TW201308663A - 漏電阻斷效果優秀的氮化物半導體發光器件及其製備方法 - Google Patents
漏電阻斷效果優秀的氮化物半導體發光器件及其製備方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201308663A TW201308663A TW101128687A TW101128687A TW201308663A TW 201308663 A TW201308663 A TW 201308663A TW 101128687 A TW101128687 A TW 101128687A TW 101128687 A TW101128687 A TW 101128687A TW 201308663 A TW201308663 A TW 201308663A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- current blocking
- nitride
- semiconductor light
- emitting device
- Prior art date
Links
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 title claims abstract description 163
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 title description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 32
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003877 atomic layer epitaxy Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynecerium Chemical compound [Ce]#N BCZWPKDRLPGFFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本發明公開一種氮化物半導體發光器件及其製備方法。本發明的氮化物半導體發光器件的特徵在於，包括在基板與n型氮化物層之間形成的電流阻斷部；形成在上述n型氮化物層的上部面的活性層；以及形成在上述活性層的上部面的p型氮化物層，且上述電流阻斷部為AlxGa(1-x)N層，且上述Al的含量(x)與層的厚度(μm)的乘積具有0.01~0.06範圍內的值。據此本發明的氮化物半導體發光器件形成防止漏電的電流阻斷部來提高發光效率。
Description
本發明涉及氮化物半導體發光器件及其製備方法，尤其涉及能夠阻斷漏電的氮化物半導體發光器件及其製備方法。
第1圖簡要表示一般的氮化物半導體發光器件。
如第1圖所示，氮化物半導體發光器件包括在藍寶石基板10上依次層壓緩衝層11、n型氮化物層12、多重量子井結構的活性層15以及p型氮化物層14的結構。在P型氮化物層14的上部面形成p側電極15，在n型氮化物半導體層12的露出的一面形成n側電極16。
氮化物半導體發光器件向活性層13注入電子與空穴，所述電子與空穴複合的同時發光。
為了提高上述活性層13的發光效率，正在從改善光提取效率，即，從改善內部量子效率與外部量子效率的兩個層面進行活躍研究。
通常，有關內部量子效率的改善方案如韓國公開專利公報第10-2010-0037433號(2010年04月09日公開)所公開，主要的著眼點在於提高由活性層發生的光效率。
另一方面，隨著氮化物半導體發光器件的面積變大，在總面積上很難均勻地實現電流擴散(current spreading)。因此，在氮化物半導體發光器件的n型氮化物半導體層與緩衝層之間的漏電(leakage current)會增加。由於這種漏電的增加導致活性層表現出低電流密度，而引發內部量子效率降
低的問題。
本發明一目的在於提供一種阻斷漏電來提高發光效率的氮化物半導體發光器件。
本發明的另一目的在於，提供一種上述氮化物半導體發光器件的製備方法。
用於解決上述目的的本發明的氮化物半導體發光器件的特徵在於，包括：電流阻斷部，其形成在基板與n型化物層之間，活性層，其形成在上述n型氮化物層的上部面，以及p型氮化物層，其形成在上述活性層的上部面；上述電流阻斷部由絕緣物質形成。
本發明的氮化物半導體發光器件的特徵在於，上述電流阻斷部包括選自以下層中的一個以上的層：氧化物層；未摻雜(undoped)氮化物層；鈦(Ti)、鐵(Fe)以及鉻(Cr)的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物層；含有上述電流阻斷用雜質中的至少一種的氮化物層；以及含鋁氮化物層。
本發明的氮化物半導體發光器件的特徵在於，上述電流阻斷部為含鋁氮化物層，例如為AlxGa(1-x)N層，具有上述x為0.1~0.4的鋁含量，且具有0.02μm~0.5μm的厚度範圍。
更優選地，本發明的氮化物半導體發光器件中，上述電流阻斷部中的上述Al的含量(x)與電流阻斷部的厚度(T)的乘積(x．T)為0.01~0.06。
本發明的氮化物半導體發光器件的特徵在於，上述電流阻斷部包括在基板側形成的第一電流阻斷層、在上述第一電流阻斷層的上部面形成的第二電流阻斷層以及在上述第二電流阻斷層的上部面形成的第三電流阻斷層而由至少三層的層壓結構形成；上述第一電流阻斷層為包含n型摻雜劑的n-氮化鋁鎵層，上述第二電流阻斷層為包含p型摻雜劑的p-氮化鋁鎵層，上述第三電流阻斷層為包含n型摻雜劑的n-氮化鋁鎵層。
本發明的氮化物半導體發光器件的製備方法的特徵在於，包括以下步驟：在基板上形成電流阻斷部的步驟，在上述電流阻斷部上形成n型氮化物層的步驟，在上述n型氮化物層上形成活性層的步驟，以及在上述活性層上形成p型氮化物層的步驟；上述電流阻斷部由絕緣物質形成。
本發明的氮化物半導體發光器件的製備方法的特徵在於，形成上述電流阻斷部的步驟還包括在上述基板與n型氮化物層之間形成緩衝層的步驟；上述電流阻斷部形成在上述緩衝層的上部面、上述緩衝層的下部面以及上述緩衝層的內部中的至少某一個位置。
根據本發明的氮化物半導體發光器件及其製備方法，利用執行電流阻斷功能的電流阻斷部，來防止電流向緩衝層與基板洩漏，使電流僅通過活性層，從而具有能夠提高發光效率的效果。
以下，參照附圖詳細說明本發明的實施例。這裡，本發明的實施方式可變形為各種形態，本發明的範圍並不限定於以下的實施方式。
如第2圖所示，本發明的一實施例的氮化物半導體發光器件包括基板100、緩衝層110、電流阻斷部120、n型氮化物層130、活性層140、p型氮化物層150、透明電極層160、p側電極171以及n側電極172。
基板100可使用氮化鎵基板或者上部面形成有凹凸結構的藍寶石基板。
緩衝層110選擇性地覆蓋基板100的上部面，緩衝層110可由氮化鋁(AlN)或氮化鎵(GaN)形成，以消除基板100與電流阻斷部120之間的格子不整合。這裡，將上部面形成有凹凸結構的藍寶石基板用作基板100的情況下，緩衝層110還可由將形成有凹凸結構的基板100的上部面填埋覆蓋的形態形成。
電流阻斷部120形成在緩衝層110與n型氮化物層130之間，可執行阻斷電流向緩衝層110與基板100洩漏，而使電流只通過活性層140的功能。這裡，電流阻斷部120也可在緩衝層110的上部面、下部面以及內部中的某一個位置。
電流阻斷部120可由以下層形成：氧化物層；未摻雜(undoped)氮化物層；由含有鈦、鐵以及鉻等的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物或氮化物形成的層；或者含鋁氮化物層。這裡，具體地，電流阻斷部120還可由以下層形成：二氧化矽(SiO2)等氧化物層；氮化矽(SiN)層；未摻雜的氮化鎵(undope-GaN)層；以及包含氮化銦鎵等氮化物或者這種氧化物或者在氮化物含有鈦、鐵、鉻等的電流阻斷用雜質的層；氮化鋁鎵層。
電流阻斷部120的厚度根據層的材質來決定，例如，由氮化鋁鎵形成的層的情況下，可具有0.02μm~0.5μm的厚度範圍。這裡，如果電流阻斷部120的厚度超出該範圍而小於0.02μm，則無法執行阻斷電流的功能，如
果超過0.5μm，則發生電流阻斷部120與n型氮化物層130的格子不整合現象，引發應變(strain)缺陷。
n型氮化物層130形成在電流阻斷部120的上部面，例如，可由交替形成由摻雜了矽(Si)的氮化鋁鎵形成的第一層以及由未摻雜的氮化鎵形成的第二層的層壓結構形成n型氮化物層130。當然，就n型氮化物層130而言，還可以使單一的氮化物層生長，但是可通過形成由第一層與第二層交替的層壓結構，來起到作為既沒有裂紋、結晶性又好的載體限制層的作用。
活性層140可形成在n型氮化物層130與p型氮化物層150之間，活性層140可由單一量子井結構形成或者由量子井層與量子勢壘層交替層壓多個的多重量子井結構形成。這裡，活性層140由多重子井結構形成，量子勢壘層例如為包含鋁的氮化鋁鎵銦(AlGaInN)的四元類氮化物層，量子井層例如由氮化銦鎵(InGaN)形成。這種結構的活性層140可抑制會產生的應力與應變引起的自發性的分級。
P型氮化物層150例如可由交替形成由摻雜鎂(Mg)作為p型摻雜劑的p型氮化鋁鎵形成的第一層與由摻雜鎂(Mg)的p型氮化鎵形成的第二層的層壓結構形成。並且，p型氮化物層150和n型氮化物層130一樣可起到載體限制層的作用。
透明電極層160由透明導電性的氧化物形成在p型氮化物層150的上部面，透明電極層160的材質包含銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鎵(Ga)等元素，例如，可由氧化銦錫(ITO)、氧化氯(CIO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎳(NiO)、三氧化二銦(In2O3)中的某一種形成透明電極層160。
如上所述的本發明的一實施例的氮化物半導體發光器件在緩衝層110
與n型氮化物層130之間形成電流阻斷部120，通過電流阻斷部120的絕緣功能來防止電流向緩衝層110與基板100洩漏，而使電流只通過活性層140。
這裡，電流阻斷部120雖然形成在緩衝層110與n型氮化物層130之間，但是不限定於此，電流阻斷部120還可形成在基板100與緩衝層110之間形成或形成在緩衝層110的內部。
為了驗證這樣的電流阻斷部120的效率，例如，適用在1200μm×600μm大小的晶片中在2μm厚度的緩衝層110與4μm厚度的n型氮化物層130之間由氮化鋁鎵層形成預定厚度的電流阻斷部120的情況。這裡，優選地，電流阻斷部120的鋁的含量為鋁(Al)與鎵(Ga)的總原子數的10~40atom%，即，在AlxGa(1-x)N中，上述X為具有0.1~0.4的範圍。
具體地，將其他層的條件設為相同，並分別形成[表1]所記載的Al含量(x)和層的厚度(μm)條件的AlxGa(1-x)N電流阻斷部120之後，示出施加1μA的電流而測定的電壓為2.1V以上的比率(%)，即，1μAVf的產率。
參照表1可知，1μAVf產率在Al的含量(x)與厚度(μm)的乘積為0.01~0.06的範圍內提高，由此低電流產率變高。
這種特性可看作電流阻斷部120執行阻斷電流的功能，來防止電流向緩衝層110與基板100洩漏，而使電流僅通過活性層140的結果。
以下，參照第3圖對本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件進行說明。這裡，若判斷為氮化物半導體發光器件的有關公知結構或者功能的具體的說明會混淆本發明的要旨，則省略其詳細說明。
如第3圖所示，本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件包括基板200、緩衝層210、由至少三層的層壓結構形成的電流阻斷部220、n型氮化物層230、活性層240、p型氮化物層250、透明電極層260、p側電極271以及n側電極272。
電流阻斷部220由在緩衝層210的上部面依次形成的第一電流阻斷層221、第二電流阻斷層222以及第三電流阻斷層223構成。
電流阻斷部220的電流阻斷層221、222、223分別可由選自以下層中的某一個層形成：氧化物層；氮化物層；由含有鈦、鐵、鉻等的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物或氮化物形成的層；以及氮化鋁鎵層。
例如，電流阻斷層221、222、223分別選擇上述層中的某一個層來形成，並且，第一電流阻斷層221可由二氧化矽(SiO2)的氧化物層形成，第二電流阻斷層222可由未摻雜氮化鎵的氮化物層形成，第三電流阻斷層223可由為氮化鋁鎵層形成。
這裡，第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223分別以鋁(Al)與鎵(Ga)的總原子數的10~40atom%的範圍內有差別地包含鋁，作為包含n型摻雜劑或p型摻雜劑的氮化物層，可以由包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層/包含p型摻雜劑的氮化鋁鎵層/包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層的npn型多層結構形成。
當然，優選地，第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223可分別形成為使Al的含量(x)與厚度(μm)的乘積具有0.01~0.06的範圍。
這時，第一電流阻斷層221與第三電流阻斷層223所含有的n型摻雜劑的濃度高於第二電流阻斷層222的p型摻雜劑的濃度。
如上所述的本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件中，適用第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223含有n型摻雜劑或p型摻雜劑的npn氮化物層壓結構。
由此，本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件，在具有npn型結構的電流阻斷部220中受到上下的包含高濃度n型摻雜劑的n-氮化鋁鎵層的影響，使含有p型摻雜劑的p-氮化鋁鎵層的接合區(junction)形成空乏區域，從而電流被阻斷，由此能夠完全阻斷向緩衝層210與基板200洩漏的電流。
以下，具體參照第4a圖至第4e圖來對本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的製備方法進行說明。這裡，說明本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的製備方法時，適用第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223含有n型摻雜劑或p型摻雜劑的npn型氮化物層壓結構的電流阻斷部220。
為了製備出本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件，如第4a圖所示，在基板200的上部面依次形成緩衝層210與第一電流阻斷層221。這裡，基板200可使用氮化鎵基板或者上部面形成有凹凸結構的藍寶石基板。
當然，在基板200的上部面依次形成緩衝層210與第一電流阻斷層221之前，可使用藍寶石基板在上部面形成凹凸結構來作為基板200。
緩衝層210可利用氮化鋁或者氮化鎵等材質在基板200的上部面選擇性的形成，以消除基板110與第一電流阻斷層221之間的格子不整合。這裡，將上部面形成有凹凸結構的藍寶石基板用作基板200時，緩衝層210還可由將形成有凹凸結構的基板200的上部面填埋覆蓋的形態形成。
形成緩衝層210之後，第一電流阻斷層221在緩衝層210的上部面形成。第一電流阻斷層221可選自以下層中的某一個層形成：氧化物層；未摻雜氮化物層；由含有鈦、鐵、鉻等的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物或氮化物形成的層；以及含鋁氮化物層。這裡，包含鋁的氮化物層可以是氮化鋁鎵層。
具體地，第一電流阻斷層221可通過選自原子層外延(atomic layer epitaxy，ALE)、常壓化學氣相沉積(atmospheric pressure chemical vapour deposition，APCVD)、金屬有機氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)、等離子體增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)中的某一種氣相取向附生法來形成n-氮化鋁鎵層。當然，可通過氣相取向附生法來形成氮化鋁鎵層之後，由通過離子注入法來注入了n型摻雜劑的n-氮化鋁鎵層形成第一電流阻斷層221。
這時，第一電流阻斷層221可由n-氮化鋁鎵層形成，並且，鋁的含量為鋁與鎵的總原子數的10~40atom%，即，可在AlxGa(1-x)N(0.1x0.4)的範圍內進行調節來形成。優選地，第一電流阻斷層221中，Al的含量(x)與厚度(μm)的乘積具有0.01~0.06範圍。
形成第一電流阻斷層221之後，如第4b圖所示，在第一電流阻斷層221的上部面形成p-氮化鋁鎵層的第二電流阻斷層222。第二電流阻斷層222可由以下層中的某一個層形成：氧化物層；未摻雜氮化物層；由含有鈦、鐵、鉻等的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物或氮化物形成的層；以及AlxGa(1-x)N(0.1x0.4)層。
這裡，優選地，第二電流阻斷層222與第一電流阻斷層221同樣地，通過選自原子層外延、常壓化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積中的某一種氣相取向附生法來由鋁的含量與層的厚度的乘積具有0.01~0.06範圍內的p-氮化鋁鎵層形成。
形成第二電流阻斷層222之後，如第4c圖所示，在第二電流阻斷層222的上部面形成n-氮化鋁鎵層的第三電流阻斷層223。第三電流阻斷層223與第一電流阻斷層221同樣地，可由選自以下層中的某一個層形成：氧化物層；未摻雜氮化物層；由含有鈦、鐵、鉻等的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物或氮化物形成的層；以及AlxGa(1-x)N(0.1x0.4)層。
這是，與形成第一電流阻斷層221的方法相同地，可通過氣相取向附生法由鋁的含量與層的厚度的乘積具有0.01~0.06範圍的n-氮化鋁鎵層形成第三電流阻斷層223。
像這樣，形成由第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223形成的電
流阻斷部220之後，如第4d圖所示，第三電流阻斷層223的上部面形成n型氮化物層230。這裡，雖然在緩衝層210的上部面形成電流阻斷部220，但是也可以在緩衝層210的上部面、下部面以及內部中的某一個位置形成電流阻斷部220。
n型氮化物層230的形成方法，例如，供給包含NH3、三甲基鎵(TMG)、以及矽等n型摻雜劑的矽烷氣體來使n-氮化鎵層生長為n型氮化物層230。
形成n型氮化物層230之後，n型氮化物層230的上部面使活性層240生長。活性層240可由單一量子井結構形成或者由量子井層與量子勢壘層交替層壓多個的多重量子井結構形成，本發明的另一實施例的活性層240適用量子井層與量子勢壘層交替層壓多個的多重量子井結構。
例如，活性層240的量子勢壘層例如為包含鋁的氮化鋁鎵銦的四元類氮化物層，量子井層例如由層壓多數氮化銦鎵(InGaN)的多重量子井結構形成，以抑制應力與應變引發的自發性的分級。
如此，形成活性層240之後，與通常的氮化物半導體發光器件同樣地，沿著活性層240的上部面方向依次形成p型氮化物層250與透明電極層260。
形成透明電極層260為止後，如第4e圖所示，對透明電極層260的一區域至n型氮化物層230的一部分進行曝光蝕刻(lithography etching)，並進行清潔來使n型氮化物層230的部分區域露出。
這樣使n型氮化物層230的部分領域露出之後，在透明電極層260的上部面與所露出的n型氮化物層230的部分區域分別形成p側電極271與n側電極272。
有關如上所述的本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的製備
方法，說明了形成第一電流阻斷層221至第三電流阻斷層223為包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層/包含p型摻雜劑的氮化鋁鎵層/包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層的npn型氮化物層壓結構的電流阻斷部220的方法，但電流阻斷部220不限定於此，還可形成為三層以上的層壓結構。
因此，本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的製備方法可提供一種通過利用具有三層以上層壓結構的電流阻斷部220來更能防止電流向緩衝層210與基板200洩露的氮化物半導體發光器件。
根據上述優選實施例詳細說明了本發明的技術思想，所述的實施例只用於說明本發明的技術思想，並不用以限定本發明。
並且，本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠理解在不變更本發明技術思想的範圍內可進行各種實施。
100、200‧‧‧基板
110、210‧‧‧緩衝層
120‧‧‧電流阻斷部
130、230‧‧‧n型氮化物層
140、240‧‧‧活性層
150、250‧‧‧p型氮化物層
160、260‧‧‧透明電極層
171、271‧‧‧p側電極
172、272‧‧‧n側電極
220‧‧‧電流阻斷部
221‧‧‧第一電流阻斷層
222‧‧‧第二電流阻斷層
223‧‧‧第三電流阻斷層
第1圖是表示以往的氮化物半導體發光器件的基本結構的剖視圖。
第2圖是用於說明本發明的一實施例的氮化物半導體發光器件的剖視圖。
第3圖是用於說明本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的剖視圖。
第4a圖至第4e圖是用於說明本發明的另一實施例的氮化物半導體發光器件的製備方法的工序剖視圖。
200‧‧‧基板
210‧‧‧緩衝層
220‧‧‧電流阻斷部
221‧‧‧第一電流阻斷層
222‧‧‧第二電流阻斷層
223‧‧‧第三電流阻斷層
230‧‧‧n型氮化物層
240‧‧‧活性層
250‧‧‧p型氮化物層
260‧‧‧透明電極層
271‧‧‧p側電極
272‧‧‧n側電極
Claims (13)
- 一種氮化物半導體發光器件，包括：一電流阻斷部，其形成在一基板與一n型氮化物層之間，一活性層，其形成在該n型氮化物層上，以及一p型氮化物層，其形成在該活性層上；該電流阻斷部由絕緣物質形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，其中該基板具有形成有凹凸結構的上部面。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，還包括一緩衝層，該緩衝層形成在該基板與n型氮化物層之間；該電流阻斷部形成在該緩衝層的上部面、該緩衝層的下部面以及該緩衝層的內部中的至少某一個位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，其中該電流阻斷部包括選自以下層中的一個以上的層：一氧化物層，一未摻雜氮化物層；一含有鈦、鐵以及鉻的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物層；一含有該電流阻斷用雜質中的至少一種的氮化物層；以及一含鋁氮化物層。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，其中該電流阻斷部由AlxGa(1-x)N(0.1x0.4)形成。
- 如申請專利範圍第5項所述之氮化物半導體發光器件，其中該 電流阻斷部由0.02μm~0.5μm的厚度形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，其中該電流阻斷部為AlxGa(1-x)N層，且該Al的含量(x)與層的厚度(μm)的乘積具有0.01~0.06範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之氮化物半導體發光器件，其中該電流阻斷部包括一第一電流阻斷層、在該第一電流阻斷層的上部面形成的一第二電流阻斷層以及在該第二電流阻斷層的上部面形成的一第三電流阻斷層而由至少三層的層壓結構形成；該第一電流阻斷層為包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層，該第二電流阻斷層為包含p型摻雜劑的氮化鋁鎵層，該第三電流阻斷層為包含n型摻雜劑的氮化鋁鎵層。
- 如申請專利範圍第8項所述之氮化物半導體發光器件，其中該第一電流阻斷層與第三電流阻斷層具有濃度比該第二電流阻斷層的p型摻雜劑濃度高的n型摻雜劑。
- 如申請專利範圍第8項所述之氮化物半導體發光器件，其中該鋁的含量為該電流阻斷部的鋁及鎵的總原子數的10~40atom%。
- 如申請專利範圍第8項所述之氮化物半導體發光器件，其中該第一電流阻斷層至第三電流阻斷層分別為AlxGa(1-x)N層，該Al的含量(x)與層的厚度(μm)的乘積具有0.01~0.06範圍。
- 一種氮化物半導體發光器件的製備方法，包括以下步驟：在一基板與一n型氮化物層之間形成一電流阻斷部的步驟；在該n型氮化物層上形成一活性層的步驟；以及 在該活性層上形成一p型氮化物層的步驟；形成該電流阻斷部的步驟中，包括選自以下層中的一個以上的層來形成該電流阻斷部：一氧化物層；一未摻雜氮化物層；一含有鈦、鐵以及鉻的電流阻斷用雜質中的至少一種的氧化物層；一含有該電流阻斷用雜質中的至少一種的氮化物層；以及一含鋁氮化物層。
- 一種氮化物半導體發光器件的製備方法，包括以下步驟：在一基板與一n型氮化物層之間形成一電流阻斷部的步驟；在該n型氮化物層上形成一活性層的步驟；以及在該活性層上形成一p型氮化物層的步驟；形成該電流阻斷部的步驟中，以包括由含有n型摻雜劑的氮化鋁鎵形成的一第一電流阻斷層、在該第一電流阻斷層的上部面形成並由含有p型摻雜劑的氮化鋁鎵形成的一第二電流阻斷層以及在該第二電流阻斷層的上部面形成並由含有n型摻雜劑的氮化鋁鎵形成的一第三電流阻斷層的至少三層的層壓結構形成該電流阻斷部；在該第一電流阻斷層、第二電流阻斷層、第三電流阻斷層中，分別調節鋁的含量，以使鋁的含量成為鋁及鎵的總原子數的10~40atom%；利用向一氮化鋁鎵層注入n型摻雜劑的離子注入法由一n-氮化鋁鎵層形成該第一電流阻斷層與第三電流阻斷層；利用向一氮化鋁鎵層注入p型摻雜劑的離子注入法由一p-氮化鋁鎵層形 成該第二電流阻斷層。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110078779A KR101262725B1 (ko) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | 누설전류 차단 효과가 우수한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201308663A true TW201308663A (zh) | 2013-02-16 |
| TWI518945B TWI518945B (zh) | 2016-01-21 |
Family
ID=47669047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101128687A TWI518945B (zh) | 2011-08-08 | 2012-08-08 | 漏電阻斷效果優秀的氮化物半導體發光器件及其製備方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9006779B2 (zh) |
| EP (1) | EP2743995A4 (zh) |
| JP (1) | JP2014522126A (zh) |
| KR (1) | KR101262725B1 (zh) |
| CN (1) | CN103748697A (zh) |
| TW (1) | TWI518945B (zh) |
| WO (1) | WO2013022228A2 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI566428B (zh) * | 2013-03-27 | 2017-01-11 | 南臺科技大學 | 水平式氮化物發光二極體 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108550664B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-08-07 | 江西壹创军融光电科技有限公司 | 一种基于砷化镓衬底的平面式led外延结构及其制作方法 |
| KR102273917B1 (ko) * | 2019-10-15 | 2021-07-07 | 주식회사 썬다이오드코리아 | 마이크로 디스플레이의 화소 및 이의 제조방법 |
| CN113380932A (zh) * | 2020-03-10 | 2021-09-10 | 隆达电子股份有限公司 | 覆晶式发光二极管的结构及其制造方法 |
| CN111987198A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-24 | 西安电子科技大学 | 基于Fe掺杂的GaN基横向结构发光二极管及制作方法 |
| US11949043B2 (en) | 2020-10-29 | 2024-04-02 | PlayNitride Display Co., Ltd. | Micro light-emitting diode |
| CN112289902A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-29 | 錼创显示科技股份有限公司 | 微型发光二极管 |
| CN113451470B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-05-31 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | 电子阻挡层、发光器件及其制备方法和显示装置 |
| CN117832348B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-05-03 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2296264A1 (fr) * | 1974-12-24 | 1976-07-23 | Radiotechnique Compelec | Procede de realisation de dispositif semi-conducteur a heterojonction |
| JPS5612787A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-07 | Stanley Electric Co Ltd | Matrix indicator by light emitting diode and manufacture therefor |
| JPH0864913A (ja) * | 1994-08-26 | 1996-03-08 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製法 |
| DE19640003B4 (de) * | 1996-09-27 | 2005-07-07 | Siemens Ag | Halbleitervorrichtung und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6051847A (en) * | 1997-05-21 | 2000-04-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gallium nitride compound-based semiconductor light emitting device and process for producing gallium nitride compound-based semiconductor thin film |
| JP3201475B2 (ja) | 1998-09-14 | 2001-08-20 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2001077412A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子およびその製造方法 |
| US6730990B2 (en) * | 2000-06-30 | 2004-05-04 | Seiko Epson Corporation | Mountable microstructure and optical transmission apparatus |
| JP2003218396A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-07-31 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 紫外線発光素子 |
| US7615798B2 (en) * | 2004-03-29 | 2009-11-10 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device having an electrode made of a conductive oxide |
| JP4977957B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2012-07-18 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子 |
| US7042018B2 (en) * | 2004-09-22 | 2006-05-09 | Formosa Epitaxy Incorporation | Structure of GaN light-emitting diode |
| US7265374B2 (en) * | 2005-06-10 | 2007-09-04 | Arima Computer Corporation | Light emitting semiconductor device |
| KR101189399B1 (ko) * | 2006-02-20 | 2012-10-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| JP2007266577A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
| JP4637781B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-02-23 | 昭和電工株式会社 | ＧａＮ系半導体発光素子の製造方法 |
| KR20080067536A (ko) * | 2007-01-16 | 2008-07-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| KR20080069768A (ko) * | 2007-01-24 | 2008-07-29 | 엘지이노텍 주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |
| JP2008182110A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体発光装置 |
| KR20090070980A (ko) * | 2007-12-27 | 2009-07-01 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| CN101488539B (zh) * | 2008-01-17 | 2010-12-08 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件 |
| WO2009120990A2 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Nitek, Inc. | Ultraviolet light emitting diode/laser diode with nested superlattice |
| JP5057398B2 (ja) * | 2008-08-05 | 2012-10-24 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
| KR20110045056A (ko) * | 2008-09-16 | 2011-05-03 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | Ⅲ족 질화물 반도체 발광 소자의 제조 방법, ⅲ족 질화물 반도체 발광 소자 및 램프 |
| KR101018217B1 (ko) | 2008-10-01 | 2011-02-28 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 소자 |
| JP5330017B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-10-30 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置、及びその製造方法 |
| US9337407B2 (en) | 2009-03-31 | 2016-05-10 | Epistar Corporation | Photoelectronic element and the manufacturing method thereof |
| JP4681684B1 (ja) * | 2009-08-24 | 2011-05-11 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| KR101754900B1 (ko) * | 2010-04-09 | 2017-07-06 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
-
2011
- 2011-08-08 KR KR1020110078779A patent/KR101262725B1/ko active IP Right Grant
-
2012
- 2012-08-02 WO PCT/KR2012/006179 patent/WO2013022228A2/ko active Application Filing
- 2012-08-02 JP JP2014524920A patent/JP2014522126A/ja active Pending
- 2012-08-02 EP EP12821528.2A patent/EP2743995A4/en not_active Withdrawn
- 2012-08-02 US US14/237,302 patent/US9006779B2/en active Active
- 2012-08-02 CN CN201280038920.1A patent/CN103748697A/zh active Pending
- 2012-08-08 TW TW101128687A patent/TWI518945B/zh active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI566428B (zh) * | 2013-03-27 | 2017-01-11 | 南臺科技大學 | 水平式氮化物發光二極體 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013022228A3 (ko) | 2013-04-04 |
| KR20130016692A (ko) | 2013-02-18 |
| CN103748697A (zh) | 2014-04-23 |
| EP2743995A4 (en) | 2015-02-11 |
| US20140167067A1 (en) | 2014-06-19 |
| KR101262725B1 (ko) | 2013-05-09 |
| US9006779B2 (en) | 2015-04-14 |
| JP2014522126A (ja) | 2014-08-28 |
| EP2743995A2 (en) | 2014-06-18 |
| WO2013022228A2 (ko) | 2013-02-14 |
| TWI518945B (zh) | 2016-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI518945B (zh) | 漏電阻斷效果優秀的氮化物半導體發光器件及其製備方法 | |
| JP6589987B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| US9076912B2 (en) | Nitride semiconductor structure and semiconductor light emitting device including the same | |
| US20120205618A1 (en) | Group iii nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor | |
| US20140191193A1 (en) | Nitride semiconductor light-emitting element having superior current spreading effect and method for manufacturing same | |
| US10580936B2 (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor | |
| KR20130128931A (ko) | Ｎ형 알루미늄 갈륨 나이트라이드 박막 및 자외선 발광소자 | |
| CN102077370A (zh) | Ⅲ族氮化物基化合物半导体发光器件及其制造方法 | |
| US20130299775A1 (en) | Nitride based semiconductor light emitting device | |
| US9972745B2 (en) | Group III nitride semiconductor light-emitting device | |
| KR101928479B1 (ko) | 3족 질화물 반도체 발광소자 | |
| US20100252844A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting diode | |
| US9601654B2 (en) | Method of producing group III nitride semiconductor light-emitting device | |
| JP2009076864A (ja) | 窒化物系発光素子 | |
| CN210805811U (zh) | 一种抗静电外延结构 | |
| CN103972343B (zh) | 氮化物半导体结构及半导体发光元件 | |
| TWI545798B (zh) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| KR20130061155A (ko) | 누설전류 차단 효과가 우수한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 | |
| CN109166950B (zh) | 发光二极管的半导体芯片及其量子阱层和制造方法 | |
| US20140284550A1 (en) | Light-emitting device | |
| JP5135465B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| KR101373804B1 (ko) | 백색 발광다이오드 및 그 제조방법 | |
| KR101316356B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| TWI556467B (zh) | 氮化物半導體結構 | |
| TWI649896B (zh) | 氮化物半導體結構 |