專利名稱：形成歐姆接觸層的方法和制造具有其的發(fā)光器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種歐姆接觸層和具有其的發(fā)光器件，且更具體涉及一種能提高頂發(fā)射型發(fā)光器件的光出射效率的歐姆接觸層和具有該歐姆接觸層的發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光器件的有效電流供應(yīng)受到半導(dǎo)體層與電極之間歐姆接觸的顯著影響。由氮化物半導(dǎo)體例如氮化鎵半導(dǎo)體制成的發(fā)光器件需要特別好的歐姆接觸。盡管對(duì)氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的歐姆接觸已經(jīng)進(jìn)行了持續(xù)的研究，但由于p型氮化鎵的低載流子濃度、高的表面電阻和低電導(dǎo)率，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件的歐姆接觸仍不能令人滿意。此外，由于在頂光發(fā)射型發(fā)光器件中，內(nèi)部產(chǎn)生的光通過歐姆電極層發(fā)射，所以歐姆接觸層必須具有好的電特性和高的透光率。
頂光發(fā)射型發(fā)光器件的常規(guī)歐姆接觸層包括順序堆疊在第二覆層上的鎳(Ni)層和金(Au)層。在氧或空氣氣氛下進(jìn)行熱處理后，由堆疊金屬層形成的歐姆接觸層具有約10-3到10-4Ωcm-2的低接觸電阻率。然而，這種常規(guī)的Ni/Au歐姆接觸層由于其低的透光率而具有低的光提取效率，其透光率例如在λ＝450nm處約為75％。因此，雖然歐姆接觸層具有低接觸電阻率，但是由于其低透光率，所以該歐姆接觸層不能應(yīng)用在具有高輸出功率和高亮度的下一代頂光發(fā)射型發(fā)光器件中。
為了克服頂光發(fā)射型發(fā)光器件的輸出功率的限制，人們已經(jīng)提出了使用具有優(yōu)異的透光率的透明導(dǎo)電氧化物例如ITO[T.Margalith et al.，Appl.Phys.Lett.Vol.74，p3930(1999)]。
Y.C.Lin等人公開了具有比常規(guī)Ni/Au歐姆接觸層大的86.6％透射率的Ni/ITO歐姆接觸層，其用于形成具有1.3倍輸出功率的頂發(fā)射型發(fā)光器件[Y.C.Lin et al.，Solid-State Electronics vol.47，p849(2003)]。
最近，已經(jīng)提出了電極表面紋路化(texturing)方法，以最大化器件光出射效率。在電極表面紋路化方法中，NiO/ITO歐姆接觸層例如形成在GaN上，然后使用等離子蝕刻光刻法構(gòu)圖ITO電極以在ITO電極中形成幾微米直徑的孔，因此使光輸出功率增加約16％[S.-M.Pan et al.IEEE Photon.Technol.Lett.Vol.15 p649(2003)]。然而，由于使用電極表面紋路化方法在電極表面中形成的孔具有幾微米的直徑，其光提取效率不能最大化。特別地，由于在蝕刻中對(duì)器件的等離子體破壞，器件性能可能退化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造具有高透光率和好的電特性的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的方法，和制造具有該歐姆接觸結(jié)構(gòu)的頂光反射型發(fā)光器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造用于發(fā)光器件并包括第一導(dǎo)電材料層和具有相應(yīng)于島的通孔的第二導(dǎo)電材料層的歐姆接觸層的方法，該方法包括在半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電材料層；在所述第一導(dǎo)電材料層上形成包括多個(gè)納米尺寸的島的掩模層；在所述第一導(dǎo)電材料層上和掩模層中的島上形成第二導(dǎo)電材料層；和使用溶劑通過剝離工藝去除所述島上的第二導(dǎo)電材料部分和所述島。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造用于發(fā)光器件并包括具有相應(yīng)于島的通孔的第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層的歐姆接觸層的方法，該方法包括在襯底上形成包括第一包覆半導(dǎo)體層、有源層和第二包覆半導(dǎo)體層的堆疊結(jié)構(gòu)；在所述第二包覆半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電材料層；在所述第一導(dǎo)電材料層上形成包括多個(gè)島的掩模層；在所述第一導(dǎo)電材料層上和掩模中的島上形成第二導(dǎo)電材料層；和使用溶劑通過剝離工藝去除在所述島上的第二導(dǎo)電材料的部分和所述島。
第一和第二導(dǎo)電材料層可以由透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物形成。
透明導(dǎo)電氧化物可以包括至少一種金屬氧化物，且金屬可以選自包括In、Sn、Zn、Ga、Ce、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Al和鑭系金屬的組。
透明導(dǎo)電氮化物可以使氮化鈦或氮化鉭。
該方法還可以包括在形成第一導(dǎo)電材料層之前在半導(dǎo)體層上形成金屬薄膜，其中所述第一導(dǎo)電材料層形成在金屬薄膜層上。金屬薄膜層具有0.1到50nm的厚度。
金屬薄膜層可以由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba、其合金以及其固溶體的組的材料形成。
形成掩模層還包括在第一導(dǎo)電材料層上涂覆光致抗蝕劑；曝光所述光致抗蝕劑以在所述光致抗蝕劑中形成相應(yīng)于所述島的潛像；和通過使用溶劑顯影所述光致抗蝕劑在所述第一導(dǎo)電材料層上形成島。
曝光光致抗蝕劑可以通過使用激光干涉的激光全息術(shù)或電子束平版印刷進(jìn)行。


通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明上述和其他的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的頂光發(fā)射型發(fā)光器件的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例制造的頂光發(fā)射型發(fā)光器件的剖面圖；圖3A到3F示出了在圖1或2的結(jié)構(gòu)上形成歐姆接觸層的方法；圖4是在圖3A到3F所示的制造方法中使用的激光全息設(shè)備的示意圖；圖5A到5C是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的發(fā)光器件的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；圖6是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的藍(lán)光發(fā)射器件的上歐姆接觸層的SEM圖像；圖7是使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的發(fā)光器件的電致發(fā)光(EL)強(qiáng)度的圖；圖8是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的發(fā)光器件的光輸出功率與輸入電流之間關(guān)系的圖；圖9A和9B是示出對(duì)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極構(gòu)圖形成的具有第二覆層、ITO層和空氣層的結(jié)構(gòu)中的光折射和反射的示意圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，形成未被例如離子的撞擊所破壞并具有三維圖案的接觸層。該接觸層至少包括第一導(dǎo)電材料層和形成在第一導(dǎo)電材料層上的第二導(dǎo)電材料層。該第二導(dǎo)電材料層具有多個(gè)孔陣列。這些孔可以是圓形或矩形的。
使用剝離法形成具有多個(gè)孔陣列的第二導(dǎo)電材料層，并通過能進(jìn)行精細(xì)構(gòu)圖的掃描電子束或激光全息攝影曝光用作剝離法中的犧牲層的光致抗蝕劑。此外，可以使用公知的印刷法構(gòu)圖犧牲層。構(gòu)圖犧牲層的方法可以是一種或多種方法，但本發(fā)明不限于此。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激光全息術(shù)是用于曝光的最好方法之一。
通過根據(jù)下面提供的本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)制造氮化物基發(fā)光器件的方法的描述，可以理解形成歐姆接觸層的方法。
圖1是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的電極的頂發(fā)射型氮化物基發(fā)光器件的剖面圖。
參考圖1，氮化物基發(fā)光器件包括襯底10、設(shè)置在襯底10上的緩沖層20、設(shè)置在緩沖層20上的例如第一覆層30的n型下半導(dǎo)體層、設(shè)置在第一覆層30上的激活層40、設(shè)置在激活層40上的例如第二覆層50的p型上半導(dǎo)體層和p歐姆接觸層60，p歐姆接觸層60由透明導(dǎo)電薄膜形成具有3維圖案并設(shè)置在第二覆層50上。第一導(dǎo)電焊盤90電連接到第一覆層30，且第二導(dǎo)電焊盤80連接到p歐姆接觸層60。
襯底10可以由藍(lán)寶石(Al2O3)、碳化硅(SiC)、硅(Si)或砷化鎵(GaAs)形成。緩沖層20是可選的，但當(dāng)襯底10由絕緣材料形成時(shí)則是必須的。
從緩沖層20到第二覆層50的每層由表示為AlxInyGazN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且0≤x+y+z≤1)的III族氮化物基化合物形成，且第一覆層30和第二覆層50還包括摻雜劑。
此外，激活層40具有單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)或多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。
作為實(shí)例，在氮化鎵(GaN)化合物半導(dǎo)體中，緩沖層20由GaN形成，第一覆層30由具有n型摻雜劑(例如Si、Ge、Se或Te)的GaN形成，激活層40包括InGaN/GaN MQW或AlGaN/GaN MQW，且第二覆層50由具有p型摻雜劑(例如Mg、Zn、Ca、Sr或Be)的GaN形成。可以在激活層40之上或之下形成上引導(dǎo)層和下引導(dǎo)層。
可以在第一覆層30和第二導(dǎo)電焊盤90之間形成n型歐姆接觸層(未圖示)，且該n型歐姆接觸層可以具有各種公知的結(jié)構(gòu)，例如Ti和Al的順序堆疊結(jié)構(gòu)。
第二導(dǎo)電焊盤80可以具有Ni和Au的順序堆疊結(jié)構(gòu)或W/Au、Pt/Au、Pd/Au或Ag/Au的堆疊結(jié)構(gòu)。
每層都可以使用公知的沉積法形成，例如電子束蒸發(fā)、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體激光沉積(PLD)、復(fù)式熱蒸發(fā)器(dual-type thermaI evaporator)或?yàn)R射。
作為本發(fā)明實(shí)施例的特征的具有3維紋路形狀圖案的p歐姆接觸層60包括至少兩層堆疊結(jié)構(gòu)，該堆疊結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電材料層和位于第一導(dǎo)電材料層上的第二導(dǎo)電材料層，并通過使用犧牲層的剝離法構(gòu)圖第二導(dǎo)電材料層。在剝離法中，半導(dǎo)體層不會(huì)如常規(guī)干法刻蝕中那樣被離子的撞擊所破壞。第二導(dǎo)電材料層具有多個(gè)孔陣列。這些孔可以是圓形或矩形。通過能進(jìn)行精細(xì)構(gòu)圖的掃描電子束或激光全息攝影對(duì)用作犧牲層的光致抗蝕劑曝光。此外，可以使用公知的印刷法構(gòu)圖犧牲層。光致抗蝕劑可以通過使用光干涉特性的激光全息攝影曝光從而具有預(yù)定圖案。
歐姆接觸層60可以具有20到1000nm的厚度，并可以由透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物形成。
透明導(dǎo)電氧化物可以包括至少一種金屬氧化物，且該金屬選自包括In、Sn、Zn、Ga、Ce、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Al和鑭系金屬的組。
此外，透明導(dǎo)電氮化物可以包括氮化鈦和氮化鉭中至少一個(gè)。
可以通過將摻雜劑摻入透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物而提高歐姆接觸層60的電學(xué)特性。摻雜劑可以是0.001到20wt％濃度的金屬。
在形成歐姆接觸層60的工藝中，在真空下或在氣體氛圍下在例如20到1000℃進(jìn)行透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物的沉積。
在從室溫到900℃溫度范圍內(nèi)對(duì)通過沉積透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物而形成的歐姆接觸層60進(jìn)行10秒到3小時(shí)的熱處理。該熱處理在具有從氮、氬、氦、氧、氫和空氣中選擇的至少一種氣體的氛圍內(nèi)或在真空下進(jìn)行。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造的頂發(fā)射型氮化物基發(fā)光器件的剖面圖。
參考圖2，發(fā)光器件包括插入在歐姆接觸層60和第二包覆半導(dǎo)體層50之間的金屬薄膜層70以提高歐姆接觸層60與第二覆層50之間的歐姆接觸特性。
金屬薄膜層70可以具有0.1到50nm的厚度。金屬薄膜層70可以具有高電導(dǎo)率、高功函數(shù)，并由容易形成鎵(Ga)基化合物的材料制成。例如，金屬薄膜層70可以由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba及其合金和固溶體的組中的材料構(gòu)成。
由于金屬薄膜層70具有高電導(dǎo)率，當(dāng)接觸上構(gòu)圖透明導(dǎo)電薄膜層例如歐姆接觸層60時(shí)，金屬薄膜層70提高電流分布，因此降低p型電極結(jié)構(gòu)中的接觸電阻率。
圖3A到3F示出在例如第二覆層50的第二包覆半導(dǎo)體材料層上形成歐姆接觸層60(導(dǎo)電薄膜層)的方法。
在形成歐姆接觸層60之前，使用典型工藝在襯底上形成上述發(fā)光器件的規(guī)則堆疊結(jié)構(gòu)，其包括緩沖層20、例如第一覆層30的第一包覆半導(dǎo)體層、激活層40和第二覆層50。
參考圖3A，在第二覆層50上形成具有0.1到300nm厚度的第一透明導(dǎo)電材料層100。
參考圖3B，使用例如旋涂機(jī)在第一導(dǎo)電材料層100上涂覆光致抗蝕劑到10nm至2μm范圍的厚度，以形成犧牲層110。
參考圖3C，光致抗蝕劑被預(yù)烘烤，然后被曝光。使用上述電子束曝光或激光全息曝光進(jìn)行曝光。在曝光后，形成具有曝光區(qū)和未曝光區(qū)的潛像。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用激光全息曝光。激光全息設(shè)備用于激光全息曝光。在激光全息曝光中，相應(yīng)于希望圖案的干涉圖案照射到將被曝光的犧牲層110的部分。將激光照射幾秒到幾分鐘以在犧牲層110上進(jìn)行第一曝光，該結(jié)構(gòu)被適當(dāng)旋轉(zhuǎn)0到90°，然后進(jìn)行第二曝光。
參考圖3D，使用蝕刻顯影機(jī)進(jìn)行顯影以獲得納米尺寸的島陣列110a，該島陣列以預(yù)定尺寸和間距2維排列。在形成島陣列110a之后，第一導(dǎo)電材料層100的上表面被分為由島覆蓋的區(qū)域和未被島覆蓋的區(qū)域。島陣列110a的尺寸和周期可以被適當(dāng)控制。當(dāng)使用激光全息攝影時(shí)，島陣列110a的尺寸和周期可以通過改變激光的波長(zhǎng)或入射角而控制。
參考圖3E，使用公知的沉積法例如電子束沉積、濺射或PLD在島陣列110a上形成具有20到700nm厚度的第二導(dǎo)電材料層120。第二導(dǎo)電材料層120由上述透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物形成。
在沉積之后，第二導(dǎo)電材料層120立即被分為形成在犧牲層110的島陣列110a上并將被除去的納米尺寸部分和形成在第一導(dǎo)電材料層100上并將用第一導(dǎo)電材料層100形成歐姆接觸層60的部分。
參考圖3F，通過剝離工藝除去犧牲層110，其中使用溶劑以部分除去設(shè)置在島陣列110a上的第二導(dǎo)電材料層120的部分，因此形成納米尺寸的第二導(dǎo)電材料層120，具有井形的孔在第二導(dǎo)電材料層中排列成陣列。因此，在發(fā)光器件的第二覆層50上形成歐姆接觸層60。當(dāng)進(jìn)行剝離時(shí)，可以進(jìn)行超聲波清除工藝或超聲波噴覆工藝從而有效地除去光致抗蝕劑。
圖4是用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成歐姆接觸的激光全息攝像設(shè)備的示意圖。
參考圖4，由He-Cd激光設(shè)備產(chǎn)生的激光經(jīng)過具有電開關(guān)和多個(gè)反射鏡的激光傳送通路被傳送到擴(kuò)束器。該激光被擴(kuò)束器發(fā)散并被準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直。在準(zhǔn)直透鏡之后沿激光路徑設(shè)置關(guān)于激光傳播軸具有例如45°的預(yù)定傾斜角的反射體和支持件，以及支撐反射體和支持件的旋轉(zhuǎn)臺(tái)。激光穿過準(zhǔn)直透鏡并照射在反射體和晶片上。照射到反射體上的激光被反射體反射，然后照射到晶片上。因此，晶片被從準(zhǔn)直透鏡直接發(fā)射的第一激光以及從反射體間接發(fā)射的第二激光照射，使得在晶片上形成由第一激光和第二激光引起的干涉圖案。形成干涉圖案的光柵節(jié)距(∧)由照射到晶片上的第一激光與第二激光之間的角(θ)確定如下∧＝λ/(2sinθ) ......(1)其中λ是激光波長(zhǎng)。
可以使用激光全息設(shè)備在形成于晶片表面上的光致抗蝕劑上，即犧牲層上形成上述潛像。
在L.D.Siebert在Appl.Phys.Lett 11，326，1967中和G.Decker在Appl.Phys.Lett 20，490 1972中描述了激光全息設(shè)備。
圖5A到5C是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的發(fā)光設(shè)備的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
參考圖5A，通過在第二覆層50上沉積ITO到30nm厚度作為第一導(dǎo)電材料層100、曝光用于形成犧牲層110的光致抗蝕劑層、使用隨后的顯影工藝顯影犧牲層110從而形成具有島陣列110a的犧牲層110，其中使用363nm的氬離子(Ar+)激光全息圖將上述光致抗蝕劑層形成在第一導(dǎo)電層上。
犧牲層110中的每個(gè)島110a具有200nm的直徑和600nm的高度，且在島110a之間存在750nm的間距。
當(dāng)光柵節(jié)距(∧)是m*波長(zhǎng)/4*n的倍數(shù)時(shí)，周期島圖案的影響最強(qiáng)，其中m是整數(shù)且n是島的折射率。
隨著m增加，共振效應(yīng)降低。因此，考慮目前采用的400到500nm的波長(zhǎng)和2.5的折射率范圍，光柵節(jié)距(∧)的適當(dāng)范圍是從m＝1的至少40nm到m＝20的至多1000nm(1微米)。當(dāng)m大于20時(shí)，該效應(yīng)不顯著。
圖5B是在圖5A所示的結(jié)構(gòu)上已經(jīng)沉積ITO到170nm厚度作為第二導(dǎo)電材料層120之后所得到的SEM圖像。圖5C是示出除去圖5B的犧牲層之后即在進(jìn)行剝離工藝之后的第二導(dǎo)電材料層120的SEM圖像。參考圖5C，通過采用犧牲層的剝離工藝在第二導(dǎo)電材料層120上形成以周期排列的具有井形的孔。
圖6是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的藍(lán)色發(fā)光器件的上歐姆接觸層的SEM圖像。參考圖6，在藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN MQW發(fā)光器件中，由ITO透明導(dǎo)電材料形成的歐姆接觸層60形成在第二包覆半導(dǎo)體層例如第二覆層50的上部分上。在圖6中，右邊的部分是歐姆接觸層60且左邊的暗部分是n型電極。
圖7是使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的發(fā)光器件在20mA電流下電致發(fā)光(EL)強(qiáng)度與波長(zhǎng)之間的關(guān)系圖。該發(fā)光器件具有這樣的結(jié)構(gòu)，在圖6所示的藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN MQW發(fā)光器件中30nm厚度的第一ITO導(dǎo)電材料層100形成在第二覆層50上，然后具有170nm厚度的第二ITO導(dǎo)電材料層120通過使用上述全息平版印刷形成在第一導(dǎo)電材料層100上。
此外，作為參考樣品，制造了分別具有200nm厚的未構(gòu)圖ITO電極結(jié)構(gòu)和常規(guī)的Ni/Au歐姆電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件。具體地，為了提高第二覆層與ITO透明導(dǎo)電薄膜層之間的歐姆接觸特性，在它們之間形成由Ag制成并具有1nm厚度的金屬薄膜層70，如圖2所示。在器件中形成電極結(jié)構(gòu)之后，在空氣氛圍下在500℃進(jìn)行2分鐘的熱處理。參考圖7，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的2維構(gòu)圖的透明導(dǎo)電歐姆電極結(jié)構(gòu)顯示了比未構(gòu)圖樣品大21％的EL強(qiáng)度，以及比常規(guī)Ni/Au電極結(jié)構(gòu)大54％的EL強(qiáng)度。具體地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2維電極構(gòu)圖的優(yōu)點(diǎn)在于，由于存在薄的第一導(dǎo)電材料層和具有納米尺寸孔的2維透明導(dǎo)電薄膜層，所以防止了第二覆層與歐姆電極結(jié)構(gòu)之間的接觸電阻率的增加。
圖8是對(duì)于具有2維構(gòu)圖歐姆接觸層的發(fā)光器件與沒有2維構(gòu)圖歐姆接觸層的發(fā)光器件的光輸出功率與輸入電流之間關(guān)系的圖。參考圖8，對(duì)于從20到100mA范圍的所有輸入電流，具有2維構(gòu)圖歐姆接觸層的發(fā)光器件具有比沒有2維構(gòu)圖歐姆接觸層的發(fā)光器件更好的光輸出功率。
圖9A和9B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在關(guān)于電極構(gòu)圖形成具有第二覆層、ITO層和空氣層的結(jié)構(gòu)中光折射和反射的示意圖。圖9A和9B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提高被2維構(gòu)圖即具有3維圖案的歐姆接觸層的光輸出功率的原理。第二覆層、ITO透明導(dǎo)電薄膜層和空氣層在450nm波長(zhǎng)分別具有2.45、2.06和1.0的折射率。當(dāng)由具有折射率為n1的媒質(zhì)產(chǎn)生的光進(jìn)入具有折射率為n2的另一媒質(zhì)時(shí)，根據(jù)斯涅耳定律臨界角等于sin-1(n2/n1)。當(dāng)光的入射角大于該臨界角時(shí)，光被反射，且當(dāng)光的入射角小于該臨界角時(shí)，光被折射。例如，當(dāng)在第二覆層中產(chǎn)生的光入射在ITO層上時(shí)，光的臨界角是57°。參考圖9A，在ITO層未構(gòu)圖的情形，當(dāng)從第二覆層產(chǎn)生的光具有小于57°臨界角的入射角時(shí)，光被折射到ITO層。然而，具有大于57°臨界角的入射角的光被反射。同時(shí)，由于ITO層與空氣層的折射率之間的差異，在ITO層與空氣之間存在29°的另一臨界角，因此，通過ITO層傳送的光大部分被反射回ITO層，因此降低光出射效率。然而，參考圖9B，如果根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，歐姆接觸層的表面被2維構(gòu)圖，折射進(jìn)ITO層的更多光沿著電極圖案的側(cè)面被傳送到外部，因此降低折射回內(nèi)部的光的比例，并增加光發(fā)射器件的光提取效率。
如上所述，在本發(fā)明中，不進(jìn)行會(huì)破壞半導(dǎo)體材料的干法蝕刻，從而可以防止由于干法蝕刻對(duì)器件電學(xué)特性的破壞。具體地，本發(fā)明的方法可以保證制造具有優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性的發(fā)光器件。
雖然參考其示范性實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，可以在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)對(duì)其進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種制造歐姆接觸層的方法，該歐姆接觸層用于發(fā)光器件并包括第一導(dǎo)電材料層和具有相應(yīng)于島的通孔的第二導(dǎo)電材料層，該方法包括在半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電材料層；在所述第一導(dǎo)電材料層上形成包括多個(gè)納米尺寸的島的掩模層；在所述第一導(dǎo)電材料層上和掩模層中的島上形成第二導(dǎo)電材料層；和使用溶劑通過剝離工藝去除所述島上的第二導(dǎo)電材料部分和所述島。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一和第二導(dǎo)電材料層由透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物形成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述透明導(dǎo)電氧化物包括至少一種金屬氧化物，且所述金屬選自包括In、Sn、Zn、Ga、Ce、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Al和鑭系金屬的組。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述透明導(dǎo)電氮化物是氮化鈦或氮化鉭。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在形成第一導(dǎo)電材料層之前，在所述半導(dǎo)體層上形成金屬薄膜層，其中所述第一導(dǎo)電材料層形成在所述金屬薄膜層上。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述金屬薄膜層具有0.1到50nm的厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述金屬薄膜層由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba、及其合金和固溶體的組的材料形成。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述金屬薄膜層由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba、及其合金和固溶體的組的材料形成。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成掩膜層包括在所述第一導(dǎo)電材料層上涂覆光致抗蝕劑；曝光所述光致抗蝕劑以在所述光致抗蝕劑中形成相應(yīng)于所述島的潛像；和通過使用溶劑顯影所述光致抗蝕劑在所述第一導(dǎo)電材料層上形成島。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述曝光光致抗蝕劑是通過使用激光干涉的激光全息術(shù)進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述光致抗蝕劑的曝光是通過電子束平版印刷進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光致抗蝕劑的曝光是通過使用激光干涉的激光全息術(shù)進(jìn)行的。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光致抗蝕劑的曝光是通過電子束平版印刷進(jìn)行的。
14.一種制造歐姆接觸層的方法，該歐姆接觸層用于發(fā)光器件并包括第一導(dǎo)電材料層和具有相應(yīng)于島的通孔的第二導(dǎo)電材料層，該方法包括在襯底上形成包括第一包覆半導(dǎo)體層、有源層和第二包覆半導(dǎo)體層的堆疊結(jié)構(gòu)；在所述第二包覆半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電材料層；在所述第一導(dǎo)電材料層上形成包括多個(gè)島的掩模層；在所述第一導(dǎo)電材料層上和掩模中的島上形成第二導(dǎo)電材料層；和使用溶劑通過剝離工藝去除在所述島上的第二導(dǎo)電材料的部分和所述島。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一和第二導(dǎo)電材料層由透明導(dǎo)電氧化物或透明導(dǎo)電氮化物形成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述透明導(dǎo)電氧化物包括至少一種金屬氧化物，且該金屬選自包括In、Sn、Zn、Ga、Ce、Cd、Mg、Be、Ag、Mo、V、Cu、Ir、Rh、Ru、W、Co、Ni、Mn、Al和鑭系金屬的組。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述透明導(dǎo)電氮化物是氮化鈦或氮化鉭。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成所述第一導(dǎo)電材料層之前在半導(dǎo)體層上形成金屬薄膜層，其中所述第一導(dǎo)電材料層形成在金屬薄膜層上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述金屬薄膜層具有0.1到50nm的厚度。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中所述金屬薄膜層由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba、及其合金和固溶體的組的材料形成。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述金屬薄膜層由選自包括Ni、Co、Cu、Pd、Pt、Ru、Ir、Au、Ag、Cr、Rh、In、Sn、Mg、Zn、Be、Sr、Ba、及其合金和固溶體的組的材料形成。
22.如權(quán)利要求14到21的任何一個(gè)所述的方法，所述形成掩模層包括在所述第一導(dǎo)電材料層上涂覆光致抗蝕劑；曝光所述光致抗蝕劑以在所述光致抗蝕劑中形成相應(yīng)于所述島的潛像；和通過使用溶劑顯影所述光致抗蝕劑在所述第一導(dǎo)電材料層上形成所述島。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述曝光光致抗蝕劑是通過使用激光干涉的全息術(shù)進(jìn)行的。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述曝光光致抗蝕劑是通過電子束平版印刷進(jìn)行的。
25.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述曝光光致抗蝕劑是通過使用激光干涉的全息術(shù)進(jìn)行的。
26.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述曝光光致抗蝕劑是通過電子束平版印刷進(jìn)行的。
27.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電材料層具有0.1到300nm的厚度，且所述第二導(dǎo)電材料層具有20到700nm的厚度。
28.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一導(dǎo)電材料和形成有通孔的第二導(dǎo)電材料形成電極，所述方法還包括在從室溫到900℃的溫度范圍對(duì)所述電極進(jìn)行10秒到3小時(shí)的熱處理。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述電極的熱處理在包括氮、氬、氦、氧、氫和空氣中的至少一種的氣體氛圍下或在真空下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造歐姆接觸層的方法和制造具有該歐姆接觸層的頂發(fā)射型氮化物基發(fā)光器件的方法。制造歐姆接觸層的方法包括在半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電材料層；在所述第一導(dǎo)電材料層上形成包括多個(gè)納米尺寸島的掩模層；在所述第一導(dǎo)電材料層上和掩模層中的島上形成第二導(dǎo)電材料層；和使用溶劑通過剝離工藝去除所述島上的第二導(dǎo)電材料部分。該方法保證了維持好的電學(xué)特性和增加光出射效率。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1866564SQ20061008482
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者趙濟(jì)熙, 林東皙, 成泰連, 孫哲守 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社