CN101582474B - 半导体发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体发光器件，所述半导体发光器件通过电子与空穴的复合来产生光，并且包含：第一指状电极，所述第一指状电极用于供给所述电子和空穴中的一方；第二指状电极，所述第二指状电极用于供给所述电子和空穴中的另一方，并且以第一间隔与所述第一指状电极隔开；和第三指状电极，所述第三指状电极电连接到所述第一指状电极，并且以小于所述第一间隔的第二间隔与所述第二指状电极隔开。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件，更具体而言，本发明涉及一种具有能够均匀发光的电极结构的半导体发光器件。
III族氮化物半导体发光器件是指包含由Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)构成的化合物半导体层的如发光二极管等发光器件，所述III族氮化物半导体发光器件可以还包含由其他族元素构成的材料(如SiC、SiN、SiCN和CN)以及由这些材料制成的半导体层。
背景技术
图1是描述传统III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。所述III族氮化物半导体器件包括衬底100、在所述衬底100上生长的缓冲层200、在所述缓冲层200上生长的n型氮化物半导体层300、在所述n型氮化物半导体层300上生长的有源层400、在所述有源层400上生长的p型氮化物半导体层500、在所述p型氮化物半导体层500上形成的p侧电极600、在所述p侧电极600上形成的p侧焊盘700、在通过台面刻蚀所述p型氮化物半导体层500和所述有源层400而暴露的所述n型氮化物半导体层上形成的n侧电极800和保护膜900。
在衬底100的情况中，GaN衬底可以用作同质衬底，而蓝宝石衬底、SiC衬底或Si衬底可以用作异质衬底。不过，任何类型的能够在其上生长氮化物半导体层的衬底都可以使用。在使用SiC衬底的情况中，可以在SiC衬底侧上形成n侧电极800。
在衬底100上外延生长的氮化物半导体层通常通过金属有机化学气相淀积(MOCVD)来生长。
缓冲层200起克服异质衬底100与氮化物半导体层之间的晶格常数和热膨胀系数的差异的作用。美国专利5122845号公开了一种在380℃～800℃时在蓝宝石衬底上生长厚度为～
的AlN缓冲层的工艺。此外，美国专利5290393号公开了一种在200℃～900℃时在蓝宝石衬底上生长厚度为
～
的Al(x)Ga(1-x)N(0≤x<1)缓冲层的工艺。另外，PCT公报WO05/053042公开了一种在600℃～990℃时生长SiC缓冲层(种子层)并在其上生长In(x)Ga(1-x)N(0<x≤1)的工艺。优选的是，在AlN缓冲层、Al(x)Ga(1-x)N(0≤x<1)缓冲层或SiC/In(x)Ga(1-x)N(0<x≤1)层上设置厚度为1微米～数个微米的未掺杂GaN层。
在n型氮化物半导体层300中，至少n侧电极800形成区(n型接触层)掺有掺杂剂。优选的是，n型接触层由GaN制成并掺有Si。美国专利5733796号公开了一种通过调节Si和其他源材料的混合比来以目标掺杂浓度掺杂n型接触层的工艺。
有源层400通过电子和空穴的复合产生了光量子(光)。通常，有源层400含有In(x)Ga(1-x)N(0<x≤1)并且具有单或多量子阱层。PCT公报WO02/021121号公开了一种在多个量子阱层和阻挡层的某些部分进行掺杂的工艺。
p型氮化物半导体层500掺有如Mg等合适的掺杂剂，并通过激活工艺从而具有p型导电性。美国专利5247533号公开了一种通过电子束照射来激活p型氮化物半导体层的工艺。此外，美国专利5306662号公开了一种通过在高于400℃时退火来激活p型氮化物半导体层的工艺。PCT公报WO 05/022655公开了一种在不采用激活工艺的情况下通过将氨和肼类源材料一起用作生长P型氮化物半导体层的氮前体来使该p型氮化物半导体层具有p型导电性的工艺。
可设置p侧电极600以促进对p型氮化物半导体层500的电流供给。美国专利5563422号公开了一种有关由Ni和Au组成并且形成在p型氮化物半导体层500的几乎整个表面上的与该P型氮化物半导体层500欧姆接触的透光性电极的工艺。此外，美国专利6515306号公开了一种在p型氮化物半导体层上形成n型超晶格层并在其上形成由ITO制成的透光性电极的工艺。
同时，透光性电极600可以形成得较厚，使其不是透射而是将光反射至衬底100。此工艺称作倒装芯片(flip chip)工艺。美国专利6194743号公开了一种有关包括厚度超过20nm的Ag层、覆盖该Ag层的扩散阻挡层和含有Au和Al且覆盖该扩散阻挡层的结合层的电极结构的工艺。
可设置用于电流供给和外部接线的p侧焊盘700和n侧电极800。美国专利5563422号公开了一种用Ti和Al形成n侧电极的工艺。
保护膜900可以由SiO2制成，也可以省去。
同时，n型氮化物半导体层300或p型氮化物半导体层500可以构造为单层或多层。近年来，提出了一种通过使用激光工艺或湿法刻蚀使衬底100与氮化物半导体层分离来制造立式发光器件的技术。
图2是描述美国专利5563422中公开的电极结构的一个实例的视图。p侧焊盘700和n侧电极800沿对角线方向位于发光器件的边角部。p侧焊盘700和n侧电极800在发光器件中所处的部位相隔最远，从而改善了电流扩展。
图3是描述美国专利6307218中公开的电极结构的一个实例的视图。根据以大尺寸发光器件为目标的趋势，在p侧焊盘700和n侧电极800之间以等间隔设置指状电极710和810，从而改善电流扩展。
发明内容
技术问题
因此，完成了本发明以克服现有技术中出现的上述缺点，本发明的一个目的是提供一种能够改善电流扩展的半导体发光器件。
本发明的另一目的是提供一种能够均匀发光的半导体发光器件。
本发明的又一目的是提供一种能够使寿命更长的半导体发光器件。
本发明的又一目的是提供一种能够在较大的发光面积上均匀发光的半导体发光器件。
技术方案
为此，提供了一种通过电子与空穴的复合来产生光的半导体发光器件，所述半导体发光器件包含：第一指状电极，所述第一指状电极用于供给所述电子和空穴中的一方；第二指状电极，所述第二指状电极用于供给所述电子和空穴中的另一方，并且以第一间隔与所述第一指状电极隔开；和第三指状电极，所述第三指状电极电连接到所述第一指状电极，并且以小于所述第一间隔的第二间隔与所述第二指状电极隔开。
另外，在本发明的另一方案中，所述半导体发光器件包含第四指状电极，所述第四指状电极电连接到所述第二指状电极，并且以小于所述第一间隔的第三间隔与所述第三指状电极隔开。
另外，在本发明的另一方案中，所述第三间隔小于所述第二间隔。
另外，在本发明的另一方案中，所述第一指状电极位于所述发光器件的最外部。
另外，在本发明的另一方案中，所述第一指状电极供给所述空穴。
另外，在本发明的另一方案中，所述半导体发光器件为III族氮化物半导体发光器件。
另外，在本发明的另一方案中，提供了一种通过电子与空穴的复合来产生光的半导体发光器件，所述半导体发光器件包含：多个指状电极，所述多个指状电极用于供给所述电子和空穴中的一方；和用于供给所述电子和空穴中的另一方的至少一个指状电极，并且所述至少一个指状电极与所述多个指状电极交替排列，所述至少一个指状电极与所述多个指状电极中的位于所述发光器件的最外部的指状电极之间的间隔大于其他间隔。
另外，在本发明的另一方案中，所述其他间隔朝着所述发光器件的内部的方向递减。
另外，在本发明的另一方案中，所述多个指状电极供给所述空穴。
另外，在本发明的另一方案中，所述多个指状电极供给所述空穴，并且所述半导体发光器件为III族氮化物半导体发光器件。
有益效果
根据本发明的半导体发光器件，电流扩展能够得到改善。
另外，根据本发明的半导体发光器件，光能够均匀地发出。
另外，根据本发明的半导体发光器件，器件寿命能够得到延长。
另外，根据本发明的半导体发光器件，光能够在较大的发光面积上均匀地发出。
附图说明
图1是描述传统III族氮化物半导体发光器件的一个实例的视图。
图2是描述美国专利5563422中公开的电极结构的一个实例的视图。
图3是描述美国专利6307218中公开的电极结构的一个实例的视图。
图4是描述以等间隔排列的电极的结构的一个实例的视图。
图5是描述具有图4的电极结构的发光器件的发光分布的视图。
图6是描述本发明的电极结构的一个实例的视图。
图7是描述具有图6的电极结构的发光器件的发光分布的视图。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明进行详细说明。
图4是描述以等间隔排列的电极的结构的一个实例的视图。设有p侧焊盘70和n侧电极80。从p侧焊盘70延伸出指状电极71、72和73，从n侧电极80延伸出指状电极81和82。指状电极71、72和73与指状电极81和82交替设置，从而将电流供给至整个发光器件。指状电极71、72和73与指状电极81和82之间的间隔a、b、c和d保持为不变。
图5是描述具有图4的电极结构的发光器件的发光分布(尤其是，200mA、300mA和400mA的电流供给至同一发光器件时的发光分布)的视图。此处，间隔a、b、c和d(参见图4)保持在约89μm。从p侧焊盘70延伸出的指状电极71与从n侧电极80延伸出的指状电极81之间的发光比指状电极81与指状电极72之间的发光、指状电极72与指状电极82之间的发光以及指状电极82与指状电极73之间的发光更强。发光的集中和电流密度的不均匀性可能对该发光器件的整体发光效率和寿命有不利影响。因此，这样的问题应当得到解决。在图4中，当供给的电流增大时(一般来说，当发光器件的面积较大时，供给的电流较高)，集中现象变得严重。因此，尤其是在大尺寸发光器件中，电流集中现象是问题所在。
图6是描述本发明的电极结构的一个实例的视图。设有p侧焊盘70和n侧电极80。从p侧焊盘70延伸出指状电极71、72和73，从n侧电极80延伸出指状电极81和82。指状电极71、72和73与指状电极81和82交替设置，从而将电流供给至整个发光器件。在将p侧焊盘70和n侧电极80保持为如同它们在图4的发光器件中的状态时，指状电极71、72和73与指状电极81和82之间的间隔a、b、c和d朝着该发光器件的内部的方向递减。
图7是描述具有图6的电极结构的发光器件的发光分布(尤其是，200mA、300mA和400mA的电流供给至同一发光器件时的发光分布)的视图。此处，间隔a、b、c和d(参见图6)分别为118μm、88μm、79μm和70μm。与图5的发光分布相比，指状电极71与指状电极81之间的发光、指状电极81与指状电极72之间的发光、指状电极72与指状电极82之间的发光以及指状电极82与指状电极73之间的发光都是均匀的。也就是说，通过调节各指状电极之间的间隔，该发光器件的发光分布可以被均匀化。当供给400mA的电流时，指状电极82与指状电极73之间的发光增强。这可以通过稍微拓宽间隔d来解决。因此，不能认为本发明的技术理念局限于间隔a、b、c和d的递减。也就是说，为了克服在指状电极以等间隔排列时发生的发光集中或电流集中的问题，在发光分布方面，本发明可在发光集中区相对地拓宽间隔，并在弱发光区设置比适当的发光区中的间隔更窄的间隔。
在图6的发光器件中，优选的是，p侧焊盘70和指状电极71位于该发光器件的最外部，而n侧电极80和指状电极81位于内部。在需要刻蚀的n侧电极80和指状电极81位于发光器件的最外部的情况中，由于发光器件要被刻蚀，所以发光面积将减小。但是，当在发光器件上形成的不需刻蚀的p侧焊盘70和指状电极71位于其最外部时，进一步具有防止发光面积减小的优点。
Claims (9)
1.一种通过电子与空穴的复合来产生光的半导体发光器件，所述半导体发光器件包含：
第一指状电极，所述第一指状电极用于供给所述电子和空穴中的一方；
第二指状电极，所述第二指状电极用于供给所述电子和空穴中的另一方，并且以第一间隔与所述第一指状电极隔开；和
第三指状电极，所述第三指状电极电连接到所述第一指状电极，并且相对于所述第二指状电极位于与所述第一指状电极相反的位置，并且以小于所述第一间隔的第二间隔与所述第二指状电极隔开，从而减小第一间隔与第二间隔之间的电流密度差异。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件，所述半导体发光器件包含：
第四指状电极，所述第四指状电极电连接到所述第二指状电极，并且相对于所述第三指状电极位于与所述第二指状电极相反的位置，并且以小于所述第一间隔的第三间隔与所述第三指状电极隔开，从而减小第一间隔与第三间隔之间的电流密度差异。
3.如权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述第三间隔小于所述第二间隔。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件，其中，所述第一指状电极位于所述发光器件的最外部。
5.如权利要求4所述的半导体发光器件，其中，所述第一指状电极供给所述空穴。
6.如权利要求2所述的半导体发光器件，其中，所述半导体发光器件为III族氮化物半导体发光器件。
7.一种通过电子与空穴的复合来产生光的半导体发光器件，所述半导体发光器件包含：
多个指状电极，所述多个指状电极用于供给所述电子和空穴中的一方；和
用于供给所述电子和空穴中的另一方的至少一个指状电极，并且所述至少一个指状电极与所述多个指状电极交替排列，
其中，彼此相邻的指状电极之间的间隔朝着所述发光器件的内部的方向递减。
8.如权利要求7所述的半导体发光器件，其中，所述多个指状电极供给所述空穴。
9.如权利要求7所述的半导体发光器件，其中，所述多个指状电极供给所述空穴，并且所述半导体发光器件为III族氮化物半导体发光器件。
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