專利名稱：具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件，更具體地，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)光泄漏效率的具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件，及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是眾所周知的將電流轉(zhuǎn)換成光以發(fā)光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。由于利用GaAsP化合物半導(dǎo)體的紅色LED在1962年就可在市場上買到了，其與GaP:N基綠色LED —起，已被用作電子設(shè)備的光源,用于圖像顯不。由這種LED發(fā)射的光的波長取決于用于制備該LED的半導(dǎo)體材料。這是因為發(fā)光的波長取決于表示價帶電子和導(dǎo)帶電子之間能量差的半導(dǎo)體材料的能帶隙。氮化鎵(GaN)化合物半導(dǎo)體已備受重視。GaN化合物半導(dǎo)體備受重視的一個原因是GaN和其它元素例如銦(In)、鋁(Al)等結(jié)合使用，能夠制備可以發(fā)綠、藍(lán)或白光的半導(dǎo)體層。由此，GaN和其它適當(dāng)元素結(jié)合使用，能夠調(diào)節(jié)要發(fā)射的光的波長。因而，使用GaN,根據(jù)應(yīng)用LED的設(shè)備的特性，能夠適當(dāng)?shù)卮_定所希望LED的材料。例如，能夠制備用于光學(xué)記錄的藍(lán)色LED或用于代替輝光燈的白色LED。另一方面，利用GaP制備開始發(fā)展的綠色LED。由于GaP是可引起效率降低的間接躍遷材料，所以利用該材料制備的綠色LED實際上不能制造純綠色的光。然而，依靠InGaN薄膜生長的近來成功，已能夠制備高亮度的綠色LED。依靠GaN基LED的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點，GaN基LED市場快速發(fā)展。而且，由于GaN基LED在1994年就能夠在市場上買到，所以與GaN基電光器件有關(guān)的技術(shù)已得以快速發(fā)展。GaN基LED已經(jīng)發(fā)展，顯示出光發(fā)射效率超過了輝光燈。當(dāng)前，GaN基LED的效率基本等于熒光燈的效率。由此，可以預(yù)期GaN基LED市場將顯著增長。盡管GaN基半導(dǎo)體器件的技術(shù)快速前進(jìn)，但是GaN基器件的制備受到高生產(chǎn)成本的很大不利條件。這種不利條件主要是涉及關(guān)于GaN薄膜(外延層)生長的難度以及成品GaN基器件的后續(xù)切割。這種GaN基器件一般在藍(lán)寶石(Al2O3)襯底上制備。這是因為適合批量生產(chǎn)GaN基器件的尺寸的藍(lán)寶石晶片是市售的，其支持以相對高質(zhì)量進(jìn)行GaN外延生長，并在寬的溫度范圍內(nèi)展示出高的加工性能。此外，藍(lán)寶石是化學(xué)和熱穩(wěn)定的，并且具有能夠執(zhí)行高溫制造工藝的高熔點。而且，藍(lán)寶石具有高鍵合能(122. 4千卡/摩爾)和高介電常數(shù)。在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面，藍(lán)寶石是結(jié)晶氧化招(Al2O3X同時，由于藍(lán)寶石為絕緣材料，所以利用藍(lán)寶石襯底(或其它絕緣襯底)制造的有效LED器件實際上限于橫向或垂直結(jié)構(gòu)。在橫向結(jié)構(gòu)中，所有用于向LED注入電流的金屬接觸都布置在器件結(jié)構(gòu)的上表面上(或相同襯底表面上)。另一方面，在垂直結(jié)構(gòu)中，一個金屬接觸布置在上表面上，而在移除藍(lán)寶石(絕緣)襯底之后，另一個接觸布置在器件結(jié)構(gòu)的底表面上。另外，還廣泛采用了倒裝芯片鍵合法。根據(jù)倒裝芯片鍵合法，將分別制備的LED芯片，在翻轉(zhuǎn)該LED芯片的條件下，附著在例如具有優(yōu)良熱傳導(dǎo)性的硅晶片或陶瓷襯底的下 底座。然而，橫向結(jié)構(gòu)或倒裝芯片法存在與熱釋放效率差相關(guān)聯(lián)的問題，因為藍(lán)寶石襯底具有大約27W/mK的熱導(dǎo)率，由此導(dǎo)致非常高的熱阻。此外，倒裝芯片法還具有需要大量光刻工藝步驟的不利條件，由此導(dǎo)致制造工藝復(fù)雜。為此，具有垂直結(jié)構(gòu)的LED器件顯得更為突出，因為所述垂直結(jié)構(gòu)涉及移除藍(lán)寶石襯底。在這種垂直LED結(jié)構(gòu)的制備中，激光剝離(LLO)方法用于移除藍(lán)寶石襯底，由此解決由藍(lán)寶石襯底造成的問題。也就是，如圖I所示，在藍(lán)寶石襯底I上方，形成包括n型GaN層2、有源層3和p型GaN層4的GaN薄膜。在GaN薄膜上方形成P型電極5。將LLO方法應(yīng)用到如用上述方式制備的芯片，以完全移除藍(lán)寶石襯底I。在LLO方法中，一旦激光束入射，應(yīng)力就施加到GaN薄膜上。為了使藍(lán)寶石襯底I和GaN薄膜彼此分開，必須使用具有高能量密度的激光束。該激光束將GaN分解成金屬元素，即，Ga,和氮氣(N2X如上述移除襯底I之后，如圖2所示，在暴露的n型GaN層2上形成n型電極7，以制備芯片結(jié)構(gòu)。在這種垂直LED結(jié)構(gòu)中，如圖所示，n型GaN層2布置在芯片結(jié)構(gòu)的最上部分。由于這個原因，n型GaN層2的接觸區(qū)域的面積相當(dāng)大地影響了總發(fā)光效率。雖然在光泄漏方面減少接觸區(qū)域的面積是有利的，但是會存在例如工作電壓增加的問題，因為減少的接觸區(qū)域?qū)е缕骷目傠娮柙黾踊螂娏魃⒉疾蛔?。由于GaN材料具有2.35的折射系數(shù)，所以在GaN材料與折射系數(shù)為I的空氣直接接觸的情況下，使得來自LED的光向外發(fā)射而沒有在LED內(nèi)部全反射的角度限于離垂直線
25。。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明涉及一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法，其基本避免了一個或多個由于相關(guān)技術(shù)的限制和不利條件導(dǎo)致的問題。本發(fā)明的目的是提供一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法，利用在GaN半導(dǎo)體層上方層壓的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，和在GaN半導(dǎo)體層和TCO之間形成歐姆接觸的吸氣金屬，該發(fā)光器件能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光效率和光泄漏效率的增強(qiáng)。
本發(fā)明的另外優(yōu)點、目的和特征將在隨后的說明中部分闡明，并且根據(jù)隨后的審查，部分對于具有普通技術(shù)的本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得很明顯，或可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。通過在書面說明和其權(quán)利要求還有附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和達(dá)到本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。 為了實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的意圖，如這里具體表達(dá)和廣泛描述的，一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件包括具有第一表面和第二表面的半導(dǎo)體層；布置在半導(dǎo)體層的第一表面上的第一電極；布置在半導(dǎo)體層的第二表面上的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層；和布置在TCO層上的第二電極。在本發(fā)明的另一方面，一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件包括第一電極；布置在第一電極上的半導(dǎo)體層；金屬層，其與用于形成半導(dǎo)體層的至少一種元素之間具有反應(yīng)性；布置在金屬層上的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層；和布置在TCO層上的第二電極。在本發(fā)明的另一方面，一種用于制造具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的方法包括在襯底上方形成具有多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層；在該半導(dǎo)體層上形成第一電極；在第一電極上方形成由金屬或半導(dǎo)體制成的支撐層；使襯底從半導(dǎo)體層分離；在半導(dǎo)體層的襯底分離表面上方形成透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層；和在TCO層上形成第二電極。要理解的是，本發(fā)明在前的概要描述和隨后的詳細(xì)描述是示范性和說明性的，并且意在提供如所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步說明。


包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且并入附圖并構(gòu)成本申請的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且和描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在這些圖中圖I是示出用于制造具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的常規(guī)工藝的示例的截面圖；圖2是示出具有垂直結(jié)構(gòu)的常規(guī)發(fā)光器件的示例的截面圖；圖3到11是示出本發(fā)明的第一實施例的截面圖，其中圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的示例的截面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的另一個示例的截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明制造的具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的示例的截面圖；圖6是示出ITO和n型GaN的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是示出在ITO和n型GaN的鍵合態(tài)形成的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8是示出在電場施加到ITO和n型GaN的鍵合結(jié)構(gòu)時形成的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是示出ZnO和n型GaN的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10是示出在ZnO和n型GaN鍵合態(tài)形成的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；圖11是示出在電場施加到ZnO和n型GaN的鍵合結(jié)構(gòu)時形成的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖；和圖12到15是示出本發(fā)明的第二實施例的截面圖，其中圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的制造工藝的示例的截面圖13是示出根據(jù)本發(fā)明制造的具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的示例的截面圖；圖14是示出熱處理工藝的示意圖；和圖15是示出ITO和GaN的能帶結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其示例示于附圖中。然而，本發(fā)明可以具體化為許多不同的形式，并且不應(yīng)該解釋為限于這里闡述的實施例。因而，雖然可對本發(fā)明進(jìn)行不同的修改和選擇性的形式，但是本發(fā)明的具體實施例在圖中以示例的方式示出了，并且將在這里詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解，沒有必要限于本發(fā)明的具體公開的形式，相反，本發(fā)明應(yīng)覆蓋落入由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效和替換。關(guān)于所述附圖的描述，相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素。在圖中，為了清楚，夸大 了層和區(qū)域的厚度。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個要素，例如層、區(qū)域或襯底稱為在另一個要素“上”時，其可以直接在另一個要素上，或者還可以存在中間要素。還將理解，如果要素的一部分，例如表面，稱為“內(nèi)部”，則它相比該要素的其它部分更遠(yuǎn)離該器件的外部。另外，關(guān)系術(shù)語，例如“在...之下”和“在...上面”，在這里可以用來描述一個層的或區(qū)域?qū)α硪粋€層或區(qū)域的關(guān)系，如圖中所示。應(yīng)當(dāng)理解，除了在圖中描寫的方位外，這些術(shù)語意指包含器件的不同方位。最終，術(shù)語“直接地”意思是不存在中間要素。如這里所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)聯(lián)的列出零件的任意和全部組合。應(yīng)當(dāng)理解，雖然術(shù)語第一、第二等在這里可以用來描述不同的要素、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些要素、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該被這些術(shù)語所限制。這些術(shù)語僅用來區(qū)別一個區(qū)域、層或部分同另一個區(qū)域、層或部分。由此，下面討論的第一區(qū)域、層或部分可以稱為第二區(qū)域、層或部分，同樣，在沒有偏離本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下，第二區(qū)域、層或部分也可以稱為第一區(qū)域、層或部分?！吹谝粚嵤├翟谙挛闹校瑢⒖几綀D描述本發(fā)明的第一實施例。如圖3所示，為了制造根據(jù)該實施例的發(fā)光器件，在藍(lán)寶石襯底10上方形成具有多層結(jié)構(gòu)的GaN半導(dǎo)體層20和第一電極30。半導(dǎo)體層20可以利用普通的半導(dǎo)體生長方法生長。對于半導(dǎo)體生長方法，根據(jù)工藝的方便可以選擇性地使用不同的方法，例如，PVD例如濺射、利用有機(jī)金屬前體(pre-cursor)的 M0CVD、和離子注入。半導(dǎo)體層20包括n型半導(dǎo)體層21、有源層22和p型半導(dǎo)體層23。如圖3所示，隨著半導(dǎo)體層20遠(yuǎn)離襯底10，其可以具有面積逐漸縮小的結(jié)構(gòu)。如果需要，可以在p型半導(dǎo)體層23的上方形成電流擴(kuò)散層24，如圖4所示。對于電流擴(kuò)散層24，可以使用InxGahN層或InxGai_xN/GaN超晶格層。電流擴(kuò)散層24可以用來增強(qiáng)載流子遷移率，并且由此導(dǎo)致電流平穩(wěn)地流動。在這點上，該電流擴(kuò)散層也稱為電流傳輸增強(qiáng)層(CTEL)。
第一電極30是歐姆電極。這種歐姆電極可以利用透明電極結(jié)構(gòu)形成。第一電極30可以是p型電極，因為其形成在p型半導(dǎo)體層23的上方。如上所述，在透明電極用作第一電極30時，利用透明導(dǎo)電氧化物(TC0)，在電流擴(kuò)散層24上方形成該透明電極是更有利的。在該結(jié)構(gòu)中，電流擴(kuò)散層24的功函數(shù)可以比作為p型半導(dǎo)體層23的p型GaN半導(dǎo)體層的功函數(shù)小，但是可以大于該透明電極的功函數(shù)。電流擴(kuò)散層24和p型半導(dǎo)體層23的功函數(shù)范圍可以彼此部分交迭。而且，p型半導(dǎo)體層23和透明電極的功函數(shù)范圍可以彼此部分交迭。對于透明電極的TC0，可以使用氧化銦錫(IT0)。也可以使用其它材料，例如氧化銦鋅(IZO )、氧化鋁鋅(AZO )、氧化鎂鋅(MZO )或氧化鎵鋅(GZO )。
為了實現(xiàn)反射效率增強(qiáng)，可以在第一電極30上方形成反射電極40。優(yōu)選反射電極40由銀(Ag)或招(Al)制成。同時，如將在后面描述的，在分離襯底10和半導(dǎo)體層20的工藝中，也可以提供支撐層以支撐半導(dǎo)體層20。該支撐層由金屬或包含Si的半導(dǎo)體制成。在半導(dǎo)體層20具有按上述次序?qū)訅旱慕Y(jié)構(gòu)時，第一電極30用作p型電極。在形成包括如上述形成的半導(dǎo)體層20、第一電極30和反射電極40的發(fā)光器件芯片之后，利用激光剝離(LLO)方法，從發(fā)光器件芯片完全地移除藍(lán)寶石襯底10。在該LLO方法中，一旦激光束入射，應(yīng)力就施加到GaN基薄膜。為了分離開藍(lán)寶石襯底10和GaN薄膜，也就是半導(dǎo)體層20，必須使用具有高能量密度的激光束。該激光束將GaN分解成金屬元素，S卩，Ga，和氮氣(N2)。可以利用除LLO方法之外的方法，例如蝕刻，來實現(xiàn)襯底10的分離。其后，如圖5所示，在結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，在移除襯底10之后獲得的結(jié)構(gòu)的上方形成TCO層50。以金屬焊盤的形式在TCO層50上形成第二電極60。TCO層50用來向半導(dǎo)體層20有效地供應(yīng)電流。由此，可以實現(xiàn)發(fā)光效率增強(qiáng)、發(fā)光面積增大和工作電壓降低。也就是，盡管接觸區(qū)域縮小，但由于器件的總電阻沒有增加，所以實現(xiàn)了有效電流擴(kuò)散。因而，能夠降低工作電壓。由此，可以以例如金屬焊盤的形式形成第二電極60，以具有減小的面積。從而，第二電極60沒有減少發(fā)光面積。同時，如圖所示，隨著半導(dǎo)體層20從第一電極30向TCO層50延伸，其具有面積逐漸增加的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠增加光泄漏角。TCO層50由ZnO制成。而且，可以使用通過向ZnO中加入作為摻雜劑的Al或In所制得的AlZnO或InZnO。雖然ITO可以用于TCO層50，但是在這種情況下TCO層50的效果差，因為可能不充分地形成TCO層50和半導(dǎo)體層20的n型半導(dǎo)體層21之間的歐姆接觸。圖6示出了鍵合ITO和n型GaN半導(dǎo)體之前它們的能帶結(jié)構(gòu)。參考圖6，ITO具有大約為4. 7eV的功函數(shù)和大約3. 7eV的能帶隙Bg，而GaN具有大約3. 44eV的能帶隙。如圖7所示，當(dāng)鍵合具有如上所述特征的ITO和n型GaN半導(dǎo)體時，利用導(dǎo)帶，也就是，n型GaN的費米能級補(bǔ)償ITO的費米能級，如同導(dǎo)電金屬一樣。在這種情況下，形成了阻擋電子流動并具有I. 7eV能級的勢壘A E。。也就是，在鍵合表面彎曲能帶結(jié)構(gòu)，以便在鍵合表面形成處于導(dǎo)帶的勢壘。當(dāng)電壓(偏置)施加到該狀態(tài)中的能帶結(jié)構(gòu)時，該勢壘保持在I. 7eV，但是能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)一步彎曲了。從而，如圖8所示，在勢壘產(chǎn)生了隧道效應(yīng)現(xiàn)象。結(jié)果，電流流動。在這種情況下，當(dāng)施加的電壓較高時，因為彎曲度增加，所以流動的電流量增大。當(dāng)鍵合ZnO和n型GaN時，產(chǎn)生了類似的現(xiàn)象。這里，ZnO具有4. 2eV的功函數(shù)和
3.37eV的能帶隙Bg。如圖10所示，當(dāng)鍵合具有如上所述特征的ZnO和n型GaN半導(dǎo)體時,利用導(dǎo)帶,也就是，n型GaN的費米能級補(bǔ)償ZnO的費米能級如同導(dǎo)電金屬一樣。在這種情況下，形成了阻擋電子流動并具有I. 2eV級的勢壘A E。。
由于根據(jù)隧道效應(yīng)現(xiàn)象電流流動的量與Exp [ (A Ec) 3/2]成比例，所以在ZnO和n型GaN鍵合的情況下，在更低的電壓能夠產(chǎn)生足夠的電流流動。也就是，如從上面的描述所看到的，利用ZnO的情況和利用加入摻雜劑的AlZnO或InZnO的情況，在電流流動方面更有利。由如上所述的ZnO-基材料制成的TCO層50可以大大地提高光泄漏角，通過該角光從GaN材料內(nèi)部泄漏出。根據(jù)簡單計算，光能夠從折射系數(shù)為2. 35的GaN直接泄漏到GaN外部(空氣)的光泄漏角大約為25°。然而，當(dāng)ZnO-基材料用于TCO層50時，因為“sin—1 (2. 07/2. 35)”為61.74°，所以該光泄漏角大大增加了。<第二實施例>在下文中，將參考圖12到15描述本發(fā)明的第二實施例。在下面的描述中，不再說明與第一實施例相同的工藝。如圖12所示，為了制造根據(jù)本實施例的發(fā)光器件，在藍(lán)寶石襯底100上方形成GaN基半導(dǎo)體層200和第一電極300。如圖12所示，半導(dǎo)體層200包括n型半導(dǎo)體層210、有源層220和p型半導(dǎo)體層230。為了實現(xiàn)反射效率增強(qiáng)，第一電極300可以包括反射電極400。還可以在第一電極300的上方形成由金屬或包含Si的半導(dǎo)體制成的支撐層。在半導(dǎo)體層200具有按上述次序?qū)訅旱慕Y(jié)構(gòu)時，第一電極300用作P型電極。在形成如上述的發(fā)光器件芯片之后，利用激光剝離(LLO)方法，從發(fā)光器件芯片完全地移除藍(lán)寶石襯底100。在該LLO方法中，一旦激光束入射，應(yīng)力就施加到GaN基薄膜。為了分離開藍(lán)寶石襯底100和GaN薄膜，必須使用具有高能量密度的激光束。該激光束將GaN分解成金屬元素,即，Ga,和氮氣(N2X如圖13所示，然后利用具有氮吸氣特性的金屬，例如，Ti、Zr或Cr，在移除了襯底100的n型半導(dǎo)體層210的表面上方淀積吸氣金屬層500。吸氣金屬層500能展示出對氮(N)的高反應(yīng)性，其是諸如GaN的III族到V族的半導(dǎo)體材料中的V族材料。通過在n型半導(dǎo)體層210的界面上或界面中小量涂覆或摻雜該吸氣金屬，完成吸氣金屬例如Ti、Zr或Cr的淀積。對于淀積方法，根據(jù)工藝的方便可以選擇性地使用不同的方法，例如，PVD例如濺射、利用有機(jī)金屬前體的M0CVD、和離子注入。
在淀積了吸氣金屬層500之后，為了獲得最大的光泄漏效果，在吸氣金屬層500上方形成具有適當(dāng)折射系數(shù)的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層600。優(yōu)選TCO層600由氧化銦錫(ITO)制成。在半導(dǎo)體層200上方形成吸氣金屬層500和TCO層600之后，如圖14所示，進(jìn)行熱處理。如通常所知的，如圖15所示，TCO例如ITO可以不與n型GaN和p型GaN的任何一個形成有效的歐姆接觸。然而，如果在折射系數(shù)方面高效的TCO層600可以應(yīng)用到具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的頂層，如同在上面描述的結(jié)構(gòu)一樣，在光泄漏方面可以提供相當(dāng)大的優(yōu)勢。從最近的研究結(jié)果可以看出，在熱處理中，在ITO/GaN界面上觀察到Ga-N分解。有報導(dǎo)說，n型GaN的歐姆接觸通常與Ga-N表面中的氮反應(yīng)，由此導(dǎo)致該表面氮缺乏，并由此 形成歐姆接觸。因而，通過去除Ga-N結(jié)構(gòu)中的氮，氮吸氣金屬層500能夠?qū)崿F(xiàn)歐姆特性和器件穩(wěn)定性的提聞。眾所周知，因為Ti容易形成Ti-N化合物，并且Ti-N展示出和金屬中一樣的導(dǎo)電性，所以金屬例如Ti能夠有效地防止由形成化合物導(dǎo)致的電極特性退化。在形成如上所述的TCO層600之后，在TCO層600上方形成第二電極700，作為n型電極。由此，完全制成了芯片結(jié)構(gòu)。因而，能夠利用ITO作為TCO層600。結(jié)果，能夠大大地提高光泄漏角，通過該角光從GaN材料內(nèi)部泄漏出。根據(jù)簡單計算，光能夠從折射系數(shù)為2. 35的GaN直接泄漏到GaN外部(空氣)的光泄漏角大約為25。。然而，當(dāng)使用ITO時,該光泄漏角大大增加到54. 78°。對于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說很顯然，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，本發(fā)明可以做不同的修改和變化。由此，本發(fā)明意在覆蓋全部的落入附加的權(quán)利要求和其等效物的范圍之內(nèi)的本發(fā)明的修改和變動。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括 支撐層； 在所述支撐層上的第一電極； 在所述第一電極上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有傾斜的側(cè)表面； 在所述半導(dǎo)體層上的透明層； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分上的第二電極；以及 金屬層，其布置在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述第二電極之間，所述金屬層對于包含在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一種元素具有反應(yīng)性， 其中，所述金屬層在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上充當(dāng)歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的所述發(fā)光器件，其中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括 在所述第一電極上的P型半導(dǎo)體層； 在所述P型半導(dǎo)體層上的有源層；和 在所述有源層上的n型半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的所述發(fā)光器件，進(jìn)一步包括 布置在所述半導(dǎo)體層和所述第一電極之間的電流擴(kuò)散層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的所述發(fā)光器件，其中，所述電流擴(kuò)散層包括InGaN層或InGaN/GaN超晶格層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的所述發(fā)光器件，其中，所述電流擴(kuò)散層被配置為增強(qiáng)所述器件中載流子的遷移率。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的所述發(fā)光器件，其中，所述電流擴(kuò)散層的功函數(shù)小于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的功函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的所述發(fā)光器件，其中，所述電流擴(kuò)散層的功函數(shù)大于所述第一電極的功函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述第一電極包括反射電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述第一電極包括透明電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述支撐層包括金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述發(fā)光器件，其中，所述支撐層與所述第一電極接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有面向所述第一電極的第一表面和面向所述第二電極的第二表面，以及 其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所述傾斜的側(cè)表面使得所述第二表面的面積大于所述第一表面的面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，面對所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所述第一電極的表面的面積小于面向所述第二電極的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面的面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述傾斜的側(cè)表面被配置為增強(qiáng)所述器件的光提取能力。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層包括透明導(dǎo)電氧化物層。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層包括氧化銦錫(ITO), ZnO, AlZnO 和 InZnO 中的一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層具有比所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的折射系數(shù)大的折射系數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層被配置為增強(qiáng)發(fā)光效率。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層被配置為增強(qiáng)電流擴(kuò)散特性。
20.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層包括Ti、Zr和Cr中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層對于氮具有反應(yīng)性。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層具有氮吸取氣特性。
23.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述第二電極具有金屬焊盤。
24.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層具有面對所述第二電極的第一表面和所述第二電極具有面對所述金屬層的第二表面；以及 其中，所述第一表面的面積與所述第二表面的面積不同。
25.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層布置在所述第二電極和所述金屬層之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層與所述第二電極接觸。
27.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層覆蓋所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個上表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述透明層是導(dǎo)電的。
29.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層與所述透明層接觸。
30.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任一項所述的發(fā)光器件，其中，所述金屬層與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整個上表面層接觸。
31.一種發(fā)光器件，包括 包含金屬的支撐層； 在所述支撐層上的第一電極； 在所述第一電極上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有傾斜的側(cè)表面； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的透明層； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分上的第二電極；以及 金屬層，布置在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述第二電極之間，所述金屬層對于包含在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一種元素具有反應(yīng)性， 其中，所述金屬層包括Ti，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有n型半導(dǎo)體層、p型半導(dǎo)體層以及在所述n型半導(dǎo)體層和所述P型半導(dǎo)體層之間的有源層， 其中，所述第一電極具有反射層和電極層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述發(fā)光器件，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有面向所述第一電極的第一表面和面向所述第二電極的第二表面，以及 其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所述傾斜的側(cè)表面使得所述第二表面的面積不同于所述第一表面的面積。
全文摘要
公開了一種具有垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制造方法，發(fā)光器件，包括支撐層；在所述支撐層上的第一電極；在所述第一電極上的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有傾斜的側(cè)表面；在所述半導(dǎo)體層上的透明層；在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一部分上的第二電極；以及金屬層，其布置在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和所述第二電極之間，所述金屬層對于包含在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一種元素具有反應(yīng)性，其中，所述金屬層在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上充當(dāng)歐姆接觸。
文檔編號H01L33/32GK102751415SQ20121018876
公開日2012年10月24日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者張峻豪, 河俊碩 申請人:Lg伊諾特有限公司, Lg電子株式會社