[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，涉及具有改善的光引出效率的III族氮化物半导体发光器件。

此处，所述III族氮化物半导体发光器件是指诸如包含由Al_(x)Ga_(y)In_(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)制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包含由其他族元素制成的材料(如SiC、SiN、SiCN和CN)，或者由这些材料制成的半导体层。

背景技术

本部分提供了涉及本发明的背景信息，其不一定是现有技术。

图1是示出了常规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，生长在衬底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侧焊盘700，形成在通过台面蚀刻p型氮化物半导体层500和有源层400而露出的n型氮化物半导体层300上的n侧电极800，以及保护膜900。

就衬底100而言，可以使用GaN基衬底作为同质衬底，而且可以使用蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底作为异质衬底。不过，可以使用任何类型的衬底，只要其能够具有在其上生长的氮化物半导体层。在使用SiC衬底的情况中，可以在SiC衬底侧形成n侧电极800。

生长在衬底100上的氮化物半导体层大多通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)来生长。

缓冲层200用于克服异质衬底100与氮化物半导体之间的晶格常数和热膨胀系数的差异。美国专利第5,122,845号公开了一种于380℃～800℃在蓝宝石衬底上生长厚度为的AlN缓冲层的技术，美国专利5,290,393号描述了一种于200℃～900℃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，而美国专利申请公开第2006/154454号描述了一种于600℃～990℃生长SiC缓冲层(晶种层)并随后在其上生长In_(x)Ga_(1-x)N(0≤x≤1)的技术。

优选地，在生长n型氮化物半导体层300之前生长未掺杂的GaN层，该GaN层可以看作缓冲层200或n型氮化物半导体层300的一部分。

n型氮化物半导体层300至少在n侧电极800形成区(n型接触层)处掺杂有掺杂剂。优选地，该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和另一源材料的混合比而以所需掺杂浓度掺杂n型接触层的技术。

通过电子和空穴的复合产生光量子(光)的有源层400主要由In_(x)Ga_(1-x)N(0≤x≤1)制成，并由单量子阱层或多量子阱层构成。

p型氮化物半导体层500掺杂有诸如Mg等适当的掺杂剂，并且通过激活过程而赋予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，美国专利第5,306,662号描述了一种通过在400℃以上进行退火工序来激活p型氮化物半导体层的技术，而美国专利申请公报第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型氮化物半导体层能够具有p型导电性的技术。

提供p侧电极600来促进电流供应给整个p型氮化物半导体层500。美国专利第5,563,422号描述了一种与下述透光性电极相关的技术，所述透光性电极提供在p型氮化物半导体层500的几乎整个表面上，与p型氮化物半导体层500欧姆接触并由Ni和Au制成，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，并随后在其上形成由氧化铟锡(ITO)制成的透光性电极的技术。

同时，p侧电极600可以形成得厚至不透光而使光反射向衬底，这称为倒装晶片技术。

美国专利第6,194,743号描述了一种与下述电极结构体有关的技术，所述电极结构体包括厚度至少为20nm的Ag层，覆盖该Ag层的扩散阻挡层，以及由Au和Al制成且覆盖该扩散阻挡层的结合层。