[发明专利]光电子半导体器件

说明书

本发明涉及一种光电子半导体器件，尤其是基于氮化物半导体的器件，例如LED(发光二极管)或者激光二极管。

本专利申请要求德国专利申请10 2008 052 405.0的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

光电子半导体器件通常具有n掺杂区域、p掺杂区域和设置在其间的发射辐射或者接收辐射的有源区。为了建立电连接，p掺杂区域和n掺杂的区域至少在部分区域中设置有连接层。连接层例如可以是金属层或者由透明导电氧化物(TCO，transparent conductive oxide)构成的层。在p掺杂的氮化物半导体层与电连接层连接时，通常在半导体材料和连接层之间的界面上出现不希望的高电压降，由于该电压降而降低了光电子器件的效率。

本发明的任务是，提出一种基于氮化物半导体的改进的光电子半导体器件，其特征在于p接触层至连接层的改进的连接。尤其是，在该器件工作时，在p接触层和连接层之间的界面上应出现尽可能低的电压降。

该任务通过具有权利要求1所述的特征的光电子半导体器件来解决。本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据一个实施形式，光电子半导体器件具有基于氮化物半导体的半导体层序列，其包括n掺杂区域、p掺杂区域和设置在n掺杂区域和p掺杂区域之间的有源区。n掺杂区域和p掺杂区域不必一定完全由掺杂的层形成，而是尤其也可以包含不掺杂的层。

“基于氮化物半导体”在本上下文中表示：半导体层序列或者其至少一个层包括III-氮化物-化合物半导体材料，优选为In_xAl_yGa_1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。在此，该材料不必一定具有根据上式的数学上精确的组分。更确切地说，其可以具有一种或者多种掺杂材料以及附加的组成部分，它们基本上不改变In_xAl_yGa_1-x-yN材料的典型的物理特性。然而出于简单的原因，上式仅仅包含晶格的主要组成部分(In、Al、Ga、N)，即使它们可以部分地通过少量其他材料来替代。

有源区尤其可以是发射辐射或者接收辐射的有源层。有源层例如可以构建为pn结、双异质结构、单量子阱结构或者多量子阱结构。在此，术语量子阱结构包括如下的任意结构：其中载流子可以通过限制(confinement)而经历其能量状态的量化。尤其是，术语量子阱结构并不包含关于量化的维度的说明。由此，其尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。

p掺杂区域具有In_xAl_yGa_1-x-yN构成的p接触层，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。尤其是，p接触层可以是GaN层。

p接触层与连接层邻接，该连接层在一个扩展方案中具有金属或者金属合金。尤其是，金属或者金属合金可以具有Al、Ag或者Au或者由其构成。

在另一扩展方案中，连接层具有透明导电氧化物。透明导电氧化物(缩写“TCO”)是透明导电的材料，通常为金属氧化物，例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或者氧化铟锡(ITO)。除了二元金属氧化物譬如ZnO、SnO₂或者In₂O₃之外，三元金属氧化物譬如Zn₂SnO₄、CdSnO₃、ZnSnO₃、MgIn₂O₄、GaInO₃、Zn₂In₂O₅或In₄Sn₃O₁₂或者不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO族。

p接触层在朝着连接层的界面上具有带Ga面取向的第一晶畴以及带N面取向的第二晶畴。第一晶畴和第二晶畴在晶体结构的取向方面彼此不同。

氮化物半导体在外延生长中通常构建纤锌矿晶体结构，其结晶学c轴平行于生长方向走向。根据生长参数，在此可以形成所谓Ga面取向(其对应于结晶学的[0001]方向)的晶畴，或者具有所谓N面取向(其对应于结晶学的[000-1]方向)的晶畴。

氮化物半导体具有热电特性，即其无需外部电场地也具有电极化。该电场的取向与Ga面取向和N面取向相反。出于该原因，带有Ga面取向和N面取向的晶畴具有不同的电特性。