近紫外發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】在此公開了一種紫外(UV)發(fā)光裝置。所述發(fā)光裝置包括：n型接觸層，包括GaN層；p型接觸層，包括GaN層；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，設(shè)置在n型接觸層與p型接觸層之間，活性區(qū)域被構(gòu)造為發(fā)射波長(zhǎng)為365nm至309nm的近紫外光。
【專利說明】近紫外發(fā)光裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光裝置，更具體地，涉及一種近紫外發(fā)光裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，氮化鎵基半導(dǎo)體已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在作為全彩色顯示器、交通燈、普通燈和光通信儀器的光源的藍(lán)/綠發(fā)光二極管或激光二極管中。具體地，氮化銦鎵(InGaN)化合物半導(dǎo)體由于其窄的帶隙而引起了相當(dāng)大的關(guān)注。
[0003]這種氮化鎵基化合物半導(dǎo)體已經(jīng)在諸如大尺寸自然光平板顯示裝置、背光單元的光源、交通燈、室內(nèi)照明燈具、高密度光源、高分辨率輸出系統(tǒng)和光通信等的各種領(lǐng)域中得到利用。用于發(fā)射近紫外光的發(fā)光裝置已經(jīng)應(yīng)用于偽造辨別、樹脂固化和紫外處理，并且能夠與熒光物質(zhì)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)各種顏色的可見光。
[0004]近紫外光是指波長(zhǎng)范圍在大約320nm至390nm的紫外光。氮化鎵(GaN)具有大約
3.42eV的能帶間隙，這與波長(zhǎng)在大約365nm處的光能對(duì)應(yīng)。因此，包括InGaN阱層的發(fā)光裝置能夠根據(jù)銦含量來用于發(fā)射波長(zhǎng)為365nm或更長(zhǎng)(即，波長(zhǎng)為365nm至390nm)的近紫外光。
[0005]由于阱層中產(chǎn)生的光穿過勢(shì)壘層和接觸層被發(fā)射到外部，因此多個(gè)半導(dǎo)體層位于光傳播所沿的路徑上，并且由于這些半導(dǎo)體層而導(dǎo)致發(fā)生光吸收。具體地，當(dāng)半導(dǎo)體層的帶隙小于或類似于阱層的帶隙時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重的光損失。具體地，必須控制由于占據(jù)發(fā)光裝置的大部分厚度的η型接觸層和P型接觸層而導(dǎo)致的光吸收。
[0006]因此，在相關(guān)領(lǐng)域中的近紫外發(fā)光裝置中，勢(shì)壘層、η型接觸層和P型接觸層以及電子阻擋層由具有比InGaN的帶隙大的帶隙的AlGaN形成。然而，由于難以在保證AlGaN的良好結(jié)晶度的同時(shí)使AlGaN相對(duì)厚地生長(zhǎng)，因此近紫外發(fā)光裝置的電特性和光學(xué)特性不如藍(lán)色發(fā)光裝置的電特性和光學(xué)特性，并且近紫外發(fā)光裝置以比藍(lán)色/綠色發(fā)光裝置高的價(jià)格出售。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]【技術(shù)問題】
[0008]本發(fā)明的一方面在于改善氮化鎵基近紫外發(fā)光裝置的光輸出和光提取效率。
[0009]本發(fā)明的另一方面在于提供一種能夠容易地制造的近紫外發(fā)光裝置。
[0010]【技術(shù)方案】
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種發(fā)光裝置包括:η型接觸層，包括GaN層；ρ型接觸層，包括GaN層；多量子阱結(jié)構(gòu)的活性層，布置在η型接觸層與P型接觸層之間。多量子阱結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域發(fā)射波長(zhǎng)為365nm至309nm的近紫外光。
[0012]多量子阱結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域可包括勢(shì)壘層和阱層。勢(shì)壘層可以由AlGaN形成。由于勢(shì)壘層包含In，因此能夠緩解阱層與勢(shì)壘層之間的晶格失配。
[0013]另外，最靠近η型接觸層的第一勢(shì)壘層可包含比其它勢(shì)壘層多10%?20%的Al。第一勢(shì)壘層由晶格參數(shù)比其它勢(shì)壘層低的AlInGaN形成，從而改善發(fā)光裝置的光輸出。在此，按百分比表示的金屬元素含量是在氮化鎵基層中每種金屬成分相對(duì)于金屬成分的總量的組分。換言之，由AlxInyGazN表示的氮化鎵基層的Al含量通過根據(jù)10Xx/(x+y+z)的％來表示。
[0014]阱層可以由InGaN形成并發(fā)射波長(zhǎng)為375nm至390nm的近紫外光，除了第一勢(shì)壘層之外的勢(shì)壘層可以由包含15%至25%的Al和I %或更少的In的AlInGaN形成。另外，第一勢(shì)壘層可以由包含30%至40%的Al和I %或更少的In的AlInGaN形成。
[0015]在一些實(shí)施例中，P型接觸層可以包括下高密度摻雜層、上高密度摻雜層和布置在上高密度摻雜層與下高密度摻雜層之間的低密度摻雜層。另外，低密度摻雜層比上高密度摻雜層和下高密度摻雜層厚。低密度摻雜層的相對(duì)厚的厚度可以用于防止由P型接觸層引起的光吸收。
[0016]此外，η型接觸層可包括下氮化鎵層、上氮化鎵層和布置在上氮化鎵層與下氮化鎵層之間的多層結(jié)構(gòu)的中間層。插入到η型接觸層的中間部分中的具有多層結(jié)構(gòu)的中間層可以改善在η型接觸層上的外延層的結(jié)晶質(zhì)量。具體地，多層結(jié)構(gòu)的中間層可以具有AlInN和GaN彼此交替堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0017]發(fā)光裝置還可以包括:超晶格層，位于η型接觸層與活性區(qū)域之間；電子注入層，位于超晶格層與活性區(qū)域之間。這里，電子注入層具有比超晶格層高的η型雜質(zhì)摻雜密度。電子注入層使得電子被高效地注入到活性區(qū)域中，從而改善發(fā)光效果。
[0018]在某一實(shí)施例中，超晶格層可具有InGaN/InGaN重復(fù)堆疊的結(jié)構(gòu)，電子注入層可以由GaN或InGaN形成。這里，InGaN/InGaN表示構(gòu)成超晶格層的循環(huán)層中的每個(gè)層由InGaN形成。這里，這些層中的每個(gè)層不需要有相同含量的In。
[0019]未摻雜的GaN層可以布置在η型接觸層與超晶格層之間。未摻雜的GaN層可以鄰接η型接觸層，并可以恢復(fù)η型接觸層的可能因摻雜雜質(zhì)而惡化的結(jié)晶質(zhì)量。
[0020]此外，發(fā)光裝置還可以包括:低密度GaN層，布置在未摻雜的GaN層與超晶格層之間，并以比η型接觸層低的密度摻雜有η型雜質(zhì)；高密度GaN層，布置在低密度GaN層與超晶格層之間，并以比低密度GaN層高的密度摻雜有η型雜質(zhì)。
[0021]要理解的是，前面的總體描述和后面的詳細(xì)描述都是示例性的和解釋性的，并意在提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
[0022]【有益效果】
[0023]在相關(guān)領(lǐng)域中的近紫外發(fā)光裝置中，η型接觸層由AlGaN形成。由于占據(jù)近UV發(fā)光裝置的除基底以外的大部分厚度的接觸層由AlGaN形成，因此能夠防止由光吸收引起的光損失，但是由于近UV發(fā)光裝置中的外延層的結(jié)晶質(zhì)量低，因此難以改善光輸出或光提取效率。根據(jù)實(shí)施例，由于η型接觸層和P型接觸層中的大部分或全部由氮化鎵形成，因此能夠改善活性區(qū)域的結(jié)晶質(zhì)量。因此，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光裝置可以通過防止由光吸收引起的光損失來改善光輸出。
[0024]此外，由于第一勢(shì)壘層包含比其它勢(shì)壘層多的鋁量，因此根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光裝置可以具有進(jìn)一步改善的光輸出。此外，近紫外發(fā)光裝置能夠通過增強(qiáng)η型接觸層和P型接觸層的結(jié)晶質(zhì)量來減少由光吸收導(dǎo)致的光損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置的多量子阱結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0027]圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光輸出與發(fā)光裝置的多量子阱結(jié)構(gòu)的第一勢(shì)壘層的Al含量的關(guān)系的圖；以及
[0028]圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的光輸出與發(fā)光裝置的多量子阱結(jié)構(gòu)的第一勢(shì)壘層的厚度的關(guān)系的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。通過舉例說明的方式給出下面的實(shí)施例，以把對(duì)本發(fā)明的徹底的理解提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，本發(fā)明不限于下面的實(shí)施例，并且可以以各種方式來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意的是，附圖并非精確的比例，并且為了描述的清楚，在附圖中夸大了諸如寬度、長(zhǎng)度、厚度等的一些尺寸。在整個(gè)說明書和附圖中，同樣的附圖標(biāo)記指示同樣的元件。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的發(fā)光裝置的多量子阱結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0031]參照?qǐng)D1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光裝置包括η型接觸層27、活性區(qū)域39和ρ型接觸層43。此外，發(fā)光裝置可包括基底21、成核層23、緩沖層25、未摻雜的GaN層29、低密度GaN層31、高密度GaN層33、超晶格層35、電子注入層37、電子阻擋層41或德爾塔摻雜層45。
[0032]基底21是用于生長(zhǎng)GaN基半導(dǎo)體層的基底，包括藍(lán)寶石基底、碳化硅(SiC)基底或尖晶石基底，但不限于此。例如，基底21可以是圖案化的藍(lán)寶石基底(PSS)。
[0033]成核層23可以在400°C至600°C的溫度范圍下由(Al，Ga) N形成，以在基底21上生長(zhǎng)緩沖層25。成核層23由GaN或AlN形成。成核層23可以形成為大約25nm的厚度?；?1與η型接觸層27之間的緩沖層25在相對(duì)高的溫度下生長(zhǎng)，以緩解諸如位錯(cuò)的缺陷發(fā)生。例如，緩沖層25可以由未摻雜的GaN形成，并可具有大約1.5 μ m的厚度。
[0034]η型接觸層27可以是摻雜η型雜質(zhì)的半導(dǎo)體層，例如摻雜Si的GaN基半導(dǎo)體層，并可以形成為大約3 μ m的厚度。η型接觸層27可以包括GaN層，并可具有單層或多層結(jié)構(gòu)。例如，如所示出的，η型接觸層27可包括下GaN層27a、中間層27b和上GaN層27c。這里，中間層27b可以由AlInN形成，或者可具有其中AlInN和GaN以例如大約10個(gè)循環(huán)來交替地堆疊的多層結(jié)構(gòu)(包括超晶格結(jié)構(gòu))。下GaN層27a和上GaN層27c可形成為例如大約1.5 μ m的類似厚度。中間層27b可形成為比下GaN層27a和上GaN層27c小的厚度。例如，中間層27b可具有大約80nm的厚度。與單個(gè)GaN層以大約3mm的相對(duì)高的厚度連續(xù)地生長(zhǎng)的情況相比，中間層27b插入到η型接觸層27的中間部分中。
[0035]這樣，能夠改善外延層(具體地，形成在η型接觸層27上的活性區(qū)域39)的結(jié)晶質(zhì)量。摻雜到η型接觸層27中的Si的摻雜密度的范圍可以為2X 11Vcm3至2Χ 1019/cm3，或者為I X 11Vcm3至2 X 1019/cm3。具體地，下GaN層27a和上GaN層27c可以以高密度摻雜有Si雜質(zhì)，并且中間層27b可以以與上GaN層27c的Si雜質(zhì)相同或較低的密度摻雜有Si雜質(zhì)，或者中間層27b可以不意圖摻雜有Si雜質(zhì)。由于下GaN層27a和上GaN層27c以高密度摻雜有Si雜質(zhì)，因此可降低η型接觸層27的電阻。接觸η型接觸層27的電極也可以接觸上GaN層27c。
[0036]未摻雜的GaN層29可以由未摻雜有雜質(zhì)的GaN形成，可形成為比上GaN層27c小的厚度。例如，未摻雜的GaN層29可具有80nm至300nm的厚度。由于η型接觸層27摻雜有η型雜質(zhì)，所以η型接觸層27具有殘余應(yīng)力和低結(jié)晶質(zhì)量。因此，當(dāng)在η型接觸層27上生長(zhǎng)另一外延層時(shí)，難以生長(zhǎng)具有良好結(jié)晶質(zhì)量的外延層。然而，由于未摻雜的GaN層29沒有摻雜有任何雜質(zhì)，因此未摻雜的GaN層29起到用于恢復(fù)η型接觸層27的結(jié)晶質(zhì)量的恢復(fù)層的作用。因此，未摻雜的GaN層29可以直接地形成在η型接觸層27上以鄰接η型接觸層27。另外，由于未摻雜的GaN層29具有比η型接觸層27高的電阻率，因此從η型接觸層27引入到活性層39的電子能夠在穿過未摻雜的GaN層29之前均勻地散布在η型接觸層27內(nèi)。
[0037]低密度GaN層31布置在未摻雜的GaN層29上，并具有比η型接觸層27低的η型雜質(zhì)摻雜密度。例如，低密度GaN層31可具有5X 11Vcm3至5X 11Vcm3范圍的Si摻雜密度，并可形成為比未摻雜的GaN層29小的厚度。例如，低密度GaN層31可具有50nm至150nm的厚度。高密度GaN層33布置在低密度GaN層31上，并具有比低密度GaN層31高的η型雜質(zhì)摻雜密度。高密度GaN層33可以具有與η型接觸層27的Si摻雜密度相似的Si摻雜密度。高密度GaN層33可具有比低密度GaN層31小的厚度。例如，高密度GaN層33可具有大約30nm的厚度。
[0038]可通過將金屬源氣體供應(yīng)到室中來連續(xù)地生長(zhǎng)η型接觸層27、未摻雜的GaN層
29、低密度GaN層31和高密度GaN層33。諸如三甲基鋁(TMA)、三甲基鎵(TMD)和/或三甲基銦(TME)的包括Al、Ga和In的有機(jī)金屬材料用作金屬源氣體。硅烷SiH4可用作Si的源氣體。這些層可以在例如1050°C至1150°C的第一溫度下生長(zhǎng)。
[0039]超晶格層35布置在高密度GaN層33上。可通過將具有不同組分的第一 InGaN層和第二 InGaN層交替地堆疊大約30個(gè)循環(huán)來形成超晶格層35，其中，每個(gè)InGaN層具有20nm的厚度。第一 InGaN層和第二 InGaN層的銦含量比活性區(qū)域39中的阱層39w的銦含量低。超晶格層35可以由沒有意圖摻雜任何雜質(zhì)的未摻雜的層形成。由于超晶格層35由未摻雜的層形成，因此能夠減少發(fā)光裝置的電流泄漏。
[0040]電子注入層37具有比超晶格層35高的η型雜質(zhì)摻雜密度。另外，電子注入層37可具有與η型接觸層27基本上相同的η型雜質(zhì)摻雜密度。例如，η型雜質(zhì)摻雜密度的范圍可以為1父1019/0113至5\10170113，或者為I X 11Vcm3至3Χ 11Vcm3。由于以高密度摻雜電子注入層37，因此能夠促進(jìn)電子注入到活性區(qū)域39中。電子注入層37可以形成為與高密度摻雜層33相似的厚度或比高密度摻雜層33小的厚度。例如，電子注入層37可具有20nm的厚度。此外，電子注入層37可以在大約300托的壓強(qiáng)和大約820°C至850°C的溫度下生長(zhǎng)。
[0041]活性區(qū)域39布置在電子注入層37上。圖2是活性區(qū)域39的放大的剖視圖。
[0042]參照?qǐng)D2，活性區(qū)域39具有包括彼此交替地堆疊的勢(shì)壘層39b和阱層39w的多量子阱結(jié)構(gòu)。阱層39w具有能夠發(fā)射范圍為365nm至390nm的近紫外光的組分。例如，阱層39w可以由例如InGaN或AlInGaN形成。這里，講層39w的In含量根據(jù)紫外光的波長(zhǎng)而確定。例如，阱層39w的In含量的范圍可以為大約2%至5%摩爾百分比(因此，Ga含量的范圍為大約95%至98% )。貫穿本描述，同樣根據(jù)摩爾百分比來表示各種層中的化合物的含量。阱層39w中的每個(gè)阱層可以具有大約20A至30人的厚度。在大約300托的壓強(qiáng)下，阱層39w可以在比普通藍(lán)色發(fā)光二極管的阱層的溫度高的溫度(例如，800°C至820°C )下生長(zhǎng)阱層39w。這樣，阱層可以具有改善的結(jié)晶質(zhì)量。
[0043]勢(shì)壘層39b可以由帶隙比阱層的帶隙寬的氮化鎵基半導(dǎo)體層形成。例如，勢(shì)壘層可以由GaN、InGaN、AlGaN或AlInGaN形成。具體地，由于勢(shì)壘層39b可以由AlInGaN形成，因此，包含In的勢(shì)壘層39b能夠緩解阱層39w與勢(shì)壘層39b之間的晶格失配。
[0044]此外，勢(shì)壘層39b可以在比阱層39w的生長(zhǎng)溫度稍高的生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)。例如，在大約300托的壓強(qiáng)下，勢(shì)壘層39b可以在大約820°C至850°C的溫度下生長(zhǎng)。
[0045]勢(shì)壘層39bl、39b、39bn中的最靠近電子注入層37或η型接觸層27的第一勢(shì)壘層39bI具有比其它勢(shì)壘層高的Al含量。例如，第一勢(shì)壘層39bl可以包含比其它勢(shì)壘層39b多10 %至20 %的Al。例如，當(dāng)其它勢(shì)壘層39b、39bn包括大約20 %的Al時(shí)，第一勢(shì)壘層39bI可以包括大約30%至40%的Al。勢(shì)壘層39bl、39b、39bn包含大約1%或更少的銦。具體地，當(dāng)講層39b由InGaN形成以發(fā)射375nm至390nm的近紫外光時(shí)，除第一勢(shì)魚層39bI之外的勢(shì)壘層39b和39bn可以由包含15%至25%的Al和大約1%或更少的In的AlInGaN形成，第一勢(shì)壘層39b可以由包含30%至40%的Al和1%或更少的In的AlInGaN形成。
[0046]通常，發(fā)光裝置中勢(shì)壘層形成為具有相同的組分。然而，在本實(shí)施例中，第一勢(shì)壘層39bl包含比其它勢(shì)壘層39b多10%至20%的Al。電子注入層37或η型接觸層27由GaN形成。能夠發(fā)射近紫外光的阱層39w與GaN的帶隙之間的差異相對(duì)不大。因此，第一勢(shì)壘層39bl形成為具有比其它勢(shì)壘層39b大的帶隙，從而將載流子限定在活性區(qū)域39中。具體地，當(dāng)使用AlInGaN勢(shì)壘層時(shí)，空穴的移動(dòng)速度顯著地降低，從而會(huì)提高電子的溢出概率。在這種情況下，雖然可以認(rèn)為，增加電子阻擋層41的厚度以防止電子的溢出，但是電子阻擋層41的厚度的增加限制空穴高效地注入到活性區(qū)域內(nèi)。
[0047]因此，第一勢(shì)壘層39bl形成為具有比其它勢(shì)壘層寬的帶隙(大約0.5eV或更高)，以通過降低電子的移動(dòng)速度來有效地防止電子的溢出。然而，當(dāng)?shù)谝粍?shì)壘層39bl的Al含量提高了大約20%或更多時(shí)，在第一勢(shì)壘層39bl與電子注入層37之間會(huì)出現(xiàn)晶格失配，并且第一勢(shì)壘層39bl與阱層39w之間的晶格失配會(huì)變得嚴(yán)重，從而降低活性區(qū)域39的結(jié)晶質(zhì)量。
[0048]第一勢(shì)壘層可具有與除最末勢(shì)壘層之外的其它勢(shì)壘層基本相同的厚度，或者具有比除第一勢(shì)壘層之外的其它勢(shì)壘層大的厚度(例如，大約40A )，其中，最末勢(shì)壘層最靠近電子阻擋層41或ρ型接觸層43。例如，第一勢(shì)壘層可具有40人至60A的厚度，具體地，可具有大約45A的厚度。
[0049]活性區(qū)域39可鄰接電子注入層37?；钚詤^(qū)域39的勢(shì)壘層和量子阱層可以由未摻雜的層形成，以改善活性層的結(jié)晶質(zhì)量，活性區(qū)域的一些部分或全部可以摻雜有雜質(zhì)以減小正向電壓。
[0050]再參照?qǐng)Dl，p型接觸層43可布置在活性區(qū)域39上，電子阻擋層41可布置在活性區(qū)域39與ρ型接觸層43之間。電子阻擋層41可以由AlGaN或AlInGaN形成，以緩解ρ型接觸層與活性區(qū)域39之間的晶格失配。電子阻擋層41可包含36%的Al和3%的In。電子阻擋層41可以以5X 11Vcm3至2X 12Vcm3的摻雜密度摻雜有例如Mg的ρ型雜質(zhì)。
[0051]ρ型接觸層43可包括下高密度摻雜層43a、低密度摻雜層43b和上高密度摻雜層43c。下高密度摻雜層43a和上高密度摻雜層43c可以以5 X 11Vcm3至2 X 12Vcm3的摻雜密度摻雜有例如Mg的ρ型雜質(zhì)。低密度摻雜層43b具有比下高密度摻雜層43a和上高密度摻雜層43c低的摻雜密度，低密度摻雜層43b布置在下高密度摻雜層43a與上高密度摻雜層43c之間。低密度摻雜層43b可以在其生長(zhǎng)期間中斷源氣體Mg(例如，Cp2Mg)的供應(yīng)的情況下來生長(zhǎng)。
[0052]在低密度摻雜層43b的生長(zhǎng)期間，可以利用N2氣體作為載體氣體代替利用H2來減小雜質(zhì)含量。低密度摻雜層43b形成為比上高密度摻雜層43c和下高密度摻雜層43a大的厚度。例如，低密度摻雜層43b可以形成為大約60nm的厚度，上高密度摻雜層43c和下高密度摻雜層43a中的每個(gè)可以形成為1nm的厚度。結(jié)果，ρ型接觸層43改善了結(jié)晶質(zhì)量并具有減小的雜質(zhì)密度，從而防止或減少由于P型接觸層43而導(dǎo)致的近紫外光的損失。
[0053]德爾塔摻雜層45可以布置在ρ型接觸層43上以減小歐姆接觸電阻。德爾塔摻雜層45以高密度摻雜有ρ型或η型雜質(zhì)，以減小電極與ρ型接觸層43之間的歐姆電阻。德爾塔摻雜層45可以形成為大約2Α至5Α的厚度。
[0054]可以通過將基底21上的外延層圖案化來制造橫向結(jié)構(gòu)或倒裝芯片結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。此外，能夠通過去除基底21來制造豎直結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置。
[0055]實(shí)驗(yàn)示例I
[0056]為了檢查光輸出根據(jù)最靠近η型接觸層27的第一勢(shì)壘層39b中的Al含量的變化，除了第一勢(shì)壘層中的Al含量之外，在相同的條件下通過MOCVD來生長(zhǎng)外延層。圖3是描繪光輸出與第一勢(shì)壘層的Al含量的關(guān)系的圖。除第一勢(shì)壘層之外的勢(shì)壘層具有相同的組分。利用原子探針來測(cè)量各個(gè)勢(shì)壘層的Al含量，其它勢(shì)壘層包含大約20%的Al。
[0057]參照?qǐng)D3，當(dāng)?shù)谝粍?shì)壘層的Al含量比其它勢(shì)壘層的Al含量高14%時(shí)，發(fā)光裝置具有相對(duì)高的光輸出。另一方面，當(dāng)?shù)谝粍?shì)魚層不包含Al時(shí),發(fā)光裝置具有相對(duì)低的光輸出。另外，當(dāng)?shù)谝粍?shì)壘層包含大約47%的鋁(比其它勢(shì)壘層的Al含量高27%)時(shí)，發(fā)光裝置樣品具有比其它發(fā)光裝置樣品少的光輸出，在所述其它發(fā)光裝置樣品中，第一勢(shì)壘層具有與其它勢(shì)壘層的相同的Al含量。
[0058]實(shí)驗(yàn)示例2
[0059]為了檢查光輸出根據(jù)最靠近η型接觸層27的第一勢(shì)壘層39b的厚度的光變化，除了第一勢(shì)壘層的厚度之外，在相同的條件下通過MOCVD來生長(zhǎng)外延層。圖4是描繪光輸出與第一勢(shì)壘層的厚度的關(guān)系的圖。除了第一勢(shì)壘層和最靠近P型接觸層43的最末勢(shì)壘層之外的所有勢(shì)壘層形成為大約45A的厚度，最末勢(shì)壘層形成為大約75A的相對(duì)厚的厚度。此外，第一勢(shì)壘層具有大約34%的Al含量，其它勢(shì)壘層具有大約20%的Al含量。
[0060]參照?qǐng)D4，當(dāng)?shù)谝粍?shì)壘層具有與其它勢(shì)壘層相同的45人的厚度時(shí)，發(fā)光裝置具有相對(duì)高的光輸出。另一方面，當(dāng)?shù)谝粍?shì)壘層具有25人的厚度時(shí)，發(fā)光裝置具有相對(duì)低的光輸出，甚至在第一勢(shì)壘層具有75A的厚的厚度的情況下，發(fā)光裝置具有相對(duì)低的光輸出。
[0061]在相關(guān)領(lǐng)域中的近紫外發(fā)光裝置中，η型接觸層由AlGaN形成。由于占據(jù)近UV發(fā)光裝置的除基底以外的大部分厚度的接觸層由AlGaN形成，因此能夠防止由光吸收引起的光損失，但由于近UV發(fā)光裝置中的外延層結(jié)晶質(zhì)量低，因此難以改善光輸出或光提取效率。根據(jù)實(shí)施例，由于η型接觸層和P型接觸層的大部分或全部由氮化鎵形成，因此能夠改善活性區(qū)域的結(jié)晶質(zhì)量。因此，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光裝置可以通過防止由光吸收導(dǎo)致的光損失而具有改善的光輸出。
[0062]此外，由于第一勢(shì)壘層包含比其它勢(shì)壘層多的Al的量，因此根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光裝置可具有進(jìn)一步改善的光輸出。此外，近紫外發(fā)光裝置能夠通過加強(qiáng)η型和ρ型接觸層的結(jié)晶質(zhì)量來減少由光吸收導(dǎo)致的光損失。
[0063]本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以在本發(fā)明中作出各種修改和變形。因此，本發(fā)明意圖涵蓋對(duì)本發(fā)明做出的修改和變形，只要它們落入權(quán)利要求及其等同物的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光裝置，包括: η型接觸層，包括GaN層； P型接觸層，包括GaN層；以及 活性區(qū)域，包括設(shè)置在η型接觸層與P型接觸層之間的多量子阱結(jié)構(gòu)，活性區(qū)域被構(gòu)造為發(fā)射波長(zhǎng)為365nm至309nm的近紫外光。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，多量子阱結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域包括勢(shì)壘層和阱層，勢(shì)壘層包括AlGaN，最靠近η型接觸層的第一勢(shì)壘層包含比其它勢(shì)壘層多2%至4%的Al。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中: 阱層包括InGaN，并發(fā)射波長(zhǎng)為375nm至390nm的近紫外光；除了第一勢(shì)壘層之外的勢(shì)壘層包括包含15%至25%的Al和I %或更少的In的Al InGaN。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其中，第一勢(shì)壘層包括包含30%至40 %的Al和I %或更少的In的Al InGaN。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，P型接觸層包括: 第一高密度摻雜層； 第二高密度摻雜層；以及 低密度摻雜層，設(shè)置在第一高密度摻雜層與第二高密度摻雜層之間。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置，其中，低密度摻雜層比第一高密度摻雜層和第二高密度摻雜層厚。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，η型接觸層包括: 第一 GaN層； 第二 GaN層；以及 中間層，包括多層結(jié)構(gòu)并設(shè)置在第一 GaN層與第二 GaN層之間。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其中，中間層包括交替堆疊的AlInN和GaN層。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置還包括: 超晶格層，設(shè)置在η型接觸層與活性區(qū)域之間；以及 電子注入層，設(shè)置在超晶格層與活性區(qū)域之間，電子注入層包括比超晶格層高的η型雜質(zhì)慘雜S度。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其中，超晶格層包括順序堆疊的InGaN/InGaN結(jié)構(gòu)，電子注入層包括GaN或InGaN。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置還包括設(shè)置在η型接觸層與超晶格層之間的未摻雜的GaN層。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置還包括: 低密度GaN層，設(shè)置在未摻雜的GaN層與超晶格層之間，低密度GaN層以比η型接觸層低的密度摻雜有η型雜質(zhì)；以及 高密度GaN層，設(shè)置在低密度GaN層與超晶格層之間，高密度GaN層以比低密度GaN層高的密度摻雜有η型雜質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01L33/32GK104205367SQ201380017852
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】韓昌錫, 金華睦, 崔孝植, 高美蘇, 李阿蘭澈 申請(qǐng)人:首爾偉傲世有限公司