[发明专利]包含硼的III族氮化物发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件的领域，并且更具体地涉及III族氮化物发光器件。

背景技术

包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）和边发射激光器的半导体发光器件属于目前可获得的最高效光源。在制造能够跨越可见光谱操作的高亮度发光器件中当前感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，其也称为III族氮化物材料。典型地，利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术，通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物、复合物或者其它合适衬底上外延生长不同组份和掺杂剂浓度的半导体层叠层来制作III族氮化物发光器件。该叠层经常包括在衬底上方形成的掺杂有例如Si的一个或多个n型层、在所述一个或多个n型层上方形成的有源区域中的一个或多个发光层、以及在所述有源区域上方形成的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。在n型和p型区域上形成电接触。

经常在蓝宝石或SiC衬底上生长III族氮化物器件。在常规器件中，在衬底上生长n型GaN区域，接着是InGaN有源区域，接着是AlGaN或GaN p型区域。非III族氮化物衬底和III族氮化物层之间的晶格常数差异以及不同组份的III族氮化物层之间的晶格常数差异造成器件内的应变。由于晶格失配引起的应变能可以造成InGaN有源区域的缺陷和分解，这会造成不良器件性能。由于应变能是InGaN发光层组份（其确定应变的量）以及发光层厚度这二者的函数，在常规III族氮化物器件中厚度和组份二者受限制。

Ougazzaden等人的Bandgap bowing in BGaN thin films（BGaN薄膜中的带隙弯曲）, Applied Physics Letters 93, 083118 (2008)进行了关于“thin films of B_xGa_1-xN grown on AlN/sapphire substrates using metal-organic vapor phase epitaxy”（使用金属有机气相外延在AlN/蓝宝石衬底上生长的B_xGa_1-xN薄膜）的报道。例如参考摘要。“三元和四元氮化物层对于基于GaN的光电子器件的带隙工程是重要的。引入“轻”元素的硼可以在原理上补偿基于InGaN的发光器中由高份额的‘重’铟引起的应变，并且可以为在AlN和SiC衬底上生长的BGaN提供晶格匹配”。例如参考Ougazzaden等人的第1页第1栏的第1段。

发明内容

本发明的目的是提供一种III族氮化物器件，其中发光区域中的至少一个层包括硼。本发明的实施例包括一种III族氮化物半导体结构，其包括布置在n型区域和p型区域之间的发光区域。发光区域中的至少一个层为B_x(In_yGa_1-y)_1-xN。所述B_x(In_yGa_1-y)_1-xN层具有带隙能量和体晶格常数，该体晶格常数对应于与B_x(In_yGa_1-y)_1-xN发光层具有相同组份的弛豫层的晶格常数。与B_x(In_yGa_1-y)_1-xN层具有相同带隙能量的InGaN层具有对应于与InGaN层具有相同组份的弛豫层的晶格常数的体晶格常数。B_x(In_yGa_1-y)_1-xN层的体晶格常数小于InGaN层的体晶格常数。

附图说明

图1说明根据本发明的实施例的III族氮化物发光器件的一部分。

图2、3和4为对于根据本发明的实施例的III族氮化物器件的多个部分，理想带隙能量与位置的函数的曲线图。

图5为铝、硼、镓、铟和氮的二元、三元和四元合金的带隙能量与晶格常数的函数的曲线图。

图6为以倒装芯片配置安装在底座上的III族氮化物器件的一部分的截面视图。

图7为经封装的发光器件的分解视图。

图8为与GaN晶格匹配的BInGaN层的BN组份与InN组份的函数的曲线图。

具体实施方式