[发明专利]包括空穴注入层的半导体发光器件

说明书

本申请要求于2013年8月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0102667的优先权，该申请的公开全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件和/或制造该半导体发光器件的方法，更具体地说，涉及这样一种半导体发光器件，通过利用空穴注入层增加有源层中的空穴注入来提高该半导体发光器件的发光效率，和/或制造该半导体发光器件的方法。

背景技术

半导体发光器件(LED)，例如利用III-V族化合物半导体(诸如氮化镓(GaN))的LED，由于与白炽灯或荧光灯相比，其将电能转换为光的效率优秀，因此其已经在包括照明工程和显示装置的各种领域受到许多关注。在照明工程领域中，可使用白光发光器件。目前，可通过将磷光粉与蓝光发光器件结合来形成白光。

在这种白光发光器件中，发光效率可能是用于评价转换的光能相对于供应的电能的重要因素。通常，随着蓝光发光器件中的电流增大，发光效率会明显变差。这种现象被称作效率下降。目前正在进行各种研究以解决效率下降的问题。

会由于各种原因而发生蓝光发光器件的效率下降。例如，效率下降的已知原因包括由于GaN与衬底之间的晶格失配导致的高缺陷密度、相对低的空穴迁移率以及电子的溢出。特别是，在包括多个量子阱(例如，5至10个)的多量子阱(MQW)结构中，由于空穴的低迁移率而会导致光主要仅在靠近p-GaN的量子阱处出射。

发明内容

根据示例实施例，一种半导体发光器件包括第一半导体层、第一半导体层上的凹坑扩大层、凹坑扩大层上的有源层、空穴注入层以及空穴注入层上的第二半导体层。第一半导体层掺杂有第一导电类型的掺杂物并在其中包括位错。凹坑扩大层的上表面和有源层的侧表面在位错上限定了具有斜表面的凹坑。凹坑为倒棱锥形空间。空穴注入层位于有源层的顶表面和凹坑的斜表面上。第二半导体层掺杂有与第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂物。

在示例实施例中，有源层可具有多量子阱(MQW)结构，该结构包括以交替方式堆叠在彼此上的多个势垒层和多个量子阱层。

在示例实施例中，空穴注入层可沿着凹坑的斜表面与有源层的全部所述多个量子阱层接触。

在示例实施例中，空穴注入层的一部分可与凹坑扩大层接触。

在示例实施例中，空穴注入层可位于有源层的顶表面和凹坑的斜表面上。空穴注入层的厚度可实质上恒定。

在示例实施例中，空穴注入层的厚度可为约3nm至约5nm。

在示例实施例中，第一半导体层和第二半导体层可包括GaN，并且空穴注入层可包括掺杂有第二导电类型的掺杂物的InGaN。

在示例实施例中，空穴注入层在有源层的顶表面上的部分的掺杂浓度可为约10²⁰/cm³，并且空穴注入层在凹坑的斜表面上的部分的掺杂浓度可为约7～8×10¹⁹/cm³。

在示例实施例中，第二半导体层可包括平坦的顶表面，并且第二半导体层的下部可部分地突出到凹坑中。

在示例实施例中，半导体发光器件还可包括位于有源层与空穴注入层之间的电子阻挡层。

在示例实施例中，电子阻挡层和空穴注入层可位于有源层的顶表面和凹坑的斜表面上。电子阻挡层和空穴注入层可分别具有实质上恒定的厚度。

在示例实施例中，电子阻挡层包括掺杂有第二导电类型的掺杂物的AlGaN，并且空穴注入层包括掺杂有第二导电类型的掺杂物的InGaN。

在示例实施例中，半导体发光器件可包括电子阻挡层。空穴注入层可包括第一空穴注入层和第二空穴注入层。电子阻挡层可位于第一空穴注入层与第二空穴注入层之间。

在示例实施例中，电子阻挡层、第一空穴注入层和第二空穴注入层可位于有源层的顶表面和凹坑的斜表面上。电子阻挡层、第一空穴注入层和第二空穴注入层可具有实质上恒定的厚度。

根据示例实施例，一种制造半导体发光器件的方法，该方法包括以下步骤：生长第一半导体层；在第一半导体层上生长凹坑扩大层；在凹坑扩大层上生长有源层；生长空穴注入层；以及在空穴注入层上生长第二半导体层。第一半导体层掺杂有第一导电类型的掺杂物并包括位错。凹坑扩大层的上表面和有源层的侧表面在位错上限定了具有斜表面的凹坑。空穴注入层位于有源层的顶表面和凹坑的斜表面上。第二半导体层掺杂有与第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂物。