高濃度的Si滲雜。目P，在最上層中的Si的滲雜濃度可W是第一導(dǎo)電型氮化嫁基半導(dǎo)體 層23中的Si的滲雜濃度的大約4或5倍高。在超晶格層25中的大多數(shù)層可形成為無滲 雜的層W減小半導(dǎo)體器件中的電流泄漏。另外，當(dāng)超晶格層25的最上層W高濃度滲雜時， 能夠改善超晶格層25和活性層27之間的結(jié)特性。
[0034] 如圖4中所示，活性層27可在比第一腔室壓強(qiáng)P1高的腔室壓強(qiáng)（第二腔室壓強(qiáng) P2)下生長在超晶格層25上。例如，第二腔室壓強(qiáng)的范圍可從300Torr至700Torr。當(dāng) 省略超晶格層25時，活性層27可生長在第一導(dǎo)電型氮化嫁基半導(dǎo)體層23上。
[0035] 如圖3中所示，活性層27可具有多個壘層2化和多個阱層27w交替堆疊的多量子 阱結(jié)構(gòu)。阱層27w可由包含In的氮化嫁形成，例如InGaN,壘層2化可由具有比阱層27w寬 的帶隙的氮化嫁形成，例如，GaN、InGaN、AlGaN或AlInGaN。InGaN量子阱層中的In的含量 比率根據(jù)期望的光波長來確定。
[0036] 由于阱層27w和壘層2化在相對高的第二腔室壓強(qiáng)下生長，所W可提高阱層27w 的生長溫度，因此阱層27w和壘層2化之間的生長溫度的差可設(shè)定成10°C或更小。由于阱 層27w和壘層2化在相同或相似的溫度下生長，所W在阱層27w的生長之后阱層27w不在 生長壘層2化時分解。因此，可在沒有單獨(dú)的覆蓋層的情況下改善阱層27w和壘層2化之 間的界面特性。
[0037] 活性層27可鄰接超晶格層25的最上層。也就是說，活性層27和超晶格層25可 相繼地生長。在該種情況下，超晶格層25和活性層27的相繼生長可在不實(shí)質(zhì)上改變腔室 壓強(qiáng)的情況下實(shí)現(xiàn)。
[003引在活性層27的生長期間，氣氛氣體（包括載氣）與源氣一起被提供到腔室中。該 里，N,通常用作氣氛氣體并且H2的供給被阻止。H2會使活性層27的晶體質(zhì)量劣化。
[0039] 電子阻擋層29可生長在活性層27上。電子阻擋層29可由例如AlGaN形成并且 在比第二腔室壓強(qiáng)低的腔室壓強(qiáng)（例如，范圍從100Torr至300Torr)下生長。電子阻擋 層29可在比活性層27的生長溫度高的溫度下生長。在一個示例性實(shí)施例中，電子阻擋層 29可在大約1000°C或更高的溫度下生長。
[0040] 第二導(dǎo)電型氮化嫁基半導(dǎo)體層31生長在電子阻擋層29上。第二導(dǎo)電型氮化嫁基 半導(dǎo)體層31可在比第二腔室壓強(qiáng)低的例如范圍從100Torr至300Torr的腔室壓強(qiáng)（第 S腔室壓強(qiáng)）下生長。第二導(dǎo)電型氮化嫁基半導(dǎo)體層31可具有單個GaN層或包括GaN層 的多層結(jié)構(gòu)?？墒÷噪娮幼钃鯇?9且第二導(dǎo)電型氮化嫁基半導(dǎo)體層31可直接形成在活性 層27上。
[0041] 諸如發(fā)光二極管或激光二極管的半導(dǎo)體器件可使用生長在基板21上的半導(dǎo)體層 23、25、27、29 和 31 來制造。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法利用在相同的生長溫度下活性層中的銅的含量隨著 腔室壓強(qiáng)的增大而增加的現(xiàn)象。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了形成具有期望的銅含量的阱層，在相對 低的壓強(qiáng)（大約200Torr)和低的生長溫度下生長阱層。相反，根據(jù)本發(fā)明，腔室壓強(qiáng)增大 至相對高的壓強(qiáng)，由此允許比現(xiàn)有技術(shù)高的阱層的生長溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí) 施例的方法能夠使包括阱層和壘層的活性層的生長基本上在相同的溫度下，由此可改善阱 層和壘層之間的界面的特性。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的具有在中壓下生長的阱層的發(fā)光器件具有比根據(jù) 對比示例的具有在低壓下生長的阱層的發(fā)光器件高的光致發(fā)光強(qiáng)度任L強(qiáng)度）和光功率 任〇)，如下面表1中所示。在表1中，低壓為200Torr，中壓為450Torr。
[0044] 表 1
[0045] [表 1]
[0046]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積來生長氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法，所述方法包括下 述步驟： 在腔室中設(shè)置基板； 在第一腔室壓強(qiáng)下在基板上生長第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層； 在比第一腔室壓強(qiáng)高的第二腔室壓強(qiáng)下在第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上生長氮化 鎵基活性層；以及 在比第二腔室壓強(qiáng)低的第三腔室壓強(qiáng)下在活性層上生長第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體 層， 其中，第一、第二和第三腔室壓強(qiáng)低于760T〇rr。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二腔室壓強(qiáng)在300Torr至700Torr的范圍中。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，第一腔室壓強(qiáng)和第三腔室壓強(qiáng)中的每個在IOOTorr 至300Torr的范圍中。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生長活性層的步驟包括交替地生長皇層和阱層，其 中，皇層和阱層之間的生長溫度的差為KTC或更小。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，阱層包括含In的氮化鎵層，皇層包括具有比阱層寬 的帶隙的氮化鎵層。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，阱層和皇層在比第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層和 第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層低的溫度下生長。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括下述步驟： 生長交替地堆疊有第一氮化鎵層和第二氮化鎵層的超晶格層， 其中，在生長活性層之前在比第一腔室壓強(qiáng)高的第四腔室壓強(qiáng)下生長超晶格層。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，第四腔室壓強(qiáng)在300Torr至700Torr的范圍中。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，第四腔室壓強(qiáng)與第二腔室壓強(qiáng)相同。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，第一氮化鎵層和第二氮化鎵層之間的生長溫度的 差為KTC或更小。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，第一氮化鎵層和第二氮化鎵層中的至少一個包 括銅。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生長活性層的步驟包括在生長活性層時將N2氣氛 氣體與In、Ga和N的源氣一起提供到腔室中，并阻止H2氣體的供給。
13. -種通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積來生長氮化鎵基半導(dǎo)體層而制造半導(dǎo)體器件的方 法，所述方法包括： 在腔室中設(shè)置基板； 在第一腔室壓強(qiáng)下在基板上生長第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層； 在高于第一腔室壓強(qiáng)的第二腔室壓強(qiáng)下在第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上生長氮化 鎵基活性層；以及 在低于第二腔室壓強(qiáng)的第三腔室壓強(qiáng)下在活性層上生長第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體 層， 其中，第一、第二和第三腔室壓強(qiáng)低于760T〇rr。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，第二腔室壓強(qiáng)在300Torr至700Torr的范圍中， 第一腔室壓強(qiáng)和第三腔室壓強(qiáng)中的每個在IOOTorr至300Torr的范圍中。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，生長活性層的步驟包括交替地生長皇層和阱層， 其中，皇層和阱層之間的生長溫度的差為KTC或更小。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，阱層包括含In的氮化鎵層，皇層包括具有比阱層 寬的帶隙的氮化鎵層。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括下述步驟： 生長交替地堆疊有第一氮化鎵層和第二氮化鎵層的超晶格層， 其中，在生長活性層之前在比第一腔室壓強(qiáng)高的第四腔室壓強(qiáng)下生長超晶格層。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，第四腔室壓強(qiáng)在300Torr至700Torr的范圍中。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，第四腔室壓強(qiáng)與第二腔室壓強(qiáng)相同。
20. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述方法還包括在生長第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層之 前在IOOTorr至300Torr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下生長氮化鎵基電子阻擋層。
21. -種通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積來生長氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法，所述方法包 括： 在腔室中設(shè)置基板； 在IOOTorr至300Torr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下在基板上生長第一導(dǎo)電型GaN層； 在300Torr至700Torr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下在第一導(dǎo)電型GaN層上生長氮化鎵基活 性層；以及 在IOOTorr至300Torr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下在活性層上生長第二導(dǎo)電型GaN層， 其中，活性層包括阱層和皇層。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，皇層和阱層之間的生長溫度的差為KTC或更小。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括下述步驟： 生長交替地堆疊有第一氮化鎵層和第二氮化鎵層的超晶格層， 其中，在生長活性層之前在300T〇rr至700T〇rr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下生長超晶格層。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，第一氮化鎵層和第二氮化鎵層之間的生長溫度 的差為10 °C或更小。
25. 如權(quán)利要求21所述的方法，所述方法還包括在生長第二導(dǎo)電型GaN層之前在 IOOTorr至300Torr的范圍中的腔室壓強(qiáng)下生長AlGaN電子阻擋層。
【專利摘要】本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積來生長氮化鎵基半導(dǎo)體層的方法，所述方法包括：在腔室中設(shè)置基板；在第一腔室壓強(qiáng)下在基板上生長第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層；在比第一腔室壓強(qiáng)高的第二腔室壓強(qiáng)下在第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層上生長氮化鎵基活性層；以及在比第二腔室壓強(qiáng)低的第三腔室壓強(qiáng)下在活性層上生長第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體層。
【IPC分類】H01L33-04, H01L21-20, H01L33-32, H01L33-06
【公開號】CN104838475
【申請?zhí)枴緾N201380064627
【發(fā)明人】崔承奎, 郭雨澈, 金材憲, 鄭廷桓
【申請人】首爾偉傲世有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2013年10月10日
【公告號】US20140162437, WO2014092320A1