发明名称 氮化铝镓铟系为基底之光学装置及其制造方法
摘要 本发明系经由新的p型AlGaInN:Mg成长法制造以 AlGaInN系为基底的光学装置以及制造该装置的方法,其包含使用NH3与系源当作氮先趋物来成长p型氮化物之半导体,因此随后用来除氢之退火制程为不必要,因而制程简化且可防止活性层由随后之退火而被热破坏。
申请公布号 TWI289939 申请公布日期 2007.11.11
申请号 TW093126626 申请日期 2004.09.03
申请人 艾比维利股份有限公司;三星电机股份有限公司 发明人 刘泰京;朴仲緖;朴恩铉
分类号 H01L33/00(2006.01) 主分类号 H01L33/00(2006.01)
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路35号9楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路35号9楼
主权项 1.一种氮化铝镓铟系为基底的光学装置,系包含使 用NH3当作氮先趋物来成长的P型氮化物半导体层, 其中该P型氮化物半导体层系一并使用NH3与系源 当作氮先趋物来成长, 其中该P型氮化物半导体层系以P型掺质来掺杂且P 型掺质使用镁(Mg)源, 其中该P型氮化物半导体层系包含镓且NH3与镓的莫 耳流率比(V(氨)/III(镓))其范围为在100到8000,且无须 分解由来自NH3之H及来自该镁源之Mg所产生的Mg-H错 合物,而成长该P型氮化物半导体层,以及 其中该装置更进一步包含透过电子和电洞复合而 产生光之活性层,以及提供电洞给活性层且位于该 活性层上之P型氮化物半导体层。 2.如申请专利范围第1项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中该P型氮化物半导体层系由AlxGayIn1-x -yN(0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)制成之复合半导体层。 3.如申请专利范围第2项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中该P型氮化物半导体层系由GaN制成 。 4.如申请专利范围第1项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中当热分解系源时,该系源将产 生能够与氢自由基结合之自由基。 5.如申请专利范围第4项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中成长该P型氮化物半导体层系透过 与从系源所产生的自由基结合藉以除去由NH3分 裂所产生的氢自由基。 6.如申请专利范围第4项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中该自由基系包含至少为CH3和NH2中的 一种。 7.如申请专利范围第1项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置,其中该装置更进一步包含于基板表面成 长一缓冲层,且在该缓冲层与活性层之间至少成长 一n型氮化物半导体层,且活性层已成长完之后,再 成长P型氮化物半导体层。 8.一种氮化铝镓铟系为基底的光学装置之制造方 法,其中包含使用NH3当作氮先趋物来成长的P型氮 化物半导体层之步骤,其中该步骤系包含一并使用 NH3与系源当作氮先趋物来成长P型氮化物半导体 层, 其中该P型氮化物半导体层系以P型掺质来掺杂且P 型掺质使用镁(Mg)源, 其中该P型氮化物半导体层系包含镓且NH3与镓的莫 耳流率比(V(氨)/III(镓))其范围为在100到8000,且无须 分解由来自NH3之H及来自该镁源之Mg所产生的Mg-H错 合物,而成长该P型氮化物半导体层,以及 其中该装置更进一步包含透过电子和电洞复合而 产生光之活性层,以及提供电洞给活性层且位于该 活性层上之P型氮化物半导体层。 9.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该P型氮化物半导体层 系由AlxGayIn1-x-yN(0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)制成之复合 半导体。 10.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该P型氮化物半导体层 系由GaN所制成。 11.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中当热分解系源时,该 系源将产生能够与氢自由基结合之自由基。 12.如申请专利范围第11项之氮化铝镓铟系为基底 的光学装置之制造方法,其中成长该P型氮化物半 导体层系透过与从系源所产生的自由基结合藉 以除去由NH3分裂所产生的氢自由基。 13.如申请专利范围第11项之氮化铝镓铟系为基底 的光学装置之制造方法,其中该自由基系包含至少 为CH3和NH2中的一种。 14.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该系源系选自单甲基 、二甲基以及第三丁基所组成基团中之至 少一种。 15.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该P型氮化物半导体层 系包含镓且系源与镓的莫耳流率比(V(系源)/ III(镓))其范围为在1到300。 16.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中成长该P型氮化物半导 体层其温度范围在700℃至1100℃。 17.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中成长该P型氮化物半导 体层其压力范围在20 torr至760 torr。 18.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该氮先趋物系藉由载送 气体来载送,而载送气体系包含至少为氮气和氢气 中的一种。 19.如申请专利范围第8项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该P型氮化物半导体层 具有在10 至10000 之厚度。 20.如申请专利范围第9项之氮化铝镓铟系为基底的 光学装置之制造方法,其中该P型氮化物半导体层 系由至少两不同(x,y)値之p-AlxGayIn1-x-yN层所组成,其 每一p-AlxGayIn1-x-yN层具有10 至10000 之厚度,且p- AlxGayIn1-x-yN层之总厚度为10 至10000 。 图式简单说明: 第1图系说明知AlGaInN系为基底之LED(发光二极体)之 结构的横截面图; 第2图系表示在用以制造习知LED之金属有机化学气 相沉积(MOCVD)方法中之来源注入模式示意图; 第3图系表示成长p-GaN之方法与于先前技术中得到p 型层之方法之示意图。 第4图系表示根据本发明于用以制造LED之金属有机 化学气相沉积(MOCVD)方法中之来源注入模式示意图 ; 第5图系表示根据本发明成长p-GaN之方法与得到p型 层之方法之示意图。 第6图系表是根据本发明之p-GaN表面之照片图。 第7图系表示仅使用系源当作氮先趋物之p-GaN表 面之照片图。 第8图系说明用以霍尔量测(Hall measurement)之测试样 品之结构的横截面图; 第9图系表示根据本发明p-GaN之光激发光( photoluminescence;PL)量测之结果示意图; 第10图系表示于先前技术中使用氨之p-GaN之光激发 光量测之结果示意图;以及 第11图系表示根据本发明之一LED之正向电流对电 压(forward current-voltage)之曲线图。
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