[发明专利]氮化物半导体发光器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明总体而言涉及氮化物半导体发光器件的制造方法，且更具体而言涉及具有隧道结的氮化物半导体发光器件的制造方法。

背景技术

常规氮化物半导体发光二极管器件包括具有用作光提取侧的一侧的p型氮化物半导体层，该氮化物半导体发光二极管器件需要在该p型氮化物半导体层上设置p侧电极以满足下面三个条件。

第一个条件是p侧电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射的光为高透射的。第二个条件是p侧电极具有允许注入电流在发光层平面中充分扩散的电阻率和厚度。最后，第三个条件是p侧电极具有在电极和p型氮化物半导体层之间的小接触电阻。

形成在有具有用作光提取侧的一侧的p型氮化物半导体层的氮化物半导体发光二极管器件的p型氮化物半导体层上的p侧电极通常实施为沉积在p型氮化物半导体层的整个表面上的由钯、镍或类似金属膜形成的半透明金属电极。然而，这样的半透明金属电极对于从氮化物半导体发光二极管器件发射出的光具有约50％的低透射率。结果，氮化物半导体发光二极管器件以较低效率提取光，且因此不能成为高亮度氮化物半导体发光二极管器件。

为了解决此问题，制造了高亮度氮化物半导体发光二极管器件，从而以沉积在p型氮化物半导体层整个表面上的氧化铟锡(ITO)透明导电膜代替钯、镍或类似金属膜的半透明金属电极，从而更高效地提取光。具有这样的透明导电膜的氮化物半导体发光二极管器件也允许透明导电膜与p型氮化物半导体层之间的相关接触电阻通过热处理等而减小。

此外，日本专利公开第2002-319703号公开了一种氮化物半导体发光二极管器件，其包括p型氮化物半导体层、位于该p型氮化物半导体层上并与其一起提供隧道结的n型氮化物半导体层、和位于该n型氮化物半导体层上的p侧电极。如此构建的该氮化物半导体发光二极管器件能够更有效地提取光，因为其允许从p侧电极注入的电流在形成隧道结的低电阻n型氮化物半导体层中展宽。

发明内容

然而，当ITO透明导电膜温度增加从而具有高温时，其具有反向变化的光学性质，导致对可见光的减小的透射率。此外，当使用ITO透明导电膜时，为了防止该膜对可见光的透射率降低，限制了形成ITO透明导电膜之后的工艺中的温度范围。此外，ITO透明导电膜也被大电流密度操作所损伤并变黑。

此外，如日本专利公开第2002-319703号所描述的具有隧道结的氮化物半导体发光二极管器件允许载流子通过该隧道结隧穿，其概率通常由下面的公式表示：

Tt＝exp((-8π(2m_e)^1/2Eg^3/2)/(3qhε))    ……(1)

其中Tt：隧穿概率

m_e：导电电子的有效质量

Eg：能隙

q：电子电荷

h：普朗克常数

ε：施加到隧道结的电场

如公式(1)中所表示，为了提高隧穿概率Tt并实现在隧道结处减少电压的损失，首先需要提高施加到隧道结的电场ε，且为了增加电场ε，需要在n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层中形成隧道结的各个部分提供提高的离化杂质浓度。

然而，氮化物半导体提供受主能级，该受主能级由通常用作p型掺杂剂的镁提供、相对于其价带更深、并具有小的激活率(activation ratio)。因此难以获得具有高离化杂质浓度的p型氮化物半导体。

此外，如公式(1)所表示，为了提高隧穿概率Tt，还需要降低隧道结的能隙Eg。

通过考虑上述情况，日本专利公开第2002-319703号所描述的最优选的结构应该是例如在第四示例等所描述的，提供具有载流子密度为1×10¹⁹/cm³的p型In_0.18Ga_0.82N层和载流子密度为1×10²⁰/cm³的n型In_0.18Ga_0.82N层的隧道结。

然而，在这些示例中，在提供n型In_0.18Ga_0.82N层之后，中间产物被加热到1050℃的高温，这时形成隧道结的p型In_0.18Ga_0.82N层和n型In_0.18Ga_0.82N层具有由其蒸发的In组分。这增加了隧道结的能隙Eg，提供了降低的隧穿概率，并因此提供了隧穿结处增加的电压损失，导致增加的驱动电压。