[發(fā)明專利]III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680052876.4
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101375416A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金昌臺;鄭賢敏;全議圭;金賢錫;南起煉;崔炳均
• 申請（專利權(quán)）人: 艾比維利股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭;譚輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法，更具體而言，本發(fā)明涉及通過在藍(lán)寶石襯底中形成溝槽、在所述藍(lán)寶石襯底上形成多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層、并穿過所述溝槽將電極連接至所述多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層而制得的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件及其制造方法。

背景技術(shù)

圖1是描述傳統(tǒng)III族氮化物(化合物)半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的截面圖。所述傳統(tǒng)半導(dǎo)體發(fā)光器件包括襯底100、在所述襯底100上外延生長的緩沖層200、在所述緩沖層200上外延生長的n型氮化物半導(dǎo)體層300、在所述n型氮化物半導(dǎo)體層300上外延生長的有源層400、在所述有源層400上外延生長的p型氮化物半導(dǎo)體層500、在所述p型氮化物半導(dǎo)體層500上形成的p面電極600、在所述p面電極600上形成的p面焊盤700以及在通過臺面刻蝕至少所述p型氮化物半導(dǎo)體層500和所述有源層400而暴露的所述n型氮化物半導(dǎo)體層301上形成的n面電極800。

在所述襯底100的情況下，GaN襯底也可用作同類型襯底，而藍(lán)寶石襯底、SiC襯底或Si襯底可用作非同類型襯底。所述氮化物半導(dǎo)體層可在其上生長的任何類型的襯底都可以使用。如果使用所述SiC襯底，所述n面電極800可形成在所述SiC襯底側(cè)。

在所述襯底100上外延生長的所述氮化物半導(dǎo)體層通常通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)生長。

所述緩沖層200用以克服在所述非同類型襯底100和所述氮化物半導(dǎo)體之間的晶格參數(shù)和熱膨脹系數(shù)之間的差異。美國專利5,122,845公開了在380℃～800℃，在藍(lán)寶石襯底上生長具有100～500厚度的AIN緩沖層的方法。美國專利5,290,393提議在200℃～900℃，在藍(lán)寶石襯底上生長具有10～5000厚度的Al_(x)Ga_(1-x)N(0≤x＜1)緩沖層的方法。韓國專利10-0448352公開了在600℃～990℃生長SiC緩沖層，并在其上生長In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)層的方法。

在n型氮化物半導(dǎo)體層300中，至少所述n面電極800形成區(qū)域(n型接觸層)摻雜有摻雜劑。優(yōu)選的是，所述n型接觸層由GaN制成并摻雜有Si。美國專利5,733,796教導(dǎo)了通過控制Si和源材料的混合物比例以目標(biāo)摻雜濃度摻雜n型接觸層的方法。

所述有源層400通過電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生光量子(光)。通常，所述有源層400由In_(x)Ga_(1-x)N(0＜x≤1)制成并包括單阱層或多阱層。WO02/021121提議部分摻雜多個(gè)量子阱層和阻擋層的方法。所述p型氮化物半導(dǎo)體層500摻雜有諸如Mg等的合適的摻雜劑，并通過激活而具有p型導(dǎo)電性。美國專利5,247,533公開了通過電子束輻射激活p型氮化物半導(dǎo)體層的方法。美國專利5,306,662教導(dǎo)了通過在400℃以上退火而激活p型氮化物半導(dǎo)體層的方法。還有，韓國專利10-043346提議了通過使用NH₃和氫基源材料作為所述p型氮化物半導(dǎo)體層生長的氮前體，無需激活而使p型氮化物半導(dǎo)體層具有p型導(dǎo)電性的方法。

所述p面電極600有利于向整個(gè)p型氮化物半導(dǎo)體層500提供電流。美國專利5,563,422公開了形成在幾乎整個(gè)p型氮化物半導(dǎo)體層表面而與所述p型氮化物半導(dǎo)體層歐姆接觸的由Ni和Au組成的導(dǎo)光電極。美國專利6,515,306提議了在p型氮化物半導(dǎo)體層上形成n型超晶格層，并在其上形成由ITO制成的導(dǎo)光電極的方法。同時(shí)，所述p面電極600可以形成為厚至不傳播光線，即，將光線反射至襯底側(cè)。使用所述p面電極600的發(fā)光器件稱為倒裝芯片。美國專利6,194,743教導(dǎo)了包括厚度超過20nm的Ag層、用于覆蓋所述Ag層的擴(kuò)散阻擋層和由Au和Al制成的用于覆蓋所述擴(kuò)散阻擋層的粘合層(bonding?layer)的電極結(jié)構(gòu)。

形成所述p面焊盤700和所述n面電極800以用于電流供應(yīng)和外部電線焊接。美國專利5,563,422提議了用Ti和Al形成n面電極的方法，以及美國專利5,652,434提議了通過移除導(dǎo)光電極的一部分而使得p面焊盤接觸p型氮化物半導(dǎo)體層的方法。

所述傳統(tǒng)III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件主要使用絕緣體藍(lán)寶石作為襯底100。結(jié)果，所述p面電極600、所述p面焊盤700和所述n面電極800必須形成在同一側(cè)。