Ⅲ族氮化物類發光裝置的制作方法

專利名稱：Ⅲ族氮化物類發光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種m族氮化物類發光裝置。更具體地講，本發明涉及一種 m族氮化物類發光裝置，該裝置能夠提高發光效率并延長半導體裝置的壽命。
背景技術：
為了實現發光裝置，例如，利用III族氮化物類化合物半導體(包括GaN 半導體)的發光二極管或激光二極管，設置在半導體和電極片(electrode pad)之 間的歐姆接觸電極的結構和特性非常重要。
一種當前可用的氮化物類發光裝置形成在絕緣的藍寶石(Al203)基底上。
形成在絕緣藍寶石基底上的III族氮化物類發光二極管被分為頂部發射型發 光二極管和倒裝芯片型發光二極管。
III族氮化物類頂部發射型發光二極管穿過透明的p型歐姆接觸電極層輸 出從氮化物類有源層(activelayer)產生的光，所述p型歐姆接觸電極層與p型 氮化物類覆層(cladding layer)接觸。
此外，頂部發射型發光二極管具有來源于低空穴載流子密度值為 1018/cm3的p型氮化物類覆層的特性的不良的電學特性，例如不良的電流注入 和電流擴散。近來，在p型氮化物類覆層上形成具有歐姆接觸特性和良好導 電性的透明的電流擴散層，以解決氮化物類發光二極管的問題。
通常，半透明導電薄膜被廣泛地用作氮化物類頂部發射型發光二極管中 的具有p型歐姆接觸特性的電流擴散層。通過將諸如鎳(Ni)的普通金屬與諸如 金(Au)的貴金屬結合，然后在具有預定溫度的氣體氣氛下對金屬進行熱處理， 來獲得這種半透明導電薄膜。
當半透明導電薄膜被熱處理時，可形成低比接觸歐姆電阻值為1 (T3 Q/cm2 至10"Q/cmS的優選p型歐姆接觸電極。然而，該p型歐姆接觸電極在460nm 的藍光頻帶中具有小于80%的低透光率。因為具有低透光率的p型電流擴散 層吸收了大部分從氮化物類發光二極管產生的光，所以p型電流擴散層不適 于具有大容量、大面積和高亮度的氮化物類發光二極管。
圖1是示出了采用了反射歐姆接觸層的傳統倒裝芯片型氮化物類發光二 極管的剖視圖，其中，所述反射歐姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上 的反射金屬層。
參照圖1，傳統的倒裝芯片型氮化物類發光二極管包括基底110，在基底
100上順序地堆疊氮化物類緩沖層120、 n型氮化物類覆層130、多量子阱氮 化物類有源層140、 p型氮化物類覆層150和p型反射歐姆接觸層160。 p型 反射歐姆接觸層160連接到p型電極片170， n型氮化物類覆層130連接到n 型電極片180。
p型反射歐姆接觸層160使用包含具有良好的反光特性的鋁(A1)、銀(Ag) 或銠(Rh)的高反射電極材料。由于上述高反射電極材料具有高反射率，所以p 型反射歐姆接觸層160暫時性地提供高外量子效率(EQE)。然而，因為高反射 電極材料具有低功函數值并且在熱處理工藝過程中在界面產生新相的氮化 物，所以相對于p型氮化物類覆層150, p型反射歐姆接觸層160具有不良的 歐姆接觸特性，并且p型反射歐姆接觸層160表現出不良的機械粘附和不良 的熱穩定性，使得半導體裝置的壽命縮短并降低其生產率。
產生新相i^化物的:反射金屬時，在兩種、材料之間的界面處開;成導致嚴重壓 降的肖特基接觸(schottky contect),而不是具有低比歐姆接觸值的歐姆接觸， 使得很少采用鋁反射金屬作為p型反射歐姆接觸層。與鋁金屬不同，銀金屬 相對于p型氮化物類半導體形成歐姆接觸。然而，由于銀金屬表現出熱不穩 定性、相對于氮化物類半導體不良的機械粘附以及大泄漏電流，所以銀金屬 沒有被廣泛應用。
為了解決上述問題，積極地研究并開發了表現出低比接觸電阻值和高反 射率的p型反射歐姆接觸層。
圖2是示出了采用了反射歐姆接觸層的傳統倒裝芯片型氮化物類發光二 極管的剖視圖，其中，所述反射歐姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上 的導電薄膜。
參照圖2,為了提高反射金屬層260b和p型氮化物類覆層250之間的界 面特性，在沉積厚反射金屬層之前，在p型氮化物類覆層250上形成薄半透 明金屬或透明金屬氧化物層260a,作為p型反射歐姆接觸層260。具有薄半 透明金屬或透明金屬氧化物的p型反射歐姆接觸層260能改善電學特性，例
如歐姆接觸特性，然而控制倒裝芯片型發光二極管的光學性能的反射歐姆接
觸層具有低的光反射率，使得p型反射歐姆接觸層260具有低EQE。
例如，如圖2所示，Mensz等人在文獻(electronics letters 33 (24)pp.2066) 中提出包括鎳(Ni)/鋁(Al)或鎳(Ni)/銀(Ag)的雙層結構。然而，鎳(Ni)/鋁(Al)的 電極結構不會構成相對于p型氮化物類覆層的優選歐姆接觸，并且雖然鎳(Ni)/ 銀(Ag)的電極結構可形成相對于p型氮化物類覆層的優選的歐姆接觸，但是 該電極結構由于插入其中的鎳金屬而表現出低反射率，導致低EQE。近來， Michael R. Krames等人已經提出了多層p型反射歐姆接觸結構，該結構包括 鎳(Ni)/銀(Ag)或金(Au)/氧化鎳(NiOx)/鋁(Al)(US 2002/0171087 Al)。然而，這 種多層p型反射歐姆接觸結構會在多層的p型反射歐姆接觸結構和p型氮化 物類覆層之間的界面處導致漫反射，從而降低EQE。
此外，近來，文獻[T. Margalith et al., Appl. Phys. Lett Vol 74. p3930(1999)] 公開了使用透明導電氧化物(例如氧化銦錫(ITO))來解決頂部發射型和倒裝芯 片型發光二極管的問題，其中，與應用鎳-金結構作為傳統的p型多層歐姆接 觸層的透光率相比，所述透明導電氧化物具有良好的透光率。文獻(Solid-State Electronics vol.47, p849)示出了與應用傳統的鎳-金結構的頂部發射型發光二 極管(TELED)的輸出功率相比，應用ITO歐姆接觸層的TELED表現出改善的 輸出功率。
然而，雖然應用上述ITO歐姆接觸層的歐姆接觸層提高了發光二極管的 輸出功率，但是該歐姆接觸層表現出相對較高的操作電壓。這是因為與p型 氮化物類半導體相比，該歐姆接觸層具有相對低的功函值。因此，在p型氮 化物類覆層和ITO歐姆接觸層之間的界面處形成高肖特基勢壘，使得難以實 現載流子注入，從而產生大量熱并縮短半導體裝置的壽命。

發明內容
技術問題
本發明的一個目的在于提供一種能夠在延長半導體裝置的壽命的同時改 善發光效率的III族氮化物類發光二極管。 技術方案
在本發明的一方面中，m族氮化物類發光二極管包括基底；n型氮化 物類覆層，形成在基底上；氮化物類有源層，形成在n型氮化物類覆層上；p
型氮化物類覆層，形成在氮化物類有源層上；p型多層歐姆接觸層，形成在p 型氮化物類覆層上。
p型多層歐姆接觸層包含熱分解氮化物。通過將氮(N)與從由鎳(Ni)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分結合來獲 得熱分解氮化物。
為了改善相對于p型氮化物類覆層的歐姆接觸，p型多層歐姆接觸層包 含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物 (TCO)、透明導電氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)組成的組中選出 的至少一種。
所述基底包含絕緣材料，其中，在基底和n型氮化物類覆層之間順序地 堆疊低溫成核層和氮化物類緩沖層，在p型多層歐姆接觸層上形成p型電極 片，在n型氮化物類覆層上形成n型電極片。
所述基底包含導電材料，其中，在基底和n型氮化物類覆層之間順序地 堆疊低溫成核層和氮化物類緩沖層，在p型多層歐姆接觸層上形成p型電極 片，在基底上形成n型電極片。
p型多層歐姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上的歐姆改性層和在 歐姆改性層上形成的反射金屬層。
所述歐姆改性層包含透明導電氮氧化物(TCON)和熱分解氮化物中的任 意一種。TCON包括與氧(O)和氮(N)結合的從由銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、 鎵(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、鈥(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、 鈾(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)組成的組中選擇的至少 一種。所述TCON 還包括金屬摻雜劑，其中，將0.001wt.。/o至20 wt。/o的金屬摻雜劑添加到 TCON。
反射金屬層包含從由鋁(A1)、銀(Ag)、銠(Rh)、 4巴(Pd)、鎳(Ni)、金(Au) 和鉑(Pt)組成的組中選出的至少 一種。
p型多層歐姆接觸層還包括插入到歐姆改性層和反射金屬層之間的插入 層，所述插入層包含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、 透明導電氧化物(TCO)和透明導電氮化物(TCN)組成的組中選出的至少 一種。
在本發明的另一方面中， 一種m族氮化物類半導體裝置包括基底；p 型氮化物類覆層，形成在基底上；氮化物類有源層，形成在p型氮化物類覆 層上；n型氮化物類覆層，形成在氮化物類有源層上；至少一個熱分解氮化
物類導電層，形成在n型氮化物類覆層上。
熱分解氮化物導電層是透明多層n型肖特基接觸層，其包含從由鎳氮化 物(Ni-N)、銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物(In-N)和錫氮化物(Sn-N) 組成的組中選出的至少一種。
所述熱分解氮化物導電層是透明多層n型肖特基接觸層，其包含與包含 從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合 金結合的氮化物。
為了改善在n型氮化物類覆層的界面處的肖特基接觸，所述透明多層n 型肖特基接觸層包含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、 透明導電氧化物(TCO)、透明導電氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON) 組成的組中選出的至少一種。
熱分解氮化物導電層是透明多層n型歐姆接觸層，其包含從由鎳氮化物 (Ni-N)、銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物(In-N)和錫氮化物(Sn-N) 組成的組中選出的至少一種。
熱分解氮化物導電層是透明多層n型歐姆接觸層，其包含與包含從由鎳 (Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合金結合 的氮化物。
有利效果
如上所述，使用具有p型氮化物類歐姆電極特性的熱分解氮化物作為III 族氮化物類發光二極管的p型歐姆電極。
因此，可在p型歐姆電極和p型氮化物類覆層之間的界面處改善歐姆接 觸特性，使得能夠實現良好的電流-電壓特性。此外，可改善透明電極的透光
率，從而能夠提高m族氮化物類發光裝置的發光效率和亮度。


圖1是示出了應用了反射歐姆接觸層的傳統倒裝芯片型氮化物類發光二 極管的剖視圖，其中，所述反射歐姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上 的反射金屬層；
圖2是示出了應用了反射歐姆接觸層的傳統倒裝芯片型氮化物類發光二 極管的剖視圖，其中，所述反射歐姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上 的導電薄膜；
圖3和圖4是示出了根據本發明第一實施例的應用了 p型多層歐姆接觸 電極結構的發光裝置的剖視圖5和圖6是示出了根據本發明第二實施例的應用了 p型多層歐姆接觸 電極結構的發光裝置的剖視圖7至圖10是示出了根據本發明第一和第二實施例的在p型氮化物類覆 層上形成的各種p型多層歐姆接觸層的剖視圖11至圖14是示出了根據本發明第一個第二實施例的在p型氮化物類 覆層上形成的另一 p型多層歐姆接觸層的剖視圖15是示出了根據本發明第三實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖16是示出了根據本發明第四實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖17是示出了根據本發明第五實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖18是示出了根據本發明第六實施例的應用了 p型多層反射歐姆接觸層 的倒裝芯片型氮化物類發光裝置的剖視圖19和圖20是示出了根據本發明第七實施例的應用了肖特基接觸層的 n型透明多層肖特基接觸電極結構的剖視圖21和圖22是示出了根據本發明第八實施例的應用了歐姆接觸層的n 型透明多層歐姆接觸電極結構的剖視圖23至圖26是示出了根據本發明第七和第八實施例的形成在n型氮化 物類覆層上的各種n型透明多層肖特基/歐姆接觸電極的剖視圖27至圖30是示出了4艮據本發明第七和第八實施例的形成在n型氮化 物類覆層上的另一 n型透明多層肖特基/歐姆接觸電極的剖視圖31和圖32是示出了根據本發明示例性實施例的包括有形成在n型氮 化物類覆層上的n型透明多層歐姆接觸層的III族氮化物類發光裝置的剖視 圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖描述本發明的示例性實施例。具有相同的結構和 功能的元件可具有相同的標號。
圖3和圖4是示出了根據本發明第一實施例的應用了 p型多層歐姆接觸 電極結構的發光裝置的剖視圖。
具體地講，圖3示出了應用了包含有藍寶石(Al203)的絕緣生長基底10 的III族氮化物類頂部發射型發光二極管(TELED)，圖4示出了應用了具有導 電材料層的導電基底10的III族氮化物類頂部發射型發光二極管(TELED), 所述導電材料層包含碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、金 屬(例如銅(Cu)、鎳(Ni)或鋁(Al))或由在各種文獻中公開的鍵合轉移方案 (bonding transfer scheme)或電鏡形成的合金。
參照圖3, III族氮化物類TELED包括基底10,在基底10上順序地形成 有低溫成核層(low誦temperature nucleation layer)20、氮化物類緩沖層30、 n型 氮化物類覆層40、氮化物類有源層50、 p型氮化物類覆層60和歐姆接觸層 70。歐姆接觸層70連接到p型電極片80， n型氮化物類覆層40連接到n型 電才及片90。
這里，從基底10到p型氮化物類覆層60的層可對應于發光結構，堆疊 在p型氮化物類覆層60上的結構可對應于p型電極結構。
基底10包含從由以下材料組成的組中選出的一種材料藍寶石(八1203)、 碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、金屬(例如銅(Cu)、鎳(Ni)、 鋁(A1))以及由在各種文獻公開的鍵合轉移方案或電鍍形成的合金和金屬。
低溫成核層20包含在大約700。C或以下的低溫下形成的非晶氮化鎵 (GaN)或氮化鋁(AlN)。
從氮化物類緩沖層30到p型氮化物類覆層60的每一層主要包含從表示 為III族氮化物類化合物的通式AlxInyGazN(x、 y、 z是整數)的化合物中選出 的一種化合物。將摻雜劑添加到n型氮化物類覆層40和p型氮化物類覆層 60。
此外，可以以單層、多量子阱(MQW)結構、多量子點/線或多量子點/線 和MQW的混合結構的形式制備氮化物類有源層50。
例如，如果應用GaN類化合物，則氮化物類緩沖層30包含GaN, n型 氮化物類覆層40包含GaN和添加到GaN的n型摻雜劑(例如，Si、 Ca、 Se、 Te等)，氮化物類有源層50包括InGaN/GaN MQW結構或AlGaN/GaN MQW 結構。此外，p型氮化物類覆層60包含GaN和添加到GaN的p型摻雜劑(例 如，Mg、 Zn、 Ca、 Sr、 Ba等)。
還可在n型氮化物類覆層40和n型電極片卯之間插入n型歐姆接觸層 (未示出)。n型歐姆接觸層可具有本領域公知的各種結構。例如，n型歐姆接 觸層具有鈦(Ti)和鋁(Al)的層疊結構。
如上所述，可通過在p型氮化物類覆層60上沉積至少一個氮化物層(即， 熱分解氮化物層)來形成p型多層歐姆接觸層70。這里，通過將氮(N)與從由 鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分 結合來獲得熱分解氮化物層。
優選地，熱分解氮化物層還可包含作為摻雜劑的其它金屬組分，以調節 電學特性。根據本實施例，從元素周期表中選擇的金屬可作為熱分解氮化物 的摻雜劑。
除了熱分解氮化物層，p型多層歐姆接觸層70還可包含金屬、基于所述 金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電氮化物 (TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)，且與它們的沉積順序無關。
所述金屬包括鉑(Pt)、 4巴(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、 銀(Ag)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬。此 外，所述合金/固溶體可包括基于以上金屬的合金/固溶體。
所述導電氧化物包括鎳氧化物(Ni-0)、銠氧化物(Rh-0)、釕氧化物(Ru-0)、 銥氧化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鵠氧化物(W-O)或鈥氧 化物(Ti-O)。
所述TCO包括氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅 (ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、 氧化銦錫(InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化 鋅錫(ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物。
所述TCN包括氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鴒(WN)、氮化鉭(TaN) 或氮化鈮(NbN)。
所述TCON主要包括與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘 (Cd)、鎵(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、 4艮(Ag)、 金(Au)、鉑(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
此外，優選地，可將第三材料作為摻雜劑添加到上述氧化物和氮化物中 以改善氧化物和氮化物的電學特性。
優選地，p型多層歐姆接觸層70具有大約lnm至大約1000nm的厚度。
此外，在大約20。C至大約1500。C的溫度下沉積p型多層歐姆接觸層70。 這時，沉積p型多層歐姆接觸層70的沉積器的內壓在大約10托(torr)至大約 12托的范圍內。
在已經形成了 p型多層歐姆接觸層70后，優選地執行退火工藝。在真空 或氣體氣氛中執行退火工藝10秒至3小時，同時將反應器的內部溫度設定在 大約IO(TC至大約800。C的范圍內。在p型多層歐姆接觸層70的退火工藝過 程中，將氮氣、氬氣、氦氣、氧氣、氫氣和空氣中的至少一種填充到反應器 中。
p型電極片80具有鎳(Ni)/金(Au)、銀(Ag)/金(Au)、鈦(Ti)/金(Au)、鎳(Ni)/ 金(Au)、鈀(Pd)/金(Au)或鉻(Cr)/金(Au)的堆疊結構。
物類i光二極管中的每層、，其中:、PVD例如電子束i熱蒸發、利用激光l的 PLD(脈沖激光沉積)、雙型熱蒸發或濺射，CVD例如應用化學反應的電鍍或 金屬有才幾化學氣相沉積。
相反，如圖4所示，如果基底10包含導電材料，則p型電極片80連接 到歐姆接觸層70, n型電極片90連接到基底10。此外，除了基底10的導電 性以及n型電極片90的位置以外，在圖4中示出的III族氮化物類發光二極 管的結構與在圖3中示出的III族氮化物類發光二極管的結構相同，因此在下 文中將省略對它的詳細描述。
圖5和圖6是示出了根據本發明第二實施例的應用了 p型多層歐姆接觸 電極結構的發光裝置的剖視圖。在圖5和圖6中，相同的標號將指示具有與 在圖3和圖4中示出的元件的功能和結構相同的元件，并且為了避免冗余， 省略對這些元件的描述。
具體地講，圖5示出了應用了包含有藍寶石(Al203)的絕緣生長基底10 的III族氮化物類頂部發射型發光二極管(TELED)，圖6示出了應用了具有導 電材料層的導電基底10的III族氮化物類頂部發射型發光二極管(TELED)， 所述導電材料層包含碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、金 屬(例如銅(Cu)、鎳(Ni)或鋁(Al))或由在各種文獻中公開的鍵合轉移方案或電 鍍形成的合金。
參照圖6， m族氮化物類TELED包括基底10,在基底10上順序地形成 有低溫成核層20、氮化物類緩沖層30、 n型氮化物類覆層40、氮化物類有源
層50、 p型氮化物類覆層60、隧道結層100和歐姆接觸層70。歐姆接觸層 70連接到p型電極片80， n型氮化物類覆層40連接到n型電極片90。
根據本發明的第二實施例，p型多層歐姆接觸電極結構還包括布置在p 型氮化物類覆層60和p型多層歐姆接觸層70之間的隧道結層100。
隧道結層 100主要包含從由III-V族元素組成的表示為 AlaInbGacNxPyAsz(a、 b、 c、 x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種。可以以 厚度為大約50nm或更薄的單層的形式制備隧道結層100。優選地，以雙層、 三層或多層的形式制備隧道結層100。
優選地，隧道結層100可具有如在各種文獻中公開的超晶格結構。例如， 可將30對m-V族元素以薄堆疊結構(例如，InGaN/GaN、 AlGaN/GaN、 AlInN/GaN、 AlGaN/InGaN、 AlInN/InGaN、 AlN/GaN或AlGaAs/InGaAs)的形 式重復地堆疊。
更優選地，隧道結層100可包括添加有II族元素(Mg、 Be和Zn)或IV族 元素(Si和Ge)的非晶層、外延層或多晶層。
與本發明第一實施例相似，從基底10到p型氮化物類覆層60的層可對 應于發光結構，堆疊在p型氮化物類覆層60上的結構可對應于p型電極結構。
利用與圖3中所示的基底10和低溫成核層20的材料相同的材料來形成 基底10和#<溫成核層20，同時應用相同的工藝條件。
同樣地，利用與圖3中所示的氮化物類緩沖層30和p型氮化物類覆層 60的材料相同的材料來形成氮化物類緩沖層30和p型氮化物類覆層60，同 時應用相同的工藝條件。
還可在n型氮化物類覆層40和n型電極片90之間插入n型歐姆接觸層 (未示出)。n型歐姆接觸層可具有本領域^^知的各種結構。例如，n型歐姆接 觸層具有鈦(Ti)和鋁(Al)的堆疊結構。
如上所述，可通過在p型氮化物類覆層60上沉積至少一個氮化物層(即， 熱分解氮化物層)來形成p型多層歐姆接觸層70。這里，通過將氮(N)與從由 鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分 結合來獲得熱分解氮化物層。
優選地，熱分解氮化物層還可包含作為摻雜劑的其它金屬組分,以調節 電學特性。根據本發明第二實施例，從元素周期表中選擇的金屬可作為熱分
解氮化物的摻雜劑。
除了熱分解氮化物層，p型多層歐姆接觸層70還可包含金屬、基于所述 金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電氮化物 (TCN)和透明導電氮氧化物(TCON),且與它們的沉積順序無關。
所述金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、TCO、 TCN和TCON包含的 材料與本發明第一實施例的金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、TCO、 TCN 和TCON的材料相同。
此外，p型多層歐姆接觸層70的結構與圖3中所示的p型多層歐姆接觸 層70的結構相同，并且使用相同的處理設備，同時應用相同的工藝條件來制 造。
相反，如圖6所示，如果基底10包含導電材料，則p型電極片80連接 到歐姆接觸層70,并且n型電極片90連接到基底10。此外，除了基底10的 導電性和n型電極片90的位置，如圖6所示的III族氮化物類發光二極管的 結構與圖5中所示的III族氮化物類發光二極管的結構相同，因此，在下文中 將省略對它的詳細描述。
圖7至圖10是示出了根據本發明第 一和第二實施例的在p型氮化物類覆 層60上形成的各種p型多層歐姆接觸層70的剖視圖。
參照圖7至圖10，p型多層歐姆接觸層70包括至少一個熱分解氮化物層， 其中，通過將氮(N)與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組 中選出的至少一種金屬組分結合來獲得所述至少一個熱分解氮化物層。可以 以單層或多層的形式來制備p型多層歐姆接觸層70。
即，可將p型多層歐姆接觸層70制備為如圖7所示的包含TCON的單 層70a。然而，優選地，將p型多層歐姆接觸層70制備為多層，該多層包含 金屬、合金、固溶體、導電氧化物、TCO和TCON中的至少兩種，且與它們 的沉積順序無關(參見圖8、圖9和圖10)。
圖11至圖14是示出了根據本發明第一個第二實施例的在p型氮化物類 覆層上形成的另一 p型多層歐姆接觸層70的剖視圖。除了形成在p型氮化物 類覆層上的顆粒，圖11至圖14中所示的p型多層歐姆接觸層70的結構與圖 7至圖10中所示的p型多層歐姆接觸層70的結構相同。因此，下面的描述 將集中在顆粒上，而省略對p型多層歐姆接觸層70的描述。
參照圖11至圖14，在p型氮化物類覆層60上形成p型多層歐姆接觸層 70之前，將納米級顆粒70e形成在p型氮化物類覆層60上。
顆粒70e包含能夠控制肖特基勢壘的高度和寬度的金屬、合金、固溶體、 導電氧化物、TCO、 TCN、 TCON或熱分解氮化物，肖特基勢壘在p型氮化 物類覆層和p型多層歐姆接觸層70之間的界面處調節載流子的電荷輸送。
優選地，在已經形成了顆粒70e之后，形成包括至少一個熱分解氮化物 層的p型多層歐姆接觸層70，其中，通過將氮(N)與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅 (Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分結合來獲得所述至 少一個熱分解氮化物層。
即，可將p型多層歐姆接觸層70制備為如圖11所示的包含TCON的單 層70a。然而，優選地，將p型多層歐姆接觸層70制備為多層，該多層包含 金屬、合金、固溶體、導電氧化物、TCO和TCON中的至少兩種，且與它們 的沉積順序無關(參見圖12、圖13和圖14)。
優選地，p型多層歐姆接觸層70包含鎳氮化物(Ni-N)/氧化銦錫(ITO) 或氧化鋅(ZnO);鎳氮化物(Ni-N)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);銅 氮化物(Cu-N)/釕(Ru)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);錫氮化物(Sn-N)/ 銥(Ir)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);鎳氮化物(Ni-N)/銀(Ag)/氮氧化 銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);鋅氮化物(Zn-N)/釕氧化物(Ru-0)/氮氧化銦錫 (ITON)或氮氧化鋅(ZnON);錫氮化物(Sn-N)/銥氧化物(Ir-0)/氮氧化銦錫(ITON) 或氮氧化鋅(ZnON);鎳氮化物(Ni-N)/銀(Ag)、金(Au)/氮氧化銦錫(ITO)或氧化 鋅(ZnO);錫氮化物(Sn-N)/釕(Ru)/銀(Ag)或金(Au)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧 化鋅(ZnON);銅氮化物(Cu-N)/銥(Ir)/銀(Ag)、金(Au)/氮氧化銦錫(ITON)或氮 氧化鋅(ZnON);鎳氮化物(Ni-N)/鎳氧化物(Ni-0)/銀(Ag)、金(Au)/氮氧化銦錫 (ITON)或氮氧化鋅(ZnON);錫氮化物(Sn-N)/釕氧化物(Ru-0)/銀(Ag)、金(Au)/ 氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);鋅氮化物(Zn-N)/銥氧化物(Ir-0)/銀 (Ag)、金(Au)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);銅氮化物(Cu-N)/氧化銦 錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)/氮氧化銦錫(ITON)或氮氧化鋅(ZnON);鎳氮化物 (Ni-N)/氮氧化銦錫(ITON)、氮氧化鋅(ZnON)/氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)。
包括p型多層歐姆接觸層的電極結構不僅應用于形成在絕緣藍寶石基底 上的III族氮化物類TELED，也能應用于形成在不同于絕緣基底的導電基底 (例如，Si基底、SiC基底、GaAs基底、ZnO基底或MgZnO基底)上的垂直 型III族氮化物類TELED。
在下文中，將參照圖15至圖18描述應用p型多層反射歐姆接觸層的倒
裝芯片型III族氮化物類發光裝置。
圖15是示出了根據本發明第三實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖。
參照圖15， p型多層反射歐姆接觸層360包括順序堆疊的歐姆改性層 360a和反射金屬層360b。歐姆改性層360a包含TCON。
用于歐姆改性層360a的TCON主要包含與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、 錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、鈥(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、 銅(Cu)、 l艮(Ag)、金(Au)、柏(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鉭(Pd)中的至少 一種0
反射金屬層360b包含鋁(A1)、 4艮(Ag)、銠(Rh)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au) 和鉑(Pd)中的至少一種。根據本實施例，歐姆改性層360a具有大約0.1nm至 大約lOOnm的厚度。此外，反射金屬層360b具有大約50nm或更厚的厚度。
如圖15所示，氮化物類TELED包括基底310,在基底310上順序地形 成了氮化物類緩沖層320、n型氮化物類覆層330、MQW氮化物類有源層340、 p型氮化物類覆層350和p型多層歐姆接觸層360。 p型多層反射歐姆接觸層 360形成在p型氮化物類覆層350上，其中，p型多層反射歐姆接觸層360包 括順序地堆疊在p型氮化物類覆層350上的歐姆改性層360a和反射金屬層 360b。反射金屬層360b連接到p型電極片370， n型氮化物類覆層330連接 到n型電才及片380。
根據本實施例，從基底310到p型氮化物類覆層350的層可對應于發光 結構，形成在p型氮化物類覆層350上的歐姆改性層360a和反射金屬層360b 可對應于p型歐姆電極結構。優選地，基底310包括絕緣材料(例如藍寶石 (A1203))，并且可省略氮化物類緩沖層320。
從氮化物類緩沖層320到p型氮化物類覆層350的每一層主要包含從表 示為III族氮化物類化合物的通式AlxInyGazN(x、 y、 z是整數)的化合物中選 出的一種化合物。將摻雜劑添加到n型氮化物類覆層330和p型氮化物類覆 層350中。
此外，可以以單層或多量子阱(MQW)結構的形式制備氮化物類有源層
340。
例如，如果應用GaN類化合物，則氮化物類緩沖層320包含GaN, n型 氮化物類覆層330包含GaN和添加到GaN的n型摻雜劑(例如，IV族元素
Si、 Ge、 Se和Te)，氮化物類有源層340包括InGaN/GaN MQW結構或 AlGaN/GaN MQW結構。此外，p型氮化物類覆層340包含GaN和添加到 GaN的p型才參雜劑(例如，II族元素Mg、 Zn、 Ca、 Sr、 Ba)。
還可在n型氮化物類覆層330和n型電極片380之間插入n型歐姆接觸 層(未示出)。n型歐姆接觸層具有鈦(Ti)和鋁(Al)的堆疊結構。
p型電極片370具有鎳(Ni)/金(Au)、銀(Ag)/金(Au)、鉻(Cr)/金(Au)、鈦(Ti)/ 金(Au)等的堆疊結構。
可通過電子束或熱蒸發、PVD(物理氣相沉積)、利用激光源的PLD(^K沖 激光沉積)、金屬有才幾化學氣相沉積(MOCVD)、等離子體激光沉積、雙型熱 蒸發或濺射來形成III族氮化物類發光二極管中的每層。
當在大約400°C或更高的溫度下對歐姆改性層360a進行熱處理工藝時， 歐姆改性層360a被分解為透明導電顆粒，或形成新的透明導電相，其中，透 明導電顆粒有利于形成相對于形成在歐姆改性層360a下面的p型氮化物類覆 層350的p-歐姆接觸。
可以通過電子束或熱蒸發、PVD(物理氣相沉積)、利用激光源的PLD(脈 沖激光沉積)、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、 PLD(等離子激光沉積)、雙 型熱蒸發或濺射來形成這樣的p型多層反射歐姆接觸層360。
此外，在大約20。C至大約1500。C的溫度下沉積p型多層反射歐姆接觸層 360。這時，沉積p型多層反射歐姆接觸層360的沉積器的內壓在大約IO托 至大約12托的范圍內。
優選地，對p型多層反射歐姆接觸層360執行退火工藝。在真空或氣體 氣氛中執行退火工藝10秒至3小時，同時將反應器的內部溫度設定在700。C 內。在退火工藝過程中，將氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)、氧氣(02)、氫氣 (H》和空氣中的至少 一種填充到反應器中。
圖16是示出了根據本發明第四實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖。在圖16中，倒裝芯片型氮化物類發光裝置的 元件410、 420、 430、 440、 450、 470和480和圖15中所示的倒裝芯片型氮 化物類發光裝置的元件310、 320、 330、 340、 350、 370和380基本相同。因 此，下面的描述將集中在p型多層反射歐姆"^妄觸層460上。
參照圖16，倒裝芯片型氮化物類發光裝置包括基底410，在基底410上 順序地形成了氮化物類緩沖層420、 n型氮化物類覆層430、 MQW氮化物類 有源層440、 p型氮化物類覆層450和p型多層歐姆接觸層460。 p型多層反 射歐姆接觸層460形成在p型氮化物類覆層450上，其中，p型多層反射歐 姆接觸層460包括順序地堆疊在p型氮化物類覆層450上的歐姆改性層460a 和反射金屬層460b。反射金屬層460b連接到p型電極片470， n型氮化物類 覆層430連接到n型電極片480。
p型多層反射歐姆接觸層460包括堆疊在p型氮化物類覆層450和p型 電極片470之間的歐姆改性層460a和反射金屬層460b。
歐姆改性層460a包含熱分解氮化物。通過將氮(N)與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、 鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分結合來獲得用于 歐姆改性層460a的熱分解氮化物。
在熱處理工藝過程中將所述沉積在p型氮化物類覆層450上的熱分解氮 化物460a分解為金屬組分和氮(N)組分。因此，在p型氮化物類覆層450上 存在大量的氮(N)組分。這些氮(N)組分用來去除對p型歐姆電極的形成施加 不良影響的氮空位(nitrogen vacancy)。此外，來源于熱分解氮化物460a的金 屬組分可與形成在覆層上的鎵(Ga)組分反應，從而產生對形成p型歐姆電極 有利的金屬間化合物。
反射金屬層460b包含鋁(A1)、銀(Ag)、銠(Rh)、 4巴(Pd)、鎳(Ni)、金(Au) 和鉑(Pd)中的至少一種。優選地，歐姆改性層460a具有大約O.lnm至大約 100nm的厚度。此外，反射金屬層460b具有大約50nm或更厚的厚度。
當在大約400。C或更高的溫度下對歐姆改性層460a進行熱處理工藝時， 歐姆改性層460a被分解為透明導電顆粒，或形成新的透明導電相，其中，透 明導電顆粒有利于形成相對于形成在歐姆改性層460a下面的p型氮化物類覆 層450的p-歐姆接觸。
可以通過電子束或熱蒸發、PVD(物理氣相沉積)、利用激光源的PLD(脈 沖激光沉積)、MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)、PLD(等離子體激光沉積)、 雙型熱蒸發或濺射來形成這樣的p型多層反射歐姆4妄觸層460。
P型多層反射歐姆接觸層460的工藝條件和工藝步驟與參照圖15解釋的 第三實施例相同，因此下面將省略對其的詳細描述。
圖17是示出了根據本發明第五實施例的應用了歐姆改性層的倒裝芯片 型氮化物類發光裝置的剖視圖。在圖17中，倒裝芯片型氮化物類發光裝置的 元件510、 520、 530、 540、 550、 570和580和圖15中所示的倒裝芯片型氮
化物類發光裝置的元件310、 320、 330、 340、 350、 370和380基本相同。因 此，下面的描述將集中在p型多層反射歐姆接觸層560上。
參照圖17,倒裝芯片型氮化物類發光裝置包括基底510，在基底510上 順序地形成了氮化物類緩沖層520、 n型氮化物類覆層530、 MQW氮化物類 有源層540、 p型氮化物類覆層550和p型多層反射歐姆接觸層560。 p型多 層反射歐姆接觸層560形成在p型氮化物類覆層550上，其中，p型多層反 射歐姆接觸層560包括順序地堆疊在p型氮化物類覆層550上的第一歐姆改 性層560a、第二歐姆改性層560b和反射金屬層560c。反射金屬層560b連接 到p型電極片570, n型氮化物類覆層530連接到n型電極片580。
第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性層560b之一包含TCON,它們中 的另一個包含熱分解氮化物。
在本實施例中，用于第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性層560b的 TCON和熱分解氮化物與圖15和圖16中所示的第一和第二實施例中描述的 TCON和熱分解氮化物相同。沉積在p型氮化物類覆層550上的第一歐姆改 性層560a和第二歐姆改性層560b可提高覆層的界面特性，從而改善電學特 性和光學特性(例如透光率)。
反射金屬層560c包含鋁(A1)、銀(Ag)、銠(Rh)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au) 和鈾(Pd)中的至少一種。優選地，第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性層560b 分別具有大約O.lnm至大約100nm的厚度。此外，反射金屬層560c具有大 約50nm或更厚的厚度。
當在大約400。C或更高的溫度下對第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性 層560b進行熱處理工藝時，第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性層560b被 分解為透明導電顆粒，或形成新的透明導電相，其中，透明導電顆粒有利于 形成相對于形成在第一歐姆改性層560a和第二歐姆改性層560b下面的p型 氮化物類覆層550的p-歐姆4妾觸。
可以通過電子束或熱蒸發、PVD(物理氣相沉積)、利用激光源的PLD(脈 沖激光沉積)、MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)、PLD(等離子體激光沉積)、 雙型熱蒸發或濺射來形成這樣的p型多層反射歐姆接觸層560。
p型多層反射歐姆接觸層560的工藝條件和工藝步驟與參照圖15解釋的 第三實施例相同，因此下面將省略對其的詳細描述。
圖18是示出了根據本發明第六實施例的應用了 p型多層反射歐姆接觸層
的倒裝芯片型氮化物類發光裝置的剖視圖。在圖18中，倒裝芯片型氮化物類
發光裝置的元件610、 620、 630、 640、 650、 670和680和圖17中所示的倒 裝芯片型氮化物類發光裝置的元件510、 520、 530、 540、 550、 570和580基 本相同。因此，下面的描述將集中在p型多層反射歐姆接觸層660上。
參照圖18,倒裝芯片型氮化物類發光裝置包括基底610，在基底610上 順序地形成了氮化物類緩沖層620、 n型氮化物類覆層630、 MQW氮化物類 有源層640、 p型氮化物類覆層650、 p型多層反射歐姆接觸層660。 p型多層 反射歐姆接觸層660連接到p型電極片670, n型氮化物類覆層630連接到n 型電極片680。
p型多層反射歐姆接觸層660包括以單層或多層的形式插入p型氮化物 類覆層650和p型電極片670之間的歐姆改性層660a、插入層660b和反射金 屬層660c。
可以以包含TCON和熱分解氮化物之一的單層的形式來制備歐姆改性層 660a。此外，可以以雙層或多層的形式來制備歐姆改性層660a，其中一層包 含TCON,另一層包含熱分解氮化物。
將插入層660b插入到歐姆改性層660a和反射金屬層660c之間，以沿垂 直方向改善界面特性，并沿水平方向改善電流擴散。
不會從p型氮化物類覆層650的頂表面沿垂直方向降低歐姆特性的插入 層660b可包含金屬、合金、固溶體、導電氧化物、TCO或TCN。
用于插入層660b的金屬可包括鉑(Pt)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、 釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn) 或稀土金屬。此外，用于插入層660b的合金/固溶體可包括基于以上金屬的 合金/固溶體。
用于插入層660b的導電氧化物可包括從由鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物 (Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、銥氧化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、 鎢氧化物(W-O)和鈦氧化物(Ti-O)組成的組中選擇的至少 一種氧化物。
用于插入層660b的TCO可包括氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦 錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、 氧化銦鋅(InZnO)、氧化銦錫(InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧 化鎵(Ga203)、氧化鋅錫(ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其 它氧化物。 用于插入層660b的TCN可包括從由氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化 鵪(WN)、氮化鉭(TaN)或氮化鈮(NbN)組成的組中選擇的 一種。
在熱處理工藝過程中沉積在p型氮化物類覆層650上的歐姆改性層660a 和插入層660b可提高覆層的界面特性，從而改善電學特性和光學特性(例如 透光率)。
反射金屬層660c包含鋁(A1)、銀(Ag)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au) 和鉑(Pd)中的至少一種。優選地，歐姆改性層660a和插入層660b分別具有大 約O.lnm至大約lOOnm的厚度。此外，反射金屬層660c具有大約50nm或更 厚的厚度。
當在大約40(TC或更高的溫度下對歐姆改性層660a和插入層660b進4亍 熱處理工藝時，歐姆改性層660a和插入層660b凈皮分解為透明導電顆粒，或 形成新的透明導電相，其中，透明導電顆粒有利于形成相對于形成在歐姆改 性層660a和插入層660b下面的p型氮化物類覆層650的p-歐姆接觸。
可以通過電子束或熱蒸發、PVD(物理氣相沉積)、利用激光源的PLD(月永 沖激光沉積)、MOCVD(金屬有機化學氣相沉積)、PLD(等離子體激光沉積)、 雙型熱蒸發或濺射來形成這樣的p型多層反射歐姆接觸層660。
p型多層反射歐姆接觸層660的工藝條件和工藝步驟與參照圖17說明的 第五實施例中的工藝條件和工藝步驟相同，因此下面將省略對其的詳細描述。
包括p型多層歐姆接觸層的電極結構不僅應用于形成在絕緣藍寶石基底 上的倒裝芯片型III族氮化物類發光裝置，也能應用于形成在不同于絕緣基底 的導電基底(例如，Si基底、SiC基底、GaAs基底、ZnO基底或MgZnO基底) 上的倒裝芯片型III族氮化物類發光裝置。
以下，將參照圖19至圖32描述應用肖特基接觸層或歐姆接觸層的n型
m族氮化物類發光裝置。
圖19和圖20是示出了根據本發明第七實施例的應用高透明n型多層肖 特基接觸層的n型透明多層肖特基接觸電極結構的剖視圖。
具體地說，圖19示出了肖特基接觸電極結構，其中，直接在n型氮化物 類覆層10上沉積了透明的多層n型肖特基接觸層20,圖20示出了肖特基接 觸電極結構，該結構還包括插入到n型氮化物覆層10和透明的多層n型肖特 基接觸層20之間的隧道結層30。
n型氮化物類覆層10主要包含從表示為III族氮化物類化合物的通式
AlxInyGazN(x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種化合物。可將包含IV族元 素(例如，Si、 Ge、 Se和Te)的摻雜劑單獨地或同時地添加到n型氮化物類覆 層10。
n型透明多層肖特基接觸電極結構包括具有熱分解氮化物并且在n型氮 化物類覆層10上形成的透明多層n型肖特基接觸層20。熱分解氮化物導電 層可包含鎳氮化物(Ni-N)、銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物(In-N) 和錫氮化物(Sn-N)中的任何一種。優選地，為了調節電學特性和光學特性， 熱分解氮化物導電層可包含與包含從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn) 組成的組中選出的至少兩種的合金結合的氮化物。
除了熱分解氮化物，透明多層n型肖特基接觸層20還可包含有利于形成 關于n型氮化物類覆層10的肖特基接觸界面的金屬、基于所述金屬的合金/ 固溶體、導電氧化物、TCO、 TCN和TCON,且與它們的沉積順序無關。
所述金屬包括鉑(Pt)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、 銀(Ag)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬。此 外，所述合金/固溶體可包括基于以上金屬的合金/固溶體。
所述導電氧化物包括鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、 銥氧化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鵠氧化物(W-O)或鈦氧 化物(Ti-O)。
所述TCO包括氧化銦(Iri203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅 (ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、 氧化銦錫(InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(6&203)、氧化 鋅錫(ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物。
所述TCN包括氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鵠(WN)、氮化鉭(TaN) 或氮化鈮(NbN)。
所述TCON主要包括與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘 (Cd)、 4家(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、《艮(Ag)、 金(Au)、柏(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
此外，優選地，為了改善氧化物和氮化物的電學特性，可以將第三材料 作為摻雜劑添加到上述氧化物和氮化物。
優選地，透明多層n型肖特基接觸層20具有大約lnm至大約1000nm的 厚度，并且直接沉積在n型氮化物類覆層10上。
此外，在大約20。C至大約1500。C的溫度下沉積透明多層n型肖特基接觸 層20。這時，沉積透明多層n型肖特基接觸層20的沉積器的內壓在大約10 托至大約12托的范圍內。
優選地，在已經形成了透明多層n型肖特基接觸層20后，執行退火工藝。 在真空或氣體氣氛中執行退火工藝10秒至3小時，同時將反應器的內部溫度 設定在大約IO(TC至大約80(TC的范圍內。在透明多層n型肖特基接觸層20 的退火工藝過程中，將氮氣、氬氣、氦氣、氧氣、氫氣和空氣中的至少一種 填充到反應器中。
圖20中示出的隧道結層30主要包含從由III-V族的元素組成的表示為 AlaInbGacNxPyAsz(a、 b、 c、 x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種。可以以 厚度為大約50nm或更薄的單層的形式制備隧道結層30。優選地，以雙層、 三層或多層的形式制備隧道結層30。
優選地，透明多層n型肖特基接觸層20具有大約lnm至大約1000nm的 厚度，并直接形成在隧道結層30上。此外，隧道結層30可具有超晶格結構。 例如，可將30對III-V族元素以薄堆疊結構(例如InGaN/GaN、 AlGaN/GaN、 AlInN/GaN、 AlGaN/InGaN、 AlInN/InGaN、 AlN/GaN或AlGaAs/InGaAs)的形 式重復地堆疊。更優選地，隧道結層30可包括添加有II族元素(Mg、 Be和 Zn)或IV族元素(Si和Ge)的非晶層、外延層或多晶層。
圖21和圖22是示出了根據本發明第八實施例的應用了歐姆接觸層的透 明多層n型歐姆接觸電極結構的剖視圖。
具體地說，圖21示出了歐姆接觸電極結構，其中，透明多層n型歐姆接 觸層40直接沉積在n型氮化物類覆層160上，圖22示出了歐姆接觸電極結 構，該結構還包括插入到n型氮化物類覆層160和透明多層n型歐姆接觸層 40之間的隧道結層180。
n型氮化物類覆層160主要包含從表示為III族氮化物類化合物的通式 AlxInyGazN(x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種化合物。可將包含IV族元 素(例如Si、 Ge、 Se和Te)的摻雜劑單獨地或同時地添加到n型氮化物類覆層 160中。
n型透明多層的歐姆接觸電極結構包括具有至少 一個形成在n型氮化物 類覆層160上的熱分解氮化物層的透明多層n型歐姆接觸層40。熱分解氮化 物導電層可包含鎳氮化物(Ni-N)、銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化
物(In-N)和錫氮化物(Sn-N)中的任何一個。優選地，為了調節電學特性和光學 特性，熱分解氮化物導電層可包含與包含從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錮(In) 和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合金結合的氮化物。
除了熱分解氮化物，透明多層n型歐姆接觸層20還可包含有利于形成關 于n型氮化物類覆層160的歐姆接觸電極的金屬、基于所述金屬的合金/固溶 體、導電氧化物、TCO、 TCN和TCON，且與它們的沉積順序無關。
所述金屬包括鉑(Pt)、釔(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、 銀(Ag)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬。此 外，所述合金/固溶體可包括基于以上金屬的合金/固溶體。
所述導電氧化物包括鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、 銥氧化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鴒氧化物(W-O)或鈦氧 化物(Ti-O)。
所述TCO包括氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅 (ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、 氧化銦錫(InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化 鋅錫(ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO混合的其它氧化物。
所述TCN包括氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鴒(WN)、氮化鉭(TaN) 或氮化鈮(NbN)。
所述TCON主要包括與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘 (Cd)、 4家(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、 4臬(Ni)、銅(Cu)、 4艮(Ag)、 金(Au)、柏(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
此外，優選地，為了改善氧化物和氮化物的電學特性，可以將第三材料 作為摻雜劑添加到上述氧化物和氮化物中。
優選地，透明多層n型歐姆接觸層40具有大約lnm至大約1000nm的厚 度，并且直接沉積在n型氮化物類覆層160上。
此外，在大約20。C至大約1500。C的溫度下沉積透明多層n型歐姆接觸層 40。這時，沉積透明多層n型歐姆接觸層40的沉積器的內壓在大約IO托至 大約12托的范圍內。
優選地，在已經形成了透明多層n型歐姆接觸層40后，執行退火工藝。 在真空或氣體氣氛中執行退火工藝10秒至3小時，同時將反應器的內部溫度 設定在大約IO(TC至大約800。C的范圍內。在透明多層n型歐姆接觸層40的 退火工藝過程中，將氮氣、氬氣、氦氣、氧氣、氫氣和空氣中的至少一種填 充到反應器中。
圖22中示出的隧道結層180主要包含從由m-v族的元素組成的表示為
AlaInbGacNxPyAsz(a、 b、 c、 x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種。可以以 厚度為大約50nm或更薄的單層的形式制備隧道結層180。優選地，以雙層、 三層或多層的形式制備隧道結層180。
優選地，透明多層n型歐姆接觸層40具有大約lnm至大約1000nm的厚 度，并直接形成在隧道結層180上。此外，隧道結層180可具有超晶格結構。 例如，可將30對III-V族元素以薄堆疊結構(例如InGaN/GaN、 AlGaN/GaN、 AlInN/GaN、 AlGaN/InGaN、 AlInN/InGaN、 AlN/GaN或AlGaAs/InGaAs)的形 式重復地堆疊。更優選地，隧道結層180可包括添加有II族元素(Mg、 Be和 Zn)或IV族元素(Si和Ge)的非晶層、外延層或多晶層。
圖23至圖26是示出了根據本發明第七和第八實施例的形成在n型氮化 物類覆層上的各種n型透明多層肖特基/歐姆接觸電極的剖視圖。
參照圖23至圖26，以單層形式(見圖23)或包括至少一個熱分解氮化物 層的多層形式(見圖24至圖26)在n型氮化物類覆層10或160上形成透明多 層n型肖特基/歐姆接觸層20或40。
圖27至圖30是示出了根據本發明第七和第八實施例的形成在n型氮化 物類覆層上的另一 n型透明多層肖特基/歐姆接觸電極的剖3見圖。
參照圖27至圖30，在將透明多層n型氮化物類肖特基/歐姆電極結構形 成在n型氮化物類覆層10或160上之前，在n型氮^ft物類覆層10或160上 形成能夠控制肖特基勢壘的高度和寬度的納米級顆粒50，其中，肖特基勢壘 是對載流子傳輸產生重大影響的界面特性。
顆粒50包含能夠控制肖特基勢壘的高度和寬度的金屬、合金、固溶體、 導電氧化物、TCO、 TCN、 TCON或熱分解氮化物，肖特基勢壘在n型氮化 物類覆層10或160和透明n型多層肖特基/歐姆接觸層20或40之間的界面 處調節載流子的電荷輸送。即，在已經形成了顆粒50后，在n型氮化物類覆 層IO或160上形成透明n型多層肖特基/歐姆4^觸層20或40。這時，以單層 或包括至少一個熱分解氮化物層的多層的形成制備透明n型多層肖特基/歐姆 接觸層20或40,當進行熱處理工藝時，熱分解氮化物層熱分解為金屬組分 和氮化物組分。
圖31和圖32是示出了根據本發明示例性實施例的包括形成在n型氮化 物類覆層上的透明n型多層歐姆接觸層的m族氮化物類發光裝置的剖視圖。 具體地說，圖31和圖32示出了形成在基底上的III族氮化物類垂直發光二極 管，該基底具有導電性并包含碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、砷化鎵 (GaAs)、金屬(諸如銅(Cu)、鎳(Ni)或鋁(Al))或通過電鍍或鍵合轉移方案形成 的合金。
參照圖31， III族氮化物類發光裝置包括導電基底100,在導電基底100 上順序地形成了鍵合材料層120、反射多層p型歐姆接觸層130、 p型氮化物 類覆層140、氮化物類有源層150、 n型氮化物類覆層160和透明n型歐姆接 觸層40。透明n型歐姆接觸層40連接到n型電^f及片170。此外，如圖32所 示，III族氮化物類發光裝置還包括插入到n型氮化物類覆層10和n型透明 歐姆接觸層40之間的隧道結層180，從而改善透明n型歐姆接觸層40的特 性。
從n型氮化物類覆層160到p型氮化物類覆層140的每一層主要包含從 表示為III族氮化物類化合物的通式AlxInyGazN(x、 y、 z是整數)的化合物中 選出的一種化合物。將摻雜劑添加到n型氮化物類覆層160和p型氮化物類 覆層140中。
此外，可以以單層、多量子阱(MQW)結構、多量子點/線或多量子點/線 和MQW的混合結構的形式制備氮化物類有源層150。例如，n型氮化物類覆 層160包含GaN和添加到GaN的n型摻雜劑(例如Si、 Ge、 Se、 Te等)，氮 化物類有源層150包括InGaN/GaN MQW結構或AlGaN/GaN MQW結構。此 夕卜，p型氮化物類覆層140包含GaN和添加到GaN的p型摻雜劑(例如，Mg、 Zn、 Ca、 Sr、 Ba等)。
n型透明多層歐姆接觸電極結構包括具有至少一個形成在n型氮化物類 覆層160上的熱分解氮化物層的透明多層n型歐姆接觸層40。熱分解氮化物 導電層可包含鎳氮化物(Ni-N)、銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物 (In-N)和錫氮化物(Sn-N)中的任何一種。優選地，為了調節電學特性和光學特 性，熱分解氮化物導電層可包含與包含從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In) 和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合金結合的氮化物。
除了熱分解氮化物，透明多層n型歐姆接觸層40還可包含有利于形成相 對于n型氮化物類覆層160的歐姆接觸電極的金屬、基于所述金屬的合金/固
溶體、導電氧化物、TCO、 TCN和TCON,且與它們的沉積順序無關。
所述金屬包括鉑(Pt)、 4巴(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、
《艮(Ag)、鋅(Zn)、 4美(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬。此
夕卜，所述合金/固溶體可包括基于以上金屬的合金/固溶體。
所述導電氧化物包括鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、
銥氧化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鵠氧化物(W-O)或鈦氧
化物(Ti-O)。
所述TCO包括氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅 (ZnO)、氧化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、 氧化銦錫(InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化 鋅錫(ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物。
所述TCN包括氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鴒(WN)、氮化鉭(TaN) 或氮化鈮(NbN)。
所述TCON主要包括與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘 (Cd)、 4家(Ga)、鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、 4臬(Ni)、銅(Cu)、 4艮(Ag)、 金(Au)、鉑(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
此外，優選地，為了改善氧化物和氮化物的電學特性，可以將第三材料 作為摻雜劑添加到上述氧化物和氮化物。
優選地，透明多層n型歐姆接觸層40具有大約lnm至大約1000nm的厚 度，并且直接沉積在n型氮化物類覆層160上。
此外，在大約20。C至大約1500。C的溫度下沉積透明多層n型歐姆接觸層 40。這時，沉積透明多層n型歐姆接觸層40的沉積器的內壓在大約IO托至 大約12托的范圍內。
優選地，在已經形成了透明多層n型歐姆接觸層40后，執行退火工藝。 在真空或氣體氣氛中執行退火工藝10秒至3小時，同時將反應器的內部溫度 設定在大約IO(TC至大約800。C的范圍內。在透明多層n型歐姆接觸層40的 退火工藝過程中，將氮氣、氬氣、氦氣、氧氣、氫氣和空氣中的至少一種填 充到反應器中。
n型電極片170具有鎳(Ni)/金(Au)、銀(Ag)/金(Au)、鈦(Ti)/金(Au)、鎳(Ni)/ 金(Au)、鈀(Pd)/金(Au)或鉻(Cr)/金(Au)的堆疊結構。
形成III族氮化
物類發光裝置中的每層，其中，PVD例如電子束或熱蒸發、利用激光源的 PLD(^永沖激光沉積)、雙型熱蒸發或'減射，CVD例如應用化學反應的電鍍或 金屬有機化學氣相沉積。
圖32中所示的隧道結層180主要包含從由III-V族的元素組成的表示為 AlaInbGacNxPyAsz(a、 b、 c、 x、 y、 z是整數)的化合物中選出的一種。可以以 厚度為大約50nm或更薄的單層的形式制備隧道結層180。優選地，以雙層、 三層或多層的形式制備隧道結層180。
優選地，透明多層n型歐姆接觸層40直接形成在隧道結層180上。此外， 隧道結層180可具有超晶格結構。例如，可將30對III-V族元素以薄堆疊結 構(例如，InGaN/GaN、 AlGaN/GaN、 AlInN/GaN、 AlGaN/InGaN、 AlInN/InGaN、 AlN/GaN或AlGaAs/InGaAs)的形式重復地堆疊。更優選地，隧道結層180可 包括添加有II族元素(Mg、 Be和Zn)或IV族元素(Si和Ge)的非晶層、外延層 或多晶層。
產業上的可利用性
如上所述，本發明應用熱分解氮化物作為III族氮化物類TELED的p型 歐姆電極，其中，熱分解氮化物具有氮化物類p型歐姆電極特性，并且與金 屬或應用透明導電氧化物或氮化物的透明導電薄膜電極相比，熱分解氮化物 表現出優良的電學特性和光學特性。
因此，在III族氮化物類發光裝置的p型氮化物類覆層的界面提高了歐姆 接觸特性，從而改善了電流-電壓特性。此外，由于可提高透明電極的透光率， 所以可改善III族氮化物類發光裝置的發光效率和亮度。
此外，可將具有氮化物類歐姆電極特性的熱分解氮化物應用到III族氮化 物類倒裝芯片型發光裝置。因此，可在封裝工藝中提高倒裝芯片型發光二極 管的引線鍵合效率和產品良率。此外，熱分解氮化物具有低比電阻值，從而 可保證良好的電流-電壓(I-V)特性，并可改善外量子效率(EQE)。
權利要求
1、一種III族氮化物類發光二極管，該發光二極管包括基底；n型氮化物類覆層，形成在基底上；氮化物類有源層，形成在n型氮化物類覆層上；p型氮化物類覆層，形成在氮化物類有源層上；p型多層歐姆接觸層，形成在p型氮化物類覆層上，并包含熱分解氮化物。
2、 如權利要求1所述的III族氮化物類發光二極管，其中，通過將氮(N) 與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金 屬組分結合來獲得熱分解氮化物。
3、 如權利要求1所述的III族氮化物類發光二極管，其中，為了改善相 對于p型氮化物類覆層的歐姆接觸，p型多層歐姆接觸層包含從由金屬、基 于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電 氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)組成的組中選出的至少 一種。
4、 如權利要求3所述的III族氮化物類發光二極管，其中，金屬、基于 所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電氮 化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)如下金屬粕(Pt)、 4巴(Pd)、 4臬(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)、 鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬， 合金/固溶體基于以上金屬的合金/固溶體，導電氧化物鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、銥氧 化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鴒氧化物(W-O)或鈥氧化物 (Ti-O),TCO:氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧 化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化銦錫 (InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化鋅錫 (ZnSnO)、氧化鋅銦4易(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物，TCN:氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鵠(WN)、氮化鉭(TaN)或氮化鈮 (NbN), TCON:與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、 鋁(A1)、鎂(Mg)、鈥(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、 銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
5、 如權利要求4所述的III族氮化物類發光二極管，其中，p型多層歐 姆接觸層還包括形成在p型氮化物類覆層上的顆粒，所述顆粒包含金屬、合 金、固溶體、導電氧化物、TCO、 TCN、 TCON和熱分解氮化物中的至少一 種。
6、 如權利要求5所述的III族氮化物類發光二極管，其中，基底包含絕 緣材料，在基底和n型氮化物類覆層之間順序地堆疊低溫成核層和氮化物類 緩沖層，在p型多層歐姆接觸層上形成p型電極片，在n型氮化物類覆層上 形成n型電極片。
7、 如權利要求5所述的III族氮化物類發光二極管，其中，基底包含導 電材料，在基底和n型氮化物類覆層之間順序地堆疊低溫成核層和氮化物類 緩沖層，在p型多層歐姆接觸層上形成p型電極片，基底上形成n型電極片。
8、 如權利要求1所述的m族氮化物類發光二極管，其中，p型多層歐 姆接觸層包括形成在p型氮化物類覆層上的歐姆改性層和形成在在歐姆改性 層上的反射金屬層。
9、 如權利要求8所述的m族氮化物類發光二極管，其中，所述歐姆改 性層包含透明導電氮氧化物(TCON)和熱分解氮化物中的任意一種。
10、 如權利要求9所述的III族氮化物類發光二極管，其中，TCON包括 與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、鋁(A1)、鎂 (Mg)、鈥(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、 4艮(Ag)、金(Au)、柏(Pt)、銠(Rh)、 銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少 一種。
11、 如權利要求IO所述的III族氮化物類發光二極管，其中，TCON還 包括金屬4參雜劑，其中，將0.001wt.。/o至20 wt.。/。的金屬摻雜劑添加到TCON 中。
12、 如權利要求11所述的III族氮化物類發光二極管，其中，TCON還 包括氟(F)和硫(S)。
13、 如權利要求9所述的III族氮化物類發光二極管，其中，通過將氮(N) 與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金 屬組分結合來獲得熱分解氮化物。
14、 如權利要求8所述的III族氮化物類發光二極管，其中，反射金屬層 包含從由鋁(A1)、 4艮(Ag)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)和鉑(Pt)組成的組 中選出的至少一種。
15、 如權利要求8所述的III族氮化物類發光二極管，其中，p型多層歐 姆接觸層還包括插入到歐姆改性層和反射金屬層之間的插入層，所述插入層 包含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物 (TCO)或透明導電氮化物(TCN)組成的組中選出的至少 一種。
16、 如權利要求15所述的III族氮化物類發光二極管，其中，金屬、基 于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電 氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)如下金屬鉑(Pt)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)、 鋅(Zn)、 4美(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬， 合金/固溶體基于以上金屬的合金/固溶體，導電氧化物鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、銥氧 化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鵠氧化物(W-O)或鈦氧化物 (Ti-O),TCO:氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧 化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化銦錫 (InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化鋅錫 (ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物，TCN:氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鵠(WN)、氮化鉭(TaN)或氮化鈮 (NbN)，TCON:與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、 鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、 4臬(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、柏(Pt)、 銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
17、 如權利要求15所述的in族氮化物類發光二極管，其中，歐姆改性 層和插入層具有大約O.lnm至大約100nm的厚度，反射金屬層具有大約50nm 或更薄的厚度。
18、 如權利要求15所述的m族氮化物類發光二極管，其中，歐姆改性層和插入層中的至少一個由具有IO微米或更小尺寸的孔、點和棒中的至少一個均勻地形成。
19、 如權利要求8所述的in族氮化物類發光二極管，其中，基底包含絕 緣材料，m族氮化物類發光二極管還包括第一氮化物類緩沖層，插入到基底和n型氮化物類覆層之間； 第二氮化物類緩沖層，插入到n型氮化物類覆層和p型氮化物類覆層之間；p型電極片，形成在反射金屬層上； n型電極片，形成在n型氮化物類覆層上。
20、 一種III族氮化物類半導體裝置，包括 基底；p型氮化物類覆層，形成在基底上； 氮化物類有源層，形成在p型氮化物類覆層上； n型氮化物類覆層，形成在氮化物類有源層上； 至少一個熱分解氮化物類導電層，形成在n型氮化物類覆層上。
21、 如權利要求20所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，所述熱分 解氮化物導電層是透明多層n型肖特基接觸層，其包含從由鎳氮化物(Ni-N)、 銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物(In-N)和錫氮化物(Sn-N)組成的 組中選出的至少一種。
22、 如權利要求20所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，所述熱分 解氮化物導電層是透明多層n型肖特基接觸層，其包含與包含從由鎳(Ni)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合金結合的氮化 物。
23、 如權利要求21所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，為了改善 在n型氮化物類覆層的界面處的肖特基接觸，所述透明多層n型肖特基接觸 層包含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化 物(TCO)、透明導電氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)組成的組中選 出的至少一種。
24、 如權利要求23所述的ni族氮化物類半導體裝置，其中，金屬、基 于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電 氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)如下金屬鉑(Pt)、釔(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)、 鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬， 合金/固溶體基于以上金屬的合金/固溶體，導電氧化物鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、銥氧 化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鵠氧化物(W-O)或鈦氧化物 (Ti-O),TCO:氧化銦(Iri203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧 化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化銦錫 (InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化鋅錫 (ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物，TCN:氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鴒(WN)、氮化鉭(TaN)或氮化鈮 (NbN)，TCON:與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、 鋁(A1)、鎂(Mg)、鈥(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、 銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和把(Pd)中的至少一種。
25、 如權利要求20所述的III族氮化物類半導體裝置，還包括插入到n 型氮化物類覆層和透明多層n型肖特基接觸層之間的隧道結層。
26、 如權利要求20所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，所述熱分 解氮化物導電層是透明多層n型歐姆接觸層，其包含從由鎳氮化物(Ni-N)、 銅氮化物(Cu-N)、鋅氮化物(Zn-N)、銦氮化物(In-N)和錫氮化物(Sn-N)組成的 組中選出的至少一種。
27、 如權利要求20所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，所述熱分 解氮化物導電層是透明多層n型歐姆接觸層，其包含與包含從由鎳(Ni)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少兩種的合金結合的氮化 物。
28、 如權利要求26所述的m族氮化物類半導體裝置，其中，為了改善 在n型氮化物類覆層的界面處的歐姆接觸，所述透明多層n型歐姆接觸層包 含從由金屬、基于所述金屬的合金/固溶體、導電氧化物、透明導電氧化物 (TCO)、透明導電氮化物(TCN)和透明導電氮氧化物(TCON)組成的組中選出 的至少一種。
29、 如權利要求28所述的m族氮化物類半導體裝置，其中，金屬、導 電氧化物、透明導電氧化物(TCO)、透明導電氮化物(TCN)和透明導電氮氧化 物(TCON)如下 金屬鉑(Pt)、把(Pd)、鎳(Ni)、金(Au)、銠(Rh)、釕(Ru)、銥(Ir)、銀(Ag)、 鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、銅(Cu)、鈷(Co)、錫(Sn)或稀土金屬， 合金/固溶體基于以上金屬的合金/固溶體，導電氧化物鎳氧化物(Ni-O)、銠氧化物(Rh-O)、釕氧化物(Ru-O)、銥氧 化物(Ir-O)、銅氧化物(Cu-O)、鈷氧化物(Co-O)、鎢氧化物(W-O)或鈦氧化物 (Ti-O),TCO:氧化銦(111203)、氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧 化鎂(MgO)、氧化鎘(CdO)、氧化鎂鋅(MgZnO)、氧化銦鋅(InZnO)、氧化銦錫 (InSnO)、氧化銅鋁(CuA102)、氧化銀(Ag20)、氧化鎵(0&203)、氧化鋅錫 (ZnSnO)、氧化鋅銦錫(ZITO)或與上述TCO結合的其它氧化物，TCN:氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鴒(WN)、氮化鉭(TaN)或氮化鈮 (NbN)，TCON:與氧(O)和氮(N)結合的銦(In)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、 鋁(A1)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、 銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鈀(Pd)中的至少一種。
30、 如權利要求26所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，透明多層 n型歐姆接觸層還包括形成在n型氮化物類覆層上的顆粒，所述顆粒包含金 屬、合金、固溶體、導電氧化物、TCO、 TCN、 TCON和熱分解氮化物的至 少一種。
31、 如權利要求26所述的III族氮化物類半導體裝置，其中，基底包含 導電材料，鍵合材料層和反射多層p型歐姆接觸層順序地堆疊在基底和p型 氮化物類覆層之間，n型電極片形成在透明多層n型歐姆接觸層上。
全文摘要
本發明公開了一種III族氮化物類發光二極管。所述III族氮化物類發光二極管包括基底；n型氮化物類覆層，形成在基底上；氮化物類有源層，形成在n型氮化物類覆層上；p型氮化物類覆層，形成在氮化物類有源層上；p型多層歐姆接觸層，形成在p型氮化物類覆層上，并包含熱分解氮化物。通過將氮(N)與從由鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、銦(In)和錫(Sn)組成的組中選出的至少一種金屬組分結合來獲得所述熱分解氮化物。在III族氮化物類發光裝置的p型氮化物覆層的界面提高歐姆接觸特性，從而改善電流-電壓特性。此外，由于改善了透明電極的透光率，所以也改善了III族氮化物類發光裝置的發光效率和亮度。
文檔編號H01L33/00GK101351898SQ200680049728
公開日2009年1月21日 申請日期2006年10月27日 優先權日2005年12月27日
發明者成泰連 申請人:三星電子株式會社