漏电阻断效果优秀的氮化物半导体发光器件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种氮化物半导体发光器件及其制备方法。本发明的氮化物半导体发光器件的特征在于，包括在基板与n型氮化物层之间形成的电流阻断部；形成在上述n型氮化物层的上部面的活性层；以及形成在上述活性层的上部面的p型氮化物层，且上述电流阻断部为AlxGa（1-x）N层，且上述Al的含量（x）与层的厚度（μm）的乘积具有0.01～0.06范围内的值。据此本发明的氮化物半导体发光器件形成防止漏电的电流阻断部来提高发光效率。
【专利说明】漏电阻断效果优秀的氮化物半导体发光器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氮化物半导体发光器件及其制备方法，尤其涉及能够阻断漏电的氮化物半导体发光器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]图1简要表示一般的氮化物半导体发光器件。
[0003]如图1所示，氮化物半导体发光器件包括在蓝宝石基板10上依次层压缓冲层11、η型氮化物层12、多重量子阱结构的活性层15以及ρ型氮化物层14的结构。在Ρ型氮化物层14的上部面形成ρ侧电极15，在η型氮化物半导体层12的露出的一面形成η侧电极16。
[0004]氮化物半导体发光器件向活性层13注入电子与空穴，所述电子与空穴复合的同时发光。
[0005]为了提高上述活性层13的发光效率，正在从改善光提取效率，即，从改善内部量子效率与外部量子效率的两个层面进行活跃研究。
[0006]通常，有关内部量子效率的改善方案如韩国公开专利公报第10-2010-0037433号(2010年04月09日公开)所公开，主要的着眼点在于提高由活性层发生的光效率。
[0007]另一方面，随着氮化物半导体发光器件的面积变大，在总面积上很难均匀地实现电流扩散(current spreading)。因此,在氮化物半导体发光器件的η型氮化物半导体层与缓冲层之间的漏电(leakage current)会增加。由于这种漏电的增加导致活性层表现出低电流密度，而引发内部量子效率降低的问题。
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]本发明一目的在于提供一种阻断漏电来提高发光效率的氮化物半导体发光器件。
[0010]本发明的另一目的在于，提供一种上述氮化物半导体发光器件的制备方法。
[0011]解决问题的手段
[0012]用于解决上述目的的本发明的氮化物半导体发光器件的特征在于，包括:电流阻断部，其形成在基板与η型化物层之间，活性层，其形成在上述η型氮化物层的上部面，以及Ρ型氮化物层，其形成在上述活性层的上部面；上述电流阻断部由绝缘物质形成。
[0013]本发明的氮化物半导体发光器件的特征在于，上述电流阻断部包括选自以下层中的一个以上的层:氧化物层；未掺杂(undoped)氮化物层；钛(Ti)、铁(Fe)以及铬(Cr)的电流阻断用杂质中的至少一种的氧化物层；含有上述电流阻断用杂质中的至少一种的氮化物层；以及含铝氮化物层。
[0014]本发明的氮化物半导体发光器件的特征在于，上述电流阻断部为含铝氮化物层，例如为AlxGa (1_X)N层，具有上述χ为0.1?0.4的铝含量，且具有0.02 μ m?0.5 μ m的厚
度范围。[0015]更优选地，本发明的氮化物半导体发光器件中，上述电流阻断部中的上述A1的含量(X)与电流阻断部的厚度(T)的乘积(XT)为0.01?0.06。
[0016]本发明的氮化物半导体发光器件的特征在于，上述电流阻断部包括在基板侧形成的第一电流阻断层、在上述第一电流阻断层的上部面形成的第二电流阻断层以及在上述第二电流阻断层的上部面形成的第三电流阻断层而由至少三层的层压结构形成；上述第一电流阻断层为包含η型掺杂剂的η-氮化铝镓层，上述第二电流阻断层为包含ρ型掺杂剂的Ρ-氮化铝镓层，上述第三电流阻断层为包含η型掺杂剂的η-氮化铝镓层。
[0017]本发明的氮化物半导体发光器件的制备方法的特征在于，包括以下步骤:在基板上形成电流阻断部的步骤，在上述电流阻断部上形成η型氮化物层的步骤，在上述η型氮化物层上形成活性层的步骤，以及在上述活性层上形成Ρ型氮化物层的步骤；上述电流阻断部由绝缘物质形成。
[0018]本发明的氮化物半导体发光器件的制备方法的特征在于，形成上述电流阻断部的步骤还包括在上述基板与η型氮化物层之间形成缓冲层的步骤；上述电流阻断部形成在上述缓冲层的上部面、上述缓冲层的下部面以及上述缓冲层的内部中的至少某一个位置。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明的氮化物半导体发光器件及其制备方法，利用执行电流阻断功能的电流阻断部，来防止电流向缓冲层与基板泄漏，使电流仅通过活性层，从而具有能够提高发光效率的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是表示以往的氮化物半导体发光器件的基本结构的剖视图。
[0022]图2是用于说明本发明的一实施例的氮化物半导体发光器件的剖视图。
[0023]图3是用于说明本发明的另一实施例的氮化物半导体发光器件的剖视图。
[0024]图4至图8是用于说明本发明的另一实施例的氮化物半导体发光器件的制备方法的工序剖视图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图详细说明本发明的实施例。这里，本发明的实施方式可变形为各种形态，本发明的范围并不限定于以下的实施方式。
[0026]如图2所示，本发明的一实施例的氮化物半导体发光器件包括基板100、缓冲层110、电流阻断部120、η型氮化物层130、活性层140、ρ型氮化物层150、透明电极层160、ρ侧电极171以及η侧电极172。
[0027]基板100可使用氮化镓基板或者上部面形成有凹凸结构的蓝宝石基板。
[0028]缓冲层110选择性地覆盖基板100的上部面，缓冲层110可由氮化铝(Α1Ν)或氮化镓(GaN)形成，以消除基板100与电流阻断部120之间的格子不整合。这里，将上部面形成有凹凸结构的蓝宝石基板用作基板100的情况下，缓冲层110还可由将形成有凹凸结构的基板100的上部面填埋覆盖的形态形成。
[0029]电流阻断部120形成在缓冲层110与η型氮化物层130之间，可执行阻断电流向缓冲层110与基板100泄漏，而使电流只通过活性层140的功能。这里，电流阻断部120也可在缓冲层110的上部面、下部面以及内部中的某一个位置。
[0030]电流阻断部120可由以下层形成:氧化物层；未掺杂(undoped)氮化物层；由含有钛、铁以及铬等的电流阻断用杂质中的至少一种的氧化物或氮化物形成的层；或者含铝氮化物层。这里，具体地，电流阻断部120还可由以下层形成:二氧化硅(Si02)等氧化物层；氮化硅(SiN)层；未掺杂的氮化镓(undope-GaN)层；以及包含氮化铟镓等氮化物或者这种氧化物或者在氮化物含有钛、铁、铬等的电流阻断用杂质的层；氮化铝镓层。
[0031]电流阻断部120的厚度根据层的材质来决定，例如，由氮化铝镓形成的层的情况下，可具有0.02μπι?0.5μπι的厚度范围。这里，如果电流阻断部120的厚度超出该范围而小于0.02 μ m,则无法执行阻断电流的功能，如果超过0.5 μ m，则发生电流阻断部120与η型氮化物层130的格子不整合现象，引发应变(strain)缺陷。
[0032]η型氮化物层130形成在电流阻断部120的上部面，例如，可由交替形成由掺杂了硅(Si)的氮化铝镓形成的第一层以及由未掺杂的氮化镓形成的第二层的层压结构形成η型氮化物层130。当然，就η型氮化物层130而言，还可以使单一的氮化物层生长，但是可通过形成由第一层与第二层交替的层压结构，来起到作为既没有裂纹、结晶性又好的载体限制层的作用。
[0033]活性层140可形成在η型氮化物层130与ρ型氮化物层150之间，活性层140可由单一量子阱结构形成或者由量子阱层与量子势垒层交替层压多个的多重量子阱结构形成。这里，活性层140由多重子阱结构形成，量子势垒层例如为包含铝的氮化铝镓铟(AlGalnN)的四元类氮化物层，量子阱层例如由氮化铟镓(InGaN)形成。这种结构的活性层140可抑制会产生的应力与应变引起的自发性的分级。
[0034]P型氮化物层150例如可由交替形成由掺杂镁(Mg)作为ρ型掺杂剂的ρ型氮化铝镓形成的第一层与由掺杂镁(Mg)的ρ型氮化镓形成的第二层的层压结构形成。并且，ρ型氮化物层150和η型氮化物层130 —样可起到载体限制层的作用。
[0035]透明电极层160由透明导电性的氧化物形成在ρ型氮化物层150的上部面，透明电极层160的材质包含铟(In)、锡(Sn)、铝(Α1)、锌(Ζη)、镓(Ga)等元素，例如，可由氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化氯(CIO)、氧化锌(ZnO)、氧化镍(NiO)、氧化铟(Ιη203)中的某一种形成透明电极层160。
[0036]如上所述的本发明的一实施例的氮化物半导体发光器件在缓冲层110与η型氮化物层130之间形成电流阻断部120，通过电流阻断部120的绝缘功能来防止电流向缓冲层110与基板100泄漏，而使电流只通过活性层140。
[0037]这里，电流阻断部120虽然形成在缓冲层110与η型氮化物层130之间，但是不限定于此，电流阻断部120还可形成在基板100与缓冲层110之间形成或形成在缓冲层110的内部。
[0038]为了验证这样的电流阻断部120的效率，例如，适用在1200μπιΧ600μπι大小的芯片中在2 μ m厚度的缓冲层110与4 μ m厚度的η型氮化物层130之间由氮化铝镓层形成预定厚度的电流阻断部120的情况。这里，优选地，电流阻断部120的铝的含量为铝(Α1)与镓(Ga)的总原子数的10?40atom%，S卩，在AlxGa(1_x)N中，上述X为具有0.1?0.4的范围。
[0039]具体地，将其他层的条件设为相同，并分别形成[表1]所记载的A1含量(X)和层的厚度(μπι)条件的AlxGa(1_x)N电流阻断部120之后，示出施加1μ A的电流而测定的电压为2.1V以上的比率(％)，即，lyAVf的产率。
[0040]表一
【权利要求】
1.一种氮化物半导体发光器件，其特征在于，包括:电流阻断部，其形成在基板与n型氮化物层之间，活性层，其形成在上述n型氮化物层上，以及Ρ型氮化物层，其形成在上述活性层上；上述电流阻断部由绝缘物质形成。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述基板具有形成有凹凸结构的上部面。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，还包括缓冲层，该缓冲层形成在上述基板与n型氮化物层之间；上述电流阻断部形成在上述缓冲层的上部面、上述缓冲层的下部面以及上述缓冲层的内部中的至少某一个位置。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流阻断部包括选自以下层中的一个以上的层:氧化物层；未掺杂氮化物层；含有钛、铁以及铬的电流阻断用杂质中的至少一种的氧化物层；含有上述电流阻断用杂质中的至少一种的氮化物层；以及含铝氮化物层。
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流阻断部由AlxGa (1_Χ)Ν (0.1 ≤ x ≤0.4)形成。
6.根据权利要求5所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流阻断部由0.02 μ m~0.5 μ m的厚度形成。
7.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流阻断部为AlxGa(1_x)N层，且上述A1的含量(x)与层的厚度(μ m)的乘积具有0.01~0.06范围。
8.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流阻断部包括第一电流阻断层、在上述第一电流阻断层的上部面形成的第二电流阻断层以及在上述第二电流阻断层的上部面形成的第三电流阻断层而由至少三层的层压结构形成；上述第一电流阻断层为包含η型掺杂剂的氮化铝镓层，上述第二电流阻断层为包含ρ型掺杂剂的氮化铝镓层，上述第三电流阻断层为包含n型掺杂剂的氮化铝镓层。
9.根据权利要求8所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述第一电流阻断层与第三电流阻断层具有浓度比上述第二电流阻断层的Ρ型掺杂剂浓度高的η型掺杂剂。
10.根据权利要求8所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述铝的含量为上述电流阻断部的铝及镓的总原子数的10~40atom%。
11.根据权利要求8所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述第一电流阻断层至第三电流阻断层分别为AlxGa (1_X)N层，上述A1的含量(x)与层的厚度(μ m)的乘积具有0.01~0.06范围。
12.一种氮化物半导体发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:在基板与η型氮化物层之间形成电流阻断部的步骤，在上述η型氮化物层上形成活性层的步骤，以及在上述活性层上形成Ρ型氮化物层的步骤；形成上述电流阻断部的步骤中，包括选自以下层中的一个以上的层来形成上述电流阻断部:氧化物层，未掺杂氮化物层，含有钛、铁以及铬的电流阻断用杂质中的至少一种的氧化物层，含有上述电流阻断用杂质中的至少一种的氮化物层，以及含铝氮化物层。
13.一种氮化物半导体发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:在基板与η型氮化物层之间形成电流阻断部的步骤，在上述η型氮化物层上形成 活性层的步骤，以及在上述活性层上形成Ρ型氮化物层的步骤；形成上述电流阻断部的步骤中，以包括由含有η型掺杂剂的氮化铝镓形成的第一电流阻断层、在上述第一电流阻断层的上部面形成并由含有Ρ型掺杂剂的氮化铝镓形成的第二电流阻断层以及在上述第二电流阻断层的上部面形成并由含有η型掺杂剂的氮化铝镓形成的第三电流阻断层的至少三层的层压结构形成上述电流阻断部；在上述第一电流阻断层、第二电流阻断层、第三电流阻断层中，分别调节铝的含量，以使铝的含量成为铝及镓的总原子数的10~40atom% ；利用向氮化铝镓层注入η型掺杂剂的离子注入法由η-氮化铝镓层形成上述第一电流阻断层与第三电流阻断层；利用向氮化铝镓层注入Ρ型掺杂剂的离子注入法由Ρ-氮化铝镓层形成上述第二电流阻断层。
【文档编号】H01L33/14GK103748697SQ201280038920
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年8月2日 优先权日:2011年8月8日
【发明者】崔元珍, 朴廷元 申请人:日进Led有限公司