反射电极以及包括该反射电极的化合物半导体发光器件制造技术

提供一种反射电极和一种包含这种反射电极的化合物半导体发光器件，例如ＬＥＤ或ＬＤ。形成于一ｐ型化合物半导体层上的所述反射电极包括：与所述ｐ型化合物半导体层形成欧姆接触的第一电极层；设置在所述第一电极层上的，由透明导电氧化物构成的第二电极层；以及设置在所述第二电极层上的，由光反射材料构成的第三电极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种反射电极和一种化合物半导体发光器件，特别是涉及一种具有低接触电阻、高反射率和增大电导率的反射电极以及一种包括这种反射电极的化合物半导体发光器件。
技术介绍
化合物半导体发光器件，例如诸如发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的半导体激光二极管利用化合物半导体的特性将电信号转换成光信号。化合物半导体发光器件的激光束在实践中被应用在光通信、多路通信和空间通信领域当中。半导体激光器被广泛地用作光通信领域以及诸如光盘播放器(CDP)或数字通用播放器(DVDP)的装置中，进行数据传输或数据记录和读取的光源。可以根据光的发射方向，将化合物半导体发光器件划分为顶发射发光二极管(TLED)和倒装片发光二极管(FCLED)。TLED通过一个p型电极发光，该p型电极与p型化合物半导体层形成欧姆接触。所述p型电极包括依次叠置在一p型化合物半导体层上的Ni层和Au层。但是，由于由所述Ni层和Au层构成的p型电极是半透明的，所以包含p型电极的TLED具有低光效率和低亮度。就FCLED而言，形成于p型化合物半导体层上的反射电极反射了从有源层发出的光，被反射的光会穿过衬底发射出来。所述反射电极是由具有高光反射率的材料，诸如Ag、Al和Rh构成的。包括这种反射电极的FCLED可具有高光效率和高亮度。但是，由于所述反射电极与所述p型化合物半导体层之间具有相对较高的接触电阻，所以包含所述反射电极的发光器件的预期使用期限会缩短，特性也不稳定。为了解决这些问题，针对材料和结构展开的，用于实现具有低接触电阻和高反射率的电极的研究已经取得了进展。国际专利公告(International Patent Publication)第WO 01/47038A1号展示了一种包含反射电极的半导体发光器件，这一半导体发光器件具有一个设置在反射电极和p型化合物半导体层之间的欧姆接触层。但是，所述欧姆接触层是由具有低光透射率的材料，诸如Ti或Ni/Au构成的，因此降低了光效率和亮度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可以减小接触电阻的，并且具有高反射率和增大的电导率的反射电极，和一种包含这种反射电极的化合物半导体发光器件。根据本专利技术的一个方面，提供一种化合物半导体发光器件的反射电极，其形成于一p型化合物半导体层上，所述电极包括一与所述p型化合物半导体层形成欧姆接触的第一电极层；一设置在所述第一电极层上，并且由透明导电氧化物构成的第二电极层；以及一设置在所述第二电极层上，并且由光反射材料构成的第三电极层。根据本专利技术的另一方面，提供一种化合物半导体发光器件，包括一n型电极、一p型电极、和置于所述n型电极和所述p型电极之间的一n型化合物半导体层、一有源层和一p型化合物半导体层，其中，所述p型电极包括一与所述p型化合物半导体层形成欧姆接触的第一电极层；一设置在所述第一电极层上的，由透明导电氧化物构成的第二电极层；以及一设置在所述第二电极层上的，由光反射材料构成的第三电极层。附图说明通过参照附图对本专利技术的示范性实施例予以详细描述，本专利技术的上述特征和优势会变得更加清晰，其中图1是根据本专利技术的一实施例的反射电极的横截面图；图2是根据本专利技术的又一实施例的反射电极的横截面图；图3是包含如图1所示的反射电极的化合物半导体发光器件的横截面图；图4A是如图1所示的反射电极(Ag/ITO/Ag)的电流-电压(I-V)特征图；以及图4B是包含如图1所示的反射电极(Ag/ITO/Ag)的InGaN蓝光发光二极管(LED)的I-V特征图。具体实施例方式现在，将参照对本专利技术的示范性实施例予以说明的附图对本专利技术进行更为详尽的描述。图1是根据本专利技术的一个实施例的反射电极22的横截面图。参照图1，反射电极22形成于p型化合物半导体层20之上。反射电极22包括依次叠置在所述p型化合物半导体层20上的第一电极层22a、第二电极层22b和第三电极层22c。第一电极层22a是由一种能够与p型化合物半导体层20形成欧姆接触的材料构成，其厚度大约在0.1到500nm之间。在本实施例当中，第一电极层22a是由氧化铟(例如In2O3)构成的，其中至少添加一种从Mg、Cu、Zr和Sb构成的组中选出的添加成分。所述添加成分控制着氧化铟的带隙、电子亲和势和功函数，从而改善了所述第一电极层22a的欧姆接触特性。特别地，所述添加成分提高了所述p型化合物半导体层20的有效载流子浓度，并且容易与构成所述p型化合物半导体层20的除氮以外的元素反应。例如，当p型化合物半导体层20是由GaN基化合物构成的，添加成分可能会在与N发生反应之前与Ga反应。在这种情况下，p型化合物半导体层20的Ga与添加成分反应，从而在p型化合物半导体层20的表面生成Ga空位。由于Ga空位的作用相当于p型掺杂剂，所以p型化合物半导体层20表面的p型载流子的有效浓度增加了。向其中添加添加成分的氧化铟与存留在p型化合物半导体层20上、作为本地氧化物层的Ga2O3层反应，从而在p型化合物半导体层20和第一电极层22a之间生成透明导电氧化物(TCO)。对于位于p型化合物半导体层20和第一电极层22a之间的界面处的载流子流而言，Ga2O3层起着势垒的作用。因此，在第一电极层22a和p型化合物半导体层20之间的界面处可能会发生隧穿导电现象，从而改善第一电极层22a的欧姆接触特性。氧化铟的添加成分添加比率在0.001到49原子百分数的范围内。在另一个实施例当中，所述第一电极层22a可以由Ag或Ag基合金构成。Ag基合金是一种由Ag，以及至少一种从由Mg、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr、和La构成的组中选出的元素构成的合金。如上所述，Ag或Ag基合金可以与p型化合物半导体层20形成欧姆接触。也就是说，可以构成第一电极层22a的Ag和合金元素增加了p型化合物半导体层20的有效载流子浓度，并且可以和构成p型化合物半导体层20的除氮以外的元素轻易地反应。这里省略了有关的详细描述。第二电极层22b是由TCO构成的，其厚度在0.1到500nm之间。TCO可以是从由氧化铟锡(ITO)、掺锌氧化铟锡(ZITO)、氧化锌铟(ZIO)、氧化镓铟(GIO)、氧化锌锡(ZTO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)、In4Sn3O12、以及氧化锌镁(Zn1-xMgxO，0≤x≤1)构成的组中选出的一种。例如，TCO可以是Zn2In2O5、GaInO3、ZnSnO3、掺氟SnO2、掺铝ZnO、掺镓ZnO、MgO或ZnO。第三电极层22c是由厚度大约在10到5000nm之间的光反射材料构成的。所述光反射材料是从由Ag、Ag基合金、Al、Al基合金以及Rh构成的组中选出的一种。这里，Ag基合金是指由Ag和任何合金材料构成的合金，Al基合金是指由Al和任何合金材料构成的合金。可以采用电子束(e-beam)及热蒸镀机或双型热蒸镀机形成第一、第二和第三电极层22a、22b和22c。另外，第一、第二和第三电极层22a、22b和22c可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体激光沉积形成。可以在大气压力维持在10-12托的反应器内、在大约20到1500℃的温度下沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物半导体发光器件的反射电极，其形成于一ｐ型化合物半导体层上，所述电极包括：一与所述ｐ型化合物半导体层形成欧姆接触的第一电极层；一设置在所述第一电极层上，并且由透明导电氧化物构成的第二电极层；以及一设置在所述第 二电极层上，并且由光反射材料构成的第三电极层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭准燮，成泰连，宋俊午，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，光州科学技术院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]