專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光二極管(LD)等半導(dǎo)體發(fā)光元件，特別涉及有電容的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
根據(jù)元件所選的半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光元件如LED和LD有不同的波長、亮度和光強。


圖12(a)和12(b)表示常規(guī)氮化鎵基化合物半導(dǎo)體(InxGayAl(1-x-y)N0≤x≤1，0≤y≤1)LED的結(jié)構(gòu)(日本特許公開號H6-338632)。該LED具有在蘭寶石襯底101上依次淀積n型化合物半導(dǎo)體層112和p型化合物半導(dǎo)體層114的結(jié)構(gòu)。部分刻蝕p型化合物半導(dǎo)體層114，暴露n型化合物半導(dǎo)體層112。陰極105形成在n型半導(dǎo)體層112上，而由薄膜金屬構(gòu)成的半透明陽極107形成在p型半導(dǎo)體層114上。引線鍵合后，在形成于陽極107和陰極105上的底電極118上形成球161和162。電流在鍵合引線79與78之間流動。通過pn結(jié)上電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光。
我們對LED的可靠性實驗發(fā)現(xiàn)，當加高的電壓時，發(fā)生發(fā)光效率降低等特性退化。例如，當LED被人觸摸、焊接、插入或拔出、打開或關(guān)閉、或瞬時加驅(qū)動電路產(chǎn)生的高壓(浪涌)時出現(xiàn)退化。因此，LED的處理必須十分小心。這種缺點在陽極和陰極處于同一平面上的LED中更為明顯。在有由薄膜金屬形成的透明電極的LED中也很明顯。
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供容易處理且當發(fā)生電壓浪涌時沒有退化的LED和LD，及其制造方法。
本發(fā)明的說明性實施例提供了一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包含具有第一電極和第二電極的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件，和形成在第一電極和第二電極之間的電容元件。化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件可以包含InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包括第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層；形成在第一化合物半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層；連接第一化合物半導(dǎo)體層的第一電極；連接第二化合物半導(dǎo)體層的第二電極；和形成在第一電極和第二電極之間的電容。有源層可形成于第一化合物半導(dǎo)體層和第二化合物半導(dǎo)體層之間。反射層可以形成于第一化合物半導(dǎo)體層下。絕緣層可以形成于第一電極和第二電極之間，其中電容是形成在第二電極、絕緣層和第一電極中的平行板電容。第一電極和第二電極可以作為鍵合焊盤。電容值可以大于化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的本征電容?？梢栽诘谝换衔锇雽?dǎo)體層、有源層和第二化合物半導(dǎo)體層中形成溝槽，電容便形成在溝槽中。
根據(jù)本發(fā)明的另一說明性實施例，化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括具有絕緣重疊區(qū)的第一和第二布線層，電容形成在第一和第二布線層之間，第一布線層與第一電極連接，而第二布線層與第二電極連接?；衔锇雽?dǎo)體發(fā)光元件及第一和第二布線層可以形成在陶瓷襯底上。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包括其上表面有布線的布線板，和用來連接第一電極、第二電極與布線的導(dǎo)電膏。
根據(jù)本發(fā)明的另一說明性實施例，一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；形成在第一包層上的有源層；形成在有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；形成在第二包層上的電流阻擋層；由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三包層，第三包層與電流阻擋層鄰近，并形成在第二包層上；形成在第三包層上的第二接觸層；與第一接觸層連接的第一電極；與第二接觸層連接的第二電極；形成在第一電極與第二電極之間的絕緣層；及由第一電極、絕緣層、和第二電極等元件形成的電容。化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件還可以包括其上表面有布線的布線板，和用來連接第一電極、第二電極與布線的導(dǎo)電膏。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；形成在第一包層上的有源層；在有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；在第二包層上的電流阻擋層；由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三包層，該層與電流阻擋層鄰近，并形成在第二包層上；形成在第三包層上的第二接觸層；與第一接觸層連接的第一電極；與第二接觸層連接的第二電極；及形成在第一電極與第二電極之間的電容?？梢栽诘谝浑姌O與第二電極之間設(shè)置絕緣層，其中電容是形成在第一電極、絕緣層、和第二電極中的平行板電容。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；形成在第一包層上有源層；形成在有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；形成在第二包層上的電流阻擋層；形成在第二包層上，且由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二接觸層；與第一接觸層連接的第一電極；與第二接觸層連接的第二電極；形成在第一電極與第二電極之間的電容。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟形成具有第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層的結(jié)的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中第一化合物半導(dǎo)體層形成在襯底上，第二化合物半導(dǎo)體層形成在第一化合物半導(dǎo)體層上；刻蝕第二化合物半導(dǎo)體層，部分暴露第一化合物半導(dǎo)體層；在第二化合物半導(dǎo)體層上形成透明電極；在第一化合物半導(dǎo)體層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；及在透明電極上形成電極布線，并延伸到絕緣層上。
根據(jù)本發(fā)明的另一說明性實施例，一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層和第二包層以形成臺階形部分；在第二包層上形成透明電極；在臺階形部分底部的第一包層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；在第二包層上形成電極布線，并延伸到絕緣層上。
根據(jù)本發(fā)明另一說明性實施例的制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括下面步驟在襯底上形成反射層；在反射層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層和第二包層，形成臺階形部分；在第二包層上形成第二電極；在臺階形部分底部的第一包層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；在第二電極上形成電極布線，并延伸到絕緣層上。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括下面步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；通過刻蝕第二包層、有源層、和部分第一包層形成溝槽，溝槽的底部在第一包層中；在第二包層上形成透明電極；在溝槽表面形成絕緣層；在溝槽底部形成穿過絕緣層的接觸孔；形成接觸孔后，在絕緣層上形成電極。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層和第二包層，形成臺階形部分；在第二包層上形成第一電極；在第一電極上形成絕緣層；在絕緣層上形成與臺階形部分底部的第一包層連接的第二電極。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在第二包層上形成電流阻擋層；在電流阻擋層和第二包層上形成第二接觸層；去除部分第一接觸層、第一包層、有源層和第二包層、電流阻擋層、和第二接觸層，形成臺階形部分；在臺階形部分底部的第一接觸層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；在第二接觸層上形成電極布線，并延伸到絕緣層上。
本發(fā)明的另一說明性實施例提供一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在第二包層上形成第二接觸層；通過刻蝕第二包層和第二接觸層形成脊形部分；在脊形部分上形成電流阻擋層；在電流阻擋層上形成連接到第二接觸層的第一電極；在第一電極上形成絕緣層；在絕緣層上形成與第一接觸層連接的第二電極。
根據(jù)本發(fā)明的另一說明性實施例，制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在第二包層上形成電流阻擋層；在電流阻擋層和第二包層上形成第二接觸層；去除部分第一接觸層、第一包層、有源層和第二包層、電流阻擋層、和第二接觸層，形成臺階形部分；在接觸層上形成第一電極；在第一電極上形成絕緣層；在絕緣層和臺階形部分底部的第一接觸層上形成第二電極。
下面結(jié)合只是說明性且示于附圖中的本發(fā)明優(yōu)選實施例更詳細地說明本發(fā)明。
圖1(a)和1(b)是根據(jù)本發(fā)明說明性實施例的LED的等效電路。
圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明第一說明性實施例的LED的透視圖。
圖2(b)是本發(fā)明第一說明性實施例的LED的平面圖。
圖2(c)是本發(fā)明第一說明性實施例的LED的剖面圖。
圖3是表示電容Cex與抗浪涌能力的關(guān)系的曲線圖。
圖4表示本發(fā)明第二說明性實施例的具有多層反射層的LED結(jié)構(gòu)。
圖5表示本發(fā)明第三說明性實施例的LD結(jié)構(gòu)。
圖6(a)和6(b)是根據(jù)本發(fā)明第四說明性實施例的電容Cex結(jié)構(gòu)的實例。
圖7是本發(fā)明第五說明性實施例的封裝上設(shè)置的電容Cex。
圖8是本發(fā)明的第六說明性實施例的具有溝槽電容的LED的剖面圖。
圖9是本發(fā)明第七說明性實施例的倒裝LED的剖面圖。
圖10是本發(fā)明第八說明性實施例的LD的剖面圖。
圖11本發(fā)明第九說明性實施例的倒裝LD的剖面圖。
圖12(a)和12(b)表示常規(guī)蘭光LED的結(jié)構(gòu)。
如圖1(a)所示，根據(jù)本發(fā)明的第一特征，電容2形成在如LD或LED的半導(dǎo)體發(fā)光元件1的陽極和陰極之間。電容2的電容值Cex等于或大于半導(dǎo)體發(fā)光元件1的本征電容Ci。半導(dǎo)體發(fā)光元件1中的本征電容Ci用等效電導(dǎo)G和等效電容Ci來表示，通常為pn結(jié)電容和其他浮置電容。換句話說，測量半導(dǎo)體發(fā)光元件1的阻抗時，電容Ci與等效電導(dǎo)G無關(guān)。如圖3所示，當電容2的電容Cex幾乎等于或為Ci的幾倍時，抗浪涌能力得到增強。這是因為在半導(dǎo)體發(fā)光元件的陰極和陽極之間并聯(lián)了附加電容Cex從而增加了LED的總電容的緣故。關(guān)于瞬時電壓的電流響應(yīng)得到控制，由于大電流導(dǎo)致的金屬遷移或缺陷增加引起的LED的特性退化受到抑制。
如圖2、圖4和圖5所示，可以由包括第一電極105、絕緣層106和從臺階形部分底部的透明電極頂部延伸的電極布線108的平行板電容形成附加電容Cex。另外，如圖7所示，可以通過在封裝中于引線框的引線或布線層之間連接外部電容Cex來構(gòu)成本發(fā)明。有時，當附加電容形成在第一電極和電極布線之間時也可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
實施例1圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明實施例的短波長半導(dǎo)體發(fā)光元件的透視圖，圖2(b)是圖2(a)所示LED的平面圖。圖2(c)是沿圖2(b)中的X-Y線的剖面圖。
參照圖2(a)到2(c)，短波長半導(dǎo)體發(fā)光元件具有約2-6μm厚的n型氮化鎵基(GaN基)半導(dǎo)體第一包層102；GaN基半導(dǎo)體有源層103；約0.4μm厚的p型GaN基半導(dǎo)體第二包層104。第一包層102在10-200nm厚的緩沖層120上，而緩沖層120在蘭寶石襯底101上。第二包層104可以有約0.1-1μm的厚度。有源層103例如由交替的薄GaN層和薄InGaN層形成。有源層103可以包括一對或多對薄GaN層和薄InGaN層，及附加的薄GaN層。這樣，有源層103兩邊都是薄GaN層。薄GaN層厚度約為1-10nm，典型為4nm。InGaN層厚度為1-5nm，典型為2nm。因此，當有源層103有五對典型厚度的薄GaN層時，有源層103的厚度為34nm。
通過部分刻蝕第二包層104、有源層103、和小部分第一包層102，形成有基本垂直側(cè)壁的臺階。第一電極105形成在臺階底部的第一包層102上。本實施例中作陽極的透明電極107形成在第二包層104的頂部?？蛐坞姌O布線108形成在透明電極107上。透明電極107包含如氧化銦錫(ITO)或SnO2，或者是Ni或Au或Ni與Au的合金的半透明薄層。電極布線108為如Ti、Au、Ni、或Au與Ti的合金、或Al合金、或Cu合金等金屬層，形成該電極布線的目的是盡量暴露透明電極107以增加發(fā)光面積。光通過透明電極107部分發(fā)射，不被電極布線108遮擋。
如SiO2的絕緣層106形成在第一電極105上。電極布線108從透明電極107的頂部向形成第一電極105的臺階底部延伸。電極布線108和臺階底部的第一電極105還作為鍵合焊盤，可以鍵合Au或其他材料的引線。
根據(jù)絕緣層106的材料或厚度或第一電極105與電極布線108的重疊面積的不同，抗浪涌能力也不同。由于電容Cex附加于本征電容Ci之上，所以LED的總電容增加。增加了的電容可以防止瞬時高壓沖擊發(fā)光元件的pn結(jié)。這樣，可以很好地抑制金屬遷移和特性退化。
當重疊電極面積為約100μm2時，SiO2絕緣層106最好有0.01-1μm的厚度，且其相對介電常數(shù)εr約為3.9。絕緣層106最好有小于等于0.1μm的厚度。當絕緣層106具有如BaTiO3(BTO)或SrTiO3(STO)的高介電常數(shù)時，即使利用厚絕緣層也可以增強浪涌能力。由于考慮擊穿電壓，絕緣層106的厚度不能減小到低于預(yù)定厚度，所以，有利的是采用如BTO或STO等高介電常數(shù)材料。
如圖3所示，隨電容Cex的增加，抗浪涌能力增強。Cex＝0時LED抗浪涌能力約為50V，Cex＝50pF時抗浪涌能力增加到500V，Cex＝100pF時抗浪涌能力約為1000V。但是很明顯，即使電容Cex增加，抗浪涌能力不可能超過絕緣層的擊穿電壓。從具體安裝技術(shù)和LED的成本來看，電極布線108在臺階底部的重疊面積，即電容Cex的面積可以約為100μm2。因此，因為當電容Cex為Ci的兩倍或三倍時，可以增強抗浪涌能力，所以電容Cex最好大于Ci幾倍，。
在本發(fā)明的第一實施例中，InxAlyGa(1-x-y)化合物半導(dǎo)體用于GaN基半導(dǎo)體。根據(jù)x和y值，發(fā)光波長可以有很大不同，如綠、蘭綠、蘭和紫外(UV)。x和y值滿足0≤x≤1，0≤y≤1。
第一包層102可以是在本實施例中作發(fā)光面的pn結(jié)的n型InxAlyGa(1-x-y)N層，它可以用如硅(Si)或硒(Se)等雜質(zhì)摻雜，雜質(zhì)濃度約為3×1018cm-3。雜質(zhì)濃度可以是5×1017cm-3-2×1020m-3，最好是5×1018cm-3-5×1019cm-3。參數(shù)x和y滿足0≤x≤1和0≤y≤1，對所需波長最好為0≤x≤0.3和0≤y≤1。
有源層103可以是由InxAlyGa(1-x-y)N形成的基本本征的半導(dǎo)體層，即不摻雜層，該層為發(fā)光面的中心。有源層103的參數(shù)x和y滿足0≤x≤1和0≤y≤1，對所需波長最好為0≤x≤0.5和0≤y≤0.6。
第二包層104可以是作發(fā)光面的pn結(jié)的p型InxAlyGa(1-x-y)N層，它可以用如鎂(Mg)、鈹(Be)或鋅(Zn)等雜質(zhì)摻雜，雜質(zhì)濃度約為3×1018cm-3。參數(shù)x和y滿足0≤x≤1和0≤y≤1，對應(yīng)第一包層102和有源層103，對所需波長最好為0≤x≤0.3和0≤y≤1。
蘭寶石襯底101和第一包層104之間的InxAlyGa(1-x-y)N緩沖層120不是必須的。但是當形成緩沖層120時，發(fā)光面的晶體質(zhì)量得到改善，因此可以提供高效發(fā)光亮度。
具有高雜質(zhì)濃度的n型InxAlyGa(1-x-y)N的n型接觸層可以形成在緩沖層120和第一包層102之間。第一電極105可以形成在第一接觸層上。當具有高雜質(zhì)濃度的p型InxAlyGa(1-x-y)N的p型接觸層形成在透明電極107和第二包層104之間時，歐姆接觸電阻降低，所以發(fā)光效率得到提高。
當用如BTO或STO等高介電常數(shù)的材料作絕緣層106時，可以用已知的Ar離子蝕刻等方法來構(gòu)圖絕緣層106。
在上述實施例中，化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件為SH型，但DH型也可以。當LED有DH結(jié)構(gòu)時，如圖2(a)所示，在第一包層102與第二包層104之間形成有源層103，與第一包層102與第二包層104相比，有源層103有較小的能帶隙Eg。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的制造LED的方法示于圖2(a)到2(c)中。
在有預(yù)定厚度的蘭寶石襯底101的(0001)面上形成InxAlyGa(1-x-y)N薄緩沖層120，其厚度為約10-200nm厚，最好為50nm。例如用金屬有機物化學(xué)汽相淀積(MOCVD)方法，在薄緩沖層120上依次淀積n型InxAlyGa(1-x-y)N第一包層102、不摻雜InxAlyGa(1-x-y)N有源層103、和p型InxAlyGa(1-x-y)N第二包層104。當用低壓MOCVD時，例如用Ga(CH3)3、In(CH3)3、Al(CH3)3和NH3作反應(yīng)氣體，用氫氣或氮氣作載氣一起引入。反應(yīng)壓力例如為1-10KPa。也可以用常壓MOCVD。這樣，可以連續(xù)生長從薄緩沖層120到第二包層104的所有GaN基半導(dǎo)體層。薄緩沖層120與第一包層102熔為一體。可以通過改變各反應(yīng)氣體的分量比來調(diào)節(jié)各層的組分比。SiH4或二環(huán)戊二烯基鎂(CP2Mg)適于用作摻雜劑。
將其上連續(xù)生長有從第一包層102到第二包層104的化合物半導(dǎo)體層的蘭寶石襯底101從CVD室中取出，用如濺射方法或CVD方法在第二包層104上形成絕緣層(如SiO2層)。例如用常規(guī)光刻方法在絕緣層上形成光刻膠圖形層后，選擇刻蝕絕緣層。用由選擇刻蝕了的絕緣層和光刻膠圖形層構(gòu)成的兩層掩模作為刻蝕掩模，用常規(guī)刻蝕方法，部分去除第二包層104、有源層103和小部分第一包層102，形成臺階，所以第一包層102暴露在臺階的底部。當在第一包層102下形成n型接觸層時，繼續(xù)刻蝕去除第一包層102，暴露n型接觸層。
例如用常規(guī)刻蝕方法，去除兩層掩模后，清洗襯底。用濺射或CVD方法在第二包層104上淀積第二電極層(如ITO層)。如用剝離方法，去除不需要部分來成形透明電極107。
接著再清洗襯底，然后，用濺射或蒸發(fā)方法，在整個面積上淀積如Ti、Al或Ni金屬作為第一電極層。用光刻方法或剝離方法，去除第一電極層不需要的部分，在臺階底部構(gòu)成第一電極105。當用剝離方法時，在淀積第一電極層之前形成光刻膠圖形。
用CVD方法，在380-400℃或以下的溫度，淀積SiO2層。因為等離子CVD方法或光CVD方法可以在150℃或以下的溫度進行淀積，所以最好采用這些方法?？梢杂霉饪谭椒ɑ騌IE方法選擇去除透明電極107和部分第一電極105上的SiO2層。當用RIE方法時，由于很強的方向性，臺階側(cè)壁殘留SiO2層。圖2(a)中去除了殘留于側(cè)壁上的SiO2層，但是會保留在側(cè)壁的表面上。
用濺射方法或電子束(EB)淀積方法淀積Ti或Au金屬層、或Ti與Au的合金金屬層等后，用光刻方法和RIE方法將電極布線108構(gòu)圖為圖2(a)所示的框形。如果SiO2層殘留在臺階側(cè)壁的表面上，則金屬層可以形成在臺階側(cè)壁的表面上。
在晶片上形成短波長LED的基本結(jié)構(gòu)后，用金剛刀等切割成合適大小，得到大量發(fā)光元件。在安裝到引線上，并進行了引線鍵合和封裝后，便可得根據(jù)本發(fā)明該實施例的短波長LED。
當用如Ta2O5、SrTiO3(STO)、BaTiO3(BTO)、BaSrTiO3(BSTO)、或PbZrxTi(1-x)O3(PZT)等高介電材料或強介電材料作絕緣層106時，因為在保持絕緣層的厚度的同時能得到更大的電容Cex，所以抗浪涌能力得到更大增強。
實施例2圖4表示根據(jù)本發(fā)明的具有多反射層(布拉格多反射層)的雙異質(zhì)結(jié)型(DH)LED的結(jié)構(gòu)。在圖4中，半導(dǎo)體多反射層202形成在n型GaAs襯底201上。多反射層202具有n型(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P高折射率層和n型Al0.5In0.5P低折射率層的周期性結(jié)構(gòu)，各層的厚度為λ/4n，其中λ為發(fā)射光波長，n為折射率。DH結(jié)構(gòu)形成在多反射層202上。DH結(jié)構(gòu)具有n型Al0.5In0.5P第一包層102，不摻雜(Al0.45Ga0.55)0.5In0.5P有源層103，和p型Al0.5In0.5P第二包層104。在第二包層104上，形成透明電極107，它可以是ITO層、或Ni或Au或Ni-Au合金的薄層。部分刻蝕第二包層104、有源層103和小部分第一包層102，形成有基本垂直側(cè)壁的臺階。在臺階底部的第一包層102上形成AuGe合金第一電極105，與第一包層102電連接。還在透明電極107上形成框型電極布線108，該布線是如Ti、Au、Ni、Au-Ti合金、Au-A1合金、或Au-Cu合金等金屬。光通過除被電極布線108覆蓋的那部分透明電極外的透明電極107部分發(fā)射出來。
在第一電極105上形成SiO2絕緣層106。電極布線108從透明電極107的頂部通過臺階的側(cè)壁表面向絕緣層106的頂部延伸。這樣，由電極布線108、絕緣層106、和第一電極105構(gòu)成電容Cex。臺階底部的電極布線108的表面和暴露的第一電極105作為鍵合焊盤，用Au線等鍵合。
由于在發(fā)光元件上形成電容Cex增加了二極管的總電容，從而增強了抗浪涌能力。當電容Cex大于本征電容Ci約十倍時，LED的抗浪涌能力是其固有抗浪涌能力的十倍。SiO2絕緣層106最好有0.01-1μm的厚度，但是當用如BSTO、BTO或STO等高介電材料時厚度可以為1μm或以上。當用BSTO時，W可以作為電極布線108。當用CF4的RIE或離子蝕刻方法直接構(gòu)圖W層后，用構(gòu)圖的W層作掩模，在過氧化氫、氨和乙二胺四乙酸(EDTA)混合液中腐蝕BSTO層。
本發(fā)明的第二實施例并不限于InGaAlP基LED，也可用于GaAlAs基或其他同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH結(jié))或雙異質(zhì)結(jié)型LED。
實施例3圖5是展示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的蘭光半導(dǎo)體激光器輪廓的透視圖。如圖5所示，蘭光LD具有10-200nm厚的n型GaN第一接觸層122；形成在蘭寶石襯底101的(0001)面上的n型GaN第一包層102；形成在第一包層102上的不摻雜InxGa(1-x)N有源層103。p型GaN第二包層104形成在有源層103上，n型GaN電流阻擋層125形成在第二包層104上。p型GaN第三包層126形成在第二包層104上的電流阻擋層125之間。p+型GaN接觸層124形成在第三包層126和電流阻擋層125上。
部分刻蝕接觸層124、電流阻擋層125、第二包層104、有源層103、第一包層102、和小部分第一接觸層122，形成具有基本垂直側(cè)壁的臺階。在臺階底部的第一接觸層122上形成Ti、Au或其合金的第一電極105，與第一接觸層122電連接。SiO2等的絕緣層106形成在第一電極105和臺階壁上。在接觸層124上形成如Ni、Au、Ti、Au-Ti合金、Au-Al合金、或Au-Cu合金等金屬的第二電極109，該電極通過臺階側(cè)壁延伸到臺階底部。
電容Cex包括在臺階底部的第二電極109、絕緣層106、和第一電極105。當電容Cex的值大于LD本征電容Ci十倍值時，抗浪涌能力約為常規(guī)LD的十倍。當用如BTO或PZT等高介電材料或強介電材料作絕緣層106時，可以得到幾kV的抗浪涌能力。
實施例4圖6(a)和6(b)是本發(fā)明第四實施例的電容Cex的另一結(jié)構(gòu)。如圖6(a)所示，除第一到第三實施例說明過的由電極布線108、絕緣層106、和第一電極105形成的夾層結(jié)構(gòu)(平行板電容)電容Cex外，另一種電容Cex可以包括與第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層102連接的第一電極105，及第一半導(dǎo)體層102上的絕緣層106上的電極布線108。如圖6(b)所示，電容Cex可以包括與第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層102連接的第一電極105，及第一半導(dǎo)體層102上的電極布線108。此時，金屬-半導(dǎo)體結(jié)型結(jié)構(gòu)形成在電極布線108和第一半導(dǎo)體層102之間。即圖6(a)到6(b)表示的結(jié)構(gòu)中，電極布線108和第一電極105形成在第一半導(dǎo)體層102表面上的不同部分。根據(jù)所選電極布線108的材料不同，圖6(a)表示MOS型電容，圖6(b)表示肖特基結(jié)型電容。
當希望電容Cex有大的電容時，可以采取用于DRAM的溝槽型電容。即在n型半導(dǎo)體層102中形成溝槽后，在溝槽中形成電容。換句話說，本發(fā)明的電容并不限于平行板電容，可以是柱型或其他形式。第一電極105和/或電極布線108可以作為到其他元件的布線。
實施例5圖7是根據(jù)本發(fā)明例示實施例形成在鋁土陶瓷封裝66上的電容Cex。約0.1-0.2mm厚的第一Cu布線68燒結(jié)(直接連接)到鋁土襯底66上，且其表面鍍5-20μm厚的Au。如LED或LD等半導(dǎo)體發(fā)光元件1安裝在第一Cu布線68上，發(fā)光元件1的陰極與第一Cu布線68連接。鍍Au的第二Cu布線69也直接連接到鋁土襯底66上，但它與第一Cu布線68直角交叉的部分除外，該部分由SiO2層266絕緣。在SiO2層266上，形成約10μm厚的Al橋接層267。另一金屬薄膜如Au也可以用來作為橋接層。橋接層267和第二Cu布線69與第一Cu布線68電絕緣。發(fā)光元件1的陽極通過鍵合線72連接到第二Cu布線69上。第一和第二Cu布線68、69作為引線(外部電極)。由橋接層267、SiO2層266、和第一Cu布線68形成電容Cex。電容Cex的面積和SiO2層266的厚度在設(shè)計上有很大的靈活性?？梢圆还馨l(fā)光元件1的結(jié)構(gòu)選擇電容Cex的值，所以可以容易地實現(xiàn)1000V以上的抗浪涌能力。
還有，當LED或LD等半導(dǎo)體發(fā)光元件1安裝在常規(guī)引線框上，并且引線框引線的一端與陽極連接，而其另一端與發(fā)光元件的陰極連接時，由于在引線框引線之間形成電容，所以電容Cex可以增大。例如，引線框引線有彼此面對的平面部分或其間有電容器。
圖7所示的結(jié)構(gòu)也可以用在發(fā)光元件的陽極和陰極形成在同一側(cè)時的結(jié)構(gòu)中。因此，本發(fā)明的第四實施例的應(yīng)用可以不考慮陽極和陰極的設(shè)置。換句話說，第四實施例可以廣泛地用于任何發(fā)光元件。
如上所述，本發(fā)明可以防止LED或LD由于抗浪涌能力導(dǎo)致的退化，并可以提供高可靠性的發(fā)光器件。
實施例6圖8是根據(jù)本發(fā)明的具有溝槽電容的例示LED結(jié)構(gòu)。在蘭寶石襯底101上形成10-200nm厚的InAlGaN緩沖層120。DH結(jié)構(gòu)具有緩沖層120上的約4μm厚的n型GaN(如摻硅)第一接觸層122；包括約2.5nm厚的摻硅In0.3Ga0.7N阱層和約40nm厚的p型Al0.2Ga0.8N蓋層的有源層103；0.5μm厚的摻Mg p型GaN的第二接觸層104。用如RIE形成到達第一接觸層122的溝槽。
在第二接觸層104上，形成如ITO層、Ni層、Au層、或Ni-Au合金的透明電極107。在透明電極107上還形成如Ti、Au、Ni、Au-Ti合金、Au-Al合金或Au-Cu合金等金屬的電極布線108。
在溝槽表面上形成SiO2絕緣層106。在溝槽底部形成通過絕緣層106的接觸孔后，在絕緣層106上形成AuGe合金第一電極105。在電極布線108中形成一孔，使從有源層103中發(fā)出的光穿過該孔。鍵合線71、72鍵合到第一電極105和電極布線108上。這樣，由電極布線108、絕緣層106、和第一電極105在溝槽中形成了電容Cex。
由于通過在發(fā)光元件上形成電容Cex增加了二極管的總電容，所以增強了抗浪涌能力。當電容Cex為本征電容Ci的十倍時，LED的抗浪涌能力為本征的十倍。由于制造工藝簡單，所以，溝槽型電容可以形成大電容，且制造成品率得到提高。SiO2絕緣層106最好有0.01-1μm的厚度，如用BSTO、BTO、或STO等高介電材料時厚度可以為1μm或以上。當用BSTO時，W適于作電極布線108。
本發(fā)明的該實施例并不限于GaN基LED，而是適用其他任何LED，不管是同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH結(jié))，還是DH結(jié)型。
實施例7圖9是本發(fā)明的倒裝型例示LED的結(jié)構(gòu)。在蘭寶石襯底101上形成約10-200nm厚的InAlGaN緩沖層120。DH結(jié)構(gòu)具有約4μm厚的n型GaN第一接觸層122；包括約2.5nm厚的摻硅In0.3Ga0.7N阱層和約40nm厚的p型Al0.2Ga0.8N蓋層的有源層103；約0.5μm厚的p型GaN第二接觸層104。部分刻蝕第二接觸層104、有源層103、和小部分第一接觸層122，形成臺階。在第二接觸層104上形成如Ti、Au、Ni、Au-Ti合金、Au-Al合金或Au-Cu合金等金屬的第二電極109。
在第二電極109和臺階表面上形成SiO2絕緣層106后，通過常規(guī)刻蝕，暴露用于第一電極105的區(qū)域和用于與布線板11連接的區(qū)域。在第一接觸層122和絕緣層106上形成AuGe合金第一電極105，以在第一電極105和第二電極109之間形成電容Cex。用焊料14將第一電極105和第二電極109連接到布線板11上的布線12、13上。
從有源層103中發(fā)出的光穿過襯底101。發(fā)射到第二電極109的光被反射，也穿過襯底101。
由于通過在發(fā)光元件上形成電容Cex增加了二極管的總電容，所以增強了抗浪涌能力。由于光從襯底101發(fā)出，所以可以在元件上形成具有大電容的大面積電容而沒有光損耗。由于焊料14的間隔留得很充分，并且第一電極105和第二電極109之間的高度差很小，所以很容易鍵合。SiO2絕緣層106最好有約0.01-1μm的厚度，如用BSTO、BTO、或STO等高介電材料時，其厚度可以為1μm或以上。
本發(fā)明的該實施例并不限于GaN基LED，還適用于GaAlAs和其他LED，而不管是同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH結(jié))，還是DH結(jié)型。
實施例8圖10是展示本發(fā)明的例示蘭光半導(dǎo)體激光二極管的輪廓的透視圖。如圖10所示，蘭光LD具有形成在緩沖層120上的約4μm厚的n型GaN第一接觸層122，緩沖層為形成在具有(0001)面的蘭寶石襯底101上的約10-200nm厚的InAlGaN層；在第一接觸層122上的約300nm厚的n型Al0.15Ga0.85N第一包層102；及第一包層102上的有源層103。有源層103包括約100nm厚的不摻雜GaN層、10對約2nm厚的不摻雜In0.2Ga0.8N層和約4nm厚的不摻雜In0.05Ga0.95N層、約40nm厚的摻Mg p型Al0.2Ga0.8N層、和約100nm厚的摻Mg p型GaN層。在有源層103上形成約300nm厚的摻Mg p型Ga0.85Al0.15N第二包層104。在第二包層104上形成約0.5μm厚的摻Mg p型GaN第二接觸層124。
用如RIE等常規(guī)刻蝕方法形成約3μm寬的第二接觸層124和包層104的脊形、和暴露第一接觸層122的臺階。在脊形和臺階上形成絕緣層130。在第二接觸層124上暴露接觸面積后，在脊形上形成如Ni、Au、Ti、Au-Ti合金、Au-Al合金或Au-Cu合金等的第二電極109。在第二電極109上形成約0.01-1μm厚的SiO2等絕緣層106，在第一包層102和絕緣層106上形成Ti、Au、或其合金的第一電極105。用第二電極109、絕緣層106、和第一電極105在脊上形成電容Cex。當選用如BTO、BSTO、STO或PZT等高介電材料或強介電材料作絕緣層時，可以得到幾kV的抗浪涌能力。
本發(fā)明的該實施例并不限于GaN基LD，還適用于GaAlAs和其他LD，而不管是同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH結(jié))，還是DH結(jié)型。
實施例9圖11是展示本發(fā)明的例示實施例的蘭光半導(dǎo)體激光二極管的輪廓的透視圖。如圖11所示，蘭光LD具有形成在具有(0001)面的蘭寶石襯底101上的InAlGaN層緩沖層120，其厚10-200nm；在緩沖層120上約4μm厚的摻Sin型GaN第一接觸層122；在第一接觸層122上約300nm厚的n型Ga0.85Al0.15N第一包層102；和在第一包層102上的有源層103。有源層103包括約100nm厚的不摻雜GaN層、10對約2nm厚的不摻雜In0.2Ga0.8N層和約4nm厚的不摻雜In0.05Ga0.95N層、約40nm厚的摻Mg p型Al0.2Ga0.8N層、和100nm厚的摻Mg p型GaN層。在有源層103上形成約300nm厚的摻Mg p型Ga0.85Al0.15N第二包層104。在第二包層104上形成約1.5μm厚的摻Sin型GaN電流阻擋層125。電流阻擋層125具有由RIE形成的約3μm寬的開口。在第二包層104和電流阻擋層125上形成約1μm厚的摻Mg p型GaN第二接觸層124。部分刻蝕第二接觸層124、電流阻擋層125、第二包層104、有源層103、第一包層102、和小部分第一接觸層122，形成臺階。
在第二接觸層124上形成Ni、Au、Ti、或Au與Ti、Al、Cu的合金等的第二電極109。在臺階的側(cè)壁和除第二電極109要與布線板11上的布線12接觸的那部分外的第二電極109上，形成厚約0.01-1μm的SiO2等絕緣層106后，在絕緣層106上形成Ti、Au、或其合金的第一電極105，并與第一接觸層122連接。電容Cex形成在第二電極109、絕緣層106、和第一電極105中。當選用如BTO、BSTO、STO或PZT等高介電材料或強介電材料作絕緣層時，可以得到幾kV的抗浪涌能力。當用高介電材料時絕緣層106的厚度可以為1μm或以上。
用焊料14將第一電極105和第二電極109連接到布線板11上的布線12、13上。布線板11可以作為熱沉。由于焊料14的間隔留得很充分，并且第一電極105和第二電極109之間的高度差很小，所以很容易鍵合，并且發(fā)光元件的熱量很容易流到布線板11。
本發(fā)明的該實施例并不限于GaN基LD，還適用于GaAlAs和其他LD，而不管是同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)(SH結(jié))，還是DH結(jié)型。
盡管已說明了本發(fā)明的各種實施例，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，在不違背附屬權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神范圍下，本發(fā)明可以有各種變形。
權(quán)利要求
1.一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括具有第一電極和第二電極的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件；形成在所述第一電極和所述第二電極之間的電容元件。
2.如權(quán)利要求1的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件包括InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
3.如權(quán)利要求2的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在其上形成所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的襯底，其中，所發(fā)出的光通過所述襯底。
4.如權(quán)利要求1的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電容元件形成在所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件上。
5.如權(quán)利要求1的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括有絕緣重疊區(qū)的第一和第二布線層，所述電容形成在所述第一和第二布線層之間，所述第一布線層與所述第一電極連接，而所述第二布線層與所述第二電極連接。
6.如權(quán)利要求5的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在其上安裝所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件、并形成有所述第一和第二布線層的陶瓷襯底。
7.如權(quán)利要求1的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電容的電容值大于所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的本征電容。
8.一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層；形成在所述第一化合物半導(dǎo)體層上的第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層；與所述第一化合物半導(dǎo)體層相連的第一電極；與所述第二化合物半導(dǎo)體層相連的第二電極；形成在所述第一電極和所述第二電極之間的電容。
9.如權(quán)利要求8的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二化合物半導(dǎo)體層之間的有源層。
10.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二化合物半導(dǎo)體層包括InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
11.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于至少所述第一化合物半導(dǎo)體層、所述有源層、所述第二化合物半導(dǎo)體層中的一個包括InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
12.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成在所述第一化合物半導(dǎo)體層下面的反射層。
13.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第二電極包含透明電極和電極布線。
14.如權(quán)利要求11的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電極布線選自Au、Ti、Ni、Au和Ti的合金、Au和Al的合金、Au和Cu的合金所組成的組中。
15.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一化合物半導(dǎo)體層暴露于臺階底部，所述第一電極和所述第二電極形成在臺階底部。
16.如權(quán)利要求15的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括覆蓋臺階側(cè)壁的絕緣層。
17.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一電極或所述第二電極包含布線層。
18.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括位于所述第一電極和所述第二電極之間的絕緣層，其中所述電容為形成于所述第二電極、所述絕緣層、和所述第一電極中的平行板電容。
19.如權(quán)利要求18的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第二電極包含透明電極和延伸到所述絕緣層頂部的電極布線。
20.如權(quán)利要求19的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述絕緣層包含選自SiO2、Ta2O5、BTO、STO、BSTO和PZT組中的材料。
21.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一電極和所述第二電極用作鍵合焊盤。
22.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括置于所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二電極之間的絕緣層，其中所述電容形成于所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二電極之間。
23.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電容形成于所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二電極之間，肖特基勢壘形成在所述第一化合物半導(dǎo)體層和所述第二電極之間。
24.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括形成于所述第一化合物半導(dǎo)體層、所述有源層、和所述第二化合物半導(dǎo)體層中的溝槽，所述電容形成在所述溝槽中。
25.如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一化合物半導(dǎo)體層暴露在臺階底部，所述第二電極形成在所述臺階的頂部，所述電容形成在所述第二電極上。
26如權(quán)利要求9的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在其表面上有布線的布線板；用來連接所述第一電極和所述第二電極與所述布線的導(dǎo)電膏。
27.一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在所述第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；形成在所述第一包層上的有源層；形成在所述有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；形成在所述第二包層上的電流阻擋層；由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三包層，所述第三包層與所述電流阻擋層鄰近，并形成在所述第二限制層上；形成在所述第三包層上的第二接觸層；與所述第一接觸層連接的第一電極；與所述第二接觸層連接的第二電極；形成在所述第一電極和所述第二電極之間的絕緣層；和由所述第一電極、所述絕緣層、和所述第二電極等元件所形成的電容。
28.如權(quán)利要求27的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一器件包含InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
29.如權(quán)利要求27的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電極布線選自Au、Ti、Ni、Au和Ti的合金、Au和Al的合金、Au和Cu的合金所組成的組中。
30.如權(quán)利要求27的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一接觸層暴露在臺階底部，所述絕緣層形成在臺階底部上。
31.如權(quán)利要求27的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述第一電極和所述第二電極用作鍵合焊盤。
32.如權(quán)利要求31的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電容形成在所述第二接觸層上的所述第二電極上。
33.如權(quán)利要求27的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括在其表面上有布線的布線板；用來連接所述第一電極和所述第二電極與所述布線的導(dǎo)電膏。
34.一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在所述第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；形成在所述第一包層上的有源層；形成在所述有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；形成在所述第二包層上的電流阻擋層；鄰近所述電流阻擋層，并形成在所述第二限制層上，且由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第三包層；形成在所述第三包層上的第二接觸層；與所述第一接觸層連接的第一電極；與所述第二接觸層連接的第二電極；形成在所述第一電極和所述第二電極之間的電容。
35.如權(quán)利要求34的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，還包括置于所述第一電極和所述第二電極之間的絕緣層，其中所述電容為形成于所述第一電極、所述絕緣層、和所述第二電極中的平行板電容。
36.一種化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一接觸層；形成在所述第一接觸層上，且由第一導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第一包層；在所述第一包層上的有源層；形成在所述有源層上，且由第二導(dǎo)電類型的第三化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二包層；在所述第二包層上的電流阻擋層；在所述第二限制層上，且由第二導(dǎo)電類型的第四化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二接觸層；與所述第一接觸層連接的第一電極；與所述第二接觸層連接的第二電極；形成在所述第一電極和所述第二電極之間的電容。
37.如權(quán)利要求36的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電流阻擋層為電介質(zhì)層。
38.如權(quán)利要求37的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電介質(zhì)層包括SiO2。
39.如權(quán)利要求36的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述電容形成在所述第二接觸層上的第二電極上。
40.如權(quán)利要求36的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于至少所述第一接觸層、所述第一包層、所述有源層、所述第二包層、所述電流阻擋層、和所述第二接觸層中的一個包含InxAlyGa(1-x-y)N層(0≤x≤1，0≤y≤1)。
41.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括下面步驟形成具有由第一導(dǎo)電類型的第一化合物半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型的第二化合物半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)的化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件，該步驟包括在襯底上形成所述第一化合物半導(dǎo)體層，和在第一化合物半導(dǎo)體層上形成第二化合物半導(dǎo)體層；刻蝕第二化合物半導(dǎo)體層，部分暴露第一化合物半導(dǎo)體層；在第二化合物半導(dǎo)體層上形成透明電極；在第一化合物半導(dǎo)體層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；及在透明電極上形成電極布線，并延伸到絕緣層頂部。
42.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層、和第二包層，形成臺階形部分；在第二包層上形成透明電極；在臺階形部分底部的第一包層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；在第二包層上形成電極布線，并延伸到絕緣層的頂部。
43.如權(quán)利要求42的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其特征在于構(gòu)成絕緣層的材料選自SiO2、Ta2O5、BTO、STO、BSTO和PZT的組中。
44.如權(quán)利要求42的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，還包括在形成第一包層之前于緩沖層上形成接觸層的步驟。
45.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成反射層；在反射層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層、和第二包層，形成臺階形部分；在第二包層上形成第二電極；在臺階形部分底部的第一包層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；及在第二電極上形成電極布線，并延伸到絕緣層的頂部。
46.如權(quán)利要求45的化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法，其特征在于構(gòu)成絕緣層的材料選自SiO2、Ta2O5、BTO、STO、BSTO和PZT的組中。
47.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；通過刻蝕第二包層、有源層、和部分第一包層形成溝槽，溝槽的底部在第一包層中；在第二包層上形成透明電極；在溝槽表面上形成絕緣層，在溝槽的底部形成穿過絕緣層的接觸孔；形成接觸孔后，在絕緣層上形成電極。
48.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；去除部分第一包層、有源層、和第二包層，形成臺階形部分；在第二包層上形成第一電極；在第一電極上形成絕緣層；在絕緣層上形成連接臺階形部分底部的第一包層的第二電極。
49.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在第二包層上形成電流阻擋層；在電流阻擋層和第二包層上形成第二接觸層；去除部分第一接觸層、第一包層、有源層、和第二包層、電流阻擋層、和第二接觸層，形成臺階形部分；在臺階部分底部的第一接觸層上形成第一電極；在部分第一電極上形成絕緣層；在第二接觸層上形成電極布線，并延伸到絕緣層的頂部。
50.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在電流阻擋層上形成第二接觸層；通過刻蝕第二包層和第二接觸層形成脊形部分；在脊形部分上形成電流阻擋層；在電流阻擋層上形成與第二接觸層連接的第一電極；在第一電極上形成絕緣層；及在絕緣層上形成與第一接觸層連接的第二電極。
51.一種制造化合物半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，包括步驟在襯底上形成緩沖層；在緩沖層上形成第一接觸層；在第一接觸層上形成第一包層；在第一包層上形成有源層；在有源層上形成第二包層；在第二包層上形成電流阻擋層；在電流阻擋層和第二包層上形成第二接觸層；去除部分第一接觸層、第一包層、有源層、和第二包層、電流阻擋層、和第二接觸層，形成臺階形部分；在接觸層上形成第一電極；在第一電極上形成絕緣層；及在絕緣層和臺階形部分底部的第一接觸層上形成第二電極。
全文摘要
一種具有高抗浪涌能力和高可靠性的半導(dǎo)體發(fā)光二極管,其結(jié)構(gòu)包括形成在發(fā)光元件的陽極和陰極之間的附加電容。具體地,在藍寶石襯底上有n型GaN半導(dǎo)體層、GaN基半導(dǎo)體有源層、和p型GaN基半導(dǎo)體層的LED中,陰極形成在n型GaN半導(dǎo)體層上,并且電極布線從p型GaN基半導(dǎo)體層的頂部延伸以形成電容。
文檔編號H01L27/15GK1176497SQ9711823
公開日1998年3月18日 申請日期1997年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月9日
發(fā)明者石川正行, 新田康一 申請人:株式會社東芝