紫外發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】提供了一種紫外發(fā)光二極管。發(fā)光二極管包括介于n型氮化物基半導(dǎo)體層和p型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)，其中所述有源區(qū)包括多個包含Al的阻擋層，多個包含Al的阱層且其與阻擋層交替排列，和至少一個調(diào)節(jié)層。每個調(diào)節(jié)層位于阱層和阻擋層之間并鄰近阱層，且其由二元氮化物半導(dǎo)體制成。調(diào)節(jié)層的設(shè)計可以減少有源區(qū)的應(yīng)力，因此使得阱層和/或阻擋層的組成得到均一的控制。
【專利說明】紫外發(fā)光二極管
[0001]本實用新型以韓國專利申請N0.10-2013-0145122為優(yōu)先權(quán)并主張其權(quán)益，該韓國專利申請的申請日為2013年11月27日，其在這里以引用的方式并入本實用新型，就如在本實用新型中詳盡描述。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實用新型涉及一種無機半導(dǎo)體發(fā)光二極管，并且更特別地，涉及氮化物基紫外(UV)發(fā)光二極管和制備其的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]通常地，發(fā)射波長范圍為200nm到365nm的紫外光的發(fā)光二極管可以被用于多種用途，包括滅菌裝置或生物氣溶膠熒光檢測裝置的激勵源。
[0004]這樣的氮化物基UV發(fā)光二極管通常生長在生長襯底上，例如藍寶石襯底或氮化鋁襯底。另外，最近已經(jīng)提出了關(guān)于制備垂直型UV發(fā)光二極管的技術(shù)(見W02008/054995)。
[0005]與通常的近紫外或藍光發(fā)光二極管不同，發(fā)射相對遠的紫外光的發(fā)光二極管包括包含Al的阱層，例如AlGaN。由此，阻擋層或接觸層包含了比阱層更多量的Al，使其具有比阱層更寬的帶隙。
[0006]圖1是顯示了制備通常的紫外發(fā)光二極管的方法的剖面示意圖，且圖2是圖1的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖。
[0007]參考圖1和2，緩沖層23，和AlN層25、η型AlGaN層27、有源區(qū)的多量子阱結(jié)構(gòu)30和P型AlGaN層31依次形成于襯底21上。
[0008]襯底21是藍寶石襯底，且緩沖層23作為激光剝離過程的犧牲層，其通常由GaN制成。緩沖層23可以包括核層和高溫緩沖層，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的。
[0009]如現(xiàn)有技術(shù)已知的，支撐襯底連接到P型AlGaN層31的上表面，且襯底21通過激光剝離來移除。另外，緩沖層23和AlN層25還可以移除以暴露η型AlGaN層27的表面。
[0010]這里，有源區(qū)30具有多量子阱結(jié)構(gòu)，其中阻擋層30b和阱層30w交替堆疊在另一個之上。在有源區(qū)30中，最下的層和最上的層可以是阻擋層30b或阱層30w。
[0011]在傳統(tǒng)技術(shù)中，阻擋層30b和阱層30w由包含Al的氮化物基半導(dǎo)體制成，例如AlGaN或Al InGaN。當(dāng)AlGaN層或Al InGaN層堆疊在另一個之上時，每一層的殘余應(yīng)力引起了相比InGaN/GaN的情況更明顯的帶彎曲現(xiàn)象。結(jié)果，紫外發(fā)光二極管的內(nèi)部量子效率降低，且隨著增長的電流，光的波長出現(xiàn)顯著的變化。另外，當(dāng)準(zhǔn)確的厚度控制失敗時，在有源區(qū)30上形成的層，例如P型AlGaN層31，會遭受破裂，通過這引起發(fā)光二極管的故障。
[0012]另一方面，在傳統(tǒng)技術(shù)中，阻擋層和阱層由AlGaN或AlInGaN制成。阻擋層或阱層通常具有非常小的納米尺寸的厚度。當(dāng)薄層由AlGaN或AlInGaN層制成，生長的層的組成強烈的依賴于在其下形成的層的組成。即是，甚至當(dāng)AlGaN層在相同的條件下生長，在AlGaN層下面的氮化物基的半導(dǎo)體層的組成變化引起生長的AlGaN層具有不同的組成。
[0013]因此，在逐次的或晶片到晶片的條件下制備具有均一的光電特性的發(fā)光二極管是困難的，并且就光電性質(zhì)而言，用同樣的晶片制備的發(fā)光二極管顯示出顯著的不同。
實用新型內(nèi)容
[0014]本實用新型的一個方面提供了一種氮化鎵基的紫外發(fā)光二極管，其可以阻止晶體缺陷的產(chǎn)生，例如破裂，以及制備其的方法。
[0015]本實用新型的另一方面提供了一種發(fā)光二極管，其使得阱層和/或阻擋層的組成得到了均一的控制，以及制備其的方法。
[0016]本實用新型的另一方面提供了一種紫外發(fā)光二極管，其顯示了均一的光電特性，以及制備其的方法。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個方面，一種紫外發(fā)光二極管包括:介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)，其中所述有源區(qū)包括多個包含Al的阻擋層，多個包含Al的阱層且其與阻擋層交替堆疊，和至少一個調(diào)節(jié)層。每個調(diào)節(jié)層位于阱層和阻擋層之間，鄰接阱層且由二元氮化物半導(dǎo)體制成。
[0018]調(diào)節(jié)層的設(shè)置可以減少有源區(qū)的應(yīng)力，同時使得阱層和/或阻擋層的組成得到均一的控制。
[0019]二元氮化物半導(dǎo)體可以包括GaN或Α1Ν。特別地，AlN具有比阱層寬的帶隙，且因此不會吸收阱層產(chǎn)生的光，由此減少了光損失。
[0020]在一個實施例中，所述至少一個調(diào)節(jié)層可以包括鄰接阱層的阱-調(diào)節(jié)層，其位于阱層的朝向N型氮化物基半導(dǎo)體層的一側(cè)。
[0021]在一個實施例中，所述至少一個調(diào)節(jié)層可以包括鄰接阻擋層的阻擋-調(diào)節(jié)層，其位于阻擋層的朝向N型氮化物基半導(dǎo)體層的一側(cè)。
[0022]所述至少一個調(diào)節(jié)層可以包括阱-調(diào)節(jié)層和阻擋-調(diào)節(jié)層。
[0023]所述阻擋層可以具有恒定的組成，但不限于此?？勺儞Q的，阻擋層可以具有梯度的組成。在一個實施例中，鄰近阱-調(diào)節(jié)層的阻擋層可以為梯度組成的層，其具有向著阱-調(diào)節(jié)層增加的Al含量。
[0024]多個阻擋層和講層可以由AlInGaN或AlGaN制成。另外，每個η型氮化物基導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層可以包括AlInGaN或AlGaN層。
[0025]根據(jù)本實用新型的另一方面，一種紫外發(fā)光二極管包括:介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)，其中所述有源區(qū)包括多個包含Al的阻擋層和多個包含Al的阱層，且其與阻擋層交替堆疊，至少一個阻擋層包括梯度-組成層，其形成于阱層之間并具有向著P型氮化物基半導(dǎo)體層增加的Al含量。進一步地，位于P型氮化物半導(dǎo)體層一側(cè)的梯度-組成層的遠端由AlN形成。
[0026]梯度-組成層的遠端設(shè)置為由AlN形成，這有利于控制在其上形成的阱層的組成。
[0027]另外，紫外發(fā)光二極管可以進一步包括二元氮化物半導(dǎo)體的調(diào)節(jié)層，其形成于有源區(qū)和η型氮化物半導(dǎo)體層之間，且鄰接有源區(qū)。鄰接有源區(qū)的調(diào)節(jié)層可以由GaN或AlN制成。
[0028]多個阱層可以由AlInGaN或AlGaN制成。另外，多個阻擋層可以包括AlInGaN或AlGaN0
[0029]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種制備包括介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)的紫外發(fā)光二極管的方法。所述方法包括:在襯底上生長η型氮化物基半導(dǎo)體層；通過在η型氮化物基半導(dǎo)體層上交替的生長多個包含Al的阻擋層和多個包含Al的阱層來制備有源區(qū)；和在有源區(qū)上生長P型氮化物基半導(dǎo)體層。另外，有源區(qū)的制備可以包括在生長至少一個阱層或至少一個阻擋層之前生長調(diào)節(jié)層，且調(diào)節(jié)層由二元氮化物半導(dǎo)體制成。
[0030]在阱層或阻擋層生長之前，生長二元氮化物半導(dǎo)體的調(diào)節(jié)層，通過其生長在其上的阱層或阻擋層的組成可以被容易的控制。
[0031]調(diào)節(jié)層可以由GaN或AlN制成。特別地，AlN具有比阱層寬的帶隙，且因此不會吸收阱層產(chǎn)生的光，通過此減少了光損失。
[0032]有源區(qū)的制備可以包括在每個阱層和阻擋層的生長之前生長所述調(diào)節(jié)層。
[0033]多個阻擋層和多個阱層可以由AlInGaN或AlGaN制成。
[0034]根據(jù)本實用新型的又一方面，提供了一種制備包括介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)的紫外發(fā)光二極管的方法。所述方法包括:在襯底上生長η型氮化物基半導(dǎo)體層；通過在η型氮化物基半導(dǎo)體層上交替生長多個包含Al的阻擋層和多個包含Al的阱層來制備有源區(qū)；和在有源區(qū)上生長P型氮化物基半導(dǎo)體層。另外，在多個阻擋層之中，位于阱層之間的至少一個阻擋層可以形成為梯度-組成的層，其在阱層上具有向著P型氮化物基半導(dǎo)體層增加的Al含量，并且所述梯度-組成的層的遠端可以具有AlN的組成。
[0035]梯度-組成的層的遠端的設(shè)置為具有AlN的組成，這有利于控制在其上形成的阱層的組成。
[0036]多個阻擋層和多個講層可以由AlInGaN或AlGaN形成。
[0037]另外，制備紫外發(fā)光二極管的方法進一步包括在制備有源區(qū)之前制備二元氮化物半導(dǎo)體的調(diào)節(jié)層。二元氮化物半導(dǎo)體可以為GaN或Α1Ν。
[0038]根據(jù)本實用新型的實施例，調(diào)節(jié)層在阱層或阻擋層生長之前生長，通過其在其上生長的阱層或阻擋層的組成可以被容易地控制。另外，對阱層和阻擋層的組成的均一控制提供了一種氮化鎵基紫外發(fā)光二極管，其可以阻止結(jié)晶缺陷的產(chǎn)生，例如破裂。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]本實用新型的上述和其他方面、特征和益處通過以下的實施例，并結(jié)合附圖的詳細描述將變得更為清楚，其中:
[0040]圖1為顯示了制備通常的紫外發(fā)光二極管的方法的剖面示意圖；
[0041]圖2為圖1所示的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖；
[0042]圖3為根據(jù)本實用新型的一個實施例的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖；
[0043]圖4為根據(jù)本實用新型的另一個實施例的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖；
[0044]圖5Α和圖5Β為根據(jù)圖3和圖4的實施例制備的樣品的截面的TEM顯微圖；
[0045]圖6Α和圖6Β為采用了調(diào)節(jié)層或梯度_組成層的測試樣品的平面顯微圖；
[0046]圖7Α和圖7Β為通過傳統(tǒng)技術(shù)制備的測試樣品的平面顯微圖；
[0047]圖8為描繪了通過傳統(tǒng)技術(shù)制備的晶片組和根據(jù)本實用新型的一個實施例制備的晶片組的光致發(fā)光波長分布的曲線圖；和
[0048]圖9為描繪了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)和根據(jù)本實用新型的一個實施例制備的晶片的PL強度。

【具體實施方式】
[0049]在下文中，將參考附圖對本實用新型的實施例進行詳細描述。以下的實施例通過示例的方式提供，以便向本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員充分傳達本實用新型的精神。因此，本實用新型不限于這里公開的實施例且還可以以不同形式實施。在附圖中，寬度、長度、厚度和類似元件可以為了便利進行夸張。在整個說明書中，相同的符號表示具有相同或相似功能的相同元件。
[0050]圖3為根據(jù)本實用新型的一個實施例的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖。
[0051]參考圖3，根據(jù)本實用新型的實施例的紫外發(fā)光二極管包括介于η型氮化物基半導(dǎo)體層27和P型氮化物基半導(dǎo)體層31之間的有源區(qū)50。紫外發(fā)光二極管可以包括生長襯底21或支撐襯底，如圖1所示。
[0052]每個η型氮化物基半導(dǎo)體層27和ρ型氮化物基半導(dǎo)體層27由氮化物基半導(dǎo)體層制成，其具有比有源區(qū)30w更寬的帶隙。每個η型氮化物基半導(dǎo)體層27和ρ型氮化物基半導(dǎo)體層31可以包括包含Al的層，例如，AlInGaN層或AlGaN層。
[0053]有源區(qū)50包括多個阻擋層30b，多個講層30w，和調(diào)節(jié)層30cb、30cw。調(diào)節(jié)層30cb、30cw包括講-調(diào)節(jié)層30cw和阻擋-調(diào)節(jié)層30cb。
[0054]阻擋層30b和阱層30w交替排列以形成多量子阱結(jié)構(gòu)。阱層30w由氮化物基半導(dǎo)體形成，發(fā)射想要的波長范圍的紫外光，例如在200nm到365nm范圍內(nèi)。在一個實施例中，講層30w可以由氮化物基半導(dǎo)體形成，發(fā)射波長范圍為250nm到340nm的紫外光。講層30w包含Al并且可以由Al InGaN或AlGaN形成。
[0055]阻擋層30b由具有比阱層30w寬的帶隙的氮化物基半導(dǎo)體形成。阻擋層30b包含Al并且可以由Al InGaN或AlGaN形成。每個阻擋層30b可以形成為恒定組成(組分)，但不限于此。至少一個阻擋層30b可以具有不同組成的層的堆疊結(jié)構(gòu)，并且可以為梯度-組成(組分)的層。特別地，位于阱層30w之間的阻擋層30b可以形成為梯度-組成的層。
[0056]每個調(diào)節(jié)層30cb，30cw被放置在阱層30w和阻擋層30b之間，并鄰近它們。阱-調(diào)節(jié)層30cw鄰接阱層30w，位于η型氮化物基半導(dǎo)體層27的一側(cè)。另一方面，阻擋-調(diào)節(jié)層30cb鄰接阻擋層30b，位于η型氮化物基半導(dǎo)體層27的一側(cè)。
[0057]調(diào)節(jié)層30cb、30cw可以由二元氮化物基半導(dǎo)體層形成，例如，GaN或Α1Ν。因為調(diào)節(jié)層30cb、30cw是二元氮化物基半導(dǎo)體層，調(diào)節(jié)層30cb、30cw具有比三元或四元氮化物基半導(dǎo)體層更均一的組成。在一個實施例中，調(diào)節(jié)層30cb、30cw可以由AlN形成。AlN具有比阱層30w更寬的帶隙，且因此不會吸收光，通過此減少光損失。
[0058]在該實施例中，紫外發(fā)光二極管可以具有垂直型結(jié)構(gòu)，但不限于此?？勺儞Q地，紫外發(fā)光二極管可以具有橫向型結(jié)構(gòu)。在垂直型結(jié)構(gòu)中，紫外發(fā)光二極管可以包括支撐襯底用來支撐氮化物基半導(dǎo)體層27，50，31。另一方面，在橫向型結(jié)構(gòu)中，紫外發(fā)光二極管會包括生長襯底以生長氮化鎵基半導(dǎo)體層27，50，31。
[0059]在該實施例中，阱-調(diào)節(jié)層30cw分別鄰接所有的阱層30w。然而，應(yīng)該理解本實用新型不限于此?？勺儞Q地，阱-調(diào)節(jié)層30cw可以形成為鄰接一些阱層30w或單獨的阱層30wo另外，雖然阻擋-調(diào)節(jié)層30cb被顯示為分別鄰接所有的阻擋層30b，本實用新型不限于此?？勺儞Q的，阻擋-調(diào)節(jié)層30cb可以形成為鄰接一些阻擋層30b或單獨的阻擋層30b。
[0060]接著，將描述一種制備根據(jù)以上實施例的紫外發(fā)光二極管的方法。
[0061]首先，在襯底21上生長η型氮化物基半導(dǎo)體層27，如圖1所示。在生長η型氮化物基半導(dǎo)體層27之前，如【背景技術(shù)】中提到的半導(dǎo)體層，例如，緩沖層23、AlN層25等，可以被生長。在η型氮化物基半導(dǎo)體層27的制備之前，在襯底21上制備的層可以以不同方式修飾，且可以制備不同的本領(lǐng)域已知的層，如果需要的話。
[0062]η型氮化物基半導(dǎo)體層27可以通過金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)來生長。η型氮化物基半導(dǎo)體層27可以由單層或多層組成，并且包括AlInGaN層或AlGaN層。
[0063]在η型氮化物基半導(dǎo)體層27上生長有源區(qū)50。有源區(qū)50由交替的生長多個包含Al的阻擋層30b和多個包含Al的講層30w制備。這里，調(diào)節(jié)層30cb在阻擋層30b的制備之前制備，并且講-調(diào)節(jié)層30cw在講層30w的制備之前制備。調(diào)節(jié)層30cb、30cw由二元氮化物基半導(dǎo)體制成，例如，GaN或A1N。
[0064]采用這種結(jié)構(gòu)，甚至例如，當(dāng)形成在阻擋層30b下面的η型氮化物基半導(dǎo)體層27或阱層30w的層的組成被改變，所有的阻擋層30b可以生長在阻擋-調(diào)節(jié)層30cb上，具有均一的組成。因此，獲得對阻擋層30b的組成的容易的控制是可能的。
[0065]另外，甚至例如，當(dāng)形成在阱層30cw下面的阻擋層30b的層的組成被改變，所有的阱層30w可以生長在阱調(diào)節(jié)層30cw上，具有均一的組成。因此，獲得對阱層30w的組成的容易的控制是可能的。
[0066]然后，ρ型氮化物基半導(dǎo)體層31生長在有源區(qū)50上。ρ型氮化物基半導(dǎo)體層31可以由單層或多層構(gòu)成，并且包括AlInGaN層或AlGaN層。
[0067]紫外發(fā)光二極管可以具有橫向型或垂直型結(jié)構(gòu)，且本文省略它們的細節(jié)描述。
[0068]根據(jù)本實用新型，阱-調(diào)節(jié)層30cw和/或阻擋-調(diào)節(jié)層30cb的設(shè)計能夠容易地控制阱層30w和/或阻擋層30b的組成。因此，有源區(qū)50具有減少的殘余應(yīng)力，通過此阻止了生長在有源區(qū)50上的ρ型氮化物基半導(dǎo)體層31的晶體缺陷(例如破裂)的產(chǎn)生。進一步地，獲得阱層30w和/或阻擋層30b的組成的均一控制是可能的。結(jié)果，不止以同樣的晶片制備的發(fā)光二極管，在逐次或晶片對晶片條件下制備的發(fā)光二極管都顯示出均一的光電特性。
[0069]圖4是根據(jù)本實用新型的另一實施例的紫外發(fā)光二極管的有源區(qū)的放大剖面圖。
[0070]參考圖4，根據(jù)此實施例的紫外發(fā)光二極管包括介于η型氮化物基半導(dǎo)體層27和P型氮化物基半導(dǎo)體層31之間的有源區(qū)60。如圖1所示，紫外發(fā)光二極管還可以包括生長襯底21或支撐襯底。
[0071]η型氮化物基半導(dǎo)體層27，ρ型氮化物基半導(dǎo)體層27，生長襯底21，和支撐襯底與參考圖3描述的那些是相同的，并且因此重復(fù)的描述將被省略。
[0072]有源區(qū)60包括多個阻擋層30b，30gb和多個阱層30w。
[0073]阻擋層30gb和阱層30w交替排列以形成多量子阱結(jié)構(gòu)。阱層30w與參考圖3的那些相同，省略了它們的詳細描述。阻擋層30gb由氮化物基半導(dǎo)體制成，具有比阱層30w更寬的帶隙。阻擋層30gb包含Al，并由AlInGaN或AlGaN制成。
[0074]每個阻擋層30gb特別地放置在阱層30w之間，且形成了具有增加的Al含量的梯度-組成的層。梯度組成的層30gb的遠端位于ρ型氮化物基半導(dǎo)體層31的一側(cè)，由AlN制成。梯度-組成的層30gb的遠端由AlN制成的設(shè)計能夠容易的控制在其上生長的阱層30w的組成。
[0075]在一個實施例中，有源區(qū)60可以進一步包括鄰近η型氮化物基半導(dǎo)體層27的阻擋層30b。阻擋層30b與參考圖3描述的阻擋層30b相同，且可以為例如恒定組成的層。這種情況下，阻擋-調(diào)節(jié)層30cb可以鄰接阻擋層30b，在η型氮化物基半導(dǎo)體層27的一側(cè)。另外，雖然在附圖中沒有顯示，阱-調(diào)節(jié)層30cw可以位于阻擋層30b和阱層30w之間，位于阻擋層30b上，如圖3所示。
[0076]在另一實施例中，阱層30w可以位于鄰近η型氮化物基半導(dǎo)體層27。這種情況下，阱-調(diào)節(jié)層30cw(見圖3)可以鄰接阱層30w，在η型氮化物基半導(dǎo)體層27 —側(cè)。
[0077]在該實施例中，紫外發(fā)光二極管可以具有橫向型結(jié)構(gòu)或垂直型結(jié)構(gòu)，如參考圖3所描述的。
[0078]在該實施例中，除了鄰近η型氮化物基半導(dǎo)體層27的阻擋層30b，所有的阻擋層30gb由梯度-組成的層構(gòu)成。然而，本實用新型并不局限于此。即是，一些阻擋層或單獨的阻擋層可以具有梯度組成，且剩下的阻擋層可以具有恒定組成。另外，有源區(qū)60可以具有含有不同組成的層的堆疊結(jié)構(gòu)。另外，有源區(qū)60可以同時包括調(diào)節(jié)層30cw和30cb以及為梯度-組成的層的阻擋層30gb。
[0079]接著，將描述一種制備根據(jù)該實施例的紫外發(fā)光二極管的方法。
[0080]制備根據(jù)該實施例的紫外發(fā)光二極管的方法與參考圖3的制備方法相似，除了有源區(qū)60，并且因此將僅描述它們之間的不同。
[0081]在η型氮化物基半導(dǎo)體層27在襯底21生長之后，有源區(qū)60生長在η型氮化物基半導(dǎo)體27上。有源區(qū)60通過交替生長多個包含Al的阻擋層30b，30gb和多個包含Al的講層30w來制備。阻擋層30b可以被省去。多個講層30w可以由AlInGaN或AlGaN制成。
[0082]另外，阻擋層30b，30gb可以由AlInGaN或AlGaN制成。另外，在阻擋層30b，30gb之中，每個阻擋層30gb可以位于阱層30w之間，可以形成位于阱層30w上的梯度-組成的層，具有增加的Al含量，并且梯度-組成的層30w的遠端由AlN制成。例如，阻擋層30gb的生長可以完成以具有AlN的組成，通過增加阱層30w的Al含量，同時減少其中Ga或In的含量。具有AlN的梯度-組成的層的制備可以減少有源區(qū)60內(nèi)的殘余應(yīng)力。另外，梯度-組成的層的遠端由AlN組成的設(shè)計可以便利地控制制備在阻擋層30gb上的阱層30w的組成。
[0083]根據(jù)本實用新型，具有梯度組成的阻擋層30的設(shè)計，其能夠獲得對阱層30w的組成的均一控制。結(jié)果，不僅在相同的晶片上制備的發(fā)光二極管，而且在逐次或晶片對晶片條件下制備的發(fā)光二極管都顯示出均一的光電特性。
[0084]圖5A和圖5B分別是根據(jù)圖3和圖4的實施例制備的樣品的截面的TEM顯微圖。
[0085]參考圖5A，每個阱層30w和阻擋層30b由AlGaN制成。因為阻擋層30b比阱層30w包含較高含量的Al，阻擋層30b比阱層30w顯示出更深的灰色。另一方面，可以看出調(diào)節(jié)層30cw, 30cb形成在阻擋層30b和講層30w之間。調(diào)節(jié)層30cw, 30cb包括講-調(diào)節(jié)層30cw和阻擋_調(diào)節(jié)層30cb。這些調(diào)節(jié)層30cw, 30cb由AlN制成。
[0086]參考圖5B，阱層30w由AlGaN制成，阻擋層30b為梯度-組成的層。阻擋層30b的遠端由AlN制成，且因此在TEM顯微圖中呈現(xiàn)黑色。阻擋層30b的遠端的組成為A1N，其通過從阱層30w的組成連續(xù)地增加Al含量制成。在到達AlN的組成后，阻擋的生長可以繼續(xù)，通過此提供了具有恒定厚度的AlN層。
[0087]圖6A和圖6B是采用了調(diào)節(jié)層或梯度_組成的層的測試樣品的平面光學(xué)顯微圖。
[0088]測試樣品制備為證實調(diào)節(jié)層或梯度-組成的層在多量子阱結(jié)構(gòu)中對應(yīng)力的影響。因此，未制備摻雜的層，例如η型氮化物基半導(dǎo)體層或ρ型氮化物基半導(dǎo)體層。
[0089]為了制備圖6Α的測試樣品，GaN緩沖層生長在藍寶石襯底上，接著交替的生長具有較高Al含量的AlGaN層和具有較低Al含量的AlGaN層以形成如圖5Α所示的結(jié)構(gòu)，并且最終生長具有0.1 μ m厚度的AlGaN層。另外，在含有較高Al含量的AlGaN層和較低Al含量的AlGaN層生長之前，形成作為調(diào)節(jié)層的AlN層。
[0090]另一方面，圖6B的測試樣品以與制備圖6A的測試樣品相同的方法制備，除了包含較高Al含量的AlGaN層形成為梯度-組成的層，如圖5B所示。另外，梯度_組成的層的遠端形成為由AlN組成，而不是形成作為調(diào)節(jié)層的AlN層。
[0091]如圖6A和圖6B中可以看到的，從采用了調(diào)節(jié)層或遠端由AlN形成的梯度-組成的層的測試樣品中沒有觀察到破裂。
[0092]圖7A和圖7B為通過傳統(tǒng)技術(shù)制備的測試樣品的平面顯微圖。
[0093]圖7A的測試樣品用與圖6A中的測試樣品的制備方法相同的方法制備，除了沒有制備調(diào)節(jié)層。圖7A的測試樣品用與圖6A中的測試樣品的制備方法相同的方法制備，除了最后的梯度-組成的層的成分為AlGaN，而不是A1N。
[0094]參考圖7A和圖7B，在傳統(tǒng)技術(shù)制備的每個測試樣品中的最上層都觀察到多個破裂。圖7B的測試樣品包括梯度-組成的層，相比圖7A的測試樣品具有改進的表面，但是仍然有多個破裂。
[0095]因此，當(dāng)通過傳統(tǒng)技術(shù)制成多量子阱結(jié)構(gòu)時，由于多量子阱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，會在多量子阱結(jié)構(gòu)上的P型氮化物基半導(dǎo)體層產(chǎn)生多個破裂。相反，當(dāng)如本實用新型的實施例中的調(diào)節(jié)層或具有AlN構(gòu)成的遠端的梯度-組成的層被制備時，它能夠減少多量子阱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。結(jié)果，能夠阻止形成在其上的P型氮化物基半導(dǎo)體層中的破裂的產(chǎn)生。
[0096]圖8是描繪根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)制備的晶片組和本實用新型的一個實施例制備的晶片組的光致發(fā)光(PL)波長分布的曲線圖。
[0097]在每個比較示例I和示例中，具有30個藍寶石襯底放置在同樣的室中用于金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)，外延層在同樣的條件下以同樣的時間生長。在示例中，晶片通過在制備阱層和阻擋層之前制備阱-調(diào)節(jié)層和阻擋-調(diào)節(jié)層來制備，如參考圖3所描述的，且比較示例I中，晶片通過傳統(tǒng)技術(shù)制備，未制備調(diào)節(jié)層。除了調(diào)節(jié)層，示例中制備的每個層與比較示例中的每個層的生長條件相同。
[0098]參考圖8，雖然比較示例I和示例中的阱層在相同條件下生長，示例中的晶片顯示出比比較示例I中的晶片更短的峰值波長。另外，示例的晶片相比比較示例I的晶片顯示出更小的偏差。這些結(jié)果的獲得是由于在采用了 AlN調(diào)節(jié)層的阱層中的更均一的和更高的Al含量。
[0099]圖9是描繪通過傳統(tǒng)技術(shù)制備的晶片和根據(jù)本實用新型的一個實施例制備的晶片的PL強度的曲線圖。
[0100]這里，示例的晶片是選自圖8的示例制備的晶片組中的一個晶片，且比較示例2的晶片是通過調(diào)整阱層和阻擋層的組成制備的晶片，使其具有與示例相似的峰值波長。
[0101]在圖9中，可以看到示例的晶片比比較示例2的晶片具有更高的PL強度。示例的晶片的PL強度比比較示例2的晶片的PL強度高大約2倍。
[0102]雖然以上描述了本實用新型的一些實施例和特征，本實用新型并不局限于此，并且可以在不脫離本實用新型的范圍的情況下進行多種方式的修飾。因此，本實用新型的范圍僅通過所附的權(quán)利要求和等價物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述紫外發(fā)光二極管包括: 介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)， 所述有源區(qū)包括: 多個包含Al的阻擋層； 多個包含Al的阱層，且其與阻擋層交替排列；和 至少一個調(diào)節(jié)層，每個調(diào)節(jié)層位于阱層和阻擋層之間，鄰近阱層，且其由二元氮化物半導(dǎo)體制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述二元氮化物半導(dǎo)體包括AlN0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述至少一個調(diào)節(jié)層包括鄰接阱層的阱-調(diào)節(jié)層，位于阱層的朝向η型氮化物基半導(dǎo)體層的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，鄰接阱-調(diào)節(jié)層的阻擋層為梯度-組成的層，具有向著調(diào)節(jié)層增加的Al含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述至少一個調(diào)節(jié)層包括鄰接阻擋層的阻擋-調(diào)節(jié)層，位于阻擋層的朝向η型氮化物基半導(dǎo)體層的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個阻擋層和所述多個阱層由Al InGaN或AlGaN制成。
7.一種紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述紫外發(fā)光二極管包括: 介于η型氮化物基半導(dǎo)體層和P型氮化物基半導(dǎo)體層之間的有源區(qū)， 所述有源區(qū)包括: 多個包含Al的阻擋層；和 多個包含Al的阱層，且其與阻擋層交替排列， 至少一個阻擋層包括梯度-組成的層，形成于阱層之間，且具有向著P型氮化物基半導(dǎo)體層增加的Al含量， 其中位于P型氮化物基半導(dǎo)體層一側(cè)的梯度-組成的層的遠端由AlN制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述紫外發(fā)光二極管進一步包括: 二元氮化物半導(dǎo)體的調(diào)節(jié)層，位于有源區(qū)和η型氮化物基半導(dǎo)體層之間，且鄰接所述有源區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，鄰接所述有源區(qū)的調(diào)節(jié)層由AlN制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紫外發(fā)光二極管，其特征在于，所述多個阻擋層和所述多個阱層由Al InGaN或AlGaN制成。
【文檔編號】H01L33/32GK204243075SQ201420733931
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】樸起延, 許政勛, 金華睦, 韓昌錫, 崔孝植 申請人:首爾偉傲世有限公司