Iii族氮化物半导体发光器件及其生产方法
【技术领域】
[0001]本技术涉及用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法可以提供平坦发光层。
【背景技术】
[0002]III族氮化物半导体发光器件均具有经由电子和空穴的重组来发光的发光层。发光层具有阱层和势皇层。势皇层的带隙大于阱层的带隙。一些半导体发光器件具有多量子阱(MQW)结构，其中重复淀积阱层和势皇层。
[0003]因此，这种发光层通常具有多个淀积半导体层。由于在发光层具有高平坦度时实现阱层的有利电位分布，因此形成发光层的半导体层优选地是平坦的。在这种平坦的发光层中，电子和空穴在阱层中更高效地重组。就是说，发光层的平坦度越高，则采用该发光层的发光器件的亮度就越高。
[0004]为了形成平坦的发光层，已开发了一些用于改进发光层的诸如结晶度的性质的技术。例如，专利文献I公开了在阱层和势皇层的生长中断期间将氢添加到半导体生长系统，用于抑制In的分离，从而提高所生长的半导体的结晶度(参见专利文献I的
[0006]段)。
[0005]专利文献1:日本专利申请公布(kokai)N0.2010-141242
[0006]如专利文献I中所述，通过将氢添加到用于形成发光层的半导体生长系统能够抑制In的分离。然而，氢有时经由其刻蚀效应而去除In。在该情况下，发光层中包括的阱层的In浓度变化。结果，在一些情况，发光器件发射的光的亮度下降，并且所发射的光的波长移位。
【发明内容】
[0007]为了解决传统技术中牵涉的前述问题而设想了本技术。因而，本技术的目的在于提供一种用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法(以下可被称为III族氮化物半导体发光器件生产方法)，该方法旨在在不减小发光层的In浓度的情况下生长平坦的发光层。
[0008]在本技术的第一方面，提供了一种用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法包括:n型半导体层形成步骤，在衬底上形成η型半导体层；发光层形成步骤，在η型半导体层上形成发光层；以及P型半导体层形成步骤，在发光层上形成P型半导体层。η型半导体层形成步骤包括形成η侧超晶格层的η侧超晶格层形成步骤。在η侧超晶格层形成步骤中，重复地形成至少InGaN层、InGaN层上的第一半导体层、第一半导体层上的第二半导体层。在InGaN层的形成中，供给氮气作为载气。在第二半导体层的形成中，供给氮气和氢气形成的第一混合气体作为载气。第一混合气体中的氢气的体积比率大于0%并且小于或等于75%。
[0009]在III族氮化物半导体发光器件生产方法中，通过外延生长形成具有高平坦度的η侧超晶格层。因此，发光层的构成层(component layer)可以在平坦状态下在η侧超晶格层上生长。在发光层的生长中，由于氢气可能刻蚀发光层中包含的In，因此不需要将氢气并入载气。因而，在发光层的生长中不米用氢气作为载气时，发光器件的输出增加。在该生产方法中，在发光层的生长中可以在不采用氢气作为载气的情况下形成平坦的发光层。
[0010]本技术的第二方面涉及III族氮化物半导体发光器件生产方法的一个具体实施例，其中，在η侧超晶格层形成步骤中，在第一半导体层的形成中供给氮气作为载气。
[0011]本技术的第三方面涉及III族氮化物半导体发光器件生产方法的一个具体实施例，其中，在η侧超晶格层形成步骤中，在第一半导体层的形成中供给由氮气和氢气形成的第二混合气体作为载气。第二混合气体具有大于O %并且小于或等于75%的氢气体积比率。
[0012]本技术的第四方面涉及III族氮化物半导体发光器件生产方法的一个具体实施例，其中，在η侧超晶格层形成步骤中，生长η侧超晶格层，使得满足如下条件:
[0013]0<A ^ 0.75
[0014]0.167ΧΒ+0.033 彡 Α，以及
[0015]A彡0.167 XΒ+0.350，其中A表示载气中的氢气比率，并且B表示半导体层的生长速率(nm/s)。
[0016]本技术的第五方面涉及III族氮化物半导体发光器件生产方法的一个具体实施例，其中，在发光层形成步骤中，供给氮气而非氢气作为载气。
[0017]在说明书中公开的本技术提供了 III族半导体发光器件生产方法，该方法旨在在不减小发光层的In浓度的情况下生长平坦的发光层。
【附图说明】
[0018]通过在结合附图考虑时参照下面的优选实施例的详细描述，本技术的各种其他目的、特征以及许多随之而来的优点变得更好理解，从而将容易被认识到，在附图中:
[0019]图1是一个实施例的发光器件的配置的示意图；
[0020]图2是该实施例的发光器件的半导体层淀积结构的视图；
[0021]图3是示出该实施例中采用的η侧超晶格层的形成中的载气的成分比率的时序图；
[0022]图4是示出该实施例中的半导体层的形成中的生长速率和载气的氢气比率之间的关系的曲线图；
[0023]图5是示出发光器件生产方法的实施例的视图(I);
[0024]图6是示出发光器件生产方法的实施例的视图(2);
[0025]图7是示出在η侧超晶格层形成步骤中采用的载气的氢气比率和通过生产方法的实施例生产的发光器件的输出之间的关系的曲线图；
[0026]图8是示出在发光层形成步骤中采用的载气的氢气比率和通过生产方法的实施例生产的发光器件的输出之间的关系的曲线图；以及
[0027]图9是示出在实施例的修改方案中采用的η侧超晶格层的形成中的载气的成分比率的曲线图。
【具体实施方式】
[0028]参照附图，接下来将详细描述作为示例的用于生产半导体发光器件的生产方法的具体实施例。然而，该实施例不应被解释为将本技术限于其中。下面描述的半导体发光器件的层的淀积配置和电极结构仅被给出用于说明的目的，并且也可以采用不同于其的其他结构。图中所示的每个层的厚度不是实际值，而是概念值。
[0029]1.半导体发光器件
[0030]图1是实施例的发光器件100的配置的示意图。图2是发光器件100的半导体层淀积结构的视图。发光器件100是面向上类型的半导体发光器件。发光器件100具有由III族氮化物半导体形成的多个半导体层。
[0031]如图1中所示，发光器件100具有衬底110、低温缓冲层120、n型接触层130、n侧静电击穿防止层140、η侧超晶格层150、发光层160、P型覆层170、ρ型接触层180、透明电极190、η电极NI和ρ电极Ρ1。低温缓冲层120、η型接触层130、η侧静电击穿防止层140、η侧超晶格层150、发光层160、ρ型覆层170和ρ型接触层180形成半导体层Epl。η型接触层130、η侧静电击穿防止层140和η侧超晶格层150是η型半导体层。ρ型覆层170和P型接触层180是P型半导体层。
[0032]在衬底110的主表面上形成半导体层Epl，其中低温缓冲层120、η型接触层130、η侧静电击穿防止层140、η侧超晶格层150、发光层160、ρ型覆层170和ρ型接触层180以该顺序连续形成。η电极NI形成在η型接触层130上，并且ρ电极Pl形成在透明电极190上。
[0033]衬底110是生长衬底。在衬底的主表面上，通过MOCVD形成前述半导体层。可以使衬底的主表面变粗糙。衬底110由蓝宝石制成。除了蓝宝石之外，可以采用诸如SiC、ZnO、Si和GaN的材料。
[0034]低温缓冲层120接受来自衬底110的结晶度并且被设置用于在其上形成上层。因而，低温缓冲层120被布置在衬底110的主表面上。低温缓冲层120由例如AlN或GaN制成。
[0035]η型接触层130被设置用于建立与η电极NI的欧姆接触。η型接触层130被布置在低温缓冲层120上。在η型接触层130上布置η电极NI。η型接触层130由η型GaN形成并且具有I X 1isVcm3或更大的Si浓度。替选地，η型接触层130可以由具有不同的载流子浓度的多个层形成，用于增强与η电极NI的欧姆接触。η型接触层130具有例如Iym至5 μπι的厚度。毋庸赘言，对该厚度没有特别的限制。
[0036]η侧静电击穿防止层140用作用于防止半导体层的静电击穿的静电击穿防止层。η侧静电击穿防止层140形成在η型接触层130上。η侧静电击穿防止层140是通过淀积非掺杂1-GaN层和η型GaN层形成的半导体层。η侧静电击穿防止层140具有例如300nm的厚度。
[0037]η侧超晶格层150是用于释放施加到发光层160的应力的应力释放层。更具体地，η侧超晶格层150具有超晶格结构。η侧超晶格层150布置在η侧静电击穿防止层上。如图2中所示，通过重复淀积堆叠单元来形成η侧超晶格层150，每个堆叠单元是通过淀积InGaN层151、GaN层152和η型GaN层153而形成的。对于淀积的重复次数没有特别限制，并且其通常是10至20。
[0038]GaN层152用作布置在InGaN层151上的第一半导体层。η型GaN层153用作布置在第一半导体层上的第二半导体层。InGaN层151的厚度是0.3nm至1，OOOnm。GaN层152的厚度是0.3nm至10nm。η型GaN层153的厚度是0.3nm至lOOnm。
[0039]发光层160通过电子与空穴的重组来发光。发光层160形成在η侧超晶格层150上。通过重复地淀积堆叠单元来形成发光层160，每个堆叠单元是通过淀积势皇层161和阱层162而形成的。就是说，发光层160具有其中重复淀积这些堆叠单元的多量子阱(MQW)结构。
[0040]淀积的重复次数是例如5。然而，无需赘言，对重复次数没有特别限制。势皇层161是例如含In的InAlGaN层，并且阱层162是例如InGaN层。基本上，阱层162包含In。除了含In的