制造半导体发光器件的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年10月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 10-2014-0132546的优先权，该申请的全部公开W引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开设及一种制造半导体发光器件的方法。
【背景技术】
[0004] 半导体发光器件是能够通过电子和空穴的复合产生特定波长波段中的光的半导 体器件。与基于灯丝的光源相比，运种半导体发光器件具有诸如相对较长的寿命、低功耗、 优秀的初始操作特征等的有利的特征。因此，对半导体发光器件的需求持续增加。具体地 说，能够发射其波长在电磁波谱的短波长区内的光的III族氮化物半导体近来变得突出。
[0005] 在半导体发光器件中的有源层中生长势垒层时，考虑到诸如点缺陷等的结晶性 能，可在相对较高溫下执行势垒层的生长。另一方面，量子阱层通常需要在低溫下生长，并 且，例如，当高溫势垒层在运种量子阱层生长的情况下生长时，可对量子阱层产生热损伤。 具体地说，在量子阱层包含诸如铜的具有高度挥发特征的元素的情况下，量子阱层会由于 在量子势垒层的高溫处理的过程期间铜的挥发性而退化，或者发光效率会由于界面特征的 退化而明显降低。
【发明内容】
[0006] 本公开中的一些实施例可提供一种制造半导体发光器件的方法，可显著减小由于 在有源层的生长工艺期间对量子阱层的热损伤导致的发光效率变差。
[0007] 根据本公开中的示例性实施例，一种制造半导体发光器件的方法可包括步骤：形 成第一导电类型的半导体层；形成有源层，该有源层具有在第一导电类型的半导体层上交 替地堆叠的多个量子阱层和多个量子势垒层；W及在有源层上形成第二导电类型的半导体 层。所述多个量子势垒层可包括邻近第一导电类型的半导体层的至少一个第一量子势垒层 和邻近第二导电类型的半导体层的至少一个第二量子势垒层。有源层的形成可包括：在第 一溫度下生长所述至少一个第一量子势垒层；W及在低于第一溫度的第二溫度下生长所述 至少一个第二量子势垒层。
[0008] 所述多个量子阱层可包括邻近第一导电类型的半导体层的至少一个第一量子阱 层和邻近第二导电类型的半导体层的至少一个第二量子阱层，并且所述至少一个第一量子 阱层的带隙轮廓可与所述至少一个第二量子阱层的带隙轮廓不同。
[0009] 所述多个量子阱层可为满足咕恤1 xiN的氮化物层，并且所述多个量子势垒层可 为满足InxzAlyzGai χ2 yzN的氮化物层，其中0《而< X 1< 1，并且0《y 2< 1。
[0010] 所述至少一个第一量子阱层的铜组成比例可低于所述至少一个第二量子阱层的 铜组成比例。
[0011] 在运种情况下，彼此邻近的第一量子阱层与第一量子势垒层之间的铜组成比例的 变化率可低于彼此邻近的第二量子阱层与第二量子势垒层之间的铜组成比例的变化率。
[0012] 所述至少一个第一量子阱层的厚度可小于所述至少一个第二量子阱层的厚度。
[0013] 所述至少一个第一量子阱层与所述至少一个第二量子阱层之间的厚度差可在所 述至少一个第二量子阱层的厚度的10%W内。
[0014] 在运种情况下，所述至少一个第一量子阱层的铜组成比例可低于所述至少一个第 二量子阱层的铜组成比例。
[0015] 可通过由所述至少一个第二量子阱层发射的光的波长来确定由有源层发射的光 的波长。第一溫度和第二溫度的溫度差可为：TC至600°C。当第一溫度与第二溫度之间的 溫度差为60(TC或更大时，晶圆的扭曲会增大，并且当第一溫度与第二溫度之间的溫度差小 于：3°C时，会难W获得生长溫度控制效果。第一溫度和第二溫度可分别选自700°C至1300°C 的范围。
[0016] 第一量子势垒层的数量和第二量子势垒层的数量可彼此不同。
[0017] 所述多个量子势垒层还包括设置在第一量子势垒层与第二量子势垒层之间的至 少一个第Ξ量子势垒层，并且有源层的形成包括在低于第一溫度且高于第二溫度的第Ξ溫 度下生长所述至少一个第Ξ量子势垒层，W将所述至少一个第Ξ量子势垒层设置在第一量 子势垒层与第二量子势垒层之间。
[0018] 有源层还可包括设置在彼此邻近的量子阱层和量子势垒层之间的封盖层。在运种 情况下，封盖层的至少一部分可与邻近封盖层的量子势垒层具有实质上相同的组成，并且 可在实质上等于邻近封盖层的量子阱层的生长溫度的溫度下生长。
[0019] 根据本公开中的示例性实施例，一种制造半导体发光器件的方法可包括步骤：形 成第一导电类型的氮化物半导体层；在第一导电类型的氮化物半导体层上形成有源层；W 及在有源层上形成第二导电类型的氮化物半导体层。有源层可具有多个量子势垒层和含铜 的多个量子阱层交替地堆叠的结构。可根据生长方向将所述多个量子势垒层和所述多个量 子阱层划分为多个组，所述多个组可分别具有至少一个量子势垒层和至少一个量子阱层， 并且可包括邻近第一导电类型的氮化物半导体层的第一组和邻近第二导电类型的氮化物 半导体层的第二组。第一组的量子势垒层可在高于第二组的量子势垒层的生长溫度的溫度 下生长，并且第一组的量子阱层的铜组成比例可低于第二组的量子阱层的铜组成比例。
[0020] 第一组的量子阱层的生长溫度可高于第二组的量子阱层的生长溫度。
[0021] 第一组的量子阱层的其中其铜组成比例最高的区的宽度可小于第二组的量子阱 层的其中其铜组成比例最高的区的宽度。在运种情况下，第一组中的彼此邻近的量子阱层 与量子势垒层之间的铜组成比例的变化率可低于第二组中的彼此邻近的量子阱层与量子 势垒层之间的铜组成比例的变化率。
[0022] 所述多个组可包括设置在第一组与第二组之间的第Ξ组，并且第Ξ组的量子势垒 层可在与第一组和第二组的量子势垒层的生长溫度不同的溫度下生长。
[0023] 在运种情况下，第Ξ组的量子势垒层可在低于第一组的量子势垒层的生长溫度的 溫度且高于第二组的量子势垒层的生长溫度的溫度下生长。第Ξ组的量子阱层的铜组成比 例可高于第一组的量子阱层的铜组成比例并且低于第二组的量子阱层的铜组成比例。
[0024] 第二导电类型的氮化物半导体层可包括设置为邻近有源层并且带隙大于第二组 的量子势垒层的带隙的电子阻挡层。
[0025] 根据本公开中的示例性实施例，一种发光模块可包括：电路板，其具有第一电极结 构和第二电极结构；W及上述半导体发光器件，其安装在电路板上。第一电极结构和第二电 极结构可分别连接至半导体发光器件的第一电极和第二电极。
[0026] 根据本公开中的示例性实施例，一种照明设备可包括：发光模块，包括上述半导体 发光器件；驱动单元，其配置为驱动发光模块；W及外部连接单元，其配置为将外部电压供 应至驱动单元。
[0027] 根据本公开中的示例性实施例，一种制造半导体发光器件的方法可包括步骤：形 成第一导电类型的半导体层；在第一导电类型的半导体层上形成有源层；W及在有源层上 形成第二导电类型的半导体层。形成有源层的步骤可包括：在第一溫度下在第一导电类型 的半导体层上形成第一量子势垒层；在第Ξ溫度下在第一量子势垒层上形成第一量子阱 层；W及在低于第一溫度且高于第Ξ溫度的第二溫度下在第一量子阱层上形成第二量子势 垒层。
[0028] 被供应W形成第一量子势垒层和第二量子势垒层的第一等级的嫁源气可大于被 供应W形成第一量子阱层的第二等级的嫁源气。
[0029] 形成有源层的步骤还可包括：在其中W第一水平供应嫁源气的时间段期间，在实 质上等于第Ξ溫度的溫度下，在第一量子势垒层与第一量子阱层之间或者在第一量子阱层 与第二量子势垒层之间形成封盖层。
[0030] 第一溫度和第二溫度的溫度差可为sr至600°C。
[0031] 第一溫度和第二溫度可分别在700°C至1300°C的范围内。
[0032] 形成有源层的步骤还可包括：在形成第二量子势垒层的步骤之后和形成第二导电 类型的半导体层的步骤之前，形成第二量子阱层。
[0033] 第一量子阱层的厚度可小于第二量子阱层的厚度。
[0034] 第一量子阱层的带隙轮廓可与第二量子阱层的带隙轮廓不同。
[0035] 可在低于第Ξ溫度的第四溫度下形成第二量子阱层。
[0036] 第一量子阱层的铜组成比例可低于第二量子阱层的铜组成比例。
[0037] 第一量子阱层与第一量子势垒层之间的铜组成比例的变化率可低于第二量子阱 层与第二量子势垒层之间的铜组成比例的变化率。
[0038] 形成有源层的步骤还可包括：在形成第二量子阱层的步骤之后和形成第二导电类 型的半导体层的步骤之前，在低于第二溫度且高于第Ξ溫度的溫度下在第二量子阱层上形 成第=量子势垒层；W及在第=量子势垒层上形成第=量子阱层。
[0039] 第二量子阱层的铜组成比例可高于第一量子阱层的铜组成比例并且低于第Ξ量 子阱层的铜组成比例。
【附图说明】
[0040] 通过W下结合附图的详细描述将更加清楚地理解本公开的W上和其它方面、特征 和其它优点，其中：
[0041] 图1是根据本公开中的示例性实施例的半导体发光器件的侧剖视图；
[0042] 图2A和图2B是分别示出可在本公开的示例性实施例中采用的有源层的生长工艺 中的生长溫度和主要源气的时序图；
[0043] 图3A和图3B是分别示出可在本公开的另一示例性实施例中采用的有源层的生长 工艺中的生长溫度和主要源气的时序图；
[0044] 图4是可在本公开的示例性实施例中采用的有源层的能带（传导带）图；
[0045] 图5是根据本公开中的示例性实施例的半导体发光器件的侧剖视图；
[0046] 图6A和图6B是示出在本公开中的示例性实施例中采用的有源层的生长工艺中的 生长溫度和主要源气的时序图；
[0047] 图7是在本公开中的示例性实施例中采用的有源层的能带（传导带）图；
[004引图8A和图8B是示出在本公开的示例性实施例中采用的第一量子阱层和第二量子 阱层的铜组成比例分布的曲线图；
[0049] 图9是根据本公开中的示例性实施例的纳米结构半导体发光器件的示意性透视 图；
[0050] 图10是示出图9所示的纳米发光结构的堆叠结构的示意图；
[0051] 图11是示出在本公开的示例性实施例中采用的有源层的生长工艺的生长溫度时 序图；
[0052] 图12是根据本公开中的示例性实施例的半导体发光器件的平面图；
[0053] 图13和图14是根据本公开中的另一示例性实施例的半导体发光器件的剖视图；
[0054] 图15是根据本公开中的示例性实施例的半导体发光器件的侧剖视图；
[0055] 图16是采用了图1所示的半导体发光器件的封装件的剖视图；
[0056] 图17是采用了图9所示的纳米结构半导体发光