CN1969394A - pn结型化合物半导体发光二极管 - Google Patents
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Abstract
在一种设置在晶体衬底上的至少具有作为发光层的由III族氮化物半导体形成的n型有源层以及在所述n型有源层上的包含p型杂质的III族氮化物半导体层的p－n结型化合物半导体发光二极管中，所述二极管具有沉积在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层上的室温下其带隙超过形成所述n型有源层的所述III族氮化物半导体的带隙且在未掺杂状态下呈现p型导电性的磷化硼基III－V族化合物半导体层，并且具有接合到所述磷化硼基III－V族化合物半导体层的表面的欧姆正电极。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是基于35 U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35 U.S.C.§119(e)(1)，要求基于35 U.S.C.§111(b)于2004年5月19日提交的临时申请60/572,268和2004年5月6日提交的日本专利申请2004-137229的优先权。
技术领域
本发明涉及一种设置在晶体衬底上的pn结型化合物半导体发光二极管，其至少具有由III族氮化物半导体形成的n型有源(发光)层和在n型有源层上的包含p型杂质的III族氮化物半导体层。
背景技术
作为主要发射蓝至绿光的发光器件，迄今已知用作包含例如氮(N)作为发光层的V族构成元素的III-V族化合物半导体(III族氮化物半导体)层的发光二极管(LED)和激光二极管(LD)(例如，参考JP-A SHO49-19783)。在发射短波长可见光的LED中，已采用了主要由氮化镓铟混合晶体(GaYInZN：0≤Y，Z≤1，Y+Z＝1)形成的发光层(例如，参考JP-B SHO 55-3834)。
在由氮化镓铟混合晶体(GaYInZN)形成的发光层中，为了增强辐射复合效率并获得高强度的发射，发光层通常接合至包覆层以形成异质结(例如，参考由Isamu Akasaki撰写并由Baifukan K.K.于1995年第一版出版的“Group III-V Compound Semiconductors”的第13章)。迄今为止，接合至该发光层的p型包覆层通常由室温下具有比较大带隙的氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1，X+Y＝1)形成(例如，参考已经引用的“GroupIII-V Compound Semiconductors”)。
已经公开了一种沉积p型III族氮化物半导体层的技术，该技术旨在在由上述氮化铝镓形成的p型包覆层上提供作为接触层的正(+)极性欧姆电极(例如，参考JP-A HEI 8-23124)。已经公开了由掺杂有镁(Mg)的且其带隙窄于形成包覆层的III族氮化物半导体材料的带隙的氮化镓(GaN)形成接触层的实例(例如，参考已经引用的JP-A HEI 8-23124)。
还公开了由磷化硼(BP)形成接触层的技术的实例(例如，参考JP-AHEI 2-288388)。迄今为止，公开了通过在p型AlGaBNP层上沉积作为接触层的Mg掺杂的p型BP层来制造激光二极管的技术(例如，参考JP-AHEI 2-275682)。此外，已知通过在由AlXGaYN层形成的超晶格结构上沉积掺杂有作为p型杂质的Mg的BP的接触层来制造发光二极管的技术(例如，参考已经引用的JP-A HEI 2-288388)。然后，公开了通过在多元AlGaBNP混合晶体层例如p型Al0.25Ga0.25B0.50N0.50P0.50上直接设置欧姆正电极来制造LED的技术(例如，参考JP-A HEI 2-288371)。
然而，迄今为止用于形成包覆层的宽带隙材料的氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1，X+Y＝1)产生这样的问题，即在形成呈现足够低的电阻的导电层[用于使器件工作电流(使发光器件工作的电流)从正电极传送到发光层的层]时遇到困难。甚至用于形成接触层的GaN尚未完全成为适合于低电阻的p型导电层的材料。因此，器件工作电流不允许在发光层中完全令人满意的平面扩散的事实妨碍了高发射的发光器件的获得。
常规磷化硼(BP)层的带隙为2eV(例如，参考已经引用的JP-A HEI2-275682)。因此，它不能使蓝或绿色带的发射透过。将窄带隙的常规BP层用作接触层并将其设置为使发射导向外部的尝试仅仅导致了对发射的吸收以及获取高亮度的发光器件的不便。
本发明从克服现有技术所遇到的上述问题的观点出发，并旨在提供这样的pn结型化合物半导体发光二极管，其能够降低导电层的电阻、增强器件驱动电流在发光层中的扩散以及赋予导电层足够的透明度以使发射从发光层传送到外部，从而使二极管的亮度提高。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种设置在晶体衬底上的pn结型化合物半导体发光二极管，其至少具有作为发光层的由III族氮化物半导体形成的n型有源(发光)层以及在所述n型有源层上的包含p型杂质的III族氮化物半导体层，所述二极管具有沉积在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层上的室温下其带隙超过形成所述n型有源层的所述III族氮化物半导体的带隙且在未掺杂状态下呈现p型导电性的磷化硼基III-V族化合物半导体层，并且具有接合到所述磷化硼基III-V族化合物半导体层的表面的欧姆正电极。
本发明的第二方面提供了根据第一方面的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层是由六方纤锌矿晶体类型的氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1，X+Y＝1)形成的层，以及其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层通过在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的(0001)表面上层叠(111)晶面而形成。
本发明的第三方面提供了根据第一方面的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层是由六方纤锌矿晶体类型的氮化镓形成的层，以及其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层通过以所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的c轴晶格常数的约1/2的晶格间距在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的(0001)表面上层叠(111)晶面而形成。
本方面的第四方面提供了根据第一至第三方面的任何一项的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层由这样的晶体层形成，所述晶体层由室温下具有大于等于2.8电子伏特(eV)且小于等于5.0eV的带隙的单体(monomeric)磷化硼构成且具有小于等于3的构成元素数量。
本方面的第五方面提供了根据第一至第四方面的任何一项的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层由具有小于等于6×1018cm-3的剩余碳原子浓度的单体磷化硼形成。
根据本方面的第一方面，在室温下其带隙大于形成n型有源层的III族氮化物半导体的带隙的磷化硼基III-V族化合物半导体层形成在包含p型杂质的III族氮化物半导体层上。因此，本方面的第一方面能够通过导电层抑制对来自发光层的发射的吸收，获得增强的对发射的透明度，提高发射向外部传送的效率并提高二极管的亮度。
此外，在第一方面中，在包含p型杂质的III族氮化物半导体层上的磷化硼基III-V族化合物半导体层由在未掺杂状态下呈现p型导电性的层形成。因此，本发明的第一方面能够确保在未掺杂状态下的高的载流子浓度并降低层的电阻。结果，可以形成低接触电阻的欧姆电极，并实现具有低正向电压以及在反向电压下具有优良的整流特性的pn结型化合物半导体二极管。
根据本发明的第二方面，在以优良的晶格匹配特性设置于六方纤锌矿晶体类型的氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1以及X+Y＝1)层上的磷化硼基半导体层上设置欧姆正电极。因此，本发明的第二方面能够提供仅仅具有低的局部击穿电压的pn结型化合物半导体发光二极管。
本发明的第三方面提供了根据第一方面的pn结型化合物半导体发光二极管，其中欧姆正电极设置在由(111)晶面形成的磷化硼基半导体层上，该(111)晶面以c轴晶格常数的约1/2的晶格间距且晶格面的间距的匹配特性优良地平行层叠在(0001)GaN表面上。因此，本发明的第三方面能够提供反向击穿电压优良的pn结型化合物半导体发光二极管。
根据本发明的第四方面，在由室温下其带隙大于等于2.8eV且小于等于5.0eV以及其构成元素数量小于等于3(3种元素)的单体磷化硼(BP)形成的磷化硼基半导体层上设置欧姆正电极。因此，本发明的第四方面能够有利于提供便于向外部提取发射且发射强度高的pn结型化合物半导体发光二极管。
根据本发明的第五方面，磷化硼基半导体层配置为具有其碳原子浓度小于等于6×1018cm-3的单体磷化硼(BP)。因此，本发明的第五方面能够提供这样接触层，该接触提供了适于向外部提取发射的光学透明度和优良的欧姆接触特性，结果，提供了具有低正向电压和高发射强度的pn结型化合物半导体发光二极管。
根据参考附图在下文中给出的说明，对于本领域的技术人员而言，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示出了本发明的pn结型化合物半导体二极管的剖面的示意图；
图2是示出了用于LED的结构的层叠结构的示意图；以及
图3是LED的示意性平面图。
具体实施方式
现在，下面将参考附图详细说明本发明的实施例。
图1是示出了根据本发明的pn结型化合物半导体二极管的截面结构的示意图。在图中所示出的根据本发明的pn结型化合物半导体二极管1A设置在晶体衬底1上，该二极管至少具有n型有源(发光)层2，在n型有源层2上具有包含p型杂质的III族氮化物型半导体层3，在包含p型杂质的III族氮化物半导体层3上具有在室温下其带隙大于形成n型有源层2的III族氮化物半导体的带隙且在未掺杂状态下呈现p型导电性的磷化硼基III-V族化合物半导体层4，以及在磷化硼基III-V族化合物半导体层4上具有接合到其表面的欧姆正电极5。
磷化硼基III-V族化合物半导体(磷化硼基半导体层)是包含硼(B)和磷(P)作为必需构成元素的层，并表示为例如BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δAsδ(0＜α≤1，0≤β＜1，0≤γ＜1，0＜α+β+γ≤1，0≤δ＜1)。其还可以表示为例如BαAlβGaγIn1-α-β-γP1-δNδ(0＜α≤1，0≤β＜1，0≤γ＜1，0＜α+β+γ≤1，0≤δ＜1)。在由前述说明可以想到的其它化合物中，可以容易地形成构成元素的数量少的那些化合物，例如单体磷化硼(BP)、磷化硼镓铟(BαGaγIn1-α-γP：0＜α≤1，0≤γ＜1)，而本发明尤其优选使用包含多种V族元素的混合晶体，例如磷氮化硼(BαP1-δNδ：0≤δ＜1)和磷砷化硼(BαP1-δAsδ)。
磷化硼基III-V族化合物半导体层通过气相生长的方法例如卤素方法、氢化物方法和金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法形成。它们可以通过分子束外延方法形成(例如，参考J.Solid State Chem.，133(1997)，pp.269-272)。例如，p型单体磷化硼(BP)层可以通过采用三乙基硼((C2H5)3B)和磷化氢(PH3)作为源材料的大气压(近似大气压)或减压MOCVD方法形成。形成p型BP层的温度优选在1000℃至1200℃的范围内。在形成期间，源材料的供给比(V/III比＝PH3/(C2H5)3B)优选在10至50的范围内。
磷化硼基III-V族化合物半导体层由其带隙大于形成发光层的III族氮化物半导体材料或III-V族化合物半导体材料的带隙的宽带隙材料形成。对于由室温下其带隙为2.7电子伏特(eV)并发射蓝色的III族氮化物半导体形成的发光层，采用其带隙在2.8eV至5.0eV范围内的磷化硼基III-V族化合物半导体层。当与发光层的带隙差大于等于0.1eV时，足以允许来自发光层的发射透过。带隙可以由吸收系数对光子能量(＝hv)的依赖关系确定。另外，带隙也可以由光子能量与折射率(n)和消光系数(k)的乘积(＝2nk)的依赖关系确定。
除了控制形成温度和V/III比以外，还可通过精确控制形成速率，形成具有宽带隙的磷化硼基III-V族化合物半导体层。例如，在利用MOCVD方法形成单体磷化硼层时，例如，通过将形成速率(生长速率)设定在每分钟大于等于2nm且小于等于30nm的范围内，可以获得室温下其带隙大于等于2.8eV的磷化硼层。特别地，室温下其带隙大于等于2.8eV且小于等于5.0eV的磷化硼基III-V族化合物半导体层可以优选利用可使发射透过的窗口层。
即使在未掺杂状态下，即在未故意掺杂杂质的状态下，离子键合特性差的磷化硼基半导体也容易产生低电阻层。例如，由单体磷化硼(BP)，可以容易地获得在未掺杂状态下其载流子浓度超过1019cm-3的p型导电层。也就是说，通过采用具有宽带隙的磷化硼基III-V族化合物半导体层，可以提供可形成具有低接触电阻的欧姆电极的接触层以及由此提供向外部的传输发射。此外，因为未掺杂的磷化硼基层固有地包含仅仅少量的杂质，因此扩散在发光层中的杂质的量成比例地减少。因此，由于p型杂质的扩散引起的问题，将造成发光层的载流子浓度及因此该层导电类型的变化，且可以解决正向电压(Vf)与所期望的不符或者发射波长与所希望的不符。
通过在由p型III族氮化物半导体形成的p型包覆层上设置室温下其载流子浓度大于等于1×1019cm-3且其比电阻小于等于5×10-2Ωcm的p型磷化硼基III-V族化合物半导体层作为接触层，可以形成具有低接触电阻的欧姆电极。因此，该事实对具有低正向电压(Vf)的LED的制造明显有利。例如，通过在Mg掺杂的p型AlXGaYN(0≤X，Y≤1，X+Y＝1)包覆层上形成的未掺杂p型BP层作为接触层，制造低Vf的LED。作为接触层的磷化硼基III-V族化合物半导体层的厚度优选为大于等于50nm且小于等于5000nm。
可以将根据本发明的p型磷化硼基III-V族化合物半导体层直接设置为接合到通常在相对低的温度下生长的发光层例如GaYInZN(0≤Y，Z≤1，Y+Z＝1)上。通过在相对低的温度下生长的发光层上形成在较高温度下形成的作为衬底层的III族氮化物半导体层，可以形成结晶度优良的磷化硼基III-V族化合物半导体层。由于在高温下形成，具有较好结晶度的III族氮化物半导体层可以被用作衬底层。特别地，作为衬底层的六方纤锌矿晶体类型AlXGaYN(0≤X，Y≤1，X+Y＝1)层的(0001)表面的采用带来允许关于晶格的匹配特性优良的(111)磷化硼基III-V族化合物半导体层形成的优点。避免了在掺杂n型杂质例如硅(Si)时发生裂纹的包含p型杂质例如Mg的AlXGaYN层可以被优选用作衬底层。
例如，当将Mg掺杂的氮化镓(GaN)用作衬底层时，可以在其(0001)表面上生长具有与a轴的方向和晶格常数匹配的(111)晶面的p型磷化硼基III-V族化合物半导体层。也就是说，可以形成与(0001)GaN晶面形成平面匹配的p型磷化硼基III-V族化合物半导体层。此外，p型(111)磷化硼基III-V族化合物半导体层包括以约为GaN的c轴晶格常数的1/2的间距平行于(0001)GaN表面而层叠的(111)晶面。可以形成也获得与c轴方向(垂直方向)的优良匹配且结晶度优良的p型磷化硼基III-V族化合物半导体层。例如，通过利用例如电子束衍射，可以分析形成磷化硼基III-V族化合物半导体层的(111)晶体层中的晶格平面的间距与氮化镓的c轴之间的关系。
为了在GaN的(0001)表面上形成与c轴的晶格匹配能力优良的(111)磷化硼基III-V族化合物半导体层，必须控制生长温度和形成速率。形成速率优选在每分钟20nm至30nm的范围内。形成温度必须大于等于750℃且小于等于1200℃。如果该温度超过1200℃，超出额将导致构成元素即硼(B)和磷(P)的严重的挥发损失，并因此形成堆垛层错。因此，在超过1200℃的高温下的形成阻碍了允许与GaN的c轴良好匹配的包括(111)晶面的磷化硼基III-V族化合物半导体层的形成。
即使在采用有机硼化合物的MOCVD方法的情况下，在低于1200℃的温度下的形成也促进了具有低碳(C)原子浓度的磷化硼基III-V族化合物半导体层的产生。例如，可以形成具有宽的带隙、具有小于等于6×1018cm-3的碳原子浓度、并允许450nm波长的蓝光或者380nm波长的紫外光的发射以大于等于80％的透过率传送的磷化硼基III-V族化合物半导体层。因为有机硼化合物的热分解在超过1200℃的高温下显著地进行，引入该层的碳的量增加，且所得到的磷化硼基III-V族化合物半导体层呈现带黑色的颜色。没有光学透明性的磷化硼基III-V族化合物半导体层对于同时用作窗口层的接触层的形成是不利的。
本发明通过在p型低电阻的磷化硼基III-V化合物半导体层上设置p型欧姆电极(正电极)，制造化合物半导体发光器件。p型欧姆电极可以由例如作为单体的镍(Ni)或其合金、金(Au)-锌(Zn)合金或金(Au)-铍(Be)形成。在层叠结构的欧姆电极的结构中，为了金属线接合，优选形成金(Au)或铝(Al)最顶层。
例如，在三层层叠结构的欧姆电极的情况下，介于底层和最顶层之间的中间层可以由过渡金属例如钛(Ti)或钼(Mo)或铂(Pt)形成。比较而言，n型欧姆电极(负电极)是在n型衬底上或形成于衬底上的n型层上形成的。
实例：
下面，通过引用利用形成在p型氮化镓(GaN)层上的单体磷化硼半导体层制造pn结型化合物半导体LED的例子用作实例，具体说明本发明。
图2示意性地示出了用于制造具有双异质(DH)结结构的LED 10的层叠结构11的截面图。图3示出了LED 10的示意性平面图。
通过在(0001)蓝宝石(α-Al2O3单晶)衬底100上以下述次序顺序地层叠由GaN形成的未掺杂缓冲层101、由硅(Si)掺杂的n型GaN形成的下包覆层102(n＝7×1018cm-3，层厚度(t)＝3μm)、包含未掺杂的n型Ga0.86In0.14N层的发光层103、由Mg掺杂的p型Al0.06Ga0.94N形成的上包覆层(III族氮化物半导体层)104(p＝3×1017cm-3，t＝0.08μm)以及由Mg掺杂的p型GaN层形成的p型层(III族氮化物半导体层)105(p＝7×1017cm-3，t＝0.1μm)，形成层叠结构11。通过通常的减压MOCVD技术，对在衬底100上的各层101至105进行气相生长。在1050℃下形成p型Al0.06Ga0.94N层104和GaN层105。
发光层103是具有作为势垒层的Si掺杂的n型GaN层(t＝12nm)和作为阱层的Ga0.86In0.14N层的多量子阱结构。发光层103形成为具有五个层叠周期的包括邻接n型下包覆层102的势垒层和邻接p型上包覆层104的阱层的多量子阱结构。发光层103在750℃的温度下形成。
在高于发光层103的情况下的温度下形成的p型GaN层105上，形成未掺杂的p型磷化硼(BP)层(磷化硼基III-V族化合物半导体层)106。p型单体磷化硼层106是利用采用三乙基硼((C2H5)3B)作为硼(B)源及采用磷化氢(PH3)作为磷源的大气压(近似大气压)金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术形成的。p型磷化硼层106在1050℃下形成。在气相生长p型磷化硼层106期间，将V/III比(＝PH3/(C2H5)3B浓度比)设定为15。以每分钟25nm的生长速率形成的p型磷化硼层106的厚度是0.35μm。
通过采用由通常的椭圆光谱仪确定的折射率和消光系数计算得到的p型磷化硼层106的室温带隙为约4.3eV。通过通常的电解C-V(电容电压)方法确定的未掺杂的p型磷化硼层106的受主浓度为2×1019cm-3。
通过检测采用通常的透射电子显微镜(简写为“TEM”)得到的选定区域的电子衍射(称为“SAD”)图像，分析了p型GaN层105与p型磷化硼层106之间的层叠关系。在SAD图像中，来自Mg掺杂的GaN层105的关于(0001)的衍射斑和来自p型磷化硼层106的关于(111)的衍射点出现在同一直线上。该事实表明p型磷化硼层106的(111)晶面与其晶面平行地层叠在Mg掺杂的GaN层105的(0001)表面上。在SAD图像中的同一直线上呈现的来自GaN层105的(0001)衍射斑的间隔(距离)恰好两倍于在磷化硼基III-V族化合物半导体层106的(111)衍射点呈现的间隔(距离)。该事实表明，磷化硼层106的(111)晶面以GaN的c轴晶格常数的约1/2的晶格面间距层叠在GaN层105的(0001)表面上。
当通过截面TEM技术目测p型磷化硼层106的内部时，存在于下层p型GaN层105中的线位错(threading dislocation)在与磷化硼层106的结界面中消失。在p型(111)磷化硼层106的内部，没有观测到任何错配位错的存在。
通过由通常的二次离子质谱(简写为“SIMS”)进行的元素分析，未掺杂的p型磷化硼层106的内部的碳(C)原子浓度为4×1017cm-3。因此，p型磷化硼层105获得了对于传送来自发光层的发射而言足够高的透明度。
在其第一表面上，p型磷化硼层106具有由蜂窝型电极形成的p型欧姆电极108，该蜂窝型电极由通过通常的真空蒸发和电子束蒸发产生的金(Au)膜和氧化镍(Ni)膜构成(参考图3)。在其一端，p型磷化硼层106具有由金(Au)膜制成并保持与欧姆电极108接触的接合衬垫电极107。通过通常的等离子体蚀刻技术，在通过选择性蚀刻暴露的n型GaN层102的表面上，形成同时用作衬垫电极的n型欧姆电极109。随后，将层叠结构11切片成各测量为400μm见方的LED芯片10。
在p型与n型欧姆电极108与109之间沿正向通过20mA的器件工作电流，以检测LED芯片的发射特性。LED 10发射具有460nm中心波长的蓝色带光。通过采用通常的积分球的确定，发现在树脂模制之前，芯片具有5mW的高发射输出。由于在低阻的磷化硼层106上的p型欧姆电极108的设置，正向电压(Vf)仅为3.5V。当反向电流设定在10μA时，反向电压超过10V。因此，发现这里提供的LED 10的反向击穿电压优良。由于采用无错配位错的p型磷化硼层106，这里提供的LED 10没有局部击穿。
根据本发明的本实施例，通过在包含p型杂质的III族氮化物半导体层上设置在室温下其带隙大于形成发光层的III族氮化物半导体的带隙的未掺杂的p型低阻磷化硼基III-V族化合物半导体层，并在该层上设置接合到其表面的欧姆正电极，制造了pn结型化合物半导体LED。因此，通过本发明制造的pn结型化合物半导体发光二极管获得了具有良好整流特性的低正向电压和高反向电压。
本实施例进一步尝试在晶格匹配特性优良且设置在六方纤锌矿晶体类型氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1，X+Y＝1)层的(0001)表面上的磷化硼基III-V族化合物半导体层上设置欧姆正电极，结果，可以提供无明显局部击穿的pn结型化合物半导体发光二极管。
该实施例还尝试在晶格间距的匹配特性优良的磷化硼基III-V族化合物半导体层上设置欧姆正电极，其中该磷化硼基III-V族化合物半导体层由以c轴晶格常数的约1/2的晶格间距平行于(0001)GaN表面层叠的(111)晶面形成，因此能够提供反向阻断电压优良的pn结型化合物半导体发光二极管。
该实施例尝试采用单体磷化硼(BP)作为源材料并将构成元素数量限制在3(3种元素)以下，在室温下其带隙大于等于2.8eV且小于等于5.0eV的磷化硼基III-V族化合物半导体层上设置欧姆正电极，因此能够便于向外部提取发射且能够有利于提供高发射强度的pn结型化合物半导体发光二极管。
该实施例还尝试用具有小于等于6×1018cm-3的碳原子浓度的单体磷化硼(BP)来配置磷化硼基III-V族化合物半导体层，结果，能够提供呈现适于向外部提取发射的光学透明度和令人满意的欧姆接触特性的接触层，由此能够提供享有低正向电压和高发射强度的pn结型化合物半导体发光二极管。
工业适用性
在本发明中，配置了pn结型化合物半导体LED，其中室温下其带隙超过形成发光层的III族氮化物半导体的带隙的未掺杂的p型低阻的磷化硼基III-V族化合物半导体层被设置在包含p型杂质的III族氮化物半导体层上，并且在接合到其表面的层上设置欧姆正电极。因此，通过本发明制造的pn结型化合物半导体发光二极管获得了具有良好整流特性的低正向电压和高反向电压。
Claims (5)
1.一种设置在晶体衬底上的pn结型化合物半导体发光二极管，其至少具有作为发光层的由III族氮化物半导体形成的n型有源层以及在所述n型有源层上的包含p型杂质的III族氮化物半导体层，所述二极管具有沉积在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层上的室温下其带隙超过形成所述n型有源层的所述III族氮化物半导体的带隙且在未掺杂状态下呈现p型导电性的磷化硼基III-V族化合物半导体层，并且具有接合到所述磷化硼基III-V族化合物半导体层的表面的欧姆正电极。
2.根据权利要求1的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层是由六方纤锌矿晶体类型的氮化铝镓(AlXGaYN：0≤X，Y≤1，X+Y＝1)形成的层，以及其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层通过在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的(0001)表面上层叠(111)晶面而形成。
3.根据权利要求1的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层是由六方纤锌矿晶体类型的氮化镓形成的层，以及其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层通过以所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的c轴晶格常数的约1/2的晶格间距在所述包含p型杂质的III族氮化物半导体层的(0001)表面上层叠(111)晶面而形成。
4.根据权利要求1至3中任何一项的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层由这样的晶体层形成，所述晶体层由室温下具有大于等于2.8电子伏特(eV)且小于等于5.0eV的带隙的单体磷化硼构成且具有小于等于3的构成元素数量。
5.根据权利要求1至4中任何一项的pn结型化合物半导体发光二极管，其中所述磷化硼基III-V族化合物半导体层由具有小于等于6×1018cm-3的剩余碳原子浓度的单体磷化硼形成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20070523 |