專利名稱：發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。
背景技術(shù)：
最近，關(guān)注發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)光器件。由于LED能夠高效率地將電能 轉(zhuǎn)換為光能并且具有大約5年或更長的壽命，所以LED能夠顯著地減少能量消耗以及維 修和維護成本。在這方面，在下一代照明領(lǐng)域中LED受到關(guān)注。這樣的LED包括發(fā)光器件半導(dǎo)體層，其包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層以及第 二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，其中有源層根據(jù)施加給第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的電流產(chǎn)生光。同時，可以從藍(lán)寶石生長基板生長LED，并且發(fā)光半導(dǎo)體層被布置在圍繞藍(lán)寶 石生長基板的晶體c軸相互垂直相交的C(OOOl)平面上。包含在纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)中的對 稱元素表示III族氮化物基半導(dǎo)體的單晶體具有沿著c軸的自發(fā)極化。另外，如果纖鋅礦 晶體結(jié)構(gòu)是非中心對稱的晶體結(jié)構(gòu)，那么III族氮化物基半導(dǎo)體的單晶體可以額外地表現(xiàn) 出壓電極化。最近，III族氮化物基半導(dǎo)體的單晶體的生長技術(shù)采用終止于3族金屬極性表面 并且在c軸方向上生長的III族氮化物基半導(dǎo)體的單晶體。換言之，當(dāng)通過MOCVD或者 HVPE生長裝置來生長III族氮化物基半導(dǎo)體的單晶體時，與空氣接觸的表面表現(xiàn)III族金 屬極性，并且與用作生長基板的藍(lán)寶石基板接觸的表面表現(xiàn)氮極性。因此，如果同一電極材料，S卩，Ti/Al被堆疊在屬于III族金屬的具有鎵極性的氮 化鎵的表面和具有氮極性的氮化鎵的表面上，那么接觸界面根據(jù)熱處理溫度表現(xiàn)不同的 行為。同時，LED被分成橫向型LED和垂直型LED。在橫向型LED中，第一電極層
形成在具有III族金屬極性表面的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上。在垂直型LED中，第一電極層 形成在具有氮極性的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上。因此，當(dāng)在垂直型LED中與橫向型LED相類似地形成第一電極層時，不能夠形 成優(yōu)異的歐姆接觸界面，并且出現(xiàn)高驅(qū)動壓降，使得會發(fā)出大量的熱并且能夠減少LED 的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
[技術(shù)問題]實施例提供具有新穎的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。實施例提供能夠提高電氣特性的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。[技術(shù)解決方案]根據(jù)實施例，發(fā)光器件包括支撐基板；支撐基板上的晶圓結(jié)合層；晶圓結(jié)合層 上的電流擴展層；電流擴展層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層； 有源層上的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的表面改性層；以及表面改性層上
3的第一電極層。[有利效果]實施例提供具有新穎的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。實施例提供能夠提高電氣特性的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法。


圖1至圖5是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法的截面圖。
具體實施例方式在實施例的描述中，將理解的是，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另 一基板、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一墊、或者另一圖案“上”或“下”時，它可 以“直接”或“間接”在另一基板、層(或膜)、區(qū)域、墊、或圖案上，或者也可以存 在一個或多個中間層。已經(jīng)參考附圖描述了層的這樣的位置。為了方便或清楚起見，附圖中所示的每層的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示 意性繪制。另外，元件的尺寸沒有完全反映真實尺寸。圖1至圖5是示出根據(jù)實施例的發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法的截面圖。參考圖1，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20、有源層30、以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的 發(fā)光半導(dǎo)體層形成在生長基板10上，并且電流擴展層50和第一晶圓結(jié)合層60形成在第 二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40上。例如，生長基板10可以包括從由A1203、SiC> Si、A1N、GaN、AlGaN、玻璃、 以及GaAs組成的組中選擇的一個。盡管在附圖中未示出，但是緩沖層可以形成在生長基板10和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 20之間。緩沖層形成在生長基板10上以改進生長基板10和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20之間的 晶格匹配。例如，緩沖層可以包括從由InGaN、A1N、SiC> SiCN、以及GaN組成的組 中選擇的至少一個。通過諸如MOCVD和MBE的單晶生長方案可以在緩沖層上形成發(fā)光半導(dǎo)體層。 例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20可以包括摻雜有Si、Ge、Se、或者Te的GaN層或者AlGaN 層。有源層30可以包括未摻雜的InGaN層和未摻雜的GaN層，并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層 40可以包括摻雜有Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的GaN層或者AlGaN層。發(fā)光半導(dǎo)體層具有下述表面，該表面具有氮極性并且與生長基板10相對；并且 具有下述表面，該表面具有金屬極性并且與電流擴展層50相對。電流擴展層50可以包括表現(xiàn)出600nm或者更少的波長帶中的反射率的70%或者 更多的諸如Al、Ag、或者Rh的材料。電流擴展層50形成與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的歐姆接觸界面，使得在垂直方向上 能夠容易地注入電流。第一晶圓結(jié)合層60形成在電流擴展層50上，并且可以包括表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱性 和強的機械結(jié)合力的諸如Au、Ag、Cu、Pt、Pd、或者Al的材料。盡管未示出，但是超晶格結(jié)構(gòu)層可以形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40和電流擴展層 50之間。
超晶格結(jié)構(gòu)層與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40形成歐姆接觸界面使得在垂直方向上能夠 容易地注入電流。超晶格結(jié)構(gòu)層可以通過減少第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層40的摻雜物活化能來增 加空穴的有效濃度，或者可以通過帶隙工程引起量子力學(xué)隧道效應(yīng)。超晶格結(jié)構(gòu)層可以具有包括包含II、III、或者IV族元素的氮化碳或者氮化物的 多層結(jié)構(gòu)。組成超晶格結(jié)構(gòu)層的每層可以具有大約5nm或者更少的厚度。組成超晶格結(jié) 構(gòu)層的每層可以包括從由 InN、InGaN、InAIN、AlGaN、GaN、AlInGaN、A1N、SiC> SiCN、MgN、ZnN、以及SiN組成的組中選擇的至少一個，并且可以摻雜有Si、Mg、 或者Zn。例如，超晶格結(jié)構(gòu)層可以具有諸如InGaN/GaN、AlGaN/GaN、InGaN/GaN/ AlGaN、或者 AlGaN/GaN/InGaN 的多層結(jié)構(gòu)。另外，超晶格結(jié)構(gòu)層可以具有單層結(jié)構(gòu)。例如，超晶格結(jié)構(gòu)層可以包括摻雜有 N 型雜質(zhì)的 InGaN 層、GaN 層、AlInN 層、AlN 層、InN 層、AlGaN 層、或者 AlInGaN 層，或者可以包括摻雜有P型雜質(zhì)的InGaN層、GaN層、AlInN層、AlN層、InN層、 AlGaN 層、或者 AlInGaN 層。參考圖2，具有第二晶圓結(jié)合層70的支撐基板80被結(jié)合到第一晶圓結(jié)合層60的 上部分。在制備支撐基板80之后，第二晶圓結(jié)合層70形成在支撐基板80上，并且然后 被結(jié)合到第一晶圓結(jié)合層60。第二晶圓結(jié)合層70可以被省略，或者支撐基板80可以被 直接結(jié)合在第一晶圓結(jié)合層60的上部分上。與第一晶圓結(jié)合層60類似地，第二晶圓結(jié)合層70可以包括表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱性 和強的機械結(jié)合力的諸如Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Al的材料。支撐基板80 可以包括從由 A1203、SiC> Si、GaAs> Cu、Ni、NiCu、NiCr、
Nb、Au、Ta、Ti、以及金屬硅化物組成的組中選擇的至少一個。參考圖3和圖4，生長基板10與圖2的結(jié)構(gòu)分開。當(dāng)生長基板10與圖2的結(jié)構(gòu)分開時，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20被暴露到外部。在 這樣的情況下，具有氮極性的表面，即，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的氮(N)面被暴露。參考圖5，表面改性層90形成在具有氮極性的暴露表面的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20 上，并且第一電極層100形成在表面改性層90上。盡管如圖5中所示，表面改性層90和第一電極層100形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 20的整個表面上，但是表面改性層90和第一電極層100可以部分地形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo) 體層20上。表面改性層90形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層20的具有氮極性的表面上，使得第一電 極層100可以形成歐姆接觸界面。根據(jù)第一實施例，表面改性層90可以包括具有5nm或者更小的厚度的金屬化合 物。金屬化合物可以包括從由S、Se、Te、以及F組成的組中選擇的至少一個和從由In、 Mg、Al、Ga、以及La組成的組中選擇的至少一個的化合物。例如，表面改性層90包 括In2S3，并且第一電極層100可以具有ITO/Cr/Al/Ni/Au的堆疊結(jié)構(gòu)。根據(jù)第二實施例，表面改性層90可以包括包含Ga元素的金屬化合物。金屬化 合物可以包括從由氧化鎵、Ga-S、Ga-Se、以及Ga-Te組成的組中選擇的一個。例如， 表面改性層90包括Ga2O3，并且第一電極層100可以具有ITO/Cr/Al/Ni/Au的堆疊結(jié)構(gòu)。
根據(jù)第三實施例，表面改性層90可以包括其原子半徑大于Ga的原子半徑的金 屬，或者可以包括其原子半徑大于Ga的原子半徑的金屬的固溶體或者合金。其原子半 徑大于Ga的原子半徑的金屬可以包括Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Fe、Tc、Ru、Rh、Pd、 Ag、Cd、In、Sn、Sb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Bi,或者 La 基金屬。
例如，表面改性層90可以包括Rh (銠)，并且第一電極層100可以具有Cr/Al/Ni/Au的
堆疊結(jié)構(gòu)。通過電子束沉積、PVD (物理氣相沉積)、CVD (化學(xué)氣相沉積)、PLD (等離子 體激光沉積)、復(fù)式熱蒸鍍器、或者濺射可以形成表面改性層90和第一電極層100。例 如，可以在大約20°C至大約1500°C的溫度和大氣壓到10_12托的壓力的條件下形成表面改 性層90和第一電極層100。在已經(jīng)形成表面改性層90和第一電極層100之后，能夠在室中執(zhí)行熱處理工 藝。在大約100°C至大約800°C的溫度和真空或者大氣的條件下能夠執(zhí)行10秒鐘至三個 小時的熱處理工藝。被引入室中的氣體可以包括氮氣、氬氣、氦氣、氧氣、氫氣、以及 空氣中的至少一種。因此，能夠制造根據(jù)實施例的發(fā)光器件。根據(jù)實施例的發(fā)光器件，表面改性層90形成在具有氮極性的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 20上，使得能夠形成優(yōu)異的歐姆接觸界面。因此，能夠提高發(fā)光器件的電氣特性。盡管已經(jīng)描述本發(fā)明的示例性實施例，但是理解的是，本發(fā)明不應(yīng)限于這些示 例性實施例而是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在如下文的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范 圍內(nèi)進行各種變化和修改。[工業(yè)實用性] 實施例可用于被用作光源的發(fā)光器件。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 支撐基板；位于所述支撐基板上的晶圓結(jié)合層； 位于所述晶圓結(jié)合層上的電流擴展層； 位于所述電流擴展層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層； 位于所述有源層上的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 位于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的表面改性層；以及 位于所述表面改性層上的第一電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有下述表面 所述表面具有氮極性，同時與所述表面改性層相對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括位于所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述電 流擴展層之間的超晶格結(jié)構(gòu)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其中，所述超晶格結(jié)構(gòu)層具有包括包含II族元 素、III族元素、或者IV族元素的氮化碳或者氮化物的多層結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其中，所述超晶格結(jié)構(gòu)層具有包括InGaN/ GaN、AlGaN/GaN、InGaN/GaN/AlGaN、以及 AlGaN/GaN/InGaN 中的一種的多層結(jié) 構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述晶圓結(jié)合層包括第一晶圓結(jié)合層和第二晶圓結(jié)合層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其中，所述晶圓結(jié)合層包括Au、Ag、Al、Cu、 Pd、以及Pt中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述電流擴展層包括Al、Ag、以及Rh中 的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述表面改性層包括S、Se、Te、以及F 中的至少一種和In、Mg、Al、Ga、以及La中的至少一種的化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其中，所述表面改性層包括In2S3。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述表面改性層包括包含Ga的金屬化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬化合物包括氧化鎵、Ga-S、 Ga-Se>以及Ga-Te中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述表面改性層包括以下之一原子半 徑大于Ga的原子半徑的金屬、包括原子半徑大于Ga的原子半徑的金屬的合金、以及原 子半徑大于Ga的原子半徑的金屬的固溶體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光器件，其中，原子半徑大于Ga的原子半徑的金屬包 括從以下元素組成的組中選擇的至少一種Ge、Y、Zr、Nb、Mo、Fe、Tc、Ru、Rh、 Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Bi,以及 La。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其中，所述表面改性層和所述第一電極層部分 地形成在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的實施例，發(fā)光器件包括支撐基板；支撐基板上的晶圓結(jié)合層；晶圓結(jié)合層上的電流擴展層；電流擴展層上的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的有源層；有源層上的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上的表面改性層；以及表面改性層上的第一電極層。
文檔編號H01L33/14GK102017203SQ200980115885
公開日2011年4月13日 申請日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月2日
發(fā)明者宋俊午 申請人:Lg伊諾特有限公司