[發(fā)明專利]發(fā)光器件外延片和發(fā)光器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010122250.4
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN101826584A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竹內(nèi)隆;今野泰一郎
• 申請（專利權(quán)）人: 日立電線株式會社
• 主分類號: H01L33/26
• 分類號: H01L33/26
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶

本申請基于分別于2009年3月3日和2009年8月10日提交的日本專利 申請?zhí)?009-049271和2009-185468，其全部內(nèi)容引入本文作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由化合物半導(dǎo)體晶體形成的發(fā)光器件外延片和發(fā)光器件。

背景技術(shù)

由化合物半導(dǎo)體晶體形成的發(fā)光器件例如使用AlGaInP基外延片制造的 發(fā)光二極管(LED)被廣泛用于諸如顯示器、遙控器、車燈等增加亮度的各種 應(yīng)用中。

作為生長化合物半導(dǎo)體晶體的方法，有金屬有機物氣相外延(MOVPE) 法、分子束外延(MBE)法等。

在MOVPE中，將第III族有機金屬和第V族原料氣體與高純度氫載氣混 合，并且引入到反應(yīng)爐中，并且在所述反應(yīng)爐中被加熱的襯底周圍熱解，由此 在所述襯底上外延生長所述化合物半導(dǎo)體晶體。

在MBE中，在超高真空中加熱原料金屬以產(chǎn)生分子束，將分子束施加在 目標(biāo)襯底晶體上以生長薄膜。

所述化合物半導(dǎo)體外延片是指具有用上述方法在化合物半導(dǎo)體襯底上形 成的外延層的晶片(wafer)。作為化合物半導(dǎo)體外延片的典型實例，有發(fā)光器 件外延片。

發(fā)光器件外延片是通過MOVPE、MBE等方法將n-型包覆層、發(fā)光層和 p-型包覆層依次堆疊在襯底上來構(gòu)建的。

所述n-型包覆層的n-型摻雜劑主要使用Te(碲)、Se(硒)和Si(硅)。 其中，在外延生長中使用Te或Se會使Te或Se保留在反應(yīng)爐中，使得在隨后 的生長中，剩下的Te或Se進入晶體中。該現(xiàn)象被稱為記憶效應(yīng)。由經(jīng)驗來看， Si不會引起記憶效應(yīng)現(xiàn)象。

例如參考JP-A-7-94780、JP-A-2004-241463、JP-A-10-270797、 JP-A-2003-31597和JP-A-2004-63709。

目前要求發(fā)光器件的成本更低且性能更穩(wěn)定，這是因為所期望的日益增加 的應(yīng)用以及現(xiàn)有技術(shù)的競爭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用Te或Se作為n-型摻雜劑會由于記憶效應(yīng)引起所述 n-型摻雜劑混入非故意的層(例如p-型包覆層)，由此具有使工作電壓Vf變高 的不利效應(yīng)。工作電壓Vf是指使20mA電流流入LED芯片以使LED芯片發(fā) 光所需要的電壓。在所述晶片的周界相對強烈地發(fā)生記憶效應(yīng)，由此使得在所 述晶片的周界Vf變高。因此，所述晶片的周界不能用于器件制造，由此使芯 片產(chǎn)量變差。

另一方面，使用無記憶效應(yīng)的Si作為n-型摻雜劑導(dǎo)致在初始電傳導(dǎo)期間 低的發(fā)光功率Po，并且在電傳導(dǎo)之后高的Po，由此使可靠性低。

因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)光器件外延片和發(fā)光器件，該發(fā)光 器件允許增加的產(chǎn)量和良好的可靠性。

本發(fā)明的另一目的是提供一種發(fā)光器件外延片和高可靠性發(fā)光器件，該發(fā) 光器件允許抑制在所述外延片的周界的工作電壓增長，允許其性能的面內(nèi)均勻 性(in-plane?homogeneity)提高，以及允許使用整個晶片表面。

(1)根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一種發(fā)光器件外延片包括：

n-型襯底；

層疊在所述n-型襯底上的n-型包覆層；

層疊在所述n-型包覆層上的包含量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層；以及

層疊在所述發(fā)光層上的p-型包覆層，

其中，所述n-型包覆層包括摻雜有包含Si的兩種以上n-型摻雜劑的混合 物的外延層，并且厚度不小于250nm且不超過750nm。

在上述實施方式(1)中，可以進行如下改進和變化：

(i)所述摻雜有包含Si的兩種以上n-型摻雜劑的混合物的外延層被形成 為從其n-型襯底側(cè)到發(fā)光層側(cè)逐漸增加Si濃度，而從所述n-型襯底側(cè)到發(fā)光 層側(cè)逐漸降低除Si以外的n-型摻雜劑的濃度。

(ii)所述摻雜有包含Si的兩種以上n-型摻雜劑的混合物的外延層的n- 型摻雜劑是Si和Se，并且Se摻雜量相對于Si和Se的摻雜總量不少于20％且 不超過80％。

(2)根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，一種發(fā)光器件外延片包括：

n-型襯底；

層疊在所述n-型襯底上的n-型包覆層；

層疊在所述n-型包覆層上的包含量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層；以及

層疊在所述發(fā)光層上的p-型包覆層，