[發(fā)明專利]半導體發(fā)光器件

無效

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• 申請日: 1996-07-31
• 公開（公告）號: CN1086249C
• 公開（公告）日: 2002-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 中村淳一;中津弘志
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 張政權

本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件。特別是，本發(fā)明涉及使用在形成多層結構時在結界面處的能帶不連續(xù)(凹口)的半導體材料(諸如AlGaInP型材料)制造的半導體發(fā)光器件。

在III-V族的化合物半導體材料中除了氮以外，AlGaInP型材料具有最大的直接躍遷型禁帶，從而它被認為是用于波長為0.5到0.6μm寬的發(fā)光器件的理想材料。特別是，有希望用于pn結型的發(fā)光二極管(以下叫做LED)。通過使用GaAs襯底，在其上生長與GaAs晶格匹配的AlGaInP型材料形成的發(fā)光部分(包括一激活層的多層結構)來獲得pn結型LED。與非直接躍遷型材料(諸如GaP和GaAsP)形成的常規(guī)器件相比，這種LED可在紅色到綠色波長范圍內發(fā)出更亮的光。

為了形成亮的LED，除了加強光發(fā)射效率以外，提高注入發(fā)光部分的電流效率和讓光有效地從器件中發(fā)出也很重要。

圖11是用常規(guī)技術制造的AlGaInP型材料形成的發(fā)光部分的LED?1100的剖面圖。

LED?1100包括n型GaAs襯底1110。在n型GaAs襯底1110上依次連續(xù)淀積n型AlGaInP下覆蓋層1120、AlGaInP激活層1130、p型AlGaInP上覆蓋層1140和p型GaP電流擴散層1150。進而，在p型GaP電流擴散層1150上形成p型電極1160，在n型GaAs襯底1110的下表面上形成n型電極1170。于是，構成LED?1100。

在LED?1100中，p型GaP用作電流擴散層1150的材料。也可由p型AlGaAs替代p型GaP形成電流擴散層1150。然而，p型GaP比p型AlGaAs有更大的光透過率和更大的電導率。結果，當用GaP來形成電流擴散層1150時，可更有效地發(fā)光，并可加強電流的擴散。此外，Al不包含在電流擴散層1150的組成中，從而可保證長時間的高可靠性。

在上述LED?1100中，用晶體生長在p型AlGaInP覆蓋層1140上形成p型GaP電流擴散層1150。然而，由于p型GaP電流擴散層1150和p型AlGaInP覆蓋層1140之間晶格常數(shù)的差別，使得p型GaP電流擴散層1150的結晶度不夠令人滿意。結果，產(chǎn)生了電流擴散程度不夠和低的光透過率的問題。

為了解決這些問題，例如日本公開專利公布號為6-296040的專利中提出了下述的LED和制備這種LED的方法。圖12A到12C是示出該公開專利中揭示的LED?1200的結構及其制備過程的剖面圖。

如圖12A所示，在制備LED?1200時，在n型GaAs襯底1210上依次連續(xù)淀積n型AlGaInP下覆蓋層1220、AlGaInP激活層1230和p型AlGaInP上覆蓋層1240。N型下覆蓋層1220、激活層1230和p型上覆蓋層1240構成多層結構包含了LED?1200發(fā)光部分。

然后，在p型AlGaInP上覆蓋層1240上生長p型GaP覆蓋層1250。再在p型GaP覆蓋層1250上淀積p型GaP襯底1260，使得前者的晶軸與后者的晶軸匹配。進而，在p型GaP襯底1260上放置具有適宜重量的重物1270，再在大約650℃的H2氣氛中進行熱處理，使得GaP覆蓋層1250粘附到p型GaP襯底1260上。在形成結后，p型GaP襯底1260用作LED?1200的電流擴散層1260。

其后，如圖12B所示，在p型GaP襯底1260上用薄膜淀積工藝和刻蝕法形成p型電極1280。例如，把此p型電極1280處理成環(huán)形。然后，把n型GaAs襯底1210刻蝕到厚度大約為10μm，再在n型GaAs襯底1210的整個下表面形成n型電極1290(見圖12B)。

然后，如圖12C所示，用光刻法把n型電極1290和GaAs襯底1210刻蝕成合適的形狀，以獲得LED?1200。

在上述LED?1200中，在GaP覆蓋層1250上直接形成用作電流擴散層1260的p型GaP襯底。因此，可相當容易地形成p型GaP電流擴散層1260，從而提高了生產(chǎn)率。而且，通過使用具有滿意的結晶度的襯底，可獲得具有滿意的結晶度的p型GaP電流擴散層1260，從而有效地發(fā)光。此外，通過使n型GaAs襯底1210和n型電極1290構成合適的形狀，可形成使光從該器件底部發(fā)出的窗口。因此，可更有效地發(fā)光。