[发明专利]氮化物半导体发光器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体发光器件及其制备方法，并且涉及能够提高有源层的结晶度和发光器件的光功率和工作可靠性的氮化物发光器件及其制备方法。

背景技术

普通的氮化物半导体发光器件的示意性堆叠结构现在将被描述。

图1是普通氮化物半导体发光器件的截面图。

参考图1，常规的氮化物半导体发光器件包括衬底101、缓冲层103、n-GaN层105、有源层107和p-GaN层109。

详细地，为了使得由于衬底101例如蓝宝石衬底和n-GaN层105的晶格常数和热膨胀系数的不同而发生的晶体缺陷最小化，在低温下形成具有非晶相的基于GaN的氮化物或基于AlN的氮化物的缓冲层103。在形成缓冲层103后，在高温下形成掺杂有10¹⁸/cm³浓度的硅的n-GaN层105，用作第一电极接触层。此后，生长温度降低并且形成有源层107。此后，生长温度再次升高，并且形成镁(Mg)掺杂的p-GaN层109。

具有上述堆叠结构的氮化物半导体发光器件形成p-/n-结结构，其使用n-GaN层105作为第一电极接触层并且使用p-GaN层109作为第二电极接触层。

在第二电极接触层上形成的第二电极材料根据第二电极接触层的掺杂类型来限制。例如为了减少第二接触材料和具有高电阻组分的p-GaN层109之间的接触电阻并且提高电流铺展，使用Ni/Au合金的薄透射性电阻材料作为第二电极材料。用作第一电极接触层的n-GaN层105被制成单晶结构，其比具有非晶形结晶度缓冲层103具有更高的生长温度和厚度。具体而言，在传统的p-/n-结发光器件结构中，用作第一电极接触层的n-GaN层105掺杂有10¹⁸/cm³～10¹⁹/cm³的Si并且厚度在5μm之内，该厚度比包括低温非晶形结晶度的多晶GaN或AlN缓冲层103更厚，从而控制结晶度。

用作第一电极接触层的n-GaN层105具有电导率、电阻随掺杂硅浓度的增加而线性降低、和当施加正偏压时工作电压降低的特性。相反，当施加反偏压时，击穿电压(Vbr)降低，使得漏电流增加，并且随着时间的流逝，光功率降低，这严重影响发光器件的寿命。

同样，在调整掺杂浓度中，当掺杂浓度大于2μm，10¹⁹/cm³(即重掺杂)时，产生了极度的应变从而使n-GaN层105破裂。随着硅掺杂浓度升高，n-GaN层105表面的点缺陷增加。因此，增加的点缺陷严重影响到有源层107发光，使得当施加正向或反向偏压时它们起到电流通道的功能和用作增加漏电流的因素。常规的具有上述缺陷的发光器件受到可靠性的限制。

另外，传统的氮化物半导体发光器件包括晶体缺陷，例如“穿透位错”、“螺旋位错”、“线位错”、“点缺陷”、或“混合物(mixture)”。特别地，蓝宝石衬底上的“穿透位错”扩展到发光器件的表面上。在扩展过程中，“穿透位错”通过发光有源层。因此“穿透位错”随后作为漏电流的电流通道，并且当即刻施加高电压例如ESD等时，有源层遭到破坏或光功率降低。以上问题提供了影响器件可靠性的根本原因。

发明内容

技术问题

为了解决以上问题，本发明提供了一种氮化物半导体发光器件及其制备方法，其能够提高氮化物半导体发光器件的有源层的结晶度以及光功率和可靠性。

另外，本发明提供了第一电极接触层的结构及其制备方法。

技术解决方案

提供了一种氮化物半导体发光器件，包括：具有AlGaN/n-GaN或AlGaN/GaN/n-GaN超晶格结构的第一氮化物半导体层；在第一氮化物半导体层上形成的用于发光的有源层；在有源层上形成的第二氮化物半导体层；和在第二氮化物半导体层上形成的第三氮化物半导体层。

在本发明的另一方面，提供了一种制备氮化物半导体发光器件的方法，该方法包括：形成AlGaN/n-GaN或AlGaN/GaN/n-GaN超晶格结构的第一氮化物半导体层作为第一电极接触层；在第一氮化物半导体层上形成发光有源层；和在有源层上形成第二氮化物半导体层。

有益效果

根据本发明，有源层的结晶度和发光器件的光功率和可靠性可以得到提高。