氮化物基化合物半导体发光装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有对于ｎ电极的欧姆接触特性改善的氮化物基半导体发光装置及其制造方法。所述氮化物基半导体发光装置包括ｎ电极、ｐ电极、和在ｎ和ｐ电极之间形成的ｎ型化合物半导体层、有源层、和ｐ型半导体层。所述ｎ电极包括由选自Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、和Ａｕ构成的组的至少一种元素形成的第一电极层；和使用包含选自由Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、和Ａｕ构成的组的至少一种元素的导电材料而在所述第一电极层上形成的第二电极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物基化合物半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及具有改善了对于n电极欧姆接触特性的氮化物基化合物半导体装置及其制造方法。
技术介绍
一般认为激光二极管(LD)或发光二极管(LED)是氮基半导体发光装置。LED是当加电时随着电子从高能向低能迁移而发出特定波长光线的半导体装置。LED广泛地用于各种应用，以产生诸如当硬盘转动时母板上的小绿光、安装在市中心建筑物上的电子显示板的光、或手机上的闪烁光。LED作为新型发光体出现，与传统灯泡相比，提供1/12的能耗、超过100倍的寿命和超过1000倍的反应速度。由于高亮度和低能耗，所以LED作为诸如电子显示板的有前途的显示器而受到相当的关注。LED根据所使用的化合物半导体材料的类型(即磷化镓(GaP)或砷化镓(GaAs))而发出不同颜色的光。具体地，几十年来，发红色或绿色光线的LED广泛地用于各种工业应用和家电应用中。根据光射出的方向，LED被分类为顶部发光型发光二极管(TLED)和倒装片LED(FCLED)。在通常使用的TLED中，光通过与p型化合物半导体层形成欧姆接触的p电极而射出。p电极典型地由在p型化合物半导体层上的镍(Ni)/金(Au)形成。然而，使用半透明Ni/Au的p电极的TLED具有低的光利用效率和低亮度。在FCLED中，在有源层中产生的光被反射电极反射并且反射光穿过基底发出。反射电极由高反射率的材料例如银(Ag)、铝(Al)、或铑(Rh)制成。使用反射电极的FCLED可以提供高的光利用效率和高亮度。在LED或LD中的传统n电极由应该在超过600℃的高温下退火的Al-Ti基材料制成。具体地，Al-Ti基材料在独立的GaN基底的N极表面上形成欧姆接触有困难。更具体地，传统上Ti/Al或Al/Ti沉积在GaN基底上，然后在超过600℃的高温下退火，以形成对n电极的欧姆接触。但是，在超过600℃的高温下的退火可以引起在退火之前形成为叠层的层的热损伤。为了避免这个问题，传统上，在n电极上形成n型化合物半导体层、有源区、p型化合物半导体层、和p电极之前，n电极形成于GaN基底上。如上所述，Al-Ti基材料的另一缺点是其仅可以在Ga极表面上形成欧姆接触。已知Al-Ti基材料难于在N极表面上形成欧姆接触。因而，为了克服这些问题，迫切需要研发可以改善对n电极的欧姆接触特性并且改善n电极结构的n电极材料。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有对于n电极的欧姆接触特性改善的氮化物基化合物半导体装置及其制造方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种氮化物基化合物半导体发光装置，包括n电极、p电极、和在n电极和p电极之间形成的n型化合物半导体层、有源层和p型化合物半导体层。n电极包括由选自Pd、Pt、Ni、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Cu、Ag、和Au构成的组的至少一种元素形成的第一电极层；和使用包含选自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta、Mo、W、Re、Ir、Al、In、Pb、Ni、Rh、Ru、Os、和Au构成的组的至少一种元素的导电材料而在第一电极层上形成的第二电极层。n电极在200℃至900℃的温度范围内进行退火。第一电极层形成为1至1000的厚度。p型化合物半导体层包括p-GaN层。有源层、p型化合物半导体、和p电极可以按顺序形成于n型化合物半导体层的第一表面上，并且n电极形成于n型化合物半导体层的第二表面上。n型化合物半导体层是n-GaN层，并且n-GaN层的第二表面是Ga极表面、N极表面、或非极化表面。氮化物基化合物半导体发光装置还包括GaN基底。n型化合物半导体层、有源层、p型化合物半导体层、和p电极可以按顺序形成于GaN基底的第一表面上，并且n电极可以形成于GaN基底的第二表面上。GaN基底的第二表面可以是Ga极表面、N极表面、或非极化表面。氮化物基化合物半导体发光装置还可以包括蓝宝石基底。在这种情形，n型化合物半导体层、有源层、p型化合物半导体层、和p电极可以按顺序形成于蓝宝石基底上，并且n型化合物半导体层可以具有阶梯表面，n电极形成于阶梯表面上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种氮化物基化合物半导体发光装置的制造方法，包括的步骤是制备GaN基底；在GaN基底的第一表面上按顺序形成n型化合物半导体层、有源层、p型化合物半导体层、和p电极；并且在GaN基底的第二表面上形成n-电极。形成n电极的步骤包括由选自Pd、Pt、Ni、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Cu、Ag、和Au构成的组的至少一种元素形成第一电极层；和使用包含选自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta、Mo、W、Re、Ir、Al、In、Pb、Ni、Rh、Ru、Os、和Au构成的组的至少一种元素的导电材料而在第一电极层上形成第二电极层；并且退火第一和第二电极层。GaN基底的第二表面是Ga极表面、N极表面、或非极化表面。第一电极层形成为1至1,000的厚度。退火在200℃至900℃的温度范围进行。n型化合物半导体层和p型化合物半导体层可以分别包括n-GaN层和p-GaN层。本专利技术可以提供一种具有对于n电极的欧姆接触特性改善的氮化物基化合物半导体发光装置。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的典型实施例，本专利技术的上述和其它的特征和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氮化物基化合物半导体发光装置的示意截面图；图2是根据本专利技术另一实施例的氮化物基化合物半导体发光装置的示意截面图；图3A-3E是图示根据本专利技术一实施例的氮化物基化合物半导体发光装置的一种制造方法的步骤的流程图；以及图4是图示使用传统Ti/Al的n电极的发光二极管(LED)和根据本专利技术的使用Pd/Ti/Al的n电极的LED的欧姆接触特性的曲线图。具体实施例方式现将参照附图详细描述根据本专利技术的实施例的一种。在图中，为了清楚起见，夸大了层和区的厚度。图1是根据本专利技术一实施例的氮化物基化合物半导体发光装置的示意截面图。参照图1，根据本专利技术当前实施例的氮化物基化合物半导体发光装置包括n电极31、p电极20、和在n电极31和p电极20之间形成的n型化合物半导体层12、有源层14和p型化合物半导体层16。更具体地，n型化合物半导体层12、有源层14、p型化合物半导体层16、和p电极20按顺序形成于GaN基底10的第一表面10a上。n电极31形成于GaN基底10的第二表面10b上并且包括第一电极层31a，第一电极层31a由选自Pd、Pt、Ni、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Cu、Ag、Au构成的组的至少一种元素形成，并且使用包含选自由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Hf、Ta、Mo、W、Re、Ir、Al、In、Pb、Ni、Rh、Ru、Os、和Au构成的组的至少一种元素的导电材料而在第一电极层31a上形成第二电极层31b。第二电极层31b可以具有多层结构，例如Ti/Al或Al/Ti层。n电极31在200℃至900℃的温度下退火。第一电极层31a可以形成为1至1000的厚度。GaN基底10的第二表面10b可以是Ga极表面、N极表面或非极化表面。第一电极层的材料，例如Pd、Pt、Ni、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Cu、Ag、或Au与GaN基底10的第二表面10b具有高的反应性。例如，当第一和第二电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物基化合物半导体发光装置，包括ｎ电极、ｐ电极、和在所述ｎ电极和ｐ电极之间形成的ｎ型化合物半导体层、有源层、和ｐ型化合物半导体层，其中所述ｎ电极包括：由选自Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｕ、Ａｇ、和Ａｕ构成的组的至少一种元素形成的第一电极层；和使用包含选自由Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、和Ａｕ构成的组的至少一种元素的导电材料而在所述第一电极层上形成的第二电极层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张泰勋，
申请(专利权)人：三星LED株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]