发光设备的制造方法
【专利说明】发光设备
[0001]本专利文件要求2014年5月20日提交的第10-2014-0060231号韩国专利申请、2014年9月26日提交的第10-2014-0129305号韩国专利申请及2014年12月30日提交的第10-2014-0193540号韩国专利申请的优先权及权益，且这些文献的内容以参考方式被结入口 ο
技术领域
[0002]本专利文件涉及发光设备及其制造方法。在示例性实施例中，提供了一种生长具有低的表面接触电阻的P型氮化物半导体的方法，并且提供了一种利用所述方法制造的发光设备。
【背景技术】
[0003]诸如GaN的氮化物半导体具有优秀的电磁特性，且被广泛用于诸如发光二极管的发光设备。使用P-N结的氮化物半导体设备(诸如发光二极管)包括P型半导体层和η型半导体层。此时，P型半导体层和η型半导体层中的每一个均掺杂有导电类型确定杂质，诸如Mg和Si。
[0004]通常，利用氮化物半导体的发光设备通过在生长衬底上生长η型氮化物半导体层、活性层和P型氮化物半导体层来形成。在生长发光二极管的过程中，通过将111族元素、V族元素及杂质前驱物(诸如Mg)引入生长腔来生长P型氮化物半导体层。此时，Mg替代III族元素的位置，使得氮化物半导体被掺杂为P型。这种P型氮化物半导体层通常在氢气环境下在生长腔室中进行生长。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服或改进现有技术的至少一个缺点，或者多提供一种选择。
[0006]示例性实施例提供了一种发光设备，其能够阻止Mg的外部扩散，并且能够提供一种包括具有低接触电阻且因此低的正向电压和高发光效率的P型氮化物半导体层。
[0007]示例性实施例提供了一种制造发光设备的方法，其能够防止在降低氮化物半导体生长腔的内部温度的过程中P型氮化物半导体层的接触电阻的增大。
[0008]根据一个示例性实施例，一种制造发光设备的方法包括:在生长衬底上生长η型氮化物半导体层；在η型氮化物半导体层上生长活性层；通过在第一温度下向腔室引入III族元素源、V族元素源和P型掺杂物来在活性层上生长P型氮化物半导体层；将腔室内部从第一温度冷却至第二温度，其中在冷却过程的至少一部分中将P型掺杂物引入腔室。
[0009]相应地，由于Mg的外部扩散可以被阻止，因此能够提供了一种包括具有低接触电阻的P型氮化物半导体层的发光设备。
[0010]将腔室内部从第一温度冷却至第二温度可以包括在P型氮化物半导体层上形成包含P型掺杂物的扩散阻挡层。
[0011]此外，P型掺杂物可以为Mg，扩散阻挡层可以包括Mg和MgxNy中的至少一个。
[0012]在将腔室内部从第一温度冷却至第二温度的过程中，可以停止向腔室引入III族元素源，且可以保持引入V族元素源。
[0013]制造发光设备的方法可以进一步包括，在将腔室内部从第一温度冷却至第二温度之后，将腔室内部维持在第二温度预定时间，其中可以在腔室内部维持在第二温度的时期的至少一部分中将P型掺杂物引入腔室，可以在将腔室内部维持在第二温度的同时生长扩散阻挡层。
[0014]另外，在将腔室内部从第一温度冷却至第二温度且将腔室内部维持在第二温度期间，可以持续引入V族元素源，且在P型氮化物半导体层的生长过程中引入的V族元素源的流速可以高于或等于扩散阻挡层生长过程中引入的V族元素源的流速。
[0015]P型氮化物半导体层生长过程中引入的P型掺杂物的流速可以高于或等于扩散阻挡层生长过程中引入的P型掺杂物的流速。
[0016]在扩散阻挡层的形成过程中，P型掺杂物可以在多脉冲模式下被引入到腔室中，扩散阻挡层可以包括其中富Mg的MgxNy层和贫Mg的Mg xNy层重复堆叠的结构。
[0017]此外，在扩散阻挡层的形成过程中，III族元素源和P型掺杂物可以在多脉冲模式下被引入到腔室中，扩散阻挡层可以包括其中MgxNy层和GaN层重复堆叠的结构。
[0018]该方法可以进一步包括，在将腔室内部从第一温度冷却至第二温度的过程中，至少在将P型掺杂物引入腔室这段时期的至少一部分中单调降低III族元素源的流速。
[0019]在一些实施例中，在将腔室内部从第一温度冷却至第二温度的过程中，至少在将P型掺杂物引入腔室这段时期的至少一部分中以多脉冲模式将III族元素源引入腔室中，且在该多脉冲模式中，后续的脉冲可以具有比前一脉冲更短的持续时间。
[0020]根据另一示例性实施例，发光设备包括:n型氮化物半导体层；设置在η型氮化物半导体层上的活性层；设置在活性层上的P型氮化物半导体层；以及设置在P型氮化物半导体层上的扩散阻挡层。
[0021]扩散阻挡层可以包括P型掺杂物。
[0022]P型掺杂物可以为Mg，扩散阻挡层可以包括Mg和MgxNy中的至少一个。
[0023]另外，扩散阻挡层可以包括其中具有第一浓度的Mg的MgxNy层和具有第二浓度的Mg的MgxNy层重复堆叠的结构，第一浓度大于第二浓度。
[0024]扩散阻挡层可以包括其中MgxNy层和GaN层重复堆叠的结构。
[0025]扩散阻挡层具有0.3nm-5nm的厚度。
[0026]GaN可以包括Mg。
[0027]发光设备可以进一步包括设置在扩散阻挡层上的P型电极，其中该P型电极可以与扩散阻挡层形成欧姆接触。
[0028]根据所公开技术的实施例，可以防止P型掺杂物从P型氮化物半导体层向外扩散，从而避免P型氮化物半导体层的接触电阻的升高。
[0029]另外，由于可以提供根据所公开技术的P型氮化物半导体层的生长方法及利用该方法制造的发光设备，根据所公开技术的发光设备包括具有低接触电阻的P型氮化物，且由此可以具有低的正向电压和高的发光效率。
【附图说明】
[0030]图1是说明在生长P型氮化物半导体层的典型的工艺中Mg向外扩散的示意图。
[0031]图2和图3是说明根据本实用新型的一些实施例的发光设备的示例性制造方法的剖面图。
[0032]图4是说明根据本实用新型的一个实施例的示例性扩散阻挡层的示意图。
[0033]图5是说明根据本实用新型的一个实施例的P型氮化物半导体层和扩散阻挡层的示例性生长方法的流程图。
[0034]图6至图11是说明根据本实用新型其他实施例的P型氮化物半导体层和扩散阻挡层的示例性生长方法的流程图。
【具体实施方式】
[0035]在下面，将参照附图详细描述所公开技术的示例性实施方式。应认识到，提供下列实施方式旨在帮助理解所公开技术的示例。由此，应当认识到，所公开的技术不限于下列实施方式且可以以不同的方式来提供。另外，应当注意，这些附图不具有精确比例，且某些尺寸(诸如宽度、长度、厚度等)可以出于方便描述的目的而被夸大。应认识到，当元件(诸如层、膜、区域或衬底)被称作形成于、放于或置于另一元件“上方”或“之上”时，它可以直接形成于、放于或置于该另一元件上，也可以存在中间元件。在整个说明书中，类似的部件将被标以相似的附图标记。
[0036]当用Mg在具有氢气环境的生长腔室中对P型氮化物半导体层掺杂时，Mg的悬空键与氢元素结合，这会破坏Mg在氮化物半导体层中作为P型杂质的作用。因此，Mg的掺杂浓度不会达到期望水平。为了克服这个问题，公开的第US2007/007465号美国申请描述了一种将氢气排出生长腔室且对P型氮化物半导体层进行退火的方法。
[0037]另外，P型氮化物半导体层的表面与P型电极形成欧姆接触，P型氮化物半导体层的表面用P型杂质进行过度掺杂(例如掺杂浓度为P型氮化物半导体内部的掺杂浓度的10倍)。在半导体层的生长完成之后，在冷却腔室的内部或者对P型氮化物半导体层进行退火的期间，由于腔室内部与P型氮化物半导体层之间Mg浓度的差异，Mg发生扩散。换言之，Mg从P型氮化物半导体层扩散到腔室内部，这导致P型氮化物半导体层与P型电极之间的接触电阻变大。
[0038]当P型氮化物半导体层与P型电极之间的接触电阻变大时，所制备的发光设备的正向电压变大。另外，接触电阻的增大还会导致发光效