[發明專利]光電子半導體器件

有效

• 申請號: 200980141726.4
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN102187484A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 馬丁·斯特拉斯伯格;盧茨·赫佩爾;馬蒂亞斯·彼得;烏爾里克·策恩德;瀧哲也;安德烈亞斯·萊貝爾;賴納·布滕戴奇;托馬斯·鮑爾
• 申請（專利權）人: 歐司朗光電半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/40
• 分類號: H01L33/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;周濤

本發明涉及一種光電子半導體器件，尤其是基于氮化物半導體的器件，例如LED(發光二極管)或者激光二極管。

本專利申請要求德國專利申請10?2008?052?405.0的優先權，其公開內容通過引用結合于此。

光電子半導體器件通常具有n摻雜區域、p摻雜區域和設置在其間的發射輻射或者接收輻射的有源區。為了建立電連接，p摻雜區域和n摻雜的區域至少在部分區域中設置有連接層。連接層例如可以是金屬層或者由透明導電氧化物(TCO，transparent?conductive?oxide)構成的層。在p摻雜的氮化物半導體層與電連接層連接時，通常在半導體材料和連接層之間的界面上出現不希望的高電壓降，由于該電壓降而降低了光電子器件的效率。

本發明的任務是，提出一種基于氮化物半導體的改進的光電子半導體器件，其特征在于p接觸層至連接層的改進的連接。尤其是，在該器件工作時，在p接觸層和連接層之間的界面上應出現盡可能低的電壓降。

該任務通過具有權利要求1所述的特征的光電子半導體器件來解決。本發明的有利的擴展方案和改進方案是從屬權利要求的主題。

根據一個實施形式，光電子半導體器件具有基于氮化物半導體的半導體層序列，其包括n摻雜區域、p摻雜區域和設置在n摻雜區域和p摻雜區域之間的有源區。n摻雜區域和p摻雜區域不必一定完全由摻雜的層形成，而是尤其也可以包含不摻雜的層。

“基于氮化物半導體”在本上下文中表示：半導體層序列或者其至少一個層包括III-氮化物-化合物半導體材料，優選為In_xAl_yGa_1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。在此，該材料不必一定具有根據上式的數學上精確的組分。更確切地說，其可以具有一種或者多種摻雜材料以及附加的組成部分，它們基本上不改變In_xAl_yGa_1-x-yN材料的典型的物理特性。然而出于簡單的原因，上式僅僅包含晶格的主要組成部分(In、Al、Ga、N)，即使它們可以部分地通過少量其他材料來替代。

有源區尤其可以是發射輻射或者接收輻射的有源層。有源層例如可以構建為pn結、雙異質結構、單量子阱結構或者多量子阱結構。在此，術語量子阱結構包括如下的任意結構：其中載流子可以通過限制(confinement)而經歷其能量狀態的量化。尤其是，術語量子阱結構并不包含關于量化的維度的說明。由此，其尤其是包括量子槽、量子線和量子點以及這些結構的任意組合。

p摻雜區域具有In_xAl_yGa_1-x-yN構成的p接觸層，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。尤其是，p接觸層可以是GaN層。

p接觸層與連接層鄰接，該連接層在一個擴展方案中具有金屬或者金屬合金。尤其是，金屬或者金屬合金可以具有Al、Ag或者Au或者由其構成。

在另一擴展方案中，連接層具有透明導電氧化物。透明導電氧化物(縮寫“TCO”)是透明導電的材料，通常為金屬氧化物，例如氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦或者氧化銦錫(ITO)。除了二元金屬氧化物譬如ZnO、SnO₂或者In₂O₃之外，三元金屬氧化物譬如Zn₂SnO₄、CdSnO₃、ZnSnO₃、MgIn₂O₄、GaInO₃、Zn₂In₂O₅或In₄Sn₃O₁₂或者不同的透明導電氧化物的混合物也屬于TCO族。

p接觸層在朝著連接層的界面上具有帶Ga面取向的第一晶疇以及帶N面取向的第二晶疇。第一晶疇和第二晶疇在晶體結構的取向方面彼此不同。

氮化物半導體在外延生長中通常構建纖鋅礦晶體結構，其結晶學c軸平行于生長方向走向。根據生長參數，在此可以形成所謂Ga面取向(其對應于結晶學的[0001]方向)的晶疇，或者具有所謂N面取向(其對應于結晶學的[000-1]方向)的晶疇。

氮化物半導體具有熱電特性，即其無需外部電場地也具有電極化。該電場的取向與Ga面取向和N面取向相反。出于該原因，帶有Ga面取向和N面取向的晶疇具有不同的電特性。