[发明专利]Ⅲ族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及Ⅲ族氮化物半导体发光器件，更具体地，涉及能防止接合焊盘侧保护膜损失的Ⅲ族氮化物半导体发光器件。

Ⅲ族氮化物半导体发光器件是如发光二极管的包括由Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)组成的化合物半导体层的发光器件，并且Ⅲ族氮化物半导体发光器件还可以包括诸如SiC、SiN、SiCN和CN其它族元素组成的材料和由这些材料制成的半导体层。

背景技术

本部分提供了与本发明相关的背景信息，但不一定是现有技术。

图1是传统的Ⅲ族氮化物半导体发光器件的示例图。Ⅲ族氮化物半导体发光器件包括衬底100、在衬底100上生长的缓冲层200、在缓冲层200上生长的n型Ⅲ族氮化物半导体层300、在n型Ⅲ族氮化物半导体层300上生长的有源层400、在有源层400上生长的p型Ⅲ族氮化物半导体层500、在p型Ⅲ族氮化物半导体层500上形成的p侧电极600、在p侧电极600上形成的p侧接合焊盘700、在通过台面刻蚀p型Ⅲ族氮化物半导体层500和有源层400而露出的n型Ⅲ族氮化物半导体层300上形成的n侧电极800以及可选的保护膜900。

对于衬底100来说，可以使用GaN衬底作为均质衬底。蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可以用作异质衬底。然而，可以使用其上能够生长氮化物半导体层的任意类型的衬底。在使用SiC衬底的情况下，n侧电极800可以形成在SiC衬底的表面上。

经常利用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)来生长在衬底100上外延地生长的氮化物半导体层。

缓冲层200用于克服异质衬底100与氮化物半导体层之间的晶格常数和热膨胀系数的差异。美国专利No.5,122,845描述了一种在380℃到800℃下在蓝宝石衬底上生长厚度到的AlN缓冲层的技术。另外，美国专利No.5,290,393描述了一种在200℃到900℃下在蓝宝石衬底上生长厚度到的Al(x)Ga(1-x)N(0≤x＜1)缓冲层的技术。而且，美国专利申请公开No.2006/154454描述了一种在600℃到990℃下生长SiC缓冲层(籽晶层)并在该SiC缓冲层上生长In(x)Ga(1-x)N(0≤x＜1)的技术。优选地，应当在生长n型Ⅲ族氮化物半导体层300之前生长无掺杂的GaN层。该无掺杂的GaN层可以被认为是缓冲层200或n型Ⅲ族氮化物半导体层300的一部分。

在n型氮化物半导体层300中，至少利于掺杂剂掺杂n侧电极800形成的区域(n型接触层)。在一些实施方式中，n型接触层由GaN制成并用Si掺杂。美国专利No.5,733,796描述了一种通过调整Si和其它原料的混合比例按目标掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

有源层400通过电子和空穴的复合来产生光量子。例如，有源层400包含In(x)Ga(1-x)N(0＜x≤1)并具有单量子阱层或多量子阱层。

p型氮化物半导体层500被以适合的掺杂物(如Mg)掺杂，并通过激活过程具有p型导电性。美国专利No.5,247,533描述了一种利用电子束照射来激活p型氮化物半导体层的技术。而且，美国专利No.5,306,662描述了一种通过在超过400℃的温度进行退火来激活p型氮化物半导体层的技术。美国专利申请公开No.2006/157714描述了一种没有激活过程，通过使用氨和肼基原料一起来作为氮前体来生长p型氮化物半导体层，而赋予p型氮化物半导体层p型导电性的技术。

设置了p侧电极600以便于对p型氮化物半导体层500进行电流供应。美国专利No.5,563,422描述了一种与由Ni和Au组成的光透射电极的相关技术，该光透射电极形成在几乎整个p型氮化物半导体层500表面上，并且与p型氮化物半导体层500欧姆接触。另外，美国专利No.6,515,306描述了一种在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层并且在其上形成由铟锡氧化物(ITO)制成的光透射电极的技术。

p侧电极600可以被形成得很厚以不透光，而是向衬底100反射光。这项技术被称为倒装芯片(flip chip)技术。美国专利No.6,194,743描述了一种关于电极结构的技术，该电极结构包括厚度超过20nm的Ag层、覆盖Ag层的扩散阻挡层以及含有Au和Al并覆盖扩散阻挡层的接合层。

P侧接合焊盘700和n侧电极800用于电流供应以及外部引线接合。美国专利No.5,563,422描述了以Ti和Al形成n侧电极的技术。

可选的保护膜900可以由SiO₂制成。