紫外发光器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无机半导体发光器件，并且更具体地涉及一种发射波长不超过 360nm的紫外光的紫外发光器件。
【背景技术】
[0002] -般而言，氮化镓类半导体已经广泛用于紫外、蓝色/绿色发光二极管（light emitting diode)或激光二极管（laser diode)，作为全彩显不器、交通灯、普通照明和光通 信器件的光源。具体地，由于氮化铟镓（InGaN)化合物半导体的带隙较窄，因此其已经受到 越来越多地重视。
[0003] 使用氮化镓类化合物半导体的发光器件已经用于各种应用中，例如大规模全彩平 板显示器件、背光源、交通信号、室内照明、高密度光源、高分辨率输出系统、光通信等。
[0004] GaN的带隙能量为约3. 42eV，其对应于波长为约365nm的光能。因此，使用GaN或 InGaN作为阱层的发光器件通常已经用于发射波长不小于365nm的紫外光或蓝光。同时，为 了提供发射波长不大于365nm的紫外光的发光二极管，需要增加阱层的带隙，并且因此，使 用具有添加至GaN或InGaN的铝的阱层（参见韩国专利公开第10-2012-0129449号）。
[0005] 此外，阻挡层或接触层包括比AlGaN或AlInGaN阱层更高的Al含量，以便具有比 阱层更宽的带隙。然而，随着Al含量的增加，AlGaN或AlInGaN层应当在更高温度和更低 压力下生长。即，其生长条件变得严格，并且由此难以形成具有良好晶体质量的外延层。此 外，随着Al含量的增加，晶体缺陷，例如由应力引起的裂纹或穿透位错易于出现在外延层 中，因此，难以形成具有良好晶体质量的外延层。
【发明内容】
[0006] 技术问题
[0007] 本发明的一个目的是提供一种能够发射波长在340nm至360nm范围内的紫外光的 紫外发光器件。
[0008] 本发明的另一个目的是提供一种其中阱层的晶体质量得到改善的紫外发光器件。
[0009] 技术方案
[0010] 根据本发明的一个方面，提供了一种发光器件，其包括：包括GaN层的η型接触层； 包括AlGaN层或AlInGaN层的ρ型接触层；以及设置在η型接触层和ρ型接触层之间的具 有多量子阱结构的有源区。此外，具有多量子阱结构的有源区包括由GaN或InGaN形成的 厚度小于2nm的讲层，并且发射峰值波长在340nm至360nm范围内的紫外光。
[0011] 由GaN或InGaN形成的讲层形成为厚度小于2nm，从而使带隙量子化，进而能够发 射峰值波长在340nm至360nm范围内的紫外光。此外，η型接触层包括GaN层，使得可以形 成具有良好晶体质量的阱层，并且，使用由不含有Al的GaN或InGaN形成的阱层，使得可以 形成具有更好的晶体质量的阱层。
[0012] 同时，由GaN或InGaN形成的讲层的厚度可以不小于Inm但小于2nm。只要由GaN 或InGaN形成的阱层执行作为阱层的功能，那么就没有对由GaN或InGaN形成的阱层的厚 度的下限特别加以限制，但是为了外延层生长过程的稳定性，所述厚度可以优选地不小于 Inm0
[0013] 同时，具有多量子阱结构的有源区还包括阻挡层。在此，阻挡层可以包含Al并且 可以由AlInGaN形成。阻挡层包括In，使得阱层与阻挡层之间的晶格失配可以得到减轻。
[0014] 根据一些示例性实施方案，具有多量子阱结构的有源区的阱层和阻挡层可以在不 同的生长温度下生长。此外，阱层和阻挡层可以通过将In、Ga和N的源气体连续地引入至 腔室中且将Al的源气体间歇地引入至腔室中而生长。
[0015] 根据其它示例性实施方案，具有多量子阱结构的有源区的阱层和阻挡层可以在彼 此相同的生长温度下生长。
[0016] 同时，发光器件可进一步一起发射峰值波长在360nm至400nm范围内的紫外光以 及峰值波长在340nm至360nm范围内的紫外光。
[0017] 根据一些示例性实施方案，p型接触层可以包括下AlGaN高浓度掺杂层、上AlGaN 高浓度掺杂层、以及设置在下AlGaN高浓度掺杂层与上AlGaN高浓度掺杂层之间的AlGaN 低浓度掺杂层。此外，AlGaN低浓度掺杂层的厚度可以比下AlGaN高浓度掺杂层和上AlGaN 高浓度掺杂层的厚度更大。通过采用低浓度掺杂层，增加了空穴的迀移率，从而能够提高空 穴注入效率。
[0018] 发光器件可以进一步包括：设置在η型接触层和有源区之间的超晶格层；以及设 置在超晶格层和有源区之间的电子注入层。此外，电子注入层可具有高于超晶格层的η型 掺杂浓度的η型杂质掺杂浓度。
[0019] 另外，超晶格层可以具有其中InGaN/InGaN重复层叠的结构，并且电子注入层可 由GaN或InGaN形成。
[0020] 同时，发光器件可以进一步包括设置在η型接触层与超晶格层之间的未掺杂GaN 层。
[0021] 根据特定的示例性实施方案，在η型接触层与有源区之间的外延层可以由不包含 AlGaN层的氮化物类半导体层形成。
[0022] 有益效果
[0023] 根据相关技术，发射波长小于360nm的紫外光的发光器件使用含有Al的阱层并且 还具有由AlGaN形成的η型接触层。由于除了衬底之外，占据发光器件的大部分厚度的接触 层是由AlGaN形成，因此，外延层，特别是阱层的晶体质量较差，并且由此难以提高光功率 或发光效率。相反地，根据本发明，阱层由GaN或者InGaN形成且η型接触层由GaN形成， 从而能够形成具有良好晶体质量的阱层。此外，阱层形成为具有小于2nm的薄的厚度，使得 可以提供通过由GaN或者InGaN形成的讲层发射峰值波长在340nm至360nm范围内的紫外 光的发光器件。
【附图说明】
[0024] 图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的发光器件的横截面图；
[0025] 图2是示出了根据本发明的示例性实施方案的发光器件的多量子阱结构的横截 面图；
[0026] 图3是根据本发明的示例性实施方案制造的多量子阱结构的TEM照片；以及
[0027] 图4是示出了根据本发明的示例性实施方案制造的发光器件的光谱的图。
【具体实施方式】
[0028] 在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方案。下面将要描述的本 发明的示例性实施方案是作为示例提供，使得可以将本发明的思想充分地传递给本领域的 技术人员。因此，本发明并不限于下面将要描述的示例性实施方案，还可以以许多不同的 形式进行修改。另外，为方便起见，在附图中可以夸大组件的宽度、长度、厚度等。在整个 说明书中，相似的附图标记表示相似的元件。同时，在本说明书中，由百分数表示的金属元 素（Al或In)的含量表示各金属组分的组成占氮化镓类层的金属组分的组成的总和的百分 数。即，由AlxInyGazN表示的氮化镓类层的Al的含量通过IOOXx/(x+y+z)来计算且由％ 表不。
[0029] 图1是示出了根据本发明的示例性实施方案的发光器件的横截面图，以及图2是 示出了发光器件的多量子阱结构的放大横截面图。
[0030] 参照图1，发光器件包括η型接触层（27)、有源区（39)和P型接触层（43)。此外， 发光器件可以包括衬底（21)、核层（23)、缓冲层（25)、未掺杂GaN层（29)、低浓度GaN层
[31] 、高浓度GaN层（33)、超晶格层（35)、电子注入层（37)、电子阻隔层（41)或δ掺杂层 (45) 〇
[0031] 衬底（21)为用于生长氮化镓类半导体层的衬底，衬底不特别限于蓝宝石衬底、 SiC衬底、尖晶石衬底、GaN衬底等，但也可以是例如图案化的蓝宝石衬底（PSS)。
[0032] 核层（23)可以由（Al，Ga)N在400°C至600°C的低温下形成，以在衬底（21)上生 长缓冲层（25)，并且核层优选地可以由GaN或AlN形成。核层可以形成为具有约25nm的厚 度。缓冲层（25)为用于减少在衬底（21)和η型接触层（27)之间的诸如位错的缺陷发生 的层，缓冲层在相对较高的温度下生长。缓冲层（25)可以由例如未掺杂GaN形成，以具有 约1. 5 μπι的厚度。
[0033] η型接触层（27)由掺杂有诸如Si的η型杂质的氮化镓类半导体层形成，并且可以 形成为具有例如约3μπι的厚度。η型接触层（27)可以包括GaN层，并且可以由单层或多层 形成。例如，η型接触层（27)可以包括下GaN层（27a)、中间层（27b)和上GaN层（27c)， 如图所示。在此，中间层（27b)可以由AlInN形成，或者可以由其中AlInN和GaN依次层叠 例如约10个周期的多层结构（包括超晶格结构）形成。下GaN层（27a)和上GaN层（27c) 可以形成为具有彼此相似的厚度，并且可以形成为具有分别为例如约1.5μπι的厚度。中 间层（27b)可以形成为具有相对下和上GaN层（27a，27c)较小的厚度，并且可以形成为具 有约80nm的厚度。与单个GaN层连续地生长至约3 μπι至相对较厚的厚度的情况相比，通 过将中间