[发明专利]多重反射层电极以及含有该电极的化合物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的多重反射层电极，更具体而言，涉及一种具有改善的热稳定性和欧姆接触特性的多重反射层电极以及含有该电极的化合物半导体发光器件。

背景技术

图1是常规化合物半导体发光器件(LED)50以及形成在p型氮化物半导体层16上的常规p型电极30的结构剖面图。图2是示出其上p型电极30被退火的化合物半导体LED 50的表面的照片，图3是示出经退火的p型电极30的聚结以及由于聚结导致的形成在p型电极30中的空洞(void)32的扫描电子显微镜(SEM)剖面照片。

参照图1，常规半导体LED 50包括顺序形成在蓝宝石衬底10上的n型氮化物半导体层12、有源层14和p型氮化物半导体层16，形成在n型氮化物半导体层12一侧的n型电极20以及形成在p型氮化物半导体层16上的p型电极30。此处，如果将正向电压施加到LED电极、即n型电极20和p型电极30，则有源层14的导带中的电子与价带中的空穴复合，并且由于对应于带隙的能量而从有源层14发出光，所述对应于带隙的能量是价带与导带之间的能量差。从有源层14发出的光被p型电极30反射并通过蓝宝石衬底10发射到半导体LED 50之外。在其中半导体LED 50以这种方式产生的光不直接发射到蓝宝石衬底10而是被p型电极30反射并通过蓝宝石衬底10发出的LED(下文中称为倒装芯片LED)中，由于p型电极30必须反射光，所以p型电极30由具有高反射率的导电金属形成，比如Ag。

同时，具有大的直接带隙能量(约2.8eV或更大)的半导体对于蓝光发射是必须的。起初已经开发了主要利用II-VI族三元系材料发射蓝或绿光的半导体器件。然而，由于相对短的操作时间，在应用半导体器件时存在问题。近来，在III-V族半导体中，已经研究了用于蓝光发射的半导体器件。其中，III族氮化物(主要是与GaN相关的化合物)半导体对于光、电和热刺激非常稳定并具有高的发光效率，因此被特别关注。

如图1所示，在利用III族氮化物半导体、比如GaN的LED中，作为半导体发光器件，为了改善光提取效率，在p型氮化物半导体层16上，p型电极30由比如Ag的具有高反射率的金属形成。为了在p型氮化物半导体层16上形成p型电极30，在p型氮化物半导体层16上沉积电极，然后为了减小电阻而需要进行退火。

然而，氮化物半导体的表面能和用于形成p型电极30的比如Ag的金属材料的表面能通常彼此显著不同。众所周知的是，由于表面能的差异，在退火期间在p型电极30中发生聚结，如图2和3的照片中所示。图2是其中在退火之后发生表面聚结的p型电极30的捕捉图像的平面图，图3是其中在退火之后发生聚结的p型电极30的SEM剖面照片。如图2和3所示，在p型氮化物半导体层16和p型电极30之间的界面处形成了多个空洞32。可见，当在p型电极30中产生聚结时，就形成了多个空洞32。因而，Ag电极30的反射率降低，整个LED的光输出可能降低。

发明内容

本发明提供了一种氮化物基半导体发光器件，其防止了在制造半导体发光器件时在p型电极中发生的聚结，由此抑制了利用氮化物半导体的发光器件(LED)的光输出的降低并显示出高亮度。

根据本发明的一个方面，提供了一种形成在化合物半导体发光器件的p型半导体层上的多重反射层电极，所述化合物半导体发光器件包括n型半导体层、有源层和p型半导体层，所述多重反射层电极包括：叠置在所述p型半导体层上的反射层；叠置在所述反射层上从而防止所述反射层聚结的APL(聚结防止层)；以及插入在所述反射层和所述APL之间从而防止APL的扩散的扩散阻挡物。

所述多重反射层电极还可以包括接触电极层，所述接触电极层插入在所述p型半导体层与所述反射层之间从而减小所述p型半导体层与所述反射层之间的接触电阻。所述接触电极层可以由La基合金、Ni基合金、Zn基合金、Cu基合金、热电氧化物、掺杂氧化物(doped in oxide)、ITO和ZnO构成的组中选取的至少一种材料形成。

所述反射层可以由Ag、Ag基合金和Ag基氧化物构成的组中选取的一种材料形成。所述Ag基合金可以包括从Al、Rh、Cu、Pd、Ni、Ru、Ir和Pt构成的溶质元素组中选取的至少一种元素。