[发明专利]半导体发光器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0128928的优先权，其公开通过引用方式并入于此。

技术领域

本公开涉及发光器件及其制造方法。

背景技术

发光二极管（LED）是当在其上施加电流时能够通过在p型和n型半导体之间的结处的电子和空穴的复合来生成各种颜色的光的半导体发光器件。与基于灯丝的发光器件相比，所述半导体发光器件具有诸如寿命相对较长、电力消耗低、初始操作特性优良等有利特点。因此，对半导体发光器件的需求不断增加。特别是，能够发出具有蓝色系列短波长区域的光的III族氮化物半导体最近凸显出来。

在开发了使用所述氮化物半导体的发光二极管后，为了增大其实际应用的范围，已进行了大量的技术开发，使得已积极地开展对用于普通照明装置和现场发光装置的光源的研究。特别地，根据相关技术，氮化物发光器件主要已被用作应用于低输入高输出的移动产品的部件，最近，其实际应用的范围已扩展到高电流高输出领域。

在由氮化物半导体配置的LED的情况下，半导体外延层（例如，GaN层）的表面（例如，上表面）被设为由Ga结束的Ga极性类型表面。在如上所述的Ga极性表面（Ga-polar surface）上生长LED结构的情况下，InGaN有源层和P-GaN层具有0.43eV的导带偏移。然而，0.43eV不是足以防止电子漏电流发生的量值。因此，在LED器件工作时由于电子的外溢而生成漏电流。这可能会使发光效率降低。

此外，在Ga极性表面上形成LED的情况下，由于压电场，在N-GaN层和有源层的界面处形成大约0.34eV的（例如，针对电子的）能量势垒，并且类似地，在P-GaN层和有源层的界面处也形成预定量的（例如，针对空穴的）能量势垒。由于上述势垒干扰电子和空穴的顺利注入，可能不利地增加LED工作电压。

因此，需要一种具有优良内部量子效率用于改良的发光效率的半导体发光器件。同样需要一种制造所述半导体发光器件的方法。

发明内容

本公开的一个方面涉及通过使电子和空穴更加有效地注入到有源层从而能够具有改良的发光效率的发光器件。

本公开的另一方面涉及有效地制造所述发光器件的方法。

本公开的一个方面涉及一种半导体发光器件，其包括：基底层，其由III族氮化物半导体配置；极性修改层，其形成在基底层的III族元素极性表面上；以及发光叠层，其具有形成在极性修改层上的多层结构的III族氮化物半导体，所述多层结构中的至少一层的上表面被形成为N极性表面。

基底层可以由AlN形成。

基底层的上表面可以被形成为Al极性表面。

极性修改层可以由形成基底层的材料的氧化物形成。

极性修改层可以由Al氧化物形成。

极性修改层可以由形成基底层的材料的氮化物形成。

发光叠层可以包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，每层均由III族氮化物半导体形成。

第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层顺序地布置在极性修改层上。

发光叠层中，至少第一导电半导体层的上表面可以由N极性表面形成。

第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的各个上表面可以由N极性表面形成。

基底层可以形成在由不同于基底层的材料所形成的衬底上。

衬底可以由蓝宝石形成，并且衬底朝向基底层的表面可以是Al极性表面。

基底层可以由AlN形成，在基底层与衬底之间可以不具有由GaN形成的不同基底层。

基底层可以具有20至200nm的厚度。

极性修改层可以具有0.3至10nm的厚度。

根据本公开的另一方面，提供了一种半导体发光器件，其包括：衬底；在衬底上形成的基底层，该基底层由AlN形成并且具有Al极性上表面；极性修改层，其形成在Al极性上表面上并且由Al氧化物形成；以及氮化物半导体层，其形成在极性修改层上并且具有N极性上表面。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造半导体发光器件的方法，该方法包括步骤：在衬底上形成由III族氮化物半导体配置的基底层；通过至少对基底层的上表面进行氧化或氮化处理来形成极性修改层；以及在极性修改层上形成发光叠层，该发光叠层包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层。