[发明专利]用于半导体发光器件的接触

说明书

背景

相关技术描述

发光二极管(LED)在要求低功耗、小尺寸和高可靠性的许多应用中被广泛地接受作为光源。发射可见光谱的黄绿色到红色区域中的光的能量有效的二极管包含由AlGaInP合金形成的有源层。图1和2示出常规的透明衬底(TS)AlGaInP LED的制作。在图1中，在典型地为GaAs的半导体衬底10之上生长例如n-In_0.5Ga_0.5P层的蚀刻停止层12。在蚀刻停止层12之上生长器件层14，接着是可选的厚(例如厚度介于5μm和100μm)的窗口层16，该窗口层16通常为通过气相外延生长的p型GaP，器件层14包含均布置在双异质结构配置内的下限制层、至少一个(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP有源层和上限制层。限制层是由透明半导体制成并增强LED的内量子效率，该内量子效率定义为有源层内复合并发射光的电子-空穴对的分数。发光区域可由单一的厚的均匀成份的层或者一系列薄的阱和垒组成。

GaAs优选作为生长衬底，因为它与有利于形成发射可见光谱的黄绿色到红色区域中的光的LED的成份下y～0.5的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP晶格匹配。Ge是可替换的晶格匹配的衬底。由于典型的生长衬底是吸收的，它们通常被移除并用透明衬底替代，如图2中所说明。图1中示出的GaAs衬底10通过以比蚀刻停止层12快得多的速率蚀刻GaAs的蚀刻来移除。典型地为n型GaP的透明衬底18通常通过在应用单轴力的同时在升高的温度下退火外延结构而晶片键合到该外延结构(图2中的蚀刻停止层12)的下表面。随后使用适合于p型外延GaP阳极和n型晶片键合GaP阴极的常规金属接触和芯片制作技术，从所键合的晶片加工LED芯片。

透明衬底18和也是透明半导体的窗口层16在该器件内横向地扩展电流并增加侧面光发射。由于AlGaInP层中低的空穴迁移率的原因，电流扩展在有源区域的p侧上是特别重要的。然而，由于半导体材料中常见的在光吸收与电和热抗性之间折衷的原因，厚半导体层的使用较其它方法具有若干缺点。

TS AlGaInP器件结构的可替换方案是一种其中消除了半导体-半导体键合的薄膜结构。替代地，部分加工的晶片被键合到典型地为Si、Ge或金属衬底的操作衬底。在键合到操作衬底之后，生长衬底被移除且晶片加工完成。这样的器件通常如图2包含比如GaAs的吸收n接触层以及其中n接触和p接触形成于半导体结构的对立侧面上的垂直注入结构。

发明内容

根据本发明实施例，AlGaInP发光器件被形成为薄的倒装芯片器件。该器件包含半导体结构，该半导体结构包含布置在n型区域和p型区域之间的AlGaInP发光层。电连接到n和p型区域的n和p接触均形成于半导体结构的同一侧面上。在一些实施例中，该器件包含厚n层以横向地分布电流，且包含较薄p层以主要垂直地传导电流。该半导体结构经由接触连接到载具。生长衬底从半导体结构移除且上述的厚透明衬底被略去，使得该器件内半导体层的总厚度可以在一些实施例中小于15μm，在一些实施例中小于10μm。半导体结构的顶侧可被纹理化、粗糙化或者图案化。

为了最小化发光层的p侧上的接触电阻，该半导体结构可包含布置在p型区域和p接触之间的p型接触层。p型接触层和p接触之间的界面可配置成使得当器件被正向偏置时，载流子隧穿通过该界面。结果，接触不需要退火，这可改善接触的反射率，因为退火通常致使半导体材料和金属接触之间合金化，该金属化通常减小接触的反射率。在一些实施例中，该p接触层为至少在一些部分掺杂到至少5×10¹⁸cm^-3的空穴浓度的GaP、AlGaInP和InGaP其中之一。p接触可以是整片金属，这增加了光学反射率，最小化了电学接触电阻并减小了器件的热阻抗。隧穿接触可允许使用比如Ag的各种高反射性金属用于p接触。

附图说明

图1说明生长在吸收衬底之上的现有技术AlGaInP LED器件结构。

图2说明现有技术透明衬底AlGaInP LED。

图3说明根据本发明实施例的器件的半导体结构。

图4说明根据本发明实施例的倒装芯片器件。

图5为封装发光器件的分解视图。

图6说明一部分的p接触和p型接触层，其中重掺杂半导体点和电介质层布置在部分的p接触和p型接触层之间。