[发明专利]Ⅲ族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及III族氮化物半导体发光器件，更具体而言，本发明涉及提供有用于改善电流扩展的电极的III族氮化物半导体发光器件。

所述III族氮化物半导体发光器件是指诸如包含由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进一步包含由其他族的元素构成的材料(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10、在所述衬底10上外延生长的缓冲层20、在所述缓冲层20上外延生长的n型氮化物半导体层30、在所述n型氮化物半导体层30上外延生长的有源层40、在所述有源层40上外延生长的p型氮化物半导体层50、在所述p型氮化物半导体层50上形成的p侧电极60、在所述p侧电极60上形成的p侧焊盘70、在通过刻蚀所述p型氮化物半导体层50和所述有源层40而暴露的所述n型氮化物半导体层30上形成的n侧电极80和保护膜90。

在所述衬底10的情况下，GaN衬底也可用作同质衬底(homo-substrate)，而蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可用作异质衬底(hetero-substrate)。然而，氮化物半导体层可在其上生长的任何类型的衬底都可以使用。在使用所述SiC衬底的情况下，所述n侧电极80可形成在所述SiC衬底侧。

在所述衬底10上外延生长的所述氮化物半导体层通常通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长。

所述缓冲层20用以克服在所述异质衬底10和所述氮化物半导体层之间的晶格常数和热膨胀系数之间的差异。美国专利5,122,845公开了在380℃～800℃，在蓝宝石衬底上生长具有～厚度的AIN缓冲层的技术。此外，美国专利5,290,393公开了在200℃～900℃，在蓝宝石衬底上生长具有～厚度的Al_(x)Ga_(1-x)N(0≤x＜1)缓冲层的技术。此外，公开号为WO/05/053042的PCT申请公开了在600℃～990℃生长SiC缓冲层(种子层)，并在其上生长In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)的技术。优选的是，在所述AIN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)层上提供有具有1μm至数μm厚度的非掺杂GaN层。

在n型氮化物半导体层30中，至少所述n侧电极80形成区域(n型接触层)掺杂有掺杂剂。优选的是，所述n型接触层由GaN制成并掺杂有Si。美国专利5,733,796公开了通过调节Si和其他源材料的混合比例而以目标掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

所述有源层40通过电子和空穴的复合产生光量子(光)。通常，所述有源层40含有In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)并具有单量子阱层或多量子阱层。公开号为WO02/021121的PCT申请公开了掺杂多个量子阱层和阻挡层的某些部分的技术。

所述p型氮化物半导体层50掺杂有诸如Mg等的合适的掺杂剂，并通过激活过程而具有p型导电性。美国专利5,247,533公开了通过电子束辐射激活p型氮化物半导体层的技术。此外，美国专利5,306,662公开了通过在超过400℃退火而激活p型氮化物半导体层的技术。公开号为WO/05/022655的PCT申请公开了通过一起使用氨和肼类源材料作为用于生长所述p型氮化物半导体层的氮前体，无需激活过程而使p型氮化物半导体层具有p型导电性的技术。

设置所述p侧电极60以有利于向所述p型氮化物半导体层50提供电流。美国专利5,563,422公开了与形成在所述p型氮化物半导体层50的几乎整个表面并与所述p型氮化物半导体层50欧姆接触的由Ni和Au组成的透光电极(light transmitting electrode)相关的技术。此外，美国专利6,515,306公开了在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制成的透光电极的技术。