氮化物半导体发光器件及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及能够提高p-电极极板与电流断开图案之间的粘结力，从而提高器件的长期可靠性的氮化物半导体发光器件及其制造方法。本发明的氮化物半导体发光器件，其特征在于，包括：n型氮化物层；活性层，形成于上述n型氮化物层上；p型氮化物层，形成于上述活性层上；电流断开图案，形成于上述p型氮化物层上；透明导电图案，以覆盖上述p型氮化物层及电流断开图案的上侧的方式形成，并具有使上述电流断开图案的一部分露出的连通孔；以及p-电极极板，形成于上述电流断开图案及透明导电图案上，直接与上述电流断开图案相连接。
【专利说明】氮化物半导体发光器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氮化物半导体发光器件及其制造方法，更详细地，涉及具有优秀的光散射特性和粘结特性的氮化物半导体发光器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]最近，作为氮化物半导体发光器件，主要研究氮化镓(GaN)类氮化物半导体发光器件。这种GaN类氮化物半导体发光器件在其应用领域中，应用于蓝色和绿色发光二极管(LED)的发光器件、金属半导体场效应晶体管(MESFET，Metal-Semiconductor FET)、高电子迁移率晶体管(HEMT, High Electron Mobility Transistor)等高速开关和高功率器件。
[0003]为了提高氮化物半导体发光器件的光效率，在P型金属电极所处的区域的下部形成电流断开层的同时在电流断开层上形成透明导电图案。此时，透明导电图案起到P-电极极板的电极的作用的同时，还起到使电流扩散的作用。
[0004]但是，在具有上述结构的氮化物半导体发光器件中，透明导电图案形成于由绝缘物质组成的电流断开图案上，在这种情况下，由于透明导电图案和P-电极极板分别由金属系列组成，从而存在因相互之间的粘结力差而使接合可靠性急剧下降的问题。
[0005]作为相关现有文献，有韩国登录专利10-0793337号(2008年01月11日公告)，并在上述文献中公开了氮化物类半导体发光器件及其制造方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供能够确保优秀的光散射特性的同时通过提高P-电极极板的粘结力来提高器件的长期可靠性的氮化物半导体发光器件及其制造方法。
[0007]用于达成上述目的的本发明的实施例的氮化物半导体发光器件，其特征在于，包括:n型氮化物层；活性层，形成于上述η型氮化物层上；ρ型氮化物层，形成于上述活性层上；电流断开图案，形成于上述P型氮化物层上；透明导电图案，以覆盖上述P型氮化物层及电流断开图案的上侧的方式形成，并具有使上述电流断开图案的一部分露出的连通孔；以及P-电极极板，形成于上述电流断开图案及透明导电图案上，直接与上述电流断开图案相连接。
[0008]用于达成上述目的的本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，包括:步骤(a)，在基板上依次形成η型氮化物层、活性层及P型氮化物层；步骤(b)，在上述P型氮化物层上形成电流断开图案；步骤(C)，在以覆盖上述P型氮化物层及电流断开图案的上侧的方式形成透明导电层之后，对配置在上述基板的一侧边缘的上述透明导电层进行第一次图案化；步骤(d)，依次对向上述基板的一侧边缘露出的P型氮化物层、活性层及η型氮化物层进行台面刻蚀，使得上述η型氮化物层的一部分露出；步骤(e)，对上述透明导电层进行第二次图案化，来形成透明导电图案，上述透明导电图案具有使上述电流断开图案的一部分露出的连通孔；以及步骤(f)，形成直接与上述电流断开图案相连接的P-电极极板，并在露出的上述η型氮化物层上形成η-电极极板。[0009]在本发明中，能够在P型氮化物层上形成电流断开图案，并在P型氮化物层及电流断开图案的上部形成具有连通孔的透明导电图案，从而提高光散射特性，同时通过具有连通孔的透明导电图案，来使P-电极极板直接与由绝缘物质组成的电流断开图案进行电连接和物理连接，由此提高P-电极极板的粘结特性，提高长期可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的剖视图。
[0011]图2为图1的A部分的放大图。
[0012]图3为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法的工序顺序图。
[0013]图4至图10为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法的工序剖视图。
[0014]附图标记的说明
[0015]100:氮化物半导体发光器件 105:缓冲层
[0016]110:n型氮化物层 120:活性层
[0017]130:p型氮化物层140:电流断开图案 [0018]150:透明导电 图案 160:p-电极极板
[0019]170:n_电极极板CH:连通孔
[0020]10:基板
[0021]SllO:形成氮化物半导体层的步骤
[0022]S120:形成电流断开图案的步骤
[0023]S130:对透明导电层进行第一次图案化的步骤
[0024]SI40:露出η型氮化物层的步骤
[0025]S150:对透明导电层进行第二次图案化的步骤
[0026]S160:形成电极极板的步骤
【具体实施方式】
[0027]以下，参照附图，对本发明的优选实施例的氮化物半导体发光器件及其制造方法进行的详细说明如下。
[0028]图1为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的剖视图，图2为图1的A部分的放大图。
[0029]参照图1及图2，所示的本发明的实施例的氮化物半导体发光器件100包括:η型氮化物层110、活性层120、P型氮化物层130、电流断开图案140、透明导电图案150、ρ-电极极板160及η-电极极板170。并且，本发明的实施例的氮化物半导体发光器件100还可以包括缓冲层105。
[0030]η型氮化物层110形成于基板10或缓冲层105上。这种η型氮化物层110可具有由掺杂有Si的氮化招镓(AlGaN)形成的第一层(未图示)和由无掺杂的氮化镓(undoped-GaN)形成的第二层(未图示)交替地形成的层叠结构。当然，η型氮化物层也能形成为单一的氮化物层，但只有形成为由包括缓冲层105的第一层和第二层交替而成的层叠结构，才能够确保没有裂纹的优秀的结晶性，因而更优选地，应形成为层叠结构。[0031]此时，基板10可由适合使氮化物半导体单晶生长的材质形成，作为代表性的一例，可举蓝宝石基板。作为这种基板10，除了蓝宝石基板之外，还可以由选自氧化锌(ZnO，zinc oxide)、氮化嫁(GaN, gallium nitride)、娃(Si, silicon)、碳化娃(SiC, siliconcarbide)、氮化铝(AlN)等的材质形成。并且，缓冲层105为选择性地设在基板10的上部面的层，而形成上述缓冲层的目的是为了解决基板10与η型氮化物层110之间的晶格失配，上述缓冲层的材质可选自AIN、GaN等。
[0032]活性层120形成于η型氮化物层110上。这种活性层120可具有在η型氮化物层110与P型氮化物层130之间具有由单量子阱结构或量子阱层与量子阻挡层交替地层叠多层的多量子讲(MQW,mult1-quantum well)结构。S卩，活性层120通过量子阻挡层和量子讲层具有多量子阱结构，上述量子阻挡层由包含Al的氮化铝镓铟(AlGaInN)的四元氮化物层形成，上述量子阱层由氮化铟镓(InGaN)形成。这种多量子阱结构的活性层120能够抑制所产生的应力和因变形而引起的自发的极化。
[0033]作为一例，P型氮化物层130可具有用P型掺杂剂来掺杂Mg的P型AlGaN的第一层(未图示)和利用掺杂Mg的P型GaN来形成的第二层(未图示)交替地形成的层叠结构。并且，P型氮化物层130与η型氮化物层110 —样，可起到载体限制层的作用。
[0034]电流断开图案140形成于P型氮化物层130上。这种电流断开图案140形成于与后述的P-电极极板形成预定区域(未图示)相对应的位置。
[0035]此时，电流断开图案140起到对在与P-电极极板160相对应的下部面因光子吸收(photon absorption)而发生光损耗的现象进行补偿的作用。并且，由于与η型氮化物层110相比，以相对薄的厚度形成P型氮化物层130，因而电流断开图案140起到预先防止因P-电极极板160的周边的电导率变低而使电流偏置的作用。
[0036]优选地,这种电流断开图案140由选自Si02、SiNx等中的一种以上形成。此时，优选地，电流断开图案140的厚度为0.01?0.50 μ m，更优选地，可提出的厚度为0.1?
0.3 μ m。在电流断开图案140的厚度小于0.01 μ m的情况下，由于其厚度太薄，因而有可能难以正常发挥电流断开功能。相反地，在电流断开图案140的厚度大于0.50μπι的情况下，相对于电流断开效果，有可能作为仅使制造费用及时间上升的因素，因而并不经济。
[0037]透明导电图案150以覆盖P型氮化物层130及电流断开图案140的上侧的方式形成，并具有使电流断开图案140的一部分露出的连通孔(CH, contact hole)。形成这种透明导电图案150的目的是为了使电流注入面积增加，优选地，由透明的导电物质形成，用于预先防止对亮度产生坏影响。即，透明导电图案150可由选自氧化铟锡(ΙΤ0，Indium TinOxide)、氧化铟锋(IZO, Indium Zinc Oxide)、氟惨杂氧化锡(FT0, fluorine doped tinoxide, SnO2)等中的一种以上的材质形成。
[0038]P-电极极板160形成于电流断开图案140及透明导电图案150上，直接与电流断开图案140相连接。此时，优选地，当俯视时，P-电极极板160可具有第一面积，电流断开图案140可具有大于或等于第一面积的第二面积。这是因为，只有电流断开图案140形成为宽于P-电极极板160的面积,才有利于补偿因光子吸收(photon absorption)而发生的光损耗。即，优选地，当俯视时，P-电极极板160的整体面积与电流断开图案140相重叠。这是因为，只有将电流断开图案140以宽于P-电极极板160的面积的方式形成，才能提高光散射特性。[0039]尤其，上述ρ-电极极板160直接与电流断开图案140进行电连接或物理连接。像这样，由于P-电极极板160通过透明导电图案150的连通孔CH直接与电流断开图案140相连接，因此，当剖视时，由于连通孔CH部分的高度差，P-电极极板160具有T字形状。此时，P-电极极板160与透明导电图案150相互之间分别由金属系列形成，因而存在相互之间的粘结力差的问题，但像本发明一样，使P-电极极板160具有直接与由绝缘物质形成的电流断开图案140进行电连接或物理连接的结构，从而具有能够提高P-电极极板160的粘结特性的优点。
[0040]η-电极极板170形成于η型氮化物层110的露出区域。ρ-电极极板160及η_电极极板170可通过选自电子束(E-Beam)蒸镀、热蒸发蒸镀(Thermal Evaporation)、!！射蒸镀(Sputtering deposition)等中的某一种方式形成。这种ρ-电极极板160及η-电极极板170可通过使用相同的掩模，由相同的物质形成。此时,P-电极极板160及η-电极极板170可由选自Au、Cr-Au合金等中的物质形成。
[0041]上述本发明的实施例的氮化物半导体发光器件能够在ρ型氮化物层上形成电流断开图案，并在P型氮化物层及电流断开图案的上部形成具有连通孔的透明导电图案来提高光散射特性的同时，通过具有连通孔的透明导电图案，来将P-电极极板直接与由绝缘物质形成的电流断开图案进行电连接和物理连接，由此提高P-电极极板的粘结特性，并提高长期可靠性。[0042]以下，参照附图，对本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法进行说明。
[0043]图3为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法的工序顺序图，图4至图10为表示本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法的工序剖视图。
[0044]参照图3，所示的本发明的实施例的氮化物半导体发光器件的制造方法包括:形成氮化物半导体层的步骤SllO ;形成电流断开图案的步骤S120 ;将透明导电层进行第一次图案化的步骤S130 ;露出η型氮化物层的步骤S140 ;将透明导电层进行第二次图案化的步骤S150 ;以及形成电极极板的步骤S160。
[0045]参照图3及图4，在形成氮化物半导体层的步骤SllO中，在基板10上依次形成η型氮化物层110、活性层120及P型氮化物层130。这种η型氮化物层110、活性层120及ρ型氮化物层130可利用选自金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、液相外延(LPE)法、分子束外延(MBE)法等中的某一种方式，并以依次蒸镀的方式层叠而成。
[0046]此时，η型氮化物层110可具有由掺杂有Si的AlGaN形成的第一层(未图示)和由无掺杂的GaN (undoped-GaN)形成的第二层(未图示)交替地形成的层叠结构。并且,活性层120可具有由单量子阱结构或量子阱层与量子阻挡层交替地层叠多层的多量子阱(MQW，mult1-quantum well)结构。并且,作为一例，ρ型氮化物层130可具有用ρ型掺杂剂掺杂Mg的ρ型AlGaN的第一层(未图示)和利用掺杂Mg的ρ型GaN来形成的第二层(未图示)交替地形成的层叠结构。
[0047]虽然未图示，但在基板10上形成η型氮化物层110之前，还可以形成缓冲层(未图示)。此时，形成缓冲层的目的是为了解决基板10与η型氮化物层110之间的晶格失配，其材质可选自AIN、GaN等中。
[0048]参照图3及图5，在形成电流断开图案的步骤S120中，在ρ型氮化物层130上形成电流断开图案140。这种电流断开图案140形成于与要后述的P-电极极板形成预定区域(未图示)相对应的位置。
[0049]虽然未图示，但电流断开图案140可通过在ρ型氮化物层130的上部前面以0.01?0.50 μ m的厚度蒸镀选自Si02、SiNx等中的一种以上的物质，来形成电流断开物质层(未图示)之后，对其执行利用第一掩模(未图示)的光刻工艺(photo lithographyprocess)来形成。虽然未图示,但这种光刻工艺可通过以下方式实施，即，在ρ型氮化物层130及电流断开图案140的上部前面以规定的厚度涂敷光刻胶来形成光掩模(未图示)之后，对其选择性地进行曝光和显像，并执行利用光掩模的选择性的刻蚀之后，利用剥离液除去所残留的光掩模。
[0050]此时，优选地，电流断开图案140的厚度为0.01?0.50 μ m。在电流断开图案140的厚度小于0.01 μ m的情况下，由于其厚度太薄，因而有可能难以正常发挥电流断开功能。相反地，在电流断开图案140的厚度大于0.50 μ m的情况下，相对于电流断开效果，有可能作用为仅使制造费用及时间上升的因素，因而并不经济。
[0051]参照图3及图6，在对透明导电层进行第一次图案化的步骤S130中，在形成覆盖ρ型氮化物层130及电流断开图案140的整个上侧的透明导电层152之后，对配置在基板10的一侧边缘的透明导电层152进行第一次图案化。
[0052]接着，参照图3及图7，通过上述第一次图案化，来形成预备透明导电图案154。此时，预备透明导电图案154可通过执行利用第二掩模的光刻工艺来形成。在这里，作为透明导电层(图6的152)的材质,可利用选自氧化铟锡(ΙΤ0, Indium Tin Oxide)、氧化铟锋(IZ0, Indium Zinc Oxide)、氟惨杂氧化锡(FT0, fluorine doped tin oxide,氧化锡(SnO2))等中的一种以上的材质。
[0053]参照图3及图8，在露出η型氮化物层的步骤S140中，依次对向基板10的一侧边缘露出的P型氮化物层130、活性层120及η型氮化物层110进行台面刻蚀，使得η型氮化物层110的一部分露出。虽然未图示，但这种台面刻蚀可通过依次除去向预备透明导电图案152的外侧露出的ρ型氮化物层130、活性层120及η型氮化物层110的方式实施。
[0054]参照图3及图9，在对透明导电层进行第二次图案化的步骤S150中，对透明导电层，更详细地，对预备透明导电图案(图9的154)进行第二次图案化，从而形成具有连通孔CH的透明导电图案150，上述连通孔CH使电流断开图案140的一部分露出。S卩，可通过对透明导电层执行利用第三掩模的光刻工艺，来形成具有连通孔CH的透明导电图案150上述连通孔CH使电流断开图案140的一部分露出。当进行第二次图案化时，预备透明导电图案的两侧边缘一部分有可能会一同被除去。
[0055]这种连通孔CH使电流断开图案140的一部分面积向外部露出。此时，优选地，连通孔CH以使电流断开图案140的一半以上的面积露出的方式形成，这是为了确保电流断开图案140与后述的ρ-电极极板160之间的接触面积。
[0056]参照图3及图10，在形成电极极板的步骤S160中，形成直接与电流断开图案140相连接的P-电极极板160，并在露出的上述η型氮化物层110上形成η-电极极板170。这种P-电极极板160及η-电极极板170可通过以下方式形成，即，在ρ型氮化物层130、具有连通孔CH的透明导电图案150及露出的η型氮化物层110的上部前面蒸镀选自Au、Cr_Au合金等中的物质，从而在形成金属层(未图示)之后，通过利用第四掩模的光刻工艺对其执行选择性的图案化。
[0057]此时，优选地，当俯视时，P-电极极板160可具有第一面积，上述电流断开图案140可具有大于或等于第一面积的第二面积，P-电极极板160的整体面积与电流断开图案140相重叠。这是因为，只有电流断开图案140形成宽于P-电极极板160的面积，才有利于补偿因光子吸收(photon absorption)而发生的光损耗,从而能够提高光散射特性。
[0058]如上述制造过程，在由4-掩模工序制成的氮化物半导体发光器件中，能够在P型氮化物层上形成电流断开图案，并在P型氮化物层及电流断开图案的上部形成具有连通孔的透明导电图案，来提高光散射特性的同时，通过具有连通孔的透明导电图案，来使P-电极极板直接与由绝缘物质而成的电流断开图案进行电连接和物理连接，由此提高P-电极极板的粘结特性，并提高长期可靠性。
[0059]以上，在本发明中，对依次层叠η型氮化物层、活性层、P型氮化物层、电流断开图案、透明导电图案、P-电极极板及η-电极极板的氮化物半导体发光器件进行了说明，但这仅属于一例，也可以具有η侧与P侧以相互按逆序层叠而成的结构是显而易见的。
【权利要求】
1.一种氮化物半导体发光器件，其特征在于，包括: η型氮化物层； 活性层，形成于上述η型氮化物层上； P型氮化物层，形成于上述活性层上； 电流断开图案，形成于上述P型氮化物层上； 透明导电图案，以覆盖上述P型氮化物层及电流断开图案的上侧的方式形成，并具有使上述电流断开图案的一部分露出的连通孔；以及 P-电极极板，形成于上述电流断开图案及透明导电图案上，直接与上述电流断开图案相连接。
2.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，还包括η-电极极板，上述η-电极极板形成于上述η型氮化物层的露出区域。
3.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，当俯视时，上述P-电极极板具有第一面积，上述电流断开图案具有大于或等于上述第一面积的第二面积。
4.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，当俯视时，上述P-电极极板的整体面积与上述电流断开图案相重叠。
5.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，当剖视时，上述P-电极极板具有T字形状。
6.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流断开图案由选自SiO2及SiNx中的一种以上形成。
7.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述电流断开图案的厚度为0.01~0.50 μ mo
8.根据权利要求1所述的氮化物半导体发光器件，其特征在于，上述透明导电图案由选自氧化铟锡、氧化铟锌及氟掺杂氧化锡中的一种以上的材质形成。
9.一种氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，包括: 步骤(a)，在基板上依次形成η型氮化物层、活性层及P型氮化物层； 步骤(b)，在上述P型氮化物层上形成电流断开图案； 步骤(c)，在以覆盖上述P型氮化物层及电流断开图案的上侧的方式形成透明导电层之后，对配置在上述基板的一侧边缘的上述透明导电层进行第一次图案化； 步骤(d)，依次对向上述基板的一侧边缘露出的P型氮化物层、活性层及η型氮化物层进行台面刻蚀，使得上述η型氮化物层的一部分露出； 步骤(e)，对上述透明导电层进行第二次图案化，来形成透明导电图案，上述透明导电图案具有使上述电流断开图案的一部分露出的连通孔；以及 步骤(f)，形成直接与上述电流断开图案相连接的P-电极极板，并在露出的上述η型氮化物层上形成η-电极极板。
10.根据权利要求9所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，在上述步骤(b)中，上述电流断开图案由选自SiO2及SiNx中的一种以上形成。
11.根据权利要求10所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，上述电流断开图案的厚度为0.01~0.50 μ m。
12.根据权利要求9所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，在上述步骤(e)中，上述连通孔以使上述电流断开图案的一半以上的面积露出的方式形成。
13.根据权利要求9所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，在上述步骤(f)中，当俯视时，上述P-电极极板具有第一面积，上述电流断开图案具有大于或等于上述第一面积的第二面积，上述P-电极极板的整体面积与上述电流断开图案相重叠。
14.根据权利要求13所述的氮化物半导体发光器件的制造方法，其特征在于，当剖视时，上述p-电极极板 具有T字形状。
【文档编号】H01L33/14GK103915539SQ201310722617
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】金升龙, 洪政佑 申请人:日进Led有限公司