Ⅲ族氮化物半导体发光元件的制作方法

本公开(disclosure)整体涉及一种ⅲ族氮化物半导体发光元件(iii-nitridesemi conductor light emitting device)，尤其涉及一种发出红色光的ⅲ族氮化物半导体发光元件。在此，ⅲ族氮化物半导体由表示为al(x)ga(y)in(1-x-y)n(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化合物构成。

背景技术：

1、在此，提供与本公开相关的背景技术，这些并不一定指公知技术(this sectionprovides background information related to the present disclosure which isnot necessarily prior art)。

2、目前常用的红色发光半导体发光元件(例如led、ld)是利用algainp系化合物半导体来制造，但是近年来正在研究利用将ⅲ族氮化物半导体、即ingan作为有源区的ⅲ族氮化物半导体发光结构发出黄色光(yellow)、琥珀光(amber)、橙色光(orange r)、红色光(red)以及红外光(infrared)。

3、图1是示出现有的红色发光ⅲ族氮化物半导体发光元件的一例的图，半导体发光元件包括：生长衬底10(例如图案化的c面蓝宝石衬底(pss))；缓冲区20(例如形成在种子层(低温生长的gan)上的un-doped(未掺杂)gan(2μm))；n侧接触区30(例如si-doped(掺杂)gan(2～8μm)和si-doped al0.03ga0.97n(1μm))；超晶格(superlattice)区31(例如15个周期的gan(6nm)/in0.08ga0.92n(2nm))；厚度为15nm的si-doped gan32；in含量较少的量子阱结构41(例如表示为in0.2ga0.8n(2nm)的量子阱和表示为gan(2nm)/al0.13ga0.87n(18nm)/gan(3nm)的势垒层)；红色发光有源区42(例如表示为ingan(2.5nm)的量子阱-表示为aln(1.2nm)/gan(2nm)/al0.13ga0.87n(18nm)/gan(3nm)的势垒层-表示为ingan(2.5nm)的量子阱-表示为aln(1.2nm)/gan(23nm)的势垒层)；厚度为15nm的gan层43；p侧区50(例如mg-doped gan(100nm)和p+-gan：mg(10nm))；电流扩散电极60(如ito)；第1电极70(例如cr/ni/au)；以及第2电极80(例如cr/ni/au)(论文：在具有减小的平面内残余应力的厚的gan层上生长的633nm ingan基红色led；应用物理快报，2020年4月(633-nm ingan-based red leds grownon thick underlying gan layers with reduced in-plane residual stress；appliedphysics letters，april 2020))。

4、并且，在美国注册专利公报us10,396,240号中也提出了利用ingan有源区的红色发光半导体发光元件。

5、图50是示出韩国公开专利公报第2011-0037616号中提出的ⅲ族氮化物半导体发光元件的一例的图，ⅲ族氮化物半导体发光元件100包括第1半导体发光部110和第2半导体发光部120。第1半导体发光部110包括第1半导体区110a(例如n侧接触区)、第1有源区110b(例如红色光发光有源区)、第2半导体区110c(p侧接触区)、与第1半导体区110a电连接的第1电极113a以及与第2半导体区110c电连接的第2电极113b。第2半导体发光部120包括第1半导体区120a(例如n侧接触区)、第2有源区120b(例如绿色光发光有源区)、第2半导体区120c(p侧接触区)、与第1半导体区120a电连接的第1电极123a以及与第2半导体区120c电连接的第2电极123b。当然，可以由第1有源区110b和第2有源区120b分别发出补色关系的光，从而整体发出白色光。

6、图51是示出韩国公开专利公报第2011-0037616号中提出的ⅲ族氮化物半导体发光元件的另一例的图，ⅲ族氮化物半导体发光元件200包括第1半导体发光部110、第2半导体发光部120以及第3半导体发光部230。第1半导体发光部110包括第1半导体区110a(例如n侧接触区)、第1有源区110b(例如红色光发光有源区)、第2半导体区110c(p侧接触区)、与第1半导体区110a电连接的第1电极113a以及与第2半导体区110c电连接的第2电极113b。第2半导体发光部120包括第1半导体区120a(例如n侧接触区)、第2有源区120b(例如绿色光发光有源区)、第2半导体区120c(p侧接触区)、与第1半导体区120a电连接的第1电极123a以及与第2半导体区120c电连接的第2电极123b。第3半导体发光部230包括第1半导体区230a(例如n侧接触区)、第3有源区230b(例如青色光发光有源区)、第2半导体区230c(p侧接触区)、与第1半导体区230a电连接的第1电极233a以及与第2半导体区230c电连接的第2电极233b。在第1半导体发光部110与第2半导体发光部120之间具备用于两者之间的电绝缘的第1绝缘层130(例如sin2、sio2、aln等)，在第2半导体发光部120与第3半导体发光部230之间具备用于两者之间的电绝缘的第2绝缘层240(例如sin2、sio2、aln等)。在日本公开专利公报第1996-274369号中提出了由高电阻mg-doped gan形成第1绝缘层130和第2绝缘层240的技术，通过这些技术为使用一个装置(mocvd设备)实现半导体发光部110、120、230的生长奠定了基础。在包括美国注册专利公报第5,684,309号在内的多个文献中提及到了将有源区110b、120b、230b全部利用ingan来制造的技术，但是迄今为止还没有真正实现商用化。

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、对此，将在'具体实施方式'的后段进行说明。

3、用于解决课题的方案

4、在此，提供本公开的整体概要(summary)，但是这不应被理解为限制了本公开的外延内容(this section provides a general summary of the disclosure and is notacomprehensive disclosure of its full scope or all of its features)。

5、根据本公开所提供的一个方面(according to one aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光结构的制造方法，该ⅲ族氮化物半导体发光结构发出发光峰值波长为600nm以上的红色光，该方法包括以下步骤：使第1超晶格区生长，该第1超晶格区通过第1副层和第2副层的重复层叠而成；以及使有源区在第1超晶格区上生长，该有源区包括：第3副层，其由含al的ⅲ族氮化物半导体构成，且具有第1带隙能量；第4副层，其由含in的ⅲ族氮化物半导体构成，且具有比第1带隙能量小的第2带隙能量；以及第5副层，其由含al的ⅲ族氮化物半导体构成，且具有比第2带隙能量大的第3带隙能量，在使有源区生长的步骤中，将第4副层的in含量设定成当第3副层以及第5副层为gan时在第4副层中发出发光峰值波长为600nm以下的光，将第3副层的al含量以及第5副层的al含量设定成在第4副层中发出具有600nm以上的发光峰值波长的红色光。

6、根据本公开所提供的另一方面(according to another aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光元件，其包括：有源区，其发出红色光；以及半极性面，其具备于有源区的下方，用于使有源区生长。

7、根据本公开所提供的另一方面(according to another aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光元件的测量方法，其包括以下步骤：形成第1ⅲ族氮化物半导体发光部和第2ⅲ族氮化物半导体发光部，该第1ⅲ族氮化物半导体发光部具备：具有第1导电性的第1半导体区、具有与第1导电性不同的第2导电性的第2半导体区以及介于第1半导体区与第2半导体区之间且发出第1光的有源区，该第2ⅲ族氮化物半导体发光部发出与第1光不同的第2光；在第1ⅲ族氮化物半导体发光部以及第2ⅲ族氮化物半导体发光部的侧面形成导电焊盘，该导电焊盘从第1半导体区延伸到第2ⅲ族氮化物半导体发光部；以及通过第1测量电极和第2测量电极测量第1ⅲ族氮化物半导体发光部的发光，该第1测量电极分别与导电焊盘侧以及第2半导体区侧接触。

8、根据本公开所提供的一个方面(according to one aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光元件的制造方法，其包括以下步骤：选择生长的步骤，通过第1开口使第1半导体发光部选择生长，通过比第1开口大的第2开口使第2半导体发光部选择生长，第1半导体发光部发出青色光，第2半导体发光部发出波长比青色长的光；以及形成至少一个电极，以向第1半导体发光部以及第2半导体发光部供给电源。

9、根据本公开所提供的一个方面(according to one aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光元件的制造方法，其包括以下步骤：选择生长的步骤，通过第1开口使第1半导体发光部选择生长，通过比第1开口大的第2开口使第2半导体发光部选择生长，第1开口以及第2开口形成于一个生长防止膜；以及将生长防止膜作为钝化膜形成至少一个电极，以向第1半导体发光部以及第2半导体发光部供给电源。

10、根据本公开所提供的另一方面(according to another aspect of the presentdisclosure)，提供一种ⅲ族氮化物半导体发光元件，其包括：第1半导体区，其具有第1导电性；第2半导体区，其具有与第1导电性不同的第2导电性；以及有源区，其介于第1半导体区与第2半导体区之间，通过电子与空穴的复合而发光，该有源区包括具有与小于500nm的发光波长对应的铟(in)的含量(x)的量子阱层，从该有源区发出波长为600nm以上的光。

11、发明效果

12、对此，将在'具体实施方式'的后段进行说明。