[发明专利]具有在p-型层内钝化的半导体发光器件

说明书

发明领域

本发明披露涉及一种半导体发光器件。更具体而言，本发明涉及一种新的能有效降低漏电流并增强器件可靠性的在p-型层内钝化的半导体发光器件。

背景技术

期待固态照明能引领下一代照明技术。高亮度发光二极管(HB-LEDs)从作为显示器件的光源至替代用于传统照明的灯泡，其应用越来越广泛。一般来说，成本、效率及亮度是决定LED商业价值的三个最重要的因素。

LED产生的光来自有源区，该区夹于受主掺杂层(p-型掺杂层)和施主掺杂层(n-型掺杂层)之间。当LED被施以正向电压时，载流子，包括来自p-型掺杂层的空穴和来自n-型掺杂层的电子，在有源区复合。在直接带隙材料中，这种复合过程释放出光子形式的能量，或是波长对应有源区内材料带隙能量的光。

为了保证LED的高效率，理想的是载流子只在有源区复合，而不会在其他地方如LED横侧表面上复合。然而，由于在LED横侧表面上的晶体结构的陡峭结束，使得在这样的表面上有大量的复合。此外，LED表面对其周围的环境非常敏感，这常导致额外的杂质和缺陷。环境诱致的损害会严重地降低LED的可靠性和稳定性。为了将LED与诸多的环境因素如湿气、离子杂质、外部电场、热等隔绝，并维持LED的功能性和稳定性，重要的是保持表面洁净和保证可靠的LED封装。另外，同样关键的是应用表面钝化来保护表面。这种表面钝化包括在LED表面上沉积非反应材料组成的薄层。

图1图示了用于具有垂直电极结构的LED的传统钝化方法。这种LED结构从上至下具有：钝化层100，n-侧(或p-侧)电极102，n-型(或p-型)掺杂半导体层104，基于多量子阱(MQW)结构的有源层106，p-侧(或n-侧)电极110，以及衬底112。

钝化层阻止了不想发生的载流子在LED表面上复合。对于图1中所示的垂直电极LED结构来说，表面复合倾向于发生在MQW有源区106的侧面。然而，用常规钝化层形成的侧面覆盖，如图1中所示的层100，效果不甚理想。这种弱的侧面覆盖通常是由标准的薄膜沉积技术，如等离子增强化学汽相沉积(PECVD)和磁控溅射沉积来实现。由钝化层形成的侧面覆盖的质量在具有更陡峭台阶，如台阶高于2μm的器件中更差，而对于大多数垂直电极LED来说也是如此。在这样的情况下，钝化层常含有大量的孔，孔的存在会大大降低其阻止载流子表面复合的能力。反过来，增大的表面复合率提高了反向漏电流量，导致LED效率和稳定性的下降。此外，形成p-侧电极的金属会扩散至p-n结，使漏电流上升。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种半导体发光器件，该器件包括衬底，位于所述衬底上的第一掺杂半导体层，位于所述第一掺杂半导体层上的第二掺杂半导体层以及位于所述第一和第二掺杂半导体层之间的多量子阱(MQW)有源层。该器件还包括与所述第一掺杂半导体层连接的第一电极，其中部分所述第一掺杂半导体层被钝化，且所述第一掺杂半导体层的钝化部分实质上将第一电极与第一掺杂半导体层的边缘隔离，从而降低表面复合。该器件进一步包括与所述第二掺杂半导体层连接的第二电极以及钝化层，其实质上覆盖所述第一和第二掺杂半导体层以及MQW有源层的侧墙，以及未被所述第二电极覆盖的所述第二掺杂半导体层的部分水平表面。

在该实施例的一个变型中，所述衬底包括下列材料中的至少一种：Cu，Cr，Si，以及SiC。

在该实施例的一个变型中，所述钝化层包括下列材料中的至少一种：SiO_x，SiN_x以及SiO_xN_y。

在该实施例的一个变型中，所述第一掺杂半导体层是p-型掺杂半导体层。

在该实施例的另一个变型中，所述p-掺杂层半导体层的钝化部分未被Pt覆盖，并且是通过选择性低温退火处理使钝化部分内掺杂剂处于不被激活的状态而形成的。

在该实施例的另一变型中，所述p-型掺杂半导体层的钝化部分是通过选择性钝化处理将氢离子引入钝化部分来形成。

在该实施例的一个变型中，所述第二掺杂半导体层是n-型掺杂半导体层。

在该实施例的一个变型中，所述MQW有源层包括GaN和InGaN。

在该实施例的一个变型中，所述钝化层由下列方法中的一种来形成：等离子增强化学汽相沉积(PECVD)，磁控溅射沉积，以及电子束(e-束)蒸发。

在该实施例的一个变型中，钝化层的厚度为300～10000埃。

附图说明

图1图示了用于具有垂直电极结构的LED的常规钝化方法。