[發(fā)明專利]用于制造III族氮化物半導體發(fā)光器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210169886.3
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102810607A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 奧野浩司;宮崎敦嗣
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田合成株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32;C23C16/34;C23C16/44
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造III族氮化物半導體發(fā)光器件的方法，更具體地，涉及一種用于形成p覆層的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，提供p覆層以通過將電子限制在III族氮化物半導體發(fā)光器件的發(fā)光層中來提高發(fā)射性能。為了增強電子限制的效果，使用具有大帶隙能量的p-AlGaN作為p覆層。然而，p-AlGaN需要在低溫下生長以減小對發(fā)光層的熱損壞，這導致晶體質(zhì)量的劣化。因此，使用p-AlGaN/p-InGaN或p-AlGaN/p-GaN超晶格結(jié)構(gòu)來抑制晶體質(zhì)量的劣化。p-AlGaN/p-InGaN超晶格結(jié)構(gòu)是更優(yōu)選的，因為與p-GaN相比，p-InGaN在低生長溫度下表現(xiàn)出卓越的晶體質(zhì)量。

日本專利申請公開號2005-51170公開了使用其中交替地沉積了p-AlGaN和p-InGaN的超晶格結(jié)構(gòu)作為p覆層。還公開了p-AlGaN具有1nm至5nm的厚度，并且p-InGaN具有1nm至5nm的厚度。

日本專利申請公開號2007-80996公開了使用其中交替地沉積了p-AlGaN和p-GaN的超晶格結(jié)構(gòu)作為p覆層。還公開了p-AlGaN和p-GaN都具有至少一個原子層的厚度。

然而，當使用p-AlGaN/p-InGaN或p-AlGaN/p-GaN超晶格結(jié)構(gòu)作為p覆層時，由于對電子限制沒有貢獻的p-InGaN或p-GaN的存在，p覆層的總厚度增大。這導致串聯(lián)電阻增大并且驅(qū)動電壓增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種用于在不增大驅(qū)動電壓的情況下制造III族氮化物半導體發(fā)光器件的方法。

在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于制造具有p覆層的III族氮化物半導體發(fā)光器件的方法。該方法包括：通過利用MOCVD重復生長具有0.5nm至10nm厚度的p-AlGaN層以及InGaN層來形成p覆層，其中，通過在將p-AlGaN層保持于生長溫度的同時停止Al源氣體的供應、引入In源氣體并增大Ga源氣體的供應量，在p-AlGaN層上形成具有一至兩個單層的厚度的InGaN層。

在本發(fā)明的第五方面中，提供了一種用于制造具有p覆層的III族氮化物半導體發(fā)光器件的方法。該方法包括通過重復第一工藝和第二工藝來形成p覆層，其中，第一工藝是：生長具有0.5nm至10nm厚度的p-AlGaN層；第二工藝是：將p-AlGaN層的表面暴露于用于生長InGaN的氣體，而不通過在將p-AlGaN層保持于生長溫度的同時停止Al源氣體的供應、引入In源氣體并增大Ga源氣體的供應量來生長InGaN。

本文中所使用的“III族氮化物半導體”包括：由公式Al_xGa_yIn_zN（x+y+z=1,0≤x,y，z≤1）表示的半導體；這樣的半導體：其中一部分Al、Ga或In被另一種13族（IIIB族）元素（即，B或Tl）代替，或者一部分N被另一種15族（VB族）元素（即，P、As、Sb或Bi）代替。III族氮化物半導體的具體例子包括至少包含Ga的那些III族氮化物半導體，如GaN、InGaN、AlGaN和AlGaInN。當形成III族氮化物半導體時，例如，供應TMA（trimethylaluminum，三甲基鋁）作為Al源，并且使用TMI（trimethylindium，三甲基銦）作為In源，使用TMG（trimethylgallium，三甲基鎵）作為Ga源。

p-InGaN的單層（或單分子層，在下文中使用術(shù)語“單層”）的厚度是p-InGaN的c軸的晶格常數(shù)的一半，即，取決于In成分比，約為至

p-AlGaN層具有0.5nm至10nm的厚度的理由如下：當厚度小于0.5nm時，作為p覆層的功能，即，電子限制的效果劣化，這是不希望的。當厚度大于10nm時，p-AlGaN層的晶體質(zhì)量劣化。更優(yōu)選地，p-AlGaN層具有1nm至5nm的厚度，并且進一步優(yōu)選地，具有1.5nm至3.5nm的厚度。

優(yōu)選地，在800℃至950℃的溫度處生長p-AlGaN層和InGaN層。當生長溫度在該范圍內(nèi)時，通過將p-AlGaN層的表面暴露于用于形成InGaN的氣體，可以顯著提高p-AlGaN層的晶體質(zhì)量。生長溫度更優(yōu)選地是830℃至920℃，并且進一步優(yōu)選地是850℃至900℃。