CN1973379A - 反射性正电极和使用其的氮化镓基化合物半导体发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种具有高反射性正电极的氮化镓基半导体化合物半导体发光器件，其中该高反射性正电极具有高反向电压和对p型氮化镓基化合物半导体层具有低接触电阻的优良可靠性。本发明的用于半导体发光器件的反射性正电极包括邻接p型半导体层的接触金属层，以及在所述接触金属层上的反射层，其中所述接触金属层由铂族金属或者包含铂族金属的合金形成，并且所述反射层由选自Ag、Al以及包含Ag和Al的至少一者的合金中的至少一种金属形成。

Description

反射性正电极和使用其的氮化镓基化合物半导体发光器件
相关申请的交叉引用
本申请是基于35U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35U.S.C.§119(e)(1)，要求根据35U.S.C.§111(b)于2004年7月1日提交的临时申请No.60/584,175的优先权。
技术领域
本发明涉及用于发光器件的反射性正电极，更具体地，涉及具有优良特性和稳定性的反射性正电极，并涉及使用其的倒装芯片型氮化镓基化合物半导体。
背景技术
近年来，由化学式AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)表示的氮化镓基化合物半导体作为用于发射紫外到蓝光或绿光的发光二极管(LED)的材料吸引了极大的关注。通过使用由这些材料制造的半导体可实现迄今很困难的，在紫外、蓝和绿色区域中的高强度光发射。通常在蓝宝石衬底上生长氮化镓基化合物半导体。由于其是绝缘衬底，与GaAs基发光器件不同，电极不能设置在衬底的后表面上。因此，正和负电极都必须设置在生长为晶体的半导体上。
具体地，在使用氮化镓基化合物半导体的半导体器件的情况下，由于蓝宝石衬底在发射光波长处为透光的，因此倒装芯片型结构吸引了极大的关注，在该倒装芯片型结构中，将电极表面作为底面地安装器件并且从蓝宝石衬底侧提取光。
图1是示出这种类型的发光器件的一般结构的实例的示意图。由此，发光器件具有在衬底1上连续生长为晶体的缓冲层2、n型半导体层3、发光层4、和p型半导体层5，其中通过蚀刻去除部分发光层4和p型半导体层5以暴露n型半导体层3，并且在p型半导体层5上形成正电极10，在n型半导体层3上形成负电极20。安装这样的发光器件，其中例如使其上形成有电极的表面面向引线框架，然后接合该发光器件。从衬底1侧提取由发光层4发射的光。为在这种类型的发光器件中有效地提取光，将反射金属用作正电极10，并如此设置该反射性金属以覆盖p型半导体层5的大部分，由此使朝向正电极的来自发光层的光被正电极10反射，并从衬底1侧被提取。
因此，低接触电阻和高反射率为正电极材料所必需的特性。Ag和Al为公知的高反射金属，并且已提出将直接设置在p型半导体层上的厚度为20nm或更大的Ag层用作反射性正电极(参见日本专利申请公开(kokai)No.11-186599)。对于使用Ag的方法，专利文件1提出在p型氮化物半导体层上设置银层并在银层上添加稳定层。公开了稳定层的作用是改善银层的机械和电特性。
但是，当Ag和Al过度扩散到p型半导体层中时，发生小电流泄漏，导致反向电压的降低。这在长期老化试验中导致特性值的变化，并引起可靠性的降低。其原因在于p型半导体层的结晶度被扩散到p型半导体层中的Ag和Al劣化。
而且，已提出倒装芯片型发光器件，其中在p型半导体层上设置金属薄膜以便克服接触电阻的不均匀性(参见日本专利申请公开(kokai)No.11-220168)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种解决与Ag和Al相关联的上述问题的氮化镓基化合物半导体发光器件，也就是，其具有这样的高反射性正电极，该高反射性正电极具有高反向电压和对p型氮化镓基化合物半导体层具有低接触电阻的优良稳定性。
本发明提供如下方面。
(1)一种用于半导体发光器件的反射性正电极，包括邻接p型半导体层的接触金属层，以及在所述接触金属层上的反射层，其中所述接触金属层由铂族金属或包含铂族金属的合金形成，并且所述反射层由选自Ag、Al、以及包含Ag和Al中的至少一者的合金的至少一种金属形成。
(2)根据上面(1)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层由Pt或其合金形成。
(3)根据上面(1)或(2)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在0.1～30nm的范围内。
(4)根据上面(3)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在1～30nm的范围内。
(5)根据上面(3)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在0.1～4.9nm的范围内。
(6)根据上面(1)～(5)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中在所述p型半导体层侧的所述接触金属层的表面上存在包含III族金属的包含半导体金属的层。
(7)根据上面(1)～(6)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中通过RF放电溅射方法形成所述接触金属层。
(8)根据上面(1)～(7)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述反射层是Ag或其合金。
(9)根据上面(1)～(8)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述反射层的厚度是30～500nm。
(10)根据上面(1)～(9)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中通过DC放电溅射方法形成所述反射层。
(11)根据上面(1)～(10)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述器件还包括覆盖所述接触金属层和所述反射层的覆盖层(overcoat layer)。
(12)根据上面(11)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层的厚度为至少10nm。
(13)根据上面(11)或(12)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层的邻接所述反射层上表面的部分的至少一部分是金属。
(14)根据上面(13)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层为选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、以及包含任何这些金属的合金中的至少一种金属。
(15)根据上面(14)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层为选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au、以及包含任何这些金属的合金中的至少一种金属。
(16)根据上面(11)～(15)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层与所述p型半导体层欧姆接触。
(17)根据上面(16)的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层以1×10-3Ωcm2或更小的接触电阻率与所述p型半导体层欧姆接触。
(18)根据上面(1)～(17)的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中在形成所述接触金属层后，不在高于350℃的温度下进行热处理。
(19)一种氮化镓基化合物半导体发光器件，包括：衬底；n型层、发光层和p型层，这些层依此顺序设置在所述衬底顶上，且由III族氮化物半导体形成；负电极，设置在所述n型层上；以及正电极，设置在所述p型层上，其中所述正电极是根据上面(1)～(18)的任何一项的正电极。
(20)根据上面(19)的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，在所述正电极侧的所述p型半导体层的表面上，存在包含正电极金属的层。
(21)一种灯，包括根据上面(19)或(20)的氮化镓基化合物半导体发光器件。
根据本发明的用于半导体发光器件的反射性正电极具有介于p型半导体层和Ag或Al的正电极反射层之间的铂族金属的正电极接触金属层，以便抑制构成反射层的金属Ag或Al扩散到p型半导体层中，因此，发光器件具有良好的电特性和高可靠性。
通过在半导体侧的正电极接触金属层的表面上设置包含构成半导体的III族金属的包含半导体金属的层，进一步降低接触电阻。
根据本发明的氮化镓基化合物半导体发光器件具有在正电极和p型半导体之间的接触电阻，该接触电阻通过在正电极侧的p型半导体层的表面上设置包含构成接触金属层的金属的包含正电极金属的层而进一步降低。
通过使用RF放电的溅射方法形成正电极的接触金属层，可以在不进行退火工艺的情况下形成包含正电极金属的层和包含半导体金属的层，从而可以提高生产率。
并且，通过提供覆盖层以覆盖反射层的侧面和上表面，可以进一步提高发光器件的稳定性。
附图说明
图1是示出根据现有技术的倒装芯片型化合物半导体发光器件的一般结构的示意图。
图2是示出根据本发明的倒装芯片型氮化镓基化合物半导体发光器件的实例的示意图。
具体实施方式
作为本发明中的层叠在衬底上的氮化镓基化合物半导体，可无限制地使用具有生长在衬底1上的缓冲层2、n型半导体层3、发光层4和p型半导体层5的一种。作为衬底，可无限制地使用蓝宝石、SiC等。作为氮化镓基半导体，已知由化学式AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)表示的各种半导体。在本发明中，可无限制地使用由化学式AlxInyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)表示的氮化镓基化合物半导体。
作为实例，如图2所示，可以使用依以下顺序连续层叠在蓝宝石衬底1上的氮化镓基半导体叠层：由AlN层构成的缓冲层2、由n型GaN层构成的n接触层3a、由n型GaN层构成的n覆层(n-clad layer)3b、由InGaN层构成的发光层4、由AlGaN层构成的p覆层5b、以及由p型GaN层构成的p接触层5a。
通过蚀刻去除氮化镓基化合物半导体的p接触层5a、p覆层5b、发光层4和n覆层3b的一部分，在n接触层3a上设置例如Ti/Au的负电极20，并在p接触层5a上设置正电极10。
在本发明中，正电极10具有邻接p型半导体层的接触金属层。在接触金属层上设置反射层。接触金属层也用作对反射层的扩散抑制层。因此，要求接触金属层具有高透光率和低接触电阻。通常，设置接合衬垫(bondingpad)层作为与电路板或引线框架电连接的最顶层。
作用接触金属层的材料，为实现对p型半导体层的低接触电阻，优选使用具有高功函数的金属，具体地，铂族金属如Pt、Ir、Rh、Rd、Ru和Os以及含铂族金属的合金。更优选Pt、Ir、Rh和Ru，并且尤其优选Pt。
由于接触金属层也具有作为抑制构成反射层的Ag和Al的扩散的扩散抑制层的作用，因此优选使用致密结构和高熔点的金属。具体地，优选具有比Ag和Al更高的熔点的金属或合金。从该角度，也优选铂族金属作为用于接触金属层的材料。
为稳定地获得低接触电阻，优选接触金属层的厚度为0.1nm或更大，更优选1nm或更大，尤其优选2nm或更大，最优选3nm或更大。为获得均匀的接触电阻，优选接触金属层的厚度为1nm或更大。为获得足够的透光率，优选接触金属层的厚度为30nm或更小，更优选20nm或更小，尤其优选10nm或更小，最优选4.9nm或更小。由于接触金属层也具有作为对Ag和Al的扩散抑制层的作用，因此从该角度看，优选厚度为0.5nm或更大，更优选1nm或更大。优选地，接触金属层为连续层。
优选地，在半导体侧的正电极接触金属层的表面上存在包含构成半导体的金属的包含半导体金属的层，因为这会进一步降低接触电阻。由此，在本发明中，将“包含半导体金属的层”定义为在接触金属层中的包含半导体构成金属的层。
优选地，包含半导体金属的层的厚度为0.1～3nm。如果厚度小于0.1nm，则接触电阻降低的效果不显著，而如果厚度超过3nm，则透光率不希望地降低。更优选地，厚度为1～3nm。
优选地，包含在该层中的半导体构成金属的比例为相对于金属总量的0.1～50原子％。如果该比例小于0.1％，则接触电阻降低的效果不显著。如果该比例大于50原子％，则透光率降低。更优选地，该比例为1～20原子％。
如本领域技术人员公知的，通过对截面TEM的EDS分析，可以测量包含半导体金属的层的厚度和包含在该层中的半导体构成金属的比例。由此，可以在从接触金属层的下表面(p型半导体层表面)的厚度方向上，在多个点，例如五个点处进行对截面TEM的EDS分析，并且可以从在这些点的每个图表确定在各点处包含的金属的类型和含量。如果五个测量点不足以确定厚度，则可在多个额外点进行测量。
并且，优选在正电极侧的p型半导体层的表面上存在包含构成接触金属层的金属的包含正电极金属的层。利用这种结构，可进一步降低正电极和p型半导体层之间的接触电阻。
简言之，将在此使用的“包含正电极金属的层”定义为在p型半导体层中包含构成接触金属层的金属的层。
优选地，包含正电极金属的层的厚度在0.1～10nm的范围内。如果厚度小于0.1nm或大于10nm，则很难实现低接触电阻。该厚度更优选在1～8nm的范围内以实现更好的接触电阻。
优选地在该层中的接触金属层构成金属的比例为相对于金属总量的0.01～30原子％。如果该比例小于0.01原子％，则很难实现低接触电阻，而如果该比例大于30原子％，则半导体的结晶度降低。更优选地，比例为1～20原子％。该层可包含反射层构成金属。在这种情况下，优选反射层构成金属Ag或Al相对于金属总量的比例为5原子％或更小。如果该比例大于5原子％，则会增大低电流漏泄量(component)并降低反向电压值。
与包含半导体金属的层的情况一样，通过使用对截面TEM的EDS分析，可测量包含正电极金属的层的厚度和在该层中的正电极构成金属的含量。
通过使用具有高反射率的金属，具体地Ag或Al，或包含这些金属的至少一者的合金，可以形成反射层。反射层的厚度优选30nm或更大。如果反射层的厚度小于30nm，则很难实现整个电极的均匀高反射率。更优选地，厚度为50nm或更大。考虑到制造成本，厚度优选500nm或更小。
通过使用任何对本领域技术人员公知的方法，如溅射方法或真空沉积方法，可形成接触金属层和反射层。由于溅射方法提供具有低接触电阻的接触金属层或具有优良反射性的反射层，因此其是特别优选的。
优选地，将使用RF放电的溅射膜形成方法用于在p型半导体层上形成接触金属层。与气相沉积方法或使用DC放电的溅射膜形成方法相比，通过使用RF放电的溅射膜形成方法，可获得具有低接触电阻的电极。由此，当通过使用RF放电的溅射膜形成方法形成接触金属层时，可同时形成包含半导体金属的层和包含正电极金属的层。
在使用RF放电的溅射膜形成方法中，推测可通过离子辅助效应将能量赋予附着到p型半导体层的溅射原子，并可促使在p型半导体层例如Mg掺杂的p-GaN的表面部分中的溅射原子的扩散。而且，推测在上述膜形成时，可将能量赋予p型半导体层的最表面原子，并可促使半导体的材料例如Ga扩散到接触金属层中。在对截面TEM的EDS分析中，在接触金属层即通过在p型GaN上RF溅射形成的膜中，确认其中可以探测到来自半导体的Ga和作为接触金属层的材料Pt二者的区域，即包含半导体金属的层。在该分析中，不能确认在该区域中N的存在。
另一方面，在半导体侧，确认其中可以探测到Ga、N和Pt的区域，即包含正电极金属的层。
在使用RF放电的膜形成中，起初接触电阻降低，但随着膜厚度增加，由于膜不致密，因此形成的膜的反射率变得差于通过DC放电形成的膜。因此，优选地，通过RF放电形成接触金属层作为在允许接触电阻保持较低和透光率增大的范围内的薄膜，并且通过DC放电在其上形成反射层。
如上所述，通过由RF溅射形成接触金属层，可形成根据本发明的包含半导体金属的层和包含正电极金属的层。在这种情况下，不需要在接触金属层形成后的退火。相反地，退火会促使Pt和Ga的扩散，并降低半导体的结晶度且可劣化电特性。在形成接触金属层后，优选不进行在高于350℃的温度下的热处理温度。
来自正电极材料的金属和来自包含半导体金属的层以及包含正电极金属的层中的半导体的金属如Ga和N可作为化合物和合金存在，或者可作为简单混合物存在。在任何情况下，可以通过消除接触金属层和p型半导体层之间的界面获得低电阻。
在任何常规已知的适当选择的条件下，可以使用任何已知的常规溅射装置进行溅射。将其上层叠有氮化镓基化合物半导体层的衬底置于反应室中，并将衬底的温度设定在室温到500℃的范围内。尽管不需要特别加热衬底，但为促进构成接触金属层的金属和构成半导体层的金属的扩散，可适当加热衬底。对反应室抽真空到在10-4～10-7Pa范围内的真空度。可将He、Ne、Ar、Kr、Xe等用作溅射气体。考虑到实用性，优选Ar。将这些气体中的一种引入到反应室中直到0.1～10Pa的压力，然后，进行放电。优选地，压力在0.2～5Pa的范围内。优选施加的电功率在0.2～2.0kW的范围内。通过适当调整放电时间和施加的功率，可调整形成的层的厚度。为降低形成的层的氧含量，在用于溅射的所需的靶中的氧含量优选为10000ppm或更小，更优选地6000ppm或更小。
作为接合衬垫层，公知使用材料如Au、Al、Ni和Cu的各种结构，并且可不限制地使用这些公知的材料和结构。优选地，其厚度在100～1000nm范围内。由于接合衬垫的特性，利用厚接合衬垫可获得更高的接合能力，因此厚度更优选300nm或更大。但是，从制造成本的角度，厚度优选500nm或更小。
对于Ag和Al等，公知所谓的电迁移现象，在该现象中，在存在水时这些金属被电离并扩散。对于使用Ag或Al的电极，在周围存在水的气氛中，通过电流施加产生将Ag或Al作为主要成分的沉淀物。当在正电极中产生的沉淀物到达负电极时，施加到器件的电流不再流过发光层，器件不再发光。当通过沉淀物连接p型半导体层和n型半导体层时器件也不发光。
为避免这种情况，优选设置覆盖层以覆盖反射层的侧面和上表面。覆盖层具有防止反射层中的Ag或Al接触空气中的潮气的作用。
覆盖层的材料可为任何材料，如金属、无机氧化物、无机氮化物、树脂等，只要可形成薄膜以覆盖接触金属层和反射层的侧面和上表面。但是，其必须至少在形成接合衬垫层的反射层的上表面的部分中为导电金属。
由此，希望覆盖层的材料为选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au或包含这些金属的至少一者的合金中的至少一种金属。腐蚀性金属(碱金属、碱土金属)和低熔点金属(400℃或更低)是不希望的。可将适合作为接合衬垫层的材料Au用于覆盖层，从而覆盖层也可用作接合衬垫层。
希望覆盖层在其侧部分处与p型半导体欧姆接触。由于该欧姆接触，发光层在对应于覆盖层侧正下方的部分的区域中发光。在作为整体的器件中，可降低正向电压。优选铂族金属如Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt或包含至少一种铂族金属的合金，因为可容易地获得欧姆接触。希望1×10-3Ωcm2或更小的接触电阻率值。使用TLM方法测量接触电阻率的值。
由于该层需要将反射层与外部空气中的潮气隔离开，因此覆盖层的厚度优选10nm或更大。没有特定的上限，但考虑到制造成本，优选厚度为200nm或更小。在覆盖层也用作接合衬垫层的上述情况下，不必说，其必须具有作为接合衬垫层的所需厚度。优选地，侧部分的厚度为1～50μm厚，更优选地5～40μm厚，这是因为，如上所述，发光层的发光面积增加并且正向电压降低。
覆盖层不应具有允许水容易地渗透进其的结构，如细管孔结构。
可将用于形成薄膜的公知方法如溅射、真空沉积、溶液涂敷方法等不具体限制地用于形成覆盖层。在上述金属的情况下，具体地，优选将溅射、或真空沉积方法用于形成覆盖层。
实例
下面将参考实例和比较实例更详细地说明本发明。应理解，本发明决不受限于这些实例。
表1示出了用于实例和比较实例中的接触金属层、反射层、覆盖层和接合衬垫层的材料，以及所获得的器件的特性。每个特性都是在20mA的电流下测量的值。
(实例1)
图2是示出在本实例中制造的氮化镓基化合物半导体发光器件的示意图。
通过在蓝宝石衬底1上层叠AlN层的缓冲层2，并通过在其上连续层叠n型GaN层的n接触层3a、n型GaN层的n覆层3b、InGaN层的发光层4、p型AlGaN层的p覆层5b、p型GaN层的p接触层5a，形成氮化镓基化合物半导体。n接触层3a是以7×1018/cm3用Si掺杂的n型GaN层，并且n覆层3b是以5×1018/cm3用Si掺杂的n型GaN层。发光层4具有单量子阱结构，并且InGaN的组分为In0.95Ga0.05N。p覆层5b是以1×1018/cm3用Mg掺杂的p型AlGaN层，并且组分为Al0.25Ga0.75N。p接触层5a是以5×1019/cm3用Mg掺杂的p型GaN层。在本领域技术人员公知的常规条件下通过MOCVD方法进行这些层的层叠。
通过如下所述工序将正电极10和负电极20提供给该氮化镓基化合物半导体叠层，制造倒装芯片型氮化镓基化合物半导体发光器件。
(1)首先，在上述氮化镓基化合物半导体叠层中暴露负电极形成区的n接触层3a。该工序如下。使用公知的光刻技术和剥离技术，在除了p接触层5a上的负电极形成区外的区域上形成蚀刻掩模。
然后，在通过反应离子干法蚀刻方法进行蚀刻直到暴露n接触层3a后，从蚀刻装置取出叠层，并通过用丙酮清洗去除蚀刻掩模。
(2)然后，如下形成正电极10。在沸腾的浓HCL中处理器件10分钟以去除在p接触层5a表面上的氧化物膜后，在p接触层5a上形成正电极。首先，形成接触金属层和反射层。用于形成这些层的工序如下。
均匀涂敷抗蚀剂，并使用公知的光刻技术从正电极形成区去除抗蚀剂。在室温下将器件浸入缓冲氢氟酸(BHF)中一分钟后，在真空溅射装置中形成接触金属层和反射层。用于通过溅射方法形成这些层的操作条件如下。
对反应室抽真空直到真空度为10-4pa或更低，并且将上述氮化镓基化合物半导体置于反应室中，将Ar气体引入反应室内作为溅射气体，并在3Pa下进行RF放电以形成接触金属层。供给的电功率为0.5kW，并且以4.0nm的膜厚形成作为接触金属层的Pt膜。
然后，在上述压力和提供的功率下，通过用DC放电的溅射以200nm的厚度形成Ag反射层。从溅射装置取出叠层后，使用剥离技术，去除除了正电极形成区外的金属膜以及抗蚀剂。
接下来，形成覆盖层30。在均匀涂敷抗蚀剂后，使用公知的光刻技术打开覆盖区，作为略大于正电极区的窗口。窗口尺寸为使覆盖层的侧部分31的厚度为10μm。使用DC放电的溅射以形成400nm厚的Au膜。在从溅射装置取出器件后，使用剥离技术去除除了覆盖层区域上以外的金属膜以及抗蚀剂。该覆盖层30也用作接合衬垫层。
(3)在n接触层3a上形成负电极20。用于形成负电极20的工序如下。在整个表面上均匀涂敷抗蚀剂后，在直到n接触层3a的暴露区域上，使用公知的光刻技术打开负电极区的窗口，并使用真空沉积方法沉积厚度分别为100nm和300nm的Ti和Au膜。除了负电极区上以外的金属膜与抗蚀剂一起被去除。
(4)然后，形成保护膜。工序如下。在整个表面上均匀涂敷抗蚀剂后，使用公知的光刻技术在正电极和负电极之间的部分上打开窗口，并且通过使用RF放电的溅射方法形成200nm厚的SiO2膜。除了保护膜区上以外的SiO2膜与抗蚀剂一起被去除。
(5)将晶片切割成小片，由此制造本发明的氮化镓基化合物半导体发光器件的小片。
将所获得的氮化镓基化合物半导体发光器件安装在TO-18上，并在20mA的施加电流下测试器件特性。其结果示于表1中。以30mA的施加电流在TO-18上在室温和约50％的相对湿度下进行100小时的老化试验。
作为对截面TEM的EDS分析的结果，发现包含半导体金属的层的厚度为2.5nm，并且估计在该层中相对于金属总量(Pt+Ag+Ga)的Ga的比例为1～20原子％。p接触层中的包含正电极金属的层的厚度为6.0nm。存在的正电极材料为构成接触金属层的Pt，并估计在该层中相对于金属总量(Pt+Ga)的比例为1～10原子％。
(实例2～5)
除了改变用于反射层和覆盖层的材料，以与实例1相同的方式制造氮化镓基化合物半导体发光器件，并且与实例1相同地评估器件的特性。结果也示于表1中。在将除了Au外的金属如Pt和W用作覆盖层的实例3和4中，设置400nm厚的Au膜作为覆盖层30上的接合衬垫层。Pt覆盖层的侧部分31与p接触层5a欧姆接触，并且通过TLM方法确定的接触电阻率为5×10-4Ωcm2。除了覆盖层的侧部分31的厚度为1μm外，实例5与实例1相同。
这些发光器件的包含正电极金属的层的厚度为1～8nm，并且正电极金属的比例在0.5～18原子％范围内。包含半导体金属的层的厚度为0.5～3nm，并且Ga的比例在1～20原子％范围内。
(比较实例)
除了不设置接触金属层外，以与实例1相同的方式制造器件。与实例1相同地评估该器件的特性，并且结果也示于表1中。正向电压较高，并且反向电压较低。
(实例6～8)
以与实例1相同的方式制造氮化镓基化合物半导体发光器件，仅改变接触金属层的厚度，并与实例1相同地评估器件的特性。结果也示于表1中。
包含正电极金属的层的厚度在1～8nm范围内，并且正电极金属的比例在0.5～18原子％范围内。包含半导体金属的层的厚度在0.5～3nm内，并且Ga的比例在1～20原子％范围内。
表1
     接触金属层   反射层   覆盖层  接合衬垫层         器件特性(老化100小时后)
    材料     膜厚度(nm)   正向电压(V)   反向电压(V)     输出功率(mW)
实例1     Pt     2   Ag   Au  -   3.3   ＞20     6.5
实例2     Pt     2   Al   Au  -   3.3   ＞20     6.3
实例3     Pt     2   Al   Pt  Au   3.3   ＞20     6.5
实例4     Pt     2   Ag   W  Au   3.3   ＞20     6.5
实例5     Pt     2   Ag   Au  -   3.4   ＞20     6.5
实例6     Pt     1   Ag   Au  -   3.6   ＞20     6.7
实例7     Pt     0.5   Ag   Au  -   4   ＞20     6.9
实例8     Pt     5   Ag   Au  -   3.3   ＞20     6
比较实例     无接触金属     0   Ag   Au  -   3.6   5     6.6
(实例9～11)
除了在形成Ag反射层之后进行热处理外，以与实例1相同的方式制造氮化镓基化合物半导体发光器件，并且与实例1相同地评估器件的特性。通过改变温度在空气中在RTA炉中进行热处理10分钟。表2示出了热处理温度和正向电压。在经历了400℃下热处理的发光器件中，正向电压有点高。
表2
  加热温度(℃)   正向电压(V)
    实例1     -     3.3
    实例9     200     3.3
    实例10     300     3.3
    实例11     400     3.8
工业适用性
本发明提供的氮化镓基化合物半导体发光器件具有优良的特性和稳定性，并可用作发光二极管、灯等的材料。

Claims (21)

1.一种用于半导体发光器件的反射性正电极，包括邻接p型半导体层的接触金属层，以及在所述接触金属层上的反射层，其中所述接触金属层由铂族金属或包含铂族金属的合金形成，并且所述反射层由选自Ag、Al、以及包含Ag和Al中的至少一者的合金中的至少一种金属形成。
2.根据权利要求1的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层由Pt或其合金形成。
3.根据权利要求1或2的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在0.1～30nm的范围内。
4.根据权利要求3的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在1～30nm的范围内。
5.根据权利要求3的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述接触金属层的厚度在0.1～4.9nm的范围内。
6.根据权利要求1～5的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中在所述p型半导体层侧的所述接触金属层的表面上存在包含III族金属的包含半导体金属的层。
7.根据权利要求1～6的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中通过RF放电溅射方法形成所述接触金属层。
8.根据权利要求1～7的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述反射层是Ag或其合金。
9.根据权利要求1～8的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述反射层的厚度是30～500nm。
10.根据权利要求1～9的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中通过DC放电溅射方法形成所述反射层。
11.根据权利要求1～10的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述器件还包括覆盖所述接触金属层和所述反射层的覆盖层。
12.根据权利要求11的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层的厚度为至少10nm。
13.根据权利要求11或12的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层的邻接所述反射层上表面的部分的至少一部分是金属。
14.根据权利要求13的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层为选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、以及包含任何这些金属的合金中的至少一种金属。
15.根据权利要求14的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层为选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Au、以及包含任何这些金属的合金中的至少一种金属。
16.根据权利要求11～15的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层与所述p型半导体层欧姆接触。
17.根据权利要求16的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中所述覆盖层以1×10-3Ωcm2或更小的接触电阻率与所述p型半导体层欧姆接触。
18.根据权利要求1～17的任何一项的用于半导体发光器件的反射性正电极，其中在形成所述接触金属层后，不在高于350℃的温度下进行热处理。
19.一种氮化镓基化合物半导体发光器件，包括：衬底；n型层、发光层和p型层，这些层依此顺序设置在所述衬底顶上，且由III族氮化物半导体形成；负电极，设置在所述n型层上；以及正电极，设置在所述p型层上，其中所述正电极是根据权利要求1～18的任何一项的正电极。
20.根据权利要求19的氮化镓基化合物半导体发光器件，其中，在所述正电极侧的所述p型半导体层的表面上，存在包含正电极金属的层。
21.一种灯，包括根据权利要求19或20的氮化镓基化合物半导体发光器件。
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