发光器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氮化物半导体发光器件，并且更具体地，涉及一种包括P型半导体层的氮化物半导体发光器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]通常，氮化物半导体发光器件包括:n型半导体层、有源层和P型半导体层。在有源层中，电子和空穴进行复合(recombined)而发光。有源层中的电子和空穴的复合率直接影响到发光器件的发光效率。为了增强有源层中的电子和空穴的复合率，所述发光器件需要防止电子的溢流，并且P型AlGaN层的电子阻挡层被用于此目的。
[0003]另一方面，有一种控制P型半导体层中的掺杂分布的方法，以提高从有源层到P型半导体层中的空穴的注入效率。例如，专利文献(韩国专利登记号10-0838196)公开了一种对空穴注入效率的改进，其通过划分空穴注入层和P型接触层而实现，其中所述空穴注入层比所述P型接触层具有更低的掺杂剂浓度。另外，此文件公开了一种结构，在该结构中未掺杂层设置在包覆层与空穴注入层之间或在空穴注入层与P型接触层之间。
[0004]根据此专利文献，增大空穴注入层中的空穴的迀移率，以促进待被注入有源层中的空穴的运动。然而，根据该专利文献，以相对低的浓度掺杂空穴注入层，由此限制了对空穴迀移率的改善。
[0005]此外，虽然该专利文献公开了不掺有Mg的未掺杂层，但是除了 Mg源气体外，未掺杂层是基本上在与空穴注入层和P型接触层相同的源气体和载气体的条件下生长的。在这种情况下，即使不供应Mg源气体，未掺杂层仍具有相对高浓度的Mg，由此减小空穴迀移率。
[0006]技术问题
[0007]本发明的示例性实施例提供:一种能够提高空穴注入有源层中的效率的发光器件及其制备方法。
[0008]本发明的示例性实施例提供:一种能够减少P型半导体层中的未掺杂层的掺杂剂浓度的生长P型半导体层的方法，以及一种制造发光器件的方法。
【发明内容】
[0009]根据本发明的一个方面，一种发光器件包括:n型半导体层；p型半导体层；有源层，其设置在所述η型半导体层与所述P型半导体层之间；以及电子阻挡层，其设置在所述P型半导体层与所述有源层之间。所述P型半导体层包括层叠结构，在所述层叠结构中低浓度掺杂层、未掺杂层和高浓度掺杂层依次层叠成一者在另一者之上，并且，所述未掺杂层的厚度大于所述低浓度掺杂层与所述高浓度掺杂层的厚度的总和。
[0010]相对厚的未掺杂层被设置在所述低浓度掺杂层与所述高浓度掺杂层之间，以增加空穴迀移率，由此提高空穴注入效率。
[0011]低浓度掺杂层所具有的掺杂剂浓度是lE20/cm3至5E20/cm3，高浓度掺杂层所具有的掺杂剂浓度是5E20/cm3至lE21/cm3，并且未掺杂层所具有的掺杂剂浓度小于2E19/cm3。另外，依据其深度，未掺杂层所具有的掺杂剂浓度是lE19/cm3至小于2E19/cm3。
[0012]通过掺杂剂浓度为小于2E19/cm3的未掺杂层被布置在掺杂剂浓度为lE20/cm3以上的低浓度掺杂层与掺杂剂浓度为5E20/cm3以上的高浓度掺杂层之间的所述结构，从而进一步改善了发光器件的空穴迀移率。
[0013]低浓度掺杂层可接触电子阻挡层。通过掺杂层被布置成接触电子阻挡层的所述结构，发光器件能够通过电子阻挡层轻松实现到有源层中的空穴注入。高浓度掺杂层可以是P型接触层，由此降低接触电阻。
[0014]发光器件可以是发光二极管芯片，并且可以是垂直型或横向型发光器件，但不限于此。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供一种经由金属有机化学气相沉积生长P型半导体层的方法。所述生长P型半导体层的方法包括:通过将氮源气体、镓源气体、Mg源气体、N2气体和H2气体供应到腔室中，在腔室内的基底上生长低浓度掺杂层；通过将氮源气体、镓源气体和N2气体供应到腔室中，同时阻止Mg源气体和H2气体的供应，在低浓度掺杂层上生长未掺杂层；以及通过将氮源气体、镓源气体、Mg源气体、N2气体和H2气体供应到腔室中，在未掺杂层上生长高浓度掺杂层。
[0016]在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间，将H2气体供应到腔室中，由此提高半导体层的晶体质量，并且在未掺杂层的生长期间，阻止H2的供应，由此降低未掺杂层内的掺杂剂浓度。
[0017]生长P型半导体层的方法可进一步包括:在低浓度掺杂层的生长之前，通过将氮源气体和N2气体供应到腔室中，同时阻止镓源气体、Mg源气体和H2气体的供应，将腔室的气体环境改变成氮和NH3的气体环境。此工艺能够实现将H2气体从腔室内充分脱除出。腔室内的气体环境改变成为氮和NH3的气体环境可能花费3分钟至10分钟。
[0018]在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间，H2气体的流率可高于N 2气体的流率。在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间，H2气体的流率可以是N 2气体的流率的三至五倍。
[0019]在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间NH3气体的流率可小于H 2气体的流率，并且在未掺杂层的生长期间N2气体的流率可高于NH 3气体的流率。
[0020]例如，在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间，N2,比和順3的流率比可为大约1: 3:1，并且在未掺杂层的生长期间，N2、HjPNH 3流率比可为大约3: O:1。
[0021]在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层的生长期间，可主要供应H2气体，由此提高在基底上生长的半导体层的晶体质量，并且在未掺杂层的生长期间，可增加队气体的流率而同时阻止比的供应，由此使腔室内的总压力保持恒定。
[0022]生长温度可按低浓度掺杂层、未掺杂层和高浓度掺杂层的次序降低。
[0023]低浓度掺杂层所具有的掺杂剂浓度可以是lE20/cm3至5E20/cm3，高浓度掺杂层所具有的掺杂剂浓度可以是5E20/cm3至lE21/cm3，并且未掺杂层所具有的掺杂剂浓度可以小于 2E19/cm3。
[0024]在高浓度掺杂层的生长之后，P型半导体层可在腔室内经受热处理。因此，可以激活P型半导体层内的掺杂剂。
[0025]根据本发明的又一个方面，提供一种制造发光器件的方法。制造发光器件的方法包括:通过金属有机化学气相沉积，在基底上生长η型半导体层、有源层、电子阻挡层以及P型半导体层。这里，P型半导体层可通过如上所提出的生长P型半导体层的方法来生长，并且可生长在电子阻挡层上。
[0026]有益效果
[0027]根据示例性实施例，相对厚的非掺杂层设置在低浓度掺杂层和高浓度掺杂层之间，以增加空穴迀移率，由此提高发光器件的空穴注入效率。此外，在未掺杂层的生长期间，阻止Η2气体的供应，以进一步减少未掺杂层内的掺杂剂浓度，由此进一步增加未掺杂层内的空穴迀移率。
【附图说明】
[0028]图1是根据本发明的一个示例性实施例的发光器件的示意截面图。
[0029]图2是描绘气体和温度分布的示意图，用于示出根据本发明的一个示例性实施例的生长P型半导体层的方法。
【具体实施方式】
[0030]在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。以下实施例以说明的方式给出，以便向本领域技术人员提供对本发明的透彻理解。因此，本发明不限于在此公开的实施例，并且也可以以不同的形式实施。在附图中，用于清楚和说明的目的，元件的宽度、长度、厚度等可能有所夸大。在整篇说明书中，具有相同或类似功能的相似部件将由相同的附图标记表示。
[0031]图1是根据本发明的一个示例性实施例的发光器件的示意截面图。
[0032]参照图1，该发光器件可包括:基底(21)、缓冲层(23)、η型半导体层25、超晶格层
(27)、有源层(29)、电子阻挡层(31)和P型半导体层(33)。
[0033]基底(21)可以是例如图案化的蓝宝石基底、尖晶石基底、碳化硅基底或氮化镓基底，但不限于此。
[0034]缓冲层(23)可包括低温缓冲层和高温缓冲层。当基底(21)是氮化镓时，可省略缓冲层(23) ο
[0035]η型半导体层(25)包括η型接触层。η型半导体层(25)可由(Al，Ga，In)N类的III族氮化物半导体材料形成，并且可由单层或多层构成。例如，η型半导体层(25)包括GaN层，并且可以通过掺杂例如Si的η