[发明专利]生产III族氮化物半导体发光器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用织构化蓝宝石衬底生产呈现改善的光提取效率的III族氮化物半导体发光器件的方法。

发明背景

近来，III族氮化物半导体发光器件已被用于普通照明目的，并且强烈要求光提取效率的改善。一种用于改善光提取效率的公知方法是将具有c面主表面的蓝宝石衬底进行织构化，如在日本专利特许公开申请案(公告)第2003-318441或2007-19318中所公开的。当蓝宝石衬底为平坦的没有织构化时，与元件内部的蓝宝石衬底平行的方向的光传播局限于半导体层，并由于重复的多重反射而衰减。然而，水平方向的光传播可以通过在蓝宝石衬底上提供织构(texture)，而通过在垂直方向的反射和散射来发射到外部，使得光提取效率改善。

一种能想到的进一步改善光提取效率的途径是增加蓝宝石衬底的织构深度。然而，当织构深度增加时，在因位错的弯曲造成的位错集中的区域上生成大的凹陷(pit)。这种大的凹陷引起器件电气特性的退化，例如，静电击穿电压的降低。

此外，为了充分改善光提取效率，优选增加蓝宝石衬底上织构的深度，并且织构侧表面的倾斜角(凹入部分的侧表面或凸起部分的侧表面相对于蓝宝石衬底的主表面的角)落入40°至80°的范围内。然而，这种途径增加了蓝宝石衬底上不是c面的区域，导致晶体表面上凹陷的生成或不匀结晶度。这造成器件电气特性的退化，例如，静电击穿电压的降低。

本发明人的研究已显示，凹陷是因缓冲层的传质而生成的。当温度增加到在蓝宝石衬底上缓冲层的形成之后形成n接触层的温度时，缓冲层通过传质转移到蓝宝石衬底的c面。由此，在蓝宝石衬底上形成没有缓冲层的区域。由于存在有缓冲层和没有缓冲层的区域两者作为晶体生长的晶种，晶体缺陷在没有缓冲层的区域集中，并在其中生成凹陷，导致电气特性的退化，例如，静电击穿电压的降低。

内容技术

鉴于前述内容，本发明的一个目标是提供用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法中通过使用织构化蓝宝石衬底抑制凹陷生成，并且进一步改善光提取效率。

本发明通过解决以上问题而得以实现。其目的是提供用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，该方法中，当使织构的侧表面相对于蓝宝石衬底的主表面倾斜40°至80°时，抑制了晶体中的凹陷生成。

本发明的第一方面，提供一种用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，所述III族氮化物半导体发光器件包括顺序沉积在缓冲层上的由III族氮化物半导体制成的n型层、发光层以及p型层，所述缓冲层沉积在具有c面主表面的蓝宝石衬底上，所述主表面具有织构结构，所述方法包括：

在所述蓝宝石衬底上形成所述织构，以具有1μm至2μm的深度；

在较之形成所述n型层时的温度低20℃至80℃的温度下，在所述缓冲层上形成GaN的掩埋层，以通过掩埋所述织构而使顶表面平坦化；以及

在1000℃至1200℃的温度下在所述掩埋层上形成所述n型层。

织构结构意指蓝宝石衬底的表面具有许多凹入部分或许多凸起部分。本发明的第二方面，提供一种用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，所述III族氮化物半导体发光器件包括顺序沉积在缓冲层上的由III族氮化物半导体制成的n型层、发光层以及p型层，所述缓冲层沉积在具有c面主表面的蓝宝石衬底上，所述主表面具有织构结构，所述方法包括：

在所述蓝宝石衬底上形成所述织构，以具有相对于所述蓝宝石衬底的所述主表面倾斜40°至80°的侧表面以及1μm至2μm的深度；

在600℃至1050℃的温度下，形成防止所述缓冲层传质的GaN的防护层，以覆盖所述缓冲层的整个顶表面；以及

在1050℃至1200℃的温度下在所述防护层上形成所述n型层。

本发明的第三方面，提供一种用于生产III族氮化物半导体发光器件的方法，所述III族氮化物半导体发光器件包括顺序沉积在缓冲层上的由III族氮化物半导体制成的层，所述缓冲层沉积在具有c面主表面的蓝宝石衬底上，所述主表面具有织构结构，所述方法包括：

在所述蓝宝石衬底上形成所述织构，以具有1.2μm至2.5μm的深度，以及相对于所述蓝宝石衬底的主表面倾斜40°至80°的侧表面；以及

形成含有Al的III族氮化物半导体的缓冲层。