专利名称：半导体发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体发光器件。
背景技术：
III-V族半导体已经被广泛地应用于诸如蓝色和绿色发光二极管(LED)的光学器 件、诸如金属半导体场效应晶体管(MOSFET)和异质结场效应晶体管(HEMT)的高速开 关器件、以及照明装置或者显示装置的光源。氮化物半导体主要被用于LED或者激光二极管(LD)，并且已经继续地进行研究 以提高氮化物半导体的光效率或者制造处理。
发明内容
实施例提供一种半导体发光器件，包括透射导电层，该透射导电层位于化合物 半导体层和第二电极层之间的外部部分处。实施例提供一种半导体发光器件，包括位于化合物半导体层和第二电极层之间 的内部部分处的欧姆接触层。实施例提供一种半导体发光器件，包括欧姆接触层，该欧姆接触层在化合物半 导体层和第二电极层之间具有多个图案。实施例提供一种半导体发光器件，包括第一导电半导体层；第一导电半导体 层下面的有源层；有源层下面的第二导电半导体层；第二导电半导体层下面的第二电极 层；以及在第二导电半导体层和第二电极层之间的至少一部分处的透射导电层。实施例提供一种发光器件，包括发光结构，该发光结构包括第一导电半导体 层、有源层以及第二导电半导体层；第二导电半导体层下面的第二电极层；以及第二电 极层上的外部部分处的透射导电层。
图1是示出根据实施例的半导体发光器件的侧截面图；和图2至图9是示出根据实施例的制造半导体发光器件的方法的视图。
具体实施例方式下文中，将参考附图描述根据实施例的半导体发光器件。在实施例的描述中， 将参考附图描述术语每一层的“上”或“下”，并且每一层的厚度不被限制为附图中所 示的厚度。在实施例的描述中，将会理解的是，当层(或者膜)、区域、图案、或结构被 称为在另一衬底、另一层(或者膜)、另一区域、另一衬垫或者另一图案“上”或“下” 时，衬底“上”时，它能够“直接地”或“间接地”在其它衬底、层(或者膜)、区 域、衬垫或者图案上，或者也可以存在一个或者更多的中间层。图1是示出根据实施例的半导体发光器件的侧截面图。
参考图1，半导体发光器件100包括第一导电半导体层110、有源层120、至少一 个第二导电半导体层130、透射导电层151、欧姆接触层153、第二电极层155、导电支撑 构件160以及第一电极170。半导体发光器件100包括使用III-V族化合物半导体的发光二极管(LED)芯片。 LED芯片可以包括发射蓝光、绿光或者红光的有色LED，或者UV(紫外线)LED。在实 施例的范围内能够不同地实现LED芯片的发光。第一导电半导体层110可以包括从是被掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族元素的 化合物半导体的 GaN、A1N、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN> AlInN、AlGaAs> GaP> GaAs以及GaAsP组成的组中选择的一个。当第一导电半导体层110是N型半导体层时，第一导电掺杂剂包括诸如Si、 Ge、Sn、Se或者Te这样的N型掺杂剂。第一导电半导体层110可以用作电极接触层， 并且可以具有单层或者多层。实施例不限于此。第一电极170被形成在第一导电半导体层110上以接收第一极性的电源。第一 导电半导体层110可以被设置有具有预定形状的粗糙表面。在实施例的范围内粗糙表面 能够被添加或者被修改。有源层120被形成在第一导电半导体层110的下面并且可以具有单量子阱结构或 者多量子阱结构。有源层120可以通过使用III-V族元素的化合物半导体材料而具有阱 层和阻挡层的布置。例如，有源层120可以具有InGaN阱层和GaN阻挡层的布置或者 AlGaN阱层或者GaN阻挡层的布置。有源层120包括具有根据被发射光的波长的带隙能的材料。有源层120可以包 括发射诸如具有蓝色波长的光、具有红色波长的光、以及具有绿色波长的光这样的有色 光的材料。实施例不限于此。导电包覆层可以被形成在有源层120上和/或下并且可以 包括AlGaN层。第二导电半导体层130被形成在有源层120上。第二导电半导体层130可以包括 从由是被掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族元素的化合物半导体的GaN、A1N、AlGaN、 InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs> GaP> GaAs> GaAsP 组成的组中选择的一
个。当第二导电半导体层130是P型半导体层时，第二导电掺杂剂包括诸如Mg和Ze这 样的P型掺杂剂。第二导电半导体层130可以用作电极接触层。实施例不限于此。第一导电半导体层110、有源层120以及第二导电半导体层130能够被定义为发 光结构140。第一导电半导体层110可以被提供作为P型半导体层并且第二导电半导体 层130可以被提供作为N型半导体层。第三导电半导体层，例如，N型或者P型半导 体层，可以被形成在第二导电半导体层130下。因此，发光结构140可以包括N-P结结 构、P-N结结构、N-P-N结结构以及P-N-P结结构中的至少一个。透射导电层151、欧姆接触层153以及第二电极层155被形成在第二导电半导体 层130下。透射导电层151的内部部分151B被形成在第二导电半导体层130和第二电极层 155之间的外接合部以增宽发光区域Al的有效面积，使得能够提高发光效率。透射导电 层151的外部部分151A被形成在发光结构140的外沟道区域145上。沟道区域145能够 被定义为通过蚀刻发光结构140的外壁而形成的沟槽。
透射导电层151的外部部分151A被布置在非发光区域A2或者沟道区域145上 以提高发光结构140的外壁处的电可靠性。沿着第二导电半导体层130的外围表面，透射导电层151可以具有环状、框状或 者带状。透射导电层151包括从由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物 (AZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡 氧化物(IGTO)以及锑锡氧化物(ATO)组成的组中选择的至少一个。透射导电层151包括非金属材料或者金属氧化物，该非金属材料或者金属氧化 物具有光透射性和导电性以防止第二电极层155对发光结构140施加影响。此外，透射导电层151能够通过允许在芯片的制造处理(例如，台面蚀刻处理) 期间照射的激光经过那里而防止第二电极层155被暴露到发光结构140的沟道区域145。如果绝缘层(例如，Si02)替代透射导电层151被形成在发光结构140的沟道区 域145上，那么可以通过激光蚀刻绝缘层。此外，第二电极层155被暴露，使得在发光 结构140的层110、120以及130当中出现短路。使用透射导电层151可以阻止此问题。此外，与绝缘层相比较，透射导电层151的内部部分151B与第二导电半导体层 130欧姆接触以提高发光结构140的发光效率和电性能。欧姆接触层153被形成在第二导电半导体层130的底表面的内部部分，并且具有 多个图案。在欧姆接触层153中，能够以矩阵型布置具有交叉形、多角形或者圆形的图 案。在实施例的范围内能够不同地修改图案的布置类型或者形状。欧姆接触层153可以包括从由是欧姆材料的ITO、IZO、AZO、IZTO、IAZO、 IGZO、IGTO以及ATO组成的组中选择的一个。透射导电层151可以具有比第二电极层155薄的厚度，并且欧姆接触层153可以 具有等于透射导电层151的厚度或者比透射导电层151的薄的厚度。例如，透射导电层 151可以具有大约1000 A至大约8000 A的厚度，并且欧姆接触层153可以具有大约10 A 至大约2000 A的厚度。欧姆接触层153可以包括与透射导电层151的相同的欧姆材料，或者彼此不同的 欧姆材料。欧姆接触层153以图案的形式被设置在第二导电半导体层130下以提高第二导电 半导体层130和第二电极层155之间的粘合力。第二电极层155被形成在第二导电半导体层130、透射导电层151以及欧姆接触 层153下。第二电极层155 可以包括从由 Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、
Au和Hf以及其组合组成的组中选择的一个。第二电极层155可以与第二导电半导体层 130进行肖特基接触。第二电极层155用作电极，该电极将第二极性的电源稳定地提供给发光结构 140，并且反射通过第二导电半导体层130、欧姆接触层153以及透射导电层151入射的光。第二电极层155与第二导电半导体层130进行肖特基接触，并且欧姆接触层153 与第二导电半导体层130进行欧姆接触。因此，由于第二电极层155具有不同于欧姆接触层153的电性能，所以被施加给第二导电半导体层130的电流能够被分布。欧姆接触层153可以包括金属氧化物替代透射材料。当第二电极层155具有欧 姆和反射特性时，欧姆接触层153可以被省略。导电支撑构件160被形成在第二电极层155下，并且可以包括铜、金、镍、钼、 铜钨以及诸如Si、Ge、GaAs> ZnO以及SiC这样的载具晶圆(carrier wafer)。第二电极层155和导电支撑构件160可以被用作第二电极构件，该第二电极构件 将第二极性的电源提供给发光结构140。图2至图9是示出根据实施例的制造半导体发光器件的方法的视图。参考图2，包括被层压在其上的多个化合物半导体层的发光结构140被形成在衬 底101上。在发光结构140中，第一导电半导体层110、有源层120以及第二导电半导体 层130能够被顺序地层压。衬底101 可以包括从由 A1203、GaN、SiC> ZnO> Si、GaP> InP 以及 GaAs 组成
的组中选择的一个。使用诸如电子光束沉积装置、物理气相沉积(PVD)装置、化学气相沉积(CVD) 装置、等离子体激光沉积(PLD)装置、复型热蒸镀机、溅射装置以及金属有机化学气相 沉积(MOCVD)装置这样的生长装置，III-V族化合物半导体能够被生长在衬底101上。 然而，实施例不限于此。缓冲层(未示出)和/或未掺杂的半导体层可以被形成在衬底101上。缓冲层 可以包括单晶缓冲层或者III-V族化合物半导体以减小与衬底101的晶格常数差异。未掺 杂的半导体层可以包括GaN基半导体层。至少一个第一导电半导体层110被形成在衬底101上。第一导电半导体层110 可以包括从由是被掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族元素的化合物半导体的GaN、A1N、 AlGaN、InGaN > InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs > GaP > GaAs 以及 GaAsP 组成的组 中选择的一个。当第一导电半导体层110是N型半导体层时，第一导电掺杂剂包括诸如 Si、Ge、Sn、Se或者Te这样的N型掺杂剂。有源层120被形成在第一导电半导体层110上并且可以具有单量子阱结构或者多 量子阱结构。有源层120可以使用发射诸如具有蓝色波长的光、具有红色波长的光、以 及具有绿色波长的光这样的有色光的材料。导电包覆层可以被形成在有源层120上和/ 或下并且可以包括AlGaN层。第二导电半导体层130被形成在有源层120上。第二导电半导体层130可以包括 从由是被掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族元素的化合物半导体的GaN、A1N、AlGaN、 InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs> GaP> GaAs> GaAsP 组成的组中选择的一
个。当第二导电半导体层130是P型半导体层时，第二导电掺杂剂包括诸如Mg和Ze这 样的P型掺杂剂。第三导电半导体层，例如，N型或者P型半导体层，可以被形成在第二导电半导 体层130上。因此，发光结构140可以包括N-P结结构、P-N结结构、N_P_N结结构 以及P-N-P结结构中的至少一个。参考图3，透射导电层151被形成在第二导电半导体层130的顶表面的外部部分 上。沿着第二导电半导体层130的外表面，透射导电层151可以具有环状、框状或者带
7状。根据形成透射导电层151的处理，掩模层被形成在第二导电半导体层130上，并 且其中透射导电层151要被形成的区域被蚀刻，并且然后使用溅射方法形成透射导电层 151。形成透射导电层151的处理是一个示例并且在实施例的范围内能够进行修改。透射导电层151 可以包括从由 ITO、IZO、AZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO 以及ATO组成的组中选择的至少一个。透射导电层151可以具有大约1000 A至大约8000 A的厚度T1，等于第二电极层 155的厚度或者比第二电极层155的厚度薄。透射导电层151的内部部分与第二导电半导体层130进行欧姆接触以提高发光结 构140的发光效率。参考图4，欧姆接触层153被形成在第二导电半导体层130的顶表面的内部部 分。以多个图案的形式准备欧姆接触层153并且同时与第二导电半导体层130进行欧姆 接触。根据形成欧姆接触层153的处理，掩模层被形成在第二导电半导体层130和透射 导电层151上，并且其中欧姆接触层153要被形成的区域被蚀刻，并且然后使用溅射方法 形成欧姆接触层153。形成欧姆接触层153的处理是一个示例并且在实施例的范围内能够 进行修改。在欧姆接触层153中，能够以矩阵型布置具有交叉形、多角形或者圆形的图 案。在实施例的范围内能够不同地修改图案的布置类型或者形状。欧姆接触层153可以包括从由是欧姆材料或者金属氧化物的ITO、IZO、AZO、 IZTO、IAZO、IGZO、IGTO以及ATO组成的组中选择的一个。此外，欧姆接触层153 可以包括具有欧姆性能的金属，替代透射材料。欧姆接触层153可以具有大约10 A至大约2000 A的厚度T2，可以等于或者比透 射导电层151的厚度T1薄。欧姆接触层153以图案的形式被提供在第二导电半导体层130的上表面上，以提 高第二导电半导体层130和第二电极层155之间的粘合力。此外，以图案的形式提供欧 姆接触层153，能够分布电流。欧姆接触层153可以包括与透射导电层151的相同的欧姆材料，或者彼此不同的 欧姆材料。此外，其中透射导电层151和欧姆接触层153被形成的顺序可以被修改。图5是示出根据实施例的衬底上的多个芯片区域的平面图。参考图3和图5，基于各个芯片，沿着第二导电半导体层130的外周表面形成透 射导电层151。透射导电层151从芯片之间的边界区域L1延伸到各个芯片的发光区域的 一部分。参考图4和图5，在各个芯片中，欧姆接触层153以多个图案的形式被提供在第 二导电半导体层130的顶表面的内部部分。第二导电半导体层130向不具欧姆接触层153 的区域暴露。图4是沿着图5中A-A截取的截面图。参考图6，第二电极层155被形成在第二导电半导体层130、透射导电层151以 及欧姆接触层153上，并且导电支撑构件160被形成在第二电极层155上。第二电极层155 可以包括从 Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf以及其组合组成的组中选择的一个。第二电极层155可以与第二导电半导体层130 进行肖特基接触。第二电极层155反射通过第二导电半导体层130、欧姆接触层153以及 透射导电层151入射的光。第二电极层155用作电极，该电极将第二极性的电源稳定地提供给发光结构 140。此外，第二电极层155与第二导电半导体层130进行肖特基接触，并且欧姆接触层 153与第二导电半导体层130进行欧姆接触。因此，由于第二电极层155具有不同于欧姆 接触层153的电阻，所以被施加给第二导电半导体层130的电流能够被分布。欧姆接触层153可以包括具有欧姆性能的金属材料或者金属氧化物。当第二电 极层155具有欧姆和反射特性时，欧姆接触层153可以被省略。 导电支撑构件160被形成在第二电极层155下。导电支撑构件160可以包括铜、 金、镍、钼、铜钨以及诸如Si、Ge、GaAs、ZnO以及SiC这样的载具晶圆。例如，使 用溅射方法可以形成第二电极层155，使用镀方法可以形成导电支撑构件160。在实施例 的范围内能够修改形成第二电极层155和导电支撑构件160的方法。参考图6和图7，如果衬底101被翻转，那么定位导电支撑构件160替代底部。 然后，衬底101被移除。例如，通过激光剥离技术(LLO)处理可以移除衬底101。根据LLO处理，随着 具有预定的波长范围的激光被照射到衬底101上，热能被集中在衬底101和第一导电半导 体层110之间的接合部，因此衬底101从第一导电半导体层110分离。在衬底101被移除的同时，欧姆接触层153减小在第二导电半导体层130和第二 电极层155之间施加的冲击。在衬底101被移除之后，第一导电半导体层110使用感应耦合等离子体/反应离 子蚀刻(ICP/RIE)进行抛光处理。实施例不限于此。参考图7和图8，关于沟道区域145在第一导电半导体层110上执行台面蚀刻。 沟道区域145可以对应于图5中所示的区域Ll的1/2。详细地，芯片之间的边界区域Ll 被蚀刻，使得沟道区域145或者非发光区域A2能够被形成在各个芯片中。以通过第一导电半导体层110暴露透射导电层151或者第二导电半导体层I30的 方式执行台面蚀刻。台面蚀刻可以使用干蚀刻或者湿蚀刻。在实施例中，台面蚀刻使用干蚀刻。详细地，用于干蚀刻而照射的光被照射到 芯片的边界区域(图5的Li)。因此，第一导电半导体层110、有源层120以及第二导电 半导体层130被蚀刻，使得透射导电层151被暴露。用于干蚀刻而照射的光能够通过穿过透射导电层151达到第二电极层155。在 这样的情况下，在第二电极层155中没有产生金属碎片。详细地，由于透射导电层151 没有被蚀刻，通过光没有影响第二电极层155，使得在发光结构140的夹层中没有出现短 路。如果透射导电层151是SiO2层，通过激光蚀刻SiO2层，因此第二电极层155被 暴露。在这样的情况下，第二电极层155被熔化，使得在发光结构140的夹层中可能出 现短路。由于透射导电层151包括非金属材料或者金属氧化物，所以激光通过透射导电 层151。因此，在发光结构140的夹层中没有出现短路，使得能够提高生产量并且提高装置的电可靠性。此外，欧姆接触层53减小在第二导电半导体层130和第二电极层155之间施加 的冲击。参考图8和图9，第一电极170被形成在第一导电半导体层110上。能够以预定 的图案形成第一电极170。实施例不限于此。此外，第一导电半导体层110被提供有粗 糙表面，使得入射光的临界角能够被更改。因此，外部部分量子效率能够被提高。其中第一电极170被形成并且台面蚀刻被执行的顺序能够被修改。实施例不限 于此。根据实施例，透射导电层被形成在化合物半导体层和第二电极层之间的外接合 部，使得能够提高发光效率。根据实施例，能够提高化合物半导体层与第二电极层之间的粘合力。根据实施例，透射导电层被布置在化合物半导体层的沟道区域上，使得能够提 高LED芯片的电可靠性。根据实施例，与欧姆接触层进行肖特基接触的第二电极层被形成在化合物半导 体层下，使得能够分布被施加给第二电极层的电流。根据实施例，能够提高半导体LED的可靠性。在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用 意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。 在说明书中，在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施 例描述特定特征、结构或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、 结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
10
权利要求
1.一种半导体发光器件，包括 第一导电半导体层；在所述第一导电半导体下的有源层； 在所述有源层下的第二导电半导体层； 在所述第二导电半导体层下的第二电极层；以及在所述第二导电半导体层和所述第二电极层之间的至少一部分处的透射导电层。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，包括 在所述第二电极层下的导电支撑构件；和 在所述第一导电半导体层上的第一电极。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件，包括欧姆接触层，所述欧姆接触层包括在所 述第二导电半导体层和所述第二电极层之间的多个图案。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层包括沿着所述第二电极 层的上表面的外部环状、框状以及带状。
5.如权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层和/或所述欧姆接触 层包括从由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌锡氧化物 (IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)以及锑 锡氧化物(ATO)组成的组中选择的至少一个。
6.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层包括在所述第二导电半 导体层和所述第二电极层之间的内部部分，和在所述第二电极层的外部上表面上的外部 部分。
7.如权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层和所述欧姆接触层与所 述第二导电半导体层进行欧姆接触，并且所述第二电极层与所述第二导电半导体层进行 肖特基接触。
8.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层具有比所述第二电极层薄的厚度。
9.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述第一导电半导体层是N型半导体 层，并且所述第二导电半导体层是P型半导体层。
10.—种半导体发光器件，包括发光结构，所述发光结构包括第一导电半导体层、有源层以及第二导电半导体层； 在所述第二导电半导体层下的第二电极层；以及 在所述第二电极层上的外部部分处的透射导电层。
11.如权利要求10所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层的外部部分被暴露到 不具有所述发光结构的外沟道区域。
12.如权利要求10所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层的内部部分被布置在 所述第二导电半导体层和所述第二电极层之间。
13.如权利要求10所述的半导体发光器件，包括欧姆接触层，所述欧姆接触层包括 在所述第二导电半导体层与包括反射金属的所述第二电极层之间的内部部分上的多个图 案。
14.如权利要求13所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层和/或所述欧姆接触层包括从由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、铟锌锡氧化物 (IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)以及锑 锡氧化物(ATO)组成的组中选择的至少一个。
15.如权利要求13所述的半导体发光器件，其中所述透射导电层具有大约1000 A至 大约8000 A的厚度，并且所述欧姆接触层具有大约10 A至大约2000 A的厚度。
全文摘要
本发明公开一种半导体发光器件。半导体发光器件包括第一导电半导体层；第一导电半导体下的有源层；有源层下的第二导电半导体层；第二导电半导体层下的第二电极层；以及在第二导电半导体层和第二电极层之间的至少一部分处的透射导电层。
文档编号H01L33/42GK102017196SQ200980113901
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月21日
发明者丁焕熙 申请人:Lg伊诺特有限公司