帶具有變化的阱厚度的多量子阱結構的基于III族氮化物的發光二極管結構制造技術

一種基于III族氮化物的發光二極管，包括基于p型III族氮化物的半導體層、與基于p型III族氮化物的半導體層形成P-N結的基于n型III族氮化物的半導體層、以及位于基于n型III族氮化物的半導體層上的基于III族氮化物的有源區域。有源區域包括包含相應阱層的多個順次層疊的基于III族氮化物的阱。所述多個阱層包括具有第一厚度的第一阱層和具有第二厚度的第二阱層。第二阱層位于P-N結與第一阱層之間，并且第二厚度大于第一厚度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及微電子器件及用于其的制造方法，并且更具體地，本專利技術涉及可以在諸如發光二極管(LED)之類的III族氮化物半導體器件中使用的結構。
技術介紹
發光二極管(LED)被廣泛地使用在消費者應用和商業應用中。LED技術的持續發展已經帶來了能夠覆蓋可見光譜以及超過可見光譜的光譜的非常有效率且機械方面穩健的光源。與固態器件的長使用壽命相結合，這些屬性已經實現了多種新的顯示應用，并且已經甚至導致了 LED在一般照明應用中使用從而可能代替白熾燈和熒光燈。如對于本領域技術人員眾所周知的，發光二極管通常包括有源區域，該有源區域由具有合適的帶隙的材料制造，使得電子-空穴的重新組合在電流流過器件時產生了光。特別地，III族氮化物材料系統中的材料如GaN、InGaN, AlGaN, InAlGaN等已經被證明對于以相對高的效率產生藍光、綠光和紫外光是有用的。基于III族氮化物的LED可以在生長襯底(如碳化硅襯底)上制造，以提供水平器件(在LED的同一側上具有兩個電接觸)或豎直器件(在LED的相反側上具有電接觸)。另夕卜，生長襯底可以在制造后保持在LED上，或者被去除(例如，通過蝕刻、研磨、拋光等)。生長襯底可以被去除以便例如減小產生的LED的厚度和/或減小通過豎直LED的正向電壓。水平器件(具有生長襯底或者不具有生長襯底)例如可以是倒裝式鍵合(例如，使用焊料)于載體襯底或印刷電路板，或者通過引線鍵合。豎直器件(具有生長襯底或者不具有生長襯底)可以具有焊料鍵合于載體襯底或印刷電路板的第一端子和引線鍵合于載體襯底或印刷電路板的第二端子。針對改善基于III族氮化物的器件的光輸出的嘗試已包括提供器件的有源區域的不同構型。這種嘗試例如已包括對單個和/或兩個異質結構有源區域的使用。類似地，也已經制造了具有一種或多種III族氮化物量子阱的量子阱器件。盡管這種嘗試已經改善了基于III族氮化物的器件的效率，但仍然可以實現進一步的改善。特別地，III族氮化物器件已經經歷過的一個問題是電流下降的問題，這指的是光輸出隨著電流強度達到某一點而增大、然后開始穩定的現象。因此，器件效率可能在較高的電流處降低。盡管不受任何特定理論的限制，但當前認為，電流下降可能是一個或若干因素的結果，這些因素包括空穴注射飽和和/或在較高的器件電流處無效率地(即，不產生光)電子-空穴重新組合。
技術實現思路
根據一些實施例的基于III族氮化物的發光二極管包括基于P型III族氮化物的半導體層、基于n型III族氮化物的半導體層、以及在基于n型III族氮化物的半導體層上的基于III族氮化物的有源區域。有源區域包括包含相應阱層的多個順次層疊的基于III族氮化物的阱。所述多個阱層包括具有第一厚度的第一阱層和具有第二厚度的第二阱層。第二阱層在基于P型III族氮化物的半導體層與第一阱層之間，并且第二厚度大于第一厚度。根據一些實施例的發光二極管可以響應于被激勵而發射特征在于小于大約30 nm的半峰全寬(FWHM)的光譜純度的光。在一些實施例中，由發光二極管發射的光可以具有特征在于小于大約20 nm的FWHM的光譜純度。在另外的實施例中，由發光二極管發射的光可以具有特征在于小于大約15 nm的FWHM的光譜純度，并且在又一些實施例中，由發光二極管發射的光可以具有特征在于小于大約10 nm的FWHM的光譜純度。在一些實施例中，第一阱層具有第一帶隙，第二阱層具有第二帶隙，并且第一帶隙可小于第二帶隙。第一阱層可以包括InxiGag1N，第二阱層可以包括Inx2Gag2N，其中X1>X2。 所述多個阱層可以具有隨著距基于p型III族氮化物的半導體層的距離而減小的相應厚度。另外，所述多個阱層具有隨著距基于P型III族氮化物的半導體層的距離而減小的相應帶隙。在一些實施例中，所述多個阱層包括InxGai_xN，其中X與相應的阱層的厚度成反比地變化。所述多個阱層具有與相應的阱層的厚度成比例地變化的相應帶隙。所述多個阱層包括InxGai_xN，其中0〈X〈1，并且所述多個阱層具有隨著距基于p型III族氮化物的半導體層的距離而增加的銦成分。所述多個阱層具有從阱層向阱層大致線性減小的厚度。所述多個阱層可以包括具有第一厚度的第一多個阱層和具有第二厚度的第二多個阱層。所述多個阱層可以包括具有第一厚度的第一多個阱層以及第二多個阱層，該第二多個阱層具有從第一厚度向第二厚度增大的厚度。第二多個阱層可以具有從第一厚度向第二厚度大致線性增大的厚度。第二多個阱層可以位于第一多個阱層與基于p型III族氮化物的半導體層之間。所述多個阱層可以包括第一多個阱層和具有第二厚度的第二多個阱層，所述第一多個阱層具有從第一厚度向第二厚度增大的厚度。第一多個阱層具有從第一厚度向第二厚度大致線性增大的厚度。第二多個阱層可以位于第一多個阱層與基于p型III族氮化物的半導體層之間。在一些實施例中，第二厚度可以比第一厚度大至少大約18%。在特定實施例中，第二厚度可以比第一厚度大大約25%。在其他實施例中，第二厚度可以比第一厚度大大約35%。在另外的實施例中，第二厚度可以比第一厚度大大約40%。在又一些實施例中，第二厚度可以比第一厚度大大約50%。阱層可以包括銦，并且第一阱層中的銦成分可以大于第二阱層中的銦成分。阱層中的銦的成分可以在大約0. 05到大約0. 5之間變化。發光二極管還可以包括位于阱層中的相應層上的多個勢壘層，所述多個勢壘層包括在第一阱層上且位于第一阱層與基于P型III族氮化物的半導體層之間的第一勢壘層，以及在第二阱層上且位于第二阱層與基于P型III族氮化物的半導體層之間的第二勢壘層，并且第一勢壘層可以比第二勢壘層厚。發光二極管還可以包括位于所述多個阱層中的相應層上的多個勢壘層，所述多個勢壘層具有隨著距基于P型III族氮化物的半導體層的距離而增大的厚度。在一些實施例中，勢壘層具有大約相同的厚度。另外，勢壘層的厚度可以以與阱層的厚度變化不相關的方式變化。發光二極管還可以包括位于阱層中的相應層上的多個勢壘層，所述多個勢壘層包括在第一阱層上且位于第一阱層與基于P型III族氮化物的半導體層之間的第一勢壘層，以及在第二阱層上且位于第二阱層與基于P型III族氮化物的半導體層之間的第二勢壘層，并且第二勢壘層可以比第一勢壘層厚。發光二極管還可以包括位于所述多個阱層中的相應層上的多個勢壘層，所述多個勢壘層具有隨著距基于P型III族氮化物的半導體層的距離而減小的厚度。有源區域可以包括多個阱組。每個阱組可以包括基于III族氮化物的阱支撐層，其中基于III族氮化物的阱層位于阱支撐層上；以及位于基于III族氮化物的阱層上的基于III族氮化物的阱覆蓋層。阱支撐層與阱覆蓋層的組合厚度可以從大約50·i到大約4OO I。阱層具有從大約10 I到大約so I的厚度。根據另外的實施例的基于III族氮化物的發光二極管包括基于n型III族氮化物的半導體層和基于P型III族氮化物的半導體層，基于P型III族氮化物的半導體層與基于n型III族氮化物的半導體層形成P-N結。在基于n型III族氮化物的半導體層上的基于III族氮化物的有源區域與P-N結相鄰。有源區域包括包含相應阱層的多個順次層疊的基于III族氮化物的阱。所述多個阱層可包括具有第一厚度的第一阱層和具有第本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MJ伯格曼，DC德里斯科爾，A查文，P肯圖阿列漢德羅，J伊貝森，
申請(專利權)人：克里公司，
類型：
國別省市：