發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括位于襯底上的第一導電半導體層、插入在所述襯底與所述第一導電半導體層之間的控制層。所述控制層包括包含鋁(Al)的第一氮化物半導體層、位于所述第一氮化物半導體層上的多個納米結構以及設置在所述第一氮化物半導體層上且包括鎵(Ga)的第二氮化物半導體層。本發(fā)明的發(fā)光器件能夠提高導電半導體層的結晶度，提高器件的光學特性和特性。
【專利說明】發(fā)光器件
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求韓國專利申請?zhí)枮?0-2013-0054094(2013年5月14日提交）的優(yōu)先 權，其內容以參考的方式合并于此。

【技術領域】
[0003] 實施例涉及一種半導體器件。
[0004] 實施例涉及一種發(fā)光器件。
[0005] 實施例涉及一種電子器件。

【背景技術】
[0006] 通過采用化合物半導體材料已經研發(fā)出各種電子器件和發(fā)光器件。
[0007] 電子器件可以包括太陽能電池、光電探測器或電源器件。
[0008] 可以基于半導體襯底制造電子器件或發(fā)光器件。半導體襯底包括生長襯底和生長 在所述生長襯底上的化合物半導體層。
[0009] 半導體襯底會有因為生長襯底和化合物半導體層之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù) 而導致的各種缺陷。
[0010] 在傳統(tǒng)的半導體襯底中，生長襯底和化合物半導體層之間的晶格常數(shù)不同會導致 位錯（dislocation),這樣結晶度會變差。
[0011] 另外，生長襯底和化合物半導體層之間的熱膨脹系數(shù)不同會產生應力。因而，由于 應力，在化合物半導體層中會出現(xiàn)裂紋或者生長襯底會破損。
[0012] 如上所述，根據(jù)傳統(tǒng)的半導體襯底，由于在化合物半導體層中出現(xiàn)裂紋，實際用作 發(fā)光器件或電子器件的半導體層不能高質量大厚度地生長。


【發(fā)明內容】

[0013] 實施例提供一種能夠確?？煽啃缘陌雽w襯底。
[0014] 實施例提供一種能夠通過避免位錯而提高結晶度的半導體襯底。
[0015] 實施例提供一種能夠通過控制應力以避免裂紋來提高良率的半導體襯底。
[0016] 實施例提供一種采用所述半導體襯底的發(fā)光器件。
[0017] 實施例提供一種采用所述半導體襯底的電子器件。
[0018] 根據(jù)第一類實施例，提供一種半導體襯底，其包括襯底、位于所述襯底上的第一導 電半導體層和插入在所述襯底與所述第一導電半導體層之間的控制層。所述控制層包括包 含A1的第一氮化物半導體層、位于所述第一氮化物半導體層上的多個納米結構以及設置 在所述第一氮化物半導體層上包括Ga的第二氮化物半導體層。
[0019] 根據(jù)第二類實施例，提供一種發(fā)光器件，其包括根據(jù)第一類實施例的半導體襯底、 位于所述半導體襯底上的有源層以及在所述有源層上設置的第二導電半導體層，所述第二 導電半導體層包括與半導體襯底的第一導電半導體層的第一摻雜劑極性相反的第二摻雜 劑。
[0020] 根據(jù)第三類實施例，提供一種電子器件，其包括根據(jù)第一類實施例的半導體襯底， 設置在所述半導體襯底的兩個區(qū)域上的第二導電半導體層，所述第二導電半導體層包括與 半導體襯底的第一導電半導體層的第一摻雜劑極性相反的第二摻雜劑，設置在所述半導體 襯底的中心區(qū)域上的溝道層，設置在所述溝道層上的柵極，以及形成在所述第二導電半導 體層上的源極和漏極，所述第二導電半導體層設置在所述半導體襯底的兩個區(qū)域上。
[0021] 本發(fā)明的發(fā)光器件能夠提高導電半導體層的結晶度，提高器件的光學特性和特 性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是示出根據(jù)實施例的半導體襯底的剖視圖。
[0023] 圖2是示出根據(jù)第一實施例的控制層的剖視圖。
[0024] 圖3是示出根據(jù)第二實施例的控制層的剖視圖。
[0025] 圖4是示出根據(jù)第三實施例的控制層的剖視圖。
[0026] 圖5是示出根據(jù)第四實施例的控制層的剖視圖。
[0027] 圖6是示出根據(jù)第五實施例的控制層的剖視圖。
[0028] 圖7是示出根據(jù)第六實施例的控制層的剖視圖。
[0029] 圖8是示出根據(jù)第七實施例的控制層的剖視圖。
[0030] 圖9是示出根據(jù)第八實施例的控制層的剖視圖。
[0031] 圖10是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件的剖視圖。
[0032] 圖11是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件封裝的剖視圖。
[0033] 圖12是示出根據(jù)實施例的M0SFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管）的剖視圖

【具體實施方式】
[0034] 下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)實施例的發(fā)光器件封裝和照明系統(tǒng)。
[0035] 在實施例的描述中，將會理解的是，當層（或膜）被稱為在另一層或襯底"上"時， 它能夠直接地在另一層或襯底上，或者也可以存在中間層。此外，將會理解的是，當層被稱 為在另一層"下"時，它能夠直接地在另一層之下，并且也能夠存在一個或多個中間層。另 夕卜，還將會理解的是，當層被稱為在兩層"之間"時，它能夠是兩個層之間的唯一層，或者也 可以存在一個或多個中間層。
[0036] 圖1是示出根據(jù)實施例的半導體襯底10的剖視圖。
[0037] 參考圖1，根據(jù)實施例的半導體襯底10可以包括生長襯底1、控制層7和導電半導 體層9。
[0038] 根據(jù)實施例的半導體襯底10還可以包括插入在生長襯底1與控制層7之間的緩 沖層3。
[0039] 根據(jù)實施例的半導體襯底10還可以包括不導電（non-conductive)半導體層5,所 述不導電半導體層5插入在生長襯底1與控制層7之間，或插入在緩沖層3與控制層7之 間，但實施例不限于此。
[0040] 緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和導電半導體層9可以由包括II -VI族或 Ill- V族化合物半導體材料的41!￡1]1#3(1^)1^(0〈1〈1，0〈7〈1，并且0〈1+7〈1)形成。例如，緩 沖層3、不導電半導體層5、控制層7和導電半導體層9可以包括從由InAlGaN、GaN、AlGaN、 InGaN、AIN、InN和AlInN組成的群中選擇的至少一個，但實施例不限于此。
[0041] 緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和導電半導體層9可以采用單個設備（例 如M0CVD設備）同時形成或依次形成，但實施例不限于此。換句話說，在將襯底1加載并 且牢固地安放到M0CVD設備的腔室中之后，將包括II -VI族或III - V族化合物半導體材料 的原材料、三甲基鎵（TMGa)、三甲基銦（TMIn)、三甲基鋁（TMA1)、氨氣（NH3)和氮氣（N 2)引 入到腔室中，由此形成緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和導電半導體層9。對于導電 半導體層9,除了原材料之外，例如硅烷氣體（SiH 4, N型摻雜劑）或雙（乙基環(huán)戊二烯）鎂 (EtCp2Mg)的摻雜劑還可被額外引入到腔室中。
[0042] 在根據(jù)實施例的半導體襯底10中，可以在其上額外地形成層，使得可以制造發(fā)光 器件或電子器件。換句話說，根據(jù)實施例的半導體襯底10可以用作發(fā)光器件或電子器件的 襯底構件。因此，讓在半導體襯底10中形成的諸如位錯11、坑（Pit) 13、裂紋和不均勻應力 等缺陷最小化或完全消除是至關重要的。
[0043] 生長襯底1用于生長導電半導體層9,同時支撐導電半導體層9,并且生長襯底1 可以包括適合半導體材料生長的材料。生長襯底1可以由晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)與導電半 導體層9的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)接近的材料形成，并且可以包括導電襯底、化合物半導 體襯底和絕緣襯底中的一個，但實施例不限于此。
[0044] 例如，生長襯底1可以包括從藍寶石以1203)、5丨(：、5丨、6 &48、6&隊211〇、6&?、11^和 Ge組成的群中選擇的至少一個。.
[0045] 生長襯底1可以包括摻雜劑以具有導電性，但實施例不限于此。包括摻雜劑的生 長襯底1可以用作電極層，但實施例不限于此。
[0046] 盡管使用與導電半導體層9的晶格常數(shù)接近的生長襯底1，還是會產生生長襯底1 與導電半導體層9之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)差異，這樣會形成諸如位錯11或裂紋等缺 陷。
[0047] 為了減少這些缺陷，可以在生長襯底1與導電半導體層9之間生長緩沖層3,但是 實施例不限于此。
[0048] 緩沖層3可以減小生長襯底1與導電半導體層9之間的晶格常數(shù)的差異或者 可以避免構成生長襯底1的材料擴散到導電半導體層9。此外，緩沖層3可以避免回熔 (melt-back)現(xiàn)象導致凹坑（recess)形成在生長襯底1的頂面中，或者可以控制應力以避 免導電半導體層9中的裂紋或者避免生長襯底1破損，但實施例不限于此。
[0049] 緩沖層3可以由包括A1的化合物半導體材料形成以執(zhí)行上述各種功能。例如緩 沖層3可以包括A1N或InAlGaN，但實施例不限于此。
[0050] 不導電半導體層5可以形成在緩沖層3上?？梢孕纬刹粚щ姲雽w層5以獲得優(yōu) 異的結晶度并使表面平整。
[0051 ] 此外，不導電半導體層5可以用作種子層以在其上容易地形成導電半導體層9,但 實施例不限于此。
[0052] 導電半導體層9可以包括摻雜劑。例如，導電半導體層9可以包括含有N型摻雜 劑的N型半導體層，但實施例不限于此，N型摻雜劑可以包括Si、Ge、Sn、Se和Te中的至少 一個，但實施例不限于此。
[0053] 導電半導體層9可以包括產生電子的導電層，但實施例不限于此。導電半導體層 9可以具有2μπι的厚度。
[0054] 然而，生長襯底1與導電半導體層9之間的熱膨脹系數(shù)差異會產生應力。因此，由 于此應力的緣故，在導電半導體層9中會出現(xiàn)裂紋或者生長襯底1會破損。因此，可以取決 于對應力的控制程度而確定導電半導體層9的厚度。
[0055] 根據(jù)實施例，為了通過控制應力避免生長襯底1破損或避免生長襯底1中的裂紋， 可以在生長襯底1與導電半導體層9之間形成控制層7。此外控制層7阻擋位錯11，使得 位錯11不會上移，從而提高了導電半導體層9的結晶度。
[0056] 圖2是示出根據(jù)第一實施例的控制層7的剖視圖。
[0057] 參考圖2,根據(jù)第一實施例的控制層7包括第一氮化物半導體層15、多個納米結構 17和第二氮化物半導體層19。
[0058] 第一氮化物半導體層15可以包括由包含II - VI族或III - V族化合物半導體材料 的AlxInyGa(1_x_ y) N(0〈x〈l，0〈y〈l，并且0〈x+y〈l)形成的半導體層。例如，緩沖層3、不導電半 導體層5、控制層7和導電半導體層9可以包括從由InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AIN、InN 和AlInN組成的群中選擇的至少一個，但實施例不限于此。
[0059] 例如，第一氮化物半導體層15可以包括A1基氮化物半導體層，但實施例不限于 此。例如，第一氮化物半導體層15可以包括A1N或AlGaN，但實施例不限于此。
[0060] 例如，第二氮化物半導體層19可以包括Ga基氮化物半導體層，但實施例不限于 此。例如，第二氮化物半導體層19可以包括GaN或AlGaN，但實施例不限于此。
[0061] 第一和第二氮化物半導體層15和19中的至少一個可以包括摻雜劑或不包括摻雜 劑。
[0062] 在不導電半導體層5中出現(xiàn)的位錯11可以上移到第一氮化物半導體層15。在這 種情況下，在第一氮化物半導體層15中會出現(xiàn)位錯11。第一氮化物半導體層15的頂面向 內凹陷（sunken)，這樣會形成坑13。此外，氣泡（未示出）會通過第一氮化物半導體層15 的頂面和底面而形成。
[0063] 納米結構17可以形成在第一氮化物半導體層15的頂面上或內部。在這種情況下， 第一氮化物半導體層15的內部會涉及坑13或氣泡。納米結構17可以隨機形成，但實施例 不限于此。
[0064] 納米結構17可以在水平方向上互相分離。納米結構17可以具有非常薄的厚度， 以至于納米結構17的高度不可測量。由于每個納米結構17隨機地形成，納米結構17可以 具有彼此不同的高度，但實施例不限于此。例如，每個納米結構17可以具有3 A個:50 A的 厚度，但實施例不限于此。
[0065] 納米結構17可以包括含有SiN的IV - V族化合物半導體材料，但實施例不限于 此。
[0066] 盡管納米結構17可以以一個部件或至少兩個部件的形式形成，但可以不以膜或 層覆蓋第一氮化物半導體層15的整個區(qū)域的形式設置納米結構17。
[0067] 由于納米結構17不能作為形成第二氮化物半導體層19的種子層，可以取決于發(fā) 光器件的類型或尺寸而在數(shù)納米（nm)至數(shù)百納米的范圍中對納米結構17的直徑作出不同 地選擇。
[0068] 可以在第一氮化物半導體層15和納米結構17上形成第二氮化物半導體層19。
[0069] 第二氮化物半導體層19可能不容易生長在納米結構17上。因此，納米結構17可 以局部地形成在第一氮化物半導體層15的頂面上，這樣可以通過納米結構17暴露第一氮 化物半導體層15。因此，暴露的第一氮化物半導體層15可以用作種子層，這樣可以容易地 生長第二氮化物半導體層19。
[0070] 納米結構17可以隨機地形成在第一氮化物半導體層15的頂表面、坑13或氣泡 中。納米結構17可以完全填滿坑13或氣泡，但實施例不限于此。
[0071] 當納米結構17填充在第一氮化物半導體層15的頂面中形成的坑13和穿過第一 氮化物半導體層15垂直地形成的氣泡中時，暴露于第一氮化物半導體層15的頂面的位錯 被納米結構17阻擋。因此，第一氮化物半導體層中存在的缺陷能夠由納米結構17消除
[0072] 例如，所有第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層17可以 通過采用M0CVD設備同時形成。例如，首先通過將TMA1、NH3和N2引入到M0CVD設備的腔 室中形成包括A1N的第一氮化物半導體層15。然后，通過將SiH4、NH4和N2引入到同一 M0CVD設備的腔室中形成包括SiN的納米結構17。隨后，通過將TMA1、NH3和N2引入到同 一 M0CVD設備的腔室中形成第二氮化物半導體層19。
[0073] 第一氮化物半導體層15可以具有l(wèi)nm至150nm的厚度，但實施例不限于此。第二 氮化物半導體層19可以具有10nm至3 μ m的厚度，但實施例不限于此。換句話說，第二氮 化物半導體層19的厚度可以比第一氮化物半導體層15的厚度厚10至20倍，但實施例不 限于此。
[0074] 如上所述，第二氮化物半導體層19可以容易地在第一氮化物半導體層15上生長， 但是不容易在納米結構17上生長。因此，可以首要地（primarily)從位于納米結構17之 間的第一氮化物半導體層15向上生長第二半導體層19。然后，可以次要地（secondarily) 生長第二半導體層19。換句話說，第二氮化物半導體層19可以水平地在納米結構17上生 長并且垂直地生長到第三半導體層。換句話說，第二氮化物半導體層19可以通過橫向外延 過生長（EL0)工藝而生長。
[0075] 因此，由于第二半導體層19在水平方向上的次要生長使得沿第一氮化物半導體 層15上移的位錯11不被上引，這樣能夠阻擋位錯11。
[0076] 由于第二氮化物半導體層19不在納米結構17之間形成，空氣會填充在納米結構 17 (形成于坑13或氣泡中）之間的空間中。因此，由于在第二氮化物半導體層19上形成的 納米結構17、或者在凹坑13或氣泡中設置的納米結構17和空氣具有與第二氮化物半導體 層19不同的折射率，光被納米結構17或空氣折射，使得光可以被散射或反射。
[0077] 由于第一氮化物半導體層15和第二氮化物半導體層19具有壓縮應力，當半導體 襯底10在后續(xù)的工藝中被冷卻時，第一氮化物半導體層15和第二氮化物半導體層19的壓 縮應力應力等效于拉伸應力。因此，能夠在導電襯底中避免裂紋，并且生長襯底1不會破 損。在這種情況下，應力平衡是指壓縮應力在強度上等于或近似于拉伸應力。例如，當測量 壓縮應力或拉伸應力時，可以將壓縮應力表達為負（-)方向，并將拉伸應力表達為正（+)方 向。在這種情況下，如果達到應力平衡，應力強度是零或接近零。
[0078] 圖3是示出根據(jù)第二實施例的控制層的剖視圖。
[0079] 除了以一個周期A形成的第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導 體層19被重復形成B次之外，第二實施例與第一實施例相同。在下面對第二實施例的描述 中，相同的附圖標記將分配給與第一實施例的元件相同的功能和形狀的相同元件，將省略 對其的詳細描述。
[0080] 參考圖3,在根據(jù)第二實施例的控制層7A中，以一個周期A形成的第一氮化物半 導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19可以被重復形成B次。在這種情況下，B 次可以是50次以下，但實施例不限于此。
[0081] 根據(jù)第二實施例的控制層7A可以以非常薄的厚度形成，使得控制層7A具有超晶 格結構，在該超晶格結構中第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19 形成B次。
[0082] 如上所述，第一氮化物半導體層15的厚度可以在lnm至150nm的范圍中，但實施 例不限于此。第二氮化物半導體層19可以具有10nm至3 μ m的范圍中的厚度，但實施例不 限于此。納米結構17可以在水平方向上彼此分離。每個納米結構17可以非常薄，以至于 不能測量納米結構17的高度。由于每個納米結構17隨機地形成，納米結構17可以具有彼 此不同的高度，但實施例不限于此。例如，每個納米結構17可以具有至的厚度，但 實施例不限于此。
[0083] 根據(jù)第二實施例，第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19 以一個周期重復B次形成。由此更大地增強了壓縮應力以容易地控制應力，使得當冷卻半 導體襯底10時，增強的壓縮應力與拉伸應力一起實現(xiàn)應力平衡。
[0084] 另外，根據(jù)第二實施例，第二氮化物半導體層19使位錯11傾斜，使得位錯11不再 上移。第二氮化物半導體層19形成B次，使得位錯11能夠被完全被阻擋。換句話說，如果 第一周期形成的第二氮化物半導體層19不能阻擋位錯11，第二周期形成的第二氮化物半 導體層19也會阻擋位錯11。如果第二周期形成的第二氮化物半導體層19不能阻擋位錯 11，第三周期形成的第二氮化物半導體層19也會阻擋位錯11。
[0085] 圖4是示出根據(jù)第三實施例的控制層的剖視圖。
[0086] 除了在第二氮化物半導體層19上形成第三氮化物半導體層21之外，第三實施例 與第一實施例相同。在下面對第三實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與第一實施 例的元件相同的功能和形狀的相同元件，將省略對其的詳細描述。
[0087] 參考圖4,根據(jù)第三實施例的控制層7B包括第一氮化物半導體層15、納米結構17、 第二氮化物半導體層19和第三氮化物半導體層21。
[0088] 由于根據(jù)第三實施例的第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導 體層19在功能或形狀方面和第一實施例的相同，將省略對其的詳細描述。
[0089] 例如，第三氮化物半導體層21可以是Ga基氮化物半導體層，但實施例不限于此。 例如，第三氮化物半導體層21可以包括GaN或AlGaN，但實施例不限于此。
[0090] 第二氮化物半導體層19和第三氮化物半導體層21可以包括相同類型的化合物半 導體材料，但實施例不限于此。例如，第二氮化物半導體層19和第三氮化物半導體層21可 以包括GaN,但實施例不限于此。
[0091] 第三氮化物半導體層21可以包括摻雜劑。例如，摻雜劑可以包括含有Si、Ge、Sn、 Se和Te中的至少一個的N型摻雜劑，但實施例不限于此。
[0092] 第三氮化物半導體層21可以具有10nm至3 μ m的范圍中的厚度，但實施例不限于 此。
[0093] 第三氮化物半導體層21的厚度可以等于或接近第二氮化物半導體層19的厚度， 但實施例不限于此。
[0094] 第三氮化物半導體層21可以具有低濃度的摻雜劑，使得壓縮應力的強度得以增 大，但實施例不限于此。例如，第三氮化物半導體層21的摻雜濃度可以是lE18/cm 3以下， 但實施例不限于此。
[0095] 因此，第三氮化物半導體層21可以僅具有一種摻雜劑，或者達到lE18/cm3的多種 摻雜劑，但實施例不限于此。第三氮化物半導體層21的摻雜濃度可以在Ι/cm3至lE18/cm3 的范圍中，但實施例不限于此。
[0096] 如果第三氮化物半導體層21具有高摻雜濃度，第三氮化物半導體層21會具有拉 伸應力，這樣當冷卻半導體襯底10時可能不能實現(xiàn)應力平衡。
[0097] 除了第一實施例的元件之外，第三實施例還包括第三氮化物半導體層21，并且第 三氮化物半導體層21增大了壓縮應力的強度，使得可以容易地保持應力平衡。
[0098] 圖5是示出根據(jù)第四實施例的控制層的剖視圖。
[0099] 除了以一個周期C形成的第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導 體層19和第三氮化物半導體層21被重復形成D次之外，第四實施例與第三實施例類似。在 下面對第四實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與第三實施例的元件相同的功能和 形狀的相同元件，將省略對其的詳細描述。
[0100] 參考圖5，在根據(jù)第四實施例的控制層7C中，以一個周期C形成的第一氮化物半導 體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19和第三氮化物半導體層21可以被重復形成 D次。在這種情況下，D次可以是50次以下，但實施例不限于此。
[0101] 根據(jù)第四實施例的控制層7C可以以非常薄的厚度形成，使得控制層7C具有超晶 格結構，在該超晶格結構中，第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19 和第三氮化物半導體層21形成D次。
[0102] 根據(jù)第四實施例，第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19 和第三氮化物半導體層21以一個周期重復D次形成，由此更大地增強了壓縮應力以容易地 控制應力，使得當冷卻半導體襯底10時,增強的壓縮應力與拉伸應力一起實現(xiàn)應力平衡。
[0103] 此外，根據(jù)第四實施例，第二氮化物半導體層19使位錯11傾斜，使得位錯11不再 上移。第二氮化物半導體層19形成D次，使得位錯11能夠被完全阻擋。換句話說，如果第 一周期形成的第二氮化物半導體層19不能阻擋位錯11，第二周期形成的第二氮化物半導 體層19也會阻擋位錯11。如果第二周期形成的第二氮化物半導體層19不能阻擋位錯11， 第三周期形成的第二氮化物半導體層19也會阻擋位錯11。
[0104] 根據(jù)第四實施例，在每個周期C形成第三氮化物半導體層21以提高壓縮應力，并 且第三氮化物半導體層21堆疊 D次以增大壓縮應力的強度，使得能夠容易地控制應力。
[0105] 圖6是示出根據(jù)第五實施例的控制層的剖視圖。
[0106] 除了重復形成第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19之 夕卜，第五實施例與第四實施例類似。在下面對第五實施例的描述中，相同的附圖標記將分配 給與第三實施例和/或第四實施例的元件相同的功能和形狀的相同元件，將省略對其的詳 細描述。
[0107] 參考圖6,在根據(jù)第五實施例的控制層7D中，以一個周期E形成的第一氮化物半導 體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19可以被重復形成F次。此外，以一個周期G 形成的第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19和第三氮化物半導體 層21可以被重復形成Η次。在這種情況下，F(xiàn)次和/或Η次可以是50次以下，但實施例不 限于此。
[0108] 圖7是示出根據(jù)第六實施例的控制層的剖視圖。
[0109] 除了在第二氮化物半導體層19上形成第四氮化物半導體層23之外，第六實施例 基本上與第一實施例類似。在下面對第六實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與第 一實施例的兀件相同的功能和形狀的相同兀件，將省略對其的詳細描述。
[0110] 參考圖7,根據(jù)第六實施例的控制層7Ε可包括第一氮化物半導體層15、納米結構 17、第二氮化物半導體層19和第四氮化物半導體層23.
[0111] 由于第一氮化物半導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19在功能和形 狀方面與第一實施例的相同，將省略對其的詳細描述。
[0112] 例如，第四氮化物半導體層23可以包括Ga基氮化物半導體層，但實施例不限于 此。例如，第四氮化物半導體層23可以包括GaN或AlGaN，但實施例不限于此。
[0113] 第四氮化物半導體層23和第二氮化物半導體層19可以包括相同類型的化合物半 導體材料，但實施例不限于此。例如，第四氮化物半導體層23和第二氮化物半導體層19可 以包括GaN,但實施例不限于此。
[0114] 第四氮化物半導體層23可以不包括摻雜劑。換句話說，第四氮化物半導體層23 可以包括未摻雜摻雜劑的不導電的氮化物半導體層。
[0115] 第四氮化物半導體層23可以具有10nm至3μπι范圍中的厚度，但實施例不限于 此。第四氮化物半導體層23的厚度可以比第二氮化物半導體層19的厚度厚1至3倍，但 實施例不限于此。
[0116] 第四氮化物半導體層23可以補償由第一氮化物半導體層15和第二氮化物半導體 層19導致的層質量的變差。換句話說，可以在第二氮化物半導體層19上生長第四氮化物 半導體層23而同時保持優(yōu)異的質量，使得第二氮化物半導體層19的頂面上的表面上的粗 糙度得以最小化。因此，第四氮化物半導體層23可以具有平整的表面。
[0117] 除了第一實施例的元件之外，第六實施例還包括第四氮化物半導體層23并且由 第四氮化物半導體層23形成平整表面，使得在第四氮化物半導體層23上形成的導電半導 體層9具有優(yōu)異的層質量和平整的表面。
[0118] 圖8是示出根據(jù)第七實施例的控制層的剖視圖。
[0119] 除了 3以一個周期I形成的第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半 導體層19和第四氮化物半導體層23被重復形成J次之外，第七實施例與第六實施例類似。 在下面對第七實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與第六實施例的元件相同的功能 和形狀的相同元件，將省略對其的詳細描述。
[0120] 參考圖8,在根據(jù)第七實施例的控制層7F中，以一個周期I形成的第一氮化物半導 體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19和第四氮化物半導體層23可以被重復形成 J次。
[0121] 根據(jù)第七實施例的控制層7F可以以非常薄的厚度形成，使得控制層7F具有超晶 格結構，在該超晶格結構中第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19 和第四氮化物半導體層23形成J次。
[0122] 根據(jù)第七實施例，第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19 和第四氮化物半導體層23形成J次。由此更大地增強了壓縮應力以容易地控制應力，使得 當冷卻半導體襯底10時，增強的應力與拉伸應力一起實現(xiàn)應力平衡。
[0123] 根據(jù)第七實施例，第二氮化物半導體層19使位錯11傾斜，使得位錯11不再上移。 第二氮化物半導體層19形成B次，使得位錯11能夠被完全阻擋。
[0124] 根據(jù)第七實施例，具有平整表面的第四氮化物半導體層可以在每個周期I形成， 并且第四氮化物半導體層23堆疊 J次，使得可以形成具有優(yōu)異的層質量的導電半導體層9。 因此，可以提高光學特性和電學特性。
[0125] 圖9是示出根據(jù)第八實施例的控制層的剖視圖。
[0126] 除了第一氮化物半導體層15和第二氮化物半導體層19重復地形成之外，第八實 施例與第七實施例類似。在下面對第八實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與第六 實施例和/或第七實施例的元件相同的功能和形狀的相同元件，將省略對其的詳細描述。
[0127] 參考圖9,在根據(jù)第八實施例的控制層7G中，以一個周期K形成的第一氮化物半 導體層15、納米結構17和第二氮化物半導體層19可被重復形成L次。此外，以一個周期Μ 形成的第一氮化物半導體層15、納米結構17、第二氮化物半導體層19和第四氮化物半導體 層23可被重復形成Ν次。在這種情況下，L次和/或Ν次可以是50次以下，但實施例不限 于此。
[0128] 圖10是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件的剖視圖。
[0129] 可以通過采用根據(jù)第一至第八實施例的半導體襯底10來制造根據(jù)本實施例的發(fā) 光器件100。在下面對該實施例的描述中，相同的附圖標記將分配給與根據(jù)第一至第八實施 例的半導體襯底10具有相同的功能和形狀的相同元件，將省略對其的詳細描述。
[0130] 參考圖10,根據(jù)本實施例的發(fā)光器件100可包括生長襯底1、緩沖層3、不導電半導 體層5、控制層7、第一導電半導體層9、有源層25和第二導電半導體層27。
[0131] 生長襯底1、緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和第一導電半導體層9可以構 成根據(jù)第一至第八實施例的半導體襯底10,但實施例不限于此。
[0132] 由于已經描述了生長襯底1、緩沖層3、不導電半導體層5和控制層7,將省略對其 的詳細描述。
[0133] 第一導電半導體層9、有源層25和第二導電半導體層27可以構成發(fā)光結構29,但 實施例不限于此。
[0134] 第一導電半導體層9、有源層25和第二導電半導體層27可以由包含II - VI族或 III- V族化合物半導體材料的AlxInyGa(1_x_ y)N(0〈x〈l，0〈y〈l，并且0〈x+y〈l)形成。第一導電 半導體層9、有源層25和第二導電半導體層27可以包括從由InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、 AIN、InN和AlInN組成的群中選擇的至少一個，但實施例不限于此。
[0135] 如上所述，第一導電半導體層9可以包括含有N型摻雜劑的N型半導體層，但實施 例不限于此。N型摻雜劑可以包括Si、Ge、Sn、Se和Te中的至少一個，但實施例不限于此。
[0136] 可以在第一導電半導體層9上形成有源層25。根據(jù)構成有源層25的材料，有源 層可以發(fā)出具有與該材料的能帶間隙對應的波長的光，該光是通過來自第一導電半導體層 9的電子與來自第二導電半導體層27的空穴之間的再次結合而發(fā)出的。
[0137] 有源層25可以包括多量子阱（MQW)結構、量子點結構和量子線結構中的一個。在 有源層25中，以一個周期形成的阱層和勢壘層重復形成，阱層和勢壘層的重復周期可以取 決于發(fā)光器件100的特性而變化，但實施例不限于此。
[0138] 例如，可以以周期InGaN/GaN、周期InGaN/AlGaN或者周期InGaN/InGaN來形成有 源層25。勢壘層的帶隙大于阱層的帶隙。
[0139] 如上所述，第二導電半導體層27可以包括含有P型摻雜劑的P型半導體層，但實 施例不限于此。P型摻雜劑包括Mg、Zn、Ca、Sr和Ba中的至少一個，但實施例不限于此。
[0140] 盡管未示出，但可以根據(jù)發(fā)光結構20的類型而在第二導電半導體層27上形成反 射電極層和透明電極層。
[0141] 盡管未不出，但可以在第一導電半導體層9上形成第一電極，并且可以在第二導 電半導體層27上形成第二電極?？蛇x擇地，第一電極可以形成在第一導電半導體層9之 下，而第二電極可以形成在第二導電半導體層27之上，但實施例不限于此。在去除生長襯 底1之后，第一電極可以與第一導電半導體層9接觸，或者第一電極可以形成在生長襯底1 之下，但實施例不限于此。第二電極可以包括反射光的反射材料，但實施例不限由此。
[0142] 第一和第二電極可以包括從Al、Ti、Cr、Ni、Pt、Au、W、Cu和Mo組成群中選擇的一 個或其多層結構，但實施例不限于此。
[0143] 圖11是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件封裝的剖視圖。
[0144] 采用圖10示出的發(fā)光器件來制造根據(jù)本實施例的發(fā)光器件封裝。
[0145] 參考圖11，根據(jù)本實施例的發(fā)光器件封裝包括主體、安裝在主體中的第一電極 103和第二電極105、圖10中示出的發(fā)光器件100 (接收來自第一電極103和第二電極105 的電力）和圍繞發(fā)光器件100的模塑構件113。
[0146] 該主體可以包括硅、合成樹脂或金屬材料，并且在發(fā)光器件100的附近形成傾斜 的表面。
[0147] 第一電極103和第二電極105可以彼此電絕緣以將電力提供到發(fā)光器件100。
[0148] 第一電極103和第二電極105可以通過反射從發(fā)光器件100發(fā)出的光來提高發(fā)光 效率。此外，第一電極103和第二電極105將發(fā)光器件100產生的熱量散發(fā)到外部。
[0149] 發(fā)光器件100可以設置在主體120、第一電極103和第二電極105中的任意一個 上。發(fā)光器件1〇〇可以通過導線方式（scheme)和裸片接合方式（scheme)中的一個與第一 電極103和第二電極105電連接，但實施例不限于此。
[0150] 根據(jù)實施例，盡管為了便于說明的目的，發(fā)光器件100通過一條導線與第一電極 103和第二電極105中的一個電連接，但實施例不限于此。換句話說，發(fā)光器件100可以通 過兩條導線與第一電極103和第二電極105連接?？蛇x擇地，發(fā)光器件100可以與第一電 極103和第二電極105電連接卻不通過導線。
[0151] 模塑構件113可以包圍發(fā)光器件100以保護發(fā)光器件100。此外，模塑構件可以包 含磷光粉以改變從發(fā)光器件100發(fā)出的光的波長。
[0152] 根據(jù)實施例的發(fā)光器件封裝包括板上芯片（C0B)型發(fā)光器件封裝。在這種情況 下，主體的頂面是平整的，并且在主體中可以安裝多個發(fā)光器件。
[0153] 根據(jù)實施例的發(fā)光器件100或發(fā)光器件封裝可以應用于照明單元。照明單元可以 用于顯示器件和照明器件，例如是包括燈、信號等、車輛的頭燈、電子信號板或指示燈的單 J Li 〇
[0154] 圖12是示出根據(jù)實施例的M0SFET的剖視圖。
[0155] M0SFET是開關器件，是電子器件的一種。
[0156] 參考圖12,根據(jù)實施例，M0SFET可以包括生長襯底1、緩沖層3、不導電半導體層5、 控制層7、第一導電半導體層9、第二導電半導體層31、溝道層33、柵極35、源極37和漏極 39 〇
[0157] 生長襯底1、緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和第一導電半導體層9與發(fā)光 器件100相同，但實施例不限于此。
[0158] 由于已經描述了生長襯底1、緩沖層3、不導電半導體層5、控制層7和第一導電半 導體層9,將省略對其的詳細描述。
[0159] 第一導電半導體層9可以包括含有N型摻雜劑的N型半導體層，以及第二導電半 導體層31可以包括含有P型摻雜劑的P型半導體層，但實施例不限于此。
[0160] 第二導電半導體層31可以在第一導電半導體層9的兩個區(qū)域上形成，但實施例不 限于此。
[0161] 第二導電半導體層31的底面可以與第一導電半導體層9接觸，但實施例不限于 此。
[0162] 溝道層33可以形成在第一導電半導體層9的中心區(qū)域。換句話說，溝道層33可 以形成在位于第二導電半導體層31之間的第一導電半導體層9上。溝道層33可以與第一 導電半導體層9的頂面接觸，并且與第二導電半導體層31的頂面的一部分和側面接觸，但 實施例不限于此。
[0163] 可以在溝道層33上形成柵極35,且可以在第二導電半導體層31上分別形成源極 37和漏極39。
[0164] 柵極35的尺寸可以與溝道層33的尺寸相等，但實施例不限于此。
[0165] 源極37和漏極39可以與柵極35分隔開。源極37和漏極39中的每一個可以形 成在第二導電半導體層31的一部分上，但實施例不限于此。
[0166] 溝道層33可以由被提供至柵極35的控制信號而導通，使得將信號從漏極39傳輸 至源極37。
[0167] 由于采用氮化物半導體制造根據(jù)實施例的M0SFET，第一導電半導體層9的電子的 遷移率顯著大于傳統(tǒng)的硅基M0SFET中電子的遷移率。因此，M0SFET能夠以高速開關。
[0168] 根據(jù)實施例，控制層插入在生長襯底與導電半導體層之間以控制應力，使得可以 避免生長襯底破損或裂紋。
[0169] 根據(jù)實施例，上移的位錯被插入在生長襯底與導電半導體層之間的控制層阻擋， 使得位錯不會移動到導電半導體層。因此，能夠提高導電半導體層的結晶度。
[0170] 本說明書中對"一個實施例"、"一類實施"、"示例性實施例"等的任何提及表明結 合該實施例描述的具體特征、結構或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。這類詞語在 本說明書中各處的出現(xiàn)并不一定都指的是同一實施例。此外，當具體特征、結構或特性結合 任何實施方式進行描述時，表面其在本領域技術人員結合其他實施例實現(xiàn)該特征、結構或 特性的范圍之內。
[0171] 盡管參考許多說明性實施例對這些實施例進行了描述，不過應當理解，本領域的 技術人員可以設計出眾多其他的修改和實施例，其將落入本公開的原理的范圍之內。更具 體而言，在公開的內容、附圖和所附權利要求的范圍內的對象組合排列的組成部分和/或 排列方面可以進行各種變化和修改。除了組成部分和/或排列方面的各種變化和修改之 夕卜，替換使用對于本領域技術人員也是顯而易見的。
【權利要求】
1. 一種發(fā)光器件，包括： 襯底； 第一導電半導體層，位于所述襯底上；以及 控制層，位于所述半導體與所述第一導電半導體層之間， 其中所述控制層包括： 包含鋁（A1)的第一氮化物半導體層； 多個納米結構，位于所述第一氮化物半導體層上；以及 第二氮化物半導體層，設置在所述第一氮化物半導體層上并且包含鎵（Ga)。
2. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述納米結構形成在所述第一氮化物半導體層 的坑或氣泡中。
3. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述納米結構包括氮化硅（SiN)。
4. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第二氮化物半導體層的厚度比所述第一氮 化物半導體層的厚度厚10倍至20倍。
5. 如權利要求4所述的發(fā)光器件，其中所述第二氮化物半導體層的厚度在10nm至 3μπι的范圍中。
6. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有超晶格結構。
7. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，還包括插入在所述襯底與所述控制層之間的緩沖層 和不導電半導體層。
8. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述控制層和所述第一導電半導體層包括從 InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AIN、InN 和 AlInN 組成的群中選擇的至少一個。
9. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第一導電半導體層包括A1N或AlGaN。
10. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述第二導電半導體層包括GaN或AlGaN。
11. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有這樣的結構，其中以一個周期 形成的第一氮化物半導體層、納米結構和第二氮化物半導體層被重復形成。
12. 如權利要求2所述的發(fā)光器件，其中空氣填充在形成在所述坑或氣泡中的所述納 米結構之間。
13. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第二氮化物半導體層上的第三氮 化物半導體層。
14. 如權利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第三氮化物半導體層包括N型摻雜劑。
15. 如權利要求14所述的發(fā)光器件，其中所述N型摻雜劑的濃度是lE18/cm3。
16. 如權利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有這樣的結構，其中以一個周 期形成的第一氮化物半導體層、納米結構、第二氮化物半導體層和第三氮化物半導體層被 重復形成。
17. 如權利要求16所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有這樣的結構，其中以一個周 期形成的第一氮化物半導體層、納米結構和第二氮化物半導體層被重復形成。
18. 如權利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第三氮化物半導體層包括GaN或AlGaN。
19. 如權利要求13所述的發(fā)光器件，其中所述第三氮化物半導體層的厚度等于所述第 二氮化物半導體層的厚度。
20. 如權利要求1所述的發(fā)光器件，還包括位于所述第二氮化物半導體層上的第四氮 化物半導體層。
21. 如權利要求20所述的發(fā)光器件，其中所述第四氮化物半導體層被制備為不含摻雜 劑。
22. 如權利要求20所述的發(fā)光器件，其中所述第四氮化物半導體層的厚度比所述第二 氮化物半導體層的厚度厚1至3倍。
23. 如權利要求20所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有這樣的結構，其中以一個周 期形成的第一氮化物半導體層、納米結構、第二氮化物半導體層和第四氮化物半導體層被 重復形成。
24. 如權利要求23所述的發(fā)光器件，其中所述控制層具有這樣的結構，其中以一個周 期形成的第一氮化物半導體層、納米結構和第二氮化物半導體層被重復形成。
25. 如權利要求20所述的發(fā)光器件，其中所述第四氮化物半導體層包括GaN或AlGaN。
26. 如權利要求20所述的發(fā)光器件，其中所述第四氮化物半導體層和第二氮化物半導 體層包括相同類型的化合物。
【文檔編號】H01L33/02GK104157753SQ201410203297
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2013年5月14日
【發(fā)明者】崔宰熏, 崔榮宰 申請人:Lg伊諾特有限公司