[發明專利]第III族氮化物半導體發光器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201310228235.1
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103489999A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 水谷浩一;稻澤良平;池本由平;多井中伴之
• 申請（專利權）人: 豐田合成株式會社
• 主分類號: H01L33/62
• 分類號: H01L33/62;H01L33/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;全萬志

技術領域

本發明涉及第III族氮化物半導體發光器件，并且涉及用于制造該器件的方法。更具體地，本發明涉及包括支承襯底、第III族氮化物半導體層以及用于接合襯底和半導體層的接合層的第III族氮化物半導體發光器件，并且涉及用于制造該器件的方法。

背景技術

通常，半導體器件各自均包括p電極和與p電極接觸的p型接觸層。p電極與p型接觸層之間的高接觸電阻經常導致熱量生成，并且該熱量生成可能縮短器件的使用壽命。此外，當接觸電阻高時，半導體器件的驅動電壓增加。具體地，在p電極和由第III族氮化物半導體形成的p型接觸層之間的接觸電阻高。

因此，對于降低p電極和p型接觸層之間的接觸電阻已進行了許多研究。例如，專利文獻1公開了用于通過降低p型接觸層的生長速度來實現約10¹⁸/cm³的空穴濃度的技術。專利文獻1對該技術在p電極和p型接觸層之間實現良好的歐姆接觸進行了描述。

專利文獻1：日本公開特許公報(特開)第2003-23179號。

在一些情況下，用于半導體發光器件的制造方法包括將支承襯底接合至第III族氮化物半導體層的步驟；例如，通過激光剝離工藝制造襯底的步驟。在接合步驟中，將具有粘結面的這種襯底在相對高的溫度下保持相對長的一段時間。具體地，當異質襯底彼此接合時，將襯底在高溫下保持長的一段時間以用于減小襯底之間的膨脹系數的差異，由此增加襯底之間的接合強度。例如，可以將這些襯底在250℃或更高的溫度下保持50分鐘或更長。

例如，在制造包括有覆蓋p電極的覆蓋層的半導體發光器件的情況下，當在接合步驟中將襯底保持在這樣的高溫下時，覆蓋層可奪取p電極中的氧。該接合步驟可能損害p電極和p型接觸層之間的歐姆接觸，原因是在p電極和p型接觸層之間實現良好的歐姆接觸需要一定量的氧。因此，可能出現半導體發光器件呈現出驅動電壓增加的問題。

發明內容

本發明已經實現了解決在常規技術中涉及的上述問題。因此，本發明的一個目的在于提供一種包括覆蓋層和接合層的第III族氮化物半導體發光器件，該器件意在抑制驅動電壓的增加。本發明的另一目的在于提供一種用于制造該發光器件的方法。

在本發明的第一方面中，提供了一種第III族氮化物半導體發光器件，其包括：第III族氮化物半導體層；與半導體層接觸的p電極；覆蓋p電極的主表面的至少一部分的覆蓋層；以及覆蓋覆蓋層的主表面的至少一部分的接合層，其中覆蓋層包括由具有高于-100kJ/摩爾的氧化物形成自由能(oxide?formation?free?energy)的金屬形成的第一金屬覆蓋層。

在第III族氮化物半導體發光器件的情況下，甚至當襯底在形成接合層期間被保持在高溫下時，也幾乎不存在覆蓋層奪取p電極中的氧的可能性。如本文中所用的，術語“金屬”包括單元素金屬和由多種元素形成的合金。

本發明的第二方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中覆蓋層包括設置在p電極與第一金屬覆蓋層之間的第二金屬覆蓋層，并且第二金屬覆蓋層由具有-500kJ/摩爾至-100kJ/摩爾的氧化物形成自由能的金屬形成。第二金屬覆蓋層高效地防止電遷移。

本發明的第三方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其包括覆蓋半導體層的p型接觸層的主表面的外周部的絕緣層，其中p電極覆蓋半導體層的p型接觸層的主表面的中央部并且還覆蓋絕緣層的至少一部分，并且覆蓋層覆蓋p電極的主表面的至少一部分。

本發明的第四方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中覆蓋層覆蓋p電極的主表面和側表面。

本發明的第五方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中覆蓋層覆蓋絕緣層的一部分，但不覆蓋p電極的主表面的中央部。

本發明的第六方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中接合層具有200℃或更高的熔點。因而，甚至當襯底在接合接合層期間在高溫(200℃或更高)下保持相對長的一段時間時，也幾乎不存在覆蓋層奪取p電極中的氧的可能性。

本發明的第七方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中覆蓋層被設置為不接觸半導體層。也就是說，半導體層的主表面的大部分與p電極接觸。因此，半導體發光器件呈現出優異的發光性能。

本發明的第八方面涉及第III族氮化物半導體發光器件的一個特定實施方案，其中第一金屬覆蓋層由Pt、Au、Rh、Ag以及Pd中的任意金屬形成。