專利名稱：具有薄n型區(qū)域的III-V族發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有連接到n型區(qū)域的透明導(dǎo)電氧化物的III-V族發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
包含發(fā)光二極管(LED)、諧振腔發(fā)光二極管(RCLED)、垂直腔激光二極管(VCSEL)和邊發(fā)射激光器的半導(dǎo)體發(fā)光器件屬于當(dāng)前可獲得的最高效光源。在制造能夠跨過可見光譜工作的高亮度發(fā)光器件中當(dāng)前感興趣的材料系統(tǒng)包含III-V族半導(dǎo)體，特別是也稱為III族氮化物材料的鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金。典型地，通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技術(shù)，在藍(lán)寶石、碳化硅、III族氮化物或其它合適襯底上外延生長不同組成和摻雜劑濃度的半導(dǎo)體層的疊層來制作III族氮化物發(fā)光器件。該疊層經(jīng)常包含形成于襯底上的摻雜有例如Si的一個或多個n型層，形成于一個或多個n型層上的有源區(qū)域中的一個或多個發(fā)光層，以及形成于有源區(qū)域上的摻雜有例如Mg的一個或多個p型層。電學(xué)接觸形成于n和p型區(qū)域上。由于原生III族氮化物生長襯底一般是昂貴的，不是廣泛可獲得的，并且對于商業(yè)器件的生長是不切實際的，III族氮化物器件經(jīng)常生長在藍(lán)寶石(Al2O3)、SiC或Si襯底上。這種非原生襯底具有與生長在襯底上的III族氮化物器件層的體晶格常數(shù)不同的晶格常數(shù)，與器件層不同的熱膨脹系數(shù)以及不同的化學(xué)和結(jié)構(gòu)性能，從而導(dǎo)致器件層中的應(yīng)變以及器件層和襯底之間的化學(xué)和結(jié)構(gòu)失配。厚層的生長會減小器件的產(chǎn)出，并且需要額外的源材料，這會增加器件的成本。如果器件層生長得過厚，應(yīng)變會通過產(chǎn)生裂縫來釋放，這會負(fù)面地影響器件性能。當(dāng)III族氮化物器件按照傳統(tǒng)生長在Al2O3上時，生長在襯底上的第一個結(jié)構(gòu)一般是面內(nèi)a晶格常數(shù)為約3. 189A或更小的GaN模板層。GaN模板用作發(fā)光區(qū)域的晶格常數(shù)模板，這是因為它設(shè)置生長在模板層上的所有應(yīng)變層(包含InGaN發(fā)光層)的晶格常數(shù)。由于InGaN的體晶格常數(shù)大于傳統(tǒng)GaN模板的面內(nèi)晶格常數(shù)，發(fā)光層在生長在傳統(tǒng)GaN模板上時受到壓應(yīng)變。例如，配置成發(fā)射約450nm的光的發(fā)光層可以具有組成Ina 16Ga0.84N,該組成的體晶格常數(shù)為3. 242A，相比之下GaN的晶格常數(shù)為3. 189A。當(dāng)發(fā)光層中的InN組成增大時，如設(shè)計成在更長的波長發(fā)射光的器件中那樣，發(fā)光層中的壓應(yīng)變也增大。已經(jīng)提出若干種用于減小發(fā)光層中的應(yīng)變的方法。題為 “III-nitride light emitting devices grown on templates to reducestrain”且通過引用結(jié)合于此的US2008/0153192教導(dǎo)了在設(shè)計成減小器件中(特別是發(fā)光層中)的應(yīng)變的模板上生長包含III族氮化物器件的發(fā)光層的器件層。模板生長在諸如藍(lán)寶石的傳統(tǒng)襯底上。題為“Substratefor growing a III-V light emitting device”并且通過引用結(jié)合于此的US2007/0072324教導(dǎo)了在復(fù)合襯底上生長III族氮化物器件，該復(fù)合襯底包含主體襯底、種子層以及將主體鍵合到種子層的鍵合層。主體襯底為復(fù)合襯底并且為生長 在復(fù)合襯底上的半導(dǎo)體器件層提供機(jī)械支持。種子層通常為單晶材料，其與器件層合理地接近晶格匹配。利用這種襯底，有可能使晶格常數(shù)增大超過GaN，這種情況下生長在這些模板上的器件層一般含有In。In的結(jié)合從能量角度不是有利的并且InGaN的生長緩慢。厚InGaN層因此在商業(yè)上是不可行的?，F(xiàn)有技術(shù)中需要的是不要求厚n型區(qū)域的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有薄n型區(qū)域的器件。在本發(fā)明的各實施例中，一種器件包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括布置在n型區(qū)域和P型區(qū)域之間的III族氮化物發(fā)光層。透明導(dǎo)電非III族氮化物材料布置成直接接觸n型區(qū)域。發(fā)光層和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料之間的半導(dǎo)體材料的總厚度小于I微米。


圖I說明生長在襯底上的器件層。圖2說明在圖I的結(jié)構(gòu)中形成的溝槽。圖3說明鍵合到底座的圖2的結(jié)構(gòu)。圖3進(jìn)一步說明移除圖2的結(jié)構(gòu)的生長襯底。圖4說明用電介質(zhì)填充的圖3的結(jié)構(gòu)的溝槽。圖5說明在圖4的結(jié)構(gòu)上形成的透明導(dǎo)電材料和各n接觸。圖6說明生長在復(fù)合襯底上的器件層，種子層形成于各區(qū)域中，溝槽分離所述區(qū)域。圖7說明鍵合到中間襯底的圖6的結(jié)構(gòu)。圖8說明在復(fù)合生長襯底的主體襯底被移除之后的圖7的結(jié)構(gòu)。圖9說明在種子層被移除之后的圖8的結(jié)構(gòu)。圖10說明在露出的半導(dǎo)體表面上形成透明導(dǎo)電層之后的圖9的結(jié)構(gòu)。圖11說明在鍵合到光學(xué)元件以及移除中間襯底之后的圖10的結(jié)構(gòu)。圖12說明在移除任何剩下的鍵合層以露出p接觸的表面之后的圖11的結(jié)構(gòu)。圖13說明圖12的一區(qū)域，其具有按倒裝芯片構(gòu)造形成的接觸。
具體實施例方式在按照傳統(tǒng)生長在藍(lán)寶石襯底上的倒裝芯片器件中，p接觸形成于在器件中生長的最后的P型層的表面上，隨后平臺被蝕刻形成以露出n接觸形成于其上的n型區(qū)域的一部分。P接觸典型地覆蓋比n接觸大得多的區(qū)域，因為電流更容易擴(kuò)展通過n型III族氮化物材料。n接觸典型地形成于n型GaN層上。在傳統(tǒng)III族氮化物倒裝芯片器件中，n型GaN層必須是足夠厚的且具有足夠?qū)щ娦裕瑥亩峁├缧∮?0Q/平方的低薄層電阻。如此處所使用，給定的層具有體晶格常數(shù)abulk，其對應(yīng)于組成與該層相同的自支撐材料的晶格常數(shù)；以及面內(nèi)晶格常數(shù)ain_pl■，其對應(yīng)于在實際器件結(jié)構(gòu)中生長的該層的晶格常數(shù)。在器件層生長在模板(該模板增大發(fā)光區(qū)域中的面內(nèi)晶格常數(shù)以減小發(fā)光區(qū)域中的應(yīng)變)上的器件(此處從節(jié)約語言的角度稱為“應(yīng)變減小的”器件)中，由模板設(shè)置的面內(nèi)晶格常數(shù)一般大于GaN的體晶格常數(shù)。結(jié)果，生長在這種模板上的GaN受張應(yīng)力。結(jié)合在應(yīng)變減小的器件中的任何GaN層的厚度必須被限制以避免產(chǎn)生裂縫，其中產(chǎn)生裂縫會降低器件的效率或者導(dǎo)致器件失效。在一些實施例中，這樣的n型GaN層無法在應(yīng)變減小的器件中不產(chǎn)生裂縫的情況下被生長該n型GaN層是足夠厚的，從而提供充分電流擴(kuò)展以作為n接觸形成于其上的n型層)。體晶格常數(shù)比GaN大的InGaN可以生長在應(yīng)變減小的模板上，受到壓應(yīng)力或者受到比GaN小的張應(yīng)力，并且因而InGaN(而不是GaN)經(jīng)常被用作應(yīng)變減小的器件的n型接觸層。在要求電流從n接觸擴(kuò)展的器件設(shè)計中生長足夠厚的InGaN層從而作為n接觸層是過分地耗時的并且因此是昂貴的。這種電流擴(kuò)展InGaN層可以是例如厚至少2微米。在本發(fā)明的一些實施例中，應(yīng)變減小的III族氮化物器件上的接觸形成和布置成 使得不要求電流在厚n型區(qū)域中擴(kuò)展。n型區(qū)域因此可以制成薄于在電流擴(kuò)展通過n型區(qū)域的器件中的情形。圖1-5說明形成具有薄n型區(qū)域的垂直器件。在圖I中，包含n型區(qū)域12、發(fā)光區(qū)域14和p型區(qū)域16的器件層生長在襯底10上。襯底可以是例如下述其中之一如US2008/0153192中所描述的生長在諸如藍(lán)寶石的生長襯底上的模板；諸如US2007/0072324中所描述的復(fù)合襯底，例如鍵合到藍(lán)寶石主體的InGaN種子層；或者藍(lán)寶石、SiC或Si襯底。n型區(qū)域12可包含不同組成和摻雜劑濃度的多個層，所述多個層例如包含諸如緩沖層或成核層的準(zhǔn)備層，其可以是n型或者非故意摻雜的；釋放層，其設(shè)計成促進(jìn)復(fù)合襯底的稍后釋放或者在襯底移除之后半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的減薄；以及n或者甚至p型器件層，其針對發(fā)光區(qū)域高效地發(fā)射光所期望的具體光學(xué)或電學(xué)性質(zhì)而設(shè)計。在一些實施例中，n型區(qū)域厚度小于I微米。在一些實施例中，n型區(qū)域厚度小于0.5微米。在一些實施例中，n型區(qū)域包含至少一個InGaN層。在一些實施例中，n型區(qū)域僅僅包含InGaN。在一些實施例中，n型區(qū)域的面內(nèi)晶格常數(shù)大于生長在藍(lán)寶石上的GaN的面內(nèi)晶格常數(shù)，或者n型區(qū)域的面內(nèi)晶格常數(shù)大于3. 186A。發(fā)光或有源區(qū)域14生長在n型區(qū)域12上。合適的發(fā)光區(qū)域的示例包含單個厚或薄的發(fā)光層，或者包含由壘層分離的多個薄或厚的量子阱發(fā)光層的多量子阱發(fā)光區(qū)域。例如，多量子阱發(fā)光區(qū)域可包含由壘分離的多個發(fā)光層，每個發(fā)光層厚度為25A或更小，每個壘厚度為IOOA或更小。在一些實施例中，器件中每個發(fā)光層的厚度大于50A。p型區(qū)域16生長在發(fā)光區(qū)域14上。與n型區(qū)域類似，p型區(qū)域可包含不同組成、厚度和摻雜劑濃度的多個層，所述多個層包含非故意摻雜的層或n型層。p接觸18形成于p型區(qū)域16的頂表面上。p接觸18可包含諸如銀的反射層。p接觸18可包含其它可選的層，諸如歐姆接觸層和保護(hù)層，該保護(hù)層包含例如鈦和/或鎢。在一些實施例中，P接觸18從與稍后形成的n接觸對準(zhǔn)的區(qū)域被移除，從而防止在直接位于p和n接觸之間的發(fā)光區(qū)域中生成光，因為在接觸之間生成的光很可能被吸收。諸如電阻性材料的電流阻擋結(jié)構(gòu)(未示于圖I)可以在這些區(qū)域中形成。在圖2中，溝槽22形成于器件中。溝槽穿過III族氮化物材料的整個厚度向下延伸到襯底10的非III族氮化物層。在溝槽22形成之后，可選的鍵合層20布置在p接觸18的表面上。鍵合層24也可以布置在溝槽22內(nèi)。鍵合層20和24例如可以是諸如NiAu的金屬。溝槽22的寬度可以例如介于10-30Mm。在一些實施例中，溝槽22形成LED的晶片上單獨(dú)LED的邊界并且依據(jù)期望管芯尺寸分隔開，例如分隔開0. 2至2mm，經(jīng)常分隔開介于
0.5至1mm。溝槽22可以限制由如以下參考圖3所描述的激光熔化以移除襯底10的全部或部分而引起的損傷。在圖3中，器件被鍵合到底座26。可選的鍵合層28可以形成于底座26上。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以經(jīng)由一個或 多個鍵合層20和28鍵合到底座26。底座26可以是例如Si、Ge、金屬或陶瓷。鍵合層28例如可以是諸如NiAu的金屬。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)鍵合到底座26之后，生長襯底10可以被移除。例如，通過激光熔化在與藍(lán)寶石襯底的界面處的III族氮化物或其它層，可以移除藍(lán)寶石生長襯底或者為復(fù)合襯底的一部分的藍(lán)寶石主體襯底。可以使用適合于正被移除的襯底的諸如蝕刻的其它技術(shù)或者諸如研磨的機(jī)械技術(shù)。諸如襯底的部分(例如復(fù)合襯底的種子層)或者生長在非III族氮化物生長襯底上的晶格常數(shù)擴(kuò)展模板的一個或多個半導(dǎo)體層可以保留成為器件的一部分，不過它們也可以被移除。如果溝槽22中的鍵合層24不被移除襯底的同一工藝所移除，殘余的諸如NiAu的鍵合層材料可以通過例如濕法蝕刻被移除。在一些實施例中，在移除全部或部分的襯底10之后，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)例如通過光電化學(xué)(PEC)蝕刻被減薄。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的露出的表面(經(jīng)常為n型區(qū)域12的表面)可以例如通過粗糙化或者通過形成光子晶體而被紋理化。在圖4中，溝槽22諸如用電介質(zhì)材料部分或全部填充,該電介質(zhì)材料例如為通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積形成的硅的氮化物。電介質(zhì)層也可以形成于通過移除襯底10而露出的n型區(qū)域12的表面上，隨后被圖案化使得電介質(zhì)僅僅保留在覆蓋溝槽22的區(qū)域32中。在圖5中，透明導(dǎo)電材料34布置在n型區(qū)域12的露出的表面上。在一些實施例中，透明導(dǎo)電材料34為諸如氧化銦錫(ITO)的氧化物。透明導(dǎo)電材料34可以通過例如電子束蒸發(fā)、濺射、旋涂或沉淀來沉積。透明導(dǎo)電材料34的厚度可以是例如0. 5至I. 5Mm，取決于n型器件層的厚度和摻雜以及透明導(dǎo)電材料的化學(xué)計量。例如，更厚的透明導(dǎo)電材料層可以形成于薄或未重?fù)诫s的n型區(qū)域上，或者是該透明導(dǎo)電材料導(dǎo)電性不是很強(qiáng)時。ITO的備選方案包含鋁摻雜的ZnO(AZO)、ZnO、鎂摻雜的ZnO(MZO)、鎵摻雜的ZnO(GZO)、鋁摻雜的MZO(AMZO)、ZnO摻雜的氧化銦(ZIO)以及鎵摻雜的MZO(GMZO)。透明導(dǎo)電材料34形成為足夠厚以在n型區(qū)域12中擴(kuò)展電流，但是足夠薄使得它基本上不吸收由發(fā)光區(qū)域發(fā)射的光。與氧化物區(qū)域32對準(zhǔn)的溝槽36通過傳統(tǒng)圖案化步驟形成于透明導(dǎo)電材料34中。金屬n接觸38形成于透明導(dǎo)電材料34上。溝槽36和22電學(xué)隔離半導(dǎo)體材料和透明導(dǎo)電材料34的相鄰區(qū)域，這允許在單獨(dú)區(qū)域的晶片被劃片之前測試單獨(dú)區(qū)域。在生長襯底通過蝕刻被移除的實施例中，諸如在硅生長襯底的情形中，在生長襯底被移除之后而不是之前，溝槽22可以形成于外延層中，如圖2和3中說明。在這些實施例中，溝槽22可以在透明導(dǎo)電材料34形成之后形成。光通過透明導(dǎo)電材料34從圖5說明的結(jié)構(gòu)被提取。底座26以及底座26和p接觸18之間的任何鍵合層可以是導(dǎo)電的，使得電流通過底座26被供應(yīng)到p接觸18。發(fā)光區(qū)域14和透明導(dǎo)電材料34之間的半導(dǎo)體材料的總厚度在一些實施例中可以不大于I微米的厚度，在一些實施例中不大于0. 8微米的厚度，以及在一些實施例中不大于0. 5微米的厚度。在一些實施例中，透明導(dǎo)電材料34和p接觸18之間的整個半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為InGaN。
對于給定III族氮化物材料，用Q/平方表達(dá)的薄層電阻為厚度和摻雜的函數(shù)。n型區(qū)域12的薄層電阻在一些實施例中可以大于90Q/平方以及在一些實施例中可以大于800/平方。n型區(qū)域12和透明導(dǎo)電材料24的組合在一些實施例中可以具有小于70Q/平方的薄層電阻，并且在一些實施例中可以具有小于600/平方的薄層電阻。相比之下，在具有厚GaN n型區(qū)域的傳統(tǒng)III族氮化物器件中，n型區(qū)域的薄層電阻約為40Q/平方。圖6-12說明形成薄n型區(qū)域鍵合到諸如發(fā)光陶瓷的光學(xué)元件的器件。圖6_12中描述的材料和處理步驟可以與如上文在圖1-5中所描述的相同，并且反之亦然。圖6說明形成在組復(fù)合襯底10上的n型區(qū)域12、發(fā)光區(qū)域14和p型區(qū)域16。復(fù)合襯底10包含諸如例如藍(lán)寶石的主體襯底40 ;諸如例如分別為硅的氮化物和硅的氧化物的鍵合層42和44 ；以及諸如例如InN組成不大于8%的InGaN的種子層46。如例如通過引用結(jié)合于此的美國專利申請No. 12/236,853中所述，種子層可以形成在區(qū)域或島中。種
子層在一些實施例中厚度可以例如介于500A和2000A，并且在一些實施例中厚度可以約為IOOOA0器件層12、14和16在與水平生長相比有利于垂直生長的條件下生長，使得半導(dǎo)體區(qū)域之間的溝槽47被維持。在一些實施例中，n型區(qū)域12是厚度介于0. 2和0. 5微米的InGaN區(qū)域，發(fā)光區(qū)域14是厚度約為IOOOA的多量子阱有源區(qū)域，以及p型區(qū)域16是厚度約為1000A的InGaN層。在圖7中，p接觸18形成于p型區(qū)域16上，隨后被圖案化以移除布置在半導(dǎo)體材料的區(qū)域的側(cè)壁上的P接觸材料。一些P接觸材料可以保留在半導(dǎo)體材料的區(qū)域之間的溝槽47的底部。在一些實施例中，該區(qū)域的側(cè)壁上的不良質(zhì)量的半導(dǎo)體材料同時被移除。諸如硅的氧化物的鍵合材料48布置在p接觸18上以及半導(dǎo)體材料的區(qū)域之間的溝槽47中。鍵合材料48可以可選地通過例如化學(xué)機(jī)械拋光被拋光。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)鍵合到中間襯底52，該中間襯底52可以是例如藍(lán)寶石，或者熱膨脹系數(shù)合理地接近匹配主體40的任何其它合適襯底?？蛇x的鍵合層50可以形成在中間襯底52上，該鍵合層例如可以是硅的氧化物。在圖8中，圖6的主體襯底40以及鍵合層42和44通過適合于移除具體主體襯底材料的技術(shù)被移除。例如，藍(lán)寶石主體可以通過激光熔化被移除。在圖9中種子層46通過適合用于移除具體種子層材料的技術(shù)被移除。例如，InGaN或其它III族氮化物種子層可以通過PEC蝕刻或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)被移除。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以可選地被減薄，并且露出的表面可以可選地被紋理化。半導(dǎo)體材料的島之間的溝槽47中的任何P接觸材料也可以被移除。在圖10中，透明導(dǎo)電材料34形成于露出的n型區(qū)域12上。透明導(dǎo)電材料34例如可以是諸如ITO的透明導(dǎo)電氧化物。例如硅的氧化物的可選鍵合層54諸如可以形成于透明導(dǎo)電材料34上，隨后可選地通過例如化學(xué)機(jī)械拋光被拋光。在圖11中，透明導(dǎo)電材料34被鍵合到光學(xué)元件56?？蛇x的鍵合層58可以形成于光學(xué)元件56上。光學(xué)元件可以是例如透鏡或者也稱為陶瓷磷光體的發(fā)光陶瓷。發(fā)光陶瓷可以是形成于陶瓷中的磷光體。發(fā)光陶瓷吸收由發(fā)光區(qū)域發(fā)射的波長的光并且發(fā)射不同波長的光。發(fā)光陶瓷在通過引用結(jié)合于此的美國專利7，361，938中被更詳細(xì)地描述。在鍵合到光學(xué)元件56之后，中間襯底52可以通過適合于襯底材料的技術(shù)被移除。例如，藍(lán)寶石中間襯底可以通過激光剝離被移除。圖7、10和11所示的鍵合層48、50、54和58例如可以是諸如硅樹脂的有機(jī)材料或者諸如氧化硅的無機(jī)材料。不要求所有鍵合層是同一材料。在一些實施例中，形成鍵合的兩個鍵合層均為硅的氧化物。氧化物-氧化物鍵合可以被采用從而連接平面或者非平面的表面。為了形成氧化物-氧化物鍵合，在兩個結(jié)構(gòu)之間應(yīng)用壓力。也可以應(yīng)用熱量。在一些實施例中，鍵合層 48、50、54 和 58 可以是 Si、Al、B、P、Zn、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Ti、W、Mg、Ca、K、Ni、Y、Zr、Hf、Nd和Ta的氧化物、氮化物、碳化物或氟化物，或者從例如Hoya、Ohara、Schott、CDGM、Hikari、Sumita和Corning可商業(yè)上獲得的合適的玻璃。在圖12中，任何剩下的鍵合層，諸如鍵合層50和鍵合層48，可以被移除以露出p接觸的頂表面。圖13說明圖12的區(qū)域的其中之一。接觸布置成倒裝芯片取向。在圖13的器件中，當(dāng)P接觸材料從區(qū)域的側(cè)壁被移除時，如上文參考圖7所描述，各區(qū)域之間的溝槽47在同一蝕刻步驟中被加寬以容納n接觸60。n接觸形成于溝槽47中與透明導(dǎo)電材料34電學(xué)接觸。電流通過透明導(dǎo)電材料34從n接觸60擴(kuò)展到n型區(qū)域12。
在圖13說明的器件中，光通過光學(xué)元件56從器件被提取。單個LED可包含單個區(qū)域或多個區(qū)域。圖13中說明的LED被鍵合到底座?；ミB形成于p接觸18和n接觸60上，隨后器件通過該互連被連接到底座?；ミB可以是任何合適的材料，諸如焊料或其它金屬，并且可包含材料的多個層。在一些實施例中，互連包含至少一個金層，并且LED和底座之間的鍵合通過超聲鍵合形成。在超聲鍵合期間，LED管芯置于底座上。鍵合頭置于LED管芯的頂表面上，例如置于光學(xué)元件56的頂表面上。鍵合頭連接到超聲換能器。超聲換能器可以是例如鋯鈦酸鉛(PZT)層的疊層。當(dāng)電壓在致使系統(tǒng)和諧共振的頻率被應(yīng)用到換能器時(該頻率經(jīng)常為幾十或幾百kHz量級的頻率)，換能器開始振動，這進(jìn)而致使鍵合頭和LED管芯振動，振動的振幅經(jīng)常為微米量級。振動致使LED上的結(jié)構(gòu)(諸如n和p接觸或者形成于n和p接觸上的互連)的金屬晶格中的原子與底座上的結(jié)構(gòu)互擴(kuò)散，從而形成冶金學(xué)上連續(xù)的結(jié)。在鍵合期間可以添加熱量和/或壓力。一種或多種波長轉(zhuǎn)換材料可以布置在圖5的透明導(dǎo)電層34上或者圖13的光學(xué)元件56上。(多種)波長轉(zhuǎn)換材料可以是例如布置在諸如硅樹脂或環(huán)氧樹脂的透明材料中并且通過絲網(wǎng)印刷或模版印刷沉積在LED上的一種或多種粉末磷光體，通過電泳沉積形成的一種或多種粉末磷光體，或者膠合或鍵合到LED的一種或多種陶瓷磷光體，一種或多種染料，或者上述波長轉(zhuǎn)換層的任何組合。波長轉(zhuǎn)換材料可以形成為使得由發(fā)光區(qū)域發(fā)射的光的一部分不被波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換。在一些示例中，未被轉(zhuǎn)換的光為藍(lán)色并且經(jīng)轉(zhuǎn)換的光為黃色、綠色和/或紅色，使得從器件發(fā)射的未被轉(zhuǎn)換和經(jīng)轉(zhuǎn)換的光的組合看上去為白色。在一些實施例中，偏振器、二向色濾波器或者本領(lǐng)域中已知的其它光學(xué)器件形成于圖5的透明導(dǎo)電層34上或者圖13的光學(xué)元件56上。在上文說明的器件中，不需要例如厚度為至少2微米的厚n型區(qū)域，因為電流通過諸如透明導(dǎo)電氧化物的非III族氮化物透明導(dǎo)電材料擴(kuò)展。由于透明導(dǎo)電氧化物一般不如III族氮化物材料那么透明，在不需要透明導(dǎo)電非III族氮化物材料用于電流擴(kuò)展的器件中，諸如在具有厚n型區(qū)域的器件中，包含透明導(dǎo)電非III族氮化物材料會降低器件的光輸出。
本發(fā)明已經(jīng)被詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，鑒于當(dāng)前公開內(nèi)容，可以對本發(fā)明進(jìn)行調(diào)整而不背離此處描述的發(fā)明構(gòu)思的精神。例如，盡管上述實施例描述III族氮化物器件，在本發(fā)明各實施例中可以使 用由其它材料系統(tǒng)制成的器件，例如，諸如III族磷化物或III族砷化物器件的其它III-V族器件，或者II-VI族器件。因此，本發(fā)明的范圍不打算限于所說明和描述的特定實施例。
權(quán)利要求
1.一種器件包括 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括布置在n型區(qū)域和p型區(qū)域之間的III-V族發(fā)光層；以及 與該n型區(qū)域直接接觸的透明導(dǎo)電非III族氮化物材料。
2.如權(quán)利要求I所述的器件，其中發(fā)光層和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料之間的半導(dǎo)體材料的總厚度小于I微米。
3.如權(quán)利要求I所述的器件，其中透明導(dǎo)電非III族氮化物材料為氧化物。
4.如權(quán)利要求I所述的器件，其中發(fā)光層和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料之間的半導(dǎo)體材料的總厚度為InGaN。
5.如權(quán)利要求I所述的器件，其中發(fā)光層和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料之間的半導(dǎo)體材料的面內(nèi)晶格常數(shù)大于3. 186A。
6.如權(quán)利要求I所述的器件，進(jìn)一步包括布置在p型區(qū)域的表面上的反射金屬P接觸，所述P型區(qū)域的表面為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的與透明導(dǎo)電非III族氮化物材料相對的表面，其中從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)提取的光的大部分是通過透明導(dǎo)電非III族氮化物材料被提取。
7.如權(quán)利要求6所述的器件，其中至少一個開口形成于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，所述至少一個開口露出透明導(dǎo)電非III族氮化物材料的表面，該器件進(jìn)一步包括布置在透明導(dǎo)電非III族氮化物材料上的開口中的金屬n接觸。
8.如權(quán)利要求I所述的器件，進(jìn)一步包括鍵合到透明導(dǎo)電非III族氮化物材料的光學(xué)元件。
9.如權(quán)利要求I所述的器件，進(jìn)一步包括鍵合到透明導(dǎo)電非III族氮化物材料的發(fā)光陶瓷。
10.如權(quán)利要求I所述的器件，進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體材料中形成的溝槽，所述溝槽與在透明導(dǎo)電非III族氮化物材料中形成的溝槽對準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求I所述的器件，其中發(fā)光層為III族氮化物材料。
12.如權(quán)利要求I所述的器件，其中n型區(qū)域具有大于90Q/平方的薄層電阻，并且n型區(qū)域和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料的組合具有小于70Q/平方的薄層電阻。
13.如權(quán)利要求I所述的器件，其中n型區(qū)域具有大于80Q/平方的薄層電阻，并且n型區(qū)域和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料的組合具有小于60Q/平方的薄層電阻。
全文摘要
一種器件包含半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括布置在n型區(qū)域和p型區(qū)域之間的III族氮化物發(fā)光層。透明導(dǎo)電非III族氮化物材料布置成直接接觸n型區(qū)域。發(fā)光層和透明導(dǎo)電非III族氮化物材料之間的半導(dǎo)體材料的總厚度小于1微米。
文檔編號H01L33/42GK102714255SQ201080062108
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者F.杜邦, J.E.埃普勒 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責(zé)任公司