專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
III-V族氮化物半導(dǎo)體已經(jīng)被不同地應(yīng)用到諸如藍(lán)色和綠色發(fā)光二極管(LED) 的光學(xué)器件；諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、高電子遷移率晶體管(HEMT) 和異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HFET)的高速轉(zhuǎn)換器件；以及發(fā)光器件或顯示裝置的光源。氮化物半導(dǎo)體主要用于LED或激光二極管(LD)，并且已經(jīng)持續(xù)地進(jìn)行了研究，以 改善氮化物半導(dǎo)體的制造工藝或發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題實(shí)施例提供了一種包括隧道阻擋層的半導(dǎo)體發(fā)光器件。實(shí)施例提供了一種包括隧道阻擋層的半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述隧道阻擋層與發(fā)光結(jié) 構(gòu)并聯(lián)連接。技術(shù)方案實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括多個(gè)化合物 半導(dǎo)體層；絕緣層，所述絕緣層在發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面上；歐姆層，所述歐姆層在發(fā)光結(jié)構(gòu)下 和絕緣層的外表面上；第一電極層，所述第一電極層在發(fā)光結(jié)構(gòu)上；以及隧道阻擋層，所述 隧道阻擋層在第一電極層與歐姆層之間。實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括多個(gè)化合 物半導(dǎo)體層；絕緣層，所述絕緣層在發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面上；歐姆層，所述歐姆層在發(fā)光結(jié)構(gòu) 下以及在絕緣層的外表面上；隧道阻擋層，所述隧道阻擋層在歐姆層上；第一電極層，所述 第一電極層在發(fā)光結(jié)構(gòu)上，其中，第一電極層的一部分連接到隧道阻擋層；以及導(dǎo)電支撐構(gòu) 件，所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件在歐姆層下。有益效果實(shí)施例提供一種具有隧道阻擋層的半導(dǎo)體發(fā)光器件。實(shí)施例可以通過使用隧道阻擋層來保護(hù)半導(dǎo)體發(fā)光器件不受靜電放電(ESD)影 響。實(shí)施例通過將隧道阻擋層并聯(lián)連接到發(fā)光結(jié)構(gòu)的外部而不包括獨(dú)立的ESD保護(hù) 器件。實(shí)施例可以通過提供ESD向發(fā)光結(jié)構(gòu)外部的路徑來改善發(fā)光器件的可靠性。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。圖2是沿著圖1的A-A’截取的側(cè)截面圖。
圖3是沿著圖1的B-B，截取的側(cè)截面圖。圖4是示出圖1的等效電路的電路圖。圖5是圖1的電流和電壓的特性圖。圖6至15是示出根據(jù)該第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的工藝的圖。圖16是根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。圖17是根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。圖18是根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。圖19是根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參考本公開的實(shí)施例，其示例被示出在附圖中。在實(shí)施例的說明中，可以 參考附圖來描述每層的“上”或者“下”，并且每層的厚度也作為示例被說明，并且不限于附 圖的厚度。在實(shí)施例的說明中，可以明白，在層(或膜)、區(qū)域、圖案或組件被稱為在另一個(gè)襯 底、層(或膜)、區(qū)域或圖案“上”或“下”的情況下，“上”或“下”包括“直接”和“間接”的 所有含義。此外，將參考附圖來描述對(duì)于每層的“上”或“下”的任何引用。圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。圖2是沿著圖1的A-A’截 取的側(cè)截面圖。圖3是沿著圖1的B-B’截取的側(cè)截面圖。參見圖1至3，根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件100包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 110、有源層120、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、絕緣層140、歐姆層150、導(dǎo)電支撐構(gòu)件160、第一電 極層170和隧道阻擋層180。對(duì)第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110摻雜第一導(dǎo)電摻雜劑，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可以由諸 如III-V族化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體中的任何一種來形成，該III-V族化合物半導(dǎo)體是例如 GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110是N型半導(dǎo)體層 的情況下，第一導(dǎo)電摻雜劑是N型摻雜劑，并且N型摻雜劑包括Si、Ge、Sn、Se和Te。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110下形成有源層120，并且可以以單量子阱或多量子阱的 結(jié)構(gòu)來形成有源層120。可以通過3族和5族元素的化合物半導(dǎo)體來由InGaN阱層/GaN阻 擋層或AlGaN阱層/GaN阻擋層來形成有源層120。根據(jù)發(fā)光的波長(zhǎng)，由具有帶隙能量的材料形成有源層120。例如，在具有460nm到 470nm的藍(lán)光發(fā)射的情況下，有源層120具有InGaN阱層/GaN阻擋層，并且可以由單量子阱 或多量子阱的結(jié)構(gòu)形成。有源層120可以包括發(fā)出彩色光的材料，該彩色光是諸如具有藍(lán) 色波長(zhǎng)的光、具有紅色波長(zhǎng)的光和具有綠色波長(zhǎng)的光。導(dǎo)電覆層可以形成在有源層120上 和/或下。導(dǎo)電覆層包括AlGaN層。此外，其他半導(dǎo)體層可以被堆疊在有源層120上和/ 或下，但是半導(dǎo)體發(fā)光器件100不限于該實(shí)施例。至少一個(gè)第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130被形成在有源層120下，并且沿著有源層120的 底表面和側(cè)表面來形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以由對(duì)其摻雜第 二導(dǎo)電摻雜劑的半導(dǎo)體層形成，并且該半導(dǎo)體層可以由例如GaN、InN, A1N、InGaN, AlGaN, InAlGaN和AlInN的3族-5族的化合物半導(dǎo)體中的任何一種形成。在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層 130是P型半導(dǎo)體層的情況下，第二導(dǎo)電摻雜劑可以包括諸如Mg，Zn、Ca、Sr和Ba的P型摻
5雜劑。此外，可以在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130下形成N型半導(dǎo)體層(未示出)或P型半導(dǎo) 體層(未示出)?？梢砸訮型半導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110，并且可以以N型半導(dǎo)體 層來實(shí)現(xiàn)第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。在此，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半 導(dǎo)體層130可以用作發(fā)光結(jié)構(gòu)135，并且發(fā)光結(jié)構(gòu)135可以包括N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、 N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和P-N-P結(jié)構(gòu)中的任何一種。絕緣層140被形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外表面上。絕緣層140被形成在第一導(dǎo)電半 導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的外部上，并且切斷與其他層的電接觸。絕緣層140 包括 Si02、Si3N4、Al203、Si0x、SiOxNy 和 TiO2 中的至少一種，但是，第一 實(shí)施例不限于該材料。絕緣層140的另一端部142可以被擴(kuò)展到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的底部的一部 分，并且絕緣層140的一個(gè)端部141形成為暴露到芯片的下部。歐姆層150被形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體下以及在絕緣層140的外表面上，并且歐姆 層150與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130歐姆接觸。歐姆層150可以由具有良好的歐姆特性和低透 射率的金屬材料形成。例如，歐姆層150可以由Ag、Ag合金、Ni、Al、Al合金、Rh、Pd、Ir、 Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf的任何一種或多種材料的化合物形成，但是半導(dǎo)體發(fā)光器件100不 限于該實(shí)施例。歐姆層150的一個(gè)端部151被形成為暴露到芯片的上部外側(cè)。特定圖案的氧化物層可以被形成在歐姆層150與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130之間。例 如，氧化物層可以包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅 氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)和銻錫氧化 物(ATO)中的至少一種。在歐姆層150下形成導(dǎo)電支撐構(gòu)件160。導(dǎo)電支撐構(gòu)件160可以使用諸如銅、金和 載體晶片(例如，Si、Ge、GaAS、ZnO、SiC等)的材料而被形成為具有特定的厚度。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110上形成第一電極層170。第一電極層170包括第一焊盤 175、外部電極171和線電極171A。第一電極層170 可以包括 Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag 和 Au 中的至少一
個(gè)，但是第一實(shí)施例不限于該材料?？梢栽诘谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層110上形成至少一個(gè)第一焊盤175。在形成多個(gè)第一焊 盤175的情況下，第一焊盤175可以被設(shè)置成彼此分隔開?？梢砸原h(huán)狀形狀或多邊形形狀 來形成第一焊盤175，但是，第一實(shí)施例不限于該形狀。線電極171A以至少一個(gè)分支形狀從第一焊盤175分叉，并且可以以特定的圖案來 實(shí)現(xiàn)。例如，可以以直線形狀的圖案、曲線形狀的圖案、彎曲特定角度的圖案和相交的十字 形圖案來實(shí)現(xiàn)線電極171A的圖案。線電極171A電連接第一焊盤175和外部電極171。外部電極171電連接到線電極171A和/或第一焊盤175，并且被設(shè)置在器件的上 部的外部上。外部電極171被形成在隧道阻擋層180上，并且歐姆層150被形成在隧道阻擋層 180 下。外部電極171被設(shè)置為與歐姆層150電開路，并且隧道阻擋層180被設(shè)置為與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110分隔開。隧道阻擋層180可以由Al203、Si02、Si3N4、SiCN、TiO2和Ta2O3中的任何一種形成， 或者可以由多個(gè)材料的化合物形成。隧道阻擋層180例如可以被形成來具有10至200A的厚度。在此，導(dǎo)致在隧道阻 擋層180中遂穿(tunneling)的電壓(以下稱為隧道電壓)與隧道阻擋層180的厚度成反 比，并且可以通過通知厚度來控制隧道電壓。隧道阻擋層180與發(fā)光結(jié)構(gòu)135的P-N結(jié)并聯(lián)連接。即，隧道阻擋層180的一端 通過第一電極層170的外部電極171被連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110，并且隧道阻擋層180 另一端通過歐姆層150被連接到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。在向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加等于或小于第一電壓的電壓的情況下，隧道阻擋層 180用作非導(dǎo)體。在向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加大于第一電壓的電壓的情況下，隧道阻擋層 180用作導(dǎo)體。隧道阻擋層180的電阻變得小于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的P-N結(jié)的電阻，并因此，電 流流過隧道阻擋層180。當(dāng)向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加等于或小于第一電壓的偏置電壓時(shí)，正向電流Il在 發(fā)光結(jié)構(gòu)135中流動(dòng)，例如在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有源層120和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110 中流動(dòng)。在此，隧道阻擋層180用作正向電流Il不流過的非導(dǎo)體。在此，半導(dǎo)體發(fā)光器件100的第一電壓可以被設(shè)定在LED的驅(qū)動(dòng)電壓的范圍，例如 4V至6V，其可以改變。在大于第一電壓的、例如ESD(即，幾千伏特)的偏置電壓被施加到半導(dǎo)體發(fā)光器 件100的情況下，隧道阻擋層180的電阻變得小于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的P-N結(jié)的電阻，因此其具 有導(dǎo)體特性。因此，隧道阻擋層180用作導(dǎo)體，隧穿電流I2通過隧穿效應(yīng)而流過該導(dǎo)體。因 為大部分隧穿電流I2流過隧道阻擋層180，因此可以保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)135不受ESD影響。當(dāng)大于第一電壓的電壓被施加到隧道阻擋層180時(shí)，隧道阻擋層180用作導(dǎo)體，并 因此保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)135。在此，發(fā)光結(jié)構(gòu)135可以包括N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P-N結(jié)結(jié) 構(gòu)和P-N-P結(jié)構(gòu)中的任何一種。圖4是示出圖1的等效電路的電路圖。參見圖4，發(fā)光器件100A是與隧道阻擋單元100B并聯(lián)連接的元件。當(dāng)向隧道阻擋 單元100B施加等于或小于第一電壓的電壓時(shí)，隧道阻擋單元100B用作非導(dǎo)體，并且當(dāng)向隧 道阻擋單元100B施加大于第一電壓的電壓時(shí)，隧道阻擋單元100B用作導(dǎo)體。在此，隧道阻擋單元100B包括電路，所述電路包括隧道阻擋層、第二電極層和歐姆層。當(dāng)通過第二電極P2來施加特定的電源電壓時(shí)，等于或小于第一電壓的正向電流I1 通過發(fā)光器件100A被施加到第一電極Pl。當(dāng)通過第二電極P2施加大于第一電壓的隧穿電 流I2時(shí)，隧穿電流I2流過隧道阻擋單元100B。當(dāng)大于第一電壓的隧穿電流I2流過第一電極Pl或第二電極P2時(shí)，隧道阻擋單元 100B用作導(dǎo)體，并且大部分隧穿電流I2流過隧道阻擋單元100B。因此，可以保護(hù)發(fā)光器件 IOOA0圖5是圖1的電流和電壓的特性圖。該特性圖示出發(fā)光器件(例如LED)和隧道 阻擋層的電流和電壓特性的比較結(jié)果。
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參見圖5，當(dāng)超過第一隧道電壓Tl和第二隧道電壓T2時(shí)，通過隧穿效應(yīng)而使電流 在隧道阻擋層中流動(dòng)。第一隧道電壓可以是負(fù)臨界電壓，并且第二隧道電壓可以是正臨界 電壓。該臨界電壓可以被限定為發(fā)光二極管的異常電壓。當(dāng)向隧道阻擋單元100B施加小于第一隧道電壓Tl的電流或向隧道阻擋單元100B 施加大于第二隧道電壓T2的電流時(shí)，通過隧穿效應(yīng)而使電流在隧道阻擋單元100B中流動(dòng)。 第一隧道電壓Tl和第二隧道電壓T2可以根據(jù)例如4V至6V的發(fā)光器件的驅(qū)動(dòng)電壓的范圍 來改變。在半導(dǎo)體發(fā)光器件(例如，LED)的驅(qū)動(dòng)電壓的范圍是4V的情況下，當(dāng)施加等于或 小于-5V的電壓或者施加等于或大于+5V的電壓時(shí)，電流流過隧道阻擋單元100B。在此，導(dǎo)致在隧道阻擋單元100B中遂穿的隧道電壓Tl和T2與隧道阻擋層的厚度 成反比，但是第一實(shí)施例不限于隧道電壓Tl和T2。圖6至15是示出根據(jù)第一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的工藝的圖。參見圖6，在襯底105上形成未摻雜的半導(dǎo)體層107，并且在未摻雜的半導(dǎo)體層107 上形成包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層110、120和130的發(fā)光結(jié)構(gòu)135。襯底105的材料可以選自由藍(lán)寶石襯底(Al2O3)、GaN, SiC、ZnO、Si、GaP、InP和 GaAs構(gòu)成的組?？梢栽谝r底105上形成特定的凹凸圖案。在襯底105上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體，并且可以通過諸如電子束蒸發(fā)器、物理氣相沉 積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體激光沉積(PLD)、雙類型熱蒸發(fā)器(dual-type thermal evaporator)、濺射、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的生長(zhǎng)設(shè)備來生長(zhǎng)氮化物半 導(dǎo)體。但是，第一實(shí)施例不限于該設(shè)備。諸如由3族-5族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的緩沖層的其他半導(dǎo)體層(未示出)可以形 成在襯底105上，但是半導(dǎo)體發(fā)光器件100不限于該實(shí)施例。未摻雜的半導(dǎo)體層107形成 在襯底105或緩沖層(未示出)上，并且可以使用未摻雜的GaN層來實(shí)現(xiàn)未摻雜的半導(dǎo)體 層 107。發(fā)光結(jié)構(gòu)135包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。對(duì)第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110摻雜第一導(dǎo)電摻雜劑，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110可以由諸 如GaN、ΙηΝ、Α1Ν、InGaN, AlGaN, InAlGaN和AlInN的3族-5族化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體中的 任何一種形成。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110是N型半導(dǎo)體層的情況下，第一導(dǎo)電摻雜劑是N 型摻雜劑，并且N型摻雜劑包括Si、Ge、Sn、Se和Te。在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110上形成有源層120，并且可以以單量子阱或多量子阱的 結(jié)構(gòu)來形成有源層120?？梢酝ㄟ^使用3族和5族元素的化合物半導(dǎo)體來由InGaN阱層/ GaN阻擋層或AlGaN阱層/GaN阻擋層來形成有源層120。在有源層120上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130可以由例如 GaN、InN、A1N、InGaN、AlGaN、InAlGaN和AlInN的3族-5族的化合物半導(dǎo)體中的任何一種 形成，其中，對(duì)3族-5族的化合物半導(dǎo)體摻雜第二導(dǎo)電摻雜劑。在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130是 P型半導(dǎo)體層的情況下，第二導(dǎo)電摻雜劑可以包括諸如Mg，Zn、Ca、Sr和Ba的P型摻雜劑?？梢栽诘诙?dǎo)電半導(dǎo)體層130上形成N型半導(dǎo)體層(未示出)或P型半導(dǎo)體層 (未示出)。在此，發(fā)光結(jié)構(gòu)135可以包括N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和P_N_P 結(jié)構(gòu)中的任何一種。
參見圖7，對(duì)于在襯底105上的芯片邊界區(qū)域137執(zhí)行干法蝕刻工藝。在這種情況 下，襯底105可以被暴露到芯片邊界區(qū)域137。在此，發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外表面可以形成為垂 直的或傾斜的，但是半導(dǎo)體發(fā)光器件100不限于該實(shí)施例。參見圖8，絕緣層140被形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)135的外表面上。絕緣層140被形成在第 一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110、有源層120和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130的外部上，并且斷開與其他層的 電接觸。絕緣層140的一個(gè)端部141被形成在襯底105上，并且絕緣層140的另一個(gè)端部 142被形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層110的頂部的一部分上。絕緣層140包括Si02、Si3N4、Al203、 SiOx, SiOxNy和TiO2中的至少一種，但是，第一實(shí)施例不限于該材料。參見圖9，歐姆層150被形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130和絕緣層140上。歐姆層 150與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130歐姆接觸。歐姆層150的一個(gè)端部151被延伸和形成在襯底 105 上。歐姆層150可以由具有良好的歐姆特性和低透射率的金屬材料形成。例如，歐姆 層 150 可以由 Ag、Ag 合金、Ni、Al、Al 合金、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au 和 Hf 中的任何一 種或多種材料的化合物形成，并且可以以單層或多層堆疊。但是，半導(dǎo)體發(fā)光器件100不限 于該實(shí)施例。特定圖案的氧化物層可以被形成在歐姆層150與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130之間。例 如，氧化物層可以包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅 氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)和銻錫氧化 物(ATO)中的至少一種。參見圖10，導(dǎo)電支撐構(gòu)件160被形成在歐姆層150上。導(dǎo)電支撐構(gòu)件160可以由 諸如銅、金和載體晶片(例如，Si、Ge、GaAs, ZnO和SiC等)的材料形成。參見圖10和11，導(dǎo)電支撐構(gòu)件160被設(shè)置在基底中，并且通過激光剝離(LLO)工 藝來去除襯底105。在襯底105的去除工藝中，當(dāng)具有特定區(qū)域的波長(zhǎng)的激光被照射到襯底 105時(shí)，熱能集中在襯底105與未摻雜的半導(dǎo)體層107之間的邊界表面上，使得襯底105被 分離。可以通過另一個(gè)工藝來分離襯底105。例如，通過向未摻雜的半導(dǎo)體層107應(yīng)用感應(yīng) 耦合等離子體反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)工藝來去除未摻雜的半導(dǎo)體層107，因此，可以分離 襯底105。在此，襯底105的去除工藝不限于該實(shí)施例。絕緣層140的端部和歐姆層150的端部被暴露到芯片的上部。參見圖12和13，隧道阻擋層180被形成在絕緣層140和歐姆層150上。隧道阻擋層180被形成在絕緣層140的端部141和歐姆層150的端部151上。此 外，隧道阻擋層180不接觸絕緣層140，并且可以僅形成在歐姆層150的端部151上。隧道阻擋層180可以由Si02、Si3N4, A1203、SiOx, SiOxNy和TiO2中的任何一種或多 個(gè)材料的化合物形成?？梢酝ㄟ^化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)和原子層沉積 (ALD)來沉積隧道阻擋層180。隧道阻擋層180允許以帶狀形狀或框狀形狀來形成歐姆層150的頂部，并且被設(shè) 置成與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110分隔開。隧道阻擋層180例如可以被形成為具有10到200A的厚度。在此，導(dǎo)致在隧道阻 擋層180中遂穿的電壓與隧道阻擋層180的厚度成反比。
參見圖14和15，在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110上形成第一電極層170。第一電極層 170包括第一焊盤175、外部電極171和線電極171A。第一電極層 170 可以包括 Ti、Al、In、Ta、Pd、Co、Ni、Si、Ge、Ag 和 Au 中的至少一
種，但是第一實(shí)施例不限于該材料?？梢栽诘谝粚?dǎo)電半導(dǎo)體層110上形成至少一個(gè)第一焊盤175。在形成多個(gè)第一焊 盤175的情況下，第一焊盤175可以被設(shè)置成彼此分隔開?？梢砸原h(huán)狀形狀或多邊形形狀 來形成第一焊盤175，但是，第一焊盤175不限于該形狀。線電極171A以至少一個(gè)分支形狀從第一焊盤175分叉，并且可以以特定的圖案被 實(shí)現(xiàn)。例如，可以以直線形狀的圖案、曲線形狀的圖案、彎曲特定角度的圖案和相交的十字 形圖案來實(shí)現(xiàn)線電極171A的圖案。線電極171A電連接第一焊盤175和外部電極171。外部電極171被設(shè)置在芯片的上部的外側(cè)，并且電連接到線電極171A和/或第一 焊盤175。外部電極171通過以十字形圖案或X形狀的圖案從第一焊盤175分叉的線電極 171A來連接，但是第一實(shí)施例不限于該圖案。外部電極171被形成在隧道阻擋層180上，并且被形成為與歐姆層150電連接?？?以以與隧道阻擋層180的圖案相同的圖案來形成外部電極171。在半導(dǎo)體發(fā)光器件100中，隧道阻擋層180與發(fā)光結(jié)構(gòu)的P-N結(jié)并聯(lián)連接。S卩，隧 道阻擋層180的一端通過第一電極層170的外部電極171被連接到第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110， 并且隧道阻擋層180另一端通過歐姆層150被連接到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。在向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加等于或小于第一電壓的電壓的情況下，隧道阻擋層 180用作非導(dǎo)體。在向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加大于第一電壓的電壓的情況下，隧道阻擋層 180用作導(dǎo)體。當(dāng)隧道阻擋層180是導(dǎo)體時(shí)，隧道阻擋層180的電阻變得小于發(fā)光結(jié)構(gòu)135 的P-N結(jié)的電阻，并因此，電流流過隧道阻擋層180。當(dāng)向半導(dǎo)體發(fā)光器件100施加等于或小于第一電壓的偏置電壓時(shí)，正向電流I1在 發(fā)光結(jié)構(gòu)135中流動(dòng)，例如在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有源層120和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110 中流動(dòng)。在此，隧道阻擋層180用作正向電流I1不流過的非導(dǎo)體。在此，第一電壓可以被設(shè)定在半導(dǎo)體發(fā)光器件100的驅(qū)動(dòng)電壓的范圍處，例如4V 至6V。在大于第一電壓的、例如ESD(即，幾千伏特)的偏置電壓被施加到半導(dǎo)體發(fā)光器 件100的情況下，隧道阻擋層180的電阻變得小于發(fā)光結(jié)構(gòu)135的P-N結(jié)的電阻，因此其具 有導(dǎo)體特性。因此，隧道阻擋層180用作導(dǎo)體，通過隧穿效應(yīng)而使隧穿電流I2流過該導(dǎo)體。 因?yàn)榇蟛糠炙泶╇娏鱅2流過隧道阻擋層180，因此可以保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)135不受ESD影響。在此，除了 P-N結(jié)結(jié)構(gòu)之外，發(fā)光結(jié)構(gòu)135包括N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和P-N-P 結(jié)構(gòu)中的任何一種。圖16是根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。在第二實(shí)施例的說明中，與 第一實(shí)施例的元件相同的元件的重復(fù)說明將被省略，并且參見第一實(shí)施例的說明。參見圖16，根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件101包括多個(gè)隧道阻擋層182。在 半導(dǎo)體發(fā)光器件101的每個(gè)角部區(qū)域中以環(huán)狀圖案或多邊形圖案設(shè)置隧道阻擋層182，并 且在絕緣層140和歐姆層150上形成隧道阻擋層182。第一電極層170A的外部電極172形成在隧道阻擋層182上，并且外部電極172通過線電極171A被電連接到第一焊盤175。隧道阻擋層182的圖案可以與外部電極172的圖案相同或不同，但是半導(dǎo)體發(fā)光 器件101不限于該實(shí)施例。圖17是根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。在第三實(shí)施例的說明中，與 第一實(shí)施例的元件相同的元件的重復(fù)說明將被省略，并且參見第一實(shí)施例的說明。參見圖17，根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件102包括一個(gè)隧道阻擋層182。在 芯片的角部上以環(huán)狀圖案或多邊形圖案形成隧道阻擋層182，并且在絕緣層140和歐姆層 150上形成隧道阻擋層182。第一電極層170B的外部電極173被形成在隧道阻擋層182上，并且外部電極173 通過線電極171A被電連接到第一焊盤175A。第一焊盤175A可以被設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110的角部上。例如，第一焊盤 175A可以被形成為面向外部電極173。可以從第一焊盤175A沿著第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110 的外周來形成線電極171B，并且線電極171B電連接到外部電極173。圖18是根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。在第四實(shí)施例的說明中，與 第一實(shí)施例的元件相同的元件的重復(fù)說明將被省略，并且參見第一實(shí)施例的說明。參見圖18，根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件103包括隧道阻擋層183A和183B， 它們?cè)谛酒膬蓚€(gè)角部中彼此面對(duì)。隧道阻擋層183A和183B彼此面對(duì)，并且可以以相同 形狀的圖案或不同形狀的圖案形成隧道阻擋層183A和183B。可以以環(huán)狀圖案或多邊形圖 案來實(shí)現(xiàn)該圖案的形狀，但是半導(dǎo)體發(fā)光器件103不限于該實(shí)施例。第一電極層170C的外部電極173A和173B形成在隧道阻擋層183A和183B上，并 且通過線電極171B被電連接到第一焊盤175A。第一焊盤175A可以被設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo) 體層110的角部中的至少一個(gè)上，并且可以被形成為靠近外部電極173B。圖19是根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的平面圖。在第五實(shí)施例的說明中，與 第一實(shí)施例的元件相同的元件的重復(fù)說明將被省略，并且參見第一實(shí)施例的說明。參見圖19，根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件104包括一個(gè)隧道阻擋層184。在 芯片的角部中、以環(huán)狀圖案或多邊形圖案來形成隧道阻擋層184，并且隧道阻擋層184被設(shè) 置在絕緣層140和歐姆層150上。第一電極層170D的外部電極174被形成在隧道阻擋層184上，并且外部電極174 通過線電極171B被電連接到第一焊盤175A。第一焊盤175A可以被設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110的角部上。例如，可以在與外 部電極174相鄰的角部中形成第一焊盤175A。從第一焊盤175A沿著第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層110 的外周形成線電極171B，并且線電極171B被電連接到外部電極173。可以在歐姆層150的暴露部上以帶狀形狀、環(huán)狀形狀或多邊形形狀來形成根據(jù)實(shí) 施例的隧道阻擋層180至184，并且可以在芯片的角部的區(qū)域或整個(gè)區(qū)域上沿著芯片的外 周形成根據(jù)實(shí)施例的隧道阻擋層180至184?？梢栽谛酒拿總€(gè)角部中、以環(huán)狀圖案或多邊 形圖案形成隧道阻擋層180至184。如上所述，除了垂直半導(dǎo)體發(fā)光器件之外，隧道阻擋層 180至184還可以被施加到水平半導(dǎo)體發(fā)光器件。此外，隧道阻擋層180至184并聯(lián)連接到作為發(fā)光結(jié)構(gòu)135的P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P結(jié) 結(jié)構(gòu)、N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)和P-N-P結(jié)構(gòu)中的任何一種，并因此可以保護(hù)發(fā)光結(jié)構(gòu)135。
雖然已經(jīng)參考其多個(gè)說明性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，本領(lǐng)域內(nèi)的技 術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出落在本公開的原理的精神和范圍內(nèi)的多種其他修改和實(shí)施例。更具體而 言，在本公開、附圖和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主題組合布置的部件部分和/或布置中， 各種改變和修改是可行的。除了在部件部分和/或布置上的改變和修改之外，替代使用對(duì) 于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員也是顯而易見的。產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用 實(shí)施例可以提供半導(dǎo)體發(fā)光器件。 實(shí)施例可以改善半導(dǎo)體發(fā)光器件的靜電放電(ESD)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，發(fā)光結(jié)構(gòu)包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層；絕緣層，所述絕緣層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面上；歐姆層，所述歐姆層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)下和所述絕緣層的外表面上；第一電極層，所述第一電極層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上；以及隧道阻擋層，所述隧道阻擋層在所述第一電極層與所述歐姆層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括導(dǎo)電支撐構(gòu)件，所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件在 所述歐姆層下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述歐姆層和所述絕緣層被設(shè)置在 所述隧道阻擋層的下部下，并且所述第一電極層的一部分被設(shè)置在所述隧道阻擋層的上部 上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述隧道阻擋層中的至少一個(gè)被形 成在所述歐姆層的頂部周圍或所述歐姆層的頂部的一部分上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極層包括 至少一個(gè)第一焊盤；以及至少一個(gè)外部電極，所述至少一個(gè)外部電極連接到所述第一焊盤，并且位于所述隧道 阻擋層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極層包括至少一個(gè)線電 極，所述至少一個(gè)線電極從所述第一焊盤分叉并且連接到所述外部電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述隧道阻擋層包括A1203、SiO2, Si3N4、SiCN, TiO2 和 Ta2O3 中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述隧道阻擋層被形成在所述歐姆 層的多個(gè)角部中的至少一個(gè)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述隧道阻擋層的厚度是大約10至200 A。
10.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層； 絕緣層，所述絕緣層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面上； 歐姆層，所述歐姆層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)下和所述絕緣層的外表面上； 隧道阻擋層，所述隧道阻擋層在所述歐姆層上；第一電極層，所述第一電極層在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上，其中，所述第一電極層的一部分被連 接到所述隧道阻擋層；以及導(dǎo)電支撐構(gòu)件，所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件在所述歐姆層下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P 結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N-P結(jié)構(gòu)和N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一種，所述P-N結(jié)結(jié)構(gòu)、N-P結(jié)結(jié)構(gòu)、P-N-P結(jié) 構(gòu)和N-P-N結(jié)結(jié)構(gòu)中的至少一種包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，以與所述第一電極層的形狀相同 的形狀的圖案來形成所述隧道阻擋層中的至少一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，當(dāng)通過所述第一電極層或所述導(dǎo)電支撐構(gòu)件來施加異常電壓時(shí)，所述隧道阻擋層具有導(dǎo)體特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述隧道阻擋層包括絕緣材料，并 且被并聯(lián)連接到所述發(fā)光結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其中，所述第一電極層包括 至少一個(gè)第一焊盤，所述至少一個(gè)第一焊盤在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層上； 線電極，所述線電極以至少一個(gè)形狀的圖案從所述第一焊盤分叉；以及 外部電極，所述外部電極被連接到所述線電極和所述隧道阻擋層。
全文摘要
實(shí)施例提供了半導(dǎo)體發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，其包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層；絕緣層，其在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的外表面上；歐姆層，其在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)下和所述絕緣層的外表面上；第一電極層，其在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)上；以及隧道阻擋層，其在所述第一電極層與所述歐姆層之間。
文檔編號(hào)H01L33/44GK101911321SQ200880123975
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
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