[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，并且更具体地说，涉及具有用于电流扩展的电极结构的III族氮化物半导体发光器件。

此处，III族氮化物半导体发光器件表示通过电子和空穴的复合而发光的III族氮化物半导体发光器件。III族氮化物半导体由包含Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的化合物形成。此外，III族氮化物半导体发光器件例如可以表示用于红光发射的基于GaAs的III族氮化物半导体发光器件等。

背景技术

这部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息并不一定是现有技术。

图1为常规的III族氮化物半导体发光器件的示例的图。III族氮化物半导体发光器件包括：衬底10、在衬底10上生长的缓冲层20、在缓冲层20上生长的n型III族氮化物半导体层30、在n型III族氮化物半导体层30上生长的有源层40、在有源层40上生长的p型III族氮化物半导体层50、在p型III族氮化物半导体层50上形成的p侧电极60、在p侧电极60上形成的p侧焊盘(bonding pad)70、在通过对p型III族氮化物半导体层50和有源层40进行台面蚀刻而露出的n型III族氮化物半导体层30上形成的n侧电极80、以及保护膜90。

关于衬底10，可以使用基于GaN的衬底作为同质衬底，并可以使用蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底作为异质衬底。然而，可以采用能够在其上生长III族氮化物半导体层的任何类型的衬底。如果使用SiC衬底，则可以在SiC衬底侧上形成n侧电极80。

在衬底10上生长的III族氮化物半导体层大多通过金属有机化学汽相淀积(MOCVD)生长。

缓冲层20用于克服异质衬底10与III族氮化物半导体之间的晶格常数和热胀系数的差异。美国专利5,122,845描述了一种在380℃到800℃在蓝宝石衬底上生长厚度为到的AlN缓冲层的技术；美国专利5,290,393描述了一种在200℃到900℃在蓝宝石衬底上生长厚度为到的Al(x)Ga(1-x)N(0≤x＜1)缓冲层的技术；并且美国专利公布2006/154454描述了一种在600℃到990℃生长SiC缓冲层(种子层)，然后在SiC缓冲层上生长In(x)Ga(1-x)N(0＜x≤1)层的技术。优选地，在生长n型III族氮化物半导体层30之前，应生长未掺杂的GaN层。该未掺杂的GaN层可以被视为缓冲层20或n型III族氮化物半导体层30的一部分。

关于n型氮化物半导体层30，其中至少形成有n侧电极80的区域(n型接触层)掺杂有掺杂物。优选地，n型接触层应由GaN制成，并且掺杂有Si。美国专利5,733,796描述了一种通过调节Si和其它源材料的混合比以目标掺杂浓度来掺杂n型接触层的技术。

通过电子和空穴的复合生成光量子的有源层40大多由In(x)Ga(1-x)N(0＜x≤1)制成并且由单量子阱层或多量子阱层组成。

p型III族氮化物半导体层50掺杂有适当的掺杂物(诸如镁)，并且通过激活(activation)工艺提供有p型导电性。美国专利5,247,533描述了一种通过电子束照射(irradiation)来激活p型III族氮化物半导体层的技术。美国专利5,306,662描述了一种通过在400℃以上进行退火来激活p型III族氮化物半导体层的技术；并且美国专利公布2006/157714描述了一种通过使用氨和基于肼(hydrazine)的源材料二者作为用于生长p型氮化物半导体层的氮前体(nitrogen precursor)，在没有采用激活工艺的情况下形成具有p型导电性的p型氮化物半导体层的技术。

设置p侧电极60，以使电流平稳地提供给整个p型III族氮化物半导体层50。美国专利5,563,422描述了一种与透光电极相关的技术，该透光电极形成在p型III族氮化物半导体层50的几乎整个表面上与p型III族氮化物半导体层50进行欧姆接触并且由Ni和Au制成；美国专利6,515,306描述了一种在p型III族氮化物半导体层上形成n型超晶格层，然后在n型超晶格层上形成由铟锡氧化物(ITO)制成的透光电极的技术。

同时，p侧电极60可以形成为不向衬底10透光但是向衬底10反射光的厚度。这项技术被称为倒装芯片技术。美国专利6,194,743描述了一种与电极结构相关的技术，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、以及由Au和Al制成且覆盖扩散阻挡层的接合层。