[发明专利]III族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本公开一般涉及III族氮化物半导体发光器件，更具体而言，涉及包括防止Mg扩散到最后的量子阱层中的扩散阻挡层的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进一步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

该部分提供了与本公开有关的并不一定是现有技术的背景信息。

图1是传统III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。所述III族氮化物半导体发光器件包括衬底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和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而露出的所述n型氮化物半导体层上形成的n侧电极800。

在所述衬底100的情况下，GaN衬底可用作同质衬底。蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可用作异质衬底。不过，可以使用在其上能够生长氮化物半导体层的任何类型的衬底。在使用所述SiC衬底的情况中，所述n侧电极800可形成在所述SiC衬底的表面上。

在所述衬底100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)来生长。

所述缓冲层200用以克服在所述异质衬底100和所述氮化物半导体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描述了在380℃～800℃在蓝宝石衬底上生长具有厚度的AlN缓冲层的技术。另外，美国专利5,290,393描述了在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，PCT公报WO/05/053042描述了在600℃～990℃生长SiC缓冲层(晶种层)和在其上生长In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)的技术。特别是，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)层上设置了具有1微米至数微米(μm)的厚度的非掺杂GaN层。

在n型氮化物半导体层300中，至少n侧电极800形成区域(n型接触层)掺杂有掺杂剂。在一些实施方式中，所述n型接触层由GaN制成并掺杂有Si。美国专利5,733,796描述了通过调节Si和其他源材料的混合比而以目标掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

所述有源层400通过电子和空穴的复合产生光量子。例如，所述有源层400包含In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)，并具有单层或多量子阱层。

所述p型氮化物半导体层500掺杂有诸如Mg等合适的掺杂剂，并通过激活工艺而具有p型导电性。美国专利5,247,533描述了通过电子束照射激活p型氮化物半导体层的技术。此外，美国专利5,306,662描述了通过在400℃以上退火而激活p型氮化物半导体层的技术。PCT公报WO/05/022655描述了通过将氨和肼类源材料一起作为用于生长所述p型氮化物半导体层的氮前体而在无需激活工艺的情况下使p型氮化物半导体层具有p型导电性的技术。

设置p侧电极600有利于向p型氮化物半导体层500提供电流。美国专利5,563,422描述了一种与透光电极相关的技术，所述透光电极由Ni和Au组成，形成在所述p型氮化物半导体层500的几乎整个表面上，并与所述p型氮化物半导体层500欧姆接触。另外，美国专利6,515,306描述了在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层和在其上形成由氧化铟锡(ITO)制成的透光电极的技术。

同时，所述p侧电极600可以形成为厚至不透光而将光反射向衬底100。该技术称为倒装芯片技术。美国专利6,194,743描述了与下述电极结构相关的技术，该电极结构包括厚度超过20nm的Ag层、覆盖所述Ag层的扩散阻挡层和含有Au和Al的覆盖所述扩散阻挡层的结合层。