[发明专利]氮化物半导体发光器件

说明书

本申请是申请日为2007年11月22日且发明名称为“氮化物半导体发光器件”的中国专利申请No.200710169305.5的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体发光器件，更具体而言，涉及一种具有隧道结的氮化物半导体发光器件。

背景技术

关于在其作为光输出侧的一侧含有p型氮化物半导体层的氮化物半导体发光二极管器件而言，通常需要形成在p型氮化物半导体层上的p侧电极满足以下三个条件。

第一个条件是p侧电极具有关于从氮化物半导体发光二极管器件发出的光的高透射率。第二个条件是p侧电极具有允许注入电流在发光层的平面内充分扩散的电阻和厚度。第三个条件是p侧电极具有相关于p型氮化物半导体层的低的接触电阻。

在氮化物半导体发光二极管器件的p型氮化物半导体层的一侧为光输出侧的情况下，形成在p型氮化物半导体层上的p侧电极通常是半透明的金属电极，该金属电极形成为比如钯或镍的厚度为约几nm至10nm的金属膜并且形成在p型氮化物半导体层的整个表面上。然而，这样的半透明金属电极具有关于从氮化物半导体发光二极管器件发出的光的约50％的低透射率，并由此降低了光输出效率，导致难以获得高亮度氮化物半导体发光二极管器件的问题。

因此，取代以比如钯或镍的金属膜形成的半透明金属电极，制造了具有透明导电膜的高亮度氮化物半导体发光二极管器件，所述透明导电膜由ITO(氧化铟锡)制成并形成在p型氮化物半导体层的整个表面上，从而改善了光输出效率。关于其中形成有这样的透明导电膜的氮化物半导体发光二极管器件而言，通过热处理等来改善透明导电膜与p型氮化物半导体层之间的接触电阻的问题。

专利文件1(日本特开公报No.2002-319703)公开了一种具有形成在衬底上的III族氮化物半导体多层结构的氮化物半导体发光二极管器件，所述多层结构至少含有第一n型III族氮化物半导体多层结构、p型III族氮化物半导体多层结构和第二n型III族氮化物半导体层叠结构。在第一n型III族氮化物半导体多层结构中的n型III族氮化物半导体层设置有负电极，在第二n型III族氮化物半导体多层结构中的n型III族氮化物半导体层设置有正电极，并且通过第二n型III族氮化物半导体多层结构中的n型III族氮化物半导体层和p型III族氮化物半导体多层结构中的p型III族氮化物半导体层形成了隧道结。

在专利文件1中公开的氮化物半导体发光二极管器件中，正电极形成在第二n型III族氮化物半导体多层结构中的n型III族氮化物半导体层处，并且与p型III族氮化物半导体相比，n型III族氮化物半导体具有易于增大的载流子密度。因此，与其正电极形成在p型III族氮化物半导体层处的常规结构相比，能够减小接触电阻，驱动电压降低，并且能够实现更大的输出驱动。此外，由于减小了作为氮化物半导体发光二极管器件的故障因素之一的正电极的发热，所以可以认为该二极管器件能够具有改善的可靠性。

发明内容

然而，由ITO制成的透明导电膜具有在高温下光学特性不可逆转地改变的问题，导致了关于可见光的减小的透射率。此外，在使用由ITO制成的透明导电膜的情况下，因为要防止关于可见光的透射率降低，所以存在形成由ITO制成的透明导电膜之后的工艺的温度范围受限的问题。此外，存在由ITO制成的透明导电膜因大电流操作而劣化并由此变黑的问题。

关于在专利文件1的实例中公开的氮化物半导体发光二极管器件而言，其In(铟)含量比率大致等于发光层的In含量比率的p型InGaN层和n型InGaN层形成了隧道结，并且相应的膜厚度为每个50nm。

如在专利文件1的实例中所公开的那样，为了以固相的形式充分地供应In，有必要将生长温度降低到大约800℃。然而，在低温下难以得到具有1×10¹⁹/cm³或更高的高载流子密度的p型InGaN层。因此，不能减小隧道结处的电压损失，导致了驱动电压增大的问题。

此外，关于专利文件1中公开的氮化物半导体发光二极管器件，与正电极的接触电阻能够被减小，然而由于隧道结处电压损失所致的可靠性是需要关注的问题。