專利名稱：Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，具體而言，涉及具有穿過(guò) 該器件的孔洞的立式in族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，更具體而言，涉及立 式ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的電極結(jié)構(gòu)。
所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件是指包含由Al(x)Ga(y)In(1.x.y)N (05x3, 0SyS1, (^x+y^l)構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體層的如發(fā)光二極管等發(fā)光
器件，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件可進(jìn)一步包含由其他族元素構(gòu)成
的材料(如SiC、 SiN、 SiCN和CN)以及由這些材料制成的半導(dǎo)體層。
背景技術(shù)：
圖i是描述常規(guī)m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的視圖。該
III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含襯底100、外延生長(zhǎng)在襯底100上的緩 沖層200、外延生長(zhǎng)在緩沖層200上的n型氮化物半導(dǎo)體層300、外延生 長(zhǎng)在n型氮化物半導(dǎo)體層300上的有源層400、外延生長(zhǎng)在有源層400上 的p型氮化物半導(dǎo)體層500、形成在p型氮化物半導(dǎo)體層500上的p側(cè)電 極600、形成在p側(cè)電極600上的p側(cè)焊盤700、形成在通過(guò)臺(tái)面刻蝕p 型氮化物半導(dǎo)體層500和有源層400而暴露的n型氮化物半導(dǎo)體層300 上的n側(cè)電極800以及保護(hù)膜900。
在襯底IOO的情況中，GaN襯底可以用作同質(zhì)襯底，而藍(lán)寶石襯底、 SiC襯底或Si襯底可以用作異質(zhì)襯底。不過(guò)，任何類型的能夠在其上生 長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體層的襯底都可以使用。在使用SiC襯底的情況中，可以 在SiC襯底側(cè)形成n側(cè)電極800。
外延生長(zhǎng)在襯底100上的氮化物半導(dǎo)體層大多通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣 相淀積(MOCVD)來(lái)生長(zhǎng)。
緩沖層200具有克服異質(zhì)襯底100與氮化物半導(dǎo)體層之間的晶格常
數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異的作用。美國(guó)5122845號(hào)專利公幵了一種在 38(TC 800。C時(shí)在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)厚度為100人 500人的A1N緩沖層 的工藝。此外，美國(guó)5290393號(hào)專利提出了一種在20(TC 90(rC時(shí)在藍(lán) 寶石襯底上生長(zhǎng)厚度為10人 5000人的Al(x)Ga(1—X)N (0^Kl)緩沖層的工 藝。另夕卜，PCTWO/05/053042號(hào)公報(bào)提出了一種在60(TC 99(rC時(shí)生長(zhǎng) SiC緩沖層(種子層)并在其上生長(zhǎng)Ir^)Ga(k)N((Kx^l)的工藝。
在n型氮化物半導(dǎo)體層300中，至少n側(cè)電極800形成區(qū)(n型接 觸層)摻有摻雜劑。優(yōu)選的是，n型接觸層由GaN制成并摻有Si。美國(guó) 5733796號(hào)專利公開了一種通過(guò)調(diào)節(jié)Si和另一種源材料的混合比來(lái)以目 標(biāo)摻雜濃度摻雜n型接觸層的工藝。
有源層400通過(guò)電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生了光量子(光)。通常，有源 層400含有In(x)Ga(1.x)N ((KxSl)并且具有單或多量子阱層。PCT WO02/021121號(hào)公報(bào)提出了一種在多個(gè)量子阱層和阻擋層的某些部分進(jìn) 行摻雜的工藝。
p型氮化物半導(dǎo)體層500摻有如Mg等合適的摻雜劑，并可通過(guò)激活 法而具有p型導(dǎo)電性。美國(guó)5247533號(hào)專利教導(dǎo)了一種通過(guò)電子束照射 來(lái)激活p型氮化物半導(dǎo)體層的工藝。此外，美國(guó)5306662號(hào)專利展示了 一種通過(guò)在高于40(TC時(shí)退火來(lái)激活p型氮化物半導(dǎo)體層的工藝。PCT WO 05/022655號(hào)公報(bào)提出了一種不采用激活法而使p型氮化物半導(dǎo)體層 具有p型導(dǎo)電性的工藝，其中將氨和肼類源材料一起用作生長(zhǎng)該P(yáng)型氮 化物半導(dǎo)體層的氮前體。
可設(shè)置透光性電極600以促進(jìn)對(duì)整個(gè)p型氮化物半導(dǎo)體層500的電 流供給。美國(guó)5563422號(hào)專利公開了一種有關(guān)由Ni和Au組成并且形成 在p型氮化物半導(dǎo)體層的幾乎整個(gè)表面上的與該p型氮化物半導(dǎo)體層歐 姆接觸的透光性電極的工藝。此外，美國(guó)6515306號(hào)專利提出了一種在p 型氮化物半導(dǎo)體層上形成n型超晶格層并在其上形成由ITO制成的透光 性電極的工藝。
同時(shí)，透光性電極600可以形成得較厚，使其不是透光而是將光反 射至襯底IOO。此工藝稱作倒裝芯片(flip chip)工藝。美國(guó)6194743號(hào)
專利教導(dǎo)了一種有關(guān)包含厚度超過(guò)20 nm的Ag層、覆蓋該Ag層的擴(kuò)散 阻擋層和含有Au和Al且覆蓋該擴(kuò)散阻擋層的結(jié)合層的電極結(jié)構(gòu)的工藝。
可設(shè)置用于電流供給和外部接線的p側(cè)悍盤700和n側(cè)電極800。 美國(guó)5563422號(hào)專利提出了一種形成具有Ti和Al的n側(cè)電極的工藝，而 美國(guó)565243 4號(hào)專利提出了一種通過(guò)除去透光性電極的某些部分使p側(cè) 焊盤直接接觸p型氮化物半導(dǎo)體層的工藝。
保護(hù)膜900可以由SiO2制成，也可以省去。
同時(shí)，n型氮化物半導(dǎo)體層300或p型氮化物半導(dǎo)體層500可以構(gòu) 造為單層或多層。PCTWO 00/010595號(hào)公報(bào)公開了一種加入超晶格結(jié)構(gòu) 并以各種方式在該超晶格中改變氮化物半導(dǎo)體層的摻雜濃度或者改變 Al(x)Ga(y)In(1-x—y)N的組成的工藝。
一般來(lái)說(shuō)，在III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的情況中，襯底100大多 由藍(lán)寶石制成。因?yàn)樗{(lán)寶石襯底是電流絕緣體，所以將供給電流的電極 安置在該器件的水平方向上的一側(cè)。有源層400產(chǎn)生的一些光向外射出， 從而影響外量子效率，不過(guò)其余的光被限制在藍(lán)寶石襯底100和氮化物 半導(dǎo)體層內(nèi)，并以熱的形式消失。另外，由于電流沿水平方向施加，所 以電流密度在該發(fā)光器件中不平衡，這對(duì)該器件的性能具有不利影響。
因此，己對(duì)通過(guò)在藍(lán)寶石襯底100上生長(zhǎng)多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層來(lái)制 造具有立式電極結(jié)構(gòu)的高效發(fā)光器件以及除去藍(lán)寶石襯底100的工藝進(jìn) 行了許多研究。通常， 一種利用激光的方法被用作除去藍(lán)寶石襯底100 的方法。當(dāng)激光束照射到藍(lán)寶石襯底100的下部時(shí)，藍(lán)寶石襯底100不 是吸收而是透過(guò)激光束。正相反，氮化物半導(dǎo)體層吸收激光束，從而使 得III族元素和氮元素相互分離。由于用作主要III族元素的Ga在常溫保 持液態(tài)，所以藍(lán)寶石襯底100和氮化物半導(dǎo)體層相互分離。然而，根據(jù) 該利用激光的方法，在照射激光束的同時(shí)，產(chǎn)生了高溫?zé)崃?，?duì)該器件 造成不利影響。而且，氮化物半導(dǎo)體層可能由于藍(lán)寶石襯底100與氮化 物半導(dǎo)體層之間的應(yīng)力而被破壞。
圖2是描述本申請(qǐng)人擁有權(quán)利的立式m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件
(韓國(guó)專利申請(qǐng)2006-35149號(hào))的一個(gè)實(shí)例的視圖。該III族氮化物半導(dǎo)
體發(fā)光器件包含其中形成有溝槽110的藍(lán)寶石襯底100、緩沖層200、 n型氮化物半導(dǎo)體層300、通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光的有源層400、 p型氮化物半導(dǎo)體層500、 p側(cè)電極600和p側(cè)焊盤700。沿溝槽110在 多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層200、 300、 400和500中形成開口 910。第一n側(cè)電 極800a穿過(guò)開口 910與n型氮化物半導(dǎo)體層300電接觸，第二 n側(cè)電極 800b穿過(guò)溝槽110與n型氮化物半導(dǎo)體層300電接觸，從而構(gòu)成該立式 發(fā)光器件。此處，第一n側(cè)電極800a可以省去。
與溝槽110相對(duì)應(yīng)的開口 910可以通過(guò)在抑制側(cè)向生長(zhǎng)的條件下生 長(zhǎng)多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層200、 300、 400和500來(lái)形成。例如，對(duì)于n型 氮化物半導(dǎo)體層300，分別供給365 sccm的TMGa、 11 slm的NH3和8.5 slm的SiH4，在1050。C的生長(zhǎng)溫度、3xlO力cm3的摻雜濃度和300 500 torr
(托)的壓力下進(jìn)行處理，從而生長(zhǎng)出具有開口 910的4 pm的GaN層
(此時(shí)，使用直徑為30pm的圓形溝槽110)。
同時(shí)，由于開口 910形成在該發(fā)光器件的上部，為了平穩(wěn)地供應(yīng)電 流，所以必須考慮開口 910來(lái)適當(dāng)?shù)夭贾胮側(cè)焊盤700和/或從中伸出的 分支電極。
此外，由于溝槽110和開口 910穿過(guò)該發(fā)光器件，所以應(yīng)位于該發(fā) 光器件的下部的如環(huán)氧樹脂等材料在封裝時(shí)可能上升至該發(fā)光器件的上 部。
另外，在該發(fā)光器件中形成有第一 n側(cè)電極800a和第二 n側(cè)電極 800b的情況中，其電接觸的不穩(wěn)定可能引起漏電和電流密度的不平衡
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
因此，完成了本發(fā)明以克服背景技術(shù)中出現(xiàn)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的 一個(gè)目的是提供一種能夠解決上述問(wèn)題的立式III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于立式III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器 件的電極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種具有利用鍍層的電極結(jié)構(gòu)的立式HI 族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。 技術(shù)方案
至此，本申請(qǐng)人提供了如權(quán)利要求1 36所述的發(fā)明。 有益效果
根據(jù)本發(fā)明，不僅可以解決具有兩個(gè)位于一側(cè)的電極的發(fā)光器件的 問(wèn)題，而且可以解決通過(guò)除去襯底所形成的立式發(fā)光器件的問(wèn)題。


圖1為描述常規(guī)ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的視圖2為描述本申請(qǐng)人擁有權(quán)利的立式III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件 (韓國(guó)專利申請(qǐng)2006-35149號(hào))的一個(gè)實(shí)例的視圖3為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的視
圖4為描述電鍍工藝的示意圖5 8為顯示本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的輔助金屬電 極的照片；
圖9為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的俯視
圖10為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的一個(gè)實(shí)例的視圖11為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的另一個(gè)實(shí)例的視圖12為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖13為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖14為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖15和16為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極 結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)例的視圖17 19為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極 結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)例的視圖20為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的另一個(gè)實(shí)例的
視圖21 23為顯示本發(fā)明的保護(hù)膜的SEM照片； 圖24為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的又一個(gè)實(shí)例的 視圖；和
圖25和26為出于說(shuō)明目的的、當(dāng)溝槽被過(guò)度填充時(shí)拍攝的SEM照片。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖3為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的視 圖。該III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含其中形成有溝槽91的襯底10、 外延生長(zhǎng)在襯底10上的緩沖層20、外延生長(zhǎng)在緩沖層20上的n型氮化 物半導(dǎo)體層30、外延生長(zhǎng)在n型氮化物半導(dǎo)體層30上的通過(guò)電子和空穴 的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光的有源層40、外延生長(zhǎng)在有源層40上的p型氮化物半導(dǎo) 體層50、形成在p型氮化物半導(dǎo)體層50上的作為透光性電極的p側(cè)電極 60、形成在p側(cè)電極60上的p側(cè)焊盤70、形成在通過(guò)開口 90而暴露的 n型氮化物半導(dǎo)體層30上的第一 n側(cè)電極81、穿過(guò)溝槽91與n型氮化 物半導(dǎo)體層30電接觸的第二 n側(cè)電極82以及形成在第一 n側(cè)電極81和 第二 n側(cè)電極82的外壁的輔助金屬電極80。
使用波長(zhǎng)為355nm的激光來(lái)形成襯底10中的溝槽91。在激光聚焦 的狀態(tài)中，可以形成直徑為幾微米至幾百微米的圓形、橢圓形或多邊形 的溝槽91。此外，通過(guò)激光的能量可以將溝槽91的深度調(diào)節(jié)為幾微米至 幾百微米。溝槽91可以形成為穿過(guò)襯底10。
用于形成溝槽91的激光為使用摻釹氧化釔作為活性介質(zhì)的波長(zhǎng)為
532nm的二極管泵浦固態(tài)(DPSS)激光器。激光的輸出功率為10W(10 100 KHz)，其鉆孔速度為20 50孔/秒。
所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層包括外延生長(zhǎng)在緩沖層20上的n型 氮化物半導(dǎo)體層30、通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光的有源層40和p型 氮化物半導(dǎo)體層50，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層通過(guò)控制如生長(zhǎng)溫度、 生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)壓力等生長(zhǎng)條件在沒(méi)有側(cè)向生長(zhǎng)的情況下進(jìn)行生長(zhǎng)。在 抑制側(cè)向生長(zhǎng)的生長(zhǎng)條件中生長(zhǎng)的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層中，形成開始于 襯底10的溝槽91處的開口 90。作為備選，在生長(zhǎng)多個(gè)III族氮化物半導(dǎo) 體層覆蓋溝槽91后，可以通過(guò)刻蝕在其中形成開口 90。
在p型氮化物半導(dǎo)體層50上形成p側(cè)電極60之后，進(jìn)行使n型氮 化物半導(dǎo)體層30暴露的工序。干法刻蝕和/或濕法刻蝕用于使n型氮化物 半導(dǎo)體層30暴露。為了擴(kuò)大暴露的表面積，優(yōu)選將n型氮化物半導(dǎo)體層 30刻蝕為具有一個(gè)臺(tái)階。
在形成p側(cè)電極60之后，在p型氮化物半導(dǎo)體層50和p側(cè)焊盤60 上形成p側(cè)焊盤70。在此工序中，在暴露至開口 90的n型氮化物半導(dǎo)體 層30上形成第一n側(cè)電極81。第一n側(cè)電極81具有擴(kuò)大通向n型氮化 物半導(dǎo)體層30的電流供給的電極接觸面積的作用。
在形成p側(cè)焊盤70和第一 n側(cè)電極81之后，進(jìn)行拋光襯底10的背 面的工序。拋光工序至少進(jìn)行到襯底10的溝槽形成區(qū)，從而使開始于襯 底10的正面的溝槽91暴露。在拋光襯底10的背面的工序之后，形成第 二n側(cè)電極82。穿過(guò)溝槽91，在n型氮化物半導(dǎo)體層30下方形成第二n 側(cè)電極82。優(yōu)選的是，第二n側(cè)電極82形成在襯底IO的整個(gè)背面上， 起反射膜的作用。
至于電鍍，待鍍對(duì)象連接到負(fù)(-)端，而鍍材連接到正(+)端。此處， 所述鍍材為含有高導(dǎo)電性金屬離子(如Au、 Ag、 Cu禾QAl)的溶液。當(dāng) 向所述含有高導(dǎo)電性金屬離子的溶液施加電流時(shí)，在(-)端發(fā)生還原，在(+) 端發(fā)生氧化。由于連接到(-)端的待鍍對(duì)象的還原所致，該溶液中含有的 金屬離子構(gòu)成輔助金屬電極80。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用含有Cu離子的溶液形成輔助金屬電極80。
在電鍍工序的條件中，為了促進(jìn)溝槽91中的鍍覆，晶片和鍍材被安置為
相互齊平。此外，為了使鍍層均勻，如圖4所示，通過(guò)磁條在容器中產(chǎn)
生湍流。
在輔助金屬電極80的形成中，在電鍍工序中施加盡可能最低電流以 改善輔助金屬電極80的膜質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明，施加150mA的電流，輔 助金屬電極80以每分鐘約1700人形成。
由于形成了輔助金屬電極80，所以由第一 n側(cè)電極81的厚度較小 引起的電流沖擊所導(dǎo)致的熱問(wèn)題和電接觸問(wèn)題能夠通過(guò)比較容易的電鍍 而得到解決，并且該器件的可靠性能夠得到改善。而且，由于在形成第 二 n側(cè)電極82之后通過(guò)電鍍形成了輔助金屬電極80，所以第一 n側(cè)電極 81和第二 n側(cè)電極82相互穩(wěn)定地接觸，從而改善電學(xué)特性。
圖5 8為顯示本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的輔助金屬電 極的照片。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)輔助金屬電極80進(jìn)行了觀察。 圖5顯示整個(gè)輔助金屬電極80，圖6顯示形成在第一 n側(cè)電極上的輔助 金屬電極80，圖7顯示形成在第二n側(cè)電極上的輔助金屬電極80，圖8 顯示形成在溝槽中的輔助金屬電極80。形成在第一 n側(cè)電極上的輔助金 屬電極80的厚度為約4.4 pm，而形成在溝槽中的輔助金屬電極80的厚 度為約2.8 (rni。
優(yōu)選的是，輔助金屬電極80的厚度為1 10 pm。如果輔助金屬電 極80的厚度低于1 |im，則該電極的每單位面積的電流值太低而無(wú)法改善 電接觸特性。反之，如果輔助金屬電極80的厚度超過(guò)10pm，則在切割 和分離該器件的工序中可能出現(xiàn)諸如輔助金屬電極80的分離等機(jī)械加工 缺陷。
圖9為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例的俯視 圖。該發(fā)光器件是具有16個(gè)開口 90的1000 pm x 1000 pm的大面積器件。 此處，p側(cè)焊盤70和從中伸出的分支電極圍繞著開口 90。
根據(jù)本發(fā)明，由于在該III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的上部形成了開 口卯，所以必須考慮開口 90來(lái)布置p側(cè)焊盤70和分支電極。
圖10為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu)
的一個(gè)實(shí)例的視圖。在該m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件中， 一個(gè)開口 90
位于中心，在開口90中形成n側(cè)電極81和82。 p側(cè)焊盤70具有圍繞開 口 90的"["狀分支電極71。從穿過(guò)開口 90而形成的n側(cè)電極81和82 處供給的電子流和從p側(cè)焊盤70處供給的空穴得到促進(jìn)，從而提高具有 立式電極結(jié)構(gòu)的該發(fā)光器件的亮度。由于設(shè)有p側(cè)焊盤70和"["狀分支 電極71，所以空穴可以平穩(wěn)地供給至遠(yuǎn)離p側(cè)焊盤70的p型氮化物半導(dǎo) 體層，從而有效地施加電流。也就是說(shuō)，與具有高電子遷移率的n型氮 化物半導(dǎo)體層不同，在具有低空穴遷移率的p型氮化物半導(dǎo)體層的情況 中，重要的是引入電流擴(kuò)展層以改善電流供給特性，并且成型和布置p 側(cè)焊盤70和分支電極71。
圖11為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的另一個(gè)實(shí)例的視圖。作為圖IO的改進(jìn)例，"["狀的分支電極71具有柔 和的曲線。與圖10的實(shí)例相比，該分支電極71相對(duì)較短從而較少覆蓋 發(fā)光部A，這產(chǎn)生了有益效果。
圖12為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖。分支電極71形成為閉環(huán)狀以完全地包圍其中形成 n側(cè)電極81和82的開口90。而且，分支電極71形成于該發(fā)光器件的邊 緣部分，從而高效地將電流供給至整個(gè)發(fā)光器件。形成為閉環(huán)狀以包圍 開口 90的分支電極71可以以矩形結(jié)構(gòu)、圓形結(jié)構(gòu)以及曲線與直線的組 合結(jié)構(gòu)實(shí)施。
圖13為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖，具體而言，顯示了分支電極71的位置和形狀，該 分支電極71處于其中形成有n側(cè)電極81和82的開口 90形成在該發(fā)光 器件的非中心部分的狀態(tài)。當(dāng)開口 90位于該發(fā)光器件的非中心部分時(shí)， 該分支電極71形成為狀從而高效地施加電流。由于形成在發(fā)光區(qū)A 中的該分支電極71占較小的面積，所以它不會(huì)引起該發(fā)光器件的亮度下 降。
圖14為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極結(jié)構(gòu) 的又一個(gè)實(shí)例的視圖。其中形成有n側(cè)電極81和82的開口 90位于該發(fā)
光器件的一側(cè)的邊緣部分。在此情況中，在與接近開口 90的那側(cè)相反的
一側(cè)的邊緣部分處形成p側(cè)焊盤電極70，并且不設(shè)置分支電極。
圖15和16為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極 結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)例的視圖，具體而言，描述了處于該發(fā)光器件中形成了 多個(gè)開口 90的狀態(tài)下的p側(cè)焊盤70和分支電極71的位置和形狀。根據(jù) 該發(fā)光器件的尺寸，在該發(fā)光器件中形成多于一個(gè)的開口 90。在此情況 中，分支電極71形成為陣列形狀從而高效地將電流供給至該發(fā)光器件。 分支電極71的陣列形狀可以為四邊形、六邊形、菱形、三角形、梯形、 平行四邊形或者具有使分支電極71的面積最小的曲率的多邊形。圖15 顯示了四邊形陣列形狀的分支電極71，而圖16顯示了六邊形陣列形狀的 分支電極71。在分支電極71的交點(diǎn)處形成一個(gè)以上的p側(cè)焊盤70從而 使電流供給最大化。
圖17 19為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極 結(jié)構(gòu)的又一個(gè)實(shí)例的視圖。當(dāng)圖15和16的陣列形狀的分支電極結(jié)構(gòu)在 發(fā)光區(qū)A中占較大面積時(shí)，形成分支電極71的金屬材料吸收有源層中產(chǎn) 生的光，這對(duì)該發(fā)光器件的發(fā)光效率有不利影響。在圖17 19的分支電 極結(jié)構(gòu)中，由于除去了形成閉環(huán)的分支電極71的一部分，所以減小了分 支電極71的面積并且正常供給電流，這產(chǎn)生了高發(fā)光效率。
圖20為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的另一個(gè)實(shí)例的 視圖。該III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含鍍?cè)跍喜?1中的保護(hù)膜83， 以防止在封裝時(shí)如環(huán)氧樹脂等放置在該發(fā)光器件下部的材料移動(dòng)到該發(fā) 光器件的上部。該保護(hù)膜83以形成圖5的輔助金屬電極的工序形成。
根據(jù)鍍覆方法，鉑或含磷銅(P: 0.04% 0，06%)用作陽(yáng)極，待鍍晶 片用作陰極。硫酸類溶液用作電解液。該電鍍液可以選自常用電鍍液， 或者直接進(jìn)行配制。電鍍溫度保持在25'C。如果該溫度超過(guò)3(TC，則鍍 面粗糙化。電流密度調(diào)節(jié)至1 A/dm2 4 A/dm2。如果電流密度低于1 A/dm2，則電鍍速度和電鍍均勻性降低。如果電流密度高于4 A/dm2，則 電鍍速度提高，但是表面粗糙化并且粘著性減弱。根據(jù)鍍層厚度沉積的 鍍覆金屬的量計(jì)為(體積x密度)。至此，可以通過(guò)根據(jù)鍍覆次數(shù)補(bǔ)償電解
液的方法來(lái)保持鍍覆均勻性。通常，選擇金屬粘著性和導(dǎo)電性良好的Au、
Ag和Cu中的一種或多種來(lái)形成保護(hù)膜83。優(yōu)選的是，保護(hù)膜83的厚 度為1 pm 15^im。如果保護(hù)膜83 (即輔助金屬電極80)太薄，則每電 極單位面積的電流值太低而不能改善接觸特性。如果保護(hù)膜83太厚，則 在如切片等發(fā)光器件的分離中出現(xiàn)諸如鍍覆金屬的分離等機(jī)械加工缺 陷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，電解質(zhì)溫度保持在約24。C，將2 A/dn^的 電流施加至2英寸的晶片，并調(diào)節(jié)電鍍時(shí)間，從而以每分鐘約0.2pm的 速度得到10 14 )am的厚度。該電鍍工序進(jìn)行一次。情況需要時(shí)，該電 鍍工序可以進(jìn)行兩次以上。在前一情況下，在多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層20、 30、 40和50附近形成薄盤狀保護(hù)膜，而在后一情況下，在低得多的部位 形成保護(hù)膜。
圖21 23為顯示本發(fā)明的保護(hù)膜的SEM照片。圖21為從上方拍攝 的厚度為約0.5 pm的保護(hù)膜的截面的照片。由于隨電鍍時(shí)間的流逝電解 液沿側(cè)向擴(kuò)展而不是沿向上的方向擴(kuò)展，所以位于在溝槽之上的氮化物 半導(dǎo)體層處的側(cè)向鍍覆幾率升高。結(jié)果，如圖22所示，在位于該溝槽之 上的氮化物半導(dǎo)體層下方形成薄盤狀的保護(hù)膜。同時(shí)，如圖23所示，當(dāng) 該電鍍工序停止和重新開始時(shí)，在該溝槽的中間形成薄盤狀保護(hù)膜。
圖24為描述本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的又一個(gè)實(shí)例的 視圖。與圖2和3的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件不同，該III族氮化物 半導(dǎo)體發(fā)光器件包含在形成第二 n側(cè)電極82之前通過(guò)電鍍形成的、用于 填充溝槽91的輔助金屬電極80，以及在該電鍍之后形成的第二n側(cè)電極 82。在此構(gòu)成中，由于僅第二n側(cè)電極82位于該發(fā)光器件的底面，所以 附加至襯底的電極厚度降低，這簡(jiǎn)化了單元發(fā)光器件的分離。輔助金屬 電極80起圖20的保護(hù)膜83的作用，可以以相同方式形成。
圖25和26為出于說(shuō)明目的的、當(dāng)溝槽被過(guò)度填充時(shí)拍攝的SEM照 片。輔助金屬電極80填充在該溝槽中。
權(quán)利要求
1. 一種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含襯底，所述襯底包括第一面和與所述第一面相反的第二面，從所述第一面至所述第二面形成溝槽；多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層包括緩沖層、n型III族氮化物半導(dǎo)體層、有源層和p型III族氮化物半導(dǎo)體層，所述緩沖層生長(zhǎng)在其中形成有所述溝槽的所述襯底的第一面上，所述n型III族氮化物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)在所述緩沖層上，所述有源層外延生長(zhǎng)在所述n型III族氮化物半導(dǎo)體層上，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光，所述p型III族氮化物半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)在所述有源層上；形成在所述p型III族氮化物半導(dǎo)體層上的p側(cè)電極和p側(cè)焊盤；所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層具有通過(guò)形成在所述襯底的第一面中的所述溝槽而產(chǎn)生的開口；穿過(guò)所述開口在所述n型III族氮化物半導(dǎo)體層處形成的第一n側(cè)電極，和穿過(guò)經(jīng)拋光所述襯底的第二面而暴露的所述溝槽在所述n型III族氮化物半導(dǎo)體層處形成的第二n側(cè)電極，所述第一n側(cè)電極和所述第二n側(cè)電極相互電接觸；和在所述第一n側(cè)電極和所述第二n側(cè)電極的外壁處形成的輔助金屬電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述 輔助金屬電極通過(guò)電鍍形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述 第一 n側(cè)電極與所述p側(cè)焊盤同時(shí)形成。
4. 如權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述 輔助金屬電極為選自由Au、 Ag、 Cu和Al組成的組中的一種金屬。
5. 如權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述 輔助金屬電極的厚度為1 pm 10pm。
6. 如權(quán)利要求1所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二n側(cè)電極形成在整個(gè)襯底上，起反射膜的作用。
7. —種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包含襯底；和多個(gè)m族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)在所述襯底上，由第一 m族氮化物半導(dǎo)體層、第二 ni族氮化物 半導(dǎo)體層和有源層組成，所述第一 m族氮化物半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電性， 所述第二 m族氮化物半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電性不同的第二導(dǎo)電 性，所述有源層位于所述第一 in族氮化物半導(dǎo)體層與所述第二 in族氮 化物半導(dǎo)體層之間，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光； 所述m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含孔洞，所述孔洞從所述襯底連接至所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層；和鍍層，所述鍍層位于所述孔洞中，并且電連接至所述第一III族氮化 物半導(dǎo)體層。
8. 如權(quán)利要求7所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含穿過(guò)所述孔洞從所述襯底側(cè)電連接至所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體 層的電極，所述鍍層形成在所述電極上。
9. 如權(quán)利要求7所述的in族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含第一電極，所述第一電極穿過(guò)所述孔洞從所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層側(cè)電連接至所述第一m族氮化物半導(dǎo)體層；和第二電極，所述第二電極穿過(guò)所述孔洞從所述襯底側(cè)電連接至所述第一in族氮化物半導(dǎo)體層，所述鍍層形成為連接所述第一電極和所述第二電極。
10. —種ni族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含襯底；和多個(gè)m族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)in族氮化物半導(dǎo)體 層生長(zhǎng)在所述襯底上，由第一 in族氮化物半導(dǎo)體層、第二 ni族氮化物 半導(dǎo)體層和有源層組成，所述第一 in族氮化物半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電性， 所述第二 m族氮化物半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電性不同的第二導(dǎo)電性，所述有源層位于所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第二 III族氮 化物半導(dǎo)體層之間，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光， 所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含孔洞，所述孔洞開始于所述襯底并穿過(guò)所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層；第一電極，所述第一電極穿過(guò)所述孔洞從所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層側(cè)電連接至所述第一III族氮化物半導(dǎo)體層；第二電極，所述第二電極穿過(guò)所述孔洞從所述襯底側(cè)電連接至所述第一m族氮化物半導(dǎo)體層；和輔助電極，所述輔助電極用于連接所述第一電極和所述第二電極。
11. 如權(quán)利要求io所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述輔助電極為電鍍層。
12. 如權(quán)利要求10所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含形成在所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層上的透光性電極。
13. 如權(quán)利要求io所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電極形成在所述襯底的整個(gè)表面上。
14. 如權(quán)利要求13所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第二電極為反射膜。
15. —種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含襯底；多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)在 所述襯底上，由第一 m族氮化物半導(dǎo)體層、第二 in族氮化物半導(dǎo)體層 和有源層組成，所述第一m族氮化物半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電性，所述第 二III族氮化物半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電性不同的第二導(dǎo)電性，所述 有源層位于所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第二 in族氮化物半導(dǎo) 體層之間，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光；至少一個(gè)孔洞，所述至少一個(gè)孔洞穿過(guò)所述襯底和所述多個(gè)III族氮 化物半導(dǎo)體層；焊盤電極，所述焊盤電極與所述第二III族氮化物半導(dǎo)體層電接觸；和從所述焊盤電極伸出的分支電極。
16. 如權(quán)利要求15所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含位于所述襯底側(cè)的穿過(guò)所述至少一個(gè)孔洞與所述第一 III族氮化 物半導(dǎo)體層電接觸的電極。
17. 如權(quán)利要求15所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含電流擴(kuò)展層，所述電流擴(kuò)展層位于所述第二 III族氮化物半導(dǎo)體 層與所述焊盤電極和所述分支電極之間。
18.如權(quán)利要求15所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述分支電極形成閉環(huán)。
19. 如權(quán)利要求15所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述分支電極形成閉環(huán)和指狀物。
20. 如權(quán)利要求15所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含多個(gè)孔洞，其中，所述分支電極形成至少一個(gè)閉環(huán)。
21. —種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含襯底；和多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體 層生長(zhǎng)在所述襯底上，由第一III族氮化物半導(dǎo)體層、第二III族氮化物 半導(dǎo)體層和有源層組成，所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電性， 所述第二 III族氮化物半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電性不同的第二導(dǎo)電 性，所述有源層位于所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第二 III族氮 化物半導(dǎo)體層之間，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光，所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含孔洞，所述孔洞穿過(guò)所述襯底和所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，位 于所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的非中心部分；和焊盤電極，所述焊盤電極與所述第二III族氮化物半導(dǎo)體層電接觸。
22. 如權(quán)利要求21所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含位于所述襯底側(cè)的穿過(guò)所述孔洞與所述第一III族氮化物半導(dǎo)體 層電接觸的電極。
23. 如權(quán)利要求21所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所 述焊盤電極設(shè)置為不與所述孔洞重疊。
24. 如權(quán)利要求21所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含從所述焊盤電極伸出的分支電極。
25. —種m族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含襯底，其中形成有溝槽；多個(gè)m族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層形成在 所述襯底上，并且包括用于通過(guò)復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光的有源層；開口 ，所述開口沿所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層而形成在所述溝槽 上；禾口保護(hù)膜，所述保護(hù)膜用于阻斷與所述開口的連通。
26. 如權(quán)利要求25所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所 述保護(hù)膜為鍍膜。
27. 如權(quán)利要求25所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含穿過(guò)所述溝槽和所述開口而電連接至所述多個(gè)in族氮化物半導(dǎo) 體層的電極。
28. 如權(quán)利要求27所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含穿過(guò)所述開口而電連接至所述電極的附加電極。
29. 如權(quán)利要求25所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含位于所述襯底的相反側(cè)的電連接至所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體 層的電極。
30. 如權(quán)利要求28所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含位于所述襯底的相反側(cè)的電連接至所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體 層的焊盤，并且所述焊盤由所述附加電極形成。
31. —種III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含 襯底，其中形成有溝槽；多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層形成在所述襯底上，并且包括有源層和第一ni族氮化物半導(dǎo)體層，所述有源層用于通過(guò)復(fù)合而產(chǎn)生光，所述第一 III族氮化物半導(dǎo)體層位于所述襯底與 所述有源層之間；開口，所述開口沿所述多個(gè)in族氮化物半導(dǎo)體層而形成在所述溝槽上；第一電極，所述第一電極穿過(guò)所述溝槽而與所述第一 III族氮化物半 導(dǎo)體層電接觸；和第二電極，所述第二電極穿過(guò)所述第一電極而與所述第一 III族氮化 物半導(dǎo)體層電接觸。
32. 如權(quán)利要求31所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包含第三電極，所述第三電極穿過(guò)所述開口而與所述第一 m族氮化物半導(dǎo)體層電接觸。
33. 如權(quán)利要求31所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極填充所述溝槽。
34. 如權(quán)利要求33所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所 述第一電極是電鍍而成的。
35. 如權(quán)利要求34所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述發(fā)光 器件包含第三電極，所述第三電極穿過(guò)所述開口而與所述第一 in族氮化 物半導(dǎo)體層電接觸。
36. 如權(quán)利要求35所述的III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極與所述第三電極接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件，尤其是其電極結(jié)構(gòu)。所述III族氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件包含襯底、多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層和孔洞，所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層生長(zhǎng)在所述襯底上，由第一III族氮化物半導(dǎo)體層、第二III族氮化物半導(dǎo)體層和有源層組成，所述第一III族氮化物半導(dǎo)體層具有第一導(dǎo)電性，所述第二III族氮化物半導(dǎo)體層具有與所述第一導(dǎo)電性不同的第二導(dǎo)電性，所述有源層位于所述第一III族氮化物半導(dǎo)體層與所述第二III族氮化物半導(dǎo)體層之間，用于通過(guò)電子和空穴的復(fù)合來(lái)產(chǎn)生光，所述孔洞穿過(guò)所述襯底和所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101390225SQ200780006593
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者南起煉, 崔炳均, 李泰熙, 鄭賢敏, 金昌臺(tái), 金賢錫 申請(qǐng)人:艾比維利股份有限公司