專利名稱：半導體發(fā)光器件及使用該器件的照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件及4吏用該器件的照明裝置。
技術背景近年來，包含v族元素中的氮的氮化物半導體已經(jīng)在半導體發(fā)光器件例如發(fā)光二極管和釆用p-n結的激光二極管的領域中受到關注，并且在很 多地方進行了研究和開發(fā)。氮化物半導體受到關注的原因是氮化物半導體 (包括A1N、 GaN和InN)是直接躍遷(directtransition)半導體，并且 在三元混晶和四元混晶中，可以通過適當?shù)卦O置組成來改變帶隙，從而發(fā) 射從紅外直至深紫外的光。然而，在使用氮化物半導體制造半導體發(fā)光器件中，因為難以制造由 氮化物半導體制成并具有高品質和大面積的用于外延生長的襯底，所以必 需使用例如藍寶石和碳化硅襯底作為用于外延生長的村底。然而，在這樣 的情況下，產(chǎn)生異質外延生長，難以生長具有平坦表面的氮化物半導體薄 膜。因此，在氮化物半導體膜中的穿透位錯(threading dislocation )密度 高達109 ~ 1011 cm—2。因為穿透位錯導致半導體發(fā)光器件的內部量子效率的 降低，所以對用于減少位錯的技術以及不易產(chǎn)生位錯的發(fā)光層材料的選擇 進行了研究以提高半導體發(fā)光器件的內部量子效率。關于減少位錯的技術，對GaN層進行了集中研究，并且研究了各種 技術例如低溫緩沖層的引入、采用選擇性生長掩模的側向外延生長、通過 將包含用于誘導三維生長的雜質原子的抗表面活性劑(anti-surfactant X例 如Si)加4層(例如GaN緩沖層)的表面來控制表面結構的抗表面活 性劑方法，并且研究了用于外延生長的具有低晶格失配的襯底。并且，據(jù) 報道可將GaN層中的穿透位錯密度減少至約105 cnT2。然而，在AlGaN 三元混晶中，已知通過使用上述減少位錯的技術可獲得的效果小，所以有 必要研究在AlGaN中更多減少位錯的技術，其中所述AlGaN用作在紫外 區(qū)域中發(fā)光的半導體發(fā)光器件材料。在另一方面，作為對穿透位錯不敏感的發(fā)光層材料，InGaN三元混晶 已經(jīng)引人關注。InGaN的不混溶性強，并且隨著In組分的增加，在晶體 中的In組分變得不均勻，注入InGaN層的載流子在其被穿透位錯俘獲之 前，在具有高的In組分的區(qū)域中復合。所以，盡管穿透位錯的程度高，但 通過在發(fā)光層中使用InGaN急劇提高內部量子效率變得可能。然而，如果在發(fā)光層材料中含有In，發(fā)射波長移向長波長側。所以， 許多發(fā)射紫外區(qū)的光的半導體發(fā)光器件采用不含In的AlGaN作為發(fā)光層 材料，因此內部量子效率低。在此，為了提高AlGaN層的品質，已知當用于外延生長的單晶襯底 是藍寶石襯底時，理想的是AlGaN層生長在作為基層的A1N層上。這是 因為與在藍寶石襯底上直接生長AlGaN層的情況相比，通過在A1N層上 生長AlGaN層，AlGaN層和基層之間的晶格失配變小，并且在AlGaN層 中可能更少發(fā)生穿透位錯。此外，這是因為在AlGaN層壓縮的方向上對 AlGaN層增加了畸變，并且在AlGaN層中的相鄰穿透位錯彼此合并 (united),使位錯減少并且防止裂紋產(chǎn)生。也已知當A1N層是基層時，優(yōu) 選在沒有低溫緩沖層的藍寶石襯底上直接生長A1N層。此外，近年來，采用AlGalnN四元混晶作為發(fā)光層材料的半導體發(fā) 光器件以發(fā)射紫外區(qū)的光已經(jīng)受到關注(見日本專利申請^^開號9-64477 )。 雖然AlGalnN層包含In,但是據(jù)報道可將發(fā)射峰波長設定至低于360 nm 的區(qū)域，并且可提高內部量子效率至與InGaN層相同的水平。另外， AlGalnN層使得晶體能夠在高于800X:的溫度范圍內生長，在該溫度下 InGaN層不發(fā)生晶體生長，所以它具有易于獲得更高品質晶體的優(yōu)點。所以，期望通過將用于提高AlGaN層品質的技術和采用AlGalnN四 元混晶作為發(fā)光層材料的技術進行組合，實現(xiàn)以更高效率發(fā)光的紫外發(fā)光 器件。然而，用于將作為發(fā)光層基層的n-型氮化物半導體層的n-型GaN層 或n-型AlGaN層在高于1000匸的溫度范圍內生長，而用于形成包含In的 發(fā)光層的生長溫度通常是600 750t:。所以，為了在形成n-型氮化物半導 體層之后形成發(fā)光層，中斷生長以改變襯底溫度是必要的。因此，在發(fā)光 層形成之前，n-型氮化物半導體層的表面可能被污染。此外，因為作為n-型氮化物半導體的n-型AlGaN層和作為發(fā)光層的AlGaInN層之間的晶格 失配大，即使形成包含高品質n-型AlGaN層的n-型氮化物半導體層并且 使用高效率材料作為發(fā)光層材料，內部量子效率仍可能降低。發(fā)明內容鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供與常規(guī)構it^目比能夠提高紫外輻 射的發(fā)射強度的半導體發(fā)光器件，同時使用AlGalnN作為發(fā)光層材料，以 及提供與常自it^目比能夠提高紫外輻射輸出的照明裝置。本發(fā)明的半導體發(fā)光器件包括通過第一緩沖層在用于外延生長的單 晶襯底的一個表面上形成的n-型氮化物半導體層，在n-型氮化物半導體層 的表面上形成的發(fā)光層，在所述發(fā)光層的表面上形成的p-型氮化物半導 體。本發(fā)明的特征在于發(fā)光層具有AlGalnN量子阱結構，并且在n-型氮 化物半導體層和發(fā)光層之間設置與發(fā)光層的勢壘層具有相同組成的第二 緩沖層。在這種情況下，通過在n-型氮化物半導體層和發(fā)光層之間提供第二緩 沖層，可減小發(fā)光層的穿透位錯密度和降低在發(fā)光層中產(chǎn)生的殘余應變。 此外，因為第二緩沖層具有與發(fā)光層的勢壘層相同的組成，因此在制造中 可對第二緩沖層和發(fā)光層的勢壘層采用相同的生長溫度。所以，在作為發(fā) 光層的基層的第二緩沖層生長之后，可在第二緩沖層上繼續(xù)生長發(fā)光層的 勢壘層而不中斷生長，并且可提高第二緩沖層和發(fā)光層之間的界面品質。 因此，與其中在n-型氮化物半導體層和具有AlGalnN量子阱結構的發(fā)光 層之間不提供和發(fā)光層的勢壘層具有相同組成的第二緩沖層的常規(guī)構造 相比，可提高從具有AlGalnN量子阱結構的發(fā)光層發(fā)射的紫外輻射的發(fā)射 強度，并且因此可提高電流注入(currentinjection)發(fā)射光鐠的強度。優(yōu)選地，第一緩沖層由A1N層形成。在采用AlGaN作為n-型氮化物半導體層材料的情況下，當A1N層生 長為作為n-型氮化物半導體層的基層的第一緩沖層時，與GaN層生長為 第一緩沖層的情;;U目比，第一緩沖層和n-型氮化物半導體層之間的晶格失 配變小。所以，可實現(xiàn)n-型氮化物半導體層的位錯的降低，可防止在n-型氮化物半導體層中裂紋的產(chǎn)生。優(yōu)選地，n-型氮化物半導體層由AlGaN層形成。在這種情況下，可提高n-型氮化物半導體層的品質。優(yōu)選地，第一緩沖層和第二緩沖層具有彼此不同的晶格參數(shù)，改變 n-型氮化物半導體層的相對比例，使得n-型氮化物半導體層的晶格常數(shù)從 第一緩沖層的晶格常數(shù)向與第一緩沖層間隔一定距離的第二緩沖層的晶 格常數(shù)接近。在這種情況下，可降低由第一緩沖層和第二緩沖層之間的晶格常數(shù)之 差而在第二緩沖層中產(chǎn)生的應變，并且可改善第二緩沖層的晶體性能，并 因此也可改善發(fā)光層的晶體性能。在上面的情況下，優(yōu)選第二緩沖層具有大于勢壘層的膜厚度。在這種情況下，可改善第二緩沖層的晶體性能，并因此也可改善發(fā)光 層的晶體性能以及提高再現(xiàn)性。優(yōu)選地，在單晶襯底、n-型氮化物半導體層和p-型氮化物半導體層中 的至少其一的暴露表面上形成用于提高光輸出效率的凹凸結構。在這種情況下，可提高光輸出效率。本發(fā)明的照明裝置的特征在于其使用本發(fā)明的上述半導體發(fā)光器件。在這種情況下，可實現(xiàn)與現(xiàn)有技術相比能夠提高紫外輻射輸出的照明 裝置。
圖l是本發(fā)明的第一實施方案的半導體發(fā)光器件的橫截面示意圖。圖2是表示第一實施方案的實施例和對比例的光致發(fā)光測量結果的發(fā) 射光鐠圖。圖3是第一實施方案的實施例的電流注AJC射光鐠圖。圖4是本發(fā)明的第二實施方案的半導體發(fā)光器件的橫截面示意圖。圖5是在本發(fā)明的第三實施方案中顯示的照明裝置的示意性正面圖。
具體實施方式
下文中，將參照附圖詳述本發(fā)明。 (第一實施方案)本實施方案的半導體發(fā)光器件是紫外發(fā)光二極管，如在圖1中所示， 通過第一緩沖層2在用于外延生長的單晶襯底1的一個表面上形成n-型氮 化物半導體層3，并且通過第二緩沖層4在n-型氮化物半導體層3的表面 上形成發(fā)光層4，并且在發(fā)光層4的表面上形成p-型氮化物半導體層5。 在n-型氮化物半導體層3上形成陰極電極(未顯示)，并且在p-型氮化物 半導體層6上形成陽極電極(未顯示)。作為單晶村底l，使用藍寶石襯底，該藍寶石襯底的上述一個表面是 (0001)表面，即c表面。形成第一緩沖層2以減小n-型氮化物半導體層3的穿透位錯并降低 n-型氮化物半導體層3的殘余應變，并且其由膜厚度為0.5 nm的單晶的 A1N層所構成。第一緩沖層2的膜厚度不限于0.5 pin。對于形成第一緩沖層2的方法，將由藍寶石襯底構成的單晶襯底1引 入MOVPE設備的反應器中，升高襯底溫度至預定溫度，例如1250'C，同 時保持反應器中的壓力在預定生長壓力(例如10kPa —76Torr),并將其 加熱預定的時間(例如10分鐘)以清潔單晶襯底l的一個表面。然后，當 將襯底溫度保持在等于上述預定溫度(1250匸)的生長溫度時，作為鋁原 料的三甲基鋁(TMA1)的流量設定為在標準狀態(tài)下的0.05 L/min (50 SCCM),并且作為氮原料的氨(NH3)的流量設定為在標準狀態(tài)下的0.1 L/min (100 SCCM )。然后，同時在反應器中提供TMA1和NH3，以生長 由單晶A1N層構成的第一緩沖層2。通過采用第一緩沖層2的上述形成方 法，可生長單晶AIN層而不使用低溫AIN緩沖層。作為第一緩沖層2，其 不限于單晶AIN層，可采用單晶AlGaN層。n-型氮化物半導體層3包括在第一緩沖層2上形成的由n-型 Al。.35GaQ.65N層構成的第一 n-型AlGaN層3a和在第一 n-型AlGaN層3a上形成的由n-型AlQ.2Ga。.8N層構成的第二 n-型AlGaN層3b。在用于構成 n-型氮化物半導體層3的第一 n-型AlGaN層3a和第二 n-型AlGaN層3b 中，改變相對比例使得其晶格常數(shù)從第一緩沖層2的晶格常數(shù)向與第一緩 沖層2間隔一定距離的第二緩沖層4的晶格常數(shù)接近。此處，在氮化物半 導體層3中，第一 n-型AlGaN層3a的膜厚度設定為1 并第二 n-型 AlGaN層3b的膜厚度設定為2 nm。然而，各n-型AlGaN層3a、 3b的膜 厚度均沒有特別的限制。作為n-型氮化物半導體層3的生長條件，生長溫度設定為1100C 生長壓力設定為上述預定生長壓力(此處，10 kPa)，并且使用TMA1作 為鋁原料，使用三甲基鎵(TMGa)作為鎵原料，使用NH3作為氮原料， 和使用作為用于提供n-型導電性的雜質的四乙基眭(TESi)作為硅原料。 使用N2氣和H2氣作為用于輸送每種原料的載氣。生長各層3a、 3b時TESi 的流量設定為在標準狀態(tài)下的0.00005 L/min (0.05 SCCM),并且在生長 第一 n-型AlGaN層6a時和生長第二 n-型AlGaN層6b時的中間適當改變 m族材料的摩爾比(流量比)。每種原料都沒有特別的限制，例如使用三乙 基鎵(TEGa)和硅烷(SiH4)分別作為鎵原料和硅原料。形成第二緩沖層4以減少發(fā)光層5n的穿透位錯和降低良光層5的殘 余應變，它由具有50 nm膜厚度的Al。.3。Ga。.64ln。.。6N層構成。第二緩沖層 4的組成沒有特別的限制，只要第二緩沖層4的組成與發(fā)光層5的勢壘層 5a相同。并且第二緩沖層4的膜厚度不特定限于50 nm。作為第二緩沖層4的生長M,生長溫度設定為800匸，并生長壓力 設定為上述預定生長壓力(此處，10 kPa)。使用TMA1作為鋁原料，使 用TMGa作為鎵原料，使用三甲基銦(TMIn)作為銦原料，使用NH3作為氮原料。使用N2氣作為用于輸送每種物質的載氣。發(fā)光層5具有AlGalnN量子阱結構(在本實施方案中，采用多量子 阱結構，但也可使用單量子阱結構)，勢壘層5a由具有10 nm膜厚度的 Al0.3()Ga。.64In。.。6N層構成，并且阱層5b由具有2 nm膜厚度的 Al(usGa。.79ln。.。6N層構成。在本實施方案中，發(fā)光層5具有在厚度方向排列 的三個阱層5b的多量子阱結構，但是阱層5b的數(shù)目沒有特別的限制，例 如可采用具有一個阱層5b的單量子阱結構。并且，不特別限定各個勢壘 層5a和阱層5b的膜厚度。作為發(fā)光層5的生長條件，生長溫度設定為與第二緩沖層4相同的800 X:，并生長壓力設定為上述預定生長壓力(此處，10 kPa)。使用TMA1 作為鋁原料，使用TMGa作為鎵原料，使用TMIn作為銦原料，并且使用 NH3作為氮原料。使用N2氣作為用于輸送每種原料的載氣。雖然在生長第 一 n-型AlGaN層6a時和生長第二 n-型AlGaN層6b時的中間適當改變EI 族材料的摩爾比(流量比)，但是因為勢壘層5a和第二緩沖層4設定為具 有相同的組成，所以在生長第二緩沖層4之后可生長作為發(fā)光層5的最下 層的勢壘層5a而不中斷生長。p-型氮化物半導體層6包括在發(fā)光層5上形成的由p-型AlQ.3Ga。.7N層 構成的第一 p-型AlGaN層6a、在第一 p-型AlGaN層6a上形成的由p-型 Al0.2GaQ.8N層的第二 p-型AlGaN層6b和在第二 p-型AlGaN層6b上形成 的p-型GaN層6c。在p-型氮化物半導體層3中，第一 p-型AlGaN層6a 的膜厚度設定為20 nm,第二 p-型AlGaN層6b的膜厚度設定為300 nm， 并且p-型GaN層6c的膜厚度設定為50 nm。然而，這些膜的厚度均沒有 特別的限制。作為p-型氮化物半導體層6的第一 p-型AlGaN層6a和第二 p-型 AlGaN層6b的生長條件，生長溫度設定為1050X:，生長壓力設定為上述 預定生長壓力(此處，10kPa)。使用TMA1作為鋁原料，使用TMGa作 為鎵原料，使用NH3作為氮原料，使用作為用于提供p-型導電性的雜質的 二茂鎂(Cp2Mg)作為鎂原料。使用H2氣作為用于輸送每種原料的載氣。 當各層6a、 6b和6c生長時，Cp2Mg的流量i殳定為標準狀況態(tài)下的0.02 L/min (20 SCCM )。此夕卜，為了證實在n-型氮化物半導體層3和發(fā)光層5之間揭_供的第二 緩沖層4的效果，制備其中提供第二緩沖層4的實施方案的樣品和其中不 提供第二緩沖層4的對比實施例的樣品，并JL暴露在每個樣品中的發(fā)光層 5以測量光致發(fā)光(PL)。結果如圖2所示。在圖2中，'a，顯示實施方 案的PL光鐠，'p，顯示對比實施例的PL光鐠。從圖2可發(fā)現(xiàn)，通it^ n-型氮化物半導體層3和發(fā)光層5之間提供第二緩沖層4可增強發(fā)光層5 的發(fā)光強度。而且，圖3顯示實施方案中的電流注AJL射光鐠的測量結果，其中通 過示例性材料、示例性相對比例和示例性膜厚度形成層2、 3、 4、 5和6。在測量電流注AJC射光鐠中的電流值為40 mA,并且測量到具有為350 nm 發(fā)射峰波長的良好的電流注入發(fā)射光鐠。在上述的本實施方案中的半導體發(fā)光器件中，通過在n-型氮化物半導 體層3和發(fā)光層5之間提供第二緩沖層4，可減小發(fā)光層3的穿透位錯密 度和降低在半導體層3中產(chǎn)生的殘余應變。另外，因為第二緩沖層4與發(fā) 光層5的勢壘層5a具有相同的組成，所以在制造中可對第二緩沖層4和發(fā) 光層5的勢壘層5a采用相同的生長溫度，這樣在作為發(fā)光層5的基層的第 二緩沖層4生長之后，可在第二緩沖層4上繼續(xù)生長發(fā)光層5的勢壘層5b 而不中斷生長，并且可提高第二緩沖層4和發(fā)光層5之間的界面品質。因 此，與其中在n-型氮化物半導體層3和具有AlGalnN量子阱結構的發(fā)光 層5之間不提供與發(fā)光層5的勢壘層5a具有相同組成的第二緩沖層4的常 自it^目比，可提高從具有AlGalnN量子阱結構的發(fā)光層5發(fā)射的紫外輻 射的發(fā)射強度，并且因此可提高電流注AJL射光譜的強度。而且，在本實施方案的半導體發(fā)光器件中，因為釆用上述的AlGaN 作為n-型氮化物半導體層3的材料,并且A1N層生長為作為n-型氮化物半 導體層3的基層的第一緩沖層2，因此與GaN層生長作為第一緩沖層2的 情況相比，第一緩沖層2與n-型氮化物半導體層3之間的晶格失配變小。 這樣可減少n-型氮化物半導體層3的位錯，可防止在n-型氮化物半導體層 3中裂紋的產(chǎn)生。更進一步地，因為在本實施方案的半導體發(fā)光器件中n-型氮化物半導體層3由AlGaN層構成，因此可提高n-型氮化物半導體層3 的品質。雖然在本實施方案的半導體發(fā)光器件中，第一緩沖層2和第二緩沖層 4具有彼此不同的晶格參數(shù)，但因為改變n-型氮化物半導體層3的相對比 例，使得其晶格常數(shù)從第一緩沖層2的晶格常數(shù)向與第一緩沖層2間隔一 定距離的第二緩沖層4的晶格常數(shù)接近，所以可降低由第一緩沖層2和第 二緩沖層4之間的晶格常數(shù)之差而在第二緩沖層4中產(chǎn)生的應變，并且可 改善第二緩沖層4的晶體性能，并因此可改善發(fā)光層5的晶體性能。此夕卜， 由于第二緩沖層4的膜厚度設定為大于本實施方案的半導體發(fā)光器件中的 勢壘層5a的膜厚度，因此可改善第二緩沖層4的晶體性能，由此可改善發(fā) 光層5的晶體性能和提高再現(xiàn)性。(第二實施方案)10本實施方案的半導體發(fā)光器件的基本組成和第一實施方案相同，但是如圖4所示，其中和第一實施方案的不同在于用p-型Ino.Q5Gao.95N層6d替 代在第一實施方案中的p-型氮化物半導體層6的p-型GaN層6c，并且在 p-型氮化物半導體層6的表面即p-型Ino.05Gao.95N層6d的表面上形成凸-凹結構7，以提高光輸出效率。通it^目同的附圖標記表示和第一實施方案 類似的部分，而在此不再重復解釋。在形成p-型In。.Q5Ga。.95N層6d中，生長溫度設定為800t:,生長壓力 設定為預定生長壓力(此處，10kPa),并且使用TMIn作為銦原料，使用 TMGa作為鎵原料，使用NH3作為氮原料。使用&氣作為用于輸送每種 原料的載氣。由此，在p-型Ino.05GaQ.95N層6d的表面上形成小坑(pit)同 時反映(reflecting )作為基層的第二 p-型AlGaN層6b的穿透位錯的位置， 由此形成上述的凸-凹結構7。所以，不必單獨地準備用于形成凸-凹結構7 的工藝。然而，用于在p-型氮化物半導體層6的表面上形成凸-凹結構7的方 法不限于上述的方法。例如，在第一實施方案的構造中，可通過4吏用抗表 面活性劑方法在第二 p-型AlGaN層6b上生長其表面上具有凸-凹結構7 的p-型GaN層6c,或者可通過采用鹽酸、硫酸、鹽酸和硫酸的混合溶液、 氳氧化鈉、氫氧化鉀蝕刻p-型GaN層6c的表面來形成凸，凹結構7，或者 可通過使用等離子體蝕刻p-型GaN層6c的表面來形成凸-凹結構7。在本實施方案中，雖然在p-型氮化物半導體層6的暴露表面上形成凸 -凹結構7,但是形成用于提高光輸出效率的凸-凹結構7的區(qū)域不限于在 p-型氮化物半導體層6的表面。例如，可在單晶襯底1的暴露表面或者通 p-型氮化物半導體層6的表面蝕刻預定區(qū)域至到達n-型氮化物半導體 層3的深度而暴露的n-型氮化物半導體層3的暴露表面上形成凸-凹結構7。當在n-型氮化物半導體層3外側的第一緩沖層2上的第一 n-型AlGaN 層3a的生長表面上形成WI度(asperity)時，可減少第二 n-型AlGaN 層3b的穿透位錯，并且因此可減少發(fā)光層5的穿透位錯。為了在第一n-型AlGaN層3a的生長表面上形成皿度，可在作為小于第一緩沖層2的 形成溫度的預定溫度(例如，100C)的形成溫度下，在第一緩沖層2上由 與第一緩沖層相同的材料(A1N)形成第三緩沖層，然后可形成第一 n-型 AlGaN層3a。(第三實施方案)在本實施方案中，如在圖5中所示，圖示i兌明的是一個照明裝置，其 中在由金屬例如鋁制成的設備體20中容納和布置多個(在本圖中，七個) 發(fā)光器件10，其中每個發(fā)光器件10在其封裝(package)中包含第一實施 方案的半導體發(fā)光器件。每個發(fā)光器件10的封裝具有反射器用于反射來自 半導體發(fā)光器件的光至所期望的方向以及電連接半導體發(fā)光器件的每個 電極的導電端子。發(fā)光器件10的數(shù)目沒有特別的限制。設備本20形成為具有開口表面(開口的前表面)的帶底部的管狀形 狀(在本實施方案中，為具有底部的圓柱形)，并且在由i殳備體20的底壁 20a和筒周邊壁20b包圍的空間中，通過由綠帶(green sheet)制成的絕 緣層(未表示)將每個發(fā)光器件10安*^設備體20的底壁20a上。發(fā)光 器件10通過導線(未顯示)彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接。可形成用于串聯(lián)或并聯(lián) 連接發(fā)光器件10的電路圖案，并且可在設備體20中容納具有多個用于暴 露每個發(fā)光器件10的窗口的盤狀電路基敗。在本實施方案的照明裝置中，通過絕緣層在^1備體20的底壁20a上 安裝各發(fā)光器件10，使得各發(fā)光器件10與設備體20電絕緣并且熱連接設 備體20。所以，與在電路板上安裝各個發(fā)光器件10并使電路板容納并布 置在設備休20中的情況相比，可降低每個發(fā)光器件10到設備本20的熱阻， 并可提高輻射性能?？蓪⒏靼l(fā)光器件IO安裝在電路基板上，例如基于金屬 的印刷電路板，其中通過絕緣樹脂層在金屬板(例如鋁板或銅板)上形成 導電圖案。在這種情況下，可在電路M和設備體20的底壁20a之間提供 絕緣層例如綠帶。在本實施方案的上述照明裝置中，因為在第一實施方案中說明的半導 體發(fā)光器件用作發(fā)射紫外輻射的半導體發(fā)光器件，與現(xiàn)有技術相比可提高 紫外輻射的輸出。雖然在本實施方案中，使用在第一實施方案中說明的半 導體發(fā)光器件作為半導體發(fā)光器件，但是也可使用在第二實施方案中說明 的半導體發(fā)光器件作為半導體發(fā)光器件。雖然在每個上述實施方案的半導體發(fā)光器件中使用藍寶石襯底作為 單晶襯底l，但是單晶襯底1不限于藍寶石襯底，可使用其中可生長用作 第一緩沖層2的單晶AIN層的襯底。例如，也可使用尖晶石襯底、硅(SO襯底、碳化硅(SiC )襯底、氧化鋅襯底、磷化鎵(GaP )襯底、砷化鎵(GaAs )襯底、氧化4美襯底、氧化錳襯底、硼化鋯襯底、m族氮化物系列半導體晶體襯底。
權利要求
1.一種半導體發(fā)光器件，包括通過第一緩沖層在用于外延生長的單晶襯底的一個表面上形成的n-型氮化物半導體層；在所述n-型氮化物半導體層的表面上形成的發(fā)光層；在所述發(fā)光層的表面上形成的p-型氮化物半導體層；其中所述發(fā)光層具有AlGaInN量子阱結構，設置在所述n-型氮化物半導體層和所述發(fā)光層之間的與所述發(fā)光層的勢壘層具有相同組成的第二緩沖層。
2. 根據(jù)權利要求l所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第一緩沖層由A1N
3. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，其中所述n-型氮化物半導體 層由AlGaN層形成。
4. 根據(jù)權利要求l所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第一緩沖層和所述第二緩沖層具有彼此不同的晶格常數(shù)；所述n-型氮化物半導體層的相對比例改變?yōu)槭沟盟鰊-型氮化物半導體層的晶格常數(shù)從所述第 一緩沖層的晶格常數(shù)向與所述第 一緩沖層間 瞌一*新鑾站筮二鍵蓉始。曰n拔赍浙勝;斤
5. 根據(jù)權利要求4所述的半導體發(fā)光器件，其中所述第二緩沖層具有大 于所述勢壘層的膜厚度。
6. 根據(jù)權利要求1所述的半導體發(fā)光器件，其中在所述單晶襯底、所述 n-型氮化物半導體層和所述p-型氮化物半導體層中的至少其一的暴露表面 上形成用于提高光輸出效率的凹凸結構。
7. —種照明裝置，包括根據(jù)所述權利要求1至6中任意一項所述的半導體發(fā)光器件。
全文摘要
一種半導體發(fā)光器件，具有通過第一緩沖層(2)，在用于外延生長的單晶襯底1的一個表面上形成的n-型氮化物半導體層(3)；在n-型氮化物半導體層(3)的表面上形成的發(fā)光層(5)；和在發(fā)射光(5)的表面?zhèn)壬闲纬傻膒-型氮化物半導體層(6)。發(fā)光層(5)具有AlGaInN量子阱結構，并且在n-型氮化物半導體層(3)和發(fā)光層(5)之間布置與發(fā)光層(5)的勢壘層(5a)具有相同組成的第二緩沖層(4)。在半導體發(fā)光器件中，與常規(guī)構造相比，可以改善紫外光發(fā)光強度，同時使用AlGaInN作為用于發(fā)光層的材料。
文檔編號H01L33/06GK101258616SQ200680032480
公開日2008年9月3日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權日2005年9月5日
發(fā)明者平山秀樹, 池田順治, 近藤行廣, 高野隆好 申請人:松下電工株式會社;獨立行政法人理化學研究所