CN101188263B - 氮化物半导体发光器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括步骤：在基板上依次沉积第一n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层和含铟的p型氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述p型氮化物半导体隧道结层时的基板的温度150℃时，在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述p型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮化物半导体蒸发减少层时的基板温度时，在所述氮化物蒸发减少层上沉积第二n型氮化物半导体层。
Description
技术领域
本发明总体而言涉及氮化物半导体发光器件的制造方法，且更具体而言涉及具有隧道结的氮化物半导体发光器件的制造方法。
背景技术
常规氮化物半导体发光二极管器件包括具有用作光提取侧的一侧的p型氮化物半导体层，该氮化物半导体发光二极管器件需要在该p型氮化物半导体层上设置p侧电极以满足下面三个条件。
第一个条件是p侧电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射的光为高透射的。第二个条件是p侧电极具有允许注入电流在发光层平面中充分扩散的电阻率和厚度。最后，第三个条件是p侧电极具有在电极和p型氮化物半导体层之间的小接触电阻。
形成在有具有用作光提取侧的一侧的p型氮化物半导体层的氮化物半导体发光二极管器件的p型氮化物半导体层上的p侧电极通常实施为沉积在p型氮化物半导体层的整个表面上的由钯、镍或类似金属膜形成的半透明金属电极。然而，这样的半透明金属电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射出的光具有约50％的低透射率。结果，氮化物半导体发光二极管器件以较低效率提取光，且因此不能成为高亮度氮化物半导体发光二极管器件。
为了解决此问题，制造了高亮度氮化物半导体发光二极管器件，从而以沉积在p型氮化物半导体层整个表面上的氧化铟锡(ITO)透明导电膜代替钯、镍或类似金属膜的半透明金属电极，从而更高效地提取光。具有这样的透明导电膜的氮化物半导体发光二极管器件也允许透明导电膜与p型氮化物半导体层之间的相关接触电阻通过热处理等而减小。
此外，日本专利公开第2002-319703号公开了一种氮化物半导体发光二极管器件，其包括p型氮化物半导体层、位于该p型氮化物半导体层上并与其一起提供隧道结的n型氮化物半导体层、和位于该n型氮化物半导体层上的p侧电极。如此构建的该氮化物半导体发光二极管器件能够更有效地提取光，因为其允许从p侧电极注入的电流在形成隧道结的低电阻n型氮化物半导体层中展宽。
发明内容
然而，当ITO透明导电膜温度增加从而具有高温时，其具有反向变化的光学性质，导致对可见光的减小的透射率。此外，当使用ITO透明导电膜时，为了防止该膜对可见光的透射率降低，限制了形成ITO透明导电膜之后的工艺中的温度范围。此外，ITO透明导电膜也被大电流密度操作所损伤并变黑。
此外，如日本专利公开第2002-319703号所描述的具有隧道结的氮化物半导体发光二极管器件允许载流子通过该隧道结隧穿，其概率通常由下面的公式表示：
Tt＝exp((-8π(2me)1/2Eg3/2)/(3qhε)) ……(1)
其中Tt：隧穿概率
me：导电电子的有效质量
Eg：能隙
q：电子电荷
h：普朗克常数
ε：施加到隧道结的电场
如公式(1)中所表示，为了提高隧穿概率Tt并实现在隧道结处减少电压的损失，首先需要提高施加到隧道结的电场ε，且为了增加电场ε，需要在n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层中形成隧道结的各个部分提供提高的离化杂质浓度。
然而，氮化物半导体提供受主能级，该受主能级由通常用作p型掺杂剂的镁提供、相对于其价带更深、并具有小的激活率(activation ratio)。因此难以获得具有高离化杂质浓度的p型氮化物半导体。
此外，如公式(1)所表示，为了提高隧穿概率Tt，还需要降低隧道结的能隙Eg。
通过考虑上述情况，日本专利公开第2002-319703号所描述的最优选的结构应该是例如在第四示例等所描述的，提供具有载流子密度为1×1019/cm3的p型In0.18Ga0.82N层和载流子密度为1×1020/cm3的n型In0.18Ga0.82N层的隧道结。
然而，在这些示例中，在提供n型In0.18Ga0.82N层之后，中间产物被加热到1050℃的高温，这时形成隧道结的p型In0.18Ga0.82N层和n型In0.18Ga0.82N层具有由其蒸发的In组分。这增加了隧道结的能隙Eg，提供了降低的隧穿概率，并因此提供了隧穿结处增加的电压损失，导致增加的驱动电压。
此外，如果隧道结由In组分增加以提供增加的隧穿概率的p型InGaN层和n型InGaN形成，形成隧道结的p型InGaN层和n型InGaN层将具有小于发光层的带隙并吸收从发光层发射的光，且因此该器件以较低的效率提取光。
考虑到上述情况，本发明构思了一种氮化物半导体发光器件的制造方法，能够减小具有隧道结的氮化物半导体发光器件的驱动电压，并且更高效地提取光。
本方法是制造氮化物半导体发光器件的方法，包括步骤：在基板上依次沉积第一n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层和含铟的p型氮化物半导体隧道结层；在所述基板的温度最高高于沉积所述p型氮化物半导体隧道结层时的基板的温度150℃时，在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积氮化物半导体蒸发减少层，所述氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述p型氮化物半导体隧道结层的带隙；和在所述基板的温度高于沉积所述氮化物半导体蒸发减少层时的基板温度时，在所述氮化物蒸发减少层上沉积第二n型氮化物半导体层。
此外在本方法中，可以在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积n型氮化物半导体隧道结层，以共同形成隧道结，且此后所述氮化物半导体蒸发减少层沉积在所述n型氮化物半导体隧道结层上。
此外在本方法中，优选第二n型氮化物半导体层在所述基板的温度至少为900℃且最多为1000℃时沉积。
此外在本方法中，优选所述氮化物半导体蒸发减少层至少为5nm厚。
因此本发明可以提供制造氮化物半导体发光器件的制造方法，其能够减小具有隧道结的氮化物半导体发光器件的驱动电压并还能够更高效地提取光。
通过结合附图对本发明的下述具体描述中，本发明的上述和其他目的、特点、方面和优点将变得更为明显。
附图说明
图1-9是示出根据本发明的氮化物半导体发光器件的制造方法的一个示例的工艺的示意性剖面图；
图10示出根据本发明的氮化物半导体发光器件的制造方法在从p型氮化物半导体层到第二n型氮化物半导体层的生长中基板温度变化的示例；
图11是在第一到第三示例中的氮化物半导体发光二极管器件的示意性剖面图；
图12示出在生长第一示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN蒸发减少层中蓝宝石基板温度与器件驱动电压之间的关系；
图13示出在生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN层中蓝宝石基板温度与器件驱动电压之间的关系；
图14示出在生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN层中蓝宝石基板温度与器件光输出之间的关系；
图15示出第三示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN蒸发减少层的厚度与器件驱动电压之间的关系。
具体实施方式
此后将描述制造氮化物发光器件的本发明的一个示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或相似的元件等。
起初，如图1所示，在基板1上例如通过金属化学气相沉积(MOCVD)生长第一n型氮化物半导体层2。基板1例如可以是硅基板、砷化镓基板、碳化硅基板、氧化锌基板、蓝宝石基板等。作为第一n型氮化物半导体层2，可以生长例如掺杂n型杂质的氮化物半导体晶体。注意在本发明中，n型杂质可以由例如硅(Si)、锗(Ge)等提供。此外，在基板1和第一n型氮化物半导体层2之间可以插入例如由氮化物半导体和/或非掺杂氮化物半导体或其他类似层形成的低温缓冲层。
接着，如图2所示，在第一n型氮化物半导体层2上例如通过MOCVD生长发光层3。作为发光层3，可以生长例如具有单量子阱(SQW)结构或多量子阱(MQW)结构的氮化物半导体晶体。代表性地，可以生长InxGa1-xN层和InyGa1-yN层的堆叠，其中0＜x＜1，0≤y≤0.2，且x＞y。此外，在第一n型氮化物半导体层2和发光层3之间可以设置另一层。
接着，如图3所示，在发光层3上，可以通过例如MOCVD生长p型氮化物半导体层4。作为p型氮化物半导体层4，可以生长例如掺杂p型杂质的氮化物半导体晶体。代表性地，可以生长p型AlzGa1-zN层或p型GaN层等，其中0＜z＜1。注意在本发明中，作为p型杂质，可以采用例如镁(Mg)、锌(Zn)等。在发光层3和p型氮化物半导体层4之间可以设置另一层。
接着，如图4所示，在p型氮化物半导体层4上，例如通过MOCVD生长含In的p型氮化物半导体隧道结层5。作为p型氮化物半导体隧道结层5，可以生长例如掺杂Mg或类似的p型杂质的III族元素的氮化物半导体晶体。在p型氮化物半导体层4和p型氮化物半导体隧道结层5之间可以设置另一层。
接着，如图5所示，在p型氮化物半导体隧道结层5上，例如通过MOCVD生长n型氮化物半导体隧道结层6。作为n型氮化物半导体隧道结层6，可以生长例如掺杂n型杂质的氮化物半导体晶体，且n型氮化物半导体隧道结层6与p型氮化物半导体隧道结层5一起形成隧道结。
N型氮化物半导体隧道结层6可以具有浅施主能级，以提供优选至少1×1019/cm3更优选至少5×1019/cm3浓度的离化杂质。这允许耗尽层朝n型氮化物半导体隧道结层6最多延伸数nm。因此n型氮化物半导体隧道结层6能够以大约数nm的厚度充分显示作为隧道结层的功能。因此认为这样减小的厚度保证光能够被有效提取同时提供减小的能带以提供提高的隧穿概率。
注意虽然n型氮化物半导体隧道结层6可以单独掺杂n型杂质，其也可以与n型杂质一起掺杂p型杂质。与n型杂质一起作为掺杂剂被引入的该p型杂质可以防止直接位于下面的p型氮化物半导体隧道结层5的晶体结构被破坏，因为该p型氮化物半导体隧道结层5具有从其扩散的p型杂质，并且被引入的该p型杂质还提供了耗尽层中的能级以提供增加的隧穿概率。
接着，如图6所示，在n型氮化物半导体隧道结层6上通过例如MOCVD生长n型氮化物半导体蒸发减少层7以减少从p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6蒸发的In。n型氮化物半导体蒸发减少层7具有大于p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的带隙，并在基板温度最高比生长p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的基板温度高150℃时生长。
例如，如果p型氮化物半导体隧道结层5是掺杂Mg的p型InGaN层，较大的In组分允许较高的Mg激活率。因此对于Mg掺杂浓度可以获得高离化杂质浓度，且公式(1)中施加到隧道结的电场ε可以增加。此外，p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的较大的In组分分别能够减小公式(1)中的能隙Eg，且通过提高公式(1)中施加到隧道结的电场ε并减小能隙Eg，可以提高公式(1)中的隧穿概率Tt。
然而，如果p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6各自的In组分增加并因此各自的带隙小于发光层3的带隙，则p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6吸收从发光层3发射的光，结果该器件低效地提取光。因此，p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6优选厚度尽可能小。
因此如本发明中所提供的沉积在n型氮化物半导体隧道结层6上的n型氮化物半导体蒸发减少层7能够减少从p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6蒸发的In。这允许p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的厚度减小，从而仍保持提高隧穿概率Tt的高In组分。
因此本发明能够提供实现隧道结处的小电压损失的器件，并因此实现了比日本专利公开第2002-319703号所描述的没有n型氮化物半导体蒸发减少层7的器件更小的驱动电压。
此外，在本发明中，n型氮化物半导体蒸发减少层7具有大于p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的带隙。结果，不被p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6吸收的光也难以被n型氮化物半导体蒸发减少层7吸收。因此本发明能够提供更高效地提取光的器件。
此外，为了减小从p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6蒸发的In，需要在最大比生长p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的基板温度高150℃的基板温度下生长n型氮化物半导体蒸发减少层7。此外，为了改善n型氮化物半导体蒸发减少层7的结晶度(crystallinity)，优选生长n型氮化物半导体蒸发减少层7的基板温度的下限等于生长p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6的基板温度。
作为n型氮化物半导体蒸发减少层7，可以生长例如氮化物半导体晶体。代表性地，可以生长n型GaN或n型InGaN。
此外，如果n型氮化物半导体蒸发减少层7由n型GaN形成，则考虑到减少从p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6蒸发的In，n型氮化物半导体蒸发减少层7优选具有至少5nm的厚度。
在上述描述中，n型氮化物半导体蒸发减少层7生长在n型氮化物半导体隧道结层6上。作为选择，n型氮化物半导体蒸发减少层7可以生长在含In的p型氮化物半导体隧道结层5上，以允许p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体蒸发减少层7形成隧道结。在此情况下n型氮化物半导体蒸发减少层7也可以具有大于p型氮化物半导体隧道结层5的带隙。
接着，如图7所示，在n型氮化物半导体蒸发减少层7上，在高于生长n型氮化物半导体蒸发减少层7的基板温度的基板温度下，通过例如MOCVD生长第二n型氮化物半导体层8。在n型氮化物半导体蒸发减少层7和第二n型氮化物半导体层8之间可以设置另一层。
作为第二n型氮化物半导体层8，可以生长例如掺杂n型杂质的III族元素的氮化物半导体晶体。其中，作为扩散注入电流和传送光的层，第二n型氮化物半导体层8优选具有大于有源层3的带隙和/或优选电阻率小。
此外，为了改善第二n型氮化物半导体层8的结晶度并允许该层电阻率小，优选在基板温度高于生长p型氮化物半导体隧道结层5、n型氮化物半导体隧道结层6和n型氮化物半导体蒸发减少层7的基板温度下生长第二n型氮化物半导体层8。优选地，在基板温度至少为900℃且至多为1000℃下生长第二n型氮化物半导体层8。
在高于1000℃的基板温度下生长n型氮化物半导体蒸发减少层7可能损伤发光层3的结晶度，导致不良的发射效率。在低于900℃的基板温度下生长n型氮化物半导体蒸发减少层7可能损伤第二n型氮化物半导体层8的结晶度并增加该层的电阻。
接着，如图8所示，进行蚀刻以暴露第一n型氮化物半导体层2的一部分表面。
接着，如图9所示，在第二n型氮化物半导体层8上提供用作正电极的p侧电极12，并在第一n型氮化物半导体层2上提供用作负电极的n侧电极13。
在提供p侧电极12和n侧电极13之后，晶片被分为多个芯片以获得氮化物半导体发光器件。
根据本发明制造的氮化物半导体发光器件允许n型氮化物半导体蒸发减少层7减少从p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6蒸发的In。这允许p型氮化物半导体隧道结层5和n型氮化物半导体隧道结层6具有高In组分和减小的厚度。因此可以提供具有减小的驱动电压和高光提取效率的器件。
图10示出从p型氮化物半导体层4到第二n型氮化物半导体层8的生长中的基板温度变化的一个示例。在图10中，水平轴代表层的厚度，且随着该轴向右移动，层远离基板1；垂直轴代表基板温度，且随着该轴向上移动，表示基板温度增高，随着该轴向下移动，表示基板温度降低。
这里以基板温度范围从等于生长p型氮化物半导体隧道结层5的基板温度到高于生长p型氮化物半导体隧道结层5的基板温度150℃的基板温度来生长n型氮化物半导体蒸发减少层7，且在从至少900℃到至多1000℃的基板温度生长第二n型氮化物半导体层8。
第一示例
第一示例提供如图11所示构造的氮化物半导体发光二极管器件。第一示例的氮化物半导体发光二极管器件包括依次沉积在蓝宝石基板101上的GaN缓冲层102、n型GaN下层103、n型GaN接触层104、发光层105、p型AlGaN覆层106、p型GaN层107、p型InGaN隧道结层108、n型InGaN隧道结层109、n型GaN蒸发减少层110、和n型GaN层111，以及沉积在n型GaN层111表面上的焊盘电极112和沉积在n型GaN接触层104表面上的焊盘电极113。
起初蓝宝石基板101被安置在MOCVD设备的反应器中。接着氢流入该反应器，同时蓝宝石基板101的温度升高到1050℃以清洁蓝宝石基板101的表面(C面)。
接着，蓝宝石基板101的温度降低到510℃且氢载气和铵及三甲基镓(TMG)的源材料气体流入该反应器以在蓝宝石基板101表面(C面)上通过MOCVD生长GaN缓冲层102，以在蓝宝石基板101上具有约20nm的厚度。
接着，蓝宝石基板101的温度升高到1050℃且氢载气、铵和TMG的源材料气体以及硅烷杂质气体流入反应器以通过MOCVD生长Si掺杂的n型GaN下层103(载流子密度：1×1018/cm3)，从而在GaN缓冲层102上具有6μm的厚度。
接着，与对n型GaN下层103所做的相似，通过MOCVD生长n型GaN接触层104以在n型GaN下层103上具有0.5μm厚度，只是n型GaN接触层104掺杂Si到5×1018/cm3的载流子密度。
接着，蓝宝石基板101的温度降低到700℃且氢载气和铵、TMG及三甲基铟(TMI)的源材料气体流入反应器，以通过MOCVD在n型GaN接触层104上生长以层的六个循环交替生长2.5nm厚的In0.25Ga0.75N层和18nm厚的GaN层，从而在n型GaN接触层104上提供具有多量子阱结构的发光层105。当然，在发光层105的沉积中，当生长GaN层时TMI未被引入到反应器中。
接着，蓝宝石基板101的温度升高到950℃且氢载气以及铵、TMG和三甲基铝(TMA)的源材料气体和环戊二烯合镁(CP2Mg)的杂质气体流入反应器，以在发光层105上通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3的Mg的Al0.15Ga0.85N形成的p型AlGaN覆层106以具有约30nm的厚度。
接着，将蓝宝石基板101的温度保持在950℃，同时氢载气、铵和TMG的源材料气体以及CP2Mg的杂质气体流入反应器以通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Mg的GaN形成的p型GaN层107，从而在p型AlGaN覆层106上具有0.1μm的厚度。
接着，蓝宝石基板101的温度降低到700℃且氢载气和铵、TMG和TMI的源材料气体以及CP2Mg的杂质气体流入反应器以通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Mg的In0.25Ga0.75N形成的p型InGaN隧道结层108，从而在p型GaN层107上具有20nm的厚度。
接着，基板101的温度保持在700℃，同时氢载气和铵、TMG和TMI的源材料气体以及硅烷杂质气体流入反应器，以通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Si的In0.25Ga0.75N形成的n型InGaN隧道结层109，从而在p型InGaN隧道结层108上具有4nm的厚度。
接着，将蓝宝石基板101的温度设置在600℃到900℃之间的预定温度，且仅停止TMI以生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Si的GaN形成的n型GaN蒸发减少层110，以在n型InGaN隧道结层109上具有15nm的厚度。
接着，蓝宝石基板101的厚度升高到950℃且氢载气、铵和TMG的源材料气体以及硅烷杂质气体流入反应器以通过MOCVD生长由掺杂1×1019原子/cm3浓度Si的GaN形成的n型GaN层111，从而在n型GaN蒸发减少层110上具有200nm的厚度。
接着，蓝宝石基板101的温度降低到700℃且氢载气流入反应器以退火晶片。
从反应器移除被退火的晶片，并在晶片的最上层或n型GaN层111的表面上设置构图为具有预定形状的掩模。然后进行反应离子刻蚀(RIE)以蚀刻掉一部分晶片，从n型GaN层111开始，从而暴露n型GaN接触层104表面的一部分。
接着，在n型GaN层111的表面上设置焊盘电极112，并在n型GaN接触层104的表面上设置焊盘电极113。更具体地，通过在n型GaN层111和n型GaN接触层104的表面上连续沉积Ti层和Al层而同时提供焊盘电极112和113。接着，晶片被分为多个芯片，从而获得具有图11所示结构的第一示例的氮化物半导体发光二极管器件。
图12示出在生长第一示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN蒸发减少层110时的蓝宝石基板101的温度与器件驱动电压之间的关系。在图12中，垂直轴代表注入20mA的电流时的驱动电压(V)，且水平轴代表生长n型GaN蒸发减少层110的蓝宝石基板101的温度(℃)。
如图12所示，当蓝宝石基板101的温度为700℃时，驱动电压是最低值，且当蓝宝石基板101的温度超过850℃时，驱动电压迅速增加。
这可能是因为在蓝宝石基板101的温度超过850℃(即高于850℃的温度，该温度比生长p型InGaN隧道结层108和n型InGaN隧道结层109的蓝宝石基板101的温度700℃高150℃)时生长n型GaN蒸发减少层110蒸发了位于n型GaN蒸发减少层110下面的p型InGaN隧道结层108和n型InGaN隧道结层109的In，因此提供了隧道结处降低的隧穿概率。
第二示例
直到生长n型InGaN隧道结层109，采用了与第一示例相同条件的温度和方法。
在生长n型InGaN隧道结层109之后，蓝宝石基板101的温度保持在700℃且仅停止TMI以通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Si的GaN形成的n型GaN蒸发减少层110，从而在n型InGaN隧道结层109上具有15nm厚度。
接着，蓝宝石基板101的温度被设定在700℃到1050℃之间的预定温度，且氢载气、铵和TMG的源材料气体以及硅烷杂质气体流入反应器以通过MOCVD生长由掺杂1×1019原子/cm3浓度Si的GaN形成的n型GaN层111，从而在n型GaN蒸发减少层110上具有200nm厚度。
接着，使用与第一示例相同的条件和方法来制造第二示例的氮化物半导体发光二极管器件。
图13示出生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度与器件驱动电压之间的关系。在图13中，垂直轴代表注入20mA电流时的驱动电压(V)，且水平轴代表生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度(℃)。
如图13所示，当生长n型GaN层111的基板温度为700℃到900℃时，驱动电压降低，且当生长n型GaN层111的基板温度超过900℃时，驱动电压几乎不降低。
当生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度在700℃到900℃范围时，驱动电压降低。这可能是因为n型GaN层111结晶度的改善和电阻的降低，且因为在n型GaN层111的生长中当温度升高时，n型GaN蒸发减少层110的存在减小了从p型InGaN隧道结层108蒸发的In，且Mg的激活率升高。
此外，图14示出了生长第二示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度与器件光输出之间的关系。在图14中，垂直轴代表以相对值表示的光输出，且水平轴代表生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度(℃)。
如图14所示，当生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度从700℃到1000℃时，光输出基本不变，且当生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度超过1000℃时，光输出显著减小。这可能是因为当生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度超过1000℃时，发光层105的结晶度被损害，且因此发射效率降低。
从上述结果可以发现，生长n型GaN层111的蓝宝石基板101的温度优选至少为900℃且最多为1000℃。
第三示例
直到生长p型InGaN隧道结层108，采用了与第一示例相同的条件和方法。
在生长p型InGaN隧道结层108之后，蓝宝石基板101的温度保持在700℃且仅停止TMI以通过MOCVD生长由掺杂1×1020原子/cm3浓度Si的GaN形成的n型GaN蒸发减少层110，从而在p型InGaN隧道结层108上具有15nm厚度。
接着，使用与第一示例相同的条件和方法来制造第三示例的氮化物半导体发光二极管器件。
图15示出生长第三示例的氮化物半导体发光二极管器件的n型GaN蒸发减少层110的厚度与器件驱动电压之间的关系。在图15中，垂直轴代表注入20mA电流时的驱动电压(V)，且水平轴代表n型GaN蒸发减少层110的厚度(nm)。
如图15所示，可以发现当n型GaN蒸发减少层110具有小于5nm的厚度时驱动电压显著增加。这可能是因为采用具有小于5nm厚度的n型GaN蒸发减少层110时，p型InGaN隧道结层108和n型InGaN隧道结层109的In在生长n型GaN蒸发减少层110之后的升温过程中蒸发。
因此本发明可以实现具有隧道结并发射蓝光(例如具有至少430nm和至多490nm的波长)的氮化物半导体发光二极管器件或类似的氮化物半导体发光器件，并允许该器件更高效地提取光。
虽然具体描述并示出了本发明，但应该清楚地理解，仅通过图解和示例的方式示出了本发明，不应理解为是对本发明的限制，本发明的范围由所附权利要求书限定。
本申请基于2006年11月22日向日本专利局提交的日本专利申请第2006-315296号，其整个内容引用在此处作为参考。
Claims (4)
1.一种氮化物半导体发光器件的制造方法，包括步骤：
在基板上依次沉积第一n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层和含铟的p型氮化物半导体隧道结层；
在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积n型氮化物半导体蒸发减少层，所述n型氮化物半导体蒸发减少层具有大于所述p型氮化物半导体隧道结层的带隙，沉积所述n型氮化物半导体蒸发减少层时的基板温度的上限比沉积所述p型氮化物半导体隧道结层时的基板温度高150℃；和
在所述基板的温度高于沉积所述n型氮化物半导体蒸发减少层时的基板温度时，在所述n型氮化物蒸发减少层上沉积第二n型氮化物半导体层。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中在所述p型氮化物半导体隧道结层上沉积n型氮化物半导体隧道结层，以共同形成隧道结，且此后所述n型氮化物半导体蒸发减少层沉积在所述n型氮化物半导体隧道结层上。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述第二n型氮化物半导体层在所述基板的温度至少为900℃且最多为1000℃时沉积。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其中所述n型氮化物半导体蒸发减少层至少为5nm厚。
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