[发明专利]第III族氮化物半导体发光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及第III族氮化物半导体发光器件，并且涉及用于制造该器件的方法。更具体地，本发明涉及包括支承衬底、第III族氮化物半导体层以及用于接合衬底和半导体层的接合层的第III族氮化物半导体发光器件，并且涉及用于制造该器件的方法。

背景技术

通常，半导体器件各自均包括p电极和与p电极接触的p型接触层。p电极与p型接触层之间的高接触电阻经常导致热量生成，并且该热量生成可能缩短器件的使用寿命。此外，当接触电阻高时，半导体器件的驱动电压增加。具体地，在p电极和由第III族氮化物半导体形成的p型接触层之间的接触电阻高。

因此，对于降低p电极和p型接触层之间的接触电阻已进行了许多研究。例如，专利文献1公开了用于通过降低p型接触层的生长速度来实现约10¹⁸/cm³的空穴浓度的技术。专利文献1对该技术在p电极和p型接触层之间实现良好的欧姆接触进行了描述。

专利文献1：日本公开特许公报(特开)第2003-23179号。

在一些情况下，用于半导体发光器件的制造方法包括将支承衬底接合至第III族氮化物半导体层的步骤；例如，通过激光剥离工艺制造衬底的步骤。在接合步骤中，将具有粘结面的这种衬底在相对高的温度下保持相对长的一段时间。具体地，当异质衬底彼此接合时，将衬底在高温下保持长的一段时间以用于减小衬底之间的膨胀系数的差异，由此增加衬底之间的接合强度。例如，可以将这些衬底在250℃或更高的温度下保持50分钟或更长。

例如，在制造包括有覆盖p电极的覆盖层的半导体发光器件的情况下，当在接合步骤中将衬底保持在这样的高温下时，覆盖层可夺取p电极中的氧。该接合步骤可能损害p电极和p型接触层之间的欧姆接触，原因是在p电极和p型接触层之间实现良好的欧姆接触需要一定量的氧。因此，可能出现半导体发光器件呈现出驱动电压增加的问题。

发明内容

本发明已经实现了解决在常规技术中涉及的上述问题。因此，本发明的一个目的在于提供一种包括覆盖层和接合层的第III族氮化物半导体发光器件，该器件意在抑制驱动电压的增加。本发明的另一目的在于提供一种用于制造该发光器件的方法。

在本发明的第一方面中，提供了一种第III族氮化物半导体发光器件，其包括：第III族氮化物半导体层；与半导体层接触的p电极；覆盖p电极的主表面的至少一部分的覆盖层；以及覆盖覆盖层的主表面的至少一部分的接合层，其中覆盖层包括由具有高于-100kJ/摩尔的氧化物形成自由能(oxide formation free energy)的金属形成的第一金属覆盖层。

在第III族氮化物半导体发光器件的情况下，甚至当衬底在形成接合层期间被保持在高温下时，也几乎不存在覆盖层夺取p电极中的氧的可能性。如本文中所用的，术语“金属”包括单元素金属和由多种元素形成的合金。

本发明的第二方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中覆盖层包括设置在p电极与第一金属覆盖层之间的第二金属覆盖层，并且第二金属覆盖层由具有-500kJ/摩尔至-100kJ/摩尔的氧化物形成自由能的金属形成。第二金属覆盖层高效地防止电迁移。

本发明的第三方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其包括覆盖半导体层的p型接触层的主表面的外周部的绝缘层，其中p电极覆盖半导体层的p型接触层的主表面的中央部并且还覆盖绝缘层的至少一部分，并且覆盖层覆盖p电极的主表面的至少一部分。

本发明的第四方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中覆盖层覆盖p电极的主表面和侧表面。

本发明的第五方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中覆盖层覆盖绝缘层的一部分，但不覆盖p电极的主表面的中央部。

本发明的第六方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中接合层具有200℃或更高的熔点。因而，甚至当衬底在接合接合层期间在高温(200℃或更高)下保持相对长的一段时间时，也几乎不存在覆盖层夺取p电极中的氧的可能性。

本发明的第七方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中覆盖层被设置为不接触半导体层。也就是说，半导体层的主表面的大部分与p电极接触。因此，半导体发光器件呈现出优异的发光性能。

本发明的第八方面涉及第III族氮化物半导体发光器件的一个特定实施方案，其中第一金属覆盖层由Pt、Au、Rh、Ag以及Pd中的任意金属形成。