GaN基半导体发光器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种具有改进的结构的ＧａＮ基半导体发光器件，其中改善了光输出和发光效率。ＧａＮ基半导体发光器件包括：ｎ电极；ｐ电极；以及设置在ｎ电极和ｐ电极之间的ｎ型半导体层、有源层和ｐ型半导体层，其中ｐ电极包括：在ｐ型半导体层上由Ｚｎ或Ｚｎ基合金形成的第一电极层；在第一电极层上由Ａｇ或Ａｇ基合金形成的第二电极层；以及在第二电极层上由透明导电氧化物形成的第三电极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光器件，更具体而言，涉及一种具有改进的结构的，在该改进的结构中，改善了光输出和发光效率。
技术介绍
在比如光通信、多路通信和空间通信的应用领域中，已经利用了由比如化合物半导体发光器件的半导体激光二极管所产生的激光，所述化合物半导体发光器件例如是激光二极管(LD)或发光二极管(LED)，其中利用化合物半导体特性将电信号转化成光。而且，在比如光通信、或者例如光盘播放器(CDP)和数字化通用盘播放器(DVDP)的装置中，半导体激光器已广泛用作数据传输以及数据记录和读取的光源。根据光发出的方向，化合物半导体发光器件划分成顶部发光型发光二极管(TLED)和倒装芯片型发光二极管(FCLED)。在FCLED中，在有源层中产生的光被形成在p型化合物半导体层上的反射电极反射，并且反射光通过衬底透射。相反，TLED具有这样的结构，其中光通过p电极透射，所述p电极形成了p型化合物半导体层并建立了欧姆接触。此处，TLED的p电极通常具有其中Ni层和Au层顺序叠置在p型化合物半导体层上的结构。在美国专利No.5,877,558中公开了对于p电极的Ni/Au叠置结构更为详细的描述。然而，由于具有Ni/Au叠置结构的p电极是半透明的，所以具有这种p电极的TLED具有低的光效率和低亮度。因此，为了解决所述问题，已经进行了对于电极材料和电极结构的研究，所述电极材料和电极结构均具有低接触电阻和高的光透射率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有改进的结构的，其中改善了光输出和发光效率。根据本专利技术的一个方面，提供了一种GaN基半导体发光器件，该器件包括n电极；p电极；以及设置在n电极和p电极之间的n型半导体层、有源层和p型半导体层，其中p电极包括在p型半导体层上由Zn或Zn基合金形成的第一电极层；在第一电极层上由Ag或Ag基合金形成的第二电极层；以及在第二电极层上由透明导电氧化物形成的第三电极层。Zn基合金可以包括Zn以及从Ag、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。Zn基合金可以是从Zn-Ni、Zn-Mg和Zn-Cu所构成的组中选取的一种合金。Ag基合金包括Ag以及从Zn、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。Ag基合金可以是从Ag-Cu、Ag-Ni、Ag-Zn和Ag-Mg所构成的组中选取的一种合金。透明导电氧化物可以是从In、Sn、Zn、Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn和La所构成的组中选取的至少一种金属的氧化物。透明导电氧化物可以是氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)。第一电极层和第二电极层中的每一个可以形成至0.1nm至500nm的厚度。第三电极层可以形成至10nm至1000nm的厚度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种GaN基半导体发光器件的制造方法，方法包括在衬底上顺序形成n型半导体层、有源层和p型半导体层；在n型半导体层上形成n电极；以及，在p型半导体层上形成p电极，其中形成p电极包括在p型半导体层上利用Zn或Zn基合金形成第一电极层；在第一电极层上利用Ag或Ag基合金形成第二电极层；以及在第二电极层上利用透明导电氧化物形成第三电极层。可以在200℃至700℃的温度下进行退火10秒至2小时。可以在包括氧的气体气氛下进行退火。气体气氛还可以包括从氮气、氩气、氦气、氢气和空气所构成的组中选取的至少一种气体。可以利用电子束和热蒸镀器来形成第一、第二和第三电极层中的每一层。根据本专利技术，能够制造包括具有低接触电阻和高的光透射率的p电极的GaN基半导体发光器件。因此，改善了p电极的电流-电压特性和光透射率，从而能够得到相对于现有技术具有改善的光输出和发光效率的GaN基半导体发光器件。附图说明通过参考附图对其示例性实施例的详细描述，本专利技术的以上和其他特征及优点将变得更加明显，其中图1是根据本专利技术一实施例的GaN基半导体发光器件的截面图；图2是图1的GaN基半导体发光器件的p电极的放大图；图3是以ZnNi(2.5nm)/Ag(2.5nm)/ITO(200nm)叠置结构制造的p电极的透射电子显微镜(TEM)照片；图4是相对于以ZnNi(2.5nm)/Ag(2.5nm)/ITO(200nm)叠置结构制造的p电极的电压-电流曲线图；图5是具有以ZnNi(2.5nm)/Ag(2.5nm)/ITO(200nm)叠置结构制造的p电极的GaN基半导体发光器件的电压-电流曲线图；图6A至6D是示出根据本专利技术一实施例的GaN基半导体发光器件的制造方法的截面图。具体实施例方式现将参照附图更充分的描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。在图中，为清楚起见，夸大了层和区域的厚度。图1是根据本专利技术一实施例的GaN基半导体发光器件的截面图，图2是图1的GaN基半导体发光器件的p电极的放大图。参照图1和2，GaN基半导体发光器件包括n电极50，p电极60，以及设置于n电极50和p电极60之间的n型半导体层20、有源层30和p型半导体层。更具体而言，n型半导体层20、有源层30和p型半导体层40顺序叠置在衬底10上，蚀刻p型半导体层40的最上表面的一部分至n型半导体层20的预定深度，并暴露n型半导体层20的一部分。并且，在n型半导体层20的暴露的表面上形成n电极50，在p型半导体层40的最上表面上形成p电极60。在具有以上结构的GaN基半导体发光器件中，如果在n电极50和p电极60之间施加预定的电压，则电子和空穴分别从n型半导体层20和p型半导体层40注入到有源层30中并在有源层30内复合，从而能够从有源层30发出光。在本专利技术中，以包括顺序叠置于n型半导体层20上的第一、第二和第二电极层60a、60b和60c的多层电极形成p电极60。本专利技术的特征在于p电极60的结构及其材料。更具体而言，在GaN基半导体发光器件中，p电极60包括在p型半导体层40上由Zn或Zn基合金形成的第一电极层60a，在第一电极层60a上由Ag或Ag基合金形成的第二电极层60b，以及在第二电极层60b上由透明导电氧化物形成的第三电极层60c。根据按照以上顺序叠置的第一电极层60a、第二电极层60b和第三电极层60c的组合所形成的p电极60，由于根据实验在p电极60中能够获得低的接触电阻和高的光透射率，所以与现有技术相比，能够最终改善了该GaN基半导体发光器件的光输出和发光效率。此处，Zn基合金包括Zn以及从Ag、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。优选地，Zn基合金是从Zn-Ni、Zn-Mg和Zn-Cu所构成的组中选取的一种合金。并且，Ag基合金包括Ag以及从Zn、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。优选地，Ag基合金是从Ag-Cu、Ag-Ni、Ag-Zn和Ag-Mg所构成的组中选取的一种合金。透明导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧａＮ基半导体发光器件，该器件包括：　　　　ｎ电极；　　　　ｐ电极；以及　　　　设置在所述ｎ电极和所述ｐ电极之间的ｎ型半导体层、有源层和ｐ型半导体层，　　　　其中所述ｐ电极包括：　　　　在所述ｐ型半导体层上由Ｚｎ或Ｚｎ基合金形成的第一电极层；　　　　在所述第一电极层上由Ａｇ或Ａｇ基合金形成的第二电极层；以及　　　　在所述第二电极层上由透明导电氧化物形成的第三电极层。

【技术特征摘要】
KR 2006-4-5 30992/061.一种GaN基半导体发光器件，该器件包括n电极；p电极；以及设置在所述n电极和所述p电极之间的n型半导体层、有源层和p型半导体层，其中所述p电极包括在所述p型半导体层上由Zn或Zn基合金形成的第一电极层；在所述第一电极层上由Ag或Ag基合金形成的第二电极层；以及在所述第二电极层上由透明导电氧化物形成的第三电极层。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述Zn基合金包括Zn以及从Ag、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述Zn基合金是从Zn-Ni、Zn-Mg和Zn-Cu所构成的组中选取的一种合金。4.根据权利要求1所述的器件，其中所述Ag基合金包括Ag以及从Zn、Mg、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr和La所构成的组中选取的至少一种金属。5.根据权利要求4所述的器件，其中所述Ag基合金是从Ag-Cu、Ag-Ni、Ag-Zn和Ag-Mg所构成的组中选取的一种合金。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述透明导电氧化物是从In、Sn、Zn、Ga、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn和La所构成的组中选取的至少一种金属的氧化物。7.根据权利要求6所述的器件，其中所述透明导电氧化物是氧化铟锡或氧化锌。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一电极层形成至0.1nm至500nm的厚度。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述第二电极层形成至0.1nm至500nm的厚度。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述第三电极层形成至10nm至1000nm的厚度。11.一种GaN基半导体发光器件的制造方法，所述方法包括在衬底上顺序形成n型半导体层、有源层和p型半导体层；在所述n型半导体层上形成n电极；以及在所述p型半导体层上形成p电极，其中形成所述p电极包括在所述p型半导体层上利用Zn或...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵济熙，郭准燮，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]