具有吸除劑層的發光半導體器件的制作方法

具有吸除劑層的發光半導體器件的制作方法
【專利摘要】本發明描述了一種發光半導體器件（100），包括襯底（120）、發光層結構（155）和用于減少發光層結構（155）中的雜質的AlGaAs吸氣劑層（190），發光層結構（155）包括有源層（140）和變化的鋁含量的層，其中包括鋁的發光層結構（155）的層的生長條件與AlGaAs吸氣劑層（190）的生長條件相比是不同的。AlGaAs吸氣劑層（190）實現了沉積裝備或生長反應器的氣相中的比如硫等那樣的雜質的濃度的降低。這樣的雜質的減少降低了發光層結構（155）中可能影響發光半導體器件（100）的壽命的雜質的合并的概率。生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇。本發明進一步涉及制造這樣的發光半導體器件（100）的對應方法。
【專利說明】
具有吸除劑層的發光半導體器件
技術領域
[0001 ]本發明涉及比如作為例如垂直腔表面發射激光器(VCSEL)或邊緣發射激光二極管的發光二極管(LED)或激光二極管那樣的發光半導體器件。本發明還涉及制造這樣的發光半導體器件的對應方法。
【背景技術】
[0002]US 6,447,604 BI描述了一種可以用在UV-LED中的II1-V族氮化物同質外延微電子器件結構。薄氧化物層生長在(Al，In，Ga)N襯底上并且隨后在堿性溶液中被剝離或剛好在生長之前以其它合適方式被蝕刻掉。該薄氧化物層的目的是從襯底吸除或移除潛在雜質，并且允許襯底表面的前幾個單層不含均相外延層中斷雜質(諸如C，Si，S或O)和/或其它雜質。
[0003]存在在發光半導體器件的生長過程期間減少雜質以便增加器件的壽命和性能的進一步需要。

【發明內容】

[0004]因此本發明的目的是提供改進的發光半導體器件和制造這樣的發光半導體器件的對應方法。
[0005]根據第一方面，提出一種發光半導體器件，包括襯底、發光層結構和用于減少發光層結構中的雜質的AlGaAs吸除劑(getter)層。發光層結構包括有源層和鋁含量變化的層，其中包括鋁的發光層結構的層的生長條件與AlGaAs吸除劑層的生長條件相比是不同的，使得AlGaAs吸除劑層內雜質的第一濃度與包括鋁的發光層結構的層中雜質的第二濃度相比高至少50%。生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇。AlGaAs吸除劑層的鋁的沉積速率被選擇成使得AlGaAs吸除劑層包括子層，在該子層中鋁含量在第一招含量和與第一招含量不同的第二招含量之間以小于0.5%/nm變化。
[0006]發光半導體器件包括作為例如垂直腔表面發射激光器(VCSEL)或邊緣發射激光二極管的發光二極管(LED)或激光二極管。AlGaAs吸除劑層可以通過結構式AlxGa1-xAs來描述，其中X描述可以在AlGaAs吸除劑層內變化的AlGaAs吸除劑層的鋁含量。AlGaAs可以包括少量另外的元素而不影響吸除劑層的功效。鋁含量可以在Xl=O與x2=l之間變化，其中常見值在xl=0.05和x2=0.9之間。如果AlGaAs吸除劑層沉積在襯底與發光層結構之間，則可以使用Xl=O和x2=l之間的完整范圍，使得例如AlAs的氧化和光子的吸收不起作用。雜質被包封在AlGaAs吸除劑層內，使得沉積裝備中的氣相中的雜質濃度降低。僅一個生長條件可以不同，或者來自組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中的兩個或更多生長條件的組合在AlGaAs吸除劑層的沉積期間可以是不同的。可能的是，例如砷分壓或氣相中的砷分壓與鎵分壓之間的比率可以等同于發光層結構的層的砷分壓，而在AlGaAs吸除劑層的沉積期間由Al沉積速率確定的AlGaAs吸除劑層的鋁含量與發光層結構的層相比在AlGaAs吸除劑層內不同地變化。
[0007]可替換地，可能的是，與包括鋁的發光層結構的層的沉積相比，可以在AlGaAs吸除劑層的沉積期間不同地控制砷分壓。這可以包括砷分壓與鎵分壓的不同比率或者在AlGaAs吸除劑層的沉積期間所述比率的動態改變。
[0008]AlGaAs吸除劑層的沉積期間的不同生長條件的動態變化或改變可以具有以下優點:不必精確地匹配某些條件以便降低雜質的濃度。可能足夠的是，在AlGaAs吸除劑層的沉積期間改變生長條件，其示出當沉積條件匹配在AlGaAs吸除劑層內嵌入一種或多種雜質的條件時明顯降低沉積裝備的氣相中的濃度。明顯在該方面意味著氣相中的相應雜質的至少20%、優選地50%、更優選地90%的減少。還可能的是，存在兩個或更多AlGaAs吸除劑層，其中在第一層中改變Al沉積速率，在第二層中改變As分壓，在第三層中改變溫度等^lGaAs吸除劑層的沉積期間的生長條件的變化還可以包括生長條件的振蕩。AlGaAs吸除劑層的Al含量可以例如從第一 Al含量xl增加至第二 Al含量x2并且隨后降低到第三Al含量x3。
[0009]存在可能影響發光半導體器件的壽命的若干雜質，比如氣相中的S、P、0、Zn、S1、B、N、In等。雜質在這方面意味著相應元素是在一個特殊沉積步驟處對沉積裝備或裝置的氣相的不想要的添加。在一個沉積步驟處的想要的摻雜劑可能是另一沉積步驟中的雜質。
[0010]實驗已經顯示出，尤其是硫可以顯著降低發光半導體器件的壽命。AlGaAs吸除劑層因而可以適于合并硫以便降低沉積裝備的氣相中的硫濃度。
[0011]包括比如量子阱那樣的發光層的有源層關于影響發光半導體器件的壽命的雜質的合并是最敏感的。AlGaAs吸除劑層因而優選地布置在襯底與有源層之間。一個或多個AlGaAs吸除劑層可以直接沉積在襯底上，或者可以例如在VCSEL的情況下嵌入在有源層的沉積之前沉積的下介電布拉格反射鏡(DBR)中。
[0012]實驗已經顯示出，鋁的沉積速率強烈地影響雜質的合并。AlGaAs吸除劑層的鋁的沉積速率被選擇成使得AlGaAs吸除劑層的鋁含量變化少于0.5%/nm。實驗已經進一步顯示出，AlGaAs吸除劑層內的Al含量的緩慢變化可以實現沉積裝備的氣相中的雜質的改進的減少。招含量可以以0.4%/nm或優選地甚至0.3%/nm的恒定速率從AlGaAs吸除劑層的開始處的第一鋁含量xl和AlGaAs吸除劑層的結尾處的第二鋁含量x2增加。鋁含量可以可替換地減小。下鋁含量xl可以是0.1或0.2，并且上第二鋁含量x2可以是0.9。第二鋁含量x2可以優選地為0.6、0.5或0.4。可以有利的是，AlGaAs吸除劑層包括具有增加和減少的鋁含量的一個或多個子層。增加和減少涉及靠近襯底的AlGaAs吸除劑層側。后者可以是有利的，如果例如取決于其它生長條件，雜質可以優選地合并在xl=0.2和x2=0.4之間的Al含量處。可以可能的是，通過隨后以0.3%/nm的速率在xl和x2之間改變Al含量來在相對薄的AlGaAs吸除劑層內合并一種或多種雜質的大部分。無論如何，還可以可能的是，AlGaAs吸除劑層包括恒定Al含量的區域。
[0013]此外，包括鋁的發光層結構的層的鋁的沉積速率可以被選擇成使得包括鋁的發光層結構的層的鋁含量變化至少0.5%/nm。實驗已經顯示出，鋁含量的快速改變相比于緩慢變化降低了在發光層結構的層內合并雜質的概率。后者幫助避免有源層內和靠近有源層的敏感區域中的雜質的合并，如果雜質的濃度在閾值以下的話。有源層內和靠近有源層的區域中的AI濃度的快速改變因而支持降低沉積裝備的氣相中的一種或多種雜質的濃度的AlGaAs吸除劑層的效果。
[0014]可替換于或除了以上描述的措施之外，可能有利的是，在AlGaAs吸除劑層的沉積期間的砷分壓可以在鎵分壓的2倍和200倍之間的范圍的至少部分中變化。砷分壓可以優選地在AlGaAs吸除劑層的沉積期間在鎵分壓的5倍和80倍之間的范圍的至少部分中變化。該變化可以通過從例如鎵分壓的10倍到30倍或從鎵分壓的60倍到20倍線性改變砷分壓而連續變化。可替換地或此外，砷和鎵分壓之間的比率可以逐步改變。另外，可以可能的是提供砷和鎵分壓之間的振蕩比率(類似地如上文關于Al含量所描述的那樣)。砷和鎵分壓之間的比率的振蕩可以實現相對薄的AlGaAs吸除劑層，其適于降低沉積裝備的氣相中的雜質的濃度。改變砷和鎵分壓之間的比率不必改變AlGaAs吸除劑層的總體晶體結構，但是晶格缺陷的數量可以改變以使得可以改變AlGaAs吸除劑層內雜質的合并概率。
[0015]可替換地或除了以上描述的措施之外，在AlGaAs吸除劑層的沉積期間的氧分壓可以增加以使得AlGaAs吸除劑層內氧的第一濃度與包括鋁的發光層結構的層中氧的第二濃度相比高至少50%。在AlGaAs吸除劑層的沉積期間增加沉積裝備中的氧分壓可以增加AlGaAs吸除劑層內雜質的合并。增加的氧分壓還增加了 AlGaAs吸除劑層內的氧含量。因而要注意的是，附加氧不造成發光層結構的層中的破壞。氧分壓因此被選擇成使得AlGaAs吸除劑層內的氧濃度在118Cnf3以下，更優選地在2*1017cm—3以下。氧分壓可以從第一到第二、第三等分壓連續或逐步改變或者甚至以振蕩的方式改變，如上文關于As分壓或Al沉積速率描述的。
[0016]可替換地或除了以上描述的措施之外，在AlGaAs吸除劑層(190)的沉積期間的沉積溫度可以在500 0C和750 0C之間的范圍的至少部分中變化。溫度可以從第一到第二、第三等溫度連續或逐步改變或甚至以振蕩方式改變，如上文關于As分壓、Al沉積速率或氧分壓所描述的。溫度可以例如通過借助于電磁輻射來加熱具有發光半導體器件的層結構的晶片以及特別地材料沉積在其上的表面來非常快速地變化。電磁輻射可以由實現快速溫度改變的半導體光源提供。快速溫度改變可以實現以非平衡條件沉積AlGaAs，其可以用于進一步增加AlGaAs吸除劑層的吸收能力和AlGaAs吸除劑層內的雜質的合并的概率。
[0017]可替換地或除了以上描述的措施之外，在AlGaAs吸除劑層的沉積期間的總壓力可以在50mbar和150mbar之間的范圍的至少部分中變化。總壓力可以從第一到第二、第三等壓力連續或逐步改變或者甚至以振蕩的方式改變，如以上關于As分壓、Al沉積速率、氧分壓或溫度所描述的。
[0018]沉積AlGaAs吸除劑層所需要的時間增加總的處理時間，但是需要最小厚度以便高效降低沉積裝備的氣相中的雜質濃度。AlGaAs吸除劑層的厚度可以因此為至少50nm。取決于沉積裝備，可能有利的是，提供具有100]1111、20011111、300111]1或甚至高達500111]1的厚度的AlGaAs吸除劑層。
[0019]發光半導體器件可以包括第一、第二、第三或甚至更多AlGaAs吸除劑層，其可以通過不同生長條件沉積以使得優選地不同雜質合并在不同AlGaAs吸除劑層中。每一個AlGaAs吸除劑層可以合并所有雜質，但是可以主要合并僅一種雜質。吸除劑層可以堆疊在彼此上。可替換地或此外，可能有利的是，在例如向先前沉積的層添加摻雜劑之后向發光半導體器件添加AlGaAs吸除劑層。AlGaAs吸除劑層可以適于降低氣相中的摻雜劑(例如Si)的濃度，因為摻雜劑可能是用于隨后沉積的層的雜質。
[0020]發光半導體器件可以是包括第一電極和第二電極的垂直腔表面發射激光器(VCSEL)，其中發光結構包括底部DBR、有源層和頂部DBR，其中AlGaAs吸除劑層的鋁含量在AlGaAs吸除劑層內的改變與底部DBR或頂部DBR的層的鋁含量的改變相比慢到至多是其五分之一。在AlGaAs吸除劑層的沉積期間的鋁含量的相對緩慢改變可以增加降低氣相中的一種或多種雜質的濃度的概率。沉積速率的改變可以是0.5%/nm、0.4%/nm、0.3%/nm或更低。關于可以靠近VCSEL的有源層沉積的漸變(折射)率層(GRIN)，必須注意。GRIN的Al含量的變化比一個DBR的層的Al含量緩慢得多。GRIN內的Al的沉積速率的改變可以高于0.5%/nm, 0.6%/nm、優選地高于0.7%/nm以便避免GRIN充當靠近VCSEL的有源層的AlGaAs吸除劑層，只要氣相中的一種或多種雜質的濃度超過閾值。
[0021]根據另外的方面，提供一種制造發光半導體器件的方法。該方法包括以下步驟:
~提供襯底；
-以第一生長條件提供發光層結構；以及
-以與第一生長條件不同的第二生長條件提供用于減少發光半導體器件的層結構中的雜質的AlGaAs吸除劑層，其中第二生長條件被選擇成使得AlGaAs吸除劑層內雜質的第一濃度與包括鋁的發光層結構的層中雜質的第二濃度相比高至少50%，并且第一和第二生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇，其中AlGaAs吸除劑層(190)的鋁的沉積速率被選擇成使得AlGaAs吸除劑層(190)包括子層，在該子層中鋁含量在第一招含量和與第一招含量不同的第二招含量之間以小于0.5%/nm變化。
[0022]提供AlGaAs吸除劑層的步驟可以發生在發光層結構的沉積之前。可替換地或此夕卜，可以在提供發光層結構的部分之后提供或沉積AlGaAs吸除劑層。
[0023]應當理解的是，本發明的優選實施例還可以是從屬權利要求與相應獨立權利要求的任何組合。另外，制造方法可以包括對應于如從屬權利要求和相應實施例的描述所描述的發光半導體器件的實施例的實施例。
[0024]以下限定另外的有利實施例。
【附圖說明】
[0025]本發明的這些和其它方面將從以下描述的實施例顯而易見，并且將參照以下描述的實施例進行闡述。
[0026]現在將通過示例的方式基于參照附圖的實施例來描述本發明。
[0027]在附圖中:
圖1示出根據第一實施例的發光半導體器件。
[0028]圖2示出根據第二實施例的發光半導體器件。
[0029]圖3示出現有技術VCSEL結構的Al分布圖。
[0030]圖4示出現有技術VCSEL結構的Al和硫分布圖。
[0031]圖5示出圖4中所示的分布圖的放大視圖。
[0032]圖6示出具有與圖4中所示的分布圖相比改變的生長條件的VCSEL結構的Al和硫分布圖。
[0033]圖7示出依照本發明的第一發光半導體器件的Al分布圖。
[0034]圖8示出依照本發明的第二發光半導體器件的Al分布圖。
[0035]圖9示出在發光半導體器件的層的沉積期間具有變化的氧分壓的發光半導體器件的Al、S和O分布圖。
[0036]圖10示出根據本發明的方法的主要概圖。
[0037]圖11示出降低發光半導體器件的發光層結構中的S濃度的效果。
[0038]在圖中，相同的數字自始至終是指相同的對象。圖中的對象未必按照比例繪制。
【具體實施方式】
[0039]現在將借助于圖來描述本發明的各種實施例。
[0040]圖1示出根據第一實施例的發光半導體器件100。發光半導體器件100是VCSEL并且包括提供在GaAs襯底120的第一側上的第一電極110、提供在GaAs襯底120的第二側上的AlGaAs吸除劑層190、發光層結構155和第二電極170。發光層結構包括提供在AlGaAs吸除劑層190的頂部上的具有優選地超過99%的反射率的底部DBR 130、有源層140、約束層150和在第二電極170的下方提供的頂部DBR 160。頂部DBR具有優選地大于95%的反射率，其實現了經由頂部DBR 160的激光發射。有源層140包括量子阱，其在經由第一電極110和第二電極170提供電功率的情況下發射激光。激光經由頂部DBR 160發射，穿過環形第二電極170。[0041 ] AlGaAs吸除劑層190還可以布置在底部DBR 130內，如圖2中所描繪的根據本發明的發光半導體器件100的第二實施例中所示。還可以可能的是提供若干AlGaAs吸除劑層190。一個或多個AlGaAs吸除劑層190可以提供在襯底上，并且一個或多個其它AlGaAs吸除劑層190可以提供在底部DBR 130的第一層與頂部DBR 160的最后一層之間。
[0042]圖3示出現有技術VCSEL結構的Al分布圖380。外延生長在襯底120上開始，其在圖3中在大約8000nm的位置處。VCSEL的第一部分是底部DBR 130，其延伸到大約3000nm的位置，隨后是由漸變折射率層(GRIN)形成的有源層140、腔間隔物、量子阱和其間的屏障物。在略微高于2500nm的位置處，結構中的最高Al水平指示構建約束層150的氧化物孔的位置，隨后是頂部DBR 160，其具有比底部DBR 130更少的反射鏡對，因為其傳輸作為激光發射的光的部分。在圖3中靠近Onm的位置處的VCSEL的最后兩個部分是子帽和帽層，這是形成電氣接觸以及在考慮到半導體材料與空氣之間的折射率跳躍的情況下匹配反射率所需要的。為了增加材料的導電性，必須使用摻雜劑。典型地，使用作為P摻雜劑的碳和作為η摻雜劑的Si，然而，在成功用作摻雜劑的文獻中已知的各種各樣的其它元素:Sn、S、Se、Te、Zn、Be、Mg……。除這些材料之外，氧和氫通常存在于反應器中并且合并在外延結構中。存在另外的物質，其例如用于襯底或沉積裝備或反應器的部分的清洗或者存在于氣體中。所有這些物質在一個處理步驟中可以是有用的，但是在隨后的處理步驟處可能是影響發光半導體的性能的雜質。取決于機制，導電性可以增加，光電效率可能惡化，或者器件的壽命可能縮短。因此高度期望的是降低外延結構中的雜質的量。
[0043]圖4示出結構中的鋁含量和雜質(其在該情況中為硫(S))的濃度的sms光譜。雜質大部分合并在2800nm和2600nm之間的Al分布圖450的GRIN內的位置處，如通過硫分布圖430中的峰值所示。在圖5中示出這些光譜的較小范圍。顯然，雜質合并在緩慢變化的Al含量的區域中。以Al含量以0.31%/nm改變的方式在GRIN的沉積期間控制Al的沉積速率。硫嵌入在具有2800nm和2600nm之間的增加Al含量的GRIN中。降低有源層的2800nm和2600nm之間的As分壓和Ga分壓之間的比率以便使得能夠借助于碳(C)實現GRIN的P摻雜，其中在2800nm和3400nm之間的范圍中，As分壓和Ga分壓之間的比率被選擇成使得避免碳的合并。S濃度具有在Xl=0.25附近的Al含量處開始并且在x2=0.4附近的Al含量處結束的明顯峰值。硫的合并可以由關于Ga分壓的較低As分壓來支持，其可以增加其中可以俘獲硫的GRIN中的晶格缺陷的數量。圖11示出利用這樣的標準VCSEL執行的在170 °C和6mA的驅動電流處的加速壽命試驗。具有這樣的高硫含量的VCSEL具有小于400小時的低壽命。
[0044]圖6示出與圖4中所示的分布圖相比經修改的VCSEL結構的鋁分布圖450和硫分布圖430。相比于圖4和5，示出較低S含量和不同結構的SMS光譜。這可以由以下事實導致:硫濃度比圖4和5中所示的結構中的硫濃度低得多。此外，避免GRIN層充當優選地通過在GRIN區域中快得多地改變Al含量來吸收硫的AlGaAs吸除劑層。基本上在該區域中沒有找到硫。實驗已經顯示出，關鍵的是，在該情況下將硫的濃度降低至可以在l*1015cm3的范圍中的所限定的閾值以下，以便避免發光半導體器件的快速退化。AlGaAs吸除劑層190因而可以用于合并存在于反應器中的可能雜質，以便將氣相中的雜質濃度降低至閾值以下以便實現發光層結構中并且特別地在有源層中和靠近有源層的低硫濃度。此外，任何AlGaAs吸除劑層190應當避免靠近敏感的有源層HOt3AlGaAs吸除劑層190因而優選地沉積在襯底120與發光層結構之間或在靠近襯底120的底部DBR 130的下半部內。
[0045]具有AlGaAs吸除劑層190的這樣的結構的一個示例在圖7中示出，圖7示出根據第一實施例的VCSEL結構的Al分布圖780。該結構具有在大約8000nm處的超過200nm的下和上Al水平之間的Al含量的緩慢增加和減少。該增加比在DBR堆疊中緩慢得多。
[0046]另一示例在圖8中示出，其示出根據第二實施例的VCSEL結構的Al分布圖880。在該情況下，具有緩慢變化的Al含量的結構在大約SOOOnm處生長。在圖7和8的示例中，這樣的AlGaAs吸除劑層190僅重復一次。當然，可能的是生長可選地鄰近于彼此的這些AlGaAs吸除劑層190中的兩個或更多以通過相比于包括鋁的發光層結構155的層的生長條件而改變生長條件來改進比如S或其它雜質那樣的雜質的合并。生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇。
[0047]圖9示出在發光半導體器件100的層的沉積期間具有變化氧分壓的發光半導體器件100的鋁濃度910、硫濃度930和氧濃度920。硫主要在增加的氧分壓處嵌入，其通過大約8000nm和4500nm處的氧濃度中的峰值來指示。增加的氧分壓可以因而用于俘獲一個或多個AlGaAs吸除劑層190內的雜質。該附加措施在該情況下支持在圖9的右側處示出的AlGaAs吸除劑層190。
[0048]圖10示出根據本發明的制造發光半導體的方法的主要概圖。在步驟1010中，提供襯底120。在步驟1020中，以第一生長條件提供發光層結構155。在步驟1030中，在襯底120與發光層結構155之間以與第一生長條件不同的第二生長條件提供AlGaAs吸除劑層190以用于減少發光半導體器件155的層結構中的雜質。第二生長條件被選擇成使得AlGaAs吸除劑層190內的雜質的第一濃度與包括鋁的發光層結構155的層中的雜質的第二濃度相比高至少50%。第一和第二生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇。
[0049]圖11示出降低發光半導體器件100的發光層結構155中的S濃度的效果。發光半導體器件100的壽命借助于在170°C和6mA的驅動電流處的加速壽命測試來測量。壽命測試顯示出，在其中發光層結構155內的最大硫濃度借助于AlGaAs吸除劑層190而降低的發光半導體器件100的壽命與在沒有AlGaAs吸除劑層190的情況下具有大約400小時壽命的發光半導體器件100相比增加至超過1000小時或甚至1500小時。
[0050]雖然已經在附圖和前述描述中詳細圖示和描述了本發明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說明性或示例性而非限制性的。
[0051]通過閱讀本公開，其它修改對本領域技術人員而言將是顯而易見的。這樣的修改可以涉及本領域中已知的并且可以取代于或附加于本文已經描述的特征使用的其它特征。
[0052]本領域技術人員通過研究附圖、公開內容和隨附權利要求可以理解和實現對所公開的實施例的其它變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”不排除多個元件或步驟。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的僅有事實不指示這些措施的組合不能用于獲益。
[0053]權利要求中的參考標記不應當解釋為限制其范圍。
[0054]參考數字列表:
100發光半導體器件 110第一電極
120襯底
130 底部DBR
140有源層
150約束層
155發光層結構
160 頂部DBR
170第二電極
190 AlGaAs吸除劑層
380現有技術VCSEL結構的Al分布圖
430硫分布圖
450 Al分布圖
780根據第一實施例的VCSEL結構的Al分布圖
880根據第二實施例的VCSEL結構的Al分布圖
910 Al濃度
920 O濃度
930 S濃度
1010提供襯底的步驟
1020提供發光層結構的步驟
1030提供AlGaAs吸除劑層的步驟。
【主權項】
1.一種發光半導體器件(100)，包括襯底(120)、發光層結構(155)和用于減少發光層結構(155)中的雜質的AlGaAs吸除劑層(190)，發光層結構(155)包括有源層(140)和變化的鋁含量的層，其中包括鋁的發光層結構(155)的層的生長條件與AlGaAs吸除劑層(190)的生長條件相比是不同的，使得AlGaAs吸除劑層(190)內雜質的第一濃度與包括鋁的發光層結構(155)的層中雜質的第二濃度相比高至少50%，并且生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇，其中AlGaAs吸除劑層(190)的鋁的沉積速率被選擇成使得AlGaAs吸除劑層(190)包括子層，在該子層中鋁含量在第一鋁含量和與第一鋁含量不同的第二鋁含量之間以小于0.5%/nm變化。2.根據權利要求1的發光半導體器件(100)，其中AlGaAs吸除劑層適于合并雜質硫。3.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中AlGaAs吸除劑層(190)布置在襯底(120)與有源層(140)之間。4.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中AlGaAs吸除劑層(190)包括具有增加和減少的鋁含量的子層。5.根據權利要求4的發光半導體器件(100)，其中AlGaAs吸除劑層(190)包括恒定鋁含量的區域。6.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中包括鋁的發光層結構(155)的層的鋁的沉積速率被選擇成使得包括鋁的發光層結構(155)的層的鋁含量以至少0.5%/nm變化。7.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中在AlGaAs吸除劑層(190)的沉積期間的砷分壓在鎵分壓的2倍和200倍之間的范圍的至少部分中變化，使得AlGaAs吸除劑層(190)中的晶格缺陷的數量與包括鋁的發光層結構(155)的層相比增加。8.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中在AlGaAs吸除劑層(190)的沉積期間的氧分壓增加，使得AlGaAs吸除劑層(190)內氧的第一濃度與包括鋁的發光層結構(155)的層中氧的第二濃度相比高至少50%。9.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中AlGaAs吸除劑層(190)的厚度為至少50nm。10.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，包括至少第一和第二AlGaAs吸除劑層(190)，其中第一和第二AlGaAs吸除劑層(I90)的生長條件是不同的，使得不同雜質合并在第一和第二 AlGaAs吸除劑層(190)中。11.根據權利要求1或2的發光半導體器件(100)，其中發光半導體器件(100)是包括第一電極(I 10)和第二電極(170)的垂直腔表面發射激光器(VCSEL)，其中發光結構(155)包括底部DBR( 130)、有源層(140)和頂部DBR( 160)，其中AlGaAs吸除劑層(190)的鋁含量的改變與底部DBR( 130)或頂部DBR( 160)的層的鋁含量的改變相比慢到至多是其五分之一。12.—種制造發光半導體器件(100)的方法，該方法包括以下步驟: ~提供襯底(120); -以第一生長條件提供發光層結構(155);以及 -以與第一生長條件不同的第二生長條件提供AlGaAs吸除劑層(190)以用于減少發光半導體器件(155)的層結構中的雜質，其中第二生長條件被選擇成使得AlGaAs吸除劑層(190)內雜質的第一濃度與包括鋁的發光層結構(155)的層中雜質的第二濃度相比高至少.50%，并且第一和第二生長條件從組砷分壓、氧分壓、沉積溫度、總沉積壓力和鋁的沉積速率中選擇，其中AlGaAs吸除劑層(190)的鋁的沉積速率被選擇成使得AlGaAs吸除劑層(190)包括子層，在該子層中鋁含量在第一鋁含量和與第一鋁含量不同的第二鋁含量之間以小于.0.5%/nm 變化。
【文檔編號】H01L33/02GK106030938SQ201580010520
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月20日
【發明人】U.維奇曼恩, J.S.科布, A.P.恩格哈德特, H.梅恩奇, M.F.C.謝曼恩
【申請人】皇家飛利浦有限公司