[发明专利]Ⅲ族氮化物半导体发光器件

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种III族氮化物半导体发光器件，更具体而言，涉及下述III族氮化物半导体发光器件：所述器件包括其中形成有散射区的衬底以改善光引出效率(light extraction efficiency)。所述III族氮化物半导体发光器件是指诸如包括由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发光二极管等发光器件，所述III族氮化物半导体发光器件还可以包含由其它族元素构成的材料(如SiC、SiN、SiCN和CN)，以及由这些材料制成的半导体层。

背景技术

本部分提供了与本发明相关的背景信息，其不一定是现有技术。

图1是常规III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。该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。

就衬底100而言，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。但是，可采用在其上能够生长有氮化物半导体层的任何类型的衬底。在使用SiC衬底的情况下，可在SiC衬底表面上形成n侧电极800。

外延生长在衬底100上的氮化物半导体层一般通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)来生长。

缓冲层200用来克服异质衬底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。美国专利第5,122,845号描述了一种于380℃～800℃下在蓝宝石衬底上生长厚度为的AlN缓冲层的技术。另外，美国专利第5,290,393号描述了一种于200℃～900℃下在蓝宝石衬底上生长厚度为的Al(x)Ga(1-x)N(0≤x＜1)缓冲层的技术。此外，美国专利申请公开第2006/154454号描述了一种在600℃～990℃下生长SiC缓冲层(晶种层)，以及在其上生长In(x)Ga(1-x)N(0＜x≤1)的技术。优选的是，在生长n型III族氮化物半导体层300前应当生长未掺杂的GaN层。可将其看作缓冲层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n侧电极800形成区(n型接触层)掺杂有杂质。在一些实施方式中，n型接触层由GaN制成并掺杂有Si。美国专利第5,733,796号描述了一种通过调节Si和其他源材料的混合比例而以目标掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

有源层400通过电子和空穴复合产生光量子。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掺杂有诸如Mg等合适的掺杂剂，并通过激活过程具有p型导电性。美国专利第5,247,533号描述了一种通过电子束辐照来激活p型氮化物半导体层的技术。另外，美国专利第5,306,662号描述了一种通过在高于400℃退火来激活p型氮化物半导体层的技术。美国专利申请公开第2006/157714号描述了一种通过使用氨和肼类源材料一起作为氮前体来生长p型氮化物半导体层，从而在没有激活过程的情况下使p型氮化物半导体层具有p型导电性的技术。

提供p侧电极600来促进电流供应给p型氮化物半导体层500。美国专利第5,563,422号描述了一种与透光性电极有关的技术，所述透光性电极由Ni和Au构成，并形成在p型氮化物半导体层500的几乎整个表面上，并且与p型氮化物半导体层500欧姆接触。另外，美国专利第6,515,306号描述了一种在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层并在其上形成由氧化铟锡(ITO)制成的透光性电极的技术。

p侧电极600可形成为厚至不透光而使光反射至衬底100。这种技术称为倒装晶片技术。美国专利第6,194,743号描述了一种与电极结构体有关的技术，所述电极结构体包含厚度超过20nm的Ag层、覆盖该Ag层的扩散阻挡层，以及包含Au和Al并覆盖该扩散阻挡层的结合层。

提供p侧焊盘700和n侧电极800来用于电流供应和外部引线接合。美国专利第5,563,422号描述了一种用Ti和Al形成n侧电极的技术。