[发明专利]控制III氮化物器件中的凹坑形成

说明书

技术领域

本发明涉及控制III氮化物发光器件中的含铟层中的凹坑。

背景技术

包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）以及边缘发射激光器的半导体发光器件是目前可用的最高效的光源之一。在能够跨越可见光谱进行操作的高亮度发光器件的制造中当前感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III氮化物材料。通常，通过用金属有机化学汽相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）or其它外延技术在适当的衬底上外延地生长不同成分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制造III氮化物发光器件。该叠层常常包括用例如Si掺杂的在衬底上形成的一个或多个n型层、在形成于一个或多个n型层上的有源区中的一个或多个发光层以及在有源区上形成的用例如Mg掺杂的一个或多个p型层。还在n型区和p型区上形成电接触。常常将III氮化物器件形成为倒置或倒装芯片器件，其中，在半导体结构的同一侧形成n接触和p接触这两者，并且从与接触相反的半导体结构的那侧提取光。

III氮化物衬底一般是昂贵的，并且不是广泛地可用的，因此，常常在蓝宝石或SiC衬底上生长III氮化物器件。此类非III氮化物衬底并不是那么理想，因为蓝宝石和SiC具有与在其上生长的III氮化物层不同的晶格常数，在III氮化物器件层中引起应变和晶体缺陷，这可能引起不良的性能和可靠性问题。

在图1中示出且在通过引用结合在本文中的US 2007/0072324中描述了一种复合衬底，其可以具有与器件中的发光层中的晶格常数更接近地匹配的晶格常数。衬底10包括主体衬底12、种子层（seed layer）16和将主体12结合到种子16的结合层14。衬底10中的每个层由能够耐受在器件中生长半导体层所需的处理条件的材料形成。在种子层16上生长器件层18。结合层14可以是由能够用不冲击器件层18的蚀刻来蚀刻的材料形成的释放层，从而将器件层18和种子层16从主体衬底12释放。邻近于种子层16的层的成分可以针对其晶格常数或其它性质和/或针对其在种子层16的材料上成核的能力来选择。在一个示例中，主体12是蓝宝石且种子层16是InGaN。

发明内容

在复合衬底上生长的器件可能需要厚的InGaN区。本发明的目的是在III氮化物器件中包括在InGaN层与另一材料的层之间交替的结构。该结构充当厚的InGaN区，并且另一材料的层可以填充InGaN层中的凹坑。

在本发明的实施例中，器件包括半导体结构，所述半导体结构包括设置在n型区与p型区之间的III氮化物发光层以及设置在n型区和p型区中的一个之内的多个层对(layer pair)。每个层对包括InGaN层和与InGaN层直接接触的凹坑填充层。凹坑填充层可以填充在InGaN层中形成的凹坑。

附图说明

图1举例说明在复合衬底上生长的III氮化物器件层。

图2举例说明根据本发明的实施例的器件中的层。

图3举例说明附接于底座的倒装芯片III氮化物器件。

具体实施方式

本文所使用的“面内”晶格常数指的是在器件内的层的实际晶格常数，并且“体”晶格常数指的是给定成分的弛豫、自支撑材料的晶格常数。在等式（1）中定义了层中的应变的量。

应变 = ε = (a_in-plane – a_bulk)/ a_bulk                                (1)