專利名稱：：氮化物半導體發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導體器件，特別是涉及一種氮化物半導體發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管(LED)因具有低耗電、體積小、壽命長以及易于安裝的優(yōu)勢而被廣泛應用。對于發(fā)光二極管的研究，目前面臨兩個重要課題，一是如何提高發(fā)光二極管的亮度，二是如何降低發(fā)光二極管的制造成本。由于缺乏氮化鎵的單晶襯底，使得氮化鎵目前只能生長在藍寶石上。硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)均屬于異質(zhì)結(jié)構(gòu)(hetero-structure)外延生長方式。因此外延層和襯底之間存在著熱膨脹系數(shù)、晶格結(jié)構(gòu)的差異(見表l)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在外延生長過程中，熱應力和晶格應力產(chǎn)生了高密度缺陷(defect),影響了氮化鎵元件的效能和使用壽命。一般認為這些缺陷起源于氮化鎵成核(niicleation)在襯底上的階段，是隨著外延生長過程沿晶體方向穿透。對發(fā)光元件而言，穿透位錯(threadingdislocation)是非輻射復合中心，會降低內(nèi)量子效率；在電學性能上會使漏電流增加，抗靜電能力變得較弱。為了改善氮化鎵光電特性，如何利用不同的外延生長技術(shù)，降低晶體的缺陷密度是氮化鎵異質(zhì)外延的關(guān)鍵所在。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用的技術(shù)措施主要有1、氮化鎵(GaN)側(cè)向外延生長技術(shù)ELO(EpitaxialLateralOvergrowth外延橫向附晶生長)可以有效降低位錯密度100到1000倍。2、多緩沖層法(multi-bufferlayer),在襯底和外延層之間加入數(shù)次的緩沖層生長，緩沖層數(shù)目愈多，氮化鎵外延層的缺陷密度就跟著降低。3、改變Si在GaN的摻雜，先生長低摻雜的GaN:Si，降低應力的產(chǎn)生；再生長GaN:Si，重摻雜，達到歐姆接觸所需的濃度；再生長GaN:Si，輕摻雜，達到載流子注入的功能。這些技術(shù)措施用于大量制作的生產(chǎn)工藝中，或是生長條件難以掌握，或是重復升降溫太過于頻繁，或是效果不佳等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氮化物半導體發(fā)光元件，可以有效提高發(fā)光效率，而且操作簡單、易于實現(xiàn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件包括一襯底，生長于襯底上的第一緩沖層，生長于第一緩沖層上的第一電性導電層，生長于第一電性導電層上的一活性層，生長于該活性層上的第二電性導電層，以及生長于第二電性導電層上的接觸層；其中，還包括位于所述的第一電性導電層和活性層之間，生長在第一電性導電層上的至少一層交替重復層；該交替重復層由依次交替重疊的第一重復層和第二重復層組成；第一重復層的材料為(Al,Ga卜,)N:Si，第二重復層的材料為(AhGa卜5)N:Si，其中，y，S均表示材料組分所占比例，0《y<l,0《S<1，且y〉5。本發(fā)明通過在第一電性導電層和活性層之間增加交替重復層，利用不同成分材料的重復堆疊，降低源應力、消除裂縫，且可截斷穿透位錯(threadingdislocation),改善材料質(zhì)量，非常簡易又可控制。本發(fā)明通過降低位錯密度，使元件的漏電流和抗靜電能力獲得改善，同時活性層發(fā)光效率也會提高；另外利用不同的生長條件，使出光面粗糙，從而降低全反射，增加取光效率。下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的一種氮化物半導體發(fā)光元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為藍寶石襯底，10為第一緩沖層，110為第一電性導電層，ll為交替重復層，U-l為第一重復層，l卜2為第二重復層，12為活性層，12-1為壘層(barrier),12-2為量子阱層，13為第二電性導電層，14為接觸層(為一粗糙面)，2為第一緩沖層，3為第一電性導電層，4為活性層，5為第二電性導電層，6為接觸層，D1D5為位錯。具體實施例方式參見圖l，并結(jié)合圖2、3所示，本發(fā)明的氮化物半導體發(fā)光元件主要是在現(xiàn)有的氮化物半導體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在第一電性導電層3上利用不同成分材料的重復堆疊生長交替重復層11，將位錯D1D5濾掉。而圖2所示的現(xiàn)有的一種氮化物半導體發(fā)光元件位錯D1D5將會延伸到活性層4(發(fā)光層)和接觸層6(器件表面)。如圖3所示，在本發(fā)明的一實施例中，所述的氮化物半導體發(fā)光元件包括一襯底l。襯底1的材料可以是藍寶石、A1N、SiC、ZnO、Si及MgO所構(gòu)成材料群組中的一種材料。生長于襯底1上的第一緩沖層10。所述的第一緩沖層10的材料一般為選用GaN，優(yōu)選可以采用(ALGa卜x)N，其中0《x<l，x表示材料組分所占的比例。生長于第一緩沖層10上的第一電性導電層110，其材料選用GaN:Si，其中Si的濃度在10161021CnT3。生長于第一電性導電層110上的至少一層交替重復層11，該交替重復層11由依次交替重疊的第一重復層11-1和第二重復層11-2組成。第一重復層11-1的材料為(AlyGa卜y)N:Si，第二重復層11-2的材料為(AlsGa卜s)N:Si，其中0《y<l，0《S<1，且y>S，y，S表示材料組分所占比例。所述交替重復層為2100層，在一具體實施例中為4層(交替重復4次)，第一重復層ll-l的材料中0.01《y<0.5，或者為(Al。；a。.9)N:Si，或者為(Al。.2Ga。8)N:Si，或者為(AlQ.25Ga。.75)N:Si;第二重復層11-2的材料采用GaN:Si(即5等于"0")。第一重復層11-1和第二重復層11-2的厚度為101000A，在一具體實施例中為50A，Si的濃度在10161021cnf3。生長在第一電性導電層110上的交替重復層ll經(jīng)由材料成分的變化，阻擋缺陷向上延伸，從而提高材料的品質(zhì)。生長于交替重復層11上的活性層12，該活性層12為由依次交替重疊的壘層12-1和量子阱層12-2構(gòu)成的至少一層第二交替重復層。壘層的材料為(GaJn,-JN，量子阱層的材料為(Gajn卜)N,其中，0《m<l，0《n<l，且m〉n，m、n均表示材料組分所占比例。在一具體實施例中壘層12-1的材料采用GaN:Si(即m等于"l")，量子阱層12-2的材料采用GaQ.92In。.。8N。生長于活性層12上的第二電性導電層13，其材料通常采用GaN:Mg，優(yōu)選(AlpGa卜p)N:Mg，其中0《p<l，p表示材料組分所占比例，Mg的濃度為10161022cnT3。以及生長于第二電性導電層13上的接觸層14，通過生長方式的調(diào)整，使接觸層14為一粗糙面，以提高出光效率。其材料通常采用GaN:Mg，優(yōu)選(AlaGabInc)N:Mg，其中a+b+c:l，a、b、c表示材料組分所占比例。權(quán)利要求1.一種氮化物半導體發(fā)光元件，包括一襯底，生長于襯底上的第一緩沖層，生長于第一緩沖層上的第一電性導電層，生長于第一電性導電層上的一活性層，生長于該活性層上的第二電性導電層，以及生長于第二電性導電層上的接觸層；其特征在于還包括位于所述的第一電性導電層和活性層之間，生長在第一電性導電層上的至少一層交替重復層；該交替重復層由依次交替重疊的第一重復層和第二重復層組成；第一重復層的材料為(AlyGa1-y)N:Si，第二重復層的材料為(AlδGa1-δ)N:Si，其中，y、δ均表示材料組分所占比例，0≤y＜1，0≤δ＜1，且y＞δ。2、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述交替重復層為2100層，第一重復層的材料中0.01≤y<0.5，第一重復層和第二重復層的厚度為101000A，Si的濃度為10161021CnT3。3、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述襯底的材料是藍寶石、A1N、SiC、Zn0、Si及MgO所構(gòu)成材料群組中的一種材料。4、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述的第一緩沖層的材料為(AlxGai—X)N，其中0≤x〈1，x表示材料組分所占比例。5、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述第一電性導電層的材料為GaN:Si，其中Si的濃度為10161021Cm—3。6、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述活性層為由依次交替重疊的壘層和量子阱層構(gòu)成的至少一層第二交替重復層；壘層的材料為(GaJrin)N，量子阱層的材料為(GamIn1-m)N，其中，0≤m<l，0≤n<l，且m〉n，m、n均表示材料組分所占比例。7、如權(quán)利要求6所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述量子阱層的材料為Ga。.92In。.。8N。8、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述第二電性導電層的材料為(AlpGa1-p)N:Mg，其中0≤p<l，p表示材料組分所占比例，Mg的濃度為10161022cm—3。9、如權(quán)利要求1所述的氮化物半導體發(fā)光元件，其特征在于所述接觸層的上端表面為一粗糙面，其材料采用(AlaGabInc)N:Mg，其中a+b+c=l，a、b、c表示材料組分所占比例。全文摘要本發(fā)明公開了一種氮化物半導體發(fā)光元件，包括在襯底上依次生長的第一緩沖層、第一電性導電層、活性層、第二電性導電層、接觸層；還包括位于所述的第一電性導電層和活性層之間，生長在第一電性導電層上的交替重復層；該交替重復層由依次交替重疊的第一重復層和第二重復層組成。本發(fā)明可以有效提高氮化物半導體發(fā)光元件的發(fā)光效率，而且操作簡單、易于實現(xiàn)。文檔編號H01L33/00GK101207167SQ200610147749公開日2008年6月25日申請日期2006年12月22日優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日發(fā)明者丁曉民,付小朝,輝季,朱廣敏,黃寶億申請人:上海藍光科技有限公司