[發明專利]氮化物基發光器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201110140320.3
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102651434A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 陳周;樸健
• 申請（專利權）人: 半材料株式會社;樸健
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 林錦輝;陳英俊

技術領域

本發明涉及一種制造氮化物基(nitride-based)發光器件的技術。

背景技術

發光器件是一種基于器件中的電子和空穴復合而出現的發光現象的半導體器件。

例如，諸如GaN發光器件的氮化物基發光器件被廣泛應用。氮化物基發光器件由于其高的帶隙能量可以實現多種顏色。此外，氮化物基發光器件展現出良好的熱穩定性。

可以根據其中n電極和p電極的排列將氮化物基發光器件劃分為橫向型和垂直型。在橫向型結構中，n電極和p電極一般為頂部-頂部排列，而在垂直型結構中，n電極和p電極一般為頂部-底部排列。

發明內容

本發明的一個方面是提供一種氮化物基發光器件及其制造方法，通過抑制氮化物層在生長基底上生長時發生位錯(dislocation)來增強結晶性和亮度。

根據本發明的一個方面，一種氮化物基發光器件包括：生長基底；形成在該生長基底上的晶格緩沖層；形成在該晶格緩沖層上的p型氮化物層；形成在該p型氮化物層上的發光活性層；以及形成在該發光活性層上的n型ZnO層。這里，該晶格緩沖層是由具有纖維鋅礦晶格結構的材料的粉末形成的。

該晶格緩沖層可以由ZnO粉末形成。

根據本發明的另一個方面，一種制造氮化物基發光器件的方法包括：利用具有纖維鋅礦晶格結構的材料的粉末在生長基底上形成晶格緩沖層；在該晶格緩沖層上形成緩沖層；在該緩沖層上形成p型氮化物層；在該p型氮化物層上形成發光活性層；以及在該發光活性層上形成n型ZnO層。

該晶格緩沖層可以由ZnO粉末形成。

可以在惰性氣氛中執行形成緩沖層的操作。此外，可以在氫氣氣氛中執行形成p型氮化物層的操作和形成發光器件層的操作，使得氫氣蝕刻部分或全部ZnO粉末，從而在生長基底與緩沖層之間形成氣孔，由此改善發光器件的亮度。

附圖說明

通過以下結合附圖對實施例的詳細說明，將使本發明的上述及其他方面、特征和優點更加清晰，在附圖中：

圖1是根據本發明示例性實施例的氮化物基發光器件的示意性剖面圖；

圖2是根據本發明示例性實施例的制造氮化物基發光器件的方法的示意性流程圖；以及

圖3是示出氮化物層生長過程中通過蝕刻ZnO粉末形成的氣孔的掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像。

具體實施方式

以下將參照附圖具體描述本發明的示例性實施例。

應該理解，當提到諸如層、膜、區或者基底的一個元件位于另一元件之上時，其可以直接在另一元件上或者還可以存在插入元件。相比較，當提到一個元件直接位于另一元件上時，則不存在插入元件。

圖1是根據本發明示例性實施例的氮化物基發光器件的示意性剖面圖。

參照圖1，該氮化物基發光器件包括生長基底110、晶格緩沖層120、p型氮化物層130、發光活性層140和n型ZnO層150。

在本實施例中，生長基底110可以是藍寶石基底，在氮化物基發光器件制造中其廣泛用作生長基底。此外，在本實施例中，該生長基底110還可以是硅基底，例如單晶硅基底、多晶硅基底等。

在生長基底110上形成晶格緩沖層120。該晶格緩沖層120減輕相對于要生長的氮化物層的晶格失配(mismatch)，由此抑制氮化物層生長過程中位錯(dislocation)的發生。因此，可以改善生長基底上生長的氮化物層的結晶性。

例如，當使用硅基底作為生長基底時，由于硅基底與氮化物層之間的晶格常數相差很大，因此氮化物層在硅基底上生長過程中，位錯密度大幅增長，使得發光器件的發光效率惡化。然而，當在硅層上形成晶格緩沖層，然后在該晶格緩沖層上形成氮化物層時，減輕了氮化物層與基底之間的晶格失配，由此減小了氮化物層生長過程中晶格失配造成的位錯密度。

所述晶格緩沖層120可以由具有纖維鋅礦晶格結構的材料的粉末形成。

更優選的是，該晶格緩沖層可以利用ZnO粉末形成。

例如，制造氮化物基發光器件中廣泛使用的ZnO具有纖維鋅礦晶格結構，并且晶格常數為和

ZnO與GaN一樣，也具有纖維鋅礦晶格結構。而且，ZnO的晶格常數為和因此ZnO與GaN的晶格結構非常相似。

因此，當在ZnO粉末上生長GaN時，二者之間發生晶格匹配，由此使位錯的發生最小化。此外，當在ZnO粉末上生長GaN時，GaN起初在豎直方向上生長，而后在水平方向上生長，由此使GaN能夠平坦地生長。

可以通過旋涂等使ZnO粉末附著或固定到生長基底110上。