用于制造ｐ型半导体结构的方法技术

本发明专利技术的一个实施例提供了一种用于制造Ⅲ－Ⅴ族ｐ型氮化物结构的方法。该方法包括在第一生长环境中生长具有第一受主浓度的第一层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料。该方法还包括在第二生长环境中在第一层的顶部上生长第二层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料，其比第一层厚并且其具有第二受主浓度。另外，该方法包括在第三生长环境中在第二层的顶部上生长第三层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料，其比第二层薄并且其具有第三受主浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对半导体发光器件的设计。更具体地，本专利技术涉及一 种用于外延生长p型氮化物半导体材料的技术和一种用于使用这种
技术介绍
III-V族氮化物半导体材料，包括化合物(例如GaN、 InN和A1N) 和合金(例如AlGaN、 InGaN和AlGalnN),被广泛地用于制造诸如 发光二极管和激光二极管之类的短波长发光器件，以及制造高频电 子元件。多年来，对使用III-V族化合物半导体材料的高亮度发光二 极管(HB-LED)的需求已经显著增长。HB-LED在光电行业、固态 电子器件、自动照明系统和其它应用中具有广泛的用途。P-N结是制造发光器件时必须的结构。当向发光器件施加前向偏 置时，载流子(即来自p型层的空穴和来自n型层的电子)在P-N 结区域中进行重新组合并且因此能量以光子的形式被释放。由p型 层与n型层之间的多量子阱(MQW)结构形成的有源区域有助于形 成较高载流子浓度以及由此增加的载流子重新组合速率，这可以提 高发光效率。用于用III-V族氮化物材料来外延生长LED结构的技术包括金属 有机化学汽相淀积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氢化物汽相 外延(HVPE)。用于外延生长的衬底材料包括蓝宝石(A1203 )、硅 和碳化硅(SiC )。当分别将Si和镁(Mg)用作用于制造III-V族氮化物材料的施 主掺杂剂和受主掺杂剂时，相对容易在n型氮化物材料中获得高载 流子浓度。然而，对于p型氮化物材料则不是这种情况。在制造P型氮化物材料期间，通常将氢气(H2)用作载气来增加受主的浓度，该受主通常是Mg。然而，Hb和Mg可以形成电非激活 的Mg-H复合物，这会降低掺杂效率。作为结果，掺杂有Mg的p 型氮化物层有可能具有比掺杂有其他材料的层更少的激活受主。为克服上面描述的问题并获得低电阻率的p型氮化物层，可以在 生长p型氮化物层之后采用低能电子束照射(LEEBI)和/或无H2环 境中的退火处理。这些附加工艺击穿Mg-H复合物并电激活受主。 然而，p型氮化物层必须相对较薄以便使得这些附加工艺能够有效。另一方面，具有相对较厚的一层p型氮化物材料可以提高LED 的质量和可靠性。生长高质量的厚p型氮化物层通常需要高温环境 并且生长延长的时间段。然而，这种延长的高温生长会损坏相邻量 子阱有源区域并从而降低载流子激活工艺的效率。因此，激活受主 的数目减小，并且发光器件的效率也会降低。因此，所需要的是一种用于生长具有高载流子浓度的相对较厚的 p型氮化物层而不损及相邻MQW区域的质量的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了 一种用于制造III-V族p型氮化物结 构的方法。该方法包括在第一生长环境中生长具有第一受主浓度的 第一层p型ni-v族材料。该方法还包括在第二生长环境中在第一层 的顶部上生长第二层p型III-V族材料，其比第一层厚并且其具有第 二受主浓度。另外，该方法包括在第三生长环境中在第二层的顶部上生长第三层p型m-v族材料，其比第二层薄并且其具有第三受主浓度。在这一实施例的一个变型中，用于第一层p型m-v族材料的第一生长环境包括H2作为载气。在这一实施例的一个变型中，第一生长环境中的生长温度等于或高于900 。C。在这一实施例的一个变型中，第一层p型in-v族材料具有等于或高于lxl0'9^-3的受主浓度。在这一实施例的一个变型中，用于第一层p型III-V族材料的生 长时间小于或等于1000秒。在这一实施例的一个变型中，用于第二层p型ni-v族材料的第二生长环境包括N2作为载气。在这一实施例的一个变型中，第二生长环境中的生长温度至少比第一生长环境中的生长温度低30。C。在这一实施例的一个变型中，第二层p型ni-v族材料的厚度至少为500 A。在这一实施例的一个变型中，用于第二层p型III-V族材料的生长时间至少是用于第一层p型in-v族材料的生长时间的1.5倍。 在这一实施例的一个变型中，用于第三层p型in-v族材料的第三生长环境包括H2作为载气。在这一实施例的一个变型中，第三生长环境中的生长温度至少比第二生长环境中的生长温度高30°C。在这一实施例的一个变型中，第三层p型in-v族材料具有等于或高于1X10'9-3的受主浓度。在这一实施例的一个变型中，用于第三层p型in-v族材料的生 长时间小于或等于用于第二层p型in-v族材料的生长时间的 一半。 在这一实施例的一个变型中，生长第一层、第二层和第三层包括用选自包括Mg、 Zn和C的组的一种或多种掺杂剂来对相应的材料进行掺杂。在这一实施例的一个变型中，生长第一层、第二层和第三层包括淀积选自包括A1、 Ga和In的组的一种或多种元素。在这一实施例的一个变型中，生长第一层、第二层和第三层包括 淀积选自包括N、 p和As的组的一种或多种元素。本专利技术的一个实施例提供了一种半导体发光器件，其包括选自包 括A1203、 Si和SiC的组的衬底材料层。该半导体发光器件还包括n 型氮化物材料层；有源区域层；第一层p型氮化物材料，具有第一受主浓度和与有源区域层的低晶格失配；第二层p型氮化物材料，其比 第一层p型氮化物材料厚并具有第二受主浓度；第三层p型氮化物 材料，其比第二层p型氮化物材料薄并具有第三受主浓度；以及在 第三层p型氮化物材料上的欧姆接触层。在这一实施例的一个变型中，第一层p型氮化物材料是在使用H2作为载气的环境中生长的。在这一实施例的一个变型中，第一层p型氮化物材料是在生长温 度等于或高于900 。C的环境中生长的。在这一实施例的一个变型中，第一层p型氮化物材料具有等于或 高于ixi019，-3的受主浓度。在这一 实施例的一个变型中，用于第一层p型氮化物材料的生长 时间小于或等于1000秒。在这一实施例的一个变型中，第二层p型氮化物材料是在使用N2作为载气的环境中生长的。在这一实施例的一个变型中，第二层p型氮化物材料是在生长温 度至少比用于第一层p型氮化物材料的生长温度低30 。C的环境中生 长的。在这一实施例的一个变型中，第二层p型氮化物材料具有至少 500 A的厚度。在这 一 实施例的 一 个变型中，第二层p型氮化物材料的生长时间 至少是用于第 一 层p型氮化物材料的生长时间的1.5倍。在这一实施例的一个变型中，第三层p型氮化物材料是在使用H2作为载气的环境中生长的。在这一实施例的一个变型中，第三层p型氮化物半导体材料是在 生长温度至少比用于第二层p型氮化物半导体材料的生长温度高 30。C的环境中生长的。在这一 实施例的 一个变型中，第三层p型氮化物材料具有等于或 高于10|9，-3的受主浓度。在这一实施例的一个变型中，第三层p型氮化物材料的生长时间小于或等于用于第二层的生长时间的一半。 附图说明包括附随的并形成本说明书 一 部分的附图以描绘本专利技术的特定 方面。通过结合在此给出的描述参考这些附图中的一个或多个，可 以更好地理解本专利技术。应当注意，附图中所图示的特征并不一定是 按比例绘制的。图1图示了发光器件的常规外延结构的横截面视图。 图2图示了使用根据本专利技术 一个实施例而制造的p型氮化物半导 体材料的发光器件的外延结构的横截面视图。图3图示了根据本专利技术一个实施例而制造的示例性p型氮化物半 导体结构。具体实施方式提出以下描述以使得本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造Ⅲ－Ⅴ族ｐ型氮化物结构的方法，所述方法包括：　在第一生长环境中生长具有第一受主浓度的第一层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料；　在第二生长环境中在所述第一层的顶部上生长第二层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料，其比所述第一层厚并且其具有第二受主浓度；以及　在第三生长环境中在所述第二层的顶部上生长第三层ｐ型Ⅲ－Ⅴ族材料，其比所述第二层薄并且其具有第三受主浓度。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造III-V族p型氮化物结构的方法，所述方法包括在第一生长环境中生长具有第一受主浓度的第一层p型III-V族材料；在第二生长环境中在所述第一层的顶部上生长第二层p型III-V族材料，其比所述第一层厚并且其具有第二受主浓度；以及在第三生长环境中在所述第二层的顶部上生长第三层p型III-V族材料，其比所述第二层薄并且其具有第三受主浓度。2. 根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第一层p型III-V族材料的所述第一生长环境包括H2作为载气。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一生长环境中的生 长温度等于或高于900 °C。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层p型III-V族材 料具有等于或高于ixio m-3的受主浓度。5. 根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第一层p型III-V 族材料的生长时间小于或等于1000秒。6. 根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第二层p型III-V 族材料的所述第二生长环境包括N2作为载气。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二生长环境中的生 长温度至少比所述第一生长环境中的生长温度低30 °C。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二层p型III-V族材 料的厚度至少为500 A。9. 根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第二层p型III-V族材料的生长时间至少是用于所述第 一层p型ni-v族材料的生长时间的1.5倍。10. 根据权利要求1所述的方法，其中用于所述第三层p型III-V 族材料的所述第三生长环境包括H 2作为载气。11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第三生长环境中的生长温度至少比所述第二生长环境中的生长温度高30。C。12. 根据权利要求i所述的方法，其中所述第三层p型ni-v族材料具有等于或高于1X1019^-3的受主浓度。13. 根据权利要求i所述的方法，其中用于所述第三层p型ni-v 族材料的生长时间小于或等于用于所述第二层p型in-v族材料的生 长时间的一半。14. 根据权利要求i所述的方法，其中生长所述第一层、第二层和第三层包括用选自包括Mg、 Zn和C的组的一种或多种掺杂剂来对相应的材料进行掺杂。15. 根据权利要求1所述的方法，其中生长所述第一层、第二层和 第三层包括淀积选自包括Al、 Ga和In的组的一种或多种元...

【专利技术属性】
技术研发人员：江风益，王立，方文卿，莫春兰，
申请(专利权)人：晶能光电江西有限公司，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]