發(fā)光設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】發(fā)光設(shè)備
[0001]本專利文件要求2014年5月20日提交的第10-2014-0060231號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)、2014年9月26日提交的第10-2014-0129305號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)及2014年12月30日提交的第10-2014-0193540號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，且這些文獻(xiàn)的內(nèi)容以參考方式被結(jié)入口 ο
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本專利文件涉及發(fā)光設(shè)備及其制造方法。在示例性實(shí)施例中，提供了一種生長(zhǎng)具有低的表面接觸電阻的P型氮化物半導(dǎo)體的方法，并且提供了一種利用所述方法制造的發(fā)光設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如GaN的氮化物半導(dǎo)體具有優(yōu)秀的電磁特性，且被廣泛用于諸如發(fā)光二極管的發(fā)光設(shè)備。使用P-N結(jié)的氮化物半導(dǎo)體設(shè)備(諸如發(fā)光二極管)包括P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層。此時(shí)，P型半導(dǎo)體層和η型半導(dǎo)體層中的每一個(gè)均摻雜有導(dǎo)電類型確定雜質(zhì)，諸如Mg和Si。
[0004]通常，利用氮化物半導(dǎo)體的發(fā)光設(shè)備通過(guò)在生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)η型氮化物半導(dǎo)體層、活性層和P型氮化物半導(dǎo)體層來(lái)形成。在生長(zhǎng)發(fā)光二極管的過(guò)程中，通過(guò)將111族元素、V族元素及雜質(zhì)前驅(qū)物(諸如Mg)引入生長(zhǎng)腔來(lái)生長(zhǎng)P型氮化物半導(dǎo)體層。此時(shí)，Mg替代III族元素的位置，使得氮化物半導(dǎo)體被摻雜為P型。這種P型氮化物半導(dǎo)體層通常在氫氣環(huán)境下在生長(zhǎng)腔室中進(jìn)行生長(zhǎng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或者多提供一種選擇。
[0006]示例性實(shí)施例提供了一種發(fā)光設(shè)備，其能夠阻止Mg的外部擴(kuò)散，并且能夠提供一種包括具有低接觸電阻且因此低的正向電壓和高發(fā)光效率的P型氮化物半導(dǎo)體層。
[0007]示例性實(shí)施例提供了一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，其能夠防止在降低氮化物半導(dǎo)體生長(zhǎng)腔的內(nèi)部溫度的過(guò)程中P型氮化物半導(dǎo)體層的接觸電阻的增大。
[0008]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，一種制造發(fā)光設(shè)備的方法包括:在生長(zhǎng)襯底上生長(zhǎng)η型氮化物半導(dǎo)體層；在η型氮化物半導(dǎo)體層上生長(zhǎng)活性層；通過(guò)在第一溫度下向腔室引入III族元素源、V族元素源和P型摻雜物來(lái)在活性層上生長(zhǎng)P型氮化物半導(dǎo)體層；將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度，其中在冷卻過(guò)程的至少一部分中將P型摻雜物引入腔室。
[0009]相應(yīng)地，由于Mg的外部擴(kuò)散可以被阻止，因此能夠提供了一種包括具有低接觸電阻的P型氮化物半導(dǎo)體層的發(fā)光設(shè)備。
[0010]將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度可以包括在P型氮化物半導(dǎo)體層上形成包含P型摻雜物的擴(kuò)散阻擋層。
[0011]此外，P型摻雜物可以為Mg，擴(kuò)散阻擋層可以包括Mg和MgxNy中的至少一個(gè)。
[0012]在將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度的過(guò)程中，可以停止向腔室引入III族元素源，且可以保持引入V族元素源。
[0013]制造發(fā)光設(shè)備的方法可以進(jìn)一步包括，在將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度之后，將腔室內(nèi)部維持在第二溫度預(yù)定時(shí)間，其中可以在腔室內(nèi)部維持在第二溫度的時(shí)期的至少一部分中將P型摻雜物引入腔室，可以在將腔室內(nèi)部維持在第二溫度的同時(shí)生長(zhǎng)擴(kuò)散阻擋層。
[0014]另外，在將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度且將腔室內(nèi)部維持在第二溫度期間，可以持續(xù)引入V族元素源，且在P型氮化物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)過(guò)程中引入的V族元素源的流速可以高于或等于擴(kuò)散阻擋層生長(zhǎng)過(guò)程中引入的V族元素源的流速。
[0015]P型氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)過(guò)程中引入的P型摻雜物的流速可以高于或等于擴(kuò)散阻擋層生長(zhǎng)過(guò)程中引入的P型摻雜物的流速。
[0016]在擴(kuò)散阻擋層的形成過(guò)程中，P型摻雜物可以在多脈沖模式下被引入到腔室中，擴(kuò)散阻擋層可以包括其中富Mg的MgxNy層和貧Mg的Mg xNy層重復(fù)堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0017]此外，在擴(kuò)散阻擋層的形成過(guò)程中，III族元素源和P型摻雜物可以在多脈沖模式下被引入到腔室中，擴(kuò)散阻擋層可以包括其中MgxNy層和GaN層重復(fù)堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0018]該方法可以進(jìn)一步包括，在將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度的過(guò)程中，至少在將P型摻雜物引入腔室這段時(shí)期的至少一部分中單調(diào)降低III族元素源的流速。
[0019]在一些實(shí)施例中，在將腔室內(nèi)部從第一溫度冷卻至第二溫度的過(guò)程中，至少在將P型摻雜物引入腔室這段時(shí)期的至少一部分中以多脈沖模式將III族元素源引入腔室中，且在該多脈沖模式中，后續(xù)的脈沖可以具有比前一脈沖更短的持續(xù)時(shí)間。
[0020]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，發(fā)光設(shè)備包括:n型氮化物半導(dǎo)體層；設(shè)置在η型氮化物半導(dǎo)體層上的活性層；設(shè)置在活性層上的P型氮化物半導(dǎo)體層；以及設(shè)置在P型氮化物半導(dǎo)體層上的擴(kuò)散阻擋層。
[0021]擴(kuò)散阻擋層可以包括P型摻雜物。
[0022]P型摻雜物可以為Mg，擴(kuò)散阻擋層可以包括Mg和MgxNy中的至少一個(gè)。
[0023]另外，擴(kuò)散阻擋層可以包括其中具有第一濃度的Mg的MgxNy層和具有第二濃度的Mg的MgxNy層重復(fù)堆疊的結(jié)構(gòu)，第一濃度大于第二濃度。
[0024]擴(kuò)散阻擋層可以包括其中MgxNy層和GaN層重復(fù)堆疊的結(jié)構(gòu)。
[0025]擴(kuò)散阻擋層具有0.3nm-5nm的厚度。
[0026]GaN可以包括Mg。
[0027]發(fā)光設(shè)備可以進(jìn)一步包括設(shè)置在擴(kuò)散阻擋層上的P型電極，其中該P(yáng)型電極可以與擴(kuò)散阻擋層形成歐姆接觸。
[0028]根據(jù)所公開技術(shù)的實(shí)施例，可以防止P型摻雜物從P型氮化物半導(dǎo)體層向外擴(kuò)散，從而避免P型氮化物半導(dǎo)體層的接觸電阻的升高。
[0029]另外，由于可以提供根據(jù)所公開技術(shù)的P型氮化物半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)方法及利用該方法制造的發(fā)光設(shè)備，根據(jù)所公開技術(shù)的發(fā)光設(shè)備包括具有低接觸電阻的P型氮化物，且由此可以具有低的正向電壓和高的發(fā)光效率。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是說(shuō)明在生長(zhǎng)P型氮化物半導(dǎo)體層的典型的工藝中Mg向外擴(kuò)散的示意圖。
[0031]圖2和圖3是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的示例性制造方法的剖面圖。
[0032]圖4是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的示例性擴(kuò)散阻擋層的示意圖。
[0033]圖5是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的P型氮化物半導(dǎo)體層和擴(kuò)散阻擋層的示例性生長(zhǎng)方法的流程圖。
[0034]圖6至圖11是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)用新型其他實(shí)施例的P型氮化物半導(dǎo)體層和擴(kuò)散阻擋層的示例性生長(zhǎng)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在下面，將參照附圖詳細(xì)描述所公開技術(shù)的示例性實(shí)施方式。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，提供下列實(shí)施方式旨在幫助理解所公開技術(shù)的示例。由此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，所公開的技術(shù)不限于下列實(shí)施方式且可以以不同的方式來(lái)提供。另外，應(yīng)當(dāng)注意，這些附圖不具有精確比例，且某些尺寸(諸如寬度、長(zhǎng)度、厚度等)可以出于方便描述的目的而被夸大。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)元件(諸如層、膜、區(qū)域或襯底)被稱作形成于、放于或置于另一元件“上方”或“之上”時(shí)，它可以直接形成于、放于或置于該另一元件上，也可以存在中間元件。在整個(gè)說(shuō)明書中，類似的部件將被標(biāo)以相似的附圖標(biāo)記。
[0036]當(dāng)用Mg在具有氫氣環(huán)境的生長(zhǎng)腔室中對(duì)P型氮化物半導(dǎo)體層摻雜時(shí)，Mg的懸空鍵與氫元素結(jié)合，這會(huì)破壞Mg在氮化物半導(dǎo)體層中作為P型雜質(zhì)的作用。因此，Mg的摻雜濃度不會(huì)達(dá)到期望水平。為了克服這個(gè)問(wèn)題，公開的第US2007/007465號(hào)美國(guó)申請(qǐng)描述了一種將氫氣排出生長(zhǎng)腔室且對(duì)P型氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行退火的方法。
[0037]另外，P型氮化物半導(dǎo)體層的表面與P型電極形成歐姆接觸，P型氮化物半導(dǎo)體層的表面用P型雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)度摻雜(例如摻雜濃度為P型氮化物半導(dǎo)體內(nèi)部的摻雜濃度的10倍)。在半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)完成之后，在冷卻腔室的內(nèi)部或者對(duì)P型氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行退火的期間，由于腔室內(nèi)部與P型氮化物半導(dǎo)體層之間Mg濃度的差異，Mg發(fā)生擴(kuò)散。換言之，Mg從P型氮化物半導(dǎo)體層擴(kuò)散到腔室內(nèi)部，這導(dǎo)致P型氮化物半導(dǎo)體層與P型電極之間的接觸電阻變大。
[0038]當(dāng)P型氮化物半導(dǎo)體層與P型電極之間的接觸電阻變大時(shí)，所制備的發(fā)光設(shè)備的正向電壓變大。另外，接觸電阻的增大還會(huì)導(dǎo)致發(fā)光效