流子具有最高的輻射複合率。 現有技術中發明了用橫向外延生長⑽G)方式來降低 氮化鎵層中位元錯密度的方法。橫向外延生長（則G)工藝 包含在—個反應器中於—異質襯底上沉積氮化鎵模板層， 在另-個反應器中於氮化鎵模板層上形成生長掩模，再在 第二個反應器中於掩模過的模板層上重新生長㈣。氮化 鎵在蓋有掩模的模板層上的初始生長具有選擇性外延生長 仃為。也就是說’生長開始在沒有掩模的地方進行，在有 掩杈的地方被禁止。當在沒有掩模的地方的生長達到了一 定的厚度時，GaN #橫向生長開始發生，最終完成在有掩 :地方的完整的橫向生長。橫向生長區具有更少的位元錯 密度。ELGG的例子可以在美國專利7, 361，576及其相關 文獻中找到。同樣的，美國專利7，772，阳通過引入生 201242077 長掩模（非原位成形的）來控制生長小面以降低位錯。在 此’美國專利7, 361，576和7，772,阳的内容被整體 引用來作為參考。 所需要的是一種更有效的、更經濟的方法，來降低氮 化鎵基材料的位元錯密度、提高銦鎵氮基啟動層的内部量 子效率。 【發明内容】 通過原位引入納米顆粒到外延層中，本發明提供一種 成本效益好的方法來降低諸如三族氮化物層的半導體外延 層中的位錯或其他缺陷。 通過原位引入納米顆粒到發光器件的缺陷控制層、N 型層、P型層、量子阱、或其他層中的至少一個中，本發 明提供一種成本效益好的方法來降低諸如發光二極體 (LED )的發光器件中的位錯或其他缺陷。 本發明的一方面提供一種發光器件，該發光器件包含 其中分配有納米/顆粒的缺陷控制層和形成在該缺陷控制 層上的發光器件結構，其中上述納米顆粒是在上述缺陷控 制層形成過程中被原位分配到上述缺陷控制層中的。該發 光器件結構包含N型層、p型層和夹在它們之間的啟動區， 其中該N型層作為一個單獨的層或者作為上述缺陷控制層 的組成部分形成在該缺陷控制層上。 本發明的另一個方面提供一種形成發光器件的方法， 包含：
S 4 201242077 提供襯底； 在反應器中於上述襯底上外延生長缺陷控制層，並且 引入納米顆粒至上述反應器中，以便於將上述納米顆粒原 位地分配到上述缺陷控制層中；以及 在上述缺陷控制層上形成發光器件結構，上述發光器 件結構中包含N㈣、P型層和夾在它們之間的啟動區： 且啟動區包含一個或多個量子阱以及與上述一個或多個量 子阱交替排列的一個或多個量子壘。 上述方法包括在上述缺陷控制層上外延生長形成n型 層’上述N型層可以作為一個單獨的層或者作為上述缺陷 控制層的組成部分。 本發明的另一方面提供一種發光器件，該發光器件包 括發光二極體結構，該發光二極體結構包含N型層、p型 層和夾在它們之間的啟動區，其中上述啟動區包含一個或 多個量子阱’並且至少一個量子阱含有在形成該量子阱時 原位引入的納米顆粒。該發光器件還可以包含缺陷控制 層，上述發光器件形成於上述缺陷控制層之上，上述缺陷 控制層中分配有納米顆粒。 本發明的另一方面提供一種形成發光器件的方法，包 含： 在反應器中提供襯底； 在該襯底上形成發光器件結構，上述發光器件結構包 含N型層、P型層和夾在它們之間的啟動區啟動區包含 一個或多個量子阱以及與上述一個或多個量子阱交替排列 201242077 的一個或多個量子壘； 其中’在外延生長上述一個或多個量子阱中的至少一 個量子啡時，將納米顆粒引入到上述反應器中，以至於納 米顆粒被原位地分配到上述至少一個量子阱中。 該方法可以進一步包含於上述襯底上外延生長一缺陷 控制層，當外延生長上述缺陷控制層時，將納米顆粒引入 到上述反應器中，以便於納米顆粒被原位地分配到上述缺 陷控制層中。 本發明的另一方面提供一種發光器件，上述發光器件 包括發光二極體結構，該發光二極體結構包含N型層、p 型層和夾在它們之間的啟動區，其中該啟動區包含一個或 多個量子阱’且至少一個量子阱包含原位形成的氮化物納 米顆粒。 本發明的另一方面提供一種形成發光器件的方法，包 含： 在反應器中提供襯底； 在該襯底上形成發光器件結構，其中上述發光器件結 構包含N型層、P型層和夾在它們之間的啟動區，上述啟 動區包含一個或多個量子阱以及與上述一個或多個量子阱 交替排列的一個或多個量子壘； 其中，形成上述發光器件結構包含以下步驟： 在上述反應器中氣相原位形成氮化物納米顆粒，且將 上述氮化物納米顆粒沉積在至少一個量子壘上，·以及 在上述沉積有氮化物納米顆粒的量子壘上外延生長至 201242077 少一個量子阱。 本發明的另一方面提供一種用於半導體器件的缺陷控 制結構，包含： 襯底； 於上述襯底上外延生長的缺陷控制層其中在外延生 長上述缺陷控制層時納米顆粒被原位地分配到上述缺陷控 制層中；以及 在上述缺陷控制層上的外延層。 本發明的另一方面提供一種形成用於半導體器件的缺 陷控制結構的方法，該方法包含： 提供襯底； 於反應器中在上述襯底上外延生長缺陷控制層，並且 引入納米顆粒至上述反應器中’以便上述納米顆粒被原位 分配到上述缺陷控制層中；以及 在上述缺陷控制層上外延生長外延層。 【實施方式】 根據本發明的一個實施例，三族氮化物層，例如GaN、 InGaN和AlGaN層通過氣相外延形成。除了傳統的反應源， 如金屬有機源三曱基鎵（TMG)、三甲基鋁（TMA)、三甲 基銦（ΤΜΙη)和氮源氨氣（關3)之外，還提供納米顆粒源， 並且在預定時期内外延層的氣相外延生長過程中，納米顆 粒也被引入到氣相外延反應室中。納米顆粒源中可以包含 二氧化矽（Si〇2)、氮化矽（SiNx)、二氧化鈦（Ti〇2)等 201242077 納米顆粒。納来fg 4Vr ΑΑ η , ^卡顆粒的尺寸或大小可以在卜1 000納米 (nm)的範圍之内’例如ΗΟΟ’10，。，或5(Μ〇0納米。 納米顆粒通超載氣被運載到氣相外延反應器中，因此外延 生長的氮化物層中包合妯庙& ^ 匕3被原位地摻入的納米顆粒。這樣從
概底-外延層介而A I伸過來的位元錯線會被那些納米顆粒 阻擋#到位錯密度顯著減少的高質量的氮化物層。 根據本發明的另-個實施例，Si〇2、或SiNx、或Ti〇2 專納米顆粒源和金屬古拖 。 兔屬有機源可以多次交替供應到氣相外延 反應器中例如交替供應卜50次，或者5-20次，形成含 納米顆粒層/不含紐！丰a u a d _ 納木顆粒層的多層堆疊。這可以通過交替 關閉納米顆粒源和有機金屬源來獲得，或者健持續供給 有機金屬源而只是週期性地只關閉納米顆粒源。穿透位錯 被納米顆粒阻擔，# @ , , _ 使件納未顆粒以上得到高質量的氮化物 材料層。 形成在3納米顆粒的高質量氮化物層上的半導體器件 如發光一極體（led)會有更好的内部量子效率和光萃取效 率’因為納米顆粒可以終止穿透位錯和增強光散射。 根據本發明的有些實施例，Si〇2、SiNx、Ti〇2等納米 顆粒可以被引入到器件啟動區的附近。例如，對於三族氮 化物啟動區來說，納米顆粒可以被原位引入到毗鄰於三族 乳化物啟動區的N型層和/或P型層，或毗鄰於三族氮化物 啟動區# N型層的一部分和/或p型層的一部分。這裏用到 的術语二族氣化物啟動區，，的意思是指啟動區中的量子 啡和置子叠是由三族氮化物組成。這些毗鄰於啟動區的納 201242077 米顆粒有利於啟動區的光萃取效率。 在根據本發明的有些實施例中，Si〇” ^ :米顆粒可以在量子啡形成時被原位引入到-個或多個量 ==些納米顆粒把二維量子牌修正為零維度的量子 子碟，…發光器件的内量子效率。根據本發明 二他實把例’ AIN、GaN、或A1GaN的氮化物納米顆粒或 公二族氮化物納米顆粒可以通過在反應器氣相中由有機 屬和氛氣氣相反應來原位形成，且在即將在量子叠上生 ::如一私氮化物里子阱的量子阱之前’這些氤化物納米 顆粒原位沉積在諸如三族氮化物量子壘的量子晶上。、丄此 =顆粒把二維量Μ修正為零維度的量子點或量子= ^尚了發光器件的内量子效率。 在現有技術中，氮化妨j &加』、β 虱化物的形成疋通過把有機金屬源諸 。。：：基鎵，2甲基紹，三甲基銦和氨氣引入到氣相反應 '中來獲得的’該氣相反應器可以是-個金屬有機化學氣 相沉積（M〇CVD)反應器。這種外延生長氣化物層的傳統方 法也在本發明。中被關。如目1所示，裝人—襯底或模板 於反應益中，加熱到升高的溫度以適合外延生長。在 本a開中# k板意思是指形成在概底表面的、方
便後續外延層沉積的至少—柄aL 〕主乂個外延層。襯底10可以由且有 所需晶向的藍寶石，碳切三族氮化物，碎化嫁， 碟化銦’錯或其他適合的材料製成。外延模板可以是—個 或多個形成在襯底1G i面的氮化物外延層。整個說明書 中在-襯底上直接形成的層往往也可以可選地直接形成 201242077 底上的模板上。如圖1所示，有機金屬源通過流量 控制機制1被引入到反庫 , j反應益中（貫穿整個本公開，無論何 時棱到引入一種源料到反 入到外延生長h…:也就是說一種原料被引 λ U積或氣相反應發生的反應器的反應室 气化物例如氨氣和砂燒通過流量控制機制2被引 丨ϋ g t ’因此任―組分化合物mnGaN層可以在概 -模板10上形成。流量控制機制可以由質量流量控制 器、壓力控制器、開/關閥門和控制計算機構成。根據本發 :，除金屬有機源和氩化物源之外，納米顆粒可以通過流 控制機制3引入到反應器中。被注入到反應器中的納米 顆粒可以mSlNx、Tl〇2等納米顆粒。納米顆粒的尺 寸可以在H 000納米的範圍内，例如H〇〇 , 1〇 5〇〇，或 50-400納米。高純度的’例如99 999%，納米顆粒可以從 供應商那襄購貝。較大尺寸的納米顆粒甚至微米顆粒，例 如1剛-4_納米，__2_納米也可以被用在本發 明的-些實施例中。這些㈣顆粒的載氣可以是氫氣或者 氮氣。-般來說’適合的納米顆粒具有非晶體結構或者具 有與宿主外延層晶體結構明顯不同的晶體結構。例如兩者 的晶格常數差別明顯大’比如晶格常數的差異大於15%， 過高的外延生長表面能導致外延生長在能量上是不利於發 生在納米顆粒之上的。對納米顆粒的形狀和大小的分佈沒 有特定的要求。上述納米顆粒最好是透明的，化學穩定和 熱穩定的。納米顆粒的純度可以超過99. 9%，比如大於 99.99%。 '
S 10 201242077 根據本發明的-個方面，可以改進商用隱d系統以 便在氮化物外延生長時引入柄半 κ牙引入納未顆粒。圖2所示是—個原 料輸送系統的示意圖，包含納米顆粒引入流量控制機制^ 和有機金屬源引入流量控制機制卜N個不同有機金屬源被 分別儲存在n個起泡器B11至"In中。在一定的起… 度下’質量流量控制器（MFCs)和堡力控制器（pcs)可以 控制有機金屬源的輸送量。例如，MFeMu和pepu聯人 來-起控制第-個有機金屬源的配送。起泡器β3ι包含第 一種納米顆粒。同樣的，儘管沒有在_ 2中顯示，可以有 起泡器B32到B3m包含m個； 3 m個不冋種類的納米顆粒。MFC M31 和Μ1被用來控制傳送到及廡哭由 哥、刻夂應益中的納米顆粒的量。MFc鼢 通過控制流經则1的載氣給起泡器咖設定壓力。圖2 顯示的源配送體系還包含很多數字開/關闕門（V1到 即，用來控制源的開/關狀態。該設計麵只有高純度 的氣體流經MFCSM31㈣卜避免任何可能的納米顆粒堵 塞在MFCs或pcs卜傳統騰_統和本發明中圖卜圖2 心^異在於’本發明m〇cvd系統增加了納 米顆粒引入流量控制機制3。 儘管如圖2實施例所示’在傳送進入到反應器之前， :米顆粒和有機金屬源混合在-起，在其他實施例中，在 傳达進人到反應器之前納米顆粒可以和氫化物混合在一 起’或者在另一實施例中，納米顆粒可以在傳送管道中不 和風化物或者有機金屬源混合在—起，而是被單獨地注入 到反應器中。 11 201242077 圖3所示根據本發明的另一方面，外延生長期間利用 納米顆粒減少位錯的機制。如圖所示，缺陷控制氮化物層 21，比如氮化鎵層，沉積在襯底/模板層1〇上。層21在接 近於襯底/模板層10的底部可能包含有高密度（>5χΐ〇8^_2) 的位錯22。層21還包含圖3所示的分配在其中的納米顆 粒111其中大多數納米顆粒被分散在缺陷控制層21中； 當納米顆粒在缺陷控制層21的外延生長開始時被引入到 反應器中時，一些納米顆粒也可沉積在襯底/模板面1 〇的 表面。在其他實施例中，納米顆粒是直到預定厚度的缺陷 控制層21已經生長在襯底/模板層1〇上才被引入反應器 中，因此，沒有納米顆粒或有非常少的納米顆粒被沉積在 襯底/模板層1 0的表面。參見圖2，納米顆粒的流量可以 被MFCs M31和Ml控制。MFC Ml給起泡器B31設定壓力， 以便載氣通過MFC M31和在起泡器B31中的納米顆粒徹底 地混合。可以通過實驗最優化，確定並優化層21中納米顆 粒的摻雜濃度以得到最好薄膜質量。在一些系統 中’ MFC Ml可以設定起泡器B31的壓力在200-760托之間， 並且MFC M31可以設定氫或者氮的流量在5〇_5〇〇〇 sccm來 得到層21中滿意的納米顆粒捧雜度。該納米顆粒可以由 Si〇2、SiNx、Ti〇2等等組成，尺寸在卜“⑽納米的範圍内， 例如1-100’ 10-500’或50-400納米。位錯22有巨大的 機會終止在納米顆粒111。結果，缺陷控制層21的頂部具 有明顯減少的位元錯密度’優質的氮化物層比如氮化鎵層 25通過在缺陷控制層21上的外延生長來獲得，較缺陷控
12 201242077 制層21底部具有降低幾個數量級的位元錯密度。在圖3中 所示’層25和缺陷控制層21是在它們之間具有可區分的 介面兩個分離的層。在其他實施例中，層25可以作為缺陷 控制層21的一個組成部分，通過不引入納米顆粒111而延 續缺陷控制層21的外延生長形成’這樣得到缺陷控制層 21的下部包含納米顆粒lu，缺陷控制層21的上部沒有納 米顆粒而形成一個高質量層25。 圖3所示結構可以由_ M〇CVD反應器製備 配如圖2所不流量控制機制3的納米顆粒配送機制的傳統 M0CVD反應器。在缺陷控制層21的外延生長過程中，納米 顆粒111和其他源比如三甲基鎵、三曱基銦、三甲基鋁和 氨氣被同時被引入到^(:”反應器中。由圖2所示的流量 控制機制3通過改變載氣的流速來調節氣相中納米顆粒的 濃度’從而控制缺陷控制層21中的納米顆粒iu的密度。 納米顆粒可以以-個不變的流速或一個不變的氣相濃度被 引入到反應器+，以便納米顆粒均勾地摻人缺__ Η 中。也可以通過改變流速或改變氣相濃度將納米顆粒;丨入 反應器中，從而納米顆粒濃度沿缺陷控制層Η 變化。該納米顆粒密度可 ^ 么没J以δ又计成沿缺陷控制層21 方向逐漸增加或滅小 次減v。例如，取決於納米顆粒丨丨丨 和層21的厚度，納米 大小 、./、顆粒ill可以有一個在1〇6_1〇1。 2 範圍内可控的. 的在度。納米顆粒的尺寸越大，所 粒的密度越小。同将 納未顆 粒密度越小。例如’’…制層21越厚’所需的納米顆 幻如，對於有-個平均尺寸5納米的納米顆 13 201242077 粒111來說，如果缺陷控制層21具有1?切厚度則該納 米顆粒m可以有5x，5xl0W的密度。該缺陷控制層 21的外延生長可以纟已知的外@生長技術條件下進行。 在圖4所示的另一實施例中，缺陷控制層21被重複使 用多次。每次都是在缺陷控制層21的生長完畢後，關閉圖 2所示數字閥門V31和V32以便源氣中不再含有納米顆粒。 圖4所示每個缺陷控制層21都跟隨外延生長一恢復層23, 該恢復層23可以和缺陷控制層21由相同的材料形成（只 疋不含納米顆粒）。層21/層23的堆疊可以重複很多次， 例如1到50次以便更好地降低位錯。在該實施例中層 21和層23的厚度可以分別在〇〇1_〇5微米的範圍内。在 一些實施例中，上述納米顆粒的尺寸可以小於缺陷控制層 的厚度。例如對於厚度分別為〇. 〇1和〇 5微米的缺陷控制 層21，納米顆粒的尺寸可以分別小於1〇和5〇〇納米。上 述結構中的每一缺陷控制層21定義了該完整缺陷控制層 中的一子層。不同的子層可以包含有相同或不同平均尺寸 的相同的或不同種類的納米顆粒。 圖5所示的是應用了缺陷控制層2丨的發光結構。該發 光結構可以是任何傳統的發光二極體結構。例如，形成在 在缺陷控制層21之上的層25是一 N型層，可以由摻Si的
GaN、AlGaN、或InGaN組成；啟動區3〇可以是GaN/InGaN 多量子阱；層40是一 p型層，並且可以是摻Mg的p型 AlGaN、P型GaN，和/或p型InGaN。類似地，缺陷控制層 21也可以由GaN、AlGaN、或inGaN組成。由於層21中的
S 14 201242077 - 納米顆粒111的存在’大多數位錯會終止在層21中，從而 形成高質量的外延層25和高質量的啟動區3〇，這直接導 致發光器件具有高内量子效率。在發光器件的另一實施例 中，單一的缺陷控制層21可以被如圖4所示的層2"層Μ 的堆疊所代替。 可以用本領域已知方法將圖5中的發光結構製作成合 適的發光器件。在一些實施例中（沒有在圖中顯示），圖 5所示的結構可以被製作成具有橫向幾何結構的發光二極 體（LEDs) ’橫向LED的特徵是p型和w接觸同在在襯 底/模板層1 0的相同一側。在其他實施例中，圖5所示發 光結構可以被製作成垂直幾何結構的薄膜LED，發光結構 被粘貼到另一襯頂70而原有襯底/模板層1〇被剝離，見圖 6。參考圖6，透明導電層50 ’例如供電流擴展的p型電流 擴展層，形成在P型f 40上。層50可以是透明金屬層比 如鎳/金、氧化鎳/金，或者是透明導電的氧化物層，比如 氧化鋅（ΖηΟ)、氧化銦錫（丨忉八層5〇可以是單層或多層。 在透明導電層50上是導電反光器/鏡6〇，它可以由銀 (Ag)、鋁（Α1)，或金屬化材料層如氮化鍅（ZrN)和氮 化铪（HfN)組成。與層50 一起作用，導電反射器/鏡6〇 在可見光光譜區優選具有大於9〇%的反射率。 概頂70優選具有優異的導熱、導電性。製作襯頂7〇 的材料可以從銅’鉑，鈀，鎳，銀，金，鋁，鈷，鎢，鉬， 矽，和它們的合金中選擇。考慮到優異的導熱和導電性能 以及商業可行性，襯頂70的材料優選是銅或銅的合金。最 15 201242077 後，如圖6所示，在襯頂70上面形成接觸塾82，比如_ p 接觸電極墊，並且在層21上形成N型接觸電極墊8ι。在 一些實施例中，應用本領域的已知方法，N型接觸層和接 觸墊81可以形成在層25上。 圖6所示的垂直薄膜發光二極體可以根據現有技術製 造，比如已經公開的美國專利7 , 781，247和專利申請 12/953, 290。這裏整體引用美國專利7, 781，247和專^ 申請12/953’ 290作為參考文獻。 在圊6中，缺陷控制層21也可以提高光萃取效率因 為納米顆4, m與層21所用材料具有不同的折射率'納米 顆粒111可以加強光的散射和提高層21中的光從光密介質 到周圍介質的出射機率。 …如圖6所示’在缺陷控制層21的暴露面上或接 近於該面的納細，⑴可以被移除，例如，通過氫氟酸 的化學蝕刻’留下的空隙:ln，其折射率等於卜其和層 21的:射率形成最強烈的對比’大大地增強了光萃取效率。 合適的納米顆粒也可以被引入到臨近發光區3〇 的上 圖7所示的實施例，納米顆粒被包含在啟動區3〇 上面、了面或上下兩臨近層裏。應用關於圖3所描述的 法和如圖卜2所示的系統，啟動區3。的下面Η型層 粒二上面層ρ型層41在形成時被分別原位引入了納米顆 和113°Ν型層26和Ρ型層41的厚度都可以在 到1 . 0微半夕pq & , · i 未之間。納米顆幻❹113的尺寸可以在H〇〇〇 例如在1-100, 10_500,或5〇M〇〇納米之間， 16 201242077 具有1〇8-1(Τ釐米、密度。在―些實施例中，上述納米顆 ”的尺寸可以小於上述Ν型層和ρ型層的厚度。例如對於 厚度分別為0.1和u微米的Ν型層26，納米顆粒的尺寸 可以分別小於100和1 000納米。圖7所示的實施例可以更 進一步増強光萃取效率。 在本發明的其他實施例中，納米顆粒也可以被精確的 控制和應用到量子阱中。如w 8所示’納米顆粒u4被摻 入到-個或多個量子阱32中。在這些實施例中，納来顆粒 114可以是Si〇2、SiNx、Ti〇2等納米顆粒，其尺寸可為卜1〇 納米，密度為1〇8-1〇12釐米。納米顆粒114把量子阱32 改=量子點或量子碟32，，這可大大增強載流子的輻射 複口幾率，提高器件的内量子效率。利用結合圖3所描述 的方法和圖1、2所示的系統，納米顆粒丨14可以在量子阱 外延生長時被原位地引入到一個或多個量子拼3 £中。 在其他實施例中，納米顆粒114也可以是由A1N、GaN、 A1GaN或InGaN組成的氮化物納米顆粒。氮化物納米顆粒 可以正好在形成量子阱32前於氣相中在反應室内原位 形成氣相中原位形成的氮化物納米顆粒！丨4的尺寸可以 為卜1。納米。在量子叠31生長完成之後，反應器中的生 u件被改變成適合在氣相巾形成氮化物納米顆粒的氣相 〜的條件’然後氣相反應生成的氮化物納米顆粒被沉積 在量子壘31上。適合金屬有機物和氨氣產生氣相反應的生 長條件包括高生長1力，高生長溫度，高氨氣分壓，和低 乱體流速，這都在現有技術中廣為人知。在一個實施例中， 201242077 納米顆粒11 4為含鋁的氮化物納米顆粒。原位氣相形成含 鋁氮化物納米顆粒丨14的反應條件如下：反應器的壓力增 加到500-760乇，生長溫度升高到75〇_85〇攝氏度，反廡 器中的氨氣分壓增加例如到450-700乇。然後在短時間 (5-10秒）内以5_50微摩爾每分鐘的流速引入金屬有機 物，含鋁的納米顆粒氣相中原位形成，且沉積在量子壘31 上，從而在量子壘31的表面形成納米顆粒！ 14。然後反應 器中的生長條件轉回到適合量子阱的外延生長條件，且量 子阱32外延生長在已經沉積了氮化物納米顆粒的量子壘 31表面上。 原位形成的氮化物納米顆粒也可以用以上述描述的相 、的方式沉積在襯底或模板層1〇上、缺陷控制層21上、 恢復層23上、n型層25上，以及其他適合的層上。 在圖δ所示的實施例中，發光器件具有包含納米顆粒 14的里子阱和包含納米顆】的缺陷控制層2上，從而 來獲得更好的器件量子效率。根據本發明其他實施例，發 光器件可以具有包含納米顆& 114的量子味、包含納米顆 粒U1的缺陷控制層21、包含納米顆粒112的N型層26 和/或包含納米顆粒113的p型層41。 【圖式簡單說明】 所附各圖是用來幫助進_ 發明且是本發明的一部分，用 與下列說明一起來闡明本發明 步理解本發明，被結合入本 以說明本發明的實施例，並 的原理，但是不意在限制本
S 18 201242077 發明的範[圖中㈣㈣圖標記在全文中代表相 件’並且—個層可以代表具有相同功能的—組 說明書中，術語“ f “-从匕 本 用。其中： 氮化物和4氮化物，，可以替換使 圖1示出根據本發明實施例的一個氣相外延過程。 圖2示出根據本發明實施例的在氣 粒引入機制。 W的納未顆 成。圖3示出根據本發明的一方面高質量的氮化物層的形 圖 成。 示&根據本發明的—方面高質量的氮化物層的形 圖5示出根據本發明的一 面結構。 圖6示出根據本發明的一 的橫截面結構。 圖7示出根據本發明的一 面結構。 圖8示出根據本發明的一 面結構。 方面的發光器件結構的橫戴 方面的薄膜垂直發光二極體 方面的發光器件結構的橫戴 方面的發光器件結構的橫截 【主要元件符號說明】 1〜有機金屬源通過流量控制機制； 2〜氧氣和碎烧通過流量控制機制； 3〜納米顆粒引入流量控制機制； 19 201242077 10〜襯底/模板； 21〜缺陷控制氮化物層 2 2〜位錯； 2 3 ~恢復層； 2 5〜氮化物層； 26〜N型層； 3 0〜啟動區； 40~P型層； 41〜P型層； 50~透明導電層； 60〜導電反光器/鏡； 70〜襯頂； 81~N型接觸電極墊 ; 82〜接觸墊； 111、112、113、114〜納米顆粒。 20

Claims (1)

  1. 201242077 „ 七、申請專利範圍： 1. 一種發光器件，包含： 缺陷控制層，具有分配在其中的納米顆粒；以及 發光器件結構，形成在上述缺陷控制層上， 其中’上述納米顆粒是在上述缺陷控制層形成過程中 被原位分配到上述缺陷控制層中的。 2. 如申请專利範圍第1項所述的發光器件，其中上述 發光器件結構中包含N型層、p型層和夾在它們之間的啟 動區’且該N型層作為一個單獨的層或者作為上述缺陷控 制層的組成部分形成在上述缺陷控制層上。 3 ·如申請專利範圍第2項所述的發光器件，進一步包 含夾在啟動區和上述N型層之間的另一 N型層，其中該另 一 N型層作為一個單獨的層或者作為上述N型層的組成部 分形成在上述N型層上，並且納米顆粒被分配到上述另— N型層中。 4. 如申請專利範圍第2項所述的發光器件，進—步包 含夾在啟動區和上述p型層之間的另一 P型層，其中上述 另一 P型層和上述P型層形成為兩個單獨的層或者形成為 一個整體層’並且納米顆粒被分配到上述另一 p型層中。 5. 如申請專利範圍第2項所述的發光器件，其中上述 啟動區包含一個或多個量子阱且上述一個或多個量子阱中 的至少一個包含納米顆粒。 6. 如申請專利範圍第1項所述的發光器件，其中上述 納米顆粒的尺寸在10 —50〇納米的範圍内。 21 201242077 7. 如申請專利範圍第1項所述的發光器件，進一步包 含襯底或模板層’用以在其上形成上述缺陷控制層。 8. —種形成發光器件的方法，包含： 提供襯底； 在反應器中於該襯底上外延生長缺陷控制層，且引入 納米顆粒到該反應器中以便原位分配上述納米顆粒到上述 缺陷控制層中；以及 在上述缺陷控制層上形成發光器件結構，其中上述發 光器件結構包含N型層、P型層和夾在它們之間的啟動區， 且上述啟動區包含一個或多個量子阱以及與上述一個或多 個量子阱交替排列的一個或多個量子壘。 9.如申請專利範圍第8項所述的方法，包含在上述缺 陷控制層上外延生長上& N型層作為_個單獨的層或作為 上述缺陷控制層的組成部分。 10.如申請專利範圍第9項所述的方法，進一步包含： 在上述N型層上外延生長另一N型層，且引入納米顆 粒到該反應器+，以便於原位分配上述納米顆粒到上述另 一N型層中’丨中上述另—N型層作為—個單獨的層或作 為上述N型層的組成部分形成在上述N型層上。 11.如申請專利範圍第8項所述的方法，包含： 在上述啟動區上外延生長另一 p型層且當外延生長 述另一 P型層時引入納米顆粒到該反應器中，以便上^ 米顆粒被原位分配到上述另_ p型層中，其中上述p型 作為-個單獨的層或作為上述另__ p型層的組成部分/
    22 201242077 在上述另一 p型層上。 12.如申請專利範圍第8項所述的方法，包含當外延生 長上述一個或多個量子阱中的至少一個量子阱時，引入納 米顆粒到該反應器中，以便上述納米顆粒被原位分配到上 述至少一個量子阱中。 13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中上述納 米顆粒選自氧化矽（Si〇2)、氮化矽（SiNx)、氧化鈦（Ti〇2)， 或它們的混合物，並被供應到該反應器中。 14. 如申請專利範圍第8項所述的方法，包含： 在該反應器的氣相中形成氮化物納米顆粒，且在上述 -個或多個量子5中的至少—個量子壘上沉積上述氮化物 納米顆粒；以及 長上述一個或多個量子阱中的至少一個量子阱。 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中上 顆粒尺寸在1 0-500納米範圍内。 16.如申請專利範圍第8項所述的方法，進—步包 外延生長上述缺陷控制層前在 層。 曰之引在上述襯底上形成一模板 17. —種發光器件，包含： 發光器件結構，包含Ν型 的啟動區，Α中上… 層和夾在它們U ，、中上述啟動區包含一個或多個 上述一個或多個旦；扯a 2：子牌’並卫 個次夕脑里子牌中的至少一 阱形成過程中祐席仞3丨 方已3在該里子 程Τ被原位引入的納米顆粒。 23 201242077 18. 如申請專利範圍第I?項所述的發光器件，進—步 包含缺陷控制層’上述發光器件結構形成於該缺陷控制層 上’其中上述缺陷控制層中分散有納米顆粒。 19. 如申請專利範圍第18項所述的發光器件，其中上 述N型層作為一個單獨的層或作為上述缺陷控制層的組成 部分形成於上述缺陷控制層上。 20. 如申請專利範圍第17項所述的發光器件，進一步 包含夾在上述啟動區和上述N翌層之間的另一 n型層，其 中上述另一 N型層作為一個單獨的層或作為上述N型層的 組成部分形成在上述N型層上，且納米顆粒被分配到上述 另一 N型層中。 21. 如申請專利範圍第I?項所述的發光器件，進一步 包含夾在上述啟動區和上述p型層之間的另一 p型層，其 中上述P型層和上述另一 p型層形成為兩個單獨的層或形 成為一個整體層’且納米顆粒被分配到上述另一 P型層中。 2 2.如申請專利範圍第17項所述的發光器件，上述至 少一個量子阱包含的上述納米顆粒的尺寸在1_1〇納米的 範圍内。 23.—種形成發光器件的方法，包含： 在反應器中提供襯底； 於上述襯底上形成發光器件結構’其中上述發光器件 結構包含’ N型層、P型層和夾在它們之間的啟動區，且上 述啟動區包含一個或多個量子阱以及與上述一個或多個量 子阱交替排列的一個或多個量子壘， S 24 201242077 、备夕卜延生長上述一個或多個量子_中的至少 量子阱時，引入納米顆粒到該反應器中 粒被原位分配到上述至少一個量子解中。更上一顆 A如申請專利範圍第23項所述的方法，進—步勺人 在上述襯底上外延生長―缺陷控制層，且當外^長二 缺陷控制層時引人納米顆粒到該反應 ’· , M使上述納# 顆粒被原位分配到上述缺陷控制層中。 、 25. 如申請專利範圍帛24項所述的方法，其中上 义層作為一個早獨的層或作為上述缺陷控制層的組成部分 外延生長在上述缺陷控制層上。 26. 如申請專利範圍第23項所述的方法，進一步包含： 在上述N型層上外延生長另- N型層，且當外延生3長 上述另-N型層時引人納米顆粒到該反應器中，以便於原 位分配上述納米顆粒到上述另一 N型層中，其中上述另一 N型層作為一個單獨的層或作為上述N型層的組成部分形 成在上述N型層上。 〆 27. 如申請專利範圍第23項所述的方法，進一步包含 在上述啟動區上外延生長另一 p型層且當外延生長上述= 一 P型層時引人納米顆粒到該反應器+，以便上述納米顆 粒被原位分配到上述另—？型層中，《中上述？型層作為 :個單獨的層或作為上述另—p型層的組成部分形成在： 述另一 P型層上。 28. —種發光器件，包含： 發光器件結構，包含N型層、P型層和夾在它們之間 25 201242077 的啟動區’其中上述啟動區包含-個或多個量子牌且上述 個或夕個置子阱中的至少一個量子阱包含原位形成的氮 化物納米顆粒。 29· —種形成發光器件的方法，包含： 在反應器中提供襯底； 於上述襯底上形成發光器件結構，其中上述發光器件 、。構匕3 N型層、P型層和夹在它們之間的啟動區，且上 述啟動區包含—個或多個量子m與上述—個或多個量 子阱交替排列的一個或多個量子壘； 其中形成上述發光器件結構包含： -在該反應器中氣相原位形成氮化物納米顆粒，且將上 述氮化物納米顆粒沉積在上述一個或多個量子壘的至少一 個量子壘上；及 在沉積有上述氮化物納米顆粒的上述量子壘上外延生 長上述一個或多個量子阱中的至少一個量子阱。 30. —種用於半導體器件的缺陷控制結構，包含： 襯底； 於上述襯底上外延生長的缺陷控制層，其中在外延生 長上述缺陷控制層時’納米顆粒被原位分配到上述缺陷控 制層中；以及 在上述缺陷控制層上的外延層。 31. 如申請專利範圍第3 〇項所述的缺陷控制結構，其 中上述納米顆粒在上述缺陷控制層外延生長時被原位分配 到上述缺陷控制層。 S 26 201242077 如申》月專利範圍帛31項所述的缺陷控制結構，其 中上述缺陷控制層包括多個子層’上述納米顆粒被分配到 上述缺陷控制層的一個或多個上述子層中。 3 3.如申明專利範圍第3 2項所述的缺陷控制結構，其 中上述納米顆粒被均勻地分配到上述缺陷控制層的一個或 多個子層中的每個子層中。 34. 如申請專利範圍第33項所述的缺陷控制結構其 中上述納米顆粒的密度在上述缺陷控制層的不同子層中是 不同的。 35. 如申請專利範圍第3〇項所述的缺陷控制結構，其 中上述納米顆粒的大小在1〇_1〇〇〇納米範圍内。 36. 如申請專利範圍第30項所述的缺陷控制結構，其 中上述納米顆粒選自二氧化矽（Si〇2)、氮化矽（SiNx)、 二氧化欽（Ti0〇 ’或它們的混合物。 3 7.如申請專利範圍第3 0項所述的缺陷控制結構，進 一步包含形成在上述外延層上的半導體器件。 3 8.如申請專利範圍第3 7項所述的缺陷控制結構，其 中上述半導體器件是發光二極體（LED )。 39. 如申請專利範圍第項所述的缺陷控制結構，其 中上述襯底由藍寶石、矽、碳化矽、砷化鎵、氮化鎵，氮 化鋁、尖晶石、氧化鋅、金剛石、石英、玻璃、氮化鋁陶 究、鉬或石墨製成。 40. 如申請專利範圍第3〇項所述的缺陷控制結構，其 中上述外延層是三族氮化物層。 201242077 41. 如申請專利範圍第30項所述的缺陷控制結構，其 中上述缺陷控制層和上述外延層是由相同的材料製成的， 且以連續的步驟原位一體成型。 42. —種形成用於半導體器件的缺陷控制結構的方 法，包含： 提供觀底； 在反應器中於上述襯底上外延生長缺陷控制層，且引 入納米顆粒到上述反應器中，以便原位分配上述納米顆粒 到上述缺陷控制層中；以及 在上述缺陷控制層上外延生長外延層。 43. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中通過在 預先設定的上述缺陷控制層的一個或多個外延生長階段引 入上述納米顆粒到外延反應器中，上述納米顆粒被分配到 上述缺陷控制層的一個或多個子層。 44. 如申明專利範圍第42項所述的方法，其中以上述 納米顆粒氣相濃度隨上述缺陷控制層的外延生長時間增加 或減少的方式引入上述納米顆粒到上述反應器中。 45. 如申請專利第42項所述的方法，其中上述納 米顆粒在上述缺陷控制層已經外延生長到默的厚度之後 被引入到上述反應器中。 46. 如申請專利範圍第42項所述的方法，其中上述納 米顆粒在上述缺陷控制層外延生長的開始階段被引入到上 述反應器中。 47. 如中請專利範圍第42 田牙以項所述的方法，進一步包含 28 201242077 在上述外延層上形成發光器件。 48.如申請專利範圍第42項所述的方法，其中上迷外 延層與上述缺陷控制層在相同的外延生長步驟中通過連續 外延生長並且中斷上述納米顆粒的供應而一體成型。 49·如申請專利範圍第42項所述的方法，上述外延層 和上述缺陷控制層Μ由三錢化物組成。 5°.如申請專利範圍第1至7、17至22、28項中任一 項所述的發光器件，其為三族I化物發光二極體。 29
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9287451B2 (en) 2013-08-22 2016-03-15 Advanced Optoelectronic Technology, Inc. LED die and method of manufacturing the same

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5704899B2 (ja) * 2010-11-16 2015-04-22 キヤノン株式会社 シリコン発光素子に用いる活性層およびその活性層の製造方法
SG2013096607A (en) 2012-12-27 2014-07-30 Agency Science Tech & Res Vertical light emitting diode with photonic nanostructures and method of fabrication thereof
TWI568019B (zh) * 2013-02-04 2017-01-21 晶元光電股份有限公司 發光裝置
TW201438270A (zh) * 2013-03-25 2014-10-01 Tekcore Co Ltd 降低氮化鎵之缺陷密度的成長方法
KR102015914B1 (ko) * 2013-05-08 2019-08-29 엘지전자 주식회사 이종 기판, 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR102109048B1 (ko) * 2013-05-14 2020-05-11 엘지이노텍 주식회사 반도체 기판, 발광 소자 및 전자 소자
JP6176224B2 (ja) 2013-12-25 2017-08-09 日亜化学工業株式会社 半導体素子及びそれを備える半導体装置、並びに半導体素子の製造方法
KR101535852B1 (ko) * 2014-02-11 2015-07-13 포항공과대학교 산학협력단 나노구조체 전사를 이용한 발광다이오드 제조방법과 그 발광다이오드
KR102145207B1 (ko) * 2014-04-17 2020-08-19 삼성전자주식회사 발광장치, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
CN105355738B (zh) * 2015-11-30 2018-06-26 天津三安光电有限公司 一种发光二极管外延片结构及制备方法
KR102408721B1 (ko) * 2016-01-27 2022-06-15 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 제조방법
US10121919B2 (en) 2017-01-06 2018-11-06 Nanoclear Technologies Inc. Control of surface properties by deposition of particle monolayers
US10017384B1 (en) 2017-01-06 2018-07-10 Nanoclear Technologies Inc. Property control of multifunctional surfaces
WO2020123451A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-18 Nanoclear Technologies, Inc. Enhancement of photon extraction with nanoparticles on semiconducting nanostructures
WO2023092717A1 (zh) * 2021-11-26 2023-06-01 江苏第三代半导体研究院有限公司 一种半导体外延片及其制备方法
CN114122204B (zh) * 2021-11-26 2024-03-12 江苏第三代半导体研究院有限公司 一种半导体外延片及其制备方法与应用
DE102022000520A1 (de) 2022-02-10 2023-08-10 Azur Space Solar Power Gmbh Halbleiterscheibe zur Ausbildung von Halbleiterbauelementen

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233265B1 (en) * 1998-07-31 2001-05-15 Xerox Corporation AlGaInN LED and laser diode structures for pure blue or green emission
TWI237391B (en) 2004-08-09 2005-08-01 Univ Nat Chiao Tung Process for manufacturing self-assembled nanoparticles
US20070145386A1 (en) 2004-12-08 2007-06-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
TW200703463A (en) 2005-05-31 2007-01-16 Univ California Defect reduction of non-polar and semi-polar III-nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO)
KR20060127743A (ko) 2005-06-06 2006-12-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 질화물 반도체 기판과 그 제조 방법
US7265374B2 (en) * 2005-06-10 2007-09-04 Arima Computer Corporation Light emitting semiconductor device
TWI291247B (en) * 2005-11-11 2007-12-11 Univ Nat Chiao Tung Nanoparticle structure and manufacturing process of multi-wavelength light emitting devices
KR100794306B1 (ko) * 2005-12-27 2008-01-11 삼성전자주식회사 발광 소자 및 그 제조 방법
US7781247B2 (en) 2006-10-26 2010-08-24 SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. Method for producing Group III-Group V vertical light-emitting diodes
CN101447537A (zh) 2007-11-26 2009-06-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 固态发光元件
CN101447536A (zh) * 2007-11-26 2009-06-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 固态发光元件
KR100973172B1 (ko) 2008-08-05 2010-08-02 한국과학기술연구원 단일 활성층 구조를 가지는 교류 구동형 발광소자 및 그제조방법
TWM386591U (en) 2009-07-30 2010-08-11 Sino American Silicon Prod Inc Nano patterned substrate and epitaxial structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9287451B2 (en) 2013-08-22 2016-03-15 Advanced Optoelectronic Technology, Inc. LED die and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US9123833B2 (en) 2015-09-01
US20120205616A1 (en) 2012-08-16
US8723159B2 (en) 2014-05-13
CN102683525A (zh) 2012-09-19
WO2012112725A1 (en) 2012-08-23
US20140213005A1 (en) 2014-07-31

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