含氧化鋅基透明導電薄膜的半導體發(fā)光裝置及其制造方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術提供了一種半導體發(fā)光裝置及其制造方法，該半導體發(fā)光裝置具有第III族元素被摻雜為沿厚度方向具有多個周期的波形的氧化鋅基透明導電薄膜。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本申請涉及一種包括氧化鋅基透明導電薄膜的半導體發(fā)光裝置及其制造方法。
技術介紹
透明導電薄膜用在利用光電效應的太陽能電池、發(fā)光二極管(LED)、諸如薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-1XD)、等離子體顯示面板(PDP)、場發(fā)射顯示器(FED)、有機發(fā)光二極管(OLED)等的平板顯示器等中，在這種情況下，要求透明導電薄膜在電磁波譜的可見光區(qū)域以及電磁波譜的近紅外區(qū)域中具有優(yōu)異的透光率和導電率。當前，錫摻雜的In2O3(In2O3 = Sn)、氧化銦錫(ITO)是形成高質量透明導電薄膜最為常用的材料之一。然而，作為其主要組成元素的銦(In)，它的全球儲備與錫(Sn)和鋅(Zn)的全球儲備相比而言極其有限，銦(In)的價格與銀(Ag) —樣高。因此，已經對通過用諸如鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)或硼⑶等的第III族陽離子金屬元素摻雜氧化鋅(ZnO)獲得的材料作為ITO的替代材料進行了深入的研究，在這些材料之中，通過在ZnO中摻雜Al獲得的材料(ZnO = Al)和通過在ZnO中摻雜Ga獲得的材料(ZnOiGa)變得突出。作為ZnO的主要組成元素的鋅(Zn)，它的儲備是銦(In)的儲備的大約1000倍以上，鋅的價格低并且具有在氫等離子體氣氛(SiH4)中穩(wěn)定的優(yōu)勢，因此，重心已經轉移到對Zn的使用。近來，為了形成這種第III族元素摻雜的ZnO薄膜，已經在嘗試利用濺射形成薄膜的方法，然而，這種方法由于濺射而導致卷入對元素表面損壞的危險，并且在調節(jié)第III族元素的濃度方面會是個難題。另外，已經在嘗試利用金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)來形成第III族元素摻雜的ZnO薄膜的方法，但是這種方法的問題在于第III族元素聚集在薄膜的表面附近，從而降低了薄膜的整體電特性。然而，例如，在對氧化鋅基透明導電薄膜的電學特性的改善和批量生產技術的改進方面，仍有改進的余地。
技術實現(xiàn)思路
在此描述了一種具有增強的電特性的氧化鋅基透明導電薄膜及其制造方法。另外，描述了一種制造在批量生產方面具有優(yōu)勢的氧化鋅基透明導電薄膜的方法，該氧化鋅基透明導電薄膜具有優(yōu)異的電特性并且能夠利用間歇式金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)裝置而被批量生產。根據本申請的一方面，提供了一種半導體發(fā)光裝置，所述半導體發(fā)光裝置具有第III族元素被摻雜為沿厚度方向具有多個周期的波形的氧化鋅基透明導電薄膜。根據本申請的另一方面，提供了一種制造半導體發(fā)光裝置的方法，所述方法包括:形成在基底上順序地堆疊有第一導電類型半導體層、活性層和第二導電類型半導體層的發(fā)光結構；對基底執(zhí)行熱處理；將鋅前驅體和氧化劑注入到反應室中，以生長氧化鋅基薄膜；在氧化鋅基薄膜生長的同時，將第III族元素前驅體周期性地注入到反應室中以將第III族元素摻雜在氧化鋅基薄膜中；對所得的材料執(zhí)行熱處理?？梢栽?00°C至600°C的范圍內的溫度下執(zhí)行在生長氧化鋅基薄膜之前的熱處理達10分鐘至60分鐘。鋅前驅體可以包括DEZn和DMZn中的任何一種。用作第III族元素的前驅體可以包括TEGa和TMGa中的至少一種?？梢栽?托至30托的范圍內的大氣壓力下，在400°C至530°C的范圍內的溫度下執(zhí)行生長氧化鋅基薄膜的步驟?？梢栽?00°C至600°C的范圍內的溫度下對所得的材料執(zhí)行熱處理達40分鐘至120分鐘?？梢栽陂g歇式金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)裝置中形成氧化鋅基透明導電薄膜。根據本申請的另一方面，提供了一種制造半導體發(fā)光裝置的方法，所述方法包括:形成在基底上順序地堆疊有第一導電類型半導體層、活性層和第二導電類型半導體層的發(fā)光結構；將鋅前驅體、氧化劑和第III族元素的前驅體注入到反應室中以從發(fā)光結構的至少一個表面生長氧化鋅基薄膜，然后不包括第III族元素的前驅體將鋅前驅體和氧化劑注入到反應室中以生長氧化鋅基透明導電薄膜達2分鐘至20分鐘，重復地執(zhí)行上述工藝。 鋅前驅體可以包括DEZn和DMZn中的任何一種。用作第III族元素的前驅體可以包括TEGa和TMGa中的至少一種。可以在2托至30托的范圍內的大氣壓力下，在400°C至530°C的范圍內的溫度下執(zhí)行生長氧化鋅基薄膜的步驟。可以在間歇式金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)裝置中形成氧化鋅基透明導電薄膜。附加的優(yōu)點和新穎的特征將在下面的描述中部分地進行闡述，部分地在對下文和附圖進行檢查后對于本領域技術人員而言將變得清楚，或者可通過對示例的生產或操作而了解。可以通過實踐或使用在下面討論的詳細示例中闡述的方法、設備和組合的各個方面來實現(xiàn)以及獲得本教導的優(yōu)點。附圖說明僅通過示例的方式，而不是通過限制性的方式，附圖描繪了根據本教導的一個或多個實施方式。在附圖中，同樣的標號表示相同或相似的元件。圖1是示出了根據本申請示例的用來制造氧化鋅基透明導電薄膜的金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)裝置的剖視圖；圖2是示出了根據本申請示例的制造氧化鋅基透明導電薄膜的方法的工藝的流程圖；圖3是第III族元素的濃度相對于通過使用根據本申請示例的制造氧化鋅基透明導電薄膜的方法形成的氧化鋅基透明導電薄膜的厚度的SIMS曲線圖；圖4是示意性示出了根據本申請示例的包括氧化鋅基透明導電薄膜的半導體發(fā)光裝置的示意性透視圖。具體實施例方式在下面詳細的描述中，通過示例的方式闡述了多處具體的細節(jié)，以提供對相關教導的充分理解。然而，本領域技術人員應該清楚的是，可以實踐本教導而無需這樣的細節(jié)。在其它情況下，以相對高的層次而沒有細節(jié)地描述了公知的方法、步驟、組件和/或電路，以避免使本教導的多個方面不必要地變得模糊。在下文中將參照附圖描述根據本申請示例的氧化鋅基透明導電薄膜、該氧化鋅基透明導電薄膜的制造方法、包括氧化鋅基透明導電薄膜的半導體發(fā)光裝置和該半導體發(fā)光裝置的制造方法。然而，本申請可以以許多不同的形式來實施，而不應被理解為局限于在此闡述的示例。相反，提供這些示例使得本公開將是充分的和完整的，并且這些示例將把本申請的范圍充分地傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清晰起見，可以夸大元件的形狀和尺寸，相同的標號將始終用來指示相同或同樣的組件?；谶m當的自由電荷的密度和自由電荷載流子遷移率的大小來測量透明導電薄膜的優(yōu)異性能。增大氧化鋅基透明導電薄膜中的自由電荷密度的方法包括在氧化鋅基透明導電薄膜中摻雜第III族陽離子金屬元素以產生自由電荷并且通過調節(jié)摻雜濃度來控制自由電荷的密度的方法。詳細地講，當在氧化鋅基透明導電薄膜中摻雜諸如Al或Ga等的第III族陽離子金屬元素時，第III族陽離子金屬元素取代二價元素Zn，由于電荷量的差異而產生自由電荷，并且通過摻雜濃度來調節(jié)自由電荷的密度。當摻雜的第III族陽離子金屬元素均勻地分布在整個氧化鋅基透明導電薄膜中時，薄膜可以具有優(yōu)異的電特性。通過利用金屬-有機化學氣相沉積(MOCVD)裝置來形成根據本申請示例的氧化鋅基透明導電薄膜。圖1是示出了根據本申請示例的用來制造氧化鋅基透明導電薄膜的MOCVD裝置的剖視圖，圖2是示出了根據本申請示例的制造氧化鋅基透明導電薄膜的方法的工藝的流程圖。如圖1所示，MOCVD裝置可以是間歇式MOCVD裝置100，并且可以包括反應室10、舟皿(boat) 30和氣體供應單元40。反應室10具有包括內室12和覆蓋內室1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體發(fā)光裝置，所述半導體發(fā)光裝置具有第III族元素被摻雜為沿厚度方向具有多個周期的波形的氧化鋅基透明導電薄膜。

【技術特征摘要】
2011.10.25 KR 10-2011-01092671.一種半導體發(fā)光裝置，所述半導體發(fā)光裝置具有第III族元素被摻雜為沿厚度方向具有多個周期的波形的氧化鋅基透明導電薄膜。2.一種制造半導體發(fā)光裝置的方法，所述方法包括: 形成在基底上順序地堆疊有第一導電類型半導體層、活性層和第二導電類型半導體層的發(fā)光結構； 對基底執(zhí)行熱處理； 將鋅前驅體和氧化劑注入到反應室中，以生長氧化鋅基薄膜； 在氧化鋅基薄膜生長的同時，將第III族元素前驅體周期性地注入到反應室中以將第III族元素摻雜在氧化鋅基薄膜中；以及 對所得的材料執(zhí)行熱處理。3.如權利要求2所述的方法，其中，在200°C至600°C的范圍內的溫度下執(zhí)行在生長氧化鋅基薄膜之前的熱處理達10分鐘至60分鐘。4.如權利要求2所述的方法，其中，鋅前驅體包括二乙基鋅或二甲基鋅中的任何一種。5.如權利要求2所述的方法，其中，用作第III族元素的前驅體包括三乙基鎵和三甲基鎵中的至少一種。6.如權利要求2所述的方法，其中，在2托至30托的范圍內的大氣壓力下，在400°C至530 0C的范圍內的溫度下執(zhí)行...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李宗炫，李正賢，金起成，尹皙胡，金榮善，
申請(專利權)人：三星電子株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：