[發明專利]III族氮化物發光器件

無效

• 申請號: 201180052905.8
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN103180973A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: M.J.格倫德曼恩;N.F.加德納;W.K.戈伊茨;M.B.麥克勞林;J.E.埃普勒;F.A.利昂
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12;H01L33/32;H01L21/02;H01S5/02;H01S5/183;H01S5/343;H01L33/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李亞非;汪揚

技術領域

本發明涉及III族氮化物發光器件。該III族氮化物器件可以生長在比傳統襯底更緊密晶格匹配到III族氮化物層的襯底上。

背景技術

包括發光二極管(LED)、諧振腔發光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)以及邊發射激光器的半導體發光器件屬于當前可獲得的最高效光源。在能夠跨過可見光譜操作的高亮度發光器件的制造中當前感興趣的材料體系包括也稱為III族氮化物材料的III-V族半導體，特別是鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金。典型地，在藍寶石、碳化硅、III族氮化物或其它合適襯底上利用金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技術，通過外延生長不同組成和摻雜劑濃度的半導體層的堆疊來制作III族氮化物發光器件。該堆疊經常包括在襯底上形成的一個或多個n型層、在一個或多個n型層上形成的有源區域中的一個或多個發光層、以及在有源區域上形成的一個或多個p型層。n型層可以摻雜有例如Si，并且p型層可以摻雜有例如Mg。電接觸形成于n和p型區域上。

由于III族氮化物襯底通常是昂貴的并且不是廣泛可獲得的，III族氮化物器件經常生長在藍寶石或SiC襯底上。這些襯底是次最優的，因為藍寶石和SiC的晶格常數不同于生長在它們上的III族氮化物層，從而導致III族氮化物器件層中的應變和晶體缺陷，這會導致不良性能和可靠性問題。

發明內容

本發明的目的是在比藍寶石或SiC更緊密晶格匹配到至少一些III族氮化物器件層的襯底上形成III族氮化物器件結構。

根據本發明實施例的方法包括生長一種生長在襯底上的III族氮化物結構，該III族氮化物結構包括布置在n型區域和p型區域之間的發光層。該方法還包括將該III族氮化物結構附著到載具以及移除該襯底。該襯底為RAO₃(MO)_n，其中R為三價陽離子Sc、In、Y和鑭系元素其中之一；A為三價陽離子Fe(III)、Ga和Al其中之一；M為二價陽離子Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn和Cd其中之一；并且n為≥1的整數。該襯底具有面內晶格常數a_襯底，并且該III族氮化物結構中的至少一個III族氮化物層具有體晶格常數a_層。在一些實施例中，[(|a_襯底-a_層|)/a_襯底]*100%不大于1%。

在本發明各實施例中，一種器件包括襯底和生長在該襯底上的III族氮化物結構，該III族氮化物結構包括布置在n型區域和p型區域之間的發光層。該襯底為RAO₃(MO)_n，其中R為三價陽離子Sc、In、Y和鑭系元素其中之一；A為三價陽離子Fe(III)、Ga和Al其中之一；M為二價陽離子Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn和Cd其中之一；并且n為≥1的整數。該襯底具有面內晶格常數a_襯底。該III族氮化物結構中的至少一個III族氮化物層具有體晶格常數a_層。襯底面內晶格常數和該III族氮化物結構中至少一個層的體晶格常數之間的百分比差異由[(|a_襯底-a_層|)/a_襯底]*100%定義，該百分比差異不大于1%。

與生長在藍寶石或SiC上的傳統生長的III族氮化物發光器件相比，此處描述的器件結構可以具有更少應變并且因此具有更佳性能。

附圖說明

圖1說明生長在襯底上的III族氮化物器件結構。

圖2、3和4說明在圖1中說明的基底區域的示例。

圖5和6說明III族氮化物器件結構的部分。

圖7說明薄膜倒裝芯片發光器件。

圖8說明垂直注入發光器件。

圖9說明包括至少一個分布式布拉格反射器的III族氮化物結構的一部分。

具體實施方式

如此處所使用，BAlGaInN可以指硼、鋁、鎵、銦和氮的二元、三元、四元或五元合金。

在本發明的實施例中，III族氮化物器件結構生長在比傳統襯底相更緊密晶格匹配到至少部分的III族氮化物膜的襯底上。該襯底可以具有與III族氮化物膜相同的六方對稱性。由于襯底更緊密晶格匹配到器件結構，在生長期間更少的缺陷或不均勻性會被并入III族氮化物器件結構中，這可以導致III族氮化物器件的更佳性能。