[发明专利]半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件，更具体地涉及具有改善了电流扩散(current spreading)的电极结构的半导体发光器件。

这里，半导体发光器件是指通过电子和空穴的重组而产生光的光学半导体器件。第三族氮化物半导体发光器件是半导体发光器件的一个例子。第三族氮化物半导体发光器件包括由Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)组成的复合半导体层。产生红光的GaAs半导体发光器件是第三族氮化物半导体发光器件的另一个例子。

背景技术

图1是例示了常规第三族氮化物半导体发光器件的一个例子的图。该第三族氮化物半导体发光器件包括基板100、生长在基板100上的缓冲层200、生长在缓冲层200上的n型氮化物半导体层300、生长在n型氮化物半导体层300上的有源层400、生长在有源层400上的p型氮化物半导体层500、形成在p型氮化物半导体层500上的p侧电极600、形成在p侧电极600上的p侧结合焊盘700，以及形成在通过对p型氮化物半导体层500和有源层400进行台面蚀刻(mesa-etching)而露出的n型氮化物半导体层上的n侧电极800。

在基板100的情况下，可以使用GaN基板作为同质基板，并且可以使用蓝宝石基板、SiC基板或Si基板作为异质基板。但是可以采用其上可以生长氮化物半导体层的任何类型的基板。在使用SiC基板的情况下，可以在SiC基板的一侧上形成n侧电极800。

在基板100上外延生长的氮化物半导体层通常是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)而生长的。

缓冲层200用于克服异质基板100与氮化物半导体层之间的晶格常数和热膨胀系数的差。美国专利No.5122845公开了一种在蓝宝石基板上在380至800℃下生长厚度为100至的AlN缓冲层的技术。另外，美国专利No.5290393公开了一种在蓝宝石基板上在200至900℃下生长厚度为10至的Al_(x)Ga_(1-x)N(0≤x＜1)缓冲层的技术。此外，PCT公报No.WO/05/053042公开了一种在600至990℃下生长SiC缓冲层(种子层)，并且在其上生长In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)的技术。优选的是，在生长n型氮化物半导体层300之前，在缓冲层200上设置未掺杂的GaN层。

在n型氮化物半导体层300中，至少那些形成有n侧电极800的区域(n型接触层)掺杂了掺杂剂。优选的是，n型接触层由GaN制成并掺杂了Si。美国专利No.5733796公开了一种通过调节Si和其他原始材料的混合比率来按照目标掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

有源层400通过将电子和空穴重组而产生光量子(光)。通常，有源层400包含In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)并且具有单个或多个量子阱层。

p型氮化物半导体层500掺杂了诸如镁的适当掺杂剂，并通过激活处理而具有p型导电性。美国专利No.5247533公开了一种通过电子束辐射来激活p型氮化物半导体层的技术。此外，美国专利No.5306662公开了一种通过在400℃以上退火而激活p型氮化物半导体层的技术。PCT公报No.WO05/022655公开了这样一种技术：通过使用氨和基于肼的原始材料作为生长p型氮化物半导体层的氮前体(nitrogen precursor)，在无需激活处理的情况下赋予p型氮化物半导体层以p型导电性。

设置P侧电极600是为了方便向p型氮化物半导体层500供应电流。美国专利No.5563422公开了一种与由Ni和Au组成的、几乎形成在p型氮化物半导体层500的整个表面上并与p型氮化物半导体层500欧姆接触的光透射电极相关联的技术。另外，美国专利No.6515306公开了一种在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层并在其上形成由ITO制成的光透射电极的技术。

同时，P侧电极600可以形成得较厚，从而不是透射而是向基板100反射光。该技术称为倒装技术。美国专利No.6194743公开了一种与电极结构相关联的技术，该电极结构包括：厚度超过20nm的Ag层、覆盖Ag层的扩散势垒层，以及包含Au和Al并覆盖扩散势垒层的粘合层。

设置p侧结合焊盘700和n侧电极800来进行电流供应和外部引线接合。美国专利No.5563422公开了一种形成含Ti和Al的n侧电极的技术。