[发明专利]半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件，更具体而言，本发明涉及一种具有能够均匀发光的电极结构的半导体发光器件。

III族氮化物半导体发光器件是指包含由Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)构成的化合物半导体层的如发光二极管等发光器件，所述III族氮化物半导体发光器件可以还包含由其他族元素构成的材料(如SiC、SiN、SiCN和CN)以及由这些材料制成的半导体层。

背景技术

图1是描述传统III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。所述III族氮化物半导体器件包括衬底100、在所述衬底100上生长的缓冲层200、在所述缓冲层200上生长的n型氮化物半导体层300、在所述n型氮化物半导体层300上生长的有源层400、在所述有源层400上生长的p型氮化物半导体层500、在所述p型氮化物半导体层500上形成的p侧电极600、在所述p侧电极600上形成的p侧焊盘700、在通过台面刻蚀所述p型氮化物半导体层500和所述有源层400而暴露的所述n型氮化物半导体层上形成的n侧电极800和保护膜900。

在衬底100的情况中，GaN衬底可以用作同质衬底，而蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可以用作异质衬底。不过，任何类型的能够在其上生长氮化物半导体层的衬底都可以使用。在使用SiC衬底的情况中，可以在SiC衬底侧上形成n侧电极800。

在衬底100上外延生长的氮化物半导体层通常通过金属有机化学气相淀积(MOCVD)来生长。

缓冲层200起克服异质衬底100与氮化物半导体层之间的晶格常数和热膨胀系数的差异的作用。美国专利5122845号公开了一种在380℃～800℃时在蓝宝石衬底上生长厚度为～的AlN缓冲层的工艺。此外，美国专利5290393号公开了一种在200℃～900℃时在蓝宝石衬底上生长厚度为～的Al_(x)Ga_(1-x)N(0≤x<1)缓冲层的工艺。另外，PCT公报WO05/053042公开了一种在600℃～990℃时生长SiC缓冲层(种子层)并在其上生长In_(x)Ga_(1-x)N(0<x≤1)的工艺。优选的是，在AlN缓冲层、Al_(x)Ga_(1-x)N(0≤x<1)缓冲层或SiC/In_(x)Ga_(1-x)N(0<x≤1)层上设置厚度为1微米～数个微米的未掺杂GaN层。

在n型氮化物半导体层300中，至少n侧电极800形成区(n型接触层)掺有掺杂剂。优选的是，n型接触层由GaN制成并掺有Si。美国专利5733796号公开了一种通过调节Si和其他源材料的混合比来以目标掺杂浓度掺杂n型接触层的工艺。

有源层400通过电子和空穴的复合产生了光量子(光)。通常，有源层400含有In_(x)Ga_(1-x)N(0<x≤1)并且具有单或多量子阱层。PCT公报WO02/021121号公开了一种在多个量子阱层和阻挡层的某些部分进行掺杂的工艺。

p型氮化物半导体层500掺有如Mg等合适的掺杂剂，并通过激活工艺从而具有p型导电性。美国专利5247533号公开了一种通过电子束照射来激活p型氮化物半导体层的工艺。此外，美国专利5306662号公开了一种通过在高于400℃时退火来激活p型氮化物半导体层的工艺。PCT公报WO 05/022655公开了一种在不采用激活工艺的情况下通过将氨和肼类源材料一起用作生长P型氮化物半导体层的氮前体来使该p型氮化物半导体层具有p型导电性的工艺。

可设置p侧电极600以促进对p型氮化物半导体层500的电流供给。美国专利5563422号公开了一种有关由Ni和Au组成并且形成在p型氮化物半导体层500的几乎整个表面上的与该P型氮化物半导体层500欧姆接触的透光性电极的工艺。此外，美国专利6515306号公开了一种在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层并在其上形成由ITO制成的透光性电极的工艺。

同时，透光性电极600可以形成得较厚，使其不是透射而是将光反射至衬底100。此工艺称作倒装芯片(flip chip)工艺。美国专利6194743号公开了一种有关包括厚度超过20nm的Ag层、覆盖该Ag层的扩散阻挡层和含有Au和Al且覆盖该扩散阻挡层的结合层的电极结构的工艺。