CN101765924A - 半导体发光器件和制造该半导体发光器件的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种半导体发光器件和制造该半导体发光器件的方法。该半导体发光器件包括：发射电子的第一半导体层、发射空穴的第二半导体层以及通过电子和空穴的复合来发光的有源层。各层中的至少一层包括光增强型少数载流子。

Description

半导体发光器件和制造该半导体发光器件的方法
技术领域
实施例涉及一种半导体发光器件以及制造该半导体发光器件的方法。
背景技术
可注意到III-V族氮化物半导体因其物理特性和化学特性而作为发光器件(诸如发光二极管(LED)或激光二极管(LD))的主要材料。
III-V族氮化物半导体广泛用于发射具有蓝光波段或绿光波段的光的发光器件，并且被用作各种产品的光源，这些产品例如是高速开关器件(诸如金属半导体场效应晶体管(MESFET)和异质结场效应晶体管(HEMT))、高输出器件、移动电话的键区发光单元、电子记分牌以及照明设施。
发明内容
技术问题
实施例提供一种可以使用光源在至少一个半导体层中生成少数载流子的半导体发光器件，以及一种制造所述半导体发光器件的方法。
实施例提供一种可以使无掺杂半导体层暴露于来自光源的光下的半导体发光器件，以及一种制造所述半导体发光器件的方法。
实施例提供一种可以使第一导电半导体层与有源层之间的包括低摩尔铟的InGaN层暴露于来自光源的光下的半导体发光器件，以及一种制造所述半导体发光器件的方法。
实施例提供一种可以通过使有源层的量子阱层暴露于来自光源的光下来生成少数空穴的半导体发光器件，以及一种制造所述半导体发光器件的方法。
实施例提供一种可以通过使有源层上面的第二导电半导体层暴露于来自光源的光下来生成少数电子的半导体发光器件。
技术方案
实施例提供一种半导体发光器件，其包括：半导体发光器件，该半导体发光器件包括：发光结构层，该发光结构层包括：发射电子的第一半导体层、发射空穴的第二半导体层以及通过电子和空穴的复合来发光的有源层，其中，所述发光结构层中的至少一层包括光增强型少数载流子。
实施例提供一种半导体发光器件，其包括：发光结构层，该发光结构层包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，所述第一半导体层包括第一无掺杂半导体层、第一导电半导体层以及低摩尔InGaN层中的至少一层，所述有源层在第一半导体层上面，所述第二半导体层在有源层上面，其中，所述发光结构层中的至少一层包括光增强型少数载流子。
实施例提供一种制造半导体发光器件的方法，其包括：形成第一半导体层；在第一半导体层上面形成有源层；以及在有源层上面形成第二半导体层，其中，各层中的至少一层是通过曝光工艺生长的。
有益效果
实施例可以提高有源层的发光效率。
实施例可以提高电气容限，诸如ESD(静电放电)，并且提高半导体发光器件的二极管电气特性(诸如反向电流、反向电压等)和光。
实施例可以提供具有极好晶态的第一导电半导体层。
附图说明
图1是根据第一实施例的半导体发光器件的侧剖面图。
图2是图1的无掺杂半导体层的形成示例的图。
图3是使用图1的水平半导体发光器件的侧剖面图。
图4是使用图1的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
图5是根据第二实施例的半导体发光器件的侧剖面图。
图6是图5的有源层的量子阱层的形成示例的图。
图7是使用图5的水平半导体发光器件的侧剖面图。
图8是使用图5的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
图9是根据第三实施例的半导体发光器件的侧剖面图。
图10是图9中的低摩尔InGaN层的V缺陷的示例的图。
图11是图9的低摩尔InGaN层的形成示例的图。
图12是使用图9的水平半导体发光器件的侧剖面图。
图13是使用图9的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
图14是根据第四实施例的半导体发光器件的侧剖面图。
图15是图14的第二导电半导体层的灯曝光示例的图。
图16是使用图14的水平半导体发光器件的侧剖面图。
图17是使用图14的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来描述根据实施例的半导体发光器件以及制造该半导体发光器件的方法。在以下描述中，应当理解，当层(或膜)被称为在另一层或衬底“上面”时，该层(或膜)可以直接在所述另一层或衬底上面，或者还可以存在中间层。此外，应当理解，当层被称为在另一层“下面”时，该层可以直接在所述另一层下面，并且还可以存在一个或更多中间层。此外，将基于附图来谈及在每层的“上面”和“下面”。此外，每层的厚度是示例性示出的，并且因此每层的实际厚度不限于附图。
图1至4图示了第一实施例。
图1是根据第一实施例的半导体发光器件的侧剖面图，图2是图1的无掺杂半导体层的形成示例的视图。
参照图1，半导体发光器件100包括衬底110、缓冲层120、第一无掺杂半导体层130A、第一导电半导体层140、有源层150和第二导电半导体层160。
衬底110可以由Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ge和GaAs中的至少一种形成。衬底110可以是具有导电特性的衬底。衬底110的表面可以配备具有突起和凹槽的图案。然而，衬底110不限于此。
氮化物半导体生长在衬底110上面。物理气相沉积(PVD)装置、化学气相沉积(CVD)装置、等离子体激光沉积(PLD)装置、双型热蒸发器溅射装置、金属有机化学气相沉积装置之一可被用作生长装置。
缓冲层120形成在衬底110上面。缓冲层120可以由GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN、InAlGaN等形成。缓冲层120减小了GaN与衬底110的材料之间的晶格失配。在此，可以不形成缓冲层120。
第一无掺杂半导体层130A形成在缓冲层120上面。第一无掺杂半导体层130A可以是无掺杂GaN层并且起到在上面生长氮化物半导体的衬底的作用。
参照图1和图2，第一无掺杂半导体层130A是使用光源190(例如灯，下文中称为“灯”)通过曝光工艺就地(in-situ)生长的。在此，灯190执行光电发光生长。例如，灯190可以从包括水银灯、X射线灯、E光束灯和卤素灯及其组合的组中选择。
通过在生长温度(例如700-1500℃)提供NH3和TMGa，使第一无掺杂半导体层130A形成为具有预定厚度(例如1-5μm)。第一无掺杂半导体层130A是使用灯190通过曝光工艺就地生长的。
由于第一无掺杂半导体层130A是使用灯190通过曝光工艺来生长的，在第一无掺杂半导体层130A的晶体中生成了光增强型少数空穴(Hm)。在此，由于衬底110与GaN层晶体之间的失配，在第一无掺杂半导体层130A中生成了具有正电荷的位错(dislocation)Dt。此外，在位错Dt周围形成了不存在光增强型少数空穴的区域132。
用于生成无掺杂GaN层的化学反应式如下：
(CH3)3Ga(g)+NH3(g)→GaN(s)+3CH4(g)
其中，(g)表示气相，(s)表示固相。
按照无掺杂GaN层的化学反应式，位错Dt的周围以2μm/hr的正常生长速率正常生长。除位错Dt周围以外的区域以比正常生长速率低10-15％的相对较低生长速率生长，这是由于中间产物(例如按照上述化学反应式生成的空穴(+)或电子(-))的生成受到了干扰。由于这种生长速率差异，第一无掺杂GaN层130A的表面是不均匀的，具有突起和凹槽。
第一无掺杂半导体层130A可以形成为使得生成了位错的死区132比不存在位错的区域厚。
由于第一无掺杂半导体层130A的表面131形成得不均匀，所以可以束缚(pin)对LED结构特性具有不良影响的位错，并且自由表面的面积增加。
参照图1和图2，第一导电半导体层140形成在第一无掺杂半导体层130A上面。第一导电半导体层140可以是掺杂有N型掺杂物的N型半导体层。N型半导体层可以由从包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN的组中选择的化合物半导体形成。N型掺杂物包括Si、Ge、Sn和Te中至少一种。由于第一导电半导体层140形成在第一无掺杂半导体层130A上，因此可以减少晶体缺陷。
有源层150形成在第一导电半导体层140上面。有源层150可以形成为具有InxGa1-xN阱层/GaN势垒层或InxGa11-xN阱层/AlyGa1-yN势垒层的循环的单量子阱结构或多量子阱结构。此处，InxGa1-xN阱层和AlyGa1-yN势垒层可以在0＜x≤1、0＜y≤1的范围内调节。有源层150的半导体材料可以根据所发射的光的波长而变化。也就是说，有源层150的半导体材料并非具体受限。
第二导电半导体层160形成在有源层150上面。第二导电半导体层160可以是掺杂有P型掺杂物的P型半导体层。P型半导体层可由从包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN的组中选择的化合物半导体形成。P型掺杂物包括Mg、Zn、Ca、Sr和Ba中至少一种。
第三导电半导体层(未示出)可以形成在第二导电半导体层160上面。此处，第三导电半导体层可以是N型半导体层。半导体发光器件100可以形成为N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构以及P-N-P结结构中的一种。此外，可以将至少包括第一导电半导体层140、有源层150以及第二导电半导体层160的结构定义为发光结构。发光结构可以包括发射电子的半导体层、发射空穴的半导体层以及有源层。还可在半导体层上面或下面形成其它层。然而，发光结构不限于这种构造。
在第一实施例中，因为第一无掺杂半导体层130A的生长是使用灯190通过曝光工艺形成的，所以第一无掺杂半导体层130A的表面131可以形成得不均匀。因此，减少了在第一无掺杂半导体层130A上生长的第一导电半导体层140的晶体缺陷，并且因此第一导电半导体层140可以具有极好的晶态。此外，可以改进有源层150的发光效率，并且可以改进所得LED结构的二极管特性(诸如反向电流、反向电压等)。此外，可以提高电气容限，例如静电放电(ESD)。
在该实施例中，虽然第一无掺杂半导体层130A是使用灯190通过曝光工艺就地生长的，但第一导电半导体层140也可以是使用灯190通过曝光工艺就地生长的。
此外，根据第一实施例，在第一无掺杂半导体层130A上面的半导体层140、150和160中的至少一层可以是使用灯190通过曝光工艺就地生长的。这时，在生长工艺期间通过与注入的材料的化学反应，在暴露于来自灯190的光下的层中生成了光增强型少数载流子(例如电子和空穴)。因此，可以提高有源层150的发光效率和电气容限。
图3是使用图1的水平半导体发光器件的侧剖面图。
参照图3，在水平半导体发光器件100A中，第一导电半导体层140是通过台面蚀刻工艺被曝光的。第一电极181形成在第一导电半导体层140的部分上面，第二电极183形成在第二导电半导体层160上面。
图4是使用图1的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
参照图4，在垂直半导体发光器件100B中，反射电极层170形成在第二导电半导体层160上面，导电支撑衬底175形成在反射电极层170上面。通过物理工艺和/或化学工艺移除了图1的衬底110。可以用作物理工艺的是激光剥离(LLO)工艺，激光剥离(LLO)工艺可以通过将具有预定波长的激光照射到衬底110来移除衬底110。在化学工艺中，湿法蚀刻溶液注入到衬底110与第一导电半导体层140之间的缓冲层120和/或第一无掺杂半导体层130A，以移除缓冲层120和/或第一无掺杂半导体层130A并且因此移除衬底110。
第一电极181可以形成在第一导电半导体层140下面。此处，第一导电半导体层140的底面可以是不均匀的，以与第一无掺杂半导体层130A的不均匀表面相对应。
图5至8图示了第二实施例。
图5是根据第二实施例的半导体发光器件的侧剖面图，图6是图5的有源层的量子阱层的形成示例的视图。在第一实施例和第二实施例中，相似的参考标号用于指代相似的部分。在该实施例中不再描述与第一实施例相同的部分。
参照图5和图6，半导体发光器件101包括暴露于来自灯192的光下的有源层150A。有源层150A包括单量子阱结构或多量子阱结构。可以不形成第一实施例的第一无掺杂半导体层130和/或缓冲层120。
通过以预定生长温度提供载流子气体(诸如氮气和/或氢气等)以及气氛气体(诸如NH3、TMGa(或TEGa)、TMln等)，生长了InxGa1-xN(0＜x≤1)量子阱层152和量子势垒层154，以形成有源层150A。量子阱层152可以由InGaN形成，量子势垒层154可以由GaN或AlGaN形成。
当生长量子阱层152时，生成了大量Ga空位。Ga空位具有负电荷，以捕获正电子。
量子阱层152是使用灯192通过曝光工艺就地生长的。光增强型少数空穴在量子阱层152中被生成，并且在空位中被捕获。因此，量子阱层152有效地防止了在具有负电荷的InGaN中生成Ga空位。也就是说，Ga空位被量子阱层152的InGaN中生成的光增强型少数空穴所抵消，并且因此防止了在Ga空位中捕获正电子，从而有助于光的发射。
因为可以增加有源层150A的自由正电子的量，所以减少了非辐射复合，由此提高了发光效率。
图7是使用图5的水平半导体发光器件的侧剖面图。
参照图7，在水平半导体发光器件101A中，第一电极181形成在第一导电半导体层140上面，第二电极183形成在第二导电半导体层160上面。当正向电流被施加到第一电极181和第二电极183时，有源层150A通过电子与空穴的复合来发光。此时，因为在有源层150A中减少了Ga空位，所以自由正电子增多，由此提高了发光效率。
图8是使用图5的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
参照图8，在垂直半导体发光器件101B中，反射电极层170和导电支撑衬底175形成在第二导电半导体层160上。图5示出并且被设置在第一导电半导体层140下面的第一无掺杂半导体层130、缓冲层120和衬底110被移除了，第一电极181形成在第一导电半导体层140下面。有源层150A的自由正电子增多并且因此可以提高发光效率。
图9至13图示了第三实施例。
图9是根据第三实施例的半导体发光器件的侧剖面图，图10是图9中低摩尔InGaN层的V缺陷的示例的图，图11是图9的低摩尔InGaN层的形成示例的图。在第一实施例和第三实施例中，相似的参考标号将用于指代相似的部分。在该实施例中不再描述与第一实施例相同的部分。
参照图9，半导体发光器件102包括具有少量铟的低摩尔InGaN层145。低摩尔InGaN层145形成在第一导电半导体层140与有源层150之间，并且增加了有源层150的内部量子效率。
低摩尔InGaN层145可以生长为InGaN势垒层或具有少量铟的InGaN扩展层，以控制有源层150的张力。在此，在低摩尔InGaN层118的生长中，所掺杂的铟的量可以少于InGaN的量的5％。
在半导体发光器件102中，可以省略第一导电半导体层140与衬底110之间的第一无掺杂半导体层130和/或缓冲层120。
参照图10，当铟被结合到低摩尔InGaN层145中时，铟原子位于(1011)面而不是(0001)面上。因此，当低摩尔InGaN层145包含铟时，可以生成大量V缺陷147。包含铟的层的表面146具有预定的表面能量E。当生成了V缺陷147时，表面能量E变为表面能量E′。
表面能量E′可以表示如下：
E′＝f(S，λx)
其中，S是由于(0001)面消失并且生成了(1011)面而产生的能量，λx是电势核心能量。V缺陷147被连续地生成并且增加，直到低摩尔InGaN层145的表面146具有最小的E′值。此外，因为InGaN层145掺杂了铟，所以由于电势能量差(例如1.5-2V)(1011)面比(0001)面146优先生长。
为了防止这种情况，如图11所示，低摩尔InGaN层145就地暴露于来自灯194的光下。此时，当生长低摩尔InGaN层145时，抑制了由于铟掺杂而导致的V缺陷147的生成和生长，并且因此可以生长高品质InGaN层。
也就是说，当低摩尔InGaN层145在生长期间暴露于来自灯194的光下时，在低摩尔InGaN层145的晶体中生成了光增强型少数空穴。光增强型少数空穴干扰(1011)面的表面电状态，以抑制由铟导致的V缺陷147的生成和生长。也就是说，所生成的光增强型少数空穴干扰低摩尔InGaN层145中V缺陷147的(1011)面的势能，以干扰要保特粘附到V缺陷147的铟，由此抑制V缺陷147的生长。
因为低摩尔InGaN层145是使用灯194通过曝光工艺生长的，所以抑制了由铟的掺杂而导致的V缺陷147的生成和生长，由此生长高品质InGaN层145。此外，低摩尔InGaN层145上生长的有源层150在其发光效率方面得以改进，并且所得LED结构的二极管特性(诸如反向电流和反向电压)得以改进，由此提高了ESD的电气容限等。
图12是使用图9的水平半导体发光器件的侧剖面图。
参照图12，水平半导体发光器件102A包括第一导电半导体层140、低摩尔InGaN层145、有源层150和第二导电半导体层160。当第一导电半导体层140被通过台面蚀刻工艺曝光时，第一电极181形成在第一导电半导体层140上面，第二电极183形成在第二导电半导体层160上面。
图13是使用图9的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
参照图13，在垂直半导体发光器件102B中，第一电极181形成在第一导电半导体层140下面，低摩尔InGaN层145、有源层150、第二导电半导体层160、反射电极层170和导电支撑衬底175依次形成在第一导电半导体层140上面。
在该第三实施例中，当在有源层150下面形成具有少量铟的低摩尔InGaN层145时，低摩尔InGaN层145暴露于来自灯194的光下(参见图11)，以抑制在掺杂铟时引起的V缺陷的生成和生长，由此提高了有源层150的发光效率。
图14至图17图示了第四实施例。图14是根据第四实施例的半导体发光器件的侧剖面图，图15是图14的第二导电半导体层的灯暴光示例的图。在第一实施例和第四实施例中，用相似的参考标号指代相似的部分。在该实施例中将不再描述与第一实施例相同的部分。
参照图14和图15，半导体发光器件103包括衬底110、缓冲层120、第一无掺杂半导体层130、第一导电半导体层140、有源层150、第二无掺杂半导体层155和第二导电半导体层160A。
第一无掺杂半导体层130是无掺杂GaN层，其可以暴露于来自灯的光下。可以省略缓冲层120和第一无掺杂半导体层130中的至少一层。
第二无掺杂半导体层155生长在有源层150上面，第二导电半导体层160A生长在第二无掺杂半导体层155上面。此处，第二无掺杂半导体层155可以是无掺杂GaN层。第三无掺杂GaN层可以形成在第二导电半导体层160A上面。
第二导电半导体层160A形成在第二无掺杂半导体层155上面。此时，第二导电半导体层160A是P型半导体层，即P型GaN层，其通过在预定生长温度提供载流子气体(诸如氢气)、TMGa、(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}以及NH3来形成。此处，第二无掺杂半导体层155的厚度是10-
Figure GPA00001009589200091
第二导电半导体层160A的厚度是10-
Figure GPA00001009589200092
第二导电半导体层160A生长为薄膜。因为第二导电半导体层160A中掺杂的P型掺杂物自然地扩散到第二无掺杂半导体层155，所以第二导电半导体层160A可以形成为高品质半导体层。此处，P型掺杂物可以是Mg，但不限于此。
因为第二导电半导体层160A是使用灯196通过曝光工艺就地生长的，所以在第二无掺杂半导体层155中生成了光增强型少数空穴，并且因此可以引起光增强型少数空穴与H离子之间的复合。也就是说，光增强型少数空穴干扰Mg-H键，以提高空穴-载流子的浓度。
也就是说，当第二导电半导体层160A掺杂有Mg时，Mg结合到NH3的H以形成具有电绝缘特性的Mg-H键。因此，难以实现高浓度的第二导电半导体层160A。然而，当第二导电半导体层160A是使用灯196通过曝光工艺就地生长时，生成了光增强型少数电子并且所生成的光增强型少数电子结合到Mg。因此，防止了Mg结合到用作气氛气体和载流子气体的H离子，并且因此可以防止第二导电半导体层160的空穴-载流子浓度的劣化。
此外，通过在生长第二导电半导体层160时使用灯196生成光增强型少数电子，通过在没有HN3和H2气体的情况下以高温进行短时间热处理，生成了在所生成的光增强型少数电子与Mg离子之间的主价键以防止Mg-H键，并且主价键提高空穴浓度。因此，减少了对有源层150的损坏，由此提高了发光效率。
图16是使用图14的水平半导体发光器件的侧剖面图。
参照图16，水平半导体发光器件103A包括第一导电半导体层140、有源层150、第二无掺杂半导体层155和第二导电半导体层160A。当第一导电半导体层140被通过台面蚀刻工艺曝光时，第一电极181形成在第一导电半导体层140上面，第二电极183形成在第二导电半导体层160A上面。
图17是使用图14的垂直半导体发光器件的侧剖面图。
参照图17，在垂直半导体发光器件103B中，第一电极181形成在第一导电半导体层140下面，有源层150、第二无掺杂半导体层155、第二导电半导体层160A、反射电极层170和导电支撑衬底175依次形成在第一导电半导体层140上面。
在第四实施例中，当在有源层150上生长第二无掺杂半导体层155和第二导电半导体层160A时，第二导电半导体层160A暴露于来自灯的光下，以形成光增强型少数电子。因此，在第二导电半导体层160A中防止了Mg-H键，并且可以提高空穴浓度。此外，因为可以减少P型掺杂物的量，所以可以减少对有源层150的损坏。
同时，当根据第一实施例至第四实施例来生长半导体发光器件100、101、102和103时，半导体层中的至少一层是使用灯通过曝光工艺就地生长的。此时，在生长工艺期间，暴露于来自灯的光下的半导体层通过与所注入的材料的化学反应来生成光增强型少数载流子(例如电子和空穴)。因此，可以提高发光效率或电气容限。
此处，实施例中所公开的灯是用于执行光电发光生长的灯。例如，所述灯可以是水银灯、X射线灯、E光束灯和卤素灯及其组合。然而，灯不限于这些。此外，对于不同的半导体层可以使用不同的灯或相同的灯。
此外，每个实施例的特征可以应用于其它实施例。也就是说，实施例的特征不限于以上描述。例如，第一实施例的第一无掺杂半导体层、第二实施例的有源层、第三实施例的低摩尔InGaN层以及第四实施例的第二无掺杂半导体层和第二导电半导体层可以选择性地应用于其它实施例。
此外，半导体层在来自灯的光下的曝光时间可以与相应半导体层的生长时间成比例、大于该生长时间或者小于该生长时间。
虽然参照实施方式的多个说明性实施例描述了实施方式，但应当理解，本领域技术人员可以设计出落入本发明原理的精神和范围内的许多其它修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置的组件部分和/或布置方面可以有各种改变和修改。除了组件部分和/或布置方面的改变和修改之外，替代使用对于本领域技术人员来说也是显然的。
工业实用性
实施例可以改进有源层的发光效率。
实施例可以改进半导体发光器件的二极管电气特性(诸如反向电流、反向电压等)和光。
实施例可以提高电气容限，诸如ESD。
实施例可以提供具有极好晶态的第一导电半导体层。

Claims (20)

1.一种半导体发光器件，包括：
发光结构层，其包括：发射电子的第一半导体层、发射空穴的第二半导体层以及通过所述电子和空穴的复合来发光的有源层，
其中，所述发光结构层中的至少一层包括光增强型少数载流子。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第一半导体层包括第一导电半导体层和第一无掺杂半导体层，所述第一无掺杂半导体层比所述第一导电半导体层更远离所述有源层；以及
所述第一无掺杂半导体层包括通过曝光工艺生成的光增强型少数空穴。
3.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述第一无掺杂半导体层的表面由于所述光增强型少数空穴而形成为粗糙形状。
4.根据权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述无掺杂半导体层具有生成了缺陷的第一区域以及不存在缺陷的第二区域，所述第二区域比所述第一区域更薄。
5.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第一半导体层包括第一导电半导体层和低摩尔InGaN层，所述低摩尔InGaN层形成在所述第一导电半导体层与所述有源层之间并具有少量铟；以及
所述低摩尔InGaN层使用通过所述曝光工艺生成的所述光增强型少数空穴来抑制由铟引起的V缺陷的生成和生长。
6.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述有源层包括单量子阱结构或多量子阱结构，所述单量子阱结构或多量子阱结构包括InGaN量子阱层和量子势垒层；以及
所述InGaN量子阱层使用通过所述曝光工艺生成的光增强型少数空穴来防止所述InGaN量子阱层的Ga空位的生成。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第二半导体层包括第二导电半导体层和第二无掺杂半导体层，所述第二无掺杂半导体层形成在所述有源层与所述第二导电半导体层之间；以及
所述第二半导体层包括光增强型少数电子，所述光增强型少数电子与第二导电掺杂物离子形成主价键。
8.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其中，所述第二无掺杂半导体层具有
Figure FPA00001009589100021
的厚度，所述第二导电半导体层具有
Figure FPA00001009589100022
的厚度。
9.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第一半导体层包括粗糙形状。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述曝光工艺是通过光源执行的，所述光源包括水银灯、X射线灯、E光束灯以及卤素灯中的至少一种。
11.一种半导体发光器件，包括：
发光结构层，其包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层，所述第一半导体层包括第一无掺杂半导体层、第一导电半导体层以及低摩尔InGaN层中的至少一层，所述有源层在所述第一半导体层上面，所述第二半导体层在所述有源层上面，
其中，所述发光结构层中的至少一层包括光增强型少数载流子。
12.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，所述光增强型少数载流子被包括在所述第一无掺杂半导体层、第一导电半导体层以及低摩尔InGaN层中的一层中。
13.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，所述低摩尔InGaN层形成在所述第一导电半导体层与所述有源层之间，并且包括通过曝光工艺被曝光的5％或更少的In。
14.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，所述第二半导体层包括第二导电半导体层和第二无掺杂半导体层，所述第二无掺杂半导体层在所述有源层与所述第二导电半导体层之间。
15.根据权利要求11所述的半导体发光器件，其中，所述有源层包括单量子阱结构或多量子阱结构，所述单量子阱结构或多量子阱结构包括InGaN量子阱层和量子势垒层；以及
所述InGaN量子阱层包括通过曝光工艺生成的光增强型少数空穴。
16.一种制造半导体发光器件的方法，所述方法包括：
形成第一半导体层；
在所述第一半导体层上面形成有源层；
以及在所述有源层上面形成第二半导体层，
其中，所述层中的至少一层是通过曝光工艺生长的。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成第一半导体层包括：形成第一无掺杂半导体层以及在所述第一无掺杂半导体层上面形成第一导电半导体层，其中，所述第一无掺杂半导体层是通过所述曝光工艺生长的，在所述曝光工艺过程中生成了光增强型少数空穴。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述有源层包括单量子阱结构或多量子阱结构，所述单量子阱结构或多量子阱结构包括量子势垒层和InGaN量子阱层，其中，所述InGaN量子阱层是通过所述曝光工艺生长的，在所述曝光工艺过程中生成了光增强型少数空穴。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成第一半导体层包括：形成第一导电半导体层以及在所述第一导电半导体层上面形成具有少量铟的低摩尔InGaN层，其中，所述低摩尔InGaN层是通过所述曝光工艺生长的，在所述曝光工艺过程中生成了光增强型少数空穴。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述形成第二半导体层包括：在所述有源层上面形成第二无掺杂半导体层以及在所述第二无掺杂半导体层上面形成第二导电半导体层，其中，所述第二导电半导体层是通过所述曝光工艺生长的，在所述曝光工艺过程中生成了光增强型少数电子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390699A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 华夏光股份有限公司 发光二极管及其制造方法
CN103403839A (zh) * 2011-03-03 2013-11-20 欧司朗光电半导体有限公司 用于制造薄膜半导体本体的方法和薄膜半导体本体

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010205988A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Panasonic Corp 窒化物半導体素子及びその製造方法
WO2013128913A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 パナソニック株式会社 窒化物半導体発光素子およびその窒化物半導体発光素子を備えた光源
DE102012104671B4 (de) * 2012-05-30 2020-03-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung einer aktiven Zone für einen optoelektronischen Halbleiterchip
KR102369933B1 (ko) * 2015-08-03 2022-03-04 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
US11063231B2 (en) 2018-10-05 2021-07-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and display device including the same

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61241913A (ja) * 1985-04-18 1986-10-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム膜の製造方法
US4843031A (en) * 1987-03-17 1989-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating compound semiconductor laser using selective irradiation
US4904337A (en) * 1988-06-06 1990-02-27 Raytheon Company Photo-enhanced pyrolytic MOCVD growth of group II-VI materials
US5561116A (en) * 1991-04-11 1996-10-01 Kabushiki Kaisha Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo Solid product containing propolis components, and preparation and uses thereof
JP2856374B2 (ja) * 1992-02-24 1999-02-10 シャープ株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
JP2960838B2 (ja) 1993-07-30 1999-10-12 シャープ株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP3495808B2 (ja) * 1995-03-16 2004-02-09 ローム株式会社 半導体発光素子の製法
TW319916B (zh) * 1995-06-05 1997-11-11 Hewlett Packard Co
JPH09309796A (ja) * 1996-05-23 1997-12-02 Sony Corp 窒素系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法
JP3771987B2 (ja) 1997-02-27 2006-05-10 シャープ株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
US6015979A (en) * 1997-08-29 2000-01-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same
US6266355B1 (en) * 1997-09-12 2001-07-24 Sdl, Inc. Group III-V nitride laser devices with cladding layers to suppress defects such as cracking
JPH11135436A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Kyocera Corp 化合物半導体膜の形成方法
EP1071143A4 (en) 1997-12-08 2004-06-30 Mitsubishi Cable Ind Ltd GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A GaN-BASED CRYSTAL
JP3809464B2 (ja) * 1999-12-14 2006-08-16 独立行政法人理化学研究所 半導体層の形成方法
JP4427924B2 (ja) * 2001-04-27 2010-03-10 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法
TW541723B (en) * 2001-04-27 2003-07-11 Shinetsu Handotai Kk Method for manufacturing light-emitting element
US6665329B1 (en) * 2002-06-06 2003-12-16 Sandia Corporation Broadband visible light source based on AllnGaN light emitting diodes
JP4190297B2 (ja) * 2003-02-05 2008-12-03 三洋電機株式会社 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2005150627A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光ダイオード及びその製造方法
KR101079415B1 (ko) * 2004-02-27 2011-11-02 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101072099B1 (ko) * 2004-05-03 2011-10-10 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100632632B1 (ko) * 2004-05-28 2006-10-12 삼성전자주식회사 나노 결정의 다층 박막 제조 방법 및 이를 이용한유·무기 하이브리드 전기 발광 소자
US7291865B2 (en) * 2004-09-29 2007-11-06 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103403839A (zh) * 2011-03-03 2013-11-20 欧司朗光电半导体有限公司 用于制造薄膜半导体本体的方法和薄膜半导体本体
US9202967B2 (en) 2011-03-03 2015-12-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing a thin-film semiconductor body and thin-film semiconductor body
US9972748B2 (en) 2011-03-03 2018-05-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Thin-film semiconductor body with electronmagnetic radiation outcoupling structures
CN103390699A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 华夏光股份有限公司 发光二极管及其制造方法

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