[发明专利]具有曲率控制层的III族氮化物发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有曲率控制层的III族氮化物装置。

背景技术

包含发光二极管（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装置属于目前可获得的最高效光源。在制造能够跨过可见光谱工作的高亮度发光装置中当前感兴趣的材料体系包含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，III族氮化物发光装置是通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物、复合物或者其它合适衬底上，利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术外延生长不同组份和掺杂剂浓度的半导体层叠层来制作。该叠层经常包含形成于衬底上方的掺杂有例如Si的一个或多个n型层，形成于所述一个或多个n型层上方的有源区中的一个或多个发光层，以及形成于该有源区上方的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。电学接触形成于n和p型区上。III族氮化物装置经常形成为倒置或倒装芯片装置，其中n和p接触都形成于半导体结构的同一侧面上，并且光从与接触相对的半导体结构的侧面被提取。

图1说明了在US6,194,742中更详细描述的倒装芯片III族氮化物装置。在第3栏第41行开始，如下描述图1中说明的装置：“界面层16被添加到发光二极管或者激光二极管结构以执行应变工程和杂质吸除的任务。掺杂有Mg、Zn、Cd的Al_xIn_yGa_1-x-yN层(0≤x≤1，0≤y≤1)可以用于该界面层。可替换地，当使用Al_xIn_yGa_1-x-yN(x>0)时，该界面层可以是未掺杂的。界面层也可包含AlInGaN、AlInGaP和AlInGaAs的合金以及GaN、GaP和GaAs的合金。在生长n型(GaN:Si)层18、有源区10和p型层22之前，界面层16直接沉积在缓冲层14顶部上。界面层的厚度在0.01–10.0μm范围变化，优选厚度范围为0.25–1.0μm。缓冲层14形成于衬底12上方。衬底12可以是透明的。金属接触层24A、24B分别沉积到p型层和n型层22、18。” 该优选实施例使用GaN:Mg和/或AlGaN用作界面层的组份。

发明内容

本发明的目的是在III族氮化物装置中包含曲率控制层。在一些实施例中，曲率控制层可以减小生长在蓝宝石衬底上的III族氮化物膜中的弯曲数量。

本发明的实施例包含一种半导体结构，其包含布置在n型区和p型区之间的III族氮化物发光层。该半导体结构进一步包含生长在第一层上的曲率控制层。该曲率控制层布置在该n型区和该第一层之间。该曲率控制层具有比GaN的理论a晶格常数小的理论a晶格常数。该第一层为基本上单晶层。

附图说明

图1说明III族氮化物发光装置，其具有布置在缓冲层和n型层之间的界面层。

图2说明根据本发明实施例的III族氮化物发光装置的一部分。

图3说明连接到底座的倒装芯片发光装置。

具体实施方式

III族氮化物装置经常生长在蓝宝石衬底上。生长在蓝宝石上的第一层包含任何缓冲层或成核层以及第一高质量的基本上单晶层，该第一层经常为GaN。由于GaN和蓝宝石之间的晶格和化学失配，生长在蓝宝石上的GaN发展应力。应力数量会取决于成核和合并条件。在生长该半导体结构之后，随着晶片冷却，由于与蓝宝石(7.5x10^-6/K)相比之下GaN的较小的热膨胀系数(5.6x10^-6/K)的原因，附加应力形成于该半导体结构中。在冷却期间出现的应力会部分地抵消由于晶格和化学失配引起的固有应力。

随着生长在蓝宝石上的半导体材料的厚度增大，晶片会弯曲以部分地补偿半导体材料中的压应力，使得当从顶部，即半导体结构生长于其上的表面观看时，晶片是凸起的。例如，具有大约几微米厚的半导体结构的装置的晶片会弯曲大约几十微米，其中该弯曲代表晶片边缘高度和中央高度之间的差异。弯曲是有问题的，因为在诸如光刻的工艺期间，弯曲数量必须被补偿。

依据本发明的实施例，在III族氮化物发光装置中包含至少部分地补偿弯曲的层。