制造发光器件的方法及制造第iii族氮化物半导体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于制造第III族氮化物半导体发光器件的方法W及用于制造第III 族氮化物半导体的方法,更具体地,本发明设及用于形成包含In的第III族氮化物半导体 的方法。
【背景技术】
[0002] MQW结构被广泛用作第HI族氮化物半导体发光器件的发光层,在MQW结构中顺序 地并重复地沉积有InGaN阱层和AlGaN势垒层。因为势垒层由AlGaN形成,所W势垒层的 生长溫度必须比阱层的生长溫度高,W获得优良的结晶度。因此,需要在形成阱层之后增加 溫度,然后生长势垒层。然而,由于加热使In从阱层蒸发,由此导致发光效率降低或者发光 波长变化。因此,在阱层与势垒层之间设置有在与阱层的生长溫度相同的溫度下进行生长 的保护层,W防止In的蒸发。
[0003] 日本公开特许公报(特开)第2010-80619号描述了保护层具有AlGaN的单层结构 或者GaN和AlGaN的分层结构。此外,日本公开特许公报(特开)第2012-216751号描述了 保护层由厚度为备1 (0. 6nm)的GaN形成。此外,日本公开特许公报(特开)第2001-332763 号描述了保护层由具有7原子%至60原子%的In组成比的InGaN形成。
[0004] 因为保护层生长在与对阱层所使用的溫度相同的溫度下,所W保护层的结晶度 低,导致发光效率降低。因此,发明人已经在研究通过在保护层中结合少量的In作为表面 活性剂(使表面平坦化的杂质)来提高晶体质量。In的量较少,原因是结合过量的In具有 相反的效果而导致晶体质量的劣化。
[0005] 然而,因为保护层在与对阱层所使用的溫度相同的溫度下生长,所W保护层在低 溫下进行生长。In在低溫下易于结合到晶体中,并且即使供给最小量的作为In源的原料气 体,在晶体中仍包含有一定量的In。因此,保护层不能由具有低的In组成比的第III族氮 化物半导体形成。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述情况,本发明的目的是,即使在低生长溫度下也能形成由具有低的In组 成比的第III族氮化物半导体制成的保护层。
[0007] 在本发明的一个方面中,提供了一种用于制造第III族氮化物半导体发光器件的 方法,该第III族氮化物半导体发光器件包括具有MQW结构的发光层,该方法包括:
[0008] 使用MOCVD通过顺序地并重复地沉积下述层来形成发光层:阱层,阱层由包含In 的第III族氮化物半导体制成;第一保护层,第一保护层由包含In的第III族氮化物半导 体制成,第一保护层的带隙等于或大于阱层的带隙;W及势垒层,势垒层由第III族氮化物 半导体制成,势垒层的带隙大于阱层的带隙;其中
[0009] 在与对阱层所使用的溫度相同的溫度下,通过脉冲式供给作为In源的原料气体 来形成第一保护层,W获得大于0原子%且不大于3原子%的In组成比。组成比原子%意 指半导体晶体的原子百分比。
[0010] 脉冲式供给作为In源的原料气体是重复进行气体的供给W及气体的不供给。
[0011] 在脉冲式供给作为In源的原料气体时,脉冲宽度、脉冲循环周期、脉冲高度(作为 In源的原料气体的供给量)可W被控制成任意值,只要脉冲的数目不少于每个第一保护层 两个脉冲即可。可W通过具体控制占空比(脉冲宽度与脉冲循环周期之比)来容易地并精 确地控制In组成比。运是因为In组成比与占空比几乎成正比。占空比可W大于0且不大 于0. 95。为了更容易控制,优选地将占空比控制在0. 35至0. 95的范围内,并且更优选地在 0. 35至0. 75的范围内。
[0012] 第一保护层的In组成比优选地为1原子%至3原子%,并且更优选地为1原子% 至2. 5原子%,W提高第一保护层的晶体质量W及发光效率。
[0013] 作为In源的原料气体的供给量优选地大于0 ymol/min且不大于2 ymol/min。由 此,第一保护层具有大于0原子%且不大于3原子%的In组成比。
[0014] 阱层和第一保护层的生长溫度优选地为700°C至850°C。由此,阱层具有较高的In 组成比,并且发光波长被容易地且精确地控制。阱层与第一保护层的生长溫度不必完全相 同,并且可允许大约±l〇°C的容差。
[0015] 在第一保护层与势垒层之间可W形成由包含Al的第III族氮化物半导体制成的 第二保护层,W及第二保护层的Al组成比可W使得第二保护层的带隙大于第一保护层的 带隙。由此,可W提高第一保护层与势垒层之间的晶格匹配,引起发光效率的提高。
[0016] 第一保护层可W由InGaN或AlGaInN形成。此外,第二保护层可W由AlGaN或 AlGaInN 形成。
[0017] 作为In源的原料气体可W为包含In的有机金属气体,例如,S甲基铜灯MI ; In(GH3)3)或^乙基铜灯EI血也助3)。
[0018] 在本发明的另一方面中,提供了一种用于制造第III族氮化物半导体的方法,其 中,在通过MOCVD在700°C至850°C的溫度下形成包含In的第III族氮化物半导体的情况 下,通过脉冲式供给作为In源的原料气体来获得大于0原子%且不大于3原子%的In组 成比。
[0019] 根据本发明的用于制造第III族氮化物半导体的方法,即使在与对阱层所使用的 溫度相同的溫度下形成由包含In的第HI族氮化物半导体制成的保护层的情况下,也就是 说,在低溫下形成包含In的第III族氮化物半导体的情况下,也可W通过脉冲式供给作为 In源的原料气体来减小In组成比。更具体地,In组成比可W减小至大于0原子%且不大 于3原子%。
【附图说明】
[0020] 由于在结合附图考虑的情况下,参照优选实施方案的W下详细描述,本发明的各 种其他目的、特征和许多附带优点将变得更好理解,所W可W容易地认识到本发明的各种 其他目的、特征W及许多附带优点,其中:
[0021] 图1示出了根据实施方案1的发光器件的结构;
[0022] 图2示出了发光层13的结构;
[0023] 图3A至图3D是示出了用于制造根据实施方案1的发光器件的工艺的简图;
[0024] 图4A至图4E是示出了用于形成发光层13的工艺的简图;
[00巧]图5是示出了 TMI供给量与时间之间的关系的图;
[0026] 图6是示出了占空比与第一保护层13B的In组成比之间的关系的图;W及
[0027] 图7是示出了第一保护层13B的In组成比与相对强度之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0028] 接下来将参照附图来描述本发明的具体实施方案。然而,本发明不限于该实施方 案。
[002引实施方案1
[0030] 图1示出了根据实施方案1的第m族氮化物半导体的结构。如图1所示,根据 实施方案1的发光器件包括:蓝宝石衬底10 ;设置在蓝宝石衬底10上的n型接触层11 ;设 置在n型接触层11上的n型覆层12 ;设置在n型覆层12上的发光层13 ;设置在发光层13 上的P型覆层14 ; W及设置在P型覆层14上的P型接触层15。此外,根据实施方案1的发 光器件包括:设置在P型接触层15的一部分上的透明电极16 ;设置在透明电极16上的P 电极17 ; W及设置在n型接触层11的通过沟槽19而露出的一部分上的n电极18。根据实 施方案1的发光器件为具有上述结构的面朝上型。
[0031] 蓝宝石衬底10是用于在其主表面上生长第HI族氮化物半导体晶体的生长衬底。 该主表面为例如a面或C面。蓝宝石衬底10的表面可W粗糖化成点或条纹图案,W提