專利名稱：反射器及其制作方法，以及包含該反射器的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器及其制作方法，以及包含這種反 射器的氮化鎵基發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
近年來，以氮化鎵基寬帶隙半導(dǎo)體材料為代表的半導(dǎo)體照明技術(shù)得到飛速發(fā)展。 氮化鎵基發(fā)光二極管器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用在顯示、指示、背光源和照明等多種領(lǐng)域。對(duì)于氮化鎵基發(fā)光二極管，其外延結(jié)構(gòu)最普遍采用P型外延層在頂面(p-side UP)，且依照出光面不同，可以將其分為常規(guī)結(jié)構(gòu)和倒裝結(jié)構(gòu)。常規(guī)結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二 極管以P型層為出光面，為了電流擴(kuò)展和增加出光，一般在P型層表面制作一透明導(dǎo)電層； 而倒裝結(jié)構(gòu)氮化鎵基發(fā)光二極管以η型層為出光面，為了電流擴(kuò)展和增強(qiáng)反射，一般在P型 層表面上制作一高反射率金屬層。銀是自然界中反射率最高的金屬，在倒裝發(fā)光二極管中 得以大量使用，但銀容易產(chǎn)生電遷移效應(yīng)，并且由于氮化鎵基材料一般基于晶格失配和熱 膨脹系數(shù)失配的襯底生長(zhǎng)而成，其晶體中存在較大密度的位錯(cuò)缺陷，銀的電遷移很容易通 過位錯(cuò)缺陷滲透到有源層，從而引起發(fā)光二極管漏電或者短路失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有含銀反射器的發(fā)光二極管的技術(shù)缺陷。本發(fā)明提供了一種可抑制金屬銀電遷移、防止漏電發(fā)生的反射器結(jié)構(gòu)及其制作方 法，以及一種包含這種反射器的氮化鎵基發(fā)光器件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器，其形成于ρ 型氮化鎵基外延層之上，所述反射器包括須狀晶體，其材料為非摻雜氮化鎵，按照一定密度分布形成于所述P型氮化鎵基外延 層之表面上且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；金屬反射層，形成于所述P型氮化鎵基外延 層和須狀晶體之上。所述的金屬反射層包含銀及其合金。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器的制作方 法，包括步驟1)在襯底上形成發(fā)光外延層，其表層為P型氮化鎵基外延層；2)在ρ型氮化鎵基外延層之上生長(zhǎng)一非摻雜氮化鎵外延層；3)采用電化學(xué)蝕刻未摻雜氮化鎵外延層，蝕刻停止在ρ型氮化鎵基外延層表面，未摻 雜氮化鎵外延層形成須狀體表面形貌，暴露出部分P型氮化鎵基外延層；4)在ρ型氮化鎵基外延層和須狀體上制作一金屬反射層。其中，步驟2)中，非摻雜氮化鎵外延層的載流子濃度小于IO17CnT3 ；步驟3)中，電 化學(xué)蝕刻是在紫外光照射條件下進(jìn)行，其所用的溶液呈堿性；步驟4)中，金屬反射層包含 銀及其合金。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種氮化鎵基發(fā)光器件，包括一由η型氮化鎵基 外延層、有源層和P型氮化鎵基外延層構(gòu)成的外延結(jié)構(gòu)，一位于P型氮化鎵基外延層一側(cè)的 P型反射器，其中，所述P型反射器包括須狀晶體，其材料為非摻雜氮化鎵，按照一定密度分布形成于所述P型氮化鎵基外延 層之表面上且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；金屬反射層，形成于所述P型氮化鎵基外延層和須狀晶體之上。所述所述的金屬反射層包含銀及其合金。本發(fā)明的有益效果是通過在P型氮化鎵基外延層上設(shè)置一 ρ型反射器，反射器所 包含的須狀體置于P型GaN基外延層的位錯(cuò)缺陷之上，可以將Ag反射層與P型GaN基外延 層的位錯(cuò)缺陷分隔開，有效的抑制Ag通過電遷移方式滲透進(jìn)位錯(cuò)缺陷內(nèi)部，可以大大降低 含^Vg反射器的發(fā)光器件的漏電概率。而且，由于須狀體的分布密度與外延層的位錯(cuò)對(duì)應(yīng)， 其所占的面積較小，所以不影響Ag反射層與ρ型GaN基外延層之間形成歐姆接觸。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選的一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器的截面圖。圖2 圖4是本發(fā)明優(yōu)選的一種用于氮化鎵基發(fā)光器件反射器的制作過程示意圖。圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的包含圖1所示反射器的氮化鎵基發(fā)光器件的截面圖。圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的包含圖1所示反射器的氮化鎵基發(fā)光器件的截面圖。圖中各部件符號(hào)說明10:p-GaN 層11須狀體U-GaN12=Ag反射層 100 反射器21藍(lán)寶石襯底22:n-GaN 層23多量子阱(MQW)24:p-GaN 層25=U-GaN 層26=Ag反射層27須狀體U-GaN 200 反射器300φ型反射器 310 藍(lán)寶石襯底301:n-GaN 層302多量子阱(MQW)303:p-GaN 層304須狀體u-feiN305=Ag反射層306多金屬層307:n電極320硅襯底321=P焊接點(diǎn)322=n焊接點(diǎn)400=P型反射器401n-GaN 層402多量子阱(MQW)403ρ-GaN 層404須狀體u-feiN405=Ag反射層406多金屬層410硅襯底411=P電極412:n電極。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖廣圖6和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，為本發(fā)明優(yōu)選的一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器的截面圖。反射器100形成于ρ型GaN基外延層10上。反射器100由兩個(gè)部分組成，一是須 狀體11，材料為U-GaN,其形成于所述P型GaN基外延層10上，且按照一定密度分布在所述 ρ型GaN基外延層10之表面且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；二是細(xì)反射層12，形成于所 述ρ型GaN基外延層10和須狀體11上。本實(shí)施例的反射器100所包含的須狀體11置于ρ型GaN基外延層10的位錯(cuò)缺陷 之上，可以將Ag反射層12與ρ型GaN基外延層10的位錯(cuò)缺陷分隔開，有效的抑制Ag通過 電遷移方式滲透進(jìn)位錯(cuò)缺陷內(nèi)部，可以大大降低含Ag反射器的發(fā)光器件的漏電概率。而 且，由于須狀體11的分布密度與外延層的位錯(cuò)對(duì)應(yīng)，其所占的面積較小，所以不影響^Vg反 射層12與ρ型GaN基外延層10之間形成歐姆接觸。圖2 圖4是本發(fā)明優(yōu)選的一種用于氮化鎵基發(fā)光器件反射器的制作過程示意圖。如圖2所示，在藍(lán)寶石襯底21上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)依次外延生 長(zhǎng)n-GaN層22、多量子阱(MQW) 23、p-GaN層24和U-GaN層25，其中U-GaN層25的電子濃 度小于IO1W0如圖3所示，采用電化學(xué)蝕刻處理U-GaN層25，具體工藝條件包括“采用輻射范 圍在觀0 350nm的汞燈照射發(fā)光外延層表面，功率密度為50mW/cm2，蝕刻液采用0. 05摩 爾/升的KOH溶液，溫度為室溫”，蝕刻持續(xù)時(shí)間120分鐘，最終蝕刻形成一定密度的須狀體 27，其余區(qū)域的U-GaN層25被完全蝕刻且停止在p_GaN層M，從而將這些區(qū)域的p_GaN層 24暴露出。如圖4所示，采用電子束蒸發(fā)方法制作Ag反射層沈，厚度為250nm，Ag反射層沈 均勻地覆蓋在須狀體27和暴露出的p-GaN層M上，Ag反射層沈與ρ-GaN層M形成歐姆 接觸。須狀體27和Ag反射層沈組成反射器200。
采用電化學(xué)濕法蝕刻處理U-GaN層25，一方面可以將U-GaN層25蝕刻成須狀體 27的表面形貌，另一方面，由于未加偏壓的情況下，電化學(xué)蝕刻無法蝕刻P-GaN層M，所以 蝕刻會(huì)停止在其上并且將其暴露，以利于后續(xù)與Ag反射層沈形成歐姆接觸。須狀體形成 的過程機(jī)理是紫外光照射條件下的電化學(xué)蝕刻，先從晶體質(zhì)量較好、無缺陷的外延層區(qū)域 開始的；而缺陷會(huì)導(dǎo)致自由空穴消失，所以在其附近，蝕刻被抑制住。因此，蝕刻并不是均勻 地發(fā)生在所有外延層區(qū)域，晶體質(zhì)量好的區(qū)域開始形成蝕刻凹陷直至被完全蝕刻。而氮化 鎵外延層中存在一定密度的位錯(cuò)缺陷，位錯(cuò)是有效的非輻射復(fù)合中心，起到空穴吸收器的 作用，因而，位錯(cuò)缺陷周圍的外延層的蝕刻速率不像無缺陷區(qū)域那樣快。這就使得須狀體在 長(zhǎng)時(shí)間蝕刻后仍得以存留，而須狀體的密度與位錯(cuò)密度直接相關(guān)，且位置也相對(duì)應(yīng)。圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的包含圖1所示反射器的氮化鎵基發(fā)光器件的截面圖。如圖5所示，為一倒裝芯片(Flip-chip)結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管，包括兩大部 件，一倒裝LED芯片和一硅基板。倒裝LED芯片包括藍(lán)寶石襯底310，n-GaN層301形成于藍(lán)寶石襯底310上，多量 子阱302形成于n-GaN層301上，p-GaN層303形成于多量子阱302上，ρ型反射器300形 成于P-GaN層303上，ρ型反射器300由須狀體304和Ag反射層305組成，須狀體304材 料為u-GaN，其按照與外延層位錯(cuò)缺陷對(duì)應(yīng)的位置分布于p-GaN層303上，Ag反射層305覆 蓋在須狀體304和p-GaN層303之上，多金屬層306形成于Ag反射層305之上，η電極307 形成于n-GaN層301的部分區(qū)域之上。硅基板包括硅襯底320，ρ焊接點(diǎn)321和η焊接點(diǎn)322形成于硅襯底320上，且兩 者之間保持電學(xué)隔離。多金屬層306與ρ焊接點(diǎn)321粘結(jié)，同時(shí)η電極307與η焊接點(diǎn)322粘結(jié)，從而形 成倒裝芯片(Flip-chip)結(jié)構(gòu)的氮化鎵基發(fā)光二極管。圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的包含圖1所示反射器的氮化鎵基發(fā)光器件的截面圖。如圖6所示，為一垂直結(jié)構(gòu)氮化鎵基發(fā)光二極管，包括硅襯底410，，多金屬層406 形成于硅襯底410之上，ρ型反射器400形成于多金屬層406之上，p-GaN層403形成于ρ 型反射器400之上，ρ型反射器400由須狀體404和Ag反射層405組成，須狀體404材料 為u-GaN，其按照與外延層位錯(cuò)缺陷對(duì)應(yīng)的位置分布于P-GaN層403表面，Ag反射層305覆 蓋須狀體404和p-GaN層403表面，多量子阱402形成于p-GaN層403之上，n-GaN層401 形成于多量子阱402之上，η電極412形成于n-GaN層401之上，ρ電極411形成于硅襯底 410背面。圖5和圖6所顯示的氮化鎵基發(fā)光二極管都采用了圖1所示的反射器結(jié)構(gòu)以及圖 2 圖4所示的制作方法，因此可以有效抑制Ag電遷移、防止漏電形成，獲得高可靠性的發(fā)光 器件。以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技 術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。權(quán)利要求
1.一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器，其形成于P型氮化鎵基外延層之上，其特征 在于所述反射器包括須狀晶體，其材料為非摻雜氮化鎵，按照一定密度分布形成于所述P型氮化鎵基外延 層之表面上且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；金屬反射層，形成于所述P型氮化鎵基外延層和須狀晶體之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于金屬反射層包含銀及其合金。
3.一種用于氮化鎵基發(fā)光器件反射器的制作方法，包括步驟1)在襯底上形成發(fā)光外延層，其表層為P型氮化鎵基外延層；2)在ρ型氮化鎵基外延層之上生長(zhǎng)一非摻雜氮化鎵外延層；3)采用電化學(xué)蝕刻未摻雜氮化鎵外延層，蝕刻停止在ρ型氮化鎵基外延層表面，未摻 雜氮化鎵外延層形成須狀體表面形貌，暴露出部分P型氮化鎵基外延層；4)在ρ型氮化鎵基外延層和須狀體上制作一金屬反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射器制作方法，其特征在于非摻雜氮化鎵外延層的載流 子濃度小于1017CnT3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射器制作方法，其特征在于金屬反射層包含銀及其合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射器制作方法，其特征在于電化學(xué)蝕刻是在紫外光照射 條件下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射器制作方法，其特征在于電化學(xué)蝕刻所用的溶液呈堿性。
8.一種氮化鎵基發(fā)光器件，包括一由η型氮化鎵基外延層、有源層和P型氮化鎵基外延 層構(gòu)成的外延結(jié)構(gòu)，一位于P型氮化鎵基外延層一側(cè)的P型反射器，其特征在于所述P型反 射器包括須狀晶體，其材料為非摻雜氮化鎵，按照一定密度分布形成于所述P型氮化鎵基外延 層之表面上且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；金屬反射層，形成于所述P型氮化鎵基外延層和須狀晶體之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其中，金屬反射層包含銀及其合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于氮化鎵基發(fā)光器件的反射器及其制作方法，以及包含該反射器的發(fā)光器件。反射器形成于p型氮化鎵基外延層之上，包括須狀晶體，其材料為非摻雜氮化鎵，按照一定密度分布形成于所述p型氮化鎵基外延層之表面上且其位置對(duì)應(yīng)外延層的位錯(cuò)缺陷；金屬反射層，形成于所述p型氮化鎵基外延層和須狀晶體之上。非摻雜氮化鎵基須狀晶體置于p型GaN基外延層的位錯(cuò)缺陷之上，可以將Ag反射層與p型GaN基外延層的位錯(cuò)缺陷分隔開，有效的抑制Ag通過電遷移方式滲透進(jìn)位錯(cuò)缺陷內(nèi)部，可以大大降低含Ag反射器的發(fā)光器件的漏電概率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102054916SQ201010523518
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 林科闖, 潘群峰 申請(qǐng)人:廈門市三安光電科技有限公司