具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，包括：襯底，形成于所述襯底上的N型半導體層、發(fā)光層和P型半導體層；設(shè)置于所述N型半導體層或P型半導體層上的線接合焊盤；還包括與所述線接合焊盤相接觸的金屬反射層，所述金屬反射層的厚度為50～1000納米。本實用新型通過設(shè)置與線接合焊盤接觸的金屬反射層，阻擋有源層發(fā)射的光子被線接合焊盤吸收，減少被線接合焊盤吸收的光子量，從而提高從發(fā)光器件的所有光提取效率。
【專利說明】具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導體發(fā)光器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導體發(fā)光器件，如發(fā)光二極管(LED)或激光二極管等在很多領(lǐng)域中已被廣泛使用。半導體發(fā)光器件的出現(xiàn)帶來了能覆蓋可見光譜以及更高的發(fā)光效率和固態(tài)穩(wěn)定的光源。發(fā)光二極管或激光二極管通常包括在微電子襯底上以及襯底上的由外延工藝制造的氮化物半導體層。該襯底可以是砷化鎵，磷化鎵，碳化硅和/或藍寶石。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種III族氮化物半導體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。該III族氮化物半導體器件包括襯底10、在襯底10上外延生長的緩沖層20、在緩沖層20上外延生長的N型氮化物半導體層30、在N型氮化物半導體層30上外延生長的有源層40、在有源層40上外延生長的P型氮化物半導體層50、在P型氮化物半導體層50上形成的P側(cè)電極60、在P側(cè)電極60上形成的P側(cè)焊盤70、在通過刻蝕P型氮化物半導體層50和有源層40而暴露的形成于N型氮化物半導體層30上的N側(cè)電極80以及保護膜90。
[0004]所述III族氮化物半導體發(fā)光器件的襯底10，可采用GaN襯底作為同質(zhì)襯底(homo-substrate),采用藍寶石襯底、SiC襯底或Si襯底作為異質(zhì)襯底(hetero-substrate),氮化物半導體層可在其上生長的任何類型的襯底都可采用。當襯底10為SiC襯底時，N側(cè)電極80可形成在SiC襯底側(cè)。在襯底10上外延生長的氮化物半導體層通常通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)生長。
[0005]襯底10上的緩沖層20用于克服異質(zhì)襯底和氮化物半導體層之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)之間的差異。美國專 利5，122，845公開了 380°C~800°C條件下，在藍寶石襯底上生長具有100~500納米厚度的AIN緩沖層的技術(shù)。美國專利5，290，393公開了 200°C~900°C條件下，在藍寶石襯底上生長具有10~5000納米厚度的Al(x)Ga(1_x)N (O ^ x < I)緩沖層的技術(shù)。在前述AIN緩沖層、Al(x)Ga(1_x)N緩沖層上可優(yōu)選提供具有從Ιμπι至數(shù)μπι厚度的非摻雜GaN層。
[0006]在N型氮化物半導體層30中，至少在N側(cè)電極80形成區(qū)域(N型接觸層)摻雜有摻雜劑。例如N型接觸層由GaN制成并摻雜有Si。美國專利5，733，796公開了通過調(diào)節(jié)Si和其它源材料的混合比例而以目標摻雜濃度摻雜N型接觸層的技術(shù)。
[0007]有源層40通過電子和空穴的復合產(chǎn)生光量子(光)。通常有源層40含有IN(x)Ga(1_x)N (O <x< 1)，并具有單量子阱層或多量子阱層。
[0008]P型氮化物半導體層50摻雜有諸如Mg等合適的摻雜劑，并通過啟動過程而具有P型導電性。美國專利5，247，533公開了通過電子束輻射啟動P型氮化物半導體層的技術(shù)。美國專利5，306，662公開了通過在超過400°C退火而啟動P型氮化物半導體層的技術(shù)。
[0009]P側(cè)電極60有利于向P型氮化物半導體層50提供電流。美國專利5，563，422公開了與形成在P型氮化物半導體層50的幾乎整個表面并與所述P型氮化物半導體層50奧姆接觸的由Ni和Au組成的透光電極相關(guān)的技術(shù)。
[0010]P側(cè)焊盤70和N側(cè)電極80用于電流供應(yīng)和外部接線。美國專利5，563，422公開了用Ti和Al形成N側(cè)電極的技術(shù)。保護膜90可以由SiO2制成，也可以被省略。N型氮化物半導體層30或P型氮化物半導體層50可構(gòu)建為單層或多層。
[0011]圖2是美國專利6，307，218中公開的另一種發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在產(chǎn)品規(guī)格具有較大面積或者需要改變電極布置的III族氮化物半導體發(fā)光器件中，提供不同的指狀電極14a、14b以實現(xiàn)平穩(wěn)供給電流。然而，當指狀電極14a、14b的數(shù)目增加時，III族氮化物半導體發(fā)光器件有源層的發(fā)光面積會減小，而且指狀電極14a和14b吸收和反射在發(fā)光器件中產(chǎn)生的光子(光)，降低外量子效率。加上發(fā)光器件不能反射所有由有源層產(chǎn)生的光，發(fā)光器件的外量子效率進一步受到限制。
[0012]為了提高外量子效率，在氮化鎵基LED中，提供電流擴展接觸層以改善跨越發(fā)光器件的截面載流子注入的均勻性。電流通過接合焊盤和P型接觸層注入到LED的P側(cè)。P型接觸層提供基本上均勻的載流子注入到有源層中。由于起電流擴展作用的接觸層為透明層，有源層可獲得發(fā)射充分均勻的光子。但是，由于線接合焊盤一般為不透明結(jié)構(gòu)，因此入射到線接合焊盤上的從有源層發(fā)射的光子會被線接合焊盤吸收。
[0013]如圖3所示，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中又一種結(jié)構(gòu)的半導體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖，襯底I上設(shè)置N型半導體層12，N接觸金屬層2設(shè)置于襯底I另一側(cè)，有源層14設(shè)置于N型半導體層12上，P形半導體層16設(shè)置于有源層14上，P接觸金屬層18設(shè)置于P型半導體層16上。P型半導體層18上提供有線接合焊盤，在線接合焊盤和P接觸金屬層18之間設(shè)置有金屬反射層，金屬反射層由金鎳組成，這種傳統(tǒng)金屬反射層95%以上的表面為金(Au)成分，其反射率低于40%，因此入射到線接合焊盤上的大部分光被吸收。加上被線接合焊盤吸收光子，從LED逃逸的光的量將減少，從而降低LED的外量子效率。
實用新型內(nèi)容
[0014]針對以上不足，本實用新型的目的在于提供一種通過減少線接合焊盤的光子吸收從而改善外量子效率的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0016]具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，包括:襯底，形成于所述襯底上的N型半導體層、發(fā)光層和P型半導體層；設(shè)置于所述N型半導體層或P型半導體層上的線接合焊盤；還包括與所述線接合焊盤相接觸的金屬反射層，所述金屬反射層的厚度為50?1000納米。
[0017]本實用新型的金屬接觸層由銀、鎳金屬層組成或由鋁、鎳金屬層組成或由銀、鋁金屬層組成或為銠金屬層。
[0018]本實用新型的金屬反射層的厚度為50?300納米。
[0019]本實用新型的P型半導體層上設(shè)置有第一金屬接觸層，所述線接合焊盤設(shè)置于所述第一金屬接觸層上，所述金屬反射層設(shè)置于所述第一金屬接觸層與所述線接合焊盤之間。
[0020]本實用新型的襯底下方設(shè)置有第二金屬接觸層。
[0021]本實用新型的金屬反射層由銀金屬層和鎳金屬層組成，所述銀金屬層設(shè)置于所述線接合焊盤下方，所述鎳金屬層設(shè)置于所述銀金屬層與所述第一金屬接觸層之間。[0022]本實用新型的P型半導體層上設(shè)置有第一金屬接觸層，所述線接合焊盤設(shè)置于所述第一金屬接觸層上，所述金屬反射層設(shè)置于所述第一金屬接觸層與所述線接合焊盤之間；所述N型半導體層上設(shè)置有線接合焊盤，在線接合焊盤與N型半導體層之間設(shè)置有金屬反射層。
[0023]本實用新型的金屬反射層由鋁金屬層和鎳金屬層組成，所述鋁金屬層設(shè)置于所述線接合焊盤下方，所述鎳金屬層設(shè)置于所述銀金屬層與所述第一金屬接觸層及所述銀金屬層與N型半導體層之間。
[0024]本實用新型的金屬反射層覆蓋于所述線接合焊盤除用于打線連接區(qū)域外的外圍。
[0025]由以上技術(shù)方案可知，本實用新型通過設(shè)置與線接合焊盤接觸的金屬反射層，通過金屬反射層的反射作用，阻擋由有源層發(fā)射的光子被線接合焊盤吸收，減少被線接合焊盤吸收的光子量，從而提高從發(fā)光器件的所有光提取效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種III族氮化物半導體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種半導體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中又一種半導體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034]如圖4所示，本實用新型的半導體發(fā)光器件包括襯底1、依次層疊形成于襯底I上的N型半導體層2、有源層3和P型半導體層4，N電極(未圖示)及P電極(未圖示)以微合金工藝分別與N半導體型層2及P型半導體層4形成歐姆接觸。
[0035]在P型半導體層4上設(shè)置有第一金屬接觸層5，第一金屬接觸層5與P型半導體層4歐姆接觸，第一金屬接觸層5具有電流擴展層的作用。有源層3發(fā)射的光子可通過第一金屬接觸層5。第一金屬接觸層5可以是Pt層或者ITO層，例如第一接觸金屬層5是厚度約為54納米的Pt層或厚度小于10納米的Pt層。
[0036]第一金屬接觸層5上設(shè)置有線接合焊盤6，在第一金屬接觸層5和線接合焊盤6之間設(shè)置有金屬反射層7。金屬反射層7的形狀及大小與線接合焊盤6的形狀及大小基本上相同，金屬反射層7的面積可比線接合焊盤6的面積略大或略小或者完全相同，這些差異是由于制造容差的結(jié)果或由制造次序、對準容差等因素所導致。本實施例的金屬反射層7由銀金屬層和鎳金屬層組成，其中，銀金屬層7-1設(shè)置于線接合焊盤6下方，鎳金屬層7-2設(shè)置于銀金屬層3-1與第一金屬接觸層5之間，所述銀、鎳金屬層自對準并且面積相等。優(yōu)選的，金屬反射層3厚度為50?1000納米。
[0037]本實施例在襯底I下方設(shè)置有第二金屬接觸層8。第二金屬接觸層8可設(shè)置于襯底I上方或下方，本實施例的第二金屬接觸層8設(shè)置于襯底I下方。
[0038]本實用新型通過在吸收光子的線接合焊盤和金屬接觸層之間設(shè)置金屬反射層，減少被線接合焊盤吸收的光子量；而且，還可以增加進入第一接觸金屬層的光的內(nèi)反射，從而提聞從發(fā)光器件的所有光提取效率。
[0039]實施例2
[0040]如圖5所示，本實用新型的半導體發(fā)光器件包括襯底1、依次層疊形成于襯底I上的N型半導體層2、有源層3和P型半導體層4，N電極(未圖示)及P電極(未圖示)以微合金工藝分別與N半導體型層2及P型半導體層4形成歐姆接觸。
[0041]在P型半導體層4上設(shè)置有第一金屬接觸層5，第一金屬接觸層5與P型半導體層4歐姆接觸，第一金屬接觸層5具有電流擴展層的作用。有源層3發(fā)射的光子可通過第一金屬接觸層5。第一金屬接觸層5上設(shè)置有線接合焊盤6，在第一金屬接觸層5和線接合焊盤6之間設(shè)置金屬反射層7。本實施例的金屬反射層7由鋁金屬層和鎳金屬層組成，其中，鋁金屬層7-1設(shè)置于線接合焊盤6下方，鎳金屬層7-2設(shè)置于銀金屬層3-1與第一金屬接觸層5之間。
[0042]在N型半導體層2上設(shè)置有線接合焊盤6，在線接合焊盤6與N型半導體層2之間設(shè)置有金屬反射層7，金屬反射層7由鋁金屬層和鎳金屬層組成，其中，鋁金屬層7-1設(shè)置于線接合焊盤6下方，鎳金屬層7-2設(shè)置于銀金屬層3-1與N型半導體層2之間。
[0043]實施例3
[0044]如圖6所示，本實施例與實施例1不同的地方在于:除了線接合焊盤6用于打線連接區(qū)域外，金屬反射層7覆蓋于線接合焊盤6的外圍，該金屬反射層7的厚度為50?300納米，金屬反射層7可為銠金屬層或者由銀金屬層和鋁金屬層組成。在吸收光子的線接合焊盤外圍設(shè)置金屬反射層，阻止有源層發(fā)射的光子被線接合焊盤吸收，從而提高發(fā)光器件的所有光提取效率。
[0045]本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其它部分的不同之處，各個部分之間相同或相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
【權(quán)利要求】
1.具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，包括:襯底，形成于所述襯底上的N型半導體層、發(fā)光層和P型半導體層；設(shè)置于所述N型半導體層或P型半導體層上的線接合焊盤； 其特征在于，還包括 與所述線接合焊盤相接觸的金屬反射層，所述金屬反射層的厚度為50?1000納米。
2.如權(quán)利要求1所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述金屬接觸層由銀、鎳金屬層組成或由鋁、鎳金屬層組成或由銀、鋁金屬層組成或為銠金屬層。
3.如權(quán)利要求1所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述金屬反射層的厚度為50?300納米。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述P型半導體層上設(shè)置有第一金屬接觸層，所述線接合焊盤設(shè)置于所述第一金屬接觸層上，所述金屬反射層設(shè)置于所述第一金屬接觸層與所述線接合焊盤之間。
5.如權(quán)利要求4所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述襯底下方設(shè)置有第二金屬接觸層。
6.如權(quán)利要求4所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述金屬反射層由銀金屬層和鎳金屬層組成，所述銀金屬層設(shè)置于所述線接合焊盤下方，所述鎳金屬層設(shè)置于所述銀金屬層與所述第一金屬接觸層之間。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述P型半導體層上設(shè)置有第一金屬接觸層，所述線接合焊盤設(shè)置于所述第一金屬接觸層上，所述金屬反射層設(shè)置于所述第一金屬接觸層與所述線接合焊盤之間；所述N型半導體層上設(shè)置有線接合焊盤，在線接合焊盤與N型半導體層之間設(shè)置有金屬反射層。
8.如權(quán)利要求7所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述金屬反射層由鋁金屬層和鎳金屬層組成，所述鋁金屬層設(shè)置于所述線接合焊盤下方，所述鎳金屬層設(shè)置于所述鋁金屬層與所述第一金屬接觸層及所述鋁金屬層與N型半導體層之間。
9.如權(quán)利要求1或2或3所述的具有金屬反射層的半導體發(fā)光器件，其特征在于:所述金屬反射層覆蓋于所述線接合焊盤除用于打線連接區(qū)域外的外圍。
【文檔編號】H01L33/60GK203659930SQ201320669246
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】王冬雷, 廖漢忠 申請人:大連徳豪光電科技有限公司