用于半导体发光器件的接触制造技术

本发明专利技术的实施例包括一种半导体结构，该半导体结构包括布置在n型区（22）与p型区（26）之间的III族氮化物发光层（24）。布置在p型区上的接触包括与p型区（26）直接接触的透明导电材料（28）、反射金属层（34）以及布置在透明导电层（28）与反射金属层（34）之间的透明绝缘材料（30）。在透明绝缘材料（30）中的多个开口（32）中，透明导电材料（28）与反射金属层直接接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于III族氮化物发光器件的反射接触。
技术介绍
包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边缘发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最高效的光源之一。当前在能够跨可见光谱进行操作的高亮度发光器件的制造中所关注的材料系统包括III-V族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为II I族氮化物材料。典型地，III族氮化物发光器件是通过以下方式来制造的通过金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或其他外延技术，在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物、复合物或其他适当的衬底上外延生长不同成分和掺杂浓度的半导体层的叠层。该叠层通常包括在衬底上方形成的掺杂有例如Si的一个或多个η型层、在所述一个或多个η型层上方形成的有源区中的一个或多个发光层以及在有源区上方形成的掺杂有例如Mg的一个或多个P型层。在η型区和P型区上形成电接触。通常，将III族氮化物器件形成为倒置或倒装芯片器件，其中在半导体结构的相同侧形成η接触和P接触二者，并且从半导体结构的与这些接触相对的一侧提取光。US6514782描述了 III族氮化物倒装芯片LED。“由于p型III族氮化物层的高电阻率，LED设计采用沿着P型层的金属化部分以便提供P侧电流散布……对于倒置的设计，使用高度反射的电极金属化部分对于提高提取效率是关键的……P电极是光提取的主导因素，因为它几乎完全跨有源区域延伸以便向P-η结提供均匀的电流注入。“对于III族氮化物器件而言，难于实现在制造工艺中结合低光吸收和低接触电阻率。例如，Ag形成良好的P型欧姆接触并且非常具有反射性，但是遭受与III族氮化物层的差的粘附以及在潮湿环境中对于电迁移的易感性，这可能导致灾难性器件故障。Al适度地反射，但是不形成到P型III族氮化物材料的良好欧姆接触，而其他元素金属相当程度地吸收(可见波长条件下每次通过>25%的吸收)。一种可能的解决方案是使用多层接触，其包括非常薄的半透明欧姆接触，连同充当电流散布层的厚反射层。在欧姆层与反射层之间包括可选的阻挡层。P型多层接触的一个实例是Au/NiOx/Al。该金属化方案的典型厚度是30/100/1500A。类似地，适当的η型GaN多层接触是典型厚度为30/1500A的Ti/Al。由于P电极反射率是提取效率中的主导因素，因而在可制造性的设计中必须不损害P电极反射率。
技术实现思路
本专利技术的目的是在反射接触中包括薄的透明电流散布层和透明绝缘材料。在一些实施例中，可以相对于具有反射金属接触的器件提高所述接触的反射率。本专利技术的实施例包括一种半导体结构，该半导体结构包括布置在η型区与P型区之间的III族氮化物发光层。布置在P型区上的接触包括与P型区直接接触的透明导电材料、反射金属层以及布置在透明导电层与反射金属层之间的透明绝缘材料。在透明绝缘材料中的多个开口中，透明导电材料与反射金属层直接接触。附图说明图I示出了在III族氮化物半导体结构上形成的包括导电层、透明绝缘或低损耗层以及反射层的接触。图2为包括具有开口的低损耗层的接触的部分的平面图。图3为接合到底座(mount)的LED的截面图。图4示出了在透明绝缘 材料中具有开口的接触，这些开口延伸到透明导电材料中并且具有成角度的侧壁。具体实施例方式LED的性能可以通过减少与P接触关联的光损耗而不增加使LED正向偏置所需的正向电压Vf来提高。包括通过全内反射而反射的电介质层的接触可以比其中唯一的反射材料为金属反射器的接触(例如上面描述的US6514782中的接触)更具反射性。可以将诸如氧化铟锡(ITO)之类的导电电介质层布置在P型材料与银P接触之间。在这样的双层中，ITO不必对电流散布产生贡献，并且可以最优化厚度以实现最高的反射比；例如，ITO可以为200nm厚。然而，ITO具有比用于光学反射率的最优值更高的折射率，并且可能在高电导率所需的厚度下吸收显著的光量。可替换地，可以将诸如Si02之类的非导电电介质布置在P型材料与银P接触之间。必须在非导电电介质中形成开口以便将银电连接到P型材料。这些开口必须被分隔成足够靠近在一起以便防止不良导电P型材料中的电流聚集。例如，开口可以为亚微米尺寸，这可能需要诸如抗蚀剂的电子束曝光或者全息之类的昂贵且困难的技术，或者使用纳米压印工具。此外，在电介质中蚀刻开口可能损坏暴露的P型材料，这可能降低在损坏的材料中形成的欧姆接触的效率。在本专利技术的实施例中，III族氮化物LED的p接触包括三层与P型半导体直接接触的薄导电层，布置在薄导电层上方的具有促进电接触的开口的低光损耗电介质层，以及透明电介质层上方的反射金属层。图I示出了依照本专利技术实施例的III族氮化物器件的部分。在图I中，在生长衬底(图I中未示出)上方生长包括η型区、发光或有源区以及P型区的半导体结构，所述生长衬底可以是任何适当的生长衬底并且典型地是蓝宝石或SiC。在衬底上方首先生长η型区22。η型区22可以包括不同成分和掺杂浓度的多个层，包括例如制备层，例如缓冲层或成核层，其可以是η型的或非有意掺杂的；释放层，其被设计为促进以后释放生长衬底或者在衬底移除之后使半导体结构变薄；以及η型或者甚至P型器件层，其针对为了使发光区高效发射光所期望的特定光或电特性而设计。在η型区22上方生长发光或有源区24。适当的发光区的实例包括单个厚或薄的发光层或者多量子阱发光区，该多量子阱发光区包括由阻挡层分离的多个薄或厚的量子阱发光层。例如，多量子阱发光区可以包括由阻挡物分离的多个发光层，每个发光层具有25Α或更小的厚度，每个阻挡物具有100Α或更小的厚度。在一些实施例中，器件中的每个发光层的厚度比50Α更厚。在发光区24上方生长p型区26。与η型区类似，p型区可以包括不同成分、厚度和掺杂浓度的多个层，包括非有意掺杂的层或η型层。在P型区26上方形成薄导电层28。薄导电层28可以是例如银、铝或诸如ΙΤ0、氧化镍、ZnO之类的导电电介质或者任何其他适当的半透明导电材料。银导电层28可以例如在一些实施例中介于O. 5nm厚与2nm厚之间,在一些实施例中介于2nm厚与8nm厚之间，并且在一些实施例中为IOnm厚。为透明导电氧化物的导电层28可以更厚。例如，ITO导电层28的电阻率可能是银的100倍，因而需要厚度为银导电层28的100倍的ITO导电层28。将电流散布若干微米可能需要例如200nm厚的ITO导电层28。导电层28的材料和厚度可以被选择成使得电流在导电层28中散布例如10微米。在一些实施例中，将薄导电层28形成为一组小区，而不是单个不间断的连续层。在一些实施例中，在P型区26的表面上蒸镀薄的银层，然后退火。在退火期间，银倾向于从连续平坦层聚结成更厚的离散区网络。例如，可以将 10埃的银蒸镀到P型区26上。在退火之后，银区可以为例如大约200埃长和大约200埃厚。银区可以例如在一些实施例中分开高达I微米并且在一些实施例中分开高达500nm,使得在一些实施例中p型区26的小于10%的表面覆盖有银。在一些实施例中，可以形成平坦的薄导电层28，然后蚀刻以便形成一组小区。在一些实施例中，在银沉积期间，加热所述结构以便促进银迁移并且聚结成更厚的离散区网络。在导电层28本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE埃普勒，AJF戴维德，
申请(专利权)人：飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：