[發(fā)明專利]用于制造III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210205978.2
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102842657A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中田尚幸;牛田泰久
• 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;H01L33/20;H01L33/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;王春偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造呈現(xiàn)出改善的光提取性能的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法。

背景技術(shù)

為了改善III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的光提取性能，已經(jīng)提出了用于在光輸出表面上設(shè)置凹凸形狀的方法。

在用于設(shè)置凹凸形狀的已知方法中，使用了極性反轉(zhuǎn)(reversed?polarity)層。III族氮化物半導(dǎo)體通常沿+c軸方向生長并因此具有III族元素極性。然而，極性反轉(zhuǎn)層至少包括具有與III族元素極性相反的氮極性的部分?？梢酝ㄟ^在晶體中摻雜高濃度Mg來形成極性反轉(zhuǎn)層。(例如，參考日本專利申請公開(特開)No.2003-101149)

日本專利申請公開(特開)No.2009-49395公開了在p覆蓋層上形成p-GaN層，在p-GaN層上形成極性反轉(zhuǎn)層，以及通過濕法蝕刻所述極性反轉(zhuǎn)層(即，具有氮極性的區(qū)域)而形成凹凸形狀。

在日本專利申請公開(特開)No.2010-62493中，在包含具有III族元素極性的III族氮化物半導(dǎo)體的p型第一半導(dǎo)體層上形成極性反轉(zhuǎn)層。在所述極性反轉(zhuǎn)層上形成包含具有氮極性的III族氮化物半導(dǎo)體的p型第二半導(dǎo)體層，以及通過濕法蝕刻所述第二半導(dǎo)體層的表面而形成凹凸形狀。還公開了具有III族元素極性的第一半導(dǎo)體層起蝕刻阻擋層的作用以防止第二半導(dǎo)體被過度蝕刻。

其它已知方法包括用于通過加工來設(shè)置凹凸形狀的方法或利用通過在具有大的斜角(off-angle)的襯底上的階梯生長(step?growth)而形成的階梯的方法。

然而，在日本專利申請公開(特開)No.2009-49395和No.2010-62493中公開的方法至少需要用于形成極性反轉(zhuǎn)層的工藝和用于濕法蝕刻的工藝。因此，由于多個工藝，該制造是復(fù)雜的，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。

用于通過加工來設(shè)置凹凸形狀的方法需要特定的晶體生長之后的工藝，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。此外，因為III族氮化物半導(dǎo)體具有高的硬度，所以依然存在一些晶體損傷并且需要特殊的蝕刻。作為頂面的p接觸層需要很厚以便加工。然而，p型III族氮化物半導(dǎo)體很難在保持好的結(jié)晶度的同時生長為很厚的。

在利用階梯生長的方法中，在沉積于襯底上的所有層上形成凹凸形狀。這會減小界面的陡度并降低光提取性能。當(dāng)襯底的斜角增大時，存在結(jié)晶度顯著降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是在III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的光輸出表面上容易地形成凹凸形狀。

在本發(fā)明的第一方面中，提供了用于制造具有p覆蓋層和p接觸層的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，其中，通過Mg摻雜的晶體生長使晶體的至少一部分的極性反轉(zhuǎn)從而形成所述p覆蓋層使得在所述p覆蓋層上具有凹凸形狀，并且在所述p覆蓋層上沿著所述凹凸形狀形成所述p接觸層。

如本申請中所用，“III族氮化物半導(dǎo)體”涵蓋以式Al_xGa_yIn_zN(x+y+z＝1，0≤x、y，z≤1)表示的半導(dǎo)體；其中Al、Ga、或In部分由另外的13族元素(如B或Tl)取代的這種半導(dǎo)體，或其中N部分由另外的15族元素(如P、As、Sb或Bi)取代的這種半導(dǎo)體。通常，Si用作n型雜質(zhì)，而Mg用作p型雜質(zhì)。所述III族氮化物半導(dǎo)體的具體實例包括至少包含Ga的那些，如GaN、InGaN、AlGaN和AlGaInN。

III族氮化物半導(dǎo)體具有III族元素極性(與晶體c軸垂直的表面是+c面)和氮極性(與晶體c軸垂直的表面是-c面)。在本發(fā)明中，“極性反轉(zhuǎn)”是指在具有III族元素極性的晶體的至少一部分(多個微區(qū))中形成N極性區(qū)域的情況。

優(yōu)選地，p覆蓋層具有1.2×10²⁰/cm³或更高的Mg濃度。這是因為當(dāng)凸部密度高且凹部深度和凸部高度大時，可以進一步改善光提取性能。而且，p覆蓋層優(yōu)選具有1×10²¹/cm³或更低的Mg濃度。當(dāng)Mg濃度較高時，p覆蓋層的結(jié)晶度劣化。更優(yōu)選地，p覆蓋層具有1.2×10²⁰/cm³到5×10²⁰/cm³的Mg濃度。Mg濃度通過以下方式確定：預(yù)先在以平坦膜而不是以凹凸形狀形成p覆蓋層時獲得Mg摻雜量與Mg原料氣供應(yīng)量之間的比例關(guān)系，并基于Mg原料氣供應(yīng)量通過所測量的比例關(guān)系來進行計算。