專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
第III族元素的氮化物(諸如氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AIN)等)表現(xiàn)出高的熱穩(wěn)定 性，并且提供了直接躍遷型的能帶結(jié)構(gòu)，因此通常用作產(chǎn)生藍(lán)色光和紫外線的光電元件中 的材料。具體地，使用氮化鎵(GaN)的藍(lán)色和綠色發(fā)光二極管(LEDs)被利用在各種應(yīng)用中， 應(yīng)用的例子包括大型平板顯示器、交通燈、室內(nèi)照明、高密度光源、高分辨率輸出系統(tǒng)以及 光通信。 氮化物半導(dǎo)體LED的布置(arrangement)可以包括襯底、緩沖層、P型半導(dǎo)體層、 有源層(active layer) 、N型半導(dǎo)體層、以及電極。有源層(在有源層可以存在電子和電子 空穴的復(fù)合)包括量子阱層(quantum well layer)(由公式InxGai—XN(0《x《1)來表 示)，以及量子勢壘層(quantum barrier layer)。可以通過形成有源層的材料的類型來確 定從LED發(fā)射的光的波長。 參考圖1和圖2，對基于相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體LED進(jìn)行了簡要描述。 如在圖1和圖2中所描繪的，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體LED可以由用于生長GaN基
半導(dǎo)體材料的藍(lán)寶石襯底10，以及在藍(lán)寶石襯底10上形成的N型半導(dǎo)體層20、有源層40
和P型半導(dǎo)體層50(按所述順序形成)組成。例如，通過使用臺面蝕刻工藝(mesaetching
process)可以去除部分P型半導(dǎo)體層50和有源層40，以形成暴露部分N型半導(dǎo)體層20的
上表面的結(jié)構(gòu)。 透明電極60和P型電極70可以形成在P型半導(dǎo)體層50上，而N型電極30可以
形成在通過臺面蝕刻工藝而暴露的N型半導(dǎo)體層20上。 當(dāng)將電源提供給具有這種布置的半導(dǎo)體LED時，如圖1所示的，電流可以在P型電 極70與N型電極30之間流動，并且從而有源層可以產(chǎn)生光。圖1中的箭頭表示電流的流 動。 這樣的電流流動可能導(dǎo)致從有源層40發(fā)射光。這里，如圖2所示的，從有源層的 在P型電極下面的部分所發(fā)射的光可能被P型電極70阻擋，使得該光被反射到半導(dǎo)體LED 內(nèi)部而被吸收。如此，這部分光就可能沒有被發(fā)射到外部，并且因此，可能降低了半導(dǎo)體LED 的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些方面提供了一種具有提高的發(fā)光效率的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。
3
本發(fā)明的一個方面提供了一種發(fā)光二極管，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，其可以由N型半導(dǎo)體 層、有源層和P型半導(dǎo)體層按所述順序迭加而組成；透明電極，其形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的上表面 上；以及P型電極，其形成在透明電極的上表面上。用于阻擋電流的絕緣體可以形成于發(fā)光 結(jié)構(gòu)內(nèi)與P型電極的位置相對應(yīng)的位置處。 絕緣體可以以這樣的方式形成，即絕緣體貫穿發(fā)光結(jié)構(gòu)。發(fā)光結(jié)構(gòu)的形狀可以是 這樣的形狀，即其一部分(起始于P型半導(dǎo)體層，終止于N型半導(dǎo)體層內(nèi)的一點(diǎn))通過臺面 蝕刻去除。 在某些實(shí)施例中，絕緣體的寬度可以與P型半導(dǎo)體的寬度相同。 在隨后的描述中部分地闡述了本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點(diǎn)。并且從描述中部分地
將是顯而易見的，或者可以由本發(fā)明的實(shí)踐來了解。


圖1和圖2是示出了基于相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的截面圖。
圖3和圖4是示出了基于本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的截面圖。
具體實(shí)施例方式
由于本發(fā)明允許各種變化和許多實(shí)施例，因此，具體實(shí)施例將在圖中示出并在所 記載的描述中詳細(xì)描述。然而，這并不意味著本發(fā)明限定于實(shí)施的具體模式，而是應(yīng)當(dāng)理 解，沒有背離本發(fā)明的精神和技術(shù)范圍的所有變化、等價物和替代都包括在本發(fā)明中。
下文將參考附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。相 同的或相應(yīng)的那些元件用相同的參考標(biāo)號表示，而與附圖的編號無關(guān)，并且省略了多余的 描述。 圖3和圖4是示出了基于本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的截面圖。在圖3 和圖4中示出的是襯底10、 N型半導(dǎo)體層20、 N型電極30、有源層40、 P型半導(dǎo)體層50、透 明電極60、P型電極70以及絕緣體80。 如圖3和圖4所示的，基于本發(fā)明的實(shí)施例的氮化物半導(dǎo)體LED可以包括襯底10， 以及在襯底10上形成的緩沖層、N型半導(dǎo)體層20、有源層40和P型半導(dǎo)體層50 (按所述順 序形成)。使用臺面蝕刻工藝可以去除部分P型半導(dǎo)體層50和有源層40，以形成使N型半 導(dǎo)體層20的部分上表面暴露的布置。 在N型半導(dǎo)體層20的暴露部分上可以形成N型電極30。此外，由ITO (氧化銦錫) 等制成的透明電極60可以形成在P型半導(dǎo)體層50上，并且P型電極70可以形成在透明電 極60上。 襯底IO可以由適于生長氮化物半導(dǎo)體單晶體的材料制成。例如，襯底IO可以通 過使用諸如藍(lán)寶石，以及氧化鋅(ZnO)、氮化鎵、碳化硅(SiC)、氮化鋁(A1N)等材料來形成。
雖然在附圖中沒有示出，也可以在襯底10的上表面上形成緩沖層，以降低襯底10 與N型半導(dǎo)體層20之間的晶格常量的差，這將在下文更詳細(xì)描述。緩沖層(未示出)可以 由諸如GaN、AlN、AlGaN、 InGaN、 AlGalnN等材料制成，或者根據(jù)二極管的性質(zhì)和工藝的條件 而省去該緩沖層。 N型半導(dǎo)體層20可以形成在襯底10(或緩沖層)的上表面上。N型半導(dǎo)體層20可以由基于氮化鎵(GaN)的材料制成，并且可以摻雜有硅以降低工作電壓。 有源層40(其包括量子阱層(未示出)和量子勢壘層(未示出))可以形成在N
型半導(dǎo)體層20上?？梢愿鶕?jù)設(shè)計(jì)需要來改變實(shí)現(xiàn)量子阱結(jié)構(gòu)的量子阱層和量子勢壘層的數(shù)目。 P型半導(dǎo)體層50可以形成在有源層40上。P型半導(dǎo)體層50可以是摻雜有導(dǎo)電雜 質(zhì)(諸如Mg、Zn、Be等)的半導(dǎo)體層。P型半導(dǎo)體層50還可以由P型AlGaN層和P型GaN 層組成。P型AlGaN層(未示出)與發(fā)光區(qū)域相鄰而形成以用作電子阻擋層(EBL) ;P型GaN 層(未示出)與P型AlGaN層相鄰而形成。 在本公開中，N型半導(dǎo)體20、有源層40，以及P型半導(dǎo)體層50將總稱為發(fā)光結(jié)構(gòu)。 可以通過在襯底10 (或緩沖層)上生長N型半導(dǎo)體層20、有源層40以及P型半導(dǎo)體層50 (按 所述順序)來形成這種發(fā)光結(jié)構(gòu)。 可以在P型半導(dǎo)體層50上形成透明電極60。透明電極60可以是氧化膜的透射 層，并且可以由ITO、 ZnO、 RuOx、 TiOx、 IrOx等制成。 可以通過臺面蝕刻來去除透明電極60和N型半導(dǎo)體層之間所包括的某個部分，并 且N型電極30可以形成在由臺面蝕刻所暴露的一部分N型半導(dǎo)體20上，并且可以在透明 電極60上形成P型電極70。 根據(jù)這個具體的實(shí)施例，如圖3所示的，絕緣體80可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的內(nèi)部與P 型電極70的位置相對應(yīng)的位置處。也就是，絕緣體80 (具有與P型電極70的樣式基本上 相同的樣式)可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)內(nèi)并位于P型電極70下方，以這種方式，絕緣體80貫穿 發(fā)光結(jié)構(gòu)。 這種布置，舉例來說，可以通過使用形成發(fā)光結(jié)構(gòu)的方法而獲得，考慮將要形成P 型電極70的位置，通過對發(fā)光結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻而在發(fā)光結(jié)構(gòu)中預(yù)備需要的空間；然后將絕緣 材料填充到預(yù)備的空間中。 然后，通過在發(fā)光結(jié)構(gòu)的上表面形成透明電極60，并且在透明電極60上形成P型 電極70，可以獲得所期望的布置，在該布置中，絕緣體80位于P型電極70的下方。
當(dāng)在具有這種布置的半導(dǎo)體LED的P型電極70與N型電極30之間提供電能時， 電流可以如圖3所示流動。圖3中的箭頭表示電流的流動。 由于絕緣體80位于P型電極70的下方，因此電流可以不在P型電極的正下方流 動，而是橫向分散于整個透明電極60。然后，如圖4所示的，在P型電極70下方可能不存 在任何發(fā)光的有源層40的部分，并且從而不存在由P型電極70所反射、吸收、和減弱的光。 圖4中的箭頭表示從有源層40發(fā)射的光。 已經(jīng)在P型電極70的正下方流動的電流會轉(zhuǎn)而穿過透明電極60，朝著沒有由P型 電極70所覆蓋的有源層40的區(qū)域橫向流動。因此，可以以最小的損耗來使用提供給該布 置的電流，并且因此，可以相應(yīng)地增加半導(dǎo)體LED的發(fā)光效率。 能夠阻擋在P型電極70下方的電流流動的任何材料可以用作絕緣體80。例如，諸 如二氧化硅(Si02)材料的使用可以提供絕緣以及較高的光透射率。 絕緣體80可以以與P型電極70的形狀基本上相同的形狀形成。絕緣體80可以 形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，或者在一些情況下形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的外部。這里，絕緣體80可以 以與P型電極70的寬度基本上相同的寬度形成。如果絕緣體80的寬度比P型電極70的寬度小，則仍可能存在由部分P型電極70所反射和吸收的光。另一方面，如果絕緣體80的 寬度過分地大于P型電極70的寬度，則可相對減小實(shí)際上發(fā)光的有源層40的區(qū)域。
然而，應(yīng)當(dāng)注意，本文所使用的術(shù)語"相同"的意思不限于理想的精確的一致性，而 是指基本的一致性，其可以包括加工誤差等。同樣地，可以考慮加工誤差和其它設(shè)計(jì)參數(shù)來 確定絕緣體80的寬度。 雖然主要提供了關(guān)于具有Epi-Up結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體LED的以上描述。但顯而易見的 是，上文所描述的布置也可以適用于具有不同結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體LEDs。 如上文所闡述的，可以將本發(fā)明的某些實(shí)施例用于防止存在反射出P型電極的下 表面的光，從而提高發(fā)光效率。 雖然參考具體實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的精神，但這些實(shí)施例僅是為了描述 的目的，并且不限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，在沒有背離本發(fā)明的范圍和精神下，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員可以改變或修改這些實(shí)施例。 在所附權(quán)利要求中可以找到除上文所闡述的那些實(shí)施例外的許多實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括按順序迭加的N型半導(dǎo)體層、有源層以及P型半導(dǎo)體層；透明電極，形成在所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的上表面上；以及P型電極，形成在所述透明電極的上表面上，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)具有絕緣體，所述絕緣體形成于所述發(fā)光結(jié)構(gòu)內(nèi)與所述P型電極的位置相對應(yīng)的位置處，并且所述絕緣體被配置成用來阻擋電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中，所述絕緣體貫穿所述發(fā)光結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的包括在所述P型半 導(dǎo)體層與一部分所述N型半導(dǎo)體層之間的部分通過臺面蝕刻而去除。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其中，所述絕緣體的寬度與所述P型電極 的寬度相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體LED。該半導(dǎo)體LED包括發(fā)光結(jié)構(gòu)，其可以由N型半導(dǎo)體層、有源層以及P型半導(dǎo)體層按所述順序迭加而組成；透明電極，形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)的上表面上；以及P型電極，形成在所述透明電極的上表面上。用于阻擋電流的絕緣體可以形成在發(fā)光結(jié)構(gòu)中與P型電極的位置相對應(yīng)的位置處。本發(fā)明的某些實(shí)施例可以用于防止出光被P型電極的下表面反射，并從而提高發(fā)光效率。
文檔編號H01L33/14GK101752485SQ200910211978
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者鄭一權(quán) 申請人:三星電機(jī)株式會社